JPH05231791A - 蓄熱式熱交換器用の加熱薄板積層体及びこの加熱薄板積層体用の成形薄板を製作するための方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 成形された薄板の端縁の表面保護用被覆層の
損傷を防止し、それによって加熱薄板積層体の成形薄板
の部分的な腐食を回避することができる蓄熱式熱交換器
用の加熱薄板積層体を提供することである。 【構成】 蓄熱式熱交換器用の加熱薄板積層体１は、積
み重ねられた多数の薄板２または２ａ，２ｂからなって
いる。この薄板はその間に流路を形成し、かつ少なくと
も一部が成形されて例えばスタンピング加工部３を有す
る。薄板は表面保護部材としての被覆層、例えばほうろ
う層を備えている。薄板２または２ａ，２ｂは成形部３
を備えている。この成形部の場合、直接積み重ねられた
それぞれ隣接する薄板２または２ａ，２ｂの少なくとも
端縁が、あらゆる個所で互いに最小間隔８をおいて延び
ているかあるいは互いに接触せずに配向されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、積み重ねられた多数の
薄板からなり、この薄板がその間に流路を形成し、かつ
少なくとも一部が成形されて例えばスタンピング加工部
を有し、薄板が表面保護部材としての被覆層、例えばほ
うろう層を備えている、蓄熱式熱交換器用の加熱薄板積
層体に関する。

【０００２】本発明は更に、表面被覆層を有する、加熱
薄板積層体用のこのような成形面を製作するための方法
および装置に係わる。

【０００３】

【従来の技術】冒頭に述べた蓄熱式熱交換器用の加熱薄
板積層体は、ドイツ連邦共和国特許出願公告第２６１６
８１６号公報によって既に知られている。しかも、この
ような加熱薄板積層体を構成するために、間に流路を形
成し、少なくとも一部が成形され、例えばスタンピング
加工部を有する積み重ねられた薄板が、ほうろう（エナ
メル）からなる表面保護用被覆層を備えていることが知
られている。

【０００４】表面保護部材としての働きをする被覆層、
特にほうろう層を備えた薄板からなる加熱薄板積層体
は、腐食の危険にもかかわらず充分に長い寿命を有する
場合、およびまたは火災の危険を避けるために加熱面を
清潔に保つことが容易である場合に、蓄熱式熱交換器に
使用される。

【０００５】成形された薄板を積み重ねて加熱薄板積層
体を形成する際、隣接する薄板の角範囲がしばしばその
他の平面範囲よりも先に既に互いに接触する。これは、
表面被覆層が端縁範囲において剥げ落ち、そこの表面保
護部材が失われ、その結果腐食の危険が高まるという欠
点がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、公知の成形
薄板を積み重ねて加熱薄板積層体を形成するときに生じ
る欠点を除去せんとするものである。従って、解決すべ
き課題は、成形された薄板の端縁の表面保護用被覆層の
損傷を防止し、それによって加熱薄板積層体の成形薄板
の部分的な腐食の危険を回避することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の対象物は基本的
には、薄板が成形部を備え、この成形部の場合、直接積
み重ねられたそれぞれ隣接する薄板の少なくとも端縁
が、あらゆる個所で互いに最小間隔をおいて延びている
かあるいは互いに接触せずに配向されていることを特徴
とする。

【０００８】直接積み重ねられた薄板の、その端縁に沿
った相互の接触が阻止されるので、応力状態から生じる
非常に不所望な角保護層の剥げ落ちが発生しない。これ
は、表面保護用被覆層、しかも特にほうろう層を端縁に
沿って形成する際に、被覆層材料の集塊が生じるように
成形された薄板についても当てはまる。この被覆材料の
集塊は、平面被覆層に比べて、ビード状の肉厚部を形成
する。

【０００９】本発明では更に、薄板の端縁の間の最小間
隔が普通の被覆層の厚さよりも大きく、しかも互いに向
き合った端縁の側面における被覆層の厚さよりも大きく
なっている。

