JP6118683B2

JP6118683B2 - 熱交換器

Info

Publication number: JP6118683B2
Application number: JP2013174533A
Authority: JP
Inventors: 中田　圭一; 圭一中田
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 2013-08-26
Filing date: 2013-08-26
Publication date: 2017-04-19
Anticipated expiration: 2033-08-26
Also published as: JP2015042928A

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やアフタークーラなどとして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。

産業機械のオイルクーラやアフタークーラなどに用いられる熱交換器として、長手方向を同方向に向けるとともに幅方向を通風方向に向けた状態で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の長手方向両端部間に配置されたアルミニウム押出形材製スペーサと、隣り合う扁中空体間でかつ両端部のスペーサ間に配置されて扁平中空体にろう付されたアルミニウム製フィンとを備えており、扁平中空体が、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からなる１対の平板と、両平板間に配されかつ両平板にろう付されたアルミニウム押出形材製流路形成体とよりなり、隣り合う扁平中空体内の両端部どうしが、平板に形成された貫通穴、およびスペーサに形成されかつ平板の貫通穴に合致した形状の連通穴により通じさせられ、平板の貫通穴の周縁部とスペーサの連通穴の周縁部とが合致し、全扁平中空体におけるスペーサの連通穴に通じる端部とスペーサとにより２つのタンク部が構成されている熱交換器が知られている（特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１記載の熱交換器においては、扁平中空体の平板とベア材からなるスペーサとは、平板を形成するアルミニウムブレージングシートにおけるスペーサの連通穴の周囲の部分と重なり合る部分のろう材を用いてろう付されるので、平板とスペーサとのろう付部に供給されるろう材の量が不足し、ろう付不良が発生するおそれがある。

特開２０１０−１２７５５７号公報

この発明の目的は、上記問題を解決し、扁平中空体の平板とスペーサとのろう付部にろう付不良が発生することを防止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)長手方向を同方向に向けるとともに幅方向を通風方向に向けた状態で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の長手方向両端部間に配置されたスペーサと、隣り合う扁平中空体間でかつ両端部のスペーサ間に配置されて扁平中空体に接合されたフィンとを備えており、扁平中空体が、両面にろう材層を有するブレージングシートからなる１対の平板と、両平板間に配されかつ両平板にろう付されたベア材製流路形成体とよりなり、隣り合う扁平中空体内の両端部どうしが、平板に形成された貫通穴、およびスペーサに形成されかつ平板の貫通穴に合致した形状の連通穴により通じさせられ、全扁平中空体におけるスペーサの連通穴に通じる端部とスペーサとにより２つのタンク部が構成されており、いずれか一方のタンク部が、同他方のタンク部と同一高さ位置、または同他方のタンク部よりも下方に来るように設置される熱交換器であって、
扁平中空体の両平板における貫通穴の周囲の部分に、スペーサの連通穴の周縁部よりも内方に張り出してタンク部内方に突出した内方張り出し部が設けられ、両平板の内方張り出し部に、その先端張り出し縁からスペーサの連通穴の周縁に至る切り欠き部が形成され、前記一方のタンク部の下壁における平板の切り欠き部と対応する位置に、タンク部内を外部に通じさせる排液部が設けられている熱交換器。

2)いずれか一方のタンク部が同他方のタンク部よりも下方に位置するように設置され、下方に位置するタンク部の下壁における平板の切り欠き部と対応する位置に、タンク部内を外部に通じさせる排液部が設けられている上記1)記載の熱交換器。

3)両タンク部が同一高さ位置にくるように設置され、いずれか一方のタンク部の下壁における平板の切り欠き部と対応する位置に、タンク部内を外部に通じさせる排液部が設けられている上記1)記載の熱交換器。

