(57)【要約】【課題】製造し易く熱交換性能の高いコンパクトなプレート型熱交換器およびその製造方法の提供。【解決手段】幅方向の両側部にマニホールド部１を有する一対のプレート３，４の両縁部を接合し、次いでそれをつづら折りに曲折形成し、その曲折部に出入口６を設けると共に、その出入口６の孔縁部にバーリング加工部７を形成し、夫々のバーリング加工部７をヘッダ８の偏平孔９に接合固定する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
夫々、帯状金属板の幅方向の両側部を立ち上げて長手方向に細長い一対のマニホールド部（１）　が形成されると共に、その縁に接合用の小フランジ（２）　が連続的に形成され且つ、両マニホールド部（１）　間の平面が波形に曲折形成された一対のプレート（３）　（４）　を有し、
一対のプレート（３）　（４）　を互いに前記マニホールド部（１）　が対向し、且つ夫々の波形を互いに交差するように重ね合わせて、前記小フランジ（２）　で連続的に両プレート間を接合すると共に、その幅方向に平行な仮想線（２２ａ）　で一以上折り返し曲折されてコア（５）　が形成され、
そのコア（５）　の折り返し曲折部（５ａ）または端部において、一方のプレート（３）　および／または他方のプレート（４）　の一対の前記マニホールド部（１）　に、夫々その幅方向に細長い出入口（６）　が形成されると共に、その出入口（６）　の孔縁部を立ち上げたバーリング加工部（７）　が形成され、
夫々の前記出入口（６）　が一対のヘッダ（８）　の夫々の偏平孔（９）　に接合固定され、夫々のヘッダ（８）　を介して第１の流体（１０）が一対のプレート（３）　（４）　の内面側に流通し、その外面側を前記幅方向に第２の流体（１１）が流通するプレート型熱交換器。
【請求項２】
請求項１において、
前記コア（５）　は、互いに離間した複数の仮想線（２２ａ）　で、つづら折りに折り返し曲折され、
そのコア（５）　の折り返し曲折部（５ａ）に、前記出入口（６）　が形成されたプレート型熱交換器。
【請求項３】
請求項２において、
づづら折りの一方側のみの折り返し曲折部（５ａ）で、前記一対のマニホールド部（１）　に夫々出入口（６）　が形成されたプレート型熱交換器。
【請求項４】
請求項２において、
づづら折りの両方の折り返し曲折部（５ａ）で、前記一対のマニホールド部（１）　に夫々出入口（６）　が形成されたプレート型熱交換器。
【請求項５】
請求項３において、
コア（５）　の前記つづら折りの両折り返し曲折部（５ａ）が、同心の小径管（２０）と大径管（２１）とに近接または接触し、大径管（２１）に一対の偏平孔（９）　が形成され、そこに前記出入口（６）　が接合されたプレート型熱交換器。
【請求項６】
請求項１において、
断面Ｕ字状に折り返し曲折され、そのＵ字の開口側の両端部に前記出入口（６）　が形成された複数のコア（５）　を有し、
複数のコア（５）　が同心の小径管（２０）と大径管（２１）との間に放射状に配置され、夫々の出入口（６）　が大径管（２１）の一対の偏平孔（９）　に接合されたプレート型熱交換器。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれかの熱交換器を製造する方法において、
夫々、帯状金属板の幅方向の両側部を立ち上げて長手方向に細長い一対のマニホールド部（１）　を形成すると共に、その縁に接合用の小フランジ（２）　を連続的に形成し且つ、両マニホールド部（１）　間の平面を波形に曲折形成し、一方の前記帯状金属板および／または他方の帯状金属板の一対の前記マニホールド部（１）　に、夫々その幅方向に細長い出入口（６）　を形成すると共に、その出入口（６）　の孔縁部を立ち上げてバーリング加工部（７）　を施し、一対のプレート（３）　（４）　を製造する工程と、
一対のプレート（３）　（４）　を互いに前記マニホールド部（１）　が対向し、且つ夫々の前記波形が互いに交差するように重ね合わせて、前記小フランジ（２）　で連続的に両プレート間を接合する工程と、
