JP3936831B2

JP3936831B2 - 伝熱板の製造方法

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Publication number: JP3936831B2
Application number: JP2000157969A
Authority: JP
Inventors: 美智雄梁取; 昭義大平
Original assignee: 株式会社新潟ティーエルオー
Priority date: 2000-05-24
Filing date: 2000-05-24
Publication date: 2007-06-27
Anticipated expiration: 2020-05-24
Also published as: JP2001334333A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷水製造、製氷、温水製造に用いる扁平状の伝熱板、すなわちプレート形熱交換器の構造とその製造方法及びそれを用いた冷凍装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プレート形熱交換器に関する従来技術としては、特開昭５６−１０５８７４号公報（従来技術１）、特開昭５７−１１８８３７号公報（従来技術２）、および特開昭６３−２０３２７９号公報（従来技術３）などが知られている。
【０００３】
上記従来技術１には、一方又は双方に開孔を穿設した未成形の2枚の金属板を重ね合せ、該板の周囲を前記開孔の外側においてシーム溶接した後、2枚の板間の空気を前記開孔より吸引排気する工程および不活性ガスを2枚の板間に前記開孔より導入して残存する空気を不活性ガスにて置換する工程を繰り返した後、さらに前記シーム溶接部の内側を前記開孔の外側でシーム溶接し、然る後前記開孔より適当な流体を圧入して熱交換媒体の流路を形成すると共に隙間の拡大を図ることが記載されている。
【０００４】
また、上記従来技術２には、一方又は双方に開孔を穿設した未成形の2枚の金属板を重ね合せ、流路を形成するために抵抗溶接したる後前記開孔より適当な流体を圧入して熱交換媒体の流路をバルジ形成すると共に隙間の拡大を図る際、四辺のみをビート付拘束治具により押さえることが記載されている。
また、上記従来技術３には、未成形の複数枚の金属板を重ね合わせ、該金属板の最外周端面に開口部を残して、前記最外周端面をアーク溶接又はレーザ溶接又は電子ビーム溶接し、非膨出部を圧接又はアーク溶接又はレーザ溶接又は電子ビーム溶接した後、前記開口部より適当な流体を圧入して前記非膨出部以外の金属板を膨出成形して冷媒流路を成形することが記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら従来技術１、２、および３の何れにおいても、ねじれたり、縮んだり、よじれたりすることをなくし、冷媒流路の断面を流れの方向に向かって変化するのを著しく少なくして伝熱性の優れた伝熱板を確実に短時間に作ること、及びそれと組合わせた最適な冷凍装置については考慮されていなかった。
【０００６】
また、従来技術１、２、および３のいずれにも、プレート型熱交換器を並べ易く点およびについても考慮されていなかった。
【０００７】
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決すべく、伝熱性の優れた伝熱板を、歩留りがよく確実に、かつ短時間に製造することができるようにした伝熱板の製造方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、伝熱性の優れた伝熱板を、歩留りがよく確実に、かつ短時間に製造することができ、しかも並べて設置しやすくした伝熱板を提供することにある。
また、本発明のさらに他の目的は、伝熱性の優れた伝熱板を備えた最適な冷凍装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、２枚の平板を合わせ、要所要所を電気抵抗溶接した後、膨管操作を行なうに当り、全体として一様に膨管ができ、かつ伝熱板が捩れたり、曲ったりしないようにすることを特徴とするものである。
