JP2006145147A

JP2006145147A - カッププレート型熱交換器の製造方法およびその熱交換器

Info

Publication number: JP2006145147A
Application number: JP2004338198A
Authority: JP
Inventors: Sotoharu Tanaka; 外治田中; Atsushi Okubo; 厚大久保; Akira Komuro; 朗小室
Original assignee: T Rad Co Ltd
Current assignee: T Rad Co Ltd
Priority date: 2004-11-22
Filing date: 2004-11-22
Publication date: 2006-06-08

Abstract

【課題】少なくとも一方が皿状に形成された一対のプレートを用いたカッププレート型熱交換器において、その周縁部のろう付けの信頼性を向上させること。
【解決手段】一方のプレート１の周縁部が他方のプレート２の周縁で、折返し巻締められた巻締め部３において、その巻締め部３を非平面的に塑性変形させるプレス加工工程の後に、プレート１，２間をろう付け固定する。
【選択図】図４

Description

本発明は、少なくとも一方が皿状に形成された一対のプレートを重ね合わせ、その周縁を折返し巻締めて、その巻締め部をろう付け固定したカッププレート型熱交換器の製造方法およびその熱交換器に関する。

カッププレート型熱交換器は、その一例して特許文献１に記載の考案が知られている。この熱交換器は、一対のプレートによりエレメントを構成し、多数のエレメントをその連通部で接続してなるものである。各エレメントは細長い小判型に形成され、その両端部に連通孔を有する。そのエレメントの一方のプレートは皿状に形成されると共に、その周縁部にフランジ部を有する。他方のプレートは平坦に形成され、その周縁部が予め僅かに立ち上げられ、その他方のプレートに一方の皿状のプレートが嵌着される。次いで、他方のプレートの全周縁部をカシメにより折返し巻締めて閉塞すると共に、両プレートの周縁部間に箔状のろう材が介装される。
このようにして組立てられた熱交換器は、全体を治具で加圧しつつ高温の炉内に挿入され、各部品間が一体にろう付け固定されるものである。

なお、上記の箔状のろう材の代わりに、予めろう材をプレート外面側に被覆したものを使用する場合として、図１０のカッププレート型熱交換器も知られている。
さらには、カッププレート型熱交換器において図１２に示す如く、皿状に形成された一方のプレート１のフランジ部を二重に折り返して、それを他方のプレート２の周縁に接触させると共に、内部にインナーフィン５を配置し、プレート１，２間を圧着状態でろう付けした熱交換器も公知である。
また、図１３に示す如く、一対のプレート１，２を共に皿状に形成し、両者を嵌着した状態でろう付け固定することも行われていた。

実開昭６０−１６０３８５号公報

前記の第１の考案は、ろう付け時にろう材が溶融すると、その分だけ一方のプレートと他方のプレートとの接触部間に隙間が生じ、ろう付け不良を起こすおそれがある。これは各プレート間を圧着状態でろう付けしても、一対のプレートの周縁部を均一に圧着することが困難であるため、圧着力の弱い部分又は変形部分からろう材が流出することによる。これを示したのが、図１１である。
このことは、図１０に示す熱交換器および、図１２に示す熱交換器においても起こり得る。
また、図１３の熱交換器においては、上記の問題に加え、プレート１とプレート２との嵌着部に隙間ｔがさらに広く形成され、ろう付け不良を起こす場合が存在する。
そこで本発明は係るカッププレート型熱交換器の問題点を解決することを課題とする。

請求項１に記載の本発明は、内部に偏平な流路が形成されるように、少なくとも一つが皿状に形成された一対のプレート(1) (2) のうち、一方のプレート(1) の全周縁部を他方のプレート(2) のそれで折返し巻締めにより閉塞して、その周縁をろう付け固定してなるカッププレート型熱交換器の製造方法において、
その巻締め部(3) で、その外面側から厚み方向に両プレート(1) (2) の全周を非平面的に塑性変形させるプレス加工工程と、
次いで、一対のプレート(1)(2)間をろう付け固定するろう付け工程と、を有するカッププレート型熱交換器の製造方法である。

