JP2018169058A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数を増加させることなく、チューブ根付部への熱応力集中を緩和する。【解決手段】複数のチューブのうち、異なる種類のチューブと隣り合うチューブを、境界チューブ２１０、２２０とし、チューブ挿入穴のうち、境界チューブが挿入されるチューブ挿入穴を、境界チューブ挿入穴５１１ｂ、５１１ｃとしたとき、チューブ接合面５１１における境界チューブ挿入穴５１１ｂ、５１１ｃのチューブ幅方向の外側には、チューブ接合面５１１から突出したリブ５１３が設けられており、リブ５１３および境界チューブ挿入穴５１１ｂ、５１１ｃは、チューブ幅方向から見たときに互いに重なり合う位置に配置されており、リブ５１３における積層方向の端部５１３ａは、当該リブ５１３に対してチューブ幅方向に隣り合う境界チューブ挿入穴５１１ｂ、５１１ｃにおける積層方向の端部５１１ｄよりも積層方向の外側に配置されている。【選択図】図３

Description

本発明は、熱交換器に関するものである。

ラジエータ等の熱交換器は、複数のチューブと複数のコルゲートフィンとが交互に積層されたコア部、チューブの長手方向端部に接合されてチューブに連通するヘッダタンク等を備えている。ヘッダタンクは、チューブが挿入接合されるコアプレートと、コアプレートとともにヘッダタンクの内部空間を形成するタンク本体部を備えている。コアプレートは、チューブ挿入穴が設けられたチューブ接合面を備えている。

近年、１つの熱交換器において、温度の異なる複数の熱媒体の冷却を行うことが望まれている。この要求に対して、１つのコア部に独立した複数の熱交換部を有する一体型の熱交換器（複合熱交換器）が提案されている。

この一体型の熱交換器では、各熱交換部を流れる熱媒体の温度差が大きくなると、コアプレートのチューブ接合面がチューブ積層方向（コアプレートの長手方向）に変形し、各熱交換部における他の熱交換部と隣り合うチューブに熱応力が集中するという問題がある。

このような問題は、一対のヘッダタンクのうちの一方に、ヘッダタンクの内部空間をチューブ積層方向に仕切る仕切部を設けることにより、熱交換器コア内で流体の流れをＵターンさせる熱交換器（Ｕターン型熱交換器）においても同様に生じる。すなわち、このＵターン型熱交換器では、仕切部の両側に配置されるチューブを流通する熱媒体の温度差が大きくなるので、コアプレートのチューブ接合面がチューブ積層方向に変形する。そして、仕切部の両側に配置されるチューブに熱応力が集中する。

これに対し、特許文献１には、チューブにおけるヘッダタンクとの根付部のタンク外側付近に、当該チューブの両扁平面およびタンクの壁部にそれぞれ固定された熱応力緩和部材を設けた熱交換器が提案されている。この特許文献１に記載の熱交換器によれば、チューブの根付部に掛かる熱応力を熱応力緩和部材に分散させることができるので、チューブに熱応力が集中することを抑制できる。

特開２００７−７８２１４号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の熱交換器では、熱応力緩和部材を別途追加する必要があるため、部品点数が増加し、熱交換器の生産性が著しく低下してしまう。

本発明は上記点に鑑みて、部品点数を増加させることなく、チューブ根付部への熱応力集中を緩和することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、複数積層配置された扁平形状のチューブ（２）と、チューブの長手方向の端部に配置されるとともに、複数のチューブと連通するヘッダタンク（５）とを備え、チューブの長手方向の端部が、ヘッダタンクにおけるチューブ接合面（５１１）のチューブ挿入穴（５１１ａ）に挿入された状態で接合されている熱交換器において、チューブとして、第１流体が流通する第１チューブ（２１）と、第１流体とは温度の異なる第２流体が流通する第２チューブ（２２）とが設けられており、複数のチューブのうち、異なる種類のチューブと隣り合うチューブを、境界チューブ（２１０、２２０）とし、チューブ挿入穴のうち、境界チューブが挿入されるチューブ挿入穴を、境界チューブ挿入穴（５１１ｂ、５１１ｃ）とし、チューブの長手方向およびチューブの積層方向に対してともに直交する方向をチューブ幅方向としたとき、チューブ接合面における境界チューブ挿入穴のチューブ幅方向の外側には、チューブ接合面から突出したリブ（５１３）が設けられており、リブおよび境界チューブ挿入穴は、チューブ幅方向から見たときに互いに重なり合う位置に配置されており、リブにおける積層方向の端部（５１３ａ）は、当該リブに対してチューブ幅方向に隣り合う境界チューブ挿入穴における積層方向の端部（５１１ｄ）よりも積層方向の外側に配置されている。

これによれば、リブ（５１３）によりヘッダタンク（５）の剛性を高めることができるので、境界チューブ（２１０、２２０）間の温度差によりヘッダタンク（５）が積層方向に熱変形した場合に、リブ（５１３）により境界チューブ（２１０、２２０）の根付部の変形が抑制される。したがって、境界チューブ（２１０、２２０）の根付部への熱応力集中を緩和することが可能となる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

第１実施形態に係るラジエータを示す正面図である。 図１のＩＩ部拡大断面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ断面図である。 Ｌ／Ｄとチューブ根付部発生応力比との関係を示す特性図である。 第２実施形態に係る熱交換器を示す正面図である。 第３実施形態に係る熱交換器を示す正面図である。 図７のＶＩＩＩ部拡大断面図である。 図８のＩＸ−ＩＸ断面図である。 第４実施形態におけるコアプレートの要部を示す拡大断面図である。 第５実施形態におけるコアプレートの要部を示す拡大断面図である。 第６実施形態におけるヘッダタンクを示す断面図である。 第６実施形態におけるコアプレートの要部を示す拡大断面図である。 図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ断面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図１〜図５に基づいて説明する。本実施形態では、本発明に係る熱交換器を、車両に搭載された図示しない水冷式のエンジン（すなわち内燃機関）を冷却するラジエータ１に適用した例について説明する。