4)産業機械用オイルクーラとして用いられるようになっており、排液部が、オイル交換時のオイル抜き口となる上記1)〜3)のうちのいずれかに記載の熱交換器。

5)産業機械用アフタークーラとして用いられるようになっており、排液部が、ドレン抜き口となる上記1)〜3)のうちのいずれかに記載の熱交換器。

上記1)〜5)の熱交換器によれば、扁平中空体の両平板における貫通穴の周囲の部分に、スペーサの連通穴の周縁部よりも内方に張り出してタンク部内方に突出した内方張り出し部が設けられているので、平板における貫通穴の周囲の部分とスペーサにおける連通穴の周囲の部分とのろう付部には、平板を形成するアルミニウムブレージングシートにおけるスペーサの連通穴の周囲に重なった部分のろう材の他に、平板を形成するアルミニウムブレージングシートにおける内方張り出し部となる部分のろう材も用いられる。したがって、平板とスペーサとのろう付部に供給されるろう材の量が不足することがなくなり、その結果平板とスペーサとのろう付部にろう付不良が発生することが防止される。

しかも、両平板の内方張り出し部に、その先端張り出し縁からスペーサの連通穴の周縁に至る切り欠き部が形成され、前記一方のタンク部の下壁における平板の切り欠き部と対応する位置に、タンク部内を外部に通じさせる排液部が設けられているので、上記2)の熱交換器のように、いずれか一方のタンク部が同他方のタンク部よりも下方に位置するように設置され、下方に位置するタンク部の下壁における平板の切り欠き部と対応する位置に、タンク部内を外部に通じさせる排液部が設けられている場合、および上記3)の熱交換器のように、両タンク部が同一高さ位置にくるように設置され、いずれか一方のタンク部の下壁における平板の切り欠き部と対応する位置に、タンク部内を外部に通じさせる排液部が設けられている場合には、タンク部内の液を排液部を通して外部に排出する際に、切り欠き部により排液通路を確保することができ、内方張り出し部が排液の障害となることを防止することが可能になる。したがって、上記4)の熱交換器のように、産業機械用オイルクーラとして用いられる場合には、オイル交換時のオイル抜きをスムーズに行うことができる。また、上記5)の熱交換器のように、産業機械用アフタークーラとして用いられる場合には、タンク部内に発生したドレンの排出をスムーズに行うことができ、タンク部内でのドレンの凍結を防止することが可能になる。

この発明による熱交換器の全体構成を示す斜視図である。図１の熱交換器の一部分を示す分解斜視図である。図１の熱交換器の扁平中空体の平板の一部分およびスペーサを示す部分拡大斜視図である。図１の熱交換器に設けられる排液部を示す下側タンク部の横断面図である。図１の熱交換器の他の設置状態および当該設置状態において設けられる排液部を示す一方のタンク部の横断面図である。図４に示す排液部と同じ位置に設けられる排液部の変形例を示す下側タンク部の部分拡大横断面図である。

以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

図１はこの発明による熱交換器の全体構成を示し、図２〜図４はその要部の構成を示す。

なお、図１〜図４に示す熱交換器に関する説明において、通風方向下流側（図１に矢印Ｘで示す方向、図４の左側）を前、これと反対側を後というものとし、後方から前方を見た際の上下、左右（図１の上下、左右）を上下、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において、産業機械のオイルクーラやアフタークーラとして用いられる熱交換器(1)は、長手方向を上下方向に向けるとともに幅方向を通風方向（前後方向）に向けた状態で互いに間隔をおいて配置された複数の扁平中空体(2)と、隣り合う扁平中空体(2)の上下両端部間に配置されたアルミニウム押出形材製（ベア材製）スペーサ(3)と、隣り合う扁平中空体(2)間でかつ両端部のスペーサ(3)間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(4)とを備えている。

熱交換器(1)における左端の扁平中空体(2)の左側面および右端の扁平中空体(2)の右側面の上下両端部には、それぞれ中実ブロック状のアルミニウムベア製フィン配置空間形成部材(5)が配置されて扁平中空体(2)にろう付されており、左端の扁平中空体(2)の左側および右端の扁平中空体(2)の右側において、上下のフィン配置空間形成部材(5)間にもアルミニウム製コルゲートフィン(4)が配されて扁平中空体(2)にろう付されている。左右両端のコルゲートフィン(4)の外側には、それぞれ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からなるサイドプレート(6)が配され、コルゲートフィン(4)およびフィン配置空間形成部材(5)にろう付されている。