次いで、その幅方向に平行な仮想線（２２ａ）　で一以上折り返し曲折してコア（５）　を形成する工程と、
そのコア（５）　の夫々の前記出入口（６）　を一対のヘッダ（８）　の夫々の偏平孔（９）　に接合固定する工程とを有するプレート型熱交換器の製造方法。
【請求項８】
請求項７において、
前記小フランジ（２）　で連続的に両プレート（３）　（４）　間を接合する工程の後に、その幅方向に平行な仮想線（２２ａ）　の一以上の位置で、前記波形の曲折部を板厚方向に挟持するようにして潰す工程を設け、
その潰し部（２２）で、折り返し曲折してコア（５）　を形成するプレート型熱交換器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一対の帯状金属板の幅方向両縁部を接合して内部に第１の流体を流通させ、外部に第２の流体を流通させるプレート型熱交換器およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のプレート型熱交換器は、一対の皿状に曲折された金属板を互いに逆向きに重ね合わせその周縁部を液密にろう付け固定してエレメントを構成すると共に、複数のエレメントを重ね合わせ、その各プレートの長手方向両端に形成された連通孔どうしを互いに液密に連通して熱交換器コアを構成していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のプレート型熱交換器は、多数のプレートを必要とし、部品点数が多くなりその組立てが面倒である欠点があった。
そこで本発明は、製造が容易で且つコンパクトにできるプレート型熱交換器およびその製造方法を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明は、夫々、帯状金属板の幅方向の両側部を立ち上げて長手方向に細長い一対のマニホールド部（１）　が形成されると共に、その縁に接合用の小フランジ（２）　が連続的に形成され且つ、両マニホールド部（１）　間の平面が波形に曲折形成された一対のプレート（３）　（４）　を有し、
一対のプレート（３）　（４）　を互いに前記マニホールド部（１）　が対向し、且つ夫々の波形が互いに交差するように重ね合わせて、前記小フランジ（２）　で連続的に両プレート間を接合すると共に、その幅方向に平行な仮想線（２２ａ）　で一以上折り返し曲折されてコア（５）　が形成され、
そのコア（５）　の折り返し曲折部（５ａ）または端部（５ｂ）において、一方のプレート（３）　および／または他方のプレート（４）　の一対の前記マニホールド部（１）　に、夫々その幅方向に細長い出入口（６）　が形成されると共に、その出入口（６）　の孔縁部を立ち上げたバーリング加工部（７）　が形成され、
夫々の前記出入口（６）　が一対のヘッダ（８）　の夫々の偏平孔（９）　に接合固定され、夫々のヘッダ（８）　を介して第１の流体（１０）が一対のプレート（３）　（４）　の内面側に流通し、その外面側を前記幅方向に第２の流体（１１）が流通するプレート型熱交換器である。
【０００５】
請求項２に記載の本発明は、請求項１において、
前記コア（５）　は、互いに離間した複数の仮想線（２２ａ）　で、つづら折りに折り返し曲折され、
そのコア（５）　の折り返し曲折部（５ａ）に、前記出入口（６）　が形成されたプレート型熱交換器である。
請求項３に記載の本発明は、請求項２において、
づづら折りの一方側のみの折り返し曲折部（５ａ）で、前記一対のマニホールド部（１）　に夫々出入口（６）　が形成されたプレート型熱交換器である。
【０００６】
請求項４に記載の本発明は、請求項２において、
づづら折りの両方の折り返し曲折部（５ａ）で、前記一対のマニホールド部（１）　に夫々出入口（６）　が形成されたプレート型熱交換器である。
請求項５に記載の本発明は、請求項３において、
コア（５）　の前記つづら折りの両折り返し曲折部（５ａ）が、同心の小径管（２０）と大径管（２１）とに近接または接触し、大径管（２１）に一対の偏平孔（９）　が形成され、そこに前記出入口（６）　が接合されたプレート型熱交換器である。
