JP6625399B2

JP6625399B2 - プレート接合型熱交換器

Info

Publication number: JP6625399B2
Application number: JP2015211757A
Authority: JP
Inventors: イ・ヒョンチョル; イ・ホンジェ
Original assignee: Rinnai Korea Corp
Current assignee: Rinnai Korea Corp
Priority date: 2014-10-30
Filing date: 2015-10-28
Publication date: 2019-12-25
Anticipated expiration: 2035-10-28
Also published as: CN105180691A; US20160123676A1; KR20160053058A; JP2016090221A; KR101813048B1; ITUB20155105A1

Description

本発明は、プレート接合型熱交換器に関し、より詳細には、熱交換器に使われるプレートの組立てと接合とを簡便にして製造時間及び製造工数を節約することにより、生産性向上及び製品品質の向上を可能とするプレート接合型熱交換器に関する。

一般的に、ボイラーに使用されるプレート型熱交換器は、バーナー部から発生した燃焼熱との熱交換効率の向上のためにプレートチャンバを積層して構成されていた。

プレート型熱交換器１の実施形態として、特許文献１の図１及び図２で示された構成では、上側には、直水（上水道からの給水）及び暖房水の排出口と投入口とが備えられた上板１０が位置され、この上板の下側に第１、２流路板２０、３０が互いに交差する形態で多数個積層されて備えられるが、前記直水及び暖房水の排出口と投入口とに沿って流れる流体が互いに混合されないように管路を形成して積層されている。

言い換えれば、前記流体が流れる管路の位置が上、下に交差して、前記管路を通過する流体が流路に沿って流れながら混合されず、互いに熱交換作用を起こすことにより、前記流路が互いに交差する面接部位は、ブレージング（Ｂｒａｚｉｎｇ）溶接で装着する。

しかし、前記第１、２流路板２０、３０の装着過程で、中央部に比べて、エッジ部が相対的に脆弱にブレージング溶接された場合には、水撃現象（ＷａｔｅｒＨａｍｍｅｒｉｎｇ）による過水圧によって生じる局部的な圧力により、周辺の溶接部に亀裂が発生するという問題点があった。

すなわち、前記のように、従来の熱交換器用プレートチャンバは、第１流路板２０と第２流路板３０とがそれぞれ同一方向に羽根構造を有しており、前記流路板の羽根面と羽根面とが重なって接合する方式で使用環境によって銅板を使うか、別途のろう材（用材）を塗布した後、ブレージング溶接する構成となっている。

しかし、前記のプレートチャンバ構成は、図３に示したように、第１流路板２０と第２流路板３０との羽根面と羽根面とを重ねて、第２流路板３０の羽根面の上部にろう材２を塗布した状態でブレージング作業に投入される場合、ろう材２の塗布面が少ないか、羽根面の間でろう材２が母材の熱変形による体積膨張が生じるか、或いは母材が溶融温度以上になって気泡が発生し、前記気泡発生によって気密が不良になったときに、前記気泡部分の浸食によって漏水及びクラックが発生して、不良率が増加するという問題点があった。

韓国登録実用新案第２０−０２７５４０１号公報

本発明は、このような従来の問題点を勘案して案出されたものであり、その目的は、熱交換器のプレートチャンバを構成する上板と下板とのフレーム羽根を互いに異なる角度を有するようにして、前記上板と下板との積層組立てが容易でありながら、溶接作業の不良を改善可能にしたプレート接合型熱交換器を提供することである。

本発明の他の目的は、下板の羽根面に上板の羽根面が弾性を有し、差し込まれて組み立てられるようにしながら、ろう材の塗布を容易にし、ブレージング溶接の便宜性を向上させるようにしたプレート接合型熱交換器を提供することである。

本発明は、前記の目的を、上板（６０）と下板（７０）との構造を有したプレート（５０）を積層し、前記上板（６０）及び下板（７０）の羽根部（６１、７１）をブレージング接合して、内部に流路が形成されるように構成した熱交換器において、前記上板（６０）の羽根部（６１）は鈍角を有して下向きに折り曲げられ、前記下板（７０）の羽根部（７１）は、鋭角を有して内側方向に上向きに折り曲げられた挿入面（７２）と、この挿入面（７２）から外側方向に折り曲げられた基面（７３）とに成形されて、上板（６０）の羽根部（６１）が挿入面（７２）に差し込まれ、基面（７３）と上板羽根部（６１）との間にろう材塗布空間（Ｈ）が形成され、基面（７３）の下端は、下板（７０）における羽根部（７１）の折り曲げ位置よりも内側に位置し、基面（７３）の上端は、下板（７０）における羽根部（７１）の折り曲げ位置よりも外側に位置することによって達成する。

