JP3877775B2 - プレート熱交換器 - Google Patents

Description

発明の技術分野及び従来の技術
本発明は、互いに永続的に、例えば鑞付けによって接合されて１つのプレートパッケージを構成し、それにより隣接の各伝熱プレートの間に伝熱通路が形成され、そして上記パッケージを通して、各ポート孔によって少なくとも１つのポート孔通路が形成されるようになっている、或る基準面に対して圧縮成形されていて、いくつかの上記ポート孔の設けられた各伝熱プレートを含み、その際各伝熱プレートには上記圧縮成形により、そのプレートパッケージの中で各プレートの上記永続的接合部を通して、このプレートパッケージの上記伝熱通路との連絡のない領域を形成する各接触部が設けられているプレート熱交換器に関する。
このような鑞付けされたプレート熱交換器は広い範囲の用途において、例えば車両用エンジンのオイルクーラー等として使用されている。このプレート熱交換器をエンジン又は連結管等に取付けるべき場合にこのプレート熱交換器と上記エンジン又は連結管との間の、この熱交換器のポート孔通路の周りの密封について問題が生ずる。しばしば、例えばそのプレート熱交換器を巡って締めつけるためのとりつけループを有するブラケットのような追加的な空間を必要とする構成部材を用いる必要がある。更に、そのプレート熱交換器の端板の中のねじ穴の中へねじ込まれるねじによってこのプレート熱交換器を取りつけることができる。これによって、その端板は他の場合に比べてより剛質でかつ厚くしなければならない。これらの従来公知の、プレート熱交換器を取り付ける方法は多くの追加的な部材の使用を含むことに加えて、これの方法は時間がかかり、かつ労作の多い取付作業を含む。
国際特許ＷＯ−Ａ−９４１７３５４は、２枚の端板の間で各伝熱プレートに横断方向へ延びる引張棒によって一緒に締め付けられた多数の伝熱プレートの積層体を有するプレート熱交換器を開示している。それら伝熱プレートの間の伝熱媒体を搬送する領域はパッキンによって封鎖されている。これらのパッキンによって伝熱媒体はそれらプレートの外周の近傍領域を浸透するのが阻止され、そしてこの領域内には、それら引張棒のため、及び各伝熱プレートがそれによって懸吊されるレールのための切抜き部が形成されている。
英国特許ＧＢ−Ａ−２２０８００５は２枚の端板の間でクランプされている多数の伝熱プレート及び、その伝熱領域の外側でそれら伝熱プレートの周縁部にこの領域における漏洩を検出するために小さな検出開口を有する類似のプレート熱交換器が開示されている。
英国特許ＧＢ−Ａ−１２７５７１１は２枚の端板の間でクランプされている多数の伝熱プレート及び、その伝熱領域の外側でそれら伝熱プレートの周縁部にこの領域における漏洩を検出するために小さな検出開口を有する類似のプレート熱交換器が開示されている。この開口の中に、取付の間におけるそれら伝熱ブレートの正しい配置を確実にするために、非対称に配置して細い棒体が導入されている。
米国特許ＵＳＡ−４２４９５９７はそれぞれ一緒に対として鑞付けされた多数の伝熱プレートを有するもう１つの型のプレート熱交換器を開示している。その後で、そのような各対を一緒に積層し、鑞付けするのではなくて、各熱交換プレートを通して延びている２本のボルトにより一緒に緊締してそれら伝熱通路の間に２重壁を有するプレート熱交換器を提供するようになっている。
英国特許ＧＢ−Ａ−１２０４００４は、囲繞するいくつかのケーシング部材の間に設けられた伝熱プレートのパッケージを含む鑞付けされたプレート熱交換器を開示している。更に、この熱交換器は、この熱交換器を通して延び、そして異なった各部材が鑞付け過程の間に正しく位置決めされるように機能するいくつかの孔の中に設けられた２本の位置決め用ピンを含んでいる。鑞付け過程の間にそれら各部材はいくつかのクリップにより引き寄せられ、その後で全ての部材、すなわち各伝熱プレート、ケーシング部材及び位置決めピンを加熱して一緒に鑞付けする。このプレート熱交換器に入口管及び出口管を配置するためにそれらのケーシング部材の少なくとも１つにクリップが鑞付けされていてもよい。
