JP2007038276A - Manufacturing method for offset shaped fin and the fin - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コルゲートフィンの波形形状をオフセットすることによって得られるオフセット形状フィンをローラ成形によって形成するオフセット形状フィンの製造方法及びこの製造方法によって製造されたオフセット形状フィンに関する。 The present invention relates to a method for manufacturing an offset shape fin in which an offset shape fin obtained by offsetting the corrugated shape of a corrugated fin is formed by roller molding, and an offset shape fin manufactured by this manufacturing method.
従来より、管路と波形状フィン(アウターフィン)とを交互に積層して熱交換コアを形成し、管路内を通る熱交換流体と管路外を通る熱交換流体とを熱交換させる積層型熱交換器がよく知られている。この場合、熱伝達効率を向上し、熱交換器の性能を向上させるために、管路外に設けるアウターフィンのみならず、管路内にもインナーフィンを設けることが行われている。このインナーフィンの形状として、アウターフィンと同様に波形状フィン(コルゲートフィン)を採用する場合もあるが、この場合は、単に伝熱面積を増加させるだけで、管路内の流体の流れが層流になる恐れがあり、熱伝達効率の向上はあまり期待できない。そこで図2に示すような、凹凸条を交互に繰り返すように形成された凹凸条が複数並設され(波形形状)、かつ互いに隣接する凹凸条が凹凸条延在方向に位置がオフセットされたオフセット形状フィンをインナーフィンとして使用することが知られている。これによって、管路内を流れる熱交換流体が分岐、合流を繰り返して流れることにより、流体の流れを乱流にし、熱伝達効率を一層向上させている。 Conventionally, a heat exchange core is formed by alternately laminating pipes and corrugated fins (outer fins), and a heat exchange fluid that passes through the pipe and heat exchange fluid that passes through the pipe Mold heat exchangers are well known. In this case, in order to improve heat transfer efficiency and improve the performance of the heat exchanger, not only outer fins provided outside the pipeline but also inner fins are provided inside the pipeline. As the shape of the inner fin, a corrugated fin (corrugated fin) may be adopted as in the case of the outer fin. In this case, the flow of fluid in the pipe is simply increased by increasing the heat transfer area. The improvement of heat transfer efficiency cannot be expected so much. Therefore, as shown in FIG. 2, an offset in which a plurality of concavo-convex ridges formed so as to alternately repeat undulations (corrugated shape) and the positions of adjacent concavo-convex ridges are offset in the concavo-convex extending direction is provided. It is known to use shaped fins as inner fins. As a result, the heat exchange fluid flowing in the pipe is repeatedly branched and joined, thereby making the fluid flow turbulent and further improving the heat transfer efficiency.
このようなオフセット形状フィンは、プレスでは材料押え等の複雑な型機構により加工可能であることから、従来は、図8に示すように間欠加工のプレスで製造していた。また、近年、加工費の低減、設備面積の低減の観点から、間欠加工のプレスで製造していた張出し等の複雑な形状を、図9に示すようなロール成形で製造するという要望がある。
しかしながら、熱交換器等に用いられるオフセット形状フィンは、隣接する凹凸条の隣接する山部同士及び谷部同士が、比較的に長い領域(山部又は谷部の約半分の長さ)でつながっているから、各凹凸条は、プレス加工でしか形成できず、連続曲げ加工が可能なロール成形加工では、基本的に適用できない形状となっている。仮に、ロール成形加工で形成しようとすると、隣接する山部同士及び谷部同士のつながっている部分が凹凸条延在方向の前後方向に引っ張られて、変形を起こしてしまう。また、材料がローラへ食い込むという問題もあり、ロール成形加工は難しいというのが一般的な認識であった。
Since such an offset-shaped fin can be processed by a complicated mold mechanism such as a material presser in a press, conventionally, it has been manufactured by an intermittent press as shown in FIG. In recent years, from the viewpoint of reducing processing costs and equipment area, there is a demand for manufacturing a complicated shape such as an overhang manufactured by an intermittent press by roll forming as shown in FIG.
However, offset-shaped fins used in heat exchangers, etc., adjacent ridges and valleys of adjacent ridges are connected in a relatively long region (about half the ridge or valley). Therefore, each uneven | corrugated strip can be formed only by press work, and has the shape which cannot be applied fundamentally by roll forming which can be continuously bent. If it is going to form by roll forming, the part which the adjacent peak parts and trough parts connected will be pulled in the front-back direction of an uneven | corrugated strip extending direction, and will cause a deformation | transformation. In addition, there is a problem that the material bites into the roller, and it was generally recognized that roll forming is difficult.
