(57)【要約】      （修正有）【課題】多数の偏平なチューブを互いに接触して並列すると共に、そのチューブの並列方向中間位置に仕切プレートを挿入した多流体熱交換器において、その製造が容易で且つ、全体を一体的にろう付けすることができる多流体熱交換器およびその製造方法の提供。【解決手段】仕切プレート４を浅い皿状に形成すると共に、その外周にフランジ部4cを設け、そのフランジ部4cの両端をチューブプレート２のスリット５に嵌着する。そして仕切プレート４の凹陥部4aに皿状のカッププレート８の凹陥部8aが対向するように、両者が嵌着し、仕切プレート４及びカッププレート８の外面に隣接するチューブ１の外面が接触し、全体が一体的にろう付け固定される。【選択図】図１
2008064428.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
隣接する平坦な外面の一部が互いに接するように、多数の偏平なチューブ(1) が並列されると共に、各チューブ(1) の両端が一対のチューブプレート(2) のチューブ挿通孔(3) に挿通され、
各チューブ(1) の並列方向の中間に仕切プレート(4) が配置され、その仕切プレート(4) の両端がチューブプレート(2) のスリット(5) に挿通されてコア(6) を構成し、
そのコア(6) の外周がケーシング(7) で被嵌され、
前記仕切プレート(4) を境にその両側で、ケーシング(7) 内の一方側に第１流体が、他方側に第２流体が流通すると共に、前記チューブ(1) 内に第３流体が流通する多流体熱交換器において、
前記仕切プレート(4) は、外周にフランジ部(4c)を有する浅い皿状に凹陥して形成され、そのフランジ部(4c)の両端が前記一対のチューブプレート(2) の前記スリット(5) に嵌着され、
その仕切プレート(4) の凹陥部(4a)に、皿状のカッププレート(8) がその凹陥部(8a)を仕切プレート(4) の凹陥部(4a)に対向するようにして嵌着され、
前記仕切プレート(4) およびカッププレート(8) の外面が対向する前記チューブ(1) の外面の一部に接触して、全体が一体的にろう付け固定された多流体熱交換器。
【請求項２】
請求項１において、
前記ケーシング(7) が、コア(6) の両側部を被蔽する一対の第１プレート(7a)と、そのコア(6) の正面および裏面を被蔽する一対の第２プレート(7b)との組合体からなり、
前記仕切プレート(4) の両側に突起部(4d)が形成され、その突起部(4d)が前記一対の第２プレート(7b)のスリット(15)に嵌着された多流体熱交換器。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記カッププレート(8) の長手方向両端にエア抜き用の欠切部(8b)が設けられた多流体熱交換器。
【請求項４】
請求項２の多流体熱交換器の製造方法において、
前記コア(6) を組み立てた後に、その外周にケーシング(7) を被嵌して全体を組み立てる工程と、その全体を外周から中心側に締結した状態で、一体にろう付けする工程と、を具備することを特徴とする多流体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、少なくとも三つの異なる流体間で熱交換を行う多流体熱交換器およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一例として、船舶用のインタークーラとコンデンサとを一体化し、冷却水等の冷媒によりそれらの内部に流通する二種の高温ガスを同時に冷却する一体型の多流体熱交換器が知られている。この場合、多数のチューブを並列し、各チューブの両端を一対のタンクに連通させてコアを構成し、そのコアの中間部に仕切を設けると共に、コア外周をケーシングによって被嵌する。そしてタンクを介し、各チューブ内に冷却水を流通させると共に、仕切を挟んでその両側に第１の流体と第２の流体とを流通させ、夫々の流体を冷却水によって冷却することができる。
このような熱交換器において、よりコンパクトで且つ部品点数の少ない熱交換器として、コアを構成する各チューブを偏平な一対の溝型プレートを組合せて形成し、そのチューブ外面にディンプルを突設することにより、隣接するチューブ間をそのディンプル部分で接触させ、全体を一体的にろう付け固定した熱交換器が存在する。係る熱交換器は、各チューブ間のピッチを小さくすることができ、それにより放熱面積を大きくして熱交換を促進させることができる。
【０００３】
