JPH06198368A - 冷却用フインを製造する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 所定形状及びピッチの冷却用フィンを容易に
製造する。 【構成】 Ｌ字形材が心棒と接触する地点を越えて心棒
の外周面に隣接して延びているＬ字形のガイド穴を通し
て、Ｌ字形材を一定の供給角度で心棒に供給してＬ字形
材のＬ字短辺部分を心棒の外周面に巻き付け、Ｌ字形材
のＬ字短辺部分の長さ以上に前記ガイド穴のＬ字長辺部
分から間隔を隔てられそして心棒の外周面に隣接し心棒
の外周の少なくとも１／４周にわたって延びており且つ
前記供給角度と概ね等しい角度で心棒の軸線と交わるガ
イド面に沿って心棒に巻き付けられたＬ字形材のＬ字長
辺部分を案内する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷却用フィン、更に詳
しくは流体が流れる円形断面の管の外周面へ取付ける冷
却用フィンの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】円形断面の管内を流れる流体を冷却する
ために、通常、管の外周面に一定のピッチを有する冷却
用フィンが固定される。固定は、通常、冷却用フィンを
管の外周面へロウ付けすることにより行われる。冷却効
率を高めるためには、冷却用フィンの管の外周面への取
付け部分と管の外周面のと間には空隙のないことが望ま
しい。

【０００３】冷却用フィンを製造する最も簡便な方法
は、帯材の厚さ方向が心棒の軸線方向と一定の角度をな
すように帯材を心棒の外周面に巻き付け、一定長さに巻
き付けた後のコイル形状の冷却用フィンを心棒から取り
外す方法である。

【０００４】従来、心棒の外周面への帯材の巻き付け
は、図６に示すとおり、心棒２２０に対して自由に回転
及び滑動できる型付け治具２３０を用い、帯材の一端を
心棒に固定し、心棒２２０を回転させて帯材を心棒２２
０に巻き付けることによって行われる。型付け治具２３
０は、コイル形状を形成するために２〜３巻きの一定ピ
ッチの螺旋状の案内面２３２を有し、型付け治具２３０
のかかる案内面２３２に沿って帯材は案内される。又、
所謂コイリングマシーンを使用して帯材を心棒に巻き付
ける方法もある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来の方法にお
いて、厚く幅の狭い帯材を使用する場合、形成されたコ
イル形状の冷却用フィンには、図７に図示するようなし
わや破断は発生しないが、冷却用フィンの冷却効率が低
下してしまう。冷却用フィンの冷却効率を高めるために
薄く幅の広い帯材を使用する場合、心棒への帯材の巻き
付けの際、帯材の心棒に近い幅方向部分は圧縮されそし
て心棒から遠い幅方向部分は引き延ばされ、心棒に巻き
付けられた帯材の心棒に近い幅方向の部分には、図７に
示すようなしわや破断が発生する。

【０００６】しわや破断の生じた冷却用フィンは、管に
取付ける部分の内径が一定でなくなり、冷却用フィンの
管への取付け部分と管の外周面との間に空隙が生じ、冷
却用フィンの冷却効率の低下を招くことになる。又、冷
却用フィンと冷却用フィンの間を流れる空気の流れが悪
くなり、冷却効率の低下を招く。更には余分の帯材材料
が必要となる。

【０００７】冷却用フィンにしわや破断を発生させず
に、冷却用フィンと管との間の接触面積を増大させて、
冷却用フィンの冷却効率を一層高くすることが要求され
る場合がある。このような場合には断面がＬ字のＬ字形
材から冷却用フィンを作製することが望ましいが、Ｌ字
形材から冷却用フィンを製造する方法は知られていな
い。

