JPH09295090A - 熱交換器及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コルゲートフィンの嵌合溝にチューブを嵌合
するタイプの熱交換器の量産性を向上させることができ
る熱交換器の製造方法を提供する。 【解決手段】 凹凸一対の金型２１，２３の内の凸金型
の先端には略円形状の凹部５２を形成し、凹金型の溝底
には前記凹部５２に対応する凸部７４を形成することに
より、折り曲げ成形時にフィン素材１３に与える引張り
応力を減少し、折り曲げ成形後のフィン素材１３におけ
る湾曲現象の発生を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばフィンの嵌
合溝にチューブを嵌合するタイプの熱交換器の製造方法
及び熱交換器の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】コルゲートフィンに嵌合溝を形成し、こ
の嵌合溝にチューブを嵌合することにより製造される熱
交換器が出願人によって既に提案されている。

【０００３】この種の熱交換器のコルゲートフィンの製
造方法には、図１０及び図１１に示すように、断面方形
型の下向きの凸刃を有する上成形刃１００と、断面方形
型の上向き凹刃を有する下成形刃２００とを有するプレ
ス成形機が用いられる。このプレス成形機では上成形刃
１００と下成形刃２００との間に、ロール（図示せず）
に巻かれて順に繰り出される帯状素材（フィン素材）３
００を挟んで、これを上下からプレスすることにより、
この帯状素材３００をコルゲート状に折り曲げて最終成
形するようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
製造方法では、コルゲート状に折り曲げた後、コルゲー
トフィンが全体的に湾曲して丸まってしまうという問題
がある。

【０００５】これを解消するためには、上成形刃１００
と下成形刃２００間の隙間を可能な限り少なくして、コ
ルゲートフィンの折り曲げ時に、図１１に示すＡ部分を
ほぼ直角に折り曲げて、Ａ部分を塑性変形させることが
望ましい。しかしながら、両者の隙間を極端に狭くした
場合には帯状素材３００がしごかれて不要な伸びや残留
応力が発生し、成形後のフィン形状に悪影響を及ぼすと
いう問題がある。

【０００６】これに対して、両者の隙間をあまり広くし
た場合には、フィンの隅部を塑性変形させることができ
ず、図１２に示すように、隅部（Ｂ部）がＲ形状にな
り、フィンの折り曲げ後に、Ｒ形状の隅部（Ｂ部）にス
プリングバックが発生し、折り曲げ後にコルゲートフィ
ンが湾曲して丸まるという問題がある。フィン全体が湾
曲して丸まると、フィンの嵌合溝にチューブを嵌合する
作業が難しくなり、このタイプの熱交換器の量産性を低
下させるという問題がある。

【０００７】そこで、本発明の目的は、上記課題を解消
し、コルゲートフィンの嵌合溝にチューブを嵌合するタ
イプの熱交換器の量産性を向上させることができる熱交
換器の製造方法及び熱交換器を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、平板状のフィン素材を連続的に供給して、このフィ
ン素材にチューブ嵌合用の嵌合溝を形成すると共に、こ
のフィン素材を凹凸一対の金型を用いてコルゲート状に
折り曲げてコルゲートフィンを形成し、この折り曲げ後
のコルゲートフィンの前記嵌合溝にチューブを嵌合する
ことにより熱交換器を製造する熱交換器の製造方法にお
いて、コルゲートフィンを製造するに際しては、凸金型
の先端に略円弧状の凹部を形成し、凹金型の溝底に凹部
に対応する凸部を形成し、コルゲートフィンの折り曲げ
成形時には、コルゲートフィンの山部及び谷部に湾曲部
を形成し、コルゲートフィンの折り曲げ成形後には、湾
曲部をスプリングバックさせて、フィンの湾曲現象を抑
制したものである。

【０００９】請求項２に記載の発明は、平板状のフィン
素材を連続的に供給して、このフィン素材にチューブ嵌
合用の嵌合溝を形成すると共に、このフィン素材を凹凸
一対の金型を用いてコルゲート状に折り曲げてコルゲー
トフィンを形成し、この折り曲げ後のコルゲートフィン
の前記嵌合溝にチューブを嵌合することにより熱交換器
を製造する熱交換器の製造方法において、凸金型の先端
に略円弧状の凹部を形成し、凹金型の溝底に前記凹部に
対応する凸部を形成し、コルゲートフィンの折り曲げ成
形時には、コルゲートフィンの山部及び谷部に湾曲部を
形成し、コルゲートフィンの折り曲げ成形後には、前記
湾曲部をスプリングバックさせて、コルゲートフィンの
湾曲現象を抑制するものである。

