JP5486841B2 - ドロンカップ型熱交換器 - Google Patents

Description

この発明は、熱交換部のコアユニットを多段に接合するドロンカップタイプのオイルクーラー、エバポレータ、インタークーラー又はラジエータのような中空構造を有する熱交換器の構造に関するものである。

従来、熱交換器には、熱交換部を多段に接合することにより構成したものがある。この種の熱交換器は、いわゆるドロンカップタイプ（Ｄｒａｗｎ Ｃｕｐ）構造と呼ばれる中空構造を有し、銅やアルミニウム又は銅合金やアルミニウム合金を芯材とし、その片面又は両面にろう材を皮材としてクラッドしたブレージングシートを用いて多段にドロンカップを真空中や雰囲気炉等でろう付け加熱を行う方法で製造され、オイルクーラー、エバポレータ、インタークーラー又はラジエータとして、ドロンカップ中空部内側を流れる流体と中空部流路の表面を流れる流体の熱交換器を行うものである。

従来のドロンカップタイプの熱交換器の一例を図６に示す。図６に示すように、車両空調用ラジエータにおいては、２枚のドロンカッププレート２を最中状に接合して構成される断面偏平状のチューブ相互の間に、コルゲートフィン３を介在させて積層して配設して真空ろう付け又は雰囲気炉にて一体ろう付けして製造されている。図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図６に示した車両空調用ラジエータの正面図、平面図、左側面図である。図８は、図６および図７のドロンカッププレート２の接合された部分の矢視方向の断面を示したものである。この断面は熱交換器１の上側のものであるが、下側も同じ断面である。なお、ドロンカッププレート２はアルミ板または銅板の表面にろう材をクラッドしたものを最中の皮状にプレス成形し、内部に中空部を形成するよう積層している。また、冷却水流通路となるよう連通孔７が形成されている。

上述したドロンカップ型の車両空調用ラジエータには、図６に示すようにエンドプレート４の連通孔７に対応する位置に流体流入口５及び流体流出口６が設けられている。これにより、流体流入口５からドロンカップ内に流入した流体は、熱交換器１の下側の連通孔７から流体流通路８を流通し、上昇しながら、冷却風路１０を流通する空気と熱交換を行って冷却され、熱交換器１の上側の連通孔７を流通し、流体流出口６から回路に戻って行く。
この種の熱交換器については、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３にその構造、製法についての記載がある。

特開平５−１０４２８６号公報（段落番号０００４、図８） 特許第４０４８６２９号公報（段落番号００１８、図１） 特開２００５−３７０３１号公報（段落番号００１０、図１）

このような熱交換器は、冷却装置として密閉回路内に組込まれ使用される場合、封入された冷媒が回路内にある発熱部で加熱されると、冷媒は、温度上昇し、沸騰、蒸発し、回路内の内圧が大気圧よりも上昇する。また、発熱部が冷えると内部の圧力は低下する。この内圧の変動に伴い、熱交換器のドロンカッププレート２は、図９の破線で示すように積層方向に伸縮を繰返す。一般に熱交換器のドロンカップの板厚は、０．３乃至１ｍｍ程度で有り、近年の軽量化設計に対応した板厚０．３mm以下の薄肉構造では、ドロンカップの伸縮変形に伴い、絞り成形された角部付近に発生する繰返し応力による疲労寿命の低減が懸念される。

この発明は、上記課題を解決すべくなされたものであり、ドロンカップ熱交換器の内圧変動に伴う積層方向の伸縮変形を抑制し、製品の信頼性の向上が可能な熱交換器の構造を提供するものである。

