JP4974525B2 - フィン構造体のプレス成形方法およびそのプレス成形装置 - Google Patents

Description

本発明は、薄肉金属製板材によって形成される折板材からなるフィン構造体のプレス成形方法並びに該フィン構造体のプレス成形装置に係り、詳しくは例えば複数の偏平伝熱管を組込んだ多管式熱交換器型ＥＧＲガス冷却装置等において、上記偏平伝熱管に内装され、該伝熱管内を通流する流体に乱流や渦流を生起させ、該流体からの伝熱性能を向上させるためのフィン構造体として、好適に用いられる断面形状が略矩形の波型であって、長手方向に所定のピッチ間隔を以ってうねりが形成された湾曲曲面を有する、金属薄板製の溝付き折板材からなるフィン構造体のプレス成形方法とそのプレス成形装置に関する。

従来、この種の薄板波型溝付き折板材からなり、比較的に溝が浅い構造のフィン構造体の成形方法として、ロール加工方法がある。この方法は、一般的に金属製薄板材からなるワークに対して、上下交互に複数の山面と谷面が設けられた一対ないしは複数のロールにより、ワークを同時にまたは中央部より徐々に成形して断面形状が略矩形の波型を形成し、いわゆるチャンネル形状の折板材からなるフィン構造体を成形する方法であり、具体的には、図６に示すように円周面に仕上がり寸法に応じた山部４０−１と谷部４０−２とを交互に、かつ所定本数形成した第１成形用ローラ３１と、該第１成形用ローラ３１の山部４０−１および谷部４０−２に嵌合可能に対応して、その円周面に所定本数の山部４１−１と谷部４１−２とを交互に、かつ所定本数形成した第２成形用ローラ３２とによって基本的に構成されるプレス成形装置３０を用い、上記第１、第２成形用ローラ３１、３２の回転に伴って、両者間を強制移動する金属製薄板材３４からなるワークを押圧することにより、長手方向に交互に複数の山面３５−１と谷面３５−２とが形成された、断面形状が略矩形の波型を有するチャンネル形状の折板材３５を得る方法である（例えば、特許文献１参照）。
特許第３４０５９９７号公報（第１〜７頁、図１〜１２）

しかしながら、上記したロール加工方法によるフィン構造体の成形方法においては、ロール加工されてチャンネル形状の折板材となる成形前の被加工部材（金属薄板）が上下のローラ間を引き抜く力（または押し出す力）とロールの駆動力とのバランスによりチャンネル形状の折板材に成形されるため、被加工部材の内側と外側に生じる圧縮と引張りによる応力に起因する歪みや曲がりを修正するのに、上下のローラ間を引き抜く力（または押し出す力）とロールの駆動力のバランスを常にコントロールする制御が必要であること、また、チャンネル形状の折板材の種類に応じて専用の多段ローラを作製する必要があること、さらには成形溝数を多くする場合や該溝の深さを深くする必要がある場合には、多段ロールにより中央部より順次段階を追って矩形に近付けていかなければ成形が困難であり、コストアップを余儀なくされること、等の問題があった。
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、従来のロールによる成形方法に替えて、上下一対の凹凸金型によるプレス成形方法とその成形装置を提供しようとするものである。

本発明は、上記課題を解決するため、プレス成形装置に３種の波型ブレードと、同じく３種の型溝を装着するという独自の手法に加え、素材である金属製薄板に対して１工程３作動の成形加工を順次に、かつ繰り返して施すことにより、断面形状が略矩形の波型を有すると共に、長手方向に３次元的に湾曲曲面を有する折板材からなるフィン構造体を、一連の操作によって容易に得ることができるプレス成形方法とその成形装置を提供するものであり、その要旨は、断面形状が略矩形の波形であり、長手方向に所定のピッチ幅を以ってうねりが形成された湾曲曲面を有する、金属薄板製折板材からなるフィン構造体のプレス成形方法において、プレス成形装置の雄雌一対の金型における雄である上型として第１波型ブレード、第２波型ブレードおよび第３波型ブレードを、対応する雌である下型として第１型溝、第２型溝および第３型溝をそれぞれ装着し、送り機構を介して順送りされる金属製薄板からなる素材に対して、上記第１、第２、第３波型ブレードと、第１、第２、第３型溝によるプレス成形を行うことを特徴とするものである。