【００１０】従って、加熱薄板積層体を組み立てる際
に、ビード状の肉厚の端縁被覆層の間の接触応力がいか
なる場合でも付加的なコストを必要とせずに回避され
る。

【００１１】上記の課題を解決するための実際の例で
は、薄板の成形部の高さが少なくともその端縁の範囲に
おいて、その他の平面範囲よりも低くなっている。これ
は、互いに隣接する積み重ね薄板のうちそれぞれ一方だ
けが成形された端縁を有し、他方の薄板の端縁は真っ直
ぐに延びている。

【００１２】更に、薄板の平行な二つの端縁のうち、そ
れぞれ一方が成形部を備え、他方が真っ直ぐに延び、直
接積み重ねられたそれぞれ隣接する薄板がその平面内で
互いに１８０°だけずらして配置されていてもよい。

【００１３】互いに最小間隔を有する薄板の端縁は好ま
しくは加熱薄板積層体内で次のように設けられる。すな
わち、端縁がそれぞれ熱交換器の流入エッジおよび流出
エッジの方へ向き、その結果ビード状の肉厚表面被覆層
が熱交換器内の腐食性媒体の衝突方向に対して横方向に
延びるように設けられる。

【００１４】圧延、プレスまたはスタンピングによる加
熱薄板積層体のための成形薄板を製作するための本発明
の方法は実質的に、端縁に沿って延びる薄板の領域に対
して、薄板の中央範囲と異なる変形力が加わらないとい
う利点がある。その際、この異なる変形力を、薄板の本
来の成形が行われるときに、発生することができる。す
なわち、薄板の端縁加工はその本来の成形部の製作と同
時に行われる。

【００１５】勿論本発明では、端縁に沿って延びる薄板
の領域がプロフィルを偏平にする方向に再圧延、再プレ
スまたは再スタンピング可能である。

【００１６】方法を実施するための本発明により装置
は、反対側から平らな薄板に作用する二つの成形工具半
部からなっている。その際、薄板の端縁に付設される成
形工具半部の範囲がその間に、収斂するまたは段差を有
する形状付与プロフィルを形成している。

【００１７】成形工具半部としては、ロール対、プレス
板対またはスタンピング板対を使用することができ、こ
れらはその主加工面に対して少なくとも少しだけ傾斜ま
たは段差を有する端区間または縁領域を有する。

【００１８】装置が成形ロール対を備えている場合に
は、ロールがその端部にリング状の段差付平滑ロール区
間を備えている。

【００１９】端縁に沿って延びる薄板の領域を、プロフ
ィルを偏平にするように再圧延、再プレスまたは再スタ
ンピングすることができる、方法を実施するための装置
の場合には、反対側から既に成形された薄板に作用可能
である、薄板の端縁に接続する狭い縁領域のための２個
の再成形工具半部が設けられている。この場合にも、再
成形工具半部として、ロール対、プレス対またはスタン
ピング対を使用することができる。これらの工具半部
は、その前に成形を行う成形工具半部に対してやや傾斜
し、成形されているかまたは段差が付けられている滑ら
かな形状付与面を備えている。再成形ロール対を使用す
る場合には、そのロールは滑らかなロールとして形成さ
れている。

【００２０】

【実施例】次に、図に基づいて本発明を詳細に説明す
る。

【００２１】図１には、加熱薄板積層体（加熱薄板セッ
ト）１の一部領域が示してある。この加熱薄板積層体は
直接積み重ねられた多数の薄板２からなっている。薄板
は例えば二つのグループ２ａ，２ｂをなして交互に重ね
て配置されている。

【００２２】少なくともグループ２ａの薄板２は例えば
スタンピング加工部の形をした成形部３を備えている。
これは図１のグループ２ａの薄板２から明らかである。

【００２３】グループ２ａの薄板２の個々の成形部３は
不規則な波線の形をしている。この波線は図１に示すよ
うに薄板の横方向だけでなく、薄板の縦方向にも延びて
いる。

【００２４】不規則な波線のように延びる成形部３、す
なわちスタンピング加工部は勿論、何度も繰り返して個
々の薄板２に形成可能である。これは同様に、図１から
明らかである。

