JP2001221582A - プレートフィン型熱交換器 - Google Patents

プレートフィン型熱交換器

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JP2001221582A JP2000031727A JP2000031727A JP2001221582A JP 2001221582 A JP2001221582 A JP 2001221582A JP 2000031727 A JP2000031727 A JP 2000031727A JP 2000031727 A JP2000031727 A JP 2000031727A JP 2001221582 A JP2001221582 A JP 2001221582A
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Koji Noisshiki
公二 野一色
Shiyuuhei Nata
修平 那谷
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Kobe Steel Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 既存のプレスでプレス成形したプレス型ッダ
ーを採用して、高圧条件下で使用することができる大型
のプレートフィン型熱交換器を製造する。 【解決手段】 既存のプレスでプレス成形した２つのプ
レス型ッダー３ｐの一端側をそれぞれ切断し、切断して
得られた片側切断ヘッダー３ａの切断部同志を突き合わ
せて溶接すると共に、溶接部５の位置に、ノズル４を溶
接する構成とすれば、溶接部５に主として引張力が作用
するので耐圧性に優れ、しかもプレス型ッダー３ｐより
も大型のヘッダー３を製造することができるので、この
ヘッダー３を用いることにより、高圧条件下で使用する
ことができる大型のプレートフィン型熱交換器を製造す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プレートフィン型
熱交換器に関し、特に、高圧条件下で使用し得るように
した大型のプレートフィン型熱交換器の技術分野に属す
る。
【０００２】
【従来の技術】例えば、天然ガス処理や深冷分離におい
て流体を熱交換するのにプレートフィン型熱交換器が使
用されている。このようなプレートフィン型熱交換器の
典型的な構成は、その全体斜視図の図３と、そのヘッダ
ーの斜視図の図４および図５に示すように構成されてい
る。なお、図４はプレートフィン型熱交換器のオレンジ
ピール（花びら型）の溶接型ヘッダーを、図５はプレー
トフィン型熱交換器のプレス型ヘッダーをそれぞれ示し
たものである。
【０００３】先ず、図３を参照しながら、典型的なプレ
ートフィン型熱交換器の概要を説明すると、符号１は典
型的なプレートフィン型熱交換器である。このプレート
フィン型熱交換器１は、熱交換を行うコア２を備えてい
る。このコア２は、波型成形されたプレートフィン（図
示省略）の上部と下部との頂部が仕切板（図示省略）の
相対する面同志にろう付され、これら仕切板の幅方向の
両端の開口部がサイドバー（図示省略）によって塞がれ
てなる構成になっている。そして、このコア２の長手方
向の端部のそれぞれに、流体を流入または流出させると
共に、先端部に各種配管が接続されるノズル４を備えた
後述するヘッダー３が溶接されている。
【０００４】ところで、例えば多流体を処理するプレー
トフィン型熱交換器の場合には、図示省略するが、複数
のコアを積層状に組合わせたり、コアの長手方向の端部
だけでなく幅方向の端部にもヘッダーを取付けたりする
など、必要に応じて種々の構成が採用されている。ま
た、ヘッダーには必ずしもノズルが溶接される訳ではな
く、ノズルは流体の処理形態に応じて必要な個所に溶接
されるものである。
【０００５】前記プレートフィン型熱交換器１のヘッダ