【００１０】請求項１及び２の発明によれば、凹凸一対
の金型の内の凸金型の先端には略円形状の凹部を形成
し、凹金型の溝底には前記凹部に対応する凸部を形成す
ることにより、折り曲げ成形時にコルゲートフィンの山
部及び谷部に湾曲部を形成し、コルゲートフィンの折り
曲げ成形後には、湾曲部をスプリングバックさせて、コ
ルゲートフィンの湾曲現象を抑制する。従って、これに
よって得られるコルゲートフィンは湾曲せず正しい形を
保持するので、チューブを嵌合する次の嵌合工程ではチ
ューブを嵌合溝に簡単にはめ込むことができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面に基づいて説明する。

【００１２】図１及び図２は熱交換器２の全体を示し、
図３は熱交換器２の一部を拡大して示し、図４及び図５
は熱交換器２の側面を示す。図１ないし図５において、
熱交換器２のコルゲートフィン６は複数のチューブ嵌合
用の嵌合溝３を有し、この嵌合溝３にはサーペンタイン
状に曲げられたチューブ５が嵌め込まれる。

【００１３】このような熱交換器２のフィン６は、図６
に示す製造方法により製造される。図６を参照して、こ
の製造方法では、ロール１０に巻かれた平板状のアルミ
ニウム製（金属製）のフィン素材３０を連続的に供給
し、このフィン素材３０にチューブ５を嵌合するための
嵌合溝３を形成するとともに、このフィン素材３０を凹
凸一対の金型２３，２１を用いてコルゲート状に折り曲
げ形成する。

【００１４】この明細書においては、以下、「アルミニ
ウム」の語は「純アルミニウム」のほかに「アルミニウ
ム合金」を含むものとする。

【００１５】前述の嵌合溝３は、フィン素材３０に打ち
抜き形成される段階では、図７に示すように、折り曲げ
予定部１５に跨がって延在する展開溝３ａとなってお
り、この展開溝３ａは、フィン素材３０が折り曲げ予定
部１５に沿って折り曲げられて、コルゲートフィン６が
形成された後には、このコルゲートフィン６の例えば山
部に延在する嵌合溝３となる。

【００１６】図６を参照して、ロール１０に巻かれたフ
ィン素材３０は、ロール１０から順に繰り出されて、プ
レス機械２０の台形状の下向き凸刃を有する上成形刃２
１と台形状の上向き凹刃を有する下成形刃２３との間に
進入し、上成形刃２１と下成形刃２３の上下動作により
挟まれてプレスされる。

【００１７】このプレス機械２０の金型における台形状
の下向き凸刃を有する上成形刃２１と台形状の上向き凹
刃を有する下成形刃２３とは、図９に示すように、特徴
的な形状を有する。すなわち、図９において、上成形刃
２１の凸刃５０の頂点部分にはＲ状の凹部５２を有し、
凸刃５０の底部分にはＲ状の凸部５４，５４を有する。
Ｒ状の凹部５２の曲率半径Ｒは例えば１０．１２ｍｍで
あり、Ｒ状の凸部５４，５４の曲率半径Ｓは例えば２
５．１２ｍｍである。また、凸刃５０の傾斜角度θは例
えば１０度である。一方、下成形刃２３の凹刃７０を形
成している突起７７の頂点部分にはＲ状の凹部７２を有
し、凹刃７０の溝底の部分にはＲ状の凸部７４を有す
る。Ｒ状の凹部７２の曲率半径Ｓ１は例えば１０．００
ｍｍで、Ｒ状の凸部７４の曲率半径Ｒ１は例えば２５．
００ｍｍである。下成形刃２３の凹刃７０の傾斜角度θ
１は例えば１０度である。

【００１８】この金型を用いて製造されるフィン６のフ
ィンピッチＰＴ及び高さＨは、図８に示すように、ＰＴ
＝５ｍｍ、Ｈ＝２５ｍｍである。

【００１９】上成形刃２１の凸刃５０に形成される凹部
５２の曲率半径の大きさと、下成形刃２３の凹刃７０の
溝底に形成されるＲ状の凸部７４の曲率半径Ｒ１の大き
さはフィンピッチＰＴの概ね２倍である。また、上成形
刃２１のＲ状の凸部５４，５４の曲率半径Ｓの大きさ
と、下成形刃２３のＲ状の凹部７２の曲率半径Ｓ１の大
きさはフィンピッチＰＴの概ね２ないし５倍である。

【００２０】尚、傾斜角度θ、θ１の大きさは、各部分
の曲率半径の値で決定されることになるが、概ね５度な
いし３０度である。

【００２１】この実施の形態によれば、折り曲げられた
後のコルゲートフィン６は、図９に示すように、金型２
１，２３から取り出された状態で、山部及び谷部にそれ
ぞれＲ状部分３３ａを有する。また、それと同時にコル
ゲートフィン６の山部及び谷部の隅部Ｃは塑性変形す
る。この隅部Ｃが塑性変形し、山部及び谷部にＲ状部分
３３ａが形成されるので、コルゲートフィン６の折り曲
げ成形後には、山部及び谷部のＲ状部分３３ａに矢印ｐ
の力が作用し、従って、フィン６の立上がり部６ａに
は、Ｒ状部分３３ａのスプリングバックに起因する力、
すなわち点線の矢印方向に働く力が作用するので、全体
的に丸まる形状になることはなく、図８に示すように、
きれいなコルゲート形状を呈する。

