JP2007132540A - 積層型熱交換器のコアプレート - Google Patents

Abstract

【課題】 運搬およびセッティングの際に生じるプレート立ち上がり部間での密着を防ぎ、プレートのかみ込みを防止することができ、熱交換器の製造工程上で発生する機械停止時間ロスを削減することができる
【解決手段】 ２つの流通孔３，４を一方側に、２つのホールフランジ５，６を他方側に備えた矩形のコアプレート１０を、流通孔３，４側とホールフランジ５，６側とが交互に位置するように多数積層して冷却水流路１１とオイル流路１２とを交互に形成した熱交換コアのコアープレートにおいて、傾斜環状の立ち上がりフランジの端部の所定位置に、矩形プレート底壁に対して直角方向の爪状片を形成するように構成したことを特徴とする積層型熱交換器の熱交換コアのコアプレート。

【選択図】図３

Description

この発明は、例えば内燃機関の潤滑油や自動変速機の作動油等の冷却に用いられる積層型熱交換器のコアプレートの形状に関し、特に、コアプレートの積み重ね状態においてコアプレート同士が噛み合ってしまって分離しにくくなるのを防止する構造に関する。

内燃機関等の熱交換器として、多数のコアプレートを積層して各プレート間に冷却水流路とオイル流路とを交互に形成するようにした積層型熱交換器が知られている。この熱交換器は、図８〜図９に示すような皿状のコアプレート９０を多数積み重ねて形成される。コアプレート９０は、その外周部に外方へ若干傾斜する環状の立ち上がりフランジ８２を有する皿状の矩形プレート８１の中央にセンターホールフランジ８３が形成され、矩形プレート８１の対角線上の位置に、２つの流通孔８４，８５が矩形プレート８１の中心に対して互いに対称の位置に形成され、他の対角線上の位置に、内方に突出するプレートの立ち上がりフランジ８２の向きと同方向に突出するとともに、上端で内方に屈曲する環状の平坦部８６ａ，８７ａを有する２つのホールフランジ８６，８７が、矩形プレート８１の中心からの距離を前記流通孔８４，８５の場合と同じくして、しかも中心に対して互いに対称の位置に形成されている。

このような矩形皿状のコアプレート９０を、流通孔８４，８５とホールフランジ８６，８７とが交互に位置するように水平方向に９０度回転させて多数積層し、各々のコアプレート９０，９０間に冷却水通路９１とオイル流路９２とを交互に形成して熱交換コアを構成する。このような熱交換コアの下面に、冷却水の入口・出口ポート、オイルの入口・出口ポートを形成した平坦状の底部プレートを配置するとともに、上面にセンターホールフランジと一方のホールフランジとを連通する凹部を形成した頂部プレートで閉塞し、一体ろう付けして、積層型熱交換器が構成される。

このような積層型熱交換器として、次のような技術が知られている。
特開２００２−３３２８１８号公報

コアプレートのプレス加工後や熱交換器の組み付け時等において、コアプレートをストックする場合、コアプレートを同一方向に積み重ねておく必要がある。プレートの外周立ち上がりフランジおよび内周のホールフランジは、前者が外方に、後者が内向きに傾斜した形状となっているため、プレート同士が噛み合って容易に分離できなくなってしまい（図９参照）、作業能率の低下、自動組み付けの阻害要因となっている。

この発明は、上記問題を解決するもので、外周に外向きに傾斜する環状の立ち上がりフランジを有し、底壁に２つの流通孔と立ち上がりフランジの向きと同方向に突出し上端で内方に屈曲する環状の平坦面を有する２つのホールフランジとを流通孔とホールフランジそれぞれが対角線、または、中心線に対して対称になるような位置に形成してなる矩形または丸形皿状のコアプレートを、流通孔側とホールフランジ側とが交互に位置するように水平方向に９０度または１８０度回転させて順次積層し、各々のプレート間に冷却水流路とオイル流路とを交互に形成するように構成して一体ロー付けする積層型熱交換器の熱交換コアのコアプレートにおいて、傾斜環状の外周立ち上がりフランジの端部の所定位置に、矩形プレート底壁に対して直角方向の爪状片を形成するように構成したものである。

傾斜環状の立ち上がりフランジの端部の所定位置に、コアプレートの底壁に対して直角方向の爪状片を形成するように構成することによって、多数のプレートを積み重ねた状態で、各プレートが嵌合密着するのを防止して、熱交換器の製造工程上で発生する作業能率の低下、機械停止時間ロスの発生を防止することができる。

