JP2004150691A - 熱交換器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】セパレータ31、32の外周側を折り曲げてヘッダタンク40の内壁面と平行な面36を設け、この面をヘッダタンク40とのろう付け面とするる。これにより、ろう材が被覆された面がろう付け面となるので、セパレータ31、32のろう付け面において十分な量のろう材を確保することができ、ろう付け信頼性を確保することができる。
【選択図】 図4
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、2種類の熱交換器が一体となった熱交換器に関するもので、内燃機関と電動モータとを組み合わせて走行するハイブリッド自動車等に適して有効である。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
ハイブリッド自動車では、一般的に、エンジン(内燃機関)内を循環するエンジン冷却水を冷却する第1ラジエータと、電動モータ及びその電気制御回路内を循環する電気系冷却水を冷却する第2ラジエータとからなる2種類のラジエータを必要とする。
【0003】
因みに、エンジン冷却水と電気系冷却水とは、適正な冷却水温度及び水圧が相違しているので、1つのラジエータにて両冷却水を冷却すると、冷却効率が悪化してしまい、得策ではない。
【0004】
これに対して、出願人は、ヘッダタンクにスリットを設け、このスリットにセパレータを挿入した後、チューブやフィン等の部品と共にろう付けにてセパレータをヘッダタンクに接合する発明(特願2001−215654号)を既に出願している。
【0005】
しかし、上記出願では、図9のAに示すように、セパレータ3の端面をヘッダタンク4の内壁に突き合わせた状態でセパレータをヘッダタンクにろう付けしているので、以下に述べる理由により、ろう付け信頼性を確保することが難しい。
【0006】
すなわち、セパレータはろう材が被覆された、いわゆるクラッド材にプレス加工等を施して板材から打ち抜くように形成されるので、セパレータの端面には殆どろう材が存在しない。
【0007】
このため、セパレータの端面をヘッダタンクの内壁にろう付けするには、ろう付け時、つまり炉内で加熱されてろう材が溶融したときに、端面以外の部位に被覆されたろう材が端面とヘッダタンクの内壁との微少隙間に流れ込むようにする必要があるので、ろう付け時に十分な量のろう材をセパレータの端面とヘッダタンクの内壁との微少隙間に供給することが難しく、ろう付け信頼性を確保することが難しい。
【0008】
本発明は、上記点に鑑み、第1には、従来と異なる新規な熱交換器を提供し、第2には、セパレータとヘッダタンクとのろう付け信頼性を確保することを目的とする。
【0009】
【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、第1流体が流通する複数本の第1チューブ(11)と、第1チューブ(11)と平行に配置され、第2流体が流通する複数本の第2チューブ(21)と、両チューブ(11、21)の長手方向両端部に配設され、両チューブ(11、21)の方向と直交する方向に延びて両チューブ(11、21)と連通するヘッダタンク(40)と、ヘッダタンク(40)内の空間を第1チューブ(11)に連通する第1空間(16)と第2チューブ(21)に連通する第2空間(26)とに仕切るとともに、互いに所定間隔を有して離隔した第1、2セパレータ(31、32)とを備え、第1、2セパレータ(31、32)は、ろう材が被覆された板材の外周側を折り曲げることにより形成された、ヘッダタンク(40)の壁面にろう付けされたろう付け面(36)を有し、ヘッダタンク(40)には、2枚のセパレータ(31、32)を挿入するための穴部(33)が設けられており、さらに、穴部(33)のうちヘッダタンク(40)の長手方向と平行な部位の寸法(h)は、第1セパレータ(31)のろう付け面(36)のうちヘッダタンク(40)の長手方向と平行な部位の寸法(t1)と第2セパレータ(32)のろう付け面(36)のうちヘッダタンク(40)の長手方向と平行な部位の寸法(t2)との和より大きいことを特徴とする。
【0010】
これにより、セパレータ(31、32)のろう付け面において十分な量のろう材を確保することができるので、ろう付け信頼性を確保することができる。
