WO2015083494A1

WO2015083494A1 - ヘッダプレートレス型熱交換器

Info

Publication number: WO2015083494A1
Application number: PCT/JP2014/079660
Authority: WO
Inventors: 中村　洋一
Original assignee: 株式会社ティラド
Priority date: 2013-12-02
Filing date: 2014-10-31
Publication date: 2015-06-11
Also published as: JP2015105818A

Abstract

　上下一対の溝形の第１プレート１と第２プレート２との嵌着で、端部が膨出した偏平チューブ５を形成し、その偏平チューブの積層体でコアを構成し、そのコアの端部にヘッダタンク８を被嵌するものにおいて、各偏平チューブ間の隅に生じる隙間のため、ヘッダタンク８とコアとの気密性および液密性が損なわれることを防止する。　偏平チューブ５の膨出部４の位置で帯状部９を延在させ、その帯状部９を溝底２ｂの外面に折り返して重ね合わせる。このとき、帯状部９の長手方向の端面９ａを第２プレート２の側壁２ａの外面と面一になるように構成する。

Description

ヘッダプレートレス型熱交換器

　本発明は、両端が膨出した偏平チューブを積層してなるヘッダプレートレス型熱交換器に関し、より詳しくは、一対の溝型プレートを嵌着して偏平チューブを形成したものであって、その偏平チューブの隅と、それを被嵌するヘッダタンクとの間における気密性、液密性を改良したものに関する。

　ヘッダプレートレス型熱交換器は、図１０（および図２参照）に示すごとく、両端が厚み方向に膨出した偏平チューブ５をその膨出部４で積層してコア３を形成する。そのため、ヘッダプレートを必要としない。そして、そのコア３の長手方向両端に一対のヘッダタンク８が配置され、コア３の外周にケーシング７が被嵌されるものである。
　このような熱交換器のコア３とヘッダタンク８はろう付けにより、隙間なく接合する必要がある。

特開２０１１−００２１３３号公報特開２０１１−２３２０２０号公報

　上述の偏平チューブ５は、上下一対の第１プレート１と第２プレート２との嵌着体からなり、それらのプレート１、２はそれぞれプレス成形により溝形に曲折される。そのため、偏平チューブの溝形の溝底１ｂ、２ｂと側壁１ａ、２ａとのコーナーはＲに形成される。
　そして、複数の偏平チューブ５を積層するとともに、その長手方向の外周にヘッダタンク８を被嵌すると、図１０のＡの位置に三角形の大きな隙間が生じ、この状態でろう付けすると、隙間Ａの位置でろう切れが起こり、気密性、液密性を損なう場合がある。
　そこで、本発明は一対の第１プレート１、第２プレート２の嵌着体からなる偏平チューブ５とヘッダタンク８との間の隙間を可及的に少なくすることを課題とする。