請求項２に記載の本発明は、請求項１において、
外面にろう材が被覆された前記他方のプレート(1) の周縁部を立ち上げ且つ、その周縁にフランジ部(1a)を設けて皿状に形成する工程と、
次いで、他方のプレート(2) の周縁を前記フランジ部(1a)の外周に折返し巻き締めると共に、その一方のプレート(2) の巻締め側上面に環状の突条(11)を有する金型(9) を配置し、そのプレート(2) の下面側の周縁部には平坦な金型(10)を配置して、両金型(9) (10)により巻締め部(3) をプレス加工して、その上面側のみに非平面的な塑性変形をする工程と、を有するカッププレート型熱交換器の製造方法である。

請求項３に記載の本発明は、請求項１または請求項２において、
前記により塑性変形した塑性変形部(4) を断面弧状に形成したカッププレート型熱交換器の製造方法である。
請求項４に記載の本発明は、請求項１または請求項２において、
前記により塑性変形した塑性変形部(4) を断面Ｖ字状に形成したカッププレート型熱交換器の製造方法である。
請求項５に記載の本発明は、請求項１〜請求項４の何れかの方法により製造されたカッププレート型熱交換器である。

本発明のカッププレート型熱交換器の製造方法は、一方のプレート１の全周縁部を他方のプレート２で巻締めにより閉塞し、その巻締め部３で外面側から厚み方向にプレート１，２の全周を非平面的に塑性変形させるプレス加工工程をとった後に、一対のプレート１，２間をろう付け固定するものであるから、ろう付け時に非平面的塑性変形部にろう溜まり部８が確実に形成され、気密性及び液密性を確保できる信頼性の高い熱交換器を提供できる。また、そのプレス加工により各プレートの全周縁を互いに均一に圧着し、ろう付けを均一に行いうる。

上記構成において、巻締め部３の上面側のみを非平面的に塑性変形させ、下面側を平坦にする場合には、その巻締め部３における両プレート１，２の密着性をさらに高め、ろう付けの信頼性を向上できる。
上記構成において、塑性変形した塑性変形部４を断面弧状に形成した場合には、ろう溜まり部８を広くとり、ろう付けの信頼性を向上できる。
上記構成において、塑性変形した塑性変形部４を断面Ｖ字状に形成した場合には、ろう溜まり部８を厚み方向に深く形成し、ろう付けの信頼性を向上できる。
また、上記製造方法により製造されたカッププレート型熱交換器は、信頼性の高いものとなる。

次に、図面に基づいて本発明の実施の形態につき説明する。
図１は本発明のカッププレート型熱交換器の製造方法を示す一部断面説明図であり、図２はそのII−II線上における説明図、図３はそのプレス加工により形成された塑性変形部４の断面拡大図であり、図４はそのろう付け状態を示す断面拡大説明図である。また、図５はその熱交換器の全体的斜視略図であって、多数のエレメント６を積層した積層体からなる。
この例の熱交換器は、図５に示す如く一対のプレートによりエレメント６を形成し、そのエレメント６を、一例として図示しないスペーサを介して積層してなるものであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、一つのみのエレメント６によって熱交換器を構成してもよい。

この例では、各エレメント６は図１及び図２に示す如く、一方の細長いプレート１が皿状に形成され、その周縁にフランジ部1aが突設されてなる。また、それに略整合する他方のプレート２は平坦に形成され、その周縁部が前記フランジ部1aの外周より僅かに突出され、その周縁部が先ず立ち上げられた状態（図示せず）にプレス成形される。そして、その他方のプレート２に一方のプレートが嵌着され、次いで、他方のプレート２の周縁部がフランジ部1aの上面側に折り曲げられる。
なお、各プレート１，２の外面には夫々被覆ろう材12が設けられ、内面側には図示しない腐食防止用犠牲材が被覆されたアルミニューム製ブレージングシートが設けられる。
なお、夫々のプレート１，２の長手方向両端には、各エレメントを連通するための開口部７が穿設されている。

次いで、図１及び図２に示す如く、そのエレメント６が固定側の金型10上に他方のプレート２を下面側にして載置される。そしてその上面側には環状の突条11を有する可動側の金型９が配置される。可動側の金型９の突条11は、断面弧状に形成され、その中心位置が巻締め部３の中間部に整合する。そして可動側の金型９を図１及び図２において固定側の金型10側に矢印の如くプレスすることにより、図４の如く、巻締め部３の上面側のみに、断面弧状の塑性変形部４を形成する。この塑性変形部４は金型９の突条11に整合し、上面側に湾曲する。
なお、プレート２の下面側は平坦に形成されている。これは図２に示す如く、金型10の上面が平坦であることに基づく。また、プレート１とプレート２との間には、インナーフィン５が介装される。

