JP3853863B2

JP3853863B2 - 熱交換器

Info

Publication number: JP3853863B2
Application number: JP33356095A
Authority: JP
Inventors: 章内川; 精一加藤; 淳福田; 章山中; 正和兵藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-12-21
Filing date: 1995-12-21
Publication date: 2006-12-06
Anticipated expiration: 2015-12-21
Also published as: JPH09178385A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレス成形されたチューブプレートを複数枚積層して組み立てられた熱交換器に関するもので、ラジエータ等のタンク内に内蔵されたオイルクーラに用いて好適である。
【０００２】
【従来の技術】
ラジエータ等のタンク内に内蔵されたオイルクーラは、図５の（ｂ）に示すように、複数本の偏平チューブ１を積層して形成されており、この偏平チューブ１は、その厚み方向に結合した２枚のチューブプレート２から構成されている。
このチューブプレート２は、例えば図５の（ａ）に示すように、表面積を増加させて熱交換効率の向上を図るためにリブ状の突起部３が形成されており、この突起部３は、チューブプレート２のプレス加工時に、チューブプレート２とともに一体形成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、突起部３をチューブプレート２とともにプレス加工にて一体形成しているため、特にチューブプレート２の厚みが薄い（０．１〜１．０ｍｍ）とき等は、プレス加工後、図６に示すように、長手方向およびチューブ幅方向に「ねじり」や「そり」等が発生するという問題が発生していた。
【０００４】
そこで、発明者等はこの「ねじり」や「そり」等の発生原因を調査するため、図７の（ａ）〜（ｃ）に示すように、種々の形状の突起部３を有するチューブプレート２を試作検討したところ、以下の点が明らかになった。
すなわち、チューブプレート２および突起部３を形成するプレス加工によってチューブプレート２内に残留応力が発生する。そして、突起部３の形状や形成位置等により、残留応力の方向が一定方向に集中したときに、大きな「ねじり」や「そり」等が発生するものである。
【０００５】
本発明は、上記点に鑑み、チューブプレートのプレス加工時に発生する残留応力方向が一方向に集中することを抑制することによって、チューブプレートのプレス加工後に発生する「ねじり」や「そり」等を抑制することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、以下の技術的手段を用いる。請求項１に記載の発明では、偏平チューブ（１）は、その厚み方向にろう付け結合した２枚のチューブプレート（２）から構成されており、チューブプレート（２）には、プレス加工にて複数本の突条（３）が、偏平チューブ（１）の長手方向に平行な中心軸（Ｌ１）の両側に、その長手方向に１列づつ２列配され、偏平チューブ（１）の長手方向に対して傾いた状態で一方の列の突条（３）と他方の列の突条（３）が交互に配置された千鳥状に形成されており、突条（３）の傾きは、偏平チューブ（１）の長手方向に平行な中心軸（Ｌ１）に対して対称であり、かつ、偏平チューブ（１）の長手方向に平行な中心軸（Ｌ１）に対して直角で偏平チューブ（１）の長手方向の中央部を通る軸（Ｌ２）に対称に形成されており、複数本の突条（３）は、２枚のチューブプレート（２）によって形成されている空間（２ｂ）の外方側に突出するように形成されており、２枚のチューブプレート（２）によって形成されている空間（２ｂ）にはインナーフィンが配されており、インナーフィンはチューブプレート（２）の内壁面とろう付け接合されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の熱交換器において、突条（３）の長手方向と偏平チューブ（１）の長手方向に平行な中心軸（Ｌ１）とのなす角度（θ）が、偏平チューブ（１）の長手方向の中央部に向けて凸となるように突条（３）が形成されていることを特徴とする。次に作用効果を述べる。
【０００８】
請求項１、２に記載の発明によれば、複数本の突条（３）は、偏平チューブ（１）の長手方向に２列配列され、偏平チューブ（１）の長手方向に対して傾いた状態で一方の列の突条（３）と他方の列の突条（３）が交互に配置された千鳥状に形成されているので、チューブプレート（２）のねじり方向残留応力を相殺することができる。したがって、チューブプレート２の「ねじり」を抑制することができる。また、突条（３）の傾きは、偏平チューブ１の長手方向中心軸（Ｌ１）に対して対称であり、かつ、偏平チューブ（１）の長手方向の中央部を通り、偏平チューブ（１）の長手方向中心軸（Ｌ１）に対して直角な軸（Ｌ２）に対称に形成されているので、残留応力の方向が一方向に集中することを抑制することができる。したがって、チューブプレート（２）の「そり」を抑制することができる。
【０００９】
以上のように、チューブプレート（２）の「ねじり」や「そり」を抑制することができるので、チューブプレート（２）単品の仕上がり精度が向上する。したがって、熱交換器の組付け作業性が向上するとともに、ろう付け等の結合不良の低減を図ることができる。延いては、熱交換器の製造原価低減を図ることができる。
【００１０】
さらに、突条３の傾きは、偏平チューブ（１）の長手方向の中央部を通り、偏平チューブ（１）の長手方向中心軸（Ｌ₁）に対して直角な軸（Ｌ₂）に対称に形成されているので、チューブプレート（２）を長手方向のいずれ方向からでも組付けることができる。したがって、熱交換器の組付け性作業性が向上するので、前述の効果と相まって、より熱交換器の製造原価低減を図ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施の形態について説明する。
