(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯先部の先端に歯先凹部が設けられ、歯底部に歯底凸部が設けられ、該歯先部と歯底部間の斜辺部にルーバ切刃を設けてなるコルゲートフィン用成形ローラにおいて、
該歯底凸部の頂部が該歯底部の中心線より回転方向前側にずれて位置して形成されていることを特徴とするコルゲートフィン用成形ローラ。
【請求項２】
請求項１記載のコルゲートフィン用成形ローラにおいて、前記歯先凹部は、その回転方向前側の凸部の高さより回転方向後側の凸部の高さが高くなるように形成されているコルゲートフィン用成形ローラ。
【請求項３】
請求項２記載のコルゲートフィン用成形ローラにおいて、前記歯先凹部は一定の曲率半径で形成され、かつ、その曲率半径の中心位置が前記歯先部の中心より回転方向前側にずれて形成され、前記回転方向前側の凸部の高さより前記回転方向後側の凸部の高さが高く形成されているコルゲートフィン用成形ローラ。
【請求項４】
歯先部の先端に歯先凹部が設けられ、歯底部に歯底凸部が設けられ、該歯先部と歯底部間の斜辺部にルーバ切刃を設けてなる一対のコルゲートフィン用成形ローラを、該歯先部と該歯底部とが噛合するように設置し、該歯先部と該歯底部との間にフィン材料を通過させ、コルゲートフィンを成形するコルゲートフィン成形方法において、
前記一方のコルゲートフィン用成形ローラの前記歯底凸部の頂部を前記歯底部の中心線より成形ローラの回転方向前側に所定量ずらして位置させ、該歯底凸部が前記他方のコルゲートフィン用成形ローラの前記ルーバ切刃の歯先部側の角部と該他方のコルゲートフィン用成形ローラの前記歯先凹部の回転方向後側の凸部との略中央で前記フィン材料に当接を開始し、その後、該成形ローラの回転に伴ない、該歯底凸部が該歯先凹部に嵌入し、該フィン材料をその曲折部で凸状に曲折形成することを特徴とするコルゲートフィン成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コルゲートフィンを成形するための成形ローラ及びコルゲートフィンの成形方法に関し、この成形ローラ、成形方法で成形されるコルゲートフィンは、例えば、自動車用空調装置用コンデンサ、ラジエータ等の熱交換器に有効に使用される。
【０００２】
【従来の技術】
熱交換器に使用されるコルゲートフィンは、一般に、曲折部が円弧状に形成されるが、円弧状の曲折部を持つコルゲートフィンは、組み付け時に両側の曲折部に接触して配設される扁平なチューブとの接触面積が少なくなって、伝熱効率が低くなると共に、コルゲートフィンの間を流れる空気流の流通抵抗も増大する問題があった。
【０００３】
そこで、従来、曲折部を平坦状に成形した平坦曲折部を有するコルゲートフィンが、特開昭５５−１１０８９２号公報等で提案されている。この平坦曲折部を持つコルゲートフィンは、図８に示すように、歯先に歯先凹部２１を持ち歯底に歯底凸部２２を持つ一対の成形ローラ２０、２０を噛み合せて回転させながら、その間にフィン材料を通過させて成形される。この歯先凹部２１は、所定の半径ｒの円弧で形成され、また、斜辺部に設けられたルーバ切刃２３は歯先凹部２１から歯底凸部２２までの斜辺部全体に設けられていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この種の成形ローラ２０、２０によって、コルゲートフィンを成形した場合、図１１に示すように、成形されたコルゲートフィン２５は、平坦曲折部２６の両端の折曲げ箇所２６１、２６２の曲率が左右で相違し、平坦曲折部２６が傾斜してしまい、両側に配設されるチューブとの間で充分な接触面積が得られない問題があった。
【０００５】
