JP2008275210A - Heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高温ガス冷却用の熱交換器に関する。 The present invention relates to a heat exchanger for hot gas cooling.
従来の高温ガス冷却用の熱交換器は主としてステンレス鋼を用い、各部品間をニッケルろうによってろう付け固定していた。このニッケルろうは通常、粉末からなり、それをペースト剤を介して部品の接合部に付着させ、各部品を組み立てた状態で炉内等により一体にろう付け固定していた。 Conventional heat exchangers for cooling high-temperature gas mainly use stainless steel, and each part is brazed and fixed with nickel brazing. This nickel brazing is usually made of powder, which is adhered to the joints of the parts via a paste agent, and is brazed and fixed integrally in a furnace or the like in a state where the parts are assembled.
高温ガス用熱交換器の材料として、ステンレス材を用いる場合、そのろう付けが極めて面倒であるとともに、ろう材が高価であり、その結果、高温ガス用熱交換器のコスト高につながっていた。そこで、ステンレス鋼の代わりにアルミニューム材を用いることもできる。その場合には、アルミニュームクラッド材等を使用して、製作工数を減少し、ろう付けを比較的容易に行うことができるので、低コスト化が見込まれる。
しかしながら、アルミニューム材はステンレス鋼に比べて強度に劣る欠点がある。したがって、その板厚を十分厚くする必要がある。すると、材料コストの増加につながる。
When stainless steel is used as the material for the high temperature gas heat exchanger, brazing is extremely troublesome and the brazing material is expensive, resulting in high costs for the high temperature gas heat exchanger. Therefore, an aluminum material can be used instead of stainless steel. In that case, aluminum clad material or the like is used to reduce the number of manufacturing steps, and brazing can be performed relatively easily, so that cost reduction is expected.
However, aluminum materials have the disadvantage of being inferior in strength compared to stainless steel. Therefore, it is necessary to make the plate thickness sufficiently thick. This leads to an increase in material costs.
また、強度を向上させるため、板材に多数のリブを設けることが通常行われている。すると、そのリブ部分の材料が引伸ばされ部分的に板厚が減少する。
通常、熱交換器の耐圧試験は、所定の圧力を加えたとき、その変形量が0.2%以下になるようにする。それを超えるとケースと各偏平チューブとの隙間が大きくなり、その隙間から冷却水がバイパスしてしまい、偏平チューブ各部に均一にそれが流通しない欠点が生ずる。更には、各部品の接合部に応力が集中し、耐久性を低下させることになる。
そこで本発明は、可及的に薄いアルミニューム板を用い、リブや凸部を設けて強度強化を図るとともに、強度の弱い部分を補強した熱交換器を提供することを課題とする。
In order to improve the strength, it is usual to provide a large number of ribs on the plate material. Then, the material of the rib portion is stretched, and the plate thickness is partially reduced.
Usually, in a pressure test of a heat exchanger, when a predetermined pressure is applied, the deformation amount is set to 0.2% or less. Beyond that, the gap between the case and each flat tube becomes large, and cooling water bypasses from the gap, resulting in a disadvantage that it does not circulate uniformly in each part of the flat tube. Furthermore, stress concentrates on the joint of each component, and durability is reduced.
Therefore, an object of the present invention is to provide a heat exchanger that uses a thin aluminum plate as much as possible, provides ribs and protrusions to enhance strength, and reinforces a weak portion.
請求項1に記載の本発明は、並列された多数の偏平チューブ(1)の両端がヘッダープレート(2)に貫通されたコア(3)と、
各ヘッダープレート(2)間の外周を被嵌する略方形のケース(4)と、を具備し、
各偏平チューブ(1)は、その断面の長軸に平行な対向する一対の平坦部(1a)と両平坦部の幅方向の両縁間を一体に連結する弧状部(1b)とを有し、その平坦部(1a)に多数の凸部(5)が互いに離間してその外面側に一体に突出し、隣接する偏平チューブ(1)はその凸部(5)の先端が互いに接触し、
前記ケース(4)は、前記各偏平チューブ(1)の平坦部(1a)に平行な側面(4a)に、その内面側に多数の凸部(6)が一体に突設され、その側面(4a)に直交する平面(4b)には、複数の補強リブ(7) が互いに離間しケースの幅方向に一体に延在し、
コア(3)の最側に位置する偏平チューブ(1)は、その凸部(5)が前記ケース(4)の側面(4a)の前記凸部(6)に接触され、各偏平チューブ(1)の前記弧状部(1b)と前記クーラケース(4)の前記平面(4b)との間は隙間(t)を有し、
複数の前記補強リブ(7)間が連結されるように、前記ケース(4)の前記平面(4b)側のみに補強板(8) が接し、
各部品の各接触部間が一体にろう付け固定されたことを特徴とする熱交換器である。
The present invention according to
A substantially rectangular case (4) that fits the outer periphery between the header plates (2), and
Each flat tube (1) has a pair of opposed flat portions (1a) parallel to the major axis of its cross section and an arcuate portion (1b) that integrally connects both edges in the width direction of both flat portions. In the flat portion (1a), a large number of convex portions (5) are spaced apart from each other and project integrally on the outer surface side thereof, and the adjacent flat tubes (1) are in contact with the tips of the convex portions (5),
In the case (4), a plurality of convex portions (6) are integrally projected on the side surface (4a) parallel to the flat portion (1a) of each flat tube (1) on the inner surface side thereof. On the plane (4b) orthogonal to 4a), a plurality of reinforcing ribs (7) are separated from each other and extend integrally in the width direction of the case,
The flat tube (1) located on the outermost side of the core (3) has its convex portion (5) in contact with the convex portion (6) of the side surface (4a) of the case (4), and each flat tube (1 ) Between the arcuate part (1b) and the plane (4b) of the cooler case (4) has a gap (t),
The reinforcing plate (8) is in contact with only the flat surface (4b) side of the case (4) so that the plurality of reinforcing ribs (7) are connected,
The heat exchanger is characterized in that each contact portion of each component is integrally brazed and fixed.