図１に示すように、本実施形態のラジエータ１は、エンジンの冷却水を外気と熱交換させる熱交換部であるコア部４を有している。コア部４は、チューブ２とフィン３とが上下方向に複数積層配置された積層体となっている。

各チューブ２は、その内部にエンジンの冷却水が流通する流路が形成された管状部材である。各チューブ２は、長手方向が水平方向に沿って延びている。各チューブ２は、長手方向に直交する断面の長径方向がコア部４を通過する空気の流れ方向に沿って延びるように扁平形状に構成されている。ここで、扁平形状とは、曲率半径の大きい円弧部と曲率半径の小さい円弧部とを結合した曲線形状からなる楕円形状や、円弧部と平坦部とを結合した形状からなる長円形状等を包含している。

本明細書では、チューブ２の断面長径方向をチューブ幅方向としている。本実施形態では、チューブ幅方向は、チューブ２の長手方向およびチューブ２の積層方向の双方に直交する方向と一致している。以下、チューブ２の長手方向をチューブ長手方向といい、チューブ２の積層方向をチューブ積層方向という。

フィン３は、外気との伝熱面積を増大させて、外気と冷却水との熱交換を促進する部材である。本実施形態のフィン３は、コルゲート状に成形されており、チューブ２の両側の平坦部に接合されている。

チューブ２およびフィン３は、熱伝導率や耐食性等に優れた金属（例えば、アルミニウム合金）で構成されている。チューブ２、フィン３、後述するコアプレート５１、後述するサイドプレート６は、各部材の所定箇所に被覆されたろう材によって一体的にろう付けされている。

各チューブ２のチューブ長手方向の両端部には、チューブ積層方向に延びるとともに、内部に空間が形成された一対のヘッダタンク５が配置されている。ヘッダタンク５は、チューブ２が挿入接合されるコアプレート５１と、コアプレート５１とともにタンク空間を構成するタンク本体部５２とを有して構成されている。ヘッダタンク５は、各チューブ２のチューブ長手方向の端部が、コアプレート５１の後述するチューブ挿入穴５１１ａに挿入された状態で接合されている。各チューブ２の内部通路は、ヘッダタンク５の内部に形成される空間に連通している。

コア部４におけるチューブ積層方向の両端部には、コア部４を補強するサイドプレート６が設けられている。サイドプレート６は、チューブ長手方向と平行に延びてその両端部がコアプレート５１に接続されている。本実施形態のサイドプレート６は、アルミニウム合金等の金属で構成されている。

図２に示すように、ヘッダタンク５は、コアプレート５１、タンク本体部５２およびパッキン５３を有している。コアプレート５１は、チューブ２およびサイドプレート６が挿入接合される板状の部材である。タンク本体部５２は、コアプレート５１と共にヘッダタンク５内の空間であるタンク内空間を構成する。パッキン５３は、コアプレート５１とタンク本体部５２との間をシールするシール部材である。

本実施形態のコアプレート５１は、熱伝導率、耐食性等に優れた金属（例えば、アルミニウム合金）で構成されている。本実施形態のタンク本体部５２は、ガラス繊維で強化されたガラス強化ポリアミド等の樹脂で形成されている。パッキン５３は、例えばシリコンゴムやＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエンゴム）で形成されている。

ここで、一対のヘッダタンク５のうち、一方のヘッダタンク５を第１ヘッダタンク５ａといい、他方のヘッダタンク５を第２ヘッダタンク５ｂという。

図１および図２に示すように、第１ヘッダタンク５ａの内部には、タンク内空間を上下方向（チューブ積層方向）に仕切る１枚のセパレータ５４が配置されている。このセパレータ５４により、第１ヘッダタンク５ａの内部は、上下方向に２個の空間に仕切られている。

本実施形態では、セパレータ５４は、第１ヘッダタンク５ａにおけるチューブ積層方向の略中央部に配置されている。また、セパレータ５４は、第１ヘッダタンク５ａのタンク本体部５２と一体に形成されている。セパレータ５４とコアプレート５１との間には、パッキン５３が配置されている。

コア部４は、上下方向に並ぶ２つの流路群を有している。以下、コア部４において、上方側に位置する流路群を第１流路群４１といい、下方側に位置する流路群を第２流路群４２という。また、コア部４を構成するチューブ２のうち、第１流路群４１を構成するチューブ２を第１チューブ２１といい、第２流路群４２を構成するチューブ２を第２チューブ２２という。また、第１ヘッダタンク５ａにおいて、上方側に位置する内部空間を第１空間５０１といい、下方側に位置する内部空間を第２空間５０２という。

第１ヘッダタンク５ａの第１空間５０１は、コア部４の第１流路群４１と連通している。第１ヘッダタンク５ａの第２空間５０２は、コア部４の第２流路群４２と連通している。つまり、第１空間５０１は第１チューブ２１と連通し、第２空間５０２は第２チューブ２２と連通している。

第１ヘッダタンク５ａにおけるセパレータ５４の上方側には、第１空間５０１に冷却水を流入させる流入口６１が設けられている。第１ヘッダタンク５ａにおけるセパレータ５４の下方側には、第２空間５０２から冷却水を流出させる流出口６２が設けられている。

次に、本実施形態のラジエータ１における冷却水の流れを図１に基づいて説明する。図１中の矢印は、冷却水の流れを示している。

冷却水は、ラジエータ１の流入口６１から第１ヘッダタンク５ａの第１空間５０１へ流入する。第１空間５０１へ流入した冷却水は、コア部４の第１流路群４１、第２ヘッダタンク５ｂのタンク内空間、コア部４の第２流路群４２の順に流れて、第１ヘッダタンク５ａの第２空間５０２へ流入する。第１ヘッダタンク５ａの第２空間５０２へ流入した冷却水は、流出口６２からラジエータ１の外部へ流出する。