図１０〜図１３の熱交換器は、その一例である。この熱交換器は、多数の偏平なチューブ１が並列され、その外面に突設されたディンプル13によって互いに接触し、各チューブ１の両端が一対のチューブプレート２のチューブ挿通孔３に挿通され、チューブ１の並列方向の中間に仕切プレート４が配置され、その両端がチューブプレート２のスリット５に図１２の如く挿通されてコア６を構成する。そしてチューブプレート２にはタンク本体12ａが被嵌され、それらによりタンク12を構成する。次に、仕切プレート４は平板状に形成され、その両側に仮介装体17が位置され、各仮介装体17の外面が隣接するチューブ１のディンプル13に接触する。各チューブ１は図１２に示す如く、浅い溝状に形成された一対のプレートを逆向きに嵌着させたものからなり、各溝状プレートの外面にはディンプル13が突設されている。
【０００４】
このように組み立てられたコア６は、チューブ１の並列方向両側から圧縮され、その圧縮状態で高温の炉内に挿入され、各部品間が一体的にろう付け固定される。次いでろう付けされたコアから仮介装体17が取り除かれる。次に、コア６の外周にケーシング７が被嵌される。ケーシング７は少なくとも２分割されたものからなり、それを組合せたものである。そして重ね合わせ部をティグ溶接等により溶接すると共に、その長手方向両端とチューブプレート２との間を一体的に溶接固定したものである。
なお、ケーシング７には図１１に示す如く、仕切プレート４を挟んでその両側に一対づつの第１出入口パイプ９，第２出入口パイプ10が取付けられ、第１出入口パイプ９から第１流体が流通し、第２出入口パイプ10から第２流体が流通するものである。そしてタンク12に突設された第３出入口パイプ11を介し、各チューブ１内に第３流体が流通する。そしてその第３流体と第１流体との間、及び第２流体と第３流体との間に熱交換が行われるものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このようにチューブ１が互いに接触したチューブピッチの小さな熱交換器であって、中間に仕切プレート４を有するものは、そのコア６の製造時に、前述の如く、一対の仮介装体17を必要としていた。これは平坦な仕切プレート４にチューブ１の外面を直接接触させることが、チューブプレートの製造上困難だからである。即ち、チューブ１の両端を挿通するチューブ挿通孔３のピッチは比較的短く、隣接するチューブ挿通孔３の孔縁間の距離Ｔはディンプル13の高さの二倍（図１３）となる。この距離Ｔは、プレスによる穴加工の限度となる必要最小限に設定される。逆にいえば、距離Ｔをより小さくすると、プレス加工の際、隣接するチューブ挿通孔３の穴加工が互いに影響しあい、チューブ挿通孔３の精度を正確に保てないものである。この穴加工は、仕切プレート４の端部を挿通するスリット５と、隣接するチューブ挿通孔３とでも、同様の問題が生じ、それらの間隔もＴ以上とする必要がある。
【０００６】
すると、平坦な仕切プレート４と隣接するチューブ１の外面との間に隙間が生じる。この隙間を放置したままろう付けのために各チューブ１間を両側から締結すると、チューブ１が変形し、ろう付けの信頼性を保てない。                                          即ち、チューブ１は一対の浅い溝状プレートからなるため、それを互い締結した状態でろう付けする必要がある。そして、各チューブ１はろう付け時に熱膨張し、その厚み方向にも膨張して変形するおそれがある。その変形防止のため、コア６の両側からそれらを締結状態でろう付けする必要がある。
【０００７】
その仕切プレート４の両側に仮介装体17が存在すると、別の問題が発生する。即ち、ろう付け後に仮介装体17を取り外す必要がある。そして仮介装体17を取り外した後に、その外周に改めてケーシング７を被嵌し、ケーシング７とチューブプレート２との間その他を気密に溶接固定する必要があり、製造工数が多くなり面倒であった。
さらには仮介装体17を取り除いた部分に隙間ができ、第１流体及び第２流体がそこからバイパスされるおそれがあった。
そこで本発明は、係る問題点を解決することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の本発明は、隣接する平坦な外面の一部が互いに接するように、多数の偏平なチューブ(1) が並列されると共に、各チューブ(1) の両端が一対のチューブプレート(2) のチューブ挿通孔(3) に挿通され、
各チューブ(1) の並列方向の中間に仕切プレート(4) が配置され、その仕切プレート(4) の両端がチューブプレート(2) のスリット(5) に挿通されてコア(6) を構成し、
そのコア(6) の外周がケーシング(7) で被嵌され、
前記仕切プレート(4) を境にその両側で、ケーシング(7) 内の一方側に第１流体が、他方側に第２流体が流通すると共に、前記チューブ(1) 内に第３流体が流通する多流体熱交換器において、
前記仕切プレート(4) は、外周にフランジ部(4c)を有する浅い皿状に凹陥して形成され、そのフランジ部(4c)の両端が前記一対のチューブプレート(2) の前記スリット(5) に嵌着され、
