JP4664114B2

JP4664114B2 - 多板式熱交換器

Info

Publication number: JP4664114B2
Application number: JP2005115489A
Authority: JP
Inventors: 外治田中; 厚大久保; 朗小室
Original assignee: T.RAD CO., L T D.
Current assignee: T.RAD CO., L T D.
Priority date: 2005-04-13
Filing date: 2005-04-13
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2025-04-13
Also published as: JP2006292307A

Description

本発明は熱交換器に関し、特に、冷却流体の流通路を層状に形成するコアと、該コアを囲繞し、該コアとの間に被冷却流体の流通路を形成するケースとを備えた多板式熱交換器に関する。

従来、熱交換器の一つのタイプとして、コア内に冷却水等の冷却流体を層状に流通させ、前記コアの外側を流通する空気等の被冷却流体との間で熱交換を行わせる多板式熱交換器が知られている。

図１１に示すように、この種の多板式熱交換器１は、細長扁平形状を成す中空体を積層して形成されたコア（図示せず）と、該コアを囲繞するように形成されたケース２とから概略構成されており、ケース２には耐圧性を確保するため補強用のリブ３が形成されている（例えば、特許文献１参照）。

そして、冷却水入口４から前記コア内に流入した冷却水と、空気入口５からケース２内に流入した空気との間で熱交換が行われ、その後、前記冷却水及び空気はそれぞれ冷却水出口６及び空気出口７から外部に排出されるようになっている。
特開昭５９−２３５９２号公報

ところが、上記した従来の多板式熱交換器１では、ケース２の耐圧性を確保するため、ケース２に補強用のリブ３を加工したり、或いは、ケース２の板厚を厚くしたり、ケース２に補強板を取り付けたりして、剛性を高める必要があった。したがって、ケース２の重量や外形寸法が増大したり、材料費や加工費が増加したりするため、製造コストの低減化や小型化が図り難いといった問題があった。

本発明は、上記した課題を解決すべくなされたものであり、製造コストの低減化や小型化を図りつつ、ケースの耐圧強度を高めることのできる多板式熱交換器を提供しようとするものである。

本発明は、内部に冷却流体の流通路が形成される中空体を積層して構成されたコアと、該コアを囲繞し、該コアとの間に被冷却流体の流通路が形成されるケースとを備えた多板式熱交換器において、前記コアと前記ケースの内面とが部分的にロウ付け接合可能なように構成されていることを特徴とする。

そして、好ましくは、前記中空体の外周部には凸部が形成されており、該凸部を介して前記コアと前記ケースの内面とが部分的にロウ付け接合可能なように構成されているのがよい。

また、前記凸部は前記中空体が前記ケースの内面に点接触可能なように形成されていてもよく、さらに、前記凸部は前記中空体が前記ケースの内面に線接触可能なように形成されていてもよい。

また、前記ケースには凹部が形成されており、該凹部を介して前記コアと前記ケースの内面とが部分的にロウ付け接合可能なように構成されていてよい。

そして、前記凹部は前記中空体が前記ケースの内面に点接触可能なように形成されていてもよく、さらに、前記凹部は前記中空体が前記ケースの内面に線接触可能なように形成されていてもよい。

さらに、前記中空体の外周部と前記ケースにはそれぞれ互いに係合可能な係合部が形成されており、該係合部を介して前記コアと前記ケースの内面とが部分的にロウ付け接合可能なように構成されていてもよい。

本発明によれば、コアとケースの内面とが部分的にロウ付け接合可能なように構成されているため、ケースにリブ等の加工をしたりすることなく、ケースの耐圧強度を向上させることができると共に、ケースの薄肉化や熱交換器の軽量コンパクト化が図れ、材料費や加工費等、コストの削減を図ることができる。

また、コアとケースとの接触面積が小さく、コアとケース間の接触抵抗を抑制することができるため、コアやケースの組み付け時やロウ付け時等において、コアとケースを接触させたまま、最小限の力でコアやケースを簡単且つ円滑にスライドさせ、位置決め作業を行うことができる。したがって、熱交換器の製造過程におけるケース等の変形を防止することができ、作業性や生産性を向上させることができ、さらに、製品の信頼性及び性能の向上を図ることができる等、種々の優れた効果を得ることができる。

