JP4221260B2

JP4221260B2 - 熱交換器及びその製造方法

Info

Publication number: JP4221260B2
Application number: JP2003305894A
Authority: JP
Inventors: 俊行堀内; 卓也岩本
Original assignee: T.RAD CO., L T D.
Current assignee: T.RAD CO., L T D.
Priority date: 2003-08-29
Filing date: 2003-08-29
Publication date: 2009-02-12
Anticipated expiration: 2023-08-29
Also published as: JP2005076926A

Description

本発明は、本発明は熱交換器及びその製造方法に関し、特に、プレート式の熱交換器及びその製造方法に関する。

従来、熱交換器の一つのタイプとして、冷却流体及び被冷却流体をそれぞれ層状に流通させ、熱交換を行わせるプレート式の熱交換器がある。

この種の熱交換器１は、例えば、図５に示されているように、交互に積層される波形フィン２及びプレート３と、波形フィン２の端部に接続される第１ヘッダー４と、流体の流れ方向を変えるために波形フィン２の端部に設けられたディストリビュータ５と、ディストリビュータ５に接続される第２ヘッダー６とから概略構成されている。

そして、この熱交換器１の製作は、波形フィン２の端部をサイドバー７で挟持し、サイドバー７とプレート３の接触部を一体でロー付けした後、第１及び第２ヘッダー４，６を溶接接合することにより行っていた（例えば、特許文献１参照）。

また、別の熱交換器１０は、図６に示されているように、扁平な外管１１に扁平な内管１２を内設して形成された２重管１３と、外管１１と内管１２との間に形成された流路１４に挿入されたインナーフィン１５と、外管１１の両端部長面１６側に接続された流路１４への出入口管１７とから概略構成されている。

そして、この熱交換器１０の製作は、各２枚のプレートをそれぞれロウ付けすることにより別々に外管１１と内管１２を扁平に形成させ、外管１１に内管１２を内設した後、外管１１及び内管１２の両端部にエンドキャップ（図示せず）を冠着し、外管１１の両端部長面１６側に出入口管１７を接合することにより行っていた（例えば、特許文献２参照）。

実開昭５５−１６７０８４号公報実開昭５８−５２４６２号公報

ところが、上記した各熱交換器１，１０の場合、部品点数、接合箇所、及び製作工数が多く、また、ロウ付け作業を必要とするため、製作に手間が掛かり、製作コストの低減化が図り難く、流体の漏洩も発生し易いといった問題があった。

また、前者の熱交換器１の場合には、波形フィン２とプレート３を積層し、一体でロー付けする構造となっており、一層単位で検圧をすることができないため、漏洩等の不良箇所を検出することが難しく、製品の信頼性の向上が図り難いといった問題があった。

さらに、後者の熱交換器１０の場合、流路１４への出入口管１７が外管１１の長面１６側に接続されているため、出入口管１７接続箇所の反対側部分１８に流体が十分に廻らず、流路１４内の流量分布が不均一となり、熱交換能力が不足するおそれがあった。

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、部品点数、接合箇所、及び製作工数を削減でき、製品の信頼性及び熱交換性能の向上を図ることのできる熱交換器及びその製造方法を提供するものである。

本発明に係る熱交換器は、扁平な外管に扁平な内管を内設した２重管から成る伝熱プレートを備え、前記外管と前記内管との間に形成された流路を流通する流体の出入口がそれぞれ前記外管の短面側に設けられ、前記扁平な２重管は、円筒形状の２重管を同時に押圧し、前記外管と前記内管の各端部同士を接合し、前記流路の両端部を閉塞することにより形成されていることを特徴とする。

また、本発明に係る熱交換器の製造方法は、１枚のプレートから１個の円筒体を形成する工程と、該円筒体を押圧し、扁平な筒体を形成する工程と、該扁平な筒体の両端部を閉塞する工程と、前記扁平な筒体の内部を流通する流体の出入口を前記扁平な筒体の短面側に形成する工程とを備えていることを特徴とする。

さらに、本発明に係る熱交換器の製造方法は、２枚のプレートから円筒状の２重管を形成する工程と、該円筒状の２重管を同時に押圧し、扁平な２重管を形成する工程と、該扁平な２重管の外管と内管の各端部同士を接合し、前記外管と前記内管との間に形成された流路の両端部を閉塞する工程と、短面側の流路がタンクとして機能可能なように前記流路の出入口を前記外管の短面側に形成する工程とを備えていることを特徴とする。

本発明に係る熱交換器によれば、流路内の流量分布を均一に保つことができるため、熱交換性能を向上させることができる。

また、本発明に係る熱交換器の製造方法によれば、部品点数、接合箇所、及び製作工数を削減でき、製作コストの低減化が可能となる。さらに、漏洩の発生を抑制でき、検圧を確実に行うことができるため、製品の信頼性を向上させ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、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、本発明を排熱回収型熱交換器に適用した場合について説明する。

