JP3930408B2 - 熱交換器の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍冷蔵庫または自動販売機、空気調和機などに用いられるもので、プレートフィンの板面に複数設けたチューブ挿入用の長孔に蛇行状の冷媒チューブを挿入固定した冷凍冷蔵空調用熱交換器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球資源の有効活用、電機機器の消費電力量抑制の観点から、冷凍冷蔵空調装置に用いられる熱交換器の小型高効率化が一層求められてきている。
【０００３】
また、地球温暖化抑制の観点からＨＣ（ハイドロカーボン）系の冷媒が注目されてきている。しかしながら、ＨＣ系冷媒は可燃性冷媒であり、漏洩時の発火安全性確保等の点から、熱交換器の溶接部低減が重視されるようになってきた。
溶接部の低減が図れる熱交換器としては、１本の冷媒管を連続蛇行曲げ加工された蛇行チューブを用いた熱交換器がある。このような蛇行チューブを用いた熱交換器には、細部の構造、主に冷媒管とフィンとの結合法等の違いから幾つかの方式がある。
【０００４】
以下、図面を参照しながら、上記従来の熱交換器を説明する。
【０００５】
図８は、従来の熱交換器の斜視図である。図９は従来の熱交換器の要部断面図である。図８、図９に示すように、従来の熱交換器は、互いに間隔をおいて配置された一群のプレートフィン１と、直管部２ａ及び曲管部２ｂが連続する蛇行状に曲げ加工して成る冷媒チューブ２で構成されている。プレートフィン１は、板面に複数設けた冷媒チューブ２挿入用の長孔３と、長孔３の円弧部を縁立てして形成したフィンカラー（縁立）４で構成されている。
【０００６】
以上のように構成された熱交換器について、以下その動作を説明する。
【０００７】
まず、フィンシートに多数の長孔３を形成し、長孔３の円弧部に縁立てを行い多数のフィンカラー４を形成し、所定のサイズで切断してプレートフィン１を加工する。次に、多数のプレートフィン１を互いに間隔を保持する治具にセットし、複数の長孔３に、直管部２ａ及び曲管部２ｂが連続する蛇行状に曲げ加工して成る冷媒チューブ２を曲管部側から挿入し固定する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
【特許文献１】
特公昭５２−２３０９３号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成は、フィンシートに多数の長孔３を形成し、長孔３の円弧部に縁立てを行い多数のフィンカラー４を形成する方法であり、フィンカラー４の高さはあまり高く加工することができない。よって、プレートフィン１の間隔を大きくするには、多数のプレートフィン１の間隔を保持する治具が必要となる。よって、間隔を保持する治具を使用すると、プレートフィン１を前記治具にセットする方向に制限がでてくることと、プレートフィン１の平面部を支えている部分に当たらないように、プレートフィン１をセットした治具に冷媒チューブ２を挿入しなければならないので、プレートフィン１の挿入と冷媒チューブ２の挿入の関係で一定の配管パターンでしか製作することができない。したがって、前記治具を使用すると、配管パターンに制約が出てくるので、配管自由度が大きく制限されるという欠点があった。
【００１０】
本発明は、従来の課題を解決するもので、安価な方法で配管自由度の高い熱交換器を提供するのものである。
【００１１】
また、上記従来の構成は、フィンシートに多数の長孔３を形成し、長孔３の円弧部に縁立てを行い多数のフィンカラー４を形成しする方法であり、フィンカラー４の高さはあまり高く加工することができない。よって、プレートフィン１の間隔を大きくするには、多数のプレートフィン１の間隔を保持する治具が必要となる。よって、間隔を保持する治具を使用すると、プレートフィン１の形状がフラット形状でなければ治具内に挿入することができない。したがって、プレートフィン１の表面形状をフラット形状にする必要があり、表面形状を複雑に加工することによる高性能化が困難になるという欠点があった。
【００１２】
本発明の他の目的は、プレートフィンの表面形状を複雑に加工することにより高性能化を可能とする熱交換器を提供するものである。
【００１３】
また、上記従来の構成は、フィンシートに多数の長孔３を形成し、長孔３の円弧部に縁立てを行い多数のフィンカラー４を形成しする方法であり、フィンカラー４の高さは３ｍｍ以上に加工することができない。よって、プレートフィン１の間隔を３ｍｍ以上にするには、多数のプレートフィン１の間隔を保持する治具が必要となる。したがって、高価な治具を使用しないと、プレートフィン１の互いの間隔が３ｍｍ以上にすることができないので、着霜を伴う冷却器や埃を伴う凝縮器、あるいは自然対流などの用途の熱交換器に適用することがコスト的に困難になるという欠点があった。
【００１４】
本発明の他の目的は、従来の課題を解決するもので、安価な方法でプレートフィンの間隔が３ｍｍ以上の仕様も製作可能とし、着霜を伴う冷却器や埃を伴う凝縮器、あるいは自然対流などの用途の熱交換器に適用することができる熱交換器を提供するのものである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、フィンシートに多数の絞り加工部を形成する第１の工程と、前記第１の工程に続いて前記絞り加工部に丸穴を形成する第２の工程と、前記第２の工程に続いて前記丸穴の周縁に縁立てを行いフィンカラー付き丸穴部を形成する第３の工程と、前記第３の工程に続いて前記フィンカラー付き丸穴部の相互間を前記フィンカラーを切断しながら任意の箇所で切断して、フィンカラーを有する２つの円弧部と前記２つの円弧部を結ぶフィンカラーを有さないストレート部とで形成されたドッグボーン方式の長孔を切断ダイと切断パンチとを用いて一工程で形成する第４の工程とを順に行うプレートフィン成形工程と、一群の前記プレートフィンを前記フィンカラーで互いに間隔を保持して配置する工程と、複数の前記長孔に、直管部及び曲管部が連続する蛇行状に曲げ加工して成る冷媒チューブを曲管部側から挿入し、固定する工程より成るものであり、フィンシートに多数の絞り加工部を事前に形成しておき、絞り加工部に多数の丸穴を形成し、丸穴部の周縁に縁立てを行い多数のフィンカラーを形成することで、フィンカラーの高さをより高くすることが可能となるという作用、さらに、多数のプレートフィンの間隔を保持する治具が不要となるという作用、丸穴部とフィンカラー部より成るフィンカラー付き丸穴部と別のフィンカラー付き丸穴部との間の任意の箇所を切断し長孔を形成することにより、配管自由度の高い熱交換器を提供できるという作用、あるいは、長孔のストレート部にフィンカラーを形成しないようにすることで、熱交換効率の高い熱交換器を提供するという作用、多数のプレートフィンの間隔を保持する治具が不要となり、プレートフィンの表面形状を複雑に加工することにより高性能化を可能とする熱交換器を提供できるという作用を有する熱交換器の製造方法を提供できる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明に、切断ダイにより前記フィンカラー付き丸穴部を固定し、切断パンチにより固定された前記フィンカラーを切断しながら前記丸穴部相互間のストレート部を切断して、前記ドッグボーン方式の長孔を形成したものである。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明に、前記第４の工程は、前記フィンカラーを切断するための傾斜部と前記フィンカラー付き丸穴部の相互間の任意の箇所を切断するための水平部とを有した切断パンチと、前記フィンカラー付き丸穴部が挿入される略半円筒状部を有した切断ダイと、を備え、前記フィンカラー付き丸穴部に前記切断ダイの前記略半円筒状部が挿入され、前記切断パンチの前記傾斜部が前記切断ダイの前記略半円筒状部を通過する際に、前記切断パンチの前記傾斜部によって前記フィンカラーを切断しながら、前記切断パンチの前記水平部によって前記フィンカラー付き丸穴部と別のフィンカラー付き丸穴部との間の任意の箇所を切断したものである。
