JPH0329533B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野： 本発明は、空調装置等の熱交換器の薄型化を可
能とすると共に、熱交換効率を飛躍的に向上させ
るマイクロピンフインの製造法及びその製造用の
加工用工具に係るものである。

発明の背景： 加熱機器又は冷却機器に使用される熱交換器に
は、吸熱又は放熱用のフインが突設されている。
フインは連続板状のルーバータイプが一般的であ
るが、細密な個所に設ける熱交換器ではピンタイ
プとなされることが多い。

ピンフインはすぐれた熱交換効率をもつが、こ
の効率を高めるためには、たとえば、断面が0.5
×0.5mm程度又はそれ以下の極細ピンを、１cm²当
り200本程度又はそれ以上の密度で形成する必要
があり、さらにフイン部に接する熱交換媒体の通
過流速を上げ通過量を増大するために上記のマイ
クロピン群を一定の基準に従つて配列したマイク
ロピンフインとしなければならない。

従来技術： このようなマイクロピンフインの形成法として
は、 (a) 機械的加工法（切削或いはそれに準ずる方
法、塑性加工）による形成、 (b) ロウ付け、接着剤による植設、 の２方法が主流となつている。

(a)については、たとえば特公昭54−11548号公
報にみるごとく、バイトを用いた切削による手段
が提案されている。すなわち、切削による切片を
バイトの切り込み角により起立させ、切落すこと
なく残存させてピンフインとするものである。し
かし、この方法ではピンフインのピツチは、熱交
換器の長手方向で１mm、これに直角の方向で３mm
程度が限界となり、熱交換効率を向上させるのに
必要な極細で極小ピツチで順列するフイクロピン
フインの形成は不可能であつた。

また、サイドカツタ、メタルソー等の溝加工工
具を用いて熱交換器の長手方向及びその横断方向
にそれぞれ溝を刻設し、配列するピン群をつくり
だすことも行われている。しかし、この手段によ
つても各ピンの太さ、又はピツチ間隔を所望のと
おり細密化することは可能であるが、高能率でピ
ンフインを形成する作業はきわめて困難であつ
た。

解決しようとする問題点： 従来技術により形成されるピンフインは、ピン
の形状を整然とさせ、或いはピン配列密度を細密
化したものとはならず、熱交換効率のすぐれたマ
イクロピンフインは得られず、或いは産業上有効
となり得る能率でマイクロピンフインを形成する
ことは不可能であつた。すなわち、並列する溝を
もつ材料に対し、バイトを用いる切削により切片
を起立させてピンフインとする方法では、上記の
限界以下のピンフイン寸法にすれば切片（ピンフ
イン）のカール、折れ、倒れが生じ、整然とした
フインが得られない。さらに、形成されるフイン
形状が、バイトの刃先状態に大きく影響されるた
め、マルチバイト工具とした場合には個個のバイ
トの個体差が加工状態に顕著に表われ、形成され
るフイン形状を安定させることが困難であつた。

そして、マルチバイトでの切削は複数のバイト
を装着した大径盤を回転させる必要があるが、回
転バランス等の点から高速回転化が難しく、ピン
フインの形成能率に限界がある。また、互に交叉
する２方向の溝をメタルソー等の在来工具で刻設
してピンフインを形成する手段では、ワーク又は
カツタの移動が間欠運動となるため、細密なピン
フインの形成には能率が悪かつた。これらの場合
はいずれも、空調機器等の熱交換器用のマイクロ
ピンフイン形成には加工時間を多く要し、不適当
であつた。

問題点を解決するための手段： 本発明は上記の問題点を解決するためになされ
たもので、特定の加工用工具を使用して被切削材
に微細巾の溝を刻設することにより、極細のピン
を高密度でつくりだし、マイクロピンフインを円
滑に形成する方法の提供を目的としている。そし
て、この微細巾の溝を刻設する加工装置の提供が
今１つの目的である。具体的には、予め長手方向
に並列する複数列の溝を刻設した被切削材に、ピ
ンフインが長手方向に順列するピツチと等しいね
じリード量をもつらせん状外刃の加工用工具を用
いて上記既設溝とクロスする溝を刻設し、材料の
切り残された部分をマイクロピンとしてフインを
形成する。

発明の作用： 本発明は、特定の加工用工具を用いて行う方法
で、純粋な切屑除去であることと被切削材がアル
ミニウム合金を主体とする材質であるため、高速
度、高精度でマイクロピンが形成できる。

