JPH0160331B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は熱交換器シートの製造方法に関する。

〈従来の技術〉 上下で折返すひだを付けた熱交換器シートを積
層した熱交換器は本出願人の特開昭48−63349号
公報により公知である。このような熱交換器で
は、熱交換器シートのひだの部分が占める伝熱面
積が熱交換器の容量と効率を左右する。

〈発明が解決しようとする課題〉 この条件を満たし、熱交換器シートの積層枚数
を減らすには単位面積あたりのひだの数を増加す
ると共に、ひだの高さを高くする必要がある。し
かし、上記従来の熱交換器シートの製造方法で
は、シートの中央部分に深く絞つた高さの高いひ
だを多数成形すること、及びひだを有する中央部
分と、その回りの平らな四周縁部との間の遷移部
に良好な品質を維持することには問題があつた。

即ち、従来の深絞り法でひだを成形すると、プ
レス力が平らな金属薄板の延性の限界を越えてし
まい、金属薄板が破断する恐れがあつた。特に厚
さが0.05〜0.2mmの高温耐蝕耐熱性の金属薄板を
プレスで成形する場合は、ひだの高さは約１mm以
下に制限され、これよりもひだの高さを高くする
と金属薄板は破断する。これを防ぐために熱処理
で金属薄板の内部応力を取り除きながら漸進的に
ひだを成形すれば、成形は可能であるが、それに
は製造コストが嵩む。

〈課題を解決するための手段〉 そこで本発明の熱交換器シートの製造方法は、
上述の問題点を解決するため、細長い平らな金属
薄板２７に、上下一対の成形部材３１，３３と、
クランプ部材３５，３７と、波状のうねりを有す
るブレード３９，４１，４３とより成る成形装置
２９により上下で折返し、且つ波状のうねり３８
を有する深いひだ２４を該金属薄板２７の全幅に
亘り連続して成形し、このひだ付き金属薄板４０
を、曲面部５６を有する上下一対のダイ４２，４
４からなるダイプレス４６でプレスし、該ひだ付
き金属薄板４０の四周縁部のひだを、ひだの壁が
少なくとも三層に折り重なるよう平らに押し潰す
と共に、押し潰さずに残した各ひだ２４の両端部
に前記曲面部５６で遷移部５５を形成し、次いで
平らに押し潰した四周縁部で所定形状の熱交換器
シート１０に截断することを特徴とする。

〈実施例〉 第１図から第３図は本発明により製造した熱交
換器シート１０の一実施例を示す。熱交換器シー
ト１０はひだがある長方形の中央部１２とその回
りの、ひだが押し潰された平らな四周縁部１４か
らなり、四周縁部１４な中央部１２の長辺沿いの
相対する一対の三角形部分１６，１８と、他の一
対の中央部１２の短辺沿いの相対する端部２０，
２２とから成つている。この熱交換器シート１０
の複数枚を、中央部１２にあるひだの部分が互い
にくい込まないように積み重ね、重なつた四周縁
部の間を適当にシールし、各熱交換器シート１０
の間を空気とガスとが交互に流れるようにして熱
交換器を構成する。

この熱交換器シート１０は薄い耐蝕、耐熱性合
金、例えば厚さが0.05〜0.2mmの焼鈍した細長い
ステンレス鋼板に後述の成形装置で波状の深いひ
だを全幅に亘り連続して成形して製造するのであ
る。この熱交換器シート１０の厚さＴは0.076mm
で、四周縁部の三角形部分１６と１８の間の中央
部１２には多数のひだ２４がシート１０の中心面
２６から上下にＤの距離で均一に形成される（第
２図）。シートの全高２Ｄは約3.9mmであり、シー
トの厚さよりもかなり大きい。

各ひだ２４は約1.27mmのサイクルの幅Ｃの波状
の断面を有すると共に、上下の折返し部３４と３
６を結ぶひだの壁２８，３０，３２は垂直に対し
僅かに傾斜している。そして、ひだの壁３０と３
２の間隔Ｅは約0.83mm、壁２８と３０の間隔Ｆは
約0.3mmであり、間隔Ｅと、間隔Ｆは交互に設け
られている。このようにひだの壁を設けることに
よつて空気と高熱ガスとの熱交換が極めて有効に
行なわれる。

熱交換器シート１０の平面図である第３図にお
いて、ひだ２４は約9.65mmのピツチＰと、約1.57
mmのピツチＡとで波状のうねり３８を形成してい
る。

次に本発明による熱交換器シートの製造方法の
第１段階として第５図に示すひだ付き金属薄板４
０の製造方法を第９図により説明する。

まず、細長い平らなステンレス鋼等の金属薄板
２７を第９図の成形装置２９（特開昭50−121155
号公報参照）に送給する。金属薄板２７は向かい
合つた上下一対の成形部材３１，３３の間に挿入
され、続いて向かい合つた上下一対のクランプ部
材３５，３７へ送られる。成形部材３１はこれと
一体の波状のうねりを有するブレード３９を、ク
ランプ部材３５，３７は同様にこれらと一体の波
状のうねりを有するブレード４１，４３を夫々備
えている。

