JP2010120040A - Apparatus and method for manufacturing corrugated fin, corrugated fin and heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はコルゲートフィンの製造装置および製造方法、コルゲートフィン、該コルゲートフィンを備える熱交換器に関する。 The present invention relates to a corrugated fin manufacturing apparatus and method, a corrugated fin, and a heat exchanger including the corrugated fin.
温度の異なる流体間の熱交換を行う熱交換器において、放熱性の向上を目的として一般に高い熱伝導性を有するフィンが用いられる。この熱交換器に用いられるフィンとして、コルゲートフィンが知られている。コルゲートフィンは一般に、例えばアルミニウムなどの板材を所望の波板形状に成形したものであり、例えばこれを複数枚積層させることにより、この間を流通する流体と別の流体との間の熱交換を行う熱交換器の一部材として、またはパワーモジュールの放熱性能を向上させるためのヒートシンクとして、さまざまな分野で用いられている(例えば特許文献1〜5)。 In heat exchangers that exchange heat between fluids having different temperatures, fins having high thermal conductivity are generally used for the purpose of improving heat dissipation. Corrugated fins are known as fins used in this heat exchanger. The corrugated fin is generally formed by forming a plate material such as aluminum into a desired corrugated plate shape. For example, by laminating a plurality of the corrugated fins, heat exchange between a fluid flowing between them and another fluid is performed. It is used in various fields as a member of a heat exchanger or as a heat sink for improving the heat dissipation performance of a power module (for example, Patent Documents 1 to 5).
特許文献1には、歯車状のコルゲートフィン成形ロールに、ルーバを切り起こして形成するための刃を有する部分と、平坦部を形成するための刃を有しない部分とが形成されたものが開示されている。 Patent Document 1 discloses a gear-shaped corrugated fin forming roll in which a portion having a blade for cutting and forming a louver and a portion having no blade for forming a flat portion are disclosed. Has been.
特許文献2には、隣り合うコルゲート部分の位相を互いにずらしてコルゲートフィンを作製することについて開示されている。 Patent Document 2 discloses that corrugated fins are manufactured by shifting the phases of adjacent corrugated portions from each other.
特許文献3,4には、熱伝達率を向上させるためのスリットが形成されたコルゲートフィンが開示されている。 Patent Documents 3 and 4 disclose corrugated fins having slits for improving the heat transfer coefficient.
特許文献5には、複数のフィン部材を、切れ目を挟んで、かつ隣り合うもの同士でピッチを波長方向にずらすように並列に配置したコルゲートフィンを備える絶縁回路基板が開示されている。 Patent Document 5 discloses an insulated circuit board including corrugated fins in which a plurality of fin members are arranged in parallel so that the pitch is shifted in the wavelength direction between adjacent ones with a notch therebetween.
本発明は、熱交換特性、設置作業性に優れたコルゲートフィンを作製することを目的とする。 An object of this invention is to produce the corrugated fin excellent in the heat exchange characteristic and installation workability | operativity.
本発明の構成は以下のとおりである。 The configuration of the present invention is as follows.
(1)厚み方向に貫通するスリットを有する板材であって、前記スリットの長手方向に搬送される板材を断面波形状に成形する成形手段を備え、前記成形手段は、前記板材を成形するための複数の成形歯を有し、回転可能に軸支された成形ロールの組が、各成形ロールの回転により前記複数の成形歯が互いにかみ合うように設けられてなる成形ロール対を備え、前記成形ロールには、各成形ロールの回転軸方向に並設された複数の成形歯部材が、隣り合う成形歯部材間の成形歯の位相が互いにずれるようにそれぞれ形成されてなる、コルゲートフィンの製造装置。 (1) A plate material having a slit penetrating in the thickness direction, comprising a forming means for forming the plate material conveyed in the longitudinal direction of the slit into a cross-sectional wave shape, the forming means for forming the plate material A forming roll pair having a plurality of forming teeth and rotatably supported by a set of forming rolls is provided so that the plurality of forming teeth are engaged with each other by rotation of each forming roll. 1 is a corrugated fin manufacturing apparatus in which a plurality of forming tooth members arranged in parallel in the direction of the rotation axis of each forming roll are formed so that the phases of forming teeth between adjacent forming tooth members are shifted from each other.
