JP2007010236A

JP2007010236A - 熱交換器

Info

Publication number: JP2007010236A
Application number: JP2005192301A
Authority: JP
Inventors: Masami Yamamoto; 正巳山本
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2005-06-30
Filing date: 2005-06-30
Publication date: 2007-01-18

Abstract

【課題】レインフォースをチューブプレートとタンクに固定することによりレインフォースの捩れ剛性を向上でき、これによって、チューブの付け根に亀裂・破損が発生するのを防止できる熱交換器の提供。
【解決手段】所定間隔を置いて対向配置され、且つ、それぞれタンク1,2が装着される一対のチューブプレート3,4と、一対のチューブプレート3,4に固定される複数のチューブ５と、隣接するチューブ５の間に配置されるフィン６と、一対のチューブプレート3,4の両端部に固定されるレインフォース7,7を備える熱交換器において、一端側がレインフォース７に固定され、多端側がタンク１に固定される第１ブラケット１０を備えることとした。
【選択図】図３

Description

本発明は、熱交換器に関し、特にチューブの亀裂・破損を防止できる熱交換器に関する。

従来、熱交換器は、所定間隔を置いて対向配置され、且つ、タンクが装着される一対のチューブプレートと、一対のチューブプレートに挿通し固定される複数のチューブと、一対のチューブプレートの両端部に挿通し固定されるレインフォースと、隣接するチューブの間に配置されるフィンが備えられている（特許文献１〜３参照）。

また、熱交換器は、タンクに設けられた車両搭載ピンやブラケット等を介して車体側に固定された状態で搭載される。
特開２００５−３２２６号公報特開２００４−２７８８６７号公報特開平１１−３２５７８１号公報

しかしながら、従来の発明にあっては、チューブ、チューブプレート、レインフォース、タンクの熱膨張量差に起因する熱応力が、熱交換器に対して様々な方向に作用し、特に熱交換器を捩るような方向の熱応力によってチューブに亀裂・破損が発生する虞があった。
また、この際、車体側に固定されるタンクに対してレインフォースが大きく捩られることとなり、レインフォースに近接した最外端のチューブの付け根に最も亀裂・破損が発生し易くなる。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、レインフォースをチューブプレート及びタンクに固定することにより、レインフォースの捩れ剛性を向上でき、ひいては、熱交換器の捩れ剛性を向上でき、結果、タンクとレインフォースの相対的な捩れを防止してチューブの付け根の亀裂・破損を防止できる熱交換器を提供することである。

本発明の請求項１記載の発明では、所定間隔を置いて対向配置され、且つ、それぞれタンクが装着される一対のチューブプレートと、前記一対のチューブプレートに固定される複数のチューブと、前記一対のチューブプレートの両端部に固定されるレインフォースと、前記隣接するチューブの間に配置されるフィンを備える熱交換器において、一端側がレインフォースに固定され、多端側がタンクに固定される第１ブラケットを備えることを特徴とする。

本発明の請求項１記載の発明にあっては、所定間隔を置いて対向配置され、且つ、それぞれタンクが装着される一対のチューブプレートと、前記一対のチューブプレートに固定される複数のチューブと、前記一対のチューブプレートの両端部に固定されるレインフォースと、前記隣接するチューブの間に配置されるフィンを備える熱交換器において、一端側がレインフォースに固定され、多端側がタンクに固定される第１ブラケットを備えるため、レインフォースの捩れ剛性を向上でき、ひいては、熱交換器の捩れ剛性を向上でき、結果、タンクとレインフォースの相対的な捩れを抑制してチューブの付け根の亀裂・破損を防止できる。

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

以下、実施例１を説明する。
なお、本実施例１では熱交換器をラジエータに適用した場合について説明する。
図１は本発明の実施例１の熱交換器を示す正面図、図２は図１の矢視Ａ部分におけるタンクとチューブプレートの分解斜視図、図３は図１の矢視Ａ部分における熱交換器の斜視図、図４は第１ブラケットの斜視図、図５は第２ブラケットの斜視図、図６〜９は本実施例１の熱交換器の組み付けを説明する図、図１０は図１の矢視Ａ部分における熱交換器の側面図である。