【００２１】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明に、さらに、フィンカラー付き丸穴部と別のフィンカラー付き丸穴部との間の任意の箇所を切断し長孔を形成する工程において、前記フィンカラー付き丸穴部に挿入される切断パンチ受け用の略半円筒状ダイ部の最低肉厚を１ｍｍ以上としたものであり、請求項６に記載の発明と同様の作用を有するとともに、切断パンチ受け用の略半円筒状ダイ部の強度を強くできるので、金型の寿命を延ばす作用を有する。
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明に、長孔のストレート部の抜き幅が、円弧部内径をｄとしたとき、ｄ−２ｍｍ以下にしたものである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下本発明による熱交換器及びその製造方法の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、従来と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による熱交換器の斜視図である。図２は、同実施の形態による熱交換器の要部断面図である。図３は、同実施の形態による熱交換器を構成するプレートフィンの斜視図である。
【００２９】
図１、図２、図３に示すように、プレートフィン１は、互いに間隔をおいて配置され、熱伝導性の高いアルミニウムを素材としたものが好ましい。冷媒チューブ４は、１本の継ぎ目のない押出管や抽伸管を、直管部２ａ及び曲管部２ｂが連続する蛇行状に曲げ加工して形成されており、熱伝導性の高いアルミニウムや銅を素材としたものが好ましい。長孔３は、プレートフィン１の板面に複数加工された冷媒チューブ２挿入用で、一般的にドッグボーン方式と呼ばれる二つの円弧部３ａとそれらを結ぶストレート部３ｂで形成され、円弧部３ａの周縁を縁立てして形成したフィンカラー（縁立）４で構成されている。フィンカラー４は、長孔３の全周よりも、好ましくは、円弧部３ａの周縁にのみ存在する方が良い。また、プレートフィン１の冷媒チューブを挿入しない箇所には、冷媒チューブ２非挿入用の丸穴部５を形成している。
【００３０】
以上のように構成された熱交換器について、以下その動作を説明する。
【００３１】
まず、プレートフィン１の板面には、冷媒チューブ挿入用の長孔３が複数加工されている。長孔３は、二つの円弧部３ａとそれらを結ぶストレート部３ｂで形成され、円弧部３ａの周縁を縁立てして形成したフィンカラー４で構成されている。
【００３２】
次に、プレートフィン１の表面形状はコルゲート形状になっていて、冷媒チューブ２内には、冷媒として可燃性のものを流すこともあり、凝縮あるいは蒸発時に、プレートフィン１を介して空気と熱交換することができる。
【００３３】
次に、冷媒チューブ外径Ｄは３．２〜９．５ｍｍで、且つカラー高さｈは３ｍｍ以上である。
【００３４】
次に、長孔３のストレート部３ｂの抜き幅Ｗは円弧部内径ｄ−２ｍｍ以下としている。
【００３５】
したがって、従来の熱交換器では、フィンカラーを３ｍｍ以上に加工することができないので、プレートフィン１の間隔を３ｍｍ以上にするには、多数のプレートフィン１の間隔を保持する治具が必要となり、さらに、前記治具を使用すると、配管パターンに制約が出てくるが、本実施の形態によれば、プレートフィン１は、フィンカラー４により、互いに間隔を保持することができるので、前記間隔を保持する治具が不要となる。よって、安価な方法で配管自由度の高い熱交換器を提供できるとともに、プレートフィンの間隔が３ｍｍ以上の仕様も製作可能とし、着霜を伴う冷却器や埃を伴う凝縮器、あるいは自然対流などの用途の熱交換器に適用することができる。
【００３６】
また、プレートフィン１の表面形状をコルゲート形状にしたものであり、プレートフィン１の表面形状を複雑に加工することと、従来の加工方法でフィンカラー４を高く加工するには、長穴形状の絞り加工部を設け、長穴をあける工程を経るため、長孔３のストレート部３ｂにフィンカラー４が加工されてしまい、そのまま熱交換器を構成すると長孔３のストレート部３ｂに加工されたフィンカラー４が通風抵抗となり、熱交換器性能を著しく阻害するので、長孔３のストレート部３ｂにフィンカラー４を形成しないようにすること、さらに、長孔３のストレート部３ｂの抜き幅Ｗを小さくすることで、フィンカラー４と冷媒チューブ２との接触熱抵抗を低減し、熱交換器の伝熱面積も増加させることができることで、熱交換効率の高い熱交換器を提供できる。
【００３７】
また、プレートフィン１の冷媒チューブを挿入しない箇所には、丸穴部５を形成して、長孔３は形成しないようにすることにより、長孔３のストレート部３ｂの伝熱面積を減少させなくて済む。好ましくは、丸穴部５の周縁部に形成されたプレートフィン１の間隔保持用の縁立（フィンカラー）４を潰すことで、通風抵抗を低下させることができる。よって、より熱交換効率の高い熱交換器を提供することが可能となる。
【００３８】
以上のように、本実施の形態の熱交換器は、互いに間隔をおいて配置された一群のプレートフィン１と、プレートフィン１の板面に複数設けた冷媒チューブ２挿入用の長孔３と、直管部２ａ及び曲管部２ｂが連続する蛇行状に曲げ加工して成る冷媒チューブ２で構成され、長孔３の円弧部３ａにのみプレートフィン１の間隔保持用の縁立（フィンカラー）部４を設けたものであり、さらに、プレートフィン１の表面形状をコルゲート形状にしたものであり、さらに、冷媒チューブ２の外径Ｄが３．２〜９．５ｍｍで、カラー高さｈが３ｍｍ以上にしたものであり、多数のプレートフィン１の間隔を保持する治具が不要となるので、安価な方法で配管自由度の高い熱交換器を提供できるとともに、プレートフィン１の間隔が３ｍｍ以上の仕様も製作可能とし、着霜を伴う冷却器や埃を伴う凝縮器、あるいは自然対流などの用途の熱交換器に適用することができる。
【００３９】
また、プレートフィン１の表面形状を複雑に加工することと、長孔３のストレート部３ｂにフィンカラー４を形成しないようにすることと、長孔３のストレート部３ｂの抜き幅Ｗを小さくすることで、熱伝達効率を向上し、且つ通風抵抗を低減し、且つフィンカラー１と冷媒チューブ２との接触熱抵抗を低減し、熱交換器の伝熱面積も増加させることができるので、熱交換効率の高い熱交換器を提供できる。
【００４０】
また、プレートフィン１の板面に冷媒チューブ２非挿入用丸穴部５を形成し、好ましくは、冷媒チューブ２非挿入用丸穴５の周縁部に形成されたフィンカラー４を潰すことにより、熱交換器の伝熱面積を減少させなくて済むことと、通風抵抗を低下させることができる。よって、プレートフィン１に冷媒チューブ２を挿入しない箇所がある熱交換器において、より熱交換効率の高い熱交換器を提供することができる
また、冷媒チューブ２内を流れる冷媒を可燃性冷媒とした場合には、本実施の形態の熱交換器は、１本の冷媒管を連続蛇行曲げ加工された蛇行チューブを用いて、溶接部が低減された熱交換器であり、可燃性冷媒の漏洩確率を極めて低く抑えることができるので、安全性を向上することができる。
【００４１】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２による熱交換器の製造方法を示すプレートフィン加工金型の模式図である。図５は、同実施の形態の長孔切断工程の模式図である。
【００４２】
図４、図５に示すように、フィン金型１１には、プレートフィンの原材料であるフィンシート１２がセットされている。フィン金型１１は順送型であり、そのレイアウトは、ドロー工程１３、表面加工工程１４、ピアス工程１５、バーリング工程１６、カーリング工程１７、カラーつぶし工程１８、長孔切断工程１９、列間スリッター工程２０、送り２１、カットオフ２２のように構成されている。長孔切断工程１９は、切断パンチ１９ａと切断ダイ１９ｂを１セットととするユニットが複数組み合わされて構成されており、切断ダイ１９ｂには、略半円筒状部１９ｃがある。
【００４３】
以上のように構成された熱交換器の製造方法について、以下その動作を説明する。
【００４４】
まず、フィン金型１１の第１の工程として、フィンシート１２に多数の絞り加工部を形成するドロー工程１３がある。ドロー工程１３には、略円形状のパンチが段階的にサイズを変えて配置されており、数段階の加工を経て絞り加工を完了する。フィンカラー高さｈの高さを細かく制御するために、各パンチを上下に移動できるようにしてある。
【００４５】
また、表面加工工程１４は、ドロー工程１３の次の工程として配置してもよいが、ドロー工程１３の最終段階と兼用させてもよい。
