JP2019066074A - Heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱交換器に関するものである。 The present invention relates to a heat exchanger.
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、チューブが挿入された状態でろう付け接合されるコアプレートを有している。 A heat exchanger such as a radiator includes a core portion in which a plurality of tubes and a plurality of corrugated fins are alternately stacked, a header tank joined to a longitudinal end of the tubes, and in communication with the tubes. The header tank has a core plate that is brazed and joined with the tubes inserted.
この種の熱交換器では、チューブ内部に高温の熱媒体が流れると、熱媒体の熱によりチューブが加熱されて伸びが発生する。このとき、複数のチューブ間において伸びの差が発生すると、複数のチューブ間の互いの自由な伸び縮みが阻害され、コアプレートとチューブとの接合部である根付部に応力が発生する。 In this type of heat exchanger, when a high-temperature heat transfer medium flows inside the tube, the heat of the heat transfer medium heats the tube to generate elongation. At this time, when the difference in elongation occurs between the plurality of tubes, the free expansion and contraction between the plurality of tubes is inhibited, and stress is generated at the rooted portion which is a joint portion between the core plate and the tubes.
ところで、この種の熱交換器では、チューブとして、断面扁平形状の扁平チューブが採用されている。扁平チューブの長手方向から見た断面は、互いに平行な一対の直線状部と、一対の直線状部の端部同士を接続する一対の円弧状部とを有して構成されている。このようなチューブにおいて、上述のように根付部に応力が発生したとき、チューブの幅方向(すなわち、外部流体の流れ方向)の端部である円弧状部付近に応力が集中する。 By the way, in this type of heat exchanger, a flat tube having a cross-sectional flat shape is adopted as the tube. The cross section seen from the longitudinal direction of the flat tube is configured to have a pair of linear portions parallel to each other and a pair of arc-shaped portions connecting ends of the pair of linear portions. In such a tube, when stress is generated in the rooted portion as described above, the stress is concentrated in the vicinity of an arc-shaped portion which is an end portion in the width direction of the tube (that is, the flow direction of the external fluid).
ここで、コアプレートとチューブとの接合部の各部位におけるフィレットの端部同士を繋いだ線を、フィレット接合線という。フィレット接合線上に、応力集中部である円弧状部が重なると、応力が増大して、熱歪みによる破損に早期に至りやすいという問題があった。 Here, a wire connecting the ends of the fillets at each site of the joint portion between the core plate and the tube is referred to as a fillet joint line. When the arc-shaped portion which is a stress concentration portion is overlapped on the fillet joint line, the stress is increased, and there is a problem that the damage due to the thermal strain is easily reached early.
これに対し、特許文献1には、コアプレートにおけるチューブ挿入穴の断面に段差を設けた熱交換器が開示されている。この特許文献1の熱交換器によれば、フィレット接合線に段差が形成されるので、根付部に発生する応力の分散を図ることができる。
On the other hand, the heat exchanger which provided the level | step difference in the cross section of the tube insertion hole in a core plate by
ところで、この種の熱交換器において、複数のチューブを積層配置した後にコアプレートのチューブ挿入穴に一定の荷重でチューブを挿入する工程で、チューブ挿入穴とチューブとがチューブ積層方向に位置ずれする場合がある。この場合、チューブの端部とコアプレートにおけるチューブ挿入穴の外周縁部とが接触する。 By the way, in this type of heat exchanger, after inserting and arranging a plurality of tubes in a step of inserting the tubes into the tube insertion holes of the core plate with a constant load, the tube insertion holes and the tubes are misaligned in the tube laminating direction. There is a case. In this case, the end of the tube contacts the outer peripheral edge of the tube insertion hole in the core plate.
