JP2018204578A - Heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、内燃機関に過給される空気を冷却するための熱交換器に関する。 The present disclosure relates to a heat exchanger for cooling air supercharged to an internal combustion engine.
内燃機関に過給される空気を冷却するための熱交換器では、圧縮されて高温となった空気(過給気)と、冷却水との間で熱交換が行われる。このような熱交換器は、例えば下記特許文献1に記載されているように、内側を高温の空気が通る筒状のダクトと、当該ダクトの内部に配置された複数枚のクーリングプレートと、を備えた構成となっている。複数枚のクーリングプレートは積層された状態で互いにろう接されており、冷却水の通る冷却水流路がその内側に形成されている。ダクトの内部においては、上記の冷却水流路と、空気が通る空気流路とが、積層方向に沿って交互に並ぶように配置されている。
In a heat exchanger for cooling air supercharged to an internal combustion engine, heat exchange is performed between the compressed air and superheated air (supercharged air) and cooling water. Such a heat exchanger includes, for example, a cylindrical duct through which high-temperature air passes, and a plurality of cooling plates disposed inside the duct, as described in
互いに隣り合う冷却水流路の間は、クーリングプレートに設けられたカップ部を介して接続されている。「カップ部」とは、一方の冷却水流路を区画するクーリングプレートから、他方の冷却水流路を区画するクーリングプレートに向けて突出するように形成された部分である。上記構成の熱交換器では、複数の冷却水流路がカップ部を介して互いに並列に接続されている。 The cooling water flow paths adjacent to each other are connected via a cup portion provided on the cooling plate. The “cup portion” is a portion formed so as to protrude from a cooling plate that partitions one cooling water flow path toward a cooling plate that partitions the other cooling water flow path. In the heat exchanger configured as described above, a plurality of cooling water flow paths are connected in parallel to each other via the cup portion.
上記のような構成の熱交換器では、カップ部とクーリングプレートとの間のろう接、及び、カップ部とダクト内面との間のろう接が、板状のスペーサプレートをそれぞれの間に挟んだ状態で行われることが好ましい。スペーサプレートを介して各部のろう接を行なえば、ろう接の接合面を、積層方向に対して垂直な面とすることができる。このため、ろう接時においてそれぞれのクーリングプレート等を積層方向に沿って加圧(圧縮)しても、これにより接合部分で「ずれ」が生じてしまうことが防止される。また、スペーサプレートを介在させることによって接合面を広くとることができるので、ろう接不良の発生を抑制することもできる。 In the heat exchanger configured as described above, the brazing between the cup portion and the cooling plate and the brazing between the cup portion and the inner surface of the duct sandwich the plate-like spacer plate between each other. It is preferable to be performed in a state. If brazing of each part is performed via the spacer plate, the joining surface of the brazing can be a surface perpendicular to the stacking direction. For this reason, even if each cooling plate or the like is pressed (compressed) along the laminating direction during brazing, it is possible to prevent “displacement” from occurring at the joint portion. Moreover, since the joining surface can be widened by interposing the spacer plate, it is possible to suppress the occurrence of brazing defects.
ところで、発明者らが検討したところによれば、上記のようにスペーサプレートを介在させた状態でカップ部とダクト内面との接合が行われている構成においては、当該カップ部の一部において大きな歪が発生することがある、という新たな課題が見出された。このようなカップ部の歪は、以下のような原因で生じると考えられる。 By the way, according to a study by the inventors, in the configuration in which the cup portion and the duct inner surface are joined with the spacer plate interposed as described above, a large portion of the cup portion is large. A new problem has been discovered that distortion may occur. Such distortion of the cup portion is considered to be caused by the following reasons.
ダクトのうち高温の空気の入口又は出口となる部分には、空気が通るタンクが例えば「かしめ」等によって固定されている。ダクトのうちタンクが固定される部分では、内部を通る空気の熱や圧力などにより変形が生じやすい。上記のようにスペーサプレートを介在させている構成においては、ダクトのうちこのように変形が生じやすい部分と、カップ部との間が、比較的厚めの板状体(ダクトとスペーサプレートとを重ねて接合したもの)によって繋がれている。このため、ダクトの入口部分又は出口部分で生じた変形が、上記板状体の変形によっては吸収されず、スペーサプレートに接合されたカップ部を大きく歪ませてしまうこととなってしまう。 A tank through which air passes is fixed, for example, by “caulking” or the like at a portion of the duct that becomes an inlet or an outlet of hot air. In the portion of the duct where the tank is fixed, deformation is likely to occur due to heat or pressure of air passing through the inside. In the configuration in which the spacer plate is interposed as described above, a relatively thick plate-like body (the duct and the spacer plate are overlapped) between the portion of the duct where the deformation is likely to occur and the cup portion. Connected). For this reason, the deformation | transformation which arose in the entrance part or exit part of the duct will not be absorbed by the deformation | transformation of the said plate-shaped object, but will distort the cup part joined to the spacer plate largely.
