JP2007285682A - 熱交換器製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 プレス成型された複数枚の熱交換用プレートを整列させて重ね合せた状態で保持し、熱交換用プレート同士の接合部分として設定された箇所を適切に当接させ、後工程の拡散接合で確実に接合一体化可能とする熱交換器製造方法を提供する。
【解決手段】 プレス成型された複数の熱交換用プレート１０を整列させ重ね合せた状態でテーブル３０上に載置し、そのまま整列状態を維持しつつ重なり方向に押圧力を付与すると共にプレート周囲空間を拡散接合可能な圧力へ減圧可能な状況を生じさせ、そのまま拡散接合工程へ移行可能とすることから、重ね合せたプレート同士の多数の接合予定部分の位置がずれなく一致した状態を得られ、接合予定部分を確実に当接状態として後工程で適切に拡散接合で一体化させられ、プレス成型された熱交換用プレート１０を用いて、プレート同士の接合箇所を多数備えて耐圧強度の高い熱交換器を確実に製造できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は金属薄板製の熱交換用プレートを複数並列状態で接合一体化して熱交換器とする熱交換器製造方法に関し、特に、熱交換用プレートを拡散接合により接合一体化する前段階で、複数の熱交換用プレートを重ね合せつつその接触すべき部分同士が確実に接触した状態で保持して、後の接合工程を適切に実施可能とする熱交換器製造方法に関する。

高温流体と低温流体との間で熱の授受（熱交換）を行わせる熱交換器の使用にあたり、熱伝達率を大きくして熱交換性能を高めたい場合には、従来からプレート式の熱交換器が多く用いられていた。このプレート式の熱交換器は、複数の略板状のプレートを平行に所定間隔で重ね合せ、各プレート間をそれぞれ流路とし、各流路にはプレート一枚おきに高温流体と低温流体を交互に流して、各プレートを介して熱交換させる構造である。

このような従来のプレート式熱交換器においては、プレート間を一定間隔に保つと共に流体の通路部として区画する弾性素材製のガスケットを、各プレート間に配設するのが一般的であったが、ガスケットの耐えうる圧力範囲でしか熱交換用流体を用いることができないという問題があるため、近年、こうしたガスケット等を用いず、所定間隔で配置された金属薄板製の各プレート端部や開口孔周囲を互いに溶接等で直接接合して、各プレートの表裏両側に流体流路となる隙間部を形成しつつプレートを一体化する構成の熱交換器が提案されている。特に本発明者の発明した例が、特開２００３−１９４４９０号公報に開示されている。

ただし、こうした溶接等により形成された前記従来の熱交換器において、重ねたプレート同士の接合は、溶接等の作業上の制約からほとんど周端部のみで行われており、プレートを挟んで流通する熱交換用流体の圧力差が大きくなると各プレートの中央部分等非接合部分の間隔が変化し、熱交換への悪影響だけでなく熱交換器の破損につながるため、使用圧力をそれほど高くはできなかった。

これに対し、積層したプレートの接触部分全体を拡散接合により接合して得られる熱交換器も提案されており、その例が特公昭５４−１８２３２号公報や特開２００３−２６２４８９号公報に開示されている。
特開２００３−１９４４９０号公報 特公昭５４−１８２３２号公報 特開２００３−２６２４８９号公報

従来の熱交換器は前記各特許文献に示される構成となっており、特に前記特許文献２、３に記載の熱交換器の場合、積層されるプレートの接触部分全体を接合するために、変形の起りにくい高い強度を得ることができるが、拡散接合の際は、一般に真空炉内で重ねたプレートに熱と共に高い押圧力を加えて拡散接合を進行させていたため、前記特許文献２の場合では、加えられる圧力に対し変形等しないよう最適化された形状の波板と平らな平板との組合わせとされ、また、前記特許文献３の場合も、伝熱面となる基板の表面にエッチングや機械加工により仕切壁および流れ制御手段を形成したり、別体の仕切壁や流れ制御手段を平らな基板の表面に配置する等、特殊なプレート形状となっていた。ただし、こうしてプレート同士の接合面の一方が常に単純な平面とされることで、接合対象部分同士の接触が図りやすく、容易に確実な接合状態が得られるものとなっていた。