図２に示すように、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左右方向に間隔をおいて配された２枚の縦長方形状平板(10)と、両平板(10)間に配されかつ両平板(10)にろう付されたアルミニウムベア材製流路形成体(11)とよりなる。両平板(10)の上下両端部にはそれぞれ通風方向に長い１つの長方形状貫通穴(12)が形成されている。

流路形成体(11)はアルミニウム押出形材製であって、左右両平板(10)の前後両側縁部間にそれぞれ配されかつ上下方向にのびる２つの直線状サイドバー(13)と、両サイドバー(13)の左右方向（高さ方向）の中間部にまたがって一体に形成された伝熱面積拡大部(14)と、両サイドバー(13)の上下両端にそれぞれ一体に形成されて前後方向内方（扁平中空体(2)の幅方向内側）にのび、かつ先端どうし当接させられてろう付された２つのエンドバー(15)とよりなる。両サイドバー(13)および両エンドバー(15)は左右両平板(10)にろう付されている。伝熱面積拡大部(14)は、左方突出屈曲部(16a)と右方突出屈曲部(16b)とが、水平部(16c)を介して上下方向に交互に設けられてなる波状帯板部(16)が、前後方向に複数並べられかつ水平部(16c)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(14)において、前後方向に隣接する波状帯板部(16)の左方突出屈曲部(16a)どうしおよび右方突出屈曲部(16b)どうしはそれぞれ上下方向にずれて形成されている。伝熱面積拡大部(14)の上下方向の長さはサイドバー(13)の上下方向の長さよりも短くなっており、伝熱面積拡大部(14)の上下両端部と両エンドバー(15)との間に、左右両平板(10)の貫通穴(12)と合致した形状の液通過穴部(17)が形成されている。

スペーサ(3)はアルミニウム押出形材製であり、前後方向に長くかつ扁平中空体(2)の左右両平板(10)の貫通穴(12)に合致した形状の連通穴(18)が、貫通穴(12)に通じるように形成されている。連通穴(18)の前後方向の中央部には、スペーサ(3)における連通穴(18)の上下両側部分(3a)どうしを一体に連結するように補強部(19)が設けられている。そして、左右両平板(10)に形成された貫通穴(12)およびスペーサ(3)に形成された連通穴(18)によって、隣り合う扁平中空体(2)の上下両端部どうしが通じさせられており、全扁平中空体(2)におけるスペーサ(3)の連通穴(18)に通じる端部とスペーサ(3)とにより上下２つのタンク部(22)が構成されている。上側タンク部(22)の後側面における右端寄りの部分に、上側タンク部(22)内に通じるように、アルミニウム製入口部材(23)がろう付により接続され、下側タンク部(22)の後側面における左端寄りの部分に、下側タンク部(22)内に通じるように、アルミニウム製出口部材(24)がろう付により接続されている（図１参照）。

図３および図４に詳細に示すように、扁平中空体(2)の左右両平板(10)における下側貫通穴(12)の周囲の部分の一部分、すなわち下側貫通穴(12)の前後両縁部および下縁部に、スペーサ(3)の連通穴(18)の内方に張り出して下側タンク部(22)内方に突出した内方張り出し部(25)が設けられている。両平板(10)の下側貫通穴(12)の周囲の内方張り出し部(25)における下側タンク部(22)の下壁(22a)から内方に突出した部分に、補強部(19)の前後両側に位置しかつ内方張り出し部(25)の先端張り出し縁からスペーサ(3)の連通穴(18)の周縁に至る２つの切り欠き部(26)が形成され、同じく両平板(10)の内方張り出し部(25)における下側タンク部(22)の前後両壁(22b)から内方に突出した部分に、その上端から上下方向の中央部にのびかつ内方張り出し部(25)の先端張り出し縁からスペーサ(3)の連通穴(18)の周縁に至る切り欠き部(27)が形成されている。