(2)上記(1)に記載の製造装置において、前記板材が、平行に設けられた複数のスリットを有し、前記成形歯部材の、前記回転軸方向の幅と、前記板材に形成された、隣り合うスリット間の幅とが対応する、コルゲートフィンの製造装置。 (2) In the manufacturing apparatus according to (1), the plate member has a plurality of slits provided in parallel, and is formed on the plate member with a width in the rotation axis direction of the molded tooth member. The corrugated fin manufacturing apparatus, which corresponds to the width between adjacent slits.
(3)上記(2)に記載の製造装置において、前記板材に形成された複数のスリットが、前記スリットの長手方向に所定の幅を有する連続部分を挟んで断続的に設けられてなり、前記連続部分で板材を前記スリットの長手方向に垂直に切断する切断手段をさらに備える、コルゲートフィンの製造装置。 (3) In the manufacturing apparatus according to (2) above, the plurality of slits formed in the plate material are provided intermittently across a continuous portion having a predetermined width in the longitudinal direction of the slit, An apparatus for manufacturing a corrugated fin, further comprising cutting means for cutting the plate material perpendicularly to the longitudinal direction of the slit at the continuous portion.
(4)上記(3)に記載の製造装置において、前記成形ロールが、前記スリットの長手方向に所定の長さにわたり前記連続部分の少なくとも一部を断面平坦形状に成形するための平坦歯を備える、コルゲートフィンの製造装置。 (4) In the manufacturing apparatus according to (3), the forming roll includes flat teeth for forming at least a part of the continuous portion into a flat cross-sectional shape over a predetermined length in the longitudinal direction of the slit. , Corrugated fin manufacturing equipment.
(5)上記(1)から(4)のいずれか1つに記載の製造装置により作製されたコルゲートフィン。 (5) A corrugated fin manufactured by the manufacturing apparatus according to any one of (1) to (4) above.
(6)厚み方向に貫通するスリットを設けた板材に、隣り合う断面形状が互いに異なるように複数のコルゲート部分を形成するコルゲート部分形成工程を有する、コルゲートフィンの製造方法。 (6) A method for producing a corrugated fin, comprising a corrugated portion forming step of forming a plurality of corrugated portions on a plate material provided with slits penetrating in the thickness direction so that adjacent cross-sectional shapes are different from each other.
(7)前記板材が、平行に設けられた複数のスリットを有し、前記複数のコルゲート部分が、前記板材の各スリット間にそれぞれ形成される、上記(6)に記載のコルゲートフィンの製造方法。 (7) The method for manufacturing a corrugated fin according to (6), wherein the plate member has a plurality of slits provided in parallel, and the plurality of corrugated portions are formed between the slits of the plate member, respectively. .
(8)前記板材に形成されたスリットが、前記スリットの長手方向に所定の幅を有する連続部分を挟んで断続的に設けられてなり、前記連続部分で板材を切断する切断工程をさらに有する、上記(6)または(7)に記載のコルゲートフィンの製造方法。 (8) The slit formed in the plate material is provided intermittently across a continuous portion having a predetermined width in the longitudinal direction of the slit, and further includes a cutting step of cutting the plate material at the continuous portion. The manufacturing method of the corrugated fin as described in said (6) or (7).
(9)上記(8)に記載の製造方法において、前記スリットの長手方向に所定の長さにわたり前記連続部分の少なくとも一部を断面平坦形状に成形する工程をさらに含む、コルゲートフィンの製造方法。 (9) The manufacturing method according to (8), further including a step of forming at least a part of the continuous portion into a flat cross-sectional shape over a predetermined length in the longitudinal direction of the slit.
(10)上記(6)から(9)のいずれか1つに記載の製造方法により作製されたコルゲートフィン。 (10) A corrugated fin produced by the production method according to any one of (6) to (9) above.
(11)上記(5)または(10)に記載のコルゲートフィンを備える熱交換器。 (11) A heat exchanger comprising the corrugated fin according to (5) or (10).
本発明によれば、熱交換特性、設置作業性に優れたコルゲートフィンを作製することが可能となる。 According to the present invention, a corrugated fin excellent in heat exchange characteristics and installation workability can be produced.
