JPH0691442A - 熱交換素子を製造する方法及び装置及び熱交換素子 - Google Patents

熱交換素子を製造する方法及び装置及び熱交換素子

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JPH0691442A
JPH0691442A JP4356179A JP35617992A JPH0691442A JP H0691442 A JPH0691442 A JP H0691442A JP 4356179 A JP4356179 A JP 4356179A JP 35617992 A JP35617992 A JP 35617992A JP H0691442 A JPH0691442 A JP H0691442A
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イエルク・ブルーム
Wolfgang Holten
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 熱交換素子を製造する方法及び装置におい
て，基体異形材が極端な幅・高さ比にも拘らず，簡単か
つ格安なやり方で，熱交換面を拡大するひれを連続的方
法で備えることができるようにする。 【構成】 熱交換素子を製造する方法において，巻き体
から引き出されかつ取付け前に異形断面形成装置３によ
りひだを付けられ又は波形にされかつ少なくとも２，３
の接触個所での基体異形材の表面への押圧後に基体異形
材と結合されるひれ金属板２が基体異形材１の対向する
側に異形材の縦方向にそれぞれ取り付けられることによ
つて，管状基体が，熱交換面を拡大するひれを表面に備
える。熱交換素子を製造する装置において，少なくとも
１つの基体異形材用縦案内部を備えた基板に２つの押圧
板が配置されており，これらの押圧板に，溶接装置及び
駆動装置が配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，高さに対して大きい幅
を持つ横断面を持ちかつ表面に熱交換面を拡大するひれ
を備えている管状基体を持つ熱交換素子を製造する方法
及び装置及び熱交換素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】横断面が高さに対して大きい幅を持つ管
状基体を持つ熱交換素子の熱交換面を拡大するために，
高さが幅と非常に大きく異なる基体異形材の横断面で
は，ひれを形成するための帯の螺旋状巻付けができない
がゆえに，打抜きで製造されたひれ金属板を縦方向に基
体異形材上にはめることは，ドイツ連邦共和国特許出願
公開第２１４４４６５号明細書から公知である。適切な
手段により，３までの幅・高さ比を持つ長円形の管にも
帯が巻き付けられ得るが，しかし３以上の幅・高さ比で
は，帯を巻き付ける際に極端に変化する巻付け半径のた
めに，一層高い製造費が伴うにも拘らず，巻き付けられ
たひれの代わりに，はめられたひれ金属板を使用するこ
とが必要になる。
【０００３】ドイツ連邦共和国特許出願公開第２１０５
０７０号明細書から更に，巻き体から引き出されかつ取
付け前に異形断面形成装置によりひだを付けられ又は波
形にされかつ少なくとも２，３の接触個所での基体異形
材の表面への押圧後に基体異形材と結合されるひれ金属
板が基体異形材の対向する側に異形材の縦方向にそれぞ
れ取り付けられることによつて，熱交換面を拡大するひ
れを表面に備える管状基体を持つ熱交換素子を製造する
方法は公知である。この公知の方法では，モータにより
駆動される２つの搬送ローラによつて基体異形材の運搬
が行われる。これから生ずる基体異形材の搬送速度に両
方の金属条片の走行速度が合わなければならない。この
目的のために，金属条片は，歯車により形成された異形
断面形成装置の範囲内でモータにより駆動されるのみな
らずこの装置内で別のモータによつても駆動される。従
つて公知の方法は，良好な製品を製造するために互いに
正確に合わされなければならない復数の駆動装置を必要
とする。熱交換面を拡大するひれ金属板の製造及び取付
けのための費用はかなり大きい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の基礎になつて
いる課題は，基体異形材が極端な幅・高さ比にも拘ら
ず，簡単かつ格安なやり方で，熱交換面を拡大するひれ
を連続的方法で備えることができる，熱交換素子及びこ
