JP2006519351A - 熱交換器プレート及び熱交換器プレートを製造する方法 - Google Patents

Abstract

熱交換器プレート（１０）を形成する方法は、シートメタルストリップ又はブランクの縁（２２）に沿って流体流路（２８）を形成すること、及び一対の隆起端ボスを形成することを含む。隆起端ボス（３２）は、長手方向寸法が細長くなっており、上記プレートの縁に沿って過剰な材料をトリミングする必要をなくすようにするために上記プレートの最終幅寸法内で形成される。当該方法は、プログレッシブスタンピングを用いた従来技術のプロセスよりも生じるスクラップが少なく、プレート長さの変更も可能にする。

Description

本発明は、熱交換器用プレートを製造する方法、特に、スクラップの生成を減らす方法、及びこれら方法により形成される熱交換器プレートに関する。

［発明の背景］
熱交換器は一般的に、一対のヘッダ間に延びる冷却材流路を画定する積み重ねられた複数のプレート対から形成される。So他に対して２００１年８月１４日付けで発行された米国特許第６，２７３，１８３号の図１に示すように、各対のプレートは、背中（背面）合わせの関係（back-to-back relation）で配置され、その周縁が互いに接合される。プレートは、間に流路を画定する隆起した中央部分を有し、この中央部分には、乱流化装置が配置され得る。隆起ボスがプレートの端に設けられ、この隆起ボスは、入口開口及び出口開口を提供するように開口している。熱交換器が組み立てられると、ボスは、位置合わせされて互いに連通し、それにより、一対のヘッダを形成する。次いで、エクスパンデットメタルフィンがプレート対間に配置されて、空気等の別の流体がプレート対内を横断方向に流れることを可能にすることができる。隆起端ボスは、フィンの挿入のためにプレート対間にスペースを形成する役割も果たす。

かかる熱交換器を構成する個々のプレートは通常、シートメタルのコイルで行われる連続スタンピング作業によりプレートが段階的に形成される「プログレッシブスタンピング（progressive stamping）」として知られる方法により形成される。上記で説明したように、端ボスは、冷却フィンを挿入させるのに十分な高さを有さなければならない。ボスはまた、ヘッダ内に十分な冷却材流を可能にする特定の直径又は面積を有さねばならない。したがって、各プレートに必要とされるストリップ幅は概して、ボスの形成に必要とされるストリップ材の幅によって決まる。

多くの場合、ボスを形成するのに必要とされるストリップ材の幅は、プレート対の所望の幅よりも大きい。この結果、プレートの縁に沿って、特にボスが形成される端部間の過剰な材料をトリミングする必要がある。熱交換器プレートの従来のプログレッシブスタンピングにより生じるスクラップ材の量は、３５％もの高さとなる可能性がある。

したがって、スクラップの生成を減らすか又はなくすとともに、過度な工具費用をかけずに長さが様々なプレートを生成することができる、熱交換器プレートを形成する改良された方法が必要とされている。

本発明の一態様では、本発明は、長手方向軸を画定する長さ及び幅を有する熱交換器用プレートを形成する方法であって、（ａ）長手方向に延びる細長い側縁を有する平坦なシートメタルストリップであって、プレートの幅とほぼ同じ幅を有するシートメタルストリップを配備すること、（ｂ）このストリップの側縁に沿って延びる流体流路であって、側縁に対し隆起している流体流路を形成すること、及び（ｃ）上記側縁及び上記流体流路に対し隆起している一対の隆起ボスをストリップ内に形成することを含み、ボスの長手方向寸法は、ボスの横断方向寸法よりも大きい、熱交換器用プレートを形成する方法を提供する。

本発明の別の態様では、本発明は、熱交換器プレートであって、（ａ）細長い流体流路を画定する中央部と、（ｂ）中央部により分離される一対の端部と、（ｃ）内面及び流体流開口を設けた上面をそれぞれが有する、端部のそれぞれに設けられた隆起ボスであって、ボスの内部は流体流路と連通する、隆起ボスと、（ｄ）プレートの全周に連続して延びるとともに流体流路及び隆起ボスの周りを囲む平坦フランジと、（ｅ）それぞれがフランジと一体形成されるとともにフランジから延びる複数のタブであって、該タグのそれぞれがプレートの端部の一方に位置する、複数のタブとを備える、熱交換器プレートを提供する。

本発明のさらに別の態様では、本発明は、熱交換器であって、本発明による熱交換器プレートから形成される複数のプレート対を備え、該プレート対のそれぞれは、プレートのフランジを一緒にシールすることにより形成され、一方のプレートのボスの内部が他方のプレートのボスの内部と連通しており、プレートの中央部が組み合わってボスの内部と連通する流体路を形成するようになっており、該プレート対は、ボスの開口と位置合わせされた状態で積み重ねられ、プレート対のボスが一対のヘッダを形成する、熱交換器を提供する。

次に、本発明を、添付の図面を参照して例としてのみ説明する。

図１ないし図３は、本発明による好適な熱交換器プレート１０を示す。プレート１０は、一対の端部１４間に細長い中央部１２が配されている。図１ないし図３に示す点線１６は、中央部１２と端部１４の概ねの境界を示す。

プレート１０は、上面１８及び反対の下面２０を有し、細長い側縁２２がプレート１０の全長に沿って延びるとともに端縁２４で終端している。プレート１０の側縁２２に沿って一対の肩部２６が延びており、これら肩部２６は、プレート１０の下面２０に沿って長手方向に延びる流体流路２８を画定する。流体流路２８は、好ましくは、プレート１０の中央部１２のほぼ全体に沿って延び、場合によっては点線１６を越えてプレート１０の端部１４へ延びることが好ましい。肩部２６は、側縁２２との間に平坦な周側フランジ３０を形成するように側縁２２から離間している。側フランジ３０は、端部１４間を側縁２２に沿って長手方向に延びる。

プレート１０の端部１４には、一対の隆起ボス３２が配されている。ボス３２は、側縁２２及び流体流路２８に対し隆起しており、プレート１０から形成されたプレート対（各自、それぞれの下面を互いに向かい合わせて一対のプレート１０を接合することにより形成される）を積み重ねることにより熱交換器が形成されるときに、冷却フィンを挿入するのに十分なスペースがプレート対間に存在するほどの十分な高さを有する。

