JP2011021847A

JP2011021847A - 熱交換器

Info

Publication number: JP2011021847A
Application number: JP2009168573A
Authority: JP
Inventors: Toshikatsu Karube; 敏克軽部
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 2009-07-17
Filing date: 2009-07-17
Publication date: 2011-02-03

Abstract

【課題】製造コストを低減しうる熱交換器を提供する。
【解決手段】オイルクーラとして用いられる熱交換器は、複数の扁平中空体２と、隣り合う扁平中空体２間に配置された１対の第１通風間隙形成部材と、両端に位置する扁平中空体２の外側に配置された１対の第２通風間隙形成部材４と、両端の扁平中空体２の外側に配置されて両第２通風間隙形成部材４に接合された取付用ブラケット７とを備えている。取付用ブラケット７は、平坦な板状のベース部21およびベース部21の前側縁部に設けられた取付部22を有している。両第２通風間隙形成部材４にブラケット押さえ部23を設ける。取付用ブラケット７のベース部21の両端部を、ブラケット押さえ部23により外側から押さえた状態で第２通風間隙形成部材４に接合する。
【選択図】図３

Description

この発明は、コンプレッサ、工作機械、油圧機器などの産業機械のオイルクーラ、アフタークーラ、ラジエータなどに使用される熱交換器に関する。

この明細書において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。

オイルクーラ、アフタークーラ、ラジエータなどに使用される熱交換器として、本出願人は、先に、幅方向を通風方向に向けるとともに互いに間隔をおいて配置された複数のアルミニウム製扁平中空体と、隣り合う扁平中空体間に、扁平中空体の長手方向両端部に位置するように配置されて扁平中空体に接合された１対のアルミニウム製第１通風間隙形成部材と、両端に位置する扁平中空体の外側に、扁平中空体の長手方向両端部に位置するように配置されて扁平中空体に接合された１対のアルミニウム製第２通風間隙形成部材と、隣り合う扁平中空体間でかつ両第１通風間隙形成部材間、および両端に位置する扁平中空体の外側でかつ両第２通風間隙形成部材間に配置されて扁平中空体に接合されたアルミニウム製コルゲートフィンとを備えている熱交換器を提案した（特許文献１参照）。

ところで、特許文献１記載には記載されていないが、特許文献１記載の熱交換器を上述した種々の産業機械に装着する際には、両端の扁平中空体のうち少なくとも一端の扁平中空体の外側に取付用ブラケットを配置して第２通風間隙形成部材に接合する必要がある。そして、取付用ブラケットの第２通風間隙形成部材への接合強度は高強度にする必要があるので、通常は、扁平中空体を構成する部品、通風間隙形成部材およびコルゲートフィンを一括ろう付した後に、取付用ブラケットがアルゴンアーク溶接法により、第２通風間隙形成部材に接合されるようになっている。

しかしながら、この場合、熱交換器を製造する工数が増加し、しかもアルゴンアーク溶接法は技能を有する作業者により行う必要があるので、製造コストが高くなるという問題がある。

特開２００７−２４４４０号公報

この発明の目的は、上記問題を解決し、製造コストを低減しうる熱交換器を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために以下の態様からなる。

1)幅方向を通風方向に向けるとともに互いに間隔をおいて配置された複数の扁平中空体と、隣り合う扁平中空体間に、扁平中空体の長手方向両端部に位置するように配置されて扁平中空体に接合された１対の第１通風間隙形成部材と、両端に位置する扁平中空体の外側に、扁平中空体の長手方向両端部に位置するように配置されて扁平中空体に接合された１対の第２通風間隙形成部材と、隣り合う扁平中空体間でかつ両第１通風間隙形成部材間、および両端に位置する扁平中空体の外側でかつ両第２通風間隙形成部材間に配置されて扁平中空体に接合されたフィンと、両端の扁平中空体のうち少なくとも一端の扁平中空体の外側に配置されて両第２通風間隙形成部材に接合された取付用ブラケットとを備えている熱交換器であって、
取付用ブラケットが、端部の扁平中空体と間隔をおくとともに幅方向を通風方向に向けた平坦な板状のベース部およびベース部の通風方向の一側縁部に設けられた取付部を有しており、両端の扁平中空体のうち少なくとも一端の扁平中空体の外側に配置された１対の第２通風間隙形成部材に、それぞれブラケット押さえ部が設けられ、取付用ブラケットのベース部の両端部が、ブラケット押さえ部により扁平中空体の並び方向の外側から押さえられた状態で第２通風間隙形成部材に接合されている熱交換器。