請求項2に記載の本発明は、請求項1において、
前記補強板(8)に一以上のリブ(12)が曲折形成され、そのリブ(12)と前記補強リブ(7) とが交差するように接合された熱交換器である。
The present invention according to
One or more ribs (12) are bent on the reinforcing plate (8), and the rib (12) and the reinforcing rib (7) are joined so as to intersect with each other.
本発明の熱交換器は、ケース4の平面4bのみに補強板8が接し、複数の補強リブ7間が連結されるように一体にろう付け固定されたから、ケース4の比較的強度の弱い部分のみを補強し、全体として耐圧性の高い高温ガス用熱交換器を提供できる。
すなわち、ケース4の側面4aはそこに突設された多数の凸部6が偏平チューブ1の多数の凸部5に接触され一体にろう付け固定されているため、耐圧強度が大きな部分であり、偏平チューブ1と隙間を介して対向しているケース4の平面4bのみが耐圧強度の低い部分であるが、その平面4bは補強板8によって補強されているため、耐圧強度が大となる。それにより、ケース4全体の板厚を増すことなく、全体としての耐圧性を向上しうる。
上記構成において、補強板8に1以上のリブ12を曲折形成し、そのリブ12と補強リブ7とが交差するように接合されたものにおいては、更に耐圧性を向上しうる。
In the heat exchanger of the present invention, the
That is, the
In the above configuration, in the case where one or
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は本発明の熱交換器の要部を示し、補強板8を分解した状態を示す斜視略図、図2は同高温ガス用熱交換器の要部横断面図、図3は同要部縦断面図である。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a schematic perspective view showing a state in which the
この熱交換器は、多数の偏平チューブ1を並列し、それぞれの偏平チューブ1の両端(一方側を省略する。以下同じ)をヘッダープレート2に貫通させてコア3を形成する。そして、コア3の外周にケース4を被嵌するとともに、ヘッダープレート2の周縁またはケース4の端縁にヘッダ11の開口部を接合したものである。
偏平チューブ1は一対の平坦部1aが対向するとともに、その平坦部1aの両端縁間が一体に弧状部1bによって接続されている。そして、平坦部1aの外面側に多数の凸部5が定間隔に突出形成されている。
このような偏平チューブ1は、一対のプレートをプレス成形により浅い溝状に形成して互いに逆向きに嵌着することにより形成できる。並列された各偏平チューブ1のそれぞれの凸部5はこの例では互いに整合して接触するが、整合しなくてもよい。
In this heat exchanger, a large number of
The
Such a
次に、偏平チューブ1の集合体からなるコア3の外周には、ケース4が被嵌される。ケース4の横断面は略方形に形成され、その同側面4aの内面側に多数の凸部6が突設する。この凸部6の位置は、この例では偏平チューブ1の凸部5に整合するが、整合しなくてもよい。また、側面4aに直行する平面4bには、多数の補強リブ7が幅方向に延在する。
そして、ケース4の両端開口がヘッダープレート2の外周に被嵌される。なお、ケース4の長手方向両端部外周に冷却水パイプ9の一端が連通される。そして、偏平チューブ1の上端および下端はケース4に接することなく隙間tが形成される。
このように隙間tを設けることにより、冷却水パイプ9から供給される冷却水を各偏平チューブ1外周に均等に流通させることができる。
Next, the
Then, both end openings of the
By providing the gap t in this way, the cooling water supplied from the cooling water pipe 9 can be evenly distributed to the outer periphery of each
次に、この例では平坦な補強板8がケース4の各補強リブ7間を連結するように配置され、全体を組み立てた状態で、その組立体を高温の炉内に挿入し、一体的にろう付け固定するものである。なお、このとき互いに接触する部品の一方の表面には予め、ろう材が被覆または、ろう材が介挿される。
このようにしてなる高温ガス用熱交換器は、一方のヘッダ11から高温ガス14が各偏平チューブ1内に導かれ、他方のヘッダ11からそれが流出する。そして、ケース4の長手方向一端に設けた冷却水パイプ9から冷却水13がケース4内に流入し、各偏平チューブ1外周を流通して、他方の冷却水パイプ9からそれが流出する。そして、冷却水13と高温ガス14との間に熱交換が行われるものである。
Next, in this example, a flat reinforcing
In the high-temperature gas heat exchanger thus configured, the high-
次に、図4は本発明の第2の実施の形態を示し、図1のそれと異なる点は補強板8の形状のみである。この例では、補強板8の表面に複数のリブ12がその長手方向に一体に延在し、そのリブ12とケース4の補強リブ7とが交差するように接合される。このように補強板8にリブ12を設けることにより、ケース4の平面4b側の強度を更に向上させることができる。
Next, FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention. The only difference from FIG. 1 is the shape of the reinforcing
1 偏平チューブ
