JP3144985B2 - 熱交換器のフインおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は熱交換器のフインおよ
びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来熱交換器に伝熱部材として図７に示
すフィン３０が装着されている。（例えば実開昭６３−
１１６７７９号公報）フイン３０は、矩形板状の伝熱片
３１をほぼ垂直に起立させて千鳥状に配列し、各伝熱片
３１の前後方向の２列を上端で横方向に連結する上部水
平板３２を設け、さらに下端で横方向に連結する下部水
平板３３を上部水平板３２と位相をずらせた位置に設け
たものである。上部水平板３２、下部水平板３３はフィ
ン３０が収納されるチューブの上プレートと下プレート
とにそれぞれろう付けされる。

【０００３】上記のフィン３０は図８のように一定幅の
金属板３５に、所定のフィンパターンを備えた金型３６
ａ，３６ｂで、切欠き加工と折り曲げ加工を併わせ施行
するプレス方式により順次１列ずつ成形し、切断機３７
で適宜長さに切断してフイン３０を製造する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】熱交換器は従来内燃機
関の潤滑油や作業機械の作動油のオイルクーラ等に用い
られているが比較的大型で重量が大であるから、用途の
拡大、多様化に伴なって小型軽量化し、コンパクトに高
性能化することが望まれている。従ってフィンも伝熱片
がより小さく、配列ピッチの細かいものが要求される。

【０００５】しかし、従来のフィン３０のような構造で
は流体のくぐり抜け通路をなす開口３４（図７）は、金
属板にスリットを切り込んでこれを曲げ起こして（図８
の金型３６ａ，３６ｂ）形成するものであるから、開口
３４を小さくすればするほど、スリットの切り込みバリ
や、曲げの不整形の影響が大となり、いたずらに通路抵
抗を増大させるのみで熱交換量の増大が期待できなくな
る。すなわち、図８に示すような製造方法では、フィン
の細密化にあたり、金型３６ａ，３６ｂの精度および耐
久性に限度があり、細密なフィンを正確に作成すること
は困難である。

【０００６】さらに、従来のフィン３０の形式では、上
部・下部水平板３２、３３の部分が、上および下プレー
トそれぞれと重なっており、すなわち二枚重ねとなって
おり、熱伝導を阻害することとなる。それらの上部・下
部水平板３２、３３は上・下プレートそれぞれのほぼ５
０％の面積を占めるから、熱交換器の熱交換効率の向上
と軽量化を妨げ、フィン材料の使用量も多い。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は上記の問題を
解決するためのもので、請求項１のフィンは、千鳥状配
列で起立する角柱を設け、その上端を横方向にジグザグ
状に接続し断面が四角形状をなすジグザグ状の上部接続
棒を並列に複数個設け、また角柱の下端に横方向に上部
接続棒と同形のジグザグ状の下部接続棒を設け、下部接
続棒を上部接続棒と位相が前後・左右方向に１／２ピッ
チずつずらせて配置し、角柱と上部・下部接続棒を一体
に形成したものである。

【０００８】請求項２の製造方法は、金属板に千鳥状の
スリットを切り入れてこれを広げることにより六角形開
口を千鳥配列で網目状に形成する工程と、この金属板を
平坦化する工程と、所定長さに切断して網目板を形成す
る工程と、網目板のストランドをなす一定方向の直線部
分の両端部に順次に凸凹、凹凸、凸凹…の順で折目を付
与し、折目に従って順次に折り曲げて直線部分を順次に
起立させてほぼ垂直な角柱を形成させる工程を有するも
のである。

【０００９】

【作用】請求項１のフィンはいわゆるプレート型の熱交
換器の伝熱部材として用いられ、上部・下部接続棒がそ
れぞれ上・下プレートにろう付け等の固着手段で固着さ
れる。従って各角柱は上下プレート間の流体流路内に配
列され流体と熱授受を行う。各角柱は網目板のストラン
ドであり、各角柱間に形成される流体通路は、網目状の
六角形開口の中央の矩形部分で斜向きの開口であるから
十分な通路面積が確保される。従って角柱の配列を細密
にしても比較的通路抵抗の増大を抑制しながら、流体の
接触する角柱本数を増加させることができるので熱交換
効率が向上する。また、網目寸法が同一の場合でも上部
・下部接続棒同士を前後に接近させ、角柱を前後方向に
傾斜させることによって、一層角柱の配列が密なフィン
とすることができる。

【００１０】上部・下部接続棒は、網目板の傾斜したス
トランド部分から成るものであり、前後に隣接する角棒
の上方下方の全面を被うものでなく、ジグザグ状になっ
ており、細幅であるから、プレートへの当接面積が少な
く、プレートの伝熱作用をほとんど妨げず、フィンの軽
量化への寄与が大きい。またプレートとの当接面は角柱
の上端または下端を連続的に接続する線状であり、かつ
平面をなすから、プレートでのろう付けは安定し確実に
行なわれる。