ボス３２は、任意の所望の形状（例えば円形）とすることができる。好ましくは、ボス３２はそれぞれ、横断方向に延びる小径よりも大きい、長手方向に延びる大径を有する。最も好ましくは、ボスは楕円形状である。本明細書中で用いられる場合、用語「楕円」とは、長円、隅が丸みを帯びた矩形、又は他の横長円又は卵形等、概ね滑らかな湾曲縁を有する任意の非円形状を指す。図面に示した好適な実施形態では、ボス３２は平面図では、滑らかな湾曲端間をほぼ直線に長手方向に延びる側部３４、中央部１２及び端部１４間の点線１６に又はその付近に位置する近位端３６、及びプレート１０の端縁２４に近接して位置する遠位端３８を有する楕円である。

図２に示すように、ボス３２の側部３４が側縁２２から内側に離隔しており、ボス３２の遠位端３８が端縁２４から内側に離間していることで、プレート１０の端部１４の周りに延びる周端フランジ４０を形成している。側フランジ３０と周端フランジ４０が組み合わさってプレート１０の全周にわたり連続フランジを形成している。連続フランジは、例えばろう付けより、背中合わせの関係で（下面２０が互いに向かい合っている状態で）プレート対を形成するように一対のプレート１０が沿って接合され得る表面を提供する。

熱交換器の組み立て後、ヘッダ内に流体連通を与えるために、各ボス３２の上面４４には開口４２が設けられる。開口４２の面積は、ヘッダ内に十分な流体流を与えるのに十分に大きいとともに、上面４４の環状シール面４６を維持する。熱交換器の組み立ての際、隣接したプレート対は、例えばろう付けにより、環状シールフランジ４６に沿って互いに接合される。好適なプレート１０に示すように、開口４２は、好ましくは上面４４の中心に設けられてもよく、隆起ボス３２の形状に概ね従ってもよいが、このことは必須ではない。

図３の下面図に最もよく示すように、側フランジ３０は、ボス３２に接近するにつれて幅広くなるとともに互いの方へ内向きに湾曲し、側フランジ３０が、ボス３２の側部３４と近位端３６との交点に近接して位置する地点５０と交差するようになっている。したがって、各周端フランジ４０は実質的に、流体流路２８がボス３２の内部と流体連通する領域４９（近位端３６とほぼ同延）を残してボス３２の側部３４及び遠位端３８の周りにだけ延びる。

上述したように、プレート１０から形成されるプレート対には、So他に付与された上記特許（その全体が参照により本明細書に援用される）に開示されているエキスパンデットメタル乱流化装置等の乱流化装置を設けることができる。乱流化装置は、好ましくは形状が矩形であり、プレート対のプレート１０間に受け入れられ、好ましくはプレート１０の中央部１２のほぼ全体に延びる。熱伝達を高めることのほかに、乱流化装置は、プレート１０の中央部分１２のための支持を与え、流体流路２８が潰れないように又は狭まらないようにする。プレート１０の対から構成される熱交換器では、乱流化装置の端は、好ましくはボス３２の近位湾曲端３６に重なり、乱流化装置が流体流路２８の全長に沿って支持を与えるようにする。側フランジ３０の内向きのテーパ状は、プレート対間を乱流化装置が長手方向に摺動しないようにするために一体形乱流化装置ストッパとして機能する。乱流化装置（図示せず）の端の好適な位置は、図３において点線５１で示されている。

本発明による好適な熱交換器プレート１０を説明してきたが、次に、本発明による熱交換器プレート１０を製造する好適な方法を説明する。

本発明の好適な一方法は、シートメタルストリップ５２を配備することにより始まり、シートメタルストリップ５２は、好ましくは、アルミニウム、アルミニウム合金、及び、アルミニウムろう合金で被覆されたアルミニウム又はアルミニウム合金からなる群から選択される、ろう付け可能な材料から成ることが好ましい。本明細書中で定義されているストリップ５２は、長さが制限されておらず、長手方向に延びる側縁５４、上面、及び反対側の下面（図示せず）を有する。ストリップ５２の幅は、横断方向で測定した場合、上述したプレート１０の幅とほぼ同じである。

複数のストリップ５２が、シートメタルのコイル（ストリップ５２の幅よりも大きい幅を有する）をその幅方向にわたる１つ又は複数の地点で長手方向にスリットする（スリットを入れる）ことにより形成され得り、ストリップ５２の長手方向はスリット方向に平行である。代替的に、コイルを分割してシートにし、次にシートを長手方向又は横断方向にスリットしてストリップ５２にすることにより、ストリップ５２を形成してもよい。

本発明の方法の際、ストリップ５２を１つ又は複数の地点で横断方向に切断して、複数のブランク５３を形成し、各ブランクが、長手方向で測定した場合、プレート１０の長さとほぼ同じ長さを有するようにする。

本発明の別の好適な方法は、ストリップ５２の幅と同じ幅及びプレート１０の長さとほぼ同じ長さを有するシートメタルブランク５３を配備することにより始まる。ブランク５３は、好ましくは、長さに制限のないストリップ５２を横断方向に切断することにより、上述したように形成され得る。ブランク１０の長さがシートメタルコイルの幅と同じである場合、ブランク５３は、コイルの幅の端から端まで横断方向に切断することにより形成され得る。ブランク５３の長さがコイルの幅よりも幾分大きい場合、ブランク５３は、斜行方向（すなわち、ストリップ５２の側縁５４がコイルの横断方向に対して傾斜した状態）にコイルをスリットすることによって形成され得る。

別記する場合を除いて、以下に説明する方法は、ブランク５３がプレート１０の長さ及び幅とほぼ同じ長さ及び幅を有することで始まる。しかしながら、当該方法がストリップ５２又はブランク５３のいずれかを配備することで始めてもよいことを示すために、図４には、ブランク５３の端縁５６を越えて延びるストリップ５２の部分が（点線で）示されている。さらに、図４及び図５は、中央部１２、端部１４、及び中央部１２と端部１４を分ける点線１６を示す。