カップ部は、熱伝導率の高いアルミニウムによって形成されることが多く、且つ比較的薄く形成されていることが多い。このため、カップ部で大きな歪が生じることは好ましくない。 The cup portion is often formed of aluminum having a high thermal conductivity and is often formed relatively thin. For this reason, it is not preferable that large distortion occurs in the cup portion.
本開示は、スペーサプレートを介在させてカップ部と他の部材とが接合されている構成としながらも、カップ部で生じる歪を抑制することのできる熱交換器、を提供することを目的とする。 An object of the present disclosure is to provide a heat exchanger capable of suppressing distortion generated in a cup portion while having a configuration in which a cup portion and another member are joined with a spacer plate interposed therebetween. .
本開示に係る熱交換器は、内燃機関に過給される空気を冷却するための熱交換器(10)であって、空気の通る空気流路(AP)が内側に形成された筒状のダクト(210)と、ダクトの内側に複数枚配置された板状の部材であって、冷却水の通る冷却水流路(WP)が間に形成されるように積層されているクーリングプレート(300)と、を備える。互いに隣り合う冷却水流路は、クーリングプレートの一部を積層方向に沿って突出させることにより形成されたカップ部(321)、を介して連通されている。カップ部と、これと隣り合うクーリングプレートとの間となる位置、及び、カップ部とダクトとの間となる位置、のそれぞれにはスペーサプレート(400)が配置されている。スペーサプレートのうち、カップ部とダクトとの間となる位置に配置されたものは、平板状の部分であって、その全体がダクトに対して直接又は他の部材を介してろう接される平板部(410)、を有している。空気流路を空気が流れる方向における平板部の端部が、同方向におけるクーリングプレートの端部よりも内側となる位置に配置されている。 A heat exchanger according to the present disclosure is a heat exchanger (10) for cooling air supercharged to an internal combustion engine, and has a cylindrical shape in which an air flow path (AP) through which air passes is formed. A duct (210) and a plurality of plate-like members arranged inside the duct, the cooling plate (300) being stacked so that a cooling water flow path (WP) through which the cooling water passes is formed And comprising. The cooling water flow paths adjacent to each other are communicated with each other via a cup portion (321) formed by projecting a part of the cooling plate along the stacking direction. A spacer plate (400) is disposed at each of the position between the cup portion and the adjacent cooling plate and the position between the cup portion and the duct. Among the spacer plates, the plate disposed at a position between the cup portion and the duct is a flat plate portion, and the whole plate is brazed to the duct directly or via another member. Part (410). The end portion of the flat plate portion in the direction in which air flows through the air flow path is disposed at a position on the inner side of the end portion of the cooling plate in the same direction.
このような構成の熱交換器では、空気流路を空気が流れる方向における平板部の端部が、同方向におけるクーリングプレートの端部よりも内側となる位置に配置されている。つまり、スペーサプレートのうちダクトにろう接されている部分が、クーリングプレートの端部となる位置までは伸びておらず、それよりも内側となる位置までしか伸びていない。このため、ダクトうち変形が生じやすい部分とカップ部との間は、その全体が厚めの板状体(ダクトとスペーサプレートとを重ねて接合したもの)によって繋がれているのではなく、少なくとも一部が薄めの板状体によって繋がれている。 In the heat exchanger having such a configuration, the end portion of the flat plate portion in the direction in which air flows through the air flow path is disposed at a position that is inside the end portion of the cooling plate in the same direction. In other words, the portion of the spacer plate that is brazed to the duct does not extend to a position that becomes the end of the cooling plate, and extends only to a position that is on the inner side. For this reason, the portion of the duct that is prone to deformation and the cup portion are not connected by a thick plate-like body (the duct and the spacer plate are overlapped and joined), but at least one of them is connected. The parts are connected by a thin plate-like body.
尚、上記における「空気流路を空気が流れる方向における平板部の端部」には、空気の流れの上流側における平板部の端部と、空気の流れの下流側における平板部の端部と、のうちの一方又は両方が含まれる。 In the above-mentioned “end portion of the flat plate portion in the direction of air flow through the air flow path”, the end portion of the flat plate portion on the upstream side of the air flow, and the end portion of the flat plate portion on the downstream side of the air flow, , Or both.
このような構成においては、ダクトの端部で生じた変形が、上記の「薄めの板状体」、すなわち平板部には接合されていない部分の変形によって吸収される。このため、カップ部で大きな歪が生じてしまうことが防止される。 In such a configuration, the deformation generated at the end of the duct is absorbed by the deformation of the “thin plate-like body”, that is, the portion not joined to the flat plate portion. For this reason, it is prevented that a big distortion arises in a cup part.
本開示によれば、スペーサプレートを介在させてカップ部と他の部材とが接合されている構成としながらも、カップ部で生じる歪を抑制することのできる熱交換器、が提供される。 According to the present disclosure, it is possible to provide a heat exchanger that can suppress distortion generated in a cup portion while having a configuration in which a cup portion and another member are joined with a spacer plate interposed therebetween.