【００４６】
次に、フィン金型１１の第２の工程として、ピアス工程１５がある。ピアス工程１５では、ドロー工程１３にて多数形成された絞り加工部に丸穴を形成する。
【００４７】
このとき、縁立て加工を同時に行ってもよい。
【００４８】
次に、フィン金型１１の第３の工程として、バーリング工程１６がある。バーリング工程１６では、ピアス工程１５で形成された丸穴部の周縁に縁立てを行い多数のフィンカラーを形成する。バーリング工程１６は縁立て加工と併用してしごき加工を組み込んで、フィンカラー４を圧延し、フィンカラー高さｈをさらに高くすることもできる。
【００４９】
次に、カーリング工程１７によりフィンカラー４の先端を丸める。なお、カーリング工程１７は次に示す第４の工程の後に配置してもよい。
【００５０】
また、カラーつぶし工程１８によりフィンカラー４全体を押しつぶす。カラーつぶし工程１８は、間欠動作するように制御できるので、任意のフィンカラー４を押しつぶすことができる。
【００５１】
次に、フィン金型１１の第４の工程として、長孔切断工程１９がある。長孔切断工程１９では、前記工程で形成された前記丸穴部と前記フィンカラー部より成るフィンカラー付き丸穴部と別のフィンカラー付き丸穴部との間の任意の箇所を切断し長孔を形成する。なお、長孔切断工程１９は、任意の箇所に任意の向きの長孔を形成し、配管自由度の高い熱交換器を構成するために、間欠動作制御できるようにしてあることや、切断パンチ１９ａと切断ダイ１９ｂの交換が可能になっていること、あるいは、長孔切断工程１９が数ステージ設けてあってもよい。
【００５２】
また、長孔切断工程１９の切断ダイ１９ｂは、略半円筒状になっており、前記フィンカラー付き丸穴部に略半円筒状部１９ｃが挿入され、切断パンチ１９ａが略半円筒状部１９ｃを通過する際に、フィンカラー４を切断しながら、長孔３のストレート部３ｂを切断加工するようになっている。略半円筒状部１９ｃの最低肉厚ｔを１ｍｍ以上とすることで、略半円筒状部１９ｃの強度を強くできる。連続使用により略半円筒状部１９ｃが磨耗した場合、研磨すると長孔３のストレート部３ｂの幅Ｗが広がってしまうので、再研磨することは難しい。よって、肉厚ｔを１ｍｍ以上取ることにより、金型の寿命を延ばすことが可能になる。
【００５３】
次に、列間スリッター工程２０では、フィンシート１２を任意の列数にカットしたり、フィンプレート１の端面を所定の形状に切断することができる。送り２１では、基本的には丸穴に爪を引っ掛けてフィンシート１２を引くように送り出す。最後に、カットオフ２２で所定の段数で切断し、プレートフィン１を多数製造する。
【００５４】
次に、フィン金型１１で加工されたプレートフィン１を積層すると、フィンカラー４で互いに間隔を保持できる。そして、複数の長孔３に、直管部２ａ及び曲管部２ｂが連続する蛇行状に曲げ加工して成る冷媒チューブ２を曲管部２ｂ側から挿入し、固定する。
【００５５】
したがって、本実施の形態による熱交換器の製造方法によって、実施の形態１と同様の効果の、蛇行チューブを用いたいわゆるフィンアンドチューブ型の熱交換器を製造することができる。
【００５６】
以上のように本実施の形態の熱交換器の製造方法は、フィンシート１２に多数の絞り加工部を形成する第１の工程と、前記絞り加工部に多数の丸穴を形成する第２の工程と、前記丸穴部の周縁に縁立てを行い多数のフィンカラー４を形成する第３の工程と、前記丸穴部と前記フィンカラー部４より成るフィンカラー付き丸穴部と別のフィンカラー付き丸穴部との間の任意の箇所を切断し長孔３を形成する第４の工程とを含む、プレートフィン１成形工程と、一群の前記プレートフィン１を前記フィンカラー４で互いに間隔を保持して配置する工程と、複数の前記長孔３に、直管部２ａ及び曲管部２ｂが連続する蛇行状に曲げ加工して成る冷媒チューブ２を曲管部２ｂ側から挿入し、固定する工程より成るものであり、フィンシート１２に多数の絞り加工部を事前に形成しておき、絞り加工部に多数の丸穴を形成し、丸穴部の周縁に縁立てを行い多数のフィンカラー４を形成することで、フィンカラー４の高さｈをより高くすることが可能となり、さらに、多数のプレートフィン１の間隔を保持する治具が不要となること、丸穴部とフィンカラー部４より成るフィンカラー付き丸穴部と別のフィンカラー付き丸穴部との間の任意の箇所を切断し長孔３を形成することにより、配管自由度の高い熱交換器を提供できる。あるいは、長孔３のストレート部３ｂにフィンカラー４を形成しないようにすることで、熱交換効率の高い熱交換器を提供できることと、多数のプレートフィン１の間隔を保持する治具が不要となり、プレートフィン１の表面形状を複雑に加工することにより高性能化を可能とする熱交換器を提供できるという効果などを有する熱交換器の製造方法を提供できる。
【００５７】
また、フィンカラー付き丸穴部と別のフィンカラー付き丸穴部との間の任意の箇所を切断し長孔３を形成する工程において、前記フィンカラー付き丸穴部に挿入される切断パンチ１９ａ受け用の略半円筒状ダイ部１９ｃの最低肉厚ｔを１ｍｍ以上としたものであり、切断パンチ１９ａ受け用の略半円筒状ダイ部１９ｃの強度を強くできるので、金型の寿命を延ばすことができる。
【００５８】
（実施の形態３）
図６は、本実施の形態３による熱交換器を構成するプレートフィンの斜視図である。図７は、同実施の形態による熱交換器の製造方法を示すプレートフィン加工金型の模式図である。
【００５９】
図６に示すように、プレートフィン１の長孔３は、二つの円弧部３ａとそれらを結ぶストレート部３ｂで形成され、円弧部３ａの周縁を縁立てして形成したフィンカラー４と、ストレート部３ｂの縁立てを折りたたんだフィンカラー４ｂで構成されている。このプレートフィン１は、複数枚を互いに間隔をおいて配置され、プレートフィン１の板面に複数設けた冷媒チューブ２挿入用の長孔３に、直管部２ａ及び曲管部２ｂが連続する蛇行状に曲げ加工して成る冷媒チューブ２を挿入、固定されている。
【００６０】
また、図７に示すように、フィン金型１１には、プレートフィンの原材料であるフィンシート１２がセットされている。フィン金型１１は順送型であり、そのレイアウトは、長穴ドロー工程２３、表面加工工程１４、長穴ピアス工程２５、バーリング工程２６、カーリング工程１７、カラーつぶし工程１８、フィンカラー折り曲げ工程２９、列間スリッター工程２０、送り２１、カットオフ２２のように構成されている。
【００６１】
以上のように構成された熱交換器とその製造方法について、以下その動作を説明する。
【００６２】
まず、フィン金型１１の第１の工程として、フィンシート１２に多数の略楕円形状の絞り加工部を形成する長穴ドロー工程２３がある。ドロー工程２３には、略楕円形状のパンチが段階的にサイズを変えて配置されており、数段階の加工を経て絞り加工を完了する。フィンカラー高さｈの高さを細かく制御するために、各パンチを上下に移動できるようにしてある。
【００６３】
また、表面加工工程１４は、長穴ドロー工程２３の次の工程として配置してもよいが、長穴ドロー工程２３の最終段階と兼用させてもよい。
【００６４】
次に、フィン金型１１の第２の工程として、長穴ピアス工程２５がある。長穴ピアス工程２５では、長穴ドロー工程２３にて多数形成された絞り加工部に長穴を形成する。このとき、縁立て加工を同時に行ってもよい。
【００６５】
次に、フィン金型１１の第３の工程として、長穴バーリング工程２６がある。長穴バーリング工程２６では、長穴ピアス工程２５で形成された長穴部の周縁に縁立てを行い多数のフィンカラー４、４ｂを形成する。長穴バーリング工程２６は縁立て加工と併用してしごき加工を組み込んで、フィンカラー４、４ｂを圧延し、フィンカラー高さｈをさらに高くすることもできる。
【００６６】
次に、カーリング工程１７によりフィンカラー４、４ｂの先端を丸める。ここでは特に、ストレート部フィンカラー４ｂの先端については、丸めなくてもよい。なお、カーリング工程１７は次に示す第４の工程の後に配置してもよい。
【００６７】
また、カラーつぶし工程１８により、丸穴加工した部分のフィンカラー４全体を押しつぶす。カラーつぶし工程１８は、間欠動作するように制御できるので、任意のフィンカラー４を押しつぶすことができる。
【００６８】
次に、フィン金型１１の第４の工程として、フィンカラー折り曲げ工程２９がある。フィンカラー折り曲げ工程２９では、前記工程で形成されたフィンカラー付き長孔部のストレート部フィンカラー４ｂのみを長孔３の外側に折り曲げ加工する。
