JP2932842B2 - 積層プレート式熱交換器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車などの空調装置
等に適用して良好な積層プレート式熱交換器に係り、と
くにそのプレ−トの構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の空調装置に用いられる熱交換器
として、多数枚の熱伝導性に優れたプレートを積層した
積層プレート式熱交換器熱が知られている。この種の積
層プレート式熱交換器熱は、例えば実公平１−２５９１
５号公報にも記載されているように、積層したプレート
により熱交換媒体の通路、つまり高温媒体と低温媒体の
通路を隣接して構成し、これら高温媒体の通路と低温媒
体の通路に流される相互に温度差を有する媒体間の熱を
プレートを介して相互に授受することによって熱交換作
用を行うように構成されている。

【０００３】ところで、従来の積層プレート式熱交換器
熱は、上記公報にも記載されているように、積層したプ
レート間から熱交換媒体が漏洩するのを防止するため、
プレ−トの周縁部や媒体流路の周囲にゴムや軟質合成樹
脂などからなるガスケットを配置してあり、かつこれら
ガスケットを位置決めするための嵌合溝を形成してあ
る。このようなプレートは複数枚積層された状態で、上
記ガスケットによる液密を保持するためこれらプレート
間にボルトを通し、このボルトを締結することにより上
記ガスケットを強固に挾圧し、かつこのボルトによりプ
レート相互を積層状態で組付けるようになっている。し
かしながら、上記のような組付け構造は、プレート、ガ
スケットおよびボルト等が必要であり、部品点数が増す
とともに、組み立てに手間が掛かる不具合がある。

【０００４】このようなことから本出願人は、多数のプ
レートをろう付けにより組付けるようにした積層プレー
ト式熱交換器を、特願平４−６８７８５号（以下先願と
称する）として提案した。上記先願の積層プレート式熱
交換器は、熱伝導性に優れた各プレートが、周囲にフラ
ンジ部を形成するとともにこのフランジ部に沿って山部
を設け、この山部により囲まれた領域内の端部に、媒体
のタンク部となる上記山部と同等高さの突出部を形成す
るとともに、この突出部に隣接して他の媒体のタンク部
となる上記フランジ部と同等高さの凹陥部を形成し、か
つ上記山部により囲まれた領域内の上記突出部および凹
陥部を除いた部分には上記フランジ部と山部との高さの
中間部の高さを有する中間壁部を形成し、これら複数の
プレートはそれぞれ、一側に隣接するプレートに対して
フランジ部同志および凹陥部同志をろう付けするととも
に、他側に隣接するプレートに対して山部同志および突
出部同志をろう付けして積層したものである。

【０００５】このような先願の場合、各プレートは、一
側に隣接するプレートに対してフランジ部同志および凹
陥部同志をろう付けするとともに、他側に隣接するプレ
ートに対して山部同志および突出部同志をろう付けして
積層するので、これらプレートの中間壁部によって挾ま
れた空間にそれぞれ高温および低温の熱交換媒体の通路
を作ることができ、また互いに向い合う突出部同志およ
び互いに向い合う凹陥部同志によりタンク部を構成する
ことができる。したがって、温度差を有する媒体の通路
を複数のプレートをろう付けすることによって容易に隣
接して形成することができる。

【０００６】このため、形状が１種類のプレートであり
ながら単に交互に反転して積層し、これらの当接箇所を
ろう付けすることにより積層プレート式熱交換器を構成
することができ、したがって、使用する部品の種類およ
び使用点数が少なくてすみ、製造、組立ておよび部品管
理や品質管理が容易になり、しかもろう付けにより接合
するので量産性に富むなどの利点がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般に
熱交換器は、熱交換器の内部で漏れが生じると高温冷媒
と低温冷媒が混合して熱交換性能を大幅に低下させる不
具合がある。また熱交換器は様々な利用形態があり、そ
の中には高温冷媒と低温冷媒とが混合した場合は化学反
応を起こして圧力が異常に上昇するなどの場合もある。

【０００８】したがって、熱交換器の内部で高温冷媒と
低温冷媒が混合することは、避けたい要求が大きい。

【０００９】しかし上記先願の構成によると、各タンク
部は隣接するプレートの突出部同志および凹陥部同志を
接合して構成されており、これら突出部同志および凹陥
部同志の接合面で接合不良を生じた場合は、異なる媒体
が流れるように隣接されて設けられるタンク部相互、ま
たはタンク部と中間壁部に形成された通路との間で漏れ
が生じることがあり、異なる媒体相互が混合する心配が
ある。そして、これらの接合面で接合不良が生じた場合
は視認が不能な場所であるため、不良品の発見が困難で
ある。