以下、図面を用いて詳細に説明する。なお、図面中および各図面間における各部材の寸法比は必ずしも実際の寸法比に一致していない。 Hereinafter, it explains in detail using a drawing. Note that the dimensional ratio of each member in the drawings and between the drawings does not necessarily match the actual dimensional ratio.
図1は、本発明の実施の形態におけるコルゲートフィンの製造装置の構成の概略を例示するための、側面視した要部断面図である。図1に示すコルゲートフィンの製造装置100は、板材10を成形してコルゲート部分18を作製する成形部50を備える。成形部50は、搬送される板材10を断面波形状のいわゆるコルゲート形状に成形する成形ロール22,32を備える。
FIG. 1 is a cross-sectional view of an essential part in a side view for illustrating the outline of the configuration of a corrugated fin manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention. The corrugated
図1において、成形ロール22,32はそれぞれ、複数の成形歯24,34を有しており、回転軸28,38を中心にして矢印30,40の方向にそれぞれ回転することにより、成形歯24の山部分24aと成形歯34の谷部分34b、成形歯24の谷部分24bと成形歯34の山部分34aがそれぞれ互いにかみ合うように配置されている。成形ロール22,32の間に搬送された板材10には、成形歯24,34からの押圧力がそれぞれ加わることにより、成形歯24,34の山−谷形状に対応した所定のコルゲート形状に成形される。なお、本実施の形態において、成形されたコルゲート部分18は、断面がほぼ三角波形状を有しているが、これに限定されるものではなく、例えば半円弧形状、正弦波形状、矩形波形状またはこれらに類似する適切な波形状を適宜設定することができ、コルゲート部分18の所望の完成形状に応じて成形歯24,34の形状を設定し、配置することができる。また、必要に応じて成形ロール22,32間の押圧力を可変とすることもできる。以下、成形ロール22を「第1の成形ロール」、成形ロール32を「第2の成形ロール」と称する場合がある。なお、図1に示すコルゲートフィンの製造装置100の成形部50には、一対の成形ロール22,32が示されているが、他の実施の形態として、複数の成形ロール対を用いて段階的に成形するものであってもよい。
In FIG. 1, the forming
図2は、図1に示すコルゲートフィンの製造装置100において好適に成形することができる板材の構成の概略を上面視したものである。図2に示す板材10には、板材10の厚み方向に貫通する複数のスリット12が所定の幅wを隔てて平行に設けられている。また、図1に示すコルゲートフィンの製造装置100においてコルゲート形状に成形されるコルゲート成形部分16が、スリット12の長手方向に所定の間隔dを有する連続部分14を挟みながら断続的に設けられている。図1に示すコルゲートフィンの製造装置100に搬送される板材10の向きは、矢印で示したスリット12の長手方向である。なお、図2では、スリットを挟んで4列に並ぶコルゲート成形部分16が断続的に設けられた板材10を例示しているが、この形状に限定されるものでないことは言うまでもない。
FIG. 2 is a top view of a schematic configuration of a plate material that can be suitably formed in the corrugated
本発明の実施の形態において、コルゲートフィンを作製するための、厚み方向に貫通するスリットが形成された板材は、例えばアルミニウム、銅、黄銅などの熱伝導性の高い薄膜または平板を切削または打ち抜き成形することにより作製することが可能である。例えばロール状に巻き取った薄膜または平板(例えば、厚み0.3mm程度)を図示しない巻出しローラに取付け、図示しない駆動機構を用いて図1,3に示すような製造装置に連続して搬送する構成とすることができるが、これに限定されるものではなく、いかなる態様とすることも可能である。 In the embodiment of the present invention, a plate material in which slits penetrating in the thickness direction for producing corrugated fins are formed by cutting or punching a thin film or flat plate having high thermal conductivity such as aluminum, copper, or brass. It is possible to make it. For example, a thin film or a flat plate wound in a roll shape (for example, about 0.3 mm thick) is attached to an unillustrated unwinding roller, and continuously conveyed to a manufacturing apparatus as shown in FIGS. However, the present invention is not limited to this, and any mode is possible.
