(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板からなるフィン材料（１０２）により複数個の折曲山部（２２１）を有する波形状に形成され、チューブ（２）の内部に配設されるインナーフィンであって、
前記波形状は、前記折曲山部（２２１）の屋根方向と前記フィン材料（１０２）の送り方向（Ｄ１）とが一致するようにして形成され、
前記複数個の折曲山部（２２１）のうち、前記折曲山部（２２１）の展開方向端部の折曲山部（２２１ａ）の屈曲角度（Θ）は、その他の折曲山部（２２１）の屈曲角度（θ）に比べて小さいことを特徴とするインナーフィン。
【請求項２】
前記展開方向端部の折曲山部（２２１ａ）の曲率半径（Ｒ）は、その他の折曲山部（２２１）の曲率半径（ｒ）に比べて小さいことを特徴とする請求項１に記載のインナーフィン。
【請求項３】
前記波形状を構成する斜面（２２１ｂ、２２１ｂ’）のうち、前記展開方向端部の斜面（２２１ｂ’）の長さがその他の斜面（２２１ｂ）の長さよりも短いことを特徴とする請求項１または２に記載のインナーフィン。
【請求項４】
前記波形状は、前記屋根方向の長さが前記展開方向の長さよりも長い形状であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のインナーフィン。
【請求項５】
流体が流通するチューブ（２）と、前記チューブ（２）内に配設されるインナーフィン（２２）とを有し、
前記インナーフィン（２２）は請求項１ないし４のいずれか１つに記載のインナーフィンにて構成されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項６】
複数個の折曲山部（２２１）を有する波形状に形成され、チューブ（２）の内部に配設されるインナーフィンの製造方法であって、
複数のローラ（１０１）を有するローラ成形装置（１００）に金属板からなるフィン材料（１０２）を送り、
前記フィン材料（１０２）の送り方向（Ｄ１）と前記折曲山部（２２１）の屋根方向とが一致するように、前記複数個の折曲山部（２２１）のうち、前記送り方向（Ｄ１）と直交する方向（Ｄ２）の中央部に対応する部位の前記折曲山部（２２１）から順に展開方向端部に向かって前記折曲山部（２２１）を成形し、
前記複数個の折曲山部（２２１）のうち、前記折曲山部（２２１）の展開方向端部の折曲山部（２２１ａ）の屈曲角度（Θ）を、その他の折曲山部（２２１）の屈曲角度（θ）に比べて小さく成形することを特徴とするインナーフィンの製造方法。
【請求項７】
前記展開方向端部の折曲山部（２２１ａ）の曲率半径（Ｒ）を、その他の折曲山部（２２１）の曲率半径（ｒ）に比べて小さく成形することを特徴とする請求項６に記載のインナーフィンの製造方法。
【請求項８】
前記波形状を構成する斜面（２２１ｂ、２２１ｂ’）のうち、前記展開方向端部の斜面（２２１ｂ’）の長さをその他の斜面（２２１ｂ）の長さよりも短く成形することを特徴とする請求項６または７に記載のインナーフィンの製造方法。
【請求項９】
前記折曲山部（２２１）を成形した後に、前記屋根方向の長さが所定値となるように前記フィン材料（１０２）を切断することを特徴とする請求項６ないし８のいずれか１つに記載のインナーフィンの製造方法。
【請求項１０】
前記屋根方向の長さが前記展開方向の長さよりも長くなるように、前記フィン材料（１０２）を切断することを特徴とする請求項９に記載のインナーフィンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数個の折曲山部を有する波形状（コルゲート状）に形成され、チューブ内部に配設されるインナーフィンおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常、熱交換器の熱交換能力を変更に当たっては、熱交換器のコア寸法のうち幅寸法（空気流れ方向の寸法）をあまり変更せず、主に、空気流れ方向と直交する方向の寸法、すなわち、チューブの長手方向寸法およびチューブの本数を変更することにより対処している。
【０００３】
したがって、チューブ間に位置するアウターフィンは、その折曲山部の尾根方向が空気流れ方向と一致するように配設されるので、アウターフィンの寸法のうち折曲山部の尾根方向寸法は、コアの幅寸法と略一致し、一方、フィンの展開方向寸法は、チューブの長手方向寸法に応じて変化することなる。