（第１実施形態）
図１は本実施形態に係る熱交換器を、ラジエータタンク内蔵型のオイルクーラ（エンジンオイルの冷却を行う熱交換器）に適用したものである。
【００１２】
このオイルクーラは、図１の（ｂ）に示すように、複数本の偏平チューブ１を積層して形成されており、この偏平チューブ１は、図２に示すように、その厚み方向にろう付け等の手段により結合した２枚のチューブプレート２から構成されている。チューブプレート２は、その幅方向断面をコの字状として形成されており、断面コの字側面部２ａを互いに接触させて結合している。
【００１３】
そして、２枚のチューブプレート２によって形成されている空間２ｂは、エンジンオイルの流れる通路を形成し、この通路（空間２ｂ）内には、エンジンオイルとの接触面積を増加させて熱交換効率の向上を図るインナーフィン２ｃが、チューブプレート２の内壁面にろう付け等の手段により結合している。
さらに、チューブプレート２には、図１の（ａ）に示すように、チューブプレート２の表面積を増加させて、エンジンオイルと外部流体（この場合は、ラジエータタンク内を流れるエンジン冷却水）との熱交換効率の向上を図るためにリブ状の突条３が複数本形成されている。この突条３は、図３に示すように、空間２ｂ外方側に突出するように、チューブプレート２のプレス加工とともにチューブプレート２に一体形成されている。
【００１４】
また、突条３は、図１の（ａ）に示すように、偏平チューブ１長手方向に対して傾いた状態で千鳥状に形成されている。そして、この突条３の傾きは、偏平チューブ１の長手方向に平行な中心軸Ｌ₁に対して対称であり、かつ、偏平チューブ１の長手方向の中央部を通り、偏平チューブ１の長手方向に平行な中心軸Ｌ₁に対して直角な軸Ｌ₂に対称に形成されている。さらに、それらの突条３は、その長手方向と偏平チューブ１の長手方向に平行な中心軸Ｌ₁とのなす角度θが、偏平チューブ１の長手方向の中央部に向けて凸となるように偏平チューブ１長手方向に対して傾いている。なお、この角度θは、０°〜１８０°（但し、９０°は除く）が望ましく、本実施形態では、約６０°である。
【００１５】
また、チューブプレート２およびインナーフィン２ｃは、熱伝導に優れ、かつ軽量なアルミニウム合金製であり、その厚みは、０．１〜１．０ｍｍである。
ところで、偏平チューブ１の両端部は、図１、７に示すように、各偏平チューブ１間には、スペーサ４が挿入されており、このスペーサ４によって各偏平チューブ１間に所定の隙間が形成されている。そして、各チューブプレート２の両端部は、バーリング形状を有する穴５が形成されており、各チューブプレート２は、それぞれの穴５が重なって貫通するように積層されている。この穴５とスペーサ４とからオイルクーラのタンク部６（図１の（ｂ）参照）を形成し、このタンク部６によって各偏平チューブ１にエンジンオイルが分配し、熱交換を終え冷えたエンジンオイルを各偏平チューブ１から集合させている。
【００１６】
次に、オイルクーラの作動について述べる。
上述のように、本実施形態に係るオイルクーラは、ラジエータタンクに内蔵されており、ラジエータタンク内の冷却水の流れは、図１の（ｂ）に示すように、偏平チューブ１と平行である。また、エンジンオイルは、偏平チューブ１の一端側の流出入口７ｂから流入し、タンク部６により各偏平チューブ１に分配されて、偏平チューブ１内の空間２ｂを他端側のタンク部６に向けて流れる。そして、エンジンオイルは、偏平チューブ１内を流れる間に冷却水との間に熱交換されて冷却される。
【００１７】
次に本実施形態の特徴を述べる。
突条３は、図１の（ａ）に示すように、偏平チューブ１長手方向に対して傾いた状態で千鳥状に形成されているので、チューブプレート２のねじり方向残留応力を相殺することができる。したがって、チューブプレート２の「ねじり」を抑制することができる。
【００１８】
また、突条３の傾きは、偏平チューブ１の長手方向に平行な中心軸Ｌ₁に対して対称であり、かつ、偏平チューブ１の長手方向に平行な中心軸Ｌ₁に対して直角で偏平チューブ１の長手方向の中央部を通る軸Ｌ₂に対称に形成されているので、残留応力の方向が一方向に集中することを抑制することができる。したがって、チューブプレート２の「そり」を抑制することができる。
【００１９】
以上のように、チューブプレート２の「ねじり」や「そり」を抑制することができるので、チューブプレート２単品の仕上がり精度が向上する。したがって、オルクーラの組付け作業性が向上するとともに、ろう付け等の結合不良の低減を図ることができる。延いては、オルクーラの製造原価低減を図ることができる。
さらに、突条３の傾きは、偏平チューブ１の長手方向の中央部を通り、偏平チューブ１の長手方向中心軸Ｌ₁に対して直角な軸Ｌ₂に対称に形成されているので、チューブプレート２を長手方向のいずれ方向からでも組付けることができる。したがって、オルクーラの組付け性作業性が向上するので、前述の効果と相まって、よりオルクーラの製造原価低減を図ることができる。
【００２０】
（第２実施形態）
上述の実施形態では、突条３は、その長手方向と偏平チューブ１の長手方向に平行な中心軸Ｌ₁とのなす角度θが、偏平チューブ１の長手方向の中央部に向けて凸となるように偏平チューブ１長手方向に対して傾いていたが、図４に示すように、偏平チューブ１の端部に向けて凸となるように傾けても本発明を実施することができる。
【００２１】
ところで、本発明に係る熱交換器は、ラジエータタンク内蔵型の熱交換器に限られるものではなく、エンジン内蔵型であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図２】図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態を示す正面図である。
【図５】従来技術の説明をするための説明図である。
【図６】従来技術に係るチューブプレートの「ねじり」および「そり」を示す斜視図である。
【図７】試作品に係るチューブプレートの正面図である。
【符号の説明】
１…偏平チューブ、２…チューブプレート、３…突条、４…スペーサ。

