JP2007205597A

JP2007205597A - 熱交換器

Info

Publication number: JP2007205597A
Application number: JP2006022584A
Authority: JP
Inventors: Hirokazu Hirose; 弘和広瀬
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-01-31
Filing date: 2006-01-31
Publication date: 2007-08-16

Abstract

【課題】チューブの熱歪を吸収することが容易な熱交換器を提供する。
【解決手段】この熱交換器４１は、複数本のチューブ４３とこの複数本のチューブの両端部に設けられた一対のヘッダタンク４５とを備え、前記ヘッダタンク４５は、コアプレート４７とこのコアプレートとともにタンク内空間を形成するタンク本体５５とを有する熱交換器において、コアプレート４７は、複数のチューブ端部が嵌挿接合された厚肉の内壁４９と、この内壁の両縁部からチューブの長手方向に延びる薄肉の側壁５３とを有し、タンク本体５５は、厚肉に形成され、コアプレートの開口部を覆うようにコアプレートに接合されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、チューブの熱歪を吸収できるヘッダタンクを有する熱交換器に関する。

今日、薄肉化、リサイクル性の向上、軽量化等のメリットからタンクラジエータにアルミニウムが使用されるようになっている。しかしながら、このアルミニウム製のタンクは剛性が高く従って熱による歪を吸収しにくい。また、このアルミニウム製のタンクは、小型軽量を目的としているため、図７に示すようにチューブ１１に対してヘッダタンク１３の厚さＴが小さく設定されている。したがって、図８に示すプラスチックタンクのチューブ２１とタンク本体２３の間のかしめ部２５のように、応力吸収部を設定しにくい。このため、チューブに熱歪が発生すると、ヘッダタンク１３とチューブ１１との接合部１５に応力が集中し、亀裂が生じる可能性があるという問題点があった。

また、このような熱歪を吸収できる熱交換器としては特許文献１に示すようなものが知られている。これは図９に示すようなもので、コアプレート３１とチューブ３３との間に傾斜部３５と薄肉部３７を有する接続部３９を介装して熱歪を吸収するようにしている。しかしながら、この熱交換器にあっては、チューブの熱歪による応力が集中する部分に薄肉部３７が形成されているため耐久性が低下するという問題点があった。また、チューブ３３の外周に傾斜部３５を形成しているため、チューブ間隔をつめることができずタンクの厚さも小さくできない。このため、ヘッダタンクを小型化することができないという問題点があった。

特開２００４−２８６３５８号公報

本発明は、上記問題点を解決することその課題とし、チューブの熱歪を吸収することが容易な熱交換器を提供する。

上記課題を解決するため、コアプレート（４７）は、複数のチューブ（４３）端部が接合された厚肉の内壁（４９）と、この内壁（４９）の縁部からチューブの長手方向に延びる薄肉の側壁（５３）とを有し、タンク本体（５５）は、厚肉に形成され、コアプレート（４７）の開口部を覆うようにコアプレート（４７）に接合されている手段を採用することができる。

この手段によると、薄肉の側壁でチューブの熱歪を吸収することができ、したがって、歪がヘッダタンク全体に及ぶのを防止し、耐久性、信頼性を向上させることができる。

また、上記課題を課題を解決するため、内壁（４９）から延びる側壁（５３）には、前記チューブ（４３）の歪を吸収する屈曲部（６７）が形成されている手段を採用することができる。

この手段によると、チューブの熱歪をさらに容易に吸収することができ、耐久性、信頼性を向上させることができる。

また、上記課題を解決するため、コアプレート（４７）の側壁（５３）には、チューブの歪を吸収可能な蛇腹部（７３）が形成されている手段を採用することができる。したがって、チューブの熱歪をさらに容易に吸収することができる。

また、上記課題を解決するため、コアプレート（４７）には、複数のチューブ（４３）が接続された根付部（８３）の間に、ヘッダタンク（４５）内部に向かって窪んだ溝部（８５，８７）が形成されている。したがって、複数のチューブの熱歪がそれぞれ異なっていても、その異なる変位を側壁溝部および底壁溝部で吸収することができる。

なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、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。

以下、本発明の実施の形態について、図１ないし図６を参照して説明する。

図１ないし図４は、本発明の第１の実施の形態を示す図であって、図１はその全体図、図２はその組立図である。これらの図において、符号４１はアルミニウム製の熱交換器を示す。この熱交換器４１は、左右方向に平行に配設された複数のチューブ４３，…を有している。このチューブ４３，…の両端部には、上下方向に配設された一対のヘッダタンク４５，４５が設けられている。なお、これ以降、図１に示すように、チューブ４３の長手方向を左右方向、ヘッダタンク４５の長手方向を上下方向、複数のチューブ４３間を通り抜ける冷却空気の流れ方向（図１において紙面と直交する方向）を前後方向として説明する。

このヘッダタンク４５は、図３に示すように、平面視断面略コ字状に形成されたコアプレート４７を有しており、このコアプレート４７はチューブ４３が挿入固定された内壁４９を有している。この内壁４９の中央部にはチューブ４３を挿入するチューブ挿入孔５１が形成されており、このチューブ挿入孔５１にチューブ４３が挿入されてろう付けされている。また、内壁４９の前後方向両端部には、この両端部から左右方向にチューブ４３から離間する方向に延びる側壁５３が設けられている。このような断面略コ字状のコアプレート４７は、左右方向外側と上下方向に開口部を有しているが、これら開口部を覆ってヘッダタンク４５を構成するためタンク本体５５が設けられている。このタンク本体５５は、コアプレート４７の左右方向外側の開口を覆う外壁５７を有しており、この外壁５７の上下方向両端部には、前記コアプレート４７の上下方向の開口を覆う頂壁５９と底壁６１が設けられている。そして、コアプレート４７とタンク本体５５はろう付けによって接合されている。また、頂壁５９と底壁６１には、この熱交換器４１を車体に取り付けるための車体取付部６３がそれぞれ設けられている。また、複数のチューブ４３，…の上方および下方には、左右両タンク本体５５を連結して固定する補強板６５、６５が設けられている。

このような構成において、コアプレート４７の内壁４９は、側壁４７に比して厚肉に形成されている。これは、この内壁４９が薄肉に形成されていると、図３（ｂ）に示すようにチューブ４３が熱歪によって長手方向に変位した場合、内壁４９がチューブ４３との接続点を中心として回動してしまい、この部分に曲げモーメントが集中する。このため、ろう付け部に亀裂が生じる可能性があり信頼性が低下してしまう。そこで、この熱交換器４１にあっては、この内壁４９を厚肉に形成することによって内壁４９周辺部分の剛性を向上させ、チューブ４３に熱歪による変位が生じても、この変位を内壁４９の周辺部分で吸収しないようにしている。

そして、この変位を吸収するため、この熱交換器４１にあっては、側壁５３を薄肉に形成するとともに側壁５３の端部に屈曲部６７を形成している。このようにすることによって、図４（ａ）に示すように、熱歪によってチューブ４３が圧縮方向に変位しても、薄肉に形成された側壁５３と屈曲部６７が変形することによってこの歪を吸収することができる。また、図４（ｂ）に示すように、熱歪によってチューブ４３が引っ張り方向に変位しても、屈曲部６７が変形して歪を吸収することができる。

なお、この熱交換器４１にあっては、コアプレート４７の側壁５３を薄肉に形成してるが、タンク本体５５を厚肉に形成しているので、ヘッダタンク４５全体の剛性は十分維持されている。また、両サイドのタンク本体５５同士を補強板６５で連結しているので、熱交換器全体の剛性、強度も十分維持することができる。

図５は、本発明の第２の実施の形態を示すものである。この熱交換器７１においては、側壁５３が薄肉に形成され屈曲部６７が設けられているとともに、側壁５３にチューブ４３の長手方向に伸縮可能な蛇腹部７３が形成されている。この蛇腹部７３が設けられていることによって、チューブ４３の熱歪をさらに容易に吸収することができ、熱交換器全体の耐久性および信頼性を向上させることができる。

