JP2004286358A - 熱交換器のコア部構造 - Google Patents
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- F28F2265/26—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction for allowing differential expansion between elements
Abstract
【課題】座板のチューブに対する圧迫力を少なくすることによりチューブの破損を防止できる熱交換器のコア部構造の提供。
【解決手段】所定間隔を置いて対向配置される座板２の間に、チューブ３とコルゲートフィン４とを交互に配置され、前記チューブ３の両端部３ａが座板２に形成された接続部２ｃのチューブ穴２ｂに嵌挿固定され、前記座板２には前記チューブ穴２ｂに向かって傾斜した壁部２ｆを有する接続部２ｃが形成される熱交換器のコア部構造Ａにおいて、前記接続部２ｃに座板２の厚みよりも薄く形成した脆弱部２ｄ，２ｅを設け、座板２のチューブ３に対する熱応力を脆弱部２ｄ，２ｅの屈曲により吸収させた。
【選択図】 図２
【解決手段】所定間隔を置いて対向配置される座板２の間に、チューブ３とコルゲートフィン４とを交互に配置され、前記チューブ３の両端部３ａが座板２に形成された接続部２ｃのチューブ穴２ｂに嵌挿固定され、前記座板２には前記チューブ穴２ｂに向かって傾斜した壁部２ｆを有する接続部２ｃが形成される熱交換器のコア部構造Ａにおいて、前記接続部２ｃに座板２の厚みよりも薄く形成した脆弱部２ｄ，２ｅを設け、座板２のチューブ３に対する熱応力を脆弱部２ｄ，２ｅの屈曲により吸収させた。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は熱交換器のコア部構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、対向配置される座板の両端部をレインフォースにより連結してなるラジエータ等の熱交換器のコア部構造の技術が公知となっている（特許文献１、２参照）。
【０００３】
図８は、従来の熱交換器のコア部構造の一例を示し、所定間隔をおいて対向配置される座板０１の間にチューブ０２とコルゲートフィン０３が交互に配置され、該座板０１の両端部がレインフォース０４により連結補強されている。
【０００４】
また、図９に示すように、前記座板０１にはチューブ０２を嵌挿固定するためのチューブ穴０５及び該チューブ穴０５に向かって傾斜した壁部を有する接続部０６がバーリング加工により形成されている。
【０００５】
さらに、図１０に示すように、近年のチューブ０２は内部に仕切り部０４を有する偏平チューブが主流になりつつある（特許文献３参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−１４２８５号公報 （第１−３頁、第１図）
【特許文献２】
特開平９−３１８２９２号公報 （第１−３頁、第１図）
【特許文献３】
特開２００２−３０３４９６号公報 （第１−３頁、第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の熱交換器のコア部構造では、エンジンからラジエータに流入する水が低温から急激に高温になった場合、チューブ及び座板が共に大きく熱膨張し、前述した接続部がチューブを圧迫して該チューブの付け根が亀裂・破損する虞があった。
【０００８】
なお、エンジンからラジエータに流入する水が低温から急激に高温になる例としては、寒冷地でのエンジン始動時に、エンジンの水の温度が徐々に上昇するが、サーモスタットの開弁温度に達するまでは、ラジエータに水が流れず、該水の温度が高温となり、サーモスタットの開弁により始めて高温の水がラジエータに流入する場合、あるいは寒冷地を走行中にサーモスタットが開閉を繰り返す、いわゆるハンチング現象時に発生する。
【０００９】
