JP7323976B2 - フランジ構造および同構造を有する熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は、フランジ構造に関するものであり、特に、オイルクーラ等の熱交換器に最適なものに関する。

皿状のプレートを積層し、それらのプレート間にそれぞれ異なる流体を流通させる第１流路と第２流路とが形成される熱交換器の下端には、ケーシングに接続されるフランジが設けられている。
そのフランジは、図６に示す如く、フランジ形成用のプレートを２枚重ねし、その平面に図示しないオイル孔を形成するとともに、そのオイル孔の孔縁部にシールリング溝を設け、対向するケーシングとの間を、ボルトを介して、液密に固定したものが知られている。

特開２００４－２７８９８５号公報

プレートを２枚重ねして、フランジを形成し、オイル孔の孔縁にシールリング溝を形成する場合、シールリング溝の深さだけ、フランジの板厚が厚くなり、軽量化できない欠点があった。
そこで、本発明はプレートを２枚重ねした形状のフランジ構造において、強度が高く、且つ厚みの薄い軽量化したフランジ構造を提供することを課題とする。

請求項１に記載の本発明は、プレス加工によりプレートの一方の平面に環状溝１が形成され、その環状溝１の略溝底肉厚分、他方の平面に突出した環状凸部２を有する第１プレート３と、
プレス加工により前記環状凸部２に整合する環状凹部５がプレートの一方の平面に形成され、その反対側の面が平坦に形成された第２プレート４と、
を具備し、
前記第２プレート４の環状凹部５が前記第１プレート３の前記環状凸部２に被嵌して、第１プレート３と第２プレート４との平面間が一体に接合され、
前記第１プレート３の環状溝１にシールリング６が嵌着されると共に、環状溝１の内側に流体の流通口７が開口するフランジ構造である。

請求項２に記載の本発明は、プレス加工によりプレートの一方の平面に環状溝１が形成され、その環状溝１の略溝底肉厚分、他方の平面に突出した環状凸部２を有する第１プレート３と、
プレス加工により前記環状凸部２に整合する略環状の凹部５ａがプレートの一方の平面に形成され、その反対側の面が平坦に形成された第２プレート４と、
を具備し、
前記凹部５ａを横断して長孔７ｃが第２プレート４に貫通され、
前記長孔７ｃを除いて、前記第２プレート４の凹部５ａが前記第１プレート３の前記環状凸部２に被嵌して、第１プレート３と第２プレート４との平面間が一体に接合され、
前記第１プレート３の環状溝１にシールリング６が嵌着されると共に、環状溝１の内側に流体の流通口７が開口され、その流通口７と前記長孔７ｃとが連通されたフランジ構造である。

請求項３に記載の本発明は、前記環状溝１の深さが、第１プレート３の厚さ以上に形成された請求項１または請求項２のいずれかに記載のフランジ構造である。

請求項４に記載の本発明は、積層型の熱交換器８の端部に、請求項１～請求項３のいずれかに記載のフランジ構造を有する熱交換器である。

請求項１に記載の発明は、第１プレート３の一方の平面に環状溝１が形成され、その環状溝１の略溝底肉厚分、他方の平面に突出した環状凸部２を有し、環状凸部２に整合する環状凹部５が第２プレート４の一方の平面に形成され、その反対側の面が平坦に形成され、環状凹部５が環状凸部２に被嵌して、第１プレート３と第２プレート４との平面間が一体に接合されたものである。
この接合により、各プレートの厚みを比較的薄くしても、嵌着する環状凹部５と環状凸部２により全体の剛性を高めて、強度の高いフランジ構造となる。それと共に、第１プレート３の環状溝１を深く形成でき、そこに嵌着するシールリング６のシール効果を高めることができる。さらには、第１プレート３の両面がプレス加工により製作されて、軽量化される。

請求項２に記載の発明は、第１プレート３の環状凸部２に、第２プレート４の略環状の凹部５ａが嵌着して、第１プレート３と第２プレート４との平面間が一体に接合されたものである。
この接合により、請求項１と同様に、各プレートの厚みを比較的薄くしても、嵌着する凹部５ａと環状凸部２により全体の剛性を高めて、強度の高いフランジ構造となる。それと共に、プレス加工による製造容易なフランジ構造となり、その軽量化を行なえる。

請求項３に記載の発明は、プレス加工により、環状溝１の深さを第１プレート３の厚さ以上に形成したものである。これにより、フランジ構造の更なる薄肉化と剛性の強化を行なえる。

請求項４に記載の発明は、そのフランジ構造を積層型の熱交換器の端部に形成したものである。それにより、熱交換器の端部の開口を、対向する相手の平面に、シールリングを介して液密に接続し、流体を一方から他方に、確実に受け渡すことができる。