このため、アウターフィンの製造は、通常、フィン材料であるアルミニウムの薄板を、歯車状のローラ成形装置に向けて送ることにより、フィン材料の送り方向がフィンの展開方向となるようにコルゲート状に成形され、その後、所定の長さ（折曲山部の数が所定数）となるように切断して製造していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、熱交換器の外形寸法を大きくすることなく、熱交換能力の向上を図るべく、インタークーラ等のようにチューブ内に、アルミニウム製のインナーフィン（厚み約０．１ｍｍ）を配設した熱交換器が増加してきている。
このインナーフィンは、チューブ内において、チューブ内を流通する流体の流れ方向（チューブの長手方向）とインナーフィンの折曲山部の尾根方向とが一致するように配設されているので、インナーフィンの折曲山部の尾根方向が、チューブの長手方向と一致することとなる。したがって、インナーフィンの外形寸法のうち、主に、インナーフィンの折曲山部の尾根方向寸法が、チューブの長手方向寸法の変更に応じて変化することとなる。
【０００５】
このため、前述のごとく、フィン材料の送り方向とフィンの展開方向とが一致するフィンの製造方法では、インナーフィンのごとく、折曲山部の尾根方向寸法が、チューブの長手方向寸法の変更に応じて変化するものに対しては、チューブの長手方向寸法の変化に対して柔軟に対処することができない。
そこで、発明者等は、後述するように、フィンの折曲山部の尾根方向をフィン材料の送り方向に一致させて折曲山部を成形し、その後、フィンの折曲山部の尾根方向寸法が所定値となるように切断するといった製造方法を試みた。
【０００６】
しかし、この製造方法では、図７に示すように、複数の折曲山部２２１の尾根のうち、略中央の尾根を中心としてインナーフィンが捩じれるという不良が発生した。
本発明は、上記点に鑑み、複数個の折曲山部を有して波形状に形成されたものが、折曲山部の尾根を中心として捩じれることを防止することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、以下の技術的手段を用いる。請求項１に記載の発明では、金属板からなるフィン材料（１０２）により複数個の折曲山部（２２１）を有する波形状に形成され、チューブ（２）の内部に配設されるインナーフィンであって、
前記波形状は、折曲山部（２２１）の屋根方向とフィン材料（１０２）の送り方向（Ｄ１）とが一致するようにして形成され、
複数個の折曲山部（２２１）のうち、折曲山部（２２１）の展開方向端部の折曲山部（２２１ａ）の屈曲角度（Θ）は、その他の折曲山部（２２１）の屈曲角度（θ）に比べて小さいことを特徴とする。
【０００８】
ところで、前述のごとく、インナーフィンの折曲山部（２２１）の尾根方向をフィン材料（１０２）の送り方向に一致させて折曲山部（２２１）を形成した場合には、後述のごとく、送り方向（Ｄ1 ）、すなわち折曲山部（２２１、２２１ａ）の尾根方向（Ｄ1 ）に伸びが発生するため、折曲山部（２２１、２２１ａ）の成形後に、この伸びによる残留応力の影響を受ける。
【０００９】
このため、残留応力は、尾根方向（Ｄ1 ）の伸びに呼応して、尾根方向（Ｄ1）に縮むような力をインナーフィンに及ぼすが、折曲山部（２２１、２２１ａ）の尾根が伸び方向に沿って形成されているため、この折曲山部（２２１、２２１ａ）が形成されている限り、尾根方向（Ｄ１）に直交する展開方向（Ｄ２）に関する曲げ剛性が高いので、容易にインナーフィンは、展開方向（Ｄ２）を中心に反り返るように曲がらない。
【００１０】
ところで、展開方向端部側の折曲山部（２２１）より外方側には折曲山部（２２１）が形成されていないので、展開方向端部側の折曲山部（２２１）ほど、成形後のスプリングバックの影響を強く受けて、折曲山部（２２１）の屈曲角度（θ）が大きくなってしまう。このため、成形後においては、展開方向端部の折曲山部（２２１ａ）の屈曲角度（Θ）が、その他の折曲山部（２２１）の屈曲角度（θ）に比べて大きくなってしまい、曲げ剛性が低下するので、残留応力の影響を受けて展開方向（Ｄ２）を中心に曲げられ、インナーフィン全体として、「発明が解決しようとする課題」の欄で述べたように、展開方向（Ｄ２）の略中央の尾根を中心として捩じれてしまう。
