(57)【要約】【課題】熱交換器の組立時のろう付けの不良を防止できる熱交換器に関する。【解決手段】  ケーシング(200)は、積層コア(100)の積層方向の上側に配置される上プレート(210)と、積層コア(100)の積層方向の下側に配置される下プレート(220)と、を有し、上プレート(210)又は下プレート(220)から延設する側面側の少なくとも一方には、把持部(232,242)が設けられ、上プレート(210)又は下プレート(220)から延設する側面側の少なくとも他方は、把持部(232,242)に係合する係合部(212)を備え、上プレート(210)又は下プレート(220)の係合部(212)は、把持部(232,242)に対して、積層コア(100)の積層方向に挿入されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層された複数の熱交換プレートからなる積層コアと、前記積層コアを収容するケーシングと、を備える熱交換器であって、
前記ケーシングは、
前記積層コアの積層方向の上側に配置される上プレートと、
前記積層コアの積層方向の下側に配置される下プレートと、
を有し、
前記上プレート又は前記下プレートから延設する側面側の少なくとも一方には、把持部が設けられ、
前記上プレート又は前記下プレートから延設する側面側の少なくとも他方は前記把持部に係合する係合部を備え、
前記上プレート又は前記下プレートの前記係合部は、前記把持部に対して、前記積層コアの積層方向に挿入されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記上プレートは前記把持部に係合する係合部を備え、
前記上プレートの前記係合部は、前記把持部に対して、前記積層コアの積層方向に挿入されていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記下プレートは前記把持部に係合する係合部を備え、
前記下プレートの前記係合部は、前記把持部に対して、前記積層コアの積層方向に挿入されていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記把持部は、前記積層コアの積層方向の一方の前記側面側であって、前記上プレートと前記下プレートとの間に配置される第１プレートと、前記積層コアの積層方向の他方の側面側であって、前記上プレートと前記下プレートとの間に配置される第２プレートであることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の熱交換器。
【請求項５】
前記熱交換プレートは、媒体流路と、媒体入口と、媒体出口とを備え、
前記積層コアは、積層された前記熱交換プレートにおいて、前記媒体入口及び前記媒体出口が連通されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の熱交換器。
【請求項６】
前記係合部は、前記積層コアの積層方向の一方及び他方の側面側へと湾曲して延設されて形成されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の熱交換器。
【請求項７】
前記第１プレート及び前記第２プレートは、前記積層コアの前記熱交換プレートの端部に対応する位置に、凹部が形成されることを特徴とする請求項４に記載の熱交換器。
【請求項８】
積層された複数の熱交換プレートからなる積層コアと、前記積層コアを収容するケーシングと、を備える熱交換器の組立方法であって、
前記ケーシングは、
前記積層コアの積層方向の上側に配置される上プレートと、
前記積層コアの積層方向の下側に配置される下プレートと、
前記積層コアの積層方向の一方の側面側であって、前記上プレートと前記下プレートとの間に配置される第１プレートと、
前記積層コアの積層方向の他方の側面側であって、前記上プレートと前記下プレートとの間に配置される第２プレートと、
を有し、
前記第１プレート及び前記第２プレートは、前記上プレートを把持する把持部を備え、
前記上プレートは前記把持部に係合する係合部を備え、
前記上プレートの前記係合部は、前記把持部に対して、前記積層コアの積層方向に移動自在に構成され、
前記積層コアの一方及び他方の側面に、前記第１プレート及び前記第２プレートを配置し、
