JP2005030701A - 積層型熱交換器のチューブシート位置決め構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 各チューブシート間に積極的に位置決め部分を設け、治具を用いることなくチューブシートを積層した場合にも、水平方向のずれや隙間発生を無くすことができる積層型熱交換器のチューブシート位置決め構造を提供する。
【解決手段】 ２枚の板材２，３を、これら両板材２，３間に熱交換流体を流す通路４のスペースを確保しつつ結合してチューブシート５を構成し、このチューブシート５を複数積層する際に、互いに積層するチューブシート５の一方の積層面２に複数の第１係合部１２を形成する一方、他方の積層面３に前記各第１係合部１２に密接して嵌合する第２係合部１３を形成し、これら第１係合部１２と第２係合部１３を互いに嵌合することにより、それぞれのチューブシート５は積層方向に確実に位置決めされることになり、チューブシート５を多段積層した場合にも水平方向の誤差を無くして製品の捩れや歪みを防止できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、積層型熱交換器のチューブシートを積層する際の位置決め構造に関する。

従来の積層型熱交換器は、２枚の板材を、これら両板材間に熱交換流体を流す第１通路を確保しつつ結合してチュー
ブシート（エレメント）を構成し、このチューブシートをそれぞれの第１通路を相互に連通しつつ複数積層するようになっている。

このとき、前記チューブシートを相互に積層する際、一方のチューブシートの積層面の周縁部に連続した環状突出部を形成し、この環状突出部によって互いに積層したチューブシート間に他の熱交換流体を流す第２通路を形成し、この第２通路内に熱交換効率を向上するためのフィンを収容するようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０００−３１０９７号公報（第３頁、第３図）

しかしながら、かかる従来の積層型熱交換器にあっては、これの組付時に各チューブシートおよびフィンを下層から上層へお順次積層してロー付けするようになっているが、各チューブシート間には積極的に位置決めするための手段は設けられておらず、積層段数が多くなると水平方向の誤差（ずれ）が大きくなって、製品の捩れや歪みが発生してしまう。

このため、積層したチューブシートを外部から治具で拘束すると、この治具との間の摩擦や引っ掛かりなどによって各チューブシート間に隙間が発生するなどして、ロー付け不良が発生し易くなってしまう。

そこで、本発明はかかる従来の課題に鑑みて、各チューブシート間に積極的に位置決め部分を設け、治具を用いることなくチューブシートを積層した場合にも、水平方向のずれや隙間発生を無くすことができる積層型熱交換器のチューブシート位置決め構造を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために本発明の積層型熱交換器のチューブシート位置決め構造にあっては、２枚の板材を、これら両板材間に熱交換流体を流す通路のスペースを確保しつつ結合して構成したチューブシートを複数積層する際、互いに積層するチューブシートの一方の積層面に複数の第１係合部を形成する一方、他方の積層面に前記各第１係合部に密接して嵌合する第２係合部を形成し、これら第１係合部と第２係合部を互いに嵌合する構成としたことを特徴とする。

かかる構成になる本発明によれば、複数のチューブシートを積層するにあたって、互いに積層するチューブシートの一方の積層面に形成した第１係合部と、他方の積層面に形成した第２係合部とを互いに嵌合することにより、これら第１，第２係合部が密接して嵌合されるため、それぞれのチューブシートは積層方向に確実に位置決めされることになり、チューブシートを多段積層した場合にも水平方向の誤差を無くして製品の捩れや歪みを防止でき、チューブシート間の隙間やロー付け不良の発生を防止することができる。

以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。

（第１実施形態）
図１，図２は本発明にかかる積層型熱交換器のチューブシート位置決め構造の第１実施形態を示し、図１は積層型熱交換器の断面図、図２は積層型熱交換器の分解斜視図である。

この第１実施形態のチューブシート位置決め構造を適用した積層型熱交換器１は、図１，図２に示すように２枚の板材となる矩形状の第１シート２および第２シート３を、これら両シート２，３間に一方の熱交換流体としての冷却水を流す通路４のスペースを確保しつつ結合して構成したチューブシート５を備え、このチューブシート５を複数積層することにより概略構成される。

