JP2014098496A

JP2014098496A - 積層型熱交換器

Info

Publication number: JP2014098496A
Application number: JP2012249227A
Authority: JP
Inventors: Kyohei Takimoto; 恭平滝本
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2012-11-13
Filing date: 2012-11-13
Publication date: 2014-05-29
Also published as: WO2014077084A1

Abstract

【課題】コアの剛性を確保しつつ熱膨張による応力集中を緩和できる積層型熱交換器を提供する。
【解決手段】チューブシート６は、第１シート８と第２シート９とからなり、一端に積層方向に連通する積層方向媒体流路１１、１２が形成されるとともに、第１シート８と第２シート９との間に積層方向媒体流路１１、１２と連通する循環媒体流路１０が形成され、隣接して積層される一方のチューブシート６の第１シート８と、他方のチューブシート６の第２シート９とは、積層方向媒体流路１１、１２と反対側の端部で連結部１３によって連結され、連結部１３と、連結部１３によって連結される第１シート８と第２シート９とは、一枚のプレート部材１４ａから形成される。
【選択図】図１ａ

Description

本発明は、水冷式チャージエアクーラ等に用いられる積層型熱交換器に関する。

特許文献１は、一枚のプレートを折り返して形成したチューブシートを複数積層し、チューブシートの折り返し側と反対側の端部にタンクを設けた積層型熱交換器を開示している。

実開平７−１２７７５号公報

上記積層型熱交換器においては、振動に対する耐久性を確保できるように、複数のチューブシートの折り返し部を一枚のサイドプレートと接合して連結することで、コアの剛性を高める場合がある。

しかしながら、上記のように一枚のサイドプレートに複数のチューブシートを接合して連結すると、チューブシートの両端がタンクとサイドプレートの接合部とで拘束された状態になるので、高温の媒体が流通してチューブシートが熱膨張した場合の歪の逃げ場が無く、積層したチューブシートの接合部や、媒体の流路周辺に応力が集中するという問題があった。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、コアの剛性を確保しつつ熱膨張による応力集中を緩和できる積層型熱交換器を提供することを目的とする。

本発明のある態様によれば、複数のチューブシートを積層してなる積層型熱交換器であって、前記チューブシートは、第１シートと第２シートとからなり、一端に積層方向に連通する積層方向媒体流路が形成されるとともに、前記第１シートと前記第２シートとの間に前記積層方向媒体流路と連通する循環媒体流路が形成され、隣接して積層される一方のチューブシートの前記第１シートと、他方のチューブシートの前記第２シートとは、前記積層方向媒体流路と反対側の端部で連結部によって連結され、前記連結部と、前記連結部によって連結される前記第１シートと前記第２シートとは、一枚のプレート部材から形成される、ことを特徴とする積層型熱交換器が提供される。

上記態様によれば、隣接して積層されるチューブシートの端部が連結部によって連結されるので、チューブシートをサイドプレートに接合して連結した場合と同等の剛性を確保することができる。また、高温の媒体が流通してチューブシートが熱膨張した場合の歪を連結部で吸収できるので、チューブシートの接合部や媒体の流路周辺の応力集中を緩和できる。

本発明の実施形態に係る積層型熱交換器を示す概略構成図である。本発明の実施形態に係る積層型熱交換器の分解構成図である。シート部材を示す斜視図である。図２ａのＡ−Ａ断面である。図２ａの矢視Ｂである。プレートを示す斜視図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１ａは、本発明の実施形態に係る積層型熱交換器の概略構成を示している。また、図１ｂは、本発明の実施形態に係る積層型熱交換器の分解構成図である。

積層型熱交換器１は、エンジン冷却水の流通経路の上流側と接続される上流側ジョイント２と、流路の下流側と接続される下流側ジョイント３と、ベース部材４と、コア５とを備え、図示しないエアインテークマニホールド内に設置される。

ベース部材４は、冷却水がコア５に流入するための流入孔４１と、冷却水がコア５から流出するための流出孔４２と、積層型熱交換器１をエアインテークマニホールド内にボルトとナットとで固定するための複数の取付孔４３を備える。