本方法の次のステップは、好ましくはブランク５３の側縁５４に沿って肩部２６を形成することにより流体流路２８を形成することを含む。好ましくは、図５に示すように、肩部２６は、端部１４には実質的に延びないように終端している。図５に示すように、中央部１２を端部１４から分ける線１６で又はその付近で肩部２６を終端させることが好ましいであろう。肩部２６の終端は、肩部がプレート１０の端部の平坦な端フランジ４０の形成の妨げとならないようになっていることが好ましい。

肩部２６の形成により、単一の長手方向に延びる流路２８が各プレート１０に設けられ、側フランジ３０が流路２８の両側に沿って延びることが理解されよう。しかしながら、プレート１０は、より複雑な構成を有することができ、２つ以上の流路を有して形成されることができるが、すべての構成は、側縁５４に隣接したフランジ、及び流路（複数可）を形成する隆起中央部を有して形成されることになる。

上述したように、ストリップ５２又はブランク５３の幅はプレート１０の幅とほぼ同じである。プレート１０の幅に関して本明細書中で用いる場合、用語「ほぼ同じ」とは、流路２８の形成後に中央部１２を横断方向に測定した場合のストリップ５２又はブランク５３の幅が、中央部１２を横断方向に測定した場合のプレート１０の幅と同じであることを意味するものであり、そのため、プレート１０の縁をトリミングする必要はない。肩部２６の形成に必要とされる材料はストリップ５２又はブランク５３の幅から延伸されるため、流路２８の形成前では、ストリップ５２又はブランク５３の幅はプレート１０の幅よりもわずかに大きいことが理解されよう。

本方法が、長さに制限のないストリップ５２を配備することにより始まる場合、肩部２６は、ストリップ５２を切断して個々のブランク５３にする前にロール成形することができることが理解されよう。当然のことながら、肩部２６はまた、ストリップ５２又はブランク５３を適当なダイでスタンピングすることにより形成することもできる。

本方法の次のステップは、ストリップ５２又はブランク５３の端部１４のそれぞれに隆起ボス３２を形成することを含む。ボス３２は、複数回の連続スタンピング又は延伸作業により形成され、各連続スタンピング作業におけるボス形成の程度は、図６ないし図９に示されている。図面から分かるように、ボス３２を形成する材料の一部は、ストリップ５２又はブランク５３の周囲の材料から延伸される。これにより、端部１４の材料がボス３２の方に内向きに延伸されることになる。このことは図６ないし図９から明らかであり、これらの図では、ストリップ５２又はブランク５３の側縁５４がボス３２の側部３４に沿って内向きに互いに近寄る（収束する）ことを示す。

本発明による最も好適な実施形態では、ストリップ５２は、ボス３２の形成前に切断されてブランク５３にされ、ボス３２は、ダイの対により連続スタンピング作業により形成されることが好適である。ダイは、好ましくは、ダイ間の距離を調整することができるようにして装置内に取り付けられ、それにより、プログレッシブスタンピングダイでは実現可能ではない、長さが様々なプレートを形成することが可能となる。

ボス３２の長さ、幅、及び高さは、プレート１０の対により形成される熱交換器がヘッダ内に所望の流れを有するように、所望の間隔がプレート対間に維持されて、冷却フィンの挿入を可能にするように、また、ボス３２がストリップ５２又はブランク５３の幅寸法内に形成され得ることにより、プレート１０の縁から過剰な材料をトリミングする必要がなくなるように選択される。

ボス３２の形成後、本方法の次のステップは、例えば切断ダイを使用して、ボス３２に開口４２を形成することを含む。

図９に示すように、いくらかの過剰な材料がボス３２の遠位端３８とプレート１０の端縁２４との間にある。必要不可欠ではないが、この材料の一部は、例えば、例えばろう付けにより漏れのないプレート対の形成を可能にするのに十分な寸法の端フランジ４０を維持したまま、図１０に示すように滑らかな丸みを帯びた縁６２を呈するようにトリミングすることにより除去され得る。

上述したように、ブランク５３の長さは、プレート１０の長さとほぼ同じである。プレート１０の長さに関して本明細書中で用いる場合、用語「ほぼ同じ」とは、ボス３２の形成後に端縁５６間を長手方向に測定した場合のブランク５３の全長が、図１０に関して示した、端をトリミングする前のプレート１０の全長と同じであることを意味するものである。ボス３２の形成によりブランク５３の長さが幾分短くなるため、ボス３２の形成前のブランク５３の長さは、端をトリミングする前のプレート１０の長さよりも幾分長いことが理解されよう。

図６ないし図９から分かるように、プレート１０の端フランジ４０は、ボス３２を形成する材料の多くがストリップ５２又はブランク５３の周囲部分から内向きに延伸されることに起因して、ボス３２の縁３４に隣接したところでは最も狭小の地点に達する。これらの領域でフランジ４０が過度に狭小となっていることにより、プレート対が沿って形成される表面が狭小となり、この領域での接合形成の信頼性に影響が及ぼされ、ボス３２の幅寸法が制限される。この領域でフランジ４０が過度に狭小にならないようにするために、好ましくは、ストリップ５２又はブランク５３の端部１４に開口６４が設けら得る。これらの開口６４は、ボス３２の流通開口４２を形成するように切り抜かれる端部１４の領域の中心に配される。ボス３２の形成の際、ボス３２の形成に必要とされる材料の一部は、図１１において矢印方向に開口６４から外向きに延伸され、そのため、ボス３２の周りの領域から延伸される材料の量が減る。

本発明の好適な実施形態では、ボス３２及び開口４２の形状は楕円であり、開口６４は長手方向に細長くなっていることも好ましい。図１１に示した特に好適な実施形態では、開口６４は、長手方向スリット６８によりつながっている一対の円形開口６６を含むダンベル形状とすることができる。

