(57)【要約】【課題】ヘッダ壁面の穴のピッチを小さくすることなく伝熱管のピッチを小さくすることができるとともに、伝熱管の先端がヘッダ壁面から突出させないようにした熱交換器を提供する。【解決手段】伝熱管３の端部の外径よりも小径に構成された穴２２を有するヘッダ壁面２１と、そのヘッダ壁面２１の穴２２と伝熱管３を連結する連結具６とを備えてなる熱交換器１において、連結具６を、ヘッダ壁面２１の表面に接触するフランジ部６１と、ヘッダ壁面２１の穴２２に挿入された状態で当該穴２２から突出するように設けられる胴部６２とを備えるように構成する。そして、ヘッダ壁面２１の穴２２から突出した胴部６２の外周と伝熱管３の内周とが接するようにし、これによって穴２２のピッチよりも伝熱管３同士のピッチを小さくする。【選択図】図２
2013080823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝熱管の端部の外径よりも小径に構成された穴を有するヘッダ壁面と、
当該ヘッダ壁面の穴と伝熱管を連結する連結具とを備えてなる熱交換器において、
当該連結具を、
ヘッダ壁面の表面に接触するフランジ部と、
ヘッダ壁面の穴に挿入された状態で当該穴から突出するように設けられる中空状の胴部とを備えて構成し、
当該ヘッダ壁面の穴から突出した胴部の外周と伝熱管の内周とが接するようにしたことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記伝熱管とヘッダ壁面との間に、伝熱管端部の不揃いを吸収するための緩衝手段を設けた請求項１に記載の熱交換器
【請求項３】
前記連結具が、複数の胴部と、当該複数の胴部を連結する一のフランジ部とを設けて構成されるものである請求項１に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記ヘッダ壁面に取り付けられる複数の伝熱管のピッチをヘッダ壁面の厚みより小さくするようにした請求項１に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記連結具の胴部の長さをヘッダ壁面の厚さの２倍以上に設定した請求項１に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記胴部に、流体を滑らかに流入もしくは流出させるための面取部を設けた請求項１に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記フランジにおけるヘッダ壁面との接触面側に、ヘッダ壁面の穴の周囲における盛り上がりを吸収するための凹部を設けた請求項１に記載の熱交換器。
【請求項８】
前記胴部の先端部分に、先端に向かうに従って外径を小さくしたテーパー部を設けた請求項１に記載の熱交換器。
【請求項９】
熱交換器のヘッダ壁面と伝熱管とを連結する連結具であって、
前記ヘッダ壁面の表面に接触するフランジ部と、
前記伝熱管の外径よりも小径に構成されたヘッダ壁面の穴に挿入され、当該穴から突出させることで外周部分に伝熱管の内周を接するようにした胴部と、
を備えた熱交換器におけるヘッダ壁面と伝熱管の連結具。
【請求項１０】
ヘッダ壁面に複数の穴を形成する工程と、
当該ヘッダ壁面の穴に取り付けられる連結具のフランジ部をヘッダ壁面の表面に接触させ、当該フランジ部から連続する胴部を前記穴から突出させる工程と、
当該穴から突出する胴部の外周部分を伝熱管の内周に当接させてロウ付けする工程と、
を備えたことを特徴とする熱交換器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘッダと伝熱管とを備えてなる熱交換器に関するもので、より詳しくは、ヘッダ壁面に形成された穴と伝熱管とを連結する連結具を備えてなる熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のシェルアンドチューブ式の一般的構造を図１０に示す。図１０において、符号７１Ｌおよび符号７１Ｒは、左右に設けられたヘッダであり、符号７２は、左のヘッダ７１Ｌと右のヘッダ７１Ｒとの間に設けられた複数本の伝熱管である。この伝熱管７２は、左右のヘッダ壁面７１Ｗに形成された穴に挿入された状態でロウ付けされており、その内部に、ヘッダ７１Ｌに通された第一流体を通すようになっている。また、符号７３は、これらの伝熱管７２を覆うシェルである。そして、このような構成において、伝熱管７２内に通された第一流体は、シェル７３と左右のヘッダ壁面７１Ｗとの間で囲まれた仕切空間に通される第二流体によって熱交換させるようになっている。【０００３】