また、上板（６０）と下板（７０）との構造を有したプレート（５０）を積層し、前記上板（６０）及び下板（７０）の羽根部（６１、７１）をブレージング接合して、内部に流路が形成されるように構成した熱交換器において、前記上板（６０）の羽根部（６１）は鈍角を有して下向きに折り曲げられ、前記下板（７０）の羽根部（７１）は、上向きに折り曲げられた挿入面（７２）と、この挿入面（７２）から外側方向に折り曲げられた基面（７３）とに成形されて、上板（６０）の羽根部（６１）が挿入面（７２）に差し込まれ、下板羽根部（７１）と上板羽根部（６１）との間にろう材塗布空間（Ｈ）が形成され、前記下板（７０）の羽根部（７１）の挿入面（７２）には、内側に突出したエンボス突起（７２ａ）が一定間隔に形成され、上板羽根部（６１）の先端は、前記エンボス突起（７２ａ）に引っ掛って差し込まれるバンディング突起（６１ａ）が備えられてもよい。

また、上板（６０）と下板（７０）との構造を有したプレート（５０）を積層し、前記上板（６０）及び下板（７０）の羽根部（６１、７１）をブレージング接合して、内部に流路が形成されるように構成した熱交換器において、上板（６０）の羽根部（６１）は鈍角を有して下向きに折り曲げられ、下板（７０）の羽根部（７１）は、直角方向に上向きに折り曲げられた挿入面（７２）と、この挿入面（７２）から外側方向に折り曲げられた基面（７３）とに成形されて、上板（６０）の羽根部（６１）が挿入面（７２）の内側に差し込まれ、下板羽根部（７１）と上板羽根部（６１）との間にろう材塗布空間（Ｈ）が形成されるか、上板（６０）の羽根部（６１）は鈍角を有して下向きに折り曲げられ、下板（７０）の羽根部（７１）は、直角から鈍角を成す方向に上向きに折り曲げた挿入面（７２）が成形されて、上板（６０）の羽根部（６１）が挿入面（７２）の内側に差し込まれ、下板羽根部（７１）と上板羽根部（６１）との間にろう材塗布空間（Ｈ）が形成されることによって、上記目的が達成される。

このような構造からなる本発明によれば、熱交換器に使われるプレートの上板と下板との組立てが簡便でありながら、容易になされて生産性を向上させることができる。

また、上板と下板との羽根部に塗布されるろう材の面積と体積とを均一にして、ブレージング溶接の製造不良を防止し、不良が発生した場合の２次塗布が容易であって、再びブレージング溶接が可能である。

したがって、本発明は、上板と下板との組立てが簡便でありながら、組立て後に外部でろう材を塗布することができて、プレート組立の自動化が可能であって、生産性を大きく向上させることができる非常に有用な発明である。

従来の板型熱交換器の外形を示す斜視図である。従来の板型熱交換器の断面図である。従来の板型熱交換器の断面拡大図である。本発明が適用されたプレートの結合過程を示す断面拡大図である。本発明が適用されたプレートの結合過程を示す断面拡大図である。本発明が適用されたプレートの結合過程を示す断面拡大図である。本発明の実施形態を示す部分拡大斜視図である。本発明の実施形態を示す拡大断面図である。本発明の他の実施形態を示す拡大断面図である。本発明の他の実施形態を示す拡大断面図である。

以下、添付図面と関連して、前記目的を果たすための本発明の構成と作動例とを説明すれば、次の通りである。

本発明であるプレート接合型熱交換器は、熱交換器に使われるプレートの組立てと接合とを簡便にして、製造時間及び製造工数を節約して、生産性向上及び製品品質を向上させるように発明したものである。