【0011】
ところで、このセパレータ(31、32)では、ヘッダタンク(40)の壁面と平行なろう付け面(36)を設けているので、ヘッダタンクにスリットを設け、このスリットにセパレータを挿入するといった上記出願(図9参照)と同様な構造では、セパレータ(31、32)をヘッダタンク(40)に組み付けることができない。
【0012】
つまり、本発明では、ヘッダタンク(40)の長手方向と交差する方向からセパレータ(31、32)をヘッダタンク(40)に挿入した後、ろう付け面(36)とヘッダタンク(40)の壁面とを接触させるべく、セパレータ(31、32)をヘッダタンク(40)の長手方向と略平行な方向に移動させる必要があるため、仮に穴部(33)の寸法(h)を上記出願(図9参照)と同様にセパレータの厚み寸法と同等とすると、セパレータ(31、32)をヘッダタンク(40)に挿入した後、セパレータ(31、32)をヘッダタンク(40)の長手方向と略平行な方向に移動させることができない。
【0013】
これに対して、本発明では、穴部(33)の寸法(h)を、第1セパレータ(31)の寸法(t1)と第2セパレータ(32)の寸法(t2)との和より大きくしているので、セパレータ(31、32)をヘッダタンク(40)に挿入した後、セパレータ(31、32)をヘッダタンク(40)の長手方向と略平行な方向に移動させることができ、セパレータ(31、32)を容易にヘッダタンク(40)に組み付けることができる。
【0014】
したがって、本発明では、セパレータ(31、13)を容易にヘッダタンク(40)に組み付けつつ、セパレータ(31、32)とヘッダタンク(40)とのろう付け信頼性を確保することができる。
【0015】
請求項2に記載の発明では、穴部(33)のうちヘッダタンク(40)の長手方向と平行な部位の寸法(h)は、第1セパレータ(31)のろう付け面(36)のうちヘッダタンク(40)の長手方向と平行な部位の寸法(t1)と第2セパレータ(32)のろう付け面(36)のうちヘッダタンク(40)の長手方向と平行な部位の寸法(t2)との和の1.2倍以上であることを特徴とするものである。
【0016】
請求項3に記載の発明では、穴部(33)のうちヘッダタンク(40)の長手方向と平行な部位の寸法(h)は、両チューブ(11、21)のうちいずれか一方のチューブ間寸法(Pt)の2倍以上であることを特徴とするものである。
【0017】
請求項4に記載の発明では、第1チューブ(11)間の寸法と第1チューブ(11)間の寸法とは同一寸法であることを特徴とするものである。
【0018】
請求項5に記載の発明では、穴部(33)は、ヘッダタンク(40)の外周の一部を切り欠くことにより形成されていることを特徴とする。
【0019】
これにより、ヘッダタンク(40)の座屈強度が大きく低下してしまうことを防止できる。
【0020】
請求項6に記載の発明では、ヘッダタンク(40)は、両チューブ(11、21)が接合されたコアプレート(41)、及びコアプレート(41)に接合されてコアプレート(41)と共に筒体を構成するタンクプレート(42)を有して構成されており、さらに、穴部(33)は、タンクプレート(42)の一部を切り欠くことにより形成されていることを特徴とする。
【0021】
これにより、ヘッダタンク(40)の座屈強度が大きく低下してしまうことを防止できる。
【0022】
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。
【0023】
【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内燃機関(エンジン)と電動モータとを組み合わせて走行するハイブリッド自動車用のラジエータに適用したものであって、図1は本発明に係るラジエータ(熱交換器)の斜視図である。
【0024】
第1ラジエータ10はエンジンを冷却する第1冷却水と空気とを熱交換して第1冷却水を冷却する第1熱交換部であり、第2ラジエータ20は電動モータ及びインバータ回路等の電動モータを制御する電気制御回路内を循環し、電動モータ及び電気制御回路を冷却する第2冷却水と空気とを熱交換して第2冷却水を冷却する第2熱交換部である。
【0025】