以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。 Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. In order to facilitate the understanding of the description, the same constituent elements in the drawings will be denoted by the same reference numerals as much as possible, and redundant description will be omitted.
第1実施形態について説明する。本実施形態に係る熱交換器10は、車両に搭載される熱交換器であって、不図示の内燃機関に過給される空気を冷却するための所謂CAC(Charged Air Cooler)と称されるものである。図1及び図2に示されるように、熱交換器10は、コア部20と、空気入口タンク31と、空気出口タンク32と、を備えている。
A first embodiment will be described. The
コア部20は、空気と冷却水との間の熱交換が行われる部分である。コア部20は、ダクト210と、一対のかしめプレート220と、冷却水入口部21と、冷却水出口部22と、を有している。
The
ダクト210は、断面が矩形を成す筒状の部材であって、その内側には空気の通る流路である空気流路AP(図3を参照)が形成されている。ダクト210は金属によって形成されている。ダクト210の内側を空気が流れる方向は、図1において上方側から下方側に向かう方向となっている。図2に示されるように、ダクト210は、同図において上方側に配置されたダクトプレートアッパ211と、下方側に配置されたダクトプレートロア212と、を互いに接合することによって形成された部材となっている。ダクト210の内側には、上記の空気流路APの他に、冷却水の通る流路である冷却水流路WPも形成されている。ダクト210の内側における具体的な構成については後述する。
The
尚、図1においては、ダクト210の内側を空気が流れる方向、すなわち図1において上方から下方に向かう方向をx方向としており、同方向に沿ったx軸を示している。また、x方向に対して垂直な方向であって、図1において右から左に向かう方向をy方向としており、同方向に沿ったy軸を示している。更に、x方向及びy方向のいずれに対しても垂直な方向であって、図1において紙面奥側から手前側に向かう方向をz方向としており、同方向に沿ったz軸を示している。図2以降の図面においても、上記と同じx軸、y軸、z軸を示している。
In FIG. 1, the direction in which air flows inside the
かしめプレート220は、x方向におけるダクト210の両端部にそれぞれ設けられた金属製の枠体である。それぞれのかしめプレート220は、ダクト210の端部に対して全周に亘りろう接されている。ダクト210の−x方向側端部に接合されたかしめプレート220は、間に不図示のパッキンを挟み込んだ状態で、後述の空気入口タンク31に対してかしめにより固定されている部分である。ダクト210のx方向側端部に接合されたかしめプレート220は、間に不図示のパッキンを挟み込んだ状態で、後述の空気出口タンク32に対してかしめにより固定されている部分である。
The
図3に示されるように、ダクトプレートアッパ211のうち−x方向の端部には、z方向に沿って伸びるような立ち上げ部211aが形成されている。かしめプレート220のうちz方向側の部分は、この立ち上げ部211aに対して−x方向側から当接しており、且つろう接されている。
As shown in FIG. 3, a rising
同図に示されるように、ダクトプレートロア212のうち−x方向の端部には、上記のような立ち上げ部が形成されておらず、当該端部近傍の部分はx方向に沿った平板状となっている。かしめプレート220のうち−z方向側の部分は、この平板状の部分に対して−z方向側から当接しており、且つろう接されている。
As shown in the figure, the rising portion as described above is not formed at the end portion in the −x direction of the duct plate lower 212, and the portion in the vicinity of the end portion is a flat plate along the x direction. It has become a shape. A portion of the
尚、x方向側に設けられたかしめプレート220も、上記と同様の構成によりダクト210に対してろう接されている。
The
冷却水入口部21は、外部から供給される冷却水の入口となる配管である。冷却水入口部21には、車両の内燃機関及びラジエータ(いずれも不図示)を循環する冷却水が供給される。冷却水入口部21は、ダクトプレートアッパ211の上面(z方向側の面)から突出するように設けられている。
The cooling
冷却水出口部22は、コア部20における熱交換に供された冷却水の出口となる配管である。冷却水出口部22は、ダクトプレートアッパ211の上面(z方向側の面)から突出するように設けられている。冷却水出口部22は、冷却水入口部21よりも−x方向側となる位置に設けられている。冷却水入口部21から供給された冷却水が、冷却水出口部22から排出されるまでに通る経路については、後に説明する。
The cooling
空気入口タンク31は、不図示の過給機構により圧縮された空気を受け入れて、当該空気をダクト210の内部へと導くものである。空気入口タンク31は、その全体が耐熱性の樹脂によって形成されている。空気入口タンク31のうちx方向側の部分には、コア部20のかしめプレート220に対してかしめ固定されるためのフランジが形成されている。空気入口タンク31のうち−y方向側の端部には、外部から空気を受け入れるための開口31aが形成されている。開口31aから空気入口タンク31に流入した空気は、空気入口タンク31の内部をy方向に流れた後、上記のフランジからダクト210の内部へと供給される。