また、前述したように偏平チューブの内部には仕切り部が形成されて外圧に対する許容変形量が少ないため、座板のチューブに対する熱応力の軽減が急務となっていた。
【００１０】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、チューブ穴に向かって傾斜した壁部を有する接続部に、該座板よりも薄肉の脆弱部を設けて座板のチューブに対する熱応力を少なくすることによりチューブの破損を防止できる熱交換器のコア部構造を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明では、所定間隔を置いて対向配置される座板の間に、チューブとコルゲートフィンが交互に配置され、前記チューブの両端部が座板に形成されたチューブ穴に嵌挿固定され、前記座板には前記チューブ穴に向かって傾斜した壁部を有する接続部が形成される熱交換器のコア部構造において、前記接続部に座板の厚みよりも薄く形成した脆弱部を設け、前記座板のチューブに対する熱応力を脆弱部の屈曲により吸収させたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の作用及び効果】
請求項１記載の発明にあっては、所定間隔を置いて対向配置される座板の間に、チューブとコルゲートフィンが交互に配置され、前記チューブの両端部が座板に形成されたチューブ穴に嵌挿固定される。
【００１３】
また、前記座板には前記チューブ穴に向かって傾斜した壁部を有する接続部が形成される。
【００１４】
そして、前記接続部に座板の厚みよりも薄く形成した脆弱部が設けられ、前記座板のチューブに対する熱応力が脆弱部の屈曲により吸収される。
【００１５】
従って、座板及びチューブの温度が上昇してこれら両者が熱膨張した際、座板のチューブに対する熱応力を脆弱部の屈曲によって吸収でき、チューブの亀裂・破損を回避することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の熱交換器のコア部構造の実施の形態を説明する。
【００１７】
なお、本実施の形態では熱交換器を自動車のラジエータに、チューブを偏平チューブに適用した場合について説明する。
【００１８】
図１は本発明の実施の形態の熱交換器のコア部構造を示す全体図、図２は図１の矢印Ｃにおける側断面図、図３は座板の拡大斜視図である。
【００１９】
図４は図３のＳ４−Ｓ４断面図、図５は座板の接続部の形成を説明する図、図６は本実施の形態の熱交換器のコア部構造の作用及び効果を説明する図、図７は座板の側断面図である。
【００２０】
図１に示すように、本実施の形態の熱交換器のコア部構造Ａでは、ラジエータ１の上下方向に一対の座板２が対向配置されている。
【００２１】
前記座板２には左右方向に所定間隔を置いてチューブ３及びコルゲートフィン４が配置されている。
【００２２】
さらに、前記座板２の両端部２ａにはレインフォース５がそれぞれ配置されている。
【００２３】
図２〜４に示すように、前記座板２には接続部２ｃにはチューブ穴２ｂが所定間隔で形成されており、該チューブ穴２ｂにチューブ３の両端部３ｃが挿通された状態でろう付けＲ１にて固定されている。
【００２４】
また、図２に示すように、前記接続部２ｃは、前記チューブ穴に向かって傾斜した壁部２ｆを有すると共に、該壁部２ｆのチューブ穴２ｂ側端部には脆弱部２ｄが、チューブ穴２ｂ間に形成される底部２ｇ側の端部には脆弱部２ｅがそれぞれ形成されると共に、これら脆弱部２ｄ，２ｅは壁部２ｆ（座板２）よりも薄肉で、かつ、後述するバーリング加工と同時に形成される。
【００２５】
また、前記レインフォース５の両端部５ａは、座板２に形成されたレインフォース穴５ｂに挿通された状態でろう付けＲ２にて固定されている。
【００２６】
なお、図４中８はタンクを示し、該タンク８は外周縁下部８ａに配置されるシール９を介して座板２にカシメ固定される。
【００２７】
また、本実施の形態では、座板２、チューブ３、コルゲートフィン４、レインフォース５が全てアルミ製であり、これらは予め一体的に組み付けられた後、図外の熱処理炉内で一体的にろう付けされる。