【００１１】
これに対して、本発明では、複数個の折曲山部（２２１）のうち、展開方向端部の折曲山部（２２１ａ）の屈曲角度（Θ）が、その他の折曲山部（２２１）の屈曲角度（θ）に比べて小さくなっているので、スプリングバックによって屈曲角度（Θ）が大きくなったとしても、展開方向端部の折曲山部（２２１ａ）における展開方向（Ｄ2 ）に関する曲げ剛性が過度に低下することを防止することができる。したがって、折曲山部（２２１）の尾根を中心としてインナーフィンが捩じれることを防止することができる。
【００１２】
また、本発明によれば、展開方向端部の屈曲角度（Θ）をその他の屈曲角度（θ）より小さくするといった簡便な手段で、インナーフィンの捩じれを防止することができるので、捩じれを防止するために多額の設備投資を行うことなく、インナーフィンの捩じれを防止することができる。
なお、請求項２に記載の発明のごとく、請求項１に記載のインナーフィンにおいて、展開方向端部の折曲山部（２２１ａ）の曲率半径（Ｒ）を、その他の折曲山部（２２１）の曲率半径（ｒ）に比べて小さくすることが望ましい。
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載のインナーフィンにおいて、前記波形状を構成する斜面（２２１ｂ、２２１ｂ’）のうち、展開方向端部の斜面（２２１ｂ’）の長さがその他の斜面（２２１ｂ）の長さよりも短いことを特徴とする。
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載のインナーフィンにおいて、前記波形状は、屋根方向の長さが展開方向の長さよりも長い形状であることを特徴とする。
請求項５に記載の発明では、流体が流通するチューブ（２）と、チューブ（２）内に配設されるインナーフィン（２２）とを有し、
前記インナーフィン（２２）を請求項１ないし４のいずれか１つに記載のインナーフィンにて構成した熱交換器を特徴とする。
請求項６に記載の発明では、複数個の折曲山部（２２１）を有する波形状に形成され、チューブ（２）の内部に配設されるインナーフィンの製造方法であって、
複数のローラ（１０１）を有するローラ成形装置（１００）に金属板からなるフィン材料（１０２）を送り、
前記フィン材料（１０２）の送り方向（Ｄ１）と前記折曲山部（２２１）の屋根方向とが一致するように、前記複数個の折曲山部（２２１）のうち、前記送り方向（Ｄ１）と直交する方向（Ｄ２）の中央部に対応する部位の前記折曲山部（２２１）から順に展開方向端部に向かって前記折曲山部（２２１）を成形し、
前記複数個の折曲山部（２２１）のうち、前記折曲山部（２２１）の展開方向端部の折曲山部（２２１ａ）の屈曲角度（Θ）を、その他の折曲山部（２２１）の屈曲角度（θ）に比べて小さく成形する、インナーフィンの製造方法を特徴とする。
これによると、請求項１によるインナーフィンを良好に製造できる。
請求項７に記載の発明では、請求項６に記載のインナーフィンの製造方法において、前記展開方向端部の折曲山部（２２１ａ）の曲率半径（Ｒ）を、その他の折曲山部（２２１）の曲率半径（ｒ）に比べて小さく成形することを特徴とする。
請求項８に記載の発明では、請求項６または７に記載のインナーフィンの製造方法において、前記波形状を構成する斜面（２２１ｂ、２２１ｂ’）のうち、前記展開方向端部の斜面（２２１ｂ’）の長さをその他の斜面（２２１ｂ）の長さよりも短く成形することを特徴とする。
請求項９に記載の発明では、請求項６ないし８のいずれか１つに記載のインナーフィンの製造方法において、前記折曲山部（２２１）を成形した後に、前記屋根方向の長さが所定値となるように前記フィン材料（１０２）を切断することを特徴とする。
請求項１０に記載の発明では、請求項９に記載のインナーフィンの製造方法において、前記屋根方向の長さが前記展開方向の長さよりも長くなるように、前記フィン材料（１０２）を切断することを特徴とする。
【００１３】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施の形態について説明する。
（第１実施形態）