【０００７】
請求項６に記載の本発明は、請求項１において、
断面Ｕ字状に折り返し曲折され、そのＵ字の開口側の両端部に前記出入口（６）　が形成された複数のコア（５）　を有し、
複数のコア（５）　が同心の小径管（２０）と大径管（２１）との間に放射状に配置され、夫々の出入口（６）　が大径管（２１）の一対の偏偏平孔（９）　に接合されたプレート型熱交換器である。
【０００８】
請求項７に記載の本発明は、請求項１〜請求項６のいずれかの熱交換器を製造する方法において、
夫々、帯状金属板の幅方向の両側部を立ち上げて長手方向に細長い一対のマニホールド部（１）　を形成すると共に、その縁に接合用の小フランジ（２）　を連続的に形成し且つ、両マニホールド部（１）　間の平面を波形に曲折形成し、一方の前記帯状金属板および／または他方の帯状金属板の一対の前記マニホールド部（１）　に、夫々その幅方向に細長い出入口（６）　を形成すると共に、その出入口（６）　の孔縁部を立ち上げてバーリング加工部（７）　を施し、一対のプレート（３）　（４）　を製造する工程と、
一対のプレート（３）　（４）　を互いに前記マニホールド部（１）　が対向し、且つ夫々の前記波形が互いに交差するように重ね合わせて、前記小フランジ（２）　で連続的に両プレート間を接合する工程と、
次いで、その幅方向に平行な仮想線（２２ａ）　で一以上折り返し曲折してコア（５）　を形成する工程と、
そのコア（５）　の夫々の前記出入口（６）　を一対のヘッダ（８）　の夫々の偏平孔（９）　に接合固定する工程とを有するプレート型熱交換器の製造方法である。
【０００９】
請求項８に記載の本発明は、請求項７において、
前記小フランジ（２）　で連続的に両プレート（３）　（４）　間を接合する工程の後に、その幅方向に平行な仮想線（２２ａ）　の一以上の位置で、前記波形の曲折部を板厚方向に挟持するようにして潰す工程を設け、
その潰し部（２２）で、折り返し曲折してコア（５）　を形成するプレート型熱交換器の製造方法である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、図面に基づいて本発明の各実施の形態につき説明する。
図１は本発明のプレート型熱交換器の要部分解斜視図であり、図２はその組立て状態を示す斜視略図、図３はその熱交換器コアの製造工程を示す説明図、図４は図３におけるプレス工程の後の状態を示し、図５は図３における両端シーム溶接の説明図である。
また、図６はコア５の他の例を示す部分横断斜視図である。さらに図７は本発明の他の実施の形態を示す要部分解斜視図、図８は同組立て図、図９は本発明のさらに他の実施の形態を示す要部側面図、図１０はその全体的斜視略図、図１１はさらに本発明の他の実施の形態を示す要部側面図である。
【００１１】
先ず、図１及び図２に示す熱交換器は、コア５と、そのコア５の外周を被嵌するケーシング１３と、コア５の内部に連通する一対のヘッダ８とを有する。コア５は、図４に示す一対のプレート３，４を互いに重ね合わせ、その幅方向両縁に設けられた小フランジ２をシーム溶接等によって接合した後に、図４の仮想線２２ａの位置でつづら折り状に曲折蛇行したものである。
プレート３，４は、夫々帯状金属板の幅方向両縁部を立ち上げて長手方向に細長い一対のマニホールド部１を形成すると共に、その縁に接合用の小フランジ２を連続的に形成し且つ、両マニホールド部１間の平面が波形に曲折形成されたものである。
【００１２】
このような成形は、図３において材料コイル１８を連続的にプレス機１７に供給し、そのプレス機１７によって行う。この例では、図４において上側に位置するプレート３のマニホールド部１に夫々一対づつの出入口６を帯状金属板の長手方向に定間隔に配置する。そして夫々の出入口６の孔縁部を僅かに立ち上げて、バーリング加工部７を形成する。次いで一対のプレート３，４を互いに逆向きに重ね合わせて、夫々の小フランジ２どうしを整合させる。このときプレート３の平面の波形成形部１９ａとプレート４の波形成形部１９ｂとは、互いにどの部分においても接触しかつ、その稜線どうしが交差する。即ち、プレート３は図４の状態において波形成形部１９ａの各稜線が逆Ｖ字状に形成されており、プレート４はその波形成形部１９ｂの稜線がＶ字状に形成されている。
