JP2008076038A - 熱交換器のタンク構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 熱交換器の各チューブが長手方向へ熱膨張・収縮した際の熱衝撃によってタンクが変形するのを防止できる熱交換器のタンク構造の提供。
【解決手段】 アルミ製のタンク3,4のチューブプレート5,6に複数のチューブ８の端部が挿通し固定される熱交換器１のタンク構造において、タンク3,4の壁部11a,11bにおける高さＨ１の１／２よりチューブ８側の位置に、チューブ８の長手方向と直交する方向へ延設されたビード１２ａを備えることとした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、熱交換器のタンク構造に関する。

従来、アルミ製のタンクの底部に複数のチューブの端部が挿通し固定される熱交換器のタンク構造の技術が公知になっている（特許文献１、２参照）。
特開２００５−２９９９８９号公報 特開２００５−３２６１００号公報

しかしながら、従来の発明にあっては、熱交換器の各チューブが長手方向へ熱膨張・収縮した際の熱衝撃によってタンクが外側へ膨出するように変形する虞があるため、チューブを薄肉化できず、熱交換器の冷却性能の向上を実現できなかった。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、熱交換器の各チューブが長手方向へ熱膨張・収縮した際の熱衝撃によってタンクが変形するのを防止できる熱交換器のタンク構造を提供することである。
また、本発明では、タンク内の流通媒体の均一化を図ることを目的としている。

本発明の請求項１記載の発明では、アルミ製のタンクの底部に複数のチューブの端部が挿通し固定される熱交換器のタンク構造において、前記タンクの壁部における高さの１／２よりチューブ側の位置に、チューブの長手方向と直交する方向へ延設されたビードを備えることを特徴とする。

本発明の請求項３記載の発明では、アルミ製のタンクの底部に複数のチューブの端部が挿通し固定される熱交換器のタンク構造において、前記タンクを略器状に形成すると共に、その開口周縁部を複数のチューブの端部が挿通し固定されたアルミ製のチューブプレートに最中状に重ねた状態で接合して該タンクの底部を構成し、前記タンクの板厚をＷ１、チューブプレートの板厚をＷ２とした場合、Ｗ１≧Ｗ２×１．５としたことを特徴とする。

本発明の請求項１記載の発明にあっては、アルミ製のタンクの底部に複数のチューブの端部が挿通し固定される熱交換器のタンク構造において、前記タンクの壁部における高さの１／２よりチューブ側の位置に、チューブの長手方向と直交する方向へ延設されたビードを備えるため、熱交換器の各チューブが長手方向へ熱膨張・収縮した際の熱衝撃によってタンクが変形するのを防止できることができると同時に、タンク内の流通媒体の均一化を図れる。

請求項３記載の発明にあっては、アルミ製のタンクの底部に複数のチューブの端部が挿通し固定される熱交換器のタンク構造において、前記タンクを略器状に形成すると共に、その開口周縁部を複数のチューブの端部が挿通し固定されたアルミ製のチューブプレートに最中状に重ねた状態で接合して該タンクの底部を構成し、前記タンクの板厚をＷ１、チューブプレートの板厚をＷ２とした場合、Ｗ１≧Ｗ２×１．５としたため、各チューブの長手方向への熱膨張・収縮を許容しつつ、タンクの必要剛性を確保でき、好適となる。

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

以下、実施例１を説明する。
なお、本実施例１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。
図１は本発明の実施例１の熱交換器のタンク構造を示す後面図、図２は図１のＳ２−Ｓ２線における断面図、図３は同斜視断面図である。

先ず、全体構成を説明する。
図１に示すように、本実施例１の熱交換器１は、コア部２と、このコア部２の上下に配置される一対のタンク3,4が備えられている。
コア部２は、それぞれチューブ８側と反対側に開口した一対の略皿状のチューブプレート5,6と、両端部がそれぞれ対応するチューブプレート5,6のバーリング孔７（図２参照）に挿通し固定された複数のチューブ８と、隣り合うチューブ８同士間に配置された複数の波板状のフィン９で構成されている。
また、チューブプレート5,6の両端部同士は、一対のレインフォースR1,R2で連結補強されている。