これに対し、前記特許文献１に記載される熱交換器をはじめとする、全てプレス成形されて複雑な凹凸面を形成され、積層状態では凸部分の小さい頂部同士を接触させるようなプレート式熱交換器用のプレートの場合、プレス成型を経たプレート全体の平面度の精度を確保することが難しく、また、高い押圧力でプレート自体が変形しやすいことから、プレートを複数重ね合せるのみでは、接合予定箇所となる凸部分同士を正しく接触させることが困難であるという課題を有していた。

このため、プレス成型で表裏に凹凸を設けられたプレート式熱交換器用のプレートについては、プレートの重ね合せの際に特別な配慮無しに接合予定箇所の接触状態を容易に確保できる前記特許文献２、３に記載の熱交換器に係る技術をそのまま適用して拡散接合により一体化を図ることはできなかった。

本発明は前記課題を解消するためになされたもので、プレス成型された複数枚の熱交換用プレートを整列させて重ね合せた状態で保持し、熱交換用プレート同士の接合部分として設定された箇所を適切に当接させ、後工程の拡散接合で確実に接合一体化可能とする熱交換器製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る熱交換器製造方法は、所定の凹凸パターンを有する金属製略板状体からなる熱交換用プレートを複数重ねた状態で一体化させて熱交換器を製造する熱交換器製造方法において、各熱交換用プレートが、前記凹凸パターンを有して熱交換用流体と表裏で接触する伝熱面が少なくとも一部に含まれ、且つ複数重ね合せた状態で各熱交換用プレート同士が伝熱面の一部及び周端縁の少なくとも一部で互いに当接して各熱交換用プレート間に熱交換用流体の通過部分となる隙間部がそれぞれ生じる所定形状に、プレス成型により形成されてなり、前記熱交換用プレートを、整列させて所定枚数重ね合せた状態を保持しつつ、所定の移送手段で平らなテーブル上に移送して載置し、重なった前記熱交換用プレートの上側に、厚板状の押圧プレートを、熱交換用プレート側に平面部分を向けて載置配設し、所定の押圧力をプレート重なり方向に付与すると共に、少なくとも前記押圧プレートとテーブルに挟まれた熱交換用プレートの周囲空間を所定の隔壁で取囲み、熱交換用プレートを外部から隔離された状態とし、当該隔離された熱交換用プレート周囲の空間内の気体を前記テーブルの熱交換用プレート載置位置近傍に設けられる気体流入出口部を通じて外部に排出可能とするものである。

このように本発明によれば、プレス成型された複数の熱交換用プレートを整列させて重ね合せた状態でテーブル上に載置し、そのまま整列状態を維持しつつ重なり方向に押圧力を付与すると共にプレート周囲空間を拡散接合可能な真空又は低圧力状態へ減圧可能な状況を生じさせ、そのまま拡散接合工程へ移行可能とすることにより、重ね合せたプレート同士の多数の接合予定部分の位置がずれなく正確に一致した状態を得られることとなり、プレート同士の接合予定部分を確実に当接状態として後工程でこの接合予定部分を適切に拡散接合で一体化させられ、プレス成型された複雑な形状の熱交換用プレートを用いて、プレート同士の接合箇所を多数備えて耐圧強度の高い熱交換器を確実に製造でき、熱交換器の高性能化が図れる。

また、本発明に係る熱交換器製造方法は必要に応じて、前記隔壁が、重ね合せ状態の前記熱交換用プレートを収容可能な大きさで且つ筒軸方向に拡縮変形可能な略筒状体で形成され、且つ両端部の開口部を除いて気密を維持可能な連続体とされてなり、重ね合せ状態の前記熱交換用プレートを前記テーブル上に載置した後、熱交換用プレート周囲に、前記隔壁をプレート重なり方向に筒軸方向を一致させ且つ前記テーブル及び押圧プレートに両端部の開口部を当接させる配置で配設し、前記隔壁の両端開口部と前記テーブル又は押圧プレートとの接続部分を気密性のある密着状態とし、前記押圧力をプレート重なり方向に付与した上で、テーブルの隔壁当接位置より内側に設けられる前記気体流入出口部を通じて前記テーブル、押圧プレート、及び隔壁に囲まれたプレート周囲空間内の気体を排出可能とするものである。

