JP4341483B2

JP4341483B2 - 熱交換器

Info

Publication number: JP4341483B2
Application number: JP2004182878A
Authority: JP
Inventors: 孝行金沢
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2004-06-21
Filing date: 2004-06-21
Publication date: 2009-10-07
Anticipated expiration: 2024-06-21
Also published as: JP2006003051A

Description

本発明は、熱交換器に関するもので、特にエンジンの冷却水を冷却するラジエタに用いて有効である。

従来、熱交換器のチューブに流通する熱交換媒体を分配集合させるヘッダタンク構造は、例えば、特許文献１に記載されているように、チューブに結合する断面Ｖ字形状のコアプレートと、このコアプレートの内壁に結合する断面Ｖ字形状のタンクプレートと、コアプレートとタンクプレートとを組み合わせて形成された、断面略４角形の筒状のタンク空間の長手方向両端部を閉塞するサイドキャップの３つの部材から構成されていて、これら３つの部材がろう付けされることによって形成されている。

特開平１０−１３２４９０号公報

また、従来技術として、図３，４に示されるような熱交換器のヘッダタンク構造も知られている。このヘッダタンク構造１は、チューブ５に結合する断面Ｌ字形状のコアプレート３と、このコアプレート３と組み合わされて断面４角形の筒状のタンク空間１ａを形成する断面倒立Ｌ字形形状のタンクプレート２と、筒状のタンク空間１ａの長手方向両端部を閉鎖するサイドキャップ４とから構成され、これら３つの部材がろう付けされることによって形成されている。

上記した従来のヘッダタンク構造は、いずれもコアプレート、タンクプレート及びサイドキャップの３つの部材から構成されているため、ろう付け部品点数が多くなり、ろう付け不良が発生し易いという問題があった。

また、これらのヘッダタンク構造には、図３，４に示すように熱交換媒体の流出入パイプ７が断面４角形の筒状のヘッダタンク１の一方の側面に直角に取り付けられている。そのため、流出入パイプ７からタンク空間１ａに流入する熱交換媒体は、タンク空間１ａ内の流出入パイプ７と対向する内壁面に衝突して跳ね返り流れが発生し、これによって、流体の圧力損失を増大させているという問題があった。

更に上記した従来の熱交換器のヘッダタンク構造では、組み立てられた熱交換器を車両に搭載するために、図３に示すようにヘッダタンク１に取付ブラケット８を設ける必要があり、部品点数の増加を招いていた。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、流入する熱交換流体の圧力損失を低減することができると共に、サイドキャップ、取付ブラケット等の部品を無くすことができ、部品点数の削減及びろう付け必要部分の低減を図ることができるヘッダタンク構造を備えた熱交換器を提供する。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載の熱交換器を提供する。
請求項１に記載の熱交換器は、ヘッダタンクが、タンクプレートとコアプレートの２つの部材から形成されていて、ヘッダタンクの短手方向の一方の側面に流体の出入管パイプが設けられており、この出入管パイプに対向するヘッダタンクの短手方向の他方の側面が、円弧状の曲面に形成されていると共に、タンクプレートが、その長手方向の両端部が、平坦部と、平坦部の一方の側部から反チューブ側に向けて垂直に立ち上がっている立上り部と、平坦部の他方の側部からチューブ側に向けて垂直に折曲した第１の折曲部とから形成されていて、その長手方向の中間部が、立上り部と、立上り部と連続する円弧状の曲面部とから形成されており、かつコアプレートが、水平な底面部と、底面部の短手方向の一方の側部から反チューブ側に向けて垂直に折曲された側面部と、底面部の短手方向の他方の側部からチューブ側に向けて垂直に折曲された第２の折曲部とを有し、底面部にチューブが結合され、側面部に流体の出入管パイプが結合されていて、このタンクプレートとコアプレートとを組み合わせてろう付けすることにより、長手方向の両端部が閉鎖され、中間部に長円の中心を通って４分割した略扇形断面のタンク空間が形成され、出入管パイプがヘッダタンクの曲面部に対向するようにしたものであり、これにより、タンクの部品点数を削減でき、ろう付け部分の低減を図れると共に、ヘッダタンクに流入する流体がタンクの壁面に当たって、跳ね返り流れが形成されるのを防止でき、流体の圧力損失の増大を防ぐことができる。

