JP4037241B2 - コルゲートフィン - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、コルゲートフィンの技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】
従来のコルゲートフィンは、複合型熱交換器におけるフィン幅とルーバーの数の比をコンデンサ側とラジエータ側で差をつけることにより、必要放熱量に対応している(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
【特許文献1】
特開平10−253276号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
特に自動車に用いられる複合型熱交換器においては、車室の大きさの多様化や、エンジンルームの冷却性能の要求仕様の多様化によって、複合型熱交換器を構成するコンデンサとラジエータの厚さ(コルゲートフィンではフィン幅)を異なるものにしたいという要求がある。
しかしながら、従来のコルゲートフィンにあっては、複合型熱交換器のコルゲートフィンの一体的に設けられる一方のコルゲートフィンのフィン幅を異なるものにすると、フィン幅に従って設けられるルーバーの数が違うことにより、波状に成形する工程の際に残留応力の違いによって、全体的に曲がってしまう問題があった。
【0005】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、コストを抑制して複合型熱交換器を構成する2種類のコルゲートフィンを異なるフィン幅にでき、多様化した性能要求に応えるようにでき、また、熱交換性能を向上することができるコルゲートフィンを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明では、2種類の熱交換器を一体にした複合型熱交換器用のコルゲートフィンにおいて、
2種類の異なるフィン幅のコルゲートフィンを並列させて一体的に設け、それぞれのコルゲートフィンに小さな切込みをフィン幅に対応して多数条入れて所定の角度に起立させたルーバー群を設け、かつルーバー群の起立方向が互いのコルゲートフィンで異なるようにし、フィン幅の小さいコルゲートフィンのルーバー群の単位幅当りの加工量に対して、フィン幅の大きいコルゲートフィンのルーバー群の単位幅当りの加工量を小さくしたことを特徴とする手段とした。
【0007】
請求項2記載の発明では、フィン幅の大きい方のコルゲートフィンのルーバー群の角度をフィン幅の小さい方のコルゲートフィンのルーバー群の角度より小さくして、フィン幅の大きいコルゲートフィンのルーバー群の単位幅当りの加工量を小さくしたこと特徴とする手段とした。
【0008】
請求項3記載の発明では、フィン幅が大きい方のコルゲートフィンに設けられるルーバー群の各ルーバー間の間隔をフィン幅が小さい方のコルゲートフィンに設けられるルーバー群の各ルーバー間の間隔より狭くするようにして、フィン幅の大きいコルゲートフィンのルーバー群の単位幅当りの加工量を小さくしたことを特徴とする手段とした。
【0009】
請求項4記載の発明では、フィン幅の小さい方のコルゲートフィンが自動車用コンデンサに用いられるものであり、フィン幅の大きい方のコルゲートフィンが自動車用ラジエータに用いられるものであることを特徴とする手段とした。
【0010】
請求項5記載の発明では、全体的に波状に成形されるコルゲートフィンの曲がり方向内側の波ピッチを広げて、波ピッチを所定の広さにするとともに、コルゲートフィン全体の曲がりを矯正する工程を設けたことを特徴とする手段とした。
【0011】
【発明の作用と効果】
請求項1記載の発明では、フィン幅の小さいコルゲートフィンのルーバー群の単位幅当りの加工量に対して、フィン幅の大きいコルゲートフィンのルーバー群の単位幅当りの加工量を小さくすることによって、単位幅当りの残留応力を小さくする。これにより、残留応力の集中の度合いを低くして、大きいフィン幅によって数の多いルーバー群と集中の小さい残留応力の組み合わせが、小さいフィン幅によって数の少ないルーバー群と集中の大きい残留応力の組み合わせと略つりあうようにして、コルゲートフィンがその後の加工工程によって全体的に曲がってしまうことを防ぐことができる。
