JP2004225990A

JP2004225990A - 複合式熱交換器

Info

Publication number: JP2004225990A
Application number: JP2003013918A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Nakamura; 一三中村; Satoshi Kimura; 敏木村; Maki Kakizawa; 真樹柿沢; Takashi Fuse; 隆司布施; Kenzo Oki; 健三大木
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2003-01-22
Filing date: 2003-01-22
Publication date: 2004-08-12

Abstract

【課題】ラジエータ単体よりも熱歪が大きい複合式熱交換器の歪の発生をより小さくしてレインフォース等の亀裂を防止する複合式熱交換器の構造を安価に提供することにある。
【解決手段】レインフォース７，７を冷却水タンク３，３から１０ｍｍ以上で２１０ｍｍ以下の長さ離間した位置にて長手方向に分割して複数の分割片７ａ，７ｂ，７ｃから構成した。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の前後方向に重ねて一体的に固設された複数の熱交換器の熱歪に起因する破壊を防止する複合式熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような従来の複合式熱交換器としては、タンクにレインフォースを直接固設しないで、間に伸縮可能な波状の伸縮部を設けて固設するか、曲げ変形を容易にするスリットをレインフォースのタンクとの接続部近傍に設けた構造となっていた。（特許文献１参照）
【０００３】
また、一対の冷却水タンクに両端が固定された一対のレインフォースを途中で分割して熱応力を緩和する構造の単体のラジエータも公知である。（特許文献２参照）
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１４７９７３号公報
【特許文献２】
ＵＳＰ５，９５４，１２３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１のような複合式熱交換器にあっては、車幅方向の一平面内の曲げに対しては有効に作用するものの、実際の複合式熱交換器の曲げ変形は車両前後方向の曲げ変形を伴う３次元曲げ変形であるために、タンクとレインフォースとの接続部には捩り変形が発生しているので、波状の伸縮部やスリットではなおも破断して冷却液の漏れを招来すると共に、特に波状の伸縮部を形成する場合には高価になるという問題があった。
さらに、上記伸縮部等の曲げ変形防止構造をタンクに近接させて設けても変形による破断防止には然程効果はないことも発明者らの研究で明らかになった。
また、特許文献２はラジエータ単体のレインフォースを分割して応力の緩和を図っているが、ラジエータ単体の熱歪は小さくまた、単純な２次元曲げに近い変形なので、分割の位置については特に配慮を要しなかった。
【０００６】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、３次元の曲げ変形にも破断することのない複合式熱交換器の構造を安価に提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載の複合式熱交換器にあっては、一対の冷却水タンクの間に冷却水が流通する複数のチューブを備えたラジエータコアと、一対の冷媒タンクの間に冷媒が流通する複数のチューブを備えたコンデンサコアとを車両の前後方向に対向させて配設し、これらラジエータコアとコンデンサコアの両側に配設されて前記一対の冷却水タンクおよびコンデンサタンクのそれぞれに両端が固設された一対のレインフォースを備えてなる複合式熱交換器において、
前記タンクから１０ｍｍ以上で２１０ｍｍ以下の位置にて前記レインフォースを長手方向に分割して複数の分割片から構成したことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の複合式熱交換器にあっては、一対の冷却水タンクの間に冷却水が流通する複数のチューブを備えたラジエータコアと、一対の冷媒タンクの間に冷媒が流通する複数のチューブを備えたコンデンサコアとを車両の前後方向に対向させて配設し、これらラジエータコアとコンデンサコアの両側に配設されて前記一対の冷却水タンクおよびコンデンサタンクのそれぞれに両端が固設された一対のレインフォースを備えてなる複合式熱交換器において、