【００６９】
次に、列間スリッター工程２０では、フィンシート１２を任意の列数にカットしたり、フィンプレート１の端面を所定の形状に切断することができる。送り２１では、基本的には丸穴に爪を引っ掛けてフィンシート１２を引くように送り出す。最後に、カットオフ２２で所定の段数で切断し、プレートフィン１を多数製造する。
【００７０】
次に、フィン金型１１で加工されたプレートフィン１を積層すると、フィンカラー４で互いに間隔を保持できる。そして、複数の長孔３に、直管部２ａ及び曲管部２ｂが連続する蛇行状に曲げ加工して成る冷媒チューブ２を曲管部２ｂ側から挿入し、固定する。
【００７１】
以上のように本実施の形態の熱交換器とその製造方法は、長孔３の円弧部３ａにはフィンカラー４があり、ストレート部のフィンカラー４ｂを折りたたんだことを特徴とする熱交換器で、その製造方法は、フィンシート１２に多数の絞り加工部を形成する長穴ドロー工程２３と、前記絞り加工部に多数の長穴を形成する長穴ピアス工程２５と、前記長穴部の周縁に縁立てを行い多数のフィンカラー４、４ｂを形成する長穴バーリング工程２６と、前記長穴部と前記フィンカラー部より成るフィンカラー付き長孔部３のストレート部のフィンカラー４ｂを折り曲げつぶすことで、前記長孔３の円弧部３ａにのみフィンカラー４を形成する第４の工程とを含む、プレートフィン１成形工程と、一群のプレートフィン１を前記フィンカラー４で互いに間隔を保持して配置する工程と、複数の長孔３に、直管部２ａ及び曲管部２ｂが連続する蛇行状に曲げ加工して成る冷媒チューブ２を曲管部２ｂ側から挿入し、固定する工程より成るものであり、実施の形態２とは別の方法で、実施の形態２と同等効果を有する熱交換器を製造することができるとともに、ストレート部に加工されたフィンカラーを折りたたんで、通風抵抗を軽減し、且つ、伝熱面積は減少しないので、より熱交換効率の高い熱交換器を提供することができる。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載の発明は、フィンシートに多数の絞り加工部を形成する第１の工程と、前記第１の工程に続いて前記絞り加工部に丸穴を形成する第２の工程と、前記第２の工程に続いて前記丸穴の周縁に縁立てを行いフィンカラー付き丸穴部を形成する第３の工程と、前記第３の工程に続いて前記フィンカラー付き丸穴部の相互間を前記フィンカラーを切断しながら任意の箇所で切断して、フィンカラーを有する２つの円弧部と前記２つの円弧部を結ぶフィンカラーを有さないストレート部とで形成されたドッグボーン方式の長孔を切断ダイと切断パンチとを用いて一工程で形成する第４の工程とを順に行うプレートフィン成形工程と、一群の前記プレートフィンを前記フィンカラーで互いに間隔を保持して配置する工程と、複数の前記長孔に、直管部及び曲管部が連続する蛇行状に曲げ加工して成る冷媒チューブを曲管部側から挿入し、固定する工程より成るものであり、フィンシートに多数の絞り加工部を事前に形成しておき、絞り加工部に多数の丸穴を形成し、丸穴部の周縁に縁立てを行い多数のフィンカラーを形成することで、フィンカラーの高さをより高くすることが可能となりという作用、さらに、多数のプレートフィンの間隔を保持する治具が不要となるという作用、丸穴部とフィンカラー部より成るフィンカラー付き丸穴部と別のフィンカラー付き丸穴部との間の任意の箇所を切断し長孔を形成することにより、配管自由度の高い熱交換器を提供できるという効果、あるいは、長孔のストレート部にフィンカラーを形成しないようにすることで、熱交換効率の高い熱交換器を提供するという効果、多数のプレートフィンの間隔を保持する治具が不要となり、プレートフィンの表面形状を複雑に加工することにより高性能化を可能とする熱交換器を提供できるという効果を有する熱交換器の製造方法を提供できる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明に、切断ダイにより前記フィンカラー付き丸穴部を固定し、切断パンチにより固定された前記フィンカラーを切断しながら前記丸穴部相互間のストレート部を切断して、前記ドッグボーン方式の長孔を形成したものである。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明に、前記第４の工程は、前記フィンカラーを切断するための傾斜部と前記フィンカラー付き丸穴部の相互間の任意の箇所を切断するための水平部とを有した切断パンチと、前記フィンカラー付き丸穴部が挿入される略半円筒状部を有した切断ダイと、を備え、前記フィンカラー付き丸穴部に前記切断ダイの前記略半円筒状部が挿入され、前記切断パンチの前記傾斜部が前記切断ダイの前記略半円筒状部を通過する際に、前記切断パンチの前記傾斜部によって前記フィンカラーを切断しながら、前記切断パンチの前記水平部によって前記フィンカラー付き丸穴部と別のフィンカラー付き丸穴部との間の任意の箇所を切断したものである。
【００７８】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明に、さらに、フィンカラー付き丸穴部と別のフィンカラー付き丸穴部との間の任意の箇所を切断し長孔を形成する工程において、前記フィンカラー付き丸穴部に挿入される切断パンチ受け用の略半円筒状ダイ部の最低肉厚を１ｍｍ以上としたものであり、請求項６に記載の発明と同様の効果を有するとともに、切断パンチ受け用の略半円筒状ダイ部の強度を強くできるので、金型の寿命を延ばすことができる。
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明に、長孔のストレート部の抜き幅が、円弧部内径をｄとしたとき、ｄ−２ｍｍ以下にしたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による熱交換器の実施の形態１の斜視図
【図２】同実施の形態の熱交換器の要部断面図
【図３】同実施の形態の熱交換器を構成するプレートフィンの斜視図
【図４】本発明による熱交換器の製造方法の実施の形態２のプレートフィン加工金型の模式図
【図５】同実施の形態２の長孔切断工程の模式図
【図６】本発明による熱交換器とその製造方法の実施の形態３の熱交換器を構成するプレートフィンの斜視図
【図７】同実施の形態３のプレートフィン加工金型の模式図
【図８】従来の熱交換器の斜視図
【図９】従来の熱交換器の要部断面図
【符号の説明】
１ プレートフィン
２ 冷媒チューブ
２ａ 直管部
２ｂ 曲管部
３ 長孔
３ａ 円弧部
３ｂ ストレート部
４ フィンカラー（縁立）
４ｂ ストレート部フィンカラー
５ 冷媒チューブ非挿入用丸穴部
１１ フィン金型
１２ フィンシート
１３ ドロー工程
１４ 表面加工工程
１５ ピアス工程
１６ バーリング工程
１７ カーリング工程
１８ カラーつぶし工程
１９ 長孔切断工程
１９ａ 切断パンチ
１９ｂ 切断ダイ
１９ｃ 略半円筒状部
２０ 列間スリッター工程
２１ 送り
２２ カットオフ
２３ 長穴ドロー工程
２５ 長穴ピアス工程
２６ 長穴バーリング工程
２９ フィンカラー折り曲げ工程
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍冷蔵庫または自動販売機、空気調和機などに用いられるもので、プレートフィンの板面に複数設けたチューブ挿入用の長孔に蛇行状の冷媒チューブを挿入固定した冷凍冷蔵空調用熱交換器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球資源の有効活用、電機機器の消費電力量抑制の観点から、冷凍冷蔵空調装置に用いられる熱交換器の小型高効率化が一層求められてきている。
【０００３】
また、地球温暖化抑制の観点からＨＣ（ハイドロカーボン）系の冷媒が注目されてきている。しかしながら、ＨＣ系冷媒は可燃性冷媒であり、漏洩時の発火安全性確保等の点から、熱交換器の溶接部低減が重視されるようになってきた。
溶接部の低減が図れる熱交換器としては、１本の冷媒管を連続蛇行曲げ加工された蛇行チューブを用いた熱交換器がある。このような蛇行チューブを用いた熱交換器には、細部の構造、主に冷媒管とフィンとの結合法等の違いから幾つかの方式がある。
【０００４】
以下、図面を参照しながら、上記従来の熱交換器を説明する。
【０００５】
