(57)【要約】【課題】  エレメントの両側にヘッダー部を有し、中間に波形伝熱部を有するものにおいて、波形伝熱部の波の高さを高くし且つ、波形伝熱部４とヘッダー部３との境に亀裂が生じることのないものの提供。【解決手段】  波形伝熱部４の各波をその稜線方向へ連続してヘッダー部３の全幅に延在させる。そしてヘッダー部３の各波をその進行方向の一方側に断面Ｓ字状に倒して平坦に押し潰し、そこに金属板の板厚３枚分の重合部５を断続的に形成させる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する一対の金属板の周縁が閉塞されて、内部に熱交換媒体の流通する偏平流路が形成されると共に、その偏平流路の側部にヘッダー部(3) が設けられ、そのヘッダー部(3) に隣接して多数の並列された波形に曲折された波形伝熱部(4) が設けられた熱交換器用エレメントにおいて、
波形伝熱部(4) の各波がその波の稜線方向へ連続して、ヘッダー部(3) の全幅に延在し、
そのヘッダー部(3) は、その延在部分の少なくとも一部で、各波がその進行方向の一方向へ断面Ｓ字状に倒されて平坦に押し潰され、そこに金属板の板厚３枚分の重合部(5) を有することを特徴とする熱交換器用エレメント。
【請求項２】
請求項１において、
前記波形伝熱部(4) の各波はその稜線が蛇行状に曲折された曲波(13)であり、ヘッダー部(3) の各波はその稜線が直線状の直線波(14)であり、
前記ヘッダー部(3) がエレメントの両側に存在する熱交換器用エレメント。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の熱交換器用エレメントを製造する方法において、
前記ヘッダー部(3) の波形の一方側の第１立ち上がり面(6) を傾斜面とし且つ、その一方側と他方側の第２立ち上がり面(7) とを非対称に形成する工程と、
そのヘッダー部(3) の波形面を前記傾斜方向へ押し倒して、押し潰し、互いに圧接された偏平な断面Ｓ字状の重合部(5) を形成させる工程と、
を有する熱交換器用エレメントの製造方法。
【請求項４】
請求項３において、
前記第２立ち上がり面(7) を垂直に形成し、その第２立ち上がり面(7) 側に波形を倒して、前記重合部(5) を形成した熱交換器用エレメントの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対向する一対の金属板の周縁を閉塞し、内部に熱交換媒体の流通する偏平流路が形成され、その偏平流路が波形に曲折されたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
多数の金属板を積層して、交互に加熱流体と被加熱流体とを各金属板間に流通させた再生器用熱交換器が各種知られている。さらにそれらの金属板の表面を波形に曲折し、伝熱面積を向上させたドロンカップ型の熱交換器も知られている。そのドロンカップ型の熱交換器のエレメントは、皿状金属板の両端部にヘッダー部を設け、それらの間に波形伝熱部を設けたものである。そしてエレメント内に第１の熱交換媒体を流通させ、その外面側に第２の熱交換媒体を流通させて、両者間に熱交換を行うものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のドロンカップ型の熱交換器のエレメントは、波形伝熱部における波の高さ（振幅）を大きくとることができなかった。なぜならば、波形伝熱部の両側には平坦なヘッダー部が存在するため、波形伝熱部とヘッダー部との境に亀裂を起こすおそれがあるからである。
即ち、波の高さを高くするとその分だけ金属板をヘッダー部に対して大きな絞り加工をすることになり、その境目に亀裂が生じ易い。そのため、従来の波形伝熱部を有するエレメントは、波の高さを比較的低いものにせざるを得なかった。その結果、波形伝熱部の伝熱面積が比較的小さいものとなり、熱交換性能の向上を余り期待できなかった。