特に、本発明では、種々実験を行なった所、以下のようにするのがよいことが明らかになった。
【０００９】
第１としては、膨管操作時、前記伝熱板の周縁を上型用押具と下型用押具によってしっかりと押えることにある。
また、第２としては、膨管操作時において、２枚の平板が収縮するのを押えるため、周縁にすべり込み防止用のスペーサーを２枚の板の間に介在させることにある。
また、第３としては、伝熱板の周縁に少なくともその一部が抵抗溶接によって外気と隔離された非膨管部分（ヒレ）を確保したことにある。
【００１０】
また、第４としては、必要に応じて前記非膨管部分（ヒレ）に補助板を取付けることにより捩れと曲がりを防止することにある。
また、第５としては、工数を減らして短時間に抵抗溶接をするために、抵抗溶接用の円板状電極を複数個を設けて、溶接用板を一方向に移動した際に複数本の個所が同時に抵抗溶接されるようにすることにある。
また、第６としては、このような伝熱板を冷凍装置に組込んで使用すると冷凍サイクルの油が伝熱板内にたまり易いので油が余り伝熱板に入らないターボ冷凍装置と組合わせることにある。
【００１１】
また、本発明は、重ね合わせられて所要部を線状に溶接された複数枚の金属板であって、その金属板の間に膨管操作によって形成された冷媒流路を有し、該冷媒流路の周縁に非膨管部を有し、前記金属板の横方向の一端において横方向を向けて下方に前記冷媒流路の入口、上方に前記冷媒流路の出口を形成し、前記入口に軸心を縦に向けた入口パイプを溶接して取り付け、前記出口に軸心を縦に向けた出口パイブを溶接して取り付けたことを特徴とする伝熱板である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明に係るプレート形熱交換器および該プレート形熱交換器を備えた冷凍装置の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００１３】
まず、本発明に係るプレート形熱交換器である伝熱板１００を用いた製氷用冷凍装置の一実施の形態について図1を用いて説明する。図１は本発明に係る伝熱板１００を用いた製氷用冷凍装置の一実施の形態を示す構成図である。
【００１４】
製氷用の伝熱板１００は、図1に示すように、面を縦にして、所定の間隙を形成して並設される。そして、伝熱板１００は、圧縮機１０１、凝縮器１０２、高圧レシーバー１０３、低圧レシーバー１０５、液循環用のポンプ１１０と配管、バルブによって循環路を作るように連結され、冷凍サイクルを構成する。圧縮機（スクリュー式や往復式など）１０１で断熱圧縮された冷媒（フロンなど）１０４は、パイプ１１１を通り、凝縮器１０２に入り、ここで凝縮熱を放出して液化した後、パイプ１１３を介して高圧レシーバ１０３内に入る。ここに溜った冷媒１０４は、パイプ１１４を通って、膨張弁１０６にて断熱膨張しながら低温度となって低圧レシーバ１０５に入る。この低温度の冷媒ガスは、低圧レシーバ１０５内の下部に液状冷媒１０４として溜る。この冷媒１０４は、パイプ１１６を通ってポンプ１１０により、パイプ１１６、バルブ１０９、パイプ１１７を通って伝熱板１００内に入る。伝熱板１００は、この低温度の冷媒によって低温度に冷却される。伝熱板１００を出た後の冷媒は、温度上昇してガスとなり、バルブ１０８、パイプ１１５に入って低圧レシーバ１０５に戻り、その後、このガスはパイプ１１２に入り、圧縮機１０１に戻り、前と同じサイクルをくり返す。
【００１５】
一方、伝熱板１００では、その下部の槽１２６内の水１２１は、ポンプ１２３によりバルブ１２５、パイプ１２４を介して上部の散水槽１２０に持ち上げられ、この持ち上げられた水１２１は、小穴１２２より散水されることになる。この際水１２１は、伝熱板１００に流下液膜１１９となって流下する。ところで、伝熱板１１０は低温度になっているので、この液膜１１９は冷却されて冷水となる。さらに、伝熱板１００内に導入される冷媒１０４がマイナス温度の場合には、伝熱板１００に流下する液膜１１９は氷結する。
【００１６】
