JP4319887B2

JP4319887B2 - 熱交換器

Info

Publication number: JP4319887B2
Application number: JP2003364505A
Authority: JP
Inventors: 直樹和田; 郁明宮内; 貴志藤崎
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Holdings Corp
Priority date: 2003-10-24
Filing date: 2003-10-24
Publication date: 2009-08-26
Anticipated expiration: 2023-10-24
Also published as: JP2005127630A

Description

本発明は、熱交換器に関し、とくにインタークーラ等車両搭載用の熱交換器に好適な熱交換器に関する。

近年、熱交換器、とくに自動車用空調装置やインタークーラ等の車両搭載用の熱交換器に対しては、運転者等の快適性を向上する観点から、静粛性の要求が高まっている。また、チューブとフィンとが交互に積層されたいわゆる積層型熱交換器においては、熱交換器内を流通する熱交換媒体の気流音等が大きくなり易いので、とくに騒音低減の要請が強まっている。

このため、熱交換器、とくに積層型熱交換器の騒音を低減すべく以下のような様々な工夫、提案がなされている。
（１）タンク形成部材を肉厚にする方法。
（２）タンク内に分流板を設けタンク内を小空間に仕切る提案（特許文献１）。
（３）熱交換媒体が導入される入口タンクの内の形状を熱交換媒体の流通方向に向けて流路断面積を小さくするように変化させる提案（特許文献２）。
（４）熱交換媒体の導入出タンクに周方向に延びるビード（リブ）を設け、かつ、導入出タンクの内の形状を熱交換媒体の流通方向に向けて流路断面積を小さくするように変化させる提案（特許文献３）。

しかし、（１）のようにタンク形成部材を肉厚（肉厚３ｍｍ→肉厚５ｍｍ）する方法においては、ある程度の防音効果は得られるがコストアップは避け難く、また装置の軽量化の要請にも反する。また、（２）の特許文献１のような提案においては、タンク内を小空間に仕切ることにより急激な体積変化が防止され騒音の低減が図られるが形状が複雑化するおそれがある。また、（３）の特許文献２のような提案においては、タンク内において熱交換媒体が整流されるので、騒音を低減できるがタンクの剛性が低下するおそれがある。また、タンクは防振性に劣るものとなる。さらに、（４）の特許文献３のような提案においては、（３）の効果に加えビードを設けることによりタンクの剛性、耐防振性の向上が図られているが、その効果は十分とは言い難い。また、熱交換媒体流動の際に発生するおそれのある流動音の共鳴による騒音に対しては何ら手当てがなされていない。
実開平５−７１６７９号公報特開平９−３１０９８８号公報特開平９−７９７８７号公報

そこで本発明の課題は、剛性、防振性に優れ、しかも熱交換媒体の整流効果、熱交換媒体の流動音の共鳴防止効果を発揮することにより確実に騒音を低減できるとともに、軽量化、コストダウンの要請にも対応可能な熱交換器を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る熱交換器は、熱交換媒体が導入される入口タンクと、該入口タンク内に導入された熱交換媒体が熱交換される熱交換部と、該熱交換部で熱交換された熱交換媒体が導出される出口タンクとを有する熱交換器において、前記入口タンクの熱交換媒体の反導入側端部および／または出口タンクの熱交換媒体の反導出側端部に、熱交換媒体を整流する整流板を、熱交換媒体の流通方向であるタンクの軸方向に対して斜めに配置するとともに、該整流板の整流面とは反対側の面とタンク内壁との間に空間部を設けたことを特徴とするものからなる。このような本発明に係る熱交換器においては、入口タンクの熱交換媒体の反導入側端部および／または出口タンクの熱交換媒体の反導出側端部には、熱交換媒体を整流する整流板が熱交換媒体流通方向に斜めに配置されているので、タンク内部における渦流の発生等が抑制され騒音が低減される。また、整流板によりタンク内形状が入口タンクの反導入側端部において変更されるので、導入音の共鳴を防止でき騒音を低減できる。また、整流板の熱交換媒体の整流面とは反対側の面とタンク内壁との間には、空間部が設けられているので、入口タンクの反導入側端部、出口タンクの反導出側端部における防振性を向上できる。したがって、振動が減衰され、騒音を低減することができる。

上記入口タンクおよび／または出口タンクには、タンク内側に突出し、たとえばタンクの周方向に延びるビードを設けることが好ましい。このようなビードを設ければタンクの耐圧性を向上できる。また、このようなビードを設ければ、タンクの剛性を向上することができるので、制振性が向上され振動の伝播を抑制できる。したがって、騒音を低減できる。また、たとえば、整流板の配置位置に合わせてビードを形成すれば、整流板をビードに接合（たとえば、ろう付け）することができるので、整流板を位置決め精度よくしかも強固にタンク内壁に固定できる。