【００１０】本発明はこのような事情にもとづきなされ
たもので、その目的とするところは、各タンク部を構成
する突出部および凹陥部の接合面で接合不良が生じた場
合にはこれを容易に検知することができる積層プレート
式熱交換器を提供しようとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明においては、熱伝導性に優れた各プレートを、
周囲にフランジ部を形成するとともにこのフランジ部に
沿って山部を設け、この山部により囲まれた領域内の端
部に、媒体のタンク部となる上記山部と同等高さの突出
部を形成するとともに、この突出部に隣接して他の媒体
のタンク部となる上記フランジ部と同等高さの凹陥部を
形成し、かつ上記山部により囲まれた領域内の上記突出
部および凹陥部を除いた部分には上記フランジ部と山部
との高さの中間部の高さを有する中間壁部を形成し、こ
れら複数のプレートはそれぞれ、一側に隣接するプレー
トに対してフランジ部同志および凹陥部同志をろう付け
するとともに、他側に隣接するプレートに対して山部同
志および突出部同志をろう付けして積層したものにおい
て、各タンク部を構成する接合面に、タンク部を囲むよ
うにし、かつ外部に連なる通路、例えば凹溝を形成した
ことを特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明によれば、各プレートをろう付けした場
合、各タンク部を形成する接合部で接合不良が生じた場
合には、漏れた冷媒がタンク部を囲む通路から外部に流
出するようになるから、漏れの発生を知ることができ
る。なお、プレートの他の箇所で漏れが生じても同一冷
媒間の漏れとなるので、この場合は問題ない。

【００１３】

【実施例】以下本発明について、図面に示す一実施例に
もとづき説明する。図において、１ａ〜１ｄはアルミニ
ウムまたはアルミ合金などのような熱伝導性に優れた金
属からなるプレートである。これらプレート１…は同一
形状をなしており、互いに表裏反転した状態で積層され
ている。

【００１４】各プレート１…の構造は図２に示されてお
り、同図において（Ａ）図は正面図、（Ｂ）図は背面図
である。各プレート１は長方形をなしており、周縁部に
はフランジ部２が形成されている。フランジ部２は所定
の幅をなして周方向に連続しており、このフランジ部２
の内側には周方向に連続して山部３が形成されている。
山部３は正面から見て手前側に突出しているので山部と
称するが、背面からみれば谷部（溝部）となる。

【００１５】このような山部３で囲まれた部分には図示
の上下端部に位置して、突出部４、４および凹陥部５、
５が形成されている。突出部４、４は正面からみて手前
側に向かって出っ張る部分であり、この突出部４、４の
高さは山部３の高さと同等高さとされており、したがっ
て突出部４、４の天井面は山部３に連続した面をなして
いる。なお、これら突出部４、４は上下位置において鏡
面対称の位置に形成されている。凹陥部５、５は上記突
出部４、４の隣に形成されており、正面からみて向う側
に引っ込む部分であり、この凹陥部５、５の底面はフラ
ンジ部２と同等高さ（深さ）を有している。なお、これ
ら凹陥部５、５も上下位置において鏡面対称の位置に形
成されている。また、上記突出部４、４と凹陥部５、５
の面積は、互いに略同等に形成されている。

【００１６】これら各突出部４、４の天井面および凹陥
部５、５の底面には連通孔６、６および７、７が形成さ
れている。

【００１７】さらに、これら突出部４、４および凹陥部
５、５には、接合された場合にタンク部となる部分を包
囲しかつ外部に通じる漏れ検出用の通路、例えば漏れ検
出用の凹溝３０、３０、３１、３１が形成されている。
本実施例の場合、これら凹溝３０、３０、３１、３１は
上記連通孔６、６および７、７を包囲するように形成さ
れている。突出部４、４に形成されて連通孔６、６を取
り囲む凹溝３０、３０は、この突出部４、４が山部３と
同一面に形成されているため、これら凹溝３０、３０の
両端を側壁面に開口することにより直接外部に開放する
ことができる。

【００１８】これに対し、凹陥部５、５に形成された連
通孔を包囲した凹溝３１、３１は、凹陥部５、５の周囲
に山部３があるから、直接外部に導き出せず、このため
各凹溝３１、３１には図３に示す通り、周方向の一か所
に連通突出箇所３２、３２を形成し、隣接するプレート
相互ではこれら連通突出箇所３２、３２が衝合されるよ
うになっている。そして、連通突出箇所３２、３２には
それぞれ逃がし用小孔３３、３３が形成されており、こ
れら逃がし用小孔３２、３２が相互の通じている。これ
により、凹溝３１、３１は小孔３２を介して最終的に外
部に開放されている。