図２、３に示すように、各タンク3,4は、チューブ８側に開口した略器状に形成される他、その開口周縁部がそれぞれ対応するチューブプレート5,6の外周壁部１０の内側に最中状に重ねられた状態で接合されることにより、各タンク3,4の底部が構成されている。

そして、タンク３（４）の壁部11a,11bの底部付近に、チューブ８の長手方向と直交する方向へ延設されたビード１２ａが内側に窪んだ状態でそれぞれ形成され、これによって、タンク３（４）の高さ方向への剛性が大幅に向上している。
なお、ビード１２ａの深さＡ１や高さＡ２の寸法は適宜設定できる。また、本実施例１ではビード１２ａをタンク３（４）の壁部11a,11bから内側に窪んだ状態で形成したが、外側に突出した状態に形成しても良い。

さらに、各ビード１２ａの上方位置にもビード１２ａと同様のビード１２ｂが形成され、これにより、タンク３（４）がさらに補剛されている。

なお、本実施例１のタンク３（４）の板厚は１．８ｍｍ、チューブプレート５（６）の板厚は１．０ｍｍとなっている。

その他、タンク３には、その内部に連通した状態で後方へ突出した入出力ポート１３が設けられる一方、タンク3,4には、その内部に連通した状態で後方へ突出した入出力ポート１４が形成されている。
さらに、各タンク３（４）の左右両端部には、上下方向に突出した円柱状の搭載ピンＰ１がそれぞれ設けられている。

なお、本実施例１の熱交換器１は、全ての各構成部材がアルミ製であり、各構成部材の接合部のうちの少なくとも一方側にはろう材から成るクラッド層（ブレージングシート）が設けられ、これらは予め仮組みされた状態で図外の加熱炉で熱処理されることにより一体的にろう付け固定されている。

次に、作用を説明する。
このように構成された熱交換器１は、各車両搭載ピンＰ１が図外のラジエータコアサポートに弾性素材から成るマウント部材を介して固定された状態で共に車両に搭載される他、入出力ポート13,14が図外のエンジン側の接続管に接続される。

そして、エンジン側から入出力ポート１３を介してタンク３に流入した高温な流通媒体は、各チューブ８を流通する間にコア部２を通過する車両走行風または図外のファンの強制風と熱交換して冷却された後、タンク４に流入して入出力ポート１４を介して再びエンジン側へ排出され、ラジエータとして機能する。

ここで、従来の発明にあっては、熱交換器の各チューブが長手方向へ熱膨張・収縮した際の熱衝撃によってタンクが膨出するように変形する虞があるため、チューブを薄肉化できず、熱交換器の冷却性能の向上を実現できなかった。

これに対し、本実施例１では、前述したように、タンク3,4の側壁11a,11bの底部付近にチューブ８の長手方向と直交する方向へ延設されたビード１２ａを形成したため、特に各タンク3,4の底部周辺を補強でき、これによって、各チューブ８が長手方向へ熱膨張・収縮した際の熱衝撃によってタンク3,4が変形するのを防止できる。
従って、チューブ８の薄肉化等を実現でき、熱交換器１の冷却性能を向上できる。

また、タンク３（４）の板厚≧チューブプレート５（６）の板厚としたため、上記熱衝撃を主にチューブプレート５（６）で吸収・分散させてタンク３（４）への応力集中を減らすことができ、耐久性を向上できる。

さらに、本実施例１では、各タンク3,4の開口周縁部がそれぞれ対応するチューブプレート5,6の外周壁部１０の内側に重ねた状態で接合されるため、この部位の剛性を大幅に向上でき、好適となる。

なお、実験の結果、図２に示すように、タンク３（４）の壁部11a,11bにおける高さＨ１の１／２よりチューブ８側の位置の範囲Ｈ２内にビード１２ａを設けた場合に所望の効果を得ることができ、好適であると判明した。

