JP2011163642A - ヘッダプレートレス用熱交換器の偏平チューブ - Google Patents

Abstract

【課題】 ヘッダプレートレス熱交換器の偏平チューブにおいて、ろう付け時に各溝状のプレート内面とインナーフィンとが均一にろう付けされること。
【解決手段】 溝状に形成された第１プレート３の両側壁１に段付き部７を形成し、同様に溝状に形成された第２プレート４の両側壁１の下端縁は、その長手方向両端を除いてそこに欠切縁８を形成する。そして、第１プレート３の段付き部７に第２プレート４の側壁１の両端部のみを接触させ、厚み方向に加圧した状態で一体的にろう付け固定する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、主としてＥＧＲクーラとして用いられるヘッダプレートレスタイプの熱交換器の偏平チューブに関する。

ヘッダプレートレス熱交換器として、下記特許文献１が知られている。
これは、一対の溝型プレートを互いに逆向きに嵌着して偏平チューブを構成し、その両端開口部を厚み方向に拡開したものである。このような偏平チューブを厚み方向に多数積層し、熱交換器コアを構成する。そして、そのコアの外周にケーシングを被嵌すると共に、コアの長手方向両端にヘッダ本体を被嵌したものである。なお、偏平チューブには通常インナーフィンが介装される。
このようなコアは、その偏平チューブの両端部の外面どうしが互いに接触し、その中間部には隙間が形成され、そこに冷却水が流通する。そして、チューブ内には排ガスが流通し、それを冷却水によって冷却するものである。
このような熱交換器にはヘッダプレートが不要であり、部品点数が少なく、組み立て容易である特徴がある。
次に、特許文献２に記載の発明の内、その図５、図６に記載されたヘッダプレートレスの偏平チューブは、下側の溝形プレートの側壁の先端部が内側に段付きに形成され、その段部に上側の溝形プレートの側壁先端部が嵌着するものである。

ＷＯ２００６／１０２７３６Ａ１号公報 特開２００４−２８４６９号公報

このような、ヘッダレスタイプの熱交換器は、各偏平チューブおよびケーシングが厚み方向に上下に分割され、それらを重ね合せたうえに、厚み方向に互いに圧着した状態で、高温の炉内で一体的にろう付け固定されるものである。
そのとき、偏平チューブ内に介装されたインナーフィンと各プレートとの間に部分的にろう付けされない部分が生じることがある。同様にケーシングと偏平チューブとの間にも隙間が形成されるおそれがある。これは、特に特許文献２の図５、図６の場合に発生し易い。これは偏平チューブの精度、その他に基づく。一例として、偏平チューブの長手方向の中間部の側壁高さが僅かに高くてもその部分のみが接触し、他の部分に隙間が生じることがあるからである。
そこで、本発明は寸法精度に多少問題があっても正確に各部品間を密着させ、ろう付けできる構造の偏平チューブを提供することを課題とする。

請求項１に記載の本発明は、それぞれ幅方向の両側に一対の側壁(1)を有する偏平な溝状に形成され、その長手方向の両端部が溝底方向に膨出した膨出部(2)を有する一対の第１プレート(3)と第２プレート(4)とを有し、両プレート(3)(4)が互いに嵌着すると共に、それらの間にインナーフィン(9)が介装されて偏平チューブ(5)を構成し、多数の偏平チューブ(5)がその厚み方向に積層されて、熱交換器コア(6)が形成され、そのコア(6)の外周にケーシング(11)が被嵌され、各部品が前記偏平チューブ(5)の厚み方向に圧接状態で、その各部品の接触部間が一体にろう付けされるヘッダプレートレス用熱交換器の偏平チューブにおいて、
その第１プレート(3)は、その両側壁(1)の先端縁部がその板厚分だけ内側に段付き状に形成された段付き部(7)を有し、
第２プレート(4)は、その長手方向の両端部を残して、その両側壁(1)の先端縁部が溝底側に僅かに欠切された細長い欠切縁(8)を有し、
第１プレート(3)の一対の前記段付き部(7)に、第２プレート(4)の両側壁(1)が嵌着して、その第２プレート(4)の長手方向の両端部の両側壁(1)先端のみが、溝底に平行な前記段付き部(7)の段面(7a)に接し、前記欠切縁(8)はその段面(7a)に接しないように構成されたことを特徴とするヘッダプレートレス用熱交換器の偏平チューブである。