【００２８】
以下、図５を用いて脆弱部２ｄ，２ｅの形成を説明する。
【００２９】
なお、本実施の形態では、座板２にチューブ穴２ｂを形成する工程と脆弱部２ｄ，２ｅを形成する工程を同時に行う方法について説明するが、これらは別工程で行っても良いし、他の方法で行うこともできる。
【００３０】
図５（ａ）に示すように、先ず、図外のスプリングにて上下方向揺動可能に付勢されたイジャクタプレート１０上に座板２を固定し、所定間隔でパンチチップ１１が切欠されたパンチプレート１２を座板２に向けて下降させる。
【００３１】
次に、パンチプレート１２が下降して底部１３が座板２に当接すると座板２及びイジャクタプレート１０は該パンチプレート１２と共にスプリングの付勢力に逆らって下降する。
【００３２】
次に、図５（ｂ）に示すように、パンチプレート１２の底部１３が座板２に当接した状態でさらに下降すると、イジェクタプレート１０に形成された開口部１４を介してダイプレート１６のダイチップ１７が突出した状態となり、結果、突部１７が座板２を分断してバーリング加工する。
【００３３】
この際、図５（ｃ）に示すように、前記パンチチップ１１の段部１８とダイチップ１７により座板２が潰れて脆弱部２ｄが形成されると共に、前記パンチプレート１２の底部１３とイジェクタプレート１０により座板２が潰れて脆弱部２ｅが形成される。
【００３４】
最後に、パンチプレート１２を上昇させて元の位置に戻した後、座板２をイジェクトプレート１０から取り外すことにより所望の接続部２ｃが形成された座板２を得る（図６参照）。
【００３５】
以下、図７を用いて、本実施の形態の熱交換器のコア部構造Ａの作用を説明する。
【００３６】
本実施の形態の熱交換器のコア部構造Ａにおいて、タンク８内の水の温度が上昇して高温となった場合、座板２及びチューブ３の温度は上昇して、これら座板２及びチューブ３は大きく熱膨張する。
【００３７】
この際、図７（ａ）に示すように、座板２の熱応力はチューブ３を矢印方向に圧迫するように作用するが、図７（ｂ）に示すように、接続部２ｃの脆弱部２ｄ，２ｅが屈曲して該熱応力を吸収することによりチューブ３にかかる熱応力を軽減する。
【００３８】
なお、接続部２ｃの適宜脆弱部２ｄ，２ｅは、タンク８内の水の温度が高温から低温になった場合も、適宜屈曲してチューブ３に追従するようになっている。
【００３９】
従って、本実施の形態の熱交換器のコア部構造Ａにあっては、接続部２ｃに脆弱部２ｄ，２ｅが設けられるため、座板２及びチューブ３が温度上昇して熱膨張した際に、座板２のチューブ３に対する熱応力を脆弱部２ｄ，２ｅの屈曲によって吸収でき、チューブの亀裂・破損を回避することができる。
【００４０】
また、本実施の形態の熱交換器コア部構造は、外圧に対する許容変形量の少ない偏平チューブに好適であることは勿論、チューブの形状に関わらず全てのチューブに適用して同様の効果を得ることができる。
【００４１】
以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明の具体的構成は本実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更などがあっても本発明に含まれる。
【００４２】
例えば、接続部に形成する脆弱部の形成数及び形成位置については適宜設定できる。
【００４３】
また、本実施の形態では偏平チューブに適用したものについて説明したが、他のタイプのチューブであっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の熱交換器のコア部構造を示す全体図である。
【図２】図１の矢印Ｃにおける側断面図である。
【図３】座板の拡大斜視図である。
【図４】図３のＳ４−Ｓ４断面図である。
【図５】座板の接続部の製造工程を説明する図である。
【図６】座板の側断面図である。
【図７】本実施の形態の熱交換器のコア部構造の作用を説明する図である。
【図８】従来の熱交換器のコア部構造を示す全体図である。