先ず、全体構成を説明する。
図１に示すように、本実施例１の熱交換器は、樹脂製のタンク1,2が装着された一対のチューブプレート3,4と、両チューブプレート3,4に挿通し固定される複数のチューブ５と、隣接するチューブ５の間に配置される複数のフィン６と、チューブプレート3,4の両端部に挿通し固定されるレインフォース7,7が備えられている。
また、熱交換器の上部両側には、第１ブラケット１０及び第２ブラケット２０がそれぞれ備えられている。

なお、タンク１の両側において、第１ブラケット１０、第２ブラケット２０、レインフォース７は、左右対称形状であるため、以下に説明するこれらを含む構造及び組み付けは、図１中矢印Ａの部位についてのみ図示して説明する。

図２に示すように、タンク１の先端上部は、該タンク１の中央に向かって緩やかな傾斜状に形成される他、螺子孔を有するボルト挿通孔Ｒ１が設けられている。

チューブプレート３は、略皿状に形成される他、その底部にはチューブ５の端部５ａ及びレインフォース７の端部７ａが挿通し固定されている。
また、チューブプレート３の底部には図外のシール部材を設けるための段部３ａが設けられている。
さらに、チューブプレート３の外周縁に立ち上げられた側壁部３ｂには、上方に突出した折り曲げ片３ｃが複数形成されており、上記段部３ａに図外のシール部材を配置した状態で、該チューブプレート３とタンク１を最中状に重ねた後、該折り曲げ片３ｃを内側に折り曲げてタンク１の外周縁部１ａに加締め固定できるようになっている。

レインフォース７は、その端部７ａを除く部位が側方に開口した略コ字状断面に形成される他、チューブ５の付け根に近接して該略コ字状断面の対向する壁部7b,7cにそれぞれボルト挿通孔R2,R2が設けられている。

そして、図３に示すように、チューブプレート３に固定されたタンク１とレインフォース７には、後述する第１ブラケット１０及び第２ブラケット２０が連結固定されている。

図４に示すように、第１ブラケット１０は、アルミ製板材を切欠プレス加工して一体的に形成される他、下方に延設された係止片部10a,10bと、両係止片部10a,10b同士を結合する結合部１０ｃで構成されている。
また、係止片部10a,10bにおけるレインフォース７の壁部7b,7cのボルト挿通孔R2,R2に対応する位置にはそれぞれボルト挿通孔R3,R3が形成され、結合部１０ｃにおけるタンク１のボルト挿通孔Ｒ１に対応する位置にはボルト挿通孔Ｒ４が形成されている。
さらに、結合部１０ｃには、側方斜め下方に向けて突出した一対の舌片部10d,10dが形成されている。

図５に示すように、第２ブラケット２０は、アルミ製板材を切欠プレス加工することにより一体的に形成される他、側方に配置される車体側固定部２０ａと、この車体側固定部２０ａから略直角に屈折して後方に延設される熱交換器側固定部２０ｂで構成されている。
また、車体側固定部２０ａには車体側と固定するためのボルト挿通孔Ｒ５が形成され、熱交換器側固定部２０ｂにおけるタンク１のボルト挿通孔Ｒ１に対応する位置にはボルト挿通孔Ｒ６が形成されている。

その他、タンク１には、流通媒体の入り口である入力ポートＰ１が、タンク２には流通媒体の出口である出力ポートＰ２がそれぞれ後方に突出した状態で設けられている。
また、タンク２には下方に突出した車両搭載ピン2a,2aがそれぞれ設けられている。

