JP6153584B2 - 金属プレートの製造方法、及び該製造方法により製造された金属プレートのプレート式熱交換器への使用 - Google Patents

Description

本発明は、金属プレートの製造方法、及び該製造方法により製造された金属プレートのプレート式熱交換器への使用に関する。

熱交換器としては種々のタイプのものが存在するが、プレート式熱交換器は熱交換性能が極めて高いために、電気給湯機や産業用機器、或いは自動車の空調装置等に使用されている。プレート式熱交換器は、積層したプレートにより熱交換媒体の通路、つまり高温媒体と低温媒体の通路を隣接して構成し、これら高温媒体の通路と低温媒体の通路に流す温度差を有する媒体が熱の授受により相互に熱交換作用を行うように構成されている。

例えば、特許文献１には、流路となる波形状が付与されたプレートの複数枚を積層させ、当該プレート同士を各種の接合方法（ガスケットとネジによる締結、溶接、ろう付け）で接合することにより、高温流路と低温流路が交互に存在する積層構造体を作製している。
また、熱交換器は、耐久性向上の観点から、素材の金属板として耐食性に優れたステンレス鋼板が用いられる。そして、小中型の熱交換器については、耐圧性を考慮して、ろう付けで接合されることが多い。

特開２０１０−８５０９４号公報

ところで、プレート式熱交換器の性能は、重ね合わせた金属プレートの相互間隙によって形成される流路の面積が大きく、金属プレートの板厚が薄いほど良好となる。金属プレートの凹凸の高さｈの波幅Ｗに対する比である加工高さｈ／Ｗが大きいほど、積層プレート部品の流路面積は大きくなる。しかし、ｈ／Ｗを大きくしようとすると、加工による厚板の変形量が過大となり、金属プレートにネッキングや割れが生じ得るため、ｈ／Ｗが大きい金属プレートを得るのは容易ではない。
また、金属プレートの凹凸形状は、プレス加工によって形成されることが多いが、凸部の頂部先端及び凹部の底部先端は張出し加工となるため、原板の板厚減少が著しく、加工割れも発生し易い。
一方、例えば、プレス加工による変形を大きく受けない部分では肉余りが生じやすく、座屈や皺の発生を招く恐れがある。また、金属プレートの割れや亀裂の発生に繋がる場合がある。
加えて、近年、熱交換能の向上だけでなく、熱交換器の軽量化、コンパクト化の要請も高まっており、プレートを構成する金属の板厚は薄肉化の傾向にあり、金属プレートの加工難易度もさらに上がっている。

本発明は、このような問題点を解消するために案出されたものであり、金属プレートの張出し加工における板厚減少を少なく抑え、ネッキングや割れ、肉余りが生じにくい金属プレートの製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、金属プレートの製造工程において、ネッキングや割れ、肉余りが生じにくい金属プレートを得るための最適な加工条件について試行錯誤を繰り返した。その結果、原板に所定の袋形状を形成し、当該袋形状が形成された原板をプレス加工して、第１の方向に延びる複数の凹部及び凸部と、第１の方向と直交する第２の方向の凹部又は凸部とを形成することによって、ネッキングや割れ、肉余りが生じにくい金属プレートを得ることができることを見出した。

本発明は、以下の（１）〜（９）の金属プレートの製造方法、（１０）のプレート式熱交換器への使用を提供する。
（１）金属プレートの原板をｎ回プレス加工する金属プレートの製造方法であり（ｎは３以上の整数である）、
原板をプレス加工し、略四角形状の２つの傾斜面と、傾斜面に接する略三角形状の２つの側面とを有する袋形状部を、原板に形成する工程と、
袋形状部を有する原板をプレス加工し、第１の方向に延びる複数の凹部及び凸部と、第１の方向と直交する第２の方向に凹部又は凸部とを有する金属プレートを成形する工程と、を備え、
下記の式（１）及び式（２）の関係を金属プレートが満たすように原板を成形する、金属プレートの製造方法。
０．７５≦Ｐ／（Ｌ_ｎ×Ｍ_ｎ）≦１．３ 式（１）
０．７５≦Ｑ／Ｚ_ｎ≦１．３ 式（２）
式（１）及び（２）において、
Ｐは、袋形状部における、２つの側面の底辺の中心点同士が袋形状部の稜線に沿って結ばれる線長、
Ｑは、傾斜面の底辺の中心点同士が稜線を横断して結ばれる線長、
Ｌ_ｎは、ｎ回プレス加工した後の第１の方向に延びる複数の凹部及び凸部の１個当たりの線長、
Ｍ_ｎは、ｎ回プレス加工した後の第１の方向に延びる複数の凹部及び凸部の総数、
Ｚ_ｎは、ｎ回プレス加工した後の第２の方向の凹部又は凸部の線長、を表す。

（２）袋形状部がテーパー状である、（１）の金属プレートの製造方法。

（３）袋形状部を稜線に沿って断面視したとき、稜線の端部からの垂直線と、稜線から延びる側面における側線との間の角度が、４０°以下であり、かつ、
稜線と側線との間の肩半径Ｒと、袋形状部の厚みｔとの関係式Ｒ／ｔが、５以上１２．５以下となるように、袋形状部を形成する、（１）又は（２）の金属プレートの製造方法。

（４）下記の式（３）及び式（４）の関係を金属プレートが満たすように原板を成形する、（１）〜（３）のいずれかの金属プレートの製造方法。
０．７５≦（Ｌ_ｎ−１×Ｍ_ｎ−１ ）／（Ｌ_ｎ×Ｍ_ｎ ）≦１．３ 式（３）
０．７５≦Ｚ_ｎ−１／Ｚ_ｎ≦１．３ 式（４）

（５）第１の方向に延びる複数の凹部及び凸部からなる凹凸の高さをｈとし、凸部とそれに隣接する凸部との間の波幅又は凹部とそれに隣接する凹部との間の波幅をＷとするとき、ｈ／Ｗが０．１以上０．４以下となる、（１）〜（４）のいずれかの金属プレートの製造方法。

（６）プレス加工は、加工開始位置からスライドが複数回上下動しながら降下するバンピングモーションによって行われる、（１）〜（５）のいずれかの金属プレートの製造方法。