前記上プレートの前記係合部を、前記第１プレート及び前記第２プレートの前記把持部に対して、前記積層コアの積層方向に挿入し、
前記下プレートの前記係合部を、前記第１プレート及び前記第２プレートの前記把持部に挿入し、
さらに、ろう付けにより固定することを特徴とする熱交換器の組立方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、媒体の熱交換を行う熱交換器及びその組立方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱交換器は、熱交換シートのスタック（積層体）を有する熱交換積層体を、ろう付けによって据え付けられて収容しているケーシングを備えており、熱交換シートは、ケーシングへのろう付けのための少なくとも一つの縁部を有している（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１３−５２４１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術の熱交換器は、積層体及びケーシングをろう付けすることにより形成される。このとき、積層体は、ろう材の溶解により、積層方向に縮小するが、その縮小寸法が必ずしも一定でない。このため、ケーシングの積層方向の寸法が積層体と合致しない場合には、ろう付けに不良が発生するおそれがある。これを防ぐために、ケーシングの積層方向の寸法を決定するため、寸法を計測し、計測された寸法に合致するようにケーシングの積層方向の高さを調節する必要があり、工数が増えるという問題があった。
【０００５】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、熱交換器の組立時のろう付けの不良を防止できる熱交換器及びその組み立て方法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】
【０００６】
本発明のある態様によると、積層された複数の熱交換プレートからなる積層コアと、積層コアを収容するケーシングと、を備える熱交換器であって、ケーシングは、積層コアの積層方向の上側に配置される上プレートと、積層コアの積層方向の下側に配置される下プレートと、を有し、上プレート又は下プレートから延設する側面側の少なくとも一方には、把持部が設けられ、上プレート又は下プレートから延設する側面側の少なくとも他方は把持部に係合する係合部を備え、上プレート又は下プレートの係合部は、把持部に対して、積層コアの積層方向に挿入されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
上記態様によれば、積層コアを収容するケーシングの上プレート又は下プレートの係合部は、把持部に対して積層コアの積層方向に移動自在に挿入された状態で固定されるので、例えばろう付け時に積層コアの積層方向の寸法が変化したとしても、係合部と把持部とが移動自在に構成されることで、ろう付けによる積層コアの寸法差を吸収でき、ろう付け不良が発生することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態の熱交換器の概略斜視図である。
【図２Ａ】本発明の実施形態の熱交換器の正面図である。
【図２Ｂ】本発明の実施形態の熱交換器の側面図である。
【図３】本発明の実施形態の熱交換器の組み立てを示す説明図である。
【図４Ａ】本発明の実施形態の変形例の熱交換器の概略斜視図である。
【図４Ｂ】本発明の実施形態の変形例の熱交換器の正面図である。
【図５Ａ】本発明の実施形態の別の変形例の熱交換器の概略斜視図である。
【図５Ｂ】本発明の実施形態の別の変形例の熱交換器の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１０】
図１、図２Ａ、図２Ｂは、本発明の一実施形態による熱交換器１の説明図である。図１は、熱交換器１の概略斜視図を示す。図２Ａは、熱交換器１の正面図を、図２Ｂは、熱交換器１の側面図を示す。
【００１１】
熱交換器１は、エンジン等の内燃機関の吸気路に備えられ、特に過給器付きのエンジンの吸気温度を低下させる目的で備えられるチャージエアクーラーである。熱交換器１は、吸気流路と、エンジン冷却水が流通する媒体流路とを備える。熱交換器１では、吸気流路と媒体流路とが接することにより互いに熱交換が行なわれる。これにより、吸気温度が冷却されてエンジンに吸気される。