このように、本実施形態のラジエータ１は、その内部において冷却水の流れが１回Ｕターンするように構成されている。このため、第１チューブ２１内を流通する冷却水の温度は、第２チューブ２２内を流通する冷却水の温度よりも高い。

したがって、本実施形態において第１チューブ２１内を流通する冷却水が、本発明の第１流体に相当し、本実施形態において第２チューブ２２内を流通する冷却水が、本発明の第２流体に相当している。このため、本実施形態では、本発明の第１流体および第２流体として、同一種類の流体である冷却水が用いられている。

次に、コアプレート５１の詳細な構成を図３および図４に基づいて説明する。図３では、紙面垂直方向がチューブ長手方向となっており、図４では、紙面垂直方向がチューブ積層方向となっている。

コアプレート５１は、チューブ２が挿入接合されるチューブ接合面５１１が形成されている。チューブ接合面５１１は、平坦状に形成されている。チューブ接合面５１１は、チューブ長手方向と交差し、チューブ幅方向に延びるように形成されている。本実施形態のチューブ接合面５１１は、チューブ長手方向と直交し、チューブ幅方向に平行に形成されている。

チューブ接合面５１１には、複数のチューブ挿入穴５１１ａが形成されている。複数のチューブ挿入穴５１１ａは、チューブ積層方向に沿って所定間隔を空けて並ぶように形成されている。チューブ挿入穴５１１ａには、チューブ２の長手方向端部が挿入された状態でろう付け接合される。

コアプレート５１におけるチューブ接合面５１１の周囲には、溝状の収容受部５１２が形成されている。収容受部５１２は、タンク本体部５２のフランジ部５２２およびパッキン５３を収容する。収容受部５１２は、チューブ幅方向に延びる底壁部５１２ｂと、チューブ長手方向に延びる内側壁部５１２ａおよび外側壁部５１２ｃとからなる３つの壁面を有している。これらの壁面は、チューブ接合面５１１から、内側壁部５１２ａ、底壁部５１２ｂ、外側壁部５１２ｃの順に形成されている。

内側壁部５１２ａおよび外側壁部５１２ｃは、それぞれ底壁部５１２ｂからＬ字状に折り曲げられて形成されている。チューブ幅方向において、内側壁部５１２ａは底壁部５１２ｂよりチューブ２に近い側に位置し、外側壁部５１２ｃは底壁部５１２ｂよりチューブ２から遠い側に位置している。

内側壁部５１２ａは、チューブ幅方向において、チューブ２の外側に配置されている。つまり、コアプレート５１の収容受部５１２全体がチューブ幅方向におけるチューブ２の外側に配置されている。

チューブ２のチューブ幅方向端部は、チューブ接合面５１１を構成する平坦面上に位置している。このため、チューブ２のチューブ幅方向端部とコアプレート５１とが接合されている部位では、コアプレート５１がチューブ幅方向と平行に延びている。

コアプレート５１には、突出片５１４が複数設けられている。突出片５１４は、コアプレート５１の外側壁部５１２ｃからタンク本体部５２側に突出するように形成されている。

そして、パッキン５３をコアプレート５１とタンク本体部５２との間に挟んだ状態で、コアプレート５１の突出片５１４をタンク本体部５２に押し付けるように塑性変形させて、タンク本体部５２をコアプレート５１にカシメ固定している。突出片５１４をタンク本体部５２のフランジ部５２２にカシメ固定することによって、タンク本体部５２はコアプレート５１に組み付けられる。

フランジ部５２２は、コアプレート５１の底壁部５１２ｂにパッキン５３を介して配置されている。つまり、底壁部５１２ｂは、パッキン５３が配置されるシール面を構成している。

ここで、第１チューブ２１および第２チューブ２２のうち、異なる種類のチューブ２１、２２と隣り合うチューブ２１、２２を、境界チューブ２１０、２２０という。具体的には、第１チューブ２１のうち、第２チューブ２２と隣り合う第１チューブ２１を、第１境界チューブ２１０という。第２チューブ２２のうち、第１チューブ２１と隣り合う第２チューブ２２を、第２境界チューブ２２０という。

また、チューブ挿入穴５１１ａのうち、境界チューブ２１０、２２０が挿入されるチューブ挿入穴５１１ａを、境界チューブ挿入穴５１１ｂ、５１１ｃという。具体的には、第１境界チューブ２１０が挿入されるチューブ挿入穴５１１ａを、第１境界チューブ挿入穴５１１ｂという。第２境界チューブ２２０が挿入されるチューブ挿入穴５１１ａを、第２境界チューブ挿入穴５１１ｃという。

チューブ接合面５１１における境界チューブ挿入穴５１１ｂ、５１１ｃのチューブ幅方向の外側には、リブ５１３が設けられている。リブ５１３は、チューブ接合面５１１、すなわちコアプレート５１の板面から突出するように形成されている。本実施形態のリブ５１３は、チューブ長手方向のコア部４から遠い側、すなわちチューブ２の長手方向端部に近い側に向かって突出するように形成されている。リブ５１３は、コアプレート５１の剛性を高めるために設けられている。

リブ５１３は、境界チューブ挿入穴５１１ｂ、５１１ｃのチューブ幅方向の両側に設けられている。リブ５１３および境界チューブ挿入穴５１１ｂ、５１１ｃは、チューブ幅方向から見たときに互いに重なり合う位置に配置されている。

リブ５１３におけるチューブ積層方向の端部５１３ａは、当該リブ５１３に対してチューブ幅方向に隣り合う境界チューブ挿入穴５１１ｂ、５１１ｃにおけるチューブ積層方向の端部５１１ｄよりも、チューブ積層方向の外側に配置されている。リブ５１３におけるチューブ積層方向の長さは、当該リブ５１３に対してチューブ幅方向に隣り合う境界チューブ挿入穴５１１ｂ、５１１ｃにおけるチューブ積層方向の長さよりも長い。

