JP2011247565A - オフセット形状フィンおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで、高い形状精度が得られるオフセット形状フィンおよびその製造方法、を提供する。
【解決手段】オフセット形状フィンの製造方法は、波形フィン３６が形成されたフィン部３１Ａと、波形フィン３６が形成されたフィン部３１Ｂと、フィン部３１Ａおよびフィン部３１Ｂを連結するオフセット調整部４１とを有するように、板材を加工するステップと、フィン部３１Ａおよびフィン部３１Ｂが隣り合うように、オフセット調整部４１を折り曲げるステップとを備える。オフセット調整部４１を折り曲げるステップは、フィン部３１Ａに形成された波形フィン３６と、フィン部３１Ｂに形成された波形フィン３６とが、互いにずれて配置されるように、オフセット調整部４１の折り曲げ位置を調整するステップを含む。
【選択図】図４

Description

この発明は、一般的には、オフセット形状フィンおよびその製造方法に関し、より特定的には、熱交換器に用いられるオフセット形状フィンおよびその製造方法に関する。

従来のオフセット形状フィンの製造方法に関して、特開２００６−１３６９０５号公報には、オフセットフィンの全体に渡ってプレス欠陥を生じさせないことを目的としたフィン製造装置が開示されている（特許文献１）。特許文献１に開示されたフィン製造装置には、一対の第１ローラを有する第１成形部と、一対の金型を有する第２成形部とが設けられている。第１成形部は、一対の第１ローラによって、平板材から断面がクランク状となるクランク材を成形する。第２成形部は、クランク材が一方の金型に一致して嵌り込み、他方の金型に噛み合うことによって、凹凸が千鳥状にオフセットされたオフセット材を成形する。

また、特開２００７−１９６２３９号公報には、外周チューブの十分な肉厚を確保しつつ軽量化を図り、かつ低コストで容易に製造することを目的とした熱交換チューブの製造方法が開示されている（特許文献２）。

また、特開２００９−８５４５１号公報には、ローラからの製品の引き剥がしを容易にすることを目的としたオフセット形状フィンの製造方法が開示されている（特許文献３）。特許文献３に開示されたオフセット形状フィンの製造方法においては、まず、帯状薄板材のワークを、波型の第１ローラによって第１の波形形状板に成形する。次に、第１の波形形状板を、第１のローラよりも波形状のピッチが短い第２のローラによって第２の波形形状板を成形する。次に、第３のローラおよび第４のローラによって、第２の波形形状板にオフセット切断を行ない、オフセット切断板を成形する。その後、オフセットされた波形状を有する第７のローラによってオフセット切断板にオフセット加工を行ない、オフセットフィンを成形する。

特開２００６−１３６９０５号公報 特開２００７−１９６２３９号公報 特開２００９−８５４５１号公報

ラジエータやオイルクーラなどの熱交換器に放熱性の高いオフセット形状フィンが利用されている。このオフセット形状フィンを製造する方法としては、たとえば上述の特許文献３に開示されるように、波形形状板の適当な箇所に切り込み加工を実施し、さらに、オフセットされた波形状を有する金型によってオフセット加工を実施するといった方法が挙げられる。しかしながら、このような方法を用いた場合、切り込み加工やオフセット加工を実施するための複雑な金型が必要となり、製造コストが増大するおそれがある。また、各フィンのオフセット加工は独立して実施されるため、フィンのオフセット量にばらつきが生じるおそれがある。

そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、低コストで、高い形状精度が得られるオフセット形状フィンおよびその製造方法を提供することである。

この発明に従ったオフセット形状フィンの製造方法は、熱交換器に用いられるオフセット形状フィンの製造方法である。オフセット形状フィンの製造方法は、フィン形状が形成された第１フィン部と、フィン形状が形成された第２フィン部と、第１フィン部および第２フィン部を連結するオフセット調整部とを有するように、板材を加工するステップと、第１フィン部および第２フィン部が隣り合うように、オフセット調整部を折り曲げるステップとを備える。オフセット調整部を折り曲げるステップは、第１フィン部に形成されたフィン形状と、第２フィン部に形成されたフィン形状とが、互いにずれて配置されるように、オフセット調整部の折り曲げ位置を調整するステップを含む。

このように構成されたオフセット形状フィンの製造方法によれば、オフセット調整部を折り曲げるステップを実施することによって、第１フィン部および第２フィン部間でオフセットされたフィン形状を得ることができる。このため、オフセット形状フィンを容易に製造し、その製造コストを低減させることができる。また、第１フィン部および第２フィン部間におけるフィン形状のオフセット量は、オフセット調整部を折り曲げるステップの実施によって一括して定まる。このため、フィン形状のオフセット量にばらつきが生じることを抑制し、高い形状精度を備えるオフセット形状フィンを得ることができる。