【０００８】本発明は、薄く幅の広い帯材を使用してし
わや破断を発生することなく冷却用フィンを製造する方
法を提供することを目的とする。

【０００９】本発明は、冷却効率が高く、管へ簡単に固
定することができる冷却用フィンを製造する方法を提供
することを更に目的とする。

【００１０】本発明の別の目的は、Ｌ字形材を使用して
しわや破断のない冷却用フィンを容易に製造する方法で
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、丸い心
棒の外周面にＬ字形材を巻き付けて一定のピッチを有す
る連続したコイル形状の冷却用フィンを製造する方法で
あって、Ｌ字形材が心棒と接触する地点を越えて心棒の
外周面に隣接して延びているＬ字形のガイド穴を通し
て、Ｌ字形材を一定の供給角度で心棒に供給してＬ字形
材のＬ字短辺部分を心棒の外周面に巻き付け、Ｌ字形材
のＬ字短辺部分の長さ以上に前記ガイド穴のＬ字長辺部
分から間隔を隔てられそして心棒の外周面に隣接し心棒
の外周の少なくとも１／４周にわたって延びており且つ
前記供給角度と概ね等しい角度で心棒の軸線と交わるガ
イド面に沿って、心棒に巻き付けられたＬ字形材のＬ字
長辺部分を案内することを特徴とする方法が提供され
る。

【００１２】以下の説明において、Ｌ字長辺部分とはＬ
字の「｜」の部分を指し、Ｌ字短辺部分とはＬ字の
「−」の部分を指す。

【００１３】Ｌ字形のガイド穴がＬ字形材が心棒と接触
する地点を越えて心棒の外周面に隣接して延びていない
場合、Ｌ字形材のＬ字短辺部分を心棒の外周面に適切に
巻き付けることが困難となる。Ｌ字形のガイド穴がＬ字
形材が心棒と接触する地点を越えて心棒の外周面に隣接
して延びている部分の長さは、心棒の外周の１／１２以
上１／４以下であることが望ましいが、これに限定する
ものではない。

【００１４】Ｌ字形材のＬ字短辺部分を心棒の外周面に
巻き付けるためにＬ字形材を心棒に一定の供給角度で供
給する。この供給角度は、心棒に巻き取られつつあるＬ
字形材のＬ字短辺部分が既に心棒に巻き取られたＬ字形
材のＬ字短辺部分と重ならないような角度とする必要が
ある。供給角度は、製造されたコイル形状の冷却用フィ
ンのピッチ角と概ね等しいことが好ましい。

【００１５】前記ガイド面は、心棒に既に巻き付けられ
たＬ字形材の方向に向かってＬ字形材のＬ字短辺部分の
長さ以上の間隔だけ前記ガイド穴のＬ字長辺部分から隔
てられている必要がある。この間隔は、コイル形状の冷
却用フィンのピッチと概ね等しい間隔であることが好ま
しい。

【００１６】ガイド面は、心棒の外周面に隣接して心棒
の外周の少なくとも１／４周、好ましくは１／４周以上
１周以下、に亙って延びている。ガイド面が心棒の外周
面に沿って外周の少なくとも１／４周延びていないと、
Ｌ字形材を一定のピッチを有する冷却用フィンに賦形す
ることが困難となる。ガイド面を心棒の外周面に沿って
外周の１周以上延ばしても、ガイド面の機械加工が困難
となるだけで、Ｌ字形材を一定のピッチを有する冷却用
フィンに賦形する上で顕著な効果は生じない。ガイド面
は、前記供給角度と概ね等しい角度で心棒の軸線と直交
する平面と交わっている。Ｌ字形のガイド穴の出口端部
とＬ字形材のＬ字長辺部分が接触を開始するガイド面の
部分との間に距離をあけなくてもよいし、心棒の外周の
３／４以上距離をあけてもよい。

【００１７】Ｌ字形のガイド穴のＬ字短辺部分の隙間間
隔が狭すぎると、心棒に巻き付けられたＬ字形材のＬ字
長辺部分とＬ字短辺部分の成す角度が鋭角となる。ガイ
ド穴のＬ字短辺部分の隙間間隔が広すぎると、心棒に巻
き付けられたＬ字形材のＬ字長辺部分とＬ字短辺部分の
成す角度が鈍角となる。従って、心棒に巻き付けられた
Ｌ字形材のＬ字長辺部分とＬ字短辺部分の成す角度が概
ね直角となるように、ガイド穴のＬ字短辺部分の隙間間
隔を調整できることが好ましい。