【００１２】
熱交換器１は、複数の熱交換プレート１０を積層して構成される略立方体の積層コア１００と、積層コア１００の外周を覆うケーシング２００とから構成される。
【００１３】
積層コア１００は、熱交換プレート１０を板厚方向に積層して構成される。積層方向に隣接する熱交換プレート１０と熱交換プレート１０との間には隙間が形成される。この隙間に吸気が流通することにより、吸気と冷却水との間で熱交換が行なわれる。
【００１４】
なお、図示はしないが、積層コア１００の積層方向で隣り合う熱交換プレート１０との間には、アウターフィンを配置させて積層コア１００を構成させても良い。
【００１５】
積層コア１００構成する熱交換プレート１０は、内部に冷却水が流通する流路と、冷却水の入口及び出口を備える。熱交換プレート１０は、積層方向に隣接する熱交換プレート１０との間で冷却水を流通させる入口及び出口を備え、入口及び出口において積層方向に隣接する熱交換プレート１０に接続する。
【００１６】
積層方向の最上部に備えられる熱交換プレート１０の入口は、積層コア１００全体の媒体入口としてケーシング２００に形成される媒体入口２５１に連通する。同様に、積層方向の最上部に備えられる熱交換プレート１０の出口は、積層コア１００全体の媒体出口としてケーシング２００に形成される媒体出口２５２に連通する。
【００１７】
ケーシング２００は、積層コア１００の周囲を覆い、吸気の流路を形成する。
【００１８】
ケーシング２００は、正面から見て上側に備えられる上プレート２１０、下側に備えられる下プレート２２０、右側に備えられる第１プレートとしての右プレート２３０及び左側に備えられる第２プレートとしての左プレート２４０により構成される。
【００１９】
さらに、図示しないが、積層コア１００の正面側に、吸気を積層コア１００へと流入させる吸気入口が備えられる。積層コア１００の背面側には、積層コア１００を通過した吸気を流出させる吸気出口が備えられる。
【００２０】
すなわち、積層コア１００は、これらプレートにより構成されるケーシング２００に収容され、冷却水及び吸気が出入りする構成である。
【００２１】
次に、このように構成された熱交換器１の組立方法を説明する。
【００２２】
熱交換プレート１０、上プレート２１０、下プレート２２０、右プレート２３０及び左プレート２４０は、いずれも鉄、銅、アルミニウム等又はこれらの合金又はこれらの酸化物による薄板状の金属板により構成される。金属板は、表面にろう材を保持したクラッド材として構成されている。
【００２３】
なお、ろう材は金属板の両面にクラッドされてなくても良く、金属板の片面にクラッドされたもの、さらに、互いのプレートの金属板を突き合わせた一方のみの面にクラッドされたものであっても良い。
【００２４】
また、上プレート２１０及び下プレート２２０には金属板の内面にろう材をクラッドさせることで、治具との固着を防止することができる。
【００２５】
さらに、右プレート２３０及び左プレート２４０の把持部２３２、２４２に重合する上プレート２１０の係合部２１２や下プレート２２０の係合部２２２は、ろう材等によって溶着することで熱交換器１の剛性が高まり、耐圧性にも優れる。
【００２６】
熱交換器１を製造する場合、まず、積層コア１００を構成する熱交換プレート１０を積層し、積層コア１００の周囲に、上プレート２１０、下プレート２２０、右プレート２３０及び左プレート２４０を配置する。
【００２７】
次に、これらを加熱する。加熱により金属板表面のろう材が溶解する。溶融したろう材は、各構成の接触部やその隙間に流動してこれら各構成を互いに密着させる。
【００２８】
その後、これらを冷却することによりろう材が凝固し、各構成が固定される。
【００２９】
本発明の一実施形態による熱交換器１は、さらに、次のような特徴的な構成を有する。
【００３０】
図２Ａに示すように、上プレート２１０には、積層コア１００の一方の側面（右側面）と他方の側面（左側面）との端部が下方側へと折り曲げられた側部２１１が形成されている。側部２１１は、両側面側にやや膨らんだ湾曲部２１１Ａを有し、湾曲部２１１Ａから鉛直方向下方へと延設されている。側部２１１の先端には、前後方向に幅が縮小された係合部２１２が形成されている。
【００３１】