この発明に係るドロンカップ型熱交換器は、上下を最中状に成形し、中間部を細長扁平形状を成す一対のドロンカッププレートで構成し、前記ドロンカッププレートの相互の間に、コルゲートフィンを介在させて積層した中空の扁平状伝熱管を多段に接合して流体流入口および流体流出口を形成する熱交換器の接合構造であって、前記一対のドロンカッププレートは、細長扁平形状を成し上下に延在する前記ドロンカッププレートの一端部に前記流体流入口を設け、前記流体流入口と対称位置となる前記ドロンカッププレートの他端部に前記流体流出口を設けて、前記流体流入口と前記流体流入口との間を連通する流体流路を形成するとともに、前記一対のドロンカッププレートの接合周縁部を前記扁平状伝熱管の積層方向に沿って連結する連結部材を設けたけたものであり、前記連結部材は、前記一対のドロンカッププレートの接合周縁端が嵌合する櫛状の嵌合溝を有し、前記扁平状伝熱管の積層方向に沿って、前記接合周縁部を前記嵌合溝に嵌合させて接合したことを特徴とするものである。

この発明によれば、前記ドロンカップの周縁を積層方向に相互に連結する部材であって、ドロンカッププレートの接合周縁端を嵌合する櫛状の嵌合溝を有する連結部材を設けたので、扁平状伝熱管を構成するそれぞれのドロンカッププレートを連結部材により櫛状の嵌合溝で確実に保持し、ドロンカップの積層方向に対して伸縮変形を規制するよう構成されており、ドロンカップ内を流れる流体の温度変化による内圧変動に伴う、伸縮変形を抑制することができ、内圧変動に伴う繰り返し変形により発生する応力を低減できるので、熱交換器の疲労寿命の向上が期待でき、製品の信頼性を向上させることができ、しかも、上下に延在するドロンカッププレートの一端部に設けた流体流入口と対称位置となるドロンカッププレートの他端部に流体流出口を設けることによって、変形応力をより低減でき製品の信頼性を一層向上させることができる。

この発明に係る実施の形態１における熱交換器の斜視図。 この発明の実施の形態１における熱交換器の部分断面図。 この発明の実施の形態２における熱交換器の斜視図。 この発明の実施の形態３における熱交換器の斜視図。 この発明の実施の形態３における熱交換器の部分断面図。 従来の熱交換器の斜視図。 従来の熱交換器の正面図、平面図、左側面図。 従来の熱交換器の部分断面図。 従来の熱交換器におけるドロンカッププレートの伸縮状態を説明する部分断面図。

以下、この発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明に係る熱交換器の接合構造の一実施の形態として、水冷式のラジエータの斜視図を示している。
この熱交換器（ラジエータ）１は、上下を最中状に成形し、中間部を細長扁平形状を成す一対のドロンカッププレート２で構成し、２枚のドロンカッププレート２の相互の間に、コルゲートフィン３を介在させて積層し配設して真空ろう付けまたは雰囲気炉にて一体ろう付けして製造したものである。このときに、連結部材９をドロンカッププレート２の側面の合せ部の周縁に連結し、一体ろう付けしている。

なお、図１に示す実施例では、連結部材９をドロンカッププレート２の側面の上下各２箇所、計４箇所に設置している。連結部材９は、溝型断面をしており、ドロンカップ２の合わせ部の積層ピッチに合致する櫛状の切り込み（嵌合溝）を設け、図２に示すように合わせ部周縁に嵌合するように設置されている。すなわち、連結部材９の櫛状の嵌合溝により、ドロンカッププレート２が重ね合わされた周縁部が連結されるようになっている。
ドロンカッププレート２が重ね合わされた周縁部の板厚は、ドロンカッププレート２の厚さの倍になっており、機械的強度が大きい。この部分で連結部材９によりドロンカッププレート２を連結するため、確実にドロンカッププレート同士を固定でき、ドロンカップの変位を合理的に抑制できる。

このように連結部材９を設けることにより、積層されたドロンカップの積層方向に対して伸縮変形が規制されて、ドロンカッププレート内を流れる流体の温度変化による内圧変動に伴う伸縮変形を抑制することができる。このため、内圧変動に伴う繰り返し変形により発生する応力を低減できるので、熱交換器の疲労寿命の向上が期待でき、製品の信頼性を向上させることができる。
なお、連結部材９の形状は上記した嵌合溝を有するものに限定されるものではなく、ドロンカッププレート２の周縁部と接合する構造で、ドロンカッププレート２の積層方向の伸縮変形を規制する梁状のもので構成すれば他の形状であってもよい。また、上記実施の形態においては、ラジエータについて説明したが、オイルクーラー等、他の熱交換器にも適用可能である。