この氷は、適宜伝熱板１００よりはぎとって槽１２６に溜める必要がある。これには冷媒用のバルブ１０９を閉めて、熱媒用のバルブ１０７を開き、高圧レシーバー１０３内の温度の高いガスをパイプ１１３、１１７を介して伝熱板１００内に一時的に導入する。これにより伝熱板１００は加熱され、その周りに氷結していた氷１２７ははぎ取られ、下部の槽１２６に落下し貯氷される。このように、本発明に係る伝熱板１００の場合、加熱して氷結した氷１２７をはぎ取る際、自重によって引っかかることなく円滑に下部の槽１２６に落下させる必要がある。
【００１７】
この脱氷操作が終了したなら、バルブ１０７を閉じ、バルブ１０９を再び開いて冷媒１０４をポンプ１１０によって伝熱板１００内に流して製氷操作に入る。このような製氷操作と脱氷操作を交互にくり返して槽１２６内には氷１２７が貯えられる。
このような冷凍装置に用いる伝熱板１００は、冷却と加熱を交互に受けて膨張と収縮をくり返し熱応力を受けている。また外面には水が流下するので前記熱応力の面と腐食の面で信頼性が高く内部の冷媒が長期間に渡って外部にもれ出さないものにしておく必要がある。
【００１８】
次に、本発明に係るプレート形熱交換器である伝熱板１００の構成およびその製造方法の第１の実施の形態について、図２〜図９を用いて説明する。
【００１９】
図２は、金属板（ステンレス、銅、アルミニウム、鉄などの板）１の構造の一例を示した構成図である。金属板１は矩形形状でその周縁の中間部に切欠き部１−ｂを作ることによって、両端に突出し部１−ａを設けた構造となっている。この突出し部１−ａは冷媒の入口部及び出口部を作るためのものである。
図３は、金属板１と同様の形状をした金属板２を金属板１と鏡面対称に組合わせた時の側面図である。この時、金属板１と金属板２の周縁の要所要所は点付けで溶接すると金属板１と２がずれなくてよい状態で保持される。
【００２０】
図４は、図３のように組合わせされた金属板１と金属板２を抵抗溶接するために円板状電極３と４の間に金属板１と２を導入した状態を示す側面図である。円板状電極３、４はそれぞれ軸３−ａ、４−ｂに取付けられていて、軸３−ａ、４−ｂを中心として互いに逆回転する。このような操作をさせることによって、金属板１、２は水平方向に移動する。この移動の間に、電極３から金属板１、２を介して電極４に部分的に大電流が流され、電気抵抗によって電極部に接している金属板１、２はジュール加熱され、これによって電極部の金属板１、２の界面は溶着される。
【００２１】
図５は、上記抵抗溶接によって溶着された伝熱板１００の上面図である。横方向に大部分平行部分を有する蛇行した流路を形成できるように、線状をした５、６、７、８、９、１０、１１、１２が溶接部である。また周縁の１３、１４、１５、１６は非膨管部（ヒレ）である。金属板１、２に多数本の平行状に配設された抵抗溶接部１０、１１を設けるような伝熱板１００を作る場合には、図6に示すように、電極３として同軸に複数個設けたものを用意するとよい。このような電極を用いることによって、抵抗溶接時間を短縮することができる。
【００２２】
しかし、上記のように横方向に大部分平行部分を有する蛇行した流路を形成するため、線状の溶接部には、横方向に向いた長い部分５、７と、横方向に向いた局部の部分８、９と、少し傾斜した部分１７、１８と、縦方向に向いた長い部分６、１２とがあるため、電極３と電極４とを用いて部分的に線状に抵抗溶接する必要がある。
【００２３】
図６は複数個の電極３を一本の軸３−ａに取付けた電極部の構成を示す上面図である。なお、各電極には個別に電流を流せるようにスイッチ機構を有して構成されている。従って、部分的に抵抗溶接を止めさせることが可能となり、長さの異なる横方向を向いた線状の抵抗溶接部５、１０、１１、７を形成することが可能となる。ところで、各電極には同時に電流を流して一挙に溶接を完成させてもよい。しかし、各溶接部５、１０、１１、７に流す電流が大電流である時には金属板１全体が異常に加熱されて、金属板１、２の冷却のために一度に大量の冷却水が必要となる。また、抵抗溶接機の電源も極めて大容量のものが必要となる。この時には電極３、４の送り速度を遅くして、並設された複数の電極に交互に電流を流すのがよい。つまりこの場合には点付け溶接を送り速度を遅くすることにより連続化させる方式である。このようにすると金属板１、２の過熱が少なくなり冷却水も少なくてよく、かつ電源も小容量のもので済む。しかし各電極に時間をずらして電流を給電する必要がある。これにはリレー（切替手段）を用いてプログラム制御によって各リレーを順次駆動していく方法がよい。