【０００４】
そこで本発明は、波の高さを充分高くしつつ、ヘッダー部との境に亀裂が生じることがない熱交換器用エレメントおよびその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の本発明は、対向する一対の金属板の周縁が閉塞されて、内部に熱交換媒体の流通する偏平流路が形成されると共に、その偏平流路の側部にヘッダー部(3) が設けられ、そのヘッダー部(3) に隣接して多数の並列された波形に曲折された波形伝熱部(4) が設けられた熱交換器用エレメントにおいて、
波形伝熱部(4) の各波がその波の稜線方向へ連続して、ヘッダー部(3) の全幅に延在し、
そのヘッダー部(3) は、その延在部分の少なくとも一部で、各波がその進行方向の一方向へ断面Ｓ字状に倒されて平坦に押し潰され、そこに金属板の板厚３枚分の重合部(5) を有することを特徴とする熱交換器用エレメントである。
【０００６】
上記構成において、前記波形伝熱部(4) の各波をその稜線が蛇行状に曲折した曲波(13)とし、ヘッダー部(3) の各波をその稜線が直線状の直線波(14)とし、
エレメントの両側にヘッダー部(3) を配置することができる。
【０００７】
請求項３に記載の本発明は、請求項１または請求項２に記載の熱交換器用エレメントを製造する方法において、
前記ヘッダー部(3) の波形の一方側の第１立ち上がり面(6) を傾斜面とし且つ、その一方側と他方側の第２立ち上がり面(7) とを非対称に形成する工程と、
そのヘッダー部(3) の波形面を前記傾斜方向へ押し倒して、押し潰し、互いに圧接された偏平な断面Ｓ字状の重合部(5) を形成させる工程と、
を有する熱交換器用エレメントの製造方法である。
【０００８】
上記構成において、前記第２立ち上がり面(7) を垂直に形成し、その第２立ち上がり面(7) 側に波形を倒して、重合部(5) を形成することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の熱交換器用エレメントは、波形伝熱部４の各波がその稜線方向に連続してヘッダー部３の全幅に延在し、そのヘッダー部３において各波が波の進行方向一方側へ倒されて平坦に押し潰され、そこに金属板の板厚３枚分の重合部５が形成されたものである。そのため、波形伝熱部４の波の高さを高くしても、ヘッダー部３との境部に波形加工に伴う伸びが生じることがなく、波形伝熱部４の高さを高くしても亀裂が生じない。そのため、波形伝熱部４の波の高さが高く伝熱面積の大きなコンパンクトなエレメントを提供できる。
また、ヘッダー部３の重合部５はそこに延在する各波が進行方向の一方側へ断面Ｓ字状に倒されて平坦に押し潰されたのもであるから、その重合部５の構造を単純化し、その周縁を閉塞するとき漏れの生じ難いヘッダー部３を形成できる。
【００１０】
上記構成において、前記波形伝熱部(4) の各波をその稜線が蛇行状に曲折した曲波(13)とし、ヘッダー部(3) の各波をその稜線が直線状の直線波(14)とし、
エレメントの両側にヘッダー部３を形成することができる。
この場合には、ヘッダー部(3) の各波の稜線が直線であるから、その波を押し潰し易く、製造の容易なエレメントとなり得る。また、ヘッダー部３が両側に位置されているため、エレメント内の熱交換媒体の流れを単純化し、性能の良い熱交換器用エレメントを提供できる。
【００１１】
上記構成のエレメントを製造する方法において、ヘッダー部３の波形の一方側の第１立ち上がり面６を傾斜面とし、それと他方側の第２立ち上がり面７とを非対称に形成し、その第１立ち上がり面６が押し倒されるように押し潰して、ヘッダー部３の重合部５を形成したものである。
この製造方法によれば、無理なくヘッダー部３に断面Ｓ字状の重合部５を形成することができる。
【００１２】