このように本発明によれば、重ね合された熱交換用プレートを拡縮可能な略筒状の隔壁の内側に位置させ、隔壁の両端におけるテーブル又は押圧プレートとの接続部分で気密を確保し、プレート周囲空間から気体を排出すると隔壁より内側の領域全体を真空又は低圧力状態へ移行させられることにより、隔壁の縮変形を伴いつつ確実にプレート間の各接触部分周囲を真空又は低圧力状態とすることができ、拡散接合の際の信頼性を高められ、プレート同士の接合をより確実なものとすることができる。また、プレート周囲の空気除去及び減圧すべき空間を必要最小限とすることができ、プレート周囲空間を拡散接合可能な状態に調整するためのコストを抑えられると共に、拡散接合工程をより簡易に実行できる。

また、本発明に係る熱交換器製造方法は必要に応じて、所定の通電加熱用電源における各電極と繋がるケーブルの端部を、外部から気密を確保した状態で前記プレート周囲空間に導入し、前記テーブル上に載置された重ね合せ状態の前記各熱交換用プレートのうち、重なり方向一端部の熱交換用プレートに前記電源における一方の電極と繋がるケーブルを電気的に接続すると共に、重なり方向他端部の熱交換用プレートに前記電源における他方の電極と繋がるケーブルを電気的に接続し、全ての熱交換用プレートにおけるプレート同士の接触箇所を通電加熱可能とするものである。

このように本発明によれば、重ね合された熱交換用プレートにケーブルを介して電源を接続し、熱交換用プレートに通電すれば、プレート自体のジュール熱で各プレートを直接昇温させて、拡散接合可能な温度へ到達させられることにより、拡散接合の際、プレート加熱用にプレート周囲空間全体を昇温させずに済ませることとなり、拡散接合工程を大がかりな付帯設備無しでより簡易に実施できると共にエネルギ消費を抑えることができ、熱交換器製造コストを低減できる。

また、本発明に係る熱交換器製造方法は必要に応じて、前記テーブル及び／又は押圧プレートが、前記熱交換用プレートとの間で熱伝導可能とされると共に、中空構造とされ、所定の冷却用流体を中空部分に供給排出可能な流体流路を接続されてなり、中空部分に冷却用流体を流通させて、テーブル及び／又は押圧プレート自体、並びに各熱交換用プレートを冷却可能とされるものである。

このように本発明によれば、重ね合せた熱交換用プレートの外側に配置されるテーブル及び／又は押圧プレートの内部を中空としてこの中空部分に冷却用流体を導入可能とし、拡散接合時又は接合完了後、中空部分に冷却用流体を流通させるとテーブル及び／又は押圧プレートを冷却できるほか、これらと熱伝導可能な各熱交換用プレートを積極的に冷却可能となることにより、接合進行時のテーブル及び／又は押圧プレートの異常な温度上昇を抑えたり、接合完了後におけるプレート材の性質変化の生じやすい高温状態にある期間を短縮して不必要な性質の変化を生じにくくすることができ、拡散接合をより安全に進行させられると共に、得られる熱交換器の性能及び信頼性を向上させられる。

以下、本発明の一実施の形態を図１ないし図５に基づいて説明する。図１は本実施形態に係る熱交換器製造方法における拡散接合準備完了段階での隔壁内熱交換用プレート押圧状態説明図、図２は本実施形態に係る熱交換器製造方法における熱交換用プレート重ね合せ状態説明図、図３は本実施形態に係る熱交換器製造方法における熱交換用プレートのテーブル載置過程説明図、図４は本実施形態に係る熱交換器製造方法における熱交換用プレートのテーブル載置状態斜視図、図５は本実施の形態に係る熱交換器製造方法における隔壁及び押圧プレートのテーブルへの配置状態斜視図である。