2)両端の扁平中空体のうち少なくとも一端の扁平中空体の外側に配置された１対の第２通風間隙形成部材における互いに対向した面が、通風方向に所定の長さを有するとともに扁平中空体の並び方向に所定の幅を有しており、当該１対の第２通風間隙形成部材の互いに対向する面に通風方向にのびるブラケット嵌入溝が形成され、取付用ブラケットのベース部の両端部が、通風方向の一端側からブラケット嵌入溝内に嵌め入れられ、当該１対の第２通風間隙形成部材におけるブラケット嵌入溝よりも扁平中空体の並び方向外側部分がブラケット押さえ部となされている上記1)記載の熱交換器。

3)両端の扁平中空体のうち少なくとも一端の扁平中空体の外側に配置された１対の第２通風間隙形成部材における互いに対向した面が、通風方向に所定の長さを有するとともに扁平中空体の並び方向に所定の幅を有しており、当該１対の第２通風間隙形成部材の互いに対向する面に通風方向にのびるブラケット押さえ部材が一体に設けられ、取付用ブラケットのベース部の両端部がブラケット押さえ部にろう付されている上記1)記載の熱交換器。

上記1)〜3)の熱交換器によれば、取付用ブラケットが、端部の扁平中空体と間隔をおくとともに幅方向を通風方向に向けた平坦な板状のベース部およびベース部の通風方向の一側縁部に設けられた取付部を有しており、両端の扁平中空体のうち少なくとも一端の扁平中空体の外側に配置された１対の第２通風間隙形成部材に、それぞれブラケット押さえ部が設けられ、取付用ブラケットのベース部の両端部が、ブラケット押さえ部により扁平中空体の並び方向の外側から押さえられた状態で第２通風間隙形成部材に接合されているので、取付用ブラケットのベース部の両端部と第２通風間隙形成部材のブラケット押さえ部との接合をろう付により行ったとしても、取付用ブラケットの第２通風間隙形成部材への接合強度を高強度にすることができる。したがって、取付用ブラケットのベース部の両端部と第２通風間隙形成部材との接合を、扁平中空体を構成する部品、第１および第２通風間隙形成部材、ならびにコルゲートフィンの一括ろう付時に同時にろう付により行うことができる。したがって、アルゴンアーク溶接法により取付用ブラケットのベース部を第２通風間隙形成部材に接合する必要はなく、熱交換器を製造する工数を減らすことができるとともに、技能を有する作業者が不要になって製造コストを低減することができる。

この発明の熱交換器の全体構成を示す斜視図である。一部を省略した図１のＡ−Ａ線拡大断面図である。図１の要部を拡大して示す部分斜視図である。第２通風間隙形成部材の変形例を示す図３相当の図である。

以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

この実施形態は、この発明による熱交換器をコンプレッサのオイルクーラに適用したものである。ここで、コンプレッサとしては、たとえばロードコンプレッサ、ガスタービンに用いられるコンプレッサ、鉄道車両用ブレーキに用いられるコンプレッサなどが挙げられる。

以下の説明において、隣り合う扁平中空体間を流れかつ扁平中空体内を流れるオイルと熱交換する空気の流れ方向の下流側、すなわち図１に矢印Ｘで示す方向（図２の右側）を前、これと反対側を後というものとする。また、以下の説明において、図１の上下、左右をそれぞれ上下、左右というものとする。