このとき、上記特許文献1の熱交換器では、チューブ挿入穴の断面に段差が形成されており、チューブ挿入穴が平坦面ではない。このため、コアプレートとチューブ端面の接触する範囲が小さくなるので、一定の挿入荷重で挿入されるチューブの端部において、挿入荷重をチューブの幅方向の全域よりも小さな範囲で受けることになる。その結果、チューブが破損する可能性がある。
At this time, in the heat exchanger of
本発明は上記点に鑑みて、製造時のチューブの破損を抑制しつつ、チューブ根付部の一部への応力集中を緩和できる熱交換器を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the heat exchanger which can relieve | moderate the stress concentration to a part of tube rooted part, suppressing the failure | damage of the tube at the time of manufacture in view of the said point.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、断面扁平形状のチューブ(2)を複数積層して構成されたコア部(4)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ろう付けにより接合されている熱交換器において、チューブの長手方向から見た断面は、互いに平行な一対の直線状部(21)と、一対の直線状部の端部同士を接続する一対の円弧状部(22)とを有して構成されており、チューブ接合面は、平坦面により構成されており、チューブの長手方向に垂直な方向から見たチューブ挿入穴の断面形状は、直線状であり、ヘッダタンクとチューブとの接合部には、ろう材のフィレット(8)が形成されており、フィレットにおけるチューブとの接続部分のうち、コア部側の端部を、フィレット端部(91)とし、ヘッダタンクとチューブとの接合部の各部位におけるフィレット端部同士を繋いだ線を、フィレット接合線(92)としたとき、フィレット接合線は、ベース部(921)と、ベース部からコア部側に突出した段差部(922)とを有しており、チューブにおける一対の円弧状部のうち少なくとも一方の円弧状部は、ベース部に接続されている。
In order to achieve the above object, in the invention according to
これによれば、チューブ(2)の応力集中部である円弧状部(22)をベース部(921)に接続させることで、円弧状部(22)にかかる応力を緩和して、円弧状部(22)に応力が集中することを抑制できる。したがって、チューブ(2)の根付部の一部への応力集中を緩和できる。このとき、チューブ(2)の長手方向に垂直な方向から見たチューブ挿入穴(511a)の断面形状が直線状であるため、チューブ挿入穴(511a)にチューブ(2)を挿入する工程でチューブ挿入穴(511a)とチューブ(2)とがチューブ積層方向で位置ずれした場合でも、チューブ(2)の端部において挿入荷重をチューブの幅方向の全域で受けるようにできる。このため、製造時のチューブ(2)の破損を抑制できる。 According to this, by connecting the arc-shaped portion (22) which is a stress concentrated portion of the tube (2) to the base portion (921), the stress applied to the arc-shaped portion (22) is relieved, and the arc-shaped portion It is possible to suppress stress concentration on (22). Therefore, stress concentration on a part of the rooted portion of the tube (2) can be alleviated. At this time, since the cross-sectional shape of the tube insertion hole (511a) seen from the direction perpendicular to the longitudinal direction of the tube (2) is linear, the tube in the step of inserting the tube (2) into the tube insertion hole (511a) Even when the insertion hole (511a) and the tube (2) are misaligned in the tube stacking direction, the end portion of the tube (2) can receive the insertion load over the entire area in the width direction of the tube. For this reason, breakage of the tube (2) at the time of manufacture can be suppressed.
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。 In addition, the code | symbol in the parenthesis of each means described by this column and the claim shows correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
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。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described based on the drawings. In the following embodiments, parts identical or equivalent to each other are denoted by the same reference numerals in the drawings.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態について図1〜図10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。
First Embodiment
A first embodiment of the present invention will be described based on FIGS. In the present embodiment, an example in which the heat exchanger according to the present invention is applied to a