そして、第1ラジエータ10は、第1冷却水が流通する複数本の第1チューブ11、第1チューブ11の外表面に接合されて空気との伝熱面積を増大させる波状の第1フィン12、及び第1チューブ11の長手方向両端側に位置して第1チューブ11の長手方向と直交する方向に延び、各第1チューブ11と連通する第1ヘッダタンク13等から構成されている。
【0026】
また、第2ラジエータ20も第1ラジエータ10と同様な構造であり、第1チューブ11と平行に配置されて第2冷却水が流通する複数本の第2チューブ21、第2チューブ21の外表面に接合されて空気との伝熱面積を増大させる波状の第2フィン22、及び第2チューブ21の長手方向両端側に位置して第2チューブ21の長手方向と直交する方向に延び、各第2チューブ21と連通する第2ヘッダタンク23等から構成されている。
【0027】
そして、第1ヘッダタンク13は、図2に示すように、第1チューブ11が接合された第1コアプレート部14、及びこの第1コアプレート部14に接合されて第1ヘッダタンク13内の筒状空間を形成する第1タンクプレート15等から構成されている。
【0028】
また、第2ヘッダタンク23も第1ヘッダタンク13と同様に、第2チューブ21が接合された第2コアプレート部24、及びこの第2コアプレート部24に接合されて第2ヘッダタンク23内の筒状空間を形成する第2タンクプレート25等から構成されている。
【0029】
このとき、一枚の板材にプレス成形を施すことにより、第1コアプレート部14及び第2コアプレート部24、並びに第1タンクプレート15及び第2タンクプレート25それぞれを、両タンク13、23の長手方向から見て、図3に示すように、その断面形状がL(J)字状となるように一体形成し、第1ヘッダタンク13と第2ヘッダタンク23とを一体化している。なお、図3はコアプレート41とタンクプレート42とを分解したを示す図である。
【0030】
そこで、以下、この一体化したものをヘッダタンク40と呼び、一体化された第1コアプレート部14と第2コアプレート部24とを総称してコアプレート41と呼び、一体化された第1タンクプレート15と第2タンクプレート25とを総称してタンクプレート42と呼ぶ。
【0031】
また、第1、2セパレータ31、32は、図2、4に示すように、一体化されたヘッダタンク40内の空間を第1チューブ11に連通する第1空間16と第2チューブ21に連通する第2空間26とに仕切る仕切板である。
【0032】
そして、両セパレータ31、32は互いに所定間隔を有して離隔し、一方、第1コアプレート部14と第2コアプレート部24との間には、タンクプレート42の一部、つまりヘッダタンク40の外周の一部を切り欠くことにより穴部33が形成されている。
【0033】
このため、セパレータ31、32及びタンクプレート42により形成された空間34は、ヘッダタンク外と繋がった開放空間となるとともに、第1ヘッダタンク13側から第2ヘッダタンク23側に熱が移動することを抑制する熱遮断部として機能する。
【0034】
なお、空間34に連通するチューブ35は、冷却水が流れないダミーチューブである。
【0035】
また、両セパレータ31、32は、図5に示すように、片面側にろう材が被覆されたクラット材の外周側をプレス加工にて折り曲げてヘッダタンク40の内壁面と平行な面36を設け、この面をヘッダタンク40の内壁とのろう付け面としたものである。なお、図6はろう付け面36とヘッダタンク40の内壁とが接触してろう付けされている状態を示すものである。
【0036】
そして、両セパレータ31、32の外周部には、図5に示すように、ヘッダタンク40の外壁に接触してセパレータ31、32をヘッダタンク40に対して機械的に固定するカシメ部37が設けられ、一方、ヘッダタンク40にも、セパレータ31、32に接触してセパレータ31、32をヘッダタンク40に対して機械的に固定するカシメ部43(図2、4参照)が設けられている。
【0037】
また、穴部33のうちヘッダタンク40の長手方向と平行な部位の寸法h(図4参照)は、第1セパレータ31のろう付け面36のうちヘッダタンク40の長手方向と平行な部位の寸法t1(図4参照)と第2セパレータ32のろう付け面36のうちヘッダタンク40の長手方向と平行な部位の寸法t2(図4参照)との和より大きくなるように設定されている。
【0038】
具体的には、{(t1+t2)×1.2}≦h≦{(t1+t2)×2.5}としている。なお、本実施形態では、チューブ11、21、35がヘッダタンク40内まで突き出ているので、両セパレータ31、32は、チューブ11、21、35間に配置せざるを得ない。そこで、寸法hは、チューブ間寸法Pt(図4参照)の整数倍であって、2倍以上、3倍以下としている。