なお、上下、左右および前後は、便宜上定義したものであって、上下、左右および前後はそれぞれ入れ替わる場合もある。

図１および図２はこの発明による熱交換器を適用したオイルクーラの全体構成を示し、図３はその要部の構成を示す。

図１および図２において、オイルクーラ(1)は、幅方向を前後方向に向けるとともに上下方向に間隔をおいて並列状に配され、かつ左右方向にのびる複数のアルミニウム製高温オイル流通用扁平中空体(2)と、隣り合う扁平中空体(2)間に、扁平中空体(2)の左右両端部（長手方向両端部）に位置するように配置されて扁平中空体(2)に接合された１対のアルミニウム押出形材製第１通風間隙形成部材(3)と、上下両端に位置する扁平中空体(2)の上下方向外側（並び方向外側）に、扁平中空体(2)の左右両端部に位置するように配置されて扁平中空体(2)に接合された１対のアルミニウム押出形材製第２通風間隙形成部材(4)と、隣り合う扁平中空体(2)間でかつ左右両第１通風間隙形成部材(3)間、および上下両端に位置する扁平中空体(2)の上下方向外側でかつ左右両第２通風間隙形成部材(4)間の通風間隙(5)に配置されて扁平中空体(2)にろう付されたアルミニウム製コルゲートフィン(6)と、上下両端の第２通風間隙形成部材(4)および上下両端のコルゲートフィン(6)の外側に配置されて第２通風間隙形成部材(4)およびコルゲートフィン(6)にろう付された上下のアルミニウム製取付用ブラケット(7)とを備えている。

扁平中空体(2)は、両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートよりなりかつ上下方向に間隔をおいて配された左右方向に長い２枚の長方形状平板(8)と、上下両平板(8)間に配されかつ両平板(8)にろう付されたアルミニウム押出形材製流路形成体(9)とよりなる。図示は省略したが、上下両平板(8)の左右両端部には、扁平中空体(2)内を外部に通じさせる貫通穴が形成されている。

流路形成体(9)は、上下両平板(8)の前後両側縁部間にそれぞれ配されかつ左右方向にのびる２つの直線状サイドバー(11)と、両サイドバー(11)の高さの中間部に跨って一体に設けられた１つの伝熱面積拡大部(12)と、両サイドバー(11)の左右両端にそれぞれ一体に設けられて前後方向内方にのび、かつ先端が互いに当接させられてろう付されたエンドバー(10)とよりなる。両サイドバー(11)および両エンドバー(10)は上下両平板(8)にろう付されている。図示は省略したが、伝熱面積拡大部(12)の左右両端部における第１通風間隙形成部材(3)と対応する部分は切除されている。

詳細な図示は省略したが、流路形成体(9)の伝熱面積拡大部(12)は、上方突出屈曲部(13a)と下方突出屈曲部(13b)とが、水平部(13c)を介して左右方向に交互に設けられてなる波状帯板部(13)が、前後方向に複数並べられかつ水平部(13c)において相互に一体に連結されることにより形成されたものである。また、伝熱面積拡大部(12)において、前後方向に隣接する波状帯板部(13)の上方突出屈曲部(13a)どうしおよび下方突出屈曲部(13b)どうしはそれぞれ左右方向にずれて形成されている。

図示は省略したが、オイルクーラ(1)の上下に隣り合う扁平中空体(2)間の左右両端部に配置された第１通風間隙形成部材(3)には、扁平中空体(2)の上下両平板(8)の左右両端部の貫通穴に通じる垂直状の連通穴が形成されている。

オイルクーラ(1)の上下両端の扁平中空体(2)の上下方向外側に配置された第２通風間隙形成部材(4)は平面から見た外形および上下方向の高さが第１通風間隙形成部材(3)と同じであり、連通穴は形成されておらず、中実状となっている。

そして、扁平中空体(2)の左右両端部、左右両端部に配置された第１通風間隙形成部材(3)、および左右両端部に配置された第２通風間隙形成部材(4)によって、オイルクーラ(1)の２つのタンク部(14)(15)が形成されている。左側タンク部(14)の全体が入口ヘッダ部(16)となり、右側タンク部(15)の全体が出口ヘッダ部(17)となっている。入口ヘッダ部(16)において、すべての扁平中空体(2)の内部空間の左端部と、第１通風間隙形成部材(3)の連通穴とが扁平中空体(2)の上下両平板(8)の左側貫通穴により通じさせられている。また、出口ヘッダ部(17)において、すべての扁平中空体(2)の内部空間の右端部と、すべての第１通風間隙形成部材(3)の連通穴とが扁平中空体(2)の上下両平板(8)の右側貫通穴により通じさせられている。左側タンク部(14)には入口ヘッダ部(16)内を外部に通じさせるオイル入口（図示略）が形成され、左側タンク部(14)の外面にオイル入口に通じる入口部材(18)が接合されている。右側タンク部(15)には出口ヘッダ部(17)内を外部に通じさせるオイル出口（図示略）が形成され、右側タンク部(15)の外面にオイル出口に通じる出口部材(19)が接合されている。

