JP2012149794A - チューブプレートレス熱交換器のろう付け構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 チューブプレートの存在しない積層型熱交換器のろう付け構造において、そのコアの外周にケーシングが被嵌され、その両端にタンクが配置されるものにおいて、コアの積層高さが製造誤差、その他により変化しても、ケーシングとタンクとの間に隙間ができないようにしたろう付け構造の提供。
【解決手段】 タンク７の開口部の高さ方向一端部に段付き部10を形成し、そのタンク７の開口部外周を本体部材８および蓋部材９の内面に嵌着させるとともに、その段付き部10の段部の立ち上げ壁10ａ外面に蓋部材９の端部壁９ｂの内面を接触させる。そして、エレメント４の積層高さに応じて蓋部材９の端部壁９ｂとタンク７の段部立ち上げ壁10ａとの接触する重複部分11の長さが変化できるようにする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、チューブプレートの存在しないチューブプレートレス熱交換器のろう付け構造に関する。

従来のチューブプレートレス熱交換器は、図５、図６に示す如く、一対の溝型プレート２、３をその溝底が対向するように、その側壁２ａ、側壁３ａを互いに嵌着してエレメント４を構成する。この溝型プレート２、３はそれぞれの長手方向両端部に厚み方向へ突出した膨出部１を有する。そして、多数のエレメント４をその膨出部１で互いに接触するように積層してコア５が構成される。そして、そのコア５の外周に図５に示すごとく、ケーシング６が被嵌され（通常上下に二分割されたもの）、そのケーシング６の長手方向両端に一対のタンク７が被嵌される。そして、各部品の接触部間が一体にろう付けされてなるものである。

従来のチューブプレートレス型熱交換器のろう付け構造は、次の問題点があった。
一対の溝型プレート２、３を互いに嵌着してエレメント４を構成し、そのエレメント４を多数積層してコア５を形成するとき、エレメント４の膨出部１における寸法精度により、コア５の積層高さが異なる場合がある。その積層高さがタンク７の開口よりも高くなると、図６（Ａ）のごとくケーシング６とタンク７との間に隙間14が生じる（なお、ケーシング６は上下二分割されたものが用いられ、互いに嵌着するので、ケーシングはコア５の高さに追随する）。また、コア５の積層高さがタンク７よりも低くなると、図６（Ｂ）のごとくケーシング６とコア５との間に隙間14が生じる。このとき、ケーシングはタンク７の高さに追従する。
なお、上記隙間14は各エレメント４外表面に設けたろう材の溶融によっても、その溶融分だけ高さが減少し、隙間14がさらに大きくなる。

このような隙間14が生じると、コア５とケーシング６とタンク７との間の気密性および液密性を失い、ケーシング６内を流通する第１流体およびタンク７内を流通する第２流体の何れか一方以上に漏れが生じる。
そこで、本発明はかかる流体の流出の原因となる隙間の発生を、防止することを課題とする。

請求項１に記載の発明は、それぞれ浅い溝状に曲折形成され、その長手方向の両端部に厚み方向へ突出した膨出部(1)を有する一対の溝型プレート(2)(3)が、溝底を対向させ、その両側壁(2a)(3a)を互いに嵌着してエレメント(4)が構成され、
多数のエレメント(4)を前記膨出部(1)で互いに接触するように積層してコア(5)が構成され、
そのコア(5)の外周にケーシング(6)が被嵌され、そのケーシング(6)の長手方向両端に一対のタンク(7)が被嵌され、各部品の接触部間が一体にろう付けされてなるチューブプレートレス熱交換器のろう付け構造において、
前記ケーシング(6)は、両側壁部の高い高側壁(8a)を有する溝型に形成された本体部材(8)と、両側壁の低い低側壁(9a)およびその長手方向の両端部に形成された端部壁(9b)を有する蓋部材(9)とを有し、その本体部材(8)の高側壁(8a)の縁部外面に、その蓋部材(9)の低側壁(9a)および端部壁(9b)の内面が被嵌され、
前記タンク(7)は、その開口部の高さ方向の一端部に、外方に膨出する段付き部(10)が形成され、
そのタンク(7)の開口部外周が本体部材(8)および蓋部材(9)の内面に嵌着されると共に、その段付き部(10)の段部の立ち上げ壁(10a) の外面に蓋部材(9)の端部壁(9b)の内面が接し、
エレメント(4)の積層高さに応じて、蓋部材(9)の端部壁(9b)とタンク(7)の段部立ち上げ壁(10a) との接触する重複部分(11)の長さが変化できるように構成したチューブプレートレス熱交換器のろう付け構造である。

