JP2004028464A - Heat exchanger and its manufacturing method - Google Patents
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- F28D1/0535—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight the conduits having a non-circular cross-section
- F28D1/05366—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば建設機械用ラジエータとして用いて好適な熱交換器およびその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の熱交換器は、複数のチューブと交互に積層されるフィンを有しており、チューブ内を流通する冷却水を外部の冷却空気によって冷却するようにしている。フィンは、薄肉部材から形成され、材質としては熱伝導率の優れる銅材やアルミニウム材がよく使用される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この熱交換器を建設機械用として砂や小砂利が浮遊する環境で使用するような場合に、冷却空気と共にこの砂や小砂利がフィンに当たり、その衝撃によってフィンの端部に潰れが生じる。そして、フィンの潰れにより通風抵抗が増加し、冷却性能の低下を招く。
【0004】
これを防止するために、フィンの板厚を上げたり、材質として鉄系の高強度材にしたりすることが考えられるが、コストの増加や性能低下(銅やアルミに対して鉄は熱伝導率が劣る)が避けられない。
【0005】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、高熱伝導材を薄肉で使用しつつ、フィンの潰れを防止可能とする熱交換器およびその製造方法を提供することにある。
【0006】
【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、以下の技術的手段を採用する。
【0007】
請求項1に記載の発明では、複数のチューブ(112)と交互に積層されて、互いにろう接されるフィン(111)を有する熱交換器において、フィン(111)の冷却空気流れ方向の一方の端部(111a)には、フィン(111)の板厚を厚くするようにろう材(140)が施されたことを特徴としている。
【0008】
これにより、フィン(111)の板厚および材質が本来の設定仕様のままでも端部(111a)の剛性を上げることができるので、冷却空気中に含まれる砂や小砂利等の外部衝撃によってフィン(111)の端部(111a)が潰れるのを防止できる。
【0009】
そして、請求項2に記載の発明では、ろう材(140)は、フィン(111)およびチューブ(112)のろう接に使用されるものと同一材としたことを特徴としている。
【0010】
これにより、本来のフィン(111)およびチューブ(112)のろう接と同一の温度条件で同時にフィン(111)の端部(111a)にろう材(140)を施すことができる。
【0011】
また、請求項3に記載の発明は、上記請求項1または請求項2に記載の熱交換器の製造方法に関するものであり、フィン(111)およびチューブ(112)間のろう接前、あるいはろう接後の状態のコア部(110)を用意して、フィン(111)の端部(111a)にろう材(140)を塗布し、ろう材(140)を塗布した端部(111a)が下側となるようにコア部(110)をろう接炉(200)に投入して、ろう材(140)を溶融、凝固させるようにしたことを特徴としている。
【0012】
これにより、重力によりろう材(140)が下側に垂れるので、フィン(111)の端部(111a)にろう材(140)を容易に、且つ確実に施すことができる。また、ろう材(140)は雨滴状に形成され凝固するので、フィン(111)を流通する冷却空気の乱れを抑えて通風抵抗の増加を小さく抑えることができる。
【0013】
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【0014】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)
本発明における第1実施形態を図1〜図4に示す。第1実施形態は、本発明の熱交換器を建設機械用のエンジン10を冷却するラジエータ100に適用したものとしている。
【0015】
ラジエータ100は図1に示すように、エンジンルーム1内に配設され、入口パイプ102aおよび出口パイプ103aがそれぞれゴム製のホース20によってエンジン10と接続されている。エンジン10のクランク軸にはエンジンファン30が設けられており、このエンジンファン30の回転によって冷却空気がシュラウド40を介してラジエータ100のコア部110に供給されるようにしている。尚、このラジエータ100を構成する各部材(以下で詳細説明)は、銅系合金より成り、銅系ろう材を用いるろう付け(ろう接)により互いに接合されるものとしている。
【0016】
次に、ラジエータ100の全体構成について、図2を用いて説明する。ラジエータ100は、複数のラジエータユニット101、トップタンク102、ボトムタンク103から成る。
【0017】
ラジエータユニット101は、ラジエータ100における基本パーツを成すものであり、コア部110、アッパタンク120、ロウアタンク130から成る。ここではこのラジエータユニット101の数を変えることによって、種々のエンジンバリエーションに対応できるようにしている。
【0018】
コア部110は、エンジン10から流入する冷却水を冷却する熱交換部であり、フィン111、チューブ112、サイドプレート113およびコアプレート114から成る。
【0019】