上側の取付用ブラケット(7)は、上端の扁平中空体(2)と間隔をおくとともに幅方向を通風方向に向けた平坦な板状のベース部(21)およびベース部(21)の通風方向の一側縁部、ここでは前側縁部に全長にわたって上方に突出するように一体に設けられた取付部(22)を有しており、ベース部(21)の左右両端部が、上側の両第２通風間隙形成部材(4)に設けられたブラケット押さえ部(23)により上下方向外側から押さえられた状態で第２通風間隙形成部材(4)にろう付されている。また、上側の取付用ブラケット(7)の取付部(22)には、複数の取付具挿通穴(24)が長さ方向に間隔をおいて形成されている。

図３に示すように、上側の左右両第２通風間隙形成部材(4)における互いに対向した面、すなわち左右方向内面(4a)は、前後方向（通風方向）に所定の長さを有するとともに上下方向に（扁平中空体(2)の並び方向）に所定の幅を有する垂直面となっている。上側の左右両第２通風間隙形成部材(4)の左右方向内面(4a)の上端部に、前後方向にのびかつ前後両端が第２通風間隙形成部材(4)の前後両面に開口したブラケット嵌入溝(25)がそれぞれ形成されている。取付用ブラケット(7)のベース部(21)の左右両端部は、通風方向の一端側からブラケット嵌入溝(25)内に嵌め入れられた状態で、第２通風間隙形成部材(4)におけるブラケット嵌入溝(25)の上下両側面にろう付されている。なお、取付用ブラケット(7)のベース部(21)の左右両端部は、ブラケット嵌入溝(25)の下側面にのみろう付されていてもよい。そして、第２通風間隙形成部材(4)におけるブラケット嵌入溝(25)よりも上側部分（扁平中空体(2)の並び方向外側部分）がブラケット押さえ部(23)となっている。また、上側の取付用ブラケット(7)のベース部(21)は上端のコルゲートフィン(6)にろう付されており、サイドプレートを兼ねている。

取付用ブラケット(7)の第２通風間隙形成部材(4)へのろう付は、所定部分にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートを用いて取付用ブラケット(7)を形成し、当該アルミニウムブレージングシートのろう材層を利用して行われることが好ましいが、これに限定されるものではなく、所定部分にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートやろう材からなるシートを、取付用ブラケット(7)とは別個に用意し、これらを用いてろう付してもよい。

下側の取付用ブラケット(7)および下側の左右両第２通風間隙形成部材(4)は、上側の取付用ブラケット(7)および上側の左右両第２通風間隙形成部材(4)を上下逆向きにした形状であり、下側の取付用ブラケット(7)と下側の左右両第２通風間隙形成部材(4)とは、上側の取付用ブラケット(7)と上側の左右両第２通風間隙形成部材(4)の場合と同様にしてろう付されている。また、下側の取付用ブラケット(7)のベース部(21)は下端のコルゲートフィン(6)にろう付されており、サイドプレートを兼ねている。

上述したオイルクーラ(1)において、高温のオイルは、入口部材(18)から左側タンク部(14)のオイル入口を通って入口ヘッダ部(16)内に流入し、ついですべての扁平中空体(2)に分岐してその内部を右方に流れ、右側タンク部(15)の出口ヘッダ部(17)内に流入し、その後右側タンク部(15)のオイル出口を通るとともに出口部材(19)を通って流出する。そして、すべての扁平中空体(2)の内部を流れている間に、通風間隙(5)を前方に（矢印Ｘ参照）流れる低温の冷却風と熱交換して冷却される。

上記実施形態においては、上下両端の扁平中空体(2)の外側に取付用ブラケット(7)が配置されているが、これに限定されるものではなく、上下いずれか一端の扁平中空体(2)の外側だけに取付用ブラケット(7)が配置されていてもよい。