の熱交換素子の製造方法及び装置を提供することであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明による，このよう
な熱交換素子の製造方法は，横断面が高さに対して大き
い幅を持つ基体異形材がひれ金属板と共に基体異形材の
縦方向に連続的にかつ溶接装置に対して，取り付けられ
たひれ金属板の異形材に係合する駆動装置により移動せ
しめられ，この駆動装置が同時に基体異形材上の異形断
面形成されたひれ金属板の位置決めを実現させることを
特徴としている。
【０００６】本発明の方法には，基体異形材を縦方向に
運搬するのみならず，同時に，予め異形断面形成された
ひれ金属板を基体異形材に取り付けかつ位置決めする唯
１つの駆動装置しか必要でないという利点がある。金属
板巻き体から引き出された，例えば０．３ｍｍの金属板
厚さを持つことができるひれ金属板は，基体異形材の幅
広面への取付け直前にひだを付けること又は波形にする
ことにより異形断面形成されかつ基体異形材の対向する
福広面の表面への押圧後にこの基体異形材と少なくとも
２，３個所で溶接される。これらの溶接個所の間隔及び
数は，ひれ金属板が基体異形材と相まつて伝達しなけれ
ばならない力に関係する。本発明の方法によれば，熱交
換素子は横断面の幅と高さの比が極端でも速やかにかつ
コスト的に有利にひれを付けることができ，この場合，
材料として，溶接可能な材料の，考え得る組合せがすべ
て考慮の対象になる。
【０００７】本発明の方法の好ましい拡張では，基体異
形材における異形断面形成されたひれ金属板の位置決め
を同時に実現させる，ひれ金属板用の駆動装置，溶接装
置及び異形断面形成装置の制御が共通の制御装置により
行われる。
【０００８】本発明の別の特徴によれば，ひれ金属板は
基体異形材への取付け前にこれらのひれ金属板の表面の
少なくとも一部に押込み部又は打抜き部を設けられ得
る。ひれ金属板のこのような構造化は，結果としてひれ
とこれらのひれのかたわらを通り過ぎる媒体との間の熱
伝達の改善を伴う。このような押込み部又は打抜き部の
大きさ，数及び形状はその都度の状態に合わされる。
【０００９】これらの打抜き部が又はこれらの打抜き部
の一部が本発明によりスリツトとして，ひれ金属板の，
後に基体異形材に接触する部分の範囲に形成される場合
は，これらの打抜き部が，湾曲された基体異形材の表面
に合わせる目的でひだを付けられた又は波形にされたひ
れ金属板の変形を容易にするので，横断面が楕円形の基
体も本発明の方法によりひれ金属板を備えることができ
る。
【００１０】本発明の方法により熱交換素子を製造する
ための本発明の装置は，少なくとも１つの基体異形材用
縦案内部を備えた基板に２つの押圧板が配置されてお
り，これらの押圧板に，溶接装置及び駆動装置が配置さ
れていることを特徴としている。
【００１１】この本発明の構成により，構造的に簡単な
装置が得られ，この装置は本発明によれば，押圧板が基
体異形材の方向にばね力をかけられていることによつて
改良される。ばねとして，機械的ばね又は圧力媒体シリ
ンダが考慮の対象になり，この場合，ばね力を材料及び
異形断面形成されたひれ金属板の形成に関係して調節す
ることが有利である。
【００１２】本発明の別の特徴によれば，駆動は少なく
とも１つの駆動ローラ対により形成され，この駆動ロー
ラ対の駆動ローラは周囲に，ひれ金属板の断面に一致す
る歯断面を持つており，少なくとも１つの駆勤ローラが
駆動モータにより駆動可能である。ひれ金属板の断面の
好ましい形状では，これらの駆動ローラを，適切なやり
方で駆動されるラックと取り替えることができる。この
本発明の構成により，溶接装置に対して，基体異形材及
び取り付けられたひれ金属板の運搬のための，構造的に
一層簡単なかつ障害のない駆動のみならず，同時に基体
異形材における異形断面形成されたひれ金属板の正確な
位置決めもできるので，溶接装置の簡単な制御が可能に
なる。
【００１３】本発明の別の特徴によれば，この溶接は，
溶接点又は溶接線を生ぜしめかつ共通の制御装置により
制御される復数のレーザ頭部を含んでおり，この場合，
ガラス繊維ケーブルを介して基本装置と接続されている
ＹＡＧレーザの頭部であるのが好ましい。
【００１４】本発明の装置の好ましい実施例では，各押
圧板に，互いに間隔を置いて共通の軸上に配置された複
数の駆動ローラが支持されており，溶接装置のレーザ頭
部がこれらの駆動ローラの間に配置されている。
【００１５】本発明による，高さに対して大きい幅を持