以下、図面に示す実施するための最良の形態により、本発明を詳細に説明する。図１〜図５は、この発明に係るコアプレートの第１の実施形態およびそれを用いた熱交換器を示すもので、コアプレート１０は、ステンレス材からなり、外周部に外方へ若干傾斜する環状の立ち上がりフランジ２を有する皿状の矩形（本実施の形態のものは正方形）プレート１の中央に、内方へ若干傾斜する内周立ち上がりフランジ３ａおよび孔３ｂを有するセンターホールフランジ３が形成され、さらに、矩形プレート１の対角線上の位置に円形の２つの流通孔４，５が形成され、他の対角線上の位置に矩形プレート１の立ち上がりフランジ２の向きと同方向に突出するとともに上端で内方に屈曲する環状の平坦部６ａ，７ａを有し、その内側に流通孔４，５と同形の孔６ｂ，７ｂを有する２つのホールフランジ６，７が、プレート１の中心からの距離を流通孔４，５の場合と同じくして、しかもプレート１の中心に対して互いに対称の位置に形成されている。センターホールフランジ３の高さ, 傾斜角度は、外緑に形成された外周の立ち上がりフランジ２と同じに設定される。ホールフランジ６，７の高さは、外周立ち上がりフランジの高さより低く（例えば、１／２の高さ）設定される。外周立ち上がりフランジ２およびセンターホールフランジ３の傾斜角度は、コアプレート１０を積層させたときにそれぞれの間隙が次のコアプレート１０のホールフランジ６，７等の高さになるとともに、立ち上がりフランジ２の外面と次の立ち上がりフランジ２の内面とが互いに密に接するよう設定される。
傾斜環状の外周立ち上がりフランジ２およびセンターホールフランジ３の端部には、プレート１の底壁に対して直角方向の爪状片８，９が設けられている。爪状片８，９は、コアプレートの各辺に２ヶ所づつ、センターホールフランジ３には、等間隔に４ヶ所設けれている。

流通孔４，５は、冷却水流路１１においてはそれぞれ冷却水入口，冷却水出口を、オイル流路１２においては、オイル入口，オイル出口を構成する。またコアプレート１０の内部で、流通口４，５、ホールフランジ３，６，７以外の部分にはフィンプレート１３が配設される（図３参照）。フィンプレート１３の高さは、ホールフランジ６，７と同じ高さに設定される。

このような皿状のコアープレート１０を、フィンプレート８を内部に配設して、流通孔３，４とホールフランジ５，６とが交互に位置するように９０度回転させて多数積層され、各々の矩形プレート１０，１０間に冷却水流路１１とオイル流路１２とを交互に形成する。この状態では、各コアプレート１０は爪状片の作用によりそれぞれが浮いた状態になっている。各プレート１０，１０が密着され、ろう付された状態で熱交換コア１５が構成される。

図３〜図５において、熱交換コア１５の下面には底部プレート１６が、上面には頂部プレート１７が配設される。底部プレート１６は、ステンレス材の厚板からなり、正方形状をしており、コアプレート１０よりその大きさが大きい。底部プレート１６の四隅にはエンジンブロック等への取り付けのためのボルト孔１６ａが設けられ、さらにコアプレート１０の流通孔４およびセンターホールフランジ３の孔に対応する位置にそれぞれ孔があけられており、オイル入口１６ｂ、オイル出口１６ｃを構成する。各オイル通路１２または各冷却水通路１１同士が、流通孔３，４とホールフランジ５，６の孔５ｂ, ６ｂを介して、オイル，冷却水が一段おきに各通路１２，１１に分散して平行に流れるようになっている。

頂部プレート１７は、ステンレス材からなり、熱交換コア１５の上面に配設され、コアプレート１０のように皿状をしていて、最上段のコアプレート１０の内側に嵌合される。上部プレート１７には、コアプレート１０の流通孔４，５と同じ位置に孔が形成されており、その部分に水の流入パイプ１７ａ，流出パイプ１７ｂが固着される。コアプレート１０の一方の立ち上がりフランジ６ａの対応する位置に、立ち上がりフランジ６ａを覆うように凹部（上に凸）１７ｃが形成され、他の立ち上がりフランジと中心のホールフランジとの間を連通する連通凹部（上方に凸）１７ｄが形成されている。

部品の保管状態においてはコアプレート１０が同じ方向に重ねられても、爪状片８，９の先端内側はコアプレートの外寸に対して板厚分だけ内方に位置するので、爪状片８の先端内側は、爪状片８が上側のコアプレート１０の傾斜立ち上がりフランジ７，センターホールフランジ３の途中で引っかかることになり、それ以上深く入り込むことがなく、取り易い状態に維持される。（図２参照）従って、各コアプレート１０，１０が噛み合って取り外しにくくなることがなく、作業性がよくなり、また生産ラインの自動化も容易となる。