　請求項１に記載の本発明は、それぞれ、プレス成形により溝形に曲折形成された、第１プレート（１）と第２プレート（２）とを有し、それら各プレート（１）（２）は、その長手方向の両端部の側壁（１ａ）（２ａ）の高さが、中間部分より高く形成され、
　第１プレート（１）と第２プレート（２）とがその側壁（１）（２）で互いに嵌着して、その長手方向両端部に高さ方向へ膨出部（４）を有する偏平チューブ（５）が形成され、
　その膨出部（４）で、複数の偏平チューブ（５）を積層してコア（３）が形成され、
　そのコア（３）の外周にケーシング（７）が被嵌され、コア（３）の両端にヘッダタンク（８）が配置され、各部品間がろう付けにより接合されてなるヘッダプレートレス型熱交換器において、
　前記膨出部（４）に位置し、第１プレート（１）および／または第２プレート（２）の溝底の長辺に略全長に渡り一体に延在された帯状部（９）が折り返されて、第１プレート（１）および／または第２プレート（２）の膨出部（４）の外面に重ね合わされ、
　前記帯状部（９）の長手方向両端部の端面（９ａ）が、第１プレート（１）および第２プレート（２）の側壁（１）（２）の外面と略面一に整合されたことを特徴とするヘッダプレートレス型熱交換器である。
　請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載のヘッダプレートレス型熱交換器において、
　前記帯状部（９）の折返し位置で、その長手方向両端部を欠切し、そこに欠切部（１１）を設けて、その端部における折返しを容易にしたヘッダプレートレス型熱交換器である。
　請求項３に記載の本発明は、請求項１または請求項２のいずれかに記載のヘッダプレートレス型の熱交換器において、
　前記帯状部（９）の長手方向両端部に厚み方向に凸部（１２）又は爪（１３）を打設して、積層された偏平チューブ（５）間およびヘッダタンク（８）内面との間の隙間を部分的に埋めることを特徴とするヘッダプレートレス型熱交換器である。
　請求項４に記載の本発明は、請求項１~請求項３のいずれかに記載のヘッダプレートレス型の熱交換器において、
　前記第１プレート（１）の両側壁（１ａ）の高さ方向の端縁が、第２プレート（２）の板厚分、内側に段付きに曲折形成された段付き部（１０）を有し、その段付き部（１０）に第２プレート（２）の高さ方向の端縁が嵌着されたことを特徴とするヘッダプレートレス型熱交換器である。

　請求項１に記載の本発明は、偏平チューブ５の膨出部４に一体に形成された帯状部９が折り返され、その帯状部９の端面９ａが側壁１ａ，２ａの外面と面一に整合されるものである。そのため、ヘッダタンク８と偏平チューブ５との間に生じていた大きな山形の隙間が帯状部９の端部によって２分割され、偏平チューブ５のＲ部とヘッダタンク８から生じる隙間を従来の１／２以下に減少させることができ、ろう付けの際に、その隙間をろう材で容易に閉塞することができる。そして、ろう付けの際のろう切れに伴う、漏れが起こり難い、信頼性の高いヘッダプレートレス型熱交換器を提供できる。
　上記構成において、請求項２に記載のごとく、帯状部９の長手方向両端部を欠切した場合には、その端部における折返しを容易に且つ精度よくすることができる。
　上記構成において、請求項３に記載のごとく、帯状部９の長辺方向両端部に、厚み方向に凸部１２又は爪１３を設けた場合には、偏平チューブのＲ部、偏平チューブ５及びヘッダタンク８との間の隙間をさらに埋めることができる。

　図１は本発明のヘッダプレートレス型熱交換器の偏平チューブの要部分解斜視図。
　図２は同偏平チューブの組立て状態の要部斜視図。
　図３は同偏平チューブの積層体からなるコア３の要部横断面図。
　図４は本発明のヘッダプレートレス型熱交換器の偏平チューブの第２実施例を示す要部斜視図。
　図５は同実施例の偏平チューブの積層状態を示す要部斜視図。
　図６は同偏平チューブの積層体からなるコアの要部横断面図。
　図７は本発明のヘッダプレートレス型熱交換器の偏平チューブの第３実施例を示す要部斜視図。
　図８は同実施例の偏平チューブの積層状態を示す要部斜視図。
　図９は同偏平チューブの積層体からなるコアの要部横断面図。
　図１０は従来型ヘッダプレートレス型熱交換器の要部横断面図。

（本熱交換器の基本構造）
　このヘッダプレートレス型熱交換器は、一例として、ＥＧＲクーラや凝縮器として用いられ、ヘッダタンク８側に気体が導かれ、それが偏平チューブ５内を流通し、偏平チューブ５の外側とケーシング７に囲まれた領域に冷却水が流入し、気体と冷却水との間で熱交換が行われるものである。
　この熱交換器は、両端が厚み方向に膨出した偏平チューブ５をその膨出部４で積層することによりコア３を形成し、ヘッダプレートを必要としないものである。そして、図３に示す如く、そのコア３の長手方向両端に一対のヘッダタンク８が被嵌される。そして、この例ではヘッダタンク８の開口部を介してコア３の外周にケーシング７が被嵌されるものである。ケーシング７は、一例として、断面コ字状に形成されたケーシング本体とその開口を閉塞する端蓋とからなり、全体が筒状に形成される。
　そのケーシング本体には一対の冷却水出入り口が設けられる。そして、そこに一対のパイプが接続される。
　これらヘッダプレートレス型熱交換器の製造に用いられる部材は、金属板（アルミニウム、アルミニウム合金、鋼板等）をプレス成形して形成され、その表面層の少なくても一方側にろう材が被覆または塗布されたものが使用され、各部品を組み立てた後、高温の炉内で一体的にろう付けされるものである。
　本発明における特徴部分は、そのコア３を構成する偏平チューブ５にある。

