コルゲートフィンおよびそれを備える熱交換器
【課題】製作時に予期しない箇所に曲がりが発生するのを確実に防止することができ、これによって製品精度の向上と製作の容易化とを図ることのできるコルゲートフィンおよびそれを備える熱交換器をそれぞれ提供する。
【解決手段】互いに対向する一対の側辺１１，１１´および互いに対向する一対の端辺１２，１２´をそれぞれ有する平板部５ａと、この平板部５ａの側辺１１，１１´に連設される接合部５ｂとが交互にコルゲート状に屈曲形成されてなる熱交換器用のコルゲートフィン５Ｃにおいて、接合部５ｂは、熱交換媒体が流通されるチューブ４に接合される平坦面２０を有し、平板部５ａは、一対の側辺１１，１１´が配される方向と一対の端辺１２，１２´が配される方向との２方向において、任意の切断面で凹部５３または凸部５６，５７を有するものとする。
【解決手段】互いに対向する一対の側辺１１，１１´および互いに対向する一対の端辺１２，１２´をそれぞれ有する平板部５ａと、この平板部５ａの側辺１１，１１´に連設される接合部５ｂとが交互にコルゲート状に屈曲形成されてなる熱交換器用のコルゲートフィン５Ｃにおいて、接合部５ｂは、熱交換媒体が流通されるチューブ４に接合される平坦面２０を有し、平板部５ａは、一対の側辺１１，１１´が配される方向と一対の端辺１２，１２´が配される方向との２方向において、任意の切断面で凹部５３または凸部５６，５７を有するものとする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばラジエータやオイルクーラ、アフタクーラ等の熱交換器において、熱交換媒体の熱を放熱するコルゲートフィンおよびそれを備える熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば油圧ショベルやブルドーザ等の作業車両におけるエンジンルームには、エンジンやラジエータ、冷却ファン装置などが所定の配置で設置されている。そして、冷却ファン装置の駆動により、ラジエータを通過する冷却空気の流れを生成し、エンジンとラジエータとの間で循環されるエンジン冷却水を冷却している。
【０００３】
ラジエータは、主として、上側タンクと、下側タンクと、複数のチューブと、フィンとを備えて構成されている。
上側タンクと下側タンクとは、所定の間隔を存して配置される複数のチューブによって接続されている。これにより、エンジンから送り出されたエンジン冷却水が、一旦、上側タンクに貯留され、複数のチューブを通って下側タンクに溜められた後、エンジンに還流される。
フィンは、互いに隣接するチューブの間に配され、ろう付け等の接合手段によってチューブに接合されている。
【０００４】
上記のフィンとして、互いに対向する一対の側辺および互いに対向する一対の端辺をそれぞれ有する平板部と、この平板部の側辺に連設される接合部とが交互にコルゲート状に屈曲形成されてなるコルゲートフィンがある（例えば、特許文献１〜３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２３２２４６号公報
【特許文献２】特開２００２−２２８３７９号公報
【特許文献３】特開平９−１５５４８７号公報
【０００６】
コルゲートフィンは、例えば、溝成形工程と、コルゲート成形工程とを経て製造される。
溝成形工程は、薄板コイルから繰り出される帯状薄板を溝成形用の一対のロールの間を通すことにより、あるいはプレス機械を用いたプレス加工により、その板面に複数の溝を形成する工程である。
コルゲート成形工程は、溝成形加工が行われた後の帯状薄板をコルゲート成形用の一対のロールの間を通すことにより、平板部と接合部とが交互にコルゲート状に連続するよう屈曲形成する工程である。
【０００７】
ところで、上記の溝成形工程によって帯状薄板に付される溝としては、例えば、平板部の一対の側辺が配される方向に延びる溝がある。その他の例としては、平板部の一対の端辺が配される方向に延びる溝がある。
【０００８】
一対の側辺が配される方向に延びる溝を平板部に設けることにより、一対の端辺が配される方向に沿う切断面の断面係数を大きくすることができる。これにより、一対の側辺を近づけるような曲げ作用に対しては平板部の剛性を高めることができる。しかし、この場合、一対の側辺が配される方向に沿う切断面の断面係数を大きくすることができないので、一対の端辺を近づけるような曲げ作用に対しては平板部の剛性を高めることができない。
【０００９】
一対の端辺が配される方向に延びる溝を平板部に設けることにより、一対の側辺が配される方向に沿う切断面の断面係数を大きくすることができる。これにより、一対の端辺を近づけるような曲げ作用に対しては平板部の剛性を高めることができる。しかし、この場合、一対の端辺が配される方向に沿う切断面の断面係数を大きくすることができないので、一対の側辺を近づけるような曲げ作用に対しては平板部の剛性を高めることができない。
【００１０】
したがって、従来のコルゲートフィンは、製作時、より具体的にはコルゲート成形工程時に、予期しない箇所に曲がりが発生する可能性があり、形状寸法の誤差が大きくなるという問題点がある。
このため、コルゲートフィンとチューブとを交互に積層してラジエータコアを組み立てる際、コルゲートフィンの形状寸法の誤差が累積してラジエータコアに反りが生じる恐れがあり、製品精度の向上を図ることが難しいという問題点がある。また、コルゲートフィンの形状寸法の誤差を修正しようとすれば、余分な手間や時間がかかり、コルゲートフィンの形状寸法の誤差同士を相殺し合うように組み立てようとすれば、高度な技能が必要となり、製作が困難になるという問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、前述のような問題点に鑑みてなされたもので、製作時に予期しない箇所に曲がりが発生するのを確実に防止することができ、これによって製品精度の向上と製作の容易化とを図ることのできるコルゲートフィンおよびそれを備える熱交換器をそれぞれ提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するために、第１発明によるコルゲートフィンは、
互いに対向する一対の側辺および互いに対向する一対の端辺をそれぞれ有する平板部と、この平板部の側辺に連設される接合部とが交互にコルゲート状に屈曲形成されてなる熱交換器用のコルゲートフィンにおいて、
前記接合部は、熱交換媒体が流通されるチューブに接合される平坦面を有し、
前記平板部は、前記一対の側辺が配される方向と前記一対の端辺が配される方向との２方向において、任意の切断面で２つ以上の凹部または凸部を有することを特徴とするものである。
【００１３】
第１発明において、前記接合部の平坦面は、平面形状に形成されるのが好ましい（第２発明）。
【００１４】
第１発明において、前記接合部の平坦面は、曲面形状に形成されるのが好ましい（第３発明）。
【００１５】
次に、第４発明による熱交換器は、
第１発明〜第３発明のいずれかの発明に係るコルゲートフィンを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
第１発明のコルゲートフィンにおいては、一対の側辺が配される方向と一対の端辺が配される方向との２方向において、任意の切断面で２つ以上の凹部または凸部が平板部に設けられる。これにより、一対の端辺が配される方向に沿う切断面の断面係数を大きくすることができるとともに、一対の側辺が配される方向に沿う切断面の断面係数を大きくすることができる。このため、一対の側辺を近づけるような曲げ作用と、一対の端辺を近づけるような曲げ作用との両方に対して平板部の剛性を高めることができる。
また、接合部には、平板部に設けられるような凹部または凸部が設けられない。これにより、平板部と接合部との間において剛性の差を大きく持たせることができ、平板部と接合部との境界部分で容易かつ確実に折り曲げることができる。
第１発明のコルゲートフィンによれば、コルゲートフィンの製作時に予期しない箇所に曲がりが発生するのを確実に防止することができ、コルゲートフィンの形状寸法の誤差を小さく抑えることができる。
【００１７】
また、第２発明の構成を採用することにより、チューブに対する接合面積や熱的接触面積を大きくとることができる。したがって、コルゲートフィンとチューブとをより強固に接合することができるとともに、コルゲートフィンによる放熱効果をより高めることができる。
【００１８】
また、第３発明の構成を採用することにより、折り曲げ部分の応力集中を回避することができる。
【００１９】