また、本発明によるフィン構造体のプレス成形方法は、前記１工程３作動によるプレス成形における第１作動が、上記第１波形ブレードと第１型溝の嵌合による、素材に対する引き込み奥角３−１ｃにおける予備成形角Ｒ１の加工と、略Ｓ字形状曲面加工の予備成形であり、第２作動が第２波型ブレードと第２型溝の嵌合による、前記予備成形角Ｒ１に対する中間仕上げ角Ｒ２の加工と、前記略Ｓ字形状曲面加工に対する予備成形角Ｒ１の加工であり、第３作動が第３波型ブレードと第３型溝の嵌合による、前記中間仕上げ角Ｒ２と予備成形角Ｒ１に対する仕上げ角Ｒ３の加工であり、それぞれ１工程毎に素材が順送りされて成形加工が施されることを特徴とするものである。

さらに、本発明によるフィン構造体のプレス成形方法は、前記第１波型ブレードによる第１型溝内への素材の引き込み長さＬ１は、第１型溝の引き込み奥角３−１ｃから曲げ開始点Ａ３−１ｄまでの長さに相当し、第２型溝の凹部角３−２ａから凸部角３−２ｄまでの長さＬ、並びに第３型溝における３−３ａから３−３ｄまでの最終仕上がり溝角稜長さＬとの比が、Ｌ＝Ｌ１であることを特徴とするものである。

本発明によるフィン構造体のプレス成形方法はまた、前記第１波型ブレードと第１型溝とによる予備成形において、引き込み奥角３−１ｃにおける予備成形角Ｒ１、第２波型ブレードと第２型溝による予備成形角Ｒ１並びに中間仕上げ角Ｒ２に対する、第３波型ブレードと第３型溝とによって形成される仕上がり角Ｒ３との比が、Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３であることを特徴とするものである。

本発明によるフィン構造体のプレス成形方法はさらに、前記断面形状が略矩形の金属薄板製折板材における波形の波幅Ｈが３〜５ｍｍ、波の高さＤが２〜７ｍｍであり、該波幅Ｈに対する波の高さＤの比が、Ｄ／Ｈ＝０．５〜１．７の範囲であり、長手方向に形成されるうねりのピッチＰは最小１０ｍｍが可能で、該うねりの幅Ｗは、前記波幅Ｈに対してＷ≧Ｈ×１．０であることを特徴とするものである。

また、本発明によるフィン構造体のプレス成形方法において、前記金属製薄板からなる素材がＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ等のオーステナイト系ステンレススチールからなり、その板厚が０．０５〜０．３ｍｍであることを好ましい態様とするものである。

本発明によるフィン構造体のプレス成形装置によれば、プレス成形装置の雄雌一対の金型における雄である上型として第１波型ブレード、第２波型ブレードおよび第３波型ブレードを、対応する雌である下型として第１型溝、第２型溝および第３型溝がそれぞれ装着され、送り機構を介して順送りする金属薄板製の素材に対して、上記第１、第２、第３波型ブレードと、第１、第２、第３型溝によるプレス成形を、１工程３作動により順次にかつ繰返して行うことにより、断面形状が略矩形の波形であり、長手方向に所定のピッチ幅を以ってうねりが形成された湾曲曲面を有する、金属薄板製折板材からなるフィン構造体に、成形加工することを特徴的構成要件とするフィン構造体のプレス成形装置を要旨とするものである。

また、本発明によるフィン構造体のプレス成形装置は、前記１工程３作動によるプレス成形における第１作動が、上記第１波形ブレードと第１型溝の嵌合による、素材に対する引き込み奥角３−１ｃにおける予備成形角Ｒ１の加工と、略Ｓ字形状曲面加工の予備成形であり、第２作動が第２波型ブレードと第２型溝の嵌合による、前記予備成形角Ｒ１に対する中間仕上げ角Ｒ２の加工と、前記略Ｓ字形状曲面加工に対する予備成形角Ｒ１の加工であり、第３作動が第３波型ブレードと第３型溝の嵌合による、前記予備成形角Ｒ１と中間仕上げ角Ｒ２に対する仕上げ角Ｒ３の加工であり、それぞれ１工程毎に素材が順送りされて成形加工が施されることを特徴とするものである。

