JP5079597B2

JP5079597B2 - 熱交換器

Info

Publication number: JP5079597B2
Application number: JP2008136897A
Authority: JP
Inventors: 孝輔瀬口; 耐事坂井
Original assignee: T.RAD CO., L T D.
Current assignee: T.RAD CO., L T D.
Priority date: 2008-05-26
Filing date: 2008-05-26
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2028-05-26
Also published as: JP2009281703A

Description

本発明は、ケーシング内面に偏平チューブのディンプルが接触し、その接触部がろう付け固定されてなる水冷熱交換器において、そのろう付け部の耐圧性を向上させたものに関する。

多数の偏平チューブが並列されてコアを構成し、そのコアの外周にケーシングが被嵌され、ケーシング内に冷却水が流通する熱交換器において、その偏平チューブの外面にチューブ間隔保持用の多数のディンプルが互いに離間して一体的に突設形成されたものが知られている。そのチューブの並列方向最外側のディンプルは、その先端面がケーシング内面に設けた同様のディンプルと接触し、その接触部分が一体にろう付け固定されることにより、両者間に隙間を形成し、そこに冷却水路が形成される。
そして、各チューブ内に被冷却流体が流通すると共に、チューブ外面側に冷却水が流通し、両流体間に熱交換が行われる。

特許第３８７９６１号公報

従来の水冷型熱交換器の偏平チューブと、ケーシング内面とは図９に示す如く、両者が部分的に接触し、それ以外の部分に冷却水路６が形成されていた。すなわち、偏平チューブ１の外面にチューブ間隔保持用の多数のディンプル５が突設され、そのディンプル５の平坦面と、ケーシング４の凸部１８の平坦面とが接触し、それらの接触部が互いにろう付け固定されていた。
なお、偏平チューブ１内面にはインナーフィン１３が一体にろう付け固定されている。そして、冷却水路６側に加圧された冷却水３が流通し、偏平チューブ１内に被冷却流体１６が流通して、両者間に熱交換が行われるものである。

このような構造において、冷却水３による水圧がケーシング４内に加わると、凸部１８とディンプル５のろう付け部の周縁である図上Ｐ点に最大応力が発生する。このように水圧が加わり続けるか、あるいは繰り返し加圧力が加わると、Ｐ点から亀裂破壊が成長する。これは凸部１８とディンプル５部分のみで両者間がろう付けされ、そのろう付け面積が小さいので、そこに応力集中が起こるものである。これを防ぐには、偏平チューブ１およびケーシング４の板厚を厚くせざるをえなく、熱交換器の製造コストが高くになると共に、その重量が重くなる欠点があった。
そこで本発明はかかる問題点を解決することを課題とする。

請求項１に記載の本発明は、内部に被冷却流体を流通させる複数の偏平チューブ(1)が並列されたコア(2)と、そのコア(2)の外周を被蔽して偏平チューブ(1) の外周に冷却水(3)が流通するケーシング(4)とを有し、
夫々の前記偏平チューブ(1)の外面にはチューブ間隔保持用の複数のディンプル(5)が互いに離間して一体的に突設形成され、並列された方向の最外側の偏平チューブ(1)の各ディンプル(5)が前記ケーシング(4)の内面に部分的に接触し且つ、その接触部がろう付け固定されて、ケーシング(4)とその偏平チューブ(1)との隙間に冷却水路(6)が形成される熱交換器において、
前記ケーシング(4)の内面には、対向する偏平チューブ(1)の各ディンプル(5)の先端面に整合して、それと接触してろう付け固定される複数の低い第１凸部(7)と、そのディンプル(5)に対してその平面方向両側に隣接する偏平チューブ(1)の隣接平面(8) に部分的に接触してろう付け固定される一対の高い第２凸部(9) と、を有することを特徴とする熱交換器である。
請求項２に記載の本発明は、請求項１において、
前記一対の第２凸部(9)と第１凸部(7)は、前記冷却水(3)の流通方向に一直線上に並列された熱交換器である。