（７）加工開始位置からスライドが上方向に動く回数Ｃ_１、及び前記スライドが下方向に動く回数Ｃ_２が、いずれも４以上の偶数である、（６）の金属プレートの製造方法。

（８）原板は、鋼、チタン、アルミニウム又はこれらの合金から選択される金属からなる、（１）〜（７）のいずれかの金属プレートの製造方法。

（９）原板は、フェライト系ステンレス鋼板である、（１）〜（８）のいずれかの金属プレートの製造方法。

（１０）（１）〜（９）のいずれかの製造方法により製造された金属プレートを積層してなる積層プレート部品の、プレート式熱交換器への使用。

本発明によれば、金属プレートの張出し加工における板厚減少を少なく抑え、ネッキングや割れ、肉余りが生じにくい金属プレートの製造方法を提供することができる。

本発明の製造方法で製造される金属プレートの外観の一例を示す模式図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図１のＢ−Ｂ断面図である。 本発明の製造方法で使用されるパンチの形状の一例を示す模式図である。 図４（ｂ）のパンチを使用して原板に袋形状部を形成する工程を示す断面模式図である。 図４（ｃ）のパンチを使用して原板に袋形状部を形成する工程を示す断面模式図である。 原板に形成された袋形状部を示す写真であり、図７（ａ）〜（ｃ）は、図４（ａ）〜（ｃ）のパンチで形成された袋形状部である。 図４（ｂ）のパンチ２１ｂを用いて形成された、１工程〜３工程の各プレス成形体の外観を示す写真である。 袋形状部が形成された原板を、複数工程でプレス成形したときのプレス成形体の凹凸形状を示す模式図である。 凹凸形状の線長計算方法を示す説明図である。 凹凸形状の線長計算方法を示す説明図である。 プレスモーションを説明するための図である。 プレート式熱交換器１の一例を示す模式図である。 本実施例で使用する（ａ）ダイスの形状とサイズ、（ｂ）板押さえの形状とサイズを示す模式図である。 本実施例で使用するパンチの形状とサイズを示す模式図である。 本実施例で使用する（ａ）第２工程における金型の形状とサイズ、（ｂ）第３工程における金型の形状とサイズを示す模式図である。 本実施例の第１〜第３工程における、ダイス、板押さえ、金型及び原板の配置関係を示す模式図である。 本実施例の第１〜第３工程で形成されたプレス成形体の外観を示す写真である。 本実施例の第１〜第３工程において変形した原板の、短辺部のＸ方向からの断面模式図及び長辺部のＹ方向からの断面模式図である。 本プレス成形体における割れやネッキング、肉余りの例を示す写真である。

以下、本発明の実施形態を説明するが、これらが本発明を限定するものではない。

本発明は、金属プレートの製造する方法であって、金属プレートの原板をｎ回プレス加工する工程を備える（ｎは３以上の整数である）。プレス成形された金属プレートは、第１の方向に延びる複数の凹部及び凸部と、当該第１の方向と直交する第２の方向に凹部又は凸部を有している。

図１は、本発明の製造方法で製造される金属プレートの外観の一例を示す模式図である。金属プレート１０は、ほぼ平板状の原板（ブランク）をプレス加工することによって、図１に示すように、短辺部と長辺部とを備える複数の凸形状が平行に形成されている。さらに、凸形状の凸形状との間には、短辺部と長辺部とを備える凹形状が形成されている。金属プレート１０における第１の方向に延びる複数の凹部及び凸部は、図１に示すとおりそれぞれ短辺部に該当する。また、当該第１の方向と直交する第２の方向の凹部又は凸部は、図１に示すとおり長辺部に該当する。さらに、図１のとおり、複数の凹部及び凸部（短辺部）を断面視する方向をＸ方向、短辺部が伸びる第１の方向と直交する第２の方向にある凹部又は凸部（長辺部）を断面視する方向をＹ方向とする。

図２は、図１のＡ−Ａ断面図であり、Ｘ方向から金属プレート１０の短辺部を断面視した図である。図２に示すように、金属プレート１０は、原板をプレス加工で成形加工することによって、成形加工前の原板位置を基準にして、その上下で波状の凹凸が第１の方向に連続的に延びる形状を有していてもよい。複数の凹部及び凸部の形状は、互いに同一形状とすることができる。同一形状であると、金属プレート１０を均一な凹凸状で均一な強度とすることができる点、また、用途によっては熱交換性や外観の点で好ましい。本明細書では、当該凹凸について、金属プレートの断面において中心線１３から下に凹んだ領域を「凹部」、上に凸の領域を「凸部」としてもよい。中心線１３は、プレス成形前の原板のほぼ中央位置に相当する。図２に示すように、金属プレート１０は、凹部１１ａ，１１ｂ，・・・（以下、「凹部１１」と総称する。）と凸部１２ａ，１２ｂ，・・・（以下、「凸部１２」と総称する。）が波状に交互に形成されている。

本発明において、第１の方向に延びる複数の凹部及び凸部からなる凹凸の高さをｈとし、複数の凹部及び凸部における凸部とそれに隣接する凸部との間の波幅又は凹部とそれに隣接する凹部との間の波幅をＷとするとき、ｈ／Ｗが０．１以上０．４以下となることが好ましい。図２においては、凹部１１（例えば、凹部１１ａ）の底部アと、それに隣接する凸部１２（例えば、凸部１２ｂ）の頂部イとを高さ方向でみた距離を、凹部１１と凸部１２における凹凸の高さｈとしてもよい。また、凹部１１（例えば、凹部１１ａ）とそれに隣接する凹部１１（例えば、凹部１１ｂ）との波幅Ｗ、又は凸部１２（例えば、凸部１２ａ）とそれに隣接する凸部１２（例えば、凸部１２ｂ）との波幅Ｗは、凹部１１（例えば、凹部１１ａ）の底部アとそれに隣接する凹部１１（例えば、凹部１１ｂ）の底部ウとの距離、又は凸部１２（例えば、凸部１２ｂ）の頂部イとそれに隣接する凸部１２（例えば、凸部１２ａ）の頂部エとの距離に相当している。凹凸の高さｈ及び波幅Ｗの比であるｈ／Ｗ、０．１以上０．４以下であることが好ましく、０．１５以上０．３以下であることがより好ましい。ｈ／Ｗが小さすぎると、凹凸の高さｈを十分な大きさで成形しにくくなる傾向にあり、所定形状の成形加工品を作製しにくくなる傾向にある。また、ｈ／Ｗが大きすぎると、加工による変形量が過大となり、金属プレートにネッキングや割れが生じやすくなる傾向にある。

図２においては、凹部１１の高さｈ_１、凸部１２の高さｈ_２は、凹部１１の底部あるいは凸部１２の頂部から金属プレートの中心線１３までの距離に相当している。ｈ_１とｈ_２は、互いに等しい関係（ｈ_１＝ｈ_２）とすることが好ましく、凹凸の高さｈは、ｈ_１とｈ_２との合計である。また、凹部１１の波幅Ｗ_１、凸部１２の波幅Ｗ_２は、凹部１１と凸部１２の境目となる変曲点付近から水平方向でみた距離に相当する。Ｗ_１とＷ_２は、互いに等しくＷ_１＝Ｗ_２の関係とすることが好ましい。このような互いに等しい関係にあると、金属プレート１０を均一な凹凸状で均一な強度とすることができる点、また、用途によっては熱交換性や外観の点で好ましい。

図３は、図１のＢ−Ｂ断面図であり、Ｙ方向から金属プレート１０の長辺部を断面視した図である。図３に示すように、金属プレート１０は、長辺部である凸状の凸部１４を有し、凹状の凹部も有する（図示なし）。凸部１４の端部Ｐから、もう一方の端部Ｑまでの線長Ｚは、凹状の凹部の線長と同一であってもよく、異なっていてもよい。なお、金属プレート１０において、長辺部である凸部１４の高さが、長辺部である凹部の高さよりも高い場合には、長辺部の凸部１４の線長Ｚが、長辺部の凹部の線長よりも長くなる。

金属プレートの材質は、特に限定されるものでないが、高い母材強度を有し、金属プレートの板厚が薄くても、充分な耐圧性を有する点で、鋼、チタン、アルミニウムまたはこれらの合金から選択される金属材料が好ましい。特に、耐食性に優れるステンレス鋼が好ましい。

ＪＩＳ等で規定される組成を有するステンレス鋼を使用できる。フェライト系（α系）ステンレス鋼、オーステナイト系（γ系）ステンレス鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼、あるいは２相系ステンレス鋼を用いることができる。例えば、金属プレートの凹凸の高さｈを大きくする場合には、オーステナイト系（γ系）ステンレス鋼が好ましく、コスト的には、フェライト単相系（α系）ステンレス鋼が好ましい。