The
空気出口タンク32は、コア部20における熱交換に供された空気を、熱交換器10の外部へと導くものである。空気入口タンク31と同様に、空気出口タンク32は、その全体が耐熱性の樹脂によって形成されている。空気出口タンク32のうち−x方向側の部分には、コア部20のかしめプレート220に対してかしめ固定されるためのフランジが形成されている。空気出口タンク32のうち−y方向側の端部には、空気を外部へと排出するための開口32aが形成されている。上記のフランジから空気出口タンク32に流入した空気は、空気出口タンク32の内部を−y方向に流れた後、開口32aから外部へと排出される。
The
コア部20の内部構成について、図3を参照しながら説明する。尚、熱交換器10の構成は、コア部20の内部も含めて、y−z平面について概ね対称な構成となっている。このため、以下においては、図3に示される−x方向側の断面についてのみ説明を行うこととし、x方向側の断面についてはその図示及び説明を省略する。
The internal configuration of the
図3に示されるように、ダクト210の内側には、クーリングプレート300と、スペーサプレート400とが、それぞれ複数枚ずつ配置されている。これらは、図3の上下方向に沿って(つまりz軸に沿って)積層されている。このため、z軸に沿う方向のことを以下では「積層方向」とも称する。
As shown in FIG. 3, a plurality of cooling
クーリングプレート300は、冷却水が流れる流路を形成するための板状の部材である。クーリングプレート300には、互いに形状の異なる上側クーリングプレート310と、下側クーリングプレート320と、の2種類が存在している。上側クーリングプレート310及び下側クーリングプレート320は、積層方向に沿って交互に並んだ状態で積層されている。互いに隣り合う上側クーリングプレート310と下側クーリングプレート320との間には、冷却水の通る流路である冷却水流路WPが形成されている。
The
上側クーリングプレート310には、z方向側に向けて突出する凸部311が形成されている。凸部311は、その内側に上記の冷却水流路WPを形成するための部分である。図4に示されるように、凸部311はy軸に沿って伸びるように形成されている。
The
凸部311のうち冷却水出口部22の直下(−z方向側)となる位置には、円形の開口311aが形成されている。また、開口311aの縁からは、更にz方向側に向かって突出するバーリング部312が形成されている。図4や図5に示されるように、バーリング部312は、開口311aの縁に沿った全周に亘るよう一体に形成されているのではなく、開口311aの縁に沿った3箇所に分かれて形成されている。
A
下側クーリングプレート320には、−z方向側に向けて突出するカップ部321が形成されている。上記の凸部311と異なり、カップ部321は、y軸に沿って伸びるようには形成されていない。図4に示されるように、カップ部321は、冷却水出口部22や冷却水入口部21の下方側(−z方向側)にのみ形成されている。つまり、カップ部321は、下側クーリングプレート320の一部を積層方向に沿って突出させることにより形成された部分、ということができる。
The
カップ部321のうち冷却水出口部22の直下(−z方向側)となる位置には、円形の開口321aが形成されている。開口321aの形状は、開口311aの形状と同一である。開口321aの縁からは、更に−z方向側に向かって突出するバーリング部322が形成されている。図5に示されるように、バーリング部322は、開口321aの縁に沿った全周に亘るよう一体に形成されているのではなく、開口321aの縁に沿った3箇所に分かれて形成されている。z軸に沿って見た場合においては、バーリング部322が形成されている位置と、バーリング部312が形成されている位置とは、互いに重なっていない。つまり、バーリング部312とバーリング部322とは、互いに噛み合った状態となっている。
A
上記のようなカップ部321が設けられていることにより、互いに隣り合う冷却水流路WPが、間にあるカップ部321を介して連通されている。
By providing the
ダクトプレートロア212のうち、開口321aの直下(−z方向側)となる位置には、z方向側に向けて突出する円形の凸部213が形成されている。凸部213は、バーリング部322の内側に挿通されている。
A circular
スペーサプレート400は、カップ部321と、これと隣り合う上側クーリングプレート310との間となる位置、及び、最下段に配置されたカップ部321とダクトプレートロア212との間となる位置、のそれぞれに配置された板状の部材である。
The
スペーサプレート400には円形の貫通穴401が形成されている。下側クーリングプレート320のバーリング部322は、貫通穴401に挿通された状態でかしめにより固定されている。
A circular through
下側クーリングプレート320と上側クーリングプレート310との間に配置されたスペーサプレート400のz方向側の面は、カップ部321の底面に対して当接した状態でろう接されている。また、当該スペーサプレート400の−z方向側の面は、凸部311の上面に対して当接した状態でろう接されている。スペーサプレート400によって、互いに隣り合う冷却水流路WP同士の間が水密に塞がれている。
The surface on the z direction side of the
下側クーリングプレート320とダクトプレートロア212との間に配置されたスペーサプレート400のz方向側の面は、カップ部321の底面に対して当接した状態でろう接されている。また、当該スペーサプレート400の−z方向側の面は、その全体が、ダクトプレートロア212の底面に対して、カバープレート230を介してろう接されている。スペーサプレート400によって、下側クーリングプレート320とダクトプレートロア212との間も水密に塞がれている。
The surface on the z-direction side of the