第４発明の熱交換器によれば、製品精度が高められ、その製作が容易になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の前提技術であるコルゲートフィンを備えたラジエータの全体斜視図
【図２】図１のＸ部拡大斜視図
【図３】図２のＹ矢視方向から見た平板部の構造説明図（ａ）、（ａ）のＡ−Ａ線断面図（ｂ）、（ａ）のＢ−Ｂ線断面図（ｃ）および（ａ）のＢ´−Ｂ´線断面図（ｄ）
【図４】図２のＺ矢視要部拡大図
【図５】コルゲートフィンの製造方法説明図（ａ）、コルゲート成形前状態図（ｂ）およびコルゲート成形後状態図（ｃ）、並びに平坦面の形状説明図で、平面形状の例示図（ｄ）および曲面形状の例示図（ｅ）
【図６】第１の実施形態に係るコルゲートフィンの平板部の構造説明図（ａ）、（ａ）のＧ−Ｇ線断面図（ｂ）および（ａ）のＨ−Ｈ線断面図（ｃ）
【図７】第２の実施形態に係るコルゲートフィンの平板部の構造説明図（ａ）、（ａ）のＩ−Ｉ線断面図（ｂ）および（ａ）のＪ−Ｊ線断面図（ｃ）
【図８】第３の実施形態に係るコルゲートフィンの平板部の構造説明図（ａ）、（ａ）のＫ−Ｋ線断面図（ｂ）および（ａ）のＬ−Ｌ線断面図（ｃ）
【図９】第４の実施形態に係るコルゲートフィンの平板部の構造説明図（ａ）、（ａ）のＱ−Ｑ線断面図（ｂ）および（ａ）のＲ−Ｒ線断面図（ｃ）
【発明を実施するための形態】
【００２１】
次に、本発明によるコルゲートフィンおよびそれを備える熱交換器の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。以下においては、例えば油圧ショベルやブルドーザ等の作業車両におけるエンジンルーム内に設置されるラジエータに本発明が適用された例を説明するが、ラジエータと基本構造が同一であるオイルクーラやアフタクーラ等の熱交換器にも本発明を適用することができるのは言うまでもない。
【００２２】
図１には、本発明の前提技術であるコルゲートフィンを備えたラジエータの全体斜視図が示されている。
【００２３】
＜ラジエータの概略構造の説明＞
図１に示されるラジエータ１は、当該ラジエータ１と図示されないエンジンとの間で循環されるエンジン冷却水（熱交換媒体）がエンジンから得た熱を放散させる装置である。
このラジエータ１は、主として、上側タンク２と、下側タンク３と、チューブ４と、コルゲートフィン５とを備えて構成されている。
上側タンク２と下側タンク３とは、複数のチューブ４によって接続されている。これにより、エンジンから送り出されたエンジン冷却水を、一旦、上側タンク２に貯留し、複数のチューブ４を通して下側タンク３に溜めた後、エンジンに還流することができる。
なお、チューブ４とコルゲートフィン５とを交互に積層してラジエータコア６が組み立てられる。
【００２４】
＜チューブの説明＞
図２に示されるように、チューブ４は、エンジン冷却水の流通路４ａを内部に有する扁平管部材で構成されている。
チューブ４は、ラジエータ１の幅方向ＲＷに所定のピッチＰａで、ラジエータ１の奥行方向ＲＤに所定の隙間Ｓを存して多数配列されている。
【００２５】
＜コルゲートフィンの概略説明＞
コルゲートフィン５は、ラジエータ１の幅方向（ＲＷ）に互いに隣接するチューブ４の間に配されている。このコルゲートフィン５は、平板部５ａと接合部５ｂとが交互にコルゲート状に屈曲形成されてなるものである。
【００２６】
＜平板部の概略説明＞
平板部５ａは、ラジエータ１の幅方向（ＲＷ）において互いに対向する一対の側辺１１，１１´と、ラジエータ１の奥行方向（ＲＤ）において互いに対向する一対の端辺１２，１２´とを有する長方形状の板部である。
【００２７】
＜平板部の溝状凹部の説明＞
図３は、平板部５ａの表面に複数の溝状凹部１３を設ける例（本発明の前提技術）を示すものである。図３（ａ）に示されるように、平板部５ａの表面には、一対の端辺１２，１２´が配される方向（ＦＤ）に所定のピッチＰｂで等間隔に複数の溝状凹部１３が設けられている。
溝状凹部１３は、一側の端辺１２から他側の端辺１２´に向かう方向に進むにつれて、一側の側辺１１から他側の側辺１１´に向かう方向に斜めに直線状に延びる凹部である。
互いに隣接する溝状凹部１３において、一対の側辺１１，１１´が配される方向（ＦＷ）で見たとき、互いに隣接する溝状凹部１３の一部が重なり合うように、溝状凹部１３の配置のピッチＰｂや傾斜角度、溝状凹部１３の長さや幅の大きさなどが定められている。
なお、平板部５ａの表面に複数の溝状凹部１３を設けることにより、互いに隣接する溝状凹部１３の間の部位は相対的に筋状凸部１４となる。また、平板部５ａの裏面には、平板部５ａの表面に溝状凹部１３を設けることで結果的にその溝状凹部１３に対応する筋状凸部１５（図３（ｂ）（ｃ）参照）が形成されることになる。
【００２８】
＜平板部の任意の切断面の凹凸部の説明＞
図３（ｂ）に示されるように、平板部５ａは、一対の端辺１２，１２´が配される方向（ＦＤ）における任意の切断面において、複数の溝状凹部１３による複数の凹部１６を有することになる。言い換えれば、平板部５ａは、一対の端辺１２，１２´が配される方向（ＦＤ）における任意の切断面において、複数の筋状凸部１４，１５による複数の凸部１７，１８を有することになる。
また、図３（ｃ）（ｄ）に示されるように、平板部５ａは、一対の側辺１１，１１´が配される方向（ＦＷ）における任意の切断面において、溝状凹部１３による凹部１６を有することになる。言い換えれば、平板部５ａは、一対の側辺１１，１１´が配される方向（ＦＷ）における任意の切断面において、筋状凸部１４，１５による凸部１７，１８を有することになる。なお、図３（ｃ）に示されるように、平板部５ａのＢ−Ｂ線断面においては溝状凹部１３による１つの凹部１６または筋状凸部１５による１つの凸部１８が存在するが、同図（ｄ）に示されるように、Ｂ´−Ｂ´線断面においては溝状凹部１３による２つの凹部１６または筋状凸部１５による２つの凸部１８が存在する。
【００２９】
＜接合部の概略説明＞
図４に示されるように、接合部５ｂは、平板部５ａと直角を成し、平板部５ａよりも細い長方形状の板部であり、チューブ４に接合される平坦面２０を有している。この平坦面２０は、チューブ４の表面２１と平行を成す平面形状とされている。
ここで、平坦面２０とは、起伏が全く無くて完全に平坦な面という概念と、平板部５ａに溝状凹部１３を付すための溝成形加工時に不可避的にその溝状凹部１３と比べて無視できる程度の極めて浅い溝（加工残り）がある略平坦な面という概念との両方の概念を包含するものである。
【００３０】
＜コルゲートフィンとチューブとの接合の説明＞
コルゲートフィン５とチューブ４とは、接合部５ｂの平坦面２０とチューブ４の表面２１との間に介在されるろう材２２を用いたろう付けによって接合されている。
接合部５ｂの平坦面２０は平面形状であるので、平坦面２０が曲面形状や角面形状の場合よりも、チューブ４に対する接合面積や熱的接触面積を大きくとることができる。
接合部５ｂの平坦面２０とチューブ４の表面２１との接合面積を大きくとることができるので、コルゲートフィン５とチューブ４とをより強固に接合することができる。
接合部５ｂの平坦面２０とチューブ４の表面２１との熱的接触面積を大きくとることができるので、チューブ４内を流れるエンジン冷却水の熱をチューブ４からコルゲートフィン５へ効率良く伝導させることができ、コルゲートフィン５による放熱効果をより高めることができる。
【００３１】
＜コルゲートフィンの製造方法の説明＞
次に、コルゲートフィン５の製造方法について図５（ａ）を参照しつつ以下に説明する。
コルゲートフィン５の製造方法は、溝成形工程と、コルゲート成形工程とを含んでいる。
【００３２】
＜溝成形工程の説明＞
溝成形工程は、薄板コイル３０から繰り出されるコルゲートフィン材料の帯状薄板３０ａを一対の第１のロール３１，３１´の間を通してその板面に複数の溝状凹部１３を形成する工程である。
一対の第１のロール３１，３１´におけるそれぞれの外周面には、帯状薄板３０ａに付すべき複数の溝状凹部１３に対応する図示されない複数の凹凸部が形成されている。一対の第１のロール３１，３１´が図中矢印方向に回転駆動されると、一対の第１のロール３１，３１´の間に帯状薄板３０ａが挟まれながら下流側に送り出される。このとき、一側の第１のロール３１における凹部と、他側の第１のロール３１´における凸部との間に帯状薄板３０ａが挟まれることにより、帯状薄板３０ａの板面に複数の溝状凹部１３が付されるようになっている。
なお、プレス機械を用いたプレス加工により、帯状薄板３０ａの板面に同様の複数の溝状凹部１３を付すこともできる。
【００３３】
＜コルゲート成形工程の説明＞