図８は、従来の熱交換器の斜視図である。図９は従来の熱交換器の要部断面図である。図８、図９に示すように、従来の熱交換器は、互いに間隔をおいて配置された一群のプレートフィン１と、直管部２ａ及び曲管部２ｂが連続する蛇行状に曲げ加工して成る冷媒チューブ２で構成されている。プレートフィン１は、板面に複数設けた冷媒チューブ２挿入用の長孔３と、長孔３の円弧部を縁立てして形成したフィンカラー（縁立）４で構成されている。
【０００６】
以上のように構成された熱交換器について、以下その動作を説明する。
【０００７】
まず、フィンシートに多数の長孔３を形成し、長孔３の円弧部に縁立てを行い多数のフィンカラー４を形成し、所定のサイズで切断してプレートフィン１を加工する。次に、多数のプレートフィン１を互いに間隔を保持する治具にセットし、複数の長孔３に、直管部２ａ及び曲管部２ｂが連続する蛇行状に曲げ加工して成る冷媒チューブ２を曲管部側から挿入し固定する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
【特許文献１】
特公昭５２−２３０９３号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成は、フィンシートに多数の長孔３を形成し、長孔３の円弧部に縁立てを行い多数のフィンカラー４を形成する方法であり、フィンカラー４の高さはあまり高く加工することができない。よって、プレートフィン１の間隔を大きくするには、多数のプレートフィン１の間隔を保持する治具が必要となる。よって、間隔を保持する治具を使用すると、プレートフィン１を前記治具にセットする方向に制限がでてくることと、プレートフィン１の平面部を支えている部分に当たらないように、プレートフィン１をセットした治具に冷媒チューブ２を挿入しなければならないので、プレートフィン１の挿入と冷媒チューブ２の挿入の関係で一定の配管パターンでしか製作することができない。したがって、前記治具を使用すると、配管パターンに制約が出てくるので、配管自由度が大きく制限されるという欠点があった。
【００１０】
本発明は、従来の課題を解決するもので、安価な方法で配管自由度の高い熱交換器を提供するのものである。
【００１１】
また、上記従来の構成は、フィンシートに多数の長孔３を形成し、長孔３の円弧部に縁立てを行い多数のフィンカラー４を形成しする方法であり、フィンカラー４の高さはあまり高く加工することができない。よって、プレートフィン１の間隔を大きくするには、多数のプレートフィン１の間隔を保持する治具が必要となる。よって、間隔を保持する治具を使用すると、プレートフィン１の形状がフラット形状でなければ治具内に挿入することができない。したがって、プレートフィン１の表面形状をフラット形状にする必要があり、表面形状を複雑に加工することによる高性能化が困難になるという欠点があった。
【００１２】
本発明の他の目的は、プレートフィンの表面形状を複雑に加工することにより高性能化を可能とする熱交換器を提供するものである。
【００１３】
また、上記従来の構成は、フィンシートに多数の長孔３を形成し、長孔３の円弧部に縁立てを行い多数のフィンカラー４を形成しする方法であり、フィンカラー４の高さは３ｍｍ以上に加工することができない。よって、プレートフィン１の間隔を３ｍｍ以上にするには、多数のプレートフィン１の間隔を保持する治具が必要となる。したがって、高価な治具を使用しないと、プレートフィン１の互いの間隔が３ｍｍ以上にすることができないので、着霜を伴う冷却器や埃を伴う凝縮器、あるいは自然対流などの用途の熱交換器に適用することがコスト的に困難になるという欠点があった。
【００１４】
本発明の他の目的は、従来の課題を解決するもので、安価な方法でプレートフィンの間隔が３ｍｍ以上の仕様も製作可能とし、着霜を伴う冷却器や埃を伴う凝縮器、あるいは自然対流などの用途の熱交換器に適用することができる熱交換器を提供するのものである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、フィンシートに多数の絞り加工部を形成する第１の工程と、前記第１の工程に続いて前記絞り加工部に丸穴を形成する第２の工程と、前記第２の工程に続いて前記丸穴の周縁に縁立てを行いフィンカラー付き丸穴部を形成する第３の工程と、前記第３の工程に続いて前記フィンカラー付き丸穴部の相互間を前記フィンカラーを切断しながら任意の箇所で切断して、フィンカラーを有する２つの円弧部と前記２つの円弧部を結ぶフィンカラーを有さないストレート部とで形成されたドッグボーン方式の長孔を切断ダイと切断パンチとを用いて一工程で形成する第４の工程とを順に行うプレートフィン成形工程と、一群の前記プレートフィンを前記フィンカラーで互いに間隔を保持して配置する工程と、複数の前記長孔に、直管部及び曲管部が連続する蛇行状に曲げ加工して成る冷媒チューブを曲管部側から挿入し、固定する工程より成るものであり、フィンシートに多数の絞り加工部を事前に形成しておき、絞り加工部に多数の丸穴を形成し、丸穴部の周縁に縁立てを行い多数のフィンカラーを形成することで、フィンカラーの高さをより高くすることが可能となるという作用、さらに、多数のプレートフィンの間隔を保持する治具が不要となるという作用、丸穴部とフィンカラー部より成るフィンカラー付き丸穴部と別のフィンカラー付き丸穴部との間の任意の箇所を切断し長孔を形成することにより、配管自由度の高い熱交換器を提供できるという作用、あるいは、長孔のストレート部にフィンカラーを形成しないようにすることで、熱交換効率の高い熱交換器を提供するという作用、多数のプレートフィンの間隔を保持する治具が不要となり、プレートフィンの表面形状を複雑に加工することにより高性能化を可能とする熱交換器を提供できるという作用を有する熱交換器の製造方法を提供できる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明に、切断ダイにより前記フィンカラー付き丸穴部を固定し、切断パンチにより固定された前記フィンカラーを切断しながら前記丸穴部相互間のストレート部を切断して、前記ドッグボーン方式の長孔を形成したものである。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明に、前記第４の工程は、前記フィンカラーを切断するための傾斜部と前記フィンカラー付き丸穴部の相互間の任意の箇所を切断するための水平部とを有した切断パンチと、前記フィンカラー付き丸穴部が挿入される略半円筒状部を有した切断ダイと、を備え、前記フィンカラー付き丸穴部に前記切断ダイの前記略半円筒状部が挿入され、前記切断パンチの前記傾斜部が前記切断ダイの前記略半円筒状部を通過する際に、前記切断パンチの前記傾斜部によって前記フィンカラーを切断しながら、前記切断パンチの前記水平部によって前記フィンカラー付き丸穴部と別のフィンカラー付き丸穴部との間の任意の箇所を切断したものである。
【００２１】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明に、さらに、フィンカラー付き丸穴部と別のフィンカラー付き丸穴部との間の任意の箇所を切断し長孔を形成する工程において、前記フィンカラー付き丸穴部に挿入される切断パンチ受け用の略半円筒状ダイ部の最低肉厚を１ｍｍ以上としたものであり、請求項６に記載の発明と同様の作用を有するとともに、切断パンチ受け用の略半円筒状ダイ部の強度を強くできるので、金型の寿命を延ばす作用を有する。
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明に、長孔のストレート部の抜き幅が、円弧部内径をｄとしたとき、ｄ−２ｍｍ以下にしたものである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下本発明による熱交換器及びその製造方法の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、従来と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による熱交換器の斜視図である。図２は、同実施の形態による熱交換器の要部断面図である。図３は、同実施の形態による熱交換器を構成するプレートフィンの斜視図である。
【００２９】