また好ましくは、オフセット形状フィンの製造方法は、板材を加工するステップの後に、第１フィン部および第２フィン部の各フィン部が、フィン形状が形成された下段部と、フィン形状が形成され、下段部の上方に重なって配置される上段部とを有するように、第１フィン部および第２フィン部を折り曲げるステップをさらに備える。

このように構成されたオフセット形状フィンの製造方法によれば、高い形状精度を備える多段式のオフセット形状フィンを、低コストで製造することができる。

また好ましくは、板材を加工するステップは、第１フィン部と第２フィン部とが交互に千鳥状に並ぶように、板材を加工するステップを含む。また好ましくは、板材を加工するステップは、第１フィン部と第２フィン部とが交互に階段状に並ぶように、板材を加工するステップを含む。

このように構成されたオフセット形状フィンの製造方法によれば、千鳥状もしくは階段状に並ぶ第１フィン部および第２フィン部間を連結するオフセット調整部を、第１フィン部および第２フィン部が隣り合うように折り曲げる。この際、第１フィン部および第２フィン部間でフィン形状がずれて配置されるように、オフセット調整部の折り曲げ位置を調整する。これにより、高い形状精度を備えるオフセット形状フィンを、低コストで製造することができる。

この発明に従ったオフセット形状フィンは、熱交換器に用いられるオフセット形状フィンである。オフセット形状フィンは、フィン形状が形成された第１フィン部と、フィン形状が形成され、第１フィン部と隣り合って配置される第２フィン部と、第１フィン部と第２フィン部とを連結するオフセット調整部とを備える。オフセット調整部は、第１フィン部に形成されたフィン形状と第２フィン部に形成されたフィン形状とが、互いにずれて配置されるように、折り曲げられている。

このように構成されたオフセット形状フィンによれば、低コストで、高い形状精度が得られるオフセット形状フィンを実現することができる。

以上に説明したように、この発明に従えば、低コストで、高い形状精度が得られるオフセット形状フィンおよびその製造方法を提供することができる。

ハイブリッド自動車の駆動ユニットを模式的に表わす図である。 図１中のＰＣＵの構成を示す電気回路図である。 図２中のインバータを冷却するための熱交換器を示す断面図である。 図３中の熱交換器に用いられるオフセット形状フィンを示す斜視図である。 図４中のオフセット形状フィンの製造方法の第１ステップを示す斜視図である。 図４中のオフセット形状フィンの製造方法の第２ステップを示す斜視図である。 図４中のオフセット形状フィンの製造方法の第３ステップを示す平面図である。 図４中のオフセット形状フィンの製造方法の第４ステップを示す平面図である。 図８中のＩＸ−ＩＸ線上に沿ったオフセット形状フィンを示す断面図である。 図５中に示す板材からの材料取りの一例を示す平面図である。 この発明の実施の形態２におけるオフセット形状フィンを示す斜視図である。 図１１中のオフセット形状フィンの製造方法の第１ステップを示す斜視図である。 図１１中のオフセット形状フィンの製造方法の第２ステップを示す斜視図である。 図１１中のオフセット形状フィンの製造方法の第３ステップを示す断面図である。

この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

（実施の形態１）
図１は、ハイブリッド自動車の駆動ユニットを模式的に表わす図である。本実施の形態では、本発明が、車両としてのハイブリッド自動車に搭載されるインバータを冷却するための熱交換器に適用されている。まず、ハイブリッド自動車を駆動させるためのＨＶシステムについて説明する。

図１を参照して、駆動ユニット１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関と、充放電可能なバッテリ８００とを動力源とするハイブリッド自動車に設けられている。駆動ユニット１は、モータジェネレータ１００と、ハウジング２００と、減速機構３００と、ディファレンシャル機構４００と、ドライブシャフト受け部９００と、端子台６００とを含んで構成される。

モータジェネレータ１００は、電動機または発電機としての機能を有する回転電機である。モータジェネレータ１００は、回転シャフト１１０と、ロータ１３０と、ステータ１４０とを含む。回転シャフト１１０は、軸受１２０を介してハウジング２００に回転可能に取り付けられている。ロータ１３０は、回転シャフト１１０と一体となって回転する。

モータジェネレータ１００から出力された動力は、減速機構３００からディファレンシャル機構４００を介してドライブシャフト受け部９００に伝達される。ドライブシャフト受け部９００に伝達された駆動力は、ドライブシャフトを介して車輪に回転力として伝達されて、車両を走行させる。

一方、ハイブリッド自動車の回生制動時には、車輪は車体の慣性力により回転させられる。車輪からの回転力によりドライブシャフト受け部９００、ディファレンシャル機構４００および減速機構３００を介してモータジェネレータ１００が駆動される。このとき、モータジェネレータ１００が発電機として作動する。モータジェネレータ１００により発電された電力は、ＰＣＵ（Power Control Unit）７００を介してバッテリ８００に供給される。

図２は、図１中のＰＣＵの構成を示す電気回路図である。図２を参照して、ＰＣＵ７００は、コンバータ７１０と、インバータ７２０と、制御装置７３０と、コンデンサＣ１，Ｃ２と、電源ラインＰＬ１〜ＰＬ３と、出力ライン７４０Ｕ，７４０Ｖ，７４０Ｗとを含む。