カバープレート230は、ダクトプレートロア212が冷却水に直接曝されることの無いように、ダクトプレートロア212を覆うようにろう接された金属板である。このような態様に替えて、スペーサプレート400の−z方向側の面全体が、ダクトプレートロア212に対して直接ろう接されているような態様であってもよい。
The
本実施形態では、スペーサプレート400はその全体が平板状に形成されている。その結果、下側クーリングプレート320とダクトプレートロア212との間に配置されたスペーサプレート400は、その全体がダクトプレートロア212に対してろう接されている。つまり、本実施形態では、スペーサプレート400の全体が「平板部410」に該当する。
In the present embodiment, the
コア部20が組み立てられた後、ろう接が行われる前においては、コア部の全体が積層方向に沿って圧縮される。しかしながら、スペーサプレート400を介してろう接されている部分の接合面は、いずれも積層方向(つまり圧縮方向)に対して垂直な面となっている。このため、当該圧縮によって接合部分にずれが生じてしまうことは無い。
After the
また、スペーサプレート400を介して互いに隣り合う下側クーリングプレート320と上側クーリングプレート310との距離、及び、スペーサプレート400を介して互いに隣り合う下側クーリングプレート320とダクトプレートロア212との距離は、いずれも、スペーサプレート400の厚さによって一定に保たれる。このため、上記のようにコア部が圧縮されても、それぞれの距離が変化してしまうことが無い。
The distance between the
以上のような構成により、コア部20では、複数の冷却水流路WPが積層方向に並んでおり、それぞれの冷却水流路WPがカップ部321によって互いに並列となるように接続されている。冷却水流路WPの周囲の空間は、高温の空気が通る空気流路APとなっている。冷却水流路WPを通る冷却水は、空気流路APを流れる空気によって加熱され、その温度を上昇させて行く。また、空気流路APを流れる空気は、冷却水流路WPを通る冷却水によって冷却され、その温度を低下させて行く。
With the configuration as described above, in the
このような熱交換を促進するために、空気流路APのうち互いに隣り合うクーリングプレート300の間となる位置には、板状の金属を屈曲させてなる不図示のアウターフィンが配置されている。同様に、冷却水流路WPには、板状の金属を屈曲させてなる不図示のインナーフィンが配置されている。アウターフィンやインナーフィンの具体的な形状等としてはいずれも公知のものを採用し得るので、その具体的な図示や説明については省略する。
In order to promote such heat exchange, an outer fin (not shown) formed by bending a plate-like metal is disposed at a position between the cooling
図5に示されるように、冷却水入口部21側から伸びる冷却水流路WP(x方向側に形成されている冷却水流路WP)と、冷却水出口部22から伸びる冷却水流路WP(−x方向側に形成されている冷却水流路WP)とは、−y方向側の端部において互いに接続されている。冷却水入口部21から供給された冷却水は、カップ部321を介してx方向側のそれぞれの冷却水流路WPに分配された後、当該冷却水流路WPを−y方向側に向かって流れる。その後、冷却水は−x方向側の冷却水流路WPをy方向側に向かって流れた後、カップ部321を介して再び合流し、冷却水出口部22から外部へと排出される。図5では、このような冷却水の流れが複数の矢印で示されている。
As shown in FIG. 5, the cooling water flow path WP (cooling water flow path WP formed on the x direction side) extending from the cooling
図3に戻って説明を続ける。カップ部321に設けられた開口321aの中心から、平板部410の−x方向側端部までの距離(x軸に沿った距離)が、図3では距離L1として示されている。また、カップ部321に設けられた開口321aの中心から、クーリングプレート300の−x方向側端部までの距離(x軸に沿った距離)が、図3では距離L4として示されている。本実施形態では、上記の距離L1が距離L4よりも小さくなるように、スペーサプレート400の平板部410が形成されている。つまり本実施形態では、空気流路APを空気が流れる方向における平板部410の端部(つまりx方向における両端部)が、同方向におけるクーリングプレート300の端部よりも内側となる位置に配置されている。
Returning to FIG. 3, the description will be continued. A distance (a distance along the x axis) from the center of the
スペーサプレート400の平板部410が上記のような形状となっていることの効果を説明するために、図10を参照しながら、比較例に係る熱交換器10Aについて説明する。熱交換器10Aは、スペーサプレート400の形状においてのみ熱交換器10と異なっており、他の点においては熱交換器10と同一である。
In order to explain the effect of the
熱交換器10Aにおいても、スペーサプレート400は、その全体が平板部410となっており、平板部410の全体がダクトプレートロア212に対し(カバープレート230を介して)ろう接されている。ただし、空気流路APを空気が流れる方向における平板部410の端部(つまりx方向における両端部)は、同方向におけるクーリングプレート300の端部と同一の位置まで伸びている。このため、この比較例においては、上記の距離L1と距離L4とが互いに同一となっている。
Also in the
ところで、ダクト210のうち高温の空気の入口又は出口となる部分、すなわち、空気入口タンク31や空気出口タンク32が固定されるかしめプレート220の近傍部分では、内部を通る空気の熱や圧力などにより変形が生じやすい。
By the way, in the part which becomes an inlet or outlet of high-temperature air in the