【００２４】
次に、このように抵抗溶接された金属板１と金属板２との突き出し部１−ａの夫々に、入口パイプ２１および出口パイプ２２を横方向から取り付ける方法について図７〜図９を用いて説明する。図７は伝熱板１００に冷媒の入口パイプ２１、出口パイプ２２を設けた場合の平面図である。図８は図７のＡ−Ａ’断面図、図９は図７のＢ−Ｂ’断面図である。抵抗溶接された金属板１と金属板２とは、互いに密着しているので、この部分の夫々に、入口パイプ２１および出口パイプ２２を横方向から溶接して取り付けできるように、タガネなどを利用してパイプ２１および２２に穿設される冷媒用の溝３５の開き度と同程度に開く。他方、図８に示すような冷媒用の溝３５を穿設したパイプの一端に蓋板２３，２４を溶接した入口パイプ２１及び出口パイプ２２を用意しておく。次に、パイプ２１および２２の各々の冷媒用の溝３５を、金属板１、２の突出し部１−ａの開かれた各々に突合わせて溶接して取り付ける。この溶接はＴＩＧ溶接、ガス溶接、アーク溶接などにより行なわれる。３３、３４はこの溶着部である。３１、３２はタガネなどを用いて、あらかじめ開いて、冷媒が通る空間が形成された部分である。このように、軸心を縦に向けた状態で入口パイプ２１および出口パイプ２２を金属板１、２の突き出し部の各々に横方向から取り付けるようにしたので、図1に示すように、伝熱板１００を横方向に並べて配置させることを容易にすることが可能となる。
【００２５】
次に、膨管操作について説明する。即ち、上記のように前工程によって準備が終了したら、横方向に延び、端で継がり、縦方向に繰り返される蛇行した流路３６についての膨管操作に入る。この膨管操作は次のようにして行なう。１つは水圧ジャッキ、あるいは水圧ポンプを用い、入口パイプ２１から水圧をかける。この時出口パイプ２２の他端にはメクラキャップを付けてシールしておく必要がある。膨管操作においては、水圧ジャッキで徐々に圧力をかけていき、規定値になった時にはそれ以上余計に圧力がかからないよう、レリーフ回路を設けておくのがよい。この時点で所定時間・所定圧力をかけて、水もれがないか伝熱板１００の周縁を確認する。所定時間後、逃がし弁を開いて水を抜くことにより圧力を大気圧に戻す。
このような膨管操作には、空気圧を利用してもよい。圧力ボンベ（空気、チッ素など）と減圧弁を利用する。減圧弁を利用して圧力設定が容易にできるという利点がある。所定時間内に所定圧力をかけた後、周縁を石けん水などを用いて、もれのチェックをする。この後逃し弁を開いて大気圧に開放する。
【００２６】
このような膨管操作において、図７に示す抵抗溶接部（たとえば１０と１１）の間は、図１０に示すように、圧力がかけられて上下に膨らみ流路３６が形成される。この際、伝熱板１００が、縮んだり、捩れたり、ゆがんだりすることになる。特に、流路が上下に膨らみ過ぎると、極度に伝熱板１００が縮み、所定の形状のものが出来ないことになる。即ち、図１１に示すように、周縁１５、１５−ａも捩れて外形がくずれてしまう。このような状態の伝熱板１００を冷凍装置に組み込んでも性能が出ないので、このような不都合な事態が起きないようにすることが重要である。
【００２７】
そこで、本発明においては、図１２〜図１９に示すように、前述した縮み、捩れ、よじれを無くするための対策を施す必要がある。
この対策の第1の実施例としては、図１２〜図１４に示すように、少なくとも、縦方向の周縁１５に例えば断面がＬ字状の補強板５０をＴＩＧ溶接、ガス溶接などによって取り付けて構成する。図１２は、周縁１５の縮み、捩れを防止する方式を示す平面図であり、図１３は図１２のＥ−Ｅ’矢視図である。図１４は図１２の実施例の伝熱板を膨管した後のＥ−Ｅ’矢視図である。この補助板５０は、水平板５１と垂直板５２とによって構成されたＬ形構造のものからなり、これによって縮み、捩れを防止することができる。なお、伝熱板１００の入口および出口の各々には、入口パイブ２１、および出口パイプ２２が溶接によって固定されているので、縮みや捩れを防止することができる。なお、図１４に示す１−Ｃ、２−Ｃは金属板１、２を膨管し、流路部が膨らんだ後の外壁部分である。
