JP2002286394A - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

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JP2002286394A
JP2002286394A JP2001085728A JP2001085728A JP2002286394A JP 2002286394 A JP2002286394 A JP 2002286394A JP 2001085728 A JP2001085728 A JP 2001085728A JP 2001085728 A JP2001085728 A JP 2001085728A JP 2002286394 A JP2002286394 A JP 2002286394A
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Takahito Nozaki
孝仁 野崎
Yasutoshi Yamanaka
保利 山中
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Denso Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/001Casings in the form of plate-like arrangements; Frames enclosing a heat exchange core
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02Header boxes; End plates
    • F28F2009/0285Other particular headers or end plates
    • F28F2009/029Other particular headers or end plates with increasing or decreasing cross-section, e.g. having conical shape
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2225/00Reinforcing means
    • F28F2225/02Reinforcing means for casings

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Details Of Heat-Exchange And Heat-Transfer (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ろう付け時において下方側となるコア部の部
位(融けたろう材が溜まり易い部位)におけるエロージ
ョンを防止する。 【解決手段】 インサート130の幅方向両端部側に、
幅方向端部側に向かうほど陥没寸法が大きくなる第1凹
部131を設ける。これにより、ろう付け時(炉内)に
おいては、第1凹部131は、コア110の下方側とな
る部位に位置することとなるので、ろう付け工程におい
て、融けて流れ出して第1凹部131に流れ込んだろう
材は、ろう材の表面張力により第1凹部131内に溜ま
って保持される。したがって、ろう付け時において下方
側となるアウターフィン112に多くのろう材が拡散し
てしまうことを防止できるので、ろう材の拡散によりエ
ロージョンがアウターフィン112に発生することを防
止できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱交換器に関する
もので、内燃機関に吸入される燃焼用の空気(吸気)を
冷却するインタークーラに適用して有効である。
【0002】
【従来の技術】通常、空冷式のインタークーラは、吸気
が流通する複数本のチューブ、チューブの外表面に接合
されて伝熱面積を増大させるフィン、各チューブに吸気
を分配供給する第1ヘッダタンク、熱交換を終えた吸気
を集合回収する第2ヘッダタンク等から構成されてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、インターク
ーラに限らず、熱交換器では、チューブ及びフィンから
なる熱交換コア部(以下、コア部と略す。)を補強する
ために、断面形状が略コの字状に形成された補強プレー
ト(インサート)をコア部の端部にろう付けしている。
【0004】このとき、補強プレートはコア部の機械的
強度を増すためのものであり、一方、フィンは伝熱面積
を増大させるものであるので、フィンの板厚(例えば、
0.1〜0.2mm)は補強プレートの板厚(例えば、
約2mm)に比べて非常に薄い。
【0005】このため、ろう付け時において下方側とな
るコア部の部位(融けたろう材が溜まり易い部位)のう
ち、板厚の薄いフィンがろう材の拡散作用により融けて
しまうという問題(エロージョン)が発生してしまう。
【0006】本発明は、上記点に鑑み、ろう付け時にお
いて下方側となるコア部の部位(融けたろう材が溜まり
易い部位)におけるエロージョンを防止することを目的
とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、請求項1に記載の発明では、流体が流通
する複数本のチューブ(111)と、チューブ(11
1)の外表面に接合され、チューブ(111)周りを流
通する流体とチューブ(111)内を流通する流体との
熱交換を促進するフィン(112)と、チューブ(11
1)及びフィン(112)を有して構成されたコア部
(110)の端部に配設され、チューブ(111)に対
して略平行に延びて少なくともフィン(112)にろう
付けされたコア部(110)を補強する補強プレート
(130)とを備え、補強プレート(130)のうちフ