ところで、このような従来の構成において、ヘッダ壁面７１Ｗの穴と伝熱管７２とを溶着させる場合、ヘッダ壁面７１Ｗにプレス加工などで複数の穴を形成した後、その穴に伝熱管７２を挿入してロウ付けするようにしていた（特許文献１、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３０４７８８号公報
【特許文献２】特開２００３−０５３５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような熱交換器を製造する場合、ヘッダ壁面の穴のピッチを小さくして伝熱管のピッチを小さくしようとすると、穴と穴の間に亀裂を生じてしまうため、どうしてもヘッダ壁面の穴のピッチを小さくすることができなかった。このため、伝熱管のピッチが大きくなってしまい、熱交換器を小型化することができなかった。【０００６】
また、ヘッダ壁面の穴に伝熱管を挿入してロウ付けする際、加熱によってロウ材を溶かすようにしていたが、このようにすると、その熱によって伝熱管が伸びてしまい、伝熱管の先端がヘッダ壁面から突出してしまうという問題を生じていた。このため、その後、別工程でその突出部分を削らなければならなかった。【０００７】
さらには、ヘッダ壁面が薄いと、伝熱管と穴との溶着代が小さくなってしまい、穴の周囲にロウ材を盛りつけなければ流体が漏れてしまうといった問題も生じていた。【０００８】
そこで、本発明は上記課題に着目してなされたもので、ヘッダ壁面の穴のピッチを小さくすることなく伝熱管と伝熱管のピッチを小さくすることができるとともに、伝熱管の先端をヘッダ壁面から突出させないようにした熱交換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち、本発明は上記課題を解決するために、伝熱管の端部の外径よりも小径に構成された穴を有するヘッダ壁面と、当該ヘッダ壁面の穴と伝熱管を連結する連結具とを備えてなる熱交換器において、当該連結具を、ヘッダ壁面の表面に接触するフランジ部と、ヘッダ壁面の穴に挿入された状態で当該穴から突出するように設けられる中空状の胴部とを備えて構成し、当該ヘッダ壁面の穴から突出した胴部の外周と伝熱管の内周とが接するようにしたものである。【００１０】
このようにすれば、穴のピッチが比較的大きい場合であっても、ヘッダ壁面の穴から突出する胴部の外周に伝熱管を挿入させることによって、隣接する伝熱管とのピッチを小さくすることができるようになる。また、ヘッダ壁面の穴に伝熱管を挿入させるようにしていないので、穴から伝熱管の端部が突出することがなくなり、突出した端部の研削工程も不要になる。【００１１】
また、このような発明において、伝熱管とヘッダ壁面との間に、伝熱管端部の不揃いを吸収するための緩衝手段を設けるようにする。【００１２】
このようにすれば、加熱によって伝熱管をロウ付けする際に、その緩衝手段によって伝熱管の伸長を吸収することができ、対面するヘッダ壁面との距離を一定に保った状態で伝熱管をロウ付けすることができるようになる。【００１３】
さらに、連結具を、複数の胴部と、当該複数の胴部を有する一のフランジ部とを設けるようにすることもできる。【００１４】
加えて、上述の連結具を用いる際に、前記ヘッダ壁面に取り付けられる複数の伝熱管のピッチをヘッダ壁面の厚みより小さくし、これによって、熱交換器を小型化する。【００１５】
また、前記連結具の胴部の長さをヘッダ壁面の厚さの２倍以上に設定し、これによって伝熱管のロウ付け代を大きくする。【００１６】
また、胴部に、流体を滑らかに流入もしくは流出させるための面取部を設け、これによって、ヘッダ壁面の穴の周囲を加工することなく、滑らかに流体を伝熱管内に流入させるようにする。【００１７】