【0012】
これにより、2種類のコルゲートフィンを異なるフィン幅にでき、多様化した性能要求に応えるようにできる。
【0013】
請求項2記載の発明では、フィン幅の大きい方のコルゲートフィンのルーバー群の角度をフィン幅の小さい方のコルゲートフィンのルーバー群の角度より小さくしたことによって、フィン幅の大きい方のルーバー群を成形する加工量が小さくて済むこととなり、加工量が小さくて済むことより単位幅当りの残留応力の集中を小さくする。これにより、大きいフィン幅によって数の多いルーバー群と集中の小さい残留応力の組み合わせが、小さいフィン幅によって数の少ないルーバー群と集中の大きい残留応力の組み合わせと略つりあうようにして、コルゲートフィンがその後の加工工程によって全体的に曲がってしまうことを防ぐことができる。
さらに、フィン幅の大きい側のルーバーは起立角度が小さいため、ルーバーの数が多くてもスムーズに空気が通過するため良好な冷却性能を得ることができる。 これにより、2種類のコルゲートフィンを異なるフィン幅にでき、多様化した性能要求に応えるようにできるとともに、熱交換性能を向上することができる。
【0014】
請求項3記載の発明では、フィン幅の大きい方のコルゲートフィンのルーバー群の各ルーバー間の間隔を狭くする。ルーバー間の間隔を狭くすると、ルーバーを形成する際の切れ込みを所定の角度に起立させる加工量は減ることとなる。よって、大きいフィン幅と集中の小さい残留応力の組み合わせが、小さいフィン幅と集中の大きい残留応力の組み合わせと略つりあうようにして、コルゲートフィンがその後の加工工程によって全体的に曲がってしまうことを防ぐことができる。
また、フィン幅の大きい側のルーバーはピッチが狭くなることにより空気の流れに当る放熱面積を大きくでき良好な冷却性能を得ることができる。
これにより、2種類のコルゲートフィンを異なるフィン幅にでき、多様化した性能要求に応えるようにでき、また、熱交換性能を向上することができる。
【0015】
請求項4記載の発明では、フィン幅の小さい方のコルゲートフィンが自動車用コンデンサに用いられるものであり、フィン幅の大きい方のコルゲートフィンが自動車用ラジエータに用いられるものであるため、複合型熱交換器のコンデンサとラジエータのフィン幅をそれぞれに要求される冷却性能に応じたものにでき、コストを抑制しながら、多様化した自動車に対応できる。
【0016】
請求項5記載の発明では、2種類の異なるフィン幅のフィン部材を波状に成形してコルゲートフィンを成形する際に、波状に成形して全体的に曲がろうとするコルゲートフィンを曲がり方向内側の波ピッチを広くして波ピッチを所定の広さにするとともに曲がりを矯正する。これにより、さらに曲がりを少なく矯正することができる。これにより、2種類のコルゲートフィンを異なるフィン幅にでき、多様化した性能要求に応えるようにできる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のコルゲートフィンを実現する実施の形態を、請求項1,2,4に係る発明に対応する第1実施例と、請求項3に係る発明に対応する第2実施例と、請求項5に係る発明に対応する第3実施例とに基づいて説明する。
【0018】
(第1実施例)
【0019】
まず、構成を説明する。
図1は第1実施例のコルゲートフィンの用いた複合型熱交換器を示す説明図である。図2は第1実施例のコルゲートフィンの説明図である。図3は第1実施例のコルゲートフィンの説明断面図である。
図1〜3における主要符号を説明すると、1は複合型熱交換器、2はコルゲートフィン、21はコルゲートフィンのコンデンサ部分、22はコルゲートフィンのラジエータ部分、211はコルゲートフィンのコンデンサ部分に設けたルーバー群、221はコルゲートフィンのラジエータ部分に設けたルーバー群、3はチューブ、4はコルゲートフィン矯正装置、41はコルゲートフィン矯正装置のローラー、Aはコルゲートフィンのコンデンサ部分に設けたルーバー群の起立角度、Bはコルゲートフィンのラジエータ部分に設けたルーバー群の起立角度、LAはコンデンサ部分のフィン幅、LBはラジエータ部分のフィン幅、hはコルゲートフィンの波高さである。
【0020】
第1実施例では、自動車に搭載されるコンデンサとラジエータを一体にした複合型熱交換器1に用いられるコルゲートフィン2の例である。
