JP2018017488A - コアサポート - Google Patents

Abstract

【課題】 ベンド部の無用な変形を防止し、かつコルゲートフィンの押さえ機能を確実に維持できる構造のコアサポートを提供する。
【解決手段】 熱交換器１のコア部２に設けられるコアサポート７において、コアサポート７の軸方向に直交する断面はコ字型に形成され、コ字型の対向する側板部７ａにはそれぞれ第１ベンド９が形成され、コ字型の底板部７ｂには前記２つの第１ベンド９に挟まれるように第２ベンド１０が形成されていることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両のエンジン冷却用のラジエータ等の熱交換器において、そのコア部に設けられる細長いコアサポートに関する。

種々ある熱交換器の中で、特に軽量化を要求される車両用の熱交換器は、それを構成する各部材の軽量化もしくは板厚低減化が重要な課題となっている。最近ではその実用性からコア部を構成する各部材、特にアルミニウム製やアルミニウム合金製の各部材における板厚低減化に重点が置かれている。

コア部を構成する部材として偏平チューブ、コルゲートフィン、コアサポートがある。コアサポートは上下のタンク部の間に配置して偏平チューブやコルゲートフィンからなるコアを支持する細長い部材で、このコアサポートも当然板厚低減化の対象である。
コアサポートには、ろう付前およびろう付中のコアを仮固定して、寸法精度を保持すること及び、耐振補強を行い、熱応力によるチューブの付根の損傷を防止する役割がある。

一般に、コアの中心部の温度は、周縁部に比べて高温になる。その温度差により、コアの周縁部に熱応力が発生して、変形が起こり、偏平チューブの付根部が損傷して液漏れの原因になる。
この対策として、従来、そのコアサポートに弾性変形するベンドを形成し、熱応力によるコアの拘束を弱めていた。

特許文献１にはアルミニウム製熱交換器が開示され、そのコア部を構成する細長いコアサポートに弾性構造部が形成されている。特許文献１のコアサポートは、その軸方向の断面がコ字型に形成され、コ字型の対向する両側板部にはそれぞれ内側に円弧状に湾曲したベンド（特許文献１ではレインホースと称する）を有する弾性構造部が形成され、コ字型の底板部には前記２つのベンドを挟むように比較的面積の大きな方形の切欠部が設けられている。そして弾性構造部における円弧部分の弾性変形により熱応力を緩和するようになっている。

一方、特許文献２にも特許文献１と同様な弾性構造部を有する細長いコアサポートが開示されている。特許文献２のコアサポートは、その軸方向の断面がコ字型に形成され、コ字型の対向する両側板部にそれぞれ内側に三角形状に屈曲したベンドを有する弾性構造部が示され、さらにコ字型の底板部分に内側もしくは外側に三角形状に屈曲したベンドを形成した別の実施形態も示されている。しかし何れの実施形態においても、コ字型における屈曲部が形成されていない底板部または側板部には、特許文献１と同様に比較的大きな面積の切欠部が形成されている。なお特許文献２には、コ字型の両側板部と底板部の両方にベンドを形成した形式は存在しない。

実開平１−８８１８３号公報 米国特許第６３２８０９８号公報

前記のように、従来のコアサポートはそのベンドの弾性変形を妨げないように、ベンドの周辺には、比較的面積の大きな切欠部が設けられている。しかしこのような比較的面積の大きい切欠部が存在すると、ベンド部の法線方向（コアサポートの軸方向に直交する方向）の曲げ剛性が大きく低下するので、コアサポート全体に無用な変形を生じやすくなる。また、底板部分に比較的大きな面積の切欠部が存在すると、該部分に対面するコルゲートフィンの端部に対する押さえ機能が欠如し、コルゲートフィンの浮き上がりや、ろう付工程における精度不良が生じやすいという問題も起こる。

本発明は、上記問題を解決することを課題とし、ベンド部の無用な変形を防止し、かつコルゲートフィンの押さえ機能を確実に維持できる新しい構造のコアサポートを提供するものである。