なお、詳細な図示は省略したが、両平板(10)は、上下方向の中央部を通りかつ前後方向にのびる直線を対象中心として上下に線対称形であり、両平板(10)の上側貫通穴(12)の周囲の内方張り出し部(25)における上側タンク部(22)の上壁から内方に突出した部分に、補強部(19)の前後両側に位置しかつ内方張り出し部(25)の先端張り出し縁からスペーサ(3)の連通穴(18)の周縁に至る２つの切り欠き部(26)が形成され、同じく両平板(10)の内方張り出し部(25)における上側タンク部(22)の前後両壁から内方に突出した部分に、その下端から上下方向の中央部にのびかつ内方張り出し部(25)の先端張り出し縁からスペーサ(3)の連通穴(18)の周縁に至る切り欠き部が形成されている。

図４に示すように、両平板(10)の下側貫通穴(12)の周囲の内方張り出し部(25)における下側タンク部(22)の下壁(22a)から内方に突出した部分に形成された２つの切り欠き部(26)のうち少なくともいずれか一方の切り欠き部(26)、ここでは後側の切り欠き部(26)と対応する位置において、下側タンク部(22)の下壁(22a)に、下側タンク部(22)内を外部に通じさせる排液部(28)が設けられている。排液部(28)は、下側タンク部(22)の下壁(22a)に形成された貫通穴(29)内に、アルミニウム製円筒状体(31)の一端部に形成された小径部が挿入されて下壁(22a)にろう付されることによって設けられている。

上述した熱交換器(1)が産業機械用オイルクーラとして用いられる場合には、オイル交換時のオイル抜きをスムーズに行うことができる。また、上述した熱交換器(1)が産業機械用アフタークーラとして用いられる場合には、タンク部内に発生したドレンの排出をスムーズに行うことができ、タンク部内でのドレンの凍結を防止することが可能になる。

図５は、上述した熱交換器(1)の他の設置状態および当該設置状態において設けられる排液部を示す。以下の説明において、図５の上下、左右を上下、左右というものとする。

図５においては、図１に示す熱交換器(1)が、扁平中空体(2)が、長手方向を左右方向に向けるとともに幅方向を上下方向に向けた状態となり、両タンク部(22)が、長手方向を図５の紙面表裏方向に向けた状態で、両タンク部(22)が同一高さ位置に来るように設置されている。ここでは、図１に示す熱交換器(1)の下側タンク部(22)の下壁(22a)が、左側タンク部(22)の左壁(22a)となり、前後両壁(22b)が左側タンク部(22)の上下両壁(22b)となっている。したがって、扁平中空体(2)の両平板(10)における一方、ここでは左側貫通穴(12)の周囲の一部分、すなわち左側貫通穴(12)の上下両縁部および左縁部に、スペーサ(3)の連通穴(18)の内方に張り出して左側タンク部(22)内方に突出した内方張り出し部(25)が設けられ、両平板(10)の左側貫通穴(12)の周囲の内方張り出し部(25)における左側タンク部(22)の下壁(22b)から内方に突出した部分に、その右端から左右方向の中央部にのびかつ内方張り出し部(25)の先端張り出し縁からスペーサ(3)の連通穴(18)の周縁に至る切り欠き部(27)が形成されていることになる。また、両平板(10)の左側貫通穴(12)の周囲の内方張り出し部(25)における左側タンク部(22)の左壁(22a)から内方に突出した部分に、補強部(19)の上下両側に位置しかつ内方張り出し部(25)の先端張り出し縁からスペーサ(3)の連通穴(18)の周縁に至る２つの切り欠き部(26)が形成され、同じく両平板(10)の内方張り出し部(25)における左側タンク部(22)の上下両壁(22b)から内方に突出した部分に、その右端から左右方向の中央部にのびかつ内方張り出し部(25)の先端張り出し縁からスペーサ(3)の連通穴(18)の周縁に至る切り欠き部(27)が形成されていることになる。

そして、両平板(10)の左側貫通穴(12)の周囲の内方張り出し部(25)における左側タンク部(22)の下壁(22b)から内方に突出した部分に形成された切り欠き部(25)と対応する位置において、左側タンク部(22)の下壁(22b)に、左側タンク部(22)内を外部に通じさせる排液部(28)が設けられている。排液部(28)は、左側タンク部(22)の下壁(22b)に形成された貫通穴(29)内に、アルミニウム製円筒状体(31)の一端部に形成された小径部が挿入されて下壁(22b)にろう付されることによって設けられている。