【００１９】プレート１においては上記山部３で囲まれ
た部分には、上記突出部４、４および凹陥部５、５を除
いた箇所に中間壁部８が形成されている。中間壁部８
は、フランジ部２と山部３の高さの中間高さを有するも
ので、本実施例の場合は、この中間壁部８に凹凸状態に
ストレートリブ２０…、２１…を形成してある。

【００２０】すなわち、中間壁部８には、幅方向に沿っ
て所定の間隔をなすリブ２０…、２１…が、それぞれ上
下方向に伸びて形成されており、これらリブ２０…、２
１…は山部３と同等高さを有するリブ２０…と、フラン
ジ部２と同等高さを有して凹む形状のリブ（溝）２１…
とで構成され、これらは交互に並べて形成されている。
したがって、中間壁部８にはこれらリブ２０、２１によ
り波形部分が形成されている。なお、上記リブ２０、２
１の上下端部と、それぞれ突出部４および凹陥部５との
間は分断され、ここに中間壁部８が形成されており、こ
の分断部分に分岐通路２３、２５、２６、２８が形成さ
れている。

【００２１】このようなプレート１…は、互いに１枚お
きに表裏を反転した状態で積層されており、各プレート
１…は相互の接触面がろう付けされている。つまり、図
１および図２において斜線で示した箇所がろう付け部で
あり、図１における分解斜視図で説明すると、或る１枚
のプレ−ト１ａとこの裏面側に隣接するプレート１ｂ
は、フランジ部２、２同志および凹陥部５、５同志が当
接するので、これら相互に接触するフランジ部２、２同
志および凹陥部５、５同志でろう付けされ、かつこの場
合、複数のリブ２１…同志でもろう付けされる。

【００２２】また、上記プレ−ト１ａに対して表面側に
隣接するプレート１ｃはプレ−ト１ａと、山部３、３同
志および突出部４、４同志が当接するので、これら相互
に接触する山部３、３同志および突出部４、４同志でろ
う付けされ、かつ複数のリブ２０…同志でろう付けされ
る。同様にして上記プレート１ｂの裏側には他のプレー
ト１ｄが各山部３、３同志および突出部４、４同志なら
びにリブ２０…同志を当接し、それぞれろう付けされ
る。

【００２３】このようにして多数枚のプレ−ト１…を積
層することにより熱交換器が完成する。この場合、積層
した状態の断面図を図３ないし図６の各（Ｂ）図で示す
通り、プレート１ａとこれに隣接するプレート１ｂとの
間で突出部４、４同志が向い合わされ、これらの間に、
熱交換媒体、例えば実線矢印Ｈで示す高温媒体を供給お
よび回収するための高温媒体タンク部１０、１０が形成
される。

【００２４】また、プレート１ａと他の隣接するプレー
ト１ｃとの間、およびプレート１ｂとプレート１ｄとの
間には、凹陥部５、５同志が向い合わされるので、熱交
換媒体、例えば破線矢印Ｌで示す低温媒体を供給および
回収するための低温媒体タンク部１２、１２が形成され
る。そして、多数のプレート１…を積層して構成された
各高温媒体タンク部１０…は、連通孔６…により相互の
導通されており、また低温媒体タンク部１２…も連通孔
７…により相互に連通されている。よって、積層方向に
連通する高温媒体タンク部１０…は高温媒体のヘッダ部
を構成し、かつ積層方向に連通する低温媒体タンク部１
２…は低温媒体のヘッダ部を構成している。

【００２５】また、上部の高温媒体タンク部１０と下部
の高温媒体タンク部１０は、中間壁部８に形成した上部
分岐通路２３を介して、リブ２１…により区分された複
数の細い通路２４…を経て、下部分岐通路２５により下
部タンク部１０に導通されている。さらに、上部の低温
媒体タンク部１２と下部の高温媒体タンク部１２は、中
間壁部８に形成した上部分岐通路２６を介して、リブ２
０…により区分された複数の細い通路２７…を経て、下
部分岐通路２８により下部タンク部１２に導通されてい
る。