つ横断面を持ちかつ表面に熱交換面を拡大するひれを備
えている管状基体を持つ熱交換素子は，ひれが，ひだを
付けられた又は披形にされたひれ金属板により形成され
ており，これらのひれ金属板が基体異形材の対向する幅
広面に異形材の縦方向に取り付けられかつ少なくとも
２，３の接触個所で基体異形材と溶接されており，これ
らのひれ金属板の幅が基体異形材の幅より小さくかつ基
体異形材の縦縁の範囲に，ひれを付けられていない案内
面が形成されており，これらの案内面に異形材が本発明
の装置の基板の少なくとも１つの縦案内部の所で接触し
ていることを特徴としている。熱交換素子の前述の構成
により，付属する装置の縦案内部を特に簡単にかつ大き
い案内面を付けて形成することができる。
【００１６】本発明による熱交換素子の拡張において，
ひれ金属板は表面の少なくとも一部に押込み部又は打抜
き部を備えており，それにより一方では熱伝達を改善
し，他方では基体の湾曲された表面に，ひだを付けられ
た又は波形にされたひれ金属板を合わせることを容易に
することができる。
【００１７】
【実施例】図面に，本発明の装置の実施例及びこの装置
により製造される熱交換素子の複数の構成が示されてい
る。
【００１８】図１から分かるように，熱交換素子は基体
異形材１を含んでおり，この基体異形材の横断面は図面
の左側部分から分かる。この横断面は高さに対して大き
い幅を持つている。実際上，高さは約２０ｍｍでありか
つ幅は１００ないし２５０ｍｍであるので，５ないし１
２．５の幅・高さ比がある。なるべく鋼から成る基体異
形材１は平らな幅広面１ａを持つており，実施例では，
面取りされた縦縁１ｂを付けられている。
【００１９】基体異形材１の，対向する幅広面１ａにそ
れぞれひれ金属板２が取り付けられており，このひれ金
属板は，図面に示されていない巻き体から引き出されか
つ異形断面形成装置３によりひだを付けられ又は波形に
される。好ましい構成において，ひれ金属板２は０．３
ｍｍの厚さを持つている。これらのひれ金属板は異形断
面形成装置３において，１４ｍｍの高さ及ひ６ｍｍの間
隔を持つひだが生ずるようにひだを付けられる。このよ
うに異形断面形成された状態で，ひれ金属板２は基体異
形材１の幅広面１ａに取り付けられかつそこで溶接され
る。これらのひれ金属板２もなるべく鋼板から成るのが
好ましいが，しかし溶接可能な材料である限り，全体と
して考えられる材料組合せがすべて可能であるように，
アルミニウムからも製造され得る。
【００２０】図２に示されている実施例において，異形
断面形成装置３は２つの輪郭ローラ１３ａ，１３ｂから
成り，これらの輪郭ローラはこれらの輪郭ローラの間に
延びるひれ金寓板２に，その形状に適合する輪郭を付け
かつ同時に，図示されていない巻き体からこのひれ金属
板を引き出すように互いにかみ合う。この目的のため
に，対をなして配置された輪郭コーラ３ａ，３ｂの少な
くとも一方がモータ３ｃにより駆動され，このモータ
は，基体異形材１の所望の送り速度を設定するために調
整可能である。
【００２１】実施例において，基体異形材１は縦になつ
て基板４の縦案内部４ａの中で案内される。基板４に２
つの押圧板が配置されており，これらの押圧板によつ
て，基体異形材１の幅広面１ａに取り付けられる，異形
断面形成されたひれ金属板２が基体異形材１の表面へ押
し付けられる。この目的のために，押圧板５は基体異形
材１の方向にばね力をかけられる。実施例では，押圧板
５の外面に作用する２つのコイルばね５ａが設けられて
おり，これらのコイルばねのばね力は調節可能である。
基体異形材１へのひれ金属板２の押圧は，直接押圧板５
を介して又は間接的に駆動ローラ６ｂを介して行える。
【００２２】各押圧板５には，更に駆動装置が配置され
ており，この駆動装置は実施例において，共通の軸６ａ
に取り付けられた２つの駆励ローラ６ｂを含んでいる。
これらの駆動ローラ６ｂは周囲に，ひれ金属板２の断面
に一致する歯断面を持つているので，これらの駆動ロー
ラは，軸６ａが駆動モータ６ｃにより駆動されると，歯
車のように，一種のラツクとして作用するひれ金属板２
の断面に係合する。軸６ａ，駆動ローラ６ｂ及び駆動モ
ータ６ｃから成る駆動装置は，ひれ金属板２と溶接され
た基体異形材１の縦方向移動のみならず，同時に基体異
形材１の幅広面１ａにおける，異形断面形成されたひれ
金属板２の正確な位置決めも実現させる。
【００２３】ひれ金属板２のこの正確な位置決めによ
り，これらのひれ金属板と基体異形材１の幅広面１ａと