上記課題を解決するため、本発明における第１の発明は、偏平チューブ５とコルゲートフィン６とが交互に並列して配置されて熱交換器１のコア部２を構成し、そのコア部２の前記並列方向の両端位置に接合された細長いコアサポート７において、
コアサポート７の軸方向に直交する断面はコ字型に形成され、コ字型の対向する側板部７ａにそれぞれ第１ベンド９が形成され、コ字型の底板部７ｂに前記２つの第１ベンド９に挟まれるように、第２ベンド１０が形成され、前記コア部２の幅方向の両端に位置する前記コルゲートフィン６は、その波の曲折部６ａが前記底板部７ｂに接合されたことを特徴とするコアサポートである（請求項１）。

本発明の第２の発明は、上記第１の発明において、
前記第２ベンド１０は、前記底板部７ｂの幅方向の中央部の一部が、前記コルゲートフィン６から離反する方向に切り起こされて湾曲形成され、
第２ベンド１０の両側には、底板部７ｂに平行で、その中間位置の離間部１１を介し、その長手方向に一対ずつの舌片部１２ａ、１２ｂが形成され、前記第２ベンド１０の両側の各離間部１１の位置は、前記底板部７ｂの長手方向に互いに異なり、前記コルゲートフィン６の曲折部６ａが各舌片部１２ａ、１２ｂに接合されたことを特徴とするコアサポートである（請求項２）。

本発明の第３の発明は、上記第２の発明において、
前記第２ベンド１０の両側の一対ずつの各舌片部１２ａ、１２ｂは、第２ベンド１０の平面の中心点に対して点対称に配置されてなるコアサポートである（請求項３）。

第１の発明は、前記のように、コ字型の対向する側板部７ａにそれぞれ第１ベンド９が形成され、コ字型の底板部７ｂに２つの第１ベンド９に挟まれるように第２ベンド１０が形成されている。特に、底板部７ｂには従来のような比較的大きい切欠部が存在せず、該部分は第２ベンド１０で軸方向に接続されるので、コアサポート７における法線方向（軸方向に直交する方向）の曲げ剛性が向上し、コアサポート７の無用な変形が防止される。さらに底板部７ｂに比較的大きな切欠部が存在しないことにより、コアサポート７に接するコルゲートフィン６の端部を常に安定して押さえることができる。そのため、コルゲートフィン６の浮き上がりや、ろう付工程における精度不良が生じやすいという問題も同時に解決される。結果として、より薄い板材を使用してコアサポート７を構成することが可能となり、材料費および加工費が効果的に低減される。

第２の発明は、前記のように、前記第２ベンド１０をコルゲートフィン６から離反する方向に切り起こして湾曲形成し、その第２ベンド１０の両側に、離間部１１を中間に介して長手方向に一対ずつの舌片部１２ａ、１２ｂを形成し、前記コルゲートフィン６の前記曲折部６ａを各舌片部１２ａ、１２ｂにろう付接合している。そして、前記第２ベンド１０の両側の各離間部１１の位置を、底板部７ｂの長手方向に異なるようにしたので、軸方向全長に渡って底板部分が必ず存在するようになる。それにより、コアサポート７の軸方向全長に渡って、コルゲートフィン６の浮き上がりおよびろう付不良が防止される。
さらに、第３の発明は、前記のように、第２ベンド１０の両側の一対ずつの各舌片部１２ａ、１２ｂを、第２ベンド１０の平面の中心点に対して点対称に配置することにより、各舌片部１２ａ、１２ｂの配置のバランスが良好になり、コルゲートフィン６の浮き上がり防止効果がさらに強化される。

本発明のコアサポートをコア部に装着した熱交換器の部分斜視図。 図１に示すII部分の拡大斜視図。 図２に示す弾性構造部の拡大図。 弾性構造部の変形例。 弾性構造部とコルゲートフィンとの接合部の縦断面図。