【００２６】このような構成の積層プレート式熱交換器
においては、図１に示す通り、高温媒体Ｈは、中間壁部
８によって確保された上部分岐通路２３を介して、リブ
２１…により区分された細い通路２４…に分流し、これ
ら細い通路２４…を通過して下部分岐通路２５を経て下
部タンク部１０に集合される。一方、上部のタンク部１
２に流入してきた低温媒体Ｌは、中間壁部８によって確
保された上部分岐通路２６を介して、リブ２０…により
区分された細い通路２７…に分流し、これら細い通路２
７…を通過して下部分岐通路２８を経て下部タンク部１
２に集合される。これら高温媒体Ｈと低温媒体Ｌが、そ
れぞれ細い通路２４…、２７…を通過する過程でこれら
の壁を通じて熱交換される。このため温度差をもつ媒体
相互間の熱交換がなされる。この場合、高温媒体の通路
２４…と低温媒体の通路２７…は、通路断面積が略等し
いから、高温媒体Ｈの流量と低温媒体Ｌの流量を同等に
することができ、かつこれら通路２４…、２７…は図４
から理解できる通り、一重の壁により区画されているだ
けであるから熱伝導性がよく、熱交換効率がよい。

【００２７】この場合、リブ２０…、２１…を形成して
波形にしたことにより高温媒体Ｈおよび低温媒体Ｌの壁
面に対する接触面積が増すから、中間壁部８にリブ２０
…、２１…を設けないようにしたフラット面の場合に比
べて熱交換効率が向上する。また、プレート１…は、リ
ブ２０…、２１…を設けたことにより、機械的強度も増
す。

【００２８】そして、このような構成の熱交換器は、多
数枚のプレート１…を積層してろう付けすることにより
構成することができるので、ボルトなどのような格別な
結合部材が不要であり、組み付けの手間が省け、製造が
容易である。

【００２９】この場合、プレート１…は、周辺部にフラ
ンジ部２、このフランジ部２の内側に位置して周方向に
連続する山部３、およびこの山部３で囲まれた部分の端
部に位置して突出部４、４および凹陥部５、５を上下の
鏡面対称形にしたので、形状が１種類のプレート１…に
より熱交換器を構成することができる。そして、単に隣
接するプレート間に高温媒体の通路２４と低温媒体の通
路２７を交互に形成するだけでなく、突出部４および凹
陥部５を一体に形成することによって上記各高温媒体の
通路２４および低温媒体の通路２７へそれぞれ媒体を分
配供給するためのタンク部１０、およびこれら通路から
媒体を回収するためのタンク部１２、つまりヘッダ部を
一体に形成することもできる。したがって、準備するプ
レートは１種類だけでよく、しかもこのプレートはプレ
ス加工により容易に成形することができるので、部品の
種類が少ないことと相俟って、製造、組み立ておよび部
品の管理が容易になる。

【００３０】このような熱交換器において、本実施例で
は、タンク部１０、１２を形成するための突出部４、４
および凹陥部５、５には、連通孔６、６および７、７を
包囲するようにして漏れ検出用の凹溝３０、３０、３
１、３１を形成してあり、これら凹溝３０、３０、３
１、３１は外部に開放してあるから、これら凹溝３０、
３０、３１、３１により接合不良による冷媒の漏れを検
出することができる。

【００３１】つまり、漏れ検出用凹溝３０、３０は、突
出部４、４に形成されて連通孔６、６を取り囲み、両端
がプレートの側面に開口してあるから、直接外部に開放
されている。

【００３２】また、凹陥部５、５に形成した凹溝３１、
３１は、図３に示す通り、周方向の一か所に連通突出箇
所３２、３２を形成し、これら連通突出箇所３２、３２
を衝合して衝合箇所３２、３２にそれぞれ逃がし用小孔
３３、３３を形成し、これら逃がし用小孔３２、３２の
最終端部（図示しない）が外部に開放されている。

【００３３】このため、接合が終了した熱交換器にガス
を吹き込んで圧力を大気圧以上にし、これを水に漬ける
と、漏れがある場合は凹溝３０、３１を通じて外部の気
泡が出るから、漏れを容易に知ることができる。

【００３４】つまり、外部から目視できない接合面にお
ける漏れを知ることができ、検査が容易であるととも
に、このような簡単な検査を経て品質を管理することが
できるので、高温冷媒と低温冷媒が混合して熱交換性能
を大幅に低下させたり、高温冷媒と低温冷媒とが混合し
て異常な化学反応を起こす等の不具合を未然に防止する
ことができ、良品を提供することができる。

【００３５】なお、上記実施例では、中間壁部８に多数
のリブ２０…、２１…を形成したので、プレート１の機
械的強度が増大するばかりでなく、熱媒体の接触面積が
増し、熱交換効率が向上する利点がある。したがって、
このような観点から、中間壁部８に上記のようなリブ２
０、２１とは異なる形状の凹凸形状を設けるようにすれ
ば、少なくとも中間壁部８を平坦面にする場合に比べる
と、プレート１の機械的強度が増大するとともに、表面
積が増すから熱交換効率の向上が可能になる。よって、
中間壁部８に凹凸を形成する場合は、上記実施例に示す
ようなストレート形のリブ２０…、２１には限らず、傾
斜したリブや、その他屈曲したリブ、円形の凹部や凸部
など、種々の変形例が実施可能である。