その仕切プレート(4) の凹陥部(4a)に、皿状のカッププレート(8) がその凹陥部(8a)を仕切プレート(4) の凹陥部(4a)に対向するようにして嵌着され、
前記仕切プレート(4) およびカッププレート(8) の外面が対向する前記チューブ(1) の外面の一部に接触して、全体が一体的にろう付け固定された多流体熱交換器である。
【０００９】
請求項２に記載の本発明は、請求項１において、
前記ケーシング(7) が、コア(6) の両側部を被蔽する一対の第１プレート(7a)と、そのコア(6) の正面および裏面を被蔽する一対の第２プレート(7b)との組合体からなり、
仕切プレート(4) の両側に突起部(4d)が形成され、その仕切プレート(4) の突起部(4d)が前記一対の第２プレート(7b)のスリット(15)に嵌着された多流体熱交換器である。
【００１０】
請求項３に記載の本発明は、請求項１または請求項２において、
前記カッププレート(8) の長手方向両端にエア抜き用の欠切部(8b)が設けられた多流体熱交換器である。
【００１１】
請求項４に記載の本発明は、請求項２の多流体熱交換器の製造方法において、
前記コア(6) を組み立てた後に、その外周にケーシング(7) を被嵌して全体を組み立てる工程と、その全体を外周から中心側に締結した状態で、一体にろう付けする工程と、を具備することを特徴とする多流体熱交換器の製造方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の多流体熱交換器は、コア６の中間に位置する仕切プレート４の凹陥部4aにカッププレート８が嵌着され、それらの外面が対向するチューブ１の外面の一部に接触して、全体が一体的にろう付け固定されるものであるから、コア６のろう付け時に従来の如く仮介装体を入れる必要がなく、各チューブ１の熱膨張に伴う変形を防止して、ろう付けの信頼性を向上し得る。即ち、従来の仮介装体を本発明の仕切プレート４とカッププレート８とで形成できる。
さらに、コア６の外周にケーシング７を被嵌した組立状態で、そのケーシング７と共に全体を一体にろう付け固定することができ、量産性の高い熱交換器を提供できる。
【００１３】
上記構成において、ケーシング７を夫々一対の第１プレート7aと第２プレート7bとの組合体から形成し、仕切プレート４の両側に突起部4dを設け、その突起部4dを一対の第２プレート7bのスリット15に嵌着することができる。それにより、コア６とケーシング７との組み立てを容易とし且つ、両者の位置決めを行ってろう付けの信頼性を向上できる。
【００１４】
上記構成において、仕切プレート４の長手方向両端にエア抜き用の欠切部8bを設けることができる。それにより、互いに嵌着されたカッププレート８と仕切プレート４とで形成される空間内のエアがろう付け時に膨張しても、それを外部に放出し、ろう付けの信頼性を確保できる。それと共に、使用中にそれらの内部に生じる結露等を容易に流下させることができる。
【００１５】
上記構成の多流体熱交換器の製造方法において、コア６を組み立てた後に、その外周にケーシング７を被嵌して全体を組み立てる工程と、その全体を外周から中心側に締結した状態で一体的にろう付け固定する工程を設けることにより、各部品間の接続部を確実に接触した状態で全体を一体的にろう付け固定することができる。それにより、信頼性の高い多流体熱交換器を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。
図１は本発明の熱交換器の一部破断正面図であり、図２は図１のII−II矢視断面図、図３は図１の III− III矢視断面図、図４は図３のIV−IV矢視断面図、図５は同熱交換器に用いられる仕切プレート４及びカッププレート８を互いに分離した状態を示す正面図、図６は同右側面図、図７は同平面図である。また、図８は同熱交換器の組み立て状態を示す正面図、図９は同右側面図である。なお、従来型熱交換器と同一部品には同一の番号を付し、構造の同一部分は説明の重複をできる限り省略する。
【００１７】
この熱交換器において、従来技術と異なる点は仕切プレート４及びカッププレート８並びにケーシング７である。そして各チューブ１，タンク12は従来技術と同一であり、チューブ１は夫々浅い溝状の一対のプレートを逆向きにしたものからなり、その外面には夫々ディンプル13が突設されている。
仕切プレート４は図５〜図７に示す如く、略矩形の浅い皿状又は鍋状に凹陥して形成され、その外周にフランジ部4cが設けられている。また、そのフランジ部4cの上下両端の中央には突起部4eが突設されている。さらに仕切プレート４の両側には、そのフランジ部4cにおいてその上下両端位置及び中間位置に夫々突起部4dが突設されている。