図６は、図４に示す排液部(28)と同じ位置に設けられる排液部の変形例を示す。

図６において、排液部(40)は、下側タンク部(22)の下壁(22a)の下面に、貫通穴(29)に通じる貫通状通液穴(42)を有する排液部材(41)が、溶接などの適当な手段により固定されることによって設けられている。通液穴(42)の内周面は円すい面状であり、その内周面にテーパねじ(42)が形成されている。

なお、図５に示す排液部(28)と同じ位置にも、図６に示す排液部(40)と同様な構成の排液部が設けられていてもよい。

図示は省略したが、上述した熱交換器(1)は、扁平中空体(2)が、長手方向を左右方向を向けるとともに幅方向を前後方向に向けた状態となり、両タンク部(22)が、長手方向を上下方向に向けた状態となるように設置されていてもよい。この場合、左側タンク部(22)の水平断面形状が図５に示す形状となる。

そして、少なくともいずれか一方のタンク部(22)の下壁、すなわち下側サイドプレート(7)および下側フィン配置空間形成部材(5)におけるいずれかの切り欠き部(26)(27)と対応する位置において、タンク部(22)内を外部に通じさせる排液部が設けられる。排液部は、タンク部の下壁に形成された貫通穴内に、アルミニウム製円筒状体の一端部に形成された小径部が挿入されて下壁にろう付されることによって設けられている。

この発明による熱交換器は、たとえば産業機械用オイルクーラや産業機械用アフタークーラとして好適に用いられる。

(1)：熱交換器
(2)：扁平中空体
(3)：スペーサ
(4)：コルゲートフィン
(10)：平板
(11)：流路形成体
(12)：貫通穴
(18)：連通穴
(22)：タンク部
(22a)(22b)：下壁
(25)：内方張り出し部
(26)(27)：切り欠き部
(28)(40)：排液部

Claims

長手方向を同方向に向けるとともに幅方向を通風方向に向けた状態で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の長手方向両端部間に配置されたスペーサと、隣り合う扁平中空体間でかつ両端部のスペーサ間に配置されて扁平中空体に接合されたフィンとを備えており、扁平中空体が、両面にろう材層を有するブレージングシートからなる１対の平板と、両平板間に配されかつ両平板にろう付されたベア材製流路形成体とよりなり、隣り合う扁平中空体内の両端部どうしが、平板に形成された貫通穴、およびスペーサに形成されかつ平板の貫通穴に合致した形状の連通穴により通じさせられ、全扁平中空体におけるスペーサの連通穴に通じる端部とスペーサとにより２つのタンク部が構成されており、いずれか一方のタンク部が、同他方のタンク部と同一高さ位置、または同他方のタンク部よりも下方に来るように設置される熱交換器であって、
扁平中空体の両平板における貫通穴の周囲の部分に、スペーサの連通穴の周縁部よりも内方に張り出してタンク部内方に突出した内方張り出し部が設けられ、両平板の内方張り出し部に、その先端張り出し縁からスペーサの連通穴の周縁に至る切り欠き部が形成され、前記一方のタンク部の下壁における平板の切り欠き部と対応する位置に、タンク部内を外部に通じさせる排液部が設けられている熱交換器。
いずれか一方のタンク部が同他方のタンク部よりも下方に位置するように設置され、下方に位置するタンク部の下壁における平板の切り欠き部と対応する位置に、タンク部内を外部に通じさせる排液部が設けられている請求項１記載の熱交換器。
両タンク部が同一高さ位置にくるように設置され、いずれか一方のタンク部の下壁における平板の切り欠き部と対応する位置に、タンク部内を外部に通じさせる排液部が設けられている請求項１記載の熱交換器。
産業機械用オイルクーラとして用いられるようになっており、排液部が、オイル交換時のオイル抜き口となる請求項１〜３のうちのいずれかに記載の熱交換器。
産業機械用アフタークーラとして用いられるようになっており、排液部が、ドレン抜き口となる請求項１〜３のうちのいずれかに記載の熱交換器。