ここで、リブ５１３のうち、チューブ接合面５１１における第１境界チューブ挿入穴５１１ｂのチューブ幅方向の外側に配置されるリブ５１３を、第１リブ５１３ｂという。また、リブ５１３のうち、チューブ接合面５１１における第２境界チューブ挿入穴５１１ｃのチューブ幅方向の外側に配置されるリブ５１３を、第２リブ５１３ｃという。

第１リブ５１３ｂおよび第２リブ５１３ｃは、互いに独立して設けられている。すなわち、第１リブ５１３ｂおよび第２リブ５１３ｃは、繋がっていない。

ところで、本実施形態では、チューブ接合面５１１において、境界チューブ挿入穴５１１ｂ、５１１ｃだけでなく、境界チューブ挿入穴５１１ｂ、５１１ｃに隣り合うチューブ挿入穴の５１１ａのチューブ幅方向の外側にも、リブ５１３が形成されている。

具体的には、第１チューブ２１が挿入されるチューブ挿入穴５１１ａのうち、第１境界チューブ挿入穴５１１ｂに隣り合うチューブ挿入穴５１１ａのチューブ幅方向の外側にも、リブ５１３が形成されている。また、第２チューブ２１が挿入されるチューブ挿入穴５１１ａのうち、第２境界チューブ挿入穴５１１ｃに隣り合うチューブ挿入穴５１１ａのチューブ幅方向の両側にも、リブ５１３が形成されている。すなわち、本実施形態では、複数のチューブ挿入穴５１１ａのうち、セパレータ５４の両側２つずつのチューブ挿入穴５１１ａには、それぞれ、チューブ幅方向外側にリブ５１３が配置されている。また、各リブ５１３は、チューブ積層方向に隣り合うリブ５１３に対して、互いに独立して設けられている。

以上説明したように、本実施形態では、コアプレート５１のチューブ接合面５１１における境界チューブ挿入穴５１１ｂ、５１１ｃのチューブ幅方向の外側に、チューブ接合面５１１から突出したリブ５１３を設けている。さらに、リブ５１３におけるチューブ積層方向の端部５１３ａを、当該リブ５１３に対してチューブ幅方向に隣り合う境界チューブ挿入穴５１１ｂ、５１１ｃにおけるチューブ積層方向の端部５１１ｄよりもチューブ積層方向の外側に配置している。

これによれば、リブ５１３によりコアプレート５１の剛性を高くできるので、境界チューブ２１０、２２０間の温度差によりコアプレート５１がその長手方向、すなわちチューブ積層方向に熱変形した場合に、リブ５１３により境界チューブ２１０、２２０の根付部の変形が抑制される。そして、コアプレート５１におけるチューブ積層方向に隣り合うリブ５１３同士の間において、変形が吸収される。したがって、境界チューブ２１０、２２０の根付部への熱応力集中を緩和することが可能となる。

ここで、リブ５１３におけるチューブ積層方向の端部５１３ａと、当該リブ５１３に対してチューブ幅方向に隣り合う境界チューブ挿入穴５１１ｂ、５１１ｃにおけるチューブ積層方向の端部５１１ｄとの間の、チューブ積層方向の長さを突出長さＬとする。また、隣り合うチューブ挿入穴５１１ａ同士の距離をチューブ穴間距離Ｄとする。

発明者は、突出長さＬを変化させたときの、コアプレート５１とチューブ２との根付部に発生する応力の変化について調べた。その結果を図５に示す。

図５の横軸は、突出長さＬをチューブ穴間距離Ｄで除した値（Ｌ／Ｄ）である。図５の縦軸は、チューブ根付部発生応力比である。チューブ根付部発生応力比とは、Ｌ／Ｄが０、すなわち突出長さＬが０のときにチューブ２の根付部に発生する応力に対する、チューブ２の根付部に発生する応力の比率（百分率）である。

図５から明らかなように、突出長さＬおよびチューブ穴間距離Ｄを、０＜Ｌ／Ｄ＜０．４８の関係を満たすように設定することで、突出長さＬが０の場合と比較して、チューブ２の根付部に発生する応力を小さくすることができる。なお、突出長さＬが０の場合、リブ５１３のチューブ積層方向の長さと、境界チューブ挿入穴５１１ｂのチューブ積層方向の長さとが同等である。

さらに、突出長さＬおよびチューブ穴間距離Ｄを、０．１＜Ｌ／Ｄ＜０．３の関係を満たすように設定することで、チューブ２の根付部に発生する応力をより小さくすることができる。具体的には、突出長さＬが０の場合に対して、チューブ２の根付部に発生する応力を９７．５％以下に低減することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図６に基づいて説明する。本実施形態は、本発明に係る熱交換器１を、図示しない過給機によって加圧された過給気がエンジンの吸気として供給される車両に適用した場合を例として説明する。

本実施形態の熱交換器１は、異なる種類の第１流体および第２流体が流通する複合熱交換器として構成されている。すなわち、本実施形態の熱交換器１は、互いに独立した２つの熱交換部を有する複合熱交換器として構成されている。具体的には、本実施形態の熱交換器１は、エンジン冷却水が流通するエンジン冷却用ラジエータと、吸気冷却水が流通する吸気冷却用ラジエータとを兼ね備えている。

したがって、本実施形態のエンジン冷却水が、本発明の第１流体に相当しており、本実施形態の吸気冷却水が、本発明の第２流体に相当している。このため、本実施形態では、本発明の第１流体および第２流体として、異なる種類の流体が用いられている。