このようにブレード３９，４１，４３は何れも
比較的薄く、横方向に波状にうねつている。そし
てブレード４３がブレード３９，４１の間に金属
薄板２７の厚さとほゞ等しい距離だけ離れて配置
されている。ダイの成形部材３３はブレード３９
に向き合う対向面４７と、平らな上面４９とを有
し、対向面４７はブレード３９，４１，４３と同
様波状にうねつている。

図示しないが成形部材３１，３３、クランプ部
材３５，３７は個々に適宜アクチユエータに装着
されて上下し、金属薄板２７は案内部材５１，５
３に支持される。

成形加工前にはブレード３９，４１，４３は金
属薄板２７を受け入れるだけの間隔を保つてい
る。金属薄板２７がブレード３９，４１，４３を
通過すると、最初にクランプ部材３７が第９図に
示された位置まで上方に押し上げられる。次にク
ランプ部材３５が図示の位置まで押し下げられて
金属薄板２７をブレード４１と４３との間に挟み
つける。続いて成形部材３１が押し下げられて金
属薄板をブレード３９と４３との間に挟みつけ
る。引き続いて成形部材３３が上向きに動き、金
属薄板２７を押し上げて対向面４７とブレード３
９との間に挟みつける。

このようにして波状のうねりを有する１つのひ
だが加工されると、成形部材３１，３３、クラン
プ部材３５，３７は元の位置に復帰し、図示しな
い送り装置によつて金属薄板２７は所定寸法だけ
送られて同じ加工が行なわれ、こうして平らな金
属薄板２７には波状のうねりを有する多数の平行
な深いひだ２４が連続して形成され、金属薄板２
７は延び、あるいは破断を起こすことなく第５図
に示すひだ付き金属薄板４０になる。

波状のうねり３８を有するひだ２４は、上述の
ような成形部材３１，３３およびクランプ部材３
５，３７を有する成形装置２９によつて冷間で加
工できることが判明した。のみならず、この成形
方法によればひだの壁２８，３０，３２に対して
好ましい傾斜角を与えることができる。第２図に
符号Ｂで示した傾斜は垂直に対して3゜から15゜の
範囲内であり、約9゜が好ましい角度である。

次に、第５図のひだ付き金属薄板４０の四周縁
部１４′（第１図の四周縁部と同じ）を第４図の
ダイプレス４６によつてひだの壁が少なくとも三
層に折り重なるよう平らに押し潰し、第６図の半
完成板５８にする。その手順は次の通りである。

即ち、ひだ付き金属薄板４０を第４図に一部断
面を示す一対の上下のダイ４２，４４の間に送
る。上下のダイ４２，４４は中心面２６に対して
対称な平らな下面部４８、上面部５２と、これに
平行な窪みの上面５０、下面５４で構成され、第
１図の熱交換器シート１０の中央部１２にある各
ひだの両端部に遷移部５５を形成する曲面部５６
を有している。上下のダイ４２，４４の上記各曲
面部５６は中心面２６に関して対称に上下に拡大
している。これによりダイ４２，４４の間に送り
込まれたひだ付き金属板４０の四周縁部１４′は
ダイの下面部４８と上面部５２で挟まれ、厚さ
CTが約0.68mmになるまで平らに押し潰される。
それには冷間加工で、2110Kg／cm²以上の圧力を加
える。同時に曲面部５６は下面部４８、上面部５
２から窪みの上面５０、下面５４に向かつて次第
に減少する圧力をひだの各端部に加え、中心面２
６に関して対称な遷移部５５を形成する。然して
最大の圧力を加えたときの窪みの上面５０と下面
５４間の距離はほゞ2Dに等しくなるように設定
されているので、このように四周縁部１４′を押
し潰しても中央部１２に残るひだの高さは変わら
ない。

第１図や第６図の四周縁部は、ひだが第７図に
示すように折り重なるように押し潰されて形成さ
れている。図ではひだが押し潰された四周縁部の
厚さCTはどの点においてもひだの壁の七層分の
厚さになつている。

尚、四周縁部における内部のすきまは図では誇
張して示してあるが、実際には無視できる程度に
小さく、熱交換器とした場合に空気やガスの洩れ
は殆ど起こらない。

第７図に示したように押し潰した四周縁部の断
面は七層になるが、これは壁２８，３０，３２が
第２図に示すように僅かに傾いていることによ
る。即ちダイで押し潰すとき、ひだは所定の方向
におのずから倒れるのである。

上下のダイの曲面部５６の角度Ｒ（第４図）の
大きさは最適の遷移部５５を形成するためには余
り大きくもなく、又、小さくもないのが適してい
ることが判明した。遷移部の傾斜が急であると、
ひだの各端部が過大な変形を起こし金属板が破断
する。逆に、遷移部の傾斜が少なく、遷移部が長
すぎると同様に変形を起こし、隣接する熱交換器
シートとの間で相互の支持がなくなり熱交換器の
剛性を損なう。いずれにしても過度に変形すると
空気や高熱ガスの流れが悪くなり、圧力降下を来
す。この意味においては遷移部の角度Ｒは20゜か
ら60゜の範囲が適当であるが、約45゜が好ましい。