そして、本発明の製造方法で製造される金属プレートは、軽量化、コンパクト化、熱交換性能などに関して良好な特性を有するので、プレート式熱交換器等の熱交換器に用いることが好ましい。また、複数枚を重ねて積層プレート部品として使用することが好ましい。金属プレート同士は、溶接や拡散接合、かしめ又はボルト締結等の固定手段を用いて接合することができる。この積層プレート部品をプレート式熱交換器に適用することが好ましい。

＜金属プレートの製造方法＞
本発明の金属プレートの製造方法は、金属プレートの原板をｎ回プレス加工する金属プレートの製造方法であり（ｎは３以上の整数である）、
原板をプレス加工し、略四角形状の２つの傾斜面と、傾斜面に接する略三角形状の２つの側面とを有する袋形状部を、原板に形成する工程と、
袋形状部を有する原板をプレス加工し、第１の方向に延びる複数の凹部及び凸部と、第１の方向と直交する第２の方向に凹部又は凸部とを有する金属プレートを成形する工程と、を備え、
下記の式（１）及び式（２）の関係を金属プレートが満たすように原板を成形する、金属プレートの製造方法である。
０．７５≦Ｐ／（Ｌ_ｎ×Ｍ_ｎ）≦１．３ 式（１）
０．７５≦Ｑ／Ｚ_ｎ≦１．３ 式（２）
式（１）及び（２）において、
Ｐは、袋形状部における、２つの側面の底辺の中心点同士が袋形状部の稜線に沿って結ばれる線長、
Ｑは、傾斜面の底辺の中心点同士が稜線を横断して結ばれる線長、
Ｌ_ｎは、ｎ回プレス加工した後の第１の方向に延びる複数の凹部及び凸部の１個当たりの線長、
Ｍ_ｎは、ｎ回プレス加工した後の第１の方向に延びる複数の凹部及び凸部の総数、
Ｚ_ｎは、ｎ回プレス加工した後の第２の方向の凹部又は凸部の線長、を表す。
なお、本発明の金属プレートの製造方法においては、袋形状部を原板に形成する工程と、第１の方向、第２の方向に凹部及び／又は凸部を形成する工程を備えるが、製造される金属プレートに影響を与えない範囲で、他の製造工程を含んでもよい。
また、本発明の金属プレートの製造方法においては、金型を用いて金属プレートの原板をプレス加工することが好ましい。

上述のとおり、本発明者らは金属プレートの成形時における板厚減少、割れやネッキング、肉余りによる座屈や皺の発生を抑制するための手段を鋭意検討した。その過程で、金属プレートの原板に波状の凹凸形状を付与する前段階において、原板を変形させることによって、成形時の金属プレートの板厚減少、割れやネッキング、肉余りを抑制し得ることを見出した。さらに、単に原板を変形させるだけでは十分ではなく、原板を所定の袋形状部にプレス加工することによって、張出し加工における板厚減少を抑制し、ネッキングや割れ、肉余りが生じにくい金属プレートを製造できることを見出した。以下に、具体的に説明する。

図４は、本発明の製造方法で使用されるパンチの形状の一例を示す模式図である。図４（ａ）は、略四角形状の２つの傾斜面と、略四角形状の２つの傾斜面に接する略三角形状の２つの側面と、底面を有する５面体のパンチ２１ａである。パンチ２１ａにおいて、辺ａ_１、辺ａ_２、辺ａ_３を有する略三角形状の側面Ａ_１と、辺ａ_４、辺ａ_５、辺ａ_６を有する略三角形状の側面Ａ_２とは、略平行に配置されている。また、辺ａ_２、辺ａ_５、辺ａ_７、辺ａ_８を有する略四角形状の傾斜面Ａ_３は、辺ａ_１、辺ａ_４、辺ａ_７、辺ａ_９を有する略四角形状の傾斜面Ａ_４と、辺ａ_７を共有し、パンチ２１ａの稜線である辺ａ_７で接している。辺ａ_３、辺ａ_６、辺ａ_９、辺ａ_８を有する面Ａ_５は、パンチ２１ａの底面に相当する。略三角形状の側面Ａ_１は、略四角形状の傾斜面Ａ_３、傾斜面Ａ_４、及び面Ａ_５（底面）に接し、略三角形状の側面Ａ_２も、略四角形状の傾斜面Ａ_３、傾斜面Ａ_４、及び面Ａ_５（底面）に接している。
パンチ２１ａにおいて、隣接する面同士が接する各辺部分は角状であってもよいが、プレスする原板を割れにくくする観点から、各辺部分は丸みを帯びた形状が好ましく、曲率半径を有する形状であることが好ましい。
また、略四角形状の傾斜面Ａ_３、傾斜面Ａ_４、及び面Ａ_５（底面）は、図４（ａ）に示すように直角形の形状を有していてもよい。

図４（ｂ）は、略四角形状の２つの傾斜面と、略四角形状の２つの傾斜面に接する略三角形状の２つの側面と、底面を有する５面体のパンチ２１ｂである。パンチ２１ｂにおいては、辺ｂ_１、辺ｂ_２、辺ｂ_３を有する略三角形状の側面Ｂ_１と、辺ｂ_４、辺ｂ_５、辺ｂ_６を有する略三角形状の側面Ｂ_２とは、略平行ではなく、互いにパンチ２１ｂの内側に傾斜した形状で配置されている。これにより、側面Ｂ１及び側面Ｂ２と接している、辺ｂ_２、辺ｂ_５、辺ｂ_７、辺ｂ_８を有する略四角形状の傾斜面Ｂ_３と、辺ｂ_１、辺ｂ_４、辺ｂ_７、辺ｂ_９を有する略四角形状の傾斜面Ｂ_４とは、互いに共有する辺ｂ７（パンチ２１ｂの稜線）が、辺ｂ８又は辺ｂ９よりも短く、傾斜面Ｂ_３、傾斜面Ｂ_４は台形状である。図４（ｂ）に示すように、パンチ２１ｂは、パンチ２１ａと比べ、辺ｂ７を有する先端部分が先細りしたテーパー状のパンチである。
パンチ２１ｂにおいても、隣接する面同士が接する各辺部分は角状であってもよいが、プレスする原板を割れにくくする観点から、各辺部分は丸みを帯びた形状が好ましく、曲率半径を有する形状であることが好ましい。
一方、図４（ｃ）は、６面体のパンチ２１ｃであり、互いに対向する略直角形状の面同士が略平行に配置されている。

図５は、図４（ｂ）のパンチ２１ｂを使用して原板に袋形状部を形成する工程を示す断面模式図である。まず、図５（ａ）のように原板１０を水平に配置する。ここで、図示していないが、原板１０はダイス及び板押さえによって固定されることが好ましい。次に、図５（ｂ）のように、原板１０の一方面側から、パンチ２１ｂで原板１０をプレス成形する。これにより、原板１０は、図５（ｃ）のようにパンチ２１ｂの形状に沿った形状に変形する。その後、パンチ２１ｂを除去することによって、図５（ｄ）のとおり、パンチ２１ｂの形状に変形した原板１０Ａが得られる。

図６は、図４（ｃ）のパンチ２１ｃを使用して原板に袋形状部を形成する工程を示す断面模式図である。図５におけるパンチ２１ｂと同様に、原板１０をプレス成形することによって、図６（ｃ）のとおり、パンチ２１ｃの形状に変化した原板１０Ｂが得られる。