本発明のろう付け構造は、タンク７の開口部外周が本体部材８および蓋部材９の内面に嵌着されるとともに、その段付き部10の段部の立ち上げ壁10ａの外面に蓋部材９の端部壁９ｂの内面が接触し、エレメント４の積層高さに応じて蓋部材９の端部壁９ｂとタンク７の段部立ち上げ壁10ａとの接触する重複部分11の長さが、図３，図４に示す如く、変化できるように構成したものである。
そのため、多数のエレメント４の膨出部１における寸法誤差やろう付け時のろう材の溶融に基づくコア５高さに変化が生じても、それに追従して、蓋部材９を上下動させることができる。即ち、その蓋部材９の端部壁９ｂの内面とタンク７の段付き部10の段部立ち上げ壁10ａとが接触し、その重複部分11が変化して、タンク７とケーシング６の開口部との隙間を完全に吸収し、熱交換器の気密性および液密性を確保できる。それにより、信頼性の高い熱交換器を提供できる。また、ケーシング６とコア５とも、そのコア５の高さに追従して、その蓋部材９が本体部材８に対して上下動して、隙間なく互いに接触する。

本発明のチューブプレートレス熱交換器の分解斜視図。 同熱交換器の組立状態を示す縦断面図。 同図２のIII部拡大図。 同図２のIV-IV矢視断面図。 従来型チューブプレートレス熱交換器の一部破断正面図。 図４のVI部拡大図。

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。
この熱交換器は、一例としてＥＧＲクーラに最適なものである。
熱交換器は、多数のエレメント４の積層体からなるコア５と、一対のタンク７とを有する。コア５を構成するエレメント４は、図１に示すごとく一対の溝型プレート２、３の嵌着体からなり、各溝型プレート２、３はそれぞれ浅い溝状に曲折形成されるとともに、その長手方向両端部に厚み方向へ突出した膨出部１を有する。そして、一対の溝型プレート２、３の溝底が対向するように、それらの両側壁２ａ、３ａを互いに嵌着してエレメント４を構成する。なお、エレメント４の接触する外表面には予めろう材が塗布又は載置され、或いは被覆される。そして、多数のエレメント４を膨出部１で互いに接触するように積層してコア５を構成する。

次に、ケーシング６は本体部材８と蓋部材９とからなる。本体部材８はその両側壁部の高い高側壁８ａを有する溝型に形成されている。蓋部材９は両側壁部の低い低側壁９ａおよびその長手方向両端に形成された端部壁９ｂを有する。この例では低側壁９ａと端部壁９ｂとは同一高さに形成され、プレスの絞り成形により低側壁９ａ、端部壁９ｂおよび天井部が一体に形成されている。なお、蓋部材９の内面側にはディンプル15が突設されるとともに、本体部材８の底部内面にも図示しないディンプルが突出されている。また、各溝型プレート２、３の外面側にもディンプル15が突出され、各ディンプル15どうしが接触する。さらに、蓋部材９の低側壁９ａ、本体部材８の高側壁８ａの長手方向両端位置には内面側に突出する突条16が形成され、コア５およびタンク７がその段部に突き当たるストッパ面を形成する。

次に、一対のタンク７は、その開口部の高さ方向一端部のみに外側に膨出する段付き部10が形成されている。そして、その段付き部10の部分を除き、各図においてタンク７の両側および下面が本体部材８の両高側壁８ａおよび底面の内周に整合する。また、タンク７の高さは段付き部10を含み、本体部材８の内周高さより僅か低い、なおこれを同一とすることもできる。この例では、本体部材８に一対の冷却水出入口12が設けられている。

（作用）
次に、本発明のチューブプレートレス熱交換器のろう付け方法につき説明する。
まず、互いに接触する接触部にろう材が配置された一対の溝型プレート２、３をその溝底が対向するようにして嵌着するとともに、内部にインナーフィンを配置する。このようなエレメント４を積層し、コア５を構成する。
次いで、そのコア５をケーシング６の本体部材８に挿入する。それとともに、本体部材８の両端部の内周面にタンク７の外周面を嵌着する。このとき、突条16の両側にコア５とタンク７とが突き当たる。ついで、それらの外周に蓋部材９を被嵌する。このとき、蓋部材９の低側壁９ａ内面が高側壁８ａの上端縁部に嵌着するとともに、その端部壁９ｂがタンク７の段付き部10の段部の立ち上げ壁10ａに嵌着する。そして、図２および図３のごとく蓋部材９の両端部がコア５の最上位置のエレメント４に接触する。