請求項２の熱交換器は、ヘッダタンクが、タンクプレートとコアプレートの２つの部材から形成されていて、ヘッダタンクの短手方向の一方の側面に流体の出入管パイプが設けられており、この出入管パイプに対向するヘッダタンクの短手方向の他方の側面が、円弧状の曲面に形成されていて、タンクプレートとコアプレートとを組み合わせたときに、両者が当接して重ね合わされる、タンクプレートの長手方向の端部近くの立上り部とコアプレートの長手方向の端部近くの側面部とに、それぞれ位置を一致させて取付孔を形成したものであり、これにより、タンクの部品点数を削減でき、ろう付け部分の低減を図れると共に、ヘッダタンクに流入する流体がタンクの壁面に当たって、跳ね返り流れが形成されるのを防止でき、流体の圧力損失の増大を防ぐことができる。また、熱交換器を車両等に搭載するための取付ブラケット等を新らたに熱交換器に設ける必要がなく、この取付孔を利用して熱交換器を車両等に据え付けることができる。

請求項３の熱交換器は、タンクプレート及びコアプレートに係合爪及び係合雄部又は係合雌部を設けたものであり、これにより、タンクプレートとコアプレートを組み合わせるときに、両者の位置合わせ及びろう付け前の仮固定を容易に行うことができる。
請求項４の熱交換器は、ヘッダタンクが、チューブの長手方向両端部が接続される底面部と、底面部の一端部からチューブ長手方向に延び、出入口パイプが接続される略平板状の側面部を有するコアプレートと、コアプレートの底面部の他端からコアプレートの側面部端部まで延出し、出入管パイプが対向する部位が円弧状の曲面である曲面部とを有するタンクプレートとを有しており、かつタンクプレートが、その長手方向の両端部が、平坦部と、平坦部の一方の側部から反チューブ側に向けて垂直に立ち上がっている立上り部と、平坦部の他方の側部からチューブ側に向けて垂直に折曲した第１の折曲部とから形成されていて、長手方向の中間部が、立上り部と、この立上り部と連続する円弧状の曲面部とから形成されていると共に、コアプレートが、水平な底面部と、この底面部の短手方向の一方の側部から反チューブ側に向けて垂直に折曲された側面部と、底面部の短手方向の他方の側部からチューブ側に向けて垂直に折曲された第２の折曲部とを有し、底面部にチューブが結合され、側面部に流体の出入管パイプが結合されていて、タンクプレートとコアプレートとを組み合わせてろう付けすることにより、長手方向の両端部が閉鎖され、中間部に長円の中心を通って４分割した略扇形断面のタンク空間が形成され、出入管パイプがヘッダタンクの曲面部に対向していることを特徴とする。これにより、前記請求項１と実質的に同様の作用効果を奏する。
請求項５の熱交換器は、特に、ヘッダタンクはチューブの長手方向両端部が接続される底面部と、底面部の一端部からチューブ長手方向に延び、出入管パイプが接続される略平板状の側面部とを有するコアプレートと、コアプレートの底面部の他端からコアプレートの側面部端部まで延出し、出入管パイプが対向する部位が円弧状の曲面である曲面部を有するタンクプレートとを有しており、タンクプレートとコアプレートとを組み合わせたときに、両者が当接して重ね合わされる、タンクプレートの長手方向の端部近くの立上り部とコアプレートの長手方向の端部近くの側面部とに、それぞれ位置を一致させて取付孔を形成したことを特徴とする。これにより、タンクの部品点数を削減でき、ろう付け部分の低減を図れると共に、ヘッダタンクに流入する流体がタンクの壁面に当たって、跳ね返り流れが形成されるのを防止でき、流体の圧力損失の増大を防ぐことができる。また、出入管パイプが接続されるコアプレートの側面部は略平板形状を有しているので、出入管パイプの開口縁部がヘッダタンク頂部近傍となるように出入管パイプを配することができ、出入管パイプの径を大径化することができる。さらに、熱交換器を車両等に搭載するための取付ブラケット等を新らたに熱交換器に設ける必要がなく、この取付孔を利用して熱交換器を車両等に据え付けることがきる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態の熱交換器について説明する。図１は、本発明の実施の形態の熱交換器の部分斜視図であり、図２は、本発明のヘッダタンクの中間部での断面図である。熱交換器１０は、流体が流通する扁平状のチューブ５とコルゲート状フィン６とが交互に積層されているコア部と、これらのチューブ２がその長手方向の両端でそれぞれ接続されるヘッダタンク１と、コア部を保護するために、その両側にチューブ５と平行に設けられているサイドプレート９とより主に構成されている。この熱交換器１０では、チューブ５内を通る流体と、チューブ５外のフィン６を通る気体との間で熱交換が行われ、ヘッダタンク１は、複数本のチューブ５内を流通する流体を分配集合させている。ヘッダタンク１には、それぞれ開口部が形成され、この開口部に出入管パイプ７が接続されている。これらの開口部の一方が熱交換器１０への流体の流入側であり、他方が熱交換器１０からの流体の流出側である。