図７は、原板に形成された袋形状部を示す写真であり、図７（ａ）は図４のパンチ２１ａで形成された袋形状部であり、図７（ｂ）は図５の工程（パンチ２１ｂ）で形成された袋形状部であり、図７（ｃ）は図６の工程（パンチ２１ｃ）で形成された袋形状部である。図７（ｂ）と図７（ｃ）とを比較すると、パンチ２１ｂで形成された図７（ｂ）の袋形状部の略四角形状の傾斜面や略三角形状の側面には皺が形成され（図７（ｂ）のＦ）、肉余りが生じている。一方、パンチ２１ｃで形成された図７（ｃ）の袋形状部には皺は見られず、パンチ２１ｃの形状が正確に反映された形状となっている。しかしながら、図７（ｃ）の袋形状部においては、垂直方向に原板が隆起しているため、板厚減少が大きく、ネッキングが生じ、歪が集中しやすい形状になっている。このような図７（ｃ）の袋形状部を有する原板は、次工程のプレス成形で肉余りが大きくなり、最終的に本発明が目的とする金属プレートを成形できない。

これに対し、皺が形成された図７（ｂ）の袋形状部は、次工程のプレス成形によって皺がなくなり、板厚減少率が抑制され、肉余りも少ない金属プレートを形成することができる。また、図４のパンチ２１ａを用いた場合でも、図７（ａ）に示すように袋形状部の略四角形状の傾斜面などに皺が形成されており、板厚減少率が抑制され肉余りも少ない金属プレートを形成することができる。このように、板厚減少率が抑制され肉余りも少ない金属プレートを形成する観点から、袋形状部の略四角形状の傾斜面や略三角形状の側面には皺が形成されていることは好ましい。

図８は、図４（ｂ）のパンチ２１ｂを用いて形成された、第１工程（袋形状部形成工程）〜第３工程（金属プレート成形工程）の各プレス成形体の外観を示す写真である。
本発明の金属プレートの製造方法においては、下記の式（１）及び式（２）の関係を満たしている。
０．７５≦Ｐ／Ｌ_ｎ×Ｍ_ｎ≦１．３ 式（１）
０．７５≦Ｑ／Ｚ_ｎ≦１．３ 式（２）
上記式（１）、式（２）においては、
Ｐは、袋形状部における、２つの側面の底辺の中心点同士が袋形状部の稜線に沿って結ばれる線長、
Ｑは、傾斜面の底辺の中心点同士が稜線を横断して結ばれる線長、
Ｌ_ｎは、ｎ回プレス加工した後の第１の方向に延びる複数の凹部及び凸部の１個当たりの線長、
Ｍ_ｎは、ｎ回プレス加工した後の第１の方向に延びる複数の凹部及び凸部の総数、
Ｚ_ｎは、ｎ回プレス加工した後の第２の方向の凹部又は凸部の線長、を表す。

原板に袋形状部が形成されている際の線長と、原板に凹凸が形成された際の線長とが上記式（１）及び式（２）の関係を満たす場合に、金属プレートの張出し加工における板厚減少を少なく抑え、ネッキングや割れ、肉余りが生じにくい金属プレートを製造することが可能となる。また、ＰとＬ_ｎ×Ｍ_ｎ、ＱとＺ_ｎとは、下記の式（５）及び式（６）の関係を満たしていることが好ましい。
０．７９≦Ｐ／Ｌ_ｎ×Ｍ_ｎ≦１．２５ 式（５）
０．８１≦Ｑ／Ｚ_ｎ≦１．２３ 式（６）

本発明では、第１の方向に延びる複数の凹部及び凸部と、第１の方向と直交する第２の方向に凹部又は凸部とを有する金属プレートを成形する工程において、袋形状部を有する原板を複数回プレス加工することが好ましく、下記の式（３）及び式（４）の関係を金属プレートが満たすように原板を成形することが好ましい。
０．７５≦（Ｌ_ｎ−１×Ｍ_ｎ−１ ）／（Ｌ_ｎ×Ｍ_ｎ ）≦１．３ 式（３）
０．７５≦Ｚ_ｎ−１／Ｚ_ｎ≦１．３ 式（４）
上記式（３）、式（４）において、
Ｌ_ｎ−１は、ｎ−１回プレス加工した後の第１の方向に延びる複数の凹部及び凸部の１個当たりの線長、
Ｍ_ｎ−１は、ｎ−１回プレス加工した後の第１の方向に延びる複数の凹部及び凸部の総数、
Ｚ_ｎ−１は、ｎ−１回プレス加工した後の第２の方向の凹部又は凸部の線長、を表す。

上記式（３）における「（Ｌ_ｎ−１×Ｍ_ｎ−１ ）／（Ｌ_ｎ×Ｍ_ｎ ）」は、ｎ回後の第１の方向における複数の凹部及び凸部の線長の合計であるＬ_ｎ×Ｍ_ｎに対する、ｎ−１回後の第１の方向における凹部及び凸部の線長の合計であるＬ_ｎ−１×Ｍ_ｎ−１の比であり、Ｘ方向から断面視した場合の金属プレート１０の複数の短辺部の成形段階における線長の増減を示している。
また、上記式（４）における「Ｚ_ｎ−１／Ｚ_ｎ」は、ｎ回後の第１の方向に直交する第２の方向の凹部又は凸部の線長Ｚ_ｎに対する、ｎ−１回後の直交する第２の方向の凹部又は凸部の線長Ｚ_ｎ−１の比であり、Ｙ方向から断面視した場合の金属プレート１０の長辺部の成形段階における線長の増減を示している。
本発明の製造方法においては、前工程で原板に袋形状部を形成し、その後、「（Ｌ_ｎ−１×Ｍ_ｎ−１ ）／（Ｌ_ｎ×Ｍ_ｎ ）」が０．７５以上１．３以下であり、かつ、「Ｚ_ｎ−１／Ｚ_ｎ」が０．７５以上１．３以下となるように、金型で成形することによって、金属プレートの凸部の頂部先端及び凹部の底部先端での板厚減少を少なく抑え、加工高さｈ／Ｗが高く、ネッキングや割れ、肉余りが生じにくい金属プレートをより製造しやすくなる。

本発明の金属プレートの製造方法においては、原板を複数回に分けてプレス成形して凹凸状に形成する。例えば図９に示すように、複数工程のプレス成形により、原板１０’、１０’’に凹部及び凸部からなる凹凸加工部が形成され、当該凹凸加工部に繰り返してプレス加工が施される。このようなプレス加工では、当該凹凸加工部を断面視したときの水平方向における全体の線長を維持しながら、凹部及び凸部の個数を増加させて成形することができる。ここで、上記の「線長」は、金属プレートの凹凸形状に沿った長さ（周長）や、原板に形成される袋形状部における所定の外周の長さを意味する。

例えば、図９に示すように、本プレスをｎ−１回目のプレスと、ｎ回目のプレスの２回に分けて、袋形状部が形成された原板１０’を２工程でプレス成形する場合は、ｎ回目のプレス成形によりプレス成形体の凹凸の個数が増加する。ｎ−１回目（例えば２工程）のプレス工程で形成されるプレス成形体の第１凸部１２’（１２ａ’、１２ｂ’、・・・）及び第１凹部１１’（１１ａ’、１１ｂ’、・・・）の個数の総計をＭ_ｎ−１とし、第１凸部１２’及び第１凹部１１’の１個当たりの長さ（線長）をＬ_ｎ−１とし、ｎ回目（例えば３工程）の本プレス工程で形成されるプレス成形体の第２凸部１２’’（１２ａ’’、１２ｂ’’、・・・）及び第２凹部１１’’（１１ａ’’、１１ｂ’’、・・・）の個数の総計をＭ_ｎとし、第２凸部１２’’及び第２凹部１１’’の１個あたりの長さ（線長）をＬ_ｎとするとき、Ｌ_ｎ−１×Ｍ_ｎ−１＝Ｌ_ｎ×Ｍ_ｎになるようにプレス成形することが特に好ましい。凸部及び凹部は、ほぼ同じ形状と大きさとなるように形成すると、１個当たりの線長Ｌ_ｎ−１、又はＬ_ｎは、凹凸加工部の全長に亘って略均等な長さになるので特に好ましい。また、凹部又は凸部の１個当たりの長さである線長が個々に異なる場合は、各凹部又は凸部の線長の平均である平均線長を算出することによって、線長の合計を得ることができる。