前記各図において本実施の形態に係る熱交換器製造方法は、矩形状の金属製略板状体で形成される熱交換用プレート１０を、複数重ね合せた状態で、所定の移送装置６０を用いて、重なり方向以外のプレートの動きを拘束しつつテーブル３０上に載置した後、重なる熱交換用プレート１０の上側に押圧プレート４０を載せると共に熱交換用プレート１０周囲には隔壁を配設し、熱交換用プレート１０の重なり状態を維持した状態で熱交換用プレート１０周囲に外部と隔離された接合用空間を生じさせ、各熱交換用プレート１０に対し次工程の拡散接合による接合一体化工程を実施可能とするものである。

前記熱交換用プレート１０は、矩形状の金属薄板を素材とし、所定のプレス装置（図示を省略）で凹凸のある伝熱面１１を略中央部分に成型されると共に、伝熱面１１を囲む外周各辺に各々フランジ部１２を成型される構成である。

前記伝熱面１１は、一方の面に高温の熱交換用流体、他方の面に低温の熱交換用流体がそれぞれ接触して熱伝達を行うのに最適化された凹凸形状を有する領域である。この伝熱面１１における凹凸パターンは、各部の凹凸位置関係がプレート天地方向（長辺方向）の中心についてちょうど対称となる配置となっており、熱交換用プレート１０に対し同形状の別の熱交換用プレート１０を天地及び表裏を逆にした状態、すなわち、同じ面同士を天地を逆にして重ね合せると、それぞれの凹凸位置が一致することとなり、プレートから突出状態の凸部同士が接触する。この点を除けば、凹凸パターンは、熱伝達特性に優れた波形断面形状や、凝縮水を速やかに排出可能な溝状部分などを有する公知のパターンとなっており、詳細な説明は省略する。

前記フランジ部１２は、熱交換用プレート１０の端縁に沿って、平坦部分１２ａと、この平坦部分１２ａから略壇状に隆起する隆起部分１２ｂとを有する形状として成型される構成であり、熱交換用プレート１０を複数重ね合せた状態では、隣合うプレートの平坦部分１２ａ同士、又は隆起部分１２ｂ同士が互いに当接する状態になると共に、各伝熱面１１間に一方の熱交換用流体の通過する隙間部２１と他方の熱交換用流体の通過する隙間部２２とがそれぞれ一つおきに生じる。そして、隣合うプレートで各プレートの平坦部分１２ａ同士が当接しない部分や、隆起部分１２ｂ同士の当接しない部分が、それぞれプレート間の各隙間部２１、２２に連通する開口部となる。各開口部の位置は、フランジ部１２における平坦部分１２ａと隆起部分１２ｂの配置関係で任意に設定できる。各隙間部２１、２２は、フランジ部１２における当接部分を接合すると、それぞれ開口部以外では外部に対し水密状態を維持して完全に隔離された状態となる。

前記テーブル３０は、内部に前記冷却用流体としての冷却水が流通可能な中空部を設けた厚板状の構造体であり、接合しようとする熱交換用プレート１０同士の拡散接合温度条件下でも上からの押圧力や温度変化等による変形が無視できるほど小さくなる十分な剛性を有する構成であり、複数重ねられた熱交換用プレート１０を下側から変形やずれを起させることなく支持する定盤としての役割を果すものである。

このテーブル３０は、冷却水の供給排出が可能な管状の流体流路３１を接続されると共に、載置された熱交換用プレート１０との間で絶縁シート３４を介して熱伝導可能な状態とされており、テーブル３０内部に冷却水を流通させることで、拡散接合工程で昇温したプレートを冷却する冷却体として用いることができる仕組みである。

さらに、テーブル３０の熱交換用プレート１０載置位置近傍には、外部と隔離される熱交換用プレート１０周囲の空間に対し気体を流入出させるための気体流入出口部３２が設けられると共に、一部の熱交換用プレート１０と電気的に接続されるプレートの通電加熱用のケーブル７０が、気密を維持可能な状態でテーブル３０を貫通して外部に引出されている。必要に応じて、隔壁５０設置位置より外側部分に、押圧プレート４０の固定に用いるボルトを螺合又は貫通させる孔があらかじめ穿設される場合もある。