　以下、図面に基づいて本発明の実施の形態につき、説明する。
　この偏平チューブ５の基本構造は、図１および図２に示す如く、溝形に形成された上下一対の第１プレート１と第２プレート２との嵌着体からなる。
　両プレート１、２の製造において、両プレート１、２の長手方向両端部は、膨出部４を形成するため厚み方向に拡開される。さらに、第１プレート１の外側に第２プレート２を嵌着するために、第１プレート１の側壁１ａの長手方向両端部が板厚分、幅方向外側に膨出され、そこに段付き部１０が形成される。その段付き部１０に第２プレートの側壁２ａの端面を着座することにより、第２プレート２が第１プレート１に嵌着される。
　本発明の偏平チューブ５は、第２プレート２の膨出部４の溝底２ｂの長辺側に一体に延在して帯状部９が設けられ、それが折り返される。
　この例の図面においては、偏平チューブ５の一方側端部のみ記載している。他方側端部においても同様の位置に帯状体９が形成されているが、その他方側端部を省略している。
　そして、図１及び図２に示す如く、その折返し部９ｂは第２プレート２の膨出部４の溝底２ｂの外面側に重ね合わされている。
　また、帯状部９を折り返した状態で偏平チューブ５を積層したとき、帯状部９の幅方向両端部の端面９ａは、図３に記載のごとく、第１プレート１および第２プレート２の側壁１ａ、２ａの外面と面一に整合されるとともに、その端面９ａがヘッダタンク８の内壁面に接触される。積層された偏平チューブ５間には、帯状体９が介装される。
　なお、折返し部９ｂの長手方向両端部はコ字状に欠切され、そこに欠切部１１が設けられ、その中間で折り返される。この欠切部１１は、帯状部９の両端を精度よく容易に折り返すためのものである。
　このようにしてなる複数の偏平チューブ５は、帯状部９を介し、各膨出部４で積層することによりコア３を形成し、膨出部４の位置でヘッダタンク８の開口が被嵌される。その際、前述の通り、帯状部９の長手方向両端部の端面９ａを、ヘッダタンク８の内壁面に接触すると、図１０の従来例で示す隙間Ａの面積を、図３に示すごとく、半分づつに分割することができる。そのため、ろう材のろう切れが起こりにくくなり、信頼性の高いヘッダプレートレス型熱交換器を提供することができる。
（第１実施例の他の例）
　前述の帯状部９と第２プレート２の膨出部４の溝底２ｂを接続する折返し部９ｂについては、帯状部９の折返しを容易にする工夫であれば足りるため、他の方法を用いることもできる。
　また、この例では、帯状部９を第２プレート２の膨出部４の溝底２ｂに接続しているが、これに替えて、第１プレート１の膨出部４の溝底１ｂに設けることもできる。このように一方のプレートに帯状体９を設けるときは、その長手方向の両端部に一対の帯状体９を形成する。
　一方、第１プレート１及び第２プレートの両方に設けることも可能である。

　図４~図６は、本発明の第２実施例を示している。
　この例が、第１実施例と異なる点は、帯状部９の長手方向両端部の中央に凸部１２を設けたことにある。
　この凸部１２は、図４に示すごとく、帯状部９の一対の短辺中央位置に打設することにより、厚み方向に凸設される。この例では、短辺に一つづつ凸部１２が第２プレート２の溝底２ａ方向に設けられている。これにより、図６に示す如く、ヘッダタンク８の内周面と編平チューブ５と帯状体９の間に形成される隙間を部分的に埋めることができ、ろう付けの際の、ろう切れをさらに可及的に防止することができる。上記の凸部１２の凸設方向は第２プレート側に替えて、第１プレート側に凸設してもよい。