第１ヘッダタンク５ａおよび第２ヘッダタンク５ｂの内部には、それぞれのタンク内空間を上下方向に仕切るセパレータ５４ａ、５４ｂがそれぞれ配置されている。以下、セパレータ５４ａ、５４ｂのうち、第１ヘッダタンク５ａに配置されるセパレータを第１セパレータ５４ａといい、第２ヘッダタンク５ｂに配置されるセパレータを第２セパレータ５４ｂという。

第２セパレータ５４ｂは、チューブ積層方向において第１セパレータ５４ａと対応する位置に配置されている。具体的には、第１セパレータ５４ａおよび第２セパレータ５４ｂは、それぞれのヘッダタンク５ａ、５ｂにおけるチューブ積層方向の略中央部に配置されている。

第２ヘッダタンク５ｂの内部は、第２セパレータ５４ｂにより、上下方向に第３空間５０３および第４空間５０４の２個の空間に仕切られている。第３空間５０３は、コア部４の第１流路群４１と連通している。第４空間５０４は、コア部４の第２流路群４２と連通している。つまり、第３空間５０３は第１チューブ２１と連通し、第４空間５０２は第２チューブ２２と連通している。

第２ヘッダタンク５ｂにおける第２セパレータ５４ｂの上方側には、第３空間５０３から冷却水を流出させる流出口６３が設けられている。第２ヘッダタンク５ｂにおける第２セパレータ５４ｂの下方側には、第４空間５０４に冷却水を流入させる流入口６４が設けられている。

次に、本実施形態の熱交換器１におけるエンジン冷却水および吸気冷却水の流れを図６に基づいて説明する。図６において、白抜き矢印はエンジン冷却水の流れを示しており、黒塗り吸気冷却水の流れを示している。

図６の白抜き矢印に示すように、エンジン冷却水は、第１ヘッダタンク５ａの流入口６１から第１空間５０１へ流入する。第１空間５０１へ流入したエンジン冷却水は、コア部４の第１流路群４１を流れて、第２ヘッダタンク５ｂの第３空間５０３へ流入する。第３空間５０３へ流入したエンジン冷却水は、第２ヘッダタンク５ｂの流出口６３から熱交換器１の外部へ流出する。

図６の黒抜き矢印に示すように、吸気冷却水は、第２ヘッダタンク５ｂの流入口６４から第１ヘッダタンク５ａの第４空間５０４へ流入する。第４空間５０４へ流入した吸気冷却水は、コア部４の第２流路群４２を流れて、第１ヘッダタンク５ｂの第２空間５０２へ流入する。第２空間５０２へ流入した吸気冷却水は、第２ヘッダタンク５ｂの流出口６２から熱交換器１の外部へ流出する。

このように、本実施形態の熱交換器１は、その内部においてエンジン冷却水と吸気冷却水とが反対方向に流れるように構成されている。このため、第１境界チューブ２１０を流れるエンジン冷却水と、第２境界チューブ２２０を流れる吸気冷却水との間に温度差が生じる。

本実施形態の熱交換器１のコアプレート５１は、上記第１実施形態と同様に構成されている。すなわち、コアプレート５１のチューブ接合面５１１において、複数のチューブ挿入穴５１１ａのうち、セパレータ５４の両側２つずつのチューブ挿入穴５１１ａのチューブ幅方向外側には、リブ５１３がそれぞれ配置されている。

その他の熱交換器１の構成は第１実施形態と同様である。したがって、本実施形態のラジエータ１においても第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図７〜図９に基づいて説明する。本実施形態は、上記第２実施形態と比較して、ダミーチューブ２３を有している点が異なるものである。

図７および図８に示すように、第１ヘッダタンク５ａの内部には、第１セパレータ５４ａが２枚配置されている。２枚の第１セパレータ５４ａは、間隔を空けて配置されている。

第１ヘッダタンク５ａの内部は、２枚の第１セパレータ５４ａにより、上下方向に第１空間５０１、第５空間５０５および第２空間５０２の３個の空間に仕切られている。第５空間５０５は、第１空間５０１および第２空間５０２の間に配置されている。第５空間５０５は、後述するダミーチューブ２３と連通している。

第２ヘッダタンク５ｂの内部には、第２セパレータ５４ｂが２枚配置されている。２枚の第２セパレータ５４ｂは、間隔を空けて配置されている。

第２ヘッダタンク５ｂの内部は、２枚の第２セパレータ５４ｂにより、上下方向に第３空間５０３、第６空間５０６および第４空間５０４の３個の空間に仕切られている。第６空間５０６は、第３空間５０３および第４空間５０４の間に配置されている。第６空間５０６は、後述するダミーチューブ２３と連通している。

本実施形態では、チューブ２として、第１チューブ２１と、第２チューブ２２と、流体が流通しないダミーチューブ２３とが設けられている。ダミーチューブ２３は、第１チューブ２１および第２チューブ２２と同様の形状に形成されている。

ダミーチューブ２３は、第１チューブ２１と第２チューブ２２との間に配置されている。すなわち、ダミーチューブ２３は、第１流路群４１および第２流路群４２の間に配置されている。

図８に示すように、第１境界チューブ２１０は、ダミーチューブ２３を介して、第２チューブ２２と隣り合っている。第２境界チューブ２２０は、ダミーチューブ２３を介して、第１チューブ２１と隣り合っている。

ここで、複数のチューブ挿入穴５１１ａのうち、ダミーチューブ２３が挿入されるチューブ挿入穴を、ダミーチューブ挿入穴５１１ｅとする。

図９に示すように、コアプレート５１のチューブ接合面５１１におけるダミーチューブ挿入穴５１１ｅのチューブ幅方向の端部よりも外側には、リブ５１３が設けられていない。すなわち、チューブ接合面５１１におけるダミーチューブ挿入穴５１１ｅのチューブ幅方向の端部よりも外側には、平坦面が形成されている。