また、前記フランジにおけるヘッダ壁面との接触面側に、ヘッダ壁面の穴の周囲における盛り上がりを吸収するための凹部を設けるようにする。【００１８】
このようにすれば、ヘッダ壁面に穴の周囲にバリや変形などで盛り上がりを生じている場合であっても、その凹部によって盛り上がりを吸収することができ、フランジ全体をヘッダ壁面に接触させることができるようになる。【００１９】
また、前記胴部の先端部分に、先端に向かうに従って外径を小さくしたテーパー部を設け、これによって、伝熱管を胴部に挿入しやすくする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば伝熱管の端部の外径よりも小径に構成された穴を有するヘッダ壁面と、当該ヘッダ壁面の穴と伝熱管を連結する連結具とを備えてなる熱交換器において、当該連結具を、ヘッダ壁面の表面に接触するフランジ部と、ヘッダ壁面の穴に挿入された状態で当該穴から突出するように設けられた中空状の胴部とを備えて構成し、当該ヘッダ壁面の穴から突出した胴部の外周と伝熱管の内周とが接するようにしたので、穴のピッチが比較的大きい場合であっても、ヘッダ壁面の穴から突出する胴部の外周に伝熱管を挿入させることで、隣接する伝熱管とのピッチを小さくすることができる。また、ヘッダ壁面の穴に伝熱管を挿入させていないので、穴から伝熱管の端部が突出することがなくなり、突出した端部の研削工程も不要にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施の形態における熱交換器の概略図
【図２】本発明の一実施の形態におけるヘッダ壁面と伝熱管近傍の拡大図
【図３】同形態におけるヘッダ壁面と伝熱管近傍の拡大図
【図４】同形態におけるヘッダ壁面と伝熱管を連結する連結具を示す図
【図５】他の実施の形態における凹部を形成したフランジ部を有する連結具を示す図
【図６】他の実施の形態におけるテーパー部を形成した胴部を有する連結具を示す図
【図７】他の実施の形態における緩衝手段を有する連結具を示す図
【図８】他の実施の形態における緩衝手段を設けた図
【図９】他の実施の形態における緩衝手段（第二面に凹部）を設けた図
【図１０】従来例における熱交換器を示す図
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。この実施の形態における熱交換器１は、シェルアンドチューブ式の熱交換器１であって、図１に示すように、左右に設けられたヘッダ２と、これら左右のヘッダ２の間に設けられた複数本の伝熱管３と、これらの伝熱管３の外側を覆うシェル４などを備えて構成されている。そして、特徴的には、このヘッダ２を構成するヘッダ壁面２１に、複数の穴２２を形成するとともに、その穴２２にリベット状の連結具６（図２参照）を挿入してその先端側から伝熱管３を挿入してロウ付けするようにしたものである。以下、本実施の形態におけるシェルアンドチューブ式の熱交換器１について詳細に説明する。
（第１の実施形態）【００２３】
まず、この熱交換器１のヘッダ２は、熱交換の対象となる第一流体を流入および排出させるようにしたものであって、ヘッダ壁面２１とシェル４によって囲まれた空間で構成されている。なお、本実施の形態では、ヘッダ壁面２１とヘッダ外壁２５とシェル４とによってヘッダ２を構成しているが、別途新たに設けられたヘッダカバーとシェル４によってヘッダ２を構成するようにしてもよい。そして、このように構成されたヘッダ２に第一流入部２３から第一流体を流入させるとともに、他方側のヘッダ２の第一排出部２４から熱交換された第一流体を排出させるようにしている。【００２４】
このヘッダ壁面２１に取り付けられる伝熱管３は、ヘッダ２から分岐して流入した第一流体を内部に通すようにしたものであって、断面中空円形状をなす金属製部材で構成されている。なお、この伝熱管３を構成する場合、その内壁に、図示しない螺旋状の凹凸を形成して、第一流体と伝熱管３の内壁とが接する面積を大きく確保するようにしてもよい。なお、このように螺旋状の凹凸を形成する場合においてコイルバネを伝熱管３の内壁に溶着させる場合は、端部近傍にそのコイルバネを設けないようにしておく。これによって、後述する連結具６に伝熱管３を挿入する際に、コイルバネが邪魔にならないようにしておく。また、この伝熱管３の外側表面には、伝熱管３の軸と直交する邪魔板５が交互に設けられており、これによって、第二流体を蛇行させるようにしている。【００２５】