即ち、第１シート２は平坦状に形成する一方、第２シート３は断面Ｕ字状となる皿状に形成し、この第２シート３の外周縁部を折り曲げて第１シート２の外周部に加締めることにより、第１，第２シート２，３を密閉結合して扁平な前記チューブシート５を構成してある。

前記第２シート３の周縁部を所定幅Ｗをもって連続して凹設して環状凹部３ａを形成し、この環状凹部３ａを設けることにより第２シート３の下面には、環状凹部３ａに囲繞された状態で中央凹部３ｂが形成され、この中央凹部３ｂが他方の熱交換流体としてのガスを流すガス通路６となる。

矩形状となった前記第１シート２および前記第２シート３の四隅部分には、対角関係にある１組が一方の熱交換流体である冷却水を通す水連通孔７，７ａと、他の対角関係にある１組が他方の熱交換流体であるガスを通すガス連通孔８，８ａと、を形成してある。

そして、前記チューブシート５を複数用意し、それぞれのチューブシート５を、中央凹部３ｂ内にフィン９を収容しつつ積層し、このとき、相互に積層するチューブシート５間で水連通孔７，７ａ同士、ガス連通孔８，８ａ同士を互いに連通させてある。

また、各チューブシート５は、第１シート２の中央部に第２シート３に向かって突出する複数のエンボス部２ａを形成してあり、このエンボス部２ａを前記中央凹部３ｂの通路４側の内面に当接させてある。

更に、複数積層したチューブシート５の積層方向両端には、積層方向先端側（図１中上方）に第１エンドプレート１０を配置するとともに、積層方向基端側（図１中下方）に第２エンドプレート１１を配置してある。

第１エンドプレート１０は、積層した最先端側のチューブシート５の第１シート２に重なるように配置し、図２に示すように、この第１エンドプレート１０には、対角位置にある水連通孔７，７ａに連通する冷却水導入ポート７Ｐ１および冷却水排出ポート７Ｐ２を設けてあると共に、他の対角位置にあるガス連通孔８，８ａに連通するガス導入ポート８Ｐ１およびガス排出ポート８Ｐ２を設けてある。

また、第２エンドプレート１１は閉塞板として形成され、積層した最基端側のチューブシート５の第２シート３に重なるように配置し、このチューブシート５の中央凹部３ｂを閉止してある。

ここで、この第１実施形態では、図１に示すように、互いに積層するチューブシート５の一方の積層面、つまり、この実施形態では第１シート２に複数の第１係合部としての第１エンボス１２を形成する一方、他方の積層面、つまり、この実施形態では第２シート３に前記各第１エンボス１２に密接して嵌合する第２係合部としての第２エンボス１３を形成し、これら第１エンボス１２と第２エンボス１３を互いに嵌合しつつ複数のチューブシート５を積層するようになっている（請求項１，２）。

このとき、前記第１，第２エンボス１２，１３は、チューブシート５の積層方向、つまり、図１中上方に向かって突出するように凸設される。また、最基端側（図１中最下層）のチューブシート５の第２シート３には第２エンボス１３は形成されない。

以上の構成によりこの第１実施形態の積層型熱交換器１のチューブシート位置決め構造によれば、第１シート２と第２シート３の外周縁部を結合した複数のチューブシート５を積層するにあたって、互いに積層するチューブシート５の第１シート２に形成した第１エンボス１２と、隣接するチューブシート５の第２シート３に形成した第２エンボス１３とを互いに嵌合することにより、これら第１，第２エンボス１２，１３が密接して嵌合されるため、各チューブシート５は積層方向に確実に位置決めされることになり、チューブシート５を多段積層した場合にも水平方向の誤差を無くして製品の捩れや歪みを防止でき、チューブシート５間の隙間やロー付け不良の発生を防止することができる。

