JP2020034236A - Corrugated fin and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、熱交換器用のルーバを有するコルゲートフィンおよびそのコルゲートフィンの製造方法に関する。 The present invention relates to a corrugated fin having a louver for a heat exchanger and a method for manufacturing the corrugated fin.
熱交換器のコアを構成するルーバ付きコルゲートフィンは、互いに歯合する一対の成形ロール間に薄い金属帯状材を供給して製造される。そして、その金属帯状材は供給方向に進行する波形に形成される。
このコルゲートフィンは、立上がり面及び立下り面が交互に配置され、それらを波状につなぐ頂部と谷部を有する。そして、立上がり面及び立下り面には、夫々の成形ロールの外周に配列された断面鋸刃状のルーバ形成ブレード群により、各面の幅方向に多数のルーバが切り起こされたルーバ群が形成される。
The corrugated fins with louvers constituting the core of the heat exchanger are manufactured by supplying a thin metal strip between a pair of forming rolls meshing with each other. Then, the metal strip is formed in a waveform that progresses in the supply direction.
The corrugated fin has a rising surface and a falling surface alternately arranged, and has a top portion and a valley portion connecting them in a wave-like manner. Then, on the rising surface and the falling surface, a louver group in which a large number of louvers are cut and raised in the width direction of each surface is formed by a louver forming blade group having a sawtooth cross section arranged on the outer periphery of each forming roll. Is done.
上述のようなルーバ付きコルゲートフィンとしては、それに要求される性能に対応するために、各種のフィンピッチやフィン幅(コア厚み)を有するものが製作されている。
ここで、コルゲートフィンのフィンピッチについては、ある程度の幅(例えば、フィンピッチ3mm〜4mm)であれば、同一の成形機であってもそれを調整することにより対応可能である。しかしながら、フィン幅の異なるコルゲートフィンを成形する場合は、フィン幅毎に異なる別個の成形ロールを用いる必要があった。そのため、それらの成形ロールを製作するための金型、成形ロールの製作及び成形ロールの設置、並びに、その維持管理等に多くの費用が必要であった。
As the corrugated fins with louvers as described above, those having various fin pitches and fin widths (core thicknesses) have been manufactured to meet the performance required for them.
Here, the fin pitch of the corrugated fins can be handled by adjusting the width of the corrugated fins to some extent (for example, a fin pitch of 3 mm to 4 mm) even by using the same molding machine. However, when forming corrugated fins having different fin widths, it is necessary to use separate forming rolls that are different for each fin width. For this reason, a large amount of expense was required for the dies for manufacturing the forming rolls, the manufacturing of the forming rolls, the installation of the forming rolls, and the maintenance and management thereof.
そこで、本発明は、必要最小限のバリエーションで多くの要求性能に対応可能なルーバ付きコルゲートフィンの提供、およびそれを少ない費用で製造できる、ルーバ付きコルゲートフィンの製造方法を提供することを課題とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a louvered corrugated fin capable of coping with many required performances with a minimum required variation, and to provide a method of manufacturing a louvered corrugated fin that can be manufactured at a low cost. I do.
請求項1に記載の本発明は、切り起こされた複数のルーバを有するコルゲートフィンであって、
それらのルーバはフィンの幅方向に分離した複数の群を形成しており、
それらの複数の群のうち、前記幅方向の長さが最大である群の長さをLmax、その他の群の前記幅方向の長さをそれぞれLn(nは2以上の整数)としたときに、
全てのLnについて、Lmax/Ln>1.5が成立することを特徴とするコルゲートフィンである。
The present invention according to claim 1 is a corrugated fin having a plurality of cut and raised louvers,
These louvers form a plurality of groups separated in the width direction of the fin,
When the length of the group having the maximum length in the width direction is Lmax, and the length of the other groups in the width direction is Ln (n is an integer of 2 or more). ,
A corrugated fin characterized by satisfying Lmax / Ln> 1.5 for all Ln.