の溶接が容易にされる。実施例において溶接は，６つの
レーザ頭部７ａを含む溶接装置により行われ，これらの
レーザ頭部のうちそれぞれ３つのレーザ頭部が押圧板５
に，駆動ローラ６ｂの間に又は側方に配置されている。
レーザ頭部７ａはそれぞれガラス繊維ケーブル７ｂを介
してＹＡＧレーザ７ｃと接続している。レーザ頭部７ａ
は溶接点又は溶接線を生ぜしめるために設けられ得る。
これらのレーザ頭部は，異形断面形成されたひれ金属板
２をそれぞれ２，３の接触個所において基体異形材１の
幅広面１ａと溶接するように制御され，そのために，溶
接過程をひれ金属板２の断面に関係して制御しかつ基体
異形材１におけるこれらのひれ金属板の配置を搬送速度
に関係して制御することが必要である。
【００２４】異形断面形成装置３のモータ３ｃ及び駆動
装置の駆動モータ６ｃを同期させるためのみならず，Ｙ
ＡＧレーザ７ｃを，生ぜしめられる熱交換素子の縦方向
速度に関係して制御するためにも，共通の制御装置８が
設けられている。レーザ頭部７ａによる，異形断面形成
されたひれ金属板２と基体異形材１との結合は，点状又
は線状に行える。結合個所の数はその都度の要求に応じ
て，なるべく熱交換素子の基体異形材１の内部に生ずる
内圧と外圧との比に関係して，選ばれる。基体異形材１
の幅広面１ａに取り付けられるひれ金属板２は，熱交換
面を拡大する投目をするのみならず，多くの場合に自立
しない基体異形材１の補強のためにも役立つ。完成した
基体異形材１は，必要のある場合に，特に浸漬法で亜鉛
めつきされ得る。
【００２５】図３，４及び５に熱交換素子の別の実施例
が示されている。図３から，ひれ金属板２が，打技きに
より生ぜしめられたスリツト２ａを持つているのが分か
る。これらのスリツト２ａはひだを付ける前又は波形に
する前にひれ金属板２に，基体異形材側でひれ金属板の
高さの１／３ないし１／２以上の所に取り付けられる。
これによつて，ひれのかたわらを通り過ぎる媒体は，ひ
れ通路から出ることができかつ温度平衡及び熱伝達の改
善のために，隣接の通路内の媒体と混合することができ
る。
【００２６】図４による実施例において，ひれ金属板
は，押込み部２ｂ又は２ｃから成る均一な面構造化を行
われている。これらの押込み部２ｂの形状は，図４の上
側に示されているように円形でもよく又は下側に示され
ているように楕円形でもよく又は他のいかなる所望の形
をしてもよい。熱伝達を改善するために，スリツト２ａ
との組合せも可能である。
【００２７】図５にある第４の実施例は，横断面が楕円
形の基体異形材１の使用を示している。この場合，ひれ
金属板２の，後に基体異形材１に接触する部分の範囲に
形成されているスリツト２ａは，基体異形材１の湾曲さ
れた幅広面１ａへの，波形にされた又はひだを付けられ
たひれ金属板２の適合を容易にするので，平らな幅広面
１ａを持つ異形材が前述のやり方でひれ金属板２を備え
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置の斜視図である。
【図２】熱交換素子の第１の実施例の説明図である。
【図３】熱交換素子の第２の実施例の断面図である。
【図４】第３の実施例の，図３に対応する断面図であ
る。
【図５】熱交換素子の別の断面図である。
【符号の説明】
１ 基体異形材 １ａ 幅広面 ２ ひれ金属板 ３ 異形断面形成装置 ６ａ 軸 ６ｂ 駆動ローラ ６ｃ 駆動モータ ７ａ レーザ頭部 ７ｂ ガラス繊維ケーブル ７ｃ ＹＡＧレーザ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハンス−ゲオルク・シユライ ドイツ連邦共和国ラーテインゲン１・シユ ツツエンシユトラーセ94 (72)発明者 イエルク・ブルーム ドイツ連邦共和国ボーフム・コルンハーペ ネル・シユトラーセ278 (72)発明者 ヴオルフガング・ホルテン ドイツ連邦共和国デユツセルドルフ30・メ ルゼンブロイヒエル・ヴエーク199

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 巻き体から引き出されかつ取付け前に異
    形断面形成装置（３）によりひだを付けられ又は波形に
    されかつ少なくとも２，３の接触個所での基体異形材
    （１）の表面への押圧後に基体異形材（１）と結合され
    るひれ金属板（２）が基体異形材（１）の対向する側
    （１ａ）に異形材の縦方向にそれぞれ取り付けられるこ
    とによつて，熱交換面を拡大するひれを表面に備える管