【００２８】
上記対策の第２の実施例としては、図１５に示すように、補助板５０の垂直板５１の上端を折曲げて水平板５１−ａを作り、これを非膨管部（ヒレ）１５の外面に接触させるようにしたものである。このようにすると垂直板５１の上端が外部に突出していないので、伝熱板５０を多数枚積層して外部に持ち運ぶ際に、全体としてコンパクトにまとめて運ぶことができる。
【００２９】
以上説明した第１及び第２の実施例の場合、縦方向の入口および出口側は、入口パイプ２１および出口パイプ２２で補強され、反対の縦方向の周縁１５部は、補強板５１で補強されるが、上下の周縁１３および１４は補強されていないので、伝熱板１００を膨管した後、図１６に示すように変形する可能性がある。即ち、非膨管部１５に近い縦方向の長さはｌ₂は長いのに対し、中央部の縦方向の長さはｌ₁はｌ₂より縮んで短くなりがちである。このような状態が極端な場合には、冷媒流路３６の断面が流れ方向に対して変るので冷媒流速が流れ方向に向かって変り、冷媒側の熱伝達率が変り、伝熱板１００の外面の伝熱速度（製氷速度）が局所的に変り不都合である。この場合、製氷時には、外面に氷結する氷の厚さにむらが生ずる。このためｌ₂に対しｌ₁がほぼ等しくなる工夫が必要である。
【００３０】
次に、上記対策の第３の実施例について、図１７〜図１９を用いて説明する。この第３の実施例は、伝熱板の縦方向の長さが、伝熱板の周縁と中間部とで、ほぼ等しくなるように矯正するものである。即ち、図１７は膨管時の側面図であり、図１８は図１７のＦ−Ｆ’断面図である。この第３の実施例は、台座６３の内側の下型６１と、押座６２の内側の上型６０との間に金属板１、２を入れて膨管操作を行なうものであるが、非膨管部１３、１４、１５、１６を広く作っておいて、これら非膨管部１３〜１６を、上型用押具６４、６６、６８、６９と下型用押具６５、６７によって、しっかりとはさんだ（拘束）後、膨管操作を行なうものである。このようにすると伝熱板１００の膨らみが全体として一様になり、伝熱板１００の中間部ｌ₁が異常に縮んで周縁部ｌ₂より短くなることを防止することができる。なお、６４−ａ、６６−ａ、６８−ａ、６９−ａは、上型用押具６４、６６、６８、６９を上型６０に固定するねじで、頭を平坦に形成している。また、６５−ａ、６７−ａは、下型用押具６５、６７を下型６１に固定するねじで、頭を平坦に形成している。即ち、ねじの表面部分も、押具の表面と同一面位置となっていて、伝熱板１００の周縁部全域１３、１４、１５、１６を強固にクランプ（拘束）する役目を果たしている。
【００３１】
図１９は、図１７の型によって膨管操作を行なった伝熱板１００の平面図である。前述した中間部の縮みを少なくするには、非膨管部（ヒレ部）の幅ｌ₃、ｌ₄を冷媒流路幅ｌ₀と同程度にするか、長目にパターン設計することが重要である。このように、非膨管部（ヒレ部）の幅を広くすることによって、この非膨管部１３、１４、１５、１６を単に上型用押具６４、６６、６８、６９と下型用押具６５、６７とで強くはさみ付けて押さえる（圧力をかけて拘束する）だけで、押具との摩擦で強固に保持することが可能になって、伝熱板１００の中間部における縮みを少なくすることができる。
【００３２】
次に、本発明に係るプレート形熱交換器である伝熱板１００の構成およびその製造方法の第２の実施の形態について、図２０〜図２３を用いて説明する。
図２０は第２の実施の形態による伝熱板１００の平面図であり、図２１は図２０のＧ−Ｇ’矢視図である。この第２の実施の形態において、第１の実施の形態と相違する点は、まず、金属板１と金属板２とを鏡面対称に組合わせて周縁の要所要所を点付けで溶接する際に、少なくとも、上下の非膨管部である板１３と１３−ａ間、板１４と１４−ａ間に１〜２ｍｍ程度の薄いスペーサ４１及び４０を挿入する。このように薄いスペーサ４１、４０を挿入した後、外端部を点付け溶接することにより、持ち運び時に互にずれないようにすることができる。
