(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層体の両側に備えたヘッダ取付穴に、ヘッダを挿入して溶接により固定するようにしているプレート・フィン型熱交換器のヘッダ構造であって、積層体の一側からヘッダ取付穴に挿入して溶接固定するようにした筒体と、積層体の他側からヘッダ取付穴を通して前記筒体の内面に嵌合する強度案内部材を備え且つ前記ヘッダ取付穴に挿入して溶接固定するようにした蓋体とを備えたことを特徴とするプレート・フィン型熱交換器のヘッダ構造。
【請求項２】
強度案内部材が放射状板であることを特徴とする請求項１記載のヘッダ構造。
【請求項３】
筒体が流体出入口流路を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載のヘッダ構造。
【請求項４】
筒体が流体出入口流路を備えておらず、筒体の先端と蓋体との間に流体出入口流路が形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のヘッダ構造。
【請求項５】
積層体の両側に備えたヘッダ取付穴に、ヘッダを挿入して溶接により固定するようにしているプレート・フィン型熱交換器のヘッダの取付け方法であって、積層体の一側からヘッダ取付穴に筒体を挿入し、積層体の他側からヘッダ取付穴を通して蓋体に備えた強度案内部材を筒体の内面に嵌合させ且つ蓋体を他側のヘッダ取付穴に挿入し、前記筒体及び蓋体を積層体に溶接固定すると共に、前記強度案内部材を筒体内面に溶接固定することを特徴とするプレート・フィン型熱交換器のヘッダ取付け方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレート・フィン型熱交換器のヘッダ構造及びヘッダの取付け方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のプレート・フィン型熱交換器は、図９及び図１０に示すように低温流体流入用ヘッダ１と加熱された低温流体流出用ヘッダ２、流入側及び流出側に設けた斜交流部３ａ及び斜交流部３ｂと、斜交流部３ｂに設けた高温流体入口５と、斜交流部３ａに設けた高温流体出口６と、斜交流部３ａと斜交流部３ｂ間に設けられ、低温流体７と高温流体８とが熱交換をする対向流部４とからなる矩形型のものである。
【０００３】
その内部の構造は、図１０のＡ−Ａ断面図である図１１、図１０のＢ−Ｂ断面図である図１２、及び各部材の斜視図である図１３に示すように周囲に縁２５ａを設けると共に２つのヘッダ１，２を挿入する２つの穴２３ａ，２４ａを設けた第一隔離板９ａ（図１３の（ａ））と、低温流体流路１２ａに挿入する２つの穴２３ａ，２４ａの周囲にエンボス部２２ｅ，２２ｆを設けた第二隔離板１０ａ（図１３の（ｃ））と、高温流体流路１３ａ用の伝熱促進体１５ａ及び２個の斜流路部材２０ａ，２１ａ（図１３の（ｄ））とを繰り返して２段以上、多いものでは８０段以上に積み重ね、その上に上記第一隔離板９ａ並びに低温流体流路１２ａ用の上記伝熱促進体１４ａ及び２個の斜流路部材１８ａ，１９ａ（図１３の（ｂ））を重ね、最上部にヘッダ１，２を挿入する穴２３ａ，２４ａを設けた平板状の第三隔離板１１ａ（図１３の（ｅ））を重ね、さらにこの時各隔離板９ａ，１０ａ間には補強部材２６を入れ、更に上下に２つのヘッダ取付穴２３，２４を有するカバー１６，１７を重ねるようにしている。
【０００４】
上記隔離板９ａ，１０ａと、伝熱促進体１４ａ，１５ａと、カバー１６，１７とは、夫々の間にロウ付けのためのロウ材を予め挟み込みながら積層し、積層後、ロウ付けに必要な圧力を積層方向に掛けつつ高温真空炉内にてロウ材を溶解させて部材同志を一体に接着することにより積層体２７を構成している。隔離板９ａ，１０ａ同志は周囲部及び低温側流体出入口部の内周部を溶接にて接合し、各流路が隔離板９ａ，１０ａによって仕切られ、流体が互に混合しない構造となっている。
【０００５】
前記したように一体に接着された積層体２７におけるカバー１６，１７のヘッダ取付穴２３，２４には、前記積層体２７とは別個に製作され一端が閉塞された構造の低温流体流入用ヘッダ１及び低温流体流出用ヘッダ２を上下一側から挿入し、該ヘッダ１，２を、前記カバー１６，１７のヘッダ取付穴２３，２４に夫々溶接３０にて気密に固定することにより、プレート・フィン型熱交換器を構成するようにしている。
【０００６】
前記ヘッダ１，２は、図１４、図１５に示すように前記各低温流体流路１２ａに対して流体を分配するために、全周側面に窓状の流体出入口流路２８を備えている。このとき、ヘッダ１，２は流体を満遍なく分配するためには流体出入口流路２８は大きく形成する必要があるが、プレート・フィン型熱交換器の膨張・変形防止のための十分な強度を備えている必要があるために、前記流体出入口流路２８は最適な大きさに決定するようにしている。
