JP2006292223A - 積層型熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】流路溝が形成されたシートを複数段に積層した積層型熱交換器において、低コストで、組み付け精度が高く、またシート積層時における積層ミスを防止できるようにする。
【解決手段】第１シート１０のタンク部１２は、このタンク部１２の外周を切り起こした突部１３と、外周の一部を切り欠いた切り欠き部１４とを少なくとも一対備え、また第２シート２０のタンク部２２は、このタンク部２２の外周を切り起こした突部２３と、外周の一部を切り欠いた切り欠き部２４とを少なくとも一対備えるとともに、第１シート１０と第２シート２０とを交互に積層したときに、第１シート１０の切り欠き部１４と第２シート２０の突部２３、および第１シート１０の突部１３と第２シート２０の切り欠き部２４とがそれぞれ嵌合するように構成した。
【選択図】 図２

Description

この発明は、流路溝が形成されたシートを複数段に積層した積層型熱交換器に関し、詳しくはシートに位置決め機構を設けた積層型熱交換器に関する。

従来より、流路溝が形成されたシートを複数段に積層し、温度の異なる２つの熱交換媒体（以下、媒体）を一段おきに交互に流通させることで熱交換を行うようにした積層型熱交換器が知られている。この積層型熱交換器では、板状のシートを複数段に積み上げて治具で固定し、拡散接合することで一体に接合するようにしている。

図５は、一般的な積層型熱交換器の構造を示したもので、（ａ）は熱交換器コアの外観斜視図、（ｂ）は（ａ）の要部分解斜視図である。各図に示すように、熱交換器コア３１は、多数の流路溝３２が平行に形成された複数のシート３３からなり、各シート３３の流路溝３２が平面視で交互に直交するように積層されている。この熱交換器コア３１を拡散接合により一体に形成し、さらに外側にフランジ等を取り付ける（あるいは容器に収容する）ことにより熱交換器が完成する。そして、この熱交換器に温度の異なる２つの媒体Ａ，Ｂを矢印方向からそれぞれ供給することにより、熱交換器コア３１の内部で媒体Ａ，Ｂ間で熱交換が行われる。

上記のような積層型熱交換器では、積層したシートが位置ずれしないように、治具を用いて位置決めをしている。例えば図６に示す位置決め方法は、位置決め穴３３ａを有する突部３３ｂを各シート３３の両端部に設け、位置決めベース４１上に設置した位置決めピン４２に位置決め穴３３ａを貫通させながら積層することによりシート３３の位置決めを行うようにしたものである（特許文献１参照）。

また、積層型熱交換器には、図７に示すように、シートの両端部にタンク部を設けたものがある。この熱交換器５１は、多数の流通溝とタンク部とが形成された２種類のシート５２，６２により構成されている。このうちシート５２には、媒体Ａが流れる多数の流通溝５３長手方向に沿ってが平行に形成され、その両端部には流路溝５３と連通して媒体を分配（又は流路溝を流通した媒体を集合）するためのタンク部５４が設けられている。同じくシート６２には、媒体Ｂが流れる多数の流通路６３が上記流通溝５３と平面視で直交するように平行に形成され、その両端部にはタンク部６４が設けられている（ただし流通溝６３とは連通していない）。また、各シート５２，６２のタンク部５４，６４には、位置決め穴５５，６５を有する突部５６，６６が設けられている。そして、図６に示した位置決め方法と同様に、図示しない位置決めベース上に設置した位置決めピンに位置決め穴５５，６５を貫通させながら積層することによりシート５２，６２の位置決めを行うようにしている。この方法により各シートを複数段に積層して積層型熱交換器５１とした状態を図８に示す。
特開２００４−１８１５１８号公報

ところで、図６に示すような積層型熱交換器では、積層した複数のシートを接合した後、両端部の突部３３ｂを切断する必要があるため、切断のための工数がかかるうえ、材料も無駄になり、コスト増になるという問題点があった。

これに対して図７に示すような積層型熱交換器では、突部５６，６６の形状が小さいために接合後の切断は不要となり、また材料の無駄も最小限に抑えることができる。 しかしながら、突部の形状を小さくした場合には位置決めピンの径も小さくなるため、シートを積層したときに不安定になりやすく、組み付け精度が悪くなるという問題点があった。