図１０に示すように端フランジ４０をトリミングするのではなく、図９に示す線７０に沿ってフランジ４０を曲げてタブ７２を形成してもよい。線７０は、長手方向軸に平行であり、フランジ４０の内向き湾曲部により画定される湾曲（ボス３２の側部３４に近接して位置する）に対しほぼ接線方向にある。図１２に示すように、タブ７２は、好ましくはフランジ４０の残りの部分に対し直角に延び、好ましくは上方に屈曲している。したがって、プレート１０が組み合わさってプレート対を形成すると、プレート対の両端はＨ字形状の断面を有し、フランジ４０から上方且つ下方に延びるタブ７２を有することになる。図１２には、プレート対７４におけるタブ７２の構成も示されており、第２のプレート１０が破線で示されている。

プレート対７４が積み重ねられて熱交換器を形成すると、タブ７２は、プレート１０間の空間に延びることになる。いくつかの好適な形態では、隣接したプレート対７４のタブ７２は、互いに当接するのに十分な高さであり、熱交換器のろう付けの際に互いに接続されることができるため、プレート１０間にさらにろう付け接続部を与える。他の好適な実施形態では、タブは高さがあまりなく、隣接したプレート対のタブ７２が互いに接触しないようになっている。隣接したプレート対のタブ７２は、互いに係合しない場合、熱交換器取付けブラケットが固定され得る複数の表面を提供する役割を果たす。当然のことながら、隣接したプレート対７４のタブが互いに当接する場合の実施形態では、取付けブラケットをタブ７２に固定することもできる。

図１３は、好適なプレート対７４の一端を示す側面図であり、プレート対７４は、背中合わせの関係で一対のプレート１０を接合することにより形成され、プレート１０のフランジ３０及び４０がそれぞれ互いに係合し、ろう付け等により、漏れのないように接合される。

本発明による方法を、ボスを形成する前に流路を形成することを含むものとして説明してきたが、ステップのこのような順序は好ましいものであるが、必要不可欠ではないことを理解されたい。他の好適な実施形態では、流路を形成する前にボスを形成することができる。しかしながら、場合によっては先に流路を形成することが好ましく、その理由は、流路の形成によりブランクの剛性が高められ、それにより、ブランクが曲がる又は捻れる傾向が減り、その結果、おそらくはボススタンピング作業の精度が改善されるからである。

本発明のいくつかの好適な方法では、プレート１０の流路２８は、固定長を有するとともにストリップ５２又はブランク５３の長手方向軸に対し固定されている単一の流路形成ダイによりストリップ５２又はブランク５３をスタンピングすることによって形成される。次いで、ボス３２が、好ましくは、長手方向軸に対し移動可能であり得る複数のダイにより形成される。このような形式の構成により、プレート１０の長さの変化量を制限することができる（図２３ないし図３２を参照してさらに後述する）。しかしながら、プレート１０の長さの大きな変化に対応する必要がある場合、流路形成ダイを長さが異なる別のダイに交換する必要があるであろう。その場合、ボス形成ダイの相対位置は新しい流路長と適合するように調整されることになる。

工具費用を最小限にするために、本発明は、流路形成ダイを交換せずに容易に流路長を変えることができる方法を提供する。かかる方法の好適な一実施形態は、図１４ないし図２２を参照して以下に説明され、ここでは、流路２８が、ストリップ５２又はブランク５３の長手方向軸に沿って移動可能な流路形成ダイ８０の使用を含めた１つ又は複数のスタンピング作業により形成され、それにより、所定範囲内の長さを有するプレート１０の生成に対し流路長の変更を可能にする方法が示されている。

軸方向に移動可能な流路形成ダイ８０を用いた各スタンピング作業により、流路２８の全長以下の長さを有する流路セグメントが生成される。例えば、所望のプレート長さが所定範囲の下限にある場合、流路２８は、好ましくは、軸方向に移動可能な流路形成ダイ８０を用いた１つのスタンピング作業により形成され、軸方向に移動可能な流路形成ダイ８０により生成された流路セグメントの長さは、流路２８の全長に等しい。

その一方、所望のプレート長さが所定範囲の下限を上回っている場合、流路２８は２つ以上のスタンピング作業により形成され、そのスタンピング作業のうちの少なくとも１つは、移動可能な流路形成ダイ８０を使用することを含む。この場合、軸方向に移動可能な流路形成ダイ８０により生成される流路セグメントの長さは、流路２８の全長未満となる。２つ以上のスタンピング作業は、軸方向に移動可能な単一の流路形成ダイ８０、軸方向に移動可能な２つ以上の流路形成ダイ８０、又は固定流路形成ダイと組み合わせた軸方向に移動可能な流路形成ダイ８０により行うことができる。

図１４ないし図２２により示す特定の方法では、流路２８の所望の長さは、所定範囲の下限よりも大きく、流路２８を形成するのに複数のスタンピング作業が必要とされる。この好適な実施形態では、スタンピング作業の少なくとも１つは、軸方向に移動可能な流路形成ダイ８０により行われる。次に、この好適な方法を以下に詳述する。

図１４ないし図２１に示す方法は、上述したようにプレート１０の幅及び長さとほぼ同じ幅及び長さを有するブランク５３で始まる。図４に示すように、ブランク５３には、細長い中央部１２が一対の端部１４間に配されており、中央部１２と端部１４との概ねの境界が点線１６で示されている。ブランク５３は、それぞれ上型部８２及び下型部８４を有し、軸方向に移動可能な１つ又は複数の流路形成ダイ８０を備える装置７８に給送される。

図１６及び図１７に示すように、上型部８２及び下型部８４をブランク５３に対し閉じて、近位端部８６ａ及び遠位端部８８ａを有する第１のチャネル部２８ａを形成する（図１４に示す）。遠位端部８８ａは、ブランク５３の中央部１２と端部１４の一方との境界１６で又はその付近で終端する。

第１の流路部２８ａを形成した後、型部８２及び８４は図１８におけるように開かれる。図１６ないし図２１に示すように、上型部８２の両端９０、９２は丸みを帯びているか又はテーパ状になっている。これにより、第１の流路部２８ａの近位端部８６ａ及び遠位端部８８ａには、丸みを帯びているか又はテーパ状であり得る漸次的終端９８ａ、１００ａが与えられ、それにより、ブランク５３への損傷が回避される。図面中、終端９８ａ及び１００ａは、丸みを帯びているものとして示されており、はっきり見えるように誇張されている。