即ち、一対の成形ローラ２０、２０が矢印方向に噛合して回転し、その間を通過するフィン材料Ｗを成形する際、先ず、図９に示す状態において、歯先凹部２１と歯底凸部２２の間に挟まれたフィン材料Ｗは、そのａ部が歯底凸部２２によって押し上げられるため、強い張力が生じる。このため、ａ部のフィン材料Ｗが強力なバーニッシュ作用（表面を強く擦る作用）を受ける。このとき、ｂ部ではルーバ切刃２３によってフィンのルーバを切り終えているが、ｃ部ではフィン材料Ｗがまだルーバ切刃上にあり、ルーバを切り終っていない状態である。
【０００６】
そして、次に、図１０に示すように、ｄ部においてルーバの切断が終り、そして、フィン材料Ｗの引込みが行なわれて、そのテンションが解除され、歯底凸部２２によるバーニッシュ作用も少なくなる。
【０００７】
このように、フィン材料Ｗは歯先凹部２１と歯底凸部２２の間で、その右側（回転方向側）のみが強力にバーニッシュ作用を受ける。また、フィン材料にテンションが作用したとき、平坦曲折部の成形が行われるが、ｂ部は成形ローラの側面で曲げられ、ｃ部はルーバ切刃上で曲げ成形される。このため、成形されたフィン材料の平坦曲折部の両肩部は、回転方向前側（成形方向側）の肩部の曲率がより大きくなり、図１１のように成形されたコルゲートフィン２５には、傾斜した平坦曲折部２６が生じてしまう問題があった。
【０００８】
この問題を解決するために、本発明者等は、先に、歯先凹部の回転方向前側の円弧部分の半径を、回転方向後側の円弧部分の半径より大きく形成することを提案した（特願平５−２２３６９６号）。
【０００９】
このものでは、成形の際、歯先部の歯先凹部と歯底部の歯底凸部がその間にフィン材料を挟み込むように噛み合い、平坦曲折部を成形するが、歯先凹部の回転方向前側の円弧部分の半径が回転方向後側の円弧部分の半径より大きく形成されているため、歯先凹部と歯底凸部間のフィン材料は、回転方向前寄りではなく、その中央付近でバーニッシュ作用を受ける。このため、このような成形ローラを使用することにより、コルゲートフィンの平坦曲折部の折り曲げ曲率をその両肩部で略同一にすることができる。
【００１０】
しかし、先に提案した成形ローラでは、成形されるコルゲートフィンのフィンピッチが比較的大きく、平坦曲折部の幅が充分に広い場合には、図６に示すように、良好な対称形状に平坦曲折部を形成することができるが、フィンピッチを小さくすると、平坦曲折部の平坦面の平面度が低下する点が確認された。
【００１１】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、略水平で良好な平坦面の平坦曲折部を有する良好な形状のコルゲートフィンを成形することができるコルゲートフィン用成形ローラ及びコルゲートフィン成形方法を提供することを目的とする。さらに、本発明では、平坦曲折部の両肩部の曲率が略同じとなるコルゲートフィンを成形することができるコルゲートフィン用成形ローラを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のコルゲートフィン用成形ローラは、歯底凸部の形状を、その頂部位置が歯底部の中心線より回転方向前側にずらして形成する。
【００１３】
このような構成の成形ローラを用いてコルゲートフィンを成形する場合、噛み合せて配置され回転する一対の成形ローラ間に、金属薄板のフィン材料を通過させる。
【００１４】
成形時、一方の成形ローラの歯先部が他方の成形ローラの歯底部に相互に噛み合うようにして、その間にフィン材料を挟み込み、斜辺部のルーバ切刃によりルーバを切断しながら、歯先部と歯底部の噛み合いによりコルゲートフィンが成形される。
【００１５】