図９は、Ｌ_ｎ−１×７＝Ｌ_ｎ×２１となるように成形した例である。すなわち、ｎ−１回目のプレス工程の第１凸部１２ａ’は、ｎ回目のプレス成形により、１２ａ’’、１１ａ’’、１２ｂ’’の３個の凹凸とおおよそなるように形成されたので、第１凸部１２ａ’の長さＬ_ｎ−１は、ｎ回目のプレス工程の第２凸部の３個分の長さにおおよそ相当する。ｎ−１回目のプレス工程における凸部及び凹部の個数の総計（Ｍ_ｎ−１）が７個であり、凸部及び凹部の１個当たり長さがＬ_ｎ−１である。本プレス工程における凸部及び凹部の個数の総計（Ｍ_ｎ）が２１個であり、１個当たり長さがＬ_ｎである。これらの関係は、Ｌ_ｎ−１×７＝３Ｌ_ｎ×７＝Ｌ_ｎ×２１と表すことができる。例えば、凹凸数の多い形状、凹凸部の曲率半径の大きい形状などを有するプレス成形体を製造する場合は、プレス成形を複数回で行うことができる。プレス成形品に皺や割れが生じないように、原板の板厚や板材の種類に応じて、２回や３回以上の複数回にわたってプレス成形を行い、原板を段階的に変形させることが好ましい。

本発明の製造方法においては、プレス成形が繰り返されて、その都度、プレス成形体における凸部及び凹部の個数が増加し、加工高さｈが小さくなることが好ましい。そのため、凹凸の高さｈが順次小さくなるように成形すればよい。プレス成形体における凹凸の高さｈは、図４に示すように、凹凸が形成されていない水平な端部を基準とした高さであってもよい。

また、プレス成形体において、第１凸部１２’の頂部（または第１凹部１１’の底部）の曲率半径をＲ_Ｌ１とし、第２凸部１２’’の頂部（または第２凹部１１’’の底部）の曲率半径をＲ_Ｌ２とし、第ｎ凸部の頂部の曲率半径をＲ_Ｌｎとするとき、Ｒ_Ｌ１＞Ｒ_Ｌ２＞Ｒ_Ｌｎになるように原板をプレス成形することが好ましい。金属プレートの表面積を大きくするために凹凸部の曲率半径をできるだけ小さくすることが好ましい。しかしながら、１回目の凹凸を付与するプレス成形で目標とする曲率半径に合わせようとすると、プレス条件によっては、凸部１２または凹部１１の一部において板厚の減少が大きい領域が生じ得る。そのため、原板の平均板厚が薄い場合には、凸部１２または凹部１１での割れを防止するため、プレス成形を複数回に分けて、凸部１２または凹部１１の曲率半径を段階的に縮減することが好ましい。

本発明の金属プレートの製造方法には、複数の凸型部と凹型部が所定間隔で配置された構造を有する金型を使用することが好ましい。例えば、図９に示すように、プレス成形体に形成される凹部１１、凸部１２の形状に合わせて、複数の凸型部が突設して並んでおり、隣接する凸型部の間には凹型部が並んでいる。このような形状の２つの金型を、例えばｎ−１回目のプレスにおいては上型１６ａと下型１６ｂ、ｎ回目のプレスにおいては上型１７ａと下型１７ｂとして組み合わせて、両方の金型の間に原板を配置した後、プレス成形が行われることが好ましい。金型の凸型部が凹型部に入り込むことで、原板が凹凸状に成形され、所定形状のプレス成形体が得られる。凸型部の高さは、プレス成形体の凹凸加工部の高さに応じて設定されるが、凹部及び凸部の高さよりも２倍以上の高さが好ましい。また、凸型部と凹型部に入り込む際に、原板の厚さ程度のクリアランスを必要とするから、凸型部の幅は、凹型部の幅よりも小さいことが好ましい。図９は、下型の凸型部が上型の凸型部より１個多い態様を示しているが、上型の凸型部が１個多い態様も可能である。

原板の配置は、特に限定されるものでないが、凸部１２の頂部及び凹部１１の底部での板厚減少量が少なくするため、凸部１２及び凹部１１の長手方向（例えば中心線１３）とプレス機の圧延方向とが直角になるように原板を配置することが好ましい。

また、図２に示すように、凹部１１又は凸部１２は、第１の方向に凹凸が連続した曲面を呈している。これらの凹部１１又は凸部１２を当該第１の方向と直交する方向で断面視したときは、凹部１１又は凸部１２の端部には、半径Ｒ_Ｓの曲線形状が形成されている。図３に示すように、当該Ｒ_Ｓを有する端部の断面は、短辺部の断面にも相当するから、当該Ｒ_Ｓを、以下、「短辺部半径」ということもある。Ｒ_Ｓが３．０ｍｍ以上であると、Ｒ_Ｓの大きさに関わらず、十分な張出し加工性を得られるため、好ましい。

また、凹部１１又は凸部１２を第１の方向で断面視したとき、凹部１１又は凸部１２における頂部すなわち波先端部には、半径Ｒ_Ｌの曲線形状が形成されている。図９に示すように、当該Ｒ_Ｌを有する波先端部の断面は、長辺部の断面に相当するから、当該Ｒ_Ｌを、以下、「長辺部半径」ということもある。

図１０及び図１１は、凹凸形状の線長計算方法を示す説明図である。図１０に示すとおり、凹凸部の線長は、凹部の１／２形状と凸部の１／２形状とを足した形状を基準として算出することができる。図１０において凹凸部の線長Ｌは、原板の厚み方向における中心を繋ぐ中立軸であり、Ｌ_ａ、Ｌ_ｂ、Ｌ_ｃの合計として求められる。αは波角度である。また、肩半径Ｒ_１、Ｒ_２が大きくなるとその弧の長さＬ_ａ、Ｌ_ｃも長くなり、線長Ｌの直線部Ｌ_ｂの長さが短くなり、直線部Ｌ_ｂはなくなる場合がある。
Ｌ_ａ、Ｌ_ｂ、Ｌ_ｃの個々の算出式は以下の式（７）〜（９）のとおり表される。
Ｌ_ａ＝（Ｒ_１＋０．５ｔ）α 式（７）
Ｌ_ｃ＝（Ｒ_２＋０．５ｔ）α 式（８）

線長Ｌは、Ｌ_ａ、Ｌ_ｂ、Ｌ_ｃの合計であることから、以下の式（１０）で表される。

図１１は、プレス工程の１工程又は２工程の際の、一方向に延びる複数の凹部及び凸部の線長と、当該一方向に直交する方向の凸部の線長の求め方を示す。一方向に延びる複数の凹部及び凸部の線長Ｌ_Ｔ１、Ｌ_Ｔ２は以下の式（１１）、（１２）で表される。なお、凹凸形状は対称形状である。