これらの伝熱管３の外側を覆うシェル４は、左のヘッダ壁面２１と右のヘッダ壁面２１との間に仕切空間を形成するものであって、一方側に設けられた第二流入部４１から第二流体を流入させ、仕切空間内の邪魔板５でその第二流体を蛇行させながら、他方側の第二排出部４２から排出させるようにしたものである。この第二流体は、伝熱管３内の第一流体と熱交換させるものであって、例えば、第一流体として高温の流体が用いられる場合は、第二流体として低温の流体を用い、また逆に、第一流体として低温の流体が用いられる場合は、第二流体として高温の流体を用いる。なお、図１に示すように、第二流体を流す場合、第一流体と同一方向、すなわち図１の左から右に流れるようにしてもよく、また、図１とは異なり、第二流体と逆方向に流れるようにしてもよい。【００２６】
このような構成において、伝熱管３の端部は、連結具６によってヘッダ壁面２１の穴２２の位置に取り付けられる。この連結具６は、図２に示すように、胴部６２の一端側にフランジ部６１を設けて構成されるものであって、その胴部６２の中央に貫通する穴を設けて構成されている。【００２７】
図２に示すように、連結具６のフランジ部６１は、ヘッダ壁面２１の一方の面（第一面２１ａ）に接触した状態で穴２２の周囲全体を覆う円形状に構成されている。また、フランジ部６１の中央部分から連続する中空状の胴部６２は、ヘッダ壁面２１の穴２２に内接させるように形成されており、その先端をヘッダ壁面２１の他方の面（第二面２１ｂ）から突出させるようにしている。この胴部６２の長さ（Ｌ）については、胴部６２を伝熱管３の端部に挿入させた状態で確実にロウ付けできるように、ヘッダ壁面２１の厚み（Ｄ）の少なくとも２倍以上の長さを有するようにしておき、また、胴部６２の外径については、胴部６２の外周と伝熱管３の内周とが接するような寸法に設定している。【００２８】
次に、このように構成された連結具６などを用いて熱交換器１を製造する方法について説明する。【００２９】
まず、図１に示すようなシェルアンドチューブ式の熱交換器１を製造する場合、ヘッダ壁面２１にプレス加工によって複数の穴２２を形成する。この穴２２をプレス加工によって形成する場合、伝熱管３を挿入することができないような寸法であって、かつ、連結具６の胴部６２を内接させるような寸法に設定しておく。このとき、好ましくは、ヘッダ壁面２１に取り付けられる複数の伝熱管３と伝熱管３のピッチ（ｄ：隣接する伝熱管３の外周同士の間隔）を、ヘッダ壁面２１の厚み（Ｄ）よりも小さくしておく。そして、このようなピッチに穴２２を形成した後、その穴２２に連結具６の胴部６２を挿入し、フランジ部６１をヘッダ壁面２１の第一面２１ａに接触させる。なお、この連結具６を取り付ける場合には、あらかじめ、ヘッダ壁面２１にメッキを施しておき、それを溶かすことによってフランジ部６１とヘッダ壁面２１との接触部分を溶着させ、また、そのメッキでも溶着が不足している場合は、必要に応じてロウ材を塗布して溶着させる。【００３０】
そして、このように連結具６を取り付けた後、胴部６２を伝熱管３に挿入していく。また、これと同時に、これに対向するヘッダ壁面２１にも同様に、連結具６を取り付けて胴部６２の先端を伝熱管３に挿入する。このとき、伝熱管３と伝熱管３とのピッチは、ヘッダ壁面２１の穴２２と穴２２のピッチ（隣接する穴２２の開口端部同士の間隔）よりも小さくなっている。すなわち、従来ではヘッダ壁面２１の穴２２に内接するように伝熱管３を挿入しているため、ヘッダ壁面２１の穴２２と穴２２のピッチと伝熱管３と伝熱管３とのピッチが等しくなっていたが、この実施の形態では、ヘッダ壁面２１の穴２２の外側に伝熱管３の内壁が位置するようになっているため、ヘッダ壁面２１の穴２２と穴２２のピッチよりも伝熱管３と伝熱管３のピッチの方が小さくなる。【００３１】
そして、このように伝熱管３を取り付けた状態で、ヘッダ壁面２１の外周部分に沿ってシェル４を取り付け、ヘッダ壁面２１の外周部分とシェル４の接触部分をロウ付けする。【００３２】