本方法の次のステップは、図１５に示すように、近位端部８６ｂ及び遠位端部８８ｂを含み、遠位端部８８ｂがブランク５３の中央部１２と端部１４の一方との境界１６で又はその付近で終端している、第２の中央部２８ｂを形成することを含む。第１の流路部２８ａの近位端部８６ａ及び第２の流路部２８ｂの近位端部８６ｂが、重なり量Ａだけ互いに重なり、遠位端部８８ａ及び８８ｂが、好ましくは流路２８の所望の長さに等しい量だけ長手方向軸に沿って互いに離間していることが、図１５から分かるであろう。

第２のスタンピング作業は、好ましくは、図１６ないし図１８に示す第１のスタンピング作業を行った同じダイ８０により行われ得る。この場合、ブランク５３は流路２８の形成の際に固定されたままであることが好ましいが、その一方、単一の流路形成ダイ８０は第１及び第２のスタンピング作業間に軸方向に変位される。

代替形態では、図１９ないし図２２に示すように、第１及び第２のスタンピング作業は、異なる流路形成ダイ８０により行われることができる。ダイ８０は、互いに軸方向に位置合わせされることができるが、図２２では、ブランク５３が第１及び第２のスタンピング作業間に横断方向に移動せねばならないように互いに横断方向に離間した異なるスタンピング作業部（stations）に位置するものとして示されている。

ダイ８０を軸方向に移動可能であるものとして上記に説明したが、第１の流路２８ａ及び第２の流路２８ｂを形成するのに用いるダイ８０の一方をブランク５３の長手方向軸に対して固定することができることが理解されよう。

図１９に示す第２のスタンピング作業に用いる流路形成ダイ８０の上型部８２もまた、第２の流路部２８ｂの遠位端部８８ｂに漸次的終端１００ｂを与えるように丸みを帯びた又はテーパ状の端９０、９２を有する。近位端部８６ａ及び８６ｂが重なることにより、第２の流路部２８ｂの近位端部８６ｂに漸次的終端９８ｂは見られなくなる。第２のスタンピング作業後には、第１の流路部２８ａの終端部９８ａも見られなくなる。その代わり、近位端部８６ａ及び８６ｂが滑らかに１つに合わさって、ほぼ均一な断面を有する流路２８を形成する。

上述したように、流路形成ダイ８０の少なくとも１つは、重なり部分Ａを変えるようにするために長手方向軸に沿って移動可能である。流路２８が一定の断面を有することを保証するために、近位端部８６ａ及び８６ｂが、漸次的終端９８ａ及び９８ｂが流路２８内にない程度に重なることが必要である。本発明の最も好適な実施形態では、流路２８が一定の断面を有することを保証するのに少なくとも約１インチの重なりが必要とされる。

図１４ないし図２１に示した流路スタンピング作業の後、プレート１０の形成は、図６ないし図１０を参照して説明したように隆起ボス３２を形成することによって完了する。図２２に示すように、ボスは、軸方向に位置合わせされたボス形成ダイ８１により同時に形成されることができ、これらダイはいずれも長手方向軸に対し移動可能であることが好ましい。しかしながら、ボス成形ダイ８１は、互いに横断方向に離間していてもよく、ボス３２のそれぞれの形成には通常、複数対のボス形成ダイ８１により行われる複数のスタンピング作業が必要とされることが理解されよう。

本発明による方法の別の好適な変形形態を、図２３ないし図３２に示す。当該方法のこの変形形態では、ブランク５３は、先の実施形態でのように、プレート１０の幅及び長さとほぼ同じ幅及び長さを有するとともに、細長い中央部１２が一対の端部１４間に配されているものとして提供され、中央部１２と端部１４との概ねの境界が点線１６で示されている。ブランク５３は、上型部１０６及び下型部１０８を有する流路形成ダイ１０４を備える装置１０２に給送される。この実施形態では、第１の流路部１１０は、端部１１２及び１１４を有して形成される。第１の流路部１１０は、流路２８の長さよりも幾分短い長さを有し、そのため、その端部のうち少なくとも一方がブランク５３の中央部１２と端部１４の概ねの境界１６から離間している。図面に示す好適な実施形態では、流路部１１０の端部１１２、１１４は線１６から離間している。

流路形成ダイ１０４は、長手方向軸に沿って移動可能であってもよく、又は固定されていてもよい。図２５ないし図２７に示す好適な実施形態では、流路形成ダイ１０４は固定されている。所望の場合、固定流路ダイ１０４は、第１の流路部１１０が２つの別個のスタンピング作業で形成されるように、上述したダイ（複数可）８０に交換することができる。

先に説明した実施形態でのように、流路形成ダイ１０４の上型部１０６は、丸みを帯びた又はテーパ状になった両端１１６、１１８を有することが好ましい。図２３に示すように、上型部１０６の湾曲により、漸次的終端１２０、１２２を有する、第１の流路部１１０の端部１１２、１１４が与えられ、それにより、ブランク５３への損傷が回避される。上述した実施形態でのように、端部１１６、１１８の湾曲は図面では誇張されている。

図２４、図２８、及び図２９に示す、本方法の次のステップは、第２の流路部１２４及び隆起ボス３２のうち第１のボスを形成することを含み、流路部１２４及び第１のボス３２は、上型部１２８及び下型部１３０を有する複合ダイ１２６によってブランク５３をスタンピングすることにより一緒に形成される。上型部１２８及び下型部１３０は、ボスを形成するボス形成部１３２、１３４を有し、また、第２の流路部１２４を形成する流路形成部１３６、１３８を有する。上型部１２８の流路形成部１３６の終端部１４０は、好ましくは、第１の流路部１１０及び第２の流路部１２４を１つに合わせるように滑らかに丸みを帯びているか又はテーパ状になっている。