【００１８】冷却用フィンは、心棒に一定の長さのＬ字
形材を巻き付けた後、心棒の回転を停止させて心棒に巻
き付けられたＬ字形材を心棒から取り外すことによって
得られる。かかる冷却用フィンは一定のピッチを有する
連続したコイル形状であり、フィンは隣接したフィンと
一定のピッチだけ離れている。冷却用フィンを管に挿入
し、冷却用フィンを管に固定する。固定は、従来の方
法、例えばロウ付けによって行うことができる。フィン
とフィンとの間のピッチを変えたい場合には、冷却用フ
ィンの両端部に力を加えれば容易にピッチを変えること
ができる。

【００１９】使用するＬ字形材の材質は、鋼、鉄、アル
ミニウム、銅等の金属材料が適する。Ｌ字形材のＬ字長
辺部分及び短辺部分の幅、厚さは、要求される冷却効率
に依存する。Ｌ字形材のＬ字長辺部分及びＬ字短辺部分
の断面は任意の四辺形断面とすることができるが、矩形
とすることが望ましい。面取りされた稜を有するＬ字形
材を使用することもできる。

【００２０】

【作用】Ｌ字形材を使用した本発明の冷却用フィンの製
造方法においては、Ｌ字の形状特性により、Ｌ字形材を
心棒に巻き付けるときにＬ字形材のＬ字長辺部分にしわ
が発生しにくい。適切に配置されたガイド穴によってＬ
字形材のＬ字短辺部分が心棒の外周面に元のＬ字形状を
概ね保持したまま巻き付けられ、適切なガイド面に沿っ
てＬ字形材のＬ字長辺部分を案内することにより一定の
ピッチを有する連続したコイル形状の冷却用フィンを容
易に製造することができる。

【００２１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の冷却用フィン
の製造方法の一実施例を詳しく説明する。

【００２２】図１に、本発明のＬ字形材を使用した冷却
用フィンの製造方法を実施するのに適した冷却用フィン
製造装置１００の平面図を示す。冷却用フィン製造装置
１００は、Ｌ字形材１１０を巻き付けるための心棒１２
０と、Ｌ字形材の端部１１０Ｄを固定するために心棒１
２０の外周面に固定されたチャック１２４と、案内治具
組立体１３０から成る。心棒１２０は図１に示す矢印１
２０′の方向に回転可能である。案内治具組立体１３０
は、心棒１２０の軸線方向と平行にスライドすることが
できる案内治具スライド装置（図示せず）に固定されて
いる。図１において、１１０Ａは心棒１２０の外周面に
供給されているＬ字形材を、１１０Ｃは心棒１２０の外
周面に既に巻き付けられたＬ字形材を、１１０ＤはＬ字
形材の端部を示す。Ｌ字形材１１０Ａは心棒１２０の軸
線を含む平面に対してαの供給角度で心棒１２０に供給
される。

【００２３】案内治具組立体１３０は、第１の案内治具
１４０と第２の案内治具１５０と第３の案内治具１６０
から成る。第１の案内治具１４０と第２の案内治具１５
０及び第１の案内治具１４０と第３の案内治具１６０は
ボルト（図示せず）によって連結されている。案内治具
組立体１３０を、第１の案内治具１４０、第２の案内治
具１５０及び第３の案内治具１６０に分解し、図１の矢
印Ａの方向から第１の案内治具１４０を眺めた斜視図を
図２に、図１の矢印Ｂの方向から第２の案内治具１５０
を眺めた斜視図を図３に、図１の矢印Ｃの方向から第３
の案内治具１６０を眺めた斜視図を図４に示す。

