JP2015152252A - 熱交換器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 サイドメンバー5は、その本体部5aの長手方向の全長に渡り、横断面が側壁部5dと底部5cを有する溝形に形成され、その長手方向両端部にコア3の外側に向かって段付き状に形成される段付き部5bと、段付き部5bの先端と付根部とを斜めに一体的に連結する1以上の筋交い状のリブ9が設けられたものである。
【選択図】 図2
Description
このサイドメンバー5は、その長手方向の中間部は側壁を有し、横断面コ字状に形成されているが、その両端部は側壁を有していない構造となっている。
そして、エンジンを冷却して高温となった冷却水を、一方のタンク本体から各偏平チューブ1内に流通し、他方のタンク本体に導き、偏平チューブ1の外面側及びコルゲートフィン2側に送風を行い高温冷却水との間で熱交換を行うものである。
そこで、本発明は熱交換器に用いられるサイドメンバー5の熱応力耐性(剛性、伸び性等)を向上させることを課題とする。
前記サイドメンバー(5)は、その本体部(5a)の長手方向の全長に渡って横断面が側壁部(5d)と底部(5c)を有する溝形に曲折形成され、前記サイドメンバー(5)の長手方向両端部に位置し、前記底部(5c)の幅方向の中間部分で外側に向けて1以上のリブ (9)が一体に突設形成されていることを特徴とする熱交換器である。
前記サイドメンバー(5)は、前記コア(3)の長さに略等しい本体部(5a)と、その長手方向の先端部が前記コア(3)の外側に向けて突出する段付き状に形成された段付き部(5b)とを有し、その段付き部(5b)の先端部が一対の前記チューブプレート(4)の前記側壁(6)に一体に固定され、
そのサイドメンバー(5)の前記段付き部(5b)には、その底部(5c)の幅方向の中間部分に、本体部(5a)と段付き部(5b)の先端部との間が斜めに連結される1以上の筋交い状のリブ (9)が、コア(3)の外側に向けて一体に突設形成されたことを特徴とする熱交換器である。
前記サイドメンバー(5)の段付き部(5b)は、前記筋交い状のリブ(9)を設けた部分以外の段面が水平に形成される水平段面(5e)を有し、その水平段面(5e)に一対の前記チューブプレート(4)の底部(4a)の外面が着座され、
前記サイドメンバー(5)の筋交い状のリブ(9)の先端(8)が、少なくともチューブプレート(4)の前記底部(4a)の外面の位置まで達するように構成されたことを特徴とする熱交換器である。
前記サイドメンバー(5)は、その本体部(5a)の長手方向の全長に渡って横断面が側壁部(5d)と底部(5c)を有する溝形に曲折形成されていることを特徴とする熱交換器である。
前記サイドメンバー(5)は、前記コア(3)の長さに略等しい本体部(5a)と、その長手方向の先端部が前記コア(3)の外側に向けて突出する段付き状に形成された段付き部(5b)とを有し、その段付き部(5b)の先端部が一対の前記チューブプレート(4)の前記側壁(6)に一体に固定されたことを特徴とする熱交換器である。
前記チューブプレート(4)からサイドメンバー(5)の長手方向に充分離間した位置で、その溝形のサイドメンバー(5)の本体部(5a)の底部(5c)が欠切された底無し部(10)を有すると共に、その底無し部(10)の位置で、その両側壁部(5d)が波形に曲折されて、そのサイドメンバー(5)が長手方向に変形容易な応力吸収部(11)を形成したことを特徴とする熱交換器である。
また、請求項4、5に記載の発明は、上記請求項1又は請求項2のリブ9の構成を除外したものである。このようなサイドメンバー5においても、サイドメンバー5に隣接する偏平チューブの根元の亀裂を確実に阻止し、信頼性の高い熱交換器を提供できる。
図1〜図2は本発明の第1実施例を示すものである。
本発明の熱交換器は、コルゲートフィン2と偏平チューブ1とでコア3を形成し、その各偏平チューブ1の両端がチューブプレート4のチューブ挿通孔に挿通され、そのコアの両端にサイドメンバー5が配置されたものである。そして、本発明はそのサイドメンバー5とコア3、チューブプレート4との接合部に特徴を有する。
この例では、図1に示す如く、サイドメンバー5は、その溝底5cの長手方向の全長に渡って一対の側壁5dが曲折形成され、その横断面が溝形に形成されている。
