CN106030235A - 热交换器 - Google Patents

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CN106030235A
CN106030235A CN201580008461.6A CN201580008461A CN106030235A CN 106030235 A CN106030235 A CN 106030235A CN 201580008461 A CN201580008461 A CN 201580008461A CN 106030235 A CN106030235 A CN 106030235A
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core
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heat exchanger
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大久保厚
文后卓也
坂井耐事
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T Rad Co Ltd
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Toyo Radiator Co Ltd
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Abstract

本发明的课题在于防止高温的被冷却体进行流通的热交换器中的侧梁的针对热应力的变形。侧梁(5)在其主体部(5a)的长度方向的全长范围内形成为横截面具有侧壁部(5d)与底部(5c)的槽形，并设有在长度方向两端部朝向芯部(3)的外侧形成为阶梯状的阶梯部(5b)、以及将阶梯部(5b)的前端与根基部斜向一体连结的一个以上斜柱状的肋部(9)。

Description

热交换器
技术领域
本发明涉及一种热交换器，该热交换器在汽车用散热器等中防止运转中的芯部的热膨胀所引起的变形。
背景技术
如图7所示那样，冷却发动机冷却水的热交换器构成为，扁平管1与波纹翅片2交替排列，将各扁平管1的两端插入一对管板4而形成芯部3，在各管板4上配置未图示的罐主体，并且在芯部3的两侧配置侧梁5。
该侧梁5形成为如下构造：长度方向的中间部具有侧壁，横截面形成为“コ”字状，但两端部不具有侧壁。
而且，冷却发动机而成为高温的冷却水从一方的罐主体向各扁平管1内流通，引导至另一方的罐主体，向扁平管1的外表面侧以及波纹翅片2侧进行送风，与高温冷却水之间进行热交换。
当高温的冷却水在扁平管1内流通时，该扁平管1以及波纹翅片2沿扁平管1的长度方向伸长，并且还在与其正交的方向上膨胀。另一方面，由于侧梁5存在于芯部3的两侧，几乎不存在温度变化，因此维持其状态。
但是，在图7那样的热交换器的情况下，在侧梁5与扁平管1之间产生热膨胀之差，在扁平管1与管板4的根基部、尤其是位于最外侧的扁平管与管板4的根基部产生应力集中，在该部分产生龟裂。另外，若扁平管1膨胀，则侧梁5随之发生变形，产生热交换器整体的强度受损的问题。
发明内容
发明要解决的课题
因此，本发明的课题在于，使热交换器中使用的侧梁5的热应力耐受性(刚性、延展性等)提高。
用于解决课题的手段
技术方案1涉及一种热交换器，其构成为，扁平管(1)与波纹翅片(2)交替排列而构成芯部(3)，各扁平管(1)的两端插入固定于一对管板(4)，并且在芯部(3)的两侧配置侧梁(5)，该侧梁(5)的长度方向的两端与管板(4)的长度方向的两方的侧壁(6)固定为一体，其特征在于，
所述侧梁(5)在其主体部(5a)的长度方向的全长范围内弯折形成为横截面具有侧壁部(5d)与底部(5c)的槽形，在所述侧梁(5)的长度方向两端部，且在所述底部(5c)的宽度方向的中间部分，朝向外侧一体地突出设置形成有一个以上肋部(9)。
技术方案2在技术方案1所述的热交换器的基础上，其特征在于，
所述侧梁(5)具有与所述芯部(3)的长度大致相等的主体部(5a)、以及通过所述主体部(5a)的长度方向的前端部朝向所述芯部(3)的外侧突出而形成为阶梯状的阶梯部(5b)，该阶梯部(5b)的前端部与一对所述管板(4)的所述侧壁(6)固定为一体，