コルゲート成形工程は、一対の第１のロール３１，３１´の間から繰り出される帯状薄板３０ａを、それら第１のロール３１，３１´の下流側に配される一対の第２のロール３２，３２´の間を通すことにより、平板部５ａと接合部５ｂとが交互にコルゲート状に連続するよう屈曲形成する工程である。
一対の第２のロール３２，３２´におけるそれぞれの外周部には、板面に複数の溝状凹部１３が付された後の帯状薄板３０ａをコルゲート状に屈曲成形するための図示されない複数の歯が互いに噛合可能に形成されている。一対の第２のロール３２，３２´が図中矢印方向に回転駆動されると、一対の第２のロール３２，３２´の間に帯状薄板３０ａが挟まれながら下流側に送り出される。このとき、一側の第２のロール３２における歯と歯の間と、他側の第２のロール３２´における歯との間に帯状薄板３０ａが挟まれることにより、帯状薄板３０ａがコルゲート状に屈曲形成されるようになっている。
なお、コルゲート成形が施される前の帯状薄板３０ａには、図５（ｂ）に示されるように、複数の溝状凹部１３と、これら溝状凹部１３が付されることによって形成される複数の筋状凸部１４のいずれの凹凸部もない部分（図中記号Ｔ矢印で示される部分）がある。そして、この部分が平坦面２０を有する接合部５ｂとなるようにコルゲート成形が行われる（図５（ｃ）参照）。
ここで、平坦面２０の形状としては、本実施形態では、図５（ｄ）に示されるように、平面形状とされているが、これに限定されるものではなく、同図（ｅ）に示されるように、曲面形状のものも含まれる。平坦面２０を曲面形状に形成することにより、折り曲げ部分の応力集中を回避することができる。
こうして、コルゲート成形工程を経て得られたコルゲートフィン５は、互いに隣接するチューブ４の間に挟まれ、ろう付けによってそれらチューブ４に接合される。
【００３４】
〔第１の実施形態〜第４の実施形態〕
次に、本発明の第１の実施形態〜第４の実施形態に係るそれぞれのコルゲートフィン５Ｃ，５Ｄ，５Ｅ，５Ｇについて順次に説明する。なお、以下の各実施形態において、図３等に示される本発明の前提技術と同一または同様のものについては図に同一符号を付すに留めてその詳細な説明を省略することとし、以下においては第１の実施形態と異なる点を中心に説明することとする。
【００３５】
＜第１の実施形態（図６（ａ）参照）：平板部の溝状凹部の説明＞
図６（ａ）に示されるように、第１の実施形態のコルゲートフィン５Ｃにおいて、平板部５ａの表面には、一対の端辺１２，１２´が配される方向（ＦＤ）に所定のピッチＰｈで等間隔に複数の溝状凹部５２が設けられている。
溝状凹部５２は、第１溝状凹部５２ａと第２溝状凹部５２ｂと第３溝状凹部５２ｃと第４溝状凹部５２ｄとにより構成され、平板部５ａの他側の端辺１２´を上にしたときの平面視でそれら第１溝状凹部５２ａと第２溝状凹部５２ｂと第３溝状凹部５２ｃと第４溝状凹部５２ｄとがＷの字状に連続する形状の凹部である。
第１溝状凹部５２ａは、平板部５ａの一対の側辺１１，１１´が配される方向（ＦＷ）の中央部分と他側の側辺１１´との中間部分を基点として、一側の端辺１２から他側の端辺１２´に向かう方向に進むにつれて、一側の側辺１１から他側の側辺１１´に向かう方向に斜めに直線状に延びる凹部である。
第２溝状凹部５２ｂは、平板部５ａの一対の側辺１１，１１´が配される方向（ＦＷ）の中央部分と他側の側辺１１´との中間部分を基点として、一側の端辺１２から他側の端辺１２´に向かう方向に進むにつれて、他側の側辺１１´から一側の側辺１１に向かう方向に斜めに直線状に延びる凹部である。
第３溝状凹部５２ｃは、平板部５ａの一対の側辺１１，１１´が配される方向（ＦＷ）の中央部分と一側の側辺１１との中間部分を基点として、一側の端辺１２から他側の端辺１２´に向かう方向に進むにつれて、一側の側辺１１から他側の側辺１１´に向かう方向に斜めに直線状に延びる凹部である。
第４溝状凹部５２ｄは、平板部５ａの一対の側辺１１，１１´が配される方向（ＦＷ）の中央部分と一側の側辺１１との中間部分を基点として、一側の端辺１２から他側の端辺１２´に向かう方向に進むにつれて、他側の側辺１１´から一側の側辺１１に向かう方向に斜めに直線状に延びる凹部である。
【００３６】
＜第１の実施形態（図６（ｂ）（ｃ）参照）：平板部の任意の切断面の凹凸部の説明＞
図６（ｂ）に示されるように、平板部５ａは、一対の端辺１２，１２´が配される方向（ＦＤ）における任意の切断面において、複数の溝状凹部５２による複数の凹部５３を有することになる。言い換えれば、平板部５ａは、一対の端辺１２，１２´が配される方向（ＦＤ）における任意の切断面において、複数の筋状凸部５４，５５による複数の凸部５６，５７を有することになる。
また、図６（ｃ）に示されるように、平板部５ａは、一対の側辺１１，１１´が配される方向（ＦＷ）における任意の切断面において、溝状凹部５２による凹部５３を２つ以上有することになる。言い換えれば、平板部５ａは、一対の側辺１１，１１´が配される方向（ＦＷ）における任意の切断面において、筋状凸部５４，５５による凸部５６，５７を２つ以上有することになる。
【００３７】
＜第１の実施形態の作用効果の説明＞
第１の実施形態のコルゲートフィン５Ｃにおいては、図６（ｂ）（ｃ）に示されるように、一対の側辺１１，１１´が配される方向（ＦＷ）と一対の端辺１２，１２´が配される方向（ＦＤ）との２方向において、任意の切断面で溝状凹部５２による凹部５３または筋状凸部５４，５５による凸部５６，５７が平板部５ａに設けられる。これにより、一対の端辺１２，１２´が配される方向（ＦＤ）に沿う切断面の断面係数を大きくすることができるとともに、一対の側辺１１，１１´が配される方向（ＦＷ）に沿う切断面の断面係数を大きくすることができる。このため、一対の側辺１１，１１´を近づけるような曲げ作用と、一対の端辺１２，１２´を近づけるような曲げ作用との両方に対して平板部５ａの剛性を高めることができる。
また、接合部５ｂには、平板部５ａに設けられるような溝状凹部５２による凹部５３または筋状凸部５４，５５による凸部５６，５７が設けられない。これにより、平板部５ａと接合部５ｂとの間において剛性の差を大きく持たせることができ、平板部５ａと接合部５ｂとの境界部分で容易かつ確実に折り曲げることができる。
したがって、コルゲートフィン５の製作時に、より具体的にはコルゲート成形工程時に、予期しない箇所に曲がりが発生するのを確実に防止することができ、コルゲートフィン５Ｃの形状寸法の誤差を小さく抑えることができる。
第１の実施形態のラジエータ１においては、チューブ４とコルゲートフィン５とを交互に積層してラジエータコア６が組み立てられる。コルゲートフィン５の形状寸法の誤差が小さく抑えられるので、ラジエータコア６に反りが生じるようなことがなく、製品精度を高めることができる。また、コルゲートフィン５の形状寸法の誤差の修正作業や誤差同士を相殺し合うような高度な技能が不要であるので、その製作も容易なものとなる。
【００３８】
＜第２の実施形態（図７（ａ）参照）：平板部の溝状凹部の説明＞
図７（ａ）に示されるように、第２の実施形態のコルゲートフィン５Ｄにおいて、平板部５ａの表面には、一対の側辺１１，１１´が配される方向（ＦＷ）に所定のピッチＰｉで等間隔に複数の溝状凹部５８が設けられている。
溝状凹部５８は、第１溝状凹部５８ａと第２溝状凹部５８ｂと第３溝状凹部５８ｃと第４溝状凹部５８ｄとにより構成され、平板部５ａの他側の側辺１１´を上にしたときの平面視でそれら第１溝状凹部５８ａと第２溝状凹部５８ｂと第３溝状凹部５８ｃと第４溝状凹部５８ｄとがＭの字状に連続する形状の凹部である。
第１溝状凹部５８ａは、平板部５ａの一対の端辺１２，１２´が配される方向（ＦＤ）の中央部分と一側の端辺１２との中間部分を基点として、他側の端辺１２´から一側の端辺１２に向かう方向に進むにつれて、他側の側辺１１´から一側の側辺１１に向かう方向に斜めに直線状に延びる凹部である。
第２溝状凹部５８ｂは、平板部５ａの一対の端辺１２，１２´が配される方向（ＦＤ）の中央部分と一側の端辺１２との中間部分を基点として、一側の端辺１２から他側の端辺１２´に向かう方向に進むにつれて、他側の側辺１１´から一側の側辺１１に向かう方向に斜めに直線状に延びる凹部である。
第３溝状凹部５８ｃは、平板部５ａの一対の端辺１２，１２´が配される方向（ＦＤ）の中央部分と他側の端辺１２´との中間部分を基点として、他側の端辺１２´から一側の端辺１２に向かう方向に進むにつれて、他側の側辺１１´から一側の側辺１１に向かう方向に斜めに直線状に延びる凹部である。