その他の熱交換器１の構成は第２実施形態と同様である。したがって、本実施形態のラジエータ１においても第２実施形態と同様の効果を得ることができる。

さらに、本実施形態では、コアプレート５１のチューブ接合面５１１におけるダミーチューブ挿入穴５１１ｅのチューブ幅方向の端部よりも外側には、リブ５１３を設けていない。このため、コアプレート５１における境界チューブ２１０、２２０同士の間の部位は、剛性が高くなっていない。これにより、境界チューブ２１０、２２０間の温度差によりコアプレート５１がチューブ積層方向に熱変形した場合に、コアプレート５１における境界チューブ２１０、２２０同士の間の部位において、変形を吸収することができる。したがって、境界チューブ２１０、２２０の根付部への熱応力集中をより緩和することが可能となる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について図１０に基づいて説明する。本実施形態は、上記第２実施形態と比較して、リブ５１３の配置が異なるものである。

図１０に示すように、コアプレート５１のチューブ接合面５１１のうち、第１空間５０１を形成する、すなわち第１空間５０１に対向する面には、リブ５１３が設けられている。一方、コアプレート５１のチューブ接合面５１１のうち、第２空間５０２を形成する、すなわち第２空間５０２に対向する面には、リブ５１３が設けられていない。

本実施形態では、複数のチューブ挿入穴５１１ａのうち、第１境界チューブ挿入穴５１１ｂ、および、第１境界チューブ２１０と隣り合う第１チューブ２１が挿入されるチューブ挿入穴５１１ａには、それぞれ、チューブ幅方向外側にリブ５１３が配置されている。一方、複数のチューブ挿入穴５１１ａのうち、第２境界チューブ挿入穴５１１ｃ、および、第２チューブ２２が挿入されるチューブ挿入穴５１１ａには、チューブ幅方向外側にリブ５１３が配置されていない。また、複数のチューブ挿入穴５１１ａのうち、第１境界チューブ２１０と隣り合わない第１チューブ２１が挿入されるチューブ挿入穴５１１ａには、チューブ幅方向外側にリブ５１３が配置されていない。

ところで、境界チューブ２１０、２２０間の温度差によりコアプレート５１がチューブ積層方向に熱変形した場合、２種類の境界チューブ２１０、２２０のうち温度が高い第１境界チューブ２１０の根付部に応力がより集中する。

これに対し、本実施形態では、コアプレート５１のチューブ接合面５１１において、２つの境界チューブ挿入穴５１１ｂ、５１１ｃのうち第１境界チューブ挿入穴５１１ｂのチューブ幅方向の外側に、リブ５１３を設けている。これによれば、応力がより集中しやすい第１境界チューブ２１０近傍のコアプレート５１の剛性を高めて、第１境界チューブ２１０の根付部への熱応力集中を効果的に緩和することが可能となる。

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について図１１に基づいて説明する。本実施形態は、上記第３実施形態と比較して、リブ５１３の配置が異なるものである。

図１１に示すように、コアプレート５１のチューブ接合面５１１のうち、第１空間５０１を形成する、すなわち第１空間５０１に対向する面には、リブ５１３が設けられている。一方、コアプレート５１のチューブ接合面５１１のうち、第２空間５０２を形成する、すなわち第２空間５０２に対向する面には、リブ５１３が設けられていない。

また、コアプレート５１のチューブ接合面５１１のうち、第５空間５０５を形成する、すなわち第５空間５０５に対向する面には、リブ５１３が設けられていない。図示を省略しているが、コアプレート５１のチューブ接合面５１１のうち、第６空間５０６を形成する、すなわち第６空間５０６に対向する面には、リブ５１３が設けられていない。

本実施形態では、複数のチューブ挿入穴５１１ａのうち、第１境界チューブ挿入穴５１１ｂ、および、第１境界チューブ２１０と隣り合う第１チューブ２１が挿入されるチューブ挿入穴５１１ａには、それぞれ、チューブ幅方向外側にリブ５１３が配置されている。一方、複数のチューブ挿入穴５１１ａのうち、第２境界チューブ挿入穴５１１ｃ、および、第２チューブ２２が挿入されるチューブ挿入穴５１１ａには、チューブ幅方向外側にリブ５１３が配置されていない。

また、複数のチューブ挿入穴５１１ａのうち、ダミーチューブ挿入穴５１１ｅ、および、第１境界チューブ２１０と隣り合わない第１チューブ２１が挿入されるチューブ挿入穴５１１ａには、チューブ幅方向外側にリブ５１３が配置されていない。

その他のラジエータ１の構成は第３実施形態と同様である。したがって、本実施形態のラジエータ１においても第３実施形態と同様の効果を得ることができる。

ところで、境界チューブ２１０、２２０間の温度差によりコアプレート５１がチューブ積層方向に熱変形した場合、２種類の境界チューブ２１０、２２０のうち温度が高い第１境界チューブ２１０の根付部に応力がより集中する。

このため、本実施形態では、コアプレート５１のチューブ接合面５１１において、２つの境界チューブ挿入穴５１１ｂ、５１１ｃのうち第１境界チューブ挿入穴５１１ｂのチューブ幅方向の外側に、リブ５１３を設けている。これによれば、応力がより集中しやすい第１境界チューブ２１０近傍のコアプレート５１の剛性を高めて、第１境界チューブ２１０の根付部への熱応力集中を効果的に緩和することが可能となる。

（第６実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について図１２〜図１４に基づいて説明する。本実施形態は、上記第３実施形態と比較して、コアプレート５１の形状等が異なるものである。

図１２に示すように、本実施形態のコアプレート５１は、チューブ２が接合される底部５１Ａと、底部５１Ａの外周縁部からチューブ長手方向におけるコア部４と反対側（図１２における紙面上側）に向けて突出する外側壁部５１２ｃとを有している。外側壁部５１２ｃは、底部５１Ａの外周縁部から略垂直に折り曲げられてチューブ長手方向に延びている。コアプレート５１の底部５１Ａは、チューブ接合面５１１を有している。