【００２５】例えばスタンピング加工部の形に形成され
た成形部３はそれぞれ、加熱薄板積層体１内の隣接する
２枚の薄板２、すなわち積み重ねられた２枚の薄板の間
に、多数の流路４を形成している。この流路は加熱薄板
積層体１を備えた蓄熱式熱交換器の主流れ方向におい
て、異なる熱交換媒体が交互に流れる。その際、加熱薄
板積層体１の薄板２の間に形成された流路４が実質的に
熱交換媒体の主流れ方向に延びるだけでなく、薄板に沿
って真っ直ぐな主流れ方向から著しく逸れると有利であ
る。

【００２６】横方向と縦方向に不規則に延びる波形部、
例えばスタンピング加工によって形成された成形部３と
関連して、加熱薄板積層体１を前記のように形成するこ
とにより、圧力損失が低減されると同時に、熱伝達係数
の大幅な増大をもたらす。

【００２７】グループ２ａ，２ｂに所属する、加熱薄板
積層体のすべての薄板２は、図３に明示するように、表
面保護部材としての働きをする被覆層５、特にほうろう
層（エナメル層）５を備えている。

【００２８】この被覆層５を形成する際に、製作的な原
因により、ビード状の肉厚部の形をした材料塊部７が薄
板２の端縁６に沿って形成される。この材料塊部は端縁
６における、媒体の攻撃的な成分に対する保護作用の増
大を保証するという利点がある。この保護作用は勿論、
被覆層５、特に薄板２の端縁６の範囲の材料塊部７の剥
げ落ちが防止されるときにのみ、永続的に保証される。

【００２９】被覆層５の剥げ落ち、場合によってはビー
ド状肉厚部として生じる、薄板２の端縁６の範囲の材料
塊部７の剥げ落ちを防止するために、例えばスタンピン
グ加工部としての薄板の成形部３は次のように形成され
ている。すなわち、図１および図２から判るように、両
グループのそれぞれ隣接する積層薄板２の少なくとも端
縁６があらゆる個所で互いに最小間隔８をおいて延びて
いるかまたは互いに接触しないように配向されている。

【００３０】隣接するグループ２ａ，２ｂの薄板２の端
縁６の間の最小間隔８は、いかなる場合でも、材料塊部
７によって形成されたビード状の肉厚部の範囲の被覆層
５の厚さよりも大きくなっている。

【００３１】最も簡単な場合には、積み重ねられた薄板
２の端縁６の間の最小間隔８を保つための条件は、図１
と２のグループ２ｂの薄板２のように、それぞれ薄板の
少なくとも一方が適当な幅の縁条片にわたって成形部３
を備えておらず、完全に平らであることによって、守ら
れる。

【００３２】図１と２に示す加熱薄板積層体１の構造は
更に、次のようにすることによって得られる。すなわ
ち、図１のグループ２ａの端縁６が示すように、積み重
ねられた薄板２の隣接する２枚のうちの一方だけが成形
された端縁６を有し、そしてグループ２ｂから明らかな
ように、他方の薄板２の端縁６が真っ直ぐに延びている
ことによって得られる。

【００３３】このような構造の加熱薄板積層体１を形成
するために、次のような薄板２を使用することができ
る。すなわち、平行な２個の端縁のうちそれぞれ一方だ
けが成形部を備え、他方の端縁が真っ直ぐに延び、それ
ぞれ隣接する積み重ね薄板２がその平面内で互いに１８
０度ずらして配置されている薄板を使用することができ
る。

【００３４】少なくとも端縁６に沿って成形部を備えて
いないかまたは残りの面積全体よりも厚さが薄い成形部
を備えている薄板２は、圧延、プレスまたはスタンピン
グによって、すなわちいろいろな機械的方法で製作可能
である。その際、端縁６に沿って延びる薄板２の領域に
は、中央領域とは異なる変形力が加えられる。この中央
領域には流路４を画成するための成形部３が設けられて
いる。

【００３５】端縁６の範囲の形状付与と成形部３の製作
は、成形工具の適当な形状によって同時に、すなわち一
つの加工工程で達成される。この成形工具は対のロー
ル、対のプレス板または対のスタンピング板の形態で実
施可能である。

【００３６】しかも、次の加工工程、すなわち既に行わ
れた成形の後で、端縁６に沿って延びる薄板２の領域の
成形部を扁平にするように再圧延、再プレスまたは再ス
タンピングすることができる。