前記押圧プレート４０は、内部に冷却用流体としての冷却水が流通可能な中空部を設けた厚板状の部材であり、接合しようとする熱交換用プレート１０同士の拡散接合温度条件下でも変形等起りにくい十分な強度を有する構成であり、積重ね状態の熱交換用プレート１０上に絶縁シート４３を介して熱伝導可能な状態で載置され、押圧力を与える部材として使用されると共に、前記テーブル３０同様、冷却水の供給排出が可能な管状の流体流路４１を接続されてなり、内部に冷却水を流通させることで、拡散接合工程で昇温した熱交換用プレート１０を冷却する冷却体として用いることができる仕組みである。

前記隔壁５０は、重ね合せた熱交換用プレートを内側に収容可能な大きさの薄い金属製の略筒状体であり、筒軸方向に略蛇腹状となって拡縮変形可能とされてなり、プレート重なり方向に筒軸方向を一致させてプレート周囲を取囲む配置でテーブル３０上に配置され、各熱交換用プレート１０とその周囲の空間を外部から隔離する構成である。隔壁５０の上下の開口端部は、テーブル３０又は押圧プレート４０にガスケット３３、４２を介して接続する状態となっており、接続部分内外の気密状態が確保される。

前記移送装置６０は、複数重ね合せた状態の熱交換用プレート１０をまとめて前工程からテーブル３０上の載置位置まで保持して移送する公知の移送手段であり、テーブル３０の上面に対し直角方向に延出して各熱交換用プレートの横方向の動きを一部拘束する複数の略柱状のガイド６１を備える構成である。

前記ガイド６１は、各熱交換用プレート１０が保持されている状態で、熱交換用プレート１０の端部にあらかじめ設けられた溝又は孔の縁と接触してプレート１０の重ね合せ方向に対する直交方向（横方向）の動きを制限し、プレートを整列状態のまま載置可能にするものである。このガイド６１は、いずれも保持された熱交換用プレート１０に対し側方へ移動可能に配設され、プレートの載置後にはプレートから離れた状態とされ、載置済の熱交換用プレート１０と接触してプレートを誤って動かすことがないようにされる仕組みである。

次に、本実施の形態に係る熱交換用プレートの製造方法による接合前準備過程について説明する。あらかじめプレス装置によって素材の金属薄板からプレス成型されて得られた熱交換用プレート１０が、プレス装置から搬出されて所定のストック位置に重ねられてストックされるが、このストック位置において、熱交換用プレート１０は、同様にして以前形成された他の熱交換用プレート１０に対し天地及び表裏を逆にした状態とされた上で、前記他のプレート上に重ね合される。新たな熱交換用プレートは直前に重ねられた熱交換用プレートに対して常に天地及び表裏を逆にした状態で重ね合されることとなり、直前の一つ前に重ねられた熱交換用プレートとは同じ向きとなる。こうして一枚おきに他と天地及び表裏を逆にした状態としながら、所定枚数重ね合される。そして、移送装置６０により重なり状態のまま所定枚数搬出され、テーブル３０へ向け移送される。

移送装置６０によって、移送された熱交換用プレート１０がテーブル３０上に達すると、各プレートがテーブル３０上方からテーブル３０の載置面側へ徐々に近付けられる。なお、テーブル３０には、テーブル３０と隔壁５０間の気密を維持するためのガスケット３３や、熱交換用プレート１０とテーブル３０との間の電気的絶縁状態を確保する絶縁シート３４があらかじめ載置状態とされる。

この時テーブル３０上方では、移送装置６０側に配設されて垂直方向に延びた複数のガイド６１に熱交換用プレート１０の溝や孔が係合した状態となっており、熱交換用プレート１０をテーブル３０上に載置される過程で、各熱交換用プレート１０が横方向についてガイド６１に接触して不要な動きを制限されることにより、プレートは位置決めされた正しい積重ね状態を維持することとなり、プレートの重なり方向における一致した整列状態が保証され、プレート同士の接合予定箇所が適切に当接した状態が得られる。