まず、本明細書上で添付図面を参照して説明すれば、本発明である熱交換器は、上板６０と下板７０との構造を有したプレート５０を積層し、前記上板６０と下板７０との羽根部６１、７１をブレージング接合して、プレート５０の内部に流路が形成されるように構成される。

ここで、本発明は、前記プレート５０を構成する上板６０と下板７０とをより簡便でありながらも、容易に結合できるように羽根部６１、７１の形状を変形しながら、前記羽根部６１、７１をブレージング溶接して不良を防止可能にしたものである。

このために、本発明は、図４Ａに示したように、前記上板６０の羽根部６１は鈍角を有して下向きに折り曲げられ、前記下板７０の羽根部７１は、鋭角を有して内側方向に上向きに折り曲げられた挿入面７２と、この挿入面７２から外側方向に折り曲げられた基面７３とに成形される。

そして、図４Ｂに示したように、前記上板６０の羽根部６１は、下向きに移動しながら、下板羽根部７１の基面７３に引っ掛かりながら（接しながら）、内側に弾力のあるように（押圧を受けながら）移動した状態で、上板６０をさらに下向きに移動させれば、基面７３を越した上板羽根部６１が復元されながら（基面７３から離れて）、鋭角を有して成形された挿入面７２と鈍角になった上板羽根部６１とが面接触されながら結合される。

また、前記上板羽根部６１と下板羽根部７１との基面７３の間には、ろう材塗布空間Ｈが形成されて、作業者が容易にろう材２を塗布することができる。

すなわち、前記上板６０の羽根部６１を下板７０の羽根部７１に結合して一体構成されたプレート５０は、その結合されたフレームに沿ってろう材塗布空間Ｈが形成されて、外部（後工程）でろう材２を容易に塗布することができて、（組立の）自動化も可能である。

そして、図４Ｃに示したように、プレート５０のろう材塗布空間Ｈにろう材２が塗布された状態で、ブレージング溶接を行って、前記ろう材２が接着面の酸化を防止しながら、接合が完全になされるようにする。

また、本発明は、前記ブレージング溶接後にプレート５０の漏れ検査で不良が発生する場合には、前記ろう材塗布空間Ｈに再びろう材２を塗布した後、ブレージング溶接して製造不良の（さらなる）発生を防止することができることも可能である。

そして、本発明の実施形態として、図５Ａに示したように、下板羽根部７１の挿入面７２に内側に突出したエンボス突起７２ａがフレームに沿って一定間隔に形成され、上板羽根部６１の先端には、前記エンボス突起７２ａに引っ掛って差し込まれるバンディング突起６１ａが設けられている。

したがって、図５Ｂに示したように、上板６０の羽根部６１を下板羽根部７１の挿入面７２に結合すれば、先端のバンディング突起６１ａがエンボス突起７２ａに引っ掛かって上板羽根部６１が固定される構成になっている。

この際、前記下板羽根部７１の挿入面７２は、エンボス突起７２ａによって上板羽根部６１と間隔を有するようになり、ろう材塗布空間Ｈに塗布されるろう材２が前記間隔の間に流入されて、ブレージング溶接により接合される。

次に、本発明の他の実施形態として、図６Ａに示したように、上板６０の羽根部６１は鈍角を有して下向きに折り曲げられ、下板７０の羽根部７１は、直角方向に上向きに折り曲げられた挿入面７２と、この挿入面７２から外側方向に折り曲げられた基面７３とに成形されて、上板６０の羽根部６１が挿入面７２の内側に差し込まれるように形成したプレート５０を構成することも可能である。

前記プレート５０においては、上板羽根部６１と下板羽根部７１との挿入面７２に一定隙間が形成され、ろう材塗布空間Ｈにろう材２を塗布すると、前記間隔の間にろう材２が流入されて、ブレージング溶接により接合される。

また、図６Ｂに示したように、プレート５０の上板羽根部６１は鈍角を有して下向きに折り曲げられ、下板羽根部７１は、直角から鈍角を成す方向に上向きに折り曲げた挿入面７２を有するように成形することも可能である。

すなわち、前記上板羽根部６１が、下板羽根部７１の挿入面７２の内側に引っ掛かれて（接触して）差し込まれる構成として、上板羽根部６１と下板羽根部７１との挿入面７２の間のろう材塗布空間Ｈにろう材２が塗布されて、ブレージング溶接により接合される。