次に、図面を基に本発明の実施形態を説明する。
図１は本発明のコアサポート７をコア部２に装着した熱交換器の部分斜視図である。
熱交換器１はコア部２と、その上下に配置される上側タンク３および下側タンク４を備えている。コア部２は複数の細長い偏平チューブ５と各偏平チューブ５の間に配置された複数の波型のコルゲートフィン６を交互に有し、そのコア部２の両外側に細長い断面コ字型のコアサポート７がそれぞれ配置されている。そして、コアサポート７の底板部７ｂにコルゲートフィン６の曲折部６ａが図５に示す如くろう付接合される。なお、上側タンク３には例えば冷却水を供給する供給管（図示せず）が連結され、下側タンク４には冷却水の排出管４ａが連結されている。

断面コ字型のコアサポート７は、その軸方向（図１における上下方向）の２箇所にベンドを有する弾性構造部８が設けられ、図１のII部分を拡大した斜視図が図２に示されている。また、図２に示す弾性構造部８を更に拡大した平面図等が図３に示されている。図３（Ａ）は弾性構造部８の平面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＢ−Ｂ矢視図、図３（Ｃ）は図３（Ａ）のＣ−Ｃ矢視図である。

図２、図３の各図において、断面コ字型のコアサポート７は一対の側板部７ａと底板部７ｂを有し、対向する２つの側板部７ａにそれぞれ第１ベンド９が対向側に曲折形成され、底板部７ｂに２つの第１ベンド９に挟まれるように第２ベンド１０がコルゲートフィンから離反する方向に形成されている。

各第１ベンド９は、側板部７ａの一部をコアサポート７の幅方向内側に円弧状に変形して形成されている。第２ベンド１０は底板部７ｂの幅方向の中央部の一部を側板部７ａに平行に且つ円弧状に切り曲げ起こすことにより形成されている。ここで「切り曲げ起こし」とは、板材である底板部７ｂに所定形状の切線を形成し、その状態から板材を板厚方向に押圧して所定形状になるまで曲げ起こすものである。

本実施形態における第２ベンド１０は、図３（Ａ）に示すように軸方向に並列する２つの円弧状の突起部１０ａを有しており、各突起部１０ａはその両側に曲げ起こしにより形成された幅が小さく細長い切込部１０ｂが複数個所存在する。

各第２ベンド１０のそれぞれの幅方向外側に存在する切込部１０ｂは、コアサポート７の両側板部７ａの内側に形成された軸方向に細長く幅の小さい切込部７ｃと離間部１１を介して連通している。離間部１１は切り曲げ起こされずに残った底板部７ｂの一部に形成された幅の狭い切込部分であり、底板部の幅方向に並んだ２つの離間部１１はコアサポート７の軸方向において、互いに異なる位置に形成されている。また、切込部１０ｂ内には中央舌片部１２が底板部７ｂに平行に形成されている。
図５には、図３の弾性構造部８がコルゲートフィン６の曲折部６ａと、底板部７ｂ、中央舌片部１２、長舌片部１２ａ（同図では図示せず）、短舌片部１２ｂ（同図では図示せず）にそれぞれ接している状態を示している。また、この切込部７ｃは第１ベンド９の両端部からスリット状に形成され、その長手方向の中間部に離間部１１を介して、その両側に対向する一対の長舌片部１２ａと、短舌片部１２ｂとを形成したものである。なお、第２ベンド１０の両側に隣接した離間部１１は、互いに分断位置が第２ベンド１０の中心に対して点対称に配置されている。

次に、上記コアサポート７の作用について説明する。
コア部２における偏平チューブ５、コルゲートフィン６およびコアサポート７はろう付により一体的に結合されている。その状態で、例えばエンジンから排出する高温の冷却水がコア部２の偏平チューブ内を流通すると、コア部２を構成する偏平チューブ５やコルゲートフィン６を加熱して、それらを熱膨張させる。一方、コア部２の外側に配置されるコアサポート７の温度はそれほど上昇せず熱膨張も少ないので、それらの熱膨張差により、熱応力が発生する。