また、本発明の実施の形態において、板材に形成するスリットの幅は、隣り合うコルゲート部分の独立した成形に影響しない程度であればよく、例えば0.3〜3.0mm程度とすることが可能であるが、熱交換性能の向上、コルゲートフィンを固定する放熱板その他の基材との間の応力緩和、さらにコルゲート部分の目詰まり防止の観点から、0.9〜2.0mm程度とすることが好適であり、さらに完成品の小型化の要請から、1mm程度とすることがより好ましいが、これに限定されるものではない。 Further, in the embodiment of the present invention, the width of the slit formed in the plate material may be such that it does not affect the independent forming of the adjacent corrugated portions, and can be, for example, about 0.3 to 3.0 mm. However, in order to improve heat exchange performance, relieve stress between the heat sink and other base materials that fix the corrugated fins, and further prevent clogging of the corrugated portion, the thickness should be about 0.9 to 2.0 mm. In view of the demand for further miniaturization of the finished product, it is more preferably about 1 mm, but is not limited thereto.
図3は、図1に示すコルゲートフィンの製造装置100を上面視したものに相当する、図1に示す成形部50をさらに説明するための図である。なお、図3においては、第1の成形ロール22の表面に形成された成形歯24(図1参照)のうち、山部分24aの頂点部分のみを示しており、図1に示す谷部分24bは、隣り合う山部分24aの間に位置しているが、明示していない。
FIG. 3 is a view for further explaining the forming
図3に示す第1の成形ロール22は、複数の成形歯部材22a,22b,22c,22dを含み、これらが板材10の搬送方向に垂直、つまり成形ロール22の回転軸28の方向に並ぶように設けられている。本実施の形態において、複数の成形歯部材22a,22b,22c,22dはそれぞれ、隣り合う成形歯部材(22aと22b、22bと22c、22cと22d)の間の成形歯(図1参照)の位相が互いにずれるようにそれぞれ形成されている。ここでいう成形歯の位相とは、例えば第1の成形ロール22の回転方向または板材10の搬送方向tに沿った山部分24aの頂点部分のずれとして視認することができ、例えば一つの成形歯部材において、隣り合う山部分24aの頂点部分の間隔を繰り返し単位として「1ピッチ」のように称する場合がある。図3に示す第1の成形ロール22では、成形歯部材22aと22c,22bと22dとがそれぞれ同じ位相となるように配置されている一方、隣り合う成形歯部材間の成形歯同士は、それぞれ半ピッチ(1ピッチの半分)ずつずらした状態で配置されているが、これに限定されるものではない。
The first forming
図3に示す成形部50に板材10が搬送されると、成形ロール22を構成する複数の成形歯部材22a,22b,22c,22dと、これに対応する図示しない成形ロール32(図1参照)を構成する複数の成形歯部材の形状に応じたコルゲート部分18が成形される。本実施の形態において、成形歯部材22a,22b,22c,22dの回転軸28方向の幅はそれぞれ、板材10の、隣り合うスリット12間で区画されたコルゲート成形部分16の幅w(図2参照)と対応するように配置されている。ここで「コルゲート成形部分16の幅と対応する」とは、図2に示すコルゲート成形部分16の幅wと図3に示す成形歯部材22a,22b,22c,22dの幅とを一致させることができ、より好適であるが、板材10のスリット12部分で緩衝することができるので、完全一致させる必要はないことを示している。
When the
図3に示す成形部50を通過した板材10には、コルゲート部分18および平坦部分20が所定の間隔で交互に形成されている。ここで再び図1を参照すると、第1の成形ロール22に形成された平坦谷部26と第2の成形ロール32に形成された平坦山部36とが互いに対応してかみ合うように形成されている。図1に示す平坦谷部26と平坦山部36の形状は、図3に示した複数の成形歯部材22a〜22dの形状にかかわらず連続しており、成形歯部材間の位相のずれはない。
図1に示す平坦谷部26と平坦山部36を有する成形部50を板材10が通過すると、搬送方向tに所定の長さにわたり平坦部分20が形成される。図3に示すように、このような平坦部分20は、板材10に形成された連続部分14に対応するようにコルゲート部分18の間に形成される。ここで、「連続部分14に対応する」とは、スリット12の長手方向に所定の長さにわたり板材10の連続部分14の少なくとも一部に断面平坦形状の平坦部分20が形成されるものであれば良く、連続部分14と平坦部分20とを完全一致させる必要はないことを示している。本発明の実施の形態において、図1に示す平坦谷部26と平坦山部36の組からなる平坦歯のかみ合わせ形状は、断面平坦形状の平坦部分を形成することが可能であれば図1に示す形状に限定されるものではない。また、他の実施の形態として、複数の平坦歯を成形ロール22,32の回転方向に対し等間隔に設けることも好適である。
