(57)【要約】      （修正有）【課題】ねじれたり、縮んだり、よじれたりしない伝熱板及びその製造方法を提供する。【解決手段】伝熱板を構成する２枚の板１，２を張り合わせて要所を溶着後、押し具２２，２３，２４，２５が付いている上型２０と下型２１の間に鋏み、かつ伝熱板の周縁部８，９の端部に押具２２，２３，２４を引っかける折り返し部１７，１７−ａ，１８，１８−ａを設け、膨出操作時に周縁部が押具の内側に向かって移動しないようにして、冷媒流路となる部分に流体を圧入して板の膨出操作を行う。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝熱板の構成要素である２枚の板を張り合わせ、冷媒流路となる部分を残すようにして要所要所を溶着し、伝熱板の周縁部の一部または全部を上型と下型にそれぞれ付いている押具によって鋏み、また前記周縁に設けた折り返し部を前記押具の端面に引っかけることにより、膨出操作時に周縁部が押具の内側に向かって移動しないようにし、その後冷媒流路となる部分に流体を圧入して板の膨出操作を行い、板の両面側に膨出部を作った伝熱板及びその製造方法。
【請求項２】
伝熱板の構成要素である２枚の板を張り合わせ、冷媒流路となる部分を残すようにして要所要所を溶着し、一方の伝熱板の周縁部の一部または全部を、上型または下型に付いている押具に密着させ、他方の伝熱板の周縁部の一部または全体を押具の全く付いていない、もう一方の下型または上型に密着させるようにして、上型と下型とによって２枚の板を鋏み、また一方の伝熱板の周縁に設けた折り返し部を前記押具に、他方の伝熱板の周縁部に設けた折り返し部を押具の付いていない平板状の上型あるいは下型の端面に引っかけることにより、膨出操作時に周縁部が押具の内側に向かって移動しないようにし、その後冷媒流路となる部分に流体を圧入して板の膨出操作を行い、板の片側のみに膨出部を作り、反対側の板は平板状のままとした伝熱板及びその製造方法。
【請求項３】
前記の一方の板のみを膨出させ、他方の板は平板状のままとすることを行い易くするために、２枚の板の一方を他の板より薄くするか、または押具の付いている上型または下型の内側から板の溶着部に向かって押さえ込み具を介在させるようにした請求項２に記載の伝熱板及びその製造方法。
【請求項４】
請求項１及び請求項２及び請求項３において，折り返し部をそのまま周縁部から外方向に水平に伸した構造とし、この端部を上型または下型、またはそれらに付いている押具に溶着し、膨出操作時に周縁部が押具の内側に向かって移動しないようにしたことを特徴とする伝熱板及びその製造方法。
【請求項５】
伝熱板の溶着部に形成した酸化膜を除去するために、表面が尖った形状の砂または鋳物砂を用いて、少なくとも伝熱板に形成した酸化膜表面をサンドブラスト加工するか、酸洗いをするか、またはそれら両方の手段を用いて酸化膜を除去することを特徴とする請求項１から請求項４に記載の伝熱板及びその製造方法。
【請求項６】
伝熱板の周縁を二重または多重に溶着をした請求項１から請求項５に記載の伝熱板またはその製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は冷水製造，製氷，温水製造に用いる扁平状の伝熱板、すなわちプレート型熱交換器の構造と、その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プレート型熱交換器に関する従来技術としては、特開昭５６−１０５８７４号（従来技術１）、特開昭５７−１１８８３７号（従来技術２）、特開昭６３−２０３２７９号（従来技術３）などが知られている。また本発明に関する先行発明としては特開２００１−３３４３３３号なるものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術１，２，３の何れにおいても、伝熱板の製造過程において、伝熱板がねじれたり、縮んだり、よじれたりすることをなくし、冷媒流路の断面を流れ方向の向かって変化するのを著しく少なくして伝熱板を短時間に作ることに関しては開示していない。
【０００４】
