JPH0143227B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱ポンプまたは発電機として作動させ
るべく電熱装置に使用する管、管状エルポ及び端
板間の密封接続アセンブリーに関する。

熱電装置は二つの流体回路（暖流回路及び冷流
回路）からなり、これら二つの流体回路の間に熱
電機素を配置しており、これら回路の少なくとも
一つは束状に組立てた相平行する管状導管を使用
する液体回路である。

公知技術で、熱電機素は暖かい流体と冷たい流
体を循環させるため層状に交互に固定した管状交
換器に当接しており、前記諸層は相互に積み重ね
られて一つのアセンブリーを形成している。

本発明の目的は一つは暖かい流体または冷たい
流体用の交換器を有する同じ層の管先端部、もう
一つは同じ流体が流れる異なる層の管先端部、す
なわち暖かい流体用の二つの層または冷たい流体
用の二つの層間を管先端部に管状エルボを使つて
密封接続アセンブリーを製作することである。

交換器の各層間をエルボ及び他の流体接続部材
を用いて接続する難問を解決することは困難であ
る。

この問題はエルボを使つて交換器アセンブリー
の管先端部をろう付または溶接することによつて
解決することができる。

しかしながら、ろう付または溶接によつて接続
するにはこのろう付または溶接作業の材料（管及
びエルボの金属）に対する可能性、及び溶加材
（はんだ）の作動条件（安定性、流体による腐食
性、毒性…）に対する許容性が要求される。

ガス溶接ではステンレス鋼のような金属が要求
されることがある。

上記の二つの場合、接続作業は、前記交換器ア
センブリーが小さくまとめられて、それを構成す
る諸管が最小限のスペースに配置されていること
から、細心の注意を要する。ろう付または溶接に
よつて管の断面の全外周部に完全な密封性を整え
るにはあまりにも限られたスペースしかない。そ
の上、交換器の管を熱が伝わるので、溶接作業を
必要とする管状加工部を加熱すると熱電装置のう
ち熱に敏感な構成部品を損傷させる危険がある。

前記端板そのものにねじまたはボルトで固定し
た補助板上に同じ層をろう付接続することが提案
された。更に、ろう付接続をしない場合には、補
助板を配置してから、冷暖いずれか同じ特性の層
を接続することが当然必要で、ねじまたはボルト
を使用できるスペースに配置してねじ締めせねば
ならず、同じ層内でエルボ接続を行うという条件
の下ではこのねじ締めは極めてむづかしい。もう
一つの不具合は、耐圧接続部をろう付けする場
合、補助板が反る傾向にあり、回路の密封性が要
求される支持面を調整せねばならなくなる。とに
かくこの調整のために端板か補助板かのいずれか
に配設した溝にＯシール・リングを嵌入すること
が必要となる。

本発明によれば、管アセンブリーとこのアセン
ブリーの交換器用管の末端エルボの間に機械的接
続をすることにより、前述の問題を解決する。

本発明の目的は層状に積み重ねた管のまわりに
配置した熱交換器と協働する複数の熱機素を有す
る型の熱電装置に使用する管、管状エルポ及び端
板の間を、密封接続することであり、前記管の中
には読かい流体及び冷たい流体が交互に流れ、そ
の流体の少なくとも一つは液体で、この液体は熱
機素と熱的に協働しながら、管状連続導管の中を
流れている。前記管状導管または管をこれら管の
先端部付近に配置した端板によつて暖かい流体と
冷たい流体用に層状に交互に配置し、これら管は
端板を貫通している。本発明の密封接続は次のよ
うな特徴を有する、即ち各管と端板との間に、フ
ランジを挿入し、管状エルポと他の管とを接続
し、前記管はフランジの中に押入された密封アセ
ンブリーを形成しており、前記管はその両先端部
の一方が少なくとも部分的に前記フランジの中に
入り込んでおり、他方は前記エルポの先端部を受
容している。これに対し、前記フランジを端板の
筒状座ぐりに埋設し、一対の平行通しピンによつ
て前記フランジを前記端板内の前記座ぐりに固定
する、また前記ピンは前記端板を貫通し、フラン
ジの外周上に設けた溝にその半円断面分だけ嵌合
されており、前記フランジはこうして端板に対し
て、並進も回転もしないよう固定されている。