【0021】
コルゲートフィン2は、図2に示すように、コンデンサのコルゲートフィン2として用いるコンデンサ部分21とラジエータとして用いるラジエータ部分22を一体的に設けたものである。
【0022】
また、コルゲートフィン2はコンデンサ部分21のフィン幅をLAとし、ラジエータ部分22のフィン幅をLBとし、波ピッチをFとし、波高さをhとし、ラジエータ部分22のフィン幅LBをコンデンサ部分21のフィン幅LAより大きくしている。
【0023】
このコンデンサ部分21とラジエータ部分22を有するコルゲートフィン2は、長い板材にまず、コンデンサ部分21に所定の間隔で、ルーバー群211を設ける。ルーバー群211はコンデンサ部分21のフィン幅に従って、切り込みを多数条となるように設け、所定の角度Aとなるように切り込みを起立させるようにしたものである。
【0024】
第1実施例では、コンデンサ部分21に設けるルーバー群211のルーバーの数を16にし、ルーバーの起立角度Aを23°にしている。
【0025】
一方、長い板材のラジエータ部分22にも、所定の間隔でルーバー群221を設ける。ルーバー群221はラジエータ部分22のフィン幅に従って、切り込みを多数条となるように設け、所定の角度Bとなるように切り込みを起立させるようにしたものである。
【0026】
第1実施例では、ラジエータ部分22に設けるルーバー群221のルーバーの数を27にし、ルーバーの起立角度Bを20°にしている。
【0027】
また、コンデンサ部分21のルーバー群211の向きと、ラジエータ部分22のルーバー群221の向きは対向するように異なる向きとする。
【0028】
このルーバー群211,221を設けた板材を波状となるように加工で成形してコルゲートフィン2とし、このコルゲートフィン2をチューブ3間に設けたものを複数層設けるようにして複合型熱交換器1を構成している。
【0029】
次に、作用を説明する。
【0030】
[コルゲートフィン成形の際の曲がり防止作用]
【0031】
コルゲートフィン2のコンデンサ部分21とラジエータ部分22に設けるルーバー群211,221は、数が16個と27個と異なるため、ルーバーを設けるための切り込みを設ける加工や、切り込みを引き起こして起立させる加工の際に加工部分およびその付近に残留応力がのこってしまう。しかし、第1実施例では、27個と多く設けられるラジエータ部分22のルーバー群221の角度Bを20°と小さくすることによって、切り込みを引き起こして起立させる加工量をコンデンサ部分21のルーバー群211より小さくすることにより、単位幅当りの残留応力の集中を小さくし、コンデンサ部分21とラジエータ部分22に残る残留応力の各々の合計を同程度となるようにする。残留応力の各々の合計が同程度となることにより、波状に加工するその後の工程において、全体的に曲がってしまうことを防止できることとなる。
【0032】
第1実施例においては、その後に、複数のローラー41を所定の間隔で有するコルゲートフィン矯正装置4のローラー間にコルゲートフィン2を通過させ、その後の複合型熱交換器1への組み付けおよび、複合型熱交換器1での精度を高く維持できるようにし、コルゲートフィン2の直線性が高い精度で得られるようにするとともに、所定の広さのフィンピッチとなるようにしている。
【0033】
[空気の流れのスムーズ化作用]
フィン幅が大きいラジエータ部分22のルーバー群221の角度を小さくすることにより、ルーバーの数が増えることによる空気抵抗が緩和されるため、ラジエータ部分22のフィン幅LBを大きくしても空気がスムーズに流れ、冷却性能は、フィン幅LBを大きくした効果の分を損なうことなく向上できる。
【0034】
次に、効果を説明する。
【0035】
第1実施例のコルゲートフィン2にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【0036】
(1)自動車用の複合型熱交換器1の2種類の異なるフィン幅のコルゲートフィン2のラジエータ部分22とコンデンサ部分21を並列させて一体的に設け、コンデンサ部分21とラジエータ部分22に小さな切込みをフィン幅LA,LBに対応して16個、27個と多数条入れてコンデンサ部分21が23°、ラジエータ部分22が20°となるように起立させたルーバー群211,221を設け、かつルーバー群211,221の起立方向が互いのコルゲートフィン2で対向するように異なるようにし、フィン幅の小さいコルゲートフィンのルーバー群の単位幅当りの加工量に対して、フィン幅の大きいコルゲートフィンのルーバー群の単位幅当りの加工量を小さくしたことにより曲がりを防止して、2種類のコルゲートフィン2を異なるフィン幅LA,LBにでき、多様化した性能要求に応えるようにできる。