このような熱応力は、主として弾性構造体８を構成する第１ベンド９および第２ベンド１０の軸方向への弾性変形により緩和される。しかし、底板部７ｂには従来のような比較的面積の大きな切込部が存在せず、且つ図３（Ａ）に示すように、底板部７ｂを軸方向に分断する２つの幅の狭い離間部１１の位置がコアサポート７の軸方向に対して互いに異なっているので、コアサポート７の軸方向全ての部分にコルゲートフィンを確実に押さえ保持する機能が発揮される。そして、仮にコアサポート７が板厚低減化されたものであっても、コアサポート７における法線方向（軸方向に直交する方向）の曲げ剛性が従来に比べて向上しているので、コアサポート７の無用な変形は回避される。

また、コアサポート７は、振動、衝撃等による荷重（引張、圧縮、曲げ、ねじり等）に対する補強機能をも有する。

改めて説明すると、図５に示すように、コアサポート７とそれに接するコルゲートフィン６との間には大きな切込部は存在しない。そのためコルゲートフィン６の浮き上がりやろう付不良が生じないことは明白である。

図４は、図３の弾性構造部８の変形実施形態を示す拡大図である。
図４の実施形態と図３の実施形態が異なる部分は、弾性構造体８を構成する第１ベンド９の形状のみで、そのほかは同様に構成される。したがって、図４において図３と同じ部分は同一符号を付し、重複する説明は省略する。

図４において、コアサポート７の弾性構造体８を構成する２つの第１ベンド９は、側板部７ａを幅方向内側に向けて台形状に変形して形成されている。このような台形に形成した場合も、その作用効果は図３のような円弧状の場合と実質的に同じように発揮される。

本発明のコアサポートは、車両のラジエータ等の熱交換器におけるコア部に利用される。

１ 熱交換器
２ コア部
３ 上側タンク
４ 下側タンク
４ａ 排出管
５ 偏平チューブ

６ コルゲートフィン
６ａ 曲折部
７ コアサポート
７ａ 側板部
７ｂ 底板部
７ｃ 切込部
８ 弾性構造部
９ 第１ベンド

１０ 第２ベンド
１０ａ 突起部
１０ｂ 切込部
１１ 離間部
１２ 中央舌片部
１２ａ 長舌片部
１２ｂ 短舌片部
１３ 斜面

Claims (3)

1. 偏平チューブ（５）とコルゲートフィン（６）とが交互に並列して配置されて熱交換器（１）のコア部（２）を構成し、そのコア部（２）の前記並列方向の両端位置に接合された細長いコアサポート（７）において、
   コアサポート（７）の軸方向に直交する断面はコ字型に形成され、コ字型の対向する側板部（７ａ）にそれぞれ第１ベンド（９）が形成され、コ字型の底板部（７ｂ）に前記２つの第１ベンド（９）に挟まれるように、第２ベンド（１０）が形成され、前記コア部（２）の幅方向の両端に位置する前記コルゲートフィン（６）は、その波の曲折部（６ａ）が前記底板部（７ｂ）に接合されたことを特徴とするコアサポート。
2. 前記第２ベンド（１０）は、前記底板部（７ｂ）の幅方向の中央部の一部が、前記コルゲートフィン（６）から離反する方向に切り起こされて湾曲形成され、
   第２ベンド（１０）の両側には、底板部（７ｂ）に平行で、その中間位置の離間部（１１）を介し、その長手方向に一対ずつの舌片部（１２ａ、１２ｂ）が形成され、前記第２ベンド（１０）の両側の各離間部（１１）の位置は、前記底板部（７ｂ）の長手方向に互いに異なり、前記コルゲートフィン（６）の曲折部（６ａ）が各舌片部（１２ａ、１２ｂ）に接合されたことを特徴とする請求項１に記載のコアサポート。
3. 請求項２に記載のコアサポートにおいて、
   前記第２ベンド（１０）の両側の一対ずつの各舌片部（１２ａ、１２ｂ）は、第２ベンド（１０）の平面の中心点に対して点対称に配置されてなるコアサポート。

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