次に本発明の特徴であるヘッダタンク１の構造について説明する。ヘッダタンク１は、タンクプレート２とコアプレート３の２つの板状部材を組み合わせることによって形成されている。
タンクプレート２は、その長手方向の両端部が、平坦部２１と、この平坦部２１の一方の側部からタンク側に向けて垂直に立ち上がっている立上り部２２と、平坦部２１の他方の側部からチューブ側に向けて垂直に折曲された第１の折曲部２３とからなり、その長手方向の中間部が、端部から連続して延在している立上り部２２を残して、円弧状に窪んだ曲面部２４に形成されている。このタンクプレート２は、一般には絞り加工によって形成される。立上り部２２は、タンクプレート２の長手方向に沿って端部から中間部に渡って連続して形成されているが、その立上げ幅は、両端部で高く、中間部では低くなっている。第１の折曲部２３も、タンクプレート２の長手方向に沿って端部から中間部に渡って連続して延在しているが、中間部では曲面部２４の一部となって同化している。曲面部２４は、例えば長円を中心を通って４分割したときの９０度の円弧形のような曲面に形成されている。この曲面部２４が、後述するタンク空間１ａの上面と他方の側面及び両端の閉鎖面を構成している。

コアプレート３は、水平な底面部３１と、この底面部３１の短手方向の一方の側部からタンク側に向けて垂直に折曲された略平板状の側面部３２と、底面部３１の短手方向の他方の側部からチューブ側に向けて延び、垂直に折曲された第２の折曲部３３とを有している。側面部３２の折曲高さは、第２の折曲部３３の高さよりかなり高く形成されている。コアプレート３の底面部３１には、チューブ５を挿通して固定するためのチューブ用取付孔（図示せず）が形成されている。また、コアプレート３の側面部３２には、流体を出入させるための出入管パイプ７が連結している。このコアプレート３の側面部３２と底面部３１が、タンク空間１ａの一方の側面と底面とを構成している。

タンクプレート２の立上り部２２の長手方向の端部近傍には、熱交換器１０を車両等に据え付けるための取付孔２ａが設けられている。同じく、コアプレート３の側面部３２の長手方向の端部近傍には、同じ大きさの取付孔３ａが形成されている。取付孔２ａと３ａは、タンクプレート２とコアプレート３とを立上り部２２と側面部３２とが当接して重ね合わせたときに連通するように、その位置が一致するように設けられている。これにより、組み立てられた熱交換器１０を車両等に取り付けるための取付ブラケットを新らたに設ける必要なしに、これらの取付孔２ａ，３ａを使用することで、熱交換器を車両等に取り付けることができる。

更に、図１に示されるように、タンクプレート２の長手方向の両端部には、係合爪２５が設けられると共に、タンクプレート２の立上り部２２の端面（長手方向に沿う端面）２ｂには、係合雌部２６が設けられている。同様に、コアプレート３の長手方向の両端部には、複数の係合爪３５が設けられると共に、コアプレート３の側面部３２の端面（長手方向に沿う端面）３ｂには、係合雄部３６が設けられている。これらの係合爪２５，３５及び係合雌部２６と係合雄部３６とは、タンクプレート２及びコアプレート３に適宜設けることができる。これらの係合爪２５，３５及び係合雌雄部２６，３６は、タンクプレート２とコアプレート３とをろう付け前に仮組み付けする際の、両者の位置合わせ及び固定に利用される。