コンバータ７１０は、電源ラインＰＬ１，ＰＬ３を介してバッテリ８００と接続されている。インバータ７２０は、電源ラインＰＬ２，ＰＬ３を介してコンバータ７１０と接続されている。インバータ７２０は、出力ライン７４０Ｕ，７４０Ｖ，７４０Ｗを介してモータジェネレータ１００と接続されている。バッテリ８００は、直流電源であって、たとえばニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の２次電池から形成されている。バッテリ８００は、蓄えた直流電力をコンバータ７１０に供給したり、コンバータ７１０から受け取る直流電力によって充電される。

コンバータ７１０は、半導体モジュールから構成された上アームおよび下アームと、リアクトルＬとを含む。上アームおよび下アームは、電源ラインＰＬ２，ＰＬ３間に直列に接続されている。電源ラインＰＬ２に接続される上アームは、パワートランジスタ（ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor）Ｑ１と、パワートランジスタＱ１に逆並列に接続されるダイオードＤ１とからなる。電源ラインＰＬ３に接続される下アームは、パワートランジスタＱ２と、パワートランジスタＱ２に逆並列に接続されるダイオードＤ２とからなる。リアクトルＬは、電源ラインＰＬ１と、上アームおよび下アームの接続点との間に接続されている。

コンバータ７１０は、バッテリ８００から受け取る直流電圧をリアクトルＬを用いて昇圧し、その昇圧した電圧を電源ラインＰＬ２に供給する。コンバータ７１０は、インバータ７２０から受け取る直流電圧を降圧し、バッテリ８００を充電する。

インバータ７２０は、Ｕ相アーム７５０Ｕと、Ｖ相アーム７５０Ｖと、Ｗ相アーム７５０Ｗとを含む。Ｕ相アーム７５０Ｕ、Ｖ相アーム７５０ＶおよびＷ相アーム７５０Ｗは、電源ラインＰＬ２，ＰＬ３間に並列に接続されている。Ｕ相アーム７５０Ｕ、Ｖ相アーム７５０ＶおよびＷ相アーム７５０Ｗの各々は、半導体モジュールから構成された上アームおよび下アームからなる。各相アームの上アームおよび下アームは、電源ラインＰＬ２，ＰＬ３間に直列に接続されている。

Ｕ相アーム７５０Ｕの上アームは、パワートランジスタ（ＩＧＢＴ）Ｑ３と、パワートランジスタＱ３に逆並列に接続されるダイオードＤ３とからなる。Ｕ相アーム７５０Ｕの下アームは、パワートランジスタＱ４と、パワートランジスタＱ４に逆並列に接続されるダイオードＤ４とからなる。Ｖ相アーム７５０Ｖの上アームは、パワートランジスタＱ５と、パワートランジスタＱ５に逆並列に接続されるダイオードＤ５とからなる。Ｖ相アーム７５０Ｖの下アームは、パワートランジスタＱ６と、パワートランジスタＱ６に逆並列に接続されるダイオードＤ６とからなる。Ｗ相アーム７５０Ｗの上アームは、パワートランジスタＱ７と、パワートランジスタＱ７に逆並列に接続されるダイオードＤ７とからなる。Ｗ相アーム７５０Ｗの下アームは、パワートランジスタＱ８と、パワートランジスタＱ８に逆並列に接続されるダイオードＤ８とからなる。各相アームのパワートランジスタの接続点は、対応する出力ライン７４０Ｕ，７４０Ｖ，７４０Ｗを介してモータジェネレータ１００の対応する相のコイルの反中性点側に接続されている。

なお、図中では、Ｕ相アーム７５０ＵからＷ相アーム７５０Ｗの上アームおよび下アームが、それぞれ、パワートランジスタとダイオードとからなる１つの半導体モジュールから構成されている場合が示されているが、複数の半導体モジュールにより構成されてもよい。

インバータ７２０は、制御装置７３０からの制御信号に基づいて、電源ラインＰＬ２から受け取る直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータ１００へ出力する。インバータ７２０は、モータジェネレータ１００によって発電された交流電圧を直流電圧に整流して電源ラインＰＬ２に供給する。

コンデンサＣ１は、電源ラインＰＬ１，ＰＬ３間に接続され、電源ラインＰＬ１の電圧レベルを平滑化する。コンデンサＣ２は、電源ラインＰＬ２，ＰＬ３間に接続され、電源ラインＰＬ２の電圧レベルを平滑化する。