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である。
As shown in FIG. 1, the
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。チューブ2は、長手方向が水平方向に沿って延びている。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。
The
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。また、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、チューブ長手方向およびチューブ積層方向の双方に直交する方向と一致している。
Hereinafter, the longitudinal direction of the
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伝熱部材である。本実施形態のフィン3は、コルゲート状(すなわち波状)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。
The
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。
The
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ろう付け接合されている。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。
A pair of
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。
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。
Here, among the pair of
第1ヘッダタンク5aの上端部には、第1ヘッダタンク5aのタンク内空間に冷却水を流入させる流入口61が設けられている。第2ヘッダタンク5bの下端部には、第2ヘッダタンク5bのタンク内空間から冷却水を流出させる流出口62が設けられている。
At the upper end portion of the
図2および図3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。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
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)で形成されている。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(すなわちエチレン・プロピレン・ジエンゴム)で形成されている。
The
次に、チューブ2およびコアプレート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。
Next, detailed configurations of the
チューブ2は、断面扁平形状に形成されている。具体的には、チューブ2の長手方向から見た断面は、互いに平行な一対の直線状部21と、一対の直線状部21の端部同士を接続する一対の円弧状部22とを有して構成されている。直線状部21は、空気流れ方向に平行に延びている。円弧状部22は、チューブ2の外側に向かって突出する円弧状に形成されている。
The
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。すなわち、チューブ接合面511は、平坦面により構成されている。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。
The
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。
In the tube
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。
A groove-shaped
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。
The inner
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。
The inner
コアプレート51には、突出片515が複数設けられている。突出片515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。
The
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515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515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。
Then, in a state in which the packing 53 is sandwiched between the
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。
The
図4に示すように、チューブ長手方向に垂直な方向から見たチューブ挿入穴511aの断面形状は、直線状である。具体的には、チューブ積層方向から見たチューブ挿入穴511aの断面形状は、直線状である。
As shown in FIG. 4, the cross-sectional shape of the
次に、コアプレート51とチューブ2との接合部の周囲の詳細な構成を図5および図6に基づいて説明する。図5では、紙面垂直方向が空気流れ方向となっている。なお、図5では、フィン3の図示を省略している。
Next, the detailed configuration around the joint between the
図5に示すように、コアプレート51は、縁立て部513と、傾斜部514とを有している。チューブ接合面511、縁立て部513および傾斜部514は、一体に形成されている。傾斜部514は、チューブ接合面511と縁立て部513との間に配置されている。
As shown in FIG. 5, the
縁立て部513は、貫通孔であるチューブ挿入穴511aの縁が穴フランジ加工(すなわちバーリング加工)されたバーリング部である。縁立て部513は、チューブ挿入穴511aの外周縁部を構成する。縁立て部513の内周面には、チューブ2が接合されている。
The
縁立て部513は、チューブ2の延設方向(すなわち長手方向)に縁立てされている。換言すると、縁立て部513は、チューブの長手方向に延びている。これは、チューブ2が、チューブ長手方向に伸びたときに、チューブ2の応力を吸収しやすくするためである。
The edged
具体的には、縁立て部513は、チューブ接合面511からチューブ2の長手方向外側に向かって延びている。つまり、縁立て部513は、チューブ接合面511に対してコア部4と反対側に配置されている。
Specifically, the edged
