JPH06180192A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数の伝熱チューブと複数のコルゲートフィ
ンとのコア組みの際のコルゲートフィンの座屈不良を抑
制でき、且つコルゲートフィンの成形を容易にする。 【構成】 コルゲートフィン３の山部７の内側面および
谷部８の内側面に幅方向全体に渡って一筋の切込み１２
を形成する。なお、切込み１２の深さ、幅は、コルゲー
トフィン３の山部７および谷部８の断面二次モーメント
が、切込みを設けていないコルゲートフィンの断面二次
モーメントの約７０％となるように設定する。これらに
よって、コルゲートフィン３の山部７および谷部８の剛
性が低減するので、山部７および谷部８の腰が弱くなっ
た分だけ山部７および谷部８の変形量が増大するため、
コア組みの際のコルゲートフィン３の座屈が少なくな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の伝熱チューブと
複数のコルゲートフィンとを交互に積層してなる熱交換
器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、熱交換器の製造においては、
複数の伝熱チューブと複数のコルゲートフィンとを交互
に積層した後に、複数の伝熱チューブの両端部に所定の
寸法のタンクを組み付けるようにしている。このため、
熱交換器のコア組みにおいては、複数の伝熱チューブと
複数のコルゲートフィンとを交互に積層したコア部を、
タンクの寸法となるまで圧縮するようにしている。とこ
ろが、図１０に示したように、伝熱チューブ１０１やコ
ルゲートフィン１０２の素材の寸法のばらつきによる寸
法誤差が大きい場合には、コア部１０３の圧縮工程にお
いて、コルゲートフィン１０２が過度に圧縮されてしま
う。このため、コルゲートフィン１０２が座屈し、コア
組み不良となる。そこで、このようなコア部の圧縮工程
時のコルゲートフィンの座屈を抑制する目的で、コルゲ
ートフィンのルーバが形成されている部分に逆曲げやリ
ブを設けることにより、その部分の剛性を増大させ、コ
ルゲートフィンの座屈までの変位向上を図った技術（例
えば特開昭６１−２３５６９１号公報、特開昭６２−２
５５７９１号公報）が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の技術
においては、コルゲートフィンのルーバが形成されてい
る部分に逆曲げやリブを設けることはルーバの位置と逆
曲げやリブの位置とを同期させなければならず、成形が
困難と考えられることにより、現在このようなコルゲー
トフィンを使用した製品はまだ見られない。本発明は、
コア組みにおいてコルゲートフィンの座屈不良の抑制、
および成形の容易な熱交換器の提供を目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の伝熱チ
ューブと複数のコルゲートフィンとを交互に積層してな
るコア部と、前記複数の伝熱チューブの端部に接続され
るタンクとを備えた熱交換器において、前記コルゲート
フィンは、山部と谷部とが交互に繰り返すように波形形
状に形成され、前記山部と前記谷部との少なくとも一方
に、他部より板厚の薄い肉薄部を設けた技術手段を採用
した。

【０００５】

【作用】本発明によれば、コルゲートフィンの山部と谷
部との少なくとも一方の剛性が低下するため、その山部
と谷部との少なくとも一方の変形量が増大する。これに
よって、複数の伝熱チューブと複数のコルゲートフィン
とを交互に積層してからコア部を圧縮してもコルゲート
フィンが座屈することが少なくなる。

【０００６】

【実施例】次に、本発明の熱交換器を図１ないし図９に
示す複数の実施例に基づいて説明する。 〔第１実施例〕図１ないし図５は本発明の第１実施例を
示したもので、図１は熱交換器のコア組みを示した図
で、図２および図３はコルゲートフィンを示した図であ
る。熱交換器１は、複数の伝熱チューブ２と複数のコル
ゲートフィン３とを交互に積層し、両側にサイドプレー
ト６を組み付けたコア部４を、タンク５の寸法となるま
で図示しない加圧手段によって圧縮した後に、一対のタ
ンク５を複数の伝熱チューブ２の両端部にろう付け等の
手段により接合してなる。

【０００７】コルゲートフィン３は、図２に示したよう
に、アルミニウム製で、山部７と谷部８とを交互に繰り
返すように波形形状に屈曲した形状に形成されている。
また、コルゲートフィン３の山部７と谷部８とを連結す
る連結部９には、ルーバ１０とルーバ１１とが逆向きに
傾斜するように形成されている。さらに、山部７と谷部
８は、図３に示したように、一筋の切込み１２により他
部より板厚が薄い肉薄部１３を設けている。切込み１２
は、山部７の内側面および谷部８の内側面の幅方向全体
に渡って形成されている。なお、切込み１２の深さと幅
は切込みのないコルゲートフィン３の断面二次モーメン
トの約７０％となるように設定されている。