上記整流板が配置される入口タンクの反導入側端部および／または出口タンクの反導出側端部には、空間部を閉塞するキャップが接合されることが好ましい。空間部をキャップで閉塞すれば、上記反導入側端部、反導出側端部が二重構造に構成されるので、より防振性が向上され、振動を効果的に減衰させることができる。したがって、さらに効果的に騒音を低減できる。

上記キャップには整流板の端部が挿入される切欠部が設けられることが好ましい。このような切欠部を設ければ整流板を確実に所定位置に固定することができる。

本発明に係る熱交換器の熱交換部の態様はとくに限定されるものではなく、たとえばチューブとフィンとが交互に積層されたものから構成することができる。また、本発明に係る熱交換器は様々な分野に広く利用できるが、なかでも自動車等の車両搭載用の熱交換器、とくに過給気を冷却するインタークーラとして好適なものである。

上記のような本発明に係る熱交換器によれば、入出口タンク内に整流板を設けるとともに空間部を設けるだけの簡単な構造で騒音を低減でき、しかも簡単に製造可能な熱交換器を低コストで提供できる。

以下に、本発明の熱交換器の望ましい実施の形態を図面を参照して説明する。
図１ないし図４は、本発明の一実施態様に係る熱交換器を示しており、本実施態様においては、熱交換器はインタークーラから構成されている。インタークーラ１は、熱交換媒体としての過給気が導入される入口タンク２と、過給気が導出される出口タンク３とを有している。入口タンク２と出口タンク３とは複数のチューブ４を介して連通されている。また、各チューブ間にはコルゲート状のフィン５が設けられている。最外層のフィン５の外側にはサイドプレート６、７が設けられており、サイドプレート７には導風板（図示略）を所定の位置に取り付けるための取付部９が設けられている。また、タンク３の側部にはインタークーラ１をエンジンルーム内等の所定の位置に取り付けるためのブラケット４０が設けられている。

入口タンク２は、図２、図３に示すように断面略半円形のタンク形成部材１０と該部材１０の開口部を塞ぐ座板１１とを有している。座板１１にはチューブ４が挿入されている。また、タンク形成部材１０には複数のビード１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ、１２ｇが設けられている。各ビード１２は、タンク２の内側に向けて突出している（図３、図４）。また、ビード１２ａ〜１２ｆはタンク２の径方向、つまりタンク形成部材１０の幅方向に延びている。これに対し、ビード１２ｇは、図１ないし図４に示すように部材１０の幅方向に対して斜めに設けられており、ビード１２ｇには整流板１３の周縁がろう付けされている。なお、このようなビードを有するタンク形成部材１０、座板１１は、たとえばプレス加工等により一つの工程で簡単に成形できる。

整流板１３は入口タンク２の熱交換媒体（過給気）の反導入側端部１４に配置されている。整流板１３は、図３、図４等に示すように反導入側端部１４において座板１１側からタンク形成部材１０側に向かって流路を減少する方向に傾斜して設けられている。このため、整流板１３の熱交換媒体の整流面１６とは反対の反整流面１７と部材１０の内壁との間には空間部１８が形成されるようになっている。本実施態様においては、入口タンク２の反導入側端部１４には、キャップ１９が設けられており、空間部１８が閉塞されるようになっている。このようにして、入口タンク２は二重構造に構成されている。なお、キャップ１９には、整流板１３の辺部２０が挿入される長穴２１が設けられている。また、整流板１３の端部１５は、部材１０に設けられた孔２４に挿入されておりその先端部は部材１０の外面に突出している。

入口タンク２の熱交換媒体の導入側端部２２には、ターボチャージャ（図示略）からの圧縮された過給気が導入される入口パイプ２３が接続されている。

上記のような入口タンク２は、タンク形成部材１０の孔２４に整流板１３の端部１５を挿入した後、タンク２の反導入側端部１４にキャップ１９を取り付け長穴２１に整流板１３の辺部２０を挿入すれば簡単にアッセンブリ状態にすることができる。なお、整流板１３は部材１０のビード１２ｇに沿わせて挿入すれば簡単に精度よく位置決めすることができる。そして、上記部材１０、整流板１３、キャップ１８はアッセンブリされたインタークーラ１を炉中においてろう付けする際に同時に一括ろう付けされるようになっている。

なお、入口タンク２のタンク形成部材１０には空間部１８と外部を連通する漏れ検知穴２５が設けられている。インタークーラ１全体をろう付けした後、パイプ２３側から漏れ検知ガス（たとえば、空気）を導入し、穴２５からのガスの流出の有無を調べれば、部材１０、整流板１３、キャップ１９の各部材が確実にろう付けされたか否かを容易に検査できるようになっている。