次に、シェル４の左右両側の開口部に第一流入部２３や第一排出部２４を取り付けるとともに、シェル４の胴部であってシェル４と左右のヘッダ壁面２１とで囲まれて仕切空間が形成されている位置にも第二流入部４１や第二排出部４２を取り付ける。【００３３】
このように上記実施の形態によれば、伝熱管３の端部の外径よりも小径に構成された穴２２を有するヘッダ壁面２１と、当該ヘッダ壁面２１の穴２２と伝熱管３を連結する連結具６とを備えてなる熱交換器１において、当該連結具６を、ヘッダ壁面２１の第一面２１ａ側に接触するフランジ部６１と、ヘッダ壁面２１の穴２２に挿入された状態で当該穴２２から突出するように設けられる中空状の胴部６２とを備えて構成し、当該ヘッダ壁面２１の穴２２から突出した胴部６２の外周と伝熱管３の内周とが接するようにしているので、穴２２のピッチが比較的大きい場合であっても、ヘッダ壁面２１の穴２２から突出する胴部６２を伝熱管３に挿入することで、隣接する伝熱管３とのピッチを小さくすることができる。また、ヘッダ壁面２１の穴２２に伝熱管３を挿入させていないので、穴２２から伝熱管３の端部が突出することがなくなり、突出した端部の研削工程も不要になる。
（第２の実施形態）【００３４】
本実施形態の熱交換器１は、以下に記載する点を除いて、基本的に第１の実施形態と同様に構成されている。以下、詳細に説明する。【００３５】
連結具６は、図３や図４に示すように、胴部６２の一端側にフランジ部６１を設けて構成されるものであって、その胴部６２の中央に貫通する穴を設けて構成されている。また、連結具６は、フランジ部６１と胴部６２との境界部分に、湾曲した丸味や面取りをした面取部６３を有し、これによって、第一流体の流入や流出の際の抵抗を低減させるようにしている。なお、このフランジ部６１をヘッダ壁面２１に接触させる場合、穴２２の周囲にバリや変形などによって盛り上がりを生じてしまうと、そこにフランジ部６１が接触してしまい、ヘッダ壁面２１にフランジ部６１を接触させることができなくなってしまう。そこで、図５に示すように、フランジ部６１のヘッダ壁面２１との接触面側であって胴部６２の外周近傍に、ヘッダ壁面２１の盛り上がりを吸収するための凹部６１ａを形成するようにしておくこともできる。この凹部６１ａは、フランジ部６１の肉厚を薄くすることによって形成することができる。このようにすることによって、穴２２の周囲が盛り上がっている場合でも、その凹部６１ａによって盛り上がりを吸収し、フランジ部６１をヘッダ壁面２１に接触させることができるようになる。【００３６】
一方、このフランジ部６１の中央部分から連続する中空状の胴部６２は、ヘッダ壁面２１の穴２２に内接させるように形成されるものであって、その先端をヘッダ壁面２１の他方の面（第二面２１ｂ）から突出させるようにしている。この胴部６２の長さ（Ｌ）については、胴部６２を伝熱管３の端部に挿入させた状態で確実にロウ付けできるように、ヘッダ壁面２１の厚み（Ｄ）の少なくとも２倍以上の長さを有するようにしておき、また、胴部６２の外径については、胴部６２の外周と伝熱管３の内周とが接するような寸法に設定している。なお、この胴部６２は、伝熱管３に挿入させやすくするために、図４に示すように、先端側に向かって外径を若干小さくしたテーパー部６４を構成している。この先端側をテーパー状にする場合、図６（ａ）に示すように、胴部６２の先端近傍の外周部のみを削ることなどによってテーパー部６４を形成してもよく、あるいは、図６（ｂ）に示すように、先端部分全体に中心方向に圧力をかけて内壁をも含めてテーパー部６４を形成してもよい。【００３７】
また、この実施の形態では、伝熱管３の先端側に、図３に示すように、加熱による伝熱管３の伸長を吸収するための緩衝手段が設けられる。この緩衝手段は、伝熱管３をロウ付けする際の伸長による先端部分の不揃いを吸収できるようにしたものであって、ここでは、胴部６２の周囲に取り付けられる中空状のリング部材８１などで構成される。そして、このような中空状のリング部材８１を設けることによって、伝熱管３をロウ付けする際に伝熱管３が伸長した場合であっても、その中空状のリング部材８１によってその伸びを吸収し、対面するヘッダ壁面２１とヘッダ壁面２１の距離を一定に保てるようにしている。【００３８】