以下、図１〜図４を参照しつつ、本発明の実施の形態に係る多板式熱交換器について説明する。ここで、図１は本実施の形態に係る多板式熱交換器を示す斜視図、図２は多板式熱交換器を示す分解斜視図、図３は多板式熱交換器を示す断面図、図４は図３のＡ−Ａ矢視図である。

この多板式熱交換器１１は、扁平形状の中空体１２が積層されて構成されるコア１３と、コア１３を囲繞するように設けられるケース１４とから概略構成されている。各中空体１２の両端部には、対角を成す位置にそれぞれ丸孔状の連通部１５，１６が形成されており、この連通部１５，１６を介して各中空体１２同士が連通し合うようになっている。また、各連通部１５，１６同士を積層させることにより、コア１３の両端部にはそれぞれヘッダ部１７，１８が形成され、一方のヘッダ部１７には冷却流体の入口１９が前方に突出するように接続され、他方のヘッダ部１８には冷却流体の出口２０が前方に突出するように接続されている。また、各中空体１２の間には、それぞれアウターフィン２１が介装されており、このアウターフィン２１は、図２に示されているように、コア１３とケース１４の間の隙間を充填するように、各中空体１２より外側に突出して形成されていてもよい。

各中空体１２は、図４に良く示されているように、内部に冷却流体の流通路３２が形成されるように２枚一対のプレート２２，２２’を前後に重合することにより形成され、各中空体１２の外周部には上下２箇所ずつ凸部２３，２３’がディンプル状に形成されている。凸部２３，２３’は、各プレート２２，２２’の端部をそれぞれ内側にＵ字状に湾曲させることに形成されており、凸部２３，２３’を介してコア１３とケース１４の内面とが部分的に点接触可能なようになっている。

ケース１４は、直方体の箱状を成しており、角筒状の周壁部２４を形成するように上下に組み合わされる第１周壁部２５及び第２周壁部２６と、周壁部２４の前後開口部を閉塞可能なように設けられる前側蓋部２７及び後側蓋部２８とから構成されており、冷却流体の入口１９及び出口２０は前側蓋部２７を貫通して設けられている。そして、ケース１４の両端部には、それぞれ被冷却流体の入口２９及び出口３０が設けられており、ケース１４とコア１３との間、及び各中空体１２同士の間には被冷却流体の流通路３１が形成されるようになっている。この結果、冷却流体と被冷却流体は全体として互いに対向する向きに流通するようになるため、熱交換効率の向上を図ることができる。

このように、上記した実施の形態に係る多板式熱交換器によれば、中空体１２の凸部２３，２３’を介してコア１３とケース１４の内面とが部分的に点接触するようになっているため、凸部２３，２３’の外面側とケース１４の内面側の少なくともいずれか一方をロウ材面とすることにより、ケース１４とコア１３とを一体ロウ付け接合可能となり、ケース１４の耐圧強度を向上させることができる。したがって、補強板等の補強部材の取り付けや補強用リブの加工を行うことなく、ケース１４やプレート２２，２２’の薄肉化が可能となり、熱交換器の軽量コンパクト化が図れ、材料費や加工費等、コストの削減を図ることができる。

また、コア１３とケース１４とは部分的に接触し、接触面積が小さくなっているため、コア１３とケース１４間の接触抵抗を抑制することができる。したがって、コア１３やケース１４の組み付け時や組み付け圧縮（加圧）時、或いは、ロウ付け時等において、コア１３とケース１４を接触させたまま、最小限の力でコア１３やケース１４を簡単且つ円滑にスライドさせ、位置決め作業を行うことができるため、熱交換器の製造過程におけるケース１４等の変形を防止することができ、作業性や生産性を向上させることができる。さらに、各部材間の組み付け作業やロウ付け作業等を確実に行うことができるため、ケース１４やプレート２２，２２’の隙間からの内部リークの発生を防止することができ、製品の信頼性及び性能の向上を図ることができる。