上流側ジョイント２は、ベース部材の流入孔４１に取り付けられ、下流側ジョイント３は、ベース部材４の流出孔４２に取り付けられる。そして、それぞれが冷却水の流路の配管と接続され、冷却水をコア５内に流通させる。これにより、エアインテークマニホールド内の空気がコア５を通過するときに、冷却水との間で熱交換が行われ、吸入空気が冷却される。

コア５は、複数のチューブシート６を積層して構成され、積層方向の一方の面でベース部材４と接合される。また、各チューブシート６の間にはフィン７が配設される。フィン７を備えることでコア５の表面積が増大し、熱交換効率が高くなる。

チューブシート６は、第１シート８と第２シート９とからなる。第１シート８と第２シート９との間には、チューブシート６内に冷却水を循環させる流路１０が形成される。流路１０については後で詳しく述べる。

また、コア５の一端には、上流側ジョイント２と連通し、複数のチューブシート６内の流路１０に冷却水を流入させる流入側タンク１１と、下流側ジョイント３と連通し、複数のチューブシート６内の流路１０から冷却水を流出させる流出側タンク１２が形成される。

隣接して接合される一方のチューブシート６の第１シート８と、他方のチューブシート６の第２シート９とは、連結部１３によって連結されており、これら第１シート８と第２シート９と連結部１３とは、一枚のシート部材１４から形成される。

図２ａはシート部材を示す斜視図である。また、図２ｂは図２ａのＡ−Ａ断面である。

シート部材１４は、プレート１４ａをプレス成形し、上述したように第１シート８と第２シート９と連結部１３とを形成したものである。

プレート１４ａには、両端にそれぞれ２つのバーリング１５が設けられる。そして、第１シート８部に設けられた２つのバーリング１５を繋ぐように、プレート１４ａを正面から見てＵ型の、チューブシート６内に冷却水を循環させる流路を形成するための溝８１が凹設される。第２シート９部についても同様に、２つのバーリング１５を繋ぐようにＵ型の溝９１が凹設される。

プレート１４ａを連結部１３で曲折し、両端のバーリング１５のフランジを突き合わせて接合することで、第１シート８と第２シート９とが、突き合わせたフランジの高さの隙間を持って平行に対向したシート部材１４が形成される。

各部品の接合は、各部品が接触する部分にあらかじめロウ材を被覆し、組み立てた状態で高温の炉内で一体にロウ付け固定して行われる。

チューブシート６は、隣接して積層される一方のシート部材の第１シート８に設けられたリブ８２およびプレート基面８３と、他方のシート部材の第２シート９に設けられたリブ９２およびプレート基面９３とを接合して形成され、対向する溝８１と溝９１とによりチューブシート６内に冷却水を循環させる流路１０が形成される。

また、フランジで突き合わされた第１シート８のバーリング１５と第２シート９のバーリング１５とは、シート部材１４の積層方向に連通しており、複数のシート部材１４を積層して接合することで、流路１０により連通する流入側タンク１１と流出側タンク１２とが形成される。

なお、上述したようにプレート基面８３、９３がロウ付けにより接合されるので、プレート基面８３、９３の接合部と、第１シート８と連結部１３との間の曲折部および第２シート９と連結部１３との間の曲折部とを離間しておくと、チューブシート６が熱膨張した場合の歪を連結部１３の曲折部で吸収しやすくなる。

また、チューブシート６の長手方向では熱膨張による変形が大きくなる。したがって、チューブシート６の長手方向の一端に連結部１３を備える構成とすることで、チューブシート６が熱膨張した場合の歪を効果的に吸収できる。

以上述べたように、本発明によれば、隣接して積層されるチューブシート６の端部が連結部１３によって連結されるので、サイドプレートにチューブシートを接合して連結した場合と同等の剛性を確保することができ、また、サイドプレートが不要となるので部品点数が削減できる。