【００３３】
次に、線状の溶接部５〜１２については、第１の実施の形態と同様に行う。さらに、突き出し部への入口パイプ２１および出口パイプ２２の取り付けも第１の実施の形態と同様に行う。以上により、図２０および図２１に示す金属板１、２が得られることになる。
このように伝熱板１００の前工程の準備が終了したら、図２２に示すように、下型６１と上型６０の間に金属板１、２を入れる。この時スペーサ４０、４１を介在させた板の突出部１３、１３−ａ、１４、１４−ａが上型６０に取り付けられた上型用押具６８、６９、および下型６１に取り付けられた下型用押具７０、７１より外部に位置するようにする。
【００３４】
次に、上型６０を下型６１に対して下降させることによって、図２２に示すように、厚さが薄いスペーサ４０、４１が挟まれた板の凸出部１３、１３−ａ、１４、１４−ａの内側の部分が上型用押具６８、６９と下型用押具７０、７１との間で上下対称に絞り込まれてその外側部分のエッジ作用（楔作用）で金属板１、２は、面方向に移動できないように固定させる。すなわち、スペーサ４０、４１の厚さを１〜２ｍｍ程度に薄くしても、上型用押具６８、６９および下型用押具７０、７１の各々に対して片側で０．５〜１ｍｍ程度の出張りのエッジ作用で金属板１、２の周縁部１３、１３−ａ、１４、１４−ａを内側にずれないように強固に固定できる。この効果は金属板１、２の膨管操作時にも維持される。
【００３５】
このような準備ができたなら、金属板１、２に対して第１の実施の形態と同様な膨管操作を行なう。その結果、図２３に示すように、溶接部１０、１１の間には、冷媒用の流路３６ができるが、このような膨管操作中に金属板１、２は上型６０、下型６１内において水平方向にずれながら収縮する力が働く。しかし、スペーサ４１、４０の介在する上下の板の凸出部１３、１３−ａ、１４、１４−ａはスペーサー４１、４０の存在によって内部にずれ込まない。このため、図１６に示すように伝熱板１００の周縁方向の縦長さｌ₂と中間部の縦長さｌ₁はほぼ等しいものとなり、冷媒用の流路３６の断面積が流れ方向に向かって変化することを防止することができる。
【００３６】
また、上記の如く、厚さが薄いスペーサ４０、４１が挟まれた板の凸出部１３、１３−ａ、１４、１４−ａの内側の部分が上型用押具６８、６９と下型用押具７０、７１との間で上下対称に絞り込まれるので、膨管操作後上型６０と下型６１を開いたときでも、伝熱板１００に対して曲がりや捩じれを引き起こすことを防止することが可能となる。
さらに、運搬時や実使用時においても、スペーサ４０、４１の剛性により伝熱板１００が全体として曲がったり、捩じれたりする不都合をなくすことができる。
【００３７】
さらに、上記したように、本発明によれば、周縁部の出張りを０．５〜１ｍｍ程度に小さくしてもよいので、実使用時に伝熱板１００に氷結した氷１２７を加熱して剥ぎ取って自重で下部の槽１２６に落下する際、氷１２７が出張り部で引っかかることも防止でき、優れた製氷・脱氷操作を実現することができる。
【００３８】
さらに、上記プレート形熱交換器である伝熱板１００は、出入り口側に切欠き部１ｂを形成し、その下部に横向きに流路の入口部３１を形成し、この入口部３１に入口パイプ２１を軸心が縦になるように溶接して固定し、さらに上部に横向きに流路の出口部３２を形成し、この出口部３２に出口パイブ２２を軸心が縦になるように溶接して固定したので、入口パイプ２１および出口パイプ２２を含めて膨管した流路の部分と同程度の厚さにすることができ、その結果、図１に示すように、多数の伝熱板１００を所望の間隙を形成して縦にほぼ平行に並設することを容易にすることができる。なお、多数の伝熱板１００の各々における入口パイプ２１はパイプ１１７に連通し、出口パイブ２２はパイプ１１５に連通される。
【００３９】
また、上記第２の実施の形態において、縦の周縁部１５については、第１の実施の形態における第１〜第３の実施例（補強板５０を取り付けるかまたは上型用押具６４と下型用押具６５とでクランプ（拘束）する。）の何れをも適用することができる。また、縦の周縁部１６については、第１の実施の形態における第３の実施例（上型用押具６６と下型用押具６７とでクランプ（拘束）する。）を適用することができる。このようにすることによって、膨管操作をした際、縦の周縁部１５、１２について捩じれや曲がりを防止して流路３６の断面積が流れ方向にほぼ一様にした優れた伝熱板１００を得ることができる。