ー３としては、従来から、例えば図４および図５に示す
ようなものが採用されている。即ち、図４に示す従来例
１に係るヘッダーはオレンジピールの溶接型ヘッダー３
ｗであって、山型に成形され、頂部にノズル４が溶接さ
れてなる樋状の本体樋状プレート３１の長手方向の両開
口部にエンドプレート３２が溶接（コーナー部の４か
所）されてなるものである。また、図５に示す従来例２
に係るヘッダーは、プレス型ヘッダー３ｐであって、本
体樋状プレート３１とエンドプレート３２とがプレスに
より一体的にプレス成形されてなるものである。
【０００６】図４に示す従来例１に係る溶接型ヘッダー
３ｗと、図５に示す従来例２に係るプレス型ヘッダー３
ｐとの耐圧性、信頼性および経済性に関しては、これら
ヘッダー３ｗ，３ｐが同形状、同サイズであって、かつ
板厚が同一であるとすると、プレス型ヘッダー３ｐ、溶
接型ヘッダー３ｗの順である。このように、プレス型ヘ
ッダー３ｐが、溶接型ヘッダー３ｗよりも耐圧性、信頼
性に優れているのは溶接部がないからであり、また経済
性に優れているのは、同一のプレス型によってプレス型
ヘッダー３ｐを大量生産することができるからである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】周知のとおり、近年、
プレートフィン型熱交換器の高圧化に対するユーザニー
ズが高まってきている。高圧条件下においては、ヘッダ
ーの肉厚を厚くする必要があるが、図４に示す従来例１
に係る溶接型ヘッダーについていえば、もともとエンド
プレートの溶接施工が難しい上に、溶接型ヘッダーの肉
厚が厚くなるにつれて溶接施工がさらに難しくなるの
で、高圧用のプレートフィン型熱交換器に、溶接型ヘッ
ダーを採用すると経済的に不利になる。
【０００８】一方、図５に示す従来例２に示すプレス型
ヘッダーは既存プレスのプレス能力の関係上、長さに制
限があるために、このプレス型ヘッダーを大型のプレー
トフィン型熱交換器に採用することができない。即ち、
高圧条件下で使用する大型のプレートフィン型熱交換器
に、溶接型ヘッダーよりも耐圧性に関して優位にあるプ
レスヘッダーを採用することができず、大型のプレート
フィン型熱交換器に対しては経済性に劣るにもかかわら
ず溶接型ヘッダーを採用せざるを得ないというのが実情
であった。
【０００９】なお、ヘッダーの別のタイプとして、両端
が垂直な断面である本体樋状プレートの両端を半円盤形
状の板で塞いだ形状のヘッダー（俗にカマボコ型ヘッダ
ーと呼ばれている。）があるが、このタイプのヘッダー
は低圧条件でしか使用できないので、ここでは説明を省
略する。
【００１０】従って、本発明の目的は、溶接型ヘッダー
を採用するまでもなく、高圧条件下で使用することを可
能ならしめる大型のプレートフィン型熱交換器を提供す
ることである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】発明者らは、既存のプレ
スによりプレス成形した図５に示す従来例２に係る複数
のプレス型ヘッダーを、その長手方向を横断する方向に
切断し、切断した別のプレス型ヘッダーの必要部分と切
断部同志を溶接する構成とすれば、溶接部に主として引
張力が作用するので溶接型ヘッダーよりも耐圧性に優
れ、しかもより長い大型のヘッダーを容易に製作するこ
とができ、さらに図４に示す従来例１に係る溶接型ヘッ
ダーよりも溶接個所を減少（従来例１では４か所である
のに対して１〜２個所にすることができる。）させるこ
とができ、また周溶接のため溶接が容易（従来例１のエ
ンドプレートの溶接よりも周溶接の方が容易である。）
になるというメリットがあると考えて、本発明をなした
ものである。
【００１２】従って、上記課題を解決するために、本発
明の請求項１に係るプレートフイン型熱交換器が採用し
た手段は、仕切板の間にプレートフィンとサイドバーが
介装されたコアを備えると共に、このコアにヘッダーが