図１、図２、図３に示すように、プレートフィン１は、互いに間隔をおいて配置され、熱伝導性の高いアルミニウムを素材としたものが好ましい。冷媒チューブ４は、１本の継ぎ目のない押出管や抽伸管を、直管部２ａ及び曲管部２ｂが連続する蛇行状に曲げ加工して形成されており、熱伝導性の高いアルミニウムや銅を素材としたものが好ましい。長孔３は、プレートフィン１の板面に複数加工された冷媒チューブ２挿入用で、一般的にドッグボーン方式と呼ばれる二つの円弧部３ａとそれらを結ぶストレート部３ｂで形成され、円弧部３ａの周縁を縁立てして形成したフィンカラー（縁立）４で構成されている。フィンカラー４は、長孔３の全周よりも、好ましくは、円弧部３ａの周縁にのみ存在する方が良い。また、プレートフィン１の冷媒チューブを挿入しない箇所には、冷媒チューブ２非挿入用の丸穴部５を形成している。
【００３０】
以上のように構成された熱交換器について、以下その動作を説明する。
【００３１】
まず、プレートフィン１の板面には、冷媒チューブ挿入用の長孔３が複数加工されている。長孔３は、二つの円弧部３ａとそれらを結ぶストレート部３ｂで形成され、円弧部３ａの周縁を縁立てして形成したフィンカラー４で構成されている。
【００３２】
次に、プレートフィン１の表面形状はコルゲート形状になっていて、冷媒チューブ２内には、冷媒として可燃性のものを流すこともあり、凝縮あるいは蒸発時に、プレートフィン１を介して空気と熱交換することができる。
【００３３】
次に、冷媒チューブ外径Ｄは３．２〜９．５ｍｍで、且つカラー高さｈは３ｍｍ以上である。
【００３４】
次に、長孔３のストレート部３ｂの抜き幅Ｗは円弧部内径ｄ−２ｍｍ以下としている。
【００３５】
したがって、従来の熱交換器では、フィンカラーを３ｍｍ以上に加工することができないので、プレートフィン１の間隔を３ｍｍ以上にするには、多数のプレートフィン１の間隔を保持する治具が必要となり、さらに、前記治具を使用すると、配管パターンに制約が出てくるが、本実施の形態によれば、プレートフィン１は、フィンカラー４により、互いに間隔を保持することができるので、前記間隔を保持する治具が不要となる。よって、安価な方法で配管自由度の高い熱交換器を提供できるとともに、プレートフィンの間隔が３ｍｍ以上の仕様も製作可能とし、着霜を伴う冷却器や埃を伴う凝縮器、あるいは自然対流などの用途の熱交換器に適用することができる。
【００３６】
また、プレートフィン１の表面形状をコルゲート形状にしたものであり、プレートフィン１の表面形状を複雑に加工することと、従来の加工方法でフィンカラー４を高く加工するには、長穴形状の絞り加工部を設け、長穴をあける工程を経るため、長孔３のストレート部３ｂにフィンカラー４が加工されてしまい、そのまま熱交換器を構成すると長孔３のストレート部３ｂに加工されたフィンカラー４が通風抵抗となり、熱交換器性能を著しく阻害するので、長孔３のストレート部３ｂにフィンカラー４を形成しないようにすること、さらに、長孔３のストレート部３ｂの抜き幅Ｗを小さくすることで、フィンカラー４と冷媒チューブ２との接触熱抵抗を低減し、熱交換器の伝熱面積も増加させることができることで、熱交換効率の高い熱交換器を提供できる。
【００３７】
また、プレートフィン１の冷媒チューブを挿入しない箇所には、丸穴部５を形成して、長孔３は形成しないようにすることにより、長孔３のストレート部３ｂの伝熱面積を減少させなくて済む。好ましくは、丸穴部５の周縁部に形成されたプレートフィン１の間隔保持用の縁立（フィンカラー）４を潰すことで、通風抵抗を低下させることができる。よって、より熱交換効率の高い熱交換器を提供することが可能となる。
【００３８】
以上のように、本実施の形態の熱交換器は、互いに間隔をおいて配置された一群のプレートフィン１と、プレートフィン１の板面に複数設けた冷媒チューブ２挿入用の長孔３と、直管部２ａ及び曲管部２ｂが連続する蛇行状に曲げ加工して成る冷媒チューブ２で構成され、長孔３の円弧部３ａにのみプレートフィン１の間隔保持用の縁立（フィンカラー）部４を設けたものであり、さらに、プレートフィン１の表面形状をコルゲート形状にしたものであり、さらに、冷媒チューブ２の外径Ｄが３．２〜９．５ｍｍで、カラー高さｈが３ｍｍ以上にしたものであり、多数のプレートフィン１の間隔を保持する治具が不要となるので、安価な方法で配管自由度の高い熱交換器を提供できるとともに、プレートフィン１の間隔が３ｍｍ以上の仕様も製作可能とし、着霜を伴う冷却器や埃を伴う凝縮器、あるいは自然対流などの用途の熱交換器に適用することができる。
【００３９】
また、プレートフィン１の表面形状を複雑に加工することと、長孔３のストレート部３ｂにフィンカラー４を形成しないようにすることと、長孔３のストレート部３ｂの抜き幅Ｗを小さくすることで、熱伝達効率を向上し、且つ通風抵抗を低減し、且つフィンカラー１と冷媒チューブ２との接触熱抵抗を低減し、熱交換器の伝熱面積も増加させることができるので、熱交換効率の高い熱交換器を提供できる。
【００４０】
また、プレートフィン１の板面に冷媒チューブ２非挿入用丸穴部５を形成し、好ましくは、冷媒チューブ２非挿入用丸穴５の周縁部に形成されたフィンカラー４を潰すことにより、熱交換器の伝熱面積を減少させなくて済むことと、通風抵抗を低下させることができる。よって、プレートフィン１に冷媒チューブ２を挿入しない箇所がある熱交換器において、より熱交換効率の高い熱交換器を提供することができる
また、冷媒チューブ２内を流れる冷媒を可燃性冷媒とした場合には、本実施の形態の熱交換器は、１本の冷媒管を連続蛇行曲げ加工された蛇行チューブを用いて、溶接部が低減された熱交換器であり、可燃性冷媒の漏洩確率を極めて低く抑えることができるので、安全性を向上することができる。
【００４１】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２による熱交換器の製造方法を示すプレートフィン加工金型の模式図である。図５は、同実施の形態の長孔切断工程の模式図である。
【００４２】
図４、図５に示すように、フィン金型１１には、プレートフィンの原材料であるフィンシート１２がセットされている。フィン金型１１は順送型であり、そのレイアウトは、ドロー工程１３、表面加工工程１４、ピアス工程１５、バーリング工程１６、カーリング工程１７、カラーつぶし工程１８、長孔切断工程１９、列間スリッター工程２０、送り２１、カットオフ２２のように構成されている。長孔切断工程１９は、切断パンチ１９ａと切断ダイ１９ｂを１セットととするユニットが複数組み合わされて構成されており、切断ダイ１９ｂには、略半円筒状部１９ｃがある。
【００４３】
以上のように構成された熱交換器の製造方法について、以下その動作を説明する。
【００４４】
まず、フィン金型１１の第１の工程として、フィンシート１２に多数の絞り加工部を形成するドロー工程１３がある。ドロー工程１３には、略円形状のパンチが段階的にサイズを変えて配置されており、数段階の加工を経て絞り加工を完了する。フィンカラー高さｈの高さを細かく制御するために、各パンチを上下に移動できるようにしてある。
【００４５】
また、表面加工工程１４は、ドロー工程１３の次の工程として配置してもよいが、ドロー工程１３の最終段階と兼用させてもよい。
【００４６】
次に、フィン金型１１の第２の工程として、ピアス工程１５がある。ピアス工程１５では、ドロー工程１３にて多数形成された絞り加工部に丸穴を形成する。
【００４７】
このとき、縁立て加工を同時に行ってもよい。
【００４８】
次に、フィン金型１１の第３の工程として、バーリング工程１６がある。バーリング工程１６では、ピアス工程１５で形成された丸穴部の周縁に縁立てを行い多数のフィンカラーを形成する。バーリング工程１６は縁立て加工と併用してしごき加工を組み込んで、フィンカラー４を圧延し、フィンカラー高さｈをさらに高くすることもできる。
【００４９】
次に、カーリング工程１７によりフィンカラー４の先端を丸める。なお、カーリング工程１７は次に示す第４の工程の後に配置してもよい。
【００５０】
また、カラーつぶし工程１８によりフィンカラー４全体を押しつぶす。カラーつぶし工程１８は、間欠動作するように制御できるので、任意のフィンカラー４を押しつぶすことができる。
【００５１】