　図７~図９は、本発明の第３実施例を示している。
　この例が、第１実施例と異なる点は、帯状部９の長手方向両端部の両隅に平面三角に折り曲げた爪１３を設けたことにある。
　この爪１３は、図７に示すごとく、帯状部９の短辺の両端位置に厚み方向に設けられている。この例では、偏平チューブ５の開口端に隣接する位置（一方端）の爪１３が第２プレート２の溝底方向を向けられ、他方端がそれと逆方向に向けられている。爪１３を設ける方向は、この例の場合に限られるものではない。これにより、図９に示す如く、ヘッダタンク８の内周面と偏平チューブ５と帯状体９の間に形成される三角の隙間を部分的に埋めることができ、ろう切れを可及的に防止することができる。爪１３が形成されていない部分は、帯状部９の端面９ａが平坦に形成されているため、第１実施例と同じように隙間を分割している。

１　　第１プレート
１ａ　側壁
１ｂ　溝底
２　　第２プレート
２ａ　側壁
２ｂ　溝底
３　　コア
４　　膨出部
５　　偏平チューブ
７　　ケーシング
８　　ヘッダタンク
９　　帯状部
９ａ　端面
９ｂ　折返し部
１０　段付き部
１１　欠切部
１２　凸部
１３　爪

Claims

　それぞれ、プレス成形により溝形に曲折形成された、第１プレート（１）と第２プレート（２）とを有し、それら各プレート（１）（２）は、その長手方向の両端部の側壁（１ａ）（２ａ）の高さが、中間部分より高く形成され、
　第１プレート（１）と第２プレート（２）とがその側壁（１ａ）（２ａ）で互いに嵌着して、その長手方向両端部に高さ方向へ膨出部（４）を有する偏平チューブ（５）が形成され、
　その膨出部（４）で、複数の偏平チューブ（５）を積層してコア（３）が形成され、
　そのコア（３）の外周にケーシング（７）が被嵌され、コア（３）の両端にヘッダタンク（８）が配置され、各部品間がろう付けにより接合されてなるヘッダプレートレス型熱交換器において、
　前記膨出部（４）に位置し、第１プレート（１）および／または第２プレート（２）の溝底の長辺に略全長に渡り一体に延在された帯状部（９）が折り返されて、第１プレート（１）および／または第２プレート（２）の膨出部（４）の外面に重ね合わされ、
　前記帯状部（９）の長手方向両端部の端面（９ａ）が、第１プレート（１）および第２プレート（２）の側壁（１ａ）（２ａ）の外面と略面一に整合されたことを特徴とするヘッダプレートレス型熱交換器。
　請求項１に記載のヘッダプレートレス型熱交換器において、
　前記帯状部（９）の折返し位置で、その長手方向両端部を欠切し、そこに欠切部（１１）を設けて、その端部における折返しを容易にしたヘッダプレートレス型熱交換器。
　請求項１または請求項２のいずれかに記載のヘッダプレートレス型の熱交換器において、
　前記帯状部（９）の長手方向両端部に厚み方向に凸部（１２）又は爪（１３）を打設して、積層された偏平チューブ（５）間およびヘッダタンク（８）内面との間の隙間を部分的に埋めることを特徴とするヘッダプレートレス型熱交換器。
　請求項１~請求項３のいずれかに記載のヘッダプレートレス型の熱交換器において、
　前記第１プレート（１）の両側壁（１ａ）の高さ方向の端縁が、第２プレート（２）の板厚分、内側に段付きに曲折形成された段付き部（１０）を有し、その段付き部（１０）に第２プレート（２）の高さ方向の端縁が嵌着されたことを特徴とするヘッダプレートレス型熱交換器。