溶接されてなるプレートフィン型熱交換器において、前
記ヘッダーが、既存のプレスでプレス成形され、長手方
向の一端側が切断された一対のプレス型ヘッダーの切断
部同志が溶接されて一体的に成形されてなることを特徴
とするものである。
【００１３】本発明の請求項２に係るプレートフイン型
熱交換器が採用した手段は、請求項１に記載のプレート
フィン型熱交換器において、前記一対のプレス型ヘッダ
ーの切断部同志が溶接される溶接部にノズルが溶接され
てなることを特徴とするものである。
【００１４】本発明の請求項３に係るプレートフイン型
熱交換器が採用した手段は、仕切板の間にプレートフィ
ンとサイドバーが介装されたコアを備えると共に、この
コアにヘッダーが溶接されてなるプレートフィン型熱交
換器において、前記ヘッダーが、山型成形された樋状の
本体樋状プレートの端部のそれぞれに、既存のプレスで
プレス成形されて切断されたプレス型ヘッダーの切断部
が溶接されることにより一体的に成形されてなることを
特徴とするものである。
【００１５】本発明の請求項４に係るプレートフイン型
熱交換器が採用した手段は、請求項３に記載のプレート
フィン型熱交換器において、前記本体樋状プレートにノ
ズルが溶接されてなることを特徴とするものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態１に係
るプレートフィン型熱交換器の構成を、そのヘッダーの
斜視図の図１（ａ）と、既存のプレスでプレス成形した
プレス型ヘッダーの切断説明図の図１（ｂ）と、切断し
たプレス型ヘッダー同志を溶接して製作したヘッダーの
平面図の図１（ｃ）とを参照しながら、上記従来例と同
一のものならびに同一機能を有するものに同一符号を付
して説明する。但し、本実施の形態１が上記従来例と相
違するところは、ヘッダーの構成の相違にあるから、ヘ
ッダーの構成に係る説明に止める。
【００１７】図１（ａ），（ｃ）に示す符号３は、ヘッ
ダーであって、このヘッダー３は、本体樋状プレート３
１の一端側にエンドプレート３２を備えると共に、他端
側にエンドプレート３２を備えていない片側切断ヘッダ
ー３ａの端部同志が溶接されると共に、溶接部５の位置
にノズル４が溶接されてなる構成のものである。つま
り、本実施の形態１に係るプレートフィン型熱交換器の
ヘッダー３は、既存のプレスで２個のプレス型ヘッダー
３ｐをプレス成形し、図１（ｂ）に示すように、それぞ
れのプレス型ヘッダー３ｐの一端側を互いに平行な、前
記ノズル４が溶接される上面および長手方向の下端面と
直交する方向に切断し、図１（ｃ）に示すように、切断
して得られた長い方の２つの片側切断ヘッダー３ａから
製作されてなるものである。
【００１８】本実施の形態１に係るプレートフィン型熱
交換器のヘッダー３は、上記のとおり、既存のプレスに
よりプレス成形したプレス型ヘッダー３ｐの一端側を切
断した２つの片側切断ヘッダー３ａを溶接して製作する
ものである。従って、ヘッダー３の大型化が極めて容易
であり、しかも従来例１に係る溶接型ヘッダ３ｗを示す
図４と、本実施の形態１に係る図１（ａ）との比較にお
いて良く理解されるように、溶接部５には主として引張
力が作用する構成であって、溶接型ヘッダ３ｗよりも耐
圧性が優れているので、このヘッダー３を採用すること
により、高圧条件下においても使用することができる大
型のプレートフィン型熱交換器を製作することができ
る。
【００１９】さらに、図４に示す従来例１に係る溶接型
ヘッダーよりも溶接個所を減少（従来例１では４か所で
あるのに対して１個所にすることができる。）させるこ
とができ、周溶接のため溶接が容易（従来例１のエンド
プレートの溶接よりも周溶接の方が容易である。）にな
る。また、ヘッダー３には必要な場合に限り、ノズル４
を溶接すれば良いが、必要に応じてノズル４を溶接する
場合に、溶接位置として、図１に示すように、溶接部５
の位置を選択すれば、上述の効果に加えて、溶接部５の