【０００８】次に、熱交換器１のコルゲートフィン３を
形成するコルゲートフィン成形機を図を基に簡単に説明
する。ここで、図４はコルゲートフィン成形機を示した
図である。コルゲートフィン成形機１４は、アルミニウ
ム製薄板状のフィン素材１５を巻回したアンコイラ１６
と、一対のローラ１７、１８間にフィン素材１５に所定
の張力を与える重り１９を有するテンション装置２０
と、薄板状のフィン素材１５を山部７と谷部８とが交互
に繰り返すように波形形状に形成する一対の成形ローラ
２１、２２とを備えている。

【０００９】さらに、コルゲートフィン成形機１４は、
フィン素材１５の山部７に切込み１２を入れる山部切込
み装置２３、フィン素材１５の谷部８に切込み（図示せ
ず）を入れる谷部切込み装置２４、フィン素材１５を次
工程に送る送りローラ２５、２６、フィン素材１５の各
連結部９の間隔（ピッチ）を縮める縮め装置２７、フィ
ン素材１５の各連結部９の間隔を所定の間隔（ピッチ）
にするピッチ出し装置２８、フィン素材１５を所定の寸
法で切断してコルゲートフィン３を形成する切断カッタ
ー２９、３０を備えている。

【００１０】なお、山部切込み装置２３は、図４および
図５に示したように、複数のロッド３１をカム３２の周
りに放射状に配した回転体３３と、複数のカッター３４
をカム３５の周りに放射状に配した歯車３６と、回転体
３３を歯車３６に押し付けるスプリング３７と、歯車３
６を駆動すると共に歯車３６との間に波形形状のフィン
素材１５を挟み込む一対のローラ３８、３９とから構成
されている。３８ａ、３９ａはガイドである。また、谷
部切込み装置２４は、図４に示したように、回転体３
３、歯車３６およびスプリング３７と同様な構造の回転
体４０、歯車４１およびスプリング４２等から構成され
ている。そして、カッター３４の幅を設定することによ
り切込み１２の幅を設定でき、回転体３３、４０と歯車
３６、４１との軸間を設定することにより切込み１２の
深さを設定できる。

【００１１】次に、この実施例のコルゲートフィン３の
製造方法を図４ないし図５に基づいて簡単に説明する。
アンコイラ１６に巻回されているフィン素材１５を取り
出し、取り出されたフィン素材１５に重り１９により所
定の張力を与える。そして、フィン素材１５は、一対の
成形ローラ２１、２２間に導かれて一対の成形ローラ２
１、２２間に挟み込まれることによって、曲げ応力およ
び剪断応力が加わる。このため、一対の成形ローラ２
１、２２間より取り出されたフィン素材１５は、山部７
と谷部８とが交互に繰り返すように波形形状になり、山
部切込み装置２３へ送られる。

【００１２】そして、波形形状のフィン素材１５は、ロ
ーラ３８の外周を通って回転体３３と歯車３６との間に
導かれ、ロッド３１とカッター３４との間に挟み込まれ
ることによって山部７の内側面の幅方向に一筋の切込み
１２が入れられる。この工程を継続することによってフ
ィン素材１５の全ての山部７の内側面に一筋の切込み１
２が形成され、全ての山部７に肉薄部１３が形成され
る。そして、ローラ３９の外周を通って谷部切込み装置
２４へ送られる。

【００１３】さらに、波形形状のフィン素材１５は、回
転体４０と歯車４１との間に導かれ、歯車４１の図示し
ないカッターによって谷部８の内側面の幅方向に一筋の
切込み１２が入れられる。この工程を継続することによ
ってフィン素材１５の全ての谷部８の内側面に一筋の切
込み１２が形成され、全ての谷部８に肉薄部１３が形成
される。

【００１４】そして、山部７の内側面および谷部８の内
側面に切込み１２が形成されたフィン素材１５を送りロ
ーラ２５、２６間に導き、縮め装置２７、ピッチ出し装
置２８を通して切断カッター２９、３０によってフィン
素材１５を所定の寸法で切断することによって、図２お
よび図３に示したコルゲートフィン３が製造される。

【００１５】〔第１実施例の効果〕以上のように、簡易
な製造工程によって山部７の内側面および谷部８の内側
面に切込み１２が形成された複数のコルゲートフィン３
は、山部７および谷部８の剛性が低減するので、山部７
および谷部８の変形量が従来のものより増大する。この
ため、図１に示したように、コア部４の圧縮工程におい
て、コルゲートフィン３が過度に圧縮されても、コルゲ
ートフィン３が座屈することが少なくなる。したがっ
て、熱交換器１の熱交換性能がコルゲートフィン３の座
屈により低下することを防止できる。