【００１３】
このような状態において、一対の互いに回転する電極を有するシーム溶接機１４によって、プレート３，４の夫々の小フランジ２を一体的に且つ連続的に電気的な抵抗溶接をして固定する。次いで、ウェブ潰しプレス１６において図４の仮想線２２ａ上で波形成形部１９ａ，１９ｂのみを板厚方向に挟持圧着して、その波の部分を平坦に押し潰す。次いで、その押し潰された仮想線２２ａ上でつづら折り状に曲折形成してコアを構成する。また、帯状のコアのつづら折り状の最上端および最下端の両端縁は、マニホールド部１を含めて押し潰され閉塞され且つ、その部分が一体に溶接固定されて閉塞される。なお、折り返し曲折部５ａにおいて潰し部２２はマニホールド部１部分には及ばない。
【００１４】
このようにしてなるコア５は、つづら折りの一側面の幅方向両側にバーリング加工部７が並列される。そこで図１の如く、ヘッダプレート８ａの偏平孔９に夫々のバーリング加工部７を嵌着し、その嵌着部を一体に溶接またはろう付け固定する。それと共に、細長い箱状に形成されたヘッダ８の開口部を偏平孔９が並列された位置に整合し、ヘッダプレート８ａとヘッダ８の縁部との間を溶接等の手段により一体に接合する。また、コア５のヘッダプレート８ａ以外の部分はケーシング１３を被嵌し、それとヘッダプレート８ａとを一体に接合する。
このようにしてなる熱交換器は、一方のヘッダ８から第１の流体１０が流入し、コア５の内部を図１の如く流通し、他方のヘッダ８から外部にそれが流出する。そしてコア５の外面側に第２の流体１１が流通し、第２の流体１１と第１の流体１０との間に熱交換が行われるものである。
【００１５】
図６はコア５の他の例を示す要部斜視図であり、プレート３，４のマニホールド部１における外面側にアウターフィン２３を配置し、そのアウターフィン２３の頂部と波形成形部１９ａ，１９ｂの頂部とが一致するようにしたものである。
なお、このアウターフィン２３は取り除くこともできる。
次に図７は本発明のプレート型熱交換器の他の例を示す要部分解斜視図である。この例は、コア５の一方側側面と他方側側面とに夫々バーリング加工部７を突設したものである。そしてコア５の両側にヘッダプレート８ａを配置し、夫々のヘッダプレート８ａに一列の偏平孔９が形成され、その偏平孔９とバーリング加工部７とを一体的にろう付けまたは溶接固定するものである。図８はその組立て斜視図である。
【００１６】
次に、図９及び図１０は本発明の他の実施の形態を示し、この例はコア５がつづら折り状に曲折蛇行されると共に、それが放射状に曲折されたものである。即ち、小径管２０と大径管２１との間にコア５が配置され、そのコア５の一方側の折り返し端面が大径管２１に、他方側の折り返し端面が小径管２０に配置される。そして大径管２１側の折り返し曲折部５ａの出入口６にバーリング加工部７が突設形成され、それが大径管２１の偏平孔９に整合し両者間が接合されるものである。
なお、大径管２１の軸線方向両端位置には図１０の如くヘッダ８が配置される。そして一方のヘッダ８から第１の流体１０がコア５の内部に流通し、それを軸方向に流通して他方のヘッダ８からそれが流出する。また、コア５の軸線方向外面側には第２の流体１１が流通する。そして第１の流体１０と第２の流体１１との間に熱交換が行われるものである。
【００１７】
次に、図１１は本発明のさらに他の実施の形態を示し、この例は、夫々Ｕ字状に曲折された多数のコア５が大径管２１と小径管２０との間に放射状に配置され、各コア５の両端位置の出入口６にバーリング加工部７が突設形成されたものである。
なお、各コア５の両端縁は閉塞される。
【００１８】
【発明の作用・効果】