さらに、本発明によるフィン構造体のプレス成形装置は、前記第１波型ブレードによる第１型溝内への素材の引き込み長さＬ１は、第１型溝の引き込み奥角３−１ｃから曲げ開始点３−１ｄまでの長さに相当し、第２型溝の凹部角３−２ａから凸部角３−２ｄまでの長さＬ、並びに第３型溝における凹部角３−３ａから凸部角３−３ｄまでの最終仕上がり溝角稜長さＬとの比が、Ｌ＝Ｌ１であることを特徴とするものである。

本発明によるフィン構造体のプレス成形装置はまた、前記第１波型ブレードと第１型溝とによる予備成形において、引き込み奥角３−１ｃにおける予備成形角Ｒ１、第２波型ブレードと第２型溝による予備成形角Ｒ１並びに中間仕上げ角Ｒ２に対する、第３波型ブレードと第３型溝とによって形成される仕上がり角Ｒ３との比が、Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３であって、それぞれＲ１≧４Ｒ３（ただし、Ｒ３が２ｍｍ以下の場合）、Ｒ２≧２Ｒ３であることを特徴とするものである。

本発明によるフィン構造体のプレス成形装置はさらに、前記断面形状が略矩形の折板材における波形の波幅Ｈが３〜５ｍｍ、波の高さＤが２〜７ｍｍであり、該波幅Ｈに対する波の高さＤの比が、Ｄ／Ｈ＝０．５〜１．７の範囲であり、長手方向に形成されるうねりのピッチＰは最小１０ｍｍが可能で、該うねりの幅Ｗは、前記波幅Ｈに対してＷ≧Ｈ×１．０であることを特徴とするものである。

本発明に係る上記フィン構造体のプレス成形方法によれば、断面形状が略矩形の波型であって、長手方向に所定のピッチ幅を以ってうねりが形成された湾曲曲面を有する、金属薄板製折板材からなるフィン構造体を１工程のダイストロークで、容易にかつ優れた精度を以って製造することができる。より具体的には素材としての例えば、その板厚が０．０５ｍｍ以上で０．３ｍｍ未満の金属性薄板材にプレス成形を順次にかつ繰返して施すことにより、断面形状が略矩形の波型が複数本形成され、同時に長手方向に所定のピッチ幅を以って、複数のうねりが形成されたチャンネル構造の折板材が形成され、該折板材には座屈現象は勿論のこと、皺やへこみ等の変形が殆ど見られ無い、円滑な曲面形状が得られるため、特段の仕上げ工程などを要さず、そのままＥＧＲガス冷却装置などに内装されるフィン構造体として提供することができる。即ち本発明によるフィン構造体のプレス成形方法によれば、従来一般的に実施されてきた２段階工法、具体的には被加工部材である薄肉金属製板材に対するロール加工などによるチャンネル構造の折板材の形成と、得られた折板材の直線状中空部分への曲げ加工とを省略し、断面形状が略矩形の波型とによるプレス成形と、長手方向の曲げ加工とによって完了するものであり、省略される工程によってその製造コストを大幅に削減することができる。また、本発明によるフィン構造体のプレス成形方法によれば、断面形状が略矩形の波型と長手方向のうねりとが同時に形成されるが、その波幅Ｈに対する波の高さＤの比を、Ｄ／Ｈ＝０．５〜１．７とし、長手方向のうねりの幅Ｗは、該波幅Ｈに対してＷ≧Ｈ×１．０とすることを可能としたが、かかる加工手段は従来の技術水準のおいては通常不可能とされてきたものであり、このことによりフィン構造体としての優れた性能が期待できる。