請求項２に記載の本発明は、請求項１において、
第２プレート(4)の側壁(1)の長手方向の両端部の下端縁は、加工機械により切断され、その内周縁側に、切断の際に生じる切断縁にダレ部(14)を有し、前記第１プレート(3)の前記段面(7a)と側壁(1)の先端側との角が断面弧状に湾曲した弧状部(15)を有し、その弧状部(15)に前記ダレ部(14)が接するように構成されたヘッダプレートレス用熱交換器の偏平チューブである。

本発明の偏平チューブは、第１プレート３の段付き部７に第２プレート４の側壁１が嵌着したとき、その長手方向両端の先端のみが段付き部７の面７aに接触し、欠切縁８はそれに接触しないように構成したから、各第１プレート３、第２プレート４内面とインナーフィン９とを均一に接触させた状態で熱交換器コア６のろう付けを行うことができる。これは、両プレート３，４を厚み方向に圧縮したとき、その中間部が自由に押圧変形し、各プレート内面とインナーフィン外面とを接触することができるからである。また、各偏平チューブの長手方向両端部の膨出部２における厚み方向の寸法を正確に確保させ、ケーシングとコアとの接触部を気密にすることができる。それにより性能の高いヘッダプレートレス用熱交換器を提供できる。
請求項２に記載のように、第２プレート４の側壁の長手方向両端部の下端縁にダレ部14を形成し、そのダレ部14を第１プレート３の段付き部７の弧状部15に接するように構成した場合には、その嵌着部が密着し、ろう付けの信頼性が向上する。

本発明の偏平チューブの分解斜視図。 同偏平チューブの要部正面図。 図２のIII−III矢視断面図およびそのＢ部拡大図。 図２のIV−IV矢視断面図。 同偏平チューブを用いた熱交換器であって、ケーシング11およびヘッダ本体12のみを断面にしたもの。 同熱交換器コア６の斜視略図。 同偏平チューブ５に用いる第２プレート４の側壁１における内周縁部の断面説明図。

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。
このヘッダレス用熱交換器の偏平チューブ５は、図１および図４に示す如く、インナーフィン９を介装した一対の第１プレート３と第２プレート４で形成されている。第１プレート３、第２プレート４のそれぞれは、一対の側壁１を有する偏平な溝状に形成され、その長手方向両端部が溝底方向に膨出した膨出部２を有する。

その第１プレート３は、その両側壁１の先端縁部がその板厚分だけ内側に段つき状に形成された段付き部７を有する。第２プレート４は、その長手方向両端部を残して、その両側壁１の先端縁部が溝底側に僅かに欠切された細長い欠切縁８を有する。この欠切の高さは一例として0.1ｍｍ〜0.5ｍｍ程度とすることができる。そして、第１プレート３の段付き部７に第２プレート４の両側壁１が嵌着する。このとき、第２プレート４の長手方向両端部の両側壁１先端のみが段付き部７の水平な面７aに接する。なお、この面７aは、第１プレート３の溝底に平行な段付き部７の面である。そして、第２プレート４の欠切縁８はその面７aには接しない。

なお、この例では図３（Ｂ）に示す如く、第２プレート４の側壁１の先端の内側コーナー部にはダレ部14が形成されている。このダレ部14は図７に示す如く、プレス機械等により切断したとき、その縁部が断面孤状に変形する部分を利用している。それに当接する第１プレート３の段付き部７の面７aと側壁１の先端側との角は、それに整合する断面孤状に湾曲した弧状部15を有する。そして、ダレ部14に弧状部15が接する。このように構成することにより、加圧に伴い第２プレート４と第１プレート３との嵌着部を確実に密着させ、気密性を向上させる。

また、偏平チューブ５内に介装されるインナーフィン９は波形に形成されたものが用いられる。そして、そのインナーフィン９が内装された状態で多数の偏平チューブ５が厚み方向に積層され、図５および図６の如く熱交換器コア６を構成する。そして、その熱交換器コア６外周にケーシング11が被嵌される。このケーシング11は一例として一対の溝状材からなり、積層方向の中間部で互いに嵌着するものを利用することができる。この溝状材も、偏平チューブ同様に一方の両側壁に段付き部を形成し、他方の溝状材の両側壁の中間部に欠切部を設け、その両端部のみが段部に接触するようにすることができる。