制御装置７３０は、モータジェネレータ１００のトルク指令値、各相電流値、およびインバータ７２０の入力電圧に基づいて、モータジェネレータ１００の各相コイル電圧を演算する。制御装置７３０は、その演算結果に基づいて、パワートランジスタＱ３〜Ｑ８をオン／オフするＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を生成してインバータ７２０へ出力する。モータジェネレータ１００の各相電流値は、インバータ７２０の各アームを構成する半導体モジュールに組込まれた電流センサによって検出される。この電流センサは、Ｓ／Ｎ比が向上するように半導体モジュール内に配設されている。制御装置７３０は、上述したトルク指令値およびモータ回転数に基づいてインバータ７２０の入力電圧を最適にするためのパワートランジスタＱ１，Ｑ２のデューティ比を演算する。制御装置７３０は、その結果に基づいてパワートランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするＰＷＭ信号を生成してコンバータ７１０へ出力する。

制御装置７３０は、モータジェネレータ１００によって発電された交流電圧を直流電圧に変換してバッテリ８００に充電するため、コンバータ７１０およびインバータ７２０におけるパワートランジスタＱ１〜Ｑ８のスイッチング動作を制御する。

続いて、本実施の形態におけるオフセット形状フィンの構造について説明する。図３は、図２中のインバータを冷却するための熱交換器を示す断面図である。

図３を参照して、熱交換器１０は、ケース体１２およびオフセット形状フィン２１を有する。ケース体１２およびオフセット形状フィン２１は、高い熱伝導性を有する材料、たとえばアルミニウムから形成されている。ケース体１２は、冷却水が流通される冷却水路１４を形成する。インバータ７２０は、冷却水路１４に隣接する位置に設けられている。オフセット形状フィン２１は、冷却水路１４に配置されている。オフセット形状フィン２１は、ロウ付け等の手段によって、ケース体１２に対して固定されている。

インバータ７２０の駆動に伴って、Ｕ相アーム７５０Ｕ、Ｖ相アーム７５０ＶおよびＷ相アーム７５０Ｗを構成する半導体モジュールが発熱し、その熱がケース体１２およびオフセット形状フィン２１を順に伝わる。さらに、オフセット形状フィン２１と冷却水路１４を流通する冷却水との間で熱交換が行なわれることによって、インバータ７２０が冷却される。

なお、図３中に示す熱交換器１０の構造は一例であり、熱交換器は、オフセット形状フィン２１を介してインバータ７２０と冷却水とが熱交換可能な構造を適宜、採り得る。また、使用される冷媒は、液体に限られず、気体であってもよい。

図４は、図３中の熱交換器に用いられるオフセット形状フィンを示す斜視図である。図３および図４を参照して、冷却水は、冷却水路１４内で図３を示す紙面に対して直角方向（図４中の白抜き矢印によって示す方向）に流通する。熱交換器１０においては、冷却水路１４に配置されたフィンと冷却水との接触の機会を増やし、インバータ７２０の冷却性能を向上させるため、オフセット形状フィン２１が採用されている。

図４を参照して、オフセット形状フィン２１は、基準のフィンと、その基準のフィンに対して冷却水の流れ方向に沿って配列された別のフィンとの間で、フィン形状が位置ずれするように形成されたフィンである。オフセット形状フィン２１は、冷却水の流れ方向においてフィン形状が不連続となるように形成されたフィンである。

オフセット形状フィン２１は、一枚の板材から一体的に形成されている。オフセット形状フィン２１は、その構成部位として、複数のフィン部３１と、オフセット調整部４１とを有する。

フィン部３１には、波形フィン３６が形成されている。フィン部３１を冷却水の流れ方向（矢印１０２に示す方向）から見た場合に、波形フィン３６は波形を有する。フィン部３１は、波形に湾曲しながら、冷却水の流れ方向に直交する方向（矢印１０１に示す方向であり、以下、フィン部３１の延在方向ともいう）に沿って帯状に延在している。フィン部３１は、その延在方向における一方の端部に一方端３７を有し、他方の端部に他方端３８を有する。

複数のフィン部３１は、矢印１０２に示す方向（以下、複数のフィン部３１の並び方向ともいう）に並んでいる。複数のフィン部３１は、フィン部３１Ａおよびフィン部３１Ｂから構成されている。フィン部３１Ａおよびフィン部３１Ｂには、同一形状の波形フィン３６が形成されている。フィン部３１Ａとフィン部３１Ｂとは、複数のフィン部３１の並び方向において交互に配置されている。言い換えれば、複数のフィン部３１Ａが、互いに間隔を隔てて配置されており、複数のフィン部３１Ｂの各々は、隣り合う複数のフィン部３１Ａ間の隙間に配置されている。

オフセット調整部４１は、互いに隣り合う複数のフィン部３１間を連結するように設けられている。互いに隣り合って配置されたフィン部３１Ａおよびフィン部３１Ｂに注目した場合に、オフセット調整部４１は、フィン部３１Ａとフィン部３１Ｂとを連結するように設けられている。オフセット調整部４１は、フィン部３１Ａの一方端３７とフィン部３１Ｂの一方端３７とを連結するように設けられている。フィン部３１Ａの他方端３８とフィン部３１Ｂの他方端３８とは、互いに連結されていない。