図２４に示すように、第１の流路部１１０及び第２の流路部１２４の端部１１２は、プレート１０の所望の長さに応じて可変である重なり量Ｂだけ互いに重なる。好ましくは、複合ダイ１２６は、重なり量Ｂを変えるように長手方向軸に沿って移動可能であり、それにより、プレート１０の長さが変わる。流路２８がほぼ均一な断面を有することを保証するために、重なり量は第１の流路部１１０及び第２の流路部１２４の丸み終端が流路内にないことを保証するのに十分なものである。好ましくは、上述したように、重なり量Ｂは少なくとも約１インチである。

図６ないし図１０に示すように、通常、ボス３２を形成するのに２つ以上の作業が必要とされることが理解されよう。複合ダイ１２６を用いる好適な実施形態では、ボス形成作業のうち少なくとも１つは、複合ダイ１２６により行われ、ボス形成作業のうち１つ又は複数は任意選択的に、１つのボス形成部しか有さないダイ（複数可）により行われる。

次いで、一部が完成したプレート１０（図２４に示す）は、第３のスタンピング作業（図３０に示す）を受け、ここでは、複合ダイ１２６の全く同じ左右対称であることが好ましい複合ダイ１２６’により、一部が完成したプレート１０をスタンピングすることにより、第３の流路部１４４及び第２のボス３２’が一緒に形成される。複合ダイ１２６’は、ボス形成部１３２’及び流路形成部１３６’を有する上型部１２８’を有し、また、ボス形成部１３４’及び流路形成部１３８’を有する下型部１３０’を有する。図３１に示すように、第１の流路部１１０の端部１１４は、プレート１０の所望の長さに応じて可変であるとともに好ましくは少なくとも約１インチである重なり量Ｃだけ第３の流路部１４４に重なる。好ましくは、複合ダイ１２６’は、重なり量Ｃだけ変位することでプレート１０の長さを変えるように長手方向軸に沿って移動可能である。

図３２は、図２３ないし図３１を参照して上述した方法において従い得るステップの順序を示す。図３２に示した実施形態では、ブランク５３は、流路形成ダイ１０４に横断方向に給送され、次いで、軸方向に位置合わせされた複合ダイ１２６及び１２６’に給送される。しかしながら、ボス形成ダイは必ずしも互いに軸方向に位置合わせされる必要はないことを理解されたい。

本発明は、特定のいくつかの好適な実施形態に関して説明してきたが、それらに限定されない。むしろ、本発明は、以下の特許請求の範囲内に入り得るすべての実施形態を含む。

本発明による好適な熱交換器プレートの上面斜視図である。 図１に示す熱交換器プレートの上面図である 図１に示す熱交換器プレートの下面図である。 図１の熱交換器プレートを形成するストリップ又はブランクの上面図である。 流路の形成後の、図４のブランクの上面図である。 第１のボススタンピングステップ後の、図５のブランクの上面図である。 第２のボススタンピングステップ後の、図６のブランクの上面図である。 第３のボススタンピングステップ後の、図７のブランクの上面図である。 第４のボススタンピングステップ後の、図８のブランクの上面図である。 ボスの開口の形成及び端フランジの任意選択的なトリミング後の、図９のブランクの上面図である。 開口端部を有する、本発明による代替的なブランクを示す図である。 図９の線ＩＸ−ＩＸ’に沿った、本発明による代替的な好適なプレートの断面図である。 図１に示す一対のプレートから形成されたプレート対の一端の側面図である。 本発明による好適な方法による流路部の形成後のブランクの上面図である。 本発明による好適な方法による流路部の形成後のブランクの上面図である。 図１４及び図１５のブランクにおける流路部の形成を示す概略側面図である。 図１４及び図１５のブランクにおける流路部の形成を示す概略側面図である。 図１４及び図１５のブランクにおける流路部の形成を示す概略側面図である。 図１４及び図１５のブランクにおける流路部の形成を示す概略側面図である。 図１４及び図１５のブランクにおける流路部の形成を示す概略側面図である。 図１４及び図１５のブランクにおける流路部の形成を示す概略側面図である。 図１４ないし図２１の方法のステップを概略的に示す図である。 本発明による別の好適な方法による流路部及び隆起ボスの形成後のブランクの上面図である。 本発明による別の好適な方法による流路部及び隆起ボスの形成後のブランクの上面図である。 図２３、図２４、及び図３１のブランクにおける流路部及び隆起ボスの形成を示す概略側面図である。 図２３、図２４、及び図３１のブランクにおける流路部及び隆起ボスの形成を示す概略側面図である。 図２３、図２４、及び図３１のブランクにおける流路部及び隆起ボスの形成を示す概略側面図である。 図２３、図２４、及び図３１のブランクにおける流路部及び隆起ボスの形成を示す概略側面図である。 図２３、図２４、及び図３１のブランクにおける流路部及び隆起ボスの形成を示す概略側面図である。 図２３、図２４、及び図３１のブランクにおける流路部及び隆起ボスの形成を示す概略側面図である。 本発明による別の好適な方法による流路部及び隆起ボスの形成後のブランクの上面図である。 図２３ないし図３１の方法のステップを概略的に示す図である。

Claims (50)