請求項2に記載の本発明は、請求項1に記載のコルゲートフィンの製造方法において、
成形ロールの軸線方向に互いに離間して、複数のルーバ成形ブレード群を有し、
それらのルーバ成形ブレード群の成形ロールの軸線方向の幅をそれぞれLn(nは2以上の整数)とすると、L1=・・・=Lnではない一つの成形ロール4に、複数の前記ルーバ成形ブレード群の合計寸法に対応した幅の板材5を供給して、コルゲートフィンを成形することを特徴とするコルゲートフィンの製造方法である。
According to a second aspect of the present invention, in the method for manufacturing a corrugated fin according to the first aspect,
Having a plurality of louver forming blade groups separated from each other in the axial direction of the forming roll,
Assuming that the widths of the forming rolls of the group of louver forming blades in the axial direction are Ln (n is an integer of 2 or more), a plurality of louver forming blades are provided on one forming
請求項1に記載の発明は、フィンの幅方向に分離して切り起こされた複数のルーバ群のうち、フィンの幅方向の長さが最大である群の長さをLmaxとし、その他の幅方向の群の長さをLnとしたときに、全てのLnについて、Lmax/Ln>1.5が成立するものである。
ルーバ群の長さをこのように設定したことにより、過不足なく広い要求性能(伝熱特性)に対応した仕様のルーバ付きコルゲートフィンを得ることができる。
According to the first aspect of the present invention, among the plurality of louver groups cut and raised in the width direction of the fin, the length of the group having the maximum length in the width direction of the fin is set to Lmax, and the other width is set to Lmax. Assuming that the length of the group in the direction is Ln, Lmax / Ln> 1.5 holds for all Ln.
By setting the length of the louver group in this way, it is possible to obtain a corrugated fin with a louver having a specification corresponding to a wide range of required performance (heat transfer characteristics) without excess or shortage.
請求項2に記載の発明は、一つの成形ロール4に異なる幅の複数のルーバ成形ブレード群を有しているので、そのルーバ成形ブレード群に対応する複数の幅の異なるルーバ群を有しフィン幅の異なるルーバ付きコルゲートフィンを単一の成形ロールから製造することができる。そのため、従来、必要とされていた、フィン幅ごとに別個の成形ロールを製作するための金型の製作費用、成形ロールの製作費用、成形ロールの設置費用、および成形ロールの維持管理費用が低減され、当該ルーバフィンの製造に伴う各費用が低減される顕著な効果がある。
According to the second aspect of the present invention, since one forming
次に、本発明の実施の形態につき説明する。
本発明のコルゲートフィンは、フィン幅を有する立上がり面及び立下り面が交互に配置され、それらを波状につなぐ頂部と谷部とが形成されている。立上がり面及び立下り面には、それらの面の幅方向に多数のルーバが切り起こされている。
フィン幅は、図1〜図3においてルーバ付きコルゲートフィン7の折り返し曲折する頂部又は谷部の稜線方向の長さである。
熱交換器にこのルーバ付きコルゲートフィン7を適用したとき、コルゲートフィン7の幅方向に空気流が流通する。そして、熱交換器のコアの厚みは、ルーバ付きコルゲートフィン7の幅に一致する。
Next, an embodiment of the present invention will be described.
In the corrugated fin of the present invention, rising surfaces and falling surfaces having a fin width are alternately arranged, and a top portion and a valley portion connecting them in a wave shape are formed. A large number of louvers are formed on the rising surface and the falling surface in the width direction of those surfaces.
The fin width is the length of the corrugated fin with
When this louver-equipped
このようなルーバ付きコルゲートフィンの場合、フィン幅を大きくするに伴い放熱特性の値(圧力損失によるフィン内を通過する空気流の流量の減少を考慮に入れた熱交換器の放熱量を指数化した値)が増大する。
図4は、横軸にフィン幅をとり、縦軸に放熱特性をとり、フィンピッチPf(隣り合う頂部の間隔)が3mm,3.5mm,4mmである場合における各特性曲線を示している。
In the case of such corrugated fins with louvers, as the fin width is increased, the value of the heat radiation characteristics (the heat radiation amount of the heat exchanger taking into account the decrease in the flow rate of the air flow passing through the fin due to the pressure loss is indexed) Increased).
FIG. 4 shows the respective characteristic curves when the fin width is plotted on the horizontal axis and the heat radiation characteristic is plotted on the vertical axis, and the fin pitch Pf (the interval between adjacent tops) is 3 mm, 3.5 mm, and 4 mm.