本実施形態は、本発明に係るコルゲート板をインタークーラのインナーフィンに適用したもので、図１はインタークーラ１の斜視図を示している。２は、コンプレッサ（図示せず）によって加圧させた空気（以下、過給気と呼ぶ。）が流通するアルミニウム合金製の偏平チューブ（以下、チューブと略す。）であり、このチューブ２は、図２に示すように、所定形状にプレス成形されたプレート（板）２１をろう付けすることにより形成されている。そして、各チューブ２間には、図１、２に示すように、チューブ２の長手方向と略直交する方向から流れてくる空気（第２流体）と過給気（第１流体）との熱交換を促進するコルゲート状（波形状）に成形されたアルミニウム製のアウターフィン３が配設されており、このアウターフィン３は、チューブ２を構成するプレート２１とともに一体ろう付けされている。
【００１５】
一方、各チューブ２内には、図２に示すように、過給気の熱交換を促進するアルミニウム製のインナーフィン２２が配設されており、このインナーフィン２２は、図３に示すように、複数個の折曲山部２２１を有して波形状に（コルゲート状）に形成されている。
そして、複数個の折曲山部２２１のうち、折曲山部２２１の展開方向端部の折曲山部２２１（以下、この折曲山部を端部折曲山部２２１ａと呼ぶ。）の屈曲角度Θは、図４に示すように、その他の折曲山部２２１の屈曲角度θに比べて小さくなっており、望ましくは、屈曲角度Θは屈曲角度θの７５％以下ある。因みに、本実施形態では、屈曲角度Θは約２６°であり、屈曲角度θは約５１°である。
【００１６】
ここで、屈曲角度Θ、θとは、隣合う斜面２２１ｂ（２２１ｂ’）の延長線がなす角を言う。
ところで、折曲山部２２１および端部折曲山部２２１ａの頂点に接する接線Ｌと、折曲山部２２１を形成する斜面２２１ｂとのなす角を考えた場合、上記屈曲角度Θ、θの関係は、以下のように表現することも可能である。
【００１７】
すなわち、端部折曲山部２２１ａを形成する斜面２２１ｂのうち、インナーフィン２２全体としての端部側の斜面２２１ｂ’と接線Ｌとのなす角βが、斜面２２１ｂ’以外の斜面２２１ｂと接線Ｌとのなす角αより大きくなっているとも言える。なお、本実施形態では、角αは約６４°であり、角βは約９０°である。因みに、図１中、４は過給気が流入する流入口であり、５はインタークーラ１によって冷却された過給気が流出する流出口である。また、６は流入口４から流入した過給気を各チューブ２に分配する分配タンク部であり、７は各チューブ２を流通してきた過給気を集合させる集合タンク部である。
【００１８】
次に、インナーフィン２２の製造方法について述べる。
図５の（ａ）は、インナーフィン２２の折曲山部２２１、２２１ａを成形するローラ成形装置１００の模式図であり、このローラ成形装置１００には、複数のローラ１０１が配設されている。そして、インナーフィン２２のフィン材料１０２（厚み約０．１ｍｍ）をローラ成形装置１００に送る（供給する）ことにより、フィン材料１０２の送り方向Ｄ1 と折曲山部２２１、２２１ａの尾根方向とが一致するように、折曲山部２２１、２２１ａを成形する。
【００１９】
なお、図５の（ｂ）〜（ｄ）は、フィン材料の送りの進行とともに、折曲山部２２１が成形されていく様子を模式的に示しており、（ｂ）はローラ１０１の（１）に対応し、（ｃ）はローラ１０１の（５）に対応し、（ｄ）はローラ１０１の（１１）に対応している。
そして、図５の（ｂ）〜（ｄ）から明らかなように、複数の折曲山部２２１の尾根のうち、送り方向Ｄ1 と直交する方向（以下、展開方向と呼ぶ。）Ｄ2 の中央部に対応する部位の折曲山部２２１から順に展開方向端部に向かって折曲山部２２１が成形されていく。
【００２０】
次に、本実施形態の特徴を述べる。ところで、本実施形態に係るインナーフィン２２は、前述のごとく、フィン材料１０２の送り方向Ｄ１と折曲山部２２１、２２１ａの尾根方向とが一致しているので、折曲山部２２１の成形時にフィン材料１０２は、送り方向Ｄ１ 、すなわち折曲山部２２１、２２１ａの尾根方向Ｄ１に多くの伸びが発生するため、折曲山部２２１の成形後に、この伸びによる残留応力の影響を受ける。
【００２１】
このため、残留応力は、尾根方向Ｄ1 の伸びに呼応して、尾根方向Ｄ1 に縮めるような力をインナーフィン２２に及ぼすが、折曲山部２２１の尾根が伸び方向に沿って形成されているため、この折曲山部２２１が形成されている限り、展開方向Ｄ2 に関する曲げ剛性が高いので、容易にインナーフィン２２は、展開方向Ｄ2 を中心に反り返るように曲がらない。
【００２２】
