JP2005083647A - 熱交換器のコア部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 上下両タンクが筒状本体と該筒状本体の両端開口部内に圧入して閉塞するサイドパッチとで構成された構造の熱交換器において、製造コストの低減化を図りつつ、レインフォースに隣接して配置されるチューブの付け根部分に作用する熱応力を低減させることができる熱交換器のコア部構造の提供。
【解決手段】 レインフォース５、６の上下両端部がタンク１、２の一部を構成するサイドパッチ１２、２２と一体的に形成され、サイドパッチ１２、２２とレインフォース５、６とのつなぎ部分を垂直面に対しレインフォース５、６に向けて内向きに傾斜させた平板の傾斜部７１で構成させることにより、傾斜部７１を中心として軸方向に変形可能とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、熱交換器のコア部構造に関し、特に、上下方向において対向配置される上下両タンクの両端部をレインフォースで連結した構造の熱交換器のコア部構造に関する。

従来のこの種の熱交換器のコア部構造は、チューブおよびレインフォースの上下両端部が座板（上下両タンクの底部）に形成されるチューブ穴およびレインフォース穴に挿入され、この状態で座板、チューブ、フィンおよびレインフォースが相互に熱処理炉内でろう付けされることにより連結固定されている（例えば、特許文献１参照。）・・従来例１。

ところが、このような熱交換器のコア部構造では、レインフォースの端部を座板のレインフォース穴に嵌装してろう付けにより座板に固定しているため、レインフォースの端部がろう付けされるレインフォース穴の近傍の座板の剛性が高まり、これにより、レインフォースに隣接して配置されるチューブの付け根部に亀裂が発生したり、レインフォースに歪みや亀裂変形を発生させる虞があるという問題があった。

即ち、例えば、ラジエータでは、冷水が流通しているチューブに急激に温水が流入する場合があり、このような場合には、チューブが急激に高温になり大きく熱膨張しようとするが、レインフォースの端部がろう付けされるレインフォース穴の近傍の座板の剛性が高く、また、レインフォースの温度が殆ど変化しないため、熱膨張差によりレインフォースに隣接して配置されるチューブの付け根部分に亀裂が発生したり、レインフォースを変形させる虞がある。

そこで、このような問題の解決策として、前記レインフォースの端部の近傍に、肉抜き穴を形成して、レインフォースの端部の剛性を低減させることにより、レインフォースに隣接して配置されるチューブの付け根部分に作用する熱応力を低減させるようにしたものがある（例えば、特許文献２参照。）・・従来例２。

特開昭５６−１８５８９号公報 （明細書（１）頁、図３） 特開平１１−１４２８５号公報 （明細書（２）頁、図２、４）

しかしながら、従来例２にあっては、レインフォースを嵌挿固定するためのレインフォース穴の追加によりタンクに対する穴加工が多くなると共に、レインフォースはタンク構成部品とは独立形成されたものであるため部品点数が多くなり、このため、ろう付け作業前の仮止め作業に多くの手間と労力を必要とし、従って、製造コストが高くつくという問題点があった。

本発明の解決しようとする課題は、上下両タンクが筒状本体と該筒状本体の両端開口部内に圧入して閉塞するサイドパッチとで構成された構造の熱交換器において、製造コストの低減化を図りつつ、レインフォースに隣接して配置されるチューブの付け根部分に作用する熱応力を低減させ、これにより、チューブとレインフォースとの熱膨張差によりレインフォースに隣接して配置されるチューブの付け根部分に亀裂を発生させたり、レインフォースの本体部分に歪みや亀裂変形を発生させることを防止することができる熱交換器のコア部構造を提供することにある。

上記課題を解決するため請求項１記載の熱交換器のコア部構造は、上下に所定間隔を置いて対向配置される金属製の上下両タンクの間に該上下両タンク内を連通するチューブとフィンが交互に接触配置され、該チューブとフィンがその左右両側面において前記上下両タンクの左右両端部分に固定された金属製の左右両レインフォース相互間に挟持された状態で固定され、前記上下両タンクが筒状本体と該筒状本体の両端開口部内に圧入して閉塞するサイドパッチとで構成された構造の熱交換器において、前記左右両レインフォースの少なくとも一方の上下両端部が前記タンクの対応するサイドパッチと一体的に形成され、該サイドパッチと前記レインフォースとの間に該レインフォースの長手方向の熱衝撃に対する応力を吸収可能な形状の熱応力吸収部が一体に形成されていることを特徴とする手段とした。