本発明によつて、諸管と接合エルボの間の密封
性が保証される。

更に、上述した溶接またはろう付けに於ける不
具合が取り除かれ、アセンブリーに必要なあらゆ
る型の耐圧接続部材、すなわち流体の出口及び入
口、同じ層のエルボ及び同じ特性を持つ層間の接
続エルボを強固に取りつけることが出来る。

本発明によつて更に耐圧接続部材を、例えば損
傷したシールリングの交換または交換器用管の清
掃のため、簡単敏速に取り外すことが可能となつ
た。

その他の特徴及び効果は以下の記載より明らか
である。図面は非限定具体例として添付されてい
る。

第１〜６図に示す具体例では、本発明によるア
センブリーは“暖流”管（加熱さるべき流体が流
れている）の層Ａと“冷流”管（冷却さるべき流
体が流れている）の層Ｂとから成る一群の管を有
す熱電装置に応用される。層Ａ及びＢは交互に積
み重ねられている。

各層は軸XXに対して相平行し、端板２により
固定した交換器用管を含んでいる。

同じ層ＡまたはＢ（第１，２図）に於いて、二
つの連続する管１はその先端部で管状エルボ３に
より接続され、この管状エルボ、自体も本発明に
よる端板２と管１に取り付けられている。本発明
の記載では、これらのアセンブリーは簡単に“耐
圧接合部材”とも呼ばれる。

本発明による接続アセンブリーは同種、例えば
Ａ層の連続する層に配置される二つの管の末端部
を接続するＳ字形または多重湾曲接合部材を用い
る。これらの管は層Ｂで分離された二つの異なる
平面に配置されている。エルボ３及び多重湾曲接
続部材４は第６図では点線で表わされている。こ
の図から分るように、Ｓ字形接合部材はこのＳ字
形接合部材の二つの末端部間にある接合部をうね
るような形で設置される。このうねつた接合部材
は流体取入口または排出口のいずれか（第６図）、
または中間層に配置するエルボ、あるいは他のＳ
字形接合部材であつてもよい。

本発明によれば、エルボ３またはＳ字形接合部
材４、二つの交換器用管１及び端板２を機械的に
結合する接続アセンブリーは下記の要領で実現さ
れる。（第１〜４図） 前記接続アセンブリーはエルボ３またはＳ字形
接合部材４と端板２とを固着すべきフランジ５を
を有する。

前記フランジ５は熱電装置の管１の周囲を圧縮
することにより回路を密封するＯシール・リング
８を挿入すべく構成された内側凹形溝をフランジ
の主孔内に備えている。前記管１は端板２の上に
突き出ていて、この端板を同じ層ＡまたはＢに配
置した管１と結合している。各管１は公知型の複
数の熱交換器用部品（図示せず）を備えている。

フランジ５はこのフランジ５に合せて形成し且
つ端板２の外端面に設けた円形または円筒状の皿
型座ぐり１０の中に配置されている。この座ぐり
１０は管１と同心円であり、フランジ５と同様、
同一の平行軸XXを有する。

各フランジ５はほぼ半径形の輪郭を有する外側
溝９（第３図）を備える。その外側溝９はフラン
ジ５（第４図）の外縁部を一周するかまたは外縁
部の一部に設けられている。前記フランジ外縁部
の一部に設けられた溝は直径上に対向する二つの
通しスロツト９ａであつて、一方では通し中ぐり
１２の断面と、他方ではピン１３の断面と相補完
する半円形断面を有する。下記に通し中ぐり１２
とピン１３について記載する。これら二つの平行
するスロツト９ａは円筒形座ぐりとフランジ５と
の交点である。各外側溝９または９ａは通し中ぐ
り１２と連合して、円形断面のダクトの一部をな
すべく構成される。前記通し中ぐりの軸線YYは
軸線XXつまりこの軸線XXを有する面と直交す
る。前記中ぐり１２は前記端板２を貫通し、端板
２に穿たれた円筒形座ぐり１０に対し、軸線XX
の面にある半円形断面と交わつていて、端板２の
中ぐり１２の中に圧入した円筒形ピン１３はフラ
ンジ５を固定し、このフランジの半円形溝９また
はスロツト９ａは端板２の座ぐり１０に開口する
中ぐり１２を補完する。フランジ５と端板２とは
このように機械的に固定されているが取り外し可
能である。