複数のフィン部３１は、互いに隣り合って配置されたフィン部３１Ａおよびフィン部３１Ｂ間において、フィン部３１Ａに形成された波形フィン３６と、フィン部３１Ｂに形成された波形フィン３６とが互いにずれるように配置されている。フィン部３１Ａに形成された波形フィン３６は、フィン部３１Ｂに形成された波形フィン３６に対して、フィン部３１の延在方向にずれて配置されている。

オフセット形状フィン２１を複数のフィン部３１の並び方向から見た場合に、複数のフィン部３１Ａは、各フィン部３１Ａに形成された波形フィン３６が重なり合うように配置されている。複数のフィン部３１Ｂは、各フィン部３１Ｂに形成された波形フィン３６が重なり合うように配置されている。一方、フィン部３１Ａおよびフィン部３１Ｂは、フィン部３１Ａに形成された波形フィン３６とフィン部３１Ｂに形成された波形フィン３６とが完全に重なり合わないように配置されている。

本実施の形態におけるオフセット形状フィン２１においては、図４中の範囲３２を波形フィン３６の１ピッチであるとすると、フィン部３１Ａに形成された波形フィン３６と、フィン部３１Ｂに形成された波形フィン３６とは、図４中の範囲３３に示すように１／４ピッチだけずれて配置されている。

なお、フィン部３１Ａおよびフィン部３１Ｂ間における波形フィン３６のオフセット量は、図４中に示す場合に限られない。具体的には、波形フィン３６のオフセット量は、熱交換器１０に要求される冷却能力と、冷却水の強制循環させるためのモータの消費電力（ハイブリッド自動車の燃費）とを総合的に勘案して決定される。

オフセット調整部４１は、折り曲げ部４２を有する。オフセット調整部４１は、折り曲げ部４２において折り曲げられている。オフセット調整部４１は、オフセット形状フィン２１を形成する金属の塑性変形を伴って折り曲げられている。折り曲げ部４２は、フィン部３１Ａの一方端３７とフィン部３１Ｂの一方端３７との間のオフセット調整部４１の適当な位置に設けられている。折り曲げ部４２の位置、すなわち、オフセット調整部４１が折り曲げられる位置は、フィン部３１Ａおよびフィン部３１Ｂ間において波形フィン３６が所定のオフセット量だけずれるように設定されている。本実施の形態では、フィン部３１Ａの一方端３７および折り曲げ部４２間の長さと、フィン部３１Ｂの一方端３７および折り曲げ部４２間の長さとが、異なる。オフセット調整部４１は、折り曲げ部４２においてほぼ１８０°の角度だけ折り曲げられている。

以上に説明した、この発明の実施の形態１におけるオフセット形状フィンの構造にまとめて説明すると、本実施の形態におけるオフセット形状フィン２１は、熱交換器１０に用いられる。オフセット形状フィン２１は、フィン形状としての波形フィン３６が形成された第１フィン部としてのフィン部３１Ａと、波形フィン３６が形成され、フィン部３１Ａと隣り合って配置される第２フィン部としてのフィン部３１Ｂと、フィン部３１Ａとフィン部３１Ｂとを連結するオフセット調整部４１とを備える。オフセット調整部４１は、フィン部３１Ａに形成された波形フィン３６とフィン部３１Ｂに形成された波形フィン３６とが、互いにずれて配置されるように、折り曲げられている。

続いて、本実施の形態におけるオフセット形状フィンの製造方法について説明する。図５から図８は、図４中のオフセット形状フィンの製造方法のステップを示す斜視図もしくは平面図である。

図５を参照して、まず、平板状の板材５１を準備する。板材５１は、オフセット形状フィン２１を製造するための原材料であり、たとえばアルミニウム板である。次に、プレス加工の実施によって、フィン形状部５２，５３および連結部５４が成形された板材５１を得る。フィン形状部５２，５３には、図４中の波形フィン３６に対応するフィン形状が形成されている。フィン形状部５２に形成された波形フィン３６と、フィン形状部５３に形成された波形フィン３６とは、連続していない。連結部５４は、フィン形状部５２とフィン形状部５３との間で平板状に延在している。

図６を参照して、次に、切断加工の実施によって、フィン部３１およびオフセット調整部４１が形成された板材５１を得る。

より具体的には、矢印１０２に示す方向においてフィン部３１Ａが櫛の歯状に並ぶように、フィン形状部５２に切断加工を実施する。また、矢印１０２に示す方向においてフィン部３１Ｂが櫛の歯状に並ぶように、フィン形状部５３に切断加工を実施する。この際、フィン部３１Ａとフィン部３１Ｂとが、矢印１０２に示す方向に沿って千鳥状に並ぶように、フィン形状部５２，５３に切断加工を実施する。フィン部３１Ａの一方端３７とフィン部３１Ｂの一方端３７とが、矢印１０１に示す方向において互いに向かい合わせとなるように配置される。さらに、オフセット調整部４１が千鳥状に並ぶフィン部３１Ａの一方端３７とフィン部３１Ｂの一方端３７との間で棒状に延伸するように、連結部５４に切断加工を実施する。

