JP2004132589A

JP2004132589A - 熱交換器及びその製造方法

Info

Publication number: JP2004132589A
Application number: JP2002296407A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Nagashima; 長島　政彦
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2002-10-09
Filing date: 2002-10-09
Publication date: 2004-04-30

Abstract

【課題】波板を積層状態に容易に組み付けでき、しかも、積層される波板間の接合作業を行う必要がない。
【解決手段】一方面側に突出する山部１３ａと他方面側に突出する谷部１３ｂとが所定ピッチで交互に形成された波板１３を、チューブ１２間に積層状態で配置する熱交換器において、波板１３の山部１３ａと谷部１３ｂのいずれか一方に、これらと反対方向に突出し、且つ、同じ突出サイズの位置決め突起部１５を設け、隣接する波板１３は、互いの山部１３ａと谷部１３ｂが同じ位置に配置され、且つ、少なくとも一方の波板１３の位置決め突起部１５が他方の波板１３の山部１３ａ又は谷部１３ｂに重ね合わされた状態で積層され、各チューブ１２に隣接する波板１３は、位置決め突起部１５の突出しない面をチューブ１２に接触する面として配置されている。
【選択図】　　　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層された波板によって多数のセルを形成し、このセル内を流体の通過経路とする熱交換器及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池システム等に使用される従来の熱交換器１は液体と熱交換器との接触面積を増やす目的で、図７に示すように、間隔を隔てた位置に対向配置されたチューブ２と、この対向配置されたチューブ２間に積層状態で配置された２枚の波板３と、この２枚の波板３の間に介在された平板状の仕切り板４とを備えている。対向配置されたチューブ２の間にはチューブ２、波板３、仕切り板４によって仕切られた多数のセル５が形成されており、このセル５内が流体の流通経路とされる。チューブ２，波板３及び仕切り板４間は全て溶接、ロー付け等によって接合されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
２枚の波板３は、互いの山部と谷部とが同じ位置に配置された状態で積層されている。仕切り板４は、隣接する波板３同士を直接に配置すると波板３が容易に位置ずれしてセル形状が壊れるため、これを防止するために介在されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２０３８０１号公報、第１頁、図４
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の熱交換器１では、波板３を積層状態に組み付けする時に仕切り板４も同時に組み付けしなければならないため、積層部品がその分増加し組み付け性が悪いという問題があった。
【０００６】
また、波板３の位置ずれによるセル形状の変形を防止するために、チューブ２と波板３との間のみならず波板３と仕切り板４との間も溶接やロー付けなどで接合する必要があるため、接合作業が面倒であるという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、波板を積層状態に容易に組み付けでき、しかも、積層される波板間の接合作業を行う必要がない熱交換器及びその製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、一方面側に突出する山部と他方面側に突出する谷部とが所定ピッチで交互に形成された波板を、チューブ間に積層状態で配置する熱交換器において、前記波板の前記山部と前記谷部のいずれか一方に、これらと反対方向に突出し、且つ、同じ突出サイズの位置決め突起部を設け、隣接する前記波板は、互いの前記山部と前記谷部が同じ位置に配置され、且つ、少なくとも一方の前記波板の前記位置決め突起部が他方の前記波板の前記山部又は前記谷部に重ね合わされた状態で積層され、前記各チューブに隣接する前記波板は、前記位置決め突起部の突出しない面を前記チューブに接触する面として配置されていることを特徴とする熱交換器である。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１記載の熱交換器であって、積層される前記波板は２枚であり、２枚の前記波板は、互いに前記位置決め突起部の突出する面で向き合わされ、且つ、双方の前記位置決め突起部が互いに相手側の前記山部又は前記谷部に重ね合わされた状態で積層されたことを特徴とする熱交換器である。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１記載の熱交換器であって、積層された前記波板は、３枚以上であり、１枚を除いて隣接する前記波板は、前記位置決め突起部の突出する面と前記位置決め突起部の突出しない面で突き合わされ、且つ、一方の前記位置決め突起部が他方の前記山部又は前記谷部に重ね合わされた状態で積層され、この積層状態の端に配置された前記波板と他の１枚の前記波板は、互いに前記位置決め突起部の突出する面で向き合わされ、且つ、双方の前記位置決め突起部が互いに相手側の前記山部又は前記谷部に重ね合わされた状態で積層されたことを特徴とする熱交換器である。