JP2002295990A - 熱交換器のヘッダー構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンドプレートがヘッダーの一部を兼用し
て、部品点数の削減、ろう付け部位の品質および信頼性
を向上することができるようにした熱交換器のヘッダー
構造を提供することを課題とする。 【解決手段】 エンドプレートがヘッダーのフランジ
外周縁に達する外形を有し、中央部にはシェルの端部が
内嵌できる内径を有する有底円筒状の凹みを形成して、
その凹みの外周にフランジを有するヘッダー兼用のエン
ドプレートに形成するか、またはシェルの端部に環状の
縮径部を内径側に突出して開口端より内嵌するエンドプ
レートの当接部を形成し、その縮径部よりも端縁側に環
状の拡径部を外径側に突出して前記開口端より外嵌する
フランジの当接部を形成するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＥＧＲガス冷却装
置等に用いられる熱交換器のヘッダー構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＥＧＲガス冷却装置に用いられる
熱交換器は、図６に示すように、エンドプレート１を嵌
め込んだシェル２の端部に、フランジ５を一体に取り付
けたヘッダー３を、外周側から被せることで、エンドプ
レート１を位置固定している。そして、エンドプレート
１には多数本の冷却パイプ４が貫通してパイプ内部を排
気ガスが通過できるようにし、パイプ外部では冷却水が
通過するようになっている。また、図７に示すように、
ヘッダー３の嵌合側の端部に、エンドプレート１とシェ
ル２とをそれぞれ同じ穴に嵌めこむことができるように
した嵌合部３ｂを設けて、エンドプレート１とシェル２
とを同時にろう付けできるようにしている。さらにま
た、図８〜１０に示すように、フランジ５に嵌合部（浅
い穴）５ａを穿設して、エンドプレート１の外周面とシ
ェル２の端部とを嵌め込むことにより、フランジ５のみ
でコーン部をなくしたヘッダーを形成するようにしてい
る。これらのヘッダー３の嵌合部３ｂまたはフランジ５
の嵌合部５ａに、エンドプレート１とシェル２とを同時
に接合するろう付けには、ニッケルろうが用いられ、耐
食性の高い接合構造を得ている。

【０００３】〔問題点〕このような従来の熱交換器で
は、エンドプレート１、シェル２、ヘッダー３が、それ
ぞれ確実にろう付けされていないと、冷却水漏れによる
不具合が発生する。このため、エンドプレート１、シェ
ル２、ヘッダー３の接合部は、ニッケルろう付けの強度
を得るための適切なクリアランスを確保するために、タ
イトな寸法精度が要求されることになり、特に、シェル
２は図１１に示すように径方向の寸法と軸方向の寸法と
の両者についてタイトな寸法精度が要求されるため、加
工も難しくなり、コストアップの要因になっていた。ま
た、ろう付けには、銅ろうの使用も考えられるが、ＥＧ
Ｒガス冷却装置としての使用環境を考慮した場合には、
腐食による耐久寿命の著しい低下を招く恐れがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の技術
における前記問題点に鑑みて成されたものであり、これ
を解決するため具体的に設定した課題は、エンドプレー
トがヘッダーの一部を兼用して、部品点数の削減、ろう
付け部位の品質および信頼性を向上することができるよ
うにした熱交換器のヘッダー構造を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を効果的に解決
できる具体的に構成された手段としての本発明における
請求項１に係る熱交換器のヘッダー構造は、エンドプレ
ートがヘッダーのフランジ外周縁に達する外形を有し、
中央部にはシェルの端部が内嵌できる内径を有する有底
円筒状の凹みを形成して、その凹みの外周にフランジを
有するヘッダー兼用のエンドプレートに形成したことを
特徴とするものである。そして、請求項２に係る熱交換
器のヘッダー構造は、前記エンドプレートの外周縁から
外方へ突出したブラケットを突設したことを特徴とす
る。

【０００６】また、請求項３に係る熱交換器のヘッダー
構造は、シェルの端部に環状の縮径部を内径側に突出し
て開口端より内嵌するエンドプレートの当接部を形成
し、その縮径部よりも端縁側に環状の拡径部を外径側に
突出して前記開口端より外嵌するフランジの当接部を形
成したことを特徴とする。そして、請求項４に係る熱交
換器のヘッダー構造は、前記シェルの開口端を前記フラ
ンジ側に拡径してフランジ固定部を形成したことを特徴
とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を具体
的に説明する。ただし、この実施の形態は、発明の趣旨
をより良く理解させるため具体的に説明するものであ
り、特に指定のない限り、発明内容を限定するものでは
ない。