ところで、本実施形態に係るインナーフィン２２は、前述のごとく、展開方向Ｄ2 の中央部に対応する部位から順に展開方向端部に向かって折曲山部２２１が成形されていくことに加えて、端部折曲山部２２１ａの外方側に折曲山部２２１が形成されていないので、展開方向端部側の折曲山部２２１ほど、成形後のスプリングバック（塑性加工後、その復元力により元の形状に戻ろうとする現象）の影響を強く受けて、折曲山部２２１の屈曲角度θが大きくなってしまう。
【００２３】
このため、成形後においては、端部折曲山部２２１ａの屈曲角度Θが、その他の折曲山部２２１の屈曲角度θより大きくなってしまい、曲げ剛性が低下するので、残留応力の影響を受けて展開方向Ｄ2 を中心に曲げられ、インナーフィン２２全体として、「発明が解決しようとする課題」の欄で述べたように、展開方向Ｄ２の略中央の尾根を中心としてインナーフィン２２が捩じれてしまう。
【００２４】
これに対して、本実施形態では、複数個の折曲山部２２１のうち、端部折曲山部２２１ａの屈曲角度Θが、その他の折曲山部２２１の屈曲角度θに比べて小さくなっているので、スプリングバックによって屈曲角度Θが大きくなったとしても、端部折曲山部２２１ａにおける展開方向Ｄ2 に関する曲げ剛性が過度に低下することを防止することができる。したがって、折曲山部２２１の尾根を中心としてインナーフィン２２が捩じれることを防止することができる。
【００２５】
また、本実施形態に係るインナーフィン２２によれば、屈曲角度Θをその他の屈曲角度θより小さくするといった簡便でインナーフィン２２の捩じれを防止することができるので、捩じれを防止のために多額の設備投資を行うことなく、インナーフィン２２の捩じれを防止することができる。延いては、インナーフィン２２の歩留りの向上と相まってインナーフィン２２の製造原価低減を図ることができる。
【００２６】
ところで、本実施形態は、前述のごとく、屈曲角度Θをその他の屈曲角度θより小さくして、スプリングバックの影響を小さくしているので、図４に示すように、端部折曲山部２２１ａの曲率半径Ｒを、その他の折曲山部２２１の曲率半径ｒ  に比べて小さくすると、スプリングバック量が減少し、、さらに捩じれを防止することができる。因みに、本実施形態では、曲率半径Ｒは０．１８〜０．２ｍｍであり、曲率半径ｒは約０．３ｍｍである。
【００２７】
また、屈曲角度Θは、図６の（ａ）に示すように、約０°（β＝１８０−α）、すなわち斜面２２１ｂ、２２１ｂ’が略平行となる適度としてもよく、また、図６の（ｂ）に示すように、端部折曲山部２２１ａの頂点と反対側で斜面２２１ｂ、２２１ｂ’の延長線が交差するようにしてもよい。
なお、斜面２２１ｂと斜面２２１ｂ’の延長線が端部折曲山部２２１ａの頂点と反対側で交差する場合（図６の（ｂ）の場合）は、屈曲角度Θが０°を越えて小さくなったと考えられるので、斜面２２１ｂ、２２１ｂ’の延長線が端部折曲山部２２１ａの頂点と反対側で交差する場合は、負の（マイナスの）屈曲角度Θと考えることができる。したがって、本発明は、負の屈曲角度Θも含めて、屈曲角度Θをその他の屈曲角度θより小さくするものである。
【００２８】
また、上述の実施形態では、インタークーラに用いられたインナーフィンを例に本発明に係るコルゲート板を説明したが、本発明に係るコルゲート板は、エバポレータ（蒸発器）等のその他の熱交換器のアルミニウム製のインナーフィン（厚みが０．０８〜０．２ｍｍ程度）に対しても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】インタークーラの斜視図である。
【図２】偏平チューブの断面図である。
【図３】インナーフィンの斜視図である。
【図４】図３のＡ矢視図である。
【図５】（ａ）は、ローラ成形装置の模式図であり、（ｂ）〜（ｄ）はインナーフィンの成形工程を示す模式図である。
【図６】本発明の変形例を示す図３のＡ矢視図である。
【図７】インナーフィンが捩じれた状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
２２…インナーフィン、２２１…折曲山部、２２１ａ…端部折曲山部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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