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載された熱交換器であって、少なくとも前記波板の表面には触媒が担持されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項５の発明は、一方面側に突出する山部と他方面側に突出する谷部とが所定ピッチで交互に形成され、且つ、前記山部と前記谷部のいずれか一方に、これらと同じ突出サイズで反対方向に突出する位置決め用突起部が形成された波板を用い、この波板同士を、少なくとも一方の前記波板の前記位置決め突起部が他方の前記波板の前記山部又は前記谷部に重ね合わせることにより積層すると共に、積層される両端に配置される前記波板は、前記位置決め突起部の突出しない面をチューブに接触する面として積層したことを特徴とする熱交換器の製造方法である。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項５記載の熱交換器の製造方法であって、積層される前記波板は２枚であり、２枚の前記波板を、互いに前記位置決め突起部の突出する面で向き合わせ、且つ、双方の前記位置決め突起部が互いに相手側の前記山部又は前記谷部に重ね合わせることにより積層したことを特徴とする熱交換器の製造方法である。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項５記載の熱交換器の製造方法であって、積層された前記波板は３枚以上であり、１枚を除いて隣接する前記波板は、前記位置決め突起部の突出する面と前記位置決め突起部の突出しない面で突き合わせ、且つ、一方の前記位置決め突起部が他方の前記山部又は前記谷部に重ね合わせることにより積層し、この積層状態の端に配置された前記波板と他の１枚の前記波板は、互いに前記位置決め突起部の突出する面で向き合わせ、且つ、双方の前記位置決め突起部が互いに相手側の前記山部又は前記谷部に重ね合わせることにより積層したことを特徴とする熱交換器の製造方法である。
【００１５】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、波板同士が従来のように仕切り板を介在することなく直接に積層され、しかも、積層した波板同士が位置決め突起部によって位置決めされ、位置ずれが発生しないため、波板を積層状態に容易に組み付けでき、しかも、積層される波板間の接合作業を行う必要がない。また、各チューブに隣接する波板は、位置決め突起部が突出しない面でチューブに接触し、接触面積を十分に取ることができるため、チューブと波板との接合強度の低下を抑えることができる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、波板を２枚積層するものにあって、請求項１の発明と同様の効果が得られる。
【００１７】
請求項３の発明によれば、波板を３枚以上積層するものにあって、請求項１の発明と同様の効果が得られる。
【００１８】
請求項４の発明によれば、このように波板が積層されることにより、波板部分での表面積が大きくなり、この波板の表面に触媒が担持されているため、触媒作用の効率を高めるという効果がある。
【００１９】
請求項５の発明によれば、波板同士を従来のように仕切り板を介在することなく直接に積層し、しかも、積層した波板同士が位置決め突起部によって位置決めされ、位置ずれを発生しないため、波板を積層状態に容易に組み付けでき、しかも、積層される波板間の接合作業を行う必要がない。また、各チューブに隣接する波板は、位置決め突起部が突出しない面でチューブに接触し、接触面積を十分に取ることができるため、チューブと波板との接合強度の低下を極力抑えることができる。
【００２０】
請求項６の発明によれば、波板を２枚積層するものにあって、請求項５の発明と同様の効果が得られる。
【００２１】
請求項７の発明によれば、波板を３枚以上積層するものにあって、請求項５の発明と同様の効果が得られる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る熱交換器及びその製造方法の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態を示し、図１は熱交換器の断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は熱交換器の要部分解正面図、図４は熱交換器の要部正面図、図５は２枚の波板の斜視図である。
【００２４】
図１及び図２に示すように、熱交換器１０は、例えば燃料電池システム等に使用されるものであり、流体の流入口１１ａと流出口１１ｂを有するケーシング１１と、このケーシング１１内に内蔵され、間隔を隔てた上下位置に対向配置されたチューブ１２と、この対向配置されたチューブ１２間に積層状態で配置された２枚の波板１３とを備えている。チューブ１２内には冷媒液などが流通される。対向配置されたチューブ１２の間には、２枚の波板１３の仕切りによって多数のセル１４が形成され、このセル１４内が流体の流通経路とされる。
【００２５】
各波板１３は、図３〜図５に示すように、一方面側に突出する山部１３ａと他方面側に突出する谷部１３ｂとが所定ピッチで交互に形成され、且つ、山部１３ａと谷部１３ｂのいずれか一方に、これらと同じ突出サイズで反対方向に突出する位置決め突起部１５が形成されている。尚、山部１３ａと谷部１３ｂは相対的な概念であるため、本明細書では、図面上で上方に位置するものを山部１３ａとし、図面上で下方に位置するものを谷部１３ｂとする。従って、波板１３の表裏を逆転すれば、山部であったものが谷部に、谷部であったものが山部になる。そして、積層される２枚の波板１３は、互いに位置決め突起部１５の突出する面で向き合わされ、且つ、双方の位置決め突起部１５が互いに相手側の山部１３ａ及び谷部１３ｂに重ね合わされた状態で積層されている。つまり、２枚の波板１３は表裏逆に配置された状態で積層されている。