また先行技術（特開２００１−３３４３３３号）は、伝熱板の製造過程において、伝熱板がねじれたり、縮んだり、よじれたりすることを解決する一例が記載されている。本発明は先行発明の一例とは異なる方法を用いて、さらに確実に短時間に伝熱板がねじれたり、縮んだり、よじれたりしない伝熱板及びその製造方法を提供するとともに、伝熱板を構成する２枚の板のうち、一方の板のみが膨出し、他方の板は平板状のまま膨出しないようにすることができる伝熱板及びその製造方法をも提供する。
【０００５】
前述した伝熱板が、ねじれたり、縮んだり、よじれたりする現象を図１３−ａ，図１３−ｂ，図１３−ｃ，図１３−ｄ，図１３−ｅを基にして具体的に説明する。これらの図に示す製造方法は、伝熱板１００の製造時に２枚の板を張り合わせ膨出操作をする際、２枚の板の周縁を上型押具、下型押具によって何ら押さえない方法である。図１３−ａ，図１３−ｂは膨出操作を行う前の、それぞれ平面図，断面図（図１３−ａのＡ−Ａ’断面）である。２枚の板（ステンレス，銅，鉄，アルミニウムなど）１，２を張り合わせ、冷媒流路を作る部分を残すようにして、要所要所を抵抗溶接などによって溶着部３，４，５，６，７を設ける。抵抗溶接する場合には板１，２の両側に円板状の電流端子を設け、これを溶着方向に転がしながら大電流を流して熱して溶着する。このように冷媒流路を作るための溶着操作を行った後、伝熱板１００の端部の一部を開いてパイプ１２，１３の一部を挿入して溶接部１４，１５で溶接をする。このパイプ１２，１３は伝熱板１００の内部に熱媒体（フロン，エタノール，アンモニアなど）を流すための冷媒の出入口部である。
【０００６】
このような溶着操作が終了したら、パイプ１２またはパイプ１３のいずれか一方の端部を封止、他方のパイプから高圧の流体（水または空気，窒素など）を流し込み膨出操作をする。図１３−ｃは膨出操作後の伝熱板の平面図、図１３−ｄは図１３−ｃのＢ−Ｂ’断面図、図１３−ｅは図１３−ｃの側面図である。すなわち伝熱板の周縁部８，９，１０，１１を押具によって押さえていないため、縮みとねじれが生じてしまう。図１３−ｅは図１３−ｃのＣ−Ｃ’矢視図であるが、図示のようなねじれが生じる。また、図１３−ｃに示すように伝熱板１００の右端部の長さｂに対して中央部の長さａはそれより短く縮んでしまう。このようになると入口パイプ１２から冷媒が流入して冷媒流路１６を通り出口パイプ１３から出る際、流れ方向に断面積が変わり、流速が変わり流れ方向に向かって内部の熱伝達率が変わる。一方外面には水などの流体を流下液膜状に流して熱交換するが、伝熱板がねじれたり、外面の膨らみが水平方向に変わっているので、流下する液膜の流れ方が水平方向に変わってしまい一様な流れにならず、時には乾き面が生ずる。このようになると外側の熱伝達流率も水平方向に変化する。このような状態になった伝熱板は熱伝達が悪化し、目的を達しない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、２枚の平板を合わせ、冷媒流路となる部分を残すようにして要所要所を溶着した後、冷媒流路となる部分に高圧力の流体を導入して膨出操作を行う。この際全体として一様に膨出でき、かつ伝熱板が、ねじれたり、縮んだり、よじれたりしないようにするようにする。この方法として伝熱板の構成要素である２枚の板の周縁を上型用押具と下型用押具とによって、しっかりと押さえる。さらに前記２枚の板の周縁を折り曲げて上型用押具及び下型用押具に引っかけることにより、膨出操作を行っている最中に、２枚の板が押具の内側に向かって移動しないようにする。この方法に関する他の方法として２枚の板の周縁の一部または全部を上型用押具または下型用押具の一部に溶着して、２枚の板が内側に向かって移動しないようにする。また伝熱板を構成する２枚の板のうち、一方の板のみが膨出し、他方の板が膨出せず、平板状のままにする製造方法として、上型または下型の一方のみに押具を設け、他方に押具を設けないようにする。