在该侧梁(5)的所述阶梯部(5b)且在该侧梁(5)的底部(5c)的宽度方向的中间部分，朝向芯部(3)的外侧一体地突出设置形成有将阶梯部(5b)的前端部与主体部(5a)之间斜向连结的一个以上斜柱状的肋部(9)。
技术方案3在技术方案2所述的热交换器的基础上，其特征在于，
所述侧梁(5)的阶梯部(5b)具有设有斜柱状的所述肋部(9)的部分以外的阶梯面形成为水平的水平阶梯面(5e)，一对所述管板(4)的底部(4a)的外表面落位于该水平阶梯面(5e)，
所述侧梁(5)的所述斜柱状的肋部(9)的前端(8)构成为，至少到达至管板(4)的所述底部(4a)的外表面的位置。
技术方案4涉及一种热交换器，其构成为，扁平管(1)与波纹翅片(2)交替排列而构成芯部(3)，各扁平管(1)的两端插入固定于一对管板(4)，并且在芯部(3)的两侧配置侧梁(5)，该侧梁(5)的长度方向的两端与管板(4)的长度方向的两方的侧壁(6)固定为一体，其特征在于，
所述侧梁(5)在其主体部(5a)的长度方向的全长范围内弯折形成为横截面具有侧壁部(5d)与底部(5c)的槽形。
技术方案5在技术方案4所述的热交换器的基础上，其特征在于，
所述侧梁(5)具有与所述芯部(3)的长度大致相等的主体部(5a)、以及通过所述主体部(5a)的长度方向的前端部朝向所述芯部(3)的外侧突出而形成为阶梯状的阶梯部(5b)，该阶梯部(5b)的前端部与一对所述管板(4)的所述侧壁(6)固定为一体。
技术方案6在技术方案1至5中任一项所述的热交换器的基础上，其特征在于，
在沿侧梁(5)的长度方向而与所述管板(4)充分分离的位置处，具有将该槽形的侧梁(5)的主体部(5a)的底部(5c)切开而成的无底部(10)，并且在该无底部(10)的位置处，侧梁(5)的两侧壁部(5d)被弯折成波形，形成有使该侧梁(5)在长度方向上容易变形的应力吸收部(11)。
发明效果
对于技术方案1，由于在侧梁5的长度方向的全长范围内，侧梁5的横截面被一体地弯折形成为槽形，在侧梁5的长度方向两端部的位置处，且在所述底部5c的宽度方向的中间部分处，朝向外侧一体地形成有一个以上肋部9，因此侧梁5的两端部的刚性得到强化，即使在热交换器的运转中施加使其芯部向平面方向两侧鼓出的应力，也能够可靠地阻止与侧梁5邻接的扁平管的根部的龟裂，提供可靠性高的热交换器。
技术方案2构成为，利用一个以上斜柱状的肋部9将侧梁5的主体部5a与阶梯部5b的前端部之间斜向连结。因此，能够利用侧梁的阶梯部5b的斜柱状的肋部9进一步有效地支承向侧梁施加的应力，能够防止侧梁的变形。由此，防止与该阶梯部5b邻接的扁平管1的根基产生变形、龟裂，提高热交换器的可靠性。
对于技术方案3，在上述结构中，由于侧梁5的阶梯部5b成为水平阶梯面5e，使管板4的底部4a的外表面落位于该水平阶梯面5e，因此能够更有效地支承应力，能够防止侧梁的阶梯部5b的变形。
另外，技术方案4、5删减了上述技术方案1或者技术方案2的肋部9的结构。在这样的侧梁5中，也能够可靠地阻止与侧梁5邻接的扁平管的根部的龟裂，提供可靠性高的热交换器。
对于技术方案6，由于在沿侧梁5的长度方向而与管板4充分分离的位置处，具有将该槽形的侧梁5的主体部5a的底部5c切开而成的无底部10，并且在该无底部10的位置处，将侧梁5的两侧壁部5d弯折成波形，形成有使该侧梁5在长度方向上容易变形的应力吸收部11，因此，针对沿侧梁5的伸长方向施加的应力，也能够有效地吸收该应力。
附图说明
图1是本发明的第一实施例的热交换器的侧梁5的主要部位立体图。
图2是该侧梁5的主要部位纵剖视图。
图3是本发明的另一例的热交换器的侧梁5的主要部位立体图(A)及其主要部位纵剖视图(B)。
图4是本发明的另一例的热交换器的侧梁5的主要部位立体图(A)及其主要部位纵剖视图(B)。
图5是示出本发明的第二实施例的热交换器的侧梁5、且在该侧梁5上设有应力吸收部11的主要部位立体图。
图6是本发明的第三实施例的热交换器的侧梁5的主要部位纵剖视图(A)及其主要部位横截面图(B)。
图7是现有型热交换器的主要部位纵剖视图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。
图1～图2是示出本发明的第一实施例的图。
实施例1
本发明的热交换器利用波纹翅片2与扁平管1形成芯部3，各扁平管1的两端插入管板4的管插入孔，在该芯部的两端配置侧梁5。而且，本发明的特征在于该侧梁5与芯部3、管板4的接合部。