本発明のプレート型熱交換器は、一対のプレート３，４の両側部にマニホールド部１が形成され、そこに設けられた出入口６の孔縁が立ち上げられてバーリング加工部７が形成され、一対のプレート３，４の両縁部の小フランジ２が連続的に接合固定されると共に、その幅方向に平行な仮想線２２ａで一以上折り返し曲折されてコア５が形成されたものである。そのためコア５自体の製造が容易であると共に、そのコア５とヘッダ８とをバーリング加工部７を介して確実に接合固定することができる。それにより、伝熱面積が大きな信頼性の高いプレート型熱交換器を提供できる。
【００１９】
上記構成において、コア５は互いに離間した複数の仮想線２２ａでつづら折りに折り返し曲折され、そのコア５の折り返し曲折部５ａに出入口６を形成することができる。このように構成することにより、コンパクトでさらに伝熱面積の大きな性能の良いプレート型熱交換器を提供できる。
上記構成において、つづら折りの一方側のみの折り返し曲折部５ａで一対のマニホールド部１に夫々出入口６を形成することができる。この場合には、コア５の一方側のみに一対のヘッダ８を集中させることができ、配管の取付性の良い熱交換器となり得る。
【００２０】
上記構成において、つづら折りの両方の折り返し曲折部５ａで一対の出入口６を形成することもできる。この場合には、コア５の各部においてより均一に内部流体を流通し得る。
上記構成において、コア５をつづら折り状に形成すると共に、全体として同心の小径管２０と大径管２１との間にドーナツ型に配置することができる。この場合には、コンパクトで取扱い易い熱交換器となり得る。
上記構成において、夫々断面Ｕ字状に折り返し曲折した複数のコア５を設け、そのコア５を同心の小径管２０と大径管２１との間に放射状に配置することができる。この場合にも、コンパクトで取扱い易い熱交換器となり得る。
【００２１】
上記いずれかの熱交換器を製造する方法において、帯状金属板から一対のプレート３，４を曲折形成し、次いで一対のプレート３，４の幅方向両縁部に存在する小フランジ２で連続的に両プレート間を接合する工程を設け、次いで、その幅方向に平行な仮想線２２ａで一以上折り返し曲折してコア５を形成することができる。このようにすることにより、折り返し曲折してなるコア５を容易に且つ迅速に製造することが可能となる。
【００２２】
上記製造方法において、小フランジ２で連続的にプレート３，４間を接合する工程の後に、その幅方向に平行な仮想線２２ａの一以上の位置で波形の曲折部を板厚方向に挟持するように潰す工程を設け、その潰し部２２で折り返し曲折してコア５を形成することができる。このようにすることにより、コア５の曲折部の曲率半径を小さくしさらにコンパクトで製造し易い熱交換器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプレート型熱交換器の第１の実施の形態を示す要部分解説明図。
【図２】同組立て状態を示す斜視図。
【図３】同熱交換器に用いられるコア５の製造工程を示す説明図。
【図４】プレス機１７によって形成された一対のプレート３，４の重ね合わせ状態を示す説明図。
【図５】図３における両端シーム溶接の要部説明図。
【図６】本発明の熱交換器のコア５の要部を示す説明的斜視図。
【図７】本発明の熱交換器の他の例を示す要部分解斜視図。
【図８】同組立て状態を示す斜視図。
【図９】本発明のさらに他の実施の形態を示す要部側面図。
【図１０】同組立て状態を示す斜視図。
【図１１】本発明のプレート型熱交換器のさらに他の実施の形態を示す要部説明図。
【符号の説明】
１　マニホールド部
２　小フランジ
３，４　プレート
５　コア
５ａ　折り返し曲折部
６　出入口
７　バーリング加工部
８　ヘッダ
８ａ　ヘッダプレート
９　偏平孔
１０　第１の流体
１１　　第２の流体
１３　　ケーシング
１４　　シーム溶接機
１５　　ガイドローラ
１６　　ウェブ潰しプレス
１７　　プレス機
１８　　材料コイル
１９ａ，１９ｂ　　波形成形部
２０　　小径管
２１　　大径管
２２　　潰し部
２２ａ　　仮想線
２３　　アウターフィン
【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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