縁立て部513におけるチューブ長手方向内側(すなわち図5の紙面右側)の端部は、チューブ接合面511に対して、チューブ長手方向のコア部4側に位置している。縁立て部513におけるチューブ長手方向内側の端部は、傾斜部514に接続されている。
The end of the edged
傾斜部514は、チューブ接合面511に平行な方向およびチューブ長手方向の双方に対して傾斜している。具体的には、傾斜部514は、チューブ2に近づくにつれて、チューブ長手方向外側(すなわち図5の紙面左側)に傾斜している。また、傾斜部514は、チューブ接合面511と縁立て部513とを接続するように構成されている。
The
図6に示すように、チューブ2と傾斜部514との間には、隙間7が形成されている。すなわち、傾斜部514は、チューブ2と直接接触していない。換言すると、傾斜部514は、後述するフィレット8を介してチューブ2と接触している。隙間7は、チューブ2とコアプレート51との接続部位に配置されている。
As shown in FIG. 6, a
コアプレート51とチューブ2との接合部には、ろう材のフィレット8が形成されている。フィレット8は、チューブ2と傾斜部514との間の隙間7に設けられている。
At the joint between the
図2および図3に戻り、コアプレート51のチューブ接合面511における隣り合うチューブ挿入穴511a同士の間には、リブ517が設けられている。リブ517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517は、チューブ長手方向のコア部4側、すなわちチューブ2の長手方向端部から遠い側に向かって突出するように形成されている。リブ517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。
Returning to FIG. 2 and FIG. 3,
図3に示すように、リブ517は、空気流れ方向に延びる形状に形成されている。リブ517およびチューブ2は、チューブ積層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517の空気流れ方向の長さは、チューブ2の空気流れ方向の長さよりも短い。
As shown in FIG. 3, the
リブ517における空気流れ方向の一端側の端部は、チューブ2における空気流れ方向の一端側の円弧状部22に対して、空気流れ方向の内側、つまり空気流れ方向の他端側に配置されている。換言すると、図3において、リブ517における紙面右側の端部は、チューブ2における紙面右側の円弧状部22に対して、紙面左側に配置されている。
The end of the
同様に、リブ517における空気流れ方向の他端側の端部は、チューブ2における空気流れ方向の他端側の円弧状部22に対して、空気流れ方向の内側、つまり空気流れ方向の一端側に配置されている。換言すると、図3において、リブ517における紙面左側の端部は、チューブ2における紙面左側の円弧状部22に対して、紙面右側に配置されている。
Similarly, the end on the other end side in the air flow direction in the
ここで、図5および図6に示すように、チューブ2の円弧状部22とコアプレート51の傾斜部514との間に形成される隙間7を、円弧状隙間71という。また、図7および図8に示すように、チューブ2の直線状部21とコアプレート51の傾斜部514との間に形成される隙間7を、直線状隙間72という。
Here, as shown in FIGS. 5 and 6, the
コアプレート51に上述したようなリブ517を設けることにより、図6および図8に示すように、直線状隙間72の広さは、円弧状隙間71の広さよりも狭くなる。なお、本明細書において、隙間7の広さとは、隙間7におけるチューブ積層方向の長さを意味している。
By providing the
このため、チューブ2とコアプレート51との接続部位のうち一部に配置される隙間7である直線状隙間72は、当該接続部位のうちの他の部位に配置される隙間7である円弧状隙間71よりも狭い狭隙間を構成している。換言すると、チューブ2の直線状部21とコアプレート51の傾斜部514との間に、狭隙間である直線状隙間72が形成されている。また、直線状隙間72は、チューブ2とコアプレート51との接合部のうち、チューブ積層方向から見たときにリブ517と重合する部位に形成されている。
Therefore, the
続いて、本実施形態におけるフィレット8の構成について、図6、図8および図9に基づいて説明する。なお、図9では、タンク本体部52およびパッキン53の図示を省略している。
Subsequently, the configuration of the
ここで、フィレット8におけるチューブ2との接続部分(すなわち接合部分)のうち、コア部4側の端部を、フィレット端部91とする。フィレット端部91とコアプレート51との間のチューブの長手方向の長さを、フィレット長さLfとする。
Here, of the connection portion (that is, the joint portion) of the
狭隙間である直線状隙間72に形成されるフィレット8のフィレット長さLf2は、他の隙間である円弧状隙間71に形成されるフィレット8のフィレット長さLf1よりも長い。
The fillet length Lf 2 of the
以下、円弧状隙間71に形成されるフィレット8を円弧状フィレット81といい、直線状隙間72に形成されるフィレット8を直線状フィレット82という。また、図9に示すように、コアプレート51とチューブ2との接合部の各部位におけるフィレット端部91同士を繋いだ線を、フィレット接合線92とする。
Hereinafter, the
フィレット接合線92は、ベース部921と、ベース部921からコア部4側に突出した段差部922とを有している。本実施形態では、ベース部921は、チューブ長手方向に垂直な直線状に形成されている。
The
このとき、直線状フィレット82のフィレット長さLf2が円弧状フィレット81のフィレット長さLf1よりも長いので、段差部922がベース部921よりもコア部4側(すなわちチューブ長手方向内側)に位置している。
At this time, since the fillet length Lf 2
本実施形態では、ベース部921は、円弧状フィレット81のフィレット端部91同士を繋いだ線である。したがって、チューブ2の円弧状部22は、ベース部921に接続されている。また、段差部922は、直線状フィレット82のフィレット端部同士を繋いだ線である。したがって、チューブ2の直線状部21は、段差部922に接続されている。
In the present embodiment, the
以上説明したように、本実施形態では、チューブ2の根付部におけるフィレット接合線92に段差を持たせている。すなわち、フィレット接合線92を、ベース部921と段差部922とを有するように構成している。そして、チューブ2における一対の円弧状部22を、ベース部921に接続している。
As described above, in the present embodiment, the fillet
