JP2005326124A - 熱交換器のチューブプレート構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 熱交換器のチューブプレートに作用する熱応力を分散させて熱交換器の耐久性向上、材料費削減、軽量化を図れる交換器のチューブプレート構造の提供。
【解決手段】 チューブプレート２ａ（２ｂ）が皿状に形成されると共に、その底部６がシール部材Ｓを介してタンク１ａ（１ｂ）と最中状に重ねられた状態で側壁部７がタンク１ａ（１ｂ）の袴部９に加締め固定される熱交換器のチューブプレート構造において、チューブプレート２ａ（２ｂ）の底部６と側壁部７とが交わる角部１０の両側に切欠溝１１を設けた。
【選択図】 図５

Description

本発明は、熱交換器のチューブプレート構造に関する。

従来、熱交換器はタンクが装着された一対のチューブプレートと、両チューブプレートの間に配置される複数のチューブ及びコルゲートフィンと、両チューブプレートの両端部同士を連結補強するレインフォースを主要な構成としている。

図６、７に示すようにチューブプレート０２は皿状に形成され、その底部０６は各チューブ０３が嵌挿固定されている。
また、タンク０１はシール部材０Ｓを介してチューブプレート０２に最中状に重ねられた状態で側壁部０８が加締め固定されることにより両者が固定されている（特許文献１参照）。
特開２００２−１９５７８１号公報

しかしながら、特許文献１記載の発明にあっては、タンクの熱膨張・収縮に伴って、図７の一点鎖線で示すようにチューブプレートの側壁部が角部０１０（図７参照）を中心に外側に開くように変形を繰り返すため、その応力が角部に集中して亀裂が発生し、これによりチューブプレートの加締め力が低下してシール部材とタンクまたはチューブプレートとの隙間から冷却水が外部に漏れる虞があった。

なお、通常は前記熱応力を考慮してチューブプレートの厚みを肉厚に形成することで製品の耐久性を確保しているが、この場合、熱交換器の材料費や重量費の増加を招来するため好ましくない。

本発明は上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、熱交換器のチューブプレートに作用する熱応力を分散させて熱交換器のさらなる耐久性向上、材料費削減、軽量化を同時に図れる交換器のチューブプレート構造を提供することにある。

請求項１記載の発明では、チューブプレートが皿状に形成されると共に、その底部がシール部材を介してタンクと最中状に重ねられた状態で側壁部がタンクの袴部に加締め固定される熱交換器のチューブプレート構造において、前記チューブプレートの底部と側壁部とが交わる角部の両側に切欠溝を設けたことを特徴とする。

請求項１記載の発明にあっては、チューブプレートの底部と側壁部とが交わる角部の両側に切欠溝を設けたため、タンクが熱膨張・収縮を繰り返してチューブプレートの側壁部が角部を中心に外側に開くように変形した場合でもその応力を切欠溝に分散でき、結果、従来の発明のように角部に応力が集中することがなく、結果、チューブプレートの加締め力を維持してシール部材のシール性を保つことができ、熱交換器の耐久性を向上できる。

また、角部への熱応力の集中を回避したことにより従来の発明に比べてチューブプレートを薄肉に形成でき、熱交換器の材料費削減と軽量化を図れる。

以下、本発明の熱交換器のチューブプレート構造の実施例を説明する。

図１は本発明の実施例の熱交換器のチューブプレート構造が採用された熱交換器の正面図、図２は本実施例のタンクの装着前のコア部を説明する図、図３はタンクの装着前のチューブプレートを説明する要部拡大斜視図、図４は図１のＳ４−Ｓ４線における断面図、図５は本実施例の角部の拡大断面図である。

図１に示すように、本実施例の熱交換器のチューブプレート構造が採用された熱交換器Ａは、それぞれ樹脂製のタンク1a,1bが装着された一対のチューブプレート2a,2bと、該チューブプレート2a,2bの間に配置される複数のチューブ３ａ及びコルゲートフィン３ｂと、前記チューブプレート2a,2bの両端部同士を連結補強するレインフォース5a,5bとを主要な構成としている。

また、前記両タンク1a,1bのうち、タンク１ａには冷却水の入り口である給水ポートＰ１が、タンク１ｂには冷却水の出口である排水ポートＰ２がそれぞれ設けられている。

以下、タンク1a,1bと対応する各チューブプレート2a,2bとの固定構造は同一であるため、ここではタンク１ａとチューブプレート２ａとの固定構造について説明する。
図２、３に示すように、前記チューブプレート２ａは皿状に形成され、その矩形形状の底部６には各チューブ３ａ及びレインフォース5a,5bの端部が嵌挿固定されている。
なお、本実施例の底部６はその外周に後述するシール部材７を設けるための段部６ａが形成されている。
また、前記底部６の外周縁から立ち上げられて形成された側壁部７の先端には後述する折り曲げ片８が複数形成されており、図４に示すように、前記底部６の段部６ａがシール部材Ｓを介してタンク１ａと最中状に重ねられた状態で側壁部７の折り曲げ片８がタンク１ａの袴部９に加締め固定されることにより、タンク１ａの内部が各チューブ３ａと連通した状態でシールされている。