本実施例１では、タンク3,4の底部がチューブプレート５（６）で構成されているため、タンクの壁部の高さＨ１にチューブプレート５（６）の高さを含める。
即ち、タンクの壁部の高さＨ１は、正確にはチューブ８におけるタンク側との付け根からタンクの上壁までの高さを意味し、ビード１２ａの形成位置はチューブ８側に近い程、好適となる。

また、タンク３（４）の板厚をＷ１、チューブプレート５（６）の板厚をＷ２とした場合、Ｗ１≧Ｗ２×１．５にすると、各チューブ８の長手方向の熱膨張・収縮に対する耐久性を向上できることが判明した。

本実施例１では、ビード１２ａを形成した上で、タンク３（４）の板厚Ｗ１と、チューブプレート５（６）の板厚Ｗ２を、Ｗ１≧Ｗ２×１．５の関係としたが、タンク形状と熱衝撃の要求仕様によっては、Ｗ１≧Ｗ２×１．５にするだけで、ビードを入れなくても良い。また、ビード１２ａのみ設けることも、また本実施例１のように構成することも可能である。

また、従来の発明では、タンク内の流通媒体の流通分布が入出力ポートの近傍に偏り易いため、各チューブの流通量を均一化できないという問題点があった。

これに対し、本実施例１では、入出力ポート１３からタンク３に流入した流通媒体は、ビード12a,12bに沿ってタンク４内を長手方向に流れやすくなり、これによってタンク３から各チューブ８に均一に流通媒体を流して熱交換器１の冷却性能を向上できる。

また、タンク４にもビード12a,12bが形成しているため、同様の作用を得られ、流通抵抗が増加する虞もない。

次に、効果を説明する。
以上、説明したように、本実施例１の発明では、アルミ製のタンク3,4のチューブプレート5,6に複数のチューブ８の端部が挿通し固定される熱交換器１のタンク構造において、タンク3,4の壁部11a,11bにおける高さＨ１の１／２よりチューブ８側の位置に、チューブ８の長手方向と直交する方向へ延設されたビード１２ａを備えるため、熱交換器１の各チューブ８が長手方向へ熱膨張・収縮した際の熱衝撃によってタンク３（４）が変形するのを防止できることができると同時に、タンク３内の流通媒体の均一化を図れる。

また、タンク３（４）を略器状に形成すると共に、その開口周縁部を複数のチューブ８の端部が挿通し固定されたアルミ製のチューブプレート５（６）に最中状に重ねた状態で接合して該タンク３（４）の底部を構成し、タンク３（４）の板厚をＷ１、チューブプレート５（６）の板厚をＷ２とした場合、Ｗ１≧Ｗ２×１．５としたため、各チューブ８の長手方向への熱膨張・収縮を許容しつつ、タンク３（４）の必要剛性を確保でき、好適となる。

以下、実施例２を説明する。
本実施例２において、前記実施例１と同様の構成部材については同じ符号を付してその説明は省略し、相違点のみ詳述する。

図４は本実施例２の熱交換器のタンク構造を説明する断面図である。

図４に示すように、本実施例２では、実施例１で説明したチューブプレート５（６）の代わりに、チューブ８側に開口した略器状のチューブプレート２０が採用されると共に、このチューブプレート２０がタンク３（４）の開口周縁部２３に圧入されることにより、これら両者が重ねられた状態でろう付け固定されているという点が実施例１と異なる。

詳細には、チューブプレート２０がそれぞれ対応するタンク３（４）に圧入された際に、チューブプレート２０における開口周縁部２１とチューブ８の座面の一部２２が、それぞれタンク３（４）の開口周縁部２３とビード１２ａの一部２４で形成された略Ｌ字状断面の袴部２５に面接触した状態でろう付け固定されている。

従って、実施例１の効果に加えて、各チューブプレート２０とタンク３（４）との接触面を増やしてこれら両者のろう付けを良好にでき、周辺部位の剛性を大幅に向上できるという効果を得ることができる。

また、各チューブプレート２０をタンク３（４）に圧入する際にチューブ８の座面の一部２２をビード１２ａの一部２４に当てて位置決めでき、これら両者を精度良く組み立ててろう付けすることができる。