一方、本発明によるフィン構造体のプレス成形装置は、雄雌一対の上下の金型に雄である上型として第１、第２、第３波型ブレードよりなるブレード型と、対応する雌である下型として第１、第２、第３型溝を有する溝型とを装着し、別体もしくは一体として設けられる送り機構を介して導入される金属製薄板からなる素材に対し、第１組のブレードによる予備成形、第２組のブレードによる中間仕上げ成形、第３組のブレードによる仕上げ成形が実施され、その後それぞれの上型が下型を離れて上昇すると、成形素材は下型から離脱して１ステップ前の下型へ順送りして装入され、前記と同様の成形加工が繰返される構造となっている。本発明における上記３組の金型は、予め成形されるフィン構造体の設計上の寸法、形状に合わせて形成されることは勿論であるが、波型の数については素材の全幅と成形動作を調整することによって、容易に変更することが可能である。従って従来のロール成形のようにその都度上下のロールを装着しなおすという必要はなくなる。このように本発明によるフィン構造体のプレス成形装置によれば、極めて簡略な構造であるにも拘らず、薄肉金属製板材を素材とする折板材のプレス成形を容易とし、併せて曲げ方向に対して縦の平面を有するそれらの折板材においても、圧縮や引張り応力によってもたらされる歪が起因となる座屈現象や皺、へこみ等の変形が殆ど見られない、平滑な曲面形状を有する仕上がり面が、極めて簡略な操作によって得られるために、例えばＥＧＲガス冷却装置等に内装されるコルゲート状のプレートフィンなどとして、好適に採用することができるフィン構造体を、精度良くかつ安価に提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について添付した図面に基づいて更に詳細に説明する。
図１は本発明に係る一実施例によってプレス成形されたフィン構造体の斜視図、図２は本発明における一実施例によるフィン構造体のプレス成形方法を説明するための要部側面図であり、（ａ）は上型であるブレード型が同時に下降を開始した第１ステップの状態を示し、（ｂ）は第２、第３波型ブレードが第２第３型溝に嵌合着底した第１ステップの状態を示し、（ｃ）は第３波型ブレードが第３型溝に嵌合した第１ステップの状態を示すそれぞれ要部側面図、図３は上記実施例における第１〜第３ステップが完了した状態を詳細かつ模式的に示す要部拡大側面図、図４は本発明に係るプレス成形装置と金属製薄板からなる素材の状態を模式的に示す要部側面図、図５は本発明に係るプレス成形装置に装着される一実施例による第１〜第３ステップ間の下型である溝型と素材が成形されていく過程を示す要部斜視図である。

本発明に係るフィン構造体は、その一例を図１に示すごとく、山面５−１および谷面５−２が連続して成形された断面形状が略矩形の波型を有しかつ長手方向に３次元的に湾曲曲面５−３を有する薄板金属製折板材からなる。図１中、Ｈは波幅、Ｄは波の高さ、Ｗは長手方向に形成されるうねりの幅、Ｐはうねりのピッチである。