次に、積層型熱交換器の組み付けについて述べる。組み付けには、図３に示すような組み付け治具１８が用いられ、組み付け治具１８は、下板１８ａ、下板１８ａの四隅の穴に配設された４本のボルト１８ｂ、押え板１８ｄ、ナット１８ｅとからなる。組み付け治具１８の下板１８ａ上に底部プレート１６が配置され、底部プレート１６の上に、フィンプレート１３が配設され、多数のコアプレート１０が重ねられる。最下段に位置するコアプレート１０の一方の流通孔４およびセンターホールフランジ３の孔３ｂが、それぞれ、底部プレート１６のオイル入口１６ｂ，オイル出口１６ｃと一致するように配置され、次に、次のコアプレート１０が水平方向に９０°回転されて重ねられる。順次重ねられて、最上段のオイル流路１２となるコアプレート１０の上に頂部プレート１７が配設される。頂部プレート１７の両凹部１７ｃ，１７ｄが最上段のコアプレート１０の両ホールフランジ１０直上に位置するように配設され、このとき流通孔４，５が上部プレート１７の対角線上にある水パイプ１７ａ，１７ｂがあらかじめ溶接された孔に位置するようになる。この状態においては、各プレート１０，１７は爪状片８，９の作用により浮いた状態になっている。各部材の間にはろう材が配設される。このように組み付けられたろう付け前の熱交換器の上に錘１９を介して押え板１８ｄが配設される。各部品を組み付けた状態においては、各部品が上に載った状態であるが、錘を挟んだ状態で押え板を介してナット１８ｅで締め付けられると、爪状片８，９の部分が外方に広げられて、密着状態になる。この状態で炉の中に入れられてろう付けがなされ、積層型熱交換器２５が完成する。（図６参照）

このような積層型熱交換器２５は、図５に示すように、パッキングを介してエンジンブロックにボルトで取り付けられる。最下段のコアプレート１０の流通孔４（ホールフランジ６，７の孔６ａ，７ｂを介して一段おきにオイル流路１２に連通する）およびセンターホールフランジ３の孔３ｂは、底部プレート１６のオイル入口１６ｂ，オイル出口１６ｃに接続される。最上段のコアプレート１０の流通孔４，５（ホールフランジ６，７を介して１段下のコアプレート１０の各冷却流路１１に連通する）は、頂部プレート１７に取り付けられた流入パイプ１７ａ，流出パイプ１７ｂに連通される。

底部プレート１６のオイル入口１６ｂから入ったオイルは、コアプレート１０の流通孔４から入り、ホールフランジ５の孔５ｂおよび流通孔４を通って流れ、一層おきの各オイル通路１２に至り、最上段のホールフランジ７の孔７ｂから上部プレートの連通凹部１７ｄを通り、センターホールフランジ３で作る通路を下り、オイル出口１６ｃからエンジンに戻る。上部プレート１７の流入パイプ１７ａから入った冷却水は一段おきの各段の冷却水通路を通り上部プレートの出口パイプ１７ｂから排出される。この間に冷却水とオイル間で熱交換がなされ、オイルが冷却水により冷却される。

図７は、この発明に係るコアプレートの第２の実施の形態を示すもので、コアプレート５０は、外周部に外方へ若干傾斜する環状の立ち上がりフランジ４２を有する皿状の矩形プレート４１の一方側に、円形の２つの流通孔４４，４５が矩形プレート４１の中心線ＣＬに対して互いに対称の位置に形成され、さらに、他方側に矩形プレート４１の立ち上がりフランジ４２の向きと同方向に突出するとともに上端で内方に屈曲する環状の平坦部４６ａ，４７ａを有し、その内側に孔４６ｂ，４７ｂを有する２つのホールフランジ４６，４７が、プレート４１の中心線ＣＬからの距離を流通孔４４，４５の場合と同じくして、しかも中心線ＣＬに対して互いに対称の位置に形成されている。ホールフランジ４６，４７の高さは、矩形プレートの外緑に形成された環状の立ち上がりフランジ４２の高さより低く（例えば、１／２）設定されている。

さらに、矩形プレート４１には、２つの流通口４４，４５の間に位置し、流通口４４，４５が形成される側の立ち上がりフランジ（側壁）から矩形プレート４１の中央部にかけて形成されるとともに矩形プレート４１の中央部において中心線ＣＬに対して一方の側に折れ曲がる形状の突条４９が形成される。突条４９の先端は、矩形プレートの両ホールフランジ４６, ４７側に延伸している。突条４９の断面形状は台形状でこれによって流通孔４４，４５の間を二分するように形成される。流通孔４４，４５は、冷却水流路５１においてはそれぞれ冷却水入口，冷却水出口を、オイル流路５２においては、オイル入口，オイル出口を構成する。突条４９の高さは、ホールフランジ４６，４７の高さと同じに設定される。またコアプレート５０の内部で、流通口４４，４５、ホールフランジ４６，４７、突条４９以外の部分にはフィンプレートが配設される。フィンプレートの高さは、ホールフランジ４６，４７、突条４９と同じ高さに設定される。矩形プレート５０の立ち上がりフランジ４２の傾斜角度は、それらを積層させたときにそれぞれの間隙が次のコアプレート５０のホールフランジ４６，４７等の高さになるとともに、立ち上がりフランジ４２の外面と次の立ち上がりフランジ４２の内面とが互いに密に接するように設定される。突条４９の折れ曲がる位置および先端位置は適宜設定される。傾斜環状の外周立ち上がりフランジ４２の端部には、矩形プレート４１の底壁に対して直角方向の爪状片４８が設けられている。爪状片４８は、コアプレートの各辺に２ヶ所づつ設けれている。