【0037】
(2)自動車用の複合型熱交換器1の2種類の異なるフィン幅のコルゲートフィン2のコンデンサ部分21が23°とし、ラジエータ部分22が20°となるようにし、フィン幅LBの大きい方のコルゲートフィン2のルーバー群211の角度をフィン幅LAの小さい方のコルゲートフィン2のルーバー群221の角度より小さくしたため、2種類のコルゲートフィン2を異なるフィン幅LA,LBに対応したルーバー起立角度としたので、多様化した性能要求に応えるようにでき、また、熱交換性能を向上することができる。
【0038】
(4)コルゲートフィン2のコンデンサ部分21が自動車用コンデンサに用いられるものであり、コルゲートフィン2のラジエータ部分22が自動車用ラジエータに用いられるものであるため、複合型熱交換器1のコンデンサとラジエータのフィン幅LA,LBに対応したルーバー角度としたので、それぞれに要求される冷却性能に応じたものにでき、コストを抑制しながら、多様化した自動車に対応できる。
【0039】
(第2実施例)
【0040】
第2実施例は、フィン幅の大きい方のコルゲートフィン2のルーバー群の各ルーバー間の間隔を狭くするようにした例である。
【0041】
すなわち、図5に示すように、フィン幅LBの大きいラジエータ部分22のルーバー群221のルーバーのピッチPBをコンデンサ部分21のルーバー群211のピッチPAより小さくしている。
なお、他の構成は第1実施例と同様であるので、説明を省略する。
【0042】
次に、作用を説明する。
【0043】
[コルゲートフィン成形の際の曲がり防止作用]
【0044】
第2実施例では、ラジエータ部分22のルーバーのピッチPBを狭くすることにより、ルーバーを形成する際に、切れ込みを所定の角度に引き起こす加工量を減らすようにして、ラジエータ部分22の残留応力の単位幅当りの集中が、コンデンサ部分21に残る残留応力の単位幅当りの集中と同等になるようにし、その後の波状に成形する工程におけるコルゲートフィン2の曲がりを防止する。
【0045】
次に、効果を説明する。
【0046】
この第2実施例のコルゲートフィン2にあっては、第1実施例の(1),(4)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【0047】
(3)フィン幅LBの大きい方のコルゲートフィン2のルーバー群の各ルーバー間の間隔PBを狭くするようにしたことにより、2種類のコルゲートフィン2を異なるフィン幅にでき、多様化した性能要求に応えるようにできる。
【0048】
(第3実施例)
【0049】
第3実施例は、コルゲートフィン2全体の曲がりを、その後に矯正するコルゲートフィン2の製造方法の例である。
【0050】
第3実施例では、コルゲートフィン2を形成する際に、波状にする加工の際に生じるコルゲートフィン全体の曲がりを、その後に、図4に示すコルゲートフィン矯正装置4をもちいて、所定の間隔で対向させて配置したローラー41の間にコルゲートフィンを通過させる際、曲がり内側のローラーの周速度を対向側より速めて、図6(b)に示すように曲がりの内側の波状のピッチ間隔F2を広げて全体の曲がりを矯正し、かつ、成形前のフィン幅を48mmとし、成形後のフィン幅が47.5mmとなるようにしている。なお、他の作用構成は第1実施例と同様であるので、説明を省略する。
【0051】
次に、効果を説明する。
【0052】
この第3実施例のコルゲートフィン2にあっては、第1実施例の(1),(2)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【0053】
(5)自動車の複合型熱交換器1において、コンデンサ部分21とラジエータ部分22を異なるフィン幅で並列させて一体的に設けるようにし、波状に成形する工程のコルゲートフィン2全体の曲がりを、その後に曲がり方向内側の波ピッチを広くして波ピッチを所定の広さにするとともに曲がりを矯正する。これにより、さらに曲がりを少なく矯正することができ、2種類のコルゲートフィン2を異なるフィン幅にでき、多様化した性能要求に応えるようにできる。