また、直交する方向の凸部の線長Ｚ_Ｔ１、Ｚ_Ｔ２は以下の式（１３）、（１４）で表される。なお、凹凸形状は対称形状である。

本発明の金属プレートの製造方法における袋形状部は、三角形状の２つの側面の頂点間の距離が、三角形状の２つの側面の底辺間の距離よりも短く、袋形状部がテーパー状であることが好ましい。また、袋形状部がテーパー状となるように、プレス成形で用いるパンチの形状がテーパー状であることも好ましい。このように、袋形状部及び袋形状部を形成するパンチがテーパー状であると、その後のプレス成形で肉余りが生じにくく、板厚減少が抑制され、座屈や皺の生じにくい金属プレートを成形しやすくなる。

本発明の金属プレートの製造方法においては、袋形状部を稜線に沿って断面視したとき、稜線の端部からの垂直線と、稜線から延びる側面における側線との間の角度が４０°以下であり、かつ、稜線と側線との間の肩半径Ｒと、袋形状の厚みｔとの関係式Ｒ／ｔが、５以上１２．５以下となるように、金型を用いて袋形状部を形成することが好ましい。稜線の端部からの垂直線と、稜線から延びる側面における側線との間の角度は、より好ましくは２０°以上４０°以下である。図５（ｄ）に示すように、袋形状部３０の稜線３１に沿って断面視したとき、稜線３１の端部３５からの垂直線３３と、稜線から延びる側面における側線（稜線３１の両端に形成される側線３２）との間の角度θ（以下、「挟角」という場合がある）は、４０°以下が好ましく、２０°以上４０°以下であるがより好ましい。また、稜線３１と側線３２との間の肩半径Ｒと、袋形状部３０の厚みｔとの関係式Ｒ／ｔは、５以上１２．５以下が好ましい。このような袋形状部が形成された原板を用いると、その後のプレス成形で肉余りが生じにくく、板厚減少が抑制され、座屈や皺の生じにくい金属プレートを成形しやすくなる。

潤滑油の粘度は、特に限定されるものでないが、凹部１１の底部及び凸部１２の頂部での板厚減少量を少なくするため、潤滑油の４０℃における動粘性係数は、５０ｍｍ^２／ｓ以上であることが好ましく、１００ｍｍ^２／ｓ以上であることが好ましく、５００ｍｍ^２／ｓ以上であることが特に好ましい。潤滑油の動粘性係数が低すぎると、プレス成形の際、凸部１２の頂部及び凹部１１の底部における板厚が大きく減少してしまう可能性がある。

また、動粘性係数の上限は、特に限定されないが、プレス成形の作業性を考慮すると、動粘性係数は、７５０ｍｍ^２／ｓ以下であることが好ましく、６００ｍｍ^２／ｓ以下であることがより好ましい。

プレスモーションは特に限定されるものでない。図１２は、プレスモーションの一例を示す。プレスモーションとして、リンクモーション、ソフトタッチモーション、バンピングモーションが挙げられる。リンクモーションとは、加工開始位置から下死点までにスライド速度が１／２程度まで減速するプレス成形をいい、一般的なメカプレスのモーションよりも歪速度や慣性力が低減されることが特徴である。ソフトタッチモーションとは、加工開始位置から下死点までにスライドが等速度かつ低速であるプレス成形をいい、リンクモーションよりも歪速度や慣性力が低減されることが特徴である。バンピングモーションとは、加工開始位置からスライドが複数回の上下動しながら降下していくプレス成形をいい、潤滑油の再導入効果や歪分散効果に優れることが特徴である。本発明では、凸部の頂部及び凹部の底部での板厚減少を最小限に抑えられ得る点で、プレスモーションとしてバンピングモーションを採用することが好ましい。

バンピングモーションにおいて、加工開始位置からスライドが上方向（プレス成形体から離れる方向）に動く回数Ｃ_１及び下方向（プレス成形体を押圧する方向）に動く回数Ｃ_２がいずれも４以上の偶数であることが好ましい。図１２に示すように、バンピングモーションの上下動しながら降下する過程においても、プレス機のスライドは、上死点から動作を開始し、下死点を介して上死点に戻るというサイクル動作を続ける。Ｃ_１及びＣ_２の合計回数が奇数回であるときは、スライドが「下死点で止まる」または「下死点から始まる」ことを意味するから、プレス成形体の配置及び移送を行うことが困難となる傾向にある。そのため、Ｃ_１及びＣ_２の合計回数が偶数回であることが好ましい。また、Ｃ_１及びＣ_２が少なすぎると、プレス加工の工程数を十分に確保できないため、金属プレート１０の凸部１２の頂部及び凹部１１の底部における板厚減少の程度を小さくすることが困難となる傾向にある。

＜プレート式熱交換器＞
図１３は、本発明に係るプレート式熱交換器１の一例を示す模式図である。プレート式熱交換器１は、複数の金属プレート１０が積層された構造である。金属プレート１０は、固定フレーム２と可動フレーム３との間に挟まれ、ガイドバー４及び上部キャリングバー（図示省略）で支持される。そして、全体を支柱（図示省略）に取り付け、締付けボルト（図示省略）で締め付けている。

固定フレーム２には、高温側流体を循環させる配管が差し込まれる接続口８ａ，８ｂ、及び低温側流体を循環させる配管が差し込まれる接続口９ａ，９ｂが形成されている。金属プレート１０にも高温側流体及び低温側流体が通過する開口部が設けられている。金属プレート１０には波形や半球状の凹凸が成形されており、図１３（ｂ）に示すように、重ね合わせた金属プレート１０の相互間隙を一枚おきに高温側流体及び低温側流体が交互に流れるような流路が形成される。これにより、個々の金属プレート１０を介して高温側流体と低温側流体との間で熱交換される。

図１３では、隣り合う金属プレート１０がボルト締結により接合されている場合について説明したが、接合の態様はこれに限られるものではない。例えば、隣り合う金属プレート１０は、溶接、拡散接合、ろう付け、かしめ等によって接合されていてもよい。中でも、耐圧性や耐リーク性である点で、隣り合う金属プレート１０は、接合部の欠陥や強度面からろう付けによって接合されることが好ましい。
また、ステンレス鋼には、耐食性及び加工性の低下原因となるフリーＣ、Ｎをトラップする目的で、Ｔｉ、Ｎｂを添加して、耐食性及び耐食性を向上させた鋼種が使用されている。Ｔｉは、ろう付け性の阻害要因になることから、Ｎｂを添加したＳＵＳ４３０Ｊ１Ｌは、Ｔｉ添加やＴｉ＋Ｎｂ複合添加した他のフェライト系ステンレス鋼と比べて、ろう付け性に優れており、ろう付け接合する鋼種として好ましい。

以下、本発明について、実施例を用いてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。

（原板）
原板は、以下の表１に示す成分組成、表２に示す機械的性質を有するフェライト系ステンレス鋼板（日新製鋼株式会社製）を使用した。表１の単位は質量％である。

（ダイス、板押さえ）
プレス成形に使用したダイス、板押さえは、図１４（ａ）、（ｂ）に記載のダイス２２ａ、板押さえ２２ｂであった。ダイス２２ａと板押さえ２２ｂは、幅１８０ｍｍ、奥行き１８０ｍｍ、高さ３０ｍｍ、開口部の幅８０ｍｍ、奥行き８０ｍｍというサイズで共通していた。ダイス２２ａの開口部において、コーナーＲは１０ｍｍ、ダイＲは５ｍｍであった。