成形の際、歯先部の歯先凹部と歯底部の歯底凸部がその間にフィン材料を挟み込むように噛み合い、平坦曲折部を成形するが、フィンピッチの比較的小さいフィンを成形する場合、歯先凹部の長さに対し、回転方向前側の凸部の頂部とルーバ切刃にまたがった部分の長さの割合が大きくなるため、歯底凸部の頂部が中心線上にある場合には、歯底凸部の頂部は、フィン材料の曲折部の中央から外れた箇所で当接してしまうことになる。
【００１６】
しかし、本発明の成形ローラでは、歯底凸部の頂部が中心線より回転方向前側にずれて形成されているため、フィン材料を押し上げる位置が回転方向前側にずれ、歯先凹部と歯底凸部間のフィン材料は、その中央付近で歯底凸部によって曲折成形される。
【００１７】
また、本発明のコルゲートフィン用成形ローラは、歯先部の回転方向前側の凸部より後側の凸部を高く形成する。そのため、歯先部の両凸部の高さに適正な段差をつけ、これによって、フィン材料におけるフィン曲折部のへこみ量を確保し、その両肩部の曲率を略同一とした平坦曲折部を形成することができる。
【００１８】
したがって、フィン曲折部の両肩部の曲率が同じに曲折されるため、傾斜しない水平な平坦曲折部を有する良好な形状のコルゲートフィンを成形することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１はコルゲートフィン用成形ローラ１の部分拡大正面図を示している。この成形ローラ１は、直径１２cm程度の高速度鋼からなり、基本的には、外周部に歯先部２と歯底部３を交互に連続して設けると共に、歯先部２と歯底部３の間の斜辺部にルーバ成形用のルーバ切刃４をヘリカル状に切り起して構成される。各成形ローラは厚さが数mm程度の円盤状であり、複数の成形ローラを積層してフィン材料Ｗの幅に対応させている。
【００２１】
また、歯先部２には歯先凹部２ａが設けられ、歯底部３には歯底凸部３ａが設けられる。そして、図１に示すように、歯先凹部２ａは半径Ｒ１の曲率で形成され、その歯先凹部２ａの最下部２ａｂが歯先部２の中心線Ｃ１より回転方向前側に、つまり最下部２ａｂが中心線Ｃ１より幅Ｈ３だけ回転方向前側にずれて位置するように形成される。
【００２２】
従って、回転方向前側の凸部２ｂの高さＨ１より、回転方向後側の凸部２ｃの高さＨ２が高くなるように形成される。さらに、歯底凸部３ａには、半径Ｒ４の曲率を持つ頂部３ａｔが歯底部３の中心線Ｃ２より回転方向前側に形成されている。つまり頂部３ａｔが中心線Ｃ２より幅Ｈ４だけ回転方向前側にずれて位置するように形成される。
【００２３】
なお、歯先凹部２ａの両側に凸部２ｂ、２ｃが形成され、回転方向前側の凸部２ｂの半径Ｒ２が回転方向後側の凸部２ｃの半径Ｒ３より小さく形成される。さらに、斜辺部に形成された回転方向前側のルーバ切刃４は、歯先部２の凸部２ｂの頂点より間隔Ｈ１をおいて形成され、また、回転方向後側のルーバ切刃４は、歯先部２の凸部２ｃの頂点より間隔Ｈ２をおいて形成される。
【００２４】
具体的には、例えば、フィンピッチが２mmで、ルーバのねじれ角が２０°のコルゲートフィンを成形する成形ローラの場合、歯先部２の凸部２ｂの半径Ｒ２が０．１mm、凸部２ｃの半径Ｒ３が０．１４mm、歯先凹部２ａの円弧部の半径Ｒ１が０．４mm、歯底凸部３ａの円弧部の半径Ｒ４が０．２mm、歯先凹部２ａの最下部２ａｂと歯先部２の中心線Ｃ１の間隔Ｈ３が０．１mm、歯底凸部３ａの頂部３ａｔと歯底部３の中心線Ｃ２との間隔Ｈ４が０．１mm、そして、歯先部２の凸部２ｂとルーバ切刃４の先端位置との間隔Ｈ１が０．０５mm、歯先部２の凸部２ｃとルーバ切刃４の先端位置との間隔Ｈ２が０．１mmとなる。
【００２５】
また、図１に示すように、ルーバねじれ角とフィンピッチに対する最下部２ａｂと中心線Ｃ１の間隔Ｈ３及び頂部３ａｔと中心線Ｃ２の間隔Ｈ４の関係は、ルーバねじれ角及びフィンピッチが大きくなる程、間隔Ｈ３、Ｈ４は増大する。