図７および図８を参照して、次に、折り曲げ加工の実施によって、図４中のオフセット形状フィン２１の形状を得る。

より具体的には、矢印１０２に示す方向においてフィン部３１Ａとフィン部３１Ｂとが隣り合うように、オフセット調整部４１に折り曲げ加工を実施する。フィン部３１Ｂが１８０度回動するようにオフセット調整部４１を折り曲げ、隣り合うフィン部３１Ａ間の隙間にフィン部３１Ｂを位置決めする。

図９は、図８中のＩＸ−ＩＸ線上に沿ったオフセット形状フィンを示す断面図である。図７から図９を参照して、上記の折り曲げ加工時に、オフセット調整部４１の折り曲げ位置を適当な位置に設定することによって、フィン部３１Ａに形成された波形フィン３６と、フィン部３１Ｂに形成された波形フィン３６とのオフセット量を調整する。

図９中に示すように、本実施の形態では、オフセット調整部４１の折り曲げ位置（折り曲げ部４２）がフィン部３１Ａの一方端３７よりもフィン部３１Ｂの一方端３７に近い位置にあり、フィン部３１Ａに形成された波形フィン３６と、フィン部３１Ｂに形成された波形フィン３６とが、１／４ピッチだけずれて配置されている。この場合に、オフセット調整部４１の折り曲げ位置をさらにフィン部３１Ｂ側に近い位置にシフトさせれば、フィン部３１Ａおよびフィン部３１Ｂ間における波形フィン３６のオフセット量が小さくなる。一方、オフセット調整部４１の折り曲げ位置をフィン部３１Ａ側に近い位置にシフトさせれば、フィン部３１Ａおよびフィン部３１Ｂ間における波形フィン３６のオフセット量は大きくなる。

なお、本実施の形態では、プレス加工の後に切断加工を実施する製造方法について説明したが、まず切断加工を実施し、その後にプレス加工を実施する製造方法としてもよい。

図１０は、図５中に示す板材からの材料取りの一例を示す平面図である。図１０を参照して、図中には、１枚の板材５１から複数のオフセット形状フィン２１ｐ，２１ｑ，２１ｒ，２１ｓを取り出す際の材料取りの形態が示されている。たとえば、オフセット形状フィン２１ｐおよびオフセット形状フィン２１ｑに注目すると、オフセット形状フィン２１ｐのフィン部３１Ｂ間の板材５１から、オフセット形状フィン２１ｑのフィン部３１Ａを取り出すように材料取りすれば、フィンの原材料の歩留まりを向上させることができる。

以上に説明した通り、本実施の形態では、オフセット調整部４１の折り曲げ加工によって、フィン部３１Ａに形成された波形フィン３６と、フィン部３１Ｂに形成された波形フィン３６とがオフセット配置される。このため、簡易な製造方法によってオフセット形状フィン２１を得ることができる。また、オフセット調整部４１の折り曲げ位置を変更することによって波形フィン３６のオフセット量を調整できるため、オフセット量のチューニングや仕様変更などに容易に対応することができる。

また、フィン部３１Ａに形成された波形フィン３６と、フィン部３１Ｂに形成された波形フィン３６とのオフセットは、１回の折り曲げ加工によって決定される。このため、波形フィン３６のオフセット量にばらつきが生じることを抑制できる。

以上に説明した、この発明の実施の形態１におけるオフセット形状フィンの製造方法についてまとめて説明すると、本実施の形態におけるオフセット形状フィンの製造方法は、熱交換器１０に用いられる。オフセット形状フィンの製造方法は、フィン形状としての波形フィン３６が形成された第１フィン部としてのフィン部３１Ａと、波形フィン３６が形成された第２フィン部としてのフィン部３１Ｂと、フィン部３１Ａおよびフィン部３１Ｂを連結するオフセット調整部４１とを有するように、板材５１を加工するステップと、フィン部３１Ａおよびフィン部３１Ｂが隣り合うように、オフセット調整部４１を折り曲げるステップとを備える。オフセット調整部４１を折り曲げるステップは、フィン部３１Ａに形成された波形フィン３６と、フィン部３１Ｂに形成された波形フィン３６とが、互いにずれて配置されるように、オフセット調整部４１の折り曲げ位置を調整するステップを含む。

このように構成された、この発明の実施の形態１におけるオフセット形状フィンおよびその製造方法によれば、オフセット形状フィン２１の製造工程を簡略化することによって、製造コストを低減することができる。また、オフセット形状フィン２１のオフセット量がばらつくことを抑制することで、熱交換器１０の冷却能力を適切に制御することができる。

なお、本実施の形態では、本発明を冷却水の流れ方向に沿って直線状に延伸するストレートフィンに適用した場合について説明したが、本発明はこれに限られず、たとえば、冷却水の流れ方向に沿ってＳ字状に延伸するウェーブフィンに適用することも可能である。