図４は第２通風間隙形成部材(4)の変形例を示す。

図４に示す第２通風間隙形成部材(4)の左右方向内面にはブラケット嵌入溝(25)は形成されておらず、上端部に、左右方向内方に突出しかつ前後方向にのびるブラケット押さえ部(30)が一体に設けられている。そして、取付用ブラケット(7)のベース部(21)の左右両端部は、ブラケット押さえ部(30)により上下方向外側から押さえられた状態で、ブラケット押さえ部(30)の上下方向内面にろう付されている。取付用ブラケット(7)の第２通風間隙形成部材(4)へのろう付は、所定部分にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートを用いて取付用ブラケット(7)を形成し、当該アルミニウムブレージングシートのろう材層を利用して行われることが好ましいが、これに限定されるものではなく、所定部分にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートやろう材からなるシートを、取付用ブラケット(7)とは別個に用意し、これらを用いてろう付してもよい。

上記において、この発明による熱交換器はコンプレッサのオイルクーラとして用いられているが、これに限定されるものではなく、ロードコンプレッサ、ガスタービン用コンプレッサ、鉄道車両用コンプレッサなどにおけるアフタークーラやラジエータとして用いられることもある。また、この発明による熱交換器からなるオイルクーラに、適当な構成のアフタークーラやラジエータが一体化されて用いられる場合がある。

さらに、この発明による熱交換器は、クレーン単体、デッキクレーン、クレーン車、ショベルカーなどの油圧機器や、工作機械に用いられるオイルを冷却するオイルクーラとして用いられる。

この発明による熱交換器は、コンプレッサ、工作機械、油圧機器などの産業機械のオイルクーラ、アフタークーラ、ラジエータなどとして好適に用いられる。

(1)：オイルクーラ（熱交換器）
(2)：扁平中空体
(3)：第１通風間隙形成部材
(4)：第２通風間隙形成部材
(4a)：左右方向内面
(6)：コルゲートフィン
(7)：取付用ブラケット
(21)：ベース部
(22)：取付部
(23)(30)：ブラケット押さえ部
(25)：ブラケット嵌入溝

Claims

幅方向を通風方向に向けるとともに互いに間隔をおいて配置された複数の扁平中空体と、隣り合う扁平中空体間に、扁平中空体の長手方向両端部に位置するように配置されて扁平中空体に接合された１対の第１通風間隙形成部材と、両端に位置する扁平中空体の外側に、扁平中空体の長手方向両端部に位置するように配置されて扁平中空体に接合された１対の第２通風間隙形成部材と、隣り合う扁平中空体間でかつ両第１通風間隙形成部材間、および両端に位置する扁平中空体の外側でかつ両第２通風間隙形成部材間に配置されて扁平中空体に接合されたフィンと、両端の扁平中空体のうち少なくとも一端の扁平中空体の外側に配置されて両第２通風間隙形成部材に接合された取付用ブラケットとを備えている熱交換器であって、
取付用ブラケットが、端部の扁平中空体と間隔をおくとともに幅方向を通風方向に向けた平坦な板状のベース部およびベース部の通風方向の一側縁部に設けられた取付部を有しており、両端の扁平中空体のうち少なくとも一端の扁平中空体の外側に配置された１対の第２通風間隙形成部材に、それぞれブラケット押さえ部が設けられ、取付用ブラケットのベース部の両端部が、ブラケット押さえ部により扁平中空体の並び方向の外側から押さえられた状態で第２通風間隙形成部材に接合されている熱交換器。
両端の扁平中空体のうち少なくとも一端の扁平中空体の外側に配置された１対の第２通風間隙形成部材における互いに対向した面が、通風方向に所定の長さを有するとともに扁平中空体の並び方向に所定の幅を有しており、当該１対の第２通風間隙形成部材の互いに対向する面に通風方向にのびるブラケット嵌入溝が形成され、取付用ブラケットのベース部の両端部が、通風方向の一端側からブラケット嵌入溝内に嵌め入れられ、当該１対の第２通風間隙形成部材におけるブラケット嵌入溝よりも扁平中空体の並び方向外側部分がブラケット押さえ部となされている請求項１記載の熱交換器。
両端の扁平中空体のうち少なくとも一端の扁平中空体の外側に配置された１対の第２通風間隙形成部材における互いに対向した面が、通風方向に所定の長さを有するとともに扁平中空体の並び方向に所定の幅を有しており、当該１対の第２通風間隙形成部材の互いに対向する面に通風方向にのびるブラケット押さえ部材が一体に設けられ、取付用ブラケットのベース部の両端部がブラケット押さえ部にろう付されている請求項１記載の熱交換器。