【０００８】〔第１実施形態〕この第１実施形態に係る
熱交換器のヘッダー構造は、図１〜４に示すように、エ
ンドプレート１１の外形はヘッダーを構成した場合のフ
ランジ１１ａの外周縁に相当する外形に形成し、その中
央部にはシェル１２の端部が内嵌できる内径を有する短
い有底円筒状をなす凹み１１ｂを形成して、凹み１１ｂ
の外周にフランジ１１ａを有するヘッダー兼用のエンド
プレート１１に形成し、さらに、エンドプレート１１の
外周縁から外方へ突出したブラケット１１ｃを突設す
る。

【０００９】そして、フランジ１１ａおよびブラケット
１１ｃには、熱交換器の組立てや取付けに必要なボルト
孔１１ｄ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｅを穿設する。また、
エンドプレート１１の凹み１１ｂを形成している有底円
筒状の底面部には、多数本の冷却パイプ１４，…，１４
を底面に対して垂直にかつ平行に貫通して、熱交換器の
軸方向へ排気ガスが通過できるようにする。

【００１０】このように構成した第１実施形態に係る熱
交換器のヘッダー構造では、ヘッダー兼用のエンドプレ
ート１１とシェル１２との２部品をろう付けすることに
よって、熱交換器が形成できるため、従来のエンドプレ
ート、ヘッダー、シェルの３部品をろう付けする場合に
比較して、ろう付けの品質および信頼性が向上し、熱交
換器の製造が容易となり、製品品質を高くすることがで
きるとともにコストを削減することができる。

【００１１】ろう付けの寸法管理も、シェル１２の端面
における平面度を管理するだけで済むようになり、部品
の製作が容易でありかつ部品精度を高めることができ、
しかも部品価格の削減が可能となる。このため、熱交換
器のフランジ間の寸法精度や平行度の確保を容易にする
ことができる。また、エンドプレート１１が薄板のプレ
ス成形品により形成されるため、従来の厚板プレス成形
品に比較して成形性が良く、コストも削減できる。

【００１２】〔第２実施形態〕この第２実施形態に係る
熱交換器のヘッダー構造は、図５に示すように、エンド
プレート２１を外径がシェル２２に内嵌される大きさの
円板に形成し、また、シェル２２は開口端２２ｃより所
定の寸法だけ奥に入った位置に環状の縮径部（ビード）
２２ａを内径側に突出し、この縮径部２２ａによって開
口端２２ｃより内嵌するエンドプレート２１の当接部を
形成し、縮径部２２ａの形成位置よりも開口端２２ｃに
近い位置に環状の拡径部（ストッパー）２２ｂを外径側
に突出し、この拡径部２２ｂによって開口端２２ｃより
外嵌するフランジ２３の当接部を形成し、さらにシェル
２２の開口端２２ｃを全周にわたり拡径部２２ｂに当接
したフランジ２３の下端部に密着するように拡径または
拡管して開口端２２ｃ側のフランジ固定部を形成する。

【００１３】シェル２２の端面より所定寸法の内側に設
けられた縮径部２２ａにエンドプレート２１を密着し、
シェル２２の端面より所定寸法の外側に設けられた拡径
部２２ｂにフランジ２３を密着してシェル２２の開口端
２２ｃを拡径または拡管して固定した後、それぞれろう
付けすることにより各部品を固着する。

【００１４】このように構成した第２実施形態に係る熱
交換器のヘッダー構造では、ヘッダーをあらためて形成
することなく、シェル２２の端部が延長されるくらいの
ことで済むため、エンドプレート２１、シェル２２、フ
ランジ２３の各部品製作が容易となり、しかも部品点数
の削減ができ、組立工数を低減することができる。

【００１５】また、ろう付けについては、シェル２２の
縮径部２２ａとエンドプレート２１との間の接触部にろ
うを設けてろう付けし、そしてフランジ２３とシェル２
２の拡径部２２ｂとの間またはフランジ２３とシェル２
２との嵌合部にろうを設けてろう付けすることができ、
各々相手部品が１つに限られるので、ろう付け箇所に多
数個の部品（従来は３部品）を集合し、まとめてろう付
けする場合に比較して、ろう付けの品質および信頼性が
向上し、熱交換器の製造が容易となり、製品品質を高く
することができるとともにコストを削減することができ
る。

【００１６】

【発明の効果】以上のように本発明による請求項１に係
る熱交換器のヘッダー構造では、エンドプレートがヘッ
ダーのフランジ外周縁に達する外形を有し、中央部には
シェルの端部が内嵌できる内径を有する有底円筒状の凹
みを形成して、その凹みの外周にフランジを有するヘッ
ダー兼用のエンドプレートに形成したことにより、従来
のエンドプレート、ヘッダー、シェルの３部品をろう付
けする場合に比較して、ろう付け品質が向上し、信頼性
を高くすることができる。また、ろう付けの寸法管理、
部品の製作が容易となりかつ部品精度を高めることがで
き、しかも部品価格の削減が可能となるため、熱交換器
のフランジ間の寸法精度や平行度の確保を容易にするこ
とができ、ろう付けの品質向上および成形性の向上が実
現し、製品コストを低減することができる。