これによれば、チューブ2の応力集中部である円弧状部22をベース部921に接続させることで、円弧状部22にかかる応力を緩和して、円弧状部22に応力が集中することを抑制できる。換言すると、チューブ2の応力集中部でない直線状部21を段差部922に接続させることで、チューブ2の根付部にかかる応力を優先的に直線状部21で受けるようにでき、これにより円弧状部22に応力が集中することを抑制できる。したがって、チューブ2の根付部の一部への応力集中を緩和できる。
According to this, by connecting the arc-shaped
さらに、本実施形態では、チューブ長手方向に垂直な方向から見たチューブ挿入穴511aの断面形状を直線状としている。このため、チューブ挿入穴511aにチューブ2を挿入する工程でチューブ挿入穴511aとチューブ2とがチューブ積層方向に位置ずれした場合でも、挿入荷重をチューブ2の幅方向の全域で受けるようにできる。これにより、製造時のチューブ2の破損を抑制できる。
Furthermore, in the present embodiment, the cross-sectional shape of the
ここで、フィレット接合線92におけるベース部921から段差部922までのチューブ長手方向の長さを、段差高さLsという。段差高さLsは、直線状フィレット82のフィレット長さLf2と、円弧状フィレット81のフィレット長さLf1との差に等しい。
Here, the length in the tube longitudinal direction from the
発明者は、段差高さLs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10に示す。
The inventor examined a change in stress generated in the rooted portion of the
図10において、横軸は段差高さLsであり、縦軸は応力低減効果である。応力低減効果とは、段差高さLsが0、すなわちフィレット8に段差部922が設けられていないときにチューブ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低減比率である。この応力の低減比率、すなわち応力低減効果は、百分率で表されている。
In FIG. 10, the horizontal axis is the step height Ls, and the vertical axis is the stress reduction effect. The stress reduction effect is the reduction ratio of the stress generated in the rooted portion of the
図10から明らかなように、段差高さLsを1.5mm以上とすることで、段差高さLs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約12%低減することができる。一方、段差高さLsを2.0mmより大きくしても、応力低減効果は12%からほとんど上昇しない。このため、段差高さLsを2.0mm以下としてもよい。
As apparent from FIG. 10, by setting the step height Ls to 1.5 mm or more, the stress generated at the rooted portion of the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について図11に基づいて説明する。本第2実施形態は、上記第1実施形態と比較して、リブ517の形状が異なるものである。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described based on FIG. The second embodiment differs from the first embodiment in the shape of the
図11に示すように、本実施形態のラジエータ1では、コアプレート51のチューブ接合面511における隣り合うチューブ2同士の間に、2つのリブ517が設けられている。2つのリブ517は、空気流れ方向に間隔をあけて並んで配置されている。
As shown in FIG. 11, in the
ここで、2つのリブ517のうち、空気流れ方向一側(すなわち図11の紙面右側)のリブ517を第1リブ517aといい、空気流れ方向他側(すなわち図11の紙面左側)のリブ517を第2リブ517bという。
Here, of the two
第1リブ517aにおける、空気流れ方向の一端側の端部は、チューブ2における空気流れ方向の一端側の円弧状部22に対して、空気流れ方向の内側、つまり空気流れ方向の他端側に配置されている。換言すると、図11において、第1リブ517aにおける紙面右側の端部は、チューブ2における紙面右側の円弧状部22に対して、紙面左側に配置されている。
The end of the
同様に、第2リブ517bにおける空気流れ方向の他端側の端部は、チューブ2における空気流れ方向の他端側の円弧状部22に対して、空気流れ方向の内側、つまり空気流れ方向の一端側に配置されている。換言すると、図11において、第2リブ517bにおける紙面左側の端部は、チューブ2における紙面左側の円弧状部22に対して、紙面右側に配置されている。
Similarly, the end on the other end side of the
その他のラジエータ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。
The other configuration of the
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について図12に基づいて説明する。本第3実施形態は、上記第1実施形態と比較して、チューブ2の根付部の構成が異なるものである。
Third Embodiment
Next, a third embodiment of the present invention will be described based on FIG. The third embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the rooted portion of the
図12に示すように、本実施形態のラジエータ1では、コアプレート51のチューブ接合面511に設けられたリブ517が廃止されている。
As shown in FIG. 12, in the
チューブ2の直線状部21におけるコアプレート51との接合部には、チューブ2の外側に向けて膨出した膨出部23が形成されている。膨出部23は、チューブ積層方向の外側、すなわち対向するコアプレート51の傾斜部514側に向けて膨出している。図示を省略しているが、チューブ2の円弧状部22におけるコアプレート51との接合部には、膨出部23は形成されていない。
At a joint portion of the
このように構成された膨出部23により、チューブ2の直線状部21とコアプレート51の傾斜部514との間に形成される直線状隙間72が、円弧状隙間71よりも狭くなる。これにより、直線状フィレット82のフィレット長さLf2が、円弧状フィレット81のフィレット長さLf1よりも長くなる。すなわち、円弧状フィレット81のフィレット端部91と、直線状フィレット82を直線状フィレット82のフィレット端部91との間に段差が生じる。