Claims

流体が流れる複数本の偏平チューブ（１）を有し、この偏平チューブ（１）外部を流れる被熱交換流体と前記流体との間で熱交換を行う熱交換器であって、
前記偏平チューブ（１）は、その厚み方向にろう付け結合した２枚のチューブプレート（２）から構成されており、
前記チューブプレート（２）には、プレス加工にて複数本の突条（３）が、前記偏平チューブ（１）の長手方向に平行な中心軸（Ｌ１）の両側に、その長手方向に１列づつ２列配され、前記偏平チューブ（１）の長手方向に対して傾いた状態で一方の列の突条（３）と他方の列の突条（３）が交互に配置された千鳥状に形成されており、
前記突条（３）の傾きは、前記偏平チューブ（１）の長手方向に平行な中心軸（Ｌ１）に対して対称であり、かつ、前記偏平チューブ（１）の長手方向に平行な中心軸（Ｌ１）に対して直角で前記偏平チューブ（１）の長手方向の中央部を通る軸（Ｌ２）に対称に形成されており、
前記複数本の突条（３）は、前記２枚のチューブプレート（２）によって形成されている空間（２ｂ）の外方側に突出するように形成されており、
前記２枚のチューブプレート（２）によって形成されている空間（２ｂ）にはインナーフィンが配されており、前記インナーフィンは前記チューブプレート（２）の内壁面とろう付け接合されていることを特徴とする熱交換器。
前記突条（３）の長手方向と前記偏平チューブ（１）の長手方向に平行な中心軸（Ｌ１）とのなす角度（θ）が、前記偏平チューブ（１）の長手方向の中央部に向けて凸となるように前記突条（３）が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。