【００１７】また、請求項２に係る熱交換器のヘッダー
構造は、前記エンドプレートの外周縁から外方へ突出し
たブラケットを突設したことにより、プレス加工できて
成形性が向上し、ヘッダーのフランジとブラケットとを
段差構造に形成することによりヘッダーの強度を強くす
ることができる。

【００１８】また、請求項３に係る熱交換器のヘッダー
構造では、シェルの端部に環状の縮径部を内径側に突出
して開口端より内嵌するエンドプレートの当接部を形成
し、その縮径部よりも端縁側に環状の拡径部を外径側に
突出して前記開口端より外嵌するフランジの当接部を形
成したことにより、シェルの端部が延長される程度の変
更でヘッダーを別個に形成する必要がなくなるため、エ
ンドプレート、シェル、フランジ等の部品製作が容易と
なり、しかも部品点数が削減できるとともに組立工数を
低減することができる。また、ろう付けには各々接合す
る相手部品が１つに限られるため、ろう付け箇所に多数
個の部品（従来は３部品）を集合してろう付けする場合
に比較して、ろう付けの品質および信頼性が向上し、熱
交換器の製造が容易となり、製品品質を向上することが
できるとともにコストを削減することができる。

【００１９】また、請求項４に係る熱交換器のヘッダー
構造では、前記シェルの開口端を前記フランジ側に拡径
してフランジ固定部を形成したことにより、ヘッダーを
別個に形成することなくフランジを有するヘッダー構造
が形成でき、部品点数の削減ができ、組立工数を低減す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態における熱交換器のヘッ
ダー構造を示す拡大部分側面断面図である。

【図２】本発明の第１実施形態における熱交換器のヘッ
ダー兼用のエンドプレートを示す正面図である。

【図３】本発明の第１実施形態における熱交換器のヘッ
ダー兼用のエンドプレートを示す側面図である。

【図４】本発明の第１実施形態における熱交換器のシェ
ルを示す側面断面説明図である。

【図５】本発明の第２実施形態における熱交換器のヘッ
ダー構造を示す拡大部分側面断面図である。

【図６】従来の熱交換器のヘッダー構造におけるシェル
の端部にエンドプレートを嵌め込んだ例を示す拡大部分
側面断面図である。

【図７】従来の熱交換器のヘッダー構造におけるヘッダ
ーの嵌合部にエンドプレートとシェルの端部を嵌め込ん
だ例を示す拡大部分側面断面図である。

【図８】従来の熱交換器のヘッダー構造におけるヘッダ
ーをなくした例を示す拡大部分側面断面図である。

【図９】従来の熱交換器のヘッダー構造におけるヘッダ
ーをなくした例のフランジを示す平面図である。

【図１０】従来の熱交換器のヘッダー構造におけるヘッ
ダーをなくした例のフランジを示す側面断面図である。

【図１１】従来の熱交換器のヘッダー構造におけるヘッ
ダーをなくした例のシェルを示す側面断面説明図であ
る。

【符号の説明】

１，１１，２１ エンドプレート １１ａ フランジ １１ｂ 凹み １１ｃ ブラケット ２，１２，２２ シェル ３ ヘッダー ５ フランジ １４ 冷却パイプ ２２ａ 縮径部 ２２ｂ 拡径部 ２３ フランジ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 茂樹 神奈川県藤沢市遠藤2002番地１ 東京ラヂ エーター製造株式会社内 (72)発明者 古財 晋 神奈川県藤沢市遠藤2002番地１ 東京ラヂ エーター製造株式会社内 (72)発明者 大木 健三 東京都中野区南台５丁目24番15号 カルソ ニックカンセイ株式会社内 (72)発明者 小澤 達央 東京都中野区南台５丁目24番15号 カルソ ニックカンセイ株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンドプレートがヘッダーのフランジ外周
   縁に達する外形を有し、中央部にはシェルの端部が内嵌
   できる内径を有する有底円筒状の凹みを形成して、その
   凹みの外周にフランジを有するヘッダー兼用のエンドプ
   レートに形成したことを特徴とする熱交換器のヘッダー
   構造。
2. 【請求項２】前記エンドプレートの外周縁から外方へブ
   ラケットを突設したことを特徴とする請求項１記載の熱
   交換器のヘッダー構造。
3. 【請求項３】シェルの端部に環状の縮径部を内径側に突
   出して開口端より内嵌するエンドプレートの当接部を形
   成し、その縮径部よりも端縁側に環状の拡径部を外径側
   に突出して前記開口端より外嵌するフランジの当接部を
   形成したことを特徴とする熱交換器のヘッダー構造。
4. 【請求項４】前記シェルの開口端を前記フランジ側に拡
   径してフランジ固定部を形成したことを特徴とする請求
   項３記載の熱交換器のヘッダー構造。