さらに、前述したチューブプレート3,4、チューブ５、フィン６、レインフォース7,7は全てアルミニウム製であり、各部の接触部のうちの少なくとも一方側にはろう材（ブレージングシート）が被覆されている。

次に、熱交換器の組み立てについて説明する。
このように構成された熱交換器を組み立てる際は、先ず、チューブプレート3,4、チューブ５、フィン６、レインフォース7,7を仮組した後、図外の加熱炉内で熱処理することにより、各部をろう付けして一体的に形成する。

次に、チューブプレート３の段部３ａに図外のシール部材を配置した状態で、該チューブプレート３とタンク１を最中状に重ねた後、各折り曲げ片３ｃを内側に折り曲げてタンク１の外周縁部１ａに加締め固定することにより、チューブプレート３にタンク１を装着する。また、同様にチューブプレート４にタンク２を装着する。

次に、図６、７に示すように、熱交換器の左右上部において、第１ブラケット１０を、その係止片部10a,10bでレインフォース７の壁部7b,7cを挟み込んだ状態で、且つ、舌片部10d,10dをタンク１の先端上部に当接させた状態で配置すると共に、ボルト挿通孔R7,R7を有してアルミ製で一体的に形成された矩形状のスペーサＳをレインフォース７の壁部7b,7c間に挿入配置する。

そして、レインフォース７の壁部7b,7cのボルト挿通孔R2,R2、係止片部10a,10bのボルト挿通孔R3,R3、スペーサＳのボルト挿通孔R7,R7にボルトB1,B1を挿入してナットN1,N1でこれらを締結固定する。
この際、スペーサＳによってレインフォース７の壁部7b,7cが内側に潰れるのを防止しつつ該壁部7b,7cと第１ブラケット１０の係止片部10a,10bを堅固に固定できる他、舌片部10d,10dによってボルト・ナット締結時における第１ブラケット１０の位置決め及び廻り止めを行えるようになっている。

次に、図８、９に示すように、熱交換器の左右上部において、第１ブラケット１０とタンク１との間に第２ブラケット２０の熱交換器側固定部２０ｂを挿入配置した後、ボルトＢ２を第１ブラケット１０の結合部１０ｃのボルト挿通孔Ｒ４から熱交換器側固定部２０ｂのボルト挿通孔Ｒ６を介してタンク１のボルト挿通孔Ｒ１に挿入して螺合することにより、これら三者を固定する（図３参照）。

従って、第１ブラケット１０の一端側はレインフォース７に固定され、多端側はタンク１に固定されることになる。
これにより、レインフォース７は、チューブプレート３に挿通し固定されると同時に、第１、２ブラケット10,20を介してタンク１に固定され、従来の発明に比べてレインフォース７の剛性、特に捩れ剛性を大幅に向上できる。

なお、図１０に示すように、本実施例１では、第１ブラケット１０の係止片部10a,10bとチューブプレート３との間に僅かな隙間Ｗ１が形成されるが、この限りではなく、両者を当接させても良い。

このように構成された熱交換器は、その左右上部において、第２ブラケット２０のボルト挿通孔Ｒ５に図外のボルトが挿通されて車体側に締結固定される他、その左右下部において、タンク２の車両搭載ピン２ａが図外のゴムマウントを介して車体側に固定される。

また、図外のエンジンからタンク１の入力ポートＰ１を介してタンク１内に流入した１１０℃前後の流通媒体は、各チューブ５を流通してタンク２内に流通する間に車両走行風またはファンの強制風によりフィン６を介して熱交換されて８０℃前後まで冷却された後、タンク２の出力ポートＰ２から排出されることにより、ラジエータとして機能する。

ここで、従来の熱交換器にあっては、チューブ、チューブプレート、レインフォース、タンクの熱膨張量差に起因する熱応力が、熱交換器に対して様々な方向に作用し、特に熱交換器を捩るような方向の熱応力によってチューブに亀裂・破損が発生する虞があった。