このような矩形皿状のコアープレート５０を、フィンプレートを内部に配設して、流通孔４４，４５（一方）側とホールフランジ４６，４７（他方）側とが交互に位置するように１８０度回転させて多数積層され、各々の矩形プレート４１，４１間に冷却水流路５１とオイル流路５２とを交互に形成するように積層して熱交換コアが形成される。部品の保管状態ではコアプレート５０が同じ方向に重ねられても爪状片４８が上側のコアプレートの傾斜立ち上がりの途中で引っかかるので、それ以上深く入り込むことがなく、取り易い状態に維持される。従って、各コアプレート５０が噛み合って取り外しにくくなることがないので、作業性がよくなり、また生産ラインの自動化も容易となる。

熱交換コアの下面にはコアプレート５０の流通孔４４，４５およびホールフランジ孔４６，４７に対応する位置に４つの孔があけられ、冷却水入口、 冷却水出口およびオイル入口オイル出口を形成した底部プレートが、上面には頂部プレートが配設されて積層型熱交換器が構成される。１層おきに各冷却水通路５１または各オイル通路５２同士が、流通孔４３，４４とホールフランジ４５，４６の孔４５ｂ, ４６ｂを介して、冷却水，オイルが一段おきに各通路５１，５２に分散して平行に流れるようになっている。各部品を組み付けた状態においては、各部品が上に載った状態であるが、第１の実施の形態のように治具で締め付けられると爪状片４９の部分を外方に広げられて、密着状態になり、この状態で炉の中に入れられてろう付けがなされる。

上記実施の形態では、冷却水の流入・流出パイプが頂部プレート、オイル入口・出口が底部プレートにある場合、および、冷却水入口・出口およびオイル入口・出口が底部プレートにある場合についての例を示したが、それらの一方または両方を頂部プレート側に設けてもよい。さらに、内部にフィンプレートが内装されている場合について示したが、冷却水通路またはオイル通路側のどちらか一方にだけ設けるようにしてもよい。フィンプレートに代えてプレートのプレス加工時にエンボスを設けるようにしてもよい。また、フィンプレートやエンボスを設けないものでも良い。

この発明は、冷却水とオイルの場合について例示したが、他の冷却媒体、被冷却媒体でもよい。

この発明に係る熱交換コアのコアプレートの第１の実施形態を示す斜視図。 同コアプレートの一部断面図。 この発明に係る熱交換コアのコアプレートを用いた熱交換器の断面図。 同熱交換器の上面図。 同熱交換器の組み付け時の状態を示す図。 同熱交換器の組み付け時の状態を示す部分詳細図。 この発明に係る熱交換コアのコアプレートの第２の実施形態を示す斜視図。 従来のコアプレートの斜視図。 従来のコアプレートの密着状態における部分断面図。

符号の説明

２，４２ 立ち上がりフランジ
４，５，４４，４５ 流通孔
６，７，４６，４７ ホールフランジ
６ａ，７ａ，４６ａ，４７ａ 平坦面
８，４８ 爪状片
１０，５１ コアプレート
１１，５１ 冷却水流路
１２，５２ オイル流路
１５ 熱交換コア
２５ 熱交換器

Claims (1)

1. 外周に外向きに傾斜する環状の立ち上がりフランジを有し、底壁に２つの流通孔と立ち上がりフランジの向きと同方向に突出し上端で内方に屈曲する環状の平坦面を有する２つのホールフランジとを、流通孔とホールフランジそれぞれが対角線、または、中心線に対して対称になるような位置に形成してなる矩形または丸形皿状のコアプレートを、流通孔側とホールフランジ側とが交互に位置するように水平方向に９０度または１８０度回転させて順次積層し、各々のプレート間に冷却水流路とオイル流路とを交互に形成するように構成して一体ロー付けする積層型熱交換器のコアプレートにおいて、傾斜環状の外周立ち上がりフランジの端部の所定位置に、矩形プレートの底壁に対して直角方向の爪状片を形成するように構成したことを特徴とする積層型熱交換器のコアプレート。

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