続いて、本実施形態におけるコアプレート５１の詳細な構成を、図１３および図１４に基づいて説明する。なお、図１４では、チューブ２の図示を省略している。

コアプレート５１の底部５１Ａは、チューブ接合面５１１としての第１チューブ接合面７１および第２チューブ接合面７２、外周シール面７３、および、仕切面７４を有している。

第１チューブ接合面７１には、複数の第１チューブ２１が接合されている。すなわち、第１チューブ接合面７１には、第１チューブ２１が接合されるチューブ挿入穴５１１ａが複数形成されている。

第２チューブ接合面７２には、複数の第２チューブ２２が接合されている。すなわち、第２チューブ接合面７２には、第２チューブ２２が接合されるチューブ挿入穴５１１ａが複数形成されている。

外周シール面７３は、底部５１Ａの外周部に配置されている。より詳細には、外周シール面７３は、第１チューブ接合面７１、第２チューブ接合面７２および仕切面７４の外周部に配置されている。外周シール面７３には、パッキン５３を介してタンク本体部５２のフランジ部５２２が配置されている。

仕切面７４は、第１チューブ接合面７１と第２チューブ接合面７２との間に配置されている。仕切面７４には、パッキン５３を介してセパレータ５４ａ、５４ｂの端部が配置されている。

仕切面７４には、第１境界チューブ２１０、第２境界チューブ２２０およびダミーチューブ２３が接合されている。すなわち、仕切面７４には、第１境界チューブ挿入穴５１１ｂ、第２境界チューブ挿入穴５１１ｃおよびダミーチューブ挿入穴５１１ｅが形成されている。

仕切面７４は、外周シール面７３と同一平面上に配置されている。一方、第１チューブ接合面７１および第２チューブ接合面７２は、仕切面７４および外周シール面７３に対して、コア部４と反対側（図１４における紙面上側）に突出するように配置されている。

本実施形態では、コアプレート５１のチューブ接合面５１１のうち、第１空間５０１を形成する面および第２空間を形成する面には、リブ５１３が設けられている。一方、コアプレート５１のチューブ接合面５１１のうち、第５空間５０５および第６空間５０６を形成する面には、リブ５１３が設けられていない。

より詳細には、第１チューブ接合面７１における、各チューブ挿入穴５１１ａのチューブ幅方向外側には、リブ５１３が配置されている。第２チューブ接合面７１における、各チューブ挿入穴５１１ａのチューブ幅方向外側には、リブ５１３が配置されている。仕切面７４における、第１境界チューブ挿入穴５１１ｂおよび第２境界チューブ挿入穴５１１ｃのチューブ幅方向外側には、リブ５１３がそれぞれ配置されている。一方、仕切面７４における、ダミーチューブ挿入穴５１１ｅのチューブ幅方向外側には、リブ５１３が配置されていない。

その他のラジエータ１の構成は第３実施形態と同様である。したがって、本実施形態のラジエータ１においても第３実施形態と同様の効果を得ることができる。

さらに、本実施形態では、コアプレート５１にパッキン５３を組み付ける際に、リブ５１３によりパッキン５３のずれを抑制することができる。このため、コアプレート５１およびタンク本体部５２間のシールのロバスト性を向上できる。

（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、例えば以下のように種々変形可能である。また、上記各実施形態に開示された手段は、実施可能な範囲で適宜組み合わせてもよい。

（１）上記実施形態では、リブ５１３を、チューブ長手方向のコア部４から遠い側に向かって突出するように形成した例について説明したが、リブ５１３の突出方向はこれに限定されない。例えば、リブ５１３を、チューブ長手方向のコア部４側に向かって突出するように形成してもよい。

（２）上記実施形態では、コアプレート５１のチューブ接合面５１１において、境界チューブ挿入穴５１１ｂ、５１１ｃと、それに隣接するチューブ挿入穴５１１ａ（ダミーチューブ挿入穴５１１ｅは除く）のチューブ幅方向の外側に、リブ５１３を設けた例について説明したが、リブ５１３の配置はこれに限定されない。

例えば、コアプレート５１のチューブ接合面５１１において、他のチューブ挿入穴５１１ａのチューブ幅方向の外側にもリブ５１３を設けてもよい。また、コアプレート５１のチューブ接合面５１１において、境界チューブ挿入穴５１１ｂ、５１１ｃのチューブ幅方向の外側にリブ５１３を設けるとともに、境界チューブ挿入穴５１１ｂ、５１１ｃ以外のチューブ挿入穴５１１ａのチューブ幅方向の外側にリブ５１３を設けなくてもよい。

（３）上記第１実施形態では、２つの境界チューブ２１０、２２０の間にダミーチューブ２３を配置しない例について説明したが、これに限らず、２つの境界チューブ２１０、２２０の間にダミーチューブ２３を配置してもよい。

（４）上記実施形態では、セパレータ５４、５４ａ、５４ｂをタンク本体部５２と一体に形成した例について説明したが、これに限らず、セパレータ５４、５４ａ、５４ｂをタンク本体部５２と別体としてもよい。

（５）上記実施形態では、セパレータ５４、５４ａ、５４ｂをヘッダタンク５におけるチューブ積層方向の略中央部に配置した例について説明したが、セパレータ５４、５４ａ、５４ｂの配置はこれに限定されない。例えば、セパレータ５４、５４ａ、５４ｂを、任意の位置に配置してもよい。

（６）上記実施形態では、本発明に係る熱交換器を、ラジエータや、エンジン冷却用ラジエータと吸気冷却用ラジエータとを兼ね備えている熱交換器に適用した例について説明したが、これに限らず、他の熱交換器に適用してもよい。