【００３６】また、上記実施例では、高温媒体および低
温媒体の流れを実線および破線の矢印のように設定した
が、これら媒体の流れ方向は自在に変更することができ
る。つまり、各実施例においては、突出部４および凹陥
部５にそれぞれ連通孔６、７を形成したが、これら連通
孔６、７は必要に応じて開口したり、または開口しない
ようにすれば、媒体の流れ方向を変えることができ、例
えば一方の媒体を全体として蛇行形に流すとともに他方
の媒体を逆向きに流すなどの変形態様が可能である。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、各
プレートをろう付けした場合、各タンク部を形成する接
合部で接合不良が生じると、漏れた冷媒がタンク部を囲
む通路から外部に流出するようになるので、漏れの発生
を知ることができる。このため、接合終了後に漏れの有
無を容易に調べることができ、冷媒の漏れに原因する熱
交換効率の低下等の発生がない、良品の熱交換器を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す積層プレート式熱交換
器の分解した斜視図。

【図２】同実施例のプレ−トを示し、（Ａ）図は正面
図、（Ｂ）図は背面図。

【図３】図１におけるIII −III 線の断面図であり、
（Ａ）図は１枚のプレートの断面図、（Ｂ）図は複数枚
のプレートをろう付け接合した状態の断面図。

【図４】図１におけるIV−IV線の断面図であり、（Ａ）
図は１枚のプレートの断面図、（Ｂ）図は複数枚のプレ
ートをろう付け接合した状態の断面図。

【図５】図１におけるＶ−Ｖ線の断面図であり、（Ａ）
図は１枚のプレートの断面図、（Ｂ）図は複数枚のプレ
ートをろう付け接合した状態の断面図。

【図６】図１におけるVI−VI線の断面図であり、（Ａ）
図は１枚のプレートの断面図、（Ｂ）図は複数枚のプレ
ートをろう付け接合した状態の断面図。

【図７】図１におけるVII −VII 線の断面図であり、
（Ａ）図は１枚のプレートの断面図、（Ｂ）図は複数枚
のプレートをろう付け接合した状態の断面図。

【図８】図１におけるVIII−VIII線の断面図であり、
（Ａ）図は１枚のプレートの断面図、（Ｂ）図は複数枚
のプレートをろう付け接合した状態の断面図。

【符号の説明】

１ａ〜１ｄ…プレート、２…フランジ部、３…山部、４
…突出部、５…凹陥部、６、７…連通孔、８…中間壁
部、１０…高温媒体タンク部、２４…高温媒体通路、１
２…低温媒体タンク部、２７…低温媒体通路、２０、２
１…リブ、３０、３１…漏れ検出用凹溝。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−196386（ＪＰ，Ａ) 実公 昭44−26035（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F28D 9/00 - 9/04 F28F 3/00 - 3/14

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数枚の熱伝導性プレートを積層して各
   プレ−ト間に高温媒体および低温媒体をそれぞれ流す通
   路を形成し、これら通路を流れる媒体の熱を上記プレー
   トを介して熱交換する積層プレート式熱交換器におい
   て、 上記各プレートは、 周囲にフランジ部を形成するとともにこのフランジ部に
   沿って山部を設け、 この山部により囲まれた領域内の端部に、媒体のタンク
   部となる上記山部と同等高さの突出部を形成するととも
   に、この突出部に隣接して他の媒体のタンク部となる上
   記フランジ部と同等高さの凹陥部を形成し、 上記突出部および凹陥部にはそれぞれ、接合された場合
   にタンク部となる部分を包囲しかつ外部に通じる漏れ検
   出用の通路を形成し、 さらに、上記山部により囲まれた領域内には、上記突出
   部および凹陥部を除いた部分に上記フランジ部と山部と
   の高さの中間部の高さを有する中間壁部を形成し、 これら複数のプレートはそれぞれ、一側に隣接するプレ
   ートに対してフランジ部同志および凹陥部同志をろう付
   けするとともに、他側に隣接するプレートに対して山部
   同志および突出部同志をろう付けして積層したことを特
   徴とする積層プレート式熱交換器。
2. 【請求項２】 上記中間壁部には、媒体の流れ方向に沿
   う突条形および凹溝形をなす凹凸部を形成したことを特
   徴とする請求項１に記載の積層プレート式熱交換器。