【００２６】
また、上記した波板１３の配置により、上下位置の各波板１３は、位置決め突起部１５の突出しない面をチューブ１２に接触する面として配置されている。
【００２７】
次に、上記熱交換器１０の製造方法を説明する。図３及び図４に示すように、２枚の波板１３を、互いに位置決め突起部１５の突出する面で向き合わせ、且つ、双方の位置決め突起部１５が互いに相手側の山部１３ａ又は谷部１３ｂに重ね合わせた状態で積層する。具体的には、上方位置の波板１３の位置決め突起部１５は、下方位置の波板１３の谷部１３ｂに重ね合わされ、下方位置の波板１３の位置決め突起部１５は、上方位置の波板１３の山部１３ａに重ね合わされる。
【００２８】
このように積層された２枚の波板１３の上下面に１対のチューブ１２を配置し、チューブ１２と波板１３との接触部分のみをロー付けなどによって接合する。この波板１３とチューブ１２の組付け体をケーシング１１に内蔵すれば完了する。
【００２９】
以上、上記熱交換器１０では、波板１３同士が従来例のような仕切り板を介在することなく直接に積層され、しかも、積層した波板１３同士が位置決め突起部１５によって位置決めされ、位置ずれを発生しないため、波板１３を積層状態に容易に組み付けでき、しかも、積層される波板１３間の接合作業を行う必要がない。
【００３０】
また、各チューブ１２に隣接する波板１３は、位置決め突起部１５の突出しない面でチューブ１２に接触し、接触面積を十分に取ることができるため、チューブ１２と波板１３との接合強度の低下を抑えることができる。
【００３１】
さらに、本実施形態では、波板１３の表面に触媒が担持した場合は、波板１３の表面積が大きいため、触媒の作用効率を高めることができる。
【００３２】
（第２実施形態）
図６は本発明に係る熱交換器及びその製造方法の第２実施形態を示し、熱交換器の要部分解正面図である。上記した第１実施形態の熱交換器１０は２枚の波板１３を積層したものであったが、この第２実施形態の熱交換器は、３枚以上の波板１３を積層したものである。他の構成は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００３３】
図６に示すように、最下方位置以外の波板１３は、位置決め突起部１５の突出する面を全て下方に向けて積層され、隣接する波板１３同士は、位置決め突起部１５の突出する面と位置決め突起部１５の突出しない面で突き合わされ、且つ、上位置の波板１３の位置決め突起部１５が下方の波板１３の谷部１３ｂに重ね合わされた状態で積層されている。最下方の波板１３は、位置決め突起部１５の突出する面を上方に向けて積層され、最下方の波板１３とその上の波板１３は、互いに位置決め突起部１５の突出する面で向き合わされ、且つ、双方の位置決め突起部１５が互いに相手側の山部１３ａ及び谷部１３ｂに重ね合わされた状態で積層されている。つまり、最下方以外の複数の波板１３は表裏同じ面に配置され、最下方の波板１３だけがこれらとは表裏逆に配置された状態で積層されている。
【００３４】
また、上記した波板１３の配置により、最上位置及び最下位置の各波板１３は、位置決め突起部１５の突出しない面をチューブ１２に接触する面として配置されている。
【００３５】
次に、上記熱交換器の製造方法を説明する。図６に示すように、最下方位置以外の波板１３については、位置決め突起部１５の突出する面を全て下方に向け、最下方位置の波体１３については、位置決め突起部１５の突出する面を上方に向け、且つ、位置決め突起部１５が相手側の谷部１３ｂ又は山部１３ａに重ね合わせる状態で積層する。具体的には、最下方位置以外の波板１３の位置決め突起部１５は、下方位置の波板１３の谷部１３ｂに重ね合わされ、最下方位置の波板１３の位置決め突起部１５は、上方位置の波板１３の山部１３ａに重ね合わされる。
【００３６】
このように積層された３枚以上の波板１３の上下面に１対のチューブ１２を配置し、チューブ１２と波板１３との接触部分のみをロー付けなどによって接合する。この波板１３とチューブ１２の組付け体をケーシング１１に内蔵すれば完了する。
【００３７】
以上、この熱交換器でも、波板１３同士が従来例のような仕切り板を介在することなく直接に積層され、しかも、積層した波板１３同士が位置決め突起部１５によって位置決めされ、位置ずれを発生しないため、波板１３を積層状態に容易に組み付けでき、しかも、積層される波板１３間の接合作業を行う必要がない。また、各チューブ１２に隣接する波板１３は、位置決め突起部１５の突出しない面でチューブ１２に接触し、接触面積を十分に取ることができるため、チューブ１２と波板１３との接合強度の低下を極力抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示し、熱交換器の断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態を示し、図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態を示し、熱交換器の要部分解正面図である。
【図４】本発明の第１実施形態を示し、熱交換器の要部正面図である。
【図５】本発明の第１実施形態を示し、２枚の波板の斜視図である。
【図６】本発明の第２実施形態を示し、熱交換器の要部分解正面図である。
【図７】従来例の熱交換器の要部正面図である。
【符号の説明】
１０　熱交換器
１２　チューブ
１３　波板
１３ａ　山部
１３ｂ　谷部
１５　位置決め突起部