この際必要に応じて、溶着した部分に対し、片側から溶着部分を押さえ込み、この押さえ込み治具を当てながら膨出操作を行い一方の板が膨出するのに対し、他方の板は膨出ができないようにする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の伝熱板１００の一実施例の平面図であり、図２は図１のＤ−Ｄ’断面図である。本発明の伝熱板１００が、図１３−ａで説明した伝熱板１００と異なる点は、板１の周縁部８，９にそれぞれ折り返し部１７，１８，板２の周縁部８−ａ，９−ａに折り返し部１７−ａ，１８−ａが付いていることである。この折り返し部１７，１８，１７−ａ，１８−ａは上型２０と、下型２１に付いている押具２２，２３，２４，２５の端部に引っかける役目をしている。
【０００９】
図３は本発明の伝熱板１００の製造時に用いる型の断面図である。また図４は図３のＥ−Ｅ’矢視図である。上型２０には押具２２，２３，２８，２９が付いていて，この押具２２，２３，２８，２９によって空間２６を作っている。同様に下型２１には押具２４，２５及び前記上型に対応する部分に二対の押具（図示せず）が付いていて、空間２７を作っている。これら空間２６，２７の高さは板１，２を膨出操作したときの膨らみの厚さを決めるのに重要な役割をしている。また上型２０の押具２８に溝３０，３１，前記押具２８に対応する下型２１の押具に溝３２，３３が設けてある。この溝３０，３１，３２，３３は伝熱板１００に付いている２本のパイプ１２，１３を通すためのものである。
【００１０】
図５は膨出操作を行って本発明の伝熱板１００を製造する製造方法を示した図である。図示のように上型２０の押具２２，２３にそれぞれ折り返し部１８，１７を引っかけ、また下型２１の押具２４，２５にそれぞれ折り返し部１８−ａ，１７−ａを引っかけてある。その後上型２０を下型２１に向かって押し付ける。この方法としてプレス盤を使うか、あるいは膨出時の膨れ出し圧力に耐えるだけの重しを上型２０の上部に乗せる。また図示のように要所要所に簡易型の万力５０，５１を設けて押具２２と２４，押具２３と２５とを鋏んで板１と２の周縁部を密着させる。その後パイプ１２，１３のうちの一方を閉じて、他方から流体を伝熱板１００の冷媒流路１６となる部分に圧入する。これにより冷媒流路１６部が膨らみ、板１，２には膨出部１−ａ，２−ａが出来る。この膨出部分の膨らみの厚さは空間２６と２７の高さによって決定される。このようにして伝熱板１００を作った後、前記の折り返し部１７，１８，１７−ａ，１８−ａは切断する。
【００１１】
図６は図５の変形実施例の製造方法を示す図である。これは板１，２の周縁部の突き出し部１７，１８及び１７−ａ，１８−ａは折り返さないでそのまま押具２２，２３，２４，２５の外に突き出し、その一部を押具２４，２５の一部に溶着し溶接部３４，３５を作る。伝熱板１００の膨出操作を行った際、この溶接部３４，３５は前述の折り返し部と同様の効果を発揮する。このような方法により伝熱板１００を作った後、この溶接部３４，３５は除去する。
【００１２】
図７は図５の変形実施例の製造方法を示す図である。これは板１，２の突き出し部分１７，１８及び１７−ａ，１８−ａは、図５に示すように完全に９０度に折り返さないで適度な角度に折り曲げる。各板１，２を水平に対して１０度以上折り曲げると、水平方向に内側に向かって、突き出し部１７，１８，１７−ａ，１８−ａは移動しないことが分かっている。しかしこれを確実にするには突き出し部１８と１８−ａの間隙部、及び突き出し部１７と１７−ａの間隙部に三角形状の楔４０，４１を挿入すると、なおいっそうの効果がある。この楔４０，４１が、ずり落ちないようにするには、楔４０，４１を突き出し部１７，１８，１７−ａ，１８−ａの一部に点付け溶接しておけばよい。
【００１３】