本発明の熱交換器は、ケーシング４内に冷却水３が流通する熱交換器において、そのケーシング４に対向する偏平チューブ１の各ディンプル５に、ケーシング４の第１凸部７が接触してろう付け固定されると共に、そのディンプル５の両側に隣接する隣接平面８にケーシング４の第２凸部９が接触してろう付け固定されるから、全体のろう付け面積を大きくして、加圧力を分散させて、耐圧性を向上する。
即ち、各ろう付け部に応力を分散して負担させ、過大な応力集中を防ぎ、ろう付けの信頼性を向上し、冷却水側の耐圧性を向上しうる。そして、比較的板厚の薄いケーシングおよび偏平チューブを用いることができ、軽量で安価な熱交換器を提供できる効果がある。
上記構成において、請求項２に記載のように、一対の第２凸部９と第１凸部７とを冷却水３の流通方向に一直線上に並列させた場合には、冷却水３の流通を円滑に行い、流通にともなう圧力損失を減じて熱交換を促進しうる。

次に図面に基づいて本発明の実施の形態につき説明する。
図１は本発明の熱交換器の要部縦断面図であって、図３におけるＩ−Ｉ矢視断面略図である。また、図２は図１のＩＩ部拡大図、図３は同熱交換器の正面図、図４は同側面図、図５は図２のＶ−Ｖ矢視断面図である。また、図６は本発明の熱交換器のケーシング４内面に設けた第１凸部７および第２凸部９の斜視略図である。そして、図７は同熱交換器に用いられる偏平チューブ１の斜視図、図８は同偏平チューブ１の積層状態を示すコア２の斜視略図である。

この熱交換器は、図１に示す如く、偏平チューブ１が多数並列されたコア２と、その外周を被蔽するケーシング４とを有する。コア２は図８に示す如く、偏平チューブ１の積層体からなり、その偏平チューブ１は、図７に示す如く、その両端部（一方側の端部を省略）が厚み方向に拡開された断面方形の拡開部１aを有し、その拡開部１aを除いて多数のディンプル５が偏平チューブ１の表面および裏面の外側に夫々突設されている。このディンプル５は端面が平坦な円錐台形に形成され、その高さは拡開部１aの突出高さに等しい。また、拡開部１aはその開口が矩形に形成され、その中央の一方側に爪部１５が設けられ、他方側に欠切部１４が形成されている。
そして図８のごとく、それぞれの偏平チューブ１を積層したとき、各拡開部１aの外面が互いに接触し且つ、隣接する欠切部１４と爪部１５とが互いに嵌着される。また、それぞれのディンプル５が接触し、各偏平チューブ１間の隙間に冷却水路６が形成される。そして、各偏平チューブ１内にはインナーフィン１３が挿入されて、コア２を構成する。

次に、図３，図４に示すケーシング４は、そのケーシング本体が箱状に形成され、その開口をケーシング蓋で閉塞する。そのケーシング４の長手方向両端には一対のタンク１１が一体に設けられると共に、コア収納部の側面に一対の冷却水タンク１０が一体に突設され、各タンク１１および冷却水タンク１０に出入口パイプ１２が連通される。ケーシング４の板厚は偏平チューブ１の板厚の数倍以上に形成され、それぞれは、金属板のプレス成形体よりなる。そして図３に示す如く、ケーシング４の内面側には、多数のディンプル状の第１凸部７と第２凸部９とが一体に突設形成されている。

即ち、ケーシング４の各ディンプルは、その長手方向に一直線上に一対の第２凸部９と第１凸部７とが、その内面側に突出形成されている。この第１凸部７は図２に示す如く、偏平チューブ１のディンプル５に整合して互いに接触し、一対の第２凸部９はディンプル５の両側に隣接した平坦な隣接平面８に接触する。そして、それらの接触部間がろう材１７により、一体にろう付け固定されるものである。