この問題を解決し、ロール成形によりオフセット形状フィンを形成することが、特許文献1により知られている。この特許文献1によるオフセット形状フィンの製造方法は、図10に示すように第1のロール加工工程(a)においてまず第1の加工ロールR1により、オフセット部の切込みと曲げを行い、平板Cから断面三角形状がジグザグ条に並設された中間加工板C1を形成し、続いて第2のロール加工工程(b)において、第2の加工ロールR2により、中間加工板C1のジグザグ条の接続位置にて順次曲げ加工(オフセット成形)が施されていき、所定の断面台形状の凹凸条が所定の形態で接続されたフィンC2が連続加工される。
しかしながら、上記特許文献1に開示された、オフセット部に切込みと曲げを加工後に台形状に曲げる方式では、図10(c)に示すようにオフセットされた隣の凸部との結合部Aの長さTが、材料板厚t以下の場合に限られており、しかも切込み量が大きいこと、結合部Aが後の曲げ加工で大きく変形(傾斜部→平坦部)することから材料のローラへの食込み、結合部Aでの破断が懸念され、安定加工が見込めないという問題がある。
However, in the method disclosed in
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、オフセット形状を有するフィンを材料の食込み、破断なく、ロール成形により連続的に加工するオフセット形状フィンの製造方法及びこの製造方法によって製造されたオフセット形状フィンを提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing an offset-shaped fin that continuously processes a fin having an offset shape by roll forming without causing material biting and breaking. Is to provide an offset shape fin manufactured by
本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載のオフセット形状フィンの製造方法及びそのフィンを提供する。
請求項1に記載のオフセット形状フィンの製造方法は、表面に凹凸条51,51′が形成された一対の第1ローラ5,5′で、平板状の板材40Aを凹凸状に曲げ加工して波形形状板40Bを形成する第1工程と、オフセットして配置された切断刃61,61′を有する一対の第2ローラ6,6′で、波形形状板の凹凸条42の傾斜面を切断してオフセット部43を形成する第2工程と、表面にオフセット配置された凹凸条71,71′が形成された一対の第3ローラ7,7′で、第2工程でオフセット切断されたオフセット部43を曲げ加工する第3工程とを備えているものであり、これにより、材料の食込み、破断なく、ロール成形によって連続的にオフセット形状フィン4を安定的に製造することができ、加工費の低減及び設備面積の低減を図ることができる。
The present invention provides, as means for solving the above-mentioned problems, a method of manufacturing an offset-shaped fin according to each claim and a fin thereof.
In the method for manufacturing the offset-shaped fin according to
請求項2に記載のオフセット形状フィンの製造方法は、第2工程の切断刃のオフセット量D(図5参照)を板厚程度にして、切断された材料のローラへの食込みを板厚程度とすることで材料のローラからのはく離性が向上でき、材料の食付き、破断を抑制できる。
The manufacturing method of the offset shape fin of
請求項3に記載のオフセット形状フィンの製造方法は、第3工程のオフセットして配置された曲げ歯同士に隙間G(図6参照)を設けて、材料のローラとの接触を避けることで材料のローラからのはく離性が向上でき、材料の食付き、破断を抑制できる。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for producing an offset-shaped fin, in which a gap G (see FIG. 6) is provided between the bending teeth arranged offset in the third step, thereby avoiding contact with the material roller. The peelability from the roller can be improved, and the biting and breaking of the material can be suppressed.