また、上記各従来例では、シート接合時に同種のシートを重ね合わせたり、シートを裏返して重ね合わせる等の積層ミスが発生しやすいという問題点があった。

この発明の目的は、低コストで、組み付け精度が高く、またシート積層時における積層ミスを防止した積層型熱交換器を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係わる積層型熱交換器は、長手方向に沿って第１流路溝が複数並列に形成され、且つ前記第１流路溝と連通するタンク部が長手方向の両端部に設けられた第１シートと、前記第１流路溝と平面視で直交する方向に第２流路溝が複数並列に形成され、且つ前記第２流路溝と連通しないタンク部が長手方向の両端部に設けられた第２シートとを備え、前記第１シートと第２シートとを交互に積層してなる積層型熱交換器であって、前記第１シートのタンク部は、当該タンク部の外周を切り起こした突部と、外周の一部を切り欠いた切り欠き部とを少なくとも一対備え、前記第２シートのタンク部は、当該タンク部の外周を切り起こした突部と、外周の一部を切り欠いた切り欠き部とを少なくとも一対備え、前記第１シートと第２シートとを交互に積層したときに、前記第１シートの切り欠き部と前記第２シートの突部、および前記第２シートの切り欠き部と前記第１シートの突部とがそれぞれ嵌合するように構成したことを特徴とする。

上記構成において、第１シートと第２シートとを交互に積層すると、第１シートの切り欠き部と第２シートの突部が嵌合し、同時に第２シートの切り欠き部と第１シートの突部とがそれぞれ嵌合する。この切り欠き部と突部との嵌合により、第１シートと第２シートは二次元方向への移動が規制されるため、第１シートと第２シートとを交互に積み重ねるだけで位置ずれを生じることなしに安定してシートを積層することが可能となる。したがって、シート積層時の組み付け精度を向上させて品質向上を図ることができ、位置決め用の治具も不要とすることができる。

しかも、接合後は位置決め用の突部や切り欠き部が外面に突出することがなく、これらの部位を切断する必要がないため、切断のための工数を減らすことができる。また、前記突部は材料の肉厚分を利用したものであるため、材料の無駄も生じることもなく、低コストで製作することが可能となる。

さらに、同種のシートを重ね合わせたり、シートを裏返して重ね合わせると、上下シートの突部同士が干渉して重ね合わせることができなくなるため、積層ミスを未然に防ぐことができる。

以下、本発明に係わる積層型熱交換器の実施例を図面を参照しながら説明する。なお、各図において、同一符号を付した複数の同一名称の部分については、例えば「突部」というように適宜に符号を省略して表記する。

図１は、本実施例に係わる積層型熱交換器１の要部分解斜視図である。本実施例の積層型熱交換器１は、長手方向に沿って第１流路溝１１が複数並列に形成され、且つ第１流路溝１１と連通するタンク部１２が長手方向の両端部に設けられた第１シート１０と、第１流路溝１１と平面視で直交する方向に第２流路溝２１が複数並列に形成され、且つ第２流路溝２１と連通しないタンク部２２が長手方向の両端部に設けられた第２シート２０とを複数備え、第１シート１０と第２シート２０とを交互に積層した構造となっている。

この第１シート１０と第２シート２０とを積層することによって、図３の外観斜視図に示すように、タンク部１２，２２は円柱状のタンク２となり、外部から媒体１０１が供給される。ここで、媒体経路の一例を示すと、一方のタンク２に供給された媒体１０１は各層に分配されて第１流路溝１１をそれぞれ流通し、他方のタンク２で集合して排出される。この間、第１流路溝１１と直交する第２流路溝２１には媒体１０２が供給され、媒体１０１との間で熱交換が行われる。

次に、各シートのタンク部に形成された突部と切り欠き部について説明する。図２は、図１のＡ部分を示す要部拡大斜視図である。

第１シート１０のタンク部１２には、このタンク部１２の外周を切り起こした突部１３と、外周の一部を切り欠いた切り欠き部１４とが、タンク穴１２ａを挟んで略対向する位置に二対形成されている。一方、第２シート２０のタンク部２２には、このタンク部２２の外周を切り起こした突部２３と、外周の一部を切り欠いた切り欠き部２４とが、タンク穴２２ａを挟んで略対向する位置に二対形成されている。そして、第１シート１０の突部１３と第２シート２０の切り欠き部２４、ならびに第２シート２０の突部２３と第１シート１０の切り欠き部１４は、各シートを交互に積層したときに、平面視で一致するようにそれぞれ同一位置に形成されている。

上記構成において、第１シート１０と第２シート２０とを交互に積層すると、第１シート１０の切り欠き部１４と第２シート２０の突部２３が嵌合し、また第２シート２０の切り欠き部２４と第１シート１０の突部１３（第２シート２０の下方に積層された第１シート１０の突部１３）とがそれぞれ嵌合する。このように、切り欠き部と突部とが嵌合することにより、第１シート１０と第２シート２０は、図１のＸ−Ｙ方向（二次元方向）への移動が規制されるため、第１シート１０と第２シート２０とを交互に積み重ねるだけで、位置ずれを生じることなしに安定してシートを積層することが可能となる。したがって、シート積層時の組み付け精度を向上させて品質向上を図ることができ、位置決め用の治具も不要となる。