一方、出口タンク３も形状および各部材の基本的構成は入口タンク２と略同様になっている。出口タンク３においては、整流板２６は熱交換媒体の反導出側端部２７に設けられている。整流板２６は、端部２７において座板１１側からタンク形成部材１０側に向かって流路を増大させる方向に設けられている。また、整流板２６の熱交換媒体の整流面２８とは反対側の反整流面２９と部材１０の内壁との間には空間部３０が形成されるようになっており、該空間部３０はキャップ１９により閉塞されている。なお、整流板２６の先端部３３、辺部３４の挿入方法および固定方法、さらにタンク３の組み付け方法等は、上述の入口タンク２の場合と同様であるので説明を省略する。

出口タンク３の熱交換媒体の導出側端部３１には、チューブ４、フィン５により構成される熱交換部を通過し冷却された過給気を自動車のエンジン（図示略）へ供給する出口パイプ３２が接続されている。

本実施態様においては、入口パイプ２３から入口タンク２内に流入した過給気はタンク２の軸方向に流入して各チューブ４内へ流入するが、タンク２の反導入側端部１４には上述のような整流板１３が設けられているので、過給気は整流板１３の面１６に沿って整流されつつ、チューブ４方向への指向性が付与される。したがって、渦流の発生等が抑制され騒音を低減できる。また、整流板１３は流路断面積を絞る方向に傾斜されており、入口タンク２の内形状が反導入側端部１４において変化しているので、過給気導入時の振動の共鳴が防止され騒音を低減できる。また、タンク２の端部１４には空間３０が形成されており、該空間３０はキャップ１９により閉塞され二重構造に構成されているので、過給気の流通による振動を効果的に減衰させることができ、騒音を低減できる。

また、熱交換部において熱交換された過給気は、出口タンク３内へ導入され、導出側端部３１に接続された出口パイプ３２からエンジン等へ送られるが、タンク３の反導出側端部２１には整流板２６が設けられているので、過給気は面１８に沿って整流されつつタンク３の軸方向つまり出口パイプ３２方向への指向性が付与される。したがって、渦流の発生等が抑制され騒音を低減できる。また、出口タンク３の反導出側端部２７において整流板２６は流路断面積を増大する方向に傾斜されて設けられているので、タンク３の内形状が端部２７において変化されている。したがって、振動の共鳴が防止され騒音を低減できる。また、空間部３０の効果により振動が減衰されるので、騒音を効果的に低減できる。

なお、本実施態様においては、入口タンク２および出口タンク３の双方に、整流板と空間部が設けられており、両タンク内における騒音が低減されるようになっているが、いずれか一方のタンクにのみ整流板と空間部を設けるようにしてもよい。このような熱交換器であっても十分に騒音を低減できる。

本発明は、入出口タンクを有する熱交換器に広く適用でき、とくにインタークーラ等の車両搭載用の熱交換器の騒音を効果的に低減することができる。

本発明の一実施態様に係る熱交換器としてのインタークーラの正面図である。図１の入口タンク（出口タンク）の斜視図である。図１の入口タンク（出口タンク）の断面図である。図１の入口タンク（出口タンク）の整流板配置部分の拡大断面図である。

符号の説明

１インタークーラ
２入口タンク
３出口タンク
４チューブ
５フィン
６、７サイドプレート
９取付部
１０タンク形成部材
１１座板
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ、１２ｇビード
１３、２６整流板
１４反導入側端部
１５、３３整流板端部
１６、２８整流面
１７、２９反整流面
１８、３０空間部
１９キャップ
２０、３４辺部
２１長穴
２２導入側端部
２３入口パイプ
２４孔
２５漏れ検知穴
２７反導出側端部
３１導出側端部
３２出口パイプ
４０ブラケット

Claims

熱交換媒体が導入される入口タンクと、該入口タンク内に導入された熱交換媒体が熱交換される熱交換部と、該熱交換部で熱交換された熱交換媒体が導出される出口タンクとを有する熱交換器において、前記入口タンクの熱交換媒体の反導入側端部および／または出口タンクの熱交換媒体の反導出側端部に、熱交換媒体を整流する整流板を、熱交換媒体の流通方向であるタンクの軸方向に対して斜めに配置するとともに、該整流板の整流面とは反対側の面とタンク内壁との間に空間部を設けたことを特徴とする熱交換器。
前記入口タンクおよび／または出口タンクに、タンク内側に突出するビードが設けられている、請求項１の熱交換器。
前記整流板がビードに接合されている、請求項２の熱交換器。
前記整流板が配置される入口タンクの反導入側端部および／または出口タンクの反導出側端部に、前記空間部を閉塞するキャップが接合されている、請求項１ないし３のいずれかに記載の熱交換器。
前記キャップに整流板が挿入される切欠部が設けられている、請求項４の熱交換器。
前記熱交換部がチューブとフィンとが交互に積層したものから構成されている、請求項１の熱交換器。
前記熱交換器がインタークーラである、請求項１ないし６のいずれかに記載の熱交換器。