図4において、フィン幅1においての放熱特性値は、フィン幅1の直線上の値である18〜24の範囲であり、その範囲にある熱交換器を提供可能である。
放熱特性値24以上の熱交換器を提供可能となるフィン幅を考えると、フィンピッチPfを4mmとしたグラフにおいて、放熱特性値が24となるフィン幅2が相当であると考えることができる。
そのフィン幅2では、その直線上の値となる放熱特性値が24〜30となる。同様に、フィン幅3では、放熱特性値が30〜35、フィン幅4では、放熱特性値が35〜38、フィン幅5では、放熱特性値が38〜42、フィン幅6では、放熱特性値が42〜44の範囲の熱交換器を提供可能と言える。
In FIG. 4, the heat radiation characteristic value at the fin width 1 is in the range of 18 to 24 which is a value on the straight line of the fin width 1, and a heat exchanger in that range can be provided.
Considering the fin width at which a heat exchanger having a heat radiation characteristic value of 24 or more can be provided, it can be considered that the fin width 2 at which the heat radiation characteristic value is 24 is equivalent in a graph in which the fin pitch Pf is 4 mm.
At the fin width 2, the heat radiation characteristic value on the straight line is 24 to 30. Similarly, for the fin width 3, the heat radiation characteristic value is 30 to 35, for the
発明が解決しようとする課題で述べたように、フィン幅を大きくする場合、ルーバ付きコルゲートフィンの形状を保つため、フィンの幅方向の両端部及びルーバ間には複数の平坦部が必要になってくる。
本発明のコルゲートフィンは、フィンの幅方向に分離した複数のルーバ群を形成しており、それらのルーバ群の間に平坦部が形成されている点に特徴を有する。一方で、複数の平坦部を設けた場合、その分、放熱性能は低下する。そこで、発明者は、複数のルーバ群の幅方向の長さについて、熱交換器の放熱特性値を維持できるコルゲートフィンの各ルーバ群の関係性を見出した。
As described in the problem to be solved by the invention, when the fin width is increased, a plurality of flat portions are required between both ends in the width direction of the fin and between the louvers to maintain the shape of the corrugated fin with louvers. Come.
The corrugated fin of the present invention is characterized in that a plurality of louver groups separated in the width direction of the fin are formed, and a flat portion is formed between the louver groups. On the other hand, when a plurality of flat portions are provided, the heat radiation performance is reduced accordingly. Then, the inventor found the relationship between the louver groups of corrugated fins that can maintain the heat radiation characteristic value of the heat exchanger with respect to the length in the width direction of the plurality of louver groups.
複数のルーバ群のうち、幅方向の長さが最大である群の長さをLmax、その他の群の幅方向の長さをそれぞれLn(nは2以上の整数)としたときに、全てのLnについて、Lmax/Ln>1.5が成立するようにルーバ群を形成すると、過不足なく広い放熱特性に対応した仕様のルーバ付きコルゲートフィンになることが分かった。
ここで、Lmax/Ln>1.5を変形すると(Lmax/1.5)>×Lnとなる。
これは、例えば、Lmaxを30mmとすれば、その他のルーバ群の幅方向長さLnを20mmより短くする必要がある、ということである。
When the length of the group having the maximum length in the width direction among the plurality of louver groups is Lmax, and the lengths of the other groups in the width direction are Ln (n is an integer of 2 or more), It has been found that when the louver group is formed such that Lmax / Ln> 1.5 is satisfied for Ln, a louver-equipped corrugated fin having specifications corresponding to a wide range of heat radiation characteristics can be obtained.
Here, when Lmax / Ln> 1.5 is transformed, (Lmax / 1.5)> × Ln.
This means that, for example, if Lmax is 30 mm, the length Ln in the width direction of the other louver groups needs to be shorter than 20 mm.
次に、ルーバ群を有するコルゲートフィンを製造する成形ロールを有するコルゲートフィン成形装置について、述べる。
図示しないコルゲートフィン成形装置は、図1に示す如く、上下一対の成形ロール4を一つ有しており、その一つの成形ロールには、成形ロールの軸線方向に互いに離間して、複数のルーバ成形ブレード群が配置されている。それらのルーバ成形ブレード群は、成形ロールの軸線方向の幅をそれぞれLn(nは2以上の整数)とした場合、L1=・・・=Lnではない。
Next, a corrugated fin forming apparatus having a forming roll for manufacturing a corrugated fin having a louver group will be described.