請求項２記載の熱交換器のコア部構造は、請求項１に記載の熱交換器のコア部構造において、前記熱応力吸収部が、前記サイドパッチとレインフォースとのつなぎ部分を垂直面に対し車幅方向に傾斜させた傾斜部で構成されていることを特徴とする手段とした。

請求項３記載の熱交換器のコア部構造は、請求項１に記載の熱交換器のコア部構造において、前記熱応力吸収部が、前記サイドパッチとレインフォースとのつなぎ部分を車幅方向に湾曲させた湾曲部で構成されていることを特徴とする手段とした。

請求項４記載の熱交換器のコア部構造は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換器のコア部構造において、前記上下両タンクにおける筒状本体が一枚の板を筒状に形成してその両端縁部を内側に折り込んで該折り込み部を互いに結合するように構成され、前記サイドパッチには前記筒状本体の開口部内に圧入させた際に前記折り込み部が嵌合するスリットが形成されていることを特徴とする手段とした。

請求項１記載の熱交換器のコア部構造では、上述のように、左右両レインフォースの少なくとも一方の上下両端部が前記タンクの対応するサイドパッチと一体的に形成されることで、部品点数の減少により、ろう付け作業前の仮止め作業が簡略化されると共に、レインフォースを挿通固定するためのレインフォース穴の加工が不要になるため、製造コストの低減化が可能になる。

また、サイドパッチとレインフォースとの間に該レインフォースの長手方向の熱衝撃に対する応力を吸収可能な形状の熱応力吸収部が一体に形成された構成とすることにより、冷水が流通しているチューブにタンクから急激に温水が流入する際に、レインフォースに隣接して配置されるチューブの付け根部分に作用する熱応力を低減させることができるようになる。
従って、チューブとレインフォースとの熱膨張差によりレインフォースに隣接して配置されるチューブの付け根部分に亀裂を発生させたり、レインフォースの本体部分に歪みや亀裂変形を発生させることを防止できるようになる。

また、レインフォースの支持点がタンクの開口端部となるため、レインフォースにより剛性が高められる部分（支持点）がチューブの付け根部分から最も離れた位置となるため、レインフォースに隣接して配置されるチューブの付け根部分に作用する熱応力の低減効果をさらに高めることができるようになる。

請求項２記載の熱交換器のコア部構造では、前記熱応力吸収部が、サイドパッチとレインフォースとのつなぎ部分を垂直面に対し車幅方向に傾斜させた傾斜部で構成されることにより、該傾斜部を中心として軸方向に変形することで、レインフォースに隣接して配置されるチューブの付け根部分に作用する熱応力を低減させることができるようになる。

請求項３記載の熱交換器のコア部構造では、前記熱応力吸収部が、前記サイドパッチとレインフォースとのつなぎ部分を車幅方向に湾曲させた湾曲部で構成されることにより、該湾曲部が軸方向に変形することで、レインフォースに隣接して配置されるチューブの付け根部分に作用する熱応力を低減させることができるようになる。

請求項４記載の熱交換器のコア部構造では、前記上下両タンクにおける筒状本体が一枚の板を筒状に形成してその両端縁部を内側に折り込んで該折り込み部を互いに結合するように構成され、サイドパッチには筒状本体の開口部内に圧入させた際に折り込み部が嵌合するスリットが形成されている構成としたことで、筒状本体の開口部にサイドパッチ部を圧入することにより、筒状本体の両端縁部を密着させた状態にすることができるため、ろう付け作業前の仮止め作業において、筒状本体の両端縁部が開かないように仮止めする治具および仮止め作業が不要になる。
従って、製造コストを低減化できるようになる。

以下にこの発明の実施例を図面に基づいて説明する。

この実施例１の熱交換器のコア部構造は、請求項１、２、４に記載の発明に対応する。 まず、この実施例１の熱交換器のコア部構造を図面に基づいて説明する。

図１はこの実施例１の熱交換器のコア部構造を示す正面図、図２は同組み付け前の分解状態を示す要部の拡大斜視図、図３は図１の III−III 線における拡大断面図であり、これらの図において、Ａはラジエータ（熱交換器）を示す。

前記ラジエータＡは、上下に所定間隔を置いて対向配置されるアルミニウム製（金属製）の上下両タンク１、２の間に該上下両タンク１、２内を連通するチューブ３とフィン４が交互に接触配置され、該チューブ３とフィン４がその左右両側面において前記上下両タンク１、２の左右両端部分に固定されたアルミニウム製（金属製）の左右両レインフォース５、６相互間に挟持された状態で固定されている。