（７）上記実施形態では、本発明に係る熱交換器を、チューブとして第１チューブ２１および第２チューブ２２を備える熱交換器に適用した例について説明したが、熱交換器はこれに限定されない。すなわち、第１チューブ２１および第２チューブ２２それぞれを流通する流体とは温度の異なる第ｎ流体（ｎは自然数）が流通する第ｎチューブを備える熱交換器に、本発明を適用してもよい。

例えば、熱交換器内部において流体の流れが２回以上Ｕターンするように構成された熱交換器に、本発明を適用してもよい。また、互いに独立した３つ以上の熱交換部を有する複合熱交換器に、本発明を適用してもよい。

２１ 第１チューブ
２２ 第２チューブ
２１０、２２０ 境界チューブ
５１１ チューブ接合面
５１１ａ チューブ挿入穴
５１１ｂ、５１１ｃ 境界チューブ挿入穴
５１３ リブ

Claims (8)

1. 複数積層配置された扁平形状のチューブ（２）と、
   前記チューブの長手方向の端部に配置されるとともに、複数の前記チューブと連通するヘッダタンク（５）とを備え、
   前記チューブの長手方向の端部が、前記ヘッダタンクにおけるチューブ接合面（５１１）のチューブ挿入穴（５１１ａ）に挿入された状態で接合されている熱交換器であって、
   前記チューブとして、第１流体が流通する第１チューブ（２１）と、前記第１流体とは温度の異なる第２流体が流通する第２チューブ（２２）とが設けられており、
   前記複数のチューブのうち、異なる種類の前記チューブと隣り合う前記チューブを、境界チューブ（２１０、２２０）とし、
   前記チューブ挿入穴のうち、前記境界チューブが挿入される前記チューブ挿入穴を、境界チューブ挿入穴（５１１ｂ、５１１ｃ）とし、
   前記チューブの長手方向および前記チューブの積層方向に対してともに直交する方向をチューブ幅方向としたとき、
   前記チューブ接合面における前記境界チューブ挿入穴の前記チューブ幅方向の外側には、前記チューブ接合面から突出したリブ（５１３）が設けられており、
   前記リブおよび前記境界チューブ挿入穴は、前記チューブ幅方向から見たときに互いに重なり合う位置に配置されており、
   前記リブにおける前記積層方向の端部（５１３ａ）は、当該リブに対して前記チューブ幅方向に隣り合う前記境界チューブ挿入穴における前記積層方向の端部（５１１ｄ）よりも前記積層方向の外側に配置されている熱交換器。
2. 前記リブにおける前記積層方向の端部と、当該リブに対して前記チューブ幅方向に隣り合う前記境界チューブ挿入穴における前記積層方向の端部との間の、前記積層方向の長さを突出長さＬとし、
   隣り合う前記チューブ挿入穴同士の距離をチューブ穴間距離Ｄとしたとき、
   前記突出長さＬおよび前記チューブ穴間距離Ｄが、０＜Ｌ／Ｄ＜０．４８の関係を満たすように設定されている請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記突出長さＬおよび前記チューブ穴間距離Ｄが、０．１＜Ｌ／Ｄ＜０．３の関係を満たすように設定されている請求項２に記載の熱交換器。
4. 前記チューブとして、前記第１チューブと、前記第２チューブと、流体が流通しないダミーチューブ（２３）とが設けられており、
   前記チューブ挿入穴のうち、前記ダミーチューブが挿入される前記チューブ挿入穴を、ダミーチューブ挿入穴（５１１ｅ）としたとき、
   前記チューブ接合面における前記ダミーチューブ挿入穴の前記チューブ幅方向の端部よりも外側には、前記リブが設けられていない請求項１ないし３のいずれか１つに記載の熱交換器。
5. 前記境界チューブのうち、前記第１流体が流通する前記境界チューブを第１境界チューブ（２１０）とするとともに、前記第２流体が流通する前記境界チューブを第２境界チューブ（２２０）とし、
   前記境界チューブ挿入穴のうち、前記第１境界チューブが挿入される前記境界チューブ挿入穴を第１境界チューブ挿入穴（５１１ｂ）とするとともに、前記第２境界チューブが挿入される前記境界チューブ挿入穴を第２境界チューブ挿入穴（５１１ｃ）とし、
   前記リブのうち、前記チューブ接合面における前記第１境界チューブ挿入穴の前記チューブ幅方向の外側に配置される前記リブを第１リブ（５１３ｂ）とするとともに、前記チューブ接合面における前記第２境界チューブ挿入穴の前記チューブ幅方向の外側に配置される前記リブを第２リブ（５１３ｄ）としたとき、
   前記第１リブおよび前記第２リブは、互いに独立して設けられている請求項１ないし４のいずれか１つに記載の熱交換器。
6. 前記第１流体は、前記第２流体よりも高温であり、
   前記境界チューブのうち、前記第１流体が流通する前記境界チューブを第１境界チューブ（２１０）とするとともに、前記第２流体が流通する前記境界チューブを第２境界チューブ（２２０）とし、
   前記境界チューブ挿入穴のうち、前記第１境界チューブが挿入される前記境界チューブ挿入穴を第１境界チューブ挿入穴（５１１ｂ）とするとともに、前記第２境界チューブが挿入される前記境界チューブ挿入穴を第２境界チューブ挿入穴（５１１ｃ）としたとき
   前記リブが、前記チューブ接合面における前記境界第１チューブ挿入穴の前記チューブ幅方向の端部よりも外側に設けられており、
   前記リブが、前記チューブ接合面における前記境界第２チューブ挿入穴の前記チューブ幅方向の端部よりも外側には設けられていない請求項１ないし５のいずれか１つに記載の熱交換器。
7. 前記第１流体および前記第２流体は、同一種類の流体である請求項１ないし６のいずれか１つに記載の熱交換器。
8. 前記第１流体および前記第２流体は、異なる種類の流体である請求項１ないし６のいずれか１つに記載の熱交換器。

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