As shown in FIG. 1, the corrugated fin forming apparatus (not shown) has a pair of upper and lower forming
先に述べた特徴のコルゲートフィンを得る場合は、ルーバ成形ブレード群が、軸線方向の幅が最大である群の幅をLmax、その他の群の軸線方向の幅をそれぞれLn(nは2以上の整数)としたときに、全てのLnについて、Lmax/Ln>1.5が成立するように形成することで得ることができる。 In the case of obtaining the corrugated fin having the above-described characteristics, the louver forming blade group is configured such that the group having the largest width in the axial direction has a maximum width of Lmax, and the other groups have a width in the axial direction of Ln (n is 2 or more). (Integer), all Ln can be obtained by forming Lmax / Ln> 1.5.
図1(A)、図2(A)、図3(A)は、その一つの成形ロールの一例を示すものである。
図1(A)〜図3(A)の例では、成形ロールの軸線方向に互いに離間して複数の異なる幅の第1ルーバ成形ブレード群1,第2ルーバ成形ブレード群2,第3ルーバ成形ブレード群3により、一つの成形ロール4を形成している。
一例として、第1ルーバ成形ブレード群1の幅を30mmとし、第2ルーバ成形ブレード群2の幅を19mmとし、第3ルーバ成形ブレード群3の幅を15mmとすることができる。ルーバ形成ブレード群が形成されていない部分と、コルゲートフィンの平坦部とが対応している。
上述のように、一つの成形ロールに、その軸線方向に互いに離間して、複数のルーバ成形ブレード群を形成し、成形ロールの軸線方向の各ルーバ成形ブレード群の幅をそれぞれLn(nは2以上の整数)とした場合、L1=・・・=Lnではないものとし、複数のルーバ成形ブレード群の合計寸法に対応した幅の板材5を供給することで、必要な長さのコルゲートフィンを合理的に得ることができる効果がある。
1 (A), 2 (A), and 3 (A) show an example of one of the forming rolls.
In the example of FIGS. 1A to 3A, the first louver forming blade group 1, the second louver forming blade group 2, and the third louver forming group having a plurality of different widths are separated from each other in the axial direction of the forming roll. One forming
As an example, the width of the first louver forming blade group 1 can be 30 mm, the width of the second louver forming blade group 2 can be 19 mm, and the width of the third louver forming blade group 3 can be 15 mm. The portion where the louver forming blade group is not formed corresponds to the flat portion of the corrugated fin.
As described above, a plurality of louver forming blade groups are formed on one forming roll so as to be spaced apart from each other in the axial direction, and the width of each louver forming blade group in the axial direction of the forming roll is set to Ln (where n is 2). If L1 = ... = Ln, the corrugated fins of the required length are supplied by supplying the
次に、一つの成形ロールを使用したコルゲートフィンの製造方法について述べる。
コルゲートフィンは、一つの成形ロール4に、複数のルーバ成形ブレード群の合計寸法に対応した幅の板材5を供給することで得ることができる。
図1の実施形態において、一つの成形ロール4に供給される板材5の幅A(図1(A)参照)は、成形ロール4の全幅に等しい。上下一対の成形ロール4は、板材5の板厚分の隙間を空けて対向し、その隙間に板材5が連続的に供給される。
Next, a method of manufacturing a corrugated fin using one forming roll will be described.
The corrugated fin can be obtained by supplying a
In the embodiment of FIG. 1, the width A (see FIG. 1A) of the
第1ルーバ成形ブレード群1の幅に対応した長さの第1ルーバ群1aと、第2ルーバ成形ブレード群2の幅に対応した長さの第2ルーバ群2aと、第3ルーバ成形ブレード群3の幅に対応した長さの第3ルーバ群3aとが板材5に形成される。
形成されたコルゲートフィンの横断面は、図1(C)に示す如く、各ルーバ群1a,2a,3aの両端に平坦部6が形成される。そして、第1ルーバ群1aの多数のルーバ8の向きと、第2ルーバ群2aの多数のルーバ8の向きと、第3ルーバ群3aの多数のルーバ8の向きとは、夫々互いに異なる向きに形成することができる。
コルゲートフィンの各ルーバ群の向きは、成形ロールのルーバ成形ブレードの設計変更により、すべてのルーバ郡を一方向の向きに形成することもできる。
A
In the cross section of the formed corrugated fin, as shown in FIG. 1C,
The orientation of each louver group of corrugated fins can be formed in one direction by changing the design of the louver forming blade of the forming roll.