第６図では、層Ａ及びＢの末端部にある諸端板
２の間にある装置の主要部をその外形に沿つて破
線で示す。上述する装置は例えば冷流回路のＡ型
層二つと、例えば暖流回路のＢ型層一つとから成
る三つの層の管のみを含む。これは諸管１間の異
なる耐圧接続部材を示し得る最小単位である。こ
の装置はこゝに示す最小単位よりも多い層Ａ及び
Ｂを有し、耐圧接続部材３，４と同じ部品を使用
するのは明らかである。

第６図は二種の液体（冷、暖）用の流入口及び
流出口、エルボ３、同種の層Ａ間に跨がるＳ字形
接続部材４（第６図では一つのみ）を併設する装
置の正面を示す。前記耐圧接続部材を構成するエ
ルボ３、接続部４及び流出入口を、はつきりわか
らせるために、破線で示す。対向面の耐圧接続部
は図示されていない。これらの接続部もすべて通
常のエルボ３で同一層ＡまたはＢを接続してい
る。

例えば第１〜６図に示す具体例では、フランジ
５が端板２の厚さにほぼ等しい外径を有している
ことがわかる。従つて、前記端板２に穿たれた座
ぐり１０はフランジ５よりもわずかに大きい内径
を有するので、端板２の上方面及び下方面に長方
形の開口部１４が出来、この開口部の側面は座ぐ
り１０の深さに等しい。

この構成によつて該熱電装置を最小限にまとめ
ることが出来、この構成は本発明を実施する場合
の非常に重要な要因となる。

この集約性が必須要因とはならず、何かの理由
によつて高さに余裕がある場合には、第７，８図
に示す他の具体例に従つて本発明の原理が利用さ
れる。

第７図の変形例によれば上述した実施例に類似
する座ぐり１０を有する端液２には管１の軸線
XXの面に平行であり且つ前記軸線XXに直交す
る軸線Ｙ１−Ｙ１を有する通し中ぐり１５が穿設
される。中ぐり１５に圧入されたピン１３は前記
フランジに周設された半円形溝９に嵌着してフラ
ンジ５を固定またはボルトで固定せしめる。

上述の具体例と同じ原理を第８図に示す変形例
に応用する。

第８図はろう付け１６によつてエルボ３また他
の耐圧接続部材を接合したフランジ５を示す。該
フランジは端板２の座ぐり１０の中に挿入されピ
ン１３によつて所定位置に固定される。管１はＯ
シール・リング８によつて密封が保たれる。

耐圧接続部、エルボ３、Ｓ字形接続部材４また
は流入出接続部材からなるアセンブリーは次のよ
うに作成される。

熱交換器を担持する管１の層Ａ，Ｂをこの熱交
換器と協働する熱電材料の層と交互に重ね合せる
ことによつて前記装置が組み立てられる。層Ａ及
びＢに固定された、交換器付きの管１を重ねたも
のは管１の軸線XX（第１，６，７及び８図）に
直交する軸線ZZを有する中ぐり１８に圧入され
たピン１７によつて所定位置に固定される。本願
明細書中には記載されてない公知の手段によつ
て、ピン１７の先端部にネジを切り、ナツトを付
けて締め付けるので、ピン１７は本発明によるテ
ンシヨン・ロツドとして作用するがこのピンは本
発明による接続アセンブリーの一部を構成するも
のではない。

一方、耐圧接続部材（エルボ３、Ｓ字形接続部
材４及び流入出口接続部材）はエルボ３またはＳ
字形接続部材４または流入出口接続部材の先端部
を端板２に取りつける前に先ずろう付１６を用い
てフランジ５を固着して作成する。つまり、エル
ボ３または４及び二つのフランジ５（１つのフラ
ンジはエルボ３または４の先端部で固着される）
から成るサブアセンブリーは同じ層ＡまたはＢの
端板２及び二つの管１または異なる二つの層Ａま
たはＢの二つの端板２のそれぞれに属する二つの
管１から成るもう一つのサブアセンブリーに接続
して作成される。

本発明による具体例の変形例に於いて、ろう付
１６はにかわ付または溶接に代えてもよい、にか
わ付、溶接またはろう付けの作業段階では組立治
具を使うのが有利である、この治具はエルボ３ま
たはＳ字形接続部材４の正確な芯出しを確実にす
る。