熱交換用プレート１０がテーブル３０上に載置された段階で、移送装置６０によるプレート保持は解除され、熱交換用プレート１０はテーブル３０上に静置状態となる。この後、重ね合されたプレートを整列状態に拘束していたガイド６１が、熱交換用プレート１０端部の溝又は孔から外されて熱交換用プレート１０と接触しない位置までずらされてから、移送装置６０は載置済のプレートから離れ、再度新たな熱交換用プレート１０を搬送すべくプレートのストック位置に戻り、前記一連の工程が繰返される。

テーブル３０上で重ね合せ状態となっている各熱交換用プレート１０は、端部のフランジ部１２同士で互いに当接すると共に、伝熱面１１のうち相対する伝熱面１１側へ突出する凸部同士が互いに接触し、こうした接触部分以外で隣合う熱交換用プレート１０は互いに所定間隔を維持し、熱交換用プレート１０間に隙間を有する状態となっている。

このテーブル３０上の熱交換用プレート１０周囲には、プレート重なり方向に拡縮変形可能な隔壁５０を配置し、テーブル３０側のガスケット３３と隔壁５０端部の開口部を密着させ、このテーブル側接続部分で気密を維持可能な状態とする。

さらに、この熱交換用プレート１０の最も上側及び隔壁５０の上側開口部に押圧プレート４０を重ね合せ、押圧プレート４０側のガスケット４２と隔壁５０開口部を密着させて、この押圧プレート側接続部分においても気密を維持可能な状態とする。押圧プレート４０設置により熱交換用プレート１０側に押圧力が加わる状態となり、各プレートの平行度が維持されると共に、プレート同士の接触位置関係が固定されて変化しない状態となる。一方、隔壁５０は押圧力を受けてプレート重なり方向に縮変形を伴いつつも、接続部分の気密は維持され、確実にプレート周囲の空間を外部と隔離された状態とすることができ、拡散接合の信頼性を高められる。なお、押圧プレート４０と熱交換用プレート１０の間にはテーブル３０の場合と同様に絶縁シート４３を介設して、電気的絶縁状態としておく。

この押圧プレート４０設置に伴う押圧力は、一旦プレス成型を経ている熱交換用プレート１０が、材質ごとに特有な拡散接合の生じる所定温度に達した状態でも、塑性変形を生じない程度の弱い圧力とされており、拡散接合に際して熱交換用プレート１０の成型形状が損われることはない。

さらに、テーブル３０及び押圧プレート４０に管状の流体流路３１、４１を接続して各内部に冷却水を流通可能とし、且つ熱交換用プレート１０の重なり方向両端のプレートをケーブル７０により電源（図示を省略）の各極と接続し、各熱交換用プレート１０にその接触部分を通じて通電可能な状態とすれば、接合前の準備が完了となる。

こうして各種付属物と一体化した熱交換用プレート１０は、その重ね合されて互いに当接する箇所を後の工程で拡散接合により一体化され、熱交換器の要部をなす。拡散接合工程では、まず、テーブル３０の気体流入出口部３２を除いて外部に対し隔離されたプレート周囲空間から、気体流入出口部３２を通じて空間内の空気を排出して除去した真空状態、又は、空間内を減圧しつつ空気をアルゴン等の不活性ガスと置換えて空間内に不活性ガス雰囲気のみ存在する低圧力状態とする。そして、気体流入出口部３２を閉じて空間の真空状態又は低圧力状態を維持するようにした後、各熱交換用プレート１０にケーブル７０を通じて所定の電流を流すと、プレート自体から直接発生するジュール熱で各プレートが昇温する通電加熱状態となり、各プレート同士の接触部分を昇温させて拡散接合の生じうる所定温度に到達させ、押圧により所定圧力での接触を保つ中でこの温度状態を所定時間維持して、接触部分を拡散接合により一体化させることとなる。