【００１８】
カッププレート８は、仕切プレート４の凹陥部4aの内周に整合する外周を有する皿状又は浅い鍋状に形成され、仕切プレート４の凹陥部4aとカッププレート８の凹陥部8aとが互いに対向するように両者が嵌着される。カッププレート８の上下両端には、図７に示す如く欠切部8bが形成されている。そして両者が嵌着された状態で、図１及び図２に示す如くチューブ１の並列方向中間位置に、それらが挿入され、カッププレート８の外面及び仕切プレート４の外面が隣接するチューブ１のディンプル13に接触する。そして仕切プレート４の上下両端の突起部4eは、図３及び図４の如くチューブプレート２のスリット５に嵌着する。また、チューブプレート２にはタンク本体12ａの開口側が嵌着されてタンク12を構成し、コア６が組み立てられる。
【００１９】
このようなコア６の外周に、ケーシング７が被嵌される。ケーシング７は図２に示す如く、コア６の両側部を被蔽する一対の第１プレート7aと、コア６の正面及び裏面を被蔽する一対の第２プレート7bとの組合体からなる。そして第２プレート7bの上下両端部及び中間部には、仕切プレート４の突起部4dに整合する位置に夫々スリット15が形成されている。そこで先ず、一対の第２プレート7bがコア６の正面および裏面に被嵌される。このときその上下両端は、チューブプレート２の外周に接触する。そして各スリット15に、仕切プレート４の突起部4dが嵌着する。次いで、一対の第１プレート7aがコア６の両側に嵌着する。このとき、第１プレート7aの内面が隣接するチューブ１のディンプル13に接触する。また、一対のタンク12には夫々第３出入口パイプ11が取付けられ、各第２プレート7bには仕切の両側に一対づつの第１出入口パイプ９，第２出入口パイプ10が取付けられる。
【００２０】
このようにして各部品が全て組み立てられた後に、一対の第１プレート7a間が互いに圧縮されて各チューブ及び仕切プレート４，カッププレート８が接触状態で高温の炉内に挿入され、ろう材を介して各部品間が一体的に且つ気密及び液密にろう付け固定される。そして、図８及び図９に示す、熱交換器を完成する。
このような熱交換器は、一例として第３出入口パイプ11から各チューブ１内に第３流体として冷却水が流通し、一対の第２出入口パイプ10を介し仕切プレート４の図８において右側に第２流体が流通し、左側に一対の第１出入口パイプ９を介し第２流体が流通する。そして、第３流体と第１流体との間、第３流体と第２流体との間で熱交換されるものである。
なお、第１〜第３流体は上記の例に限るものではなく、適宜な流体を流通して互いに熱交換を行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の熱交換器の一部破断正面図。
【図２】図１のII−II矢視断面図。
【図３】図１の III− III矢視断面図。
【図４】図３のIV−IV矢視断面略図
【図５】本熱交換器に用いられる仕切プレート４及びカッププレート８を僅かに分離させた状態を示す正面図。
【図６】同右側面図。
【図７】同平面図。
【００２２】
【図８】同熱交換器の組み立て状態を示す正面図。
【図９】同右側面図。
【図１０】従来型熱交換器のコア６の製造工程を示す説明図。
【図１１】同側面図。
【図１２】図１０の XII− XII矢視断面図。
【図１３】図１０のXIII部拡大断面図。
【符号の説明】
【００２３】
１  チューブ
２  チューブプレート
３  チューブ挿通孔
４  仕切プレート
4a  凹陥部
4c  フランジ部
4d  突起部
4e  突起部
５  スリット
６  コア
【００２４】
７  ケーシング
7a  第１プレート
7b  第２プレート
８  カッププレート
8a  凹陥部
8b  欠切部
９  第１出入口パイプ
10  第２出入口パイプ
【００２５】
11  第３出入口パイプ
12  タンク
12ａ  タンク本体
13  ディンプル
14  補強リブ
15  スリット
16  インナーフィン
17  仮介装体
【図１】
2008064428.tif 000003
【図２】
2008064428.tif 000004
【図３】
2008064428.tif 000005
【図４】
2008064428.tif 000006
【図５】
2008064428.tif 000007
【図６】
2008064428.tif 000008
【図７】
2008064428.tif 000009
【図８】
2008064428.tif 000010
【図９】
2008064428.tif 000011
【図１０】
2008064428.tif 000012
【図１１】
2008064428.tif 000013
【図１２】
2008064428.tif 000014
【図１３】
2008064428.tif 000015