JP2005003226A - 熱交換器のコア部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】熱膨張した座板の壁部によるチューブの付け根の亀裂・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１の間に、チューブ２とコルゲートフィン３が交互に配置され、前記チューブ２の内部に仕切り部８が形成されると共に、該チューブ２の先端が座板２に形成されたチューブ穴５に嵌挿固定され、前記チューブ穴５に向かって傾斜した壁部６を有する接続部７が形成された熱交換器のコア部構造において、前記仕切り部８に、前記壁部６の熱応力による該チューブ２の内方向への変形を許容するように変形する変形部Ｘ（切欠部９、脆弱部１０）を形成した。
【選択図】 図３

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、熱交換器のコア部構造は、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、該座板の両端部がレインフォースにより連結補強されている（特許文献１、２参照）。
【０００３】
また、図９、１０に示すように、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０６を有する接続部０７がバーリング加工により形成されている。
【０００４】
さらに、近年のチューブ０２は内部に仕切り部０８を有するチューブが主流になりつつある（特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−３１８２９２号公報 （第１−３頁、第１図）
【特許文献２】
特開平１１−１４２８５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）
【０００６】
【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、チューブ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、前述した接続部の壁部がチューブを圧迫して該チューブの付け根が亀裂・破損する虞があるという問題点があった。
【０００７】
また、前述したような仕切り部が形成されたチューブは該仕切り部が障害になって外圧に対する許容変形量が特に少ないため、座板の接続部によるチューブの衝撃対策が急務となっていた。
【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】
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、熱膨張した座板の壁部によるチューブの付け根の亀裂・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にある。
【００１０】
【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、前記チューブの内部に仕切り部が形成されると共に、該チューブの先端が座板に形成されたチューブ穴に嵌挿固定され、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た熱交換器のコア部構造において、前記仕切り部に、前記壁部の熱応力による該チューブの内方向への変形を許容するように変形する変形部を形成したことを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の熱交換器のコア部構造において、変形部が仕切り部の先端から少なくとも壁部の該チューブに接した下端位置まで切欠された切欠部であることを特徴とする熱交換器のコア部構造。
【００１２】
請求項３記載の発明では、請求項１記載の熱交換器のコア部構造において、変形部が仕切り部の厚みを一部薄くして形成された脆弱部であることを特徴とする。
【００１３】
【発明の作用及び効果】
請求項１記載の発明にあっては、チューブの内部に仕切り部が形成されると共に、該チューブの先端が座板に形成されたチューブ穴に嵌挿固定され、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、前記仕切り部に、前記壁部の熱応力による該チューブの内方向への変形を許容する変形部が形成される。
【００１５】
従って、ハンチング現象によって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、チューブ及び座板は大きく熱膨張し、該接続部の壁部はチューブを圧迫するが、この際、変形部が壁部の熱応力による該チューブの内方向への変形を許容するように変形するため、該チューブの付け根の亀裂・破損を防止でき、チューブの耐久性、ひいては熱交換器の耐久性を向上できる。
【００１６】
請求項２記載の発明にあっては、変形部が仕切り部の先端から少なくとも壁部の該チューブに接した下端位置まで切欠された切欠部としたため、壁部のチューブに及ぼす熱応力によるチューブの内方向への変形を切欠部で許容することができ、結果、チューブの先端から少なくとも壁部の該チューブに接した下端位置までを内方へ変形させてチューブの付け根の亀裂・破損を防止できる。
【００１７】
また、変形部としての切欠部は仕切り部の先端を切欠するという簡便な作業で形成できるため、必要最小限の加工でもってチューブを保護できる。
【００１８】
請求項３記載の発明にあっては、変形部が仕切り部の厚みを一部薄くして形成された脆弱部としたため、壁部の熱応力によるチューブの内方向への変形を脆弱部の屈曲で許容させてチューブの保護を実現できる。
【００１９】
【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。
なお、実施の形態では熱交換器をラジエータに適用した場合について説明する。
【００２０】
＜実施の形態１＞
以下、実施の形態１を説明する。
図１は本発明の実施の形態１の熱交換器の全体図、図２は図１の矢印Ｃによる平面図、図３は図２のＳ３−Ｓ３線による側断面図、図４は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。
【００２１】
図１、２に示すように、本実施の形態の熱交換器のコア部構造Ａは、座板１の間にチューブ２とコルゲートフィン３が交互に配置され、該座板１の両端部がレインフォース４により連結補強されている。
【００２２】
また、図２に示すように、前記座板１にはチューブ２を嵌挿固定するためのチューブ穴５及び該チューブ穴５に向かって傾斜した壁部６を有する接続部７がバーリング加工により形成されている。
【００２３】
さらに、前記壁部６にはバーリング加工と同時に形成され、かつ壁部６の他の部分に比べて厚みが薄く形成された薄肉部２０が形成されている。
【００２４】
そして、図３に示すように、前記チューブ２の内部には、チューブ２内を２つの部屋に隔成する仕切り部８が形成されると共に、該仕切り部８の先端側には後述する変形部Ｘとしての切欠部９が形成されている。