この他、重ね合せた熱交換用プレート１０の外側に接するテーブル３０及び押圧プレート４０が冷却水を導入可能とされていることで、例えば、拡散接合工程で熱交換用プレート１０に通電する際、テーブル３０及び押圧プレート４０内に冷却水を流通させ、熱交換用プレート１０への通電、加熱と並行して温度上昇するテーブル３０及び押圧プレート４０を冷却して、テーブル３０及び押圧プレート４０の過熱を抑えられ、熱交換用プレート１０同士の接合への悪影響を防止できることとなる。また、熱交換用プレート１０同士の拡散接合が完了し、通電による加熱を停止した後、前記真空状態又は不活性ガス雰囲気のみ存在する低圧力状態を維持したまま、テーブル３０及び押圧プレート４０内に冷却水を流通させて、一体化した熱交換用プレート１０をテーブル３０及び押圧プレート４０の側から絶縁シート３４、４３を介して冷却し、各プレート温度を低下させることもできる。この場合、一体化したプレートを急速に冷却できることで、接合完了後におけるプレート材の性質変化の生じやすい高温状態にある期間をなるべく短縮することができ、常温状態まで達する間に不必要な性質の変化を生じさせずに済み、欠陥がなく安定した性能の熱交換器が得られる。

このように、本実施の形態に係る熱交換器製造方法においては、プレス成型された複数の熱交換用プレート１０を整列させて重ね合せた状態でテーブル３０上に載置し、そのまま整列状態を維持しつつ重なり方向に押圧力を付与すると共にプレート周囲空間を拡散接合可能な真空又は低圧力状態へ減圧可能な状況を生じさせ、そのまま拡散接合工程へ移行可能とすることから、重ね合せたプレート同士の多数の接合予定部分の位置がずれなく正確に一致した状態を得られることとなり、プレート同士の接合予定部分を確実に当接状態として後工程でこの接合予定部分を適切に拡散接合で一体化させられ、プレス成型された複雑な形状の熱交換用プレート１０を用いて、プレート同士の接合箇所を多数備えて耐圧強度の高い熱交換器を確実に製造でき、熱交換器の高性能化が図れる。

なお、前記実施形態に係る熱交換器製造方法において、熱交換用プレート１０を載置するテーブル３０は、上面が一つの板体からなる平面とされる構成としているが、これに限らず、熱交換用プレート１０の大きさに対応させてテーブル面積が大きくなる場合などは、複数の板体上面を同じ高さ位置となるようにして継ぎ合せて一平面とする構成とすることもでき、この場合、気密を確実に維持するために、隔壁５０より内側のプレート周囲空間より少なくとも広い大きさの金属製薄板からなるシール板をテーブル３０上に載置し、このシール板とテーブル３０を貫通して外部に通じる気体流入出口部３２の孔縁とを溶接一体化した上で、シール板上に熱交換用プレート１０及び隔壁５０を載置するのが望ましい。

また、前記実施形態に係る熱交換器製造方法において、重ね合せた中での上下端部の各熱交換用プレート１０に通電加熱用のケーブル７０が電気的に接続され、全ての熱交換用プレート１０を通電加熱可能とすると共に、熱交換用プレート１０とテーブル３０及び押圧プレート４０との間にはそれぞれ絶縁シート３４、４３を介設して電気的絶縁状態を確保する構成としているが、この他、隔壁５０が金属製である場合など、必要に応じて、各熱交換用プレート１０側部と隔壁５０との間にも絶縁材を配置する構成とすることもできる。さらに、熱交換プレート１０にケーブル７０を直接接続せず、金属製のテーブル３０や押圧プレート４０にケーブルを接続し、熱交換用プレート１０とテーブル３０及び押圧プレート４０とを電気的接続状態として熱交換用プレート１０の通電加熱を行う構成とすることもできる。ただしこの場合、絶縁シートを介さずに直接熱交換用プレート１０に接触するテーブル３０や押圧プレート４０は、接合しようとする熱交換用プレート１０同士の拡散接合温度条件では熱交換用プレート１０とは拡散接合しない材質製とする。

本発明の一実施形態に係る熱交換器製造方法における拡散接合準備完了段階での隔壁内熱交換用プレート押圧状態説明図である。 本発明の一実施形態に係る熱交換器製造方法における熱交換用プレート重ね合せ状態説明図である。 本発明の一実施形態に係る熱交換器製造方法における熱交換用プレートのテーブル載置過程説明図である。 本発明の一実施形態に係る熱交換器製造方法における熱交換用プレートのテーブル載置状態斜視図である。 本発明の一実施形態に係る熱交換器製造方法における隔壁及び押圧プレートのテーブルへの配置状態斜視図である。