図11には、かしめプレート220が変形し、矢印で示されるように−z方向側に変位した場合の例が示されている。熱交換器10Aでは、変位したかしめプレート220と、カップ部321との間が、ダクトプレートロア212、カバープレート230、及びスペーサプレート400を重ねて接合してなる厚めの板状体によって繋がれている。この「厚めの板状体」となっている部分は、比較的剛性が高くなっているので、ほとんど撓むことが無い。このため、かしめプレート220の変形は、上記部分の変形によっては吸収されず、スペーサプレート400に接合されたカップ部321を大きく歪ませてしまうこととなる。図11では、かしめプレート220の変位によってカップ部321の歪が生じてしまいやすい領域が、領域DSとして示されている。
FIG. 11 shows an example in which the
クーリングプレート300の一部であるカップ部321は、熱伝導率の高いアルミニウムによって形成されることが多く、且つ比較的薄く形成されていることが多い。このため、カップ部321で大きな歪が生じることは好ましくない。
The
これに対し本実施形態では、図3を参照しながら既に述べたように、空気流路APを空気が流れる方向における平板部410の端部(つまりx方向における両端部)が、同方向におけるクーリングプレート300の端部よりも内側となる位置までしか伸びていない。このような構成においては、変形の生じやすいかしめプレート220と、カップ部321との間の一部が、ダクトプレートロア212及びカバープレート230を重ねて接合してなる薄めの板状体によって繋がれている。かしめプレート220が変形しても、当該変形はこの「薄めの板状体」の変形によって吸収される。このため本実施形態では、カップ部321で大きな歪が生じてしまうことが防止される。
On the other hand, in the present embodiment, as already described with reference to FIG. 3, the end portions of the
図6に示されるのは、スペーサプレート400の形状と、カップ部321に生じる応力との関係を示す図である。図6の横軸は、上記の距離L1を距離L4で除したものの値を示している。当該値は、−x方向に伸びるスペーサプレート400の寸法を示す指標である。図6の縦軸は、カップ部321に生じる応力を示している。点P20で示されるのは、図10の比較例における(つまりL1=L4の場合における)カップ部321の応力σ20である。点P10で示されるのは、本実施形態における(つまりL1<L4の場合における)カップ部321の応力σ10である。応力σ10は応力σ20よりも小さい。本実施形態では、比較例に比べて距離L1を短くすることにより、カップ部321で生じる応力、及びその結果としての歪を小さく抑えている。
FIG. 6 shows a relationship between the shape of the
図6に示されるように、距離L1の値が小さくなるほど、カップ部321で生じる応力も小さくなる。このため、距離L1は、スペーサプレート400がその機能を発揮し得る範囲で、可能な限り小さくする方が好ましい。
As shown in FIG. 6, as the value of the distance L1 decreases, the stress generated in the
図3では、カップ部321に設けられた開口321aの中心から、かしめプレート220のx方向側端部までの距離(x軸に沿った距離)が、距離L3として示されている。距離L1を、このように定義される距離L3よりも短くした構成であっても、カップ部321の歪を小さく抑えることができる。
In FIG. 3, a distance from the center of the
図3では、カップ部321に設けられた開口321aの中心から、冷却水流路WPの−x方向側端部までの距離(x軸に沿った距離)が、距離L2として示されている。距離L1を、このように定義される距離L2よりも短くした構成であっても、カップ部321の歪を小さく抑えることができる。
In FIG. 3, a distance (a distance along the x axis) from the center of the
本実施形態では、平板部410のうち、空気流路APを空気が流れる方向における上流側(−x方向側)の端部及び下流側(x方向側)の端部の両方が、クーリングプレート300のうち、同方向におけるクーリングプレート300の端部よりも内側となる位置に配置されている。このような態様に替えて、平板部410のうち上流側又は下流側の一方の端部のみが、クーリングプレート300の端部よりも内側となる位置に配置されているような態様としてもよい。
In the present embodiment, both the upstream (−x direction side) end and the downstream (x direction side) end of the
ただし、かしめプレート220の変形は、内部がより高温高圧となる上流側のかしめプレート220において特に生じやすい。このため、平板部410のうち少なくとも上流側の端部が、クーリングプレート300のうち、同方向における上流側の端部よりも内側となる位置に配置されている構成とすることが好ましい。
However, the deformation of the
第2実施形態について、図7を参照しながら説明する。以下では、第1実施形態と異なる点について主に説明し、第1実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。 A second embodiment will be described with reference to FIG. Hereinafter, differences from the first embodiment will be mainly described, and description of points that are common to the first embodiment will be omitted as appropriate.