【００２５】
前記切欠部９は熱交換器のコア部の組立工程においてチューブ２を座板のチューブ穴５に嵌挿固定した後に仕切り部８の略中央一部を図外の切欠工具を用いて切欠加工されたものであり、仕切り部８の先端から壁部６のチューブ２に接した下端位置まで（Ｗ２の高さ範囲）に角度θを有してＶ字形状に形成されている。
【００２６】
以下、図４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・効果を説明する。
本実施の形態の熱交換器のコア部構造Ａでは、ハンチング現象によって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、座板１及びチューブ２は共に大きく熱膨張し、結果、図４（ａ）に示すように、座板１の熱応力によって壁部６が矢印方向にチューブ２を圧迫するように作用する。
【００２７】
しかしながら、前述したようにチューブ２の仕切り部８には切欠部９が形成されているため、図４（ｂ）に示すように、該切欠部９が前記熱応力に応じて角度θを小さくするように変形し、結果、チューブ２の先端が内方に変形してチューブの付け根の亀裂・破損を防止する。
【００２８】
さらに、この際、壁部２は薄肉部２０で屈曲して変形することによりチューブ２への熱応力を緩和する。
なお、座板１及びチューブ２の温度低下に伴って切欠部９の角度θは元の角度まで復元する。
また、図４（ｂ）は角度θが０°となる切欠部９の変形の許容量の限界を示した状態であり、通常は図３のＷ１で示した範囲内で変形して角度θが変化する。
【００２９】
従って、本実施の形態の熱交換器のコア部構造にあっては、ハンチング現象時の壁部６によるチューブ２の内方向への変形を切欠部９で許容させることができ、従来のようにチューブが破損・亀裂することがなく、チューブの耐久性、ひいては熱交換器の耐久性を向上させることができる。
【００３０】
また、チューブ２の先端を切欠加工するという簡便な作業でもって変形部Ｘを形成することができ、コストをかけることなくチューブ２の付け根の保護を実現できる。
【００３１】
＜実施の形態２＞
以下、実施の形態１を説明する。
本実施の形態の熱交換器のコア部構造Ｂは、前記実施の形態１で説明した仕切り部を切欠部に代えて脆弱部を形成したこと以外は前記実施の形態１と同様であるため、同一部材については同一の符号を付してその説明は省略する。
図５は本発明の実施の形態２の熱交換器の全体図、図６は図５の矢印Ｖによる平面図、図７は図６のＳ７−Ｓ７線による側断面図、図８は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。
【００３２】
図５〜７に示すように、本実施の形態の熱交換器のコア部構造Ｂは、チューブ２内の仕切り部８の先端側に後述する変形部Ｘとしての脆弱部１０が形成されている。
【００３３】
前記脆弱部１０は熱交換器のコア部の組立工程においてチューブ２を座板１のチューブ穴５に嵌挿固定した後に仕切り部８の略中央一部を図外の圧着工具を用いて潰し加工されたものであり、仕切り部８の先端から壁部６のチューブ２に接した下端位置まで（Ｗ２の高さ範囲）に形成される。
【００３４】
以下、図８を用いて本実施の形態の熱交換器のコア部構造Ｂの作用・効果を説明する。
本実施の形態の熱交換器のコア部構造Ｂでは、ハンチング現象によって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、座板１及びチューブ２は大きく熱膨張し、結果、図８（ａ）に示すように、座板１の熱応力によって壁部６が矢印方向にチューブ２を圧迫するように作用する。
【００３５】
しかしながら、チューブ２の仕切り部８には脆弱部１０が形成されているため、図８（ｂ）に示すように、該脆弱部１０が前記熱応力に応じてチューブ２の内方へ屈曲して変形し、結果、チューブ２の先端が内方に変形して該チューブ２の亀裂・破損を防止する。
なお、座板１及びチューブ２の温度低下に伴って脆弱部１０は元の状態に復元する。
【００３６】
従って、本実施の形態の熱交換器のコア部構造にあっては、ハンチング現象時の壁部６によるチューブ２の変形を脆弱部１０の屈曲で許容させることができ、チューブ２の破損・亀裂を防止できる。
【００３７】
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。
【００３８】
例えば、切欠部及び脆弱部の形状、形成数については適宜設定することができる。
【００３９】
また、本実施の形態では切欠部及び脆弱部の形成範囲を仕切り部８の先端から壁部６のチューブ２に接した下端位置まで（Ｗ２の高さ範囲）としたが、チューブ２の剛性に悪影響がない場合には形成範囲をさらに下方に広げても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の熱交換器の全体図である。
【図２】図１の矢印Ｃによる平面図である。
【図３】図２のＳ３−Ｓ３線による側断面図である。
【図４】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５】本発明の実施の形態２の熱交換器の全体図である。
【図６】図５の矢印Ｖによる平面図である。
【図７】図７は図６のＳ７−Ｓ７線による側断面図である。
【図８】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９】従来のチューブの平面図である。
【図１０】従来の座板とチューブの側断面図である。
【符号の説明】
Ａ、Ｂ 熱交換器のコア部構造
Ｘ 変形部
１ 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 チューブ穴
６ 壁部
７ 接続部
８ 仕切り部
９ 切欠部
１０ 脆弱部
２０ 薄肉部

Claims (3)

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、
   前記チューブの内部に仕切り部が形成されると共に、該チューブの先端が座板に形成されたチューブ穴に嵌挿固定され、
   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た熱交換器のコア部構造において、
   前記仕切り部に、前記壁部の熱応力による該チューブの内方向への変形を許容するように変形する変形部を形成したことを特徴とする熱交換器のコア部構造。
2. 請求項１記載の熱交換器のコア部構造において、
   前記変形部が仕切り部の先端から少なくとも壁部の該チューブに接した下端位置まで切欠された切欠部であることを特徴とする熱交換器のコア部構造。
3. 請求項１記載の熱交換器のコア部構造において、
   前記変形部が仕切り部の厚みを一部薄くして形成された脆弱部であることを特徴とする熱交換器のコア部構造。

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