JP3675348B2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、本発明は、熱交換器に関するもので、内燃機関に吸入される燃焼用の空気（吸気）を冷却するインタークーラに適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
図１は発明者等が試作検討したインタークーラの正面図であり、このインタクーラは、吸気が流通するチューブ１１１、冷却空気と吸気とを熱交換を促進するフィン１１２、及び各チューブ１１１に連通するヘッダタンク１２０等からなるものであり、ヘッダタンク１２０は、図６示すように、チューブ１１１がろう付け接合されたアルミニウム製のコアプレート１２１とコアプレート１２１にカシメ固定されてタンク内空間を構成する樹脂製のタンク本体１２２とから構成されている。
【０００３】
そして、この試作に係るインタークーラでは、図６、７に示すように、タンク本体１２２の先端部１２２ａをコアプレート１２１の溝部１２１ａに挿入した状態で、コアプレート１２１に設けられたカシメ用突起部（ツメ部）１２１ｂの先端側をタンク本体１２２側に折り曲げるように塑性変形させてタンク本体１２２とコアプレート１２１とをカシメ固定している。
【０００４】
ところで、インタクーラの耐圧強度を増大させるためには、コアプレート１２１等のインタクーラを構成する部品の肉厚を大きくする必要があるが、コアプレート１２１の肉厚を大きくすると、ツメ部１２１ｂの曲げ剛性が大きくなるので、カシメ作業（ツメ部１２１ｂを折り曲げる作業）の作業性が著しく悪化するおそれがある。
【０００５】
これに対しては、ツメ部１２１ｂの長さＬ（ツメ部の先端から折曲部１２１ｃまでの長さ）を長くすれば、比較的小さな力にて折曲部に大きな曲げモーメントを発生させることができるので、コアプレート１２１の肉厚を大きくしても、カシメ作業性が悪化することを防止できる。
【０００６】
しかし、この手段では、ツメ部の長さＬが長くなってしまうので、コアプレート１２１の幅寸法（インタクーラの厚み寸法）Ｗが大きくなってしまい、インタクーラの車両用への搭載性が悪化してしまう。
【０００７】
本発明は、上記点に鑑み、インタクーラ等の熱交換器が大型化することを抑制しつつ、カシメ作業性が悪化することを防止することを目的とする。
【０００８】
【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、流体が流通する複数本のチューブ（１１１）と、チューブ（１１１）の外表面に接合され、チューブ（１１１）周りを流通する流体とチューブ（１１１）内を流通する流体との熱交換を促進するフィン（１１２）と、チューブ（１１１）の長手方向端部に配設され、チューブ（１１１）の長手方向と直交する方向に延びて複数本のチューブ（１１１）に連通するヘッダタンク（１２０）とを備え、ヘッダタンク（１２０）は、チューブ（１１１）が接合されたコアプレート（１２１）、及びコアプレート（１２１）に設けられたカシメ部（１２１ｂ）を塑性変形させることによりコアプレート（１２１）にカシメ固定されたタンク本体（１２２）を有して構成され、カシメ部（１２１ｂ）は、折曲部（１２１ｃ）において折り曲げられることによってコアプレート（１２１）にカシメ固定されており、カシメ部（１２１ｂ）のうち、折曲部（１２１ｃ）からカシメ部（１２１ｂ）の先端までの全域にわたって、その他の部位に比べて肉厚を薄くしたことを特徴とする。
【０００９】
これにより、カシメ部（１２１ｂ）の曲げ剛性が小さくなり、比較的小さな力にてカシメ部（１２１ｂ）を折り曲げる（塑性変形させる）ことができる。
【００１０】
したがって、カシメ部（１２１ｂ）の長さを長くすることなく、カシメ作業（カシメ工程）を容易に実施することができる。延いては、コアプレート（１２１）の肉厚を大きくして熱交換器の耐圧性を向上させても、熱交換器が大型化することを抑制しつつ、カシメ作業性の作業性が悪化することを防止できる。
【００１１】
請求項１に記載の熱交換器は、請求項２に記載の発明のように、内燃機関に吸入される燃焼用の空気を冷却するインタークーラとして用いることができる。
【００１７】
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。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本実施形態は、本発明に係る熱交換器を車両用インタクーラに適用したものであって、図１は本実施形態に係るインタークーラの正面図である。