発明の要約
本発明の目的は、簡単で費用効率的に支持部材又は組付け用板に取り付けることのできるプレート熱交換器を提供することである。更に、本発明はできるだけ小型でコンパクトな取付け手段を有するプレート熱交換器を提供することを目的とする。
この目的は、最初に定義したプレート熱交換器により達成され、そしてこれは上記各接触部の中に或る開口が形成されていること、及びそのような開口のいくつかがこのプレートパッケージを通して延びていて、このプレート熱交換器を或る支持部材又は組付け用板へ取り付けるための取付部材を受けるのに適した、少なくとも１つの取付部材用通路を形成していることを特徴とする。それら開口により形成されるそのような取付部材用通路により、このプレート熱交換器を単純に、かつコンパクトに支持部材に取り付けることができる。このプレート熱交換器の各ポート孔通路を異なった型の種々の流体通路に簡単でコンパクトに連結させることも可能である。従って、このプレート熱交換器は、これを連結し、及び／又は取り付けるための、空間及び費用を要する追加的な構成部材を設ける必要がない。
本発明の具体例の１つによれば、上記各接触部のそれぞれは、この接触部を少なくとも部分的に取囲んでいる表面部分のそれと異なった水準に位置している。これによって、或る１つの伝熱プレートの接触部は隣接の伝熱プレートの１つの接触部と、上記取付部材用通路がそれら伝熱通路と区画されるような態様で永続的に接合されることができる。これは、１つの伝熱プレートが第１の水準に配置された第１の表面部分と、第２の水準に配置された第２の表面部分とを含み、その際上記第１及び第２の水準は上記基準面(reference plane)のいずれかの側に配置されており、そして上記第１水準における第１表面部分の領域内に於いて或る接触部が上記第２水準に位置しており、そして上記第２水準に位置する上記第２表面部分の領域内に於いて或る接触部が上記第１水準に位置していると言う特徴により実現することができる。更に、第１の伝熱プレートの上記各接触部は隣接の第２及び第３の伝熱プレートに上記第１伝熱プレートのそれぞれの側上に永続的に接合されている。
本発明のもう１つの具体例によれば、このプレート熱交換器の伝熱面積を減少させないために上記各接触部の少なくとも１つは該当の伝熱プレートの外周の近傍に位置する上記開口の１つを有している。
本発明のもう１つの具体例によれば、少なくとも１つの取付部材が上記取付部材用通路を通して延びるように設けられ、そしてこのプレート熱交換器を上記支持部材又は組付け用板に取り付けるために少なくとも１つの取付部材が設けられている。このような取付部材はその取付のためにその取付部材用通路を通して延びている１本のボルト状部材を含むことができる。
本発明のもう２つの具体例によれば、それぞれの伝熱プレートは細長く、そしてその伝熱プレートの各端部に２個のポート孔が各対として配置されている４つのポート孔を有しており、そして各対のポート孔の間に１つの開口が設けられている。
【図面の簡単な説明】
ここに添付される各図面に開示された種々異なった具体例により、以下、本発明を更に詳細に説明する。
第１図は、プレート熱交換器の１つの図式的平面図を示し、
第２Ａ図は、第１図のプレート熱交換器の側面図を示し、
第２Ｂ図は、第２Ａ図のプレート熱交換器の１部の断面図を示し、
第３図は、伝熱プレートの平面図を示し、
第４図は、第３図のものと類似の伝熱プレートの平面図を示し、
第５図は、連結管用の組付け用板を有するプレート熱交換器の平面図を示し、
第６図は、第５図のプレート熱交換器の狭い方の側の側面図を示し、
第７図は、連結管の１つを示し、
第８図は、別な具体例の第６図のものと類似のものの側面図を示し、
第９図は、基礎材に取つけられているプレート熱交換器の側面図を示し、