第４溝状凹部５８ｄは、平板部５ａの一対の端辺１２，１２´が配される方向（ＦＤ）の中央部分と他側の端辺１２´との中間部分を基点として、一側の端辺１２から他側の端辺１２´に向かう方向に進むにつれて、他側の側辺１１´から一側の側辺１１に向かう方向に斜めに直線状に延びる凹部である。
【００３９】
＜第２の実施形態（図７（ｂ）（ｃ）参照）：平板部の任意の切断面の凹凸部の説明＞
図７（ｂ）に示されるように、平板部５ａは、一対の端辺１２，１２´が配される方向（ＦＤ）における任意の切断面において、溝状凹部５８による凹部５９を２つ以上有することになる。言い換えれば、平板部５ａは、一対の端辺１２，１２´が配される方向（ＦＤ）における任意の切断面において、筋状凸部６０，６１による凸部６２，６３を２つ以上有することになる。
また、図７（ｃ）に示されるように、平板部５ａは、一対の側辺１１，１１´が配される方向（ＦＷ）における任意の切断面において、複数の溝状凹部５８による複数の凹部５９を有することになる。言い換えれば、平板部５ａは、一対の側辺１１，１１´が配される方向（ＦＷ）における任意の切断面において、複数の筋状凸部６０，６１による複数の凸部６２，６３を有することになる。
【００４０】
＜第３の実施形態（図８（ａ）参照）：平板部の溝状凹部の説明＞
図８（ａ）に示されるように、第３の実施形態のコルゲートフィン５Ｅにおいて、平板部５ａの表面には、一対の端辺１２，１２´が配される方向（ＦＤ）に所定のピッチＰｊで等間隔に複数の第１の溝状凹部６４および第２の溝状凹部６５がそれぞれ設けられている。
第１の溝状凹部６４は、一側の端辺１２から他側の端辺１２´に向かう方向に進むにつれて、一側の側辺１１から他側の側辺１１´に向かう方向に斜めに直線状に延びる凹部である。
第２の溝状凹部６５は、一側の端辺１２から他側の端辺１２´に向かう方向に進むにつれて、他側の側辺１１´から一側の側辺１１に向かう方向に斜めに直線状に延びる凹部である。
複数の第１の溝状凹部６４と複数の第２の溝状凹部６５とは互いに交差して全体として網目状に配置されている。
【００４１】
＜第３の実施形態（図８（ｂ）（ｃ）参照）：平板部の任意の切断面の凹凸部の説明＞
図８（ｂ）に示されるように、平板部５ａは、一対の端辺１２，１２´が配される方向（ＦＤ）における任意の切断面において、複数の溝状凹部６４，６５による複数の凹部６６を有することになる。言い換えれば、平板部５ａは、一対の端辺１２，１２´が配される方向（ＦＤ）における任意の切断面において、複数の筋状凸部６７，６８による複数の凸部６９，７０を有することになる。
また、図８（ｃ）に示されるように、平板部５ａは、一対の側辺１１，１１´が配される方向（ＦＷ）における任意の切断面において、複数の溝状凹部６４，６５による複数の凹部６６を有することになる。言い換えれば、平板部５ａは、一対の側辺１１，１１´が配される方向（ＦＷ）における任意の切断面において、複数の筋状凸部６７，６８による複数の凸部６９，７０を有することになる。
【００４２】
＜第４の実施形態（図９（ａ）参照）：平板部の半球状凹部の説明＞
図９（ａ）に示されるように、第４の実施形態のコルゲートフィン５Ｇにおいて、平板部５ａの表面には、一対の側辺１１，１１´が配される方向（ＦＷ）および一対の端辺１２，１２´が配される方向（ＦＤ）のそれぞれにおいて互い違いの配置となるように複数の半球状凹部７９が設けられている。
一対の端辺１２，１２´が配される方向（ＦＤ）に互いに隣接する半球状凹部７９において、一対の側辺１１，１１´が配される方向（ＦＷ）で見たとき、互いに隣接する半球状凹部７９の一部が重なり合うように、半球状凹部７９の配置のピッチＰｋや直径の大きさなどが定められている。
一対の側辺１１，１１´が配される方向（ＦＷ）に互いに隣接する半球状凹部７９において、一対の端辺１２，１２´が配される方向（ＦＤ）で見たとき、互いに隣接する半球状凹部７９の一部が重なり合うように、半球状凹部７９の配置のピッチＰｍや直径の大きさなどが定められている。
【００４３】
＜第４の実施形態（図９（ｂ）（ｃ）参照）：平板部の任意の切断面の凹凸部の説明＞
図９（ｂ）に示されるように、平板部５ａは、一対の端辺１２，１２´が配される方向（ＦＤ）における任意の切断面において、複数の半球状凹部７９による複数の凹部８０を有することになる。言い換えれば、平板部５ａは、一対の端辺１２，１２´が配される方向（ＦＤ）における任意の切断面において、複数の半球状凸部８１による複数の凸部８２を有することになる。
また、図９（ｃ）に示されるように、平板部５ａは、一対の側辺１１，１１´が配される方向（ＦＷ）における任意の切断面において、複数の半球状凹部７９による複数の凹部８０を有することになる。言い換えれば、平板部５ａは、一対の側辺１１，１１´が配される方向（ＦＷ）における任意の切断面において、複数の半球状凸部８１による複数の凸部８２を有することになる。
【００４４】
＜第２の実施形態〜第４の実施形態の作用効果の説明＞
第２の実施形態〜第４の実施形態のいずれのコルゲートフィン５Ｄ，５Ｅ，５Ｇにおいても、一対の側辺１１，１１´が配される方向（ＦＷ）と一対の端辺１２，１２´が配される方向（ＦＤ）との２方向において、任意の切断面で２つ以上の溝状凹部５８，６４，６５による凹部５９，６６または筋状凸部６０，６１，６７，６８，による凸部６２，６３，６９，７０、あるいは半球状凹部７９による凹部８０または半球状凸部８１による凸部８２が平板部５ａに設けられる。これにより、一対の端辺１２，１２´が配される方向（ＦＤ）に沿う切断面の断面係数を大きくすることができるとともに、一対の側辺１１，１１´が配される方向（ＦＷ）に沿う切断面の断面係数を大きくすることができる。したがって、第２の実施形態〜第４の実施形態のいずれのコルゲートフィン５Ｄ，５Ｅ，５Ｇによっても、第１の実施形態のコルゲートフィン５Ｃと同様の作用効果を得ることができる。かかるコルゲートフィン５Ｄ，５Ｅ，５Ｇを備えるラジエータは、第１の実施形態のラジエータ１と同様、製品精度が高められ、その製作も容易なものとなる。
【００４５】
以上、本発明のコルゲートフィンおよびそれを備える熱交換器について、複数の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、各実施形態に記載した構成を適宜組み合わせる等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明のコルゲートフィンおよびそれを備える熱交換器は、製作時に予期しない箇所に曲がりが発生するのを確実に防止することができ、これによって製品精度の向上と製作の容易化とを図ることができるという特性を有していることから、ラジエータやオイルクーラ、アフタクーラ等の用途に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００４７】
１ ラジエータ（熱交換器）
４ チューブ
５，５Ｃ，５Ｄ，５Ｅ，５Ｇ コルゲートフィン
５ａ 平板部
５ｂ 接合部
１１，１１´ 側辺
１２，１２´ 端辺
１３ 溝状凹部（前提技術）
１５ 溝状凸部（前提技術）
１６ 凹部（前提技術）
１７，１８ 凸部（前提技術）
２０ 平坦面
５２ 溝状凹部（第１の実施形態）
５３ 凹部（第１の実施形態）
５４，５５ 筋状凸部（第１の実施形態）
５６，５７ 凸部（第１の実施形態）
５８ 溝状凹部（第２の実施形態）
５９ 凹部（第２の実施形態）
６０，６１ 筋状凸部（第２の実施形態）
６２，６３ 凸部（第２の実施形態）
６４，６５ 溝状凹部（第３の実施形態）
６６ 凹部（第３の実施形態）
６７，６８ 筋状凸部（第３の実施形態）
６９，７０ 凸部（第３の実施形態）
７９ 半球状凹部（第４の実施形態）
８０ 凹部（第４の実施形態）
８１ 半球状凸部（第４の実施形態）
８２ 凸部（第４の実施形態）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばラジエータやオイルクーラ、アフタクーラ等の熱交換器において、熱交換媒体の熱を放熱するコルゲートフィンおよびそれを備える熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば油圧ショベルやブルドーザ等の作業車両におけるエンジンルームには、エンジンやラジエータ、冷却ファン装置などが所定の配置で設置されている。そして、冷却ファン装置の駆動により、ラジエータを通過する冷却空気の流れを生成し、エンジンとラジエータとの間で循環されるエンジン冷却水を冷却している。
【０００３】
ラジエータは、主として、上側タンクと、下側タンクと、複数のチューブと、フィンとを備えて構成されている。