また、この実施形態では前記作用・効果に加えて、第１，第２エンボス１２，１３によって積層方向に隣接するチューブシート５間を位置決めするようにしたので、第１，第２エンボス１２，１３の嵌合精度を高めることができ、ひいては、積層したチューブシート５の整合性をより高めることができる。

（第２実施形態）
図３は本発明の第２実施形態を示し、上記実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図３は積層型熱交換器の断面図である。

この第３実施形態の積層型熱交換器１ａのチューブシート位置決め構造は、水連通孔７，７ａを利用して本発明を構成するもので、互いに積層したチューブシート５の一方、この実施形態では積層する基端側（図中下方）のチューブシート５の第１シート２に形成した水連通孔７の周縁に第１係合部としてのバーリング部１４を形成し、このバーリング部１４を互いに積層したチューブシート５の他方、つまり、積層する先端側（図中上方）のチューブシート５の第２シート３に形成した第２係合部としての水連通孔７ａに密接して嵌合してある（請求項３）。

従って、この第２実施形態のチューブ位置決め構造によれば、チューブシート５を積層する際に、互いに積層される一方のチューブシート５に形成したバーリング部１４を他方のチューブシート５の水連通孔７ａに密接して嵌合することにより、前記第１実施形態と同様に、各チューブシート５は積層方向に確実に位置決めされることになる。

また、この実施形態ではチューブシート５の第１，第２シート２，３に予め形成される水連通孔７，７ａを利用して第１，第２係合部を形成することができるため、従来のプレス成形型を僅かに変更するのみで適用することができる。

尚、この実施形態では一方の水連通孔７に形成したバーリング部１４を嵌合する他方の水連通孔７ａにも、このバーリング部１４に密接嵌合するバーリング部を形成し、それぞれのバーリング同士で位置決めすることが好ましい。

また、バーリング部１４は水連通孔７，７ａに形成したが、これに限ることなくガス連通孔８，８ａに形成することもできる。

ところで、本発明の積層型熱交換器のチューブシート位置決め構造は前記第１，２実施形態に例をとって説明したが、これら実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を各種採ることができる。

本発明の第１実施形態のチューブシート位置決め構造に適用される積層型熱交換器の断面図。 本発明の第１実施形態のチューブシート位置決め構造に適用される積層型熱交換器の分解斜視図。 本発明の第２実施形態のチューブシート位置決め構造に適用される積層型熱交換器の断面図。

符号の説明

１，１ａ 積層型熱交換器
２ 第１シート（板材）
３ 第２シート（板材）
４ 通路
５ チューブシート
７，７ａ 水連通孔
８，８ａ ガス連通孔
１２ 第１エンボス部（第１係合部）
１３ 第２エンボス部（第２係合部）
１４ バーリング部（第１係合部）

Claims (3)

1. ２枚の板材（２、３）を、これら両板材（２、３）間に熱交換流体を流す通路のスペースを確保しつつ結合してチューブシート（５）を構成し、このチューブシート（５）をそれぞれの熱交換流体の通路を相互に連通しつつ複数積層した積層型熱交換器（１）において、
   互いに積層するチューブシート（５）の一方の積層面に複数の第１係合部（１２）を形成する一方、他方の積層面に前記各第１係合部（１２）に密接して嵌合する第２係合部（１３）を形成し、これら第１係合部（１２）と第２係合部（１３）を互いに嵌合しつつ複数のチューブシート（５）を積層することを特徴とする積層型熱交換器のチューブシート位置決め構造。
2. 前記第１係合部（１２）は、凹状若しくは凸状の第１エンボス部（１２）であり、かつ、前記第２係合部（１３）は凸状若しくは凹状の第２エンボス部（１３）であることを特徴とする請求項１に記載の積層型熱交換器のチューブシート位置決め構造。
3. 前記第１係合部（１２）または前記第２係合部（１３）の少なくとも一方は、積層したチューブシート（５）を連通する開口部の周縁に形成したバーリング部（１４）であり、このバーリング部（１４）を他方の開口部に密接して嵌合したことを特徴とする請求項１に記載の積層型熱交換器のチューブシート位置決め構造。

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