次に、このように構成された連結具６などを用いて熱交換器１を製造する方法について説明する。【００３９】
まず、図１に示すようなシェルアンドチューブ式の熱交換器１を製造する場合、ヘッダ壁面２１にプレス加工によって複数の穴２２を形成する。この穴２２をプレス加工で形成する場合、伝熱管３を挿入することができないような寸法であって、かつ、連結具６の胴部６２を内接させるような寸法に設定しておく。このとき、好ましくは、ヘッダ壁面２１に取り付けられる複数の伝熱管３と伝熱管３のピッチ（ｄ：隣接する伝熱管３の外周同士の間隔）を、ヘッダ壁面２１の厚み（Ｄ）よりも小さくしておく。そして、このようなピッチに穴２２を形成した後、その穴２２に連結具６の胴部６２を挿入し、フランジ部６１をヘッダ壁面２１の第一面２１ａに接触させる。このとき、ヘッダ壁面２１の穴２２の周囲にバリや変形などの盛り上がりを生じている場合は、フランジ部６１の裏側に設けられた凹部６１ａによってそれを吸収し、フランジ部６１をヘッダ壁面２１に接触させる。なお、この連結具６を取り付ける場合には、あらかじめ、ヘッダ壁面２１にメッキを施しておき、それを溶かすことによってフランジ部６１とヘッダ壁面２１との接触部分を溶着させ、また、そのメッキでも溶着が不足している場合は、必要に応じてロウ材を塗布して溶着させる。【００４０】
そして、このように連結具６を取り付けた後、第二面２１ｂ側から突出している胴部６２の先端から中空状のリング部材８１を挿入し、その後、胴部６２のテーパー部６４を伝熱管３に挿入していく。また、これと同時に、これに対向するヘッダ壁面２１にも同様に、連結具６を取り付けて胴部６２の先端からリング部材８１や伝熱管３を挿入し、それぞれの伝熱管３をリング部材８１に接触させる。このとき、伝熱管３と伝熱管３とのピッチは、ヘッダ壁面２１の穴２２と穴２２のピッチ（隣接する穴２２の開口端部同士の間隔）よりも小さくなっている。すなわち、従来ではヘッダ壁面２１の穴２２に内接するように伝熱管３を挿入しているため、ヘッダ壁面２１の穴２２と穴２２のピッチと伝熱管３と伝熱管３とのピッチが等しくなっていたが、この実施の形態では、ヘッダ壁面２１の穴２２の外側に伝熱管３の内壁が位置するようになっているため、ヘッダ壁面２１の穴２２と穴２２のピッチよりも伝熱管３と伝熱管３のピッチの方が小さくなる。【００４１】
そして、このように伝熱管３を取り付けた状態で、ヘッダ壁面２１の外周部分に沿ってシェル４を取り付け、ヘッダ壁面２１の外周部分とシェル４の接触部分をロウ付けする。【００４２】
次に、シェル４の左右両側の開口部に第一流入部２３や第一排出部２４を取り付けるとともに、シェル４の胴部であってシェル４と左右のヘッダ壁面２１とで囲まれて仕切空間が形成されている位置にも第二流入部４１や第二排出部４２を取り付ける。【００４３】
このように上記実施の形態によれば、伝熱管３の端部の外径よりも小径に構成された穴２２を有するヘッダ壁面２１と、当該ヘッダ壁面２１の穴２２と伝熱管３を連結する連結具６とを備えてなる熱交換器１において、当該連結具６を、ヘッダ壁面２１の第一面２１ａ側に接触するフランジ部６１と、ヘッダ壁面２１の穴２２に挿入された状態で当該穴２２から突出するように設けられる中空状の胴部６２とを備えて構成し、当該ヘッダ壁面２１の穴２２から突出した胴部６２の外周と伝熱管３の内周とが接するようにしているので、穴２２のピッチが比較的大きい場合であっても、ヘッダ壁面２１の穴２２から突出する胴部６２を伝熱管３に挿入することで、隣接する伝熱管３とのピッチを小さくすることができる。また、ヘッダ壁面２１の穴２２に伝熱管３を挿入させていないので、穴２２から伝熱管３の端部が突出することがなくなり、突出した端部の研削工程も不要になる。【００４４】
また、伝熱管３とヘッダ壁面２１との間に、緩衝手段であるリング部材８１を設けたので、伝熱管３の端部の不揃いを吸収することができる。また、胴部６２に面取部６３を設けたので、流体を滑らかに流入もしくは流出させることができる。また、フランジ部６１におけるヘッダ壁面２１との接触面側に凹部６１ａを設けたので、ヘッダ壁面２１の穴２２の周囲における盛り上がりを吸収することができる。また、胴部６２の先端部分に、先端に向かうに従って外径を小さくしたテーパー部６４を設けたので、胴部６２を伝熱管３に挿入しやすくすることができる。【００４５】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。【００４６】