図１及び図２はその排熱回収型熱交換器２１を示しており、排熱回収型熱交換器２１には、平板状の伝熱プレート２２が積層されている。伝熱プレート２２は、扁平な外管２３に扁平な内管２４を内設した２重管２５から成り、外管２３と内管２４の間に扁平な筒状の空気流路２６（図３（ｂ）参照）が形成されている。それぞれの伝熱プレート２２の間及び伝熱プレート２２の内管２４内には、排ガス流路２７が形成され、排ガス流路２７には伝熱効率を高めるためそれぞれ波形フィン２８が挿入されている。伝熱プレート２２の外管２３の短面２９側には対角を成す位置に、絞り加工により形成されたノズル３０が取付けられ、ノズル３０にはヘッダープレート３１を介してそれぞれ空気入口ヘッダー３２、空気出口ヘッダー３３が取付けられている。また、伝熱プレート２２の両端部には、それぞれ排ガス入口ヘッダー３４、排ガス出口ヘッダー３５が取付けられている。

このような構成において、高温の排ガスは、排ガス入口ヘッダー３４を介して排ガス流路２７内を流通し、空気入口ヘッダー３２を介して空気流路２６内を流通する空気と熱交換を行う。この結果、空気は、高温の排ガスから熱を回収し、空気出口ヘッダー３３を介して所定の場所に供給され、低温となった排ガスは、排ガス出口ヘッダー３５を介して外部に排出される。この場合、ノズル３０が外管２３の短面２９側に取付けられており、短面２９側の空気流路２６がタンクとして機能するため、空気流路２６内を均一に空気が分布し、熱交換性能の向上を図ることができる。

次に、図１及び図３を参照しつつ、排熱回収型熱交換器２１の製造方法について説明する。

図３（ａ）に示すように、各１枚のプレートをそれぞれ円筒状に曲成し、その各周縁部３６，３７をそれぞれ溶接接合し、円筒状の外管２３及び内管２４を形成させた後、外管２３に内管２４を内設させ、円筒状の２重管２５を形成させる。その２重管２５を押圧し、図３（ｂ）に示すように、扁平な筒状に加工し、外管２３の短面２９側の対角を成す位置にノズル３０を溶接接合すると共に、外管２３と内管２４の両端部を溶接接合し、空気流路２６の両端部を閉塞させる。その後、このようにして形成した伝熱プレート２２を波形フィン２８と交互に積層し、内管２４に波形フィン２８を挿入し、ノズル３０にヘッダープレート３１を介して空気入口ヘッダー３２、空気出口ヘッダー３３を取付けると共に、伝熱プレート２２の両端部に排ガス入口ヘッダー３４、排ガス出口ヘッダー３５を取付ける。

このように、外管２３及び内管２４をそれぞれ１枚のプレートから同時に形成することができるため、部品点数及び接合箇所を削減することができ、また、ロウ付けを行わずに、溶接接合だけで製作することもできる。そのため、製作工数を削減でき、製作コストの低減化が可能となり、また、流体の漏洩の発生を抑制することもできる。さらに、伝熱プレート２２単位で検圧することができるので、不良箇所を事前に確実に発見することができ、製品の信頼性を向上させることができる。さらにまた、伝熱プレート２２の積層数の変更にも容易に対応でき、伝熱プレート２２のサイズも容易に変更できるため、製品の設計変更にも柔軟に対応することができる。

なお、上記実施の形態では、伝熱プレート２２が２重管２５から成る場合について説明したが、本発明は、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、単管３８の場合にも実施可能である。また、ノズル３０の取付位置は、短面２９側であれば、対角を成す位置に限定されるものではなく、例えば、図４（ｂ）に示すように、互いに同一側に設けられていてもよい。

さらに、外管２３及び内管２４は、波形に成形したウェーブプレートを用いて製作してもよい。この場合、排ガス流路２７に波形フィン２８を挿入しなくても熱交換性能を十分高めることができるので、部品点数をさらに削減することができ、上記した効果をより一層高めることができる。

さらにまた、上記実施の形態では、排熱回収型熱交換器２１について説明したが、これは単なる例示であり、本発明は、オイルクーラやインタークーラ等、他の熱交換器にも適用可能であり、熱交換される流体は、液体同士、或いは、液体と気体であってもよい。

本発明の実施の形態に係る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おける伝熱プレートを示す正面図である。（ａ）及び（ｂ）は共に、本発明の実施の形態に係る熱交換器の製作手順を示す斜視図である。（ａ）及び（ｂ）は共に、本発明の実施の形態に係る他の熱交換器の製作手順を示す斜視図である。従来例を示す斜視図である。他の従来例を示す正面図である。

符号の説明

２１排熱回収型熱交換器
２２伝熱プレート
２３外管
２４内管
２５２重管
２６空気流路
２９短面

Claims

扁平な外管に扁平な内管を内設した扁平な２重管から成る伝熱プレートを備え、前記外管と前記内管との間に形成された流路を流通する流体の出入口がそれぞれ前記外管の短面側に設けられ、前記扁平な２重管は、円筒形状の２重管を同時に押圧し、前記外管と前記内管の各端部同士を接合し、前記流路の両端部を閉塞することにより形成されていることを特徴とする熱交換器。
２枚のプレートから円筒状の２重管を形成する工程と、
該円筒状の２重管を同時に押圧し、扁平な２重管を形成する工程と、
該扁平な２重管の外管と内管の各端部同士を接合し、前記外管と前記内管との間に形成された流路の両端部を閉塞する工程と、
短面側の流路がタンクとして機能するように前記流路の出入口を前記外管の短面側に形成する工程と、
を備えていることを特徴とする熱交換器の製造方法。