【００２４】第１の案内治具１４０を図１の矢印Ａの方
向から眺めた図２に示すように、第１の案内治具１４０
には心棒１２０が通る中心穴１４２が設けられている。
第１の案内治具１４０の一面には、第２の案内治具１５
０と係合する面１４４Ａ、第３の案内治具１６０と係合
する面１４４Ｂ、中心穴１４２と同心の環状凹部１４
６、及び環状凹部１４６から外側へと延びる直線状の凹
部１４８が設けられている。環状凹部１４６の底部１４
６Ａと直線状の凹部１４８の底部１４８Ａとは同一平面
内にある。底部１４６Ａ及び１４８Ａは、Ｌ字形材１１
０Ａを案内するＬ字形のガイド穴のＬ字長辺部分を形成
する。直線状の凹部１４８の側壁１４８Ｂは、Ｌ字形材
１１０Ａを案内するＬ字形のガイド穴のＬ字短辺部分を
形成する。面１４４Ａと面１４４Ｂのギャップは第２の
案内治具１５０の厚さに等しい。面１４４Ａと環状凹部
１４６の底部１４６Ａ及び直線状の凹部１４８の底部１
４８Ａとの間のギャップはＬ字形材のＬ字長辺部分の材
料厚さの約半分である。Ｌ字形材１１０ＡのＬ字短辺部
分が心棒１２０の外周面と接するように、直線状の凹部
１４８の側壁１４８Ｂを延長した仮想平面は心棒１２０
の外周面と接する。

【００２５】第２の案内治具１５０を図１の矢印Ｂの方
向から眺めた図３に示すように、第１の案内治具１４０
の面１４４Ａと係合する第２の案内治具１５０の面１５
４Ａには、心棒１２０と同心であって概ね１／４の弧の
長さの環状凹部１５６、及び環状凹部１５６から外側へ
と延びる直線状の凹部１５８とが設けられている。環状
凹部１５６の底部１５６Ａと直線状の凹部１５８の底部
１５８Ａとは同一平面内にある。底部１５６Ａ及び１５
８Ａは、Ｌ字形材１１０Ａを案内するＬ字形のガイド穴
のＬ字長辺部分を形成する。面１５４Ａと環状凹部１５
６の底部１５６Ａ及び直線状の凹部１５８の底部１５８
Ａとの間のギャップはＬ字形材のＬ字長辺部分の材料厚
さの約半分である。第１の案内治具１４０の直線状の凹
部１４８の側壁１４８Ｂと対向する、第２の案内治具の
下面１５２には、直線状の凹部１５８に沿って、Ｌ字形
材のＬ字短辺部分の材料厚さに概ね等しい深さ、及びＬ
字形材のＬ字短辺部分の材料幅に概ね等しい幅の凹部１
５２Ａが設けられている。凹部１５２Ａは、Ｌ字形材１
１０Ａを案内するＬ字形のガイド穴のＬ字短辺部分を形
成する。

【００２６】第２の案内治具１５０の適当な部分にねじ
山を付けた孔（図示せず）を設け、この孔に対向する第
１の案内治具１４０の部分に設けられた長孔（図示せ
ず）にボルトを通して、第１の案内治具１４０と第２の
案内治具１５０とを固定する。第１の案内治具１４０に
長孔を設けることによって、第２の案内治具１５０の下
面１５２と、第１の案内治具１４０の直線状の凹部１４
８の側壁１４８Ｂとの間の間隔を調節することができ
る。この調節によって、心棒１２０に巻き付けられたＬ
字形材のＬ字長辺部分と短辺部分との成す角度を調節す
ることができる。