長さが短くなるので、放射線検査の工数も少なくて済
み、溶接部５の検査コストも削減できるというコスト低
減効果がある。
【００２０】ところで、既存のプレスによりプレス成形
したプレス型ヘッダー３ｐの切断により切取られる短い
部分の長さは、このプレス型ヘッダー３ｐの全長の極く
僅かである。従って、この実施の形態１によれば、既存
のプレスによりプレス成形したプレス型ヘッダー３ｐの
全長の２倍近い長さの大型のヘッダー３を容易に得るこ
とができる。
【００２１】次に、本発明の実施の形態２に係るプレー
トフィン型熱交換器の構成を、そのヘッダーの斜視図の
図２（ａ）と、既存のプレスでプレス成形したプレス型
ヘッダーの切断説明図の図２（ｂ）と、切断したプレス
型ヘッダー同志を溶接して製作したヘッダーの平面図の
図２（ｃ）とを参照しながら、上記実施の形態１と同一
のものならびに同一機能を有するものに同一符号を付し
て説明する。但し、本実施の形態２が上記実施の形態１
と相違するところは、ヘッダーの構成であるから、これ
についてだけの説明に止める。
【００２２】図２（ａ）に示す符号３はヘッダーで、こ
のヘッダー３は、両側にエンドプレート３２がなく、頂
部にノズル４が溶接された樋状の本体樋状プレート３１
のみからなる両側切断ヘッダー３ｂの端部に、本体樋状
プレート３１の一部とエンドプレート３２とが一体的に
成形されてなる前記本体樋状プレート３１の端部が突き
合わされて溶接されてなる構成である。即ち、このヘッ
ダー３は、既存のプレスにより２個のプレス型ヘッダー
３ｐをプレス成形し、図２（ｂ）に示すように、そのう
ちの１つは両端を切断し、他の１つは中央部で切断す
る。そして、図２（ｃ）に示すように、プレス型ヘッダ
ー３ｐの両端を切断して得られた樋状の両側切断ヘッダ
ー３ｂと、プレス型ヘッダー３ｐを中央部で切断して得
られた２つの半割プレス型ヘッダー３ｃとにより製作さ
れるものである。なお、図２ではヘッダー３にノズル４
が溶接してあるが、これは必要に応じて溶接されるもの
であって必須でないことは、上記実施の形態１の場合と
同様である。
【００２３】勿論、この実施の形態２の場合には、必要
に応じて切断側をさらに切断して半割プレス型ヘッダー
３ｃの長さを適宜変更することにより、このヘッダー３
の全長を必要寸法に自由自在に調整することができ、ヘ
ッダー３の全長の調整範囲は上記実施の形態１の場合と
同様である。
【００２４】ところで、この実施の形態２では、上記の
とおり、プレス型ヘッダー３ｐの両端を切断して得られ
た樋状の両側切断ヘッダー３ｂを用いたが、このような
両側切断ヘッダー３ｂの代わりに、板材や管材を活用す
ることができる。
【００２５】従って、本実施の形態２に係るヘッダー３
によれば、上記実施の形態１に係るヘッダーの場合と同
様に、既存のプレスでプレス成形した２つのプレス型ヘ
ッダー３ｐを切断し、切断によって得られた両側切断ヘ
ッダー３ｂと２つの半割ヘッダー３ｃとを溶接して製作
するのであるから、上記実施の形態１と同様に、図４に
示す従来例１に係る溶接型ヘッダーよりも溶接個所を減
少（従来例１では４か所であるのに対して２個所にする
ことができる。）させることができ、また周溶接のため
溶接が容易（従来例１のエンドプレートの溶接よりも周
溶接の方が容易である。）になるという効果がある。
【００２６】但し、本実施の形態２に係るヘッダー３の
溶接部５の長さは、従来例１の場合よりも短いとはいう
ものの、上記実施の形態１にかかるヘッダーの２倍程度
になるから、突き合わせ部の溶接施工コストおよび溶接
部の放射線検査コストに関しては上記実施の形態１の場
合よりも不利になる。しかしながら、本実施の形態２に
よれば、上記実施の形態１では得ることのできない、下
記のとおりの効果を得ることができる。
【００２７】即ち、本実施の形態２に係るヘッダー３に
よれば、ノズル４が溶接されるプレス型ヘッダー３ｐの