Claims

一方面側に突出する山部（１３ａ）と他方面側に突出する谷部（１３ｂ）とが所定ピッチで交互に形成された波板（１３）を、チューブ（１２）間に積層状態で配置する熱交換器（１０）であって、
前記波板（１３）の前記山部（１３ａ）と前記谷部（１３ｂ）のいずれか一方に、これらと反対方向に突出し、且つ、同じ突出サイズの位置決め突起部（１５）を設け、
隣接する前記波板（１３）は、互いの前記山部（１３ａ）と前記谷部（１３ｂ）が同じ位置に配置され、且つ、少なくとも一方の前記波板（１３）の前記位置決め突起部（１５）が他方の前記波板（１３）の前記山部（１３ａ）又は前記谷部（１３ｂ）に重ね合わされた状態で積層され、
前記各チューブ（１２）に隣接する前記波板（１３）は、前記位置決め突起部（１５）の突出しない面を前記チューブ（１２）に接触する面として配置されていることを特徴とする熱交換器（１０）。
請求項１記載の熱交換器（１０）であって、
積層される前記波板（１３）は２枚であり、互いに前記位置決め突起部（１５）の突出する面で向き合わされ、且つ、双方の前記位置決め突起部（１５）が互いに相手側の前記山部（１３ａ）又は前記谷部（１３ｂ）に重ね合わされた状態で積層されたことを特徴とする熱交換器（１０）。
請求項１記載の熱交換器（１０）であって、
積層された前記波板（１３）は、３枚以上であり、１枚を除いて隣接する前記波板（１３）は、前記位置決め突起部（１５）の突出する面と前記位置決め突起部（１５）の突出しない面で突き合わされ、且つ、一方の前記位置決め突起部（１５）が他方の前記山部（１３ａ）又は前記谷部（１３ｂ）に重ね合わされた状態で積層され、この積層状態の端に配置された前記波板（１３）と他の１枚の前記波板（１３）は、互いに前記位置決め突起部（１５）の突出する面で向き合わされ、且つ、双方の前記位置決め突起部（１５）が互いに相手側の前記山部（１３ａ）又は前記谷部（１３ｂ）に重ね合わされた状態で積層されたことを特徴とする熱交換器（１０）。
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載された熱交換器（１０）であって、
少なくとも前記波板（１３）の表面には触媒が担持されていることを特徴とする熱交換器（１０）。
一方面側に突出する山部（１３ａ）と他方面側に突出する谷部（１３ｂ）とが所定ピッチで交互に形成され、且つ、前記山部（１３ａ）と前記谷部（１３ｂ）のいずれか一方に、これらと同じ突出サイズで反対方向に突出する位置決め用突起部（１５）が形成された波板（１３）を用い、
この波板（１３）同士を、少なくとも一方の前記波板（１３）の前記位置決め突起部（１５）が他方の前記波板（１３）の前記山部（１３ａ）又は前記谷部（１３ｂ）に重ね合わせることにより積層すると共に、積層される両端に配置される前記波板（１３）は、前記位置決め突起部（１５）の突出しない面をチューブ（１２）に接触する面として積層したことを特徴とする熱交換器（１０）の製造方法。
請求項５記載の熱交換器（１０）の製造方法であって、
積層される前記波板（１３）は２枚であり、２枚の前記波板（１３）を、互いに前記位置決め突起部（１５）の突出する面で向き合わせ、且つ、双方の前記位置決め突起部（１５）が互いに相手側の前記山部（１３ａ）又は前記谷部（１３ｂ）に重ね合わせることにより積層したことを特徴とする熱交換器（１０）の製造方法。
請求項５記載の熱交換器（１０）の製造方法であって、
積層された前記波板（１３）は３枚以上であり、１枚を除いて隣接する前記波板（１３）は、前記位置決め突起部（１５）の突出する面と前記位置決め突起部（１５）の突出しない面で突き合わせ、且つ、一方の前記位置決め突起部（１５）が他方の前記山部（１３ａ）又は前記谷部（１３ｂ）に重ね合わせることにより積層し、この積層状態の端に配置された前記波板（１３）と他の１枚の前記波板（１３）は、互いに前記位置決め突起部（１５）の突出する面で向き合わせ、且つ、双方の前記位置決め突起部（１５）が互いに相手側の前記山部（１３ａ）又は前記谷部（１３ｂ）に重ね合わせることにより積層したことを特徴とする熱交換器（１０）の製造方法。