ィン(112)と接触する側であって、補強プレート
(130)の幅方向端部側には、フィン(112)と反
対側に向けて陥没する凹部(131)が設けられている
ことを特徴とする。
【0008】これにより、ろう付け時(炉内)において
は、後述する図4に示すように、凹部(131)がコア
部(110)の下方側となる部位に位置することとな
る。したがって、ろう付け工程において、融けて流れ出
して凹部(131)に流れ込んだろう材は、ろう材の表
面張力により凹部(131)内に溜まって保持されるの
で、ろう付け時において下方側となるフィン(112)
に多くのろう材が拡散してしまうことを防止できる。延
いては、ろう材の拡散によりエロージョンがフィン(1
12)に発生することを防止できる。
【0009】請求項2に記載の発明では、凹部(13
1)は、補強プレート(130)の幅方向両端側に設け
られていることを特徴とする。
【0010】これにより、補強プレート(130)の幅
方向端部いずれの側を下方側としてもエロージョンの発
生を抑制することができる。延いては、熱交換器をろう
付け用の炉内に挿入する際に方向性を考慮する必要がな
いので、熱交換器の生産性を向上させることができる。
【0011】請求項3に記載の発明では、凹部(13
1)は、補強プレート(130)の長手方向に溝状に延
びるように形成されていることを特徴とする。
【0012】これにより、補強プレート(130)の略
全域に渡ってフィン(112)のエロージョンを防止す
ることができるとともに、補強プレート(130)の断
面二次モーメントが大きくなり、補強プレート(13
0)の曲げ剛性(コア部(110)の強度)を向上させ
ることがきる。
【0013】請求項4に記載の発明では、凹部(13
1)は、補強プレート(130)の幅方向端部側に向か
うほど、凹部(131)の陥没寸法(d)が大きくなる
ように形成されていることを特徴とする。
【0014】これにより、ろう付け時において下方側に
流れるろう材を確実に凹部(131)に溜める(保持)
することができるので、確実にフィン(112)にエロ
ージョンが発生することを防止できる。
【0015】因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後
述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す
一例である。
【0016】
【発明の実施の形態】本実施形態は、本発明に係る熱交
換器を空冷式のインタークーラに適用したものであっ
て、図1は本実施形態に係るインタークーラ100の正
面図(空気の流通方向から図)である。
【0017】図1中、111は吸気が流通する扁平状に
形成されたアルミニウム製のチューブであり、112は
チューブ111の扁平面に接合されてチューブ111周
りを流通する冷却空気と吸気とを熱交換を促進する波状
に形成されたアルミニウム製のアウターフィンである。
そして、このアウターフィン112及びチューブ111
により吸気を冷却する略矩形状の冷却コア部(以下、コ
アと略す。)110が構成されている。
【0018】なお、アウターフィン112には、図2に
示すように、空気の流れを乱して温度境界層が成長する
ことを防止すべく、その一部を切り起こして鎧窓状とし
たルーバ113が設けられ、一方、チューブ111内に
もアウターフィン112と同様な構造を有するインナー
フィン114が配設されている。
【0019】因みに、チューブ111は、表裏両面にろ
う材(本実施形態では、A4045又はA4343)が
被覆(クラッド)された板材を曲げて電気溶接したもの
(電縫管)であり、アウターフィン112及びインナー
フィン114は、チューブ11に被覆されたろう材によ
りチューブ111にろう付けされる。
【0020】また、チューブ111の長手方向両端側に
は、図1に示すように、各チューブ111に連通するヘ
ッダタンク120が設けられており、紙面右側のヘッダ
タンク120は各チューブ111に吸気を分配供給する
ものであり、紙面左側のヘッダタンク120は、チュー
ブ111から流出する吸気を集合回収するものである。
【0021】因みに、ヘッダタンク120は、チューブ
111が接合されたアルミニウム製のコアプレート12
1とコアプレート121に接合されてタンク内空間を構
成するアルミニウム製のタンク本体122とからなるも
のであり、コアプレート121の表裏両面に被覆(クラ
ッド)されたろう材によりチューブ111とコアプレー
ト121、及びコアプレート121とタンク本体122
がろう付けされている。
【0022】また、コア110の端部のうちヘッダタン
ク120が設けられていない部位には、チューブ111
に対して略平行に延びてコア部110を補強するアルミ
ニウム製のインサート(補強プレート)130が設けら
れており、このインサート130のうちコア部110側
の面はアウターフィン112にろう付けされ、長手方向
両端部はヘッダタンク120(コアプレート121)に
ろう付けされている。
【0023】なお、インサート130のうち、少なくと
もアウターフィン112側の面にろう材が被覆されてお
り、本実施形態では、インサート130に被覆されたろ
う材によりインサート130とアウターフィン112と
がろう付けされ、コアプレート121に被覆されたろう
材によりインサート130とコアプレート121とがろ
う付けされている。
【0024】ところで、インサート130のうちアウタ
ーフィン112と接触する側であって、インサート13
0の幅方向両端部側には、図3に示すように、プレス成
形にてアウターフィン112と反対側に向けて陥没する
第1凹部131が設けられており、この第1凹部131
は、幅方向端部側に向かうほど、第1凹部131の陥没
寸法dが大きくなるような三角状として、インサート1
30の長手方向略全域に渡って溝状に延びるように形成
されている。
【0025】なお、インサート130の幅方向とは、イ