ケーシング11の長手方向両端部には、冷却水出入口13が形成され、そこに図示しない冷却水パイプの開口が接続される。また、熱交換器コア６の長手方向両端には一対のヘッダ本体12が配置される。このように組立てられた熱交換器は、偏平チューブ５の積層方向に圧力を加えた状態で、炉内でろう付け固定される。そのために、各部品の互いに接触する一方には、ろう材が被覆されたものが用いられ、あるいはそれらの間にろう材が介装される。

なお、各第１プレート３、第２プレート４の長手方向中間部には多数のディンプル10が突設されている。このディンプル10の高さは、各プレート両端の膨出部２の膨出高さと同一である。そして、ろう付け時において、各第１プレート３、第２プレート４はその長手方向両端部の側壁１先端のみが互いに接触する。すなわち、第２プレート４の側壁１先端と第１プレート３の側壁１の段付き部７とがその長手方向の両端部のみで接触する。

これにより、大部分の中間部は上下方向に圧縮可能な状態になり、第１プレート３、第２プレート４内面とインナーフィン９の外面とを完全に接触させることができる。このとき、ディンプル10どうしは、図５に示す如く接触し、外力を互いに厚み方向に伝えることができる。

このようにしてなるヘッダレス型熱交換器は、図５において一方のヘッダ本体12に高温の排ガスが導かれ、それが各偏平チューブ５内を流通して他方のヘッダ本体12に導かれる。また、ケーシング11の一方の冷却水出入口13から冷却水が流入し、それが各偏平チューブ５外周を流通して他方の冷却水出入口13から外部へ導かれる。このとき冷却水と排ガスとの間に熱交換が行われるものである。

１ 側壁
２ 膨出部
３ 第１プレート
４ 第２プレート
５ 偏平チューブ
６ 熱交換器コア
７ 段付き部
7a 面

８ 欠切縁
９ インナーフィン
10 ディンプル
11 ケーシング
12 ヘッダ本体
13 冷却水出入口
14 ダレ部
15 弧状部

Claims (2)

1. それぞれ幅方向の両側に一対の側壁(1)を有する偏平な溝状に形成され、その長手方向の両端部が溝底方向に膨出した膨出部(2)を有する一対の第１プレート(3)と第２プレート(4)とを有し、両プレート(3)(4)が互いに嵌着すると共に、それらの間にインナーフィン(9)が介装されて偏平チューブ(5)を構成し、多数の偏平チューブ(5)がその厚み方向に積層されて、熱交換器コア(6)が形成され、そのコア(6)の外周にケーシング(11)が被嵌され、各部品が前記偏平チューブ(5)の厚み方向に圧接状態で、その各部品の接触部間が一体にろう付けされるヘッダプレートレス用熱交換器の偏平チューブにおいて、
   その第１プレート(3)は、その両側壁(1)の先端縁部がその板厚分だけ内側に段付き状に形成された段付き部(7)を有し、
   第２プレート(4)は、その長手方向の両端部を残して、その両側壁(1)の先端縁部が溝底側に僅かに欠切された細長い欠切縁(8)を有し、
   第１プレート(3)の一対の前記段付き部(7)に、第２プレート(4)の両側壁(1)が嵌着して、その第２プレート(4)の長手方向の両端部の両側壁(1)先端のみが、溝底に平行な前記段付き部(7)の段面(7a)に接し、前記欠切縁(8)はその段面(7a)に接しないように構成されたことを特徴とするヘッダプレートレス用熱交換器の偏平チューブ。
2. 請求項１において、
   第２プレート(4)の側壁(1)の長手方向の両端部の下端縁は、加工機械により切断され、その内周縁側に、切断の際に生じる切断縁にダレ部(14)を有し、前記第１プレート(3)の前記段面(7a)と側壁(1)の先端側との角が断面弧状に湾曲した弧状部(15)を有し、その弧状部(15)に前記ダレ部(14)が接するように構成されたヘッダプレートレス用熱交換器の偏平チューブ。

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