その長手方向両端部には、先端部がコア3の外側に突出する段付き状に形成された段付き部5bが設けられるとともに、その段付き部5bの幅方向中央に筋交い状のリブ9がコア3の外側に向け一体的に突設されている。この段付き部5bの位置は、後述するチューブプレート4と偏平チューブ1との付根部近傍に相当する位置に形成される。
そのリブ9は、サイドメンバー5の幅方向中央部分に細長く形成されており、段付き部5bの根元7(この例では、サイドメンバー5の本体部5aの底部5c)と、その先端8部分との間を斜めに筋交い状に連結する。段付き部5bは、筋交い状のリブ9が設けられている部分を除き、その段面5eが水平に形成されている。
次に、チューブプレート4は、その周縁が立ち上げられた環状の側壁6を有する皿状に形成されており、その底部4aには偏平チューブ1を挿通する挿通孔が多数並列して穿設されている。その底部4aの周縁部には、シール材が配される環状溝が設けられている。
また、図1、図2の例では、サイドメンバー5に設けられた筋交い状のリブ9の一方の端部は段付き部の根元7に位置し、他方の端部はチューブプレート4の底部4aの外面の位置まで達している。そのため、サイドメンバー5の段付き部5bの幅方向の中間部は、リブ9を形成するため段面5eが存在しない。
そして、このチューブプレート4に、図示しない被冷却体の出入り口パイプを設けた樹脂製タンクがシール材を介して被嵌され、熱交換器が完成される。
なお、タンクは樹脂製でなくてもよく、アルミニウム材で製作してもよい。この場合、タンクとチューブプレート4は、ろう付けや溶接により、一体的に取り付けられる。
図1、図2の実施例において、熱交換器の内部に高温の被冷却体が流通すると、そのコア3の最外側に位置する偏平チューブとチューブプレート4との付根部に応力が集中する。
このサイドメンバー5は、その長手方向両端部に段付き部5bが形成されるとともに、一対の側壁5dがその段付き部5bを含んで長手方向全長に渡り曲折形成されている。さらに、その段付き部5bに筋交い状のリブ9を設けているため、熱交換器の該部分に応力が集中したとしても、その応力を十分に支持し得る強度をもつことができ、偏平チューブに亀裂や歪みを生じず、被冷却体が漏れるおそれがない。
この例では、筋交い状のリブ9が1つのみ設けられているが、このリブ9は複数設けることも可能である。
図3及び図4は、サイドメンバー5に設けられるリブ9の形状を変形させたものである。その作用効果は、第1実施例のリブ9と同一のものとなる。
図3の例は、この筋交い状のリブ9は、サイドメンバー5の幅方向中央部分に幅広に形成されており、段付き部5bの根元7(この例では、サイドメンバー5の本体部5aの底部5c)からチューブプレート4の側壁6との間を斜めに筋交い状に連結する。このように筋交い状のリブ9が幅広く、且つ長く形成されていると、その部分の強度が高まり、応力に対する支持力が増すことになる。
図4は、さらに他の例であり、これが図1の第1実施例と異なる点は、筋交い状のリブ9を通常のリブ9に変更し、そのリブ9を並列して2条設けた点のみである。
第1実施例および他の例で紹介したサイドメンバー5のリブ9の形状、数は、その例を示したものであり、本願の請求の範囲から導き出される作用効果を逸脱するものでなければ、その設計を変更しうるものである。
図5は、本発明のさらに他の実施例であり、一例として、リブ9を有するサイドメンバー5に伸縮方向にかかる応力を吸収する応力吸収部11を設けた例である。
このサイドメンバー5は、上記図4のリブ9の構造を有するとともに、チューブプレート4から十分離間した位置に底部5cがH型に欠切された底無し部10を有する。また、その底無し部10の位置で側壁部5dが波形に湾曲されて、応力吸収部11を形成する。この応力吸収部11は、熱交換器の稼動に伴い、コア3が偏平チューブ1の長手方向に膨張したとき、それに応じてサイドメンバー5を容易に変形させる。そして、この底無し部10および応力吸収部11は、上下一対のチューブプレート4から略等距離にそれぞれ一対形成されている。同様に図示しない右側のサイドメンバー5においても、それらが形成されている。
上記の例で、熱交換器の内部に高温の被冷却体が流通すると、コア3は、その偏平チューブ1の長手方向およびそれに直行する方向に熱膨張する。偏平チューブ1の長手方向の熱膨張は、サイドメンバー5の応力吸収部11により吸収される。次に、コア3の幅方向への熱膨張に基づいて加わるサイドメンバー5の荷重に対しては、応力吸収部11はその断面係数が大となり、変形することがない。