【図９】図８の矢印Ｖにおける平面図である。
【図１０】図８の矢印Ｖにおける側断面図である。
【符号の説明】
Ｒ１、Ｒ２ ろう付け
１ ラジエータ
２ 座板
２ａ 両端部
２ｂ チューブ穴
２ｃ 接続部
２ｄ、２ｅ 脆弱部
２ｆ 壁部
２ｇ 底部
３ チューブ
３ｃ 両端部
４ コルゲートフィン
５ レインフォース
５ａ 両端部
５ｂ レインフォース穴
８ タンク
８ａ 外周縁下部
９ シール
１０ イジェクタプレート
１１ パンチチップ
１２ パンチプレート
１３ 底部
１４ 開口部
１６ ダイプレート
１７ ダイチップ
１８ 段部
【発明の属する技術分野】
本発明は熱交換器のコア部構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、対向配置される座板の両端部をレインフォースにより連結してなるラジエータ等の熱交換器のコア部構造の技術が公知となっている（特許文献１、２参照）。
【０００３】
図８は、従来の熱交換器のコア部構造の一例を示し、所定間隔をおいて対向配置される座板０１の間にチューブ０２とコルゲートフィン０３が交互に配置され、該座板０１の両端部がレインフォース０４により連結補強されている。
【０００４】
また、図９に示すように、前記座板０１にはチューブ０２を嵌挿固定するためのチューブ穴０５及び該チューブ穴０５に向かって傾斜した壁部を有する接続部０６がバーリング加工により形成されている。
【０００５】
さらに、図１０に示すように、近年のチューブ０２は内部に仕切り部０４を有する偏平チューブが主流になりつつある（特許文献３参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−１４２８５号公報 （第１−３頁、第１図）
【特許文献２】
特開平９−３１８２９２号公報 （第１−３頁、第１図）
【特許文献３】
特開２００２−３０３４９６号公報 （第１−３頁、第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の熱交換器のコア部構造では、エンジンからラジエータに流入する水が低温から急激に高温になった場合、チューブ及び座板が共に大きく熱膨張し、前述した接続部がチューブを圧迫して該チューブの付け根が亀裂・破損する虞があった。
【０００８】
なお、エンジンからラジエータに流入する水が低温から急激に高温になる例としては、寒冷地でのエンジン始動時に、エンジンの水の温度が徐々に上昇するが、サーモスタットの開弁温度に達するまでは、ラジエータに水が流れず、該水の温度が高温となり、サーモスタットの開弁により始めて高温の水がラジエータに流入する場合、あるいは寒冷地を走行中にサーモスタットが開閉を繰り返す、いわゆるハンチング現象時に発生する。
【０００９】
また、前述したように偏平チューブの内部には仕切り部が形成されて外圧に対する許容変形量が少ないため、座板のチューブに対する熱応力の軽減が急務となっていた。
【００１０】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、チューブ穴に向かって傾斜した壁部を有する接続部に、該座板よりも薄肉の脆弱部を設けて座板のチューブに対する熱応力を少なくすることによりチューブの破損を防止できる熱交換器のコア部構造を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明では、所定間隔を置いて対向配置される座板の間に、チューブとコルゲートフィンが交互に配置され、前記チューブの両端部が座板に形成されたチューブ穴に嵌挿固定され、前記座板には前記チューブ穴に向かって傾斜した壁部を有する接続部が形成される熱交換器のコア部構造において、前記接続部に座板の厚みよりも薄く形成した脆弱部を設け、前記座板のチューブに対する熱応力を脆弱部の屈曲により吸収させたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の作用及び効果】