    状基体を持つ熱交換素子を製造する方法において，横断
    面が高さに対して大きい幅を持つ基体異形材（１）がひ
    れ金属板（２）と共に基体異形材（１）の縦方向に連続
    的にかつ溶接装置（７ａ，７ｂ，７ｃ）に対して，取り
    付けられたひれ金属板（２）の異形材に係合する駆動装
    置（６ａ，６ｂ，６ｃ）により移動せしめられ，この駆
    動装置が同時に基体異形材（１）上の異形断面形成され
    たひれ金属板（２）の位眉決めを実現させることを特徴
    とする，熱交換素子を製造する方法。
  2. 【請求項２】 ひれ金属板（２）用の駆動装置（６ａ，
    ６ｂ，６ｃ），溶接装置（７ａ，７ｂ，７ｃ）及び異形
    断面形成装置（３）の制御が共通の制御装置（８）によ
    り行われることを特徴とする，請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 ひれ金属板（２）が基体異形材（１）へ
    の取付け前にこれらのひれ金属仮の表面の少なくとも一
    部に押込み部（２ｂ，２ｃ）又は打抜き部（２ａ）を設
    けられることを特徴とする，請求項１又は２に記載の方
    法。
  4. 【請求項４】 打抜き部かスリツト（２ａ）として，ひ
    れ金属板（２）の，後に基体異形材（１）に接触する部
    分の範囲に形成されていることを特徴とする，請求項３
    に記載の方法。
  5. 【請求項５】 少なくとも１つの基体異形材（１）用縦
    案内部（４ａ）を備えた基板（４）に２つの押圧板
    （５）が配置されており，これらの押圧板に，溶接装置
    （７ａ）及び駆動装置（６ａ，６ｂ，６ｃ）が配置され
    ていることを特徴とする，請求項１ないし４のうち１つ
    に記載の方法により熱交換素子を製造する装置
  6. 【請求項６】 押圧板（５）が基体異形材（１）の方向
    にばね力をかけられていることを特徴とする，請求項５
    に記載の装置。
  7. 【請求項７】 駆動装置が少なくとも１つの駆動ローラ
    対により形成され，この駆動ローラ対の駆動ローラ（６
    ｂ）が周囲に，ひれ金属板（２）の断面に一致する歯断
    面を持つており，少なくとも１つの駆動ローラ（６ｂ）
    が駆動モータ（６ｃ）により駆動可能であることを特徴
    とする，請求項５又は６に記載の装置。
  8. 【請求項８】 駆動装置が，ひれ金属板（２）の断面に
    一致する歯断面を持つラツクにより形成されており，こ
    れらのラツクが適切なやり方で駆動可能であることを特
    徴とする，請求項５又は５に記載の装置。
  9. 【請求項９】 溶接装置が，溶接点又は溶接線を生ぜし
    めかつ共通の制御装置（８）により制御される複数のレ
    ーザ頭部（７ａ）を含んでいることを特徴とする，請求
    項５に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 各押圧板（５）に，互いに間隔を置い
    て共通の軸（６ａ）上に配置された複数の駆動ローラ
    （６ｂ）が支持されており，溶接装置のレーザ頭部（７
    ａ）がこれらの駆動ローラ（６ｂ）の間に又はそばに配
    置されていることを特徴とする，請求項５ないし９のう
    ち１つに記載の装置。
  11. 【請求項１１】 ひれが，ひだを付けられた又は波形に
    されたひれ金属板（２）により形成されており，これら
    のひれ金属板が基体異形材（１）の対向する幅広面（１
    ａ）に異形材の縦方向に取り付けられかつ少なくとも
    ２，３の接触個所で基体異形材（１）と溶接されてお
    り，これらのひれ金属板（２）の幅が基体異形材（１）
    の幅より小さくかつ基体異形材（１）の縦縁（１ｂ）の
    範囲に，ひれを付けられていない面が形成されているこ
    とを特徴とする，高さに対して大きい幅を持つ横断面を
    持ちかつ表面に熱交換面を拡大するひれを備えている管
    状基体を持つ熱交換素子。
  12. 【請求項１２】 ひれ金属板（２）が表面の少なくとも
    一部に押込み部（２ｂ，２ｃ）又は打抜き部（２ａ）を
    持つていることを特徴とする，請求項１１に記載の熱交
    換素子。
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