上記構成において、第２立ち上がり面７を垂直に形成し、その第２立ち上がり面７側に各波形を倒して重合部５を形成することができる。
この場合には、上下にプレスすることにより確実にヘッダー部３に重合部５を形成し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、図面に基づいて本発明の実施の形態につき説明する。
図１は本発明の熱交換器用エレメントの平面図であり、図２は図１のII部拡大斜視図であって一部を分解したもの、図３は図１の III− III矢視断面図である。また、図４は本エレメントの製造工程を示すものであり、（Ａ）はその第１工程の平面図、（Ｂ）は同第１工程の斜視略図、（Ｃ）はその第２工程の斜視略図、（Ｄ）は（Ｃ）のＤ−Ｄ矢視略図である。
【００１４】
この熱交換器用エレメントは、排熱回収用再生器として最適なものであるが、本発明はそれに限らず各種熱交換器のエレメントとして用いることができる。
この熱交換器は図１及び図２に示す如く、一対の出入口９を除いて周縁が閉塞された一対の金属板１，金属板２からなり、その両側にヘッダー部３が位置し、それらの間に波形伝熱部４を有する。そして一対の金属板１，金属板２間に偏平な流路を形成したものである。この例では、一枚の金属板を折り返して郵便封筒状にし、一対の金属板１，金属板２を対向させ、その継目に接合部17を形成し、全体を偏平にすると共に、その両側のフランジ部８を溝形材11を介して接合し、対角位置に一対の偏平孔15を形成して、そこに出入口９を設けたものある。
【００１５】
そして両側に位置するヘッダー部３間に波形伝熱部４が形成される。その波形伝熱部４の夫々の波の稜線は蛇行状に曲折された曲波13に形成されている。そして一対の対向する金属板１，２の波形は互いにその位相が180 度位置ずれしており、その稜線が互いに交差する。また、その波形伝熱部４の各波はその稜線方向に向かい、それらがヘッダー部３の全幅に連続的に延在する。なお、ヘッダー部３では各波の稜線は直線状となる直線波14を形成する。
次に、エレメントの両側に位置するヘッダー部３では、その直線波14は、夫々の波形がその波の進行方向の一方側へ断面Ｓ字状に倒されて平坦に押し潰され、そこに金属板の板厚３枚分の重合部５が断続的に形成されたものである。
【００１６】
このような波形伝熱部４およびヘッダー部３は、図４及び図５に示す手順により形成することができる。
即ち、先ず、図４（Ａ）及び（Ｂ）の如く、金属板をその全幅に渡って波形に曲折する。その金属板の両側部においては、前述の如く、波の稜線12が直線状に形成された直線波14で、それらの中間においては稜線12がその平面方向に曲折する曲波13となる。夫々の高さ、即ち、振幅は同一であり、それらのピッチも同一である。曲波13と直線波14とは連続する。このような曲波13及び直線波14は、プレス機械により一体に形成することもできるが、順送りプレスによって一つずつ形成してもよい。その場合には、より振幅の大きな波を形成できる。波形伝熱部４およびヘッダー部３の各波の断面形状は矩形波であってもサインカーブ波であってもよい。
なお、図４の（Ａ）は金属板の要部平面図であり、（Ｂ）はその斜視図である。
【００１７】
このように全幅で曲折された金属板の両側部の波を押し倒して押し潰し、図４（Ｃ）の如く重合部５を形成する。それと共に、その重合部５の縁部を立ち下げ、その先端縁にフランジ部８を形成するものである。
この例において、直線波14は図５（Ａ）の如く、各波の一方側の第１立ち上がり面６が角θ傾斜し、他方側の第２立ち上がり面７が垂直に予め形成される。次いで、直線波14の振幅がなくなるように直線波14の上下両側から押し潰し、中心線上に図５（Ｂ）の如く押し潰した重合部５を形成する。第１立ち上がり面６のみが角θ傾斜していることにより、上下に押し潰すことで、簡単に図５（Ｂ）の如く押し潰し重合部５を形成できる。
【００１８】