上側タンクと下側タンクとは、所定の間隔を存して配置される複数のチューブによって接続されている。これにより、エンジンから送り出されたエンジン冷却水が、一旦、上側タンクに貯留され、複数のチューブを通って下側タンクに溜められた後、エンジンに還流される。
フィンは、互いに隣接するチューブの間に配され、ろう付け等の接合手段によってチューブに接合されている。
【０００４】
上記のフィンとして、互いに対向する一対の側辺および互いに対向する一対の端辺をそれぞれ有する平板部と、この平板部の側辺に連設される接合部とが交互にコルゲート状に屈曲形成されてなるコルゲートフィンがある（例えば、特許文献１〜３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２３２２４６号公報
【特許文献２】特開２００２−２２８３７９号公報
【特許文献３】特開平９−１５５４８７号公報
【０００６】
コルゲートフィンは、例えば、溝成形工程と、コルゲート成形工程とを経て製造される。
溝成形工程は、薄板コイルから繰り出される帯状薄板を溝成形用の一対のロールの間を通すことにより、あるいはプレス機械を用いたプレス加工により、その板面に複数の溝を形成する工程である。
コルゲート成形工程は、溝成形加工が行われた後の帯状薄板をコルゲート成形用の一対のロールの間を通すことにより、平板部と接合部とが交互にコルゲート状に連続するよう屈曲形成する工程である。
【０００７】
ところで、上記の溝成形工程によって帯状薄板に付される溝としては、例えば、平板部の一対の側辺が配される方向に延びる溝がある。その他の例としては、平板部の一対の端辺が配される方向に延びる溝がある。
【０００８】
一対の側辺が配される方向に延びる溝を平板部に設けることにより、一対の端辺が配される方向に沿う切断面の断面係数を大きくすることができる。これにより、一対の側辺を近づけるような曲げ作用に対しては平板部の剛性を高めることができる。しかし、この場合、一対の側辺が配される方向に沿う切断面の断面係数を大きくすることができないので、一対の端辺を近づけるような曲げ作用に対しては平板部の剛性を高めることができない。
【０００９】
一対の端辺が配される方向に延びる溝を平板部に設けることにより、一対の側辺が配される方向に沿う切断面の断面係数を大きくすることができる。これにより、一対の端辺を近づけるような曲げ作用に対しては平板部の剛性を高めることができる。しかし、この場合、一対の端辺が配される方向に沿う切断面の断面係数を大きくすることができないので、一対の側辺を近づけるような曲げ作用に対しては平板部の剛性を高めることができない。
【００１０】
したがって、従来のコルゲートフィンは、製作時、より具体的にはコルゲート成形工程時に、予期しない箇所に曲がりが発生する可能性があり、形状寸法の誤差が大きくなるという問題点がある。
このため、コルゲートフィンとチューブとを交互に積層してラジエータコアを組み立てる際、コルゲートフィンの形状寸法の誤差が累積してラジエータコアに反りが生じる恐れがあり、製品精度の向上を図ることが難しいという問題点がある。また、コルゲートフィンの形状寸法の誤差を修正しようとすれば、余分な手間や時間がかかり、コルゲートフィンの形状寸法の誤差同士を相殺し合うように組み立てようとすれば、高度な技能が必要となり、製作が困難になるという問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、前述のような問題点に鑑みてなされたもので、製作時に予期しない箇所に曲がりが発生するのを確実に防止することができ、これによって製品精度の向上と製作の容易化とを図ることのできるコルゲートフィンおよびそれを備える熱交換器をそれぞれ提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するために、第１発明によるコルゲートフィンは、
互いに対向する一対の側辺および互いに対向する一対の端辺をそれぞれ有する平板部と、この平板部の側辺に連設される接合部とが交互にコルゲート状に屈曲形成されてなる熱交換器用のコルゲートフィンにおいて、
前記接合部は、熱交換媒体が流通されるチューブに接合される平坦面を有し、
前記平板部は、前記一対の側辺が配される方向と前記一対の端辺が配される方向との２方向において、任意の切断面で２つ以上の凹部または凸部を有することを特徴とするものである。
【００１３】
第１発明において、前記接合部の平坦面は、平面形状に形成されるのが好ましい（第２発明）。
【００１４】
第１発明において、前記接合部の平坦面は、曲面形状に形成されるのが好ましい（第３発明）。
【００１５】
次に、第４発明による熱交換器は、
第１発明〜第３発明のいずれかの発明に係るコルゲートフィンを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
第１発明のコルゲートフィンにおいては、一対の側辺が配される方向と一対の端辺が配される方向との２方向において、任意の切断面で２つ以上の凹部または凸部が平板部に設けられる。これにより、一対の端辺が配される方向に沿う切断面の断面係数を大きくすることができるとともに、一対の側辺が配される方向に沿う切断面の断面係数を大きくすることができる。このため、一対の側辺を近づけるような曲げ作用と、一対の端辺を近づけるような曲げ作用との両方に対して平板部の剛性を高めることができる。
また、接合部には、平板部に設けられるような凹部または凸部が設けられない。これにより、平板部と接合部との間において剛性の差を大きく持たせることができ、平板部と接合部との境界部分で容易かつ確実に折り曲げることができる。
第１発明のコルゲートフィンによれば、コルゲートフィンの製作時に予期しない箇所に曲がりが発生するのを確実に防止することができ、コルゲートフィンの形状寸法の誤差を小さく抑えることができる。
【００１７】
また、第２発明の構成を採用することにより、チューブに対する接合面積や熱的接触面積を大きくとることができる。したがって、コルゲートフィンとチューブとをより強固に接合することができるとともに、コルゲートフィンによる放熱効果をより高めることができる。
【００１８】
また、第３発明の構成を採用することにより、折り曲げ部分の応力集中を回避することができる。
【００１９】
第４発明の熱交換器によれば、製品精度が高められ、その製作が容易になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の前提技術であるコルゲートフィンを備えたラジエータの全体斜視図
【図２】図１のＸ部拡大斜視図
【図３】図２のＹ矢視方向から見た平板部の構造説明図（ａ）、（ａ）のＡ−Ａ線断面図（ｂ）、（ａ）のＢ−Ｂ線断面図（ｃ）および（ａ）のＢ´−Ｂ´線断面図（ｄ）
【図４】図２のＺ矢視要部拡大図
【図５】コルゲートフィンの製造方法説明図（ａ）、コルゲート成形前状態図（ｂ）およびコルゲート成形後状態図（ｃ）、並びに平坦面の形状説明図で、平面形状の例示図（ｄ）および曲面形状の例示図（ｅ）
【図６】第１の実施形態に係るコルゲートフィンの平板部の構造説明図（ａ）、（ａ）のＧ−Ｇ線断面図（ｂ）および（ａ）のＨ−Ｈ線断面図（ｃ）
【図７】第２の実施形態に係るコルゲートフィンの平板部の構造説明図（ａ）、（ａ）のＩ−Ｉ線断面図（ｂ）および（ａ）のＪ−Ｊ線断面図（ｃ）
【図８】第３の実施形態に係るコルゲートフィンの平板部の構造説明図（ａ）、（ａ）のＫ−Ｋ線断面図（ｂ）および（ａ）のＬ−Ｌ線断面図（ｃ）
【図９】第４の実施形態に係るコルゲートフィンの平板部の構造説明図（ａ）、（ａ）のＱ−Ｑ線断面図（ｂ）および（ａ）のＲ−Ｒ線断面図（ｃ）
【発明を実施するための形態】
【００２１】
次に、本発明によるコルゲートフィンおよびそれを備える熱交換器の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。以下においては、例えば油圧ショベルやブルドーザ等の作業車両におけるエンジンルーム内に設置されるラジエータに本発明が適用された例を説明するが、ラジエータと基本構造が同一であるオイルクーラやアフタクーラ等の熱交換器にも本発明を適用することができるのは言うまでもない。
【００２２】
図１には、本発明の前提技術であるコルゲートフィンを備えたラジエータの全体斜視図が示されている。
【００２３】
＜ラジエータの概略構造の説明＞
図１に示されるラジエータ１は、当該ラジエータ１と図示されないエンジンとの間で循環されるエンジン冷却水（熱交換媒体）がエンジンから得た熱を放散させる装置である。
このラジエータ１は、主として、上側タンク２と、下側タンク３と、チューブ４と、コルゲートフィン５とを備えて構成されている。