【００１１】請求項２の製造方法では請求項１のフィン
を連続的に能率よく生産することができるとともに網目
状の開口部分はスリットを広げて形成するので、材料の
打ち抜きスクラップ等の無駄な部分が発生せす、フィン
の材料使用量が節約される。

【００１２】

【実施例】図１、図２に請求項１のフィンを示す。フィ
ン１はほぼ垂直な角柱２を前後方向のピッチｐ_１、左右
方向のピッチｐ_２で配列し、さらに１／２ピッチずつ前
後・左右に位置をずらせた配列に角柱２を設けて千鳥状
配列とする。角柱２の隣接するものの上端を横方向にジ
グザグに接続して上部接続棒３とする。上部接続棒３は
ジグザグ状をなし、断面が四角形をなしており、前後方
向に並列して設ける。

【００１３】角棒２の隣接するものの下端を横方向にジ
グザグに接続して下部接続棒４とする。下部接続棒４は
ジグザグ状をなし、断面が四角形をなしており、前後方
向に並列しており、かつ上部接続棒３と位相が前後・左
右方向に１／２ずつずらした位置に設ける。角柱２、上
部接続棒３および下部接続棒４は金属で一体に形成され
る。

【００１４】図１、図２に示すフィン１において、上部
接続棒３、下部接続棒４の形状を変更しないで配列のピ
ッチｐ_１を縮少し互にほとんど密接する位置まで接近さ
せ矢印Ｅ視方向（ｂ）を（ｃ）（ｄ）のようにすること
ができる。このようにすれば角柱２は前後方向に傾斜
し、１列毎に傾斜方向を異にして配列され、各角柱２の
配列密度が大となる。この場合も隣りの関係にある前後
列の角柱の横方向のピッチｐ_２は不変であって、流体通
路開口５の開口方向は斜向きで開口面積の縮小率は小さ
い。従って比較的流体の通路抵抗の増加を抑制しながら
伝熱面積を増加させることができる。

【００１５】フィン１は公知の多板式熱交換器の偏平な
チューブ（図示しない）内に装着され、チューブを構成
する上プレートに上部接続棒３が、また下プレートに下
部接続棒４がろう付けにより固着される。この場合ろう
付け面はジグザグの棒状表面であり、ジグザグの振幅全
幅を含むものでないから、プレートに重なって他の流体
との境界壁を２重構造とする面積が少ない。その分だけ
プレートの熱伝達が良好となり、またフィン自体が軽減
される。しかもろう付け面は平面で線状であるから、ろ
う付けは安定する。

【００１６】次にこのフィンの製造方法の実施例を図
３、図４、図５によって説明する。図３に示す金属板ロ
ール１０から引き出された金属板１１は矢印Ａ方向に進
行してラス加工機１２により網状のラスメタル１３とな
る。この状態を図５（ａ）（ｂ）に示す。金属板１１は
矢印Ａ方向に進行しながら順次にスリット１４が切り込
まれる。スリット１４は千鳥状に密に配列され、その両
端部が長さｄだけ重なり部分のある配置である。スリッ
ト１４は矢印Ｂのように広げられて図５（ｂ）の網目を
有するラスメタル１３となるラスメタル１３は六角形の
開口１８を有し、平行な直線部分となるストランド１５
と、ジグザグ状に連接する斜ストランド１６、１７とか
らなる。ストランド１５は斜ストランド１６、１７より
長くすることが好ましい。実際には通常のラスメタル作
成工程と同様にスリット１４の切り込みと開口１８の形
成とは同一工程として行うのが能率的である。

【００１７】ラスメタル１３はストランド１５、１６、
１７の交叉部分などに凹凸が生ずるからローラ１９ａ、
１９ｂ（図３）の間を通過させて平坦化する。次に切断
機２０によって適宜の長さに切断し網目板２１を得る。

【００１８】網目板２１は９０゜向きを変えた方向矢印
Ｃ｛図５（ｂ）｝、に進行させて図４に示す折りロール
２２ａ、２２ｂを通し折目を付与する。折目は図５
（ｂ）に示すように任意のストランド１５の矢印Ｃ方向
の端部に折り目２３、２４を付し、矢印Ｃ方向の次のス
トランド１５には折り目２４、２３を付し、順次２３、
２４、２４、２３……の順で折り目を付与する。折り目
２３は上方に凸、２４は上方に凹となるものである｛図
５（Ｃ）参照｝。ロール２２ａ、２２ｂの歯形は網目板
２１の材質、板厚等に応じて適宜のものでよい。例えば
図６（ａ）のようにロール２２ａ、２２ｂに折り目２４
を形成させる１対の噛み合う刃２４ａ、２４ｂと折り目
２３を形成させる１対の刃２３ａ、２３ｂを所定の順序
で設ける。あるいは網目板２１の進行方向に直角な下向
き、および上向きの刃を所定の順序で上下させる往復型
の装置（図示しない）を設けてもよい。