次に、図2は本発明の第2実施形態の製造方法であり、前記実施形態に比べて板材5の幅が狭いものを各成形ロール4間に供給するものである。
この例で供給される板材5の幅B(図2(A)参照)は、第1ルーバ成形ブレード群1の幅と、第2ルーバ成形ブレード群2の幅と、その中間及び両端のブレード群の無い部分の幅との和である。形成されるコルゲートフィンは、図2(B)の如く、第1ルーバ成形ブレード群1の幅に対応した長さの第1ルーバ群1aと、第2ルーバ成形ブレード群2の幅に対応した長さの第2ルーバ群2aと、それらのルーバ群1a、2aの両端に平坦部6が形成される。
Next, FIG. 2 shows a manufacturing method according to a second embodiment of the present invention, in which a
The width B (see FIG. 2A) of the
次に、図3は本発明の第3実施形態の製造方法であり、一対の成形ロール4に供給される板材5のフィン幅C(図3(A)参照)が、第1ルーバ成形ブレード1の幅と、その両側にできる平坦部6の幅に相当するものである。
この例では、製造されたルーバ付きコルゲートフィン7は、各ルーバ8が一方向にのみ傾斜している。
Next, FIG. 3 shows a manufacturing method according to a third embodiment of the present invention, in which the fin width C (see FIG. 3A) of the
In this example, in the manufactured
なお、上記成形ロール4の実施形態では成形ロールの軸線方向に第1ルーバ成形ブレード1と第2ルーバ成形ブレード2と第3ルーバ成形ブレード3とを並列した形態を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、さらに第4,第5,第6の各ルーバ成形ブレードを追加することが可能である。
また、図1〜図3に示すように成形された各ルーバ付きコルゲートフィン7は、それらのフィンピッチPf(図1(A)参照)を、コルゲートフィンの波の進行方向に適宜圧縮することにより、各種のフィンピッチに成形することができる。
In the embodiment of the forming
The
本発明は、熱交換器用のルーバ付きコルゲートフィンに関するものである。このフィンは、エンジン冷却水冷却用熱交換器,オイルクーラ,空調用熱交換器,インタークーラ等の多種多様な熱交換器のフィンとして利用できる。 The present invention relates to a corrugated fin with a louver for a heat exchanger. These fins can be used as fins for various heat exchangers such as a heat exchanger for cooling engine cooling water, an oil cooler, a heat exchanger for air conditioning, and an intercooler.
1 第1ルーバ成形ブレード群
1a 第1ルーバ群
2 第2ルーバ成形ブレード群
2a 第2ルーバ群
3 第3ルーバ成形ブレード群
3a 第3ルーバ群
4 成形ロール
Reference Signs List 1 first louver forming
5 板材
6 平坦部
7 ルーバ付きコルゲートフィン
8 ルーバ
A フィン幅
B フィン幅
C フィン幅
Pf フィンピッチ
Claims (2)
それらのルーバはフィンの幅方向に分離した複数の群を形成しており、
それらの複数の群のうち、前記幅方向の長さが最大である群の長さをLmax、その他の群の前記幅方向の長さをそれぞれLn(nは2以上の整数)としたときに、
全てのLnについて、Lmax/Ln>1.5が成立することを特徴とするコルゲートフィン。 A corrugated fin having a plurality of cut and raised louvers,
These louvers form a plurality of groups separated in the width direction of the fin,
When the length of the group having the maximum length in the width direction is Lmax, and the length of the other groups in the width direction is Ln (n is an integer of 2 or more). ,
A corrugated fin wherein Lmax / Ln> 1.5 is satisfied for all Ln.
成形ロールの軸線方向に互いに離間して、複数のルーバ成形ブレード群を有し、
それらのルーバ成形ブレード群の成形ロールの軸線方向の幅をそれぞれLn(nは2以上の整数)とすると、L1=・・・=Lnではない一つの成形ロール(4)に、複数の前記ルーバ成形ブレード群の合計寸法に対応した幅の板材(5)を供給して、コルゲートフィンを成形することを特徴とするコルゲートフィンの製造方法。 The method for manufacturing a corrugated fin according to claim 1,
Having a plurality of louver forming blade groups separated from each other in the axial direction of the forming roll,
Assuming that the width of the forming rolls of the louver forming blade group in the axial direction is Ln (n is an integer of 2 or more), a plurality of the louvers are provided on one forming roll (4) where L1 =. A method of manufacturing a corrugated fin, comprising supplying a plate material (5) having a width corresponding to the total size of a forming blade group to form a corrugated fin.
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