なお、コア１３とケース１４との接合部の形状は、上記した実施の形態において説明した形状に限定されるものではなく、例えば、図５に示すように、コア１３とケース１４の内面とが部分的に点接触可能なように中空体１２の外周部側に緩やかに隆起した形状の凸部４１を形成させたり、或いは、図６に示すように、コア１３とケース１４の内面とが部分的に線接触可能なように中空体１２の外周部側に台形状の凸部５１を形成させたり、或いは、コア１３とケース１４の内面とが部分的に点接触可能なようにケース１４側にディンプル状の凹部６１（図７参照）又は緩やかに隆起した形状の凹部（図示せず）を形成させたり、或いは、コア１３とケース１４の内面とが部分的に線接触可能なようにケース１４側に台形状の凸部（図示せず）を形成させたり、或いは、図８に示すように、中空体１２の外周部とケース１４にそれぞれ互いに係合可能な係合部７１，７２を形成させたりする等、各種変更が可能である。そして、中空体１２の外周部とケース１４にそれぞれ互いに係合可能な係合部７１，７２を形成させた場合には、コア１３とケース１４の位置決め作業が一層容易になり、作業性や生産性を一段と向上させることができる。

また、上記した実施の形態においては、各プレート２２，２２’の端部をそれぞれ内側にＵ字状に湾曲させることにより凸部２３，２３’を形成させているが、これは単なる例示に過ぎず、例えば、図９に示すように、各プレート２２，２２’の端部をそれぞれ内側に隙間なく屈曲させることにより凸部８１，８１’を形成させたり、或いは、図１０に示すように、各プレート２２，２２’の端部をそれぞれ外側にＵ字状に湾曲させることにより凸部９１，９１’を形成させる等、各種変更が可能である。

さらに、図１０に示すように、冷却流体の流れに沿ってプレート２２，２２’を部分的に内側に屈曲させて密着させることにより中空体１２の内部に冷却流体の流通路９２を複数形成させてもよく、この場合には、冷却流体が中空体１２の内部全域に亘って淀むことなく流通するようになるため、熱交換性能をさらに高めることができる。

本発明の実施の形態に係る多板式熱交換器を示す斜視図である。本発明の実施の形態に係る多板式熱交換器を示す分解斜視図である。本発明の実施の形態に係る多板式熱交換器を示す断面図である。図３のＡ−Ａ矢視図である。本発明の実施の形態に係る多板式熱交換器におけるコアとケースとの接合部の別の例を示す断面図である。本発明の実施の形態に係る多板式熱交換器におけるコアとケースとの接合部のさらに別の例を示す断面図である。本発明の実施の形態に係る多板式熱交換器におけるコアとケースとの接合部のさらに別の例を示す断面図である。本発明の実施の形態に係る多板式熱交換器におけるコアとケースとの接合部のさらに別の例を示す断面図である。本発明の実施の形態に係る多板式熱交換器における凸部の別の例を示す断面図である。本発明の実施の形態に係る多板式熱交換器における凸部のさらに別の例を示す断面図である。従来の多板式熱交換器を示す斜視図である。

符号の説明

１１多板式熱交換器
１２中空体
１３コア
１４ケース
２３凸部
３１被冷却流体の流通路
３２冷却流体の流通路
４１凸部
５１凸部
６１凹部
７１係合部
７２係合部
８１凸部
９１凸部
９２流通路

Claims

内部に冷却流体の流通路が形成される中空体を積層して構成されたコアと、該コアを囲繞し、該コアとの間に被冷却流体の流通路が形成されるケースとを備えた多板式熱交換器において、
前記ケースの内面が前記中空体の外面に部分的に点接触可能なように前記ケースの内面に凸部を形成すると共に、前記中空体の外面が前記ケースの内面に部分的に点接触可能なように前記中空体の外面に凸部を形成し、前記ケースの凸部と前記中空体の凸部とはそれぞれ互いに係合可能に設けられ、前記ケースの凸部及び前記中空体の凸部を介して前記コアと前記ケースの内面とが部分的にロウ付け接合可能なように構成されていることを特徴とする多板式熱交換器。