両端を切断して得られた中央部の両側切断ヘッダー３ｂ
はそれなりの長さになっていて、この両側切断ヘッダー
３ｂに対してた予め種々の板材や配管材などの数多くの
構成部材を組み合わせることができるので、ヘッダー３
の経済的な設計が可能になるという効果がある。
【００２８】さらに、本実施の形態２に係るヘッダー３
によれば、両側切断ヘッダー３ｂと、この両側切断ヘッ
ダー３ｂの端部に溶接される半割ヘッダー３ｃとの板厚
を容易に変えることができる。これによると、ヘッダー
３にノズル４を溶接する必要がある場合は、ノズル４の
開口部に起因する面積保証を行うために、ノズル４の周
辺部の板厚を厚くする必要があるが、ノズル４の溶接に
より強度的に不利になる中央部の両側切断プレート３ｂ
の板厚を厚くすることができるので、ノズル４の溶接部
周辺の信頼性を容易に向上させることが可能になるとい
う効果がある。
【００２９】なお、上記実施の形態１または２は、本発
明の具体例に過ぎないから、本発明の技術的思想を逸脱
しない範囲内における設計変更などは自由自在である。
例えば、上記実施の形態１と２とを組合わせることによ
って、プレートフィン型熱交換器をより経済的に製作す
ることが可能になる。即ち、以下のとおりに製作すれば
良い。プレートフィン型熱交換器を製作するためには、
複数のヘッダー３を製作する必要がある。そこで、先ず
ある一つのヘッダー３を上記実施の形態１のように製作
する。この場合、プレス型ヘッダー３ｐの切断により切
取られる短い部分が２個残る。次に、別のある一つのヘ
ッダー３を上記実施の形態２のように製作することと
し、本体樋状プレート３１の切断された両端に溶接され
る端部２個（図２に示す例では半割プレス型ヘッダー３
ｃ）として、前記プレス型ヘッダー３ｐの切断により切
取られた２個の短い部分を利用する。これによると、一
つのヘッダー３の製作で残った２個の短い部分が別のヘ
ッダー３の製作に利用されるため、無駄がなくなり経済
的である。また、この場合には別のヘッダー３の本体樋
状プレート３１には、ヘッダー３の長さ確保のために、
例えば長い管材を利用することとなり、別のヘッダー３
の製作のためにプレス型ヘッダー３ｐが一切不要になる
ので、プレス型ヘッダー３ｐが２個必要である図２に示
すヘッダーの場合よりも経済的である。同様にして、図
２の両側切断ヘッダー３ｂの製作の際に残された両端部
を、上記の場合と同様に、別のヘッダー３の製作に利用
することが考えられる。
【００３０】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の請求項１
は、プレートフィン型熱交換器のヘッダーが、既存のプ
レスでプレス成形され、長手方向の一端側が切断された
一対のプレス型ヘッダーの切断部同志が溶接されて一体
的に成形されてなる構成になっており、また本発明の請
求項２は、前記一対のプレス型ヘッダーの切断部同志が
溶接される溶接部にノズルが溶接されてなる構成になっ
ている。
【００３１】従って、本発明の請求項１または２に係る
プレートフィン型熱交換器によれば、ヘッダーの大型化
が極めて容易であり、しかも従来例１に係る溶接型ヘッ
ダの溶接部と異なり主として引張力が作用する構成で、
溶接型ヘッダよりも耐圧性が優れているので、高圧条件
下においても使用することができる大型のプレートフィ
ン型熱交換器を容易に製作することができる。さらに、
従来例１に係る溶接型ヘッダーよりも溶接個所を減少
（従来例１では４か所であるのに対して１個所にするこ
とができる。）させることができ、また周溶接のため溶
接が容易（従来例１のエンドプレートの溶接よりも周溶
接の方が容易である。）になるのに加えて、溶接部の放
射線検査の工数も少なくて済むので、溶接部の検査コス
トも削減できるというコスト低減効果がある。
【００３２】本発明の請求項３は、プレートフィン型熱
交換器のヘッダーが、山型成形された樋状の本体樋状プ
レートの端部のそれぞれに、切断された既存のプレスで