The
その他のラジエータ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。
The other configuration of the
(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。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified as follows, for example, within the scope of the present invention. In addition, the means disclosed in each of the above embodiments may be combined as appropriate in the feasible range.
(1)上記実施形態では、本発明に係る熱交換器を、ラジエータに適用した例について説明したが、これに限らず、蒸発器や凝縮器等の他の熱交換器に適用してもよい。 (1) In the above embodiment, the heat exchanger according to the present invention has been described as being applied to a radiator. However, the present invention is not limited to this, and may be applied to other heat exchangers such as an evaporator and a condenser. .
(2)上記実施形態では、チューブ2における一対の円弧状部22の双方をベース部921に接続した例について説明したが、チューブ2およびコアプレート51の構成はこれに限定されない。例えば、チューブ2における一対の円弧状部22のうち、一方の円弧状部22をベース部921に接続するとともに、他方の円弧状部22を段差部922に接続してもよい。
(2) Although the said embodiment demonstrated the example which connected both of a pair of circular arc-shaped
(3)上記第2実施形態では、コアプレート51のチューブ接合面511における隣り合うチューブ2同士の間に、2つのリブ517を並べて配置した例について説明したが、リブ517の構成はこれに限定されない。例えば、3つ以上のリブ517を並べて配置してもよい。
(3) In the second embodiment, an example in which two
(4)上記実施形態では、ベース部921を、チューブ長手方向に垂直な直線状に形成した例について説明したが、ベース部921の形状はこれに限定されない。例えば、図13に示すように、ベース部921を、チューブ長手方向および空気流れ方向の双方に対して傾斜するように形成してもよい。
(4) In the above embodiment, an example was described in which the
2 チューブ
8 フィレット
21 直線状部
22 円弧状部
91 フィレット端部
92 フィレット接合線
511 チューブ接合面
511a チューブ挿入穴
921 ベース部
922 段差部
Claims (6)
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ろう付けにより接合されている熱交換器であって、
前記チューブの長手方向から見た断面は、互いに平行な一対の直線状部(21)と、前記一対の直線状部の端部同士を接続する一対の円弧状部(22)とを有して構成されており、
前記チューブ接合面は、平坦面により構成されており、
前記チューブの長手方向に垂直な方向から見た前記チューブ挿入穴の断面形状は、直線状であり、
前記ヘッダタンクと前記チューブとの接合部には、ろう材のフィレット(8)が形成されており、
前記フィレットにおける前記チューブとの接続部分のうち、前記コア部側の端部を、フィレット端部(91)とし、
前記ヘッダタンクと前記チューブとの接合部の各部位における前記フィレット端部同士を繋いだ線を、フィレット接合線(92)としたとき、
前記フィレット接合線は、ベース部(921)と、前記ベース部から前記コア部側に突出した段差部(922)とを有しており、
前記チューブにおける前記一対の円弧状部のうち少なくとも一方の前記円弧状部は、前記ベース部に接続されている熱交換器。 A core portion (4) configured by laminating a plurality of tubes (2) having a flat cross-sectional shape;
A header tank (5) disposed at a longitudinal end of the tube and in communication with the plurality of tubes;
In the heat exchanger, the longitudinal end of the tube is joined by brazing in a state of being inserted into the tube insertion hole (511a) of the tube joint surface (511) of the header tank,
The cross section of the tube viewed in the longitudinal direction has a pair of parallel linear portions (21) and a pair of arc-like portions (22) connecting the ends of the pair of linear portions. Is configured and
The tube bonding surface is constituted by a flat surface,
The cross-sectional shape of the tube insertion hole seen from the direction perpendicular to the longitudinal direction of the tube is straight,
A fillet (8) of brazing material is formed at the junction of the header tank and the tube,
Among the connection portions with the tube in the fillet, the end on the core portion side is a fillet end (91),
Assuming that the fillet connection line (92) is a line connecting the fillet end portions at each portion of the joint portion between the header tank and the tube.