第１０図は、別な具体例の第６図のものと類似のものの側面図を示し、
第１１図は、別な連結管を示す。
異なった各具体例の詳細な記述
第１、２Ａ及び２Ｂ図はこのプレート熱交換器１を通って導かれる２つの媒体のための伝熱通路用のそれぞれ入口と出口とを形成する４つのポート孔通路２を有する細長いプレート熱交換器１を示す。このプレート熱交換器１のそれら４つのポート孔通路２には、それぞれ対として各端部に２つのポート孔通路２が設けられている。ポート孔通路２の各対の間にこのプレート熱交換器１を通して取付部材用通路３が延びている。この取付部材用通路３は、いずれの伝熱媒体もそれへ到達しないようなプレート熱交換器１の領域の中に配置されている。この取付部材用通路３を通して、以下により詳細に記述される異なった取付目的のために或るボルト状の部材のような取付部材４が延びている。このプレート熱交換器１は互いに積み重ねられて１つのプレートパッケージを形成している非常に多数の伝熱プレート５を含む。これら伝熱プレート５は或る基準面に対して圧縮成形されいおり、そして類似しているけれども異なった２種類の、第３及び４図により詳細に示されているような或るパターンを有している。各伝熱プレート５は、各狭い側の端部に、２つのポート孔２ａ及び孔３ａの形の１つの開口を有する比較的細長い形を有している。更に、各伝熱プレート５は、下向きに曲げられた端部６、上記基準面に対して或る第１の水準における第１の表面部分８及び上記基準面に対して或る第２の水準のところに第２の表面部分７を含む。それら第１及び第２の表面部分８、７は上記基準面のいずれかの側上に位置している。各伝熱通路は第３及び第４図に示されている矢羽状のパターン(arrow pattern)によって次のように、すなわちそれら伝熱プレート５が、それぞれの第２伝熱プレート５における矢羽パターンが右方向へ向き、そして残りのプレートではそれが左方向へ向いて積み重ねられるようにして形成される。孔３ａの周りに各伝熱プレート５は、それを取り巻いている表面部分７、８のそれと異なった水準に配置されている接触部９を有する。従って、この孔３ａが第２水準における第２表面部分７のところに位置しているときに接触部９の表面は第１表面部分８と同じ水準に位置しており、そしてこの孔３ａが第１水準における第１表面部分８のところに位置しているときはその接触部９の表面は第２表面部分７と同じ水準に位置している。それらプレート５が上に記述した方法に従って積み重ねられて互いに鑞付けされるときに、第２Ｂ図の拡大した断面図に示されているようにそれら接触部９は互いに当接し、そしていずれの伝熱通路からも到達できない領域を与える。これによって、孔３ａをなんらの漏洩の危険なく接触部９の中央に設けることが可能である。すなわち、一緒に積み重ねられたそれら伝熱プレート５の各孔３ａは取付部材用通路３を形成する。
第５ないし８図は、このプレート熱交換器１の各伝熱通路から、及びそれへ、伝熱媒体がそれぞれ流入しかつ流出するための各ポート孔通路２を介してこのプレート熱交換器１がどのように連結管１０に連結されるかを示す。各連結管１０は半径方向へ突出して、その示されている例において、この連結管１０の全外周面を周って延びているフランジ１１を含む。このフランジ１１の下方においてその連結管１０は、各ポート孔２のうちの１つの中に正確に導入され得るような直径を有する延長部１２を有する。この延長部１２を周って密封リング１３が設けられており、これは示されている例においてＯリングの形になっている。従って、この連結管１０の延長部１２がポート孔通路２の中へ導入されたときにこの密封リング１３は最外部の板１５に当接する。それら２つの最外部板は端板１４及び１５と呼ばれ、そして各伝熱プレート５よりも若干大きな材料厚さを有する。組付け用板１６が連結管１０の上に配置されている。この組付け用板１６は、この組付け用板１６の一方の表面からフランジ１１の高さとほぼ等しいところまで突出して端板１５に当接する突出部１７を含む。