前記タンクから１０ｍｍ以上で２１０ｍｍ以下の位置にて前記レインフォースにスリットを形成したことを特徴とする。
【０００９】
【発明の作用および効果】
請求項１に記載の発明では、レインフォースを前記冷却水タンクから１０ｍｍ以上で２１０ｍｍ以下の距離離間した位置にて長手方向に分割して複数の分割片から構成したので、ラジエータコアの両側のレインフォースはラジエータコアの変形を不必要に拘束することがなくなり、３次元の捩れ変形が防止されるために、レインフォースの各冷却水タンクとの取付部の応力が大幅に緩和されることとなり亀裂破断を生じることがなくなり漏れが防止される。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、スリットをレインフォースの前記冷却水タンクからの距離が１０ｍｍ以上で２１０ｍｍ以下の位置に形成したことによって、スリットでも所望の亀裂破断防止効果を得ることが可能となると共に、薄肉部を切断する作業を省けるので複合式熱交換器をさらに安価に提供できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（第１実施例）
まず、構成を説明する。
図１は本発明の複合式熱交換器の斜視図、図２はレインフォースの斜視図、図３はレインフォースの分割位置と歪との関係を従来のラジエータ単体との比較で示す解析線図、図４はレインフォースの分割位置と熱疲労耐久に関する台上試験の結果を示す線図、図５はラジエータコアのサイズとチューブの応力値を示す線図である。
【００１２】
図１において、１はラジエータで、このラジエータ１は内部をエンジン冷却水が流通するチューブとチューブからの熱を空気に伝達するフィンからなるラジエータコア２と、その両側に設けられた冷却水タンク３，３を備えている。
また、このラジエータ１の裏面（車両の前方側）には空調用のコンデンサ４が一体に配置されており、このコンデンサ４も冷媒が流通するコンデンサコア５とその両側に設けられた冷媒タンク６，６を備えている。
これらラジエータコア２とコンデンサコア５の両側面には一対のレインフォース７，７が配置され、各レインフォース７，７の両端はラジエータタンク３，３およびコンデンサタンク６，６に固設されている。
８，８はラジエータタンク３，３およびコンデンサタンク６，６の上下端に固設されたパッチで、この複合式熱交換器を車体に取り付けるピン９，９が突設されている。
【００１３】
前記レインフォース７は、図２に示すように長手方向に形成された本体１０と、その長手方向両端に設けられた冷却水タンク３，３および冷媒タンク６，６との差込取付部１１，１１と、幅方向両側に立設されたフランジ１２，１２とを備えている。
また本体１０は、ろう付け後に切断される位置に２箇所のスリット１３，１３が設けられて、このスリット１３，１３に対応する前記フランジ１２，１２の部分が薄肉部１４，１４となって該薄肉部１４，１４によってレインフォース７は長手方向に一体となっている。
【００１４】
このように組み立てられた複合式熱交換器は熱処理炉内にてろう付けされ、前記スリット１３，１３を除く本体１０がラジエータコア２とコンデンサコア５と接合され、各レインフォース７，７、ラジエータコア２とコンデンサコア５および冷却水タンク３，３、冷媒タンク６，６が一体結合される。
【００１５】
このように一体にろう付けされた複合式熱交換器のレインフォース７，７は各薄肉部１４，１４にて切断されて各々分割片７ａ，７ｂ，７ｃに分割される。
従ってこの薄肉部１４，１４はろう付けされたレインフォース７，７上における切断位置を示すと共に、切断時に切断カッターはラジエータコア２とコンデンサコア５に接触することなく薄肉部１４，１４を切断することができる。
【００１６】
図３は分割位置と歪との関係を表す解析線図で、横軸は各タンク３，３、６，６から分割位置までの長さＬ、縦軸はレインフォース７，７を切断しないときの発生歪を１００として各位置で切断したときの発生歪の割合、すなわち歪指数である。
また、複合式熱交換器の歪の大きさを対比的に説明するためにラジエータ単体についても同様に分割し、歪を測定して記載している。
この図３から明らかなように、複合式熱交換器はラジエータ単体よりも歪の大きさも、また分割位置による歪の差も大きく、レインフォース７，７の切断位置によってはレインフォース７，７の破断を効果的に防止できることが示唆され、歪を緩和する構造がラジエータ単体の場合よりもはるかに重要であることが示されている。
さらに重要なことは、複合式熱交換器の場合にはレインフォースの分割位置はラジエータコア２とコンデンサコア５に接近しすぎても、また離間しすぎても歪は大きくなりラジエータコア２またはコンデンサコア５からの距離が所定距離の範囲内で歪が小さくなることが示されている。