The fillet bonding line includes a base portion (921) and a step portion (922) protruding from the base portion toward the core portion.
A heat exchanger, wherein at least one of the pair of arc-shaped portions in the tube is connected to the base portion.
前記チューブ挿入穴の外周縁部を構成するとともに、前記チューブの長手方向に延びる縁立て部(513)と、
前記チューブ接合面と前記縁立て部とを接続するとともに、前記チューブ接合面に平行な方向および前記チューブの長手方向の双方に対して傾斜した傾斜部(514)とを有しており、
前記縁立て部は、前記チューブ接合面に対して前記コア部と反対側に配置されており、
前記チューブは、前記縁立て部の内周面に接合されており、
前記チューブと前記傾斜部との間には、隙間(7)が形成されており、
前記隙間には、前記フィレットが設けられており、
前記チューブと前記ヘッダタンクとの接続部位のうち一部に配置される前記隙間は、前記接続部位のうち他の部位に配置される前記隙間よりも狭い狭隙間(72)を構成しており、
前記フィレット端部と前記ヘッダタンクとの間の前記チューブの長手方向の長さを、フィレット長さ(Lf)としたとき、
前記狭隙間に形成される前記フィレットの前記フィレット長さ(Lf2)は、他の前記隙間に形成される前記フィレットの前記フィレット長さ(Lf1)よりも長い請求項1に記載の熱交換器。 The header tank is
An outer peripheral edge of the tube insertion hole, and an edged portion (513) extending in a longitudinal direction of the tube;
While connecting the tube joint surface and the edged portion, the tube joint surface has an inclined portion (514) inclined with respect to both the direction parallel to the tube joint surface and the longitudinal direction of the tube.
The edged portion is disposed opposite to the core portion with respect to the tube bonding surface,
The tube is joined to the inner circumferential surface of the edged portion,
A gap (7) is formed between the tube and the inclined portion,
The fillet is provided in the gap,
The gap disposed in a part of the connection portion between the tube and the header tank constitutes a narrow gap (72) narrower than the gap disposed in another portion of the connection portion,
When the longitudinal length of the tube between the fillet end and the header tank is a fillet length (Lf),
The heat exchange according to claim 1, wherein the fillet length (Lf 2 ) of the fillet formed in the narrow gap is longer than the fillet length (Lf 1 ) of the fillet formed in the other gap. vessel.
前記チューブと前記ヘッダタンクとの接合部のうち、前記チューブの積層方向から見たときに前記リブと重合する部位に、前記狭隙間が形成されている請求項2に記載の熱交換器。 A rib (517) protruding toward the core portion side from the tube joint surface is provided at a portion between the adjacent tube insertion holes in the tube joint surface,
The heat exchanger according to claim 2, wherein the narrow gap is formed at a portion of the joint portion between the tube and the header tank which is polymerized with the rib when viewed in the stacking direction of the tube.
前記膨出部と前記ヘッダタンクの前記傾斜部との間に、前記狭隙間が形成されている請求項2に記載の熱交換器。 At a portion of the linear portion of the tube facing the gap, a bulging portion (23) that bulges toward the outside of the tube is provided.
The heat exchanger according to claim 2, wherein the narrow gap is formed between the bulging portion and the inclined portion of the header tank.
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