しかも、接合後は図３に示すように、位置決め用の突部や切り欠き部はタンク２の外面に突出することがなく、これらの部位を切断する必要がないため、切断のための工数を減らすことができる。また、突部１３，２３は材料の肉厚分を利用したものであるため、材料の無駄も生じることもない。したがって、低コストで製作することが可能となる。

さらに、本実施例の第１シート１０、第２シート２０では、同種のシートを重ね合わせたり、シートを裏返して重ね合わせると、上下シートの突部１３，２３同士が干渉して重ね合わせることができなくなるため、積層ミスを未然に防ぐことができる。

上記実施例では、突部と切り欠き部を、タンク穴を挟んで略対向する位置に二対形成した例について示したが、突部と切り欠き部との組み合わせは本実施例に限定されるものではなく、例えば図４に示すような実施形態が考えられる。

図４（ａ）は、第１シート１０に１つの突部１３と、２つの切り欠き部１４を形成し、また第２シート２０には１つの切り欠き部２４と２つの突部２３を形成したもので、各シートを交互に積層したときに、第１シート１０の突部１３と第２シート２０の切り欠き部２４、ならびに第２シート２０の突部２３と第１シート１０の切り欠き部１４とがそれぞれ嵌合するように構成した例を示している。

また、図４（ｂ）は、第１シート１０に突部１３と切り欠き部１４を一対形成し、第２シート２０にも同じく突部２３と切り欠き部２４を一対形成したもので、各シートを交互に積層したときに、第１シート１０の突部１３と第２シート２０の切り欠き部２４、ならびに第２シート２０の突部２３と第１シート１０の切り欠き部１４とがそれぞれ嵌合するように構成した例を示している。

このように、突部と切り欠き部との組み合わせは適宜に変更することができ、上記のような構成とした場合でも、同等の効果を得ることができる。

以上説明したように、本実施例に係わる積層型熱交換器１によれば、第１シート１０と第２シート２０とを交互に積み重ねるだけで、位置ずれを生じることなしに安定してシートを積層することが可能となるため、シート積層時の組み付け精度を向上させて品質向上を図ることができ、位置決め用の治具も不要とすることができる。また、位置決め用の突部や切り欠き部を切断する必要がなく、切断のための工数を減らすことができるうえ、材料の無駄を生じることもないので、低コストで製作することが可能となる。さらに、同種のシートを重ね合わせたり、シートを裏返して重ね合わせる等の積層ミスを未然に防ぐことができる（請求項１の効果）。

実施例に係わる積層型熱交換器の要部分解斜視図。 図１のＡ部分を示す要部拡大斜視図。 接合された熱交換器の外観斜視図。 （ａ）は各シートのタンク部に突部と切り欠き部を３箇所形成した例を示す要部拡大斜視図。（ｂ）は各シートのタンク部に突部と切り欠き部を一対形成した例を示す要部拡大斜視図。 は一般的な積層型熱交換器の構造を示す図。（ａ）は熱交換器コアの外観斜視図。（ｂ）は（ａ）の要部分解斜視図。 従来例の位置決め方法を示す説明図。 シートの両端部にタンク部を設けた熱交換器の要部分解斜視図。 図７のシートを積層した熱交換器の外観斜視図。

符号の説明

１…積層型熱交換器
２…タンク
１０…第１シート
１１…第１流路溝
１２，２２…タンク部
１２ａ，２２ａ…タンク穴
１３，２３…突部
１４，２４…切り欠き部
２０…第２シート
２１…第２流路溝

Claims (1)

1. 長手方向に沿って第１流路溝（１１）が複数並列に形成され、且つ前記第１流路溝（１１）と連通するタンク部（１２）が長手方向の両端部に設けられた第１シート（１０）と、前記第１流路溝（１１）と平面視で直交する方向に第２流路溝（２１）が複数並列に形成され、且つ前記第２流路溝（２１）と連通しないタンク部（２２）が長手方向の両端部に設けられた第２シート（２０）とを備え、前記第１シート（１０）と第２シート（２０）とを交互に積層してなる積層型熱交換器であって、
   前記第１シート（１０）のタンク部（１２）は、当該タンク部（１２）の外周を切り起こした突部（１３）と、外周の一部を切り欠いた切り欠き部（１４）とを少なくとも一対備え、
   前記第２シート（２０）のタンク部（２２）は、当該タンク部（２２）の外周を切り起こした突部（２３）と、外周の一部を切り欠いた切り欠き部（２４）とを少なくとも一対備え、
   前記第１シート（１０）と第２シート（２０）とを交互に積層したときに、前記第１シート（１０）の切り欠き部（１４）と前記第２シート（２０）の突部（２３）、および前記第２シート（２０）の切り欠き部（２４）と前記第１シート（１０）の突部（１３）とがそれぞれ嵌合するように構成したことを特徴とする積層型熱交換器。
   

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