【００２７】第３の案内治具１６０を図１の矢印Ｃの方
向から眺めた図４に示すように、第３の案内治具１６０
には、心棒１２０が通る中心穴１６２、中心穴１６２と
同心の扇状の貫通穴１６２Ａ、及び心棒１２０に巻き付
けられたＬ字形材のＬ字長辺部分を案内するガイド面１
６６が設けられている。扇状の貫通穴１６２Ａの中心角
は約１３５°である。従って、Ｌ字形のガイド穴の出口
端部とＬ字形材のＬ字長辺部分がガイド面１６６と接触
を開始する部分１６６Ａとの間は、心棒１２０の外周の
３／８だけ隔てられている。扇状の貫通穴１６２Ａの半
径は、心棒１２０の半径とＬ字形材のＬ字長辺部分の幅
の合計に概ね等しい。ガイド面１６６は扇形の凹部とし
て形成され、心棒１２０の外周面に隣接して心棒１２０
の外周の約５／８に亙って延びている。即ち扇形のガイ
ド面１６６の中心角は約２２５°である。ガイド面１６
６の半径方向の幅は、Ｌ字形材のＬ字長辺部分の幅に概
ね等しい。図４では見ることのできない第３の案内治具
１６０の裏面１６４Ｂは、第１の案内治具１４０の面１
４４Ｂと係合する。第１の案内治具１４０の面１４４Ａ
と第３の案内治具１６０のガイド面１６６との間の間隔
は製造される冷却用コイルのピッチと概ね等しい。Ｌ字
形材のＬ字長辺部分がガイド面１６６と接触を開始する
部分１６６Ａの半径方向の縁１６６Ｂには、丸みを付け
るかあるいはテーパーを付けることが望ましい。ガイド
面１６６は、心棒１２０の軸線と直交する平面に対して
供給角度αと概ね等しい角度だけ傾いている。

【００２８】第１の案内治具１４０の適当な部分にねじ
山を付けた孔（図示せず）を設け、この孔に対向する第
３の案内治具１６０の部分に設けられた孔（図示せず）
にボルトを通して、第１の案内治具１４０と第２の案内
治具１５０とを固定する。

【００２９】図５は、図１の線IX−IXに沿った案内治具
組立体１３０の断面図である。第１の案内治具１４０と
第２の案内治具１５０の係合面には、心棒１２０に供給
されるＬ字形材１１０Ａを案内するためのＬ字形のガイ
ド穴１７０が設けられており、ガイド穴１７０の断面形
状はＬ字形材１１０Ａの断面形状に概ね等しい。

【００３０】図１〜５により、冷却用フィン製造装置１
００を使用した、本発明のＬ字形材を用いた冷却用フィ
ンの製造方法の一実施例を説明する。

【００３１】心棒１２０を静止させた状態で、Ｌ字形の
ガイド穴１７０を通しガイド面１６６に沿って案内され
たＬ字形材の端部１１０Ｄをチャック１２４で挟み込み
心棒１２０に固定する。次に心棒１２０を矢印１２０′
の方向に回転させながら、Ｌ字形材１１０ＡをＬ字形の
ガイド穴１７０を通して心棒１２０の外周面に供給する
と、Ｌ字形材は心棒１２０の外周面に巻き付けられる。
ガイド穴１７０の出口端部を出たＬ字形材は、そのＬ字
長辺部分をガイド面１６６に案内されながら、更に心棒
に巻き付けられる。案内治具スライド装置を帯材の巻取
り数に応じて、既に巻き取られたＬ字形材１１０Ｃから
離れる方向に移動させる。所定長さのＬ字形材を心棒１
２０の外周面に巻き付けたならば、心棒１２０の回転を
停止させて、Ｌ字形材を切断し、Ｌ字形材１１０を心棒
１２０から取り外せば、Ｌ字形材の冷却用フィンの製造
が完了する。

【００３２】Ｌ字形材の端部１１０Ｄが心棒１２０に対
して固定され、案内治具組立体１３０が心棒１２０に対
してスライドする態様を以て、本発明のＬ字形材を用い
た冷却用フィンの製造方法を説明したが、案内治具組立
体１３０を静止させて、心棒１２０をスライドさせるこ
とにより冷却用フィンを製造することもできることは勿
論である。