請求項4のオフセット形状フィンの製造方法は、第1ローラ5,5′と第2ローラ6,6′間及び第2ローラ6,6′と第3ローラ7,7′間に成形途中の板材を案内する中間ローラ8を配置したものであり、これにより、板材を案内し、その挙動を制限することができ、オフセット形状フィン4の安定的なローラ成形加工が可能である。
The manufacturing method of the offset shape fin of
請求項5のオフセット形状フィンは、請求項1又は2に記載のオフセット形状フィンの製造方法により形成されたものであり、ロール成形によりプレス加工と同様のオフセット形状フィン4の製造を可能としている。
The offset shape fin according to the fifth aspect is formed by the method for manufacturing the offset shape fin according to the first or second aspect, and enables the manufacture of the
以下、図面に従って本発明の実施の形態のオフセット形状フィンの製造方法及び該製造方法によって製造されたオフセット形状フィンについて説明する。図1は、積層型熱交換器の1例を示す図である。積層型熱交換器は、図示しない一対のヘッダー間に複数の伝熱チューブ1が平行に延設され、各伝熱チューブ1間にコルゲートフィン(アウターフィン)2が配置されている。即ち、伝熱チューブ1とアウターフィン2とが交互に積層されることで、熱交換コア部を形成している。これにより、伝熱チューブ1内を流れる熱交換媒体F1と、伝熱チューブ1外のアウターフィン2を通過する熱交換媒体F2との間で熱交換をする。
Hereinafter, a manufacturing method of an offset shape fin according to an embodiment of the present invention and an offset shape fin manufactured by the manufacturing method will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a stacked heat exchanger. In the stacked heat exchanger, a plurality of
この場合、両熱交換媒体F1,F2の熱交換を促進させるために、図1に示されるように伝熱チューブ1内にインナーフィン3を挿入し、配置することが一般に行われている。このインナーフィン3として、従来より図2に示されるようなオフセット形状フィン4が用いられている。このようなオフセット形状フィン4は、凹凸を繰り返すように形成された凹凸条4A〜4Eが複数並設され、かつ互いに隣接する凹凸条(4A,4B),(4B,4C),(4C,4D)及び(4D,4E)が、凹凸条延在方向に位置がオフセット(ずれて)されている。また、これら凹凸条4A〜4Eは、互いに結合部41で結合されている。即ち、各凹凸条4A〜4Eの凸部同士及び凹部同士が部分的に結合されている。従来技術では不可能とされた結合部41の長さTが板厚tよりも長くすることも可能である。
なお、オフセット形状フィン4をアウターフィン2として使用することも可能である。
In this case, in order to promote heat exchange between the heat exchange media F1 and F2, it is common practice to insert and arrange the
It is also possible to use the
次に、本実施形態のオフセット形状フィンの製造法について説明する。図3は、オフセット形状フィンをロール成形する場合の工程レイアウトを、図4は、各工程でのローラ形状を示す図である。オフセット形状フィン4の材料である平板状の板材40Aは、図4に示すようにコイル状に巻かれた状態から巻き出されることによって連続的に供給される。板材40Aは、まず上下に配置され、互いに同方向に回転する一対の第1ローラ5,5′間に供給される。各第1ローラ5,5′の表面は、図4に一部拡大して示すように凹凸条51,51′が形成されていて、噛合する第1ローラ5,5′間を通ることによって、図3(a)に示されるように凹凸条42に曲げ成形されて、波形形状板40Bを形成する。これが、ロール成形の第1工程である。
Next, the manufacturing method of the offset shape fin of this embodiment is demonstrated. FIG. 3 is a process layout when roll forming offset-shaped fins, and FIG. 4 is a diagram showing a roller shape in each process. The
第1工程で波形形状板40Bに加工された板材40Aは、続いて同じく上下に配置され、互いに同方向に回転する一対の第2ローラ6,6′間に導入される。各第2ローラ6,6′の表面には、図4に一部拡大して示すようにオフセットして配置された切断刃61,61′が設けられていて、波形形状板40Bが噛合する第2ローラ6,6′間を通過する際に、波形形状板40Bにおける凹凸条42の傾斜面のオフセット部43を切断加工して、図3(b)に示されるようなオフセット切断された波形形状板40Cを形成する。この切断工程が、ロール成形の第2工程である。図5は、切断刃61,61′を更に拡大して示しており、この場合、切断刃61,61′のオフセット量Dを板材40Aの板厚も程度としている。
The
第2工程でオフセット切断された波形形状板40Cは、続いて同じく上下に配置され、互いに同方向に回転する一対の第3ローラ7,7′間に導入される。各第3ローラ7,7′の表面には、図4に一部拡大して示すように凹凸条がオフセットして配置された波形71,71′が形成されている。したがって、オフセット切断された波形形状板40Cが、噛合する第3ローラ7,7′間を通過する際に、オフセット部43が曲げ加工され、図3(c)に示すような最終的なオフセット形状フィン4が得られる。これが、ロール成形の第3工程である。図6は、第3ローラ7,7′の拡大表面を示す図であり、オフセット配置された波形71,71′の曲げ歯同士に隙間Gを設けて、板材の第3ローラ7,7′との接触を避けるようにしている。なお、第3工程を経た板材は、次の工程で所定の長さに切断され、最終的なオフセット形状フィン4となる。
The
以上説明したように本実施形態のオフセット形状フィンの製造方法では、波形形状板40Bのオフセット部43の切断と曲げとを第2工程と第3工程とに分割することにより、オフセット形状フィン4をローラに食込ませることなく、ロール成形することができる。また、オフセットされた各凹凸条の結合部41の姿勢が変らず(平坦のまま)変形が抑えられるため、結合部41の破断が抑制でき、オフセット形状フィン4の安定的な加工が可能である。また、切断刃61,61′のオフセット量Dを板厚程度とし、オフセット配置された波形71,71′の曲げ歯同士に隙間Gを設けることによって、板材のローラ6,7からのはく離性を向上でき、板材の食付き、破断を抑制できる。