本発明に係るプレス成形装置は、図２〜図４に示すように、上型であるブレード型２として第１波型ブレード２−１、第２波型ブレード２−２、第３波型ブレード２−３と、下型である溝型３として、第１型溝３−１、第２型溝３−２、第３型溝３−３を備え、下型としては予めフィン構造体の上記設計上の仕上がり寸法に応じて同一幅ｗの３種類の型溝３−１、３−２、３−３が形成された金型が、それぞれ雄である上型の波型ブレード２−１、２−２、２−３に対応して型溝を有した溝型３を構成し、プレス成形装置１に一体として固定されている。
上記の上型および下型において、上型の第１波型ブレード２−１と下型の第１型溝３−１は、送り機構（図示を省略）によって導入された素材４に対し、第１作動による予備的な成形を実施するものであり、第１波型ブレード２−１の素材入側壁面は、図２、図４に示すように、分岐点２−１ａを境に上側が垂直の壁面２−１ｃ、分岐点２−１ａから下面までが緩やかな凸状の曲面２−１ｄとなし、第１型溝３−１は図３に拡大して示すように曲げ開始点３−１ｄから分岐点３−１ａまでが前記第１波型ブレード２−１の凸状の曲面２−１ｂと対応する緩やかな凸状の曲面３−１ｅ、分岐点３−１ａから底面までが垂直の壁面３−１ｆとなし、上型と下型が重なると凸状の曲面２−１ｄ、３−１ｅとで略Ｓ字曲面が形成されるように構成され、さらに第１型溝３−１の奥側の壁面と底面が交わる部分は、当初の素材４の先端が引き込まれる引き込み奥角３−１ｃとなり、同様ゆるやかな曲面としての予備成形角Ｒ１が形成されるように構成されている。また、隣接する第２型溝３−２は、前記第１型溝３−１における第１作動によって予備成形された素材４に対し、第２作動による中間仕上げ成形を行うものであり、両側の壁面と底面とが交わる部分のうち手前側の角３−２ｂにおいては、前記第１作動で緩やかに略Ｓ字曲面に予備成形されたＲ１部分に対してやや緩やかな曲面としての予備成形角Ｒ２を形成し、奥側の角３−２ａにおいては前記第１作動で予備成形角Ｒ３を施された部分を保持し、さらに隣接する第３型溝３−３においては、本発明による１工程３作動の最終仕上げ成形を行うものであり、両側の壁面と底面とが交わる部分であるそれぞれの角３−３ａおよび３−３ｂには、それぞれ設計上の仕上がり角に応じた曲面としてのＲ３が形成されるようになっている。ここで本発明における上記最終仕上がり角Ｒ３を、効率的にかつ精度良く成形加工する上で、仕上がり角Ｒ３に対する予備成形角Ｒ１もしくは中間仕上げ角Ｒ２の関係が、Ｒ１＞２〜５×Ｒ２であることが好ましい。
前記の各型溝の断面形状は上記の通りであるが、長手方向にも所定のうねり幅Ｗとピッチ幅Ｐとを以ってうねりが形成されるが、その全長並びに前記うねり幅Ｗおよびピッチ幅Ｐは、設計上の寸法形状に応じてそれぞれ同一に形成される。

上記の各波型ブレードは、実質的に各型溝の寸法形状に対応して形成されることは言うまでもないが、第２型溝３−２および第３型溝３−３に対応する、第２波型ブレード２−２および第３波型ブレード２−３は、本実施例においては一体として形成され、予備成形用の第１波型ブレード２−１のみが独自に昇降可能に設けられている。このような構造のプレス成形装置１において、側面から送り込まれた上記素材４は、当初その先端部を第１型溝３−１の奥側壁面を越える位置にまで導入セットされ、同時に図２（ａ）に示すように第１、第２、第３波型ブレード２−１、２−２、２−３が下降を開始し、図２（ｂ）に示すように先ず第２、第３波型ブレード２−２、２−３が、第２、第３型溝３−２、３−３に嵌合して着底し、次いで第１波型ブレード２−１が素材４を押圧しながら下降して、図２（ｃ）に示すように第１型溝３−１内に嵌合して着底することにより第１工程の第１作動が完了する。この第１作動により図３に示すように素材４に対する引き込み奥角３−１ｃに対する緩やかな曲面Ｒ１と、曲げ開始点３−１ｄから底面までの略Ｓ字形状の予備成形が施されるが、この際、第１型溝３−１の分岐点３−１ａから底面までの間には、図３に示すような空隙３−１ｂが形成され、また、前記引き込み奥角３−１ｃから曲げ開始点３−１ｄまでの略Ｓ字形の距離Ｌ１は、第２作動における中間仕上げ角３−２ａを基点として、曲げの終点３−２ｄまでの中間仕上がり角Ｌと、第３作動における最終仕上げ角３−３ａを基点として、曲げの終点３−３ｄまでの最終仕上がり角稜距離Ｌとほぼ等しいことが、素材４の引き込みをスムースに行うためと、各作動における成形加工に際して素材４に対する負担を軽減しながら修正加工を施す上で望ましい。