【0039】
なお、本実施形態では、t1=t2であり、チューブ間寸法Ptは第1チューブ11間、第2チューブ21間及びダミチューブ35間を問わず同じである。
【0040】
因みに、チューブ11、21、35、コアプレート41、タンクプレート42及びセパレータ31、32等は、全てアルミニウム合金製であり、これらは、図1に示すように組み付けられた後、ワイヤー等治具にてその組み付けた状態を保持された状態で炉内で加熱されて一体ろう付けされる。
【0041】
なお、コアプレート41及びタンクプレート42は、ヘッダタンク40の外表面に相当する面にろう材に被覆され、かつ、内表面側に犠牲腐食剤が被覆されたクラッド材であり、セパレータ31、32は少なくともろう付け面36にろう材が被覆されたクラッド材である。
【0042】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【0043】
本実施形態に係るセパレータ31、32では、その外周側を折り曲げてヘッダタンク40の内壁面と平行な面36を設け、この面をヘッダタンク40とのろう付け面としているので、ろう材が被覆された面がろう付け面となるので、セパレータ31、32のろう付け面において十分な量のろう材を確保することができ、ろう付け信頼性を確保することができる。
【0044】
しかし、このセパレータ31、32では、ヘッダタンク40の内壁面と平行なろう付け面36を設けているので、ヘッダタンクにスリットを設け、このスリットにセパレータを挿入するといった上記出願(図9参照)と同様な構造では、セパレータ31、32をヘッダタンク40に組み付けることができない。
【0045】
つまり、本実施形態では、ヘッダタンク40の長手方向と交差する方向からセパレータ31、32をヘッダタンク40に挿入した後、ろう付け面36とヘッダタンク40の内壁面とを接触させるべく、セパレータ31、32をヘッダタンク40の長手方向と略平行な方向に移動させる必要があるため、仮に穴部33の寸法hを上記出願(図9参照)と同様にセパレータの厚み寸法と同等とすると、セパレータ31、32をヘッダタンク40に挿入した後、セパレータ31、32をヘッダタンク40の長手方向と略平行な方向に移動させることができない。
【0046】
これに対して、本実施形態では、穴部33の寸法hを、第1セパレータ31の寸法t1と第2セパレータ32の寸法t2との和より大きくしているので、セパレータ31、32をヘッダタンク40に挿入した後、セパレータ31、32をヘッダタンク40の長手方向と略平行な方向に移動させることができ、セパレータ31、32を容易にヘッダタンク40に組み付けることができる(図7参照)。
【0047】
また、本実施形態では、ヘッダタンク40にカシメ部43が設けられているので、図8に示すように、セパレータ31、32をヘッダタンク40の長手方向に対して斜め方向から穴部33に挿入する必要があるが、本実施形態では、寸法hを寸法t1と寸法t2との和の1.2倍以上としているので、、セパレータ31、32をヘッダタンク40の長手方向に対して斜め方向から穴部33に容易に挿入することができる。
【0048】
また、ヘッダタンク40の外周の一部を切り欠くことにより穴部33が形成されているので、ヘッダタンク40の座屈強度が大きく低下してしまうことを防止できる。
【0049】
(その他の実施形態)
上述の実施形態では、ろう付け面36は、ヘッダタンク40の内壁にろう付けされていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ろう付け面36がヘッダタンク40の外壁にろう付けされるようにしてもよい。
【0050】
また、上述の実施形態では、プレス加工にてろう付け面36を形成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば鍛造加工にて形成してもよい。
【0051】
また、上述の実施形態では、タンクプレート42の一部を切り欠くことにより穴部33を形成したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0052】