タンクプレート２の両端部の平坦部２１とコアプレート３の底面部３１、タンクプレート２の立上り部２２とコアプレート３の側面部３２及びタンクプレート２の第１の折曲部２３と曲面部２４の一部とコアプレート３の第２の折曲部３３とをそれぞれ当接させて、タンクプレート２とコアプレート３とを組み合わせ、係合爪２５，３５及び係合雌部２６と係合雄部３６との雌雄係合によって、両者は位置決め、仮固定され、この状態でろう付け処理が行われる。
この場合、タンクプレート２の立上り部２２の端面２ｂとコアプレート３の側面部３２の端面３ｂ及びタンクプレート２の第１の折曲部２３の端面２ｂとコアプレート３の第２の折曲部３３の端面３ｂとは、図２に示すように同一平面を形成するように端面どうし２ｂ，３ｂを合わせてもよいし、或いは端面どうし２ｂ，３ｂで段差が形成されてもよい。

このようにして、ヘッダタンク１は、その長手方向の両端部がタンクプレート２の平坦部２１とコアプレート３の底面部３１とで閉鎖され、その中間部にタンクプレート２の曲面部２４とコアプレート３の底面部３１と側面部３２とで囲まれた、例えば、細長い瓜を中心を通って４分割した形状のようなタンク空間１ａが形成される。このとき、タンク空間１ａの一方の側面であるコアプレート３の側面部３２に流体の出入管パイプ７が設けられており、この出入管パイプ７に対向するタンク空間１ａの他方の側面が、曲面で形成されているため、外部から出入管パイプ７を通ってタンク空間１ａ内に入った流体は、他方の側面に衝突して跳ね返り流れを形成することなく、曲面に沿ってスムーズに流れの方向が変えられて、チューブ５内に流れ込むようになり、流体の圧力損失が低減できる。
また、出入管パイプ７が接続されるコアプレート３の側面部３２は略平板形状を有しているので、出入管パイプ７の開口縁部がヘッダタンク１の頂部近傍となるように出入管パイプ７を配することができ、出入管パイプ７の径を大径化することができる。

以上説明したように、本発明の実施の形態の熱交換器では、出入管パイプから流れ込む流体が、曲面に向って流れ込むので、流体の跳ね返り流れを改善することができ、その圧力損失の増大を防止することができる。また、ヘッダタンクがタンクプレートとコアプレートのみで構成されており、サイドキャップを省略することができるので、部品点数削減によるろう付け必要部分を低減することができ、ろう付け不良の発生を減らすことができる。更にまた、ヘッダタンクの一部に取付孔を設けたので、熱交換器を車両等に据え付ける際に必要とする取付ブラケット無しに、取り付けることができる。

本発明の実施の形態の熱交換器の部分斜視図である。本発明の実施の形態の熱交換器におけるヘッダタンクのタンク部分の断面図である。従来の熱交換器の部分斜視図である。従来の熱交換器におけるヘッダタンクのタンク部分の断面図である。

符号の説明

１…ヘッダタンク
１ａ…タンク空間
２…タンクプレート
２ａ…取付孔
２１…平坦部
２２…立上り部
２３…第１の折曲部
２４…曲面部
３…コアプレート
３ａ…取付孔
３１…底面部
３２…側面部
３３…第２の折曲部
５…チューブ
６…フィン
７…出入管パイプ