【０００７】
また、図１６に示したものは、プレート・フィン型熱交換器の形状を左右対称としたものである。このように左右対称な形状とすると、前記隔離板９ａ，１０ａを反転させて設けることで、隔離板９ａ，１０ａの種類を減らすことができる利点があり、また、加熱した際に、単純な左右対称形状であるために、局所的な熱応力の発生を防止できる利点がある。また、他のプレートフィン型熱交換器としては、前記したように低温流体用のヘッダ１，２を設ける以外に、高温流体側にもヘッダを設けるようにしたものも考えられている。更に、図１４、図１５に示すようにカバー１６，１７にヘッダ取付穴２３，２４を備えた環状のステー２９を固定して、積層体２７とヘッダ１，２との接続部の強度を高めるようにしたものも考えられている。
【０００８】
上記した従来のプレート・フィン型熱交換器は、ヘッダ１から低温流体流路１２ａの斜流路部材１８ａに入った低温流体７が、対向流部４で高温流体流路１３ａの斜流路部材２０ａの入口５から入った高温流体８によって加熱されて、低温流体流路１２ａの斜流路部材１９ａを通ってヘッダ２から流出し、熱交換が終わった高温流体８は高温流体流路１３ａの斜流路部材２１ａの出口６から流出するようになっているものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の矩形型プレート・フィン型熱交換器では、積層体２７にヘッダ１，２を取付ける際、積層体２７のカバー１６，１７或いはステー２９に備えられたヘッダ取付穴２３，２４に、ヘッダ１，２を一側から挿入した後、ヘッダ１，２を両側のヘッダ取付穴２３，２４に溶接にて固定するようにしている。
【００１０】
しかし、前記カバー１６，１７或いはステー２９に備えられているヘッダ取付穴２３，２４は、ヘッダ１，２の外径より溶接代分（１〜３ｍｍ程度）だけ僅かに大きい径を有しているのみである。
【００１１】
一方、前記積層体２７を積層・ロウ付けによって一体に製造する際に、各部材の位置管理を厳しく行っても、実際には積層方向のカバー１６，１７の位置や、カバー１６，１７或はステー２９に設けられたヘッダ取付穴２３，２４の軸線は狂ってくる。このような狂いの発生原因としては、各隔離板９ａ，１０ａ，１１ａや伝熱促進体１４ａ，１５ａの製作誤差、積層時の僅かなズレ、ロウ付け時に隔離板９ａ，１０ａ，１１ａや伝熱促進体１４ａ，１５ａに挟み込んだロウ材が溶け、隔離板９ａ，１０ａ，１１ａや伝熱促進体１４ａ，１５ａが僅かに自由になってズレること等が考えられる。このような狂いの発生傾向は、積層段数が大きくなるほど大きな誤差となって発生する。
【００１２】
このようなズレによる誤差が生じた積層体２７のヘッダ取付穴２３，２４に、一側からヘッダ１，２を挿入して固定しようとすると、一側のカバー１６，１７或いはステー２９のヘッダ取付穴２３，２４を通り抜けたヘッダ１，２の先端が、他方のカバー１６，１７或いはステー２９で止ってしまって他側のヘッダ取付穴２３，２４を通過することができない場合が発生する。
【００１３】
このような事態が発生すると、他側のヘッダ取付穴２３，２４を研削して、ヘッダ１，２の先端がヘッダ取付穴２３，２４を貫通できるようになるまで位置合せを何度も行う必要があり、また前記したようにヘッダ取付穴２３，２４を研削したためにカバー１６，１７或いはステー２９とヘッダ１，２との間の溶接に不良を来す場合もある。また、上記したような研削によってヘッダ取付穴２３，２４を修正する方式では、プレート・フィン型熱交換器の製作に掛る時間と工数が増加してコストの上昇を招くという問題を有していた。
【００１４】
本発明は、ヘッダの取り付け作業を簡略化できるようにしたプレート・フィン型熱交換器のヘッダ構造及びヘッダの取付け方法を提供することを目的としているものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のプレート・フィン型熱交換器のヘッダ構造は、積層体の両側に備えたヘッダ取付穴に、ヘッダを挿入して溶接により固定するようにしているプレート・フィン型熱交換器のヘッダ構造であって、積層体の一側からヘッダ取付穴に挿入して溶接固定するようにした筒体と、積層体の他側からヘッダ取付穴を通して前記筒体の内面に嵌合する強度案内部材を備え且つ前記ヘッダ取付穴に挿入して溶接固定するようにした蓋体とを備えたことを特徴としている。
【００１６】
上記強度案内部材は放射状板であっても良く、筒体は流体出入口流路を備えていても良く、筒体は流体出入口流路を備えておらず、筒体の先端と蓋体との間に流体出入口流路を形成するようになっていても良い。