前記実施形態は、上板６０の羽根部６１が下板７０の羽根部７１に簡便に組み立てられながら、ろう材２の塗布が容易であって、ブレージング溶接で上板６０と下板７０とを簡便に接合するように構成されたものである。

前述した本発明は、前述した実施形態及び図面によって限定されるものではなく、本発明の技術的思想を外れない範囲内でさまざまな置き換え、変形及び変更が可能であることは、当業者において明白である。

２…ろう材、５０…プレート、６０…上板、６１…羽根部、６１ａ…バンディング突起、７０…下板、７１…羽根部、７２…挿入面、７２ａ…エンボス突起、７３…基面、Ｈ…ろう材塗布空間。

Claims

上板（６０）と下板（７０）との構造を有したプレート（５０）を積層し、前記上板（６０）及び下板（７０）の羽根部（６１、７１）をブレージング接合して、内部に流路が形成されるように構成した熱交換器において、
前記上板（６０）の羽根部（６１）は鈍角を有して下向きに折り曲げられ、前記下板（７０）の羽根部（７１）は、鋭角を有して内側方向に上向きに折り曲げられた挿入面（７２）と、この挿入面（７２）から外側方向に折り曲げられた基面（７３）とに成形されて、上板（６０）の羽根部（６１）が挿入面（７２）に差し込まれ、基面（７３）と上板羽根部（６１）との間にろう材塗布空間（Ｈ）が形成され、
基面（７３）の下端は、下板（７０）における羽根部（７１）の折り曲げ位置よりも内側に位置し、基面（７３）の上端は、下板（７０）における羽根部（７１）の折り曲げ位置よりも外側に位置することを特徴とするプレート接合型熱交換器。
上板（６０）と下板（７０）との構造を有したプレート（５０）を積層し、前記上板（６０）及び下板（７０）の羽根部（６１、７１）をブレージング接合して、内部に流路が形成されるように構成した熱交換器において、
前記上板（６０）の羽根部（６１）は鈍角を有して下向きに折り曲げられ、前記下板（７０）の羽根部（７１）は、上向きに折り曲げられた挿入面（７２）と、この挿入面（７２）から外側方向に折り曲げられた基面（７３）とに成形されて、上板（６０）の羽根部（６１）が挿入面（７２）に差し込まれ、下板羽根部（７１）と上板羽根部（６１）との間にろう材塗布空間（Ｈ）が形成され、
前記下板（７０）の羽根部（７１）の挿入面（７２）には、内側に突出したエンボス突起（７２ａ）が一定間隔に形成され、上板羽根部（６１）の先端は、前記エンボス突起（７２ａ）に引っ掛って差し込まれるバンディング突起（６１ａ）が備えられることを特徴とするプレート接合型熱交換器。
上板（６０）と下板（７０）との構造を有したプレート（５０）を積層し、前記上板（６０）及び下板（７０）の羽根部（６１、７１）をブレージング接合して、内部に流路が形成されるように構成した熱交換器において、
上板（６０）の羽根部（６１）は鈍角を有して下向きに折り曲げられ、下板（７０）の羽根部（７１）は、直角方向に上向きに折り曲げられた挿入面（７２）と、この挿入面（７２）から外側方向に折り曲げられた基面（７３）とに成形されて、上板（６０）の羽根部（６１）が挿入面（７２）の内側に差し込まれ、下板羽根部（７１）と上板羽根部（６１）との間にろう材塗布空間（Ｈ）が形成されたことを特徴とするプレート接合型熱交換器。
上板（６０）と下板（７０）との構造を有したプレート（５０）を積層し、前記上板（６０）及び下板（７０）の羽根部（６１、７１）をブレージング接合して、内部に流路が形成されるように構成した熱交換器において、
上板（６０）の羽根部（６１）は鈍角を有して下向きに折り曲げられ、下板（７０）の羽根部（７１）は、直角から鈍角を成す方向に上向きに折り曲げた挿入面（７２）が成形されて、上板（６０）の羽根部（６１）が挿入面（７２）の内側に差し込まれ、下板羽根部（７１）と上板羽根部（６１）との間にろう材塗布空間（Ｈ）が形成されたことを特徴とするプレート接合型熱交換器。