プレス成形されたプレス型ヘッダーの切断部が溶接され
ることにより一体的に形成されてなる構成になってお
り、また本発明の請求項４は、前記本体樋状プレートに
ノズルが溶接されてなる構成になっている。
【００３３】従って、本発明の請求項３または４に係る
プレートフィン型熱交換器によれば、上記請求項１また
は２に係るプレートフィン型熱交換器と同様の効果があ
るのに加えて、プレス型ヘッダーの両端を切断して得ら
れた中央部部分は、予めそれなりの長さになっていて、
予め種々の板材や配管材などの数多くの構成部材を組み
合わせることができるので、ヘッダーの経済的な設計が
可能になるという効果ある。さらに、プレス型ヘッダー
の両端を切断して得られた中央部分と、この中央部分の
端部に溶接される他のプレス型ヘッダーとの板厚を容易
に変えることが可能になり、ノズルの溶接により強度的
に不利になる中央部分の板厚を厚くすることができるの
で、ノズルの溶接部周辺の信頼性を容易に向上させるこ
とが可能になるという効果があるのに加えて、両側切断
ヘッダーの代わりに、板材や管材を活用することができ
るという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係り、図１（ａ）はプ
レートフィン型熱交換器のヘッダーの斜視図であり、図
１（ｂ）は既存のプレスでプレス成形したプレス型ヘッ
ダーの切断説明図であり、図１（ｃ）は切断したプレス
型ヘッダー同志を溶接して製作したヘッダーの平面図で
ある。
【図２】本発明の実施の形態２に係り、図２（ａ）はプ
レートフィン型熱交換器のヘッダーの斜視図であり、図
２（ｂ）は既存のプレスでプレス成形したプレス型ヘッ
ダーの切断説明図であり、図２（ｃ）は切断したプレス
型ヘッダー同志を溶接して製作したヘッダーの平面図で
ある。
【図３】典型的なプレートフィン型熱交換器の全体斜視
図である。
【図４】従来例１に係る形態に係る溶接型ヘッダーの斜
視図である。
【図５】従来例２に係るプレス型ヘッダーの斜視図であ
る。
【符号の説明】
１…プレートフィン型熱交換器 ２…コア ３…ヘッダー，３１…本体樋状プレート，３２…エンド
プレート，３ａ…片側切断ヘッダー，３ｂ…両側切断ヘ
ッダー，３ｃ…半割ヘッダー，３ｐ…プレス型ヘッダ
ー，３ｗ…溶接型ヘッダー ４…ノズル ５…溶接部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 仕切板の間にプレートフィンとサイドバ
    ーが介装されたコアを備えると共に、このコアにヘッダ
    ーが溶接されてなるプレートフィン型熱交換器におい
    て、前記ヘッダーが、既存のプレスでプレス成形され、
    長手方向の一端側が切断された一対のプレス型ヘッダー
    の切断部同志が溶接されて一体的に成形されてなること
    を特徴とするプレートフィン型熱交換器。
  2. 【請求項２】 前記一対のプレス型ヘッダーの切断部同
    志が溶接される溶接部にノズルが溶接されてなることを
    特徴とする請求項１に記載のプレートフィン型熱交換
    器。
  3. 【請求項３】 仕切板の間にプレートフィンとサイドバ
    ーが介装されたコアを備えると共に、このコアにヘッダ
    ーが溶接されてなるプレートフィン型熱交換器におい
    て、前記ヘッダーが、山型成形された樋状の本体樋状プ
    レートの端部のそれぞれに、既存のプレスでプレス成形
    されて切断されたプレス型ヘッダーの切断部が溶接され
    ることにより一体的に成形されてなることを特徴とする
    プレートフィン型熱交換器。
  4. 【請求項４】 前記本体樋状プレートにノズルが溶接さ
    れてなることを特徴とする請求項３に記載のプレートフ
    ィン型熱交換器。
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