また、本発明を、燃料電池と２次電池とを動力源とする燃料電池ハイブリッド車（ＦＣＨＶ：Fuel Cell Hybrid Vehicle）または電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）に搭載されるインバータの冷却構造に適用することもできる。本実施の形態におけるハイブリッド自動車では、燃費最適動作点で内燃機関を駆動するのに対して、燃料電池ハイブリッド車では、発電効率最適動作点で燃料電池を駆動する。また、２次電池の使用に関しては、両方のハイブリッド自動車で基本的に変わらない。

（実施の形態２）
図１１は、この発明の実施の形態２におけるオフセット形状フィンを示す斜視図である。本実施の形態におけるオフセット形状フィンおよびその製造方法は、実施の形態１におけるオフセット形状フィンおよびその製造方法と比較して、基本的には同様の構造およびステップを備える。以下、重複する構造およびステップについては説明を繰り返さない。

図１１を参照して、本実施の形態におけるオフセット形状フィン７１は、その構成部位として、複数のフィン部３１と、オフセット調整部４１とを有する。フィン部３１には、波形フィン３６が形成されている。複数のフィン部３１は、フィン部３１Ａおよびフィン部３１Ｂから構成されている。フィン部３１Ａとフィン部３１Ｂとは、矢印１０２に示す複数のフィン部３１の並び方向において交互に配置されている。

本実施の形態では、フィン部３１Ａおよびフィン部３１Ｂの各フィン部３１が、上段部７７および下段部７８を有する。上段部７７は、下段部７８の上方に積み重ねられている。上段部７７および下段部７８は、矢印１０１および矢印１０２に示す方向に直交する矢印１０３に示す方向に積み重ねられている。上段部７７および下段部７８には、波形フィン３６が形成されている。１つのフィン部３１に注目した場合に、上段部７７および下段部７８は、上段部７７に形成された波形フィン３６と下段部７８に形成された波形フィン３６とが、矢印１０１に示すフィン部３１の延在方向において１／２ピッチだけずれるように配置されている。

オフセット形状フィン７１は、その構成部位として、中間部７６をさらに有する。中間部７６は、１つのフィン部３１の上段部７７と下段部７８とを連結するように設けられている。中間部７６は、フィン部３１の他方端３８側において上段部７７と下段部７８とを連結している。中間部７６が折り曲げられることによって、上段部７７と下段部７８とが上下に積み重ねられている。

複数のフィン部３１は、互いに隣り合って配置されたフィン部３１Ａおよびフィン部３１Ｂ間において、フィン部３１Ａに形成された波形フィン３６と、フィン部３１Ｂに形成された波形フィン３６とが互いにずれるように配置されている。複数のフィン部３１は、フィン部３１Ａの上段部７７に形成された波形フィン３６と、フィン部３１Ｂの上段部７７に形成された波形フィン３６とが互いにずれ、フィン部３１Ａの下段部７８に形成された波形フィン３６と、フィン部３１Ｂの下段部７８に形成された波形フィン３６とが互いにずれるように配置されている。

本実施の形態におけるオフセット形状フィン７１においても、折り曲げ部４２の位置、すなわち、オフセット調整部４１が折り曲げられる位置が、フィン部３１Ａおよびフィン部３１Ｂ間において波形フィン３６が所定のオフセット量だけずれるように設定されている。

図１２から図１４は、図１１中のオフセット形状フィンの製造方法のステップを示す斜視図もしくは断面図である。

図１２を参照して、まず、平板状の板材８１を準備する。次に、プレス加工の実施によって、フィン形状部９１、連結部９２および連結部９４が成形された板材８１を得る。フィン形状部９１には、図１１中の波形フィン３６に対応するフィン形状が形成されている。連結部９２は、互いに隣り合うフィン形状部９１間で平板状に延在している。連結部９４は、矢印１０１に示す方向においてフィン形状部９１に対して連結部９２の反対側に配置されるとともに、互いに隣り合うフィン形状部９１間で平板状に延在している。すなわち、矢印１０１に示す方向において複数のフィン形状部９１が互いに間隔を隔てて配置され、さらに、隣り合う複数のフィン形状部９１間の隙間に連結部９２および連結部９４が交互に配置されている。

次に、切断加工の実施によって、フィン部３１、中間部７６およびオフセット調整部４１が形成された板材８１を得る。

より具体的には、矢印１０１に示す方向においてフィン部３１Ａおよびフィン部３１Ｂが交互に階段状に並ぶように、フィン形状部９１に切断加工を実施する。互いに隣り合うフィン部３１Ａおよびフィン部３１Ｂに注目した場合に、フィン部３１Ｂは、フィン部３１Ａのその延在方向における延長上からずれるように配置される。また、オフセット調整部４１が階段状に並ぶフィン部３１Ａとフィン部３１Ｂとの間で延在するように、連結部９４に切断加工を実施する。また、フィン部３１Ａおよびフィン部３１Ｂの各フィン部３１において、中間部７６が上段部７７および下段部７８間で延在するように、連結部９２に切断加工を実施する。