さらに詳述すると、前記上下両タンク１、２は、筒状本体１１、２１と該筒状本体１１、２１の両端開口部内に圧入して閉塞するサイドパッチ１２、２２とで構成されている。なお、前記上方の筒状本体１１の側面一端部にはインレットパイプ１１３が接続され、下方の筒状本体部２１の側面一端部（インレットパイプ１３とは反対側端部）にはアウトレットパイプ１４が接続されるようになっている。

上側の筒状本体１１は、図２に示すように、一枚のアルミニウム板材を上向きおよび内向きに折曲して断面四角形の筒状に形成し、その両端側縁部を筒状本体１１の上辺の中央部分において内向き（下向き）に折り込んで該両折り込み部１１ａ、１１ａを互いに当接させることにより、角筒状に形成されるようになっている。なお、下側の筒状本体２１も同様にして角筒状に形成されている。

図１に戻り、前記上下両サイドパッチ１２、２２は一枚のアルミニウム板材をプレス成形することにより、熱応力吸収部７、７を介してレインフォース５、６とそれぞれ一体に形成されている。
即ち、前記サイドパッチ１２（２２）は、図２、３に示すように、筒状本体１１の開口部内に圧入可能な圧入部１２ａと、開口端面に当接係止される係止フランジ部１２ｂとで構成されると共に、該サイドパッチ１２の上辺中央部には、開口部に圧入部１２ａを圧入した際に前記両折り込み部１１ａ、１１ａが嵌合するスリット１２ｃが形成されている。

また、前記レインフォース５（６）部分は、板材の両側縁部を外向きに突出形成させた断面略コ字状に形成されることにより、剛性が高められている。
そして、前記熱応力吸収部７が、サイドパッチ１２における係止フランジ部１２ｂとレインフォース５（６）とのつなぎ部分を垂直面に対しレインフォース５（６）に向けて内向きに傾斜させた平板の傾斜部７１で構成されることにより、レインフォース５（６）の長手方向（上下方向）の熱衝撃に対する応力を吸収可能な構成となっている。

なお、前記各チューブ３は、その両端部を上下両タンク１、２の底部に予め形成されたチューブ穴１３内に圧入された状態で組み付けられている（図３参照）。

次に、この実施例１の作用・効果を説明する。
この実施例１では上述のように構成されるため、各チューブ３の両端部を上下両タンク１、２における筒状本体１１、２１の底部に予め形成されたチューブ穴１３内に圧入すると共に、両筒状本体１１、２１の開口端面にサイドパッチ１２、２２におけるフランジ部１２ｂを当接係止させた状態で、両端開口部に対し圧入部１２ａを圧入させることにより、両サイドパッチ１１、２１と共にレインフォース５、６の組み付けが同時に完了する。

なお、両端開口部に対し圧入部１２ａを圧入させる際に両折り込み部１１ａ、１１ａがスリット１２ｃに嵌合することにより、筒状本体１１、２１の両端縁部が開かないように仮止めされた状態となる。
そこで、この状態で、熱処理炉内でろう付けされることにより、各部材の接触部がろう材によって結合固定される。

以上詳細に説明してきたように、この実施例の熱交換器のコア部構造にあっては、レインフォース５、６の上下両端部がタンク１、２の一部を構成するサイドパッチ１２、２２と一体的に形成されることで、部品点数の減少により、ろう付け作業前の仮止め作業が簡略化されると共に、レインフォース５、６の上下両端部を挿通固定するためのレインフォース穴の加工が不要になるため、製造コストの低減化が可能になる。

また、サイドパッチ１２、２２とレインフォース５、６との間に該レインフォース５、６の長手方向の熱衝撃に対する応力を吸収可能な形状の熱応力吸収部７が一体に形成され、この熱応力吸収部７が、サイドパッチ２１、２２とレインフォース５、６とのつなぎ部分を垂直面に対しレインフォース５（６）に向けて内向きに傾斜させた平板の傾斜部７１で構成されることにより、インレットパイプ１３からタンク１内に流入する温水が、それまで冷水が収容されていたチューブ３内に急激に流入する際に、レインフォース５に隣接して配置されたチューブ３の付け根部分に作用する熱応力を平板の傾斜部７１（熱応力吸収部７）が軸方向変形することで低減させることができるようになる。
従って、チューブ３とレインフォース５との熱膨張差によりレインフォース５に隣接して配置されるチューブ３の付け根部分に亀裂を発生させたり、レインフォース５の本体部分に歪みや亀裂変形を発生させることを防止できるようになる。

また、レインフォース５、６の支持点がタンク１、２の開口端部となるため、レインフォース５、６により剛性が高められる部分（支持点）がチューブ３の付け根部分から最も離れた位置となるため、レインフォース５、６に隣接して配置されるチューブ３の付け根部分に作用する熱応力の低減効果をさらに高めることができるようになる。