（パンチ）
プレス成形に用いるパンチは、図１５（ａ）〜（ｃ）に記載のパンチ２１ａ、パンチ２１ｂ、パンチ２１ｃであった。パンチ２１ａ、パンチ２１ｂ、パンチ２１ｃは、底面の幅７８ｍｍ、奥行き７８ｍｍ、高さ２５ｍｍというサイズで共通していた。パンチ２１ｂはテーパー状であり、パンチ２１ｂを用いて原板をプレス成形した際に形成される袋形状部は、Ｒ／ｔが５、挟角θが３０°となる。

（波状金型）
プレス成形に用いる波状金型は、図１６（ａ）に記載の上金型１６ａ及び下金型１６ｂ、図１６（ｂ）に記載の上金型１７ａ及び下金型１７ｂであった。これらの金型は、幅７８ｍｍ、奥行き７８ｍｍというサイズで共通していた。また、金型における凹凸の幅は、上金型１６ａ及び下金型１６ｂでは２１ｍｍであったのに対し、上金型１７ａ及び下金型１７ｂでは７ｍｍと３分の１の幅であった。

［プレス成形（第１工程）］
上記原板について、下記の条件でパンチを用いてプレス成形（第１工程）を行い、図１７の（ａ）に示すように袋形状部を形成した。袋形状部の高さは２５ｍｍとなるようにプレス成形した。予備プレス成形体や本プレス成形体の凹凸高さや線長は、接触式輪郭形状測定器（ミツトヨ社製、型番：ＣＯＮＴＲＡＣＥＲ ＣＶ−２０００）で成形体の外形状を検出し、検出したデータを同装置の解析ソフトを用いることによって、測定した。

（第１工程のプレス条件）
供試材の圧延方向：Ｄ方向（長辺長手方向と原板の圧延方向とが４５°）
装置：８０ｔｏｎサーボプレス
加工速度：１０（ｓｐｍ）
潤滑条件：プレス油Ｇ−７５５ＢＭ（４０℃での粘度：５６４ｍｍ^２／ｓ、日本工作油社製）
プレスモーション：リンクモーション
ブランク寸法：□１２０ｍｍ
板押え力：６．３ｔｏｎ

［プレス成形（第２工程）］
第１工程で袋形状部が形成された原板を、下記の条件でプレス成形し（第２工程）、図１７の（ｂ）に示すように、凸部４個及び凹部３個の総計７個を短辺部として有するプレス成形体１０ａを得た。また、第３工程目で得られるプレス成形体の凹凸高さ２．５ｍｍを目標値として、プレス成形体１０ａの凹凸高さは７ｍｍとなるようにプレス成形した。

（第２工程のプレス条件）
供試材の圧延方向：Ｄ方向（長辺長手方向と原板の圧延方向とが４５°）
装置：８０ｔｏｎサーボプレス
加工速度：１０（ｓｐｍ）
潤滑条件：プレス油Ｇ−７５５ＢＭ（４０℃での粘度：５６４ｍｍ^２／ｓ、日本工作油社製）
プレスモーション：リンクモーション
凹凸の波幅Ｗ：２１ｍｍ
凹凸の高さｈ：７ｍｍ（目標値）
ｈ／Ｗ：０．３３
ブランク寸法：□１２０ｍｍ
板押え力：６．３ｔｏｎ
使用する金型：波状金型

［プレス成形（第３工程）］
上記第２工程目で得られたプレス成形１０ａを、下記の条件にてプレス成形を行い、図１７の（ｃ）に示すプレス成形体１０ｂ（凸部１１個及び凹部１０個の総計２１個）を得た。

（第３工程のプレス条件）
供試材の圧延方向：Ｄ方向（長辺長手方向と原板の圧延方向とが４５°）
装置：８０ｔｏｎサーボプレス
加工速度：１０（ｓｐｍ）
潤滑条件：プレス油Ｇ−７５５ＢＭ（４０℃での粘度：５６４ｍｍ^２／ｓ、日本工作油社製）
プレスモーション：リンクモーション
凹凸の波幅Ｗ：７ｍｍ
凹凸の高さｈ：２．５ｍｍ（目標値）
ｈ／Ｗ：０．３６
ブランク寸法：□１２０ｍｍ
板押え力：６．３ｔｏｎ
使用する金型：波状金型

図１８は、本実施例の第１工程〜第３工程で形成されたプレス成形体の外観を示す写真である。また、図１９は、図１６の第１〜第３工程におけるプレス成形体の、短辺部のＸ方向からの断面模式図及び長辺部のＹ方向からの断面模式図である。図１９に示すとおり、袋形状部を形成した第１工程の原板から、第３工程後のプレス成形体では、高さが２５ｍｍから２．５ｍｍに変化したが、短辺部の線長（Ｐ、Ｌ_ｎ−１×Ｍ_ｎ−１、Ｌ_ｎ×Ｍ_ｎ）及び長辺部の線長（Ｑ、Ｚ_２〜Ｚ_３）はいずれも８４ｍｍと変わらなかったことを示した。
また、図示していないが、本実施例のように袋形状部を形成することによって製造された金属プレートには、予備工程で形成された稜線が金属プレートに刻まれている。

（評価指標）
成形されたプレス成形体の成形状態について、以下の基準で評価を行った。評価指標が「△」、「○」、「□」であれば金属プレートとして使用できること、「×」、「黒塗り△」、「黒塗□」であれば金属プレートとして使用できないことを示す（図２０参照）。
×：割れがある
黒塗り△：ネッキング（外観の変形）がある
△：板厚減少率が２５％以上３０％未満である
○：良好（板厚減少率は２５％未満である）
□：肉余りがあるが、少ない
黒塗り□：肉余りが多い
−：該当する成形体がない

図２０は、プレス成形体における割れやネッキング、肉余りなどの状態を示す図である。図２０の（ａ）は、第１工程により形成された袋形状部に割れが生じたことを示す「×」の例であり、側面上部に割れが生じている。図２０の（ｂ）は、袋形状部の側面にネッキングが生じたことを示す「黒塗り△」の例である。ネッキングが生じた場合、板厚減少率は３０％〜４０％程度になっていると考えられる。図２０の（ｃ）は、板厚減少率が２５％以上３０％未満であることを示す「△」、割れやネッキングなどが生じていない良好な状態を示す「○」の例である。図２０の（ｄ）は、袋形状の傾斜面の一部に肉余りが生じたことを示す「□」の例である。図２０の（ｄ）のように、肉余りが生じても、さらにプレス加工を行えば肉余り部分を矯正できる場合は、「肉余りが少ない」と判定した。一方、図２０の（ｅ）は、袋形状部の一部で過剰に肉余りが生じたことを示す「黒塗り□」の例である。このように、座屈や皺が過剰に生じる例など、再度プレス加工しても矯正が困難である場合は、「肉余りが多い」と判定した。

図２０の（ｆ）は、第２工程により形成された成形体の長辺部に割れが生じたことを示す「×」の例である。図２０の（ｇ）は、長辺部の板厚減少率が２５％以上３０％未満であることを示す「△」、割れやネッキングなどが生じていない良好な状態を示す「○」の例である。図２０の（ｈ）は、長辺部の端部で肉余りが生じたことを示す「□」の例である。このように肉余りが生じても、さらにプレス加工を行えば肉余り部分を矯正できる場合は、「肉余りが少ない」と判定した。図２０の（ｉ）は、長辺部の端部で過剰に肉余りが生じたことを示す「黒塗り□」の例である。このように、例えば端部が畳まれた状態になるなど、再度プレス加工しても矯正が困難である場合は、「肉余りが多い」と判定した。