本実施形態に係る熱交換器10では、それぞれのスペーサプレート400に第1風漏れ防止部420が形成されている。第1風漏れ防止部420は、平板部410のうち−x方向側の端部、及びx方向側の端部の両方から、z方向に沿って伸びるように形成された板状の部分である。それぞれの第1風漏れ防止部420は、空気流路APを空気が流れる方向に対して垂直となっている。
In the
尚、スペーサプレート400のうち平板部410の形状は、第1実施形態における平板部410の形状と同じである。このため、本実施形態でも、距離L1は距離L4よりも小さくなっている。
Note that the shape of the
平板部410のうち−x方向側の端部に形成された第1風漏れ防止部420(図7)は、冷却水出口部22の下方側に形成されたカップ部321よりも外側(−x方向側)となる位置に配置されている。同様に、平板部410のうちx方向側の端部に形成された第1風漏れ防止部420(不図示)は、冷却水入口部21の下方側に形成されたカップ部321よりも外側(x方向側)となる位置に配置されている。
The first air leakage prevention portion 420 (FIG. 7) formed at the end on the −x direction side of the
このような構成においては、カップ部321の外側となる位置に第1風漏れ防止部420が存在するので、空気流路APを流れている高温の空気がカップ部321に直接当たることが防止される。このため、流れている空気の温度が大きく変化した場合であっても、カップ部321で生じる熱歪によるダメージを軽減することができる。
In such a configuration, since the first wind
このように本実施形態では、かしめプレート220の変形の変形に起因したカップ部321の歪を抑制するという、第1実施形態と同様の効果に加えて、空気が直接当たることによるカップ部321の熱歪を抑制する、という効果も得られる。
As described above, in this embodiment, in addition to the same effect as that of the first embodiment in which distortion of the
本実施形態では、それぞれのスペーサプレート400のうち、空気流路APを空気が流れる方向においてカップ部321よりも上流側となる位置、及び下流側となる位置の両方に、第1風漏れ防止部420が形成されている。このような態様に替えて、カップ部321よりも上流側となる位置、又は下流側となる位置の一方のみに、第1風漏れ防止部420が形成されている態様としてもよい。
In the present embodiment, in each
ただし、高温の空気がカップ部321に直接当たることによる熱歪は、より高温の空気が存在する上流側において特に生じやすい。このため、それぞれのスペーサプレート400のうち、少なくとも、空気流路APを空気が流れる方向においてカップ部321よりも上流側となる位置に、第1風漏れ防止部420が形成されている態様とすることが好ましい。
However, thermal distortion due to direct contact of hot air with the
第3実施形態について、図8及び図9を参照しながら説明する。以下では、第2実施形態と異なる点について主に説明し、第2実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。 A third embodiment will be described with reference to FIGS. Hereinafter, differences from the second embodiment will be mainly described, and description of points that are the same as those of the second embodiment will be omitted as appropriate.
本実施形態に係る熱交換器10では、それぞれのスペーサプレート400に、第2実施形態(図7)と同様の第1風漏れ防止部420が形成されていることに加えて、これとは別に、第2風漏れ防止部430が形成されている。第2風漏れ防止部430は、平板部410のうち−y方向側の端部から、z方向に沿って伸びるように形成された板状の部分である。第2風漏れ防止部430は、空気流路APを空気が流れる方向に対して平行となっている。
In the
第2風漏れ防止部430は、その一部が、空気流路APを空気が流れる方向において第1風漏れ防止部420よりも外側に伸びるように形成されている。具体的には、第2風漏れ防止部430は、そのx方向に沿った両側部分のそれぞれに延長部431を有している。x方向側に設けられた延長部431は、x方向側に設けられた第1風漏れ防止部420よりも更にx方向側となる位置まで伸びるように形成されている。同様に、−x方向側に設けられた延長部431は、−x方向側に設けられた第1風漏れ防止部420よりも更に−x方向側となる位置まで伸びるように形成されている。
The second wind
図9に示されるように、本実施形態に係る熱交換器10では、空気流路APを矢印AR1に沿って流れている空気の一部が、矢印AR2のように貫通穴401側に流入することが防止される。つまり、高温の空気がカップ部321側に流入することが、第2風漏れ防止部430によって防止される。これにより、カップ部321に空気が直接当たることが更に防止され、カップ部321の熱歪が防止される。
As shown in FIG. 9, in the
高温の空気がカップ部321側に流入することを防止するためだけであれば、第2風漏れ防止部430が延長部431を有さない態様であってもよい。しかしながら、矢印AR2で示されるような空気の流れを防止し、熱交換に供される空気の流量を十分に確保するためには、本実施形態のように延長部431を有する構成の方が好ましい。
As long as it is only for preventing high temperature air from flowing into the
尚、カップ部321に向かう空気の流れが第1風漏れ防止部420によって防止される点は、第2実施形態と同様である。図9では、このような空気の流れが矢印AR3で示されている。
In addition, the point by which the flow of the air which goes to the
第2風漏れ防止部430が有するそれぞれの延長部431の−z方向側端部(つまり底面)は、平板部410の−z方向側端部よりもz方向側に配置されている。このため、それぞれの延長部431は、これとz方向に沿って隣り合う他の部材(例えばカバープレート230やダクトプレートロア212)に対して当接しておらず、従ってろう接されていない。このため、かしめプレート220が変形した場合であっても、当該変形に起因する力が延長部431を介してカップ部321に伝達されることは無く、その結果としてカップ部321を歪ませてしまうことは無い。
The −z direction side end portions (that is, the bottom surface) of the
以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。 The present embodiment has been described above with reference to specific examples. However, the present disclosure is not limited to these specific examples. Those in which those skilled in the art appropriately modify the design of these specific examples are also included in the scope of the present disclosure as long as they have the features of the present disclosure. Each element included in each of the specific examples described above and their arrangement, conditions, shape, and the like are not limited to those illustrated, and can be changed as appropriate. Each element included in each of the specific examples described above can be appropriately combined as long as no technical contradiction occurs.