【００３７】図４〜６図には、加熱薄板積層体１の組み
立てのための薄板２を製作するための装置として、ロー
ル対１１が示してある。このロール対のロール１２，１
３はその外周に互いに補完的に嵌まり合う成形部を備え
ている。

【００３８】その際、ロール対１１の両ロール１２，１
３は、図５から明らかなように、その全長の大部分１４
にわたって、スタンピング加工部の形をした成形部３を
生じる多少不規則な外周形状を有する。

【００３９】これに対して、ロール対１１の両ロール１
２，１３は、図６から明らかなように、その全長の少し
の部分１５にわたって、段差を付けた、全周にわたって
円形の形状付与面を備えている。

【００４０】このように形成されたロール対１１によ
り、一つの加工工程で薄板２を製作することができる。
この薄板は通過方向に対して平行な端縁６に沿って全く
平らに形成され、その他の面範囲がスタンピング加工部
の形をした多少不規則な成形部３を備えている。

【００４１】勿論、薄板２を先ずその幅全体にわたって
ロール対１１の間を通過させることができる。このロー
ル対は図５に示す、個々のロール１２，１３のロール成
形部を有する。このようにして成形された薄板２は続い
て、その一方の端縁６を他の狭いロール対の間を通過さ
せることができる。この狭いロール対のロール１２，１
３は、成形部を平らにする方向に端縁６の範囲を再圧延
するために、滑らかで円形のロール形状を有する。

【００４２】図４〜６に基づいて説明したロール対を使
用することにより、連続的な一つの加工工程で例えば帯
材料を加工することにより薄板２を製作することが可能
であるが、予め製作した薄板片を均等な方法で、しかし
不連続的に、プレス板対またはスタンピング板対を使用
してプレスによって製作することができる。

【００４３】図７〜１０に示した例は、薄板２の少なく
とも端縁６の範囲の成形部の高さを、その他の範囲の成
形部の高さよりも低くすることにより、本発明の根底を
なす課題を解決することができる。

【００４４】その際、図７から判るように、薄板２の成
形部３を、薄板の端縁６の方へ向かって両側から収斂さ
せ、端縁の範囲６に所望の最小間隔８を生じることがで
きる。これに対して、図８では、薄板２の成形部３が端
縁６の方へ向かって片側から収斂しており、それによっ
て同様に最小間隔を生じることができる。

【００４５】図９（図７と８の矢印ＩＸ参照）には薄板
２の端縁６から側方へ離れた位置の薄板の最大の成形部
高さ９が示してあるが、図１０（図７と８の矢印Ｘ参
照）には薄板の端縁６の範囲の低くなった成形部高さ１
０が示してある。この成形部高さ１０により、隣接する
二つの積み重ね薄板２の端縁６の間の最小間隔８が決ま
る。

【００４６】図７〜１０の薄板２を製作するために、反
対側から平らな薄板に作用させることができる２個の成
形工具半部からなる装置を使用することができる。その
際、薄板２の端縁６に付設されたこの成形工具半部の範
囲は、その都度加工すべき薄板厚さを考慮して、図７ま
たは図８に対応する収斂する形状付与プロフィルを間に
形成する必要がある。この場合にも、装置はロール対、
プレス板対またはスタンピング板対によって加工可能で
ある。これらの成形工具は一つの加工工程で、あるいは
二つの加工工程で薄板２を成形することができる。

【００４７】加熱薄板積層体１はグループ２ａ，２ｂの
薄板２によって次のように構成されている。すなわち、
互いに最小間隔８を有する薄板２の端縁６が熱交換器の
中でそれぞれ熱交換媒体の流入側および流出側に向き、
その結果被覆層５のビード状肉厚部の材料塊部が、非常
に腐食の危険にさらされる個所に位置するように構成さ
れている。

【００４８】前述の手段の基本思想は、平らな縁領域を
有するほうろう引きした加熱薄板２の製作である。この
加熱薄板は組み立てられて熱交換器の加熱薄板積層体１
を構成する。その際、特に次の手段が重要である： １．すべての薄板２または所定の一部の薄板の端縁６
が、薄板のその他の範囲よりも扁平に成形されているか
あるいは直線的にまたは滑らかに形成されている。 ２．扁平に成形されているかあるいは直線的にまたは滑
らかに形成されている薄板２の縁領域が、加熱薄板積層
体１においてそれぞれ流入側と流出側に向いている。