実施の形態２．
図３は、この発明に係る熱交換器の他の接合構造の一実施形態を示す斜視図である。
この熱交換器（ラジエータ）１の実施例では、図３に示すように、巾広の連結部材１９をドロンカッププレート２の上面と底面に設置したものである。なお、連結部材１９は、実施の形態１と同様、ドロンカップ２の合わせ部の積層ピッチに合致する櫛状の切り込み（嵌合溝）を設け、実施の形態１と同様に一対のドロンカッププレート２の合わせ部周縁に嵌合するように設置されている。

このように熱交換器の上面と底面に連結部材１９を設けることによっても、積層されたドロンカップの積層方向に対して伸縮変形が規制されて、ドロンカッププレート内を流れる流体の温度変化による内圧変動に伴う、伸縮変形を抑制することができる。したがって、実施の形態１と同様に内圧変動に伴う繰り返し変形により発生する応力を低減できるので、熱交換器の疲労寿命の向上が期待でき、製品の信頼性を向上させることができる。

実施の形態３．
図４は、この発明に係る熱交換器の接合構造のさらに他の一実施形態を示す斜視図である。
この熱交換器（ラジエータ）１における連結部材２９は、ドロンカッププレート２の最中状に成形する部分の周縁部に連続してドロンカップの積層方向に伸ばした舌片２９ａからなる。この舌片２９ａは先端部をＬ型に曲げられ、曲げられた先端部同士が対面して構成される。この舌片２９ａの隣り合う先端部相互を図５（図４矢視断面）に示すように密着させ、ろう付けして、ドロンカッププレート２相互を連結するようにしたのものである。

このようにドロンカッププレート２の本体から伸ばしたＬ型の曲げ連結部材２９を設け、これらを相互に連結することにより、積層されたドロンカップの積層方向に対して伸縮変形が規制されて、ドロンカッププレート内を流れる流体の温度変化による内圧変動に伴う伸縮変形を抑制することができる。また、この構造により、連結部材がドロンカップと一体で形成でき、簡素化と軽量化を図ることができる。
したがって、このものにおいても実施の形態１と同様に内圧変動に伴う繰り返し変形により発生する応力を低減できるので、熱交換器の疲労寿命の向上が期待でき、製品の信頼性を向上させることができる。

１ 熱交換器、２ ドロンカッププレート、３ コルゲートフィン、４ エンドプレート、５ 流体流入口、６ 流体流出口、７ 連通孔、８ 流体流通路、９、１９、２９ 連結部材、１０ 冷却風路、２９ａ 舌片。

Claims (3)

1. 上下を最中状に成形し、中間部を細長扁平形状を成す一対のドロンカッププレートで構成し、前記ドロンカッププレートの相互の間に、コルゲートフィンを介在させて積層した中空の扁平状伝熱管を多段に接合して流体流入口および流体流出口を形成する熱交換器の接合構造であって、前記一対のドロンカッププレートは、細長扁平形状を成し上下に延在する前記ドロンカッププレートの一端部に前記流体流入口を設け、前記流体流入口と対称位置となる前記ドロンカッププレートの他端部に前記流体流出口を設けて、前記流体流入口と前記流体流入口との間を連通する流体流路を形成するとともに、前記一対のドロンカッププレートの接合周縁部を前記扁平状伝熱管の積層方向に沿って連結する連結部材を設けたものであり、前記連結部材は、前記一対のドロンカッププレートの接合周縁端が嵌合する櫛状の嵌合溝を有し、前記扁平状伝熱管の積層方向に沿って、前記接合周縁部を前記嵌合溝に嵌合させて接合したことを特徴とするドロンカップ型熱交換器。
2. 前記ドロンカッププレートの側面の上下各２箇所を櫛状の嵌合溝を有する連結部材で連結したことを特徴とする請求項１記載のドロンカップ型熱交換器。
3. 前記ドロンカッププレートの上面と底面を櫛状の嵌合溝を有する巾広の連結部材で連結したことを特徴とする請求項１記載のドロンカップ型熱交換器。

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