請求項１記載の発明にあっては、所定間隔を置いて対向配置される座板の間に、チューブとコルゲートフィンが交互に配置され、前記チューブの両端部が座板に形成されたチューブ穴に嵌挿固定される。
【００１３】
また、前記座板には前記チューブ穴に向かって傾斜した壁部を有する接続部が形成される。
【００１４】
そして、前記接続部に座板の厚みよりも薄く形成した脆弱部が設けられ、前記座板のチューブに対する熱応力が脆弱部の屈曲により吸収される。
【００１５】
従って、座板及びチューブの温度が上昇してこれら両者が熱膨張した際、座板のチューブに対する熱応力を脆弱部の屈曲によって吸収でき、チューブの亀裂・破損を回避することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の熱交換器のコア部構造の実施の形態を説明する。
【００１７】
なお、本実施の形態では熱交換器を自動車のラジエータに、チューブを偏平チューブに適用した場合について説明する。
【００１８】
図１は本発明の実施の形態の熱交換器のコア部構造を示す全体図、図２は図１の矢印Ｃにおける側断面図、図３は座板の拡大斜視図である。
【００１９】
図４は図３のＳ４−Ｓ４断面図、図５は座板の接続部の形成を説明する図、図６は本実施の形態の熱交換器のコア部構造の作用及び効果を説明する図、図７は座板の側断面図である。
【００２０】
図１に示すように、本実施の形態の熱交換器のコア部構造Ａでは、ラジエータ１の上下方向に一対の座板２が対向配置されている。
【００２１】
前記座板２には左右方向に所定間隔を置いてチューブ３及びコルゲートフィン４が配置されている。
【００２２】
さらに、前記座板２の両端部２ａにはレインフォース５がそれぞれ配置されている。
【００２３】
図２〜４に示すように、前記座板２には接続部２ｃにはチューブ穴２ｂが所定間隔で形成されており、該チューブ穴２ｂにチューブ３の両端部３ｃが挿通された状態でろう付けＲ１にて固定されている。
【００２４】
また、図２に示すように、前記接続部２ｃは、前記チューブ穴に向かって傾斜した壁部２ｆを有すると共に、該壁部２ｆのチューブ穴２ｂ側端部には脆弱部２ｄが、チューブ穴２ｂ間に形成される底部２ｇ側の端部には脆弱部２ｅがそれぞれ形成されると共に、これら脆弱部２ｄ，２ｅは壁部２ｆ（座板２）よりも薄肉で、かつ、後述するバーリング加工と同時に形成される。
【００２５】
また、前記レインフォース５の両端部５ａは、座板２に形成されたレインフォース穴５ｂに挿通された状態でろう付けＲ２にて固定されている。
【００２６】
なお、図４中８はタンクを示し、該タンク８は外周縁下部８ａに配置されるシール９を介して座板２にカシメ固定される。
【００２７】
また、本実施の形態では、座板２、チューブ３、コルゲートフィン４、レインフォース５が全てアルミ製であり、これらは予め一体的に組み付けられた後、図外の熱処理炉内で一体的にろう付けされる。
【００２８】
以下、図５を用いて脆弱部２ｄ，２ｅの形成を説明する。
【００２９】
なお、本実施の形態では、座板２にチューブ穴２ｂを形成する工程と脆弱部２ｄ，２ｅを形成する工程を同時に行う方法について説明するが、これらは別工程で行っても良いし、他の方法で行うこともできる。
【００３０】
図５（ａ）に示すように、先ず、図外のスプリングにて上下方向揺動可能に付勢されたイジャクタプレート１０上に座板２を固定し、所定間隔でパンチチップ１１が切欠されたパンチプレート１２を座板２に向けて下降させる。
【００３１】
次に、パンチプレート１２が下降して底部１３が座板２に当接すると座板２及びイジャクタプレート１０は該パンチプレート１２と共にスプリングの付勢力に逆らって下降する。
【００３２】
次に、図５（ｂ）に示すように、パンチプレート１２の底部１３が座板２に当接した状態でさらに下降すると、イジェクタプレート１０に形成された開口部１４を介してダイプレート１６のダイチップ１７が突出した状態となり、結果、突部１７が座板２を分断してバーリング加工する。
【００３３】