図８は本発明の伝熱板１００の製造に用いる上型２０と下型２１の変形実施例の構成図である。また図９は図８のＦ−Ｆ’矢視図である。これは上型２０に押具２２，２３，２８，２９を溶接して取り付けたものである。また下型２１には押具２４，２５及び前記上型２０の押具２８，２９に対応する押具（図示せず）を溶接によって取り付けたものである。４４，４５及び４２，４３は溶接部を示している。この溶接による強度を更に確実にするにはビス５２を用いて押具２２，２３，２８，２９等の要所要所を上型２０に密着するように固定するとよい。下型２１に関しても同様である。このように上型２０，下型２１に押具２２，２３，２４，２５，２８，２９等を溶接によって、あるいはビス５２によって取り付ける方法は、それらの取り外しも容易となり、その厚さを変えることが簡単にできる。すなわちこれにより空隙部２６，２７の高さを調節して伝熱板１００の膨らみ厚さを調整することが容易となる。
【００１４】
図１０は本発明の他の実施例の構成図である。図５に示す伝熱板１００の製造方法では伝熱板１００の板１，２は両側に膨出部１−ａ，２−ａが生じて、両面に波型面が出来るものであった。この実施例では片側は平板状で、その反対側の面が膨出されて波型となるようにするための製造方法を提供するものである。この方法として下型２１には押具２４，２５等は設けない。上型２０のみに押具２２，２３，２８，２９を設ける。そして溶着部７等に相当する部分に長い丸棒等の押さえ込み具４６を当てがい、その背面は上型２０の内面に接触するように、押さえ込み具４６の太さを調節する。このように準備した後、膨出操作を行うと、板２は膨出されず、他方の板１のみに膨出部１−ａが生ずる。
【００１５】
図１１は図１０の変形実施例の構成図である。これは板１の膨出部１−ａの膨らみを容易に作れるように、板２に対して板１をそれより薄いもので構成する。図１２は図１１の実施例の上型２０と下型２１に板１，２を取り付ける前のもので、要所要所を溶着した後の伝熱板１００の状態を示したものである。図示のように板２に対して板１は薄いものを用意する。図１１の実施例においては、押さえ込み具４６は短形状の長いリブの形をしたものを用いている。このような短形状の押さえ込み具４６でも本発明の板２の膨出を防止することができる。図１１，図１２に示した製造方法によれば、板１のみの膨出は極めて容易となる。
【００１６】
以上のような膨出操作によって成形した伝熱板１００は、そのままでは十分な機能を発揮しない。第一点としては外面の濡れ性をよくし、外面に水等を流下液膜状に流した時、全体が一様に濡れて乾き面が生じないようにすることが重要である。第二点としては伝熱板１００を構成する、２枚の板の外面には流水が流れ、溶着部の酸化膜の部分が腐食され易い。また伝熱板１００の周縁部８，９，１０，１１は２枚の板の間に隙間があり、すき腐食を起こし易く、これらを防止することが重要である。
【００１７】
このような課題に対して本発明は次の方法によって解決する。
（１） 溶着操作によって溶着部の外面に酸化して生じた酸化膜を除去する。
（２） この方法として酸化膜が生じた部分を中心に、サンドブラストをかけて酸化膜を除去する。
（３） この時、噴射する砂としては川砂や鋳物砂（グリッド）を用いる。この小さな砂の外面形状は、尖がっていることが重要で、粒径の丸いものは酸化膜の除去効果が少ないことが実験的に分っている。
（４） また、この時の砂の粒径は実験によれば０．１ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲が好適であることが分っている。またサンドブラストをかけている時間は１０分から６０分の範囲が好適であり、余り長くかけると板材が痛んでしまう。
（５） このように溶着部の外面の酸化膜を除去すると、酸化されていない部分と酸化部分との間の腐食電位が軽減されて、電触に基づく腐食を防止するのに極めて効果がある。
（６） このような酸化膜がサンドブラストだけでは十分に除去されない場合は酸洗いをする。この場合、全体を液酸の中に入れると不必要な部分が腐食されるので酸化膜の生じた部分を中心に酸洗いをする。この方法として水で希釈された酸（塩酸，硝酸，シュウ酸，またはそれらの混合液）を紙タオル（ポリアクリル酸ソーダーなど）に含ませて、この紙タオルを酸化部分に押し当てて１０分から２時間の範囲で時間をかけて除去する。
（７） その後拭い去るようにして紙タオルを除去し、水のみを含む紙タオルで再び拭く。