As described above, in the offset shape fin manufacturing method of the present embodiment, the offset
なお、上述した実施形態においては、第1〜第3工程の3つの工程を経てオフセット形状フィン4を形成しているが、第1工程である波形状の曲げ工程を省略することも可能である。この場合は、前記した第2工程で波形状の曲げとオフセット部の切断とを同時に行うことになる。
In the above-described embodiment, the offset-shaped
図7は、別の実施形態のオフセット形状フィンの製造方法を説明するローラの配置を示す図である。この別の実施形態は、第1〜第3工程及び各一対の第1〜第3ローラ5,6,7のローラ形状は上述の実施形態と同じであるが、第1ローラ5と第2ローラ6との間、及び第2ローラ6と第3ローラ7との間にそれぞれ中間ローラ8を配置している。中間ローラ8は、加工途中の板材40B,40Cの案内をしており、適度の張力をもって板材を送給することができる。このように中間ローラ8に板材40B,40Cを通して、板材の挙動を制限することでより安定的な加工が可能となる。
FIG. 7 is a diagram illustrating an arrangement of rollers for explaining a method of manufacturing an offset shape fin according to another embodiment. In this other embodiment, the first to third steps and the pair of first to
以上説明したように、本発明ではロール成形によってオフセット形状フィンを製造することができるので、オフセット形状フィンの高速加工が可能となると共に、加工費、設備費、設備面積、エネルギ費等の大幅な低減が可能となる。
なお、本発明のオフセット形状フィンは、好適には熱交換器であるオイルクーラーのインナーフィンとして使用される。
As described above, in the present invention, offset-shaped fins can be manufactured by roll forming, so that high-speed machining of offset-shaped fins is possible, and processing costs, equipment costs, equipment areas, energy costs, etc. are significant. Reduction is possible.
In addition, the offset shape fin of this invention is used suitably as an inner fin of the oil cooler which is a heat exchanger.
1 伝熱チューブ
2 コルゲートフィン(アウターフィン)
3 インナーフィン
4 オフセット形状フィン
4A〜4E 凹凸条
40A 平板状板材
40B 波形形状板
40C オフセット切断された波形形状板
41 結合部
42 凹凸条
43 オフセット部
5,5′ 第1ローラ
51,51′ 凹凸条
6,6′ 第2ローラ
61,61′ 切断刃
7,7′ 第3ローラ
71,71′ オフセット配置された波形
8 中間ローラ
1
3
Claims (5)
(1)表面に凹凸条(51,51′)が形成された一対の第1ローラ(5,5′)で、平板状の板材(40A)を凹凸状に曲げ加工して波形形状板(40B)を形成する第1工程と、
(2)オフセットして配置された切断刃(61,61′)を有する一対の第2ローラ(6,6′)で、前記波形形状板の凹凸条(42)の傾斜面を切断してオフセット部(43)を形成する第2工程と、
(3)表面にオフセット配置された凹凸条(71,71′)が形成された一対の第3ローラ(7,7′)で、前記第2工程でオフセット切断された前記オフセット部(43)を曲げ加工する第3工程と、
を備えていることを特徴とするオフセット形状フィンの製造方法。 In the method of manufacturing an offset-shaped fin in which a plurality of concavo-convex ridges (4A to 4E) formed so as to repeat the concavo-convex, and the concavo-convex ridges adjacent to each other are offset in the concavo-convex extending direction,
(1) A plate-shaped plate material (40A) is bent into a concavo-convex shape by a pair of first rollers (5, 5 ') having concavo-convex ridges (51, 51') formed on the surface thereof, and a corrugated plate (40B A first step of forming
(2) A pair of second rollers (6, 6 ') having cutting blades (61, 61') arranged offset to cut the inclined surface of the corrugated strip (42) of the corrugated plate to offset A second step of forming the part (43);
(3) The offset portion (43) that has been offset-cut in the second step by the pair of third rollers (7, 7 ') on which concave and convex strips (71, 71') arranged on the surface are formed is formed. A third step of bending,
The manufacturing method of the offset shape fin characterized by comprising.
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