例えば、上記実施の形態では、フランジ部６１をヘッダ壁面２１の第一面２１ａ側に接触させるようにしているが、図７に示すように、ヘッダ壁面２１の第二面２１ｂ側にフランジ部６１ｂを設けるようにしてもよい。なお、図７において、符号６２ａは、ヘッダ壁面２１の穴２２に内接するように挿入される胴部であり、符号６２ｂは、伝熱管３に内接するように挿入される胴部を示している。また、このようなフランジ部６１ｂを設ける場合、そのフランジ部６１ｂ自体に緩衝手段の機能を備えるようにしておくこともできる。このような緩衝手段の機能を持たせる場合としては、フランジ部６１ｂをＵ字状に湾曲させることなどによって中空状にしておき、これによって伝熱管３の端部の伸長を吸収できるようにしておいてもよい。【００４７】
また、上記第二の実施の形態では、緩衝手段としてリング部材８１を用いるようにしているが、図８に示すような緩衝手段を用いることもできる。図８において、符号８３は、伝熱管３の端部が接触する接触部であり、符号８４は、伝熱管３の端部近傍の外周部分を押圧しうる壁面部である。この接触部８３は壁面部８４に対してＶ字状に屈曲しており、図８（ｂ）に示すように、ワッシャ８５などを介して中央部分を伝熱管３の端部で押圧させることによって、壁面部８４を伝熱管３の外周部分に締め付けるようにしている。このような緩衝手段を用いれば、伝熱管３の端部の不揃いを吸収した状態で、外側から壁面部８４で伝熱管３の外周部を押圧させることができるようになる。【００４８】
また、上記実施の形態では、ヘッダ壁面２１の第二面２１ｂ側に緩衝手段を設けるようにしているが、図９に示すように、図３のようなリング部材８１などを設けることなくヘッダ壁面２１の第二面２１ｂ側における穴２２の周囲に凹部２１ｃを形成しておき、この凹部２１ｃによって伝熱管３の端部を挿入させて伝熱管３の伸長を吸収させるようにしてもよい。【００４９】
また、上記第二の実施の形態では、伝熱管３の端部を緩衝手段であるリング部材８１に接触させるようにしているが、緩衝手段を設けることなく、第二面２１ｂと離間させて伝熱管３を溶着させるようにしてもよい。【００５０】
また、上記実施の形態では、第二面２１ｂから突出する胴部６２を伝熱管３に挿入させるようにしているが、ヘッダ壁面２１に耐圧性を持たせる場合は、一または複数のヘッダ壁面２１を用意しておき、胴部６２をこのヘッダ壁面２１に挿入して溶着させることにより、ヘッダ壁面２１を補強するようにしてもよい。【００５１】
また、上記実施の形態では、一つのフランジ部６１に対して一つの胴部６２を設けるようにしているが、一つのフランジ部６１に複数の胴部６２を有するように連結具６を構成してもよい。そして、このような連結具６を複数用意してヘッダ壁面２１に取り付け、ヘッダ壁面２１を補強して耐圧性を持たせるようにしてもよい。【００５２】
また、上記実施の形態では、シェルアンドチューブ式の熱交換器１を例に挙げて説明したが、シェル４を有さない熱交換器１にも適用することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１・・・熱交換器
２・・・ヘッダ
２１・・・ヘッダ壁面
２１ａ・・・第一面
２１ｂ・・・第二面
２１ｃ・・・凹部
２２・・・穴
２３・・・第一流入部
２４・・・第一排出部
２５・・・ヘッダ外壁
３・・・伝熱管
４・・・シェル
４１・・・第二流入部
４２・・・第二排出部
５・・・邪魔板
６・・・連結具
６１・・・フランジ部
６１ａ・・・凹部
６２・・・胴部
６３・・・面取部
６４・・・テーパー部
８１・・・リング部材
８３・・・接触部
８４・・・壁面部
８５・・・ワッシャ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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