次に、フィン金型１１の第４の工程として、長孔切断工程１９がある。長孔切断工程１９では、前記工程で形成された前記丸穴部と前記フィンカラー部より成るフィンカラー付き丸穴部と別のフィンカラー付き丸穴部との間の任意の箇所を切断し長孔を形成する。なお、長孔切断工程１９は、任意の箇所に任意の向きの長孔を形成し、配管自由度の高い熱交換器を構成するために、間欠動作制御できるようにしてあることや、切断パンチ１９ａと切断ダイ１９ｂの交換が可能になっていること、あるいは、長孔切断工程１９が数ステージ設けてあってもよい。
【００５２】
また、長孔切断工程１９の切断ダイ１９ｂは、略半円筒状になっており、前記フィンカラー付き丸穴部に略半円筒状部１９ｃが挿入され、切断パンチ１９ａが略半円筒状部１９ｃを通過する際に、フィンカラー４を切断しながら、長孔３のストレート部３ｂを切断加工するようになっている。略半円筒状部１９ｃの最低肉厚ｔを１ｍｍ以上とすることで、略半円筒状部１９ｃの強度を強くできる。連続使用により略半円筒状部１９ｃが磨耗した場合、研磨すると長孔３のストレート部３ｂの幅Ｗが広がってしまうので、再研磨することは難しい。よって、肉厚ｔを１ｍｍ以上取ることにより、金型の寿命を延ばすことが可能になる。
【００５３】
次に、列間スリッター工程２０では、フィンシート１２を任意の列数にカットしたり、フィンプレート１の端面を所定の形状に切断することができる。送り２１では、基本的には丸穴に爪を引っ掛けてフィンシート１２を引くように送り出す。最後に、カットオフ２２で所定の段数で切断し、プレートフィン１を多数製造する。
【００５４】
次に、フィン金型１１で加工されたプレートフィン１を積層すると、フィンカラー４で互いに間隔を保持できる。そして、複数の長孔３に、直管部２ａ及び曲管部２ｂが連続する蛇行状に曲げ加工して成る冷媒チューブ２を曲管部２ｂ側から挿入し、固定する。
【００５５】
したがって、本実施の形態による熱交換器の製造方法によって、実施の形態１と同様の効果の、蛇行チューブを用いたいわゆるフィンアンドチューブ型の熱交換器を製造することができる。
【００５６】
以上のように本実施の形態の熱交換器の製造方法は、フィンシート１２に多数の絞り加工部を形成する第１の工程と、前記絞り加工部に多数の丸穴を形成する第２の工程と、前記丸穴部の周縁に縁立てを行い多数のフィンカラー４を形成する第３の工程と、前記丸穴部と前記フィンカラー部４より成るフィンカラー付き丸穴部と別のフィンカラー付き丸穴部との間の任意の箇所を切断し長孔３を形成する第４の工程とを含む、プレートフィン１成形工程と、一群の前記プレートフィン１を前記フィンカラー４で互いに間隔を保持して配置する工程と、複数の前記長孔３に、直管部２ａ及び曲管部２ｂが連続する蛇行状に曲げ加工して成る冷媒チューブ２を曲管部２ｂ側から挿入し、固定する工程より成るものであり、フィンシート１２に多数の絞り加工部を事前に形成しておき、絞り加工部に多数の丸穴を形成し、丸穴部の周縁に縁立てを行い多数のフィンカラー４を形成することで、フィンカラー４の高さｈをより高くすることが可能となり、さらに、多数のプレートフィン１の間隔を保持する治具が不要となること、丸穴部とフィンカラー部４より成るフィンカラー付き丸穴部と別のフィンカラー付き丸穴部との間の任意の箇所を切断し長孔３を形成することにより、配管自由度の高い熱交換器を提供できる。あるいは、長孔３のストレート部３ｂにフィンカラー４を形成しないようにすることで、熱交換効率の高い熱交換器を提供できることと、多数のプレートフィン１の間隔を保持する治具が不要となり、プレートフィン１の表面形状を複雑に加工することにより高性能化を可能とする熱交換器を提供できるという効果などを有する熱交換器の製造方法を提供できる。
【００５７】
また、フィンカラー付き丸穴部と別のフィンカラー付き丸穴部との間の任意の箇所を切断し長孔３を形成する工程において、前記フィンカラー付き丸穴部に挿入される切断パンチ１９ａ受け用の略半円筒状ダイ部１９ｃの最低肉厚ｔを１ｍｍ以上としたものであり、切断パンチ１９ａ受け用の略半円筒状ダイ部１９ｃの強度を強くできるので、金型の寿命を延ばすことができる。
【００５８】
（実施の形態３）
図６は、本実施の形態３による熱交換器を構成するプレートフィンの斜視図である。図７は、同実施の形態による熱交換器の製造方法を示すプレートフィン加工金型の模式図である。
【００５９】
図６に示すように、プレートフィン１の長孔３は、二つの円弧部３ａとそれらを結ぶストレート部３ｂで形成され、円弧部３ａの周縁を縁立てして形成したフィンカラー４と、ストレート部３ｂの縁立てを折りたたんだフィンカラー４ｂで構成されている。このプレートフィン１は、複数枚を互いに間隔をおいて配置され、プレートフィン１の板面に複数設けた冷媒チューブ２挿入用の長孔３に、直管部２ａ及び曲管部２ｂが連続する蛇行状に曲げ加工して成る冷媒チューブ２を挿入、固定されている。
【００６０】
また、図７に示すように、フィン金型１１には、プレートフィンの原材料であるフィンシート１２がセットされている。フィン金型１１は順送型であり、そのレイアウトは、長穴ドロー工程２３、表面加工工程１４、長穴ピアス工程２５、バーリング工程２６、カーリング工程１７、カラーつぶし工程１８、フィンカラー折り曲げ工程２９、列間スリッター工程２０、送り２１、カットオフ２２のように構成されている。
【００６１】
以上のように構成された熱交換器とその製造方法について、以下その動作を説明する。
【００６２】
まず、フィン金型１１の第１の工程として、フィンシート１２に多数の略楕円形状の絞り加工部を形成する長穴ドロー工程２３がある。ドロー工程２３には、略楕円形状のパンチが段階的にサイズを変えて配置されており、数段階の加工を経て絞り加工を完了する。フィンカラー高さｈの高さを細かく制御するために、各パンチを上下に移動できるようにしてある。
【００６３】
また、表面加工工程１４は、長穴ドロー工程２３の次の工程として配置してもよいが、長穴ドロー工程２３の最終段階と兼用させてもよい。
【００６４】
次に、フィン金型１１の第２の工程として、長穴ピアス工程２５がある。長穴ピアス工程２５では、長穴ドロー工程２３にて多数形成された絞り加工部に長穴を形成する。このとき、縁立て加工を同時に行ってもよい。
【００６５】
次に、フィン金型１１の第３の工程として、長穴バーリング工程２６がある。長穴バーリング工程２６では、長穴ピアス工程２５で形成された長穴部の周縁に縁立てを行い多数のフィンカラー４、４ｂを形成する。長穴バーリング工程２６は縁立て加工と併用してしごき加工を組み込んで、フィンカラー４、４ｂを圧延し、フィンカラー高さｈをさらに高くすることもできる。
【００６６】
次に、カーリング工程１７によりフィンカラー４、４ｂの先端を丸める。ここでは特に、ストレート部フィンカラー４ｂの先端については、丸めなくてもよい。なお、カーリング工程１７は次に示す第４の工程の後に配置してもよい。
【００６７】
また、カラーつぶし工程１８により、丸穴加工した部分のフィンカラー４全体を押しつぶす。カラーつぶし工程１８は、間欠動作するように制御できるので、任意のフィンカラー４を押しつぶすことができる。
【００６８】
次に、フィン金型１１の第４の工程として、フィンカラー折り曲げ工程２９がある。フィンカラー折り曲げ工程２９では、前記工程で形成されたフィンカラー付き長孔部のストレート部フィンカラー４ｂのみを長孔３の外側に折り曲げ加工する。
【００６９】
次に、列間スリッター工程２０では、フィンシート１２を任意の列数にカットしたり、フィンプレート１の端面を所定の形状に切断することができる。送り２１では、基本的には丸穴に爪を引っ掛けてフィンシート１２を引くように送り出す。最後に、カットオフ２２で所定の段数で切断し、プレートフィン１を多数製造する。
【００７０】
次に、フィン金型１１で加工されたプレートフィン１を積層すると、フィンカラー４で互いに間隔を保持できる。そして、複数の長孔３に、直管部２ａ及び曲管部２ｂが連続する蛇行状に曲げ加工して成る冷媒チューブ２を曲管部２ｂ側から挿入し、固定する。
【００７１】