When the
図3に示すコルゲート部分18の間に形成された平坦部分20は、板材10の切断箇所とすることができる。例えば図1に示すように、成形部50と同期および/または連動し、成形部50を通過した板材10を平坦部分20で搬送方向tに垂直に切断する切断部60をさらに設けることができる。また、必要に応じて、図示しない端部処理部を設けて、切断部60により切断された切断面を含む端部を研磨などにより適切な形状に加工することも好適である。本実施の形態によれば、スリットを挟んで並設するコルゲート部分の両端部分が連続する一連のコルゲートフィンを、連続して作製することが可能となる。
The
図4は、本発明の実施の形態におけるコルゲートフィンの製造装置により作製されたコルゲートフィンの一例を説明するための上面図である。また、図5は、図4に示すコルゲートフィン70をA−A断面から側面視した図であり、図6は、図4に示すコルゲートフィン70の端部72をB−B方向から側面視した図である。図4〜6に示すコルゲートフィン70のコルゲート部分18a,18b,18c,18dは、断面略矩形状を有している。
FIG. 4 is a top view for explaining an example of the corrugated fin manufactured by the corrugated fin manufacturing apparatus in the embodiment of the present invention. FIG. 5 is a side view of the
図4,5に示すように、本実施の形態のコルゲートフィン70は、スリット12を挟んで隣り合うコルゲート部分18aと18b、18bと18c、18cと18dの位相がそれぞれ互いにずれた、いわゆるオフセットフィンと称される形状を有している。本実施の形態においては、スリット12を挟んで隣り合うコルゲート部分はそれぞれ、端部72,74の近傍を除きほぼ半ピッチずつずれているため、図4に示すA−A断面方向に側面視すると、コルゲート部分18c,18dはそれぞれ、コルゲート部分18a,18bの位相と重なり合っている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
一方、図4〜6に示すように、コルゲート部分18a,18b,18c,18dはいずれも、コルゲートフィン70の端部72の一部で繋がっており、図4に示す端部74でも同様に、コルゲート部分18a,18b,18c,18dは繋がっている。このため、個別に作製したコルゲートフィンを並べて図4に示すように配置されたオフセットフィンを作製する場合と比較すると、位置決めの手間が削減されるため作業性が向上し、また、熱交換器その他の完成品の成形精度の向上にも寄与しうる。本実施の形態において、図6に示す連続部分14の幅Lは、連続部分14が容易に破断しない程度であれば特に制限はなく、板材の材質や厚みにより適宜設定しうるものであるが、例えば1mm程度とすることができる。
On the other hand, as shown in FIGS. 4 to 6, all of the
本発明は、ヒートシンクや、熱交換器の一部材としてのコルゲートフィンの作製に好適に利用することが可能である。 The present invention can be suitably used for manufacturing a heat sink and a corrugated fin as a member of a heat exchanger.
10 板材、12 スリット、14 連続部分、16 コルゲート成形部分、18,18a,18b,18c,18d コルゲート部分、20 平坦部分、22,32 成形ロール、22a,22b,22c,22d 成形歯部材、24,34 成形歯、24a,34a 山部分、24b,34b 谷部分、26 平坦谷部、28,38 回転軸、36 平坦山部、50 成形部、60 切断部、70 コルゲートフィン、72,74 端部、100 製造装置。 10 plate material, 12 slits, 14 continuous parts, 16 corrugated parts, 18, 18a, 18b, 18c, 18d corrugated parts, 20 flat parts, 22, 32 forming rolls, 22a, 22b, 22c, 22d forming tooth members, 24, 34 molded teeth, 24a, 34a crest portions, 24b, 34b trough portions, 26 flat trough portions, 28, 38 rotating shafts, 36 flat crest portions, 50 molded portions, 60 cutting portions, 70 corrugated fins, 72, 74 ends, 100 Manufacturing equipment.