上側タンク２と下側タンク３とは、複数のチューブ４によって接続されている。これにより、エンジンから送り出されたエンジン冷却水を、一旦、上側タンク２に貯留し、複数のチューブ４を通して下側タンク３に溜めた後、エンジンに還流することができる。
なお、チューブ４とコルゲートフィン５とを交互に積層してラジエータコア６が組み立てられる。
【００２４】
＜チューブの説明＞
図２に示されるように、チューブ４は、エンジン冷却水の流通路４ａを内部に有する扁平管部材で構成されている。
チューブ４は、ラジエータ１の幅方向ＲＷに所定のピッチＰａで、ラジエータ１の奥行方向ＲＤに所定の隙間Ｓを存して多数配列されている。
【００２５】
＜コルゲートフィンの概略説明＞
コルゲートフィン５は、ラジエータ１の幅方向（ＲＷ）に互いに隣接するチューブ４の間に配されている。このコルゲートフィン５は、平板部５ａと接合部５ｂとが交互にコルゲート状に屈曲形成されてなるものである。
【００２６】
＜平板部の概略説明＞
平板部５ａは、ラジエータ１の幅方向（ＲＷ）において互いに対向する一対の側辺１１，１１´と、ラジエータ１の奥行方向（ＲＤ）において互いに対向する一対の端辺１２，１２´とを有する長方形状の板部である。
【００２７】
＜平板部の溝状凹部の説明＞
図３は、平板部５ａの表面に複数の溝状凹部１３を設ける例（本発明の前提技術）を示すものである。図３（ａ）に示されるように、平板部５ａの表面には、一対の端辺１２，１２´が配される方向（ＦＤ）に所定のピッチＰｂで等間隔に複数の溝状凹部１３が設けられている。
溝状凹部１３は、一側の端辺１２から他側の端辺１２´に向かう方向に進むにつれて、一側の側辺１１から他側の側辺１１´に向かう方向に斜めに直線状に延びる凹部である。
互いに隣接する溝状凹部１３において、一対の側辺１１，１１´が配される方向（ＦＷ）で見たとき、互いに隣接する溝状凹部１３の一部が重なり合うように、溝状凹部１３の配置のピッチＰｂや傾斜角度、溝状凹部１３の長さや幅の大きさなどが定められている。
なお、平板部５ａの表面に複数の溝状凹部１３を設けることにより、互いに隣接する溝状凹部１３の間の部位は相対的に筋状凸部１４となる。また、平板部５ａの裏面には、平板部５ａの表面に溝状凹部１３を設けることで結果的にその溝状凹部１３に対応する筋状凸部１５（図３（ｂ）（ｃ）参照）が形成されることになる。
【００２８】
＜平板部の任意の切断面の凹凸部の説明＞
図３（ｂ）に示されるように、平板部５ａは、一対の端辺１２，１２´が配される方向（ＦＤ）における任意の切断面において、複数の溝状凹部１３による複数の凹部１６を有することになる。言い換えれば、平板部５ａは、一対の端辺１２，１２´が配される方向（ＦＤ）における任意の切断面において、複数の筋状凸部１４，１５による複数の凸部１７，１８を有することになる。
また、図３（ｃ）（ｄ）に示されるように、平板部５ａは、一対の側辺１１，１１´が配される方向（ＦＷ）における任意の切断面において、溝状凹部１３による凹部１６を有することになる。言い換えれば、平板部５ａは、一対の側辺１１，１１´が配される方向（ＦＷ）における任意の切断面において、筋状凸部１４，１５による凸部１７，１８を有することになる。なお、図３（ｃ）に示されるように、平板部５ａのＢ−Ｂ線断面においては溝状凹部１３による１つの凹部１６または筋状凸部１５による１つの凸部１８が存在するが、同図（ｄ）に示されるように、Ｂ´−Ｂ´線断面においては溝状凹部１３による２つの凹部１６または筋状凸部１５による２つの凸部１８が存在する。
【００２９】
＜接合部の概略説明＞
図４に示されるように、接合部５ｂは、平板部５ａと直角を成し、平板部５ａよりも細い長方形状の板部であり、チューブ４に接合される平坦面２０を有している。この平坦面２０は、チューブ４の表面２１と平行を成す平面形状とされている。
ここで、平坦面２０とは、起伏が全く無くて完全に平坦な面という概念と、平板部５ａに溝状凹部１３を付すための溝成形加工時に不可避的にその溝状凹部１３と比べて無視できる程度の極めて浅い溝（加工残り）がある略平坦な面という概念との両方の概念を包含するものである。
【００３０】
＜コルゲートフィンとチューブとの接合の説明＞
コルゲートフィン５とチューブ４とは、接合部５ｂの平坦面２０とチューブ４の表面２１との間に介在されるろう材２２を用いたろう付けによって接合されている。
接合部５ｂの平坦面２０は平面形状であるので、平坦面２０が曲面形状や角面形状の場合よりも、チューブ４に対する接合面積や熱的接触面積を大きくとることができる。
接合部５ｂの平坦面２０とチューブ４の表面２１との接合面積を大きくとることができるので、コルゲートフィン５とチューブ４とをより強固に接合することができる。
接合部５ｂの平坦面２０とチューブ４の表面２１との熱的接触面積を大きくとることができるので、チューブ４内を流れるエンジン冷却水の熱をチューブ４からコルゲートフィン５へ効率良く伝導させることができ、コルゲートフィン５による放熱効果をより高めることができる。
【００３１】
＜コルゲートフィンの製造方法の説明＞
次に、コルゲートフィン５の製造方法について図５（ａ）を参照しつつ以下に説明する。
コルゲートフィン５の製造方法は、溝成形工程と、コルゲート成形工程とを含んでいる。
【００３２】
＜溝成形工程の説明＞
溝成形工程は、薄板コイル３０から繰り出されるコルゲートフィン材料の帯状薄板３０ａを一対の第１のロール３１，３１´の間を通してその板面に複数の溝状凹部１３を形成する工程である。
一対の第１のロール３１，３１´におけるそれぞれの外周面には、帯状薄板３０ａに付すべき複数の溝状凹部１３に対応する図示されない複数の凹凸部が形成されている。一対の第１のロール３１，３１´が図中矢印方向に回転駆動されると、一対の第１のロール３１，３１´の間に帯状薄板３０ａが挟まれながら下流側に送り出される。このとき、一側の第１のロール３１における凹部と、他側の第１のロール３１´における凸部との間に帯状薄板３０ａが挟まれることにより、帯状薄板３０ａの板面に複数の溝状凹部１３が付されるようになっている。
なお、プレス機械を用いたプレス加工により、帯状薄板３０ａの板面に同様の複数の溝状凹部１３を付すこともできる。
【００３３】
＜コルゲート成形工程の説明＞
コルゲート成形工程は、一対の第１のロール３１，３１´の間から繰り出される帯状薄板３０ａを、それら第１のロール３１，３１´の下流側に配される一対の第２のロール３２，３２´の間を通すことにより、平板部５ａと接合部５ｂとが交互にコルゲート状に連続するよう屈曲形成する工程である。
一対の第２のロール３２，３２´におけるそれぞれの外周部には、板面に複数の溝状凹部１３が付された後の帯状薄板３０ａをコルゲート状に屈曲成形するための図示されない複数の歯が互いに噛合可能に形成されている。一対の第２のロール３２，３２´が図中矢印方向に回転駆動されると、一対の第２のロール３２，３２´の間に帯状薄板３０ａが挟まれながら下流側に送り出される。このとき、一側の第２のロール３２における歯と歯の間と、他側の第２のロール３２´における歯との間に帯状薄板３０ａが挟まれることにより、帯状薄板３０ａがコルゲート状に屈曲形成されるようになっている。
なお、コルゲート成形が施される前の帯状薄板３０ａには、図５（ｂ）に示されるように、複数の溝状凹部１３と、これら溝状凹部１３が付されることによって形成される複数の筋状凸部１４のいずれの凹凸部もない部分（図中記号Ｔ矢印で示される部分）がある。そして、この部分が平坦面２０を有する接合部５ｂとなるようにコルゲート成形が行われる（図５（ｃ）参照）。
ここで、平坦面２０の形状としては、本実施形態では、図５（ｄ）に示されるように、平面形状とされているが、これに限定されるものではなく、同図（ｅ）に示されるように、曲面形状のものも含まれる。平坦面２０を曲面形状に形成することにより、折り曲げ部分の応力集中を回避することができる。
こうして、コルゲート成形工程を経て得られたコルゲートフィン５は、互いに隣接するチューブ４の間に挟まれ、ろう付けによってそれらチューブ４に接合される。
【００３４】
〔第１の実施形態〜第４の実施形態〕
次に、本発明の第１の実施形態〜第４の実施形態に係るそれぞれのコルゲートフィン５Ｃ，５Ｄ，５Ｅ，５Ｇについて順次に説明する。なお、以下の各実施形態において、図３等に示される本発明の前提技術と同一または同様のものについては図に同一符号を付すに留めてその詳細な説明を省略することとし、以下においては第１の実施形態と異なる点を中心に説明することとする。
【００３５】
＜第１の実施形態（図６（ａ）参照）：平板部の溝状凹部の説明＞