【００１７】
本発明のプレート・フィン型熱交換器のヘッダ取付け方法は、積層体の両側に備えたヘッダ取付穴に、ヘッダを挿入して溶接により固定するようにしているプレート・フィン型熱交換器のヘッダの取付け方法であって、積層体の一側からヘッダ取付穴に筒体を挿入し、積層体の他側からヘッダ取付穴を通して蓋体に備えた強度案内部材を筒体の内面に嵌合させ且つ蓋体を他側のヘッダ取付穴に挿入し、前記筒体及び蓋体を積層体に溶接固定すると共に、前記強度案内部材を筒体内面に溶接固定することを特徴としている。
【００１８】
上記手段の作用を説明する。
【００１９】
本発明では、隔離板や伝熱促進体の積層・ロウ付けによって組み立てられた積層体のヘッダ取付穴に位置のズレがあっても、別個に構成した筒体と蓋体とを、積層体に対して互いに反対側から挿入することにより容易に組み立てることができ、よってプレート・フィン型熱交換器の組み立て作業を能率的に行うことができる。
【００２０】
また、筒体に、蓋体の強度案内部材を嵌合させて溶接にて固定するようにしているので、強度案内部材によりヘッダの強度を高めて、プレート・フィン型熱交換器の強度を向上させることができる。
【００２１】
さらに、強度案内部材が放射状板にて構成されていると、強度案内部材が流体の流動を阻害するような問題を生じることもない。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態例について図１〜図３を参照して説明する。図１は本発明を実施する一形態例を説明するための斜視図、図２は本発明の図１のヘッダ設置部の断面図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ方向から見た平面図である。
【００２３】
図１〜図３に示す形態例は、積層体２７を構成しているカバー１６，１７或いはステー２９に備えられているヘッダ取付穴２３，２４に挿入して取付けるようにしているヘッダ１，２を、筒体３１と蓋体３２とにより構成している。筒体３１と蓋体３２とは、前記ヘッダ取付穴２３，２４に僅かな隙間を有して嵌合できるようになっている。
【００２４】
前記蓋体３２の上面には、前記筒体３１の内面に嵌合できるようにした上方に所要長さで延びる放射状板３３ａからなる強度案内部材３３を一体に備えている。
【００２５】
上記ヘッダ１，２を積層体２７に固定するには、筒体３１を積層体２７の一側から（図１、図２では上側から）ヘッダ取付穴２３，２４に挿入し、一方蓋体３２を積層体２７の他側から（図１、図２では下側から）ヘッダ取付穴２３，２４に挿入し、蓋体３２の強度案内部材３３を筒体３１の内側に嵌合させる。この時、前記筒体３１の下端と蓋体３２との間に所要の流体出入口流路２８が形成されるように所要の間隔を保持させるようにする。
【００２６】
次に、前記積層体２７のヘッダ取付穴２３，２４に筒体３１と蓋体３２を溶接３０にて固定し、また、蓋体３２の強度案内部材３３を筒体３１の内面に、筒体３１の内側から溶接３４により固定する。これにより積層体２７にヘッダ１，２が固定されたプレート・フィン型熱交換器を構成することができる。なお、図示した強度案内部材３３は、放射状板３３ａのみにて構成するようにしているが、例えば中心部に小径の部パイプ或いは棒材を固定してその外周に放射状板３３ａを取付るようにしても良い。
【００２７】
図４は前記図１〜図３に示した形態例の他の例を示したもので、前記強度案内部材３３に複数の連通孔３５を設けるようにしており、このように強度案内部材３３に連通孔３５を設けると、流体の流動分配性を高めることができる効果がある。
【００２８】
図５〜図８は、前記図１〜図３に示したものとは別の形態例を示しており、図５〜図８では、ヘッダ１，２を、一端近傍に流体出入口流路２８を備えた筒体３６と蓋体３７とにより構成している。筒体３６と蓋体３７とは、前記ヘッダ取付穴２３，２４に僅かな隙間を有して嵌合できるようになっている。
【００２９】
前記蓋体３７の上面には、前記筒体３６の内面に嵌合できるようにした放射状板３８ａからなる強度案内部材３８を一体に備えている。該強度案内部材３８は、前記図１〜図３に示した強度案内部材３３に比して短い長さとなっている。
【００３０】
上記ヘッダ１，２を積層体２７に固定するには、筒体３６を積層体２７の一側から（図７では上側から）ヘッダ取付穴２３，２４に挿入し、一方蓋体３７を積層体２７の他側から（図７では下側から）ヘッダ取付穴２３，２４に挿入し、蓋体３７の強度案内部材３８を筒体３６の内側に嵌合させる。
【００３１】