【００１９】次に網目板２１はピツチ調整機２５で図５
（ｄ）のように順次にストランド１５を起立させピッチ
が調整される。ピッチ調整機２５の主要部は進行方向に
向って順次にピッチを縮小する螺旋円盤２５ａ｛図６
（ｂ）｝であって網目板２１は螺旋円盤２５ａの周縁を
滑りながら進行し、ピッチが詰められ、ストランド１５
が立ち上がってゆきｐ_１（図１、図２）に調整される。

【００２０】次に要すれば切断機２６により所要形状の
フィン１とする。この切断は、図３の切断機２０におい
て、予めフィン１の仕上り寸法を見込んだ幅および長さ
に切断して網目板２１を形成しておけば、切断機２６の
工程は省略される。

【００２１】この製造方法から明かなようにフィン１の
角柱２（図１、図２）は網目板２１のストランド１５で
あり、上部接続棒３、下部接続棒４はそれぞれストラン
ド１６、１７の組み合わせで成るものである。なお、こ
の工程によって得られるフィン１は角柱２がほぼ垂直に
起立したものであるが前述のようにピッチｐ_１をさらに
縮少し角柱２を傾斜させて角柱配列の密なフィンとする
には、さらにフィン１を矢印Ｄ（図４）方向に圧縮すれ
ばよい。また請求項２の製造方法において、図３〜図６
で示した実施例は材料取り、装置等を限定するものでは
ない。なおスリット１４の長さや配列間隔、矢印Ｂの広
げ寸法を任意に設定して角柱の幅や長さ、配列の粗密を
任意に設定できることは明らかである。

【００２２】

【発明の効果】この発明の熱交換器用のフィンは上述の
ように伝熱部が千鳥状配列の角柱であり、その配列を密
にすることができ、配列を密にしても著しく流路抵抗を
増加させないですむ。こうして熱交換効率が高く流路抵
抗が低い熱交換器用のフィンを得ることができる。また
同一パターンの網目板からピッチを縮少した伝熱部（角
柱）配列の密なフィンを形成することができる。さらに
上・下プレートに当接する上部・下部接続棒はジグザグ
の棒状であり細幅であるから上・下プレートと重なる面
積が少なくプレートの熱伝達の妨げとならず重量も軽減
される。またプレートとの当接面は複数の角柱を接続す
る線状をなし、平面であるから、ろう付けが安定して確
実な固着状態が得られる。従って特に細密な熱交換器に
最適であり、熱交換器の小型・軽量化および高性能化が
可能である。また当然液体用および気体用として広く用
いることができる。

【００２３】請求項２のフィンの製造方法は請求項１の
フィンを連続的に能率よく生産することができ、流体流
路となる開口をスリットを広げることにより形成するの
で、打抜きスクラップ等の材料の無駄がない。また主要
工程が同一のままでピッチの異なる一層細密な配列のフ
ィンを形成し、所要の特性のフィンを作成することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のフィンの斜視図

【図２】実施例のフィンの平面断面および側面図

【図３】製造工程の前半の実施例

【図４】製造工程の後半の実施例

【図５】製造工程におけるフィン成形過程を示す図

【図６】図４の工程における装置の模式図

【図７】従来のフィンの図

【図８】従来のフィンの製造方法

【符号の説明】

２ 角柱 ３ 上部接続棒 ４ 下部接続棒 １１ 金属板 １４ スリット １５、１６、１７ ストランド １８ 網目開口 ２１ 網目板 ２３、２４ 折目

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前後方向および左右方向に１／２ピッチ
   ずつずらせた千鳥状配列にして起立させた複数の角柱
   と、隣接する角柱の上端をジグザグ状に接続し、断面が
   四角形をなして横方向に伸び、並列に複数個配列された
   ジグザグ状の上部接続棒と、隣接する角柱の下端をジグ
   ザグ状に接続し、断面が四角形をなして横方向に伸び、
   上部接続棒と前後・左右に１／２ピッチずつ位相をずら
   せて並列に複数個配列されたジグザグ状の下部接続棒と
   を、一体に形成してなる熱交換器のフィン。
2. 【請求項２】 金属板に多数の平行なスリットを千鳥状
   配列にして切込み、各スリットを拡げて六角形の間口を
   網目状に形成する工程と、この金属板を平坦化する工程
   と、適宜長さに切断して網目板を形成する工程と、網目
   板のストランドをなす一方向の直線部分の両端部に、順
   次に凸凹、凹凸、凸凹…の順で折目を付与し、折目に従
   って順次に折り曲げて直線部分を順次に起立させてほぼ
   垂直な角柱を形成させる工程とを有する熱交換器のフィ
   ンの製造方法。