この際、図５（ｃ）に示すように、前記パンチチップ１１の段部１８とダイチップ１７により座板２が潰れて脆弱部２ｄが形成されると共に、前記パンチプレート１２の底部１３とイジェクタプレート１０により座板２が潰れて脆弱部２ｅが形成される。
【００３４】
最後に、パンチプレート１２を上昇させて元の位置に戻した後、座板２をイジェクトプレート１０から取り外すことにより所望の接続部２ｃが形成された座板２を得る（図６参照）。
【００３５】
以下、図７を用いて、本実施の形態の熱交換器のコア部構造Ａの作用を説明する。
【００３６】
本実施の形態の熱交換器のコア部構造Ａにおいて、タンク８内の水の温度が上昇して高温となった場合、座板２及びチューブ３の温度は上昇して、これら座板２及びチューブ３は大きく熱膨張する。
【００３７】
この際、図７（ａ）に示すように、座板２の熱応力はチューブ３を矢印方向に圧迫するように作用するが、図７（ｂ）に示すように、接続部２ｃの脆弱部２ｄ，２ｅが屈曲して該熱応力を吸収することによりチューブ３にかかる熱応力を軽減する。
【００３８】
なお、接続部２ｃの適宜脆弱部２ｄ，２ｅは、タンク８内の水の温度が高温から低温になった場合も、適宜屈曲してチューブ３に追従するようになっている。
【００３９】
従って、本実施の形態の熱交換器のコア部構造Ａにあっては、接続部２ｃに脆弱部２ｄ，２ｅが設けられるため、座板２及びチューブ３が温度上昇して熱膨張した際に、座板２のチューブ３に対する熱応力を脆弱部２ｄ，２ｅの屈曲によって吸収でき、チューブの亀裂・破損を回避することができる。
【００４０】
また、本実施の形態の熱交換器コア部構造は、外圧に対する許容変形量の少ない偏平チューブに好適であることは勿論、チューブの形状に関わらず全てのチューブに適用して同様の効果を得ることができる。
【００４１】
以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明の具体的構成は本実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更などがあっても本発明に含まれる。
【００４２】
例えば、接続部に形成する脆弱部の形成数及び形成位置については適宜設定できる。
【００４３】
また、本実施の形態では偏平チューブに適用したものについて説明したが、他のタイプのチューブであっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の熱交換器のコア部構造を示す全体図である。
【図２】図１の矢印Ｃにおける側断面図である。
【図３】座板の拡大斜視図である。
【図４】図３のＳ４−Ｓ４断面図である。
【図５】座板の接続部の製造工程を説明する図である。
【図６】座板の側断面図である。
【図７】本実施の形態の熱交換器のコア部構造の作用を説明する図である。
【図８】従来の熱交換器のコア部構造を示す全体図である。
【図９】図８の矢印Ｖにおける平面図である。
【図１０】図８の矢印Ｖにおける側断面図である。
【符号の説明】
Ｒ１、Ｒ２ ろう付け
１ ラジエータ
２ 座板
２ａ 両端部
２ｂ チューブ穴
２ｃ 接続部
２ｄ、２ｅ 脆弱部
２ｆ 壁部
２ｇ 底部
３ チューブ
３ｃ 両端部
４ コルゲートフィン
５ レインフォース
５ａ 両端部
５ｂ レインフォース穴
８ タンク
８ａ 外周縁下部
９ シール
１０ イジェクタプレート
１１ パンチチップ
１２ パンチプレート
１３ 底部
１４ 開口部
１６ ダイプレート
１７ ダイチップ
１８ 段部
Claims (1)
- 所定間隔を置いて対向配置される座板の間に、チューブとコルゲートフィンが交互に配置され、
前記チューブの両端部が座板に形成されたチューブ穴に嵌挿固定され、
前記座板には前記チューブ穴に向かって傾斜した壁部を有する接続部が形成される熱交換器のコア部構造において、
前記接続部に座板の厚みよりも薄く形成した脆弱部を設け、
前記座板のチューブに対する熱応力を脆弱部の屈曲により吸収させたことを特徴とする熱交換器のコア部構造。
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