そのとき、図５（Ａ）における波のａ部分とｂ部分は引き伸ばされ、ｃ部分がｂ部分とｄ部分との間に挟持され、それらにより断面Ｓ字状の偏平な重合部５を形成する。また、ｄ部分とｅ部分とは引き伸ばされる。そしてそれらで形成する重合部５の平面は、波形伝熱部４の曲波13の波の高さの中間位置に位置し、重合部５と曲波13との境は傾斜面19となる（図４（Ｃ））。
また、重合部５の側端には傾斜面18を介してフランジ部８が図４（Ｃ）の如く形成される。そして上下一対の金属板１，２により、対向する重合部５間にヘッダー部３が形成されるものである。
【００１９】
次いで、図２の如く上下一対のフランジ部８が重ね合わせられ、そこに溝形材11が嵌着される。溝形材11の溝幅は、図３の如く上下一対のフランジ部８の合計の厚さに整合する。そして、溝形材11の上下からシーム溶接等によりフランジ部８を溝形材11と共に一体に溶着してエレメントを完成する。
なお、図１においてエレメントの上下両端（平面方向の両縁）は、図２の如く折り返されて折り返し縁16を形成するものである。その折り返し縁16には、波形は形成されていない。そして袋状の両端縁は、その平面の中央で図１の如く重ね合わされ、その重ね合わせ部が接合されて接合部17を構成する。
【００２０】
このようなエレメントの各ヘッダー部３の折り返し部に偏平孔15が形成され、そこに一対の出入口９が設けられる。そして一方の出入口９から被加熱流体をヘッダー部３内に流入し、それが波形伝熱部４をその波の稜線方向に流通して他方側のヘッダー部３に導かれ、出入口９から外部に導かれる。
波形伝熱部４は、前述の如く、その平面方向に曲折する波が上下で互いに交差する。そしてエレメント内を流通する被加熱流体は、波形伝熱部４内を平面的に蛇行し、各波の交差部で攪拌されつつ移動する。そしてエレメントの外面側には高温の排ガス等が、各波の稜線方向に流通し、それと被加熱流体との間に熱交換が行われる。
なお、このようなエレメントは多数積層され、各エレメント間に前記の高温の排気ガス等が流通する。そして被加熱流体は図示しないマニホールドを介し、夫々のエレメントの出入口９に導かれる。
【００２１】
次に、図７（Ａ）波形は、本発明のヘッダー部３に予め形成される図５（Ａ）の波形との比較例である。このような図７（Ａ）の波形の直線波14を押し潰すと図７（Ｂ）の如く、断面Ω状に形成されその曲折部が多くなる。するとその曲折部が潰れにくくなり、全体としての板厚が厚くなると共に、上下一対の金属板を溶接する際、溶接が難しくなることが、本発明者らの実験により確かめられた。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の熱交換器用エレメントの平面図。
【図２】図１におけるII部拡大斜視説明図。
【図３】図１の III− III矢視断面図。
【図４】本発明のエレメントのヘッダー部３の製造方法を示すものであって、（Ａ）はその第１工程を示すの平面図、（Ｂ）は同第１工程を示す斜視略図、（Ｃ）はその第２工程の斜視略図、（Ｄ）は（Ｃ）のＤ−Ｄ矢視略図。
【００２３】
【図５】ヘッダー部３の成形手順を示す断面図であって、（Ａ）はその第１工程、（Ｂ）は同第２工程を示す説明図。
【図６】図１のVI−VI矢視略図。
【図７】図５（Ａ）に比較される通常の波形と、それを押し潰した重合部５の断面説明図。
【符号の説明】
【００２４】
１  金属板
２  金属板
３  ヘッダー部
４  波形伝熱部
５  重合部
６  第１立ち上がり面
７  第２立ち上がり面
８  フランジ部
９  出入口
【００２５】
11  溝形材
12  稜線
13  曲波
14  直線波
15  偏平孔
16  折り返し縁
17  接合部
18  傾斜面
19  傾斜面
【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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