下プレート２２０にも同様に、右側面と左側面とに、上方側に折り曲げられた側部２２１が形成されており、側部２２１には、両側面側にやや膨らんだ湾曲部２２１Ａと、前後方向に幅が縮小された係合部２２２と、が形成されている。
【００３２】
右プレート２３０及び左プレート２４０には、ケーシング２００の外側に屈曲して折り曲げられ、さらに右プレート２３０及び左プレート２４０と略平行に延設された把持部２３２、２４２を有する。把持部２３２、２４２は、右プレート２３０及び左プレート２４０の外面と延設部分との間で、上プレート２１０の係合部２１２及び下プレート２２０の係合部２２２を、積層コア１００の前後方向から中心側に向かって、それぞれ把持する。
【００３３】
図３は、本発明の実施形態の熱交換器１の組み立ての様子を示す説明図である。
【００３４】
前述のような構成において、積層コア１００の左右側面に右プレート２３０及び左プレート２４０を配置し、右プレート２３０及び左プレート２４０の上方側から、上プレート２１０の係合部２１２を右プレート２３０及び左プレート２４０の把持部２３２、２４２に差し込む。同様に、右プレート２３０及び左プレート２４０の下方側から、下プレート２２０の係合部２２２を右プレート２３０及び左プレート２４０の把持部２３２、２４２に差し込む（図３（ａ）から図３（ｃ）に示す状態）。
【００３５】
この状態では、上プレート２１０の係合部２１２は、右プレート２３０及び左プレート２４０の把持部２３２、２４２に対して、積層コア１００の積層方向に移動自在である。同様に、下プレート２２０の係合部２２２は、右プレート２３０及び左プレート２４０の把持部２３２、２４２に対して、積層コア１００の積層方向に移動自在である。
【００３６】
このように組み立てられた状態で、ろう付けを行なう。ろう付けは、組み立てられた状態の熱交換器１を加熱することで行なう。加熱によりろう材が溶融し、積層コア１００の積層方向の寸法が変化する。
【００３７】
ろう付け時にろう材が溶融している状態では、上プレート２１０の係合部２１２及び下プレート２２０の係合部２２２は、右プレート２３０及び左プレート２４０の把持部２３２、２４２に対して積層方向に移動可能である（図３（ｄ）に矢印で示す状態）。
【００３８】
従って、積層コア１００の積層方向の寸法の変化に応じて上プレート２１０又は下プレート２２０が積層方向に移動可能であるので、積層コア１００の寸法の差を吸収することができる。これにより、寸法の差によるろう付けの不良が発生することを防止できる。
【００３９】
さらに、上プレート２１０及び下プレート２２０は湾曲部２１１Ａ、２２１Ａを有しており、湾曲部２１１Ａ、２２１Ａがバネの働きをして、側部２１１、２２１を右プレート２３０及び左プレート２４０に対して付勢する。これにより、側部２１１、２２１と右プレート２３０及び左プレート２４０とが密着して、ろう付けが確実に行なわれる。
【００４０】
次に、本発明の実施形態の熱交換器１の変形例を説明する。
【００４１】
図４Ａ及び図４Ｂは、本実施形態の変形例の熱交換器１の概略斜視図である。図４Ａは、熱交換器１の概略斜視図を示し、図４Ｂは、熱交換器１の正面図を示す。
【００４２】
図４Ａ及び図４Ｂに示す熱交換器１は、上プレート２１０の右側面と左側面とに、下方側に折り曲げられた側部２１１が形成されている。側部２２１は、図２Ａに示す構成とは異なり、湾曲部２１１Ａを有さず、下方へと平板状に折り曲げられ、その先端部分が係合部２１２として形成されている。
【００４３】
下プレート２２０も同様に、右側面と左側面とに上方側に折り曲げられた側部２１１が形成されて、上方へと平板状に折り曲げられ、その先端部分が係合部２２２として形成されている。
【００４４】
このように、上プレート２１０と下プレート２２０とに、一度の折り曲げのみで側部２１１及び２２１が形成されるようにしてもよい。このように構成することにより、加工工数を削減できて、コストを低減することができる。
【００４５】
図５Ａ及び図５Ｂは、本実施形態の別の変形例の熱交換器１の概略斜視図である。図５Ａは熱交換器１の概略斜視図を示し、図５Ｂは熱交換器１の正面図を示す。
【００４６】
図５Ａ及び図５Ｂに示す変形例では、右プレート２３０及び左プレート２４０の上端部及び下端部に、上プレート２１０及び下プレート２２０に係合する突起部２３５、２４５を有する。上プレート２１０及び下プレート２２０には、突起部２３５、２４５に対応する位置に係合穴２１５、２２５を有する。