図６は、本発明の第３の実施の形態を示すものである。この熱交換器８１のコアプレート４７の側壁５３には、複数のチューブ４３の根付部８３の間の位置にヘッダタンク４５の内部に向かって窪む側壁溝部８５が形成されている。また、内壁４９にも、複数の根付部８３の間の位置にヘッダタンク４５の内部に向かって窪む内壁溝部８７が形成されている。このように、この熱交換器にあっては、複数のチューブ４３の根付部８３の間の位置に、側壁溝部８５および内壁溝部８７を形成しているから、複数のチューブ５３の熱歪がそれぞれ異なっていても、その異なる変位を側壁溝部８５および底壁溝部８７で吸収することができる。したがって、熱歪が熱交換器全体に及ぶのを防止し信頼性を向上させることができる。

なお、上記実施の形態にあっては、蛇腹部７３として、側壁が断面折れ線状に屈曲している例が示されているが、これに限る必要はなく、側壁断面が曲線状に蛇行している場合でもよい。

また、上記実施の形態にあっては、屈曲部６７として、断面が直角に折れ曲っている場合を図示しているが、これに限る必要はなく、断面が曲線上になっている場合を含むのは勿論である。

本発明の第１の実施の形態である熱交換器を示す正面図。図１に示す熱交換器の組立を示す正面図。（ａ）は図１中Ａ−Ａ線に沿う断面を示す図、（ｂ）はコアプレートの内壁が薄肉である場合を示し、かかる場合にチューブに変位が生じたときの内壁の挙動を示す図。図１中Ａ−Ａ線に沿う断面を示す図であって、（ａ）はヘッダタンクに圧縮力が加わった場合を示し、（ｂ）はヘッダタンクに引張り力が加わった場合を示す。本発明の第２の実施の形態である熱交換器のヘッダタンクを示す断面図。本発明の第３の実施の形態である熱交換器のヘッダタンクの一部を示す正面図。従来のアルミニウム製熱交換器のヘッダタンクを示す断面図。従来のプラスチックタンクを示す断面図。従来のチューブとヘッダタンクとの接合方法を示す図。

符号の説明

４１熱交換器
４３チューブ
４５ヘッダタンク
４７コアプレート
４９内壁
５３側壁
５５タンク本体
６７屈曲部
７１熱交換器
７３蛇腹部
８１熱交換器
８５側壁溝部
８７内壁溝部

Claims

複数本のチューブ（４３）と、このチューブ（４３）の長手方向に交わる方向に延在し、前記複数本のチューブ（４３）の両端部に設けられた一対のヘッダタンク（４５）とを備え、前記ヘッダタンク（４５）は、前記複数本のチューブ（４３）が接合されたコアプレート（４７）と、このコアプレート（４７）とともにタンク内空間を形成するタンク本体（５５）とを有する熱交換器（４１）において、
前記コアプレート（４７）は、前記複数のチューブ（４３）端部が接合された厚肉の内壁（４９）と、この内壁（４９）の縁部からチューブの長手方向に延びる薄肉の側壁（５３）とを有し、前記タンク本体（５５）は、厚肉に形成され、前記コアプレート（４７）の開口部を覆うように前記コアプレート（４７）に接合されていることを特徴とする熱交換器。
前記内壁（４９）から延びる側壁（５３）には、前記チューブ（４３）の歪を吸収する屈曲部（６７）が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
前記コアプレート（４７）の側壁（５３）には、前記チューブの歪を吸収可能な蛇腹部（７３）が形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の熱交換器。
前記コアプレート（４７）には、前記複数のチューブ（４３）が接続された根付部（８３）の間に、前記ヘッダタンク（４５）内部に向かって窪んだ溝部（８５，８７）が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちいずれか１項に記載の熱交換器。