また、筒状本体１１、２１の両端開口部に対し圧入部１２ａを圧入させる際に両折り込み部１１ａ、１１ａがスリット１２ｃに嵌合することにより、筒状本体１１、２１の両端側縁部が開かないように密着させた状態で仮止めされるため、ろう付け作業前の仮止め作業において、筒状本体１１、２１の両端側縁部が開かないように仮止めする治具および仮止め作業が不要になり、従って、製造コストを低減化できるようになる。

次に、他の実施例について説明する。この他の実施例の説明にあたっては、前記実施例１と同様の構成部分については図示を省略し、もしくは同一の符号を付けてその説明を省略し、相違点についてのみ説明する。

この実施例２は、前記実施例１における熱応力吸収部７の変形例を示すものであり、図４の要部拡大斜視図に示すように、サイドパッチ１１、２１とレインフォース５、６とのつなぎ部分に外向き円弧状に湾曲させた湾曲部７２が形成されている構成としたものである。

即ち、この実施例２では、インレットパイプ１３からタンク１内に流入する温水が、それまで冷水が収容されていたチューブ３内に急激に流入する際に、レインフォース５に隣接して配置されたチューブ３の付け根部分に作用する熱応力を湾曲部７２（熱応力吸収部７）が軸方向変形することで低減させることができるようになる。
従って、この実施例２では、前記実施例１と同様の効果が得られる。

以上本実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、実施例では、上下両サイドパッチ１１、２１をレインフォース５、６と一体に形成したが、一方のサイドパッチのみを一体化させるようにしてもよい。

また、上下両サイドパッチ１１、２１をレインフォース５、６と一体に形成させる場合においても、サイドパッチ１１、２１のうちのいずれか一方との間にのみ熱応力吸収部７を形成させるようにしてもよい。

また、実施例では、熱応力吸収部７として、平板の傾斜部７１や円弧状に湾曲させた湾曲部７２で構成させたが、その他に、断面Ｓ字状、断面く字状、断面ノコ歯状等に形成させるようにしてもよい。

実施例１の熱交換器のコア部構造を示す正面図である。 実施例１の熱交換器のコア部構造を示す組み付け前の分解状態を示す要部の拡大斜視図である。 図１の III−III 線における拡大断面図である。 実施例２の熱交換器のコア部構造を示す要部斜視図である。

符号の説明

１ 上側のタンク
２ 下側のタンク
３ チューブ
４ フィン
５ レインフォース
６ レインフォース
７ 熱応力吸収部
１１ 筒状本体
１１ａ 折り込み部
１２ サイドパッチ
１２ａ 圧入部
１２ｂ 係止フランジ部
１２ｃ スリット
１３ インレットパイプ
１４ アウトレットパイプ
２１ 筒状本体
２２ サイドパッチ
７１ 傾斜部（熱応力吸収部）
７２ 湾曲部（熱応力吸収部）

Claims (4)

1. 上下に所定間隔を置いて対向配置される金属製の上下両タンクの間に該上下両タンク内を連通するチューブとフィンが交互に接触配置され、該チューブとフィンがその左右両側面において前記上下両タンクの左右両端部分に固定された金属製の左右両レインフォース相互間に挟持された状態で固定され、前記上下両タンクが筒状本体と該筒状本体の両端開口部内に圧入して閉塞するサイドパッチとで構成された構造の熱交換器において、
   前記左右両レインフォースの少なくとも一方の上下両端部が前記タンクの対応するサイドパッチと一体的に形成され、該サイドパッチと前記レインフォースとの間に該レインフォースの長手方向の熱衝撃に対する応力を吸収可能な形状の熱応力吸収部が一体に形成されていることを特徴とする熱交換器のコア部構造。
2. 請求項１に記載の熱交換器のコア部構造において、前記熱応力吸収部が、前記サイドパッチとレインフォースとのつなぎ部分を垂直面に対し車幅方向に傾斜させた傾斜部で構成されていることを特徴とする熱交換器のコア部構造。
3. 請求項１に記載の熱交換器のコア部構造において、前記熱応力吸収部が、前記サイドパッチとレインフォースとのつなぎ部分を車幅方向に湾曲させた湾曲部で構成されていることを特徴とする熱交換器のコア部構造。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換器のコア部構造において、前記上下両タンクにおける筒状本体が一枚の板を筒状に形成してその両端縁部を内側に折り込んで該折り込み部を互いに結合するように構成され、
   前記サイドパッチには前記筒状本体の開口部内に圧入させた際に前記折り込み部が嵌合するスリットが形成されていることを特徴とする熱交換器のコア部構造。

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