以上のように本実施の形態の熱交換器とその製造方法は、長孔３の円弧部３ａにはフィンカラー４があり、ストレート部のフィンカラー４ｂを折りたたんだことを特徴とする熱交換器で、その製造方法は、フィンシート１２に多数の絞り加工部を形成する長穴ドロー工程２３と、前記絞り加工部に多数の長穴を形成する長穴ピアス工程２５と、前記長穴部の周縁に縁立てを行い多数のフィンカラー４、４ｂを形成する長穴バーリング工程２６と、前記長穴部と前記フィンカラー部より成るフィンカラー付き長孔部３のストレート部のフィンカラー４ｂを折り曲げつぶすことで、前記長孔３の円弧部３ａにのみフィンカラー４を形成する第４の工程とを含む、プレートフィン１成形工程と、一群のプレートフィン１を前記フィンカラー４で互いに間隔を保持して配置する工程と、複数の長孔３に、直管部２ａ及び曲管部２ｂが連続する蛇行状に曲げ加工して成る冷媒チューブ２を曲管部２ｂ側から挿入し、固定する工程より成るものであり、実施の形態２とは別の方法で、実施の形態２と同等効果を有する熱交換器を製造することができるとともに、ストレート部に加工されたフィンカラーを折りたたんで、通風抵抗を軽減し、且つ、伝熱面積は減少しないので、より熱交換効率の高い熱交換器を提供することができる。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載の発明は、フィンシートに多数の絞り加工部を形成する第１の工程と、前記第１の工程に続いて前記絞り加工部に丸穴を形成する第２の工程と、前記第２の工程に続いて前記丸穴の周縁に縁立てを行いフィンカラー付き丸穴部を形成する第３の工程と、前記第３の工程に続いて前記フィンカラー付き丸穴部の相互間を前記フィンカラーを切断しながら任意の箇所で切断して、フィンカラーを有する２つの円弧部と前記２つの円弧部を結ぶフィンカラーを有さないストレート部とで形成されたドッグボーン方式の長孔を切断ダイと切断パンチとを用いて一工程で形成する第４の工程とを順に行うプレートフィン成形工程と、一群の前記プレートフィンを前記フィンカラーで互いに間隔を保持して配置する工程と、複数の前記長孔に、直管部及び曲管部が連続する蛇行状に曲げ加工して成る冷媒チューブを曲管部側から挿入し、固定する工程より成るものであり、フィンシートに多数の絞り加工部を事前に形成しておき、絞り加工部に多数の丸穴を形成し、丸穴部の周縁に縁立てを行い多数のフィンカラーを形成することで、フィンカラーの高さをより高くすることが可能となりという作用、さらに、多数のプレートフィンの間隔を保持する治具が不要となるという作用、丸穴部とフィンカラー部より成るフィンカラー付き丸穴部と別のフィンカラー付き丸穴部との間の任意の箇所を切断し長孔を形成することにより、配管自由度の高い熱交換器を提供できるという効果、あるいは、長孔のストレート部にフィンカラーを形成しないようにすることで、熱交換効率の高い熱交換器を提供するという効果、多数のプレートフィンの間隔を保持する治具が不要となり、プレートフィンの表面形状を複雑に加工することにより高性能化を可能とする熱交換器を提供できるという効果を有する熱交換器の製造方法を提供できる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明に、切断ダイにより前記フィンカラー付き丸穴部を固定し、切断パンチにより固定された前記フィンカラーを切断しながら前記丸穴部相互間のストレート部を切断して、前記ドッグボーン方式の長孔を形成したものである。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明に、前記第４の工程は、前記フィンカラーを切断するための傾斜部と前記フィンカラー付き丸穴部の相互間の任意の箇所を切断するための水平部とを有した切断パンチと、前記フィンカラー付き丸穴部が挿入される略半円筒状部を有した切断ダイと、を備え、前記フィンカラー付き丸穴部に前記切断ダイの前記略半円筒状部が挿入され、前記切断パンチの前記傾斜部が前記切断ダイの前記略半円筒状部を通過する際に、前記切断パンチの前記傾斜部によって前記フィンカラーを切断しながら、前記切断パンチの前記水平部によって前記フィンカラー付き丸穴部と別のフィンカラー付き丸穴部との間の任意の箇所を切断したものである。
【００７８】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明に、さらに、フィンカラー付き丸穴部と別のフィンカラー付き丸穴部との間の任意の箇所を切断し長孔を形成する工程において、前記フィンカラー付き丸穴部に挿入される切断パンチ受け用の略半円筒状ダイ部の最低肉厚を１ｍｍ以上としたものであり、請求項６に記載の発明と同様の効果を有するとともに、切断パンチ受け用の略半円筒状ダイ部の強度を強くできるので、金型の寿命を延ばすことができる。
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明に、長孔のストレート部の抜き幅が、円弧部内径をｄとしたとき、ｄ−２ｍｍ以下にしたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による熱交換器の実施の形態１の斜視図
【図２】同実施の形態の熱交換器の要部断面図
【図３】同実施の形態の熱交換器を構成するプレートフィンの斜視図
【図４】本発明による熱交換器の製造方法の実施の形態２のプレートフィン加工金型の模式図
【図５】同実施の形態２の長孔切断工程の模式図
【図６】本発明による熱交換器とその製造方法の実施の形態３の熱交換器を構成するプレートフィンの斜視図
【図７】同実施の形態３のプレートフィン加工金型の模式図
【図８】従来の熱交換器の斜視図
【図９】従来の熱交換器の要部断面図
【符号の説明】
１ プレートフィン
２ 冷媒チューブ
２ａ 直管部
２ｂ 曲管部
３ 長孔
３ａ 円弧部
３ｂ ストレート部
４ フィンカラー（縁立）
４ｂ ストレート部フィンカラー
５ 冷媒チューブ非挿入用丸穴部
１１ フィン金型
１２ フィンシート
１３ ドロー工程
１４ 表面加工工程
１５ ピアス工程
１６ バーリング工程
１７ カーリング工程
１８ カラーつぶし工程
１９ 長孔切断工程
１９ａ 切断パンチ
１９ｂ 切断ダイ
１９ｃ 略半円筒状部
２０ 列間スリッター工程
２１ 送り
２２ カットオフ
２３ 長穴ドロー工程
２５ 長穴ピアス工程
２６ 長穴バーリング工程
２９ フィンカラー折り曲げ工程
Claims (5)
- フィンシートに多数の絞り加工部を形成する第１の工程と、前記第１の工程に続いて前記絞り加工部に丸穴を形成する第２の工程と、前記第２の工程に続いて前記丸穴の周縁に縁立てを行いフィンカラー付き丸穴部を形成する第３の工程と、前記第３の工程に続いて前記フィンカラー付き丸穴部の相互間を前記フィンカラーを切断しながら任意の箇所で切断して、フィンカラーを有する２つの円弧部と前記２つの円弧部を結ぶフィンカラーを有さないストレート部とで形成されたドッグボーン方式の長孔を切断ダイと切断パンチとを用いて一工程で形成する第４の工程とを順に行うプレートフィン成形工程と、一群の前記プレートフィンを前記フィンカラーで互いに間隔を保持して配置する工程と、複数の前記長孔に、直管部及び曲管部が連続する蛇行状に曲げ加工して成る冷媒チューブを曲管部側から挿入し、固定する工程より成る熱交換器の製造方法。
- 切断ダイにより前記フィンカラー付き丸穴部を固定し、切断パンチにより固定された前記フィンカラーを切断しながら前記丸穴部相互間のストレート部を切断して、前記ドッグボーン方式の長孔を形成する請求項１に記載の熱交換器の製造方法。
- 前記第４の工程は、前記フィンカラーを切断するための傾斜部と前記フィンカラー付き丸穴部の相互間の任意の箇所を切断するための水平部とを有した切断パンチと、前記フィンカラー付き丸穴部が挿入される略半円筒状部を有した切断ダイと、を備え、前記フィンカラー付き丸穴部に前記切断ダイの前記略半円筒状部が挿入され、前記切断パンチの前記傾斜部が前記切断ダイの前記略半円筒状部を通過する際に、前記切断パンチの前記傾斜部によって前記フィンカラーを切断しながら、前記切断パンチの前記水平部によって前記フィンカラー付き丸穴部と別のフィンカラー付き丸穴部との間の任意の箇所を切断する請求項１に記載の熱交換器の製造方法。
- フィンカラー付き丸穴部と別のフィンカラー付き丸穴部との間の任意の箇所を切断し長孔を形成する工程において、前記フィンカラー付き丸穴部に挿入される切断パンチ受け用の略半円筒状ダイ部の最低肉厚を１ｍｍ以上としたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器の製造方法。
- 長孔のストレート部の抜き幅が、円弧部内径をｄとしたとき、ｄ−２ｍｍ以下にしたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器の製造方法。
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