フィン111は、冷却水の熱を効率的に冷却空気側に放熱する放熱部材であり、薄肉の帯板材から波状に成形されている。チューブ112は、内部を冷却水が流通する部材であり、薄肉の帯板材から断面が偏平状に成るように折り曲げられ、端部同士が溶接されて形成されている。フィン111およびチューブ112は交互に積層され(図2中では左右方向に並べられて)、積層されたフィン111のうち、積層方向の最外方に位置するフィン111の更に外方には、補強部材としてのサイドプレート113が配設されている。
【0020】
また、コアプレート114は、アッパタンク120、ロウアタンク130の開口側が嵌合する縁立て部を有する浅い箱状部材としており、平板材の絞り加工により形成されている。コアプレート114のチューブ112の長手方向端部に対応する位置には、チューブ孔が複数設けられており、チューブ端部が嵌入され、上記したフィン111、チューブ112、サイドプレート113、コアプレート114は互いに当接する部位でろう付けされている。
【0021】
また、アッパタンク120およびロウアタンク130は、コアプレート114側が開口する箱状の容器であり、この開口側がコアプレート114に嵌合されてろう付けされている。尚、反チューブ側の面にはそれぞれこの両タンク120、130内部と連通する流入パイプ121、流出パイプ131が設けられ、ろう付けされている。
【0022】
このように形成されるラジエータユニット101は、フィン111およびチューブ112が積層される方向に複数並べられている。
【0023】
トップタンク102およびボトムタンク103は、ラジエータユニット101が並べられる方向に延びる直方体の容器であり、側面にはそれぞれそれぞれ両タンク102、103内部と連通する入口パイプ102a、出口パイプ103aが設けられ、ろう付けされている。
【0024】
トップタンク102およびボトムタンク103のラジエータユニット101側の面には、それぞれ嵌入孔102b、103bが複数設けられており、各ラジエータユニット101の流入パイプ121、流出パイプ131が嵌入されている。そして、トップタンク102およびボトムタンク103は、それぞれアッパタンク120、ロウアタンク130とろう付けされ、ラジエータ100が形成される。
【0025】
本発明の特徴部として、ラジエータユニット101のフィン111の端部111aにろう材140を設けるようにしており、以下その詳細について図3を用いて説明する。
【0026】
フィン111の端部111aは、フィン111に対して冷却空気が流れる方向の端部であり、ここでは、冷却空気の流入側としている。そしてこの端部111aには、フィン111の板厚を厚くするようにろう材140が設けられている。そして、このろう材140は、上記ラジエータ100を構成する各部材をろう付けする際のろう材と同一材としている。
【0027】
このろう材140は、具体的には図4に示す方法でフィン111に施されるようにしている。まず、図4(a)に示すように、上記各部材を組み付けて、嵌合、かしめ、治具固定等によりラジエータ100としての組み立て体を形成し、この組み立て体のコア部110の表面(フィン111の端部111a)に、ろう材パウダとバインダを配合したペーストろう材(140)を塗布する。
【0028】
そして、図4(b)に示すように、ペーストろう材(140)を塗布した端部111aが下側となるように組み立て体(ラジエータ100)をろう付け炉200に投入して、各部材の一体ろう付けと同時にペーストろう材(140)を溶融、凝固させるようにしている。
【0029】
次に、上記構成および製造方法に基づくラジエータ100の作動およびその作用効果について説明する。
【0030】
入口パイプ102aからトップタンク102内に流入するエンジン10の冷却水は、流入パイプ121を通して更に複数のラジエータユニット101に流入する。そして、複数のチューブ112内を流通する間に冷却空気との熱交換により冷却される。この時フィン111によってこの熱交換が促進される。そして、冷却水は流出パイプ131を通してボトムタンク103に集められ、出口パイプ103aから流出し、エンジン10に戻る。
【0031】
ところで、建設機械が使用される環境条件においては、空気中に巻き上げられた砂や小砂利等が冷却空気と共にラジエータ100に供給されてしまう。本発明においては、冷却空気の流入側となるフィン111の端部111aにろう材140を設けているので、フィン111の板厚および材質が本来の設定仕様のままでも端部111aの剛性を上げることができ、冷却空気中に含まれる砂や小砂利等によってフィン111の端部111aが潰れるのを防止できる。よって、コア部110における通風抵抗が増加して冷却性能が低下するのを防止できる。
【0032】
そして、このろう材140をフィン111の端部111aに施す際には、上記図4で説明したようにしているので、重力によりろう材140が下側に垂れことによって、フィン111の端部111aにろう材140を容易に、且つ確実に施すことができる。また、ろう材140は雨滴状に形成され凝固するので、フィン111を流通する冷却空気の乱れを抑えて通風抵抗の増加を小さく抑えることができる。
【0033】
また、ろう材140は、ラジエータ100を構成する各部材(フィン111やチューブ112等)をろう付けするものと同一材としているので、各部材のろう付けと同一の温度条件で同時にフィン111の端部111aにろう材140を施すことができる。
【0034】
(その他の実施形態)
上記第1実施形態では、ろう材140を施す際に、ラジエータ100の各部材の一体ろう付けと同時に行なうように説明したが、これに限らず、既にろう付けされたラジエータ100にペーストろう材(140)を塗布して、フィン111の端部111aに溶融、凝固させるようにしても良い。この場合のろう材140は、本来のラジエータ100用のろう材よりも融点の低いものを選定して、ラジエータ100側のろう付けの2次溶融を避けるようにするのが良い。
【0035】
また、ラジエータ100を構成する各部材の材質は銅系材に限らず、アルミニウムやステンレス等の材料を用いたものでも良い。
【0036】
また、建設機械用のラジエータに限らず他の4輪車用のラジエータ等に適用しても良い。4輪車においては、使用環境においてゴミや埃等がフィン111に付着することがあり、これを取り除く際に、高圧水による洗浄を行なうような場合には、フィン潰れに対する効果を発揮することができる。