各連結管１０のための各開口に加えて、組付け用板１６の中に孔１８が形成されており、これはその突出部１７の領域において組付け用板１６を通して延びている。それら連結管１０をこのプレート熱交換器１に密封的に連結するために、図示の例においてはねじ付きボルト１９よりなるボルト状部材が上記孔１８及び取付部材用通路３を通して導入され、そしてナット２０によってその組付け用板１６が、また従って密封リング１３を有する各フランジ１１がプレート熱交換器１の端板１５に対して締め付けられる。ナット２０と端板１４との間に補強ワッシャ２１が設けられていてもよい。もちろん、ボルト１９はもう一方の側から導入されてもよく、この場合にナット２０は組付け用板１６と同じ側に配置される。図示のねじ及びナットを備えたボルト１９は、例えば固定されたヘッドを有する棒体、そのプレート熱交換器１を通して延びて各端板１４、１５に溶接されている棒体等のような他のボルト状部材よりなっていてもよい。組付け用板１６は多くの異なった態様で形成されていることができ、例えば第５図の左側に示されているように、組付け用板１６の各開口が陥凹部の形であることもでき、これは各連結管１０が固定され、従って第５図の右側に示されているように、組付け用板１６の中の各孔の中へ導入できないような場合に有利である。更に、組付け用板１６はそれぞれの連結管１０のための個別の板材として形成されているか、又は全ての連結管１０のためのただ１枚の板材として形成されていてもよい。
第８図は、各伝熱プレート５の端部の陥凹部により形成される溝又は切抜き部２２ａの形の取付部材用通路を示す。このような、第４図に点線で示してあるような、切抜き部２２ａは、対応する接触部９の孔３ａと同じ態様で取り囲まれている。すなわち、一緒に積み重ねられた各伝熱プレート５の各切抜き部２２ａも、このプレート熱交換器１の各伝熱通路から区画されていてボルト１９がそれを通して延びるような取付部材用通路２２を形成する。孔３ａ又は切抜き部２２ａは必ずしも１対のポート孔２ａの間に設けられていなければならない必要はないことを指摘すべきである。本発明によれば、例えばプレート熱交換器１の中央に配置されているただ１つの取付部材用通路３が設けられていることも可能である。
第９図は本発明に従うプレート熱交換器１のもう１つの配置の態様を示す。この例においては、プレート熱交換器１は、例えば車両のエンジンの１部であることもできる図式的に示した支持部材２３に直接取りつけられている。この支持部材を通していくつかの連結用通路２４がこのプレート熱交換器１のポート孔通路２と整列して延びている。それらポート孔通路２と連結用通路２４との間の連結の適切な密封を得るために、このプレート熱交換器１と支持部材２３との間にパッキン（ガスケット）２５が設けられている。この場合には、プレート熱交換器１は特に単純な態様で、このプレート熱交換器１の取付部材用通路を通して延びていてその支持部材２３の中のねじ穴２６にねじ込まれるボルト１９によって取りつけられる。このパッキン２５も、各ポート孔通路２について１つづつの個別のパッキンとして設けられていることができることを指摘するべきである。
第１０及び１１図は、連結管１０をこのプレート熱交換器１のポート孔通路２へ連結させる別な態様を示す。連結管１０の周りに円錐状にテーパした密封リング２７が設けられている。対応的に円錐状にテーパしているいくつかの開口２９を有する組付け用板２８がボルト１９によりこのプレート熱交換器１に対して、その密封リング２７が端板１５及び連結管１０に対して押しつけられ、従って管１０をこのプレート熱交換器１に連結するように、締め付けられる。同時に、ポート孔２と連結管１０との間の連結の効果的な密封が得られる。
本発明に従うプレート熱交換器は取付け及び各構成部材の費用を低い水準に保のが重要であるような種々の異なった用途に利用することができる。燃焼エンジンへの用途に加えて、本発明に従うプレート熱交換器は、例えばギヤボックスや圧縮機のオイルクーラー、熱水加熱機或いは中央暖房装置等にも利用することができる。