ダイプレス４６で成形した第６図の半完成板５
８は次の工程に送り、平らに押し潰した四周縁部
１４′を破線で示すようにプレスのカツテイング、
シヤリング等の通常の方法で截断し、第１図の熱
交換器シート１０にする。

ひだの高さが低いと四周縁部を押し潰したとき
の層の重なりと、厚さCTとが変化する。例えば
第２図におけるものと同一条件でひだの高さ２Ｄ
を2.36mmにすると四周縁部を押し潰したときの厚
さは0.3mmとなることが認められた。第８図に示
す他の実施例では押し潰した部分６０はひだの壁
が三〜五層になり、良好な平坦度になつている。

尚、第７，８図には押し潰した部分の上下面に
凹凸が生じているように誇張して示したが実際に
は十分に平らに成形される。

〈発明の効果〉 本発明の方法によれば経済的で好ましい物理的
性質を備え得た熱交換器シートを製造することが
できる。特に平らに押し潰して形成した四周縁部
１４はひだが折り重なつて少なくとも三層になつ
ているのでシート自体が強靭なものとなり、熱交
換器の強度を増大することができる。

又、ひだを有する中央部１２と、その回りの四
周縁部１４との間に滑らかな遷移部が形成される
ので苛酷な使用条件に曝される熱交換器のシート
として著しく寿命が長いシートを得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法によつて製造した熱交換
器シートの一実施例の斜視図、第２図は第１図の
−線に沿う拡大部分断面図、第３図は第１図
の−線の円内の隅部の拡大部分平面図、第４
図は第１図の−線に沿う部分をダイプレスで
加工している状態の拡大部分断面図、第５図は第
１図の熱交換器シートを製造する最初の工程で成
形されたひだ付き金属薄板の斜視図、第６図は第
５図の金属薄板の四周縁部を平らに押し潰した半
完成板の斜視図、第７図は平らに押し潰した四周
縁部の約50倍の拡大断面図、第８図は第７図と異
なる他の実施例の平らに押し潰した四周縁部の約
50倍の拡大断面図、第９図は細長い平らな金属薄
板を第５図のひだ付き金属薄板に成形する成形装
置の要部の断面図で、 図中、１０は熱交換器シート、１２はひだを有
する中央部、１４，１４′は四周縁部、２４はひ
だ、２９はひだの成形装置、２８，３０，３２は
ひだの壁、３１，３３は成形部材、３５，３７は
クランプ部材、３４，３６はひだの上下の折返し
部、３８はひだのうねり、３９，４１，４３はブ
レード、４０はひだ付き金属板、４２，４４はダ
イ、４６はダイプレス、５５は遷移部、５６は遷
移部形成用のダイの曲面部を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 細長い平らな金属薄板２７に、上下一対の成
   形部材３１，３３と、クランプ部材３５，３７
   と、波状のうねりを有するブレード３９，４１，
   ４３とより成る成形装置２９により上下で折返
   し、且つ波状のうねり３８を有する深いひだ２４
   を該金属薄板２７の全幅に亘り連続して成形し、
   このひだ付き金属薄板４０を、曲面部５６を有す
   る上下一対のダイ４２，４４からなるダイプレス
   ４６でプレスし、該ひだ付き金属薄板４０の四周
   縁部のひだを、ひだの壁が少なくとも三層に折り
   重なるよう平らに押し潰すと共に、押し潰さずに
   残した各ひだ２４の両端部に前記曲面部５６で遷
   移部５５を形成し、次いで平らに押し潰した四周
   縁部で所定形状の熱交換器シート１０に截断する
   ことを特徴とする熱交換器シートの製造方法。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の熱交換器シー
   トの製造方法において、前記ひだ付き金属薄板４
   ０の四周縁部を平らに押し潰す手順は、前記ダイ
   プレス４６の上下一対のダイ４２，４４の平面部
   ４８，５２の間に前記ひだ付き金属薄板４０の四
   周縁部を挟む手順を含む熱交換器シートの製造方
   法。 ３ 特許請求の範囲第１項に記載の熱交換器シー
   トの製造方法において、前記ひだ付き金属薄板４
   ０の四周縁部を平らに押し潰す手順は、前記遷移
   部５５を前記ダイプレス４６の中心面２６に関し
   て対称に上下に拡大形成する手順を含む熱交換器
   シートの製造方法。 ４ 特許請求の範囲第１項に記載の熱交換器シー
   トの製造方法において、前記ひだ付き金属薄板４
   ０のひだを成形する手順は、平行な壁２８，３
   ０，３２を有する横方向のひだ２４を形成する手
   順を含む熱交換器シートの製造方法。