【００２６】
このような構成の成形ローラを用いてコルゲートフィンを成形する場合、噛み合せて配置され回転する一対の成形ローラ１、１間に、金属薄板のフィン材料Ｗを通過させる。フィン材料Ｗには、アルミニウム材或は銅材が使用されるが、アルミニウム材の場合、例えば、肉厚０．０５〜０．１５mm程度の条材が用いられる。また、フィン材料の通過速度は、ルーバを１分間に３０００〜１８０００程度成形する速度である。
【００２７】
成形時、一方の成形ローラ１の歯先部２が他方の成形ローラ１の歯底部３に相互に噛み合うようにして、その間にフィン材料Ｗを挟み込み、斜辺部のルーバ切刃４によりルーバを切断しながら、歯先部２と歯底部３の噛み合いによりコルゲートフィンが成形される。
【００２８】
成形の際、図２、図３に示すように、歯先部２の歯先凹部２ａと歯底部３の歯底凸部３ａがその間にフィン材料Ｗを挟み込むように噛み合い、フィンの平坦曲折部を成形するが、図１に示すように、歯底凸部３ａの頂部３ａｔが中心線Ｃ２より回転方向前側に間隔Ｈ４だけずれて形成されているため、フィン材料Ｗを押し上げる位置が回転方向前側にずれ、歯先凹部２ａと歯底凸部３ａ間のフィン材料Ｗは、図３に示すように、回転方向後側寄りではなく、その中央付近でバーニッシュ作用を受ける。
【００２９】
この歯底部３の歯底凸部３ａのずれについて、以下に説明する。
【００３０】
図２に示すように、ルーバ切刃４がルーバを切り起している状態では、フィン材料Ｗは歯底部３において、回転方向前側の切刃４の角部４ａと、歯底凸部３ａ及び回転方向後側の凸部２ｃによって挟持される。そして、その後、図３に示すように、歯底凸部３ａが歯先凹部２ａに嵌り込み、フィン材料Ｗの曲折部６に歯底凸部３ａに対応した凸部６ａを形成する（図４）。
【００３１】
ここで、フィン材料Ｗの曲折部６が図６に示すような良好な形状の平坦曲折部となるためには、成形ローラ１、１から送り出された状態で、凸部６ａが曲折部６の中央に位置することが望ましい。凸部６ａが曲折部６の中央からずれていた場合、例えばフィンピッチが大きく、曲折部６の幅６ｗが大きいフィンであれば、そのずれの影響はさほど顕著ではない。しかし、フィンピッチが小さく、曲折部の幅６ｗが小さいフィンでは、その影響によってフィン曲折部６の両肩部６１と６２の曲率に差が生じ、極端な場合には、図１１のように曲折部２６が傾斜してしまう。
【００３２】
本発明者等の検討によれば、この凸部６ａのずれは、図２に示すように、歯底凸部３ａがフィン材料に当接する際、歯底凸部３ａがフィン材料Ｗの曲折部６の略中央に当接していれば、防止することが確認された。
【００３３】
ところで、図８に示すように、歯底凸部２２が中心線上にあった場合、歯底凸部２２の当接位置は、フィン材料Ｗの曲折部の間隔つまり切刃２３の角部２３ａと歯先凹部２１の回転方向後側の凸部２１ｃとの略中央に位置する。これに対し、本発明の実施例では、歯底凸部３ａを中心線より回転方向前側にずらしているので、歯底凸部３ａのフィン材料Ｗとの当接位置が、切刃の角部４ａと歯先凹部２の凸部２ｃとの略中央に位置することになる。このため、その後、図３に示すように、フィン材料Ｗが折り曲げられ曲折部６に凸部６ａが成形される際には、凸部６ａは曲折部６の略中央に形成されるのである。
【００３４】
さらに、歯先凹部２ａの最下部２ａｂが中心線Ｃ１より回転方向前側に間隔Ｈ３だけずれて形成されているため、回転方向前側の凸部２ｂの高さＨ１より、回転方向後側の凸部２ｃの高さＨ２が高くなり、これによって、フィン材料Ｗにおけるフィン曲折部６のへこみ量を確保し、両肩部６１、６２の曲率が略同じで水平な平坦曲折部を形成することができる。
【００３５】