（８） これと同様の効果があるものとして希釈された酸をスプレー法によって酸化膜部分に噴射して、時間をかけて酸化膜を除去する方法がある。この場合も終了後は水のみを含む紙タオルで拭き去るのがよい。
（９） 上記のようなサンドブラストと酸洗いは、溶着部外面の酸化膜が付いている部分以外にも一様に実施すると、伝熱板の外面に散水をして流下液膜状に液体を流す際、伝熱板全体が一様に濡れて性能がよくなるという効果がある。また酸洗いを先にしてからサンドブラストをかけても同様な効果がある。
（１０）また隙間腐食対策には、伝熱板の外周部を二重または多重に溶着すると安全となる。二重に溶着するとは、図１の溶着部３，４，５，６の外側に、それらと平行にもう一本溶着部を設けることである。このようにすると外側の溶着部分が腐食されても、内側の溶着部３，４，５，６に腐食が進行するのに長い時間がかかり、内部の冷媒が外部に流出せず安全となる。
（１１）以上のような操作を施すことにより、本発明の伝熱板の濡れ性は一段と向上し、また外部からの腐食に対しても耐える伝熱板を作ることができる。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば（１）伝熱板の膨出操作時に板が中央部に向かって移動しないようになり、縮みがなくなるとともに、捩れやよじれもなくなり、伝熱板の熱的な性能が良好なものを作れるようになった。（２）また簡易な方法によって板の片側は平板状のままとし、その反対側の板にのみに膨出部を設けた伝熱板を作ることができた。（３）また伝熱板の濡れ性が向上するとともに、腐食に対して耐える伝熱板が作れるようになり、実用に供して便利となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の伝熱板の一実施例の平面図
【図２】図１のＤ−Ｄ’断面図
【図３】本発明の伝熱板の製造用の型の断面図
【図４】図３のＥ−Ｅ’矢視図
【図５】膨出操作により本発明の伝熱板を製造する製造方法を示す図
【図６】図５に対する変形実施例の製造方法を示す図
【図７】図５に対する変形実施例の製造方法を示す図
【図８】本発明の伝熱板の製造に用いる上型と下型の変形実施例の構成図
【図９】図８のＦ−Ｆ’  矢視図
【図１０】本発明の他の実施例の構成図
【図１１】図１０に対する変形実施例の構成図
【図１２】図１１の実施例の伝熱板素材を型に入れる前の状態を示す図
【図１３−ａ】従来の技術を説明する図（伝熱板素材の平面図）
【図１３−ｂ】従来の技術を説明する図（図１３−ａのＡ−Ａ’断面図）
【図１３−ｃ】従来の技術を説明する図（図１３−ａの伝熱板素材を膨出加工した時の状態を示す図）
【図１３−ｄ】従来の技術を説明する図（図１３−ｃのＢ−Ｂ’断面図）
【図１３−ｅ】従来の技術を説明する図（図１３−ｃのＣ−Ｃ’矢視図）
【符号の説明】
１，２…板
１−ａ，２−ａ…膨出部
３，４，５，６，７…溶着部
８，９，１０，１１，…周縁部
１２，１３…パイプ
１４，１５…溶接部
１６…冷媒流路
１７，１８，１７−ａ，１８−ａ…折り返し部（または突き出し部）
２０…上型
２１…下型
２２，２３，２４，２５…押具
２６，２７…空間部
２８，２９…押具
３０，３１，３２，３３…溝
３４，３５…溶接部
４０，４１…ストッパー
４２，４３，４４，４５…溶接部
４６…押さえ込み具
５０，５１…万力
５２…ビス
１００…伝熱板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３−ａ】
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【図１３−ｂ】
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【図１３−ｃ】
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【図１３−ｄ】
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【図１３−ｅ】
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