【００４０】
次に、上記第２の実施の形態の変形例について、図２４および図２５を用いて説明する。図２４は本発明に係る伝熱板１００の第２の実施の形態の変形例を示す平面図、図２５は図２４のＨ−Ｈ’矢視図である。この変形例は、非膨管部１３、１４、１５、１６部に、線状の溶接部５、６、７、１２の外側に新たに線状の溶接部５−ａ、６−ａ、７−ａ、１２−ａを設ける。この溶接部５−ａと５、６−ａと６、７−ａと７、１２−ａと１２との間は液体あるいは気体を入れた後、膨管操作は行なわない。つまり、これらの溶接部の間（たとえば図２５の５−ｂ、７−ｂ部）は外気と遮断された部分となり、湿気のある空気や水の侵入を防止することが可能となる。これによってこの部分はすき間腐食が起らない部分となり、伝熱板１００の信頼性向上に寄与させることが可能となる。
【００４１】
更に、このような溶接部５−ａ、６−ａ、７−ａ、１２−ａは１本ではなく、非膨管部１３、１４、１５、１６の幅を広くして複数条設けてもよい。
以上説明したように、第２の実施の形態によれば、特開昭５６−１０５８７４号公報、および特開昭５７−１１８８３７号公報と冷媒の出入口の構造が異なって、溶接部５、６、７、１２等と入口パイプ２１、出口パイプ２２に対する作用は異なるものである。
【００４２】
次に、以上説明した本発明に係るプレート形熱交換器である伝熱板１００を用いた冷凍装置の他の実施の形態について図２６を用いて説明する。図２６は本発明に係る伝熱板１００を用いた冷凍装置の他の実施の形態の構成図である。図１に示す冷凍装置に用いる圧縮機１０１は、スクリュー式や圧縮式のものであったが、この実施の形態ではターボ型の圧縮機１０１を用いているものである。すなわち、この実施の形態では、ターボ型の圧縮機１０１によって、図１に示す圧縮機１０１の機能を実現している。ところで、ターボ型の圧縮機１０１では潤滑油はほとんど使用しないので伝熱板１００内に油が侵入しなくなる。本発明に係る伝熱板１００の構造は、前述した通り複雑なので油が伝熱板１００内に溜り易いが、油を余り必要としないターボ型の圧縮機１０１との組合わせは極めて好適な結果を生ませることができる。すなわち、伝熱板１００内に油が溜らないので、伝熱板内の冷媒側の伝熱性を高い状態で維持することができ、製氷速度と冷水製造速度が高まる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、伝熱板がねじれたり、縮んだり、よじれたりすることを防止することができ、その結果、冷媒流路断面積が流れ方向に変ることによる伝熱速度が場所によって変るという事態を解消することができ、優れた伝熱性を有する伝熱板（プレート形熱交換器）およびそれを備えた冷凍装置を実現することができるという効果を奏する。
【００４４】
また、本発明によれば、伝熱板とターボ冷凍機とを組合わせることにより複雑構造を有する伝熱板に油が溜り伝熱性能が悪くなるという事態を防止して伝熱板内の冷媒側の伝熱性を高い状態で維持し、もって製氷速度及び冷水製造速度を高くすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る伝熱板を用いた製氷用冷凍装置の一実施の形態を示す構成図である。
【図２】金属板（ステンレス、銅、アルミニウム、鉄など）の構造の一例を示した構成図である。
【図３】図２に示す金属板と同様の形状をした金属板とを鏡面対称に組合わせた時の側面図である。
【図４】図３に示すように組合わせた２枚の金属板を抵抗溶接するために円板状電極間に２枚の金属板を導入した状態を示す側面図である。
【図５】抵抗溶接によって溶着された２枚の金属板の上面図である。
【図６】複数個の電極を一本の軸３−ａに取付けた電極部の構成を示す上面図である。
【図７】伝熱板に冷媒の入口パイプ、出口パイプを取り付け、膨管操作した状態を示す平面図である。
【図８】図７のＡ−Ａ’矢視断面図である。