1. 長手方向軸を画定する長さ及び幅を有する熱交換器用プレートを形成する方法であって、
   （ａ）長手方向に延びる細長い側縁を有する平坦なシートメタルストリップであって、前記プレートの幅とほぼ同じ幅を有するシートメタルストリップを配備すること、
   （ｂ）前記ストリップの前記側縁に沿って延びる流体流路であって、前記側縁に対し隆起している流体流路を形成すること、及び
   （ｃ）前記側縁及び前記流体流路に対し隆起している一対の隆起ボスを前記ストリップ内に形成すること
   を含む、熱交換器用プレートを形成する方法。
2. 前記ボスの長手方向寸法は、該ボスの横断方向寸法よりも大きい、請求項１に記載の熱交換器用プレートを形成する方法。
3. 前記ストリップは、前記隆起ボスが形成される一対の両端部を有するとともに前記プレートの長さとほぼ同じ長さを有するブランクを含む、請求項１に記載の熱交換器用プレートを形成する方法。
4. 前記流体流路は、前記ストリップに一対の肩部を形成することにより形成され、該肩部のそれぞれは、前記側縁の一方に沿って長手方向に延び、それにより、前記流体流路が、前記ストリップに沿って長手方向に延びるとともに前記肩部間を横断方向に延びる、前記ブランクの隆起部を含むようになっている、請求項１に記載の熱交換器用プレートを形成する方法。
5. 前記肩部のそれぞれは、前記側縁及び前記肩部間に平坦な周フランジを形成するように前記側縁の一方から離間しているとともに前記側縁に沿って長手方向に延びる、請求項４に記載の熱交換器用プレートを形成する方法。
6. 前記ストリップは、前記隆起ボスが形成される一対の両端部を有するとともに前記プレートの長さとほぼ同じ長さを有するブランクを含み、前記肩部は、実質的に前記端部には延びないように終端する、請求項５に記載の熱交換器用プレートを形成する方法。
7. 前記流体流路の形成後の前記ストリップの幅は、前記流路プレートの幅と同じである、請求項１に記載の熱交換器用プレートを形成する方法。
8. 前記流体流路はスタンピングにより形成される、請求項１に記載の熱交換器用プレートを形成する方法。
9. 前記流体流路は圧延により形成される、請求項１に記載の熱交換器用プレートを形成する方法。
10. 前記ボスは、１つ又は複数のスタンピング又は延伸作業により形成される、請求項１に記載の熱交換器用プレートを形成する方法。
11. 前記ボスのそれぞれは、前記端部の一方の周縁の内側に形成され、前記ボスの周側壁が前記端部の一方の前記周縁から離間するようになっており、それにより、前記端部の前記周縁に沿って周フランジが形成される、請求項３に記載の熱交換器用プレートを形成する方法。
12. （ｄ）前記ボスのそれぞれの上面に第１の開口を形成するステップをさらに含む、請求項１に記載の熱交換器用プレートを形成する方法。
13. 前記ボスのそれぞれの前記上面の前記第１の開口は、前記上面の中央部分を切り抜くことにより形成され、前記中央部分は第２の開口を有する、請求項１２に記載の熱交換器用プレートを形成する方法。
14. 前記第１及び第２の開口はいずれも、前記ボスの前記長手方向寸法に沿って細長くなっている、請求項１３に記載の熱交換器用プレートを形成する方法。
15. 前記第２の開口は、長手方向に延びるスリットによりつながっている一対の離間した円形穴から成る、請求項１４に記載の熱交換器用プレートを形成する方法。
16. 前記シートメタルブランクは、ろう付け可能な材料から形成される、請求項１に記載の熱交換器用プレートを形成する方法。
17. 前記ろう付け可能な材料は、アルミニウム、アルミニウム合金、及びろう合金で被覆されたアルミニウム又はアルミニウム合金から成る群から選択される、請求項１６に記載の熱交換器用プレートを形成する方法。
18. 前記ボスの側壁に沿って延びる前記周フランジのそれぞれは、前記長手方向軸に平行な線に沿って湾曲しており、それにより、前記周フランジの残りの部分に対しほぼ直角に延びるタブが形成され、該タブは、前記熱交換器の形成の際に隣接したプレートのタブ又は周フランジの一方に係合するのに十分な高さを有する、請求項１１に記載の熱交換器用プレートを形成する方法。
19. 前記タブはいずれも同じ方向に屈曲する、請求項１８に記載の熱交換器用プレートを形成する方法。
20. 前記タブは反対方向に屈曲する、請求項１８に記載の熱交換器用プレートを形成する方法。
21. 前記流体流路を形成するステップは、
    近位端部及び遠位端部を有する第１の流路部をスタンピングすること、及び
    近位端部及び遠位端部を有する第２の流路部をスタンピングすること
    を含み、
    前記近位端部は所定の量だけ互いに重なり、前記遠位端部は前記長手方向軸に沿って互いに離間している、請求項１に記載の熱交換器用プレートを形成する方法。
22. 前記第１の流路部は第１の流路形成ダイにより形成され、前記第２の流路部は第２の流路形成ダイにより形成され、前記第１及び第２の流路形成ダイの少なくとも一方は、前記長手方向軸に沿って移動可能である、請求項２１に記載の熱交換器用プレートを形成する方法。
23. 前記第１及び第２の流路形成ダイはいずれも、前記長手方向軸に沿って移動可能である、請求項２２に記載の熱交換器用プレートを形成する方法。
24. 前記第１及び第２の流路部の前記遠位端部間の重なり量を増減するように前記流路形成ダイの一方又は双方を前記長手方向軸に沿って移動させるステップをさらに含む、請求項２２に記載の熱交換器用プレートを形成する方法。
25. 前記所定の重なり量は、前記第１及び第２の流路部の前記近位端を１つに合わせるのに十分なものであり、それにより、前記流体流路が前記遠位端間にほぼ均一な断面を有するようになっている、請求項２１に記載の熱交換器用プレートを形成する方法。
26. 前記所定の重なり量は、前記長手方向軸に沿って測定された場合、少なくとも約１インチである、請求項２１に記載の熱交換器用プレートを形成する方法。
27. 前記第１の流路部は、流路形成ダイにより形成され、
    前記第２の流路部、及び前記隆起ボスの一方は、１つ又は複数のスタンピング作業により一緒に形成され、該スタンピング作業の少なくとも１つは、ボス形成部及び流路形成部を有する複合ダイにより前記ストリップをスタンピングすることを含む、請求項２１に記載の熱交換器用プレートを形成する方法。
28. 前記第１の流路部を形成する前記流路形成ダイは、前記長手方向軸に対し所定位置に固定される、請求項２７に記載の熱交換器用プレートを形成する方法。