【0037】
更に、ラジエータ100に代えて、他の熱交換器としてインタークーラやコンデンサ等に適用するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】ラジエータの建設機械への搭載状態を示す断面図である。
【図2】ラジエータ全体を示す分解斜視図である。
【図3】図2におけるA−A部を示す断面図である。
【図4】ラジエータ製造時における(a)はろう材塗布行程、(b)はろう付け行程を示す工程図である。
【符号の説明】
100 ラジエータ(熱交換器)
101 ラジエータユニット(熱交換器)
110 コア部
111 フィン
111a 端部
112 チューブ
140 ろう材
200 ろう付け炉(ろう接炉)[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat exchanger suitable for use as, for example, a radiator for a construction machine and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
The conventional heat exchanger has fins alternately stacked with a plurality of tubes, and the cooling water flowing in the tubes is cooled by external cooling air. The fin is formed from a thin member, and as a material, a copper material or an aluminum material having excellent thermal conductivity is often used.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, when this heat exchanger is used for construction equipment in an environment where sand or small gravel is floating, the sand or small gravel hits the fin together with the cooling air, and the impact causes the end of the fin to collapse. . Then, the ventilation resistance increases due to the collapse of the fins, and the cooling performance is reduced.
[0004]
In order to prevent this, it is conceivable to increase the thickness of the fins or to use iron-based high-strength materials, but this will increase the cost and lower the performance (iron has a higher thermal conductivity than copper and aluminum). Inferior) is inevitable.
[0005]
An object of the present invention is to provide a heat exchanger and a method for manufacturing the same, which can prevent fins from being crushed while using a high heat conductive material with a small thickness in view of the above problems.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following technical means to achieve the above object.
[0007]
According to the first aspect of the present invention, in the heat exchanger having the fins (111) alternately stacked with the plurality of tubes (112) and brazed to each other, one of the fins (111) in the cooling air flow direction is provided. The end (111a) is characterized in that a brazing material (140) is applied so as to increase the thickness of the fin (111).
[0008]
Thereby, the rigidity of the end portion (111a) can be increased even if the plate thickness and the material of the fin (111) are kept at the originally set specifications, so that the fin (111) is exposed to external impact such as sand or small gravel contained in the cooling air. The end (111a) of (111) can be prevented from being crushed.