【００４９】３．特別に形成された薄板２の端縁６は、
成形時に、例えば成形ロールを用いて、成形工具例えば
成形ロール対の適当な形状によって形成される。

【００５０】４．薄板２の成形部高さは、成形工具の端
部での円錐形の成形により、薄板の端縁６の方へ収斂す
るよう仕上げ成形または変形させられる。

【００５１】５．薄板２の扁平または真っ直ぐで滑らか
な端縁６は、端部に滑らかなリング状区間を有する成形
ロール対によって製作可能である。

【００５２】６．例えば圧延によって先ず最初に全体に
わたって同じ厚さの成形部を有する薄板２の場合に、薄
板の端縁６の範囲を全部または部分的に再び扁平にする
他の加工工程が続いて行われる。

【００５３】７．先ず全体にわたって均一な厚さの成形
部を有する、既に適度に切断された薄板２の端縁６がプ
レスによって平らにされる。

【００５４】本発明による加熱薄板積層体、この加熱薄
板積層体用の成形薄板を製作するための方法およびこの
方法を実施するための装置の有利な構成を列挙すると、
次の通りである。

【００５５】１．薄板２または２ａ，２ｂの端縁６の間
の最小間隔８が、この端縁６の互いに向き合った側面の
被覆層５，７の厚さよりも大であることを特徴とする加
熱薄板積層体。

【００５６】２．少なくとも薄板２または２ａ，２ｂの
端縁６の範囲における、薄板の成形部高さ１０（図１０
参照）が、薄板のその他の範囲の成形部の高さ９（図９
参照）よりも低いことを特徴とする上記第１項の加熱薄
板積層体。

【００５７】３．直接積み重ねられた隣接する二つの薄
板２または２ａ，２ｂのうち、それぞれ一方の薄板２ａ
だけが成形された端縁を備え、他方の薄板２または２ｂ
の端縁６が真っ直ぐに延びていることを特徴とする上記
第１項または第２項の加熱薄板積層体（図１）。

【００５８】４．薄板２または２ａ，２ｂの平行な二つ
の端縁のうち、それぞれ一方の端縁だけが成形部を備
え、他方の端縁６が真っ直ぐに延び、それぞれ隣接する
直接積み重ねられた薄板２または２ａ，２ｂがその平面
内で互いに１８０°だけ互いにずらして配置されている
ことを特徴とする上記第１項から第３項までのいずれか
一つの加熱薄板積層体（図２）。

【００５９】５．互いに最小間隔８を有する薄板２また
は２ａ，２ｂの端縁がそれぞれ熱交換器の流入側と流出
側に向いていることを特徴とする上記第１項から第４項
までのいずれか一つの加熱薄板積層体。

【００６０】６．主加工平面に対して段差の付いたある
いはやや傾斜した端区間または縁領域を有するロール対
１１、プレス板対またはスタンピング板対が、成形工具
半部１２，１３として使用されることを特徴とする加熱
薄板積層体１用の成形薄板２または２ａ，２ｂを製作す
る方法を実施するための装置（図４〜６）。

【００６１】７．成形ロール対１１のロール１２，１３
がその一端に、その成形ロール区間１４に対して段差の
付いたリング状の滑らかなロール区間を備えていること
を特徴とする上記第６項の装置（図４〜６）。

【００６２】８．成形工具半部に対して段差の付いた滑
らかなあるいははやや傾斜している成形された形状付与
面を有するロール対、プレス板対またはスタンピング板
対が、再成形工具半部として使用されることを特徴とす
る加熱薄板積層体１用の成形薄板２または２ａ，２ｂを
製作する方法を実施するための装置。

【００６３】９．再成形ロール対のロールが滑らかなロ
ールとして形成されていることを特徴とする上記第８項
の装置。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による蓄熱
式熱交換器用の加熱薄板積層体及びこの加熱薄板積層体
用の成形薄板を製作するための方法と装置は、成形され
た薄板の端縁の表面保護用被覆層の損傷が防止され、そ
れによって加熱薄板積層体の成形薄板の部分的な腐食が
回避されるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】蓄熱式熱交換器用の加熱薄板積層体の一部範囲
の正面図である。