図６（ａ）に示されるように、第１の実施形態のコルゲートフィン５Ｃにおいて、平板部５ａの表面には、一対の端辺１２，１２´が配される方向（ＦＤ）に所定のピッチＰｈで等間隔に複数の溝状凹部５２が設けられている。
溝状凹部５２は、第１溝状凹部５２ａと第２溝状凹部５２ｂと第３溝状凹部５２ｃと第４溝状凹部５２ｄとにより構成され、平板部５ａの他側の端辺１２´を上にしたときの平面視でそれら第１溝状凹部５２ａと第２溝状凹部５２ｂと第３溝状凹部５２ｃと第４溝状凹部５２ｄとがＷの字状に連続する形状の凹部である。
第１溝状凹部５２ａは、平板部５ａの一対の側辺１１，１１´が配される方向（ＦＷ）の中央部分と他側の側辺１１´との中間部分を基点として、一側の端辺１２から他側の端辺１２´に向かう方向に進むにつれて、一側の側辺１１から他側の側辺１１´に向かう方向に斜めに直線状に延びる凹部である。
第２溝状凹部５２ｂは、平板部５ａの一対の側辺１１，１１´が配される方向（ＦＷ）の中央部分と他側の側辺１１´との中間部分を基点として、一側の端辺１２から他側の端辺１２´に向かう方向に進むにつれて、他側の側辺１１´から一側の側辺１１に向かう方向に斜めに直線状に延びる凹部である。
第３溝状凹部５２ｃは、平板部５ａの一対の側辺１１，１１´が配される方向（ＦＷ）の中央部分と一側の側辺１１との中間部分を基点として、一側の端辺１２から他側の端辺１２´に向かう方向に進むにつれて、一側の側辺１１から他側の側辺１１´に向かう方向に斜めに直線状に延びる凹部である。
第４溝状凹部５２ｄは、平板部５ａの一対の側辺１１，１１´が配される方向（ＦＷ）の中央部分と一側の側辺１１との中間部分を基点として、一側の端辺１２から他側の端辺１２´に向かう方向に進むにつれて、他側の側辺１１´から一側の側辺１１に向かう方向に斜めに直線状に延びる凹部である。
【００３６】
＜第１の実施形態（図６（ｂ）（ｃ）参照）：平板部の任意の切断面の凹凸部の説明＞
図６（ｂ）に示されるように、平板部５ａは、一対の端辺１２，１２´が配される方向（ＦＤ）における任意の切断面において、複数の溝状凹部５２による複数の凹部５３を有することになる。言い換えれば、平板部５ａは、一対の端辺１２，１２´が配される方向（ＦＤ）における任意の切断面において、複数の筋状凸部５４，５５による複数の凸部５６，５７を有することになる。
また、図６（ｃ）に示されるように、平板部５ａは、一対の側辺１１，１１´が配される方向（ＦＷ）における任意の切断面において、溝状凹部５２による凹部５３を２つ以上有することになる。言い換えれば、平板部５ａは、一対の側辺１１，１１´が配される方向（ＦＷ）における任意の切断面において、筋状凸部５４，５５による凸部５６，５７を２つ以上有することになる。
【００３７】
＜第１の実施形態の作用効果の説明＞
第１の実施形態のコルゲートフィン５Ｃにおいては、図６（ｂ）（ｃ）に示されるように、一対の側辺１１，１１´が配される方向（ＦＷ）と一対の端辺１２，１２´が配される方向（ＦＤ）との２方向において、任意の切断面で溝状凹部５２による凹部５３または筋状凸部５４，５５による凸部５６，５７が平板部５ａに設けられる。これにより、一対の端辺１２，１２´が配される方向（ＦＤ）に沿う切断面の断面係数を大きくすることができるとともに、一対の側辺１１，１１´が配される方向（ＦＷ）に沿う切断面の断面係数を大きくすることができる。このため、一対の側辺１１，１１´を近づけるような曲げ作用と、一対の端辺１２，１２´を近づけるような曲げ作用との両方に対して平板部５ａの剛性を高めることができる。
また、接合部５ｂには、平板部５ａに設けられるような溝状凹部５２による凹部５３または筋状凸部５４，５５による凸部５６，５７が設けられない。これにより、平板部５ａと接合部５ｂとの間において剛性の差を大きく持たせることができ、平板部５ａと接合部５ｂとの境界部分で容易かつ確実に折り曲げることができる。
したがって、コルゲートフィン５の製作時に、より具体的にはコルゲート成形工程時に、予期しない箇所に曲がりが発生するのを確実に防止することができ、コルゲートフィン５Ｃの形状寸法の誤差を小さく抑えることができる。
第１の実施形態のラジエータ１においては、チューブ４とコルゲートフィン５とを交互に積層してラジエータコア６が組み立てられる。コルゲートフィン５の形状寸法の誤差が小さく抑えられるので、ラジエータコア６に反りが生じるようなことがなく、製品精度を高めることができる。また、コルゲートフィン５の形状寸法の誤差の修正作業や誤差同士を相殺し合うような高度な技能が不要であるので、その製作も容易なものとなる。
【００３８】
＜第２の実施形態（図７（ａ）参照）：平板部の溝状凹部の説明＞
図７（ａ）に示されるように、第２の実施形態のコルゲートフィン５Ｄにおいて、平板部５ａの表面には、一対の側辺１１，１１´が配される方向（ＦＷ）に所定のピッチＰｉで等間隔に複数の溝状凹部５８が設けられている。
溝状凹部５８は、第１溝状凹部５８ａと第２溝状凹部５８ｂと第３溝状凹部５８ｃと第４溝状凹部５８ｄとにより構成され、平板部５ａの他側の側辺１１´を上にしたときの平面視でそれら第１溝状凹部５８ａと第２溝状凹部５８ｂと第３溝状凹部５８ｃと第４溝状凹部５８ｄとがＭの字状に連続する形状の凹部である。
第１溝状凹部５８ａは、平板部５ａの一対の端辺１２，１２´が配される方向（ＦＤ）の中央部分と一側の端辺１２との中間部分を基点として、他側の端辺１２´から一側の端辺１２に向かう方向に進むにつれて、他側の側辺１１´から一側の側辺１１に向かう方向に斜めに直線状に延びる凹部である。
第２溝状凹部５８ｂは、平板部５ａの一対の端辺１２，１２´が配される方向（ＦＤ）の中央部分と一側の端辺１２との中間部分を基点として、一側の端辺１２から他側の端辺１２´に向かう方向に進むにつれて、他側の側辺１１´から一側の側辺１１に向かう方向に斜めに直線状に延びる凹部である。
第３溝状凹部５８ｃは、平板部５ａの一対の端辺１２，１２´が配される方向（ＦＤ）の中央部分と他側の端辺１２´との中間部分を基点として、他側の端辺１２´から一側の端辺１２に向かう方向に進むにつれて、他側の側辺１１´から一側の側辺１１に向かう方向に斜めに直線状に延びる凹部である。
第４溝状凹部５８ｄは、平板部５ａの一対の端辺１２，１２´が配される方向（ＦＤ）の中央部分と他側の端辺１２´との中間部分を基点として、一側の端辺１２から他側の端辺１２´に向かう方向に進むにつれて、他側の側辺１１´から一側の側辺１１に向かう方向に斜めに直線状に延びる凹部である。
【００３９】
＜第２の実施形態（図７（ｂ）（ｃ）参照）：平板部の任意の切断面の凹凸部の説明＞
図７（ｂ）に示されるように、平板部５ａは、一対の端辺１２，１２´が配される方向（ＦＤ）における任意の切断面において、溝状凹部５８による凹部５９を２つ以上有することになる。言い換えれば、平板部５ａは、一対の端辺１２，１２´が配される方向（ＦＤ）における任意の切断面において、筋状凸部６０，６１による凸部６２，６３を２つ以上有することになる。
また、図７（ｃ）に示されるように、平板部５ａは、一対の側辺１１，１１´が配される方向（ＦＷ）における任意の切断面において、複数の溝状凹部５８による複数の凹部５９を有することになる。言い換えれば、平板部５ａは、一対の側辺１１，１１´が配される方向（ＦＷ）における任意の切断面において、複数の筋状凸部６０，６１による複数の凸部６２，６３を有することになる。
【００４０】
＜第３の実施形態（図８（ａ）参照）：平板部の溝状凹部の説明＞
図８（ａ）に示されるように、第３の実施形態のコルゲートフィン５Ｅにおいて、平板部５ａの表面には、一対の端辺１２，１２´が配される方向（ＦＤ）に所定のピッチＰｊで等間隔に複数の第１の溝状凹部６４および第２の溝状凹部６５がそれぞれ設けられている。
第１の溝状凹部６４は、一側の端辺１２から他側の端辺１２´に向かう方向に進むにつれて、一側の側辺１１から他側の側辺１１´に向かう方向に斜めに直線状に延びる凹部である。
第２の溝状凹部６５は、一側の端辺１２から他側の端辺１２´に向かう方向に進むにつれて、他側の側辺１１´から一側の側辺１１に向かう方向に斜めに直線状に延びる凹部である。
複数の第１の溝状凹部６４と複数の第２の溝状凹部６５とは互いに交差して全体として網目状に配置されている。
【００４１】
＜第３の実施形態（図８（ｂ）（ｃ）参照）：平板部の任意の切断面の凹凸部の説明＞
図８（ｂ）に示されるように、平板部５ａは、一対の端辺１２，１２´が配される方向（ＦＤ）における任意の切断面において、複数の溝状凹部６４，６５による複数の凹部６６を有することになる。言い換えれば、平板部５ａは、一対の端辺１２，１２´が配される方向（ＦＤ）における任意の切断面において、複数の筋状凸部６７，６８による複数の凸部６９，７０を有することになる。