【００３３】Ｌ字形材の冷却用フィンを管に取付けるに
は、冷却用フィンを管に挿入した後、冷却用フィンを管
にロウ付けする。

【００３４】図１〜５に示す装置を使用して、Ｌ字長辺
部分の幅及び厚さが各々８．０ｍｍ及び０．４ｍｍ、Ｌ
字短辺部分の幅及び厚さが各々１．０ｍｍ及び０．４ｍ
ｍのＳＰＣＣのＬ字形材を用い、内径１４．０ｍｍ、ピ
ッチ３．２ｍｍの冷却用フィンを製造した。心棒２０の
直径を１３．９５ｍｍ、心棒２０の回転数を３００ｒｐ
ｍとした。供給角度αを３度とした。第１の案内治具１
４０の面１４４Ａと第３の案内治具１６０のガイド面１
６６との間の間隔を３ｍｍとした。Ｌ字形のガイド穴１
７０のＬ字長辺部分の隙間を０．４５ｍｍ、Ｌ字短辺部
分の隙間を０．４５ｍｍとした。上記のとおり製造した
冷却用フィンは所定形状を有し、冷却用フィンのＬ字形
材のＬ字長辺部分とＬ字短辺部分とは概ね直角を成して
おり、しわや破断は認められなかった。冷却用フィンの
内径は均一であった。

【００３５】

【効果】本発明の冷却用フィンの製造方法により、内径
の均一な冷却用フィンを製造することができ、流体が流
れる管の外周面に容易に隙間なく固定させることができ
る。又、使用する材料を最小限に押えることができる。

【００３６】帯材を用いて冷却用フィンを製造する場
合、帯材にしわや破断が発生せず、冷却用フィンの冷却
効率を高めることができる。

【００３７】Ｌ字形材を用いて冷却用フィンを製造する
場合、所定形状及びピッチの冷却用フィンを容易に製造
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＬ字形材を用いた冷却用フィンの製造
に適する冷却用フィン製造装置の平面図。

【図２】図１の装置にて使用する第１の案内治具の斜視
図。

【図３】図１の装置にて使用する第２の案内治具の斜視
図。

【図４】図１の装置にて使用する第３の案内治具の斜視
図。

【図５】図１の線IX−IXに沿った案内治具組立体の断面
図。

【図６】帯材を用いた冷却用フィンの従来の製造装置を
示す模式図。

【図７】帯材を用いた冷却用フィンの従来の製造装置に
より製造された冷却用フィンに発生するしわ及び破断を
示す図。

【符号の説明】

１００ 冷却用フィン製造装置 １１０ Ｌ字形材 １２０ 心棒 １３０ 案内治具組立体 １４０ 第１の案内治具 １４４Ａ 第２の案内治具と係合する面 １４４Ｂ 第３の案内治具と係合する面 １４６ 環状凹部 １４８ 直線状の凹部 １５０ 第２の案内治具 １５２ 下面 １５４Ａ 第１の案内状と係合する面 １５６ 環状凹部 １５８ 直線状の凹部 １６０ 第３の案内治具 １６２Ａ 扇状の貫通穴 １６６ ガイド面 １７０ Ｌ字形のガイド穴

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 丸い心棒の外周面にＬ字形材を巻き付け
   て一定のピッチを有する連続したコイル形状の冷却用フ
   ィンを製造する方法であって、 Ｌ字形材が心棒と接触する地点を越えて心棒の外周面に
   隣接して延びているＬ字形のガイド穴を通して、Ｌ字形
   材を一定の供給角度で心棒に供給してＬ字形材のＬ字短
   辺部分を心棒の外周面に巻き付け、 Ｌ字形材のＬ字短辺部分の長さ以上に前記ガイド穴のＬ
   字長辺部分から間隔を隔てられそして心棒の外周面に隣
   接し心棒の外周の少なくとも１／４周にわたって延びて
   おり且つ前記供給角度と概ね等しい角度で心棒の軸線と
   交わるガイド面に沿って心棒に巻き付けられたＬ字形材
   のＬ字長辺部分を案内することを特徴とする方法。