図３のようにしてなるエレメント６を、一例として図示しない短管状のスペーサを介して図５の如く積層し、全体を図示しない治具によって上下方向に圧縮状態で高温の炉内に挿入し、プレート１，２の外面に被覆された被覆ろう材12を溶融し、次いでそれを冷却固化することによって熱交換器を完成する。
このときろう材13は図４に示す如く、非平面的な塑性変形部４によって形成された凹陥状のろう溜まり部８に確実に保持され、プレート１，２の周縁間を気密又は液密に形成する。
なお、図１及び図５の開口部７においては、図示しない圧着用治具により全体が圧着されているため、そこにろう材13を確実に保持することができる。

次に、図６は本発明の製造方法の他の例である。この例が図２のそれと異なる点は、金型９の突条11が断面Ｖ字状に形成されてい点である。
このような可動側の金型９を固定側の金型10側にプレスすることより、図７の如く環状で且つ断面Ｖ字状の塑性変形部４が、プレート１及びプレート２の巻締め部３の上面側のみに形成される。そしてろう付けの際には、図８の如くそのフランジ部1aの上面側にろう溜まり部８が形成され、そこに確実にろう材13が保持されて気密性及び液密性を確保し得る。

次に、図９はプレート１，２からなるエレメント６の他の例を示す平面図である。
このエレメント６の外周は略方形の対角線上に一対の突出部を有し、その突出部に夫々開口部７が形成されたものである。このようなエレメント６においても、全周の環状の巻締め部３に整合した前述の環状の突条11を有する金型９によって、そこに非平面的な塑性変形部４が形成され、前記同様の作用・効果によりろう付けの信頼性を向上できる。

本発明の第１の実施の形態を示す熱交換器の製造方法を説明する一部断面斜視略図。図１のII−II線上における断面拡大図。プレス成形後のエレメント６の周縁部における拡大図。同ろう付け後の断面拡大図。同製造方法により製造された熱交換器の一例を示す斜視略図。本製造方法の第２の実施の形態を示す説明図。同プレス成形後の断面拡大図。

同ろう付け後の断面拡大説明図。本発明の熱交換器の他の例を示す平面図。従来型の熱交換器のろう付け前の状態を示す断面拡大図。同ろう付け後の状態を示す説明図。他の従来型の熱交換器の要部断面拡大図。さらに他の従来型の熱交換器のろう付け前の状態を示す要部断面拡大図。

符号の説明

１プレート
２プレート
1a フランジ部
３巻締め部
４塑性変形部
５インナーフィン
６エレメント

７開口部
８ろう溜まり部
９金型
10 金型
11 突条
12 被覆ろう材
13 ろう材

Claims

内部に偏平な流路が形成されるように、少なくとも一つが皿状に形成された一対のプレート(1) (2) のうち、一方のプレート(1) の全周縁部を他方のプレート(2) のそれで折返し巻締めにより閉塞して、その周縁をろう付け固定してなるカッププレート型熱交換器の製造方法において、
その巻締め部(3) で、その外面側から厚み方向に両プレート(1) (2) の全周を非平面的に塑性変形させるプレス加工工程と、
次いで、一対のプレート(1)(2)間をろう付け固定するろう付け工程と、を有するカッププレート型熱交換器の製造方法。
請求項１において、
外面にろう材が被覆された前記一方のプレート(1) の周縁部を立ち上げ且つ、その周縁にフランジ部(1a)を設けて皿状に形成する工程と、
次いで、その他方のプレート(2) の周縁を前記フランジ部(1a)の外周に折返し巻き締めると共に、その他方のプレート(2) の巻締め側上面に環状の突条(11)を有する金型(9) を配置し、そのプレート(2) の下面側の周縁部には平坦な金型(10)を配置して、両金型(9) (10)により巻締め部(3) をプレス加工して、その上面側のみに非平面的な塑性変形をする工程と、を有するカッププレート型熱交換器の製造方法。
請求項１または請求項２において、
前記により塑性変形した塑性変形部(4) を断面弧状に形成したカッププレート型熱交換器の製造方法。
請求項１または請求項２において、
前記により塑性変形した塑性変形部(4) を断面Ｖ字状に形成したカッププレート型熱交換器の製造方法。
請求項１〜請求項４の何れかの方法により製造されたカッププレート型熱交換器。