【００１７】
以上の結果を踏まえて各位置で切断されたレインフォース７，７の台上実験を行った。
実験は温水と冷水を交互にラジエータコア２に通水する熱疲労耐久である。
図４は実験結果示す線図で、横軸は分割位置の冷却水タンク３，３からの距離で、縦軸は実験でレインフォース７，７が破断しなかったもののなかで最大歪となったものの発生歪を１００として各位置でレインフォース７，７を分割したものの発生歪の割合を表す歪指数である。
台上試験の結果は、レインフォース７，７が破断しないで最大歪となったものは冷却水タンク３，３から２１０ｍｍにて分割したもので、破断しなかったものは全てこれよりも冷却水タンク３，３に近い位置にて分割したものであり、図４の結果からも当然のことではあるが歪指数は全て１００以下であった。
また、破断したものは分割位置が２５０ｍｍで歪指数は１１０であった。
さらに図から歪指数は分割位置が冷却水タンク３，３に近づくに従って小さくなり１００ｍｍにて最小でこれから冷却水タンク３，３に近くなるにしたがって大きくなり、１０ｍｍの位置にて１００となることから、これより近い位置での分割は破断することが想定され破断防止の効果がない。
以上の結果からレインフォース７，７の分割位置は、歪指数が１００以下となるように、各冷却水タンク３，３から１０ｍｍ以上で２１０ｍｍ以下の位置とする。
【００１８】
なお、実際の複合式熱交換器のレインフォース７，７には各冷却水タンク３，３、に近い位置に図外のモータファンの取付部１５，１６等が設けられているので、歪が最小になる１００ｍｍ位置よりも離間した位置に分割位置が設けられるのが一般的であり、図１の実施例では２００ｍｍ位置に設けている。
また、複合式熱交換器のサイズは約３００ｍｍから１０００ｍｍのものが多く実用に供されているが、ラジエータコア２のチューブの応力の大きさは図５にて明らかなように、レインフォース７，７から近い側の１本目が最大で２本目、３本目と小さくなるものの、サイズ違いによる差はほとんどないので、いずれのサイズでも前記１０ｍｍ以上２１０ｍｍ以下の分割位置で分割すれば亀裂防止の効果が得られる。
【００１９】
さらに、歪指数が１００以下となるように、各タンク３，３、６，６から１０ｍｍ以上で２１０ｍｍ以下の距離の位置にスリットを形成しても亀裂防止の効果が得られる。
なお、これら分割部やスリットを各レインフォース７，７に２箇所設ける実施例を説明したが、これらは必ずしも２箇所に限らず、例えば３００ｍｍ幅サイズの複合式熱交換器の場合には、中間の１５０ｍｍ位置に１箇所設けてもよいし、両側のタンクから１００ｍｍの位置に２箇所設けても良い。
要は、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の複合式熱交換器の斜視図
【図２】レインフォースの斜視図
【図３】レインフォースの分割位置と歪との関係を従来のラジエータ単体との比較で示す解析線図
【図４】レインフォースの分割位置と熱疲労耐久に関する台上試験の結果を示す線図
【図５】ラジエータコアのサイズとチューブの応力値を示す線図である。
【符号の説明】
１ラジエータ
２ラジエータコア
３，３冷却水タンク
４コンデンサ
５コンデンサコア
６，６冷媒タンク
７，７レインフォース
７ａ，７ｂ，７ｃ分割片
８，８パッチ
９，９ピン
１０，１０本体
１１，１１取付部
１２，１２フランジ
１３，１３スリット
１４，１４薄肉部

Claims

一対の冷却水タンクの間に冷却水が流通する複数のチューブを備えたラジエータコアと、一対の冷媒タンクの間に冷媒が流通する複数のチューブを備えたコンデンサコアとを車両の前後方向に対向させて配設し、これらラジエータコアとコンデンサコアの両側に配設されて前記一対の冷却水タンクおよびコンデンサタンクのそれぞれに両端が固設された一対のレインフォースを備えてなる複合式熱交換器において、
前記冷却水タンクから１０ｍｍ以上で２１０ｍｍ以下の位置にて前記レインフォースを長手方向に分割して複数の分割片から構成したことを特徴とする複合式熱交換器。
一対の冷却水タンクの間に冷却水が流通する複数のチューブを備えたラジエータコアと、一対の冷媒タンクの間に冷媒が流通する複数のチューブを備えたコンデンサコアとを車両の前後方向に対向させて配設し、これらラジエータコアとコンデンサコアの両側に配設されて前記一対の冷却水タンクおよびコンデンサタンクのそれぞれに両端が固設された一対のレインフォースを備えてなる複合式熱交換器において、
前記タンクから１０ｍｍ以上で２１０ｍｍ以下の位置にて前記レインフォースにスリットを形成したことを特徴とする複合式熱交換器。