本発明の第１実施例のフランジ構造を有する熱交換器を示す説明図。 本発明のフランジ構造の要部横断面図。 本発明の第２実施例のフランジ構造を有する熱交換器を示す説明図。 同熱交換器の要部を示す説明図及び、同第２実施例のフランジ構造の分解斜視図。 本発明の第３実施例のフランジ構造の要部断面図。 従来のフランジ構造の断面図。

次に、図面に基づいて本発明の実施の形態につき、説明する。
図１は、本発明の第１実施形態を示すフランジ構造、およびそれを有する熱交換器８の説明図であって、（Ａ）は（Ｃ）のＡ－Ａ矢視断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ部拡大図、（Ｃ）は同熱交換器８の斜視図、（Ｄ）は同熱交換器８の第１プレート３及び第２プレート４の底面図である。また、図２は本発明のフランジ構造の要部横断面図である。

熱交換器８の下端面には、図１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｄ）に示す如く、第１プレート３と第２プレート４との接合体からなるフランジ構造を有している。
熱交換器８の最下端に配置されたフランジ構造の第１プレート３は、その左端に流通口７ａが、その中間部に流通口７ｂが穿設される。そして、図１（Ｄ）に記載のごとく、それらの口縁部を囲むように、第１プレート３の一方の平面に環状溝１が形成されている。その第１プレート３は、図１（Ｂ）のごとく、その環状溝１の深さ分だけ、他方の平面に突出した環状凸部２を有する。
第１プレート３の環状溝１には、シールリング６が嵌着される。

次に、第２プレート４には、第１プレート３の流通口７ａ、流通口７ｂに整合する流通口７が設けられる。そして、第２プレートの一方の平面には、第１プレート３の環状凸部２に整合する環状凹部５が形成されている。第２プレート４の他方の平面は、平坦に形成されている。
そして、第２プレート４の環状凹部５が第１プレート３の環状凸部２に被嵌されている。第１プレート３と第２プレート４との平面間は、ろう付により、一体に接合されている。このような第１プレート３及び第２プレート４は、金属板をプレス加工することにより形成することができる。
この例では、環状凸部２と環状凹部５との間に僅かな隙間が形成されているが、この隙間は存在しなくともよい。

このようにしてなるフランジ構造の上部には、図１（Ａ）、（Ｃ）に記載のごとく、熱交換器８のコアを配置することができる。
この例の熱交換器８は、皿状の第１エレメント１１と第２エレメント１２とが交互に積層されてコアが形成され、第１エレメント１１と第２エレメント１２との間には、１枚おきに異なる流体が流通する第１流路と、第２流路が形成される。
そのコアの上端にトッププレート１０が配置され、下端にボトムプレート９が配置される。トッププレート１０には、天板１３が被嵌されている。その天板１３には、図において左側に、連絡路１５が膨出している。
このような熱交換器８は、各プレートを積層して、全体を高温の炉内で、一体にろう付接合される。熱交換器の各プレートは、同じ材質の金属板で形成できる。金属板の材質としては、例えば、アルミニウム、アルミニウムの合金、ステンレスなどを用いることができる。

図１（Ａ）に記載のごとく、同図の左端部に第１流体１６（例えば、オイル）の入口となる流通口７ａが配置されている。また、中間部には、第１流体１６の出口となる流通口７ｂが開口している。そして、環状溝１にシールリング６が取付けられる。プレート積層方向の中間位置には、仕切２０が配置されている。
第１プレート３の下面側は、図示しないエンジンのケーシングの表面に固定され、一対のシールリング６により、ケーシングとの間が液密に接合される。

流通口７ａから第１流体１６（例として、オイル）が流入し、各第１流路を２パスで流通する。即ち、流通口７ａから流入した第１流体１６は、仕切２０の下側の流路を通り、図１（Ａ）の右端部の連通孔をＵターンし、仕切２０の上面側の連通孔に導かれる。次いで、連絡路１５を介して流通口７ｂから図示しないエンジンに還流する。
また、図１（Ｃ）において、一対のパイプ１４の一方から第２流体１７（例として、冷却水）が流入し、それがコアの各第２流路を通り、他方のパイプ１４から流出する。そしてコア内で第２流体１７と第１流体１６との間に熱交換が行われる。

次に、図３は、本発明のフランジ構造およびそれを有する熱交換器８の第２実施例であり、図３（Ａ）は（Ｃ）のＡ－Ａ矢視断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ部拡大図、（Ｃ）は第２実施例のフランジを用いた熱交換器８の斜視図、（Ｄ）は同フランジ構造の底面図である。そして、図４は同第２実施例の要部を示す説明図であって、図４（Ａ）はその要部拡大図、図４（Ｂ）は同第２実施例のフランジ構造の分解斜視図である。