なお、第２凸部９は第１凸部７に対して冷却水の流通方向の上流側と下流側とのみに設けられ、それに直行する側は図５のごとく、第２凸部は存在しない。第２凸部９の高さは第１凸部７よりもディンプル５の突出分だけ高くなっている。そして、ケーシング４の第２凸部９、第１凸部７を除いて、ケーシング４内面と偏平チューブ１との隙間に冷却水路６が形成される。なお、各偏平チューブ１どうしはディンプル５において互いに接触しその接触部がろう付け固定される。さらには、偏平チューブ１の拡開部１aどうし及び、その拡開部１aとケーシング４との間も一体にろう付け固定される。それと共に、偏平チューブ１内に設けられたインナーフィン１３と偏平チューブ１内面との間も一体にろう付け固定される。

このようにしてなる熱交換器は、一例として一方のタンク１１の出入口パイプ１２から被冷却流体１６が流入し、各偏平チューブ１内を流通して他方のタンク１１および出入口パイプ１２からそれが流出する。そして、冷却水３が一方の冷却水タンク１０の出入口パイプ１２から流入し、各偏平チューブ１外周を流通して他方の冷却水タンク１０および出入口パイプ１２からそれが外部に導かれ、両流体間に熱交換が行われるものである。

ケーシング４の内面は、前述のように部分的に偏平チューブ１外面とろう付け固定されるが、そのろう付け部は偏平チューブ１のディンプル５のみでなく、そのディンプル５を取り囲むように一対の第２凸部９においても、ろう付け固定される。そのため、ろう付け面積が大きくなり、水圧による応力が各部に分担される。即ち、ろう付け面積の増大により各部の応力分担が小さくなり、過度な応力集中を防止して、ろう付け部の強度を高くすることができる。それにより熱交換器の品質を向上すると共に、偏平チューブ１およびケーシング４の板厚を薄くすることができ、軽量で低価格の熱交換器を提供できることになる。それと共に、第２凸部９と第１凸部７とは冷却水の流れ方向に並列されているため、冷却水の流れを阻害することがない。

本発明の熱交換器の要部縦断面図であって、図３のＩ−Ｉ矢視断面略図。図１のＩＩ部拡大図。同熱交換器の正面図。同側面図。図２のＶ−Ｖ矢視断面略図。

ケーシング４内面に設けられた一対の第２凸部９と第１凸部７との斜視略図。本熱交換器に用いられる偏平チューブ１の要部斜視図。同偏平チューブ１の積層体からなるコア２の斜視略図。従来型熱交換器におけるケーシング４と偏平チューブ１のディンプル５とのろう付け部を示す要部縦断面図。

符号の説明

１偏平チューブ
1a 拡開部
２コア
３冷却水
４ケーシング
５ディンプル
６冷却水路
７第１凸部
８隣接平面

９第２凸部
10 冷却水タンク
11 タンク
12 出入口パイプ
13 インナーフィン
14 欠切部
15 爪部
16 被冷却流体
17 ろう材
18 凸部

Claims

内部に被冷却流体を流通させる複数の偏平チューブ(1)が並列されたコア(2)と、そのコア(2)の外周を被蔽して偏平チューブ(1) の外周に冷却水(3)が流通するケーシング(4)とを有し、
夫々の前記偏平チューブ(1)の外面にはチューブ間隔保持用の複数のディンプル(5)が互いに離間して一体的に突設形成され、並列された方向の最外側の偏平チューブ(1)の各ディンプル(5)が前記ケーシング(4)の内面に部分的に接触し且つ、その接触部がろう付け固定されて、ケーシング(4)とその偏平チューブ(1)との隙間に冷却水路(6)が形成される熱交換器において、
前記ケーシング(4)の内面には、対向する偏平チューブ(1)の各ディンプル(5)の先端面に整合して、それと接触してろう付け固定される複数の低い第１凸部(7)と、そのディンプル(5)に対してその平面方向両側に隣接する偏平チューブ(1)の隣接平面(8)に部分的に接触してろう付け固定される一対の高い第２凸部(9)と、を有することを特徴とする熱交換器。
請求項１において、
前記一対の第２凸部(9)と第１凸部(7)は、前記冷却水(3)の流通方向に一直線上に並列された熱交換器。