次いで、Ｏシール・リング８をフランジ５の内
側差７に嵌合する。次の工程では、各先端部でフ
ランジ５と接続したエルボ３またはＳ字形接続部
材４は、フランジのスリーブ５ｂと１６に於いて
ろう付け、溶接またはにかわ付けされて、各フラ
ンジ５を対応する座ぐり１０の中に配設して、管
１の両端部を接続する。この工程は各フランジ５
と各座ぐり１０の間に間隙があるので簡単であ
る。

最後の工程はフランジ５の端板２へ確実に固定
または締め付を実施すべくピン１３を圧入する。
各フランジ５に設けた円周溝９（外側）を経て通
し中ぐり１２にピン１３を容易に圧入できる、と
いうのは各溝９の半円形断面は座ぐり１０に穿設
された半円形断面と相補完すべく配置され、各ピ
ン１３に対応する完全な円形断面を形成する。平
行スロツト９ａの場合、ピン１３はスロツト９ａ
と通し中ぐり１２を並べて簡単に着座する。

軸線XXの面に直交する通し中ぐり１２を同じ
層ＡまたはＢ（第７図）の軸線XXの面に平行な
中ぐり１５を取り代える場合も同様である。上述
の二つの場合、各フランジ５は端板２の座ぐり１
０の中に配設され、フランジ５の外周部にその半
分だけを埋設し、端板２を貫通して端板に対して
並進及び回転を止めるように固定された一対の平
行通しピンによつて、座ぐり１０の中で、端板２
に固定される。

ピン１３を例えばにかわ付けによつてまたはピ
ン１３そのものを貫通するロツクピンのような機
械的手段によつて、端板２に締め付けて固定して
もよい。各フランジ５は直径上に相対向する二箇
所の溝９または９ａに当接する二つの平行ピン１
３の間で、端板２に密着固定される、その上、層
Ａ及びＢを重ねる場合、一対の垂直方向のピン１
３によつて複数個のフランジを固定する。このフ
ランジの軸線XXは同じ垂直面にある（第１〜６
図）。第７図の変形例では、一対の水平方向ピン
１３で同じ層ＡまたはＢに属する複数個のフラン
ジ５を端板２に固定する。

本発明によつて、組み立てられるべき熱電装置
を完成するに必要な耐圧接続部材、すなわちエル
ボ３及び４、流入出接合部が簡単に製作出来る。
すべての連結部、すなわち耐圧接続部材を確実に
密封せねばならないことが分つていてもなお、本
発明によつて、エルボ３またまＳ字形接続部材４
を現場で端板２にろう付けする作業、すなわち管
１と端板２の外側面との間にスペースがなくて作
業が困難となる工程を省くことが出来る。Ｏシー
ルリング及びろう付１６によつて密封性は完全で
あり、これらＯシールリング及びろう付１６はフ
ランジ５及びエルボ３またはＳ字形接合部材４か
らなるサブアセンブリーを管の層Ａ及びＢの端板
２と接続し、組み立てる以前に設備されている。

本発明によるフランジ５、座ぐり１０、溝９及
び９ａ、通し中ぐり１２または１５、ピン１３を
機械的に連結しなければ、たとえにかわ付けを利
用できるとしても、スペースが少ないという同じ
理由から、このろう付け作業は細心の注意が必要
である。

本発明による組み立てはフランジ５、エルボ３
またはＳ字形接合部材４からなるサブアセンブリ
ーを各端板２に配置すること、及びピン１３を使
用して各サブアセンブリーを固定することに要約
される。