Claims (11)
前記成形手段は、前記板材を成形するための複数の成形歯を有し、回転可能に軸支された成形ロールの組が、各成形ロールの回転により前記複数の成形歯が互いにかみ合うように設けられてなる成形ロール対を備え、
前記成形ロールには、各成形ロールの回転軸方向に並設された複数の成形歯部材が、隣り合う成形歯部材間の成形歯の位相が互いにずれるようにそれぞれ形成されてなることを特徴とするコルゲートフィンの製造装置。 A plate material having a slit penetrating in the thickness direction, comprising a forming means for forming the plate material conveyed in the longitudinal direction of the slit into a cross-sectional wave shape,
The forming means has a plurality of forming teeth for forming the plate material, and a set of forming rolls rotatably supported is provided so that the plurality of forming teeth are engaged with each other by rotation of each forming roll. A pair of forming rolls,
In the molding roll, a plurality of molding tooth members arranged in parallel in the rotation axis direction of each molding roll are formed so that the phases of the molding teeth between adjacent molding tooth members are shifted from each other. Corrugated fin manufacturing equipment.
前記板材が、平行に設けられた複数のスリットを有し、
前記成形歯部材の、前記回転軸方向の幅と、前記板材に形成された、隣り合うスリット間の幅とが対応することを特徴とするコルゲートフィンの製造装置。 The manufacturing apparatus according to claim 1,
The plate material has a plurality of slits provided in parallel,
The corrugated fin manufacturing apparatus, wherein a width of the molded tooth member in the rotation axis direction corresponds to a width between adjacent slits formed in the plate member.
前記板材に形成された複数のスリットが、前記スリットの長手方向に所定の幅を有する連続部分を挟んで断続的に設けられてなり、
前記連続部分で板材を前記スリットの長手方向に垂直に切断する切断手段をさらに備えることを特徴とするコルゲートフィンの製造装置。 The manufacturing apparatus according to claim 2,
A plurality of slits formed in the plate material are provided intermittently across a continuous portion having a predetermined width in the longitudinal direction of the slit,
A corrugated fin manufacturing apparatus, further comprising a cutting means for cutting the plate material perpendicularly to the longitudinal direction of the slit at the continuous portion.
前記成形ロールが、前記スリットの長手方向に所定の長さにわたり前記連続部分の少なくとも一部を断面平坦形状に成形するための平坦歯を備えることを特徴とするコルゲートフィンの製造装置。 In the manufacturing apparatus of Claim 3,
The corrugated fin manufacturing apparatus, wherein the forming roll includes flat teeth for forming at least a part of the continuous portion into a flat cross-sectional shape over a predetermined length in the longitudinal direction of the slit.
前記複数のコルゲート部分が、前記板材の各スリット間にそれぞれ形成されることを特徴とする請求項6に記載のコルゲートフィンの製造方法。 The plate material has a plurality of slits provided in parallel,
The method of manufacturing a corrugated fin according to claim 6, wherein the plurality of corrugated portions are respectively formed between the slits of the plate material.
前記連続部分で板材を切断する切断工程をさらに有することを特徴とする請求項6または7に記載のコルゲートフィンの製造方法。 The slit formed in the plate material is provided intermittently across a continuous portion having a predetermined width in the longitudinal direction of the slit,
The method for producing a corrugated fin according to claim 6 or 7, further comprising a cutting step of cutting the plate material at the continuous portion.
前記スリットの長手方向に所定の長さにわたり前記連続部分の少なくとも一部を断面平坦形状に成形する工程をさらに含むことを特徴とするコルゲートフィンの製造方法。 In the manufacturing method of Claim 8,
A method for manufacturing a corrugated fin, further comprising the step of forming at least a part of the continuous portion into a flat cross-sectional shape over a predetermined length in the longitudinal direction of the slit.
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JP2014233779A (en) * | 2013-05-31 | 2014-12-15 | カルソニックカンセイ株式会社 | Manufacturing method of fin, and fin |
CN105665500A (en) * | 2016-03-31 | 2016-06-15 | 无锡洲翔成套焊接设备有限公司 | Corrugated plate forming roller with supporting roller |
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