これに対し、本実施例１の熱交換器にあっては、前述したように、レインフォース７が、チューブプレート３に挿通し固定されると同時に、第１、２ブラケット10,20を介してタンク１に固定されるため、従来の発明に比べてレインフォース７の剛性、特に捩れ剛性が大幅に向上でき、レインフォース７とタンク１の相対的な捩れを抑制してチューブ５の亀裂・破損を防止できる。

また、レインフォース７が車体側に固定された第２ブラケット２０に第１ブラケット１０を介して共に固定されることによってタンク１との相対的な捩れをより効果的に抑制できる。

また、レインフォースに近接した最外端のチューブの付け根は最も亀裂・破損が発生し易いが、本実施例１では、第１ブラケット１０の係止片部10a,10bをチューブ５の付け根に近接した位置で固定しているため、最外端のチューブ５の付け根に掛かる熱応力を効果的に軽減させて保護できる。

次に、効果を説明する。
以上、説明したように、本実施例１の熱交換器にあっては、所定間隔を置いて対向配置され、且つ、それぞれタンク1,2が装着される一対のチューブプレート3,4と、一対のチューブプレート3,4に固定される複数のチューブ５と、一対のチューブプレート3,4の両端部に固定されるレインフォース7,7と、隣接するチューブ５の間に配置されるフィン６を備える熱交換器において、一端側がレインフォース７に固定され、多端側がタンク１に固定される第１ブラケット１０を備えるため、レインフォース７の捩れ剛性を向上でき、ひいては、熱交換器の捩れ剛性を向上でき、結果、タンク１とレインフォース７の相対的な捩れを防止してチューブ５の付け根の亀裂・破損を防止できる。

また、タンク１及び第１ブラケット１０を車体側に固定される第２ブラケット２０と共に固定したため、タンクとレインフォースの相対的な捩れをより効果的に防止できる。

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、第１ブラケット１０及び第２ブラケット２０の詳細な部位の形状、及びその材料については適宜設定できる。
また、第１ブラケット１０と第２ブラケット２０を一体的に形成しても良い。

本発明の実施例１の熱交換器を示す正面図である。図１の矢視Ａ部分におけるタンクとチューブプレートの分解斜視図である。図１の矢視Ａ部分における熱交換器の斜視図である。第１ブラケットの斜視図である。第２ブラケットの斜視図である。本実施例１の熱交換器の組み付けを説明する図である。本実施例１の熱交換器の組み付けを説明する図である。本実施例１の熱交換器の組み付けを説明する図である。本実施例１の熱交換器の組み付けを説明する図である。図１の矢視Ａ部分における熱交換器の側面図である。

符号の説明

Ｂ１、Ｂ２ボルト
Ｎ１ナット
Ｐ１入力ポート
Ｐ２出力ポート
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７ボルト挿通孔
Ｓスペーサ
１、２タンク
１ａ外周縁部
２ａ車両搭載ピン
３、４チューブプレート
３ａ段部
３ｂ側壁部
３ｃ折り曲げ片
５チューブ
５ａ端部
６フィン
７レインフォース
７ａ端部
７ｂ、７ｃ壁部
１０第１ブラケット
１０ａ、１０ｂ係止片部
１０ｃ結合部
１０ｄ舌片部
２０第２ブラケット
２０ａ車体側固定部
２０ｂ熱交換器側固定部

Claims

所定間隔を置いて対向配置され、且つ、それぞれタンクが装着される一対のチューブプレートと、
前記一対のチューブプレートに固定される複数のチューブと、
前記一対のチューブプレートの両端部に固定されるレインフォースと
前記隣接するチューブの間に配置されるフィンを備える熱交換器において、
一端側がレインフォースに固定され、多端側がタンクに固定される第１ブラケットを備えることを特徴とする熱交換器。
請求項１記載の熱交換器において、
前記タンク及び第１ブラケットを車体側に固定される第２ブラケットと共に固定したことを特徴とする熱交換器。