本発明による固定接続アセンブリーは管１を流
れる流体の40気圧までの内部圧力に対して密封性
を保つ。

【図面の簡単な説明】

第１図は交換器用管アセンブリーの層に使用す
る本発明の密封接続アセンブリーに配置した管の
軸線に沿つて部分的に切断した平面図、第２図は
交換器用管を層状に固定する端板を示す第１図の
一つの層に配置した耐圧接合部材の正面図、第３
図は第１図の端板、交換器用管及びエルボ間の本
発明による密封接続アセンブリーに使用するフラ
ンジを軸線方向に見た断面図、第４図は第３図の
線４−４による該フランジの断面図、第５図は本
発明によるアセンブリーの第４図に類似する変形
例のフランジ断面図、第６図は本発明による接合
アセンブリーを使用する耐圧接続部材の構成を示
す、管を含む三つの層からなる熱電装置の部分
的、概要を簡略化した斜視図、第７図は第２図に
類似した対応する端板を備える本発明のアセンブ
リーの耐圧接続部材の変形例を示す正面図、第８
図は第７図の線８−８による該アセンブリーの一
部概略断面図である。 １……交換器用管、２……端板、Ａ，Ｂ……積
み重ねた層、３……エルボ、５……フランジ、９
……外側溝、１０……円筒形座ぐり、１２，１５
……平行中ぐり孔、１３……通しピン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 層状に積み重ねた管のまわりに配置された熱
   交換器と協働する複数の熱機素からなる型の熱電
   装置に使用する管、管状エルボ及び端板間の密封
   接続アセンブリーであつて、前記管の中を暖かい
   流体と冷たい流体とが交互に流れており、前記流
   体の少なくとも一方は液体であり、前記液体は前
   記熱機素と熱的に協働する連続管状導管を通つて
   流れており、前記管状導管または管は前記管の端
   部近傍に配置された端板によつて暖かい流体用と
   冷たい流体用として交互に層状に組み立てられて
   おり、前記管は端板を貫通しており、各管と端板
   との間には他の管と接続するための管状エルボを
   備えたフランジが挿入されており、前記管は前記
   フランジ内に押入されて密封アセンブリーを形成
   し、前記管の少なくとも一部分は前記フランジを
   通り、他の部分は前記エルボの端部を受容してい
   るのに対し、前記端板の筒状座ぐりに埋設された
   前記フランジは前記端板を貫通し且つフランジの
   外縁部に半円断面のみを埋設された一対の平行通
   しピンによつて前記座ぐり内で端板に機械的に固
   定されており、前記フランジはこうして端板に対
   して並進も回転もしないよう固定されていること
   を特徴とする前記接続アセンブリー。 ２ 各端板は固定するための一対の平行通しピン
   を受容する少なくとも一対の平行通し中ぐりを有
   し、前記一対の中ぐりはフランジの外周部に設け
   た半円形断面の外側溝または外側スロツトに対応
   していることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の接続アセンブリー。 ３ 端板上のフランジ用の固定ピンは同じ層の管
   の軸線XXを有する面に直交し且つ一群の熱電装
   置を形成すべく積み重ねた複数の層に対し同時に
   作用し、すべてのフランジを垂直に配列して固定
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項また
   は第２項に記載の接続アセンブリー。 ４ 端板にフランジを固定するためのピンは同じ
   層の管の軸線XXを含む面に平行し且つすべての
   フランジを水平に並べて固定するために層全体に
   対し同時に作用し、前記ピンは軸線XXを含む面
   に平行な軸線Ｙ１−Ｙ１を有する貫通孔に挿入さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   または第２項に記載の接続アンブリー。 ５ フランジの半円形外側溝はフランジの全外周
   縁部を一周していることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項または第２項に記載の接続アセンブリ
   ー。 ６ 固定ピンを埋設する半円形外側溝は通しスロ
   ツトであり、各フランジは貫通孔の円形断面及び
   ピンの円形断面に対応し且つ補完する直径上に対
   応する二つの平行通しスロツトを有することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項または第２項に記
   載の接続アセンブリー。 ７ 前記フランジと前記フランジに埋設され且つ
   前記フランジを（少なくとも部分的に）貫通して
   いる前記管との間に半径方向にＯシールリングが
   押入されるべく内側凹形溝を各フランジが有して
   いる一方、管状エルボの端部自体はフランジスリ
   ーブに埋設されており、前記フランジとエルボと
   は溶接、ろう付及びにかわ付から選ばれたいずれ
   かの方法によつて固着されることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の接続アセンブリー。 ８ 接続アセンブリーは管状エルボ及び二個のフ
   ランジを有する第１サブ・アセンブリーと、同じ
   層の座ぐりを有する同じ端板かあるいは同種の二
   つの異なる層の二つの異なる端板かのいずれかに
   属する二つの管を有する第２サブアセンブリーと
   を含み、前記フランジの各各は前記エルボの両端
   に固定されることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の接続アセンブリー。 ９ 二つの管を接続する前記管状エルボはその端
   部で異なる層の異なる端板に属する管を連結する
   Ｓ字形接続部材であり且つ流入口または流出口接
   続、または中間層に属するエルボをひねつて連結
   するＳ字形接続部材であることを特徴とする特許
   請求の範囲第３項に記載の接続アセンブリー。