次に、前記積層体２７のヘッダ取付穴２３，２４に筒体３６と蓋体３７を溶接３０にて固定し、また、蓋体３２の強度案内部材３３を筒体３１の内面に、筒体３１の内側から溶接３４により固定する。これにより積層体２７にヘッダ１，２が固定されたプレート・フィン型熱交換器を構成することができる。
【００３２】
上記したように、積層体２７の一側からヘッダ取付穴２３，２４に筒体３１，３６を挿入して溶接３０により上側のヘッダ取付穴２３，２４に固定し、積層体２７の他側からヘッダ取付穴２３，２４を通して蓋体３２，３７に備えた強度案内部材３３，３８を筒体３１，３６の内面に嵌合させ且つ蓋体３２，３７を他側のヘッダ取付穴２３，２４に挿入して、蓋体３２，３７を下側のヘッダ取付穴２３，２４に溶接３０にて固定し、前記筒体３１，３６と蓋体３２，３７の強度案内部材３３，３８とを溶接３４にて固定するようにしているので、隔離板や伝熱促進体の積層・ロウ付けによって組み立てられた積層体２７のヘッダ取付穴２３，２４に上下で位置のズレがあっても、別個に構成した筒体３１，３６と蓋体３２，３７とを、積層体２７に対して互いに反対側から容易に挿入して組み立てることができ、よってプレート・フィン型熱交換器の組み立て作業を能率的に行うことができる。このとき、強度案内部材３３，３８は、筒体３１，３６と蓋体３２，３７とを嵌合させるための案内として作用する。
【００３３】
また、筒体３１，３６に、蓋体３２，３７の強度案内部材３３，３８を嵌合させて溶接３４にて固定するようにしているので、強度案内部材３３，３８によりヘッダ１，２の強度を高めて、プレート・フィン型熱交換器の強度を向上させることができる。
【００３４】
なお、本発明は図示した形態例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り種々の変更を加え得ることは勿論である。
【００３５】
さらに、強度案内部材３３，３８が放射状板３３ａ，３８ａにて構成されていると、強度案内部材３３，３８が流体の流動を阻害するような問題を生じることもない。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、隔離板や伝熱促進体の積層・ロウ付けによって組み立てられた積層体のヘッダ取付穴に位置のズレがあっても、別個に構成した筒体と蓋体とを、積層体に対して互いに反対側から挿入することにより容易に組み立てることができ、よってプレート・フィン型熱交換器の組み立て作業を能率的に行うことができる効果がある。
【００３７】
また、筒体に、蓋体の強度案内部材を嵌合させて溶接にて固定するようにしているので、強度案内部材によりヘッダの強度を高めて、プレート・フィン型熱交換器の強度を向上させることができる効果がある。
【００３８】
さらに、強度案内部材が放射状板にて構成されていると、強度案内部材が流体の流動を阻害するような問題を生じることもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する一形態例の斜視図である。
【図２】図１のヘッダ設置部の断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ方向から見た平面図である。
【図４】図１の他の例を示す側面図である。
【図５】本発明を実施する形態の他の例を示す筒体と蓋体とを組み立てる状態を示す斜視図である。
【図６】図５の筒体と蓋体とを組み立てた状態を示す斜視図である。
【図７】図５、図６のヘッダを適用したヘッダ設置部の断面図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図である。
【図９】従来のプレート・フィン型熱交換器の斜視図である。
【図１０】図９のプレート・フィン型熱交換器の平面図である。
【図１１】図１０のＡ−Ａ断面図である。
【図１２】図１０のＢ−Ｂ断面図である。
【図１３】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）はプレート・フィン型熱交換器の各部材の斜視図である。
【図１４】従来のプレート・フィン型熱交換器におけるヘッダ設置部の断面図である。
【図１５】図１４のＸＶ−ＸＶ方向から見た断面図である。
【図１６】図１４のＸＶ−ＸＶ方向から見た斜視図である。
【符号の説明】
１，２  ヘッダ
２３，２４  ヘッダ取付穴
２７  積層体
２８  流体出入口流路
３０  溶接
３１，３６  筒体
３２，３７  蓋体
３３，３８  強度案内部材
３３ａ，３８ａ  放射状板
３４  溶接
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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