以下、実施例３を説明する。
本実施例３において、前記実施例２と同様の構成部材については同じ符号を付してその説明は省略し、相違点のみ詳述する。

図５は本実施例３の熱交換器のタンク構造を説明する断面図である。

図５に示すように、本実施例３では、実施例１で説明したビート12a,12bが省略され、チューブ８側へ開口した略器状のタンク３０が採用されると共に、その開口周縁部に形成された略Ｌ字状断面の袴部３１の内側に実施例２で説明したチューブプレート２０が圧入された状態でろう付け固定されているという点が実施例２と異なる。

詳細には、チューブプレート２０がそれぞれ対応するタンク３（４）に圧入された際に、チューブプレート２０における開口周縁部２１とチューブ８の座面の一部２２がタンク３（４）の袴部３１の内側に面接触した状態でろう付け固定されている。

これにより、実施例２と同様に、チューブプレート２０とタンク３（４）との接触面を増やして良好なろう付けを行うことができ、周辺部位の剛性の必要剛性を得ることができる。

以上、本実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、本実施例では、熱交換器をラジエータとしたが、インタークーラやその他の一般的な熱交換器に適用できる。

また、図６に示すように、車両前後方向に開口した略コ字状断面のタンク４１を採用してその開口部を蓋体４０で塞ぐ構成としても良く、この際、タンク４１の壁部41a,41bのうち、一方側の側壁４１ａの底部付近に実施例１で説明したようなビード４２を形成する一方、他方側の側壁４１ｂの底部付近を蓋体４０と重ねることにより、タンク４１の底部付近の部位の剛性を向上させても良い。

本発明の実施例１の熱交換器のタンク構造を示す後面図である。 図１のＳ２−Ｓ２線における断面図である。 図１のＳ２−Ｓ２線における斜視断面図である。 本実施例２の熱交換器のタンク構造を説明する断面図である。 本実施例３の熱交換器のタンク構造を説明する断面図である。 その他の実施例の熱交換器のタンク構造を示す図である。

符号の説明

Ｐ１ 車両搭載ピン
Ｒ１、Ｒ２ レインフォース
１ 熱交換器
２ コア部
３、４ タンク
５、６ チューブプレート
７ バーリング孔
８ チューブ
９ フィン
１０ 外周壁部
１１、１２ ビード
１３、１４ 入出力ポート
２０ チューブプレート
２１ チューブプレートの開口周縁部
２２ チューブプレートのチューブの座面の一部
２３ タンクの開口周縁部
２４ タンクのビードの一部
２５ 袴部
３０ タンク
３１ 袴部

Claims (4)

1. アルミ製のタンクの底部に複数のチューブの端部が挿通し固定される熱交換器のタンク構造において、
   前記タンクの壁部における高さの１／２よりチューブ側の位置に、チューブの長手方向と直交する方向へ延設されたビードを備えることを特徴とする熱交換器のタンク構造。
2. 請求項１記載の熱交換器のタンク構造において、
   前記タンクをチューブ側へ開口した略器状に形成すると共に、その開口周縁部に形成された略Ｌ字状断面の袴部の内側にチューブ側へ開口した略器状のチューブプレートを圧入してこれら両者を重ねた状態で接合することにより、該タンクの底部を構成したことを特徴とする熱交換器のタンク構造。
3. アルミ製のタンクの底部に複数のチューブの端部が挿通し固定される熱交換器のタンク構造において、
   前記タンクをチューブ側へ開口した略器状に形成すると共に、その開口周縁部にチューブプレートを重ねた状態で接合して該タンクの底部を構成し、
   前記タンクの板厚をＷ１、チューブプレートの板厚をＷ２とした場合、Ｗ１≧Ｗ２×１．５としたことを特徴とする熱交換器のタンク構造。
4. 請求項３記載の熱交換器のタンク構造において、
   前記タンクをチューブ側へ開口した略器状に形成すると共に、その開口周縁部に形成された略Ｌ字状断面の袴部の内側にチューブ側へ開口した略器状のチューブプレートを圧入してこれら両者を重ねた状態で接合することにより、該タンクの底部を構成したことを特徴とする熱交換器のタンク構造。

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