また、サイドメンバー5とチューブプレート4との付根には、段付き部5b、リブ9、そして、それらを含めてサイドメンバー5の全長に渡って側壁5dが設けられているため、特にサイドメンバー5の付根の変形を防止する。それにより、コア3の最側端に位置する偏平チューブ1の付根の変形および、それに伴う偏平チューブの付根の亀裂を防止できる。
図6は本発明のさらに他の実施例であり、この例のサイドメンバー5は、段付き部5bを有せず、その本体部5aの長手方向の全長に渡って横断面が溝形に曲折形成され、その長手方向両端部で、コア3の外側に向けてリブ9が凸条に突設形成されている。
2 コルゲートフィン
3 コア
4 チューブプレート
4a 底部
5 サイドメンバー
5a 本体部
5b 段付き部
5c 底部
5d 側壁
5e 段面
6 側壁
7 根元
8 先端
9 リブ
10 底無し部
11 応力吸収部
Claims (6)
- 偏平チューブ(1)とコルゲートフィン(2)とが交互に並列されてコア(3)を構成し、各偏平チューブ(1)の両端が一対のチューブプレート(4)に挿通固定されると共に、コア(3)の両側にサイドメンバー(5)が配置され、そのサイドメンバー(5)の長手方向の両端がチューブプレート(4)の長手方向の両方の側壁(6)に一体に固定された熱交換器において、
前記サイドメンバー(5)は、その本体部(5a)の長手方向の全長に渡って横断面が側壁部(5d)と底部(5c)を有する溝形に曲折形成され、前記サイドメンバー(5)の長手方向両端部に位置し、前記底部(5c)の幅方向の中間部分で外側に向けて1以上のリブ (9)が一体に突設形成されていることを特徴とする熱交換器。 - 請求項1に記載の熱交換器において、
前記サイドメンバー(5)は、前記コア(3)の長さに略等しい本体部(5a)と、その長手方向の先端部が前記コア(3)の外側に向けて突出する段付き状に形成された段付き部(5b)とを有し、その段付き部(5b)の先端部が一対の前記チューブプレート(4)の前記側壁(6)に一体に固定され、
そのサイドメンバー(5)の前記段付き部(5b)には、その底部(5c)の幅方向の中間部分に、本体部(5a)と段付き部(5b)の先端部との間が斜めに連結される1以上の筋交い状のリブ (9)が、コア(3)の外側に向けて一体に突設形成されたことを特徴とする熱交換器。 - 請求項2に記載の熱交換器において、
前記サイドメンバー(5)の段付き部(5b)は、筋交い状の前記リブ(9)を設けた部分以外の段面が水平に形成される水平段面(5e)を有し、その水平段面(5e)に一対の前記チューブプレート(4)の底部(4a)の外面が着座され、
前記サイドメンバー(5)の前記筋交い状のリブ(9)の先端(8)が、少なくともチューブプレート(4)の前記底部(4a)の外面の位置まで達するように構成されたことを特徴とする熱交換器。 - 偏平チューブ(1)とコルゲートフィン(2)とが交互に並列されてコア(3)を構成し、各偏平チューブ(1)の両端が一対のチューブプレート(4)に挿通固定されると共に、コア(3)の両側にサイドメンバー(5)が配置され、そのサイドメンバー(5)の長手方向の両端がチューブプレート(4)の長手方向の両方の側壁(6)に一体に固定された熱交換器において、
前記サイドメンバー(5)は、その本体部(5a)の長手方向の全長に渡って横断面が側壁部(5d)と底部(5c)を有する溝形に曲折形成されていることを特徴とする熱交換器。 - 請求項4に記載の熱交換器において、
前記サイドメンバー(5)は、前記コア(3)の長さに略等しい本体部(5a)と、その長手方向の先端部が前記コア(3)の外側に向けて突出する段付き状に形成された段付き部(5b)とを有し、その段付き部(5b)の先端部が一対の前記チューブプレート(4)の前記側壁(6)に一体に固定されたことを特徴とする熱交換器。 - 請求項1〜請求項5のいずれかに記載の熱交換器において、
前記チューブプレート(4)からサイドメンバー(5)の長手方向に充分離間した位置で、その溝形のサイドメンバー(5)の本体部(5a)の底部(5c)が欠切された底無し部(10)を有すると共に、その底無し部(10)の位置で、その両側壁部(5d)が波形に曲折されて、そのサイドメンバー(5)が長手方向に変形容易な応力吸収部(11)を形成したことを特徴とする熱交換器。
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