【0054】
また、このコルゲートフィン矯正装置4は、第1実施例や第2実施例と組み合わせて使用してもよい。組み合わせて使用すると、非常に精度高くコルゲートフィンの曲がりを制限できるため、その後の複合型熱交換器の製造工程の効率的な製造に寄与できるとともに、複合型熱交換器の製品精度を高めることができる。
【0055】
以上、本発明のコルゲートフィン2を第1実施例〜第3実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【0056】
例えば、実施例では、コルゲートフィンを通るエアーに直交するようにルーバーを設けたが、角度を与えて設けるようにしてもよい。この際には、コンデンサ側とラジエータ側で同じ向きにしてもよく、異なる向きにしてもよく、また、同じ角度にしてもよく、異なる角度にしてもよい。
【0057】
また、コルゲートフィンの波ピッチを変更する際には、実施例では所定の幅のローラー間を通すようにしているが、波高さを低くなるよう押さえつけるようにしてもよい。
【0058】
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例のコルゲートフィンの用いた複合型熱交換器を示す説明図である。
【図2】第1実施例のコルゲートフィンの説明図である。
【図3】第1実施例のコルゲートフィンの説明断面図である。
【図4】第1実施例のコルゲートフィンの製造に用いるコルゲートフィン矯正装置を示す説明図である。
【図5】第2実施例のコルゲートフィンの説明断面図である。
【図6】第3実施例のコルゲートフィンの説明図である。
【符号の説明】
1 複合型熱交換器1
2 コルゲートフィン
21 (コルゲートフィンの)コンデンサ部分
22 (コルゲートフィンの)ラジエータ部分
211 (コルゲートフィンのコンデンサ部分に設けた)ルーバー群
221 (コルゲートフィンのラジエータ部分に設けた)ルーバー群
3 チューブ
4 コルゲートフィン矯正装置
41 (コルゲートフィン矯正装置の)ローラー
A (ルーバー群の)起立角度
B (ルーバー群の)起立角度
Claims (5)
- 2種類の熱交換器を一体にした複合型熱交換器用のコルゲートフィンにおいて、
2種類の異なるフィン幅のコルゲートフィンを並列させて一体的に設け、それぞれのコルゲートフィンに小さな切込みをフィン幅に対応して多数条入れて所定の角度に起立させたルーバー群を設け、かつルーバー群の起立方向が互いのコルゲートフィンで異なるようにし、フィン幅の小さいコルゲートフィンのルーバー群の単位幅当りの加工量に対して、フィン幅の大きいコルゲートフィンのルーバー群の単位幅当りの加工量を小さくしたことを特徴とするコルゲートフィン。 - 請求項1に記載されたコルゲートフィンにおいて、
フィン幅の大きい方のコルゲートフィンのルーバー群の角度をフィン幅の小さい方のコルゲートフィンのルーバー群の角度より小さくして、フィン幅の大きいコルゲートフィンのルーバー群の単位幅当りの加工量を小さくしたこと特徴とするコルゲートフィン。 - 請求項1または請求項2記載のコルゲートフィンにおいて、フィン幅が大きい方のコルゲートフィンに設けられるルーバー群の各ルーバー間の間隔をフィン幅が小さい方のコルゲートフィンに設けられるルーバー群の各ルーバー間の間隔より狭くするようにして、フィン幅の大きいコルゲートフィンのルーバー群の単位幅当りの加工量を小さくしたことを特徴とするコルゲートフィン。
- 請求項1から請求項3に記載されたコルゲートフィンにおいて、
フィン幅の小さい方のコルゲートフィンが自動車用コンデンサに用いられるものであり、フィン幅の大きい方のコルゲートフィンが自動車用ラジエータに用いられるものであることを特徴とするコルゲートフィン。 - 請求項1から請求項4記載のコルゲートフィンにおいて、
全体的に波状に成形されるコルゲートフィンの曲がり方向内側の波ピッチを広げて、波ピッチを所定の広さにするとともに、コルゲートフィン全体の曲がりを矯正する工程を設けたことを特徴とするコルゲートフィンの製造方法。
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