ンサート130の長手方向と直交する方向であって、空
気流れと略平行な方向を言う。
【0026】また、インサート130の幅方向略中央部
には、インサート130の長手方向に溝状に延びる略U
字状の第2凹部132が形成されている。
【0027】次に、インタクーラ100の概略製造方法
について述べる。
【0028】定盤等の作業台上にて、チューブ111、
フィン112及びインサート130を、水平方向に積層
組み付けしてコア110を組み立てる(コア組工程)。
次に、ヘッダタンク120(コアププレート121)を
コア110(インサート130を含む。)に組み付けた
(タンク組み付け工程)後、ワイヤー等の治具により組
み付けた状態を保持しまま、図4示すように、インサー
ト130の幅方向が鉛直方向と一致するように炉内に置
いて加熱ろう付けする(ろう付け工程)。
【0029】そして、ろう付け工程の終了後、漏れ(ろ
う付け不良)検査及び寸法検査等の所定の検査を行い、
インタクーラの製造を完了する。
【0030】次に、本実施形態の特徴(作用効果)を述
べる。
【0031】インサート130の幅方向端部側に第1凹
部131を設けているので、ろう付け時(炉内)におい
ては、第1凹部131は、図4に示すように、コア11
0の下方側となる部位に位置することとなる。
【0032】したがって、ろう付け工程において、融け
て流れ出して第1凹部131に流れ込んだろう材は、ろ
う材の表面張力により第1凹部131内に溜まって保持
されるので、ろう付け時において下方側となるアウター
フィン112に多くのろう材が拡散してしまうことを防
止できる。延いては、ろう材の拡散によりエロージョン
がアウターフィン112に発生することを防止できる。
【0033】また、第1凹部131は、幅方向端部側に
向かうほど陥没寸法dが大きくなるような形状となって
いるので、ろう付け時において下方側に流れるろう材を
確実に第1凹部131に溜める(保持)することができ
る。
【0034】なお、ろう付け時において、インサート1
30の幅方向中央部より上方側のろう材は、第2凹部1
32にて保持されので、幅方向中央部より上方側におい
ても確実にエロージョンを防止するできる。
【0035】また、インサート130の幅方向両端部側
に第1凹部131を設けているので、インサート130
の幅方向端部いずれの側を下方側としてもエロージョン
の発生を抑制することができる。延いては、炉内にイン
タクーラ100を挿入する際に方向性を考慮する必要が
ないので、インタクーラ100の生産性を向上させるこ
とができる。
【0036】また、第1凹部131が溝状に延びている
ので、インサート130の略全域に渡ってアウターフィ
ン112のエロージョンを防止することができるととも
に、インサート130全域に渡って断面二次モーメント
が大きくなり、インサート130の曲げ剛性(コア11
0の強度)を向上させることがきる。
【0037】(その他の実施形態)上述の実施形態で
は、本発明をインタークーラに適用したが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、インサート(補強プレー
ト)130とこれにろう付けされたフィン112との板
厚が大きく(10倍程度以下)相違する熱交換器(例え
ば、コンデンサやラジエータ等)にも適用することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るインタークーラの正面
図である。
【図2】図1のA−A断面図である。
【図3】本発明の実施形態に係るインサートの断面図で
ある。
【図4】本発明の実施形態に係るインタークーラの炉内
における配置状況を示す模式図である。
【符号の説明】
110…コア、111…チューブ、112…アウターフ
ィン、113…ルーバ、114…インナーフィン、13
0…インサート(補強プレート)、131…第1凹部、
132…第2凹部。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 流体が流通する複数本のチューブ(11
    1)と、 前記チューブ(111)の外表面に接合され、前記チュ
    ーブ(111)周りを流通する流体と前記チューブ(1
    11)内を流通する流体との熱交換を促進するフィン
    (112)と、 前記チューブ(111)及び前記フィン(112)を有
    して構成されたコア部(110)の端部に配設され、前
    記チューブ(111)に対して略平行に延びて少なくと
    も前記フィン(112)にろう付けされた前記コア部
    (110)を補強する補強プレート(130)とを備
    え、 前記補強プレート(130)のうち前記フィン(11
    2)と接触する側であって、前記補強プレート(13
    0)の幅方向端部側には、前記フィン(112)と反対
    側に向けて陥没する凹部(131)が設けられているこ
    とを特徴とする熱交換器。
  2. 【請求項2】 前記凹部(131)は、前記補強プレー
    ト(130)の幅方向両端側に設けられていることを特
    徴とする請求項1に記載の熱交換器。
  3. 【請求項3】 前記凹部(131)は、前記補強プレー
    ト(130)の長手方向に溝状に延びるように形成され
    ていることを特徴とする請求項1又は2に記載の熱交換
    器。
  4. 【請求項4】 前記凹部(131)は、前記補強プレー
    ト(130)の幅方向端部側に向かうほど、前記凹部
    (131)の陥没寸法(d)が大きくなるように形成さ
    れていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか
    1つに記載の熱交換。
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