第１作動終了と同時に全ての波型ブレードは一端上昇して、型溝を離れるが、同時に送り機構（図示を省略）が作動して素材４を型溝から離脱させ、緩やかな曲面Ｒ１と略Ｓ字形状に予備成形された素材４が、第２型溝３−２に嵌め込まれるようにして順送りされ、次いで全ての波型ブレードが下降し、先ず第２、第３波型ブレード２−２、２−３が対応する第２、第３型溝３−２、３−３に嵌合着底して、第２波型ブレード２−２と第２型溝３−２による中間仕上げ加工が実施され、遅れて下降した第１波型ブレード２−１が第１型溝３−１内への素材４の引き込みと、上記と同様の予備成形を実施して第２作動が完了する。第２作動完了後再び全ての波型ブレードが上昇して、素材４がそれぞれ次の型溝に順送りされ、第３型溝３−３に送り込まれてセットされた素材４に対し、第３波型ブレード２−３による仕上げの成形加工が施される第３作動完了までの、１工程３作動の操作が繰返されることにより、一つのプレス成形装置による波型のフィン構造体が、効率良くかつ高い精度を以ってプレス成形される。

上記フィン構造体のプレス成形方法を、図５に示す工程説明図に基づいてステップごとに段階的に説明すると、（ａ）は工程開始を表す第１作動第１ステップ１−（１）であり、金属製薄板からなる素材４の先端部は、送り機構（図示せず）によって第２型溝３−２の手前側壁面上にまで導入セットされ、（ｂ）においては第１作動の第２ステップ１−（２）が示され、第１型溝３−１内での緩やかな曲面Ｒ１と略Ｓ字形状などの予備成形が行われて第１作動が完了し、（ｃ）では第２作動の第１ステップ２−（１）に入り、予備成形された素材４が第２型溝３−２に導入され、同時に第１型溝３−１上には未加工の素材４が供給されるが、（ｄ）の第２作動第２ステップ２−（２）においては、第２型溝３−２内への第２波型ブレード２−２の嵌合着底による、第２作動の中間仕上げ成形、即ち予備成形角Ｒ１に対する中間成形角Ｒ２の形成と、略Ｓ字形状曲面に対する予備成形角Ｒ１の形成とが優先して実施され、次いで第１波型ブレード２−１による第１作動の第２ステップ、即ち素材４の引き込みと予備成形が繰返され、（ｅ）の第３作動第１ステップ３−（１）においては、中間仕上げ成形された素材４が第３型溝３−３に、予備成形された素材４は第２型溝３−２へそれぞれ導入され、同時に第１型溝３−１上には未加工の素材４が供給され、（ｆ）の第３作動第２ステップ３−（２）において、第２、第３波型ブレード２−２、２−３が優先的に下降して、第３型溝３−３内においては第３作動の仕上げ成形が、第２型溝３−２内では第２作動の中間仕上げ成形が繰返され、その後第１波型ブレード２−１が下降して、素材４の引き込みと第１型溝３−１内での前記予備成形を繰り返すことにより、１工程３作動による１連の操作が実施される。

フィン構造体の薄板金属製素材４として、板厚０．１ｍｍのＳＵＳ３１６オーステナイト系ステンレススチール製の薄板を採用し、上記図１〜図４に示す本発明のプレス成形装置により、図１に示すような山面５−１および谷面５−２がそれぞれ４個成形された折板を成形して、１工程３作動によるプレス成形を実施して波幅Ｈが４ｍｍ、波の高さＤが５ｍｍ、長手方向に形成されるうねりの幅Ｗが６．５ｍｍ、うねりのピッチＰが２５ｍｍの波型のフィン構造体をプレス成形した。その結果、本実施例により得られたフィン構造体は、プレス成形中において最も忌避される座屈現象は全く発生せず、断面形状略矩形の波型における折り曲げ部分などは円滑な曲面が維持され、長手方向に形成されるうねりの状態も、殆ど修正加工を必要としない程度に平滑な仕上がり面が形成されており、そのままの状態で本発明の目的であるでコルゲート状のプレートフィンとして十分に使用可能であることが確認された。