29. 前記複合ダイは、前記所定の重なり量を変えるように前記長手方向軸に沿って移動可能である、請求項２７に記載の熱交換器用プレートを形成する方法。
30. 熱交換器プレートであって、
    （ａ）細長い流体流路を画定する中央部と、
    （ｂ）該中央部により分離される一対の端部と、
    （ｃ）内面及び流体流開口を設けた上面をそれぞれが有する、前記端部のそれぞれに設けられた隆起ボスであって、該ボスの内部は前記流体流路と連通する、隆起ボスと、
    （ｄ）該熱交換器プレートの全周に連続して延びるとともに前記流体流路及び前記隆起ボスの周りを囲む平坦なフランジと、
    （ｅ）それぞれが前記フランジと一体形成されるとともに該フランジから或る角度で延びる複数のタブであって、該タブのそれぞれは該熱交換器プレートの前記端部の一方に位置する、複数のタブと
    を備える、熱交換器プレート。
31. 該熱交換器プレートの前記中央部は、長手方向に延びる一対の側縁を有し、前記タブのそれぞれは、前記側縁にほぼ平行な線に沿って前記フランジから延びる、請求項３０に記載の熱交換器プレート。
32. 前記タブが沿って延びる前記線は曲線である、請求項３１に記載の熱交換器プレート。
33. 前記タブが沿って延びる前記線は、前記ボスから離間しており、前記フランジは前記ボス及び前記タブ間に延びる、請求項３１に記載の熱交換器プレート。
34. 前記線のそれぞれは、該熱交換器プレートの端から前記ボスの一方の一側部に近接した地点へ長手方向に延びる、請求項３０に記載の熱交換器プレート。
35. 前記タブの少なくとも１つが設けられる、請求項３０に記載の熱交換器プレート。
36. 少なくとも１つの前記タブは、該熱交換器プレートの各端部に設けられる、請求項３５に記載の熱交換器プレート。
37. 前記端部のそれぞれに一対の前記タブが設けられ、各対のタブは、前記ボスの一方の両側に沿って位置する、請求項３６に記載の熱交換器プレート。
38. 前記各対のタブは上方に屈曲している、請求項３７に記載の熱交換器プレート。
39. 前記タブのそれぞれは、前記ボスの高さよりも大きくない高さを有する、請求項３０に記載の熱交換器プレート。
40. 前記タブは、前記フランジに対しほぼ垂直に延びる、請求項３０に記載の熱交換器プレート。
41. 請求項３０ないし４０のいずれか１項に記載の熱交換器プレートから形成される複数のプレート対を備える熱交換器であって、
    前記プレート対のそれぞれは、前記プレートのフランジを一緒にシールすることにより形成され、一方のプレートのボスの内部が他方のプレートの前記ボスの内部と連通し、前記プレートの前記中央部が組み合わさって前記ボスの内部と連通する流路を形成するようになっており、
    前記プレート対は、前記ボスの開口が位置合わせされた状態で積み重ねられ、前記プレート対の前記ボスは一対のヘッダを形成する、熱交換器。
42. 各プレートのタブは、隣接したプレート対のプレートのタブに当接するとともに接続されるような高さを有する、請求項４１に記載の熱交換器。
43. 前記各プレートのタブは、１つ又は複数の熱交換器取付けブラケットを固定する複数の表面を提供する、請求項４１に記載の熱交換器。
44. 各プレートは、各端に一対のタブを有し、該タブのそれぞれは、前記タブが形成される領域での前記プレート対の横断面がほぼＨ字形状であるように上方に屈曲している、請求項４１に記載の熱交換器。
45. 平坦なシートメタルストリップから熱交換器プレートを形成する装置であって、該熱交換器プレートは、長手方向軸に沿って延びる細長い流体流路を画定する中央部と、該中央部により分離される一対の端部と、該端部のそれぞれに設けられた隆起ボスであって、該隆起ボスのそれぞれには流体流開口が設けられるとともに該流体流開口及び前記流体流路と連通する内部を有する隆起ボスとを有し、該装置は、前記流体流路及び前記隆起ボスを形成する複数のダイを備え、該ダイは、
    （ａ）前記流体流路の第１の部分を形成する第１流路形成ダイと、
    （ｂ）前記流体流路の第２の部分を形成する第２流路形成ダイとを備え、
    前記第１及び第２の流路形成ダイは、前記流体流路の前記第１の部分が前記流体流路の前記第２の部分に重なる重なり領域が形成されるように互いに対し軸方向に位置決めされ、
    前記第１及び第２の流路形成ダイの少なくとも一方は、前記重なり領域を変えるように前記軸方向に沿って移動可能である、平坦なシートメタルストリップから熱交換器プレートを形成する装置。
46. 前記隆起ボスを形成する複数のダイであって、前記長手方向軸に対し所定位置に固定される、複数のダイをさらに備える、請求項４５に記載の平坦なシートメタルストリップから熱交換器プレートを形成する装置。
47. 前記第２の流路形成ダイは、前記隆起ボスの一方を形成するボス形成部と前記第２の流路部を形成する流路形成部とを有する、複合ダイを含む、請求項４５に記載の平坦なシートメタルストリップから熱交換器プレートを形成する装置。
48. 前記第１の流路形成ダイは、前記長手方向軸に対し所定位置に固定され、前記第２の流路形成ダイは、前記長手方向軸に沿って移動可能である、請求項４７に記載の平坦なシートメタルストリップから熱交換器プレートを形成する装置。
49. 前記複合ダイは、前記所定の重なり量を変えるように前記長手方向軸に沿って移動可能である、請求項４７に記載の平坦なシートメタルストリップから熱交換器プレートを形成する装置。
50. 前記流路の前記第１の部分に重なるとともに前記流路の前記第２の部分に対し遠位にある、前記流体流路の第３の部分を形成する第３の流路形成ダイをさらに備え、
    前記第１及び第３の流路形成ダイは、前記流体流路の前記第１の部分が前記流体流路の前記第３の部分に重なる重なり領域が形成されるように互いに対し軸方向に位置決めされ、
    前記第１の流路形成ダイは、前記長手方向軸に対し所定位置に固定され、前記第２及び第３の流路形成ダイはいずれも、前記重なり領域を変えるように前記長手方向軸に沿って移動可能であり、
    前記第３の流路形成ダイは、前記隆起ボスの一方を形成するボス形成部と前記第３の流路部を形成する流路形成部とを有する、複合ダイを含む、請求項４７に記載の平坦なシートメタルストリップから熱交換器プレートを形成する装置。
    

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