【００１９】
図１中、１１１は吸気が流通する扁平状に形成されたアルミニウム製のチューブであり、１１２はチューブ１１１の扁平面に接合されてチューブ１１１周りを流通する冷却空気と吸気とを熱交換を促進する波状に形成されたアルミニウム製のアウターフィンである。そして、このアウターフィン１１２及びチューブ１１１により吸気を冷却する略矩形状の冷却コア部（以下、コアと略す。）１１０が構成されている。
【００２０】
なお、アウターフィン１１２には、図２に示すように、空気の流れを乱して温度境界層が成長することを防止すべく、その一部を切り起こして鎧窓状としたルーバ１１３が設けられ、一方、チューブ１１１内にもアウターフィン１１２と同様な構造を有するインナーフィン１１４が配設されている。
【００２１】
因みに、チューブ１１１は、表裏両面にろう材（本実施形態では、Ａ４０４５又はＡ４３４３）が被覆（クラッド）された板材を曲げて電気溶接したもの（電縫管）であり、アウターフィン１１２及びインナーフィン１１４は、チューブ１１１に被覆されたろう材によりチューブ１１１にろう付けされている。
【００２２】
また、チューブ１１１の長手方向両端側には、図１に示すように、チューブ１１１の長手方向と直交する方向に延びて各チューブ１１１に連通するヘッダタンク１２０が設けられており、このヘッダタンク１２０は、図３示すように、チューブ１１１がろう付け接合されたアルミニウム製のコアプレート１２１とコアプレート１２１にカシメ固定されてタンク内空間を構成する樹脂製のタンク本体１２２とから構成されている。
【００２３】
具体的には、図３、４に示すように、タンク本体１２２の先端部（スカート部）１２２ａをコアプレート１２１の溝部１２１ａに挿入した状態で、コアプレート１２１に設けられたカシメ用の突起部（ツメ部、カシメ部）１２１ｂの先端側を、２点鎖線で示すよう状態から実線で状態になるようにタンク本体１２２側に折り曲げる（塑性変形させる）ことによりタンク本体１２２とコアプレート１２１とをカシメ固定している。
【００２４】
このとき、突起部１２１ｂのうち、突起部１２１ｂの先端側であって少なくとも塑性変形させられる部位（本実施形態では、図４の太い２点鎖線で示した部位Ｔ）の肉厚ｔをプレス加工にてその他の部位に比べて薄くしている。
【００２５】
なお、溝部１２１ａの底部には、スカート部１２２ａと接触してタンク本体１２２とコアプレート１２１との隙間を密閉するゴム等の弾性部材からなるパッキン１２２ｂが配設されている。
【００２６】
因みに、チューブ１１１は、コアプレート１２１の表裏両面に被覆（クラッド）されたろう材によりコアプレート１２１ろう付けされている。
【００２７】
また、コア１１０の端部のうちヘッダタンク１２０が設けられていない部位には、図２に示すように、チューブ１１１に対して略平行に延びてコア部１１０を補強するアルミニウム製のインサート（補強プレート）１３０が設けられており、このインサート１３０のうちコア部１１０側の面はアウターフィン１１２にろう付けされ、長手方向両端部はヘッダタンク１２０（コアプレート１２１）にろう付けされている。
【００２８】
なお、インサート１３０のうち、少なくともアウターフィン１１２側の面にろう材が被覆されており、本実施形態では、インサート１３０に被覆されたろう材によりインサート１３０とアウターフィン１１２とがろう付けされ、コアプレート１２１に被覆されたろう材によりインサート１３０とコアプレート１２１とがろう付けされている。
【００２９】
次に、インタクーラ１００の概略製造方法について述べる。
【００３０】
定盤等の作業台上にてチューブ１１１、フィン１１２及びインサート１３０を水平方向において、図１に示すように積層組み付けしてコア１１０を組み立てる（コア組工程）。
【００３１】
次に、コアププレート１２１をコア１１０（インサート１３０を含む。）に組み付けた（タンク組み付け工程）後、ワイヤー等の治具により組み付けた状態を保持しまま、インサート１３０の幅方向Ｗ（長手方向と直交する方向）が鉛直方向と一致するように炉内に置いて加熱ろう付けする（ろう付け工程）。
【００３２】
そして、ろう付け工程の終了後、タンク本体１２２をコアプレート１２１にカシメ固定した（カシメ工程）後、漏れ（ろう付け不良、カシメ不良等）検査及び寸法検査等の所定の検査を行い、インタクーラの製造を完了する。