符号の説明

１０ 熱交換用プレート
１１ 伝熱面
１２ フランジ部
１２ａ 平坦部分
１２ｂ 隆起部分
２１、２２ 隙間部
３０ テーブル
３１、４１ 流体流路
３２ 気体流入出口部
３３、４２ ガスケット
３４、４３ 絶縁シート
４０ 押圧プレート
５０ 隔壁
６０ 移送装置
６１ ガイド
７０ ケーブル

Claims (4)

1. 所定の凹凸パターンを有する金属製略板状体からなる熱交換用プレートを複数重ねた状態で一体化させて熱交換器を製造する熱交換器製造方法において、
   各熱交換用プレートが、前記凹凸パターンを有して熱交換用流体と表裏で接触する伝熱面が少なくとも一部に含まれ、且つ複数重ね合せた状態で各熱交換用プレート同士が伝熱面の一部及び周端縁の少なくとも一部で互いに当接して各熱交換用プレート間に熱交換用流体の通過部分となる隙間部がそれぞれ生じる所定形状に、プレス成型により形成されてなり、
   前記熱交換用プレートを、整列させて所定枚数重ね合せた状態を保持しつつ、所定の移送手段で平らなテーブル上に移送して載置し、
   重なった前記熱交換用プレートの上側に、厚板状の押圧プレートを、熱交換用プレート側に平面部分を向けて載置配設し、所定の押圧力をプレート重なり方向に付与すると共に、
   少なくとも前記押圧プレートとテーブルに挟まれた熱交換用プレートの周囲空間を所定の隔壁で取囲み、熱交換用プレートを外部から隔離された状態とし、
   当該隔離された熱交換用プレート周囲の空間内の気体を前記テーブルの熱交換用プレート載置位置近傍に設けられる気体流入出口部を通じて外部に排出可能とすることを
   特徴とする熱交換器製造方法。
2. 前記請求項１に記載の熱交換器製造方法において、
   前記隔壁が、重ね合せ状態の前記熱交換用プレートを収容可能な大きさで且つ筒軸方向に拡縮変形可能な略筒状体で形成され、且つ両端部の開口部を除いて気密を維持可能な連続体とされてなり、
   重ね合せ状態の前記熱交換用プレートを前記テーブル上に載置した後、熱交換用プレート周囲に、前記隔壁をプレート重なり方向に筒軸方向を一致させ且つ前記テーブル及び押圧プレートに両端部の開口部を当接させる配置で配設し、
   前記隔壁の両端開口部と前記テーブル又は押圧プレートとの接続部分を気密性のある密着状態とし、前記押圧力をプレート重なり方向に付与した上で、テーブルの隔壁当接位置より内側に設けられる前記気体流入出口部を通じて前記テーブル、押圧プレート、及び隔壁に囲まれたプレート周囲空間内の気体を排出可能とすることを
   特徴とする熱交換器製造方法。
3. 前記請求項１又は２に記載の熱交換器製造方法において、
   所定の通電加熱用電源における各電極と繋がるケーブルの端部を、外部から気密を確保した状態で前記プレート周囲空間に導入し、
   前記テーブル上に載置された重ね合せ状態の前記各熱交換用プレートのうち、重なり方向一端部の熱交換用プレートに前記電源における一方の電極と繋がるケーブルを電気的に接続すると共に、重なり方向他端部の熱交換用プレートに前記電源における他方の電極と繋がるケーブルを電気的に接続し、全ての熱交換用プレートにおけるプレート同士の接触箇所を通電加熱可能とすることを
   特徴とする熱交換器製造方法。
4. 前記請求項１ないし３のいずれかに記載の熱交換器製造方法において、
   前記テーブル及び／又は押圧プレートが、前記熱交換用プレートとの間で熱伝導可能とされると共に、中空構造とされ、所定の冷却用流体を中空部分に供給排出可能な流体流路を接続されてなり、中空部分に冷却用流体を流通させて、テーブル及び／又は押圧プレート自体、並びに各熱交換用プレートを冷却可能とされることを
   特徴とする熱交換器製造方法。

Images