波型フィンの長手方向に形成されるうねりのピッチが１５ｍｍなるように設計変更し、それに応じて上下の金型を取り替えた以外は実施例１と同一のプレス成形装置を使用し、実施例１と同一の金属製薄板からなる素材４を用いて、実質的に実施例１と同様の１工程３作動によるプレス成形を実施した。プレス成形加工終了後の得られた折板材は、座屈や皺などの圧縮変形は殆ど観察されず、修正加工を全く要さずに所期の目的であるフィン構造体として提供し得ることが確認された。
［比較例１］

実施例１と同一のプレス成形装置並びに同一の素材４を用意し、該素材４の先端部が第３型溝３−３上を越える位置にまで導入して、第１、第２、第３波型ブレード２−１、２−２、２−３を同時に下降させ、それぞれ対応する型溝内に嵌合着底せしめて、１工程１作動によるプレス成形を実施した。その結果、第１型溝３−１と第１波型ブレード２−１における予備成形を除き、第２型溝３−２と第２波型ブレード２−２における中間成形においても、多数の皺や座屈が発生し、第３型溝３−３と第３波型ブレード２−３における仕上げ成形においては、皺や座屈に加えて複数の断裂が見られ、所期の目的であるフィン構造体とするためには、殆ど修正不可能な状態であることが確認された。

上記実施例並びに比較例からも明らかなように、本発明におけるフィン構造体のプレス成形方法は、一つのプレス成形装置による１工程３作動の操作を、順次にかつ繰返して実施することにより、所期の目的を達成することが可能となるものであり、しかも従来は多段的な加工手順を経ずには殆ど不可能とされてきた、長手方向のうねりのピッチを最小で１０ｍｍまでを可能としている。なお、本発明における金属素材として、上記実施例においてはＳＵＳ３１６オーステナイト系ステンレススチールの板材を採用しているが、これ以外のステンレススチール、例えばＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌ、ＳＵＳ３１６Ｌ等のオーステナイト系ステンレススチールが好ましく採用し得ることは勿論、同等の機械的強度を有し、耐熱性や耐食性並びに一定の加工性を有するものであれば、その他の金属製素材であっても差し支えは無い。本発明における金属性素材の板厚は０．０５〜０．３ｍｍと規定されるが、板厚が０．０５ｍｍ未満の場合にはフィン構造体としての強度に不安があり、０．３ｍｍを超えると加工性に問題が生ずると同時に、伝熱管等に内装された場合に相対的に重量が増えて、装置の軽量化という課題に適合できなくなる。

本発明による上記プレス成形において、１工程３作動の操作を１山づつ順次に実施しているが、例えば、第１波型ブレードと第１型溝とを２列づつ配置するなど、予め装着する金型をそれぞれ複数づつ配置して、順次にかつ繰返して１工程３作動の操作を多段的に実施することも可能である。

上記各実施例によって詳述したように、本発明に係るフィン構造体のプレス成形方法およびプレス成形装置によれば、一つのプレス成形装置を用いた１工程３作動という極めて簡略な一連の操作によって、金属性薄板を素材とする断面形状が略矩形の波型であり、長手方向に所定のピッチ幅を以って複数のうねりを有すると共に、円滑な曲げ加工面を有する薄肉折板材からなるフィン構造体を得ることができる。得られた該フィン構造体は、例えばＥＧＲガス冷却装置に内装されるコルゲート状のプレートフィンを初め、様々な用途のフィン構造体として比較的低価格で提供することが可能となり、当該の技術分野において幅広い用途が期待される。

本発明係る一実施例によってプレス成形されたフィン構造体の斜視図である。 本発明における一実施例によるフィン構造体のプレス成形方法を説明するための要部側面図であり、（ａ）は上型が同時に下降を開始した第１ステップの状態を示し、（ｂ）は第２、第３波型ブレードが第２第３型溝に嵌合着底した第１ステップの状態を示し、（ｃ）は第３波型ブレードが第３型溝に嵌合した第１ステップの状態を示すそれぞれ要部側面図である。 上記実施例における第１〜第３ステップが完了した状態を詳細かつ模式的に示す要部拡大側面図である。 本発明に係るプレス成形装置と金属製薄板からなる素材の状態を模式的に示す要部側面図である。 本発明に係るプレス成形装置に装着される一実施例による第１〜第３ステップ間の、下型と素材が成形される過程を示す要部斜視図である。 従来の折板材のプレス成形装置およびプレス成形方法を示す要部斜視図である。