【００１６】〔実験結果〕次に、発明品（山部７の内側
面および谷部の内側面に切込み１２が２箇所形成された
コルゲートフィン３）と従来品（山部の内側面および谷
部の内側面に切込みのないコルゲートフィン）とのフィ
ン単品座屈変位量について調べた実験について説明す
る。この実験に用いた発明品は、図６に示したように、
コルゲートフィン３の板厚（ｈ）が０．０８mm、コルゲ
ートフィン３の幅（ｂ）が１６．０mm、山部７のＲが
０．５mm、切込み１２の深さ（ｈ1 ）が０．０４mm、切
込み１２の幅（ｂ1 ）が５．０mmのものを用いた。な
お、切込み１２の深さと幅は切込み１２のないものの断
面二次モーメント（ｂｈ³ ／１２）の約７０％となるよ
うに設定した。また、従来品は、切込みの寸法以外は発
明品と同じものを用いた。

【００１７】この実験は、発明品と従来品と１つの山部
に２ｋｇ〜３ｋｇの荷重を加えた場合のフィン単品座屈
変位量を調査したもので、その実験結果を図７のグラフ
に示した。このグラフから、切込みを設けていない従来
品（０．２８mm程度の変位量）より発明品（０．３６mm
程度の変位量）の変位量が増大していることが判る。す
なわち、発明品の山部７の断面二次モーメントが小さく
なるので、山部７の剛性が低減される。よって、山部７
の腰が弱くなった分だけ変形が集中して、山部７の変形
量が従来品より増大したものと言える。ここで、山部７
の切込み１２の深さと幅を切込み１２のないものの断面
二次モーメントの約６０％とした場合には山部７の変形
量が大きくなり、断面二次モーメントの約８０％とした
場合には山部７の変形量が小さくなる。

【００１８】〔第２実施例〕図８および図９は本発明の
第２実施例を示したもので、コルゲートフィンを示した
図である。この実施例では、コルゲートフィン３の山部
７の内側面および谷部の内側面に切込み１２を１箇所形
成している。なお、切込み１２の深さと幅は切込みのな
いコルゲートフィンの断面二次モーメントの約７０％と
なるように設定されている。

【００１９】〔変形例〕本実施例では、切込み１２の断
面二次モーメントを切込みのないものの断面二次モーメ
ントの約７０％に設定したが、切込み１２の断面二次モ
ーメントをフィン素材１５の材質、コルゲートフィン３
の諸元に基づいた最適値に設定しても良い。また、切込
み１２の深さ、幅、形状、個数はその最適値に合うよう
に自由に設定することができる。例えば切込み１２の形
状として、円形状、楕円形状、円弧形状、多角形状等を
用いても良い。本実施例では、フィン素材１５の材質と
してアルミニウムを用いたが、フィン素材１５の材質と
して銅を用いても良い。

【００２０】

【発明の効果】本発明は、簡易な製造工程によって山部
および谷部の少なくとも一方に肉薄部を有するコルゲー
トフィンを製造することができる。また、コルゲートフ
ィンの山部および谷部の少なくとも一方に肉薄部を形成
しているので、山部および谷部の少なくとも一方の許容
変形量を増大することができる。よって、伝熱チューブ
と複数のコルゲートフィンとのコア組みの際にコルゲー
トフィンが座屈することを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例にかかる熱交換器のコア組
みの圧縮工程を示した概略図である。

【図２】本発明の第１実施例にかかるコルゲートフィン
を示した斜視図である。

【図３】図２のＡ視拡大図である。

【図４】コルゲートフィン成形機を示した概略図であ
る。

【図５】コルゲートフィン成形機の山部切込み装置を示
した概略図である。

【図６】実験に用いたコルゲートフィンの拡大図であ
る。

【図７】発明品と従来品とのフィン単品座屈変位量を示
したグラフである。

【図８】本発明の第２実施例にかかるコルゲートフィン
を示した斜視図である。

【図９】図８のＢ視拡大図である。

【図１０】従来の熱交換器のコア組み時の圧縮工程にお
けるコルゲートフィンの座屈を示した部分拡大図であ
る。

【符号の説明】

１ 熱交換器 ２ 伝熱チューブ ３ コルゲートフィン ４ コア部 ５ タンク ７ 山部 ８ 谷部 １２ 切込み １３ 肉薄部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松崎 良信 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の伝熱チューブと複数のコルゲート
   フィンとを交互に積層してなるコア部と、前記複数の伝
   熱チューブの端部に接続されるタンクとを備えた熱交換
   器において、 前記コルゲートフィンは、山部と谷部とが交互に繰り返
   すように波形形状に形成され、前記山部と前記谷部との
   少なくとも一方に、他部より板厚の薄い肉薄部を設けた
   ことを特徴とする熱交換器。