Claims

流体通路を成すチューブと放熱用のフィンとが交互に積層されているコア部と、前記チューブの長手方向両端部に配設され、流体を分配集合させるヘッダタンクとを備える熱交換器において、
前記ヘッダタンクが、タンクプレートとコアプレートの２つの部材から形成されていて、前記ヘッダタンクの短手方向の一方の側面に、流体を前記ヘッダタンクに出入する出入管パイプが設けられており、前記ヘッダタンクの前記出入管パイプに対向する短手方向の他方の側面が、円弧状の曲面に形成されており、かつ
前記タンクプレートが、その長手方向の両端部が、平坦部と、前記平坦部の一方の側部から反チューブ側に向けて垂直に立ち上がっている立上り部と、前記平坦部の他方の側部からチューブ側に向けて垂直に折曲した第１の折曲部とから形成されていて、長手方向の中間部が、前記立上り部と、前記立上り部と連続する円弧状の曲面部とから形成されており、また
前記コアプレートが、水平な底面部と、前記底面部の短手方向の一方の側部から反チューブ側に向けて垂直に折曲された側面部と、前記底面部の短手方向の他方の側部からチューブ側に向けて垂直に折曲された第２の折曲部とを有し、前記底面部に前記チューブが結合され、前記側面部に流体の出入管パイプが結合されていて、前記タンクプレートと前記コアプレートとを組み合わせてろう付けすることにより、長手方向の両端部が閉鎖され、中間部に長円の中心を通って４分割した略扇形断面のタンク空間が形成され、前記出入管パイプが前記ヘッダタンクの前記曲面部に対向していることを特徴とする熱交換器。
流体通路を成すチューブと放熱用のフィンとが交互に積層されているコア部と、前記チューブの長手方向両端部に配設され、流体を分配集合させるヘッダタンクとを備える熱交換器において、
前記ヘッダタンクが、タンクプレートとコアプレートの２つの部材から形成されていて、前記ヘッダタンクの短手方向の一方の側面に、流体を前記ヘッダタンクに出入する出入管パイプが設けられており、前記ヘッダタンクの前記出入管パイプに対向する短手方向の他方の側面が、円弧状の曲面に形成されており、かつ
前記タンクプレートと前記コアプレートとを組み合わせたときに、両者が当接して重ね合わされる、前記タンクプレートの長手方向の端部近くの立上り部と前記コアプレートの長手方向の端部近くの側面部とに、それぞれ位置を一致させて取付孔が形成されていることを特徴とする熱交換器。
前記コアプレート及び前記タンクプレートには、係合爪及び係合雄部又は係合雌部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換器。
流体通路を成すチューブと放熱用のフィンとが交互に積層されているコア部と、前記チューブの長手方向両端部に配設され、流体を分配集合させるヘッダタンクと、前記ヘッダタンクに冷却水を流入または流出させる出入管パイプとを備える熱交換器において、
前記ヘッダタンクは、
前記チューブの長手方向両端部が接続される底面部と、この底面部の一端部からチューブ長手方向に延び、前記出入管パイプが接続される略平板状の側面部とを有するコアプレートと、
前記コアプレートの底面部の他端から前記コアプレートの側面部端部まで延出し、前記出入管パイプが対向する部位が円弧状の曲面である曲面部を有するタンクプレートとを有しており、かつ
前記タンクプレートが、その長手方向の両端部が、平坦部と、前記平坦部の一方の側部から反チューブ側に向けて垂直に立ち上がっている立上り部と、前記平坦部の他方の側部からチューブ側に向けて垂直に折曲した第１の折曲部とから形成されていて、長手方向の中間部が、前記立上り部と、前記立上り部と連続する円弧状の曲面部とから形成されていると共に、
前記コアプレートが、水平な前記底面部と、前記底面部の短手方向の一方の側部から反チューブ側に向けて垂直に折曲された前記側面部と、前記底面部の短手方向の他方の側部からチューブ側に向けて垂直に折曲された第２の折曲部とを有し、前記底面部に前記チューブが結合され、前記側面部に流体の出入管パイプが結合されていて、前記タンクプレートと前記コアプレートとを組み合わせてろう付けすることにより、長手方向の両端部が閉鎖され、中間部に長円の中心を通って４分割した略扇形断面のタンク空間が形成され、前記出入管パイプが前記ヘッダタンクの前記曲面部に対向していることを特徴とする熱交換器。
流体通路を成すチューブと放熱用のフィンとが交互に積層されているコア部と、前記チューブの長手方向両端部に配設され、流体を分配集合させるヘッダタンクと、前記ヘッダタンクに冷却水を流入または流出させる出入管パイプとを備える熱交換器において、
前記ヘッダタンクは、
前記チューブの長手方向両端部が接続される底面部と、この底面部の一端部からチューブ長手方向に延び、前記出入管パイプが接続される略平板状の側面部とを有するコアプレートと、
前記コアプレートの底面部の他端から前記コアプレートの側面部端部まで延出し、前記出入管パイプが対向する部位が円弧状の曲面である曲面部を有するタンクプレートとを有しており、かつ
前記タンクプレートと前記コアプレートとを組み合わせたときに、両者が当接して重ね合わされる、前記タンクプレートの長手方向の端部近くの立上り部と前記コアプレートの長手方向の端部近くの側面部とに、それぞれ位置を一致させて取付孔が形成されていることを特徴とする熱交換器。