このとき、図３に示す如く、段付き部10の上面と蓋部材９の天井部内面との間には僅かな隙間ができる。それとともに、蓋部材９の低側壁９ａの先端とタンク７の段部との間に隙間13が形成される。しかしながら、蓋部材９とコア５とは接触し、そこには隙間がない。それと共に、蓋部材９とタンク７とも立ち上げ面で接触し、そこにも隙間は生じない。
この状態で、仮に、エレメント４の積層体の厚みが、図３の位置よりも僅かに下側に位置した場合には、その分だけ蓋部材９が下降し、低側壁９ａとタンク７の段部との隙間13が小さくなるに過ぎない。逆に、最上時のエレメント４の上面高さが図３の場合より高い場合には、その分だけ蓋部材９が上方に移動し、低側壁９ａとタンク７との隙間13が大きくなるに過ぎず、両者は立ち上げ面で接し、流体の漏れ出る隙間は存在しない。

即ち、いずれの場合にしても、エレメント４の積層体と蓋部材９との間には隙間が生じない。それとともに、タンク７の段部立ち上げ壁10ａと蓋部材９内面との間にも隙間が生じない。かかる組立て状態で、全体を高温の炉内に挿入し、一体的にろう付け固定し、熱交換器を完成する。

そして、ＥＧＲクーラとして本熱交換器を用いる場合には、図２において一方側のタンク７から高温の排ガスが導かれ、各エレメント４内を流通し、他方のタンク７から外部に導出される。そして、ケーシング６に設けた一方の冷却水出入口12から冷却水が流入し、各エレメント４の外周を流通して、他方の冷却水出入口12からそれが流出される。そして、その冷却水と排ガスとの間に熱交換が行なわれ、排ガスが冷却されるものである。

１ 膨出部
２ 溝型プレート
2a 側壁
３ 溝型プレート
3a 側壁
４ エレメント
５ コア

６ ケーシング
７ タンク
８ 本体部材
8a 高側壁
９ 蓋部材
9a 低側壁
9b 端部壁
10 段付き部
10a 段部の立ち上げ壁

11 重複部分
12 冷却水出入口
13 隙間
14 隙間
15 ディンプル
16 突条

Claims (1)

1. それぞれ浅い溝状に曲折形成され、その長手方向の両端部に厚み方向へ突出した膨出部(1)を有する一対の溝型プレート(2)(3)が、溝底を対向させ、その両側壁(2a)(3a)を互いに嵌着してエレメント(4)が構成され、
   多数のエレメント(4)を前記膨出部(1)で互いに接触するように積層してコア(5)が構成され、
   そのコア(5)の外周にケーシング(6)が被嵌され、そのケーシング(6)の長手方向両端に一対のタンク(7)が被嵌され、各部品の接触部間が一体にろう付けされてなるチューブプレートレス熱交換器のろう付け構造において、
   前記ケーシング(6)は、両側壁部の高い高側壁(8a)を有する溝型に形成された本体部材(8)と、両側壁の低い低側壁(9a)およびその長手方向の両端部に形成された端部壁(9b)を有する蓋部材(9)とを有し、その本体部材(8)の高側壁(8a)の縁部外面に、その蓋部材(9)の低側壁(9a)および端部壁(9b)の内面が被嵌され、
   前記タンク(7)は、その開口部の高さ方向の一端部に、外方に膨出する段付き部(10)が形成され、
   そのタンク(7)の開口部外周が本体部材(8)および蓋部材(9)の内面に嵌着されると共に、その段付き部(10)の段部の立ち上げ壁(10a) の外面に蓋部材(9)の端部壁(9b)の内面が接し、
   エレメント(4)の積層高さに応じて、蓋部材(9)の端部壁(9b)とタンク(7)の段部立ち上げ壁(10a) との接触する重複部分(11)の長さが変化できるように構成したチューブプレートレス熱交換器のろう付け構造。

Images