図１３および図１４を参照して、次に、折り曲げ加工の実施によって、図１１中のオフセット形状フィン７１の形状を得る。

より具体的には、フィン部３１Ａおよびフィン部３１Ｂの各フィン部３１において、上段部７７と下段部７８とが上下に重なるように、中間部９２に折り曲げ加工を実施するとともに、矢印１０２に示す方向においてフィン部３１Ａとフィン部３１Ｂとが隣り合うように、オフセット調整部４１に折り曲げ加工を実施する。この際、オフセット調整部４１の折り曲げ位置を適当な位置に設定することによって、フィン部３１Ａに形成された波形フィン３６と、フィン部３１Ｂに形成された波形フィン３６とのオフセット量を調整する。

以上に説明した、本実施の形態におけるオフセット形状フィン７１の製造方法によれば、折り曲げ加工を通じて、フィン部３１に上下に重なった上段部７７および下段部７８を形成するとともに、フィン部３１Ａに形成された波形フィン３６と、フィン部３１Ｂに形成された波形フィン３６とをオフセット配置することができる。この際、オフセット調整部４１の折り曲げ加工によって、上段部７７および下段部７８における波形フィン３６のオフセット量が一括に設定されるため、単にオフセット形状フィンを多層に積み重ねる場合と比較して、オフセット量のばらつきを小さく抑えることができる。

また、実施の形態１と同様に、図１２中に示す板材８１から矢印１０２に示す方向に沿って複数のオフセット形状フィン７１を取り出せば、フィンの原材料の歩留まりを向上させることができる。

このように構成された、この発明の実施の形態２におけるオフセット形状フィンおよびその製造方法によれば、実施の形態１に記載の効果を同様に得ることができる。

なお、以上に説明した実施の形態１および２におけるオフセット形状フィンの構造やオフセット形状フィンの製造方法のステップを適宜組み合わせることによって、新たなオフセット形状フィンや、オフセット形状フィンの製造方法を構成してもよい。たとえば、実施の形態１におけるオフセット形状フィン２１に、実施の形態２における多段式のフィン構造およびその製造方法を適用してもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、主に、ラジエータやオイルクーラなどの熱交換器に利用される。

１０ 熱交換器、１２ ケース体、１４ 冷却水路、２１，２１ｐ，２１ｑ，２１ｒ，２１ｓ，７１ オフセット形状フィン、３１，３１Ａ，３１Ｂ フィン部、３２，３３ 範囲、３６ 波形フィン、３７ 一方端、３８ 他方端、４１ オフセット調整部、４２ 折り曲げ部、５１，８１ 板材、５２，５３，９１ フィン形状部、５４，９２，９４ 連結部、７６ 中間部、７７ 上段部、７８ 下段部。

Claims (5)

1. 熱交換器に用いられるオフセット形状フィンの製造方法であって、
   フィン形状が形成された第１フィン部と、フィン形状が形成された第２フィン部と、前記第１フィン部および前記第２フィン部を連結するオフセット調整部とを有するように、板材を加工するステップと、
   前記第１フィン部および前記第２フィン部が隣り合うように、前記オフセット調整部を折り曲げるステップとを備え、
   前記オフセット調整部を折り曲げるステップは、前記第１フィン部に形成されたフィン形状と、前記第２フィン部に形成されたフィン形状とが、互いにずれて配置されるように、前記オフセット調整部の折り曲げ位置を調整するステップを含む、オフセット形状フィンの製造方法。
2. 前記板材を加工するステップの後に、前記第１フィン部および前記第２フィン部の各フィン部が、フィン形状が形成された下段部と、フィン形状が形成され、前記下段部の上方に重なって配置される上段部とを有するように、前記第１フィン部および前記第２フィン部を折り曲げるステップをさらに備える、請求項１に記載のオフセット形状フィンの製造方法。
3. 前記板材を加工するステップは、前記第１フィン部と前記第２フィン部とが交互に千鳥状に並ぶように、板材を加工するステップを含む、請求項１または２に記載のオフセット形状フィンの製造方法。
4. 前記板材を加工するステップは、前記第１フィン部と前記第２フィン部とが交互に階段状に並ぶように、板材を加工するステップを含む、請求項１から３のいずれか１項に記載のオフセット形状フィンの製造方法。
5. 熱交換器に用いられるオフセット形状フィンであって、
   フィン形状が形成された第１フィン部と、
   フィン形状が形成され、前記第１フィン部と隣り合って配置される第２フィン部と、
   前記第１フィン部と前記第２フィン部とを連結するオフセット調整部とを備え、
   前記オフセット調整部は、前記第１フィン部に形成されたフィン形状と前記第２フィン部に形成されたフィン形状とが、互いにずれて配置されるように、折り曲げられている、オフセット形状フィン。

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