10,10A:熱交換器
210:ダクト
300:クーリングプレート
321:カップ部
400:スペーサプレート
410:平板部
AP:空気流路
WP:冷却水流路
10, 10A: Heat exchanger 210: Duct 300: Cooling plate 321: Cup part 400: Spacer plate 410: Flat plate part AP: Air flow path WP: Cooling water flow path
Claims (6)
空気の通る空気流路(AP)が内側に形成された筒状のダクト(210)と、
前記ダクトの内側に複数枚配置された板状の部材であって、冷却水の通る冷却水流路(WP)が間に形成されるように積層されているクーリングプレート(300)と、を備え、
互いに隣り合う前記冷却水流路は、前記クーリングプレートの一部を積層方向に沿って突出させることにより形成されたカップ部(321)、を介して連通されており、
前記カップ部と、これと隣り合う前記クーリングプレートとの間となる位置、及び、前記カップ部と前記ダクトとの間となる位置、のそれぞれにはスペーサプレート(400)が配置されており、
前記スペーサプレートのうち、前記カップ部と前記ダクトとの間となる位置に配置されたものは、平板状の部分であって、その全体が前記ダクトに対して直接又は他の部材を介してろう接される平板部(410)、を有しており、
前記空気流路を空気が流れる方向における前記平板部の端部が、同方向における前記クーリングプレートの端部よりも内側となる位置に配置されている熱交換器。 A heat exchanger (10) for cooling air supercharged to an internal combustion engine,
A cylindrical duct (210) in which an air flow path (AP) through which air passes is formed;
A plurality of plate-like members arranged inside the duct, and a cooling plate (300) laminated so that a cooling water flow path (WP) through which the cooling water passes is formed,
The cooling water flow paths adjacent to each other are communicated via a cup portion (321) formed by projecting a part of the cooling plate along the stacking direction,
A spacer plate (400) is disposed at each of the position between the cup portion and the cooling plate adjacent to the cup portion, and the position between the cup portion and the duct,
Of the spacer plate, the one disposed between the cup portion and the duct is a flat plate portion, and the whole of the spacer plate may be directly or via other members with respect to the duct. A flat plate portion (410) to be contacted,
The heat exchanger which is arrange | positioned in the position where the edge part of the said flat plate part in the direction which air flows through the said air flow path becomes inside the edge part of the said cooling plate in the same direction.
前記クーリングプレートのうち、同方向における上流側の端部よりも内側となる位置に配置されている、請求項1に記載の熱交換器。 Of the flat plate portion, at least an upstream end in a direction in which air flows through the air flow path,
The heat exchanger according to claim 1, wherein the heat exchanger is disposed at a position on the inner side of an end portion on the upstream side in the same direction in the cooling plate.
それぞれの前記スペーサプレートのうち、少なくとも、前記空気流路を空気が流れる方向において前記カップ部よりも上流側となる位置に形成されている、請求項3に記載の熱交換器。 The wind leak prevention part is
4. The heat exchanger according to claim 3, wherein at least one of the spacer plates is formed at a position upstream of the cup portion in the air flow direction.
それぞれの前記スペーサプレートには、
前記空気流路を空気が流れる方向に対して平行な第2風漏れ防止部(430)が、前記第1風漏れ防止部とは別に形成されており、
前記第2風漏れ防止部は、その一部が、前記空気流路を空気が流れる方向において前記第1風漏れ防止部よりも外側に伸びるように形成されている、請求項4に記載の熱交換器。 The wind leak prevention part is a first wind leak prevention part,
Each spacer plate includes
A second wind leak prevention part (430) parallel to the air flow direction in the air flow path is formed separately from the first wind leak prevention part,
5. The heat according to claim 4, wherein a part of the second wind leakage prevention part is formed to extend outward from the first wind leakage prevention part in a direction in which air flows through the air flow path. Exchanger.
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