すなわち、1500ｍ／min以上の速度で切削で
き、切刃当りの切削量0.01mm／刃以上の高能率条
件が達成できる。そして、本発明のらせん状工具
は、工具１回転でクロス溝を１つ加工できる。こ
のような条件で、外径125mmのらせん状工具を使
用すれば、１分間に4000列以上の高能率でマイク
ロピンフインの加工を可能とする。

実施例： 以下、本発明の具体的な１実施例と、これに用
いる加工用工具を図面に基づき説明する。

たとえば、空調機等の熱交換器のごときマイク
ロピンフインを形成する部材を被切削材２とし、
第１図又は第２図に示すように、これに適当数の
長手方向溝３を並列に刻設する。被切削材２の材
質は熱伝導性のすぐれた材料が好ましく、本実施
例ではアルミニウム合金を用いた。複数列の長手
方向溝３は従来のサイドカツタ、メタルソー、カ
ツテイング砥石等の薄刃工具を用いて刻設するこ
とができる。

次に、この複数列の長手方向溝３をもつ被切削
材２に、特定のらせん状工具１０を用い、上記長
手方向溝３を横断するクロス溝４を刻設してい
く。このようにして長手方向溝３とクロス溝４と
が刻設されると、交叉部の切残し部分がマイクロ
ピン５となり、第８図又は第９図に示すように多
数のマイクロピン５が一定の配列群となつたマイ
クロピンフイン１が得られる。

本発明の製造方法で用いる特定のらせん状工具
１０は、第３図又は第４図に示すように硬質刃物
鋼等の薄刃物材よりなる円薄板の１個所に小さい
中心角をもつ切欠部１１を設け、この切欠部１１
を限定する両半径を反対向きにねじつて所要のリ
ード量１６をもつらせんとし、外周縁に切刃１３
を周設したものである。さらに、切欠部１１を限
定する１の半径の外周との交点を開始部１４と
し、他の半径の外周との交点を完了部１５とす
る。回転中心と完了部１５との距離は、回転中心
と開始部１４との距離よりも長く、又、場合によ
つては完了部１５を通る半径に接して補強部１２
を設けてもよい。

このようならせん状工具１０のリード量１６
は、クロス溝４の刻設加工ピツチに等しく設定
し、外周縁に周設した切刃１３群は、らせん状工
具１０の回転に従つて各切刃１３に所定の切込量
が与えられるように、各切刃１３はそれぞれ先行
する切刃よりも、回転中心から切刃先端までの半
径沿いの距離が大きくなつており、所定の切込量
と同量突出している。すなわち、回転円板の外周
にブローチを巻きつけたような形態となつてい
る。

らせん状工具１０の寸法諸元は、第３図又は第
４図に例示する実施例のものは、開始部１４と完
了部１５との中心角θが11度、補強部１２の中心
角θ′が４度（切欠部１１の中心角が７度）、平均
半径が60mm、切刃１３の数が350、隣接切刃間の
段差（各切刃の切込量）が平均0.012mm、ねじれ
リード量が0.6mmとなつているが、これらの数値
は加工されるマイクロピンフインの寸法諸元に随
つて選択されるもので上記の各数値に拘らない。

マイクロピンフインの製造加工に際しては、こ
のらせん状工具１０は被切削材２と平行な面に軸
をもつ加工機の主軸１７に取付部１８を介する等
の適宜手段で取付けられる。このときの主軸１７
と被切削材２との角度は、クロス溝４と長手方向
溝３との設計角度により決定する。主軸１７と被
切削材２とを平行とした場合には、複数列の長手
方向溝３とクロス溝４とは第８図に例示するよう
にほぼ直角に交叉し、平行からずれる場合には複
数列の長手方向溝３とクロス溝４とのなす角度
は、平行からずれる角度にほぼ等しく第９図に例
示するようになる。