1a 平坦部
1b 弧状部
2 ヘッダープレート
3 コア
4 ケース
4a 側面
4b 平面
5 凸部
1 Flat tube
1a Flat part
1b Arc
2 Header plate
3 core
4 cases
4a side
4b plane
5 Convex
6 凸部
7 補強リブ
8 補強板
9 冷却水パイプ
10 欠切部
11 ヘッダ
12 リブ
13 冷却水
14 高温ガス
6 Convex
7 Reinforcing ribs
8 Reinforcement plate
9 Cooling water pipe
10 Notch
11 Header
12 ribs
13 Cooling water
14 Hot gas
Claims (2)
各ヘッダープレート(2)間の外周を被嵌する略方形のケース(4)と、を具備し、
各偏平チューブ(1)は、その断面の長軸に平行な対向する一対の平坦部(1a)と両平坦部の幅方向の両縁間を一体に連結する弧状部(1b)とを有し、その平坦部(1a)に多数の凸部(5)が互いに離間してその外面側に一体に突出し、隣接する偏平チューブ(1)はその凸部(5)の先端が互いに接触し、
前記ケース(4)は、前記各偏平チューブ(1)の平坦部(1a)に平行な側面(4a)に、その内面側に多数の凸部(6)が一体に突設され、その側面(4a)に直交する平面(4b)には、複数の補強リブ(7) が互いに離間しケースの幅方向に一体に延在し、
コア(3)の最側に位置する偏平チューブ(1)は、その凸部(5)が前記ケース(4)の側面(4a)の前記凸部(6)に接触され、各偏平チューブ(1) の前記弧状部(1b)と前記クーラケース(4)の前記平面(4b)との間は隙間(t)を有し、
複数の前記補強リブ(7)間が連結されるように、前記ケース(4)の前記平面(4b)側のみに補強板(8)が接し、
各部品の各接触部間が一体にろう付け固定されたことを特徴とする熱交換器。 A core (3) in which both ends of a number of parallel flat tubes (1) are penetrated by a header plate (2);
A substantially rectangular case (4) that fits the outer periphery between the header plates (2), and
Each flat tube (1) has a pair of opposed flat portions (1a) parallel to the major axis of its cross section and an arcuate portion (1b) that integrally connects both edges in the width direction of both flat portions. In the flat portion (1a), a large number of convex portions (5) are spaced apart from each other and project integrally on the outer surface side thereof, and the adjacent flat tubes (1) are in contact with the tips of the convex portions (5),
In the case (4), a plurality of convex portions (6) are integrally projected on the side surface (4a) parallel to the flat portion (1a) of each flat tube (1) on the inner surface side thereof. On the plane (4b) orthogonal to 4a), a plurality of reinforcing ribs (7) are separated from each other and extend integrally in the width direction of the case,
The flat tube (1) located on the outermost side of the core (3) has its convex portion (5) in contact with the convex portion (6) of the side surface (4a) of the case (4), and each flat tube (1 ) Between the arcuate part (1b) and the plane (4b) of the cooler case (4) has a gap (t),
A reinforcing plate (8) is in contact with only the flat surface (4b) side of the case (4) so that a plurality of the reinforcing ribs (7) are connected,
A heat exchanger characterized in that each contact portion of each component is integrally brazed and fixed.
前記補強板(8)に一以上のリブ(12)が曲折形成され、そのリブ(12)と前記補強リブ(7) とが交差するように接合された熱交換器。 In claim 1,
One or more ribs (12) are bent on the reinforcing plate (8), and the rib (12) and the reinforcing rib (7) are joined so as to intersect.
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