上述の実施形態では、本発明に係る熱交換器をハイブリッド自動車に適用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他のものにも適用することができる。
【0053】
また、本発明に係る熱交換器のと調装置用の熱交換器(例えば、室外熱交換器)とをブラケット等を介して一体化してもよいことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る熱交換器の斜視図である。
【図2】図1A部の拡大図である。
【図3】本発明の実施形態に係る熱交換器のコアプレートとタンクプレートとを分解したを示す図である。
【図4】図1A部の断面図である。
【図5】本発明の実施形態に係るセパレータの三面図である。
【図6】図1A部の断面図である。
【図7】本発明の実施形態に係るセパレータを組み付け方を示す説明図である。
【図8】本発明の実施形態に係るセパレータを組み付け方を示す説明図である。
【図9】従来の技術の問題点の説明図である。
【符号の説明】
31、32…セパレータ、33…穴部、36…ろう付け面、
40…ヘッダタンク、41…コアプレート、42…タンクプレート。
Claims (6)
- 第1流体が流通する複数本の第1チューブ(11)と、
前記第1チューブ(11)と平行に配置され、第2流体が流通する複数本の第2チューブ(21)と、
前記両チューブ(11、21)の長手方向両端部に配設され、前記両チューブ(11、21)の方向と直交する方向に延びて前記両チューブ(11、21)と連通するヘッダタンク(40)と、
前記ヘッダタンク(40)内の空間を前記第1チューブ(11)に連通する第1空間(16)と前記第2チューブ(21)に連通する第2空間(26)とに仕切るとともに、互いに所定間隔を有して離隔した第1、2セパレータ(31、32)とを備え、
前記第1、2セパレータ(31、32)は、ろう材が被覆された板材の外周側を折り曲げることにより形成され、前記ヘッダタンク(40)の壁面にろう付けされたろう付け面(36)を有し、
前記ヘッダタンク(40)には、前記2枚のセパレータ(31、32)を挿入するための穴部(33)が設けられており、
さらに、前記穴部(33)のうち前記ヘッダタンク(40)の長手方向と平行な部位の寸法(h)は、前記第1セパレータ(31)の前記ろう付け面(36)のうち前記ヘッダタンク(40)の長手方向と平行な部位の寸法(t1)と前記第2セパレータ(32)の前記ろう付け面(36)のうち前記ヘッダタンク(40)の長手方向と平行な部位の寸法(t2)との和より大きいことを特徴とする熱交換器。 - 前記穴部(33)のうち前記ヘッダタンク(40)の長手方向と平行な部位の寸法(h)は、前記第1セパレータ(31)の前記ろう付け面(36)のうち前記ヘッダタンク(40)の長手方向と平行な部位の寸法(t1)と前記第2セパレータ(32)の前記ろう付け面(36)のうち前記ヘッダタンク(40)の長手方向と平行な部位の寸法(t2)との和の1.2倍以上であることを特徴とする請求項1に記載の熱交換器。
- 前記穴部(33)のうち前記ヘッダタンク(40)の長手方向と平行な部位の寸法(h)は、前記両チューブ(11、21)のうちいずれか一方のチューブ間寸法(Pt)の2倍以上であることを特徴とする請求項1に記載の熱交換器。
- 前記第1チューブ(11)間の寸法と前記第1チューブ(11)間の寸法とは同一寸法であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載に熱交換器。
- 前記穴部(33)は、前記ヘッダタンク(40)の外周の一部を切り欠くことにより形成されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の熱交換器。
- 前記ヘッダタンク(40)は、前記前記両チューブ(11、21)が接合されたコアプレート(41)、及び前記コアプレート(41)に接合されて前記コアプレート(41)と共に筒体を構成するタンクプレート(42)を有して構成されており、
さらに、前記穴部(33)は、前記タンクプレート(42)の一部を切り欠くことにより形成されていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記載の熱交換器。
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