在该例中，如图1所示那样，侧梁5在其槽底5c的长度方向的全长范围内弯折形成一对侧壁5d，其横截面形成为槽形。
在该侧梁5的长度方向两端部，设置通过前端部向芯部3的外侧突出而形成为阶梯状的阶梯部5b，并且在该阶梯部5b的宽度方向中央，朝向芯部3的外侧一体地突出设置有斜柱状的肋部9。该阶梯部5b的位置形成在与后述的管板4和扁平管1的根基部附近相当的位置。
该肋部9细长地形成在侧梁5的宽度方向中央部分，倾斜地呈斜柱状连结阶梯部5b的根部7(在本例中为侧梁5的主体部5a的底部5c)与其前端8部分之间。阶梯部5b除了设有斜柱状的肋部9的部分以外，其阶梯面5e形成为水平。
接下来，管板4形成为具有周缘立起的环状的侧壁6的碟状，在其底部4a并列穿设有多个供扁平管1插入的插入孔。在该管板4的底部4a的周缘部设有供密封件配置的环状槽。
在该例中，如图2所示，管板4的侧壁6的外表面与侧梁5的阶梯部5b的前端部接合，该阶梯部5b的阶梯面5e与管板4的底部4a的外表面接合。由此，侧梁5的刚性提高，能够充分地支承对该部分施加的应力。
另外，在图1、图2的例子中，设于侧梁5的斜柱状的肋部9的一方的端部位于阶梯部的根部7，另一方的端部到达至管板4的底部4a的外表面的位置。因此，侧梁5的阶梯部5b的宽度方向的中间部形成肋部9，故而不存在阶梯面5e。
如图1所示那样，具有这样的侧梁5的热交换器构成为，在内部流通被冷却体的扁平管1与波纹翅片2交替排列，使各扁平管1的两端贯穿于管板4而形成芯部3。而且，在波纹翅片2的排列方向两端位置配置有侧梁5(右侧省略)。上述的各部件由铝材(包括铝合金)构成，这些部件之间通过在高温的炉内进行钎焊而固定为一体。
而且，在该管板4上，隔着密封件覆盖嵌合未图示的设有被冷却体的出入口导管的树脂制罐，从而完成热交换器。
需要说明的是，罐可以不是树脂制，也可以由铝材制作。该情况下，罐与管板4通过钎焊或焊接而一体地安装。
作用
在图1、图2的实施例中，若在热交换器的内部流通高温的被冷却体，则在位于其芯部3的最外侧的扁平管与管板4的根基部产生应力集中。
该侧梁5在其长度方向两端部形成阶梯部5b，并且一对侧壁5d在包括该阶梯部5b在内的、长度方向全长范围内弯折形成。另外，由于在该阶梯部5b设有斜柱状的肋部9，因此即使在热交换器的该部分产生应力集中，也能够具有能充分支承该应力的强度，不会在扁平管产生龟裂、变形，无需担心被冷却体泄漏。
在该例子中，仅设有一个斜柱状的肋部9，但也能够设置多个该肋部9。
说明与侧梁5的肋部9的形状相关的其他例。
图3以及图4示出使设于侧梁5的肋部9的形状发生变形的情况。其作用效果与第一实施例的肋部9相同。
在图3的例子中，该斜柱状的肋部9较宽地形成在侧梁5的宽度方向中央部分，斜向地呈斜柱状连结阶梯部5b的根部7(在该例子中为侧梁5的主体部5a的底部5c)与管板4的侧壁6之间。这样，若斜柱状的肋部9形成得较宽且较长，则该部分的强度提高，针对应力的支承力增加。
图4是又一例，其与图1的第一实施例的不同之处仅在于，将斜柱状的肋部9变更为通常的肋部9，并列设置有两条该肋部9。
第一实施例以及其他例所介绍的侧梁5的肋部9的形状、数量用于例示，只要不脱离从本申请的权利要求书导出的作用效果，能够变更其设计。
实施例2
图5是本发明的又一实施例，是作为一例而在具有肋部9的侧梁5上设有吸收沿伸缩方向施加的应力的应力吸收部11的例子。
该侧梁5具有上述图4的肋部9的构造，并且在与管板4充分分离的位置处具有将底部5c切开成H型而成的无底部10。另外，在该无底部10的位置处将侧壁部5d弯曲成波形，形成应力吸收部11。该应力吸收部11在伴随着热交换器的运转而芯部3沿扁平管1的长度方向膨胀时与之相应地使侧梁5容易地变形。而且，该无底部10以及应力吸收部11以距上下一对管板4大致相等距离的方式分别形成有一对。同样，在未图示的右侧的侧梁5上也形成有上述结构。
接下来，说明关于应力吸收部11的成形方法的一例。首先，在侧梁5的底部5c的全部宽度范围内，通过冲压成形切出H状的狭缝，形成无底部10。此时，H的上凸缘以及下凸缘沿着侧壁部5d配置。由此，在该无底部10的位置，侧梁5对于朝向其宽度方向的外力容易地变形。对此，在该侧梁5的位置，沿宽度方向对两侧壁部5d进行冲压成形，使其波形彼此对置。
作用