Claims (7)

1. 互いに永続的に鑞付けによって接合されて１つのプレートパッケージを構成し、それにより隣接の各伝熱プレート（５）の間に伝熱通路が形成され、そして上記パッケージを通して、各ポート孔（２ａ）によって少なくとも１つのポート孔通路（２）が形成されるようになっている、或る基準面に対して圧縮成形されていて、いくつかの上記ポート孔（２ａ）の設けられた各伝熱プレート（５）を含み、その際各伝熱プレート（５）には上記圧縮成形により、そのプレートパッケージの中で各プレート（５）の上記永続的接合によって、このプレートパッケージの上記伝熱通路と全く連絡のない領域を形成する各接触部（９）が設けられているプレート熱交換器（１）であって、上記各接触部（９）の中に或る開口（３ａ、２２ａ）が形成されていること、及びそのような開口（３ａ、２２ａ）のいくつかがこのプレートパッケージを通して延びていて、このプレート熱交換器（１）を或る支持部材（２３）又は組付け用板（１６、２８）へ取り付けるための取付部材（４、１９）を受けるのに適した、少なくとも１つの取付部材用通路（３、２２）を形成しており、かつ、上記接触部（９）のそれぞれが、この接触部（９）を少なくとも部分的に取り囲んでいる表面部分（７、８）の水準と異なる水準に位置しているプレート熱交換器（１）において、或１つの各伝熱プレート（５）が、第１の水準に配置された第１の表面部分（８）と第２の水準に配置された第２の表面部分（７）とを含み、その際上記第１水準と上記第２水準とは上記基準面のどちらかの側に位置していること、及び上記第１水準における上記第１表面部分（８）の領域内に於いて１つの接触部（９）が上記第２水準に位置しており、そして上記第２水準に位置する上記第２表面部分（７）の領域内に於いて１つの接触部（９）が上記第１水準に位置していることを特徴とするプレート熱交換器（１）。
2. 或１つの伝熱プレート（５）の接触部（９）が隣接の伝熱プレート（５）の１つの接触部（９）と、上記取付部材用通路（３、２２）がそれら伝熱通路と区画されるような態様で永続的に接合されていることを特徴とする、請求項１に従うプレート熱交換器。
3. 或る第１の伝熱プレート（５）の上記各接触部（９）が隣接の第２及び第３の伝熱プレート（５）の各接触部（９）に上記第１伝熱プレート（５）のそれぞれの側上に永続的に接合されていることを特徴とする、請求項１又は２に従うプレート熱交換器。
4. 上記各接触部（９）の少なくとも１つは、伝熱プレート（５）の外周の近傍に位置する上記開口（３ａ、２２ａ）を有していることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１つに従うプレート熱交換器。
5. 上記取付部材用通路（３、２２）を通して延びていてこのプレート熱交換器（１）を上記支持部材（２３）又は組付け用板（１６、２８）に取付けるために配置された少なくとも１つの取付部材（４、１９）を有することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１つに従うプレート熱交換器。
6. 取付部材が上記取付用の取付部材用通路（３、２２）を通して延びているボルト状部材（１９）を含むことを特徴とする、請求項５に従うプレート熱交換器。
7. 各伝熱プレート（５）が細長く、そして４つのポート孔（２ａ）を有し、その際２つのポート孔（２ａ）がそれぞれ対となってその伝熱プレート（５）の各端部に配置されていること、及びそれぞれの対のそれらポート孔（２ａ）の間に１つの開口（３ａ、２２ａ）が設けられていることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１つに従うプレート熱交換器。

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