第５図、第６図ａ，ｂ、第７図ａ，ｂに、本発
明方法が模形的に示されている。これらの図から
明らかなように、らせん状工具１０の１回転でク
ロス溝４１溝を加工するために、らせん状工具１
０の回転は、らせん状工具１０と被切削材２との
相対移動と同期して行われ、らせん状工具１０の
らせんピツチと工具回転当り送り量が等しくなる
ように設定されている。この相対移動は、らせん
状工具１０を定位置で回転させつつ被切削材２を
移動させてもよく、或いは被切削材２を定位置に
確保しらせん状工具を回転させつつ移動させても
よい。すなわち、第５図に示すように、らせん状
工具１０の開始部１４が、被切削材２の表面エツ
ジ部に当接しクロス溝４の切削を開始すると共
に、らせん状工具１０の回転による回転中心と刃
先１３との距離が増して刃先は順次深く切込んで
いき、完了部１５の通過によつて所要の溝深さを
与えてクロス溝２を１溝刻設する。このようにし
て所要の深さのクロス溝４が刻設され、長手方向
溝３とクロス溝４とによりマイクロピン５を形成
する状態となると、第６図又は第７図に示すよう
に、所望のクロス溝刻設ピツチに等しいリード量
１６をもつらせん状工具１０の開始部１４は、次
のクロス溝４刻設位置に臨んでいる。以下、この
工程を反復して被切削材２の所要域全域にマイク
ロピン５群を形成し、所望のマイクロピンフイン
１が得られる。

また、本発明方法に用いるらせん状工具は、た
とえば第３図に示すように、隣接する切刃が互に
所定の段差を設けて外周縁に多数の切刃を周設し
た薄刃サイドカツタ状の工具を先づつくりだす。
そして、回転中心から切刃先端までの距離の最大
部と最小部とを含む部域で半径方向に１ケ所の切
欠部を設ける。これを所定のねじれ面を対面して
もつ１対のフランジにて挟圧固定し、所定のねじ
れをもつらせん状工具が得られる。

発明の効果： 本発明方法で用いる特定のらせん状工具は、工
具材として超硬材（或いは上級材。）の使用で、
工具の長寿命化が可能である。また、溝の刻設で
切残されて形成されるマイクロピンに変形力が加
わらないため、微細なマイクロピンフインを安定
して加工できる。さらに、本発明の製造法ではら
せん状工具の差渡し径が、マイクロピンフイン形
成部の巾に比べて大きな比率となるため、長大円
周中の局部弦は弧に収歛し、マイクロピン群の基
部は実質的に平面となり、マイクロピンフインの
機能は害われることはない。

本発明は、微細な寸法諸元をもつマイクロピン
フインをすぐれた加工能率で製造し得る手段を提
案するものであり、同時にこの製造手段に用いる
加工用工具を提供するものであり、この発明で得
られるマイクロピンフインは空調機用を始め、各
種の熱交換器の効率を著しく向上させることが可
能となり、産業上の利用性は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は長手方向溝を刻設した被切削材の平面
図、第２図はその側面図、第３図は本発明に用い
るらせん状工具の１例を示す平面図、第４図はそ
の側面図、第５図は本発明方法の１具体例の斜視
説明図、第６図ａ，ｂ、第７図ａ，ｂは工程の模
形的説明図、第８図と第９図は本発明で得られる
マイクロピンフインの平面図である。 １……マイクロピンフイン、２……被切削材、
３……長手方向溝、４……クロス溝、５……マイ
クロピン、１０……らせん状工具、１１……切欠
部、１２……補強部、１３……切刃、１４……開
始部、１５……完了部、１６……リード量、１７
……主軸、１８……取付部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ マイクロピンフインを形成せんとする部材を
   被切削材とし、これに予め薄刃工具を用いて複数
   列の長手方向溝を刻設し、 次いで、外周縁に切刃を周設したらせん状工具
   を用いて、被切削材とらせん状工具とを相対的に
   移動させつつ、らせん状工具をこの移動速度に同
   期させてらせんピツチと工具回転当り送り量が等
   しくなるように連続的に回転させ、 上記長手方向溝と交叉するクロス溝を順次刻設
   して、両溝の切残し部をマイクロピンとなし、 かかる操作を所要全域に及ぼして得られるマイ
   クロピン群によりマイクロピンフインを形成する
   ことを特徴とする熱交換器用マイクロピンフイン
   の製造法。 ２ 中心に加工機主軸への取付部をもつほぼ円形
   の薄刃物材の、小さい中心角を含む部分を切欠い
   て、外周縁上の開始部と完了部とにより限定され
   る切欠き部を形成してあつて、開始部から完了部
   へ向かつて、回転中心から刃先までの距離が順次
   長くなるような切刃が外周縁に周設されており、 切欠き部で、所定リードのねじれ面を対面して
   もつ１対のフランジで挟圧することによりねじつ
   てあり、被切削材に刻設せんとするクロス溝のピ
   ツチに等しいリード量を設けてらせん状工具とし
   た、 構成を特徴とする熱交換器用マイクロピンフイン
   の加工用工具。