在上述的例子中，若在热交换器的内部流通高温的被冷却体，则芯部3在该扁平管1的长度方向以及与其正交的方向上热膨胀。扁平管1的长度方向上的热膨胀被侧梁5的应力吸收部11吸收。接下来，针对基于芯部3朝向宽度方向的热膨胀而施加的侧梁5的负载，应力吸收部11的截面系数变大，不会变形。
另外，在侧梁5与管板4的根基处设有阶梯部5b、肋部9以及侧壁5d，其中，该侧壁5d设于包括该阶梯部5b、肋部9在内的侧梁5的全长范围，因此，尤其防止侧梁5的根基的变形。由此，能够防止位于芯部3的最侧端的扁平管1的根基的变形以及与之相伴的扁平管的根基的龟裂。
实施例3
图6是本发明的又一实施例，该例的侧梁5不具有阶梯部5b，在其主体部5a的长度方向的全长范围内将横截面弯折形成为槽形，在其长度方向两端部，肋部9朝向芯部3的外侧突出设置形成为凸条。
需要说明的是，在第一实施例中，示出了将侧梁5的阶梯部5b的阶梯面5e与管板4的底部4a的外表面接合的例子，但也可以采用在它们之间设置间隙而不使阶梯面5e与底部4a接合的构造。
附图标记说明
1 扁平管
2 波纹翅片
3 芯体
4 管板
4a 底部
5 侧梁
5a 主体部
5b 阶梯部
5c 底部
5d 侧壁
5e 阶梯面
6 侧壁
7 根部
8 前端
9 肋部
10 无底部
11 应力吸收部

Claims (6)

1.一种热交换器，其构成为，扁平管(1)与波纹翅片(2)交替排列而构成芯部(3)，各扁平管(1)的两端插入固定于一对管板(4)，并且在芯部(3)的两侧配置侧梁(5)，该侧梁(5)的长度方向的两端与管板(4)的长度方向的两方的侧壁(6)固定为一体，
其特征在于，
所述侧梁(5)在其主体部(5a)的长度方向的全长范围内弯折形成为横截面具有侧壁部(5d)与底部(5c)的槽形，在所述侧梁(5)的长度方向两端部，且在所述底部(5c)的宽度方向的中间部分，朝向外侧一体地突出设置形成有一个以上肋部(9)。
2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，
所述侧梁(5)具有与所述芯部(3)的长度大致相等的主体部(5a)、以及通过所述主体部(5a)的长度方向的前端部朝向所述芯部(3)的外侧突出而形成为阶梯状的阶梯部(5b)，该阶梯部(5b)的前端部与一对所述管板(4)的所述侧壁(6)固定为一体，
在该侧梁(5)的所述阶梯部(5b)且在该侧梁(5)的底部(5c)的宽度方向的中间部分，朝向芯部(3)的外侧一体地突出设置形成有将阶梯部(5b)的前端部与主体部(5a)之间斜向连结的一个以上斜柱状的肋部(9)。
3.根据权利要求2所述的热交换器，其特征在于，
所述侧梁(5)的阶梯部(5b)具有设有斜柱状的所述肋部(9)的部分以外的阶梯面形成为水平的水平阶梯面(5e)，一对所述管板(4)的底部(4a)的外表面落位于该水平阶梯面(5e)，
所述侧梁(5)的所述斜柱状的肋部(9)的前端(8)构成为，至少到达至管板(4)的所述底部(4a)的外表面的位置。
4.一种热交换器，其构成为，扁平管(1)与波纹翅片(2)交替排列而构成芯部(3)，各扁平管(1)的两端插入固定于一对管板(4)，并且在芯部(3)的两侧配置侧梁(5)，该侧梁(5)的长度方向的两端与管板(4)的长度方向的两方的侧壁(6)固定为一体，
其特征在于，
所述侧梁(5)在其主体部(5a)的长度方向的全长范围内弯折形成为横截面具有侧壁部(5d)与底部(5c)的槽形。
5.根据权利要求4所述的热交换器，其特征在于，
所述侧梁(5)具有与所述芯部(3)的长度大致相等的主体部(5a)、以及通过所述主体部(5a)的长度方向的前端部朝向所述芯部(3)的外侧突出而形成为阶梯状的阶梯部(5b)，该阶梯部(5b)的前端部与一对所述管板(4)的所述侧壁(6)固定为一体。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的热交换器，其特征在于，
在沿侧梁(5)的长度方向而与所述管板(4)充分分离的位置处，具有将该槽形的侧梁(5)的主体部(5a)的底部(5c)切开而成的无底部(10)，并且在该无底部(10)的位置处，侧梁(5)的两侧壁部(5d)被弯折成波形，形成有使该侧梁(5)在长度方向上容易变形的应力吸收部(11)。
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