【００２２】このように折り曲げられたコルゲートフィ
ン６は、図６に示すように、切断刃４０を用いて所定の
長さに切断される。

【００２３】要するに、この実施の形態によれば、凹凸
一対の金型の内の凸金型の先端には略円形状の凹部を形
成し、凹金型の溝底には前記凹部に対応する凸部を形成
することにより、折り曲げ成形時にコルゲートフィン６
の山部及び谷部に湾曲部（Ｒ状部分）３３ａを形成し、
コルゲートフィン６の折り曲げ成形後には、Ｒ状部分３
３ａをスプリングバックさせるので、コルゲートフィン
６の湾曲現象を従来のものに比べて大幅に抑制すること
ができる。

【００２４】この実施の形態によって得られるフィン６
は、湾曲することなく、正しい形に止められるので、前
述の嵌合溝３にチューブ５を簡単に嵌合することができ
る。従って、嵌合溝３にチューブ５を嵌合するタイプの
熱交換器を製造するに際して、量産性を向上させること
ができる。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１及び２に記載の発明によれば、凸金型の先端には略円
形状の凹部を形成し、凹金型の溝底には前記凹部に対応
する凸部を形成し、コルゲートフィンの折り曲げ成形時
には、コルゲートフィンの山部及び谷部に湾曲部を形成
し、コルゲートフィンの折り曲げ成形後には、湾曲部を
スプリングバックさせて、コルゲートフィンの湾曲現象
を抑制するので、折り曲げ後の得られるフィンは正しい
形を保持する。

【００２６】従って、嵌合溝にチューブを嵌合するタイ
プの熱交換器を製造するに際して、その量産性を向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法で製造された熱交換器の全体
を示す平面図である。

【図２】熱交換器の全体を示す側面図である。

【図３】熱交換器の一部を拡大して示す斜視図である。

【図４】熱交換器を示す側面図である。

【図５】熱交換器を示す別の側面図である。

【図６】コルゲートフィンの製造方法を示す図である。

【図７】コルゲートフィンを製造するためのフィン素材
の一例を示す平面図である。

【図８】製造されたコルゲートフィンを示す図である。

【図９】製造装置の上成形刃と下成形刃とを示す図であ
る。

【図１０】従来の製造装置を示す図である。

【図１１】従来の製造装置で折り曲げ成形する状態を示
す図である。

【図１２】従来の製造装置で成形されたフィンを示す図
である。

【符号の説明】

２１ 上成形刃（凸金型） ２３ 下成形刃（凹金型） ３０ フィン素材 ５２，７２ 凹部 ５４，７４ 凸部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平板状のフィン素材にチューブ嵌合用の
   嵌合溝を形成すると共に、このフィン素材を凹凸一対の
   金型を用いてコルゲート状に折り曲げてコルゲートフィ
   ンを形成し、この折り曲げ後のコルゲートフィンの前記
   嵌合溝にチューブを嵌合することにより製造される熱交
   換器において、コルゲートフィンを製造するに際して
   は、凸金型の先端に略円弧状の凹部を形成し、凹金型の
   溝底に前記凹部に対応する凸部を形成し、コルゲートフ
   ィンの折り曲げ成形時には、コルゲートフィンの山部及
   び谷部に湾曲部を形成し、コルゲートフィンの折り曲げ
   成形後には、前記湾曲部をスプリングバックさせて、コ
   ルゲートフィンの湾曲現象を抑制したことを特徴とする
   熱交換器。
2. 【請求項２】 平板状のフィン素材を連続的に供給し
   て、このフィン素材にチューブ嵌合用の嵌合溝を形成す
   ると共に、このフィン素材を凹凸一対の金型を用いてコ
   ルゲート状に折り曲げてコルゲートフィンを形成し、こ
   の折り曲げ後のコルゲートフィンの前記嵌合溝にチュー
   ブを嵌合することにより熱交換器を製造する熱交換器の
   製造方法において、凸金型の先端に略円弧状の凹部を形
   成し、凹金型の溝底に前記凹部に対応する凸部を形成
   し、コルゲートフィンの折り曲げ成形時には、コルゲー
   トフィンの山部及び谷部に湾曲部を形成し、コルゲート
   フィンの折り曲げ成形後には、前記湾曲部をスプリング
   バックさせて、コルゲートフィンの湾曲現象を抑制する
   ことを特徴とする熱交換器の製造方法。