[0009]
The invention according to claim 2 is characterized in that the brazing material (140) is the same material used for brazing the fin (111) and the tube (112).
[0010]
Thereby, the brazing material (140) can be simultaneously applied to the end (111a) of the fin (111) under the same temperature condition as the brazing of the original fin (111) and the tube (112).
[0011]
The invention according to claim 3 relates to the method for manufacturing a heat exchanger according to
[0012]
Accordingly, the brazing material (140) hangs down due to gravity, so that the brazing material (140) can be easily and reliably applied to the end (111a) of the fin (111). Further, since the brazing material (140) is formed in the form of raindrops and solidifies, the turbulence of the cooling air flowing through the fins (111) can be suppressed, and the increase in ventilation resistance can be suppressed.
[0013]
Note that the reference numerals in parentheses of the above means indicate the correspondence with specific means described in the embodiment described later.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(1st Embodiment)
A first embodiment of the present invention is shown in FIGS. In the first embodiment, the heat exchanger of the present invention is applied to a
[0015]
The
[0016]
Next, the overall configuration of the
[0017]
The
[0018]
The
[0019]
The
[0020]
The
[0021]
The
[0022]
A plurality of
[0023]
The
[0024]
A plurality of
[0025]
As a feature of the present invention, a
[0026]
The
[0027]
The
[0028]
Then, as shown in FIG. 4B, the assembly (radiator 100) is put into the
[0029]
Next, the operation of the
[0030]
The cooling water of the
[0031]
By the way, under the environmental conditions in which the construction machine is used, the sand, small gravel and the like wound up in the air are supplied to the
[0032]
When the
[0033]
Further, since the
[0034]
(Other embodiments)
In the first embodiment, the
[0035]
The material of each member constituting the
[0036]
Further, the present invention is not limited to a radiator for a construction machine, and may be applied to a radiator for another four-wheeled vehicle. In a four-wheeled vehicle, dirt and dust may adhere to the
[0037]
Further, instead of the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a state in which a radiator is mounted on a construction machine.
FIG. 2 is an exploded perspective view showing the entire radiator.
FIG. 3 is a sectional view showing an AA section in FIG. 2;
FIGS. 4A and 4B are process charts showing a brazing material application step and a brazing step during the manufacture of a radiator.
[Explanation of symbols]
100 radiator (heat exchanger)
101 radiator unit (heat exchanger)
110
Claims (3)
前記フィン(111)の冷却空気流れ方向の一方の端部(111a)には、前記フィン(111)の板厚を厚くするようにろう材(140)が施されたことを特徴とする熱交換器。In a heat exchanger having fins (111) alternately stacked with a plurality of tubes (112) and brazed to each other,
The heat exchange characterized in that a brazing material (140) is applied to one end (111a) of the fin (111) in the direction of cooling air flow so as to increase the thickness of the fin (111). vessel.
前記フィン(111)および前記チューブ(112)間のろう接前、あるいはろう接後の状態の前記コア部(110)を用意して、
前記フィン(111)の前記端部(111a)に前記ろう材(140)を塗布し、
前記ろう材(140)を塗布した前記端部(111a)が下側となるように前記コア部(110)をろう接炉(200)に投入して、前記ろう材(140)を溶融、凝固させるようにしたことを特徴とする熱交換器の製造方法。The fin (111) has a core portion (110) in which tubes (112) are alternately stacked, and the fin (111) is attached to one end (111a) of the fin (111) in the cooling air flow direction. 111) A method of manufacturing a heat exchanger for applying a brazing filler metal (140) so as to increase the thickness of the plate.
Prepare the core part (110) before or after brazing between the fin (111) and the tube (112),
Applying the brazing material (140) to the end (111a) of the fin (111);
The core part (110) is put into the brazing furnace (200) such that the end part (111a) coated with the brazing material (140) is on the lower side, and the brazing material (140) is melted and solidified. A method of manufacturing a heat exchanger.
Priority Applications (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005093359A1 (en) * | 2004-03-29 | 2005-10-06 | Toyo Radiator Co., Ltd. | Module radiator |
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- 2002-06-26 JP JP2002186401A patent/JP2004028464A/en active Pending
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