JP6642659B2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

この開示は、ラジエータのチューブのための熱交換器およびその補強部材に関し、具体的には、熱応力を軽減するための補強部材およびそれを備える熱交換器に関する。

この項は、開示に関連する背景技術を提供するが、それは必ずしも従来技術ではない。

典型的なラジエータは、コア、入口タンク、および出口タンクを含む。典型的なコアは、入口タンクの一部としてのヘッダープレートと、出口タンクとしてのヘッダープレートと、２つのヘッダープレートの間にわたって延びる複数のチューブとを有する。ラジエータのチューブは、コアの長さに渡って延びており、冷却のために、エンジンからの冷却液を、コアを横切って輸送する。ラジエータの使用中、熱の問題はラジエータのチューブの変形や、チューブの破損の原因となる。ラジエータに求められる冷却性能が高くなると、チューブとヘッダプレート（コアプレート）との間の接合部の熱応力も増加する。チューブへの挿入部材（インサート）は、熱衝撃によるテスト中の破損を緩和するためにラジエータに使用される。チューブ補強部材を追加すると、剛性が高まり、チューブとヘッダプレート（コアプレート）の間の接合部への応力集中が減少する。

この項は、開示の概要を提供し、その全範囲またはその全特徴の包括的な開示ではない。

関連出願との相互参照
この出願は、２０１７年９月１日に出願された米国特許出願第６２／５５３１５０号、および、２０１８年７月３日に出願された米国特許出願第１６／０２６９９４号の利益を主張する。上記複数の出願の全開示は、参照によりこの明細書に組み込まれる。

この開示に係る熱交換器は、複数の開口部を有するヘッダープレートと、ヘッダープレートの複数の開口部のそれぞれに挿入された端部を有する複数のチューブと、複数のチューブの少なくとも１つの端部を補強する補強部材であって、頂部プレート、および頂部プレートの対向する側面から延びる２つの脚部を有し、脚部は、屈曲部分、傾斜部分、および直線部分を有する補強部材とを備え、傾斜部分の内側部分は、複数のチューブの少なくとも１つの内側の内面に力を及ぼし、補強部材を変形させ、直線部分を外側の内面と接触させる。
この開示による例示的な熱交換器のための補強部材は、頂部プレートと、頂部プレートの対向する側面から延びる少なくとも２本の脚部とを含む。少なくとも２本の脚部の各々は、屈曲部分、傾斜部分、および直線部分を含む。屈曲部は、脚部を頂部プレートに取り付ける。傾斜部は、頂部プレートの幅から、補強部材の幅を増加させる。直線部分は、頂部プレートの平面に対して垂直に延びている。

補強部材の傾斜部分は、頂部プレートに対して第１の角度で延在する場合がある。補強部材の直線部分は、傾斜部分に対して第２の角度で延在することができ、第１の角度と第２の角度の和は９０度である場合がある。補強部材の頂部プレートおよび少なくとも２つの脚は、少なくとも２つの層から形成されてもよく、少なくとも２つの層のそれぞれは、異なるアルミニウム合金であってもよい。補強部材の少なくとも２つの層は、ベース層およびクラッド層を含むことができる。ベース層はマンガンを含むアルミニウム合金で形成され、クラッド層はケイ素を含むアルミニウム合金で形成される。

この開示による例示的な熱交換器は、ヘッダープレート、複数のチューブ、および補強部材を含むことができる。ヘッダープレートは、複数の開口を含むことができる。複数のチューブの各々は、ヘッダープレートの複数の開口部の１つに挿入された端部を有することができる。補強部材は、複数のチューブの少なくとも１つの端部を補強することができる。補強部材は、頂部プレートの対向する側部から延びる２つの脚部をさらに備え、各脚部は、屈曲部分、傾斜部分、および直線部分を含む。傾斜部分の内側部分は、複数の管の少なくとも１つの内側の内面に力を及ぼし、補強部材を変形させ、直線部分を外側の内面と接触させることができる。

補強部材の傾斜部分は、補強部材の幅を頂部プレートの幅から複数のチューブの幅まで増加させることができる。補強部材の傾斜部分は、頂部プレートに対して第１の角度で延在する場合がある。補強部材の直線部分は、傾斜部分に対して第２の角度で延在することができ、第１の角度と第２の角度の和は９０度である場合がある。

補強部材の頂部プレートの幅は、複数のチューブの幅の０．７５倍に等しくてもよい。

熱交換器は、直線部分と外側の内面との間に形成された内側フィレットをさらに含むことができる。補強部材は、ベース層とクラッド層とを含んで形成され、クラッド層は、ろう付けの間に溶融して内側フィレットを形成する。内側フィレットは、直線部分と外側の内面との間の隙間を埋めることができる。内側フィレットは、直線部分と内側の内面との間に形成されてもよい。補強部材は、ベース層およびクラッド層を含んで形成され、クラッド層はベース層を被覆する。ベース層は、マンガンおよび銅の少なくとも一方を含むアルミニウム合金から形成されていてもよい。クラッド層は、ケイ素を含むアルミニウム合金で形成されてもよい。補強部材は、さらに、４つの脚部を備えることができ、第１の組をなす脚部は、第１の端部において、プレートの反対に位置する両側から延び出す２つの脚部を有し、第２の組をなす脚部は、第２の端部において、プレートの反対に位置する両側から延び出す２つの脚部を有する。