また、図８（ｃ）に示されるように、平板部５ａは、一対の側辺１１，１１´が配される方向（ＦＷ）における任意の切断面において、複数の溝状凹部６４，６５による複数の凹部６６を有することになる。言い換えれば、平板部５ａは、一対の側辺１１，１１´が配される方向（ＦＷ）における任意の切断面において、複数の筋状凸部６７，６８による複数の凸部６９，７０を有することになる。
【００４２】
＜第４の実施形態（図９（ａ）参照）：平板部の半球状凹部の説明＞
図９（ａ）に示されるように、第４の実施形態のコルゲートフィン５Ｇにおいて、平板部５ａの表面には、一対の側辺１１，１１´が配される方向（ＦＷ）および一対の端辺１２，１２´が配される方向（ＦＤ）のそれぞれにおいて互い違いの配置となるように複数の半球状凹部７９が設けられている。
一対の端辺１２，１２´が配される方向（ＦＤ）に互いに隣接する半球状凹部７９において、一対の側辺１１，１１´が配される方向（ＦＷ）で見たとき、互いに隣接する半球状凹部７９の一部が重なり合うように、半球状凹部７９の配置のピッチＰｋや直径の大きさなどが定められている。
一対の側辺１１，１１´が配される方向（ＦＷ）に互いに隣接する半球状凹部７９において、一対の端辺１２，１２´が配される方向（ＦＤ）で見たとき、互いに隣接する半球状凹部７９の一部が重なり合うように、半球状凹部７９の配置のピッチＰｍや直径の大きさなどが定められている。
【００４３】
＜第４の実施形態（図９（ｂ）（ｃ）参照）：平板部の任意の切断面の凹凸部の説明＞
図９（ｂ）に示されるように、平板部５ａは、一対の端辺１２，１２´が配される方向（ＦＤ）における任意の切断面において、複数の半球状凹部７９による複数の凹部８０を有することになる。言い換えれば、平板部５ａは、一対の端辺１２，１２´が配される方向（ＦＤ）における任意の切断面において、複数の半球状凸部８１による複数の凸部８２を有することになる。
また、図９（ｃ）に示されるように、平板部５ａは、一対の側辺１１，１１´が配される方向（ＦＷ）における任意の切断面において、複数の半球状凹部７９による複数の凹部８０を有することになる。言い換えれば、平板部５ａは、一対の側辺１１，１１´が配される方向（ＦＷ）における任意の切断面において、複数の半球状凸部８１による複数の凸部８２を有することになる。
【００４４】
＜第２の実施形態〜第４の実施形態の作用効果の説明＞
第２の実施形態〜第４の実施形態のいずれのコルゲートフィン５Ｄ，５Ｅ，５Ｇにおいても、一対の側辺１１，１１´が配される方向（ＦＷ）と一対の端辺１２，１２´が配される方向（ＦＤ）との２方向において、任意の切断面で２つ以上の溝状凹部５８，６４，６５による凹部５９，６６または筋状凸部６０，６１，６７，６８，による凸部６２，６３，６９，７０、あるいは半球状凹部７９による凹部８０または半球状凸部８１による凸部８２が平板部５ａに設けられる。これにより、一対の端辺１２，１２´が配される方向（ＦＤ）に沿う切断面の断面係数を大きくすることができるとともに、一対の側辺１１，１１´が配される方向（ＦＷ）に沿う切断面の断面係数を大きくすることができる。したがって、第２の実施形態〜第４の実施形態のいずれのコルゲートフィン５Ｄ，５Ｅ，５Ｇによっても、第１の実施形態のコルゲートフィン５Ｃと同様の作用効果を得ることができる。かかるコルゲートフィン５Ｄ，５Ｅ，５Ｇを備えるラジエータは、第１の実施形態のラジエータ１と同様、製品精度が高められ、その製作も容易なものとなる。
【００４５】
以上、本発明のコルゲートフィンおよびそれを備える熱交換器について、複数の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、各実施形態に記載した構成を適宜組み合わせる等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明のコルゲートフィンおよびそれを備える熱交換器は、製作時に予期しない箇所に曲がりが発生するのを確実に防止することができ、これによって製品精度の向上と製作の容易化とを図ることができるという特性を有していることから、ラジエータやオイルクーラ、アフタクーラ等の用途に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００４７】
１ ラジエータ（熱交換器）
４ チューブ
５，５Ｃ，５Ｄ，５Ｅ，５Ｇ コルゲートフィン
５ａ 平板部
５ｂ 接合部
１１，１１´ 側辺
１２，１２´ 端辺
１３ 溝状凹部（前提技術）
１５ 溝状凸部（前提技術）
１６ 凹部（前提技術）
１７，１８ 凸部（前提技術）
２０ 平坦面
５２ 溝状凹部（第１の実施形態）
５３ 凹部（第１の実施形態）
５４，５５ 筋状凸部（第１の実施形態）
５６，５７ 凸部（第１の実施形態）
５８ 溝状凹部（第２の実施形態）
５９ 凹部（第２の実施形態）
６０，６１ 筋状凸部（第２の実施形態）
６２，６３ 凸部（第２の実施形態）
６４，６５ 溝状凹部（第３の実施形態）
６６ 凹部（第３の実施形態）
６７，６８ 筋状凸部（第３の実施形態）
６９，７０ 凸部（第３の実施形態）
７９ 半球状凹部（第４の実施形態）
８０ 凹部（第４の実施形態）
８１ 半球状凸部（第４の実施形態）
８２ 凸部（第４の実施形態）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する一対の側辺および互いに対向する一対の端辺をそれぞれ有する平板部と、この平板部の側辺に連設される接合部とが交互にコルゲート状に屈曲形成されてなる熱交換器用のコルゲートフィンにおいて、
前記接合部は、熱交換媒体が流通されるチューブに接合される平坦面を有し、
前記平板部は、前記一対の側辺が配される方向と前記一対の端辺が配される方向との２方向において、任意の切断面で２つ以上の凹部または凸部を有することを特徴とするコルゲートフィン。
【請求項２】
前記接合部の平坦面は、平面形状に形成される請求項１に記載のコルゲートフィン。
【請求項３】
前記接合部の平坦面は、曲面形状に形成される請求項１に記載のコルゲートフィン。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のコルゲートフィンを備えることを特徴とする熱交換器。
【請求項１】
互いに対向する一対の側辺および互いに対向する一対の端辺をそれぞれ有する平板部と、この平板部の側辺に連設される接合部とが交互にコルゲート状に屈曲形成されてなる熱交換器用のコルゲートフィンにおいて、
前記接合部は、熱交換媒体が流通されるチューブに接合される平坦面を有し、
前記平板部は、前記一対の側辺が配される方向と前記一対の端辺が配される方向との２方向において、任意の切断面で２つ以上の凹部または凸部を有することを特徴とするコルゲートフィン。
【請求項２】
前記接合部の平坦面は、平面形状に形成される請求項１に記載のコルゲートフィン。
【請求項３】
前記接合部の平坦面は、曲面形状に形成される請求項１に記載のコルゲートフィン。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のコルゲートフィンを備えることを特徴とする熱交換器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１９８０２３（Ｐ２０１２−１９８０２３Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１６５３７３（Ｐ２０１２−１６５３７３）
【出願日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【分割の表示】特願２０１０−４０２８２（Ｐ２０１０−４０２８２）の分割
【原出願日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【出願人】（５０４１３７９１２）国立大学法人 東京大学 (1,942)
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年７月２６日（２０１２．７．２６）
【分割の表示】特願２０１０−４０２８２（Ｐ２０１０−４０２８２）の分割
【原出願日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【出願人】（５０４１３７９１２）国立大学法人 東京大学 (1,942)
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