そして、図５に示すように、チューブプレート２ａの底部６と側壁部７とが交わる角部１０の両側にはチューブプレート２ａの内側から外側へ切欠された切欠溝１１が設けられると共に、該切欠溝１１はそれぞれチューブプレート２ａの長手方向及び厚み方向に所定の深さで形成されている。
なお、本実施例の切欠溝１１は三角形断面形状に形成されている。

また、本実施例のコア部１２となるチューブ３ａ、コルゲートフィン３ｂ、チューブプレート2a,2bはアルミニウム製で各部の接触部のうちの少なくとも一方にろう材（ブレージングシート）が被覆されている。

このように構成された熱交換器Ａを製造するには、先ず、コア部１２を一体的に組みつけた後、図外の加熱炉内で熱処理してろう付け固定する。

次に、各チューブプレート2a,2bの底部６の段部６ａにそれぞれシール部材Ｓを設置してここに対応するタンク1a,1bを最中状に重ねた状態で側壁部７の折り曲げ片８を袴部９に加締めることにより両者を固定して熱交換器Ａの製造を終了する。

このように構成された熱交換器Ａは、給水ポートＰ１からタンク１ａ内に流入した高温の冷却水は、各チューブ３ａを流れる間にコルゲートフィン３ｂを介して外気と熱交換されて冷却された後、タンク１ｂ内に流入して排水ポートＰ２から排出される冷却回路となる。

そして、前記タンク１ａ（１ｂ）は冷却水の通水により熱膨張・収縮を繰り返し、これによりチューブプレート２ａ（２ｂ）の側壁部７は角部１０を中心に外側へ開くように変形を繰り返すが、この際、前述したように前記チューブプレート２ａ（２ｂ）の角部１０の両側には切欠溝１１が形成されているため、該切欠溝１１で前記変形による応力を分散させることができ、角部１０への応力の集中を回避してチューブプレート２ａ（２ｂ）の側壁部７の変形を防止できる。

従って、従来の発明のようにチューブプレート２ａ（２ｂ）のタンク１ａ（１ｂ）の加締め力が低下する虞がなく、シール部材Ｓのシール性を良好に保って冷却水が外部へ漏れるのを防止でき、熱交換器Ａの耐久性を向上できる。

また、角部１０への熱応力の集中を回避したことにより従来の発明に比べてチューブプレート2a,2bを薄肉に形成でき、熱交換器の材料費削減及び軽量化を図れる。

以上、本発明の実施例を説明してきたが、本発明の具体的構成は本実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更などがあっても本発明に含まれる。

例えば、切欠溝１１の深さ、長さ、断面形状、形成数等については適宜設定できる。

また、本実施例では切欠溝１１をチューブプレート２ａ（２ｂ）の内側から外側へ切欠されて形成された例について説明したが、チューブプレート２ａ（２ｂ）の外側から内側方へ切欠して形成しても良い。この場合、チューブプレート２ａ（２ｂ）にタンク１ａ（１ｂ）及びシート部材９を装着した後で切欠溝１１を形成することができる。

本発明の実施例の熱交換器のチューブプレート構造が採用された熱交換器の正面図である。 本実施例のタンクの装着前の熱交換器のコア部を説明する図である。 本実施例のタンクの装着前のチューブプレートを説明する要部拡大斜視図である。 図１のＳ４−Ｓ４線における断面図である。 本実施例の角部の拡大断面図である。 従来の熱交換器のチューブプレート構造を説明する図である。 従来の熱交換器の角部の拡大断面図である。

符号の説明

Ａ 熱交換器
Ｐ１ 給水ポート
Ｐ２ 排水ポート
Ｓ シール部材
１ａ、１ｂ タンク
２ａ、２ｂ チューブプレート
３ａ チューブ
３ｂ コルゲートフィン
５ａ、５ｂ レインフォース
６ 底部
６ａ 段部
７ 側壁部
８ 折り曲げ片
９ 袴部
１０ 角部
１１ 切欠溝

Claims (1)

1. チューブプレートが皿状に形成されると共に、その底部がシール部材を介してタンクと最中状に重ねられた状態で側壁部がタンクの袴部に加締め固定される熱交換器のチューブプレート構造において、
   前記チューブプレートの底部と側壁部とが交わる角部の両側に切欠溝を設けたことを特徴とする熱交換器のチューブプレート構造。

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