符号の説明

１ プレス成形装置
１−１ スプリング
１−２、１−３、１−４ ボルト
２ ブレード型
２−１ 第１波型ブレード
２−２ 第２波型ブレード
２−３ 第３波型ブレード
３ 溝型
３−１ 第１型溝
２−１ａ、３−１ａ 分岐点
２−１ｃ、３−１ｆ 垂直壁面
２−１ｄ、３−１ｅ 曲面
３−１ｂ 空隙
３−１ｃ 引き込み奥角
３−１ｄ 曲げ開始点
３−２ 第２型溝
３−２ｂ 中間仕上げ角Ｒ２
３−２ｄ 曲げ加工終点
３−３ 第３型溝
３−３ａ 仕上げ角Ｒ３
３−３ｂ 仕上げ角Ｒ３
４ 素材
５ 波型フィン
５−１ 山面
５−２ 谷面

Claims (3)

1. プレス成形装置の雄雌一対の金型における雄である上型として第１波型ブレード、第２波型ブレードおよび第３波型ブレードを、対応する雌である下型として第１型溝、第２型溝および第３型溝がそれぞれ装着され、送り機構を介して順送りする金属薄板製の素材に対して、上記第１、第２、第３波型ブレードと、第１、第２、第３型溝によるプレス成形を、１工程３作動により順次にかつ繰返して行うことにより、断面形状が略矩形の波形であり、長手方向に所定のピッチ幅を以ってうねりが形成された湾曲曲面を有する、金属薄板製折板材からなるフィン構造体に、成形加工する装置であって、前記１工程３作動によるプレス成形における第１作動が、上記第１波形ブレードと第１型溝の嵌合による、素材に対する引き込み奥角３−１ｃにおける予備成形角Ｒ１の加工と、略Ｓ字形状曲面加工の予備成形であり、第２作動が第２波型ブレードと第２型溝の嵌合による、前記予備成形角Ｒ１に対する中間仕上げ角Ｒ２の加工と、前記略Ｓ字形状曲面加工に対する予備成形角Ｒ１の加工であり、第３作動が第３波型ブレードと第３型溝の嵌合による、前記予備成形角Ｒ１と中間仕上げ角Ｒ２に対する仕上げ角Ｒ３の加工であり、それぞれ１工程毎に素材が順送りされて成形加工が施される仕組みとなし、前記第１波型ブレードによる第１型溝内への素材の引き込み長さＬ１は、第１型溝の引き込み奥角３−１ｃから曲げ開始点３−１ｄまでの長さに相当し、第２型溝の凹部角３−２ａから凸部角３−２ｄまでの長さＬ、並びに第３型溝における凹部角３−３ａから凸部角３−３ｄまでの最終仕上がり溝角稜長さＬとの比が、Ｌ＝Ｌ１であることを特徴とするフィン構造体のプレス成形装置。
2. 前記第１波型ブレードと第１型溝とによる予備成形において、引き込み奥角３−１ｃにおける予備成形角Ｒ１、第２波型ブレードと第２型溝による予備成形角Ｒ１並びに中間仕上げ角Ｒ２に対する、第３波型ブレードと第３型溝とによって形成される仕上がり角Ｒ３との比が、Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３であって、それぞれＲ１≧４Ｒ３（ただし、Ｒ３が２ｍｍ以下の場合）、Ｒ２≧２Ｒ３であることを特徴とする請求項１に記載のフィン構造体のプレス成形装置。
3. 前記断面形状が略矩形の折板材における波形の波幅Ｈが３〜５ｍｍ、波の高さＤが２〜７ｍｍであり、該波幅Ｈに対する波の高さＤの比が、Ｄ／Ｈ＝０．５〜１．７の範囲であり、長手方向に形成されるうねりのピッチＰは最小１０ｍｍが可能で、該うねりの幅Ｗは、前記波幅Ｈに対してＷ≧Ｈ×１．０であることを特徴とする請求項１または２に記載のフィン構造体のプレス成形装置。
   

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