この第２実施例では、図３（Ｄ）、図４（Ａ）、（Ｂ）に示す如く、第１プレート３の流通口７ａ、７ｂは、両者とも第１プレート３の環状溝１の内側に配置されている。そして、第１プレート３には、環状溝１の深さ分、突出する環状凸部２が形成される。環状溝１には、図４（Ｂ）に示す如く、１つのシールリング６が嵌着する。
第２プレート４には、第１プレート３の環状凸部２を被嵌する略環状の凹部５ａが形成されると共に、その凹部５ａを横断する長孔７ｃが形成されている。第１プレート３の流通口７ａと第２プレート４の長孔７ｃとが連通する。
この例においては、図４（Ｂ）に示す如く、第２プレート４の凹部５ａを長孔７ｃが横断するため、その分だけ略環状の凹部５ａが部分的に欠設される。そして、長孔７ｃを除いた分だけ、凹部５ａが第１プレート３の環状凸部２に被嵌される。

前記第１実施例では、第１流体１６が２パスに流通したが、この第２実施例では第１流体１６が、図３（Ａ）に示す如く、１パスで流通する。
第１流体１６は、第１プレート３の流通口７ａから流入し、第２プレート４の長孔７ｃから熱交換器８の各第１流路に供給される。
この例でも、第１プレート３と第２プレート４とが接合され、且つ環状凸部２と略環状の凹部５ａとの組合せにより、フランジ構造の剛性が高まる。それと共に、環状溝１の深さを深くして、シール性を確保しつつ、フランジ構造の軽量化を図ることができる。

図５は、本発明のフランジ構造の他の実施例であり、この例では、第１プレート３の環状溝１の深さが、第１プレート３の厚みより深く形成され、その溝の深さの分、突出する環状凸部２が形成されている。そして、その凸部２に整合する環状凹部５が第２プレートに形成され、環状凹部５が環状凸部２に被嵌し、対向面がろう付接合されている。
図５の例は、第２実施例にも適用させることができる。この場合、その第１プレート３の環状凸部２は、第２プレート４に形成された略環状の凹部５ａに被嵌される。

本発明は、熱交換器用のフランジ構造として有益なものである。
ただし、上述したフランジ構造を適用する対象は、熱交換器以外のものであっても良い。

１ 環状溝
２ 環状凸部
３ 第１プレート
４ 第２プレート
５ 環状凹部
５ａ 凹部
６ シールリング
７ 流通口
７ａ 流通口
７ｂ 流通口
７ｃ 長孔
８ 熱交換器

９ ボトムプレート
１０ トッププレート
１１ 第１エレメント
１２ 第２エレメント
１３ 天板
１４ 冷却水パイプ
１５ 連絡路
１６ 第１流体（オイル）
１７ 第２流体（冷却水）
１９ ボルト孔
２０ 仕切

Claims (4)

1. プレス加工によりプレートの一方の平面に環状溝（１）が形成され、その環状溝（１）の略溝底肉厚分、他方の平面に突出した環状凸部（２）を有する第１プレート（３）と、
   プレス加工により前記環状凸部（２）に整合する環状凹部（５）がプレートの一方の平面に形成され、その反対側の面が平坦に形成された第２プレート（４）と、
   を具備し、
   前記第２プレート（４）の環状凹部（５）が前記第１プレート（３）の前記環状凸部（２）に被嵌して、第１プレート（３）と第２プレート（４）との平面間が一体にろう付接合され、前記第１プレート（３）と前記第２プレート（４）は同じ材質の金属板で形成され、
   前記第１プレート（３）の環状溝（１）にシールリング（６）が嵌着されると共に、環状溝（１）の内側に流体の流通口（７）が開口するフランジ構造。
2. プレス加工によりプレートの一方の平面に環状溝（１）が形成され、その環状溝（１）の略溝底肉厚分、他方の平面に突出した環状凸部（２）を有する第１プレート（３）と、
   プレス加工により前記環状凸部（２）に整合する略環状の凹部（５ａ）がプレートの一方の平面に形成され、その反対側の面が平坦に形成された第２プレート（４）と、
   を具備し、
   前記凹部（５ａ）を横断して長孔（７ｃ）が第２プレート（４）に貫通され、
   前記長孔（７ｃ）を除いて、前記第２プレート（４）の凹部（５ａ）が前記第１プレート（３）の前記環状凸部（２）に被嵌して、第１プレート（３）と第２プレート（４）との平面間が一体にろう付接合され、前記第１プレート（３）と前記第２プレート（４）は同じ材質の金属板で形成され、
   前記第１プレート（３）の環状溝（１）にシールリング（６）が嵌着されると共に、環状溝（１）の内側に流体の流通口（７）が開口され、その流通口（７）と前記長孔（７ｃ）とが連通されたフランジ構造。
3. 前記環状溝（１）の深さが、第１プレート（３）の厚さ以上に形成された請求項１または請求項２のいずれかに記載のフランジ構造。
4. 積層型の熱交換器（８）の端部に、請求項１～請求項３のいずれかに記載のフランジ構造を有する熱交換器。

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