【００３３】
次に、本実施形態の特徴（作用効果）を述べる。
【００３４】
本実施形態によれば、突起部１２１ｂのうち、少なくとも塑性変形させられる部位（本実施形態では、図４の太い２点鎖線で示した部位Ｔ）の肉厚ｔが、その他の部位に比べて薄いので、突起部１２１ｂの曲げ剛性が小さくなり、比較的小さな力にて突起部１２１ｂを折り曲げる（塑性変形させる）ことができる。
【００３５】
したがって、突起部１２１ｂの長さＬ（突起部１２１ｂの先端から折曲部１２１ｃまでの長さ）を長くすることなく、カシメ作業（カシメ工程）を容易に実施することができる。
【００３６】
延いては、コアプレート１２１の肉厚を大きくしてインタクーラ１００の耐圧性を向上させても、インタクーラ１００が大型化することを抑制しつつ、カシメ作業性の作業性が悪化することを防止できる。
【００３７】
（第２実施形態）
第１実施形態では、肉厚を薄くする部位（突起部１２１ｂのうち少なくとも塑性変形させられる部位）として、折曲部１２１ｃから突起部１２１ｂの先端まで全域に渡ってその他の部位に比べて肉厚を薄くしたが、実際に塑性変形させられる部位は折曲部１２１ｃであるので、本実施形態は、図５に示すように、折曲部１２１ｃに肉厚を薄くする溝部１２１ｄを設けたものである。
【００３８】
なお、溝部１２１ｄは、突起部１２１ｂ表裏両面いずれであってもよい。
【００３９】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、本発明をインタークーラに適用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の熱交換器（例えば、コンデンサやラジエータ等）にも適用することができる。
【００４０】
また、上述の実施形態では、突起部１２１ｂをコアプレート１２１の長手方向に対して離散的に複数個設けたが、本発明はこれに限定されるものではなく、突起部１２１ｂをコアプレート１２１の長手方向に連続的に繋がった帯状としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るインタークーラの正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るインタークーラのヘッダタンク部分の拡大斜視断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るインタークーラのヘッダタンク部分の拡大断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るインタークーラのヘッダタンク部分の拡大断面図である。
【図６】試作に係るインタークーラのヘッダタンク部分の拡大斜視断面図である。
【図７】試作に係るインタークーラのヘッダタンク部分の拡大断面図である。
【符号の説明】
１２０…ヘッダタンク、１２１…コアプレート、１２２…タンク本体、
１２１ａ…突起部（カシメ部）。

Claims (2)

1. 流体が流通する複数本のチューブ（１１１）と、
   前記チューブ（１１１）の外表面に接合され、前記チューブ（１１１）周りを流通する流体と前記チューブ（１１１）内を流通する流体との熱交換を促進するフィン（１１２）と、
   前記チューブ（１１１）の長手方向端部に配設され、前記チューブ（１１１）の長手方向と直交する方向に延びて前記複数本のチューブ（１１１）に連通するヘッダタンク（１２０）とを備え、
   前記ヘッダタンク（１２０）は、前記チューブ（１１１）が接合されたコアプレート（１２１）、及び前記コアプレート（１２１）に設けられたカシメ部（１２１ｂ）を塑性変形させることにより前記コアプレート（１２１）にカシメ固定されたタンク本体（１２２）を有して構成され、
   前記カシメ部（１２１ｂ）は、折曲部（１２１ｃ）において折り曲げられることによって前記コアプレート（１２１）にカシメ固定されており、前記カシメ部（１２１ｂ）のうち、前記折曲部（１２１ｃ）から前記カシメ部（１２１ｂ）の先端までの全域にわたって、その他の部位に比べて肉厚を薄くしたことを特徴とする熱交換器。
2. 内燃機関に吸入される燃焼用の空気を冷却するインタークーラとして用いられることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。

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