また、高温の媒体が流通してチューブシート６が熱膨張した場合の歪を連結部１３で吸収できるので、チューブシート６の接合部や流路１０周辺の応力集中を緩和できる。

また、チューブシート６の長手方向の一端に連結部１３を設けることで、チューブシート６が熱膨張した場合の歪を効果的に吸収でき、チューブシート６の接合部や流路１０周辺の応力集中を緩和できる。

また、チューブシート６の第１シート８と第２シート９との接合部と、第１シート８と連結部１３との間の曲折部および第２シート９と連結部１３との間の曲折部とを離間しておくことで、チューブシート６が熱膨張した場合の歪を連結部１３の曲折部で吸収しやすくなり、チューブシート６の接合部や流路１０周辺の応力集中を緩和できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体例に限定する趣旨ではない。

上記実施形態では、本発明をエアインテークマニホールド内に設置する水冷式チャージエアクーラに適用しているが、例えば、オイルクーラやＥＧＲクーラに適用してもよい。

また、図２ｃに示すように、連結部１３に溝等の凹部１３１を設けてもよい。これにより、チューブシート６が熱膨張した場合の歪をより吸収しやすくなり、チューブシート６の接合部や流路１０周辺の応力集中を緩和できる。

このとき、シート部材１４の外側から内側へ向けて溝等を設けるようにすれば、溝等をプレス成形した裏側の凸部が外側に出っ張ることがないので、外形を大きくすることなく、チューブシート６が熱膨張した場合の歪を吸収する構造とすることができる。

また、上記実施形態では、積層された各チューブシート６の間にフィン７を備えた構成としているが、フィン７を備えない構成としてもよい。これにより、エアインテークマニホールド内の空気がコア５を流れるときの抵抗が減るので、吸気量を増やすことができる。つまり、フィン７を備える構成とすれば冷却効率を高くすることができ、フィン７を備えない構成とすれば流量を増やすことができる。

また、上記実施形態では、一枚のプレート１４ａから一つのシート部材１４を形成しているが、図３に示すように、複数のプレート１４ａが千鳥状に接続された形の一枚のプレート１４ｂからシート部材を形成してもよい。これにより、複数のプレート１４ａを一枚のプレート１４ｂにまとめることができるので、部品点数を削減できる。

１積層型熱交換器
６チューブシート
７フィン
８第１シート
９第２シート
１０流路（循環媒体流路）
１１流入側タンク（積層方向媒体流路）
１２流出側タンク（積層方向媒体流路）
１３連結部
１３１凹部
１４ａプレート（プレート部材）

Claims

複数のチューブシートを積層してなる積層型熱交換器であって、
前記チューブシートは、第１シートと第２シートとからなり、一端に積層方向に連通する積層方向媒体流路が形成されるとともに、前記第１シートと前記第２シートとの間に前記積層方向媒体流路と連通する循環媒体流路が形成され、
隣接して積層される一方のチューブシートの前記第１シートと、他方のチューブシートの前記第２シートとは、前記積層方向媒体流路と反対側の端部で連結部によって連結され、
前記連結部と、前記連結部によって連結される前記第１シートと前記第２シートとは、一枚のプレート部材から形成される、
ことを特徴とする積層型熱交換器。
請求項１に記載の積層型熱交換器であって、
前記連結部は、前記チューブシートの長手方向の一端に設けられた、
ことを特徴とする積層型熱交換器。
請求項１または２に記載の積層型熱交換器であって、
前記チューブシートを形成する前記第１シートと前記第２シートとは、前記第１シートと連結部との間の曲折部および前記第２シートと連結部との間の曲折部から離間した位置で接合される、
ことを特徴とする積層型熱交換器。
請求項１から３のいずれかに記載の積層型熱交換器であって、
前記連結部に凹部を形成した、
ことを特徴とする積層型熱交換器。
請求項４に記載の積層型熱交換器であって、
前記凹部は、前記連結部の外面側に設けられた、
ことを特徴とする積層型熱交換器。
請求項１から５のいずれかに記載の積層型熱交換器であって、
隣接して積層される一方のチューブシートの前記第１シートと、他方のチューブシートの前記第２シートとの間にフィンを備える、
ことを特徴とする積層型熱交換器。