この作用は、本発明者等が先に出願した特願平５−２２３６９６号に詳述されるが、この両凸部２ｂ，２ｃの高さＨ１、Ｈ２の相違により、フィン材料Ｗがバーニッシュ作用を受ける際、回転方向前側でも、フィン材料の折り曲げはまだ完了しておらず、フィン材料の曲折部６の成形は、回転方向前側の凸部２ｂとルーバ切刃４の角部４ａとの間の部分でなされるため、フィン材料に加わる力を回転方向前側と後側で略均等にすることができる。
【００３６】
上述の説明から明らかなように、歯底凸部３ａが、フィンの曲折部６の中央に位置するためには、ルーバ切刃４の角部４ａと回転方向後側の凸部２ｃとの距離、特に、切刃４の角部４ａと回転方向前側の凸部２ｂとの距離が重要となる。従って、歯底凸部３ａのずれＨ４は、この距離に基づき決める必要がある。
【００３７】
ここで、ルーバ切刃４の角部４ａと回転方向後側の角部２ｃとの距離は、フィン材料Ｗでは、曲折部６の幅６ｗに対比し、また、曲折部６の幅６ｗはフィンピッチＦｐ（図６）に関係する。さらに、ルーバ切刃４の角部４ａと回転方向前側の凸部２ｂとの距離は、フィン材料Ｗではルーバの切り起し量に関係し、また、ルーバの切り起し量はルーバのねじれ角θ（図５）に関係する。
【００３８】
このため、歯底凸部３ａのずれ量の適正値は、フィンピッチＦｐ及びルーバねじれ角θをパラメータとして決定することができる。図７はこのずれ量Ｈ４とフィンピッチＦｐ及びルーバねじれ角θとの関係を示すグラフである。この図７から明かなように、フィンピッチが大きい場合、ずれ量は小さくても充分であるが、フィンピッチが２、３mm程度まで小さくなると、ルーバねじれ角θが２４°のものでも、０．１mm程歯底凸部３ａの頂部３ａｔをずらす必要がある。
【００３９】
なお、上記の例では、歯先凹部２の両凸部２ｂと２ｃ間の高さＨ１、Ｈ２の差を、曲率半径Ｒの中心を中心線Ｃ１からずらすことにより達成したが、他の方法により差をつけることも勿論可能である。例えば、本発明者等が先に出願した特願平５−２２３６９６号に開示されるように、歯先凹部２の曲率半径を回転方向前側と後側で相違させることにより、高さＨ１とＨ２に差をつけるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す成形ローラの部分拡大正面図である。
【図２】噛み合い状態の成形ローラの部分拡大断面図である。
【図３】噛み合い状態の成形ローラの部分拡大断面図である。
【図４】成形ローラ間を通過した後のフィン材料の正面図である。
【図５】図４のV −V 断面図である。
【図６】成形されたコルゲートフィンの正面図である。
【図７】フィンピッチ、ずれ量、ルーバねじれ角の関係を示すグラフである。
【図８】従来の成形ローラの部分拡大正面図である。
【図９】従来の成形ローラの噛み合い状態を示す部分拡大断面図である。
【図１０】従来の成形ローラの噛み合い状態を示す部分拡大断面図である。
【図１１】従来の成形ローラで成形されたコルゲートフィンの正面図である。
【符号の説明】
１−成形ローラ、
２−歯先部、
２ａ−歯先凹部、
２ａｂ−最下部、
２ｂ，２ｃ−凸部、
３−歯底部、
３ａ−歯底凸部、
３ａｔ−頂部。
【図１】
0003814846.tif 000002
【図２】
0003814846.tif 000003
【図３】
0003814846.tif 000004
【図４】
0003814846.tif 000005
【図５】
0003814846.tif 000006
【図６】
0003814846.tif 000007
【図７】
0003814846.tif 000008
【図８】
0003814846.tif 000009
【図９】
0003814846.tif 000010
【図１０】
0003814846.tif 000011
【図１１】
0003814846.tif 000012