【００４７】
突起部２３５は、右プレート２３０及び左プレート２４０の上端の２箇所に、右プレート２３０及び左プレート２４０から上方に延設した矩形との突起として形成される。同様に、右プレート２３０及び左プレート２４０の下端の２箇所に、右プレート２３０及び左プレート２４０から下方に延設した矩形との突起として形成される。
【００４８】
このように構成された本実施形態の変形例の熱交換器１において、積層コア１００の周囲に、上プレート２１０、下プレート２２０、右プレート２３０及び左プレート２４０を配置するときに、突起部２３５、２４５が係合穴２１５、２２５に挿入される。これにより、ろう付け時に、右プレート２３０及び左プレート２４０が、上プレート２１０及び下プレート２２０の側部２１１、２２１から熱膨張等によって隙間が形成されることが防止され、ろう付けが確実に行なわれる。
【００４９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【００５０】
本実施形態の熱交換器１は、上プレート２１０の係合部２１２と下プレート２２０の係合部２２２とが、いずれも、右プレート２３０の把持部２３２と、左プレート２４０の把持部２４２に挿入される構成を示したが、これに限られない。上プレート２１０及び下プレート２２０との間の寸法が、ろう付け時に積層コア１００の積層方向に変化するように構成されていればよく、例えば、上プレート２１０の係合部２１２のみが右プレート２３０の把持部２３２と、左プレート２４０の把持部２４２に挿入されていてもよい。この場合、下プレート２２０は、右プレート２３０及び左プレート２４０とに移動不可能に接合されていてもよいし、予め下プレート２２０、右プレート２３０及び左プレート２４０を一体とした構成としてもよい。
【００５１】
また、本実施形態の熱交換器１は、積層コア１００の力側面が、右プレート２３０及び左プレート２４０に直接接合する構成としたが、これに限られない。組み立て時に、積層コア１００を構成する熱交換プレート１０と右プレート２３０及び左プレート２４０との接合が必要な部分のみを接触させ、接合が必要ない部分は接触させないような構造としてもよい。
【００５２】
この場合、右プレート２３０及び左プレート２４０に、熱交換プレート１０との接触を避けるように、熱交換プレート１０の端部に対応する位置に、端部から逃げる方向に凹部を形成してもよい。
【００５３】
さらに、本実施形態の熱交換器１は、エンジンの吸気温度を冷却するチャージエアクーラーとして構成したが、これに限られない。例えば、エンジン冷却水と大気との熱交換により冷却水を冷却するラジエータとして用いてもよい。エアコン装置において、冷媒と大気との熱交換により冷媒を冷却するコンデンサとして用いてもよい。さらに、燃焼ガスにより媒体を加熱し、気化させるボイラーとして用いてもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１        ：熱交換器
１０      ：熱交換プレート
１００    ：積層コア
２００    ：ケーシング
２１０    ：上プレート
２１１    ：側部
２１１Ａ  ：湾曲部
２１２    ：係合部
２１５    ：係合穴
２２０    ：下プレート
２２１    ：側部
２２１Ａ  ：湾曲部
２２２    ：係合部
２２５    ：係合穴
２３０    ：右プレート（第１プレート）
２３２    ：把持部
２３５    ：突起部
２４０    ：左プレート（第２プレート）
２４２    ：把持部
２４５    ：突起部
２５１    ：媒体入口
２５２    ：媒体出口
【図１】
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【図２Ａ】
2019015445.tif 000004
【図２Ｂ】
2019015445.tif 000005
【図３】
2019015445.tif 000006
【図４Ａ】
2019015445.tif 000007
【図４Ｂ】
2019015445.tif 000008
【図５Ａ】
2019015445.tif 000009
【図５Ｂ】
2019015445.tif 000010