【図２】加熱薄板積層体の反対側の角範囲の、図１のＩ
Ｉ−ＩＩ線に沿った断面図である。

【図３】薄板の端縁に表面保護用被覆層とこの被覆層の
ビード状肉厚部を有する加熱薄板積層体の薄板の端縁範
囲の拡大図である。

【図４】加熱薄板積層体を構成する成形された薄板を製
作することができる装置の実施例を示す概略図である。

【図５】図４の装置の右側面図である。

【図６】図４の装置の左側面図である。

【図７】薄板の端縁の接続部における薄板の成形のため
の他の形状を示す図である。

【図８】薄板の端縁の接続部における薄板の成形のため
の他の形状を示す図である。

【図９】図７と図８の薄板を矢印ＩＸ方向から見た図で
ある。

【図１０】図７と図８の薄板を矢印Ｘ方向から見た図で
ある。

【符号の説明】

１ 加熱薄板積層体 ２，２ａ，２ｂ 薄板 ３ スタンピング加工部 ４ 流路 ５ 被覆層 ６ 端縁 ８ 最小間隔 １２，１３ 成形工具半部 １５ 成形工具半部の範囲

フロントページの続き (72)発明者 ゲルト ケスター ドイツ連邦共和国 デー・5226 ライヒス ホーフ・オーデンシュピール アイヒホル ツァー シュトラーセ ５

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 積み重ねられた多数の薄板（２または２
   ａ，２ｂ）からなり、この薄板がその間に流路を形成
   し、かつ少なくとも一部が成形されて例えばスタンピン
   グ加工部（３）を有し、薄板が表面保護部材としての被
   覆層（５）、例えばほうろう層を備えている、蓄熱式熱
   交換器用の加熱薄板積層体（１）において、薄板（２ま
   たは２ａ，２ｂ）が成形部（３）またはプロフィル付与
   部を備え、この成形部またはプロフィル付与部の場合、
   直接積み重ねられたそれぞれ隣接する薄板（２または２
   ａ，２ｂ）の少なくとも端縁（６）が、あらゆる個所で
   互いに最小間隔（８）をおいて延びているかあるいは互
   いに接触せずに配向されていることを特徴とする加熱薄
   板積層体。
2. 【請求項２】 平らな薄板を圧延、プレスまたはスタン
   ピング変形することにより、請求項１の加熱薄板積層体
   （１）用の成形薄板（２または２ａ，２ｂ）を製作する
   ための方法において、端縁（６）に沿って延びる薄板
   （２または２ａ，２ｂ）の領域に、薄板のその他の平面
   範囲と異なる変形力が加えられることを特徴とする方
   法。
3. 【請求項３】 請求項２の加熱薄板積層体（１）用の成
   形薄板（２または２ａ，２ｂ）を製作するための方法に
   おいて、成形部（３）を有する薄板（２または２ａ，２
   ｂ）の、端縁（６）に沿って延びる領域が、成形部を扁
   平にするようにまたは成形部を先細にするように、再圧
   延、再プレスまたは再スタンピングされることを特徴と
   する方法。
4. 【請求項４】 反対側から平らな薄板に作用可能な二つ
   の成形工具半部（１２，１３）からなる、請求項２の方
   法を実施するための装置において、薄板（２または２
   ａ，２ｂ）の端縁（６）に付設された成形工具半部（１
   ２，１３）の範囲（１５）がその間に、段差の付いたあ
   るいは収斂する形状付与プロフィルを有していることを
   特徴とする装置。
5. 【請求項５】 反対側から平らな薄板（２または２ａ，
   ２ｂ）に作用可能な二つの成形工具半部（１２，１３）
   からなる、請求項３の方法を実施するための装置におい
   て、既に成形部（３）を有する薄板（２または２ａ，２
   ｂ）に対して反対側から作用させることができる、薄板
   （２または２ａ，２ｂ）の端縁（６）に接続する狭い縁
   範囲のための二つの再成形工具半部を備えていることを
   特徴とする装置。