【図９】図７のＢ−Ｂ’矢視断面図である。
【図１０】図７のＣ−Ｃ’矢視断面図である。
【図１１】図７のＤ−Ｄ’矢視図である。
【図１２】周縁の縮み、捩れを防止する第１の実施例を示す平面図である。
【図１３】図１２のＥ−Ｅ’矢視図である。
【図１４】図１２の実施例の伝熱板を膨管した後のＥ−Ｅ’矢視図である。
【図１５】周縁の縮み、捩れを防止する第２の実施例を示す側面図である。
【図１６】図１２の実施例の伝熱板を膨管した後の変形状態を示す平面図である。
【図１７】周縁の縮み、捩れを防止する第３の実施例を示す膨管時の側面図である。
【図１８】図１７のＦ−Ｆ’矢視断面図である。
【図１９】図１７の型によって膨管操作を行なった伝熱板の平面図である。
【図２０】図１７および図１８の型を用いて膨管操作する前の伝熱板の実施の形態を示す平面図である。
【図２１】図２０のＧ−Ｇ’矢視図である。
【図２２】図１７および図１８の型を用いて伝熱板を膨管操作する前の工程を示す断面図である。
【図２３】図１７および図１８の型を用いて伝熱板を膨管操作した後の工程を示す断面図である。
【図２４】図２３に示す伝熱板の変形例を示す平面図である。
【図２５】図２４のＨ−Ｈ’矢視断面図である。
【図２６】本発明に係る伝熱板を用いた冷凍装置の他の実施の形態を示す構成図である。
【符号の説明】
１、２…金属板、１ａ…突出し部、１ｂ…切欠き部、１ｃ…上部膨管部、２ｃ…下部膨管部、３、４…円板状電極、３ａ、４ｂ…軸、５、６、７、８、９、１０、１１、１２…溶接部、５ａ、６ａ、７ａ、１２ａ…溶接部、５ｂ、６ｂ、７ｂ、１２ｂ…非膨管部、１３、１４、１５、１６ …非膨管部、１３、１３ａ、１４、１４ａ…非膨管部の凸出部、２１…入口パイプ、２２…出口パイプ、２３、２４…フタ板、３１…入口部、３２…出口部、３３、３４…溶着部、３５…溝、３６…流路、４０、４１…スペーサー、５０…補助板、５１…垂直板、５１ａ…折返し部、５２… 水平板、６０…上型、６１…下型、６２…押座、６３…台座、６４、６６、６８、６９…上型用押具、６５、６７…下型用押具、６４ａ、６６ａ、６８ａ、６９ａ…ボルト（ビス）、１００…伝熱板、１０１…圧縮機、１０２…凝縮器、１０３…高圧レシーバ、１０４…冷媒、１０５…低圧レシーバ、１０６…膨張弁（オリフィス）、１０７、１０８、１０９…バルブ、１１０…ポンプ、１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７…配管、１１９…液膜、１２０…散水槽、１２１…水、１２２…小穴、１２３…ポンプ、１２４…パイプ、１２５…バルブ、１２６…槽、１２７…氷、１２８…バッフル板、１３０…油戻しパイプ、１３１…油戻しバルブ。

Claims

周縁の所望の部分に該周縁に沿ってスペーサーを介在させて複数枚の金属板を重ね合わせる重ね合わせ工程と、
該重ね合わせ工程で重ね合わされた複数枚の金属板の間に冷媒流路が作れるように、前記複数枚の金属板の所要部を抵抗溶接で溶着する溶着工程と、
該溶着工程で溶着した複数枚の金属板における前記スペーサーより内側の非膨管部分を両面から押具によって圧縮して前記スペーサーによる両面への突出し形状に基づく前記押具に対する引っかけ作用で前記非膨管部分を拘束しながら、前記冷媒流路となる部分に液体または気体による圧力を加えて膨管操作を行う膨管工程とを有することを特徴とする伝熱板の製造方法。
周縁の上下の各々に該周縁に沿ってスペーサーを介在させて複数枚の金属板を重ね合わせる重ね合わせ工程と、
該重ね合わせ工程で重ね合わされた複数枚の金属板の間に横方向に延ばして上下方向に並べられて蛇行した冷媒流路が作れるように、前記複数枚の金属板の所要部を線状に抵抗溶接で溶着する溶着工程と、
該溶着工程で溶着した複数枚の金属板における前記上下のスペーサーの各々より内側の上下の非膨管部分の各々を両面から押具によって圧縮して前記上下のスペーサーの各々による両面への突出し形状に基づく前記押具の各々に対する引っかけ作用で前記上下の非膨管部分の各々を拘束しながら、前記冷媒流路となる部分に液体または気体による圧力を加えて膨管操作を行う膨管工程とを有することを特徴とする伝熱板の製造方法。