図２０の（ｊ）は、第３工程により形成された成形体の長辺部の板厚減少率が２５％以上３０％未満であることを示す「△」、割れやネッキングなどが生じていない良好な状態を示す「○」の例である。図２０の（ｋ）は、長辺部の端部で肉余りが生じたことを示す「□」の例である。このように肉余りが生じても、さらにプレス加工を行えば肉余り部分を矯正できる場合は、「肉余りが少ない」と判定した。

板厚減少率は、測定部近傍をワイヤー加工により切断し、断面部分を撮影後、測長計で測定することができる。

（試験例１）
第１工程において、パンチとしてパンチ２１ａ、パンチ２１ｂ、又はパンチ２１ｃを用いてプレス成形を行い、金属プレートの製造を試みた。結果を表３に示す。

表３に示すように、第１工程において、パンチ２１ｂで形成された袋形状部には皺が形成され、肉余りが生じた。一方、パンチ２１ｃで形成された袋形状部には皺は見られず、肉余りは生じなかった。しかしながら、パンチ２１ｃを使用した例では、第２工程のプレス成形で肉余りが大きくなり、第３工程で金属プレートを成形できなかった。これに対し、パンチ２１ｂを使用した例では、第２工程のプレス成形によって皺がなくなり、板厚減少率が抑制され、肉余りも少ない金属プレートを形成することができた。
また、パンチ２１ａを用いた場合にも、板厚減少率が抑制され、肉余りも少ない金属プレートを形成することができた。

（試験例２）
第１工程〜第３工程において、形状パラメータを変化させた種々の金型用いてプレスを繰り返し行い、所定の形状及び寸法を有する複数のプレス成形体を作成し、当該成形体における短辺部の線長の比、長辺部の線長の比を測定した。

短辺部の線長の比、長辺部の線長の比の測定結果及び評価結果を以下の表４〜６に示す。なお、表４〜６における各欄は、左側が板厚減少の評価結果であり、右側が肉余りの評価結果を示す。

表４〜６の結果から、３回プレス加工後の第１の方向に延びる複数の凹部及び凸部の線長の合計をＬ_３×Ｍ_３、直交する第２の方向の凹部又は凸部の線長をＺ_３に対する、袋形状部における略三角形状の２つの側面の底辺の中心点同士が袋形状部の稜線に沿って結ばれる線長であるＰ、略四角形状の２つの傾斜面の底辺の中心点同士が袋形状部の稜線を横断して結ばれる線長であるＱの比率がそれぞれ０．７５以上１．３以下の範囲にあると、板厚減少が抑制され、肉余りの少ない金属プレートが製造できることを示した。

（試験例３）
図１５のパンチ２１ｂの形状を変えながら、原板に形成される袋形状部のＲ／ｔ、挟角θと、板厚減少率、肉余りとの関係について、評価を行った。以下の表７に第１工程、表８に第２工程、表９に第３工程の評価結果を示す。

表７〜９に示すように、Ｒ／ｔが５以上１２．５以下であり、挟角θが２０°以上４０°以下である場合に、板厚減少が抑制され、肉余りの少ない金属プレートを製造できた。

１ プレート式熱交換器
２ 固定フレーム
３ 可動フレーム
４ ガイドバー
５ 上部キャリングバー
６ 支柱
７ 締付けボルト
８ａ，８ｂ 高温側流体用配管接続口
９ａ，９ｂ 低温側流体用配管接続口
１０ 金属プレート、原板
１１ 短辺部の凹部
１２ 短辺部の凸部
１３ 中心線
１４ 長辺部の凸部
１６ａ、１６ｂ 金型Ａの上部、下部
１７ａ、１７ｂ 金型Ｂの上部、下部
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ パンチ
２２ａ、２２ｂ ダイス
２５ パンチホルダー
３０ 袋形状部
３１ 稜線
３２ 側線
３３ 稜線の端部からの垂直線

Claims (10)

1. 金属プレートの原板をｎ回プレス加工する金属プレートの製造方法であり（ｎは３以上の整数である）、
   前記原板をプレス加工し、略四角形状の２つの傾斜面と、前記傾斜面に接する略三角形状の２つの側面とを有する袋形状部を、前記原板に形成する工程と、
   前記袋形状部を有する前記原板をプレス加工し、第１の方向に延びる複数の凹部及び凸部と、前記第１の方向と直交する第２の方向に凹部又は凸部とを有する金属プレートを成形する工程と、を備え、
   下記の式（１）及び式（２）の関係を前記金属プレートが満たすように前記原板を成形する、金属プレートの製造方法。
   ０．７５≦Ｐ／（Ｌ_ｎ×Ｍ_ｎ）≦１．３ 式（１）
   ０．７５≦Ｑ／Ｚ_ｎ≦１．３ 式（２）
   式（１）及び（２）において、
   Ｐは、前記袋形状部における、前記２つの側面の底辺の中心点同士が前記袋形状部の稜線に沿って結ばれる線長、
   Ｑは、前記傾斜面の底辺の中心点同士が前記稜線を横断して結ばれる線長、
   Ｌ_ｎは、ｎ回プレス加工した後の前記第１の方向に延びる複数の凹部及び凸部の１個当たりの線長、
   Ｍ_ｎは、ｎ回プレス加工した後の前記第１の方向に延びる複数の凹部及び凸部の総数、
   Ｚ_ｎは、ｎ回プレス加工した後の前記第２の方向の凹部又は凸部の線長、を表す。
2. 前記袋形状部がテーパー状である、請求項１に記載の金属プレートの製造方法。
3. 前記袋形状部を前記稜線に沿って断面視したとき、
   前記稜線の端部からの垂直線と、前記稜線から延びる前記側面における側線との間の角度が、４０°以下であり、かつ、
   前記稜線と前記側線との間の肩半径Ｒと、前記袋形状部の厚みｔとの関係式Ｒ／ｔが、５以上１２．５以下となるように、前記袋形状部を形成する、請求項１又は２に記載の金属プレートの製造方法。
4. 下記の式（３）及び式（４）の関係を前記金属プレートが満たすように前記原板を成形する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の金属プレートの製造方法。
   ０．７５≦（Ｌ_ｎ−１×Ｍ_ｎ−１ ）／（Ｌ_ｎ×Ｍ_ｎ ）≦１．３ 式（３）
   ０．７５≦Ｚ_ｎ−１／Ｚ_ｎ≦１．３ 式（４）
5. 前記第１の方向に延びる複数の凹部及び凸部からなる凹凸の高さをｈとし、前記凸部とそれに隣接する凸部との間の波幅又は前記凹部とそれに隣接する凹部との間の波幅をＷとするとき、ｈ／Ｗが０．１以上０．４以下となる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の金属プレートの製造方法。
6. 前記プレス加工は、加工開始位置からスライドが複数回上下動しながら降下するバンピングモーションによって行われる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の金属プレートの製造方法。
7. 前記加工開始位置から前記スライドが上方向に動く回数Ｃ_１、及び前記スライドが下方向に動く回数Ｃ_２が、いずれも４以上の偶数である、請求項６に記載の金属プレートの製造方法。
8. 前記原板は、鋼、チタン、アルミニウム又はこれらの合金から選択される金属からなる、請求項１〜７のいずれか一項に記載の金属プレートの製造方法。
9. 前記原板は、フェライト系ステンレス鋼板である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の金属プレートの製造方法。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の製造方法により製造された金属プレートを積層してなる積層プレート部品の、プレート式熱交換器への使用。