さらに他の適用可能な領域は、ここで提供される説明から明らかになるであろう。この概要における説明および特定の実施形態は、図示のためだけを意図されており、この開示の範囲を限定するものではない。

ここに記載された図面は、選択された実施形態を図示するだけのものであって、すべての実用的な可能性を示すものではなく、この開示の範囲を限定するものではない。複数の図面の図示にわたって、対応する参照符号は、対応する部分を指している。

図１は、車両の冷却システムの概略図である。 図２は、図１の冷却システムのラジエータの正面図である。 図３は、この開示における例示的なチューブの補強部材を備えた図１のラジエータの分解斜視図である。 図３における例示的なチューブの補強部材の斜視図である。 図４における例示的なチューブの補強部材の断面図である。 図６Ａは、この開示におけるラジエータのチューブに挿入された図４の例示的なチューブの補強部材の断面図である。 図６Ｂは、ラジエータのチューブに挿入された不適切な寸法をもつ例示的なチューブの補強部材の断面図である。

以下、複数の実施形態を添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

例示的な実施形態は、この開示が完全であるために提供されており、その範囲を当業者に完全に伝える。この開示の実施形態の完全な理解を提供するために、特定の構成部品、デバイス、および方法の例など、多くの具体的な詳細が示されている。特定の詳細を採用する必要はなく、例示的な実施形態は多くの異なる形態で実施することができ、いずれもこの開示の範囲を限定するものと解釈すべきでないことは、当業者には明らかであろう。いくつかの例示的な実施形態において、周知のプロセス（方法における段階）、周知のデバイス構造、および周知の技術は詳細には記載されていない。

この明細書で使用される用語は、特定の例示的な実施形態を説明する目的のためだけであり、限定することを意図するものではない。この明細書で使用されるように、単数形（定冠詞および不定冠詞）は、文脈が他に明白に示さない限り、複数形も含むことが意図されている。用語「備える」、「有する」、「含む」、および「持つ」は、包括的であり、従って、記載された特徴、整数、ステップ、操作、要素および／または構成部品の存在を特定するが、ひとつまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成部品、および／またはそれらのグループの追加を除外しない。この明細書に記載の方法のステップ、プロセス、および動作は、特定の順序として具体的に特定されない限り、必ずしも説明または図示された特定の順序を必要とすると解釈されるべきではない。付加的または代替的なステップを用いることが可能であることも理解されるべきである。

ある要素または層が「上にある」、「連結されている」、「接続されている」または「結合されている」と言及されている場合、それは、他の要素、または他の層に対して、直接的に上に、連結され、接続され、または結合されていることがあり、さらに、介在要素または介在層が存在していることがある。対照的に、ある要素が別の要素または層に「直接的に上に」、「直接的に連結されている」、「直接的に接続されている」または「直接的に結合されている」と言及されている場合、介在要素または介在層は存在しない。要素間の関係を説明するために使用される他の言葉は、同様のやり方で（例えば、「間に」対「直接的に間に」、「隣接する」対「直接的に隣接する」など）解釈されるべきである。この明細書で使用される場合、用語「および／または」は、関連する列挙された１つまたは複数の項目に関する任意の組み合わせ、およびすべての組み合わせを含む。

第１、第２、第３などの用語は、様々な要素、構成部品、領域、層および／または区画を説明するために、この明細書で使用することができるが、これらの要素、構成部品、領域、層および／または区画はこれらの用語によって限定されるべきではない。これらの用語は、ある要素、構成部品、領域、層、または区画を、他の要素、構成部品、領域、層または区画から区別するためにのみ使用されてもよい。「第１」、「第２」および他の数値的な用語は、ここで使用される場合、文脈によって明白に示されない限り、手順または順序を意味するものではない。したがって、以下に説明する第１の「要素、構成部品、領域、層または区画」は、例示的な実施形態の教示から逸脱することなく、第２の「要素、構成部品、領域、層または区画」と呼ぶことができる。

空間的に相対的な用語「内」、「外」、「裏」、「下」、「低」、「上」、「高」などは、図示されているような、ひとつの要素または特徴の他の要素または特徴に対する関係を説明する記載を容易にするためにここでは利用されている。空間的に相対的な用語は、図面に描かれている向きに加えて、使用または操作中の装置の異なる向きを包含することを意図することができる。例えば、図中の装置がひっくり返されている場合、他の要素または機能の「下」または「裏」と記載された要素は、他の要素または機能の「上」に向けられる。したがって、例示された用語「下」は、上および下の両方の方向を含むことができる。この装置は、他の方向に向いていてもよく（９０度または他の向きに回転されてもよい）、この明細書で使用される空間的に相対的な記述子はそれに応じて解釈される。

最初に、図１および図２を参照すると、冷却システムの全体が図示されており、参照符号１０で示されている。冷却システム１０は、車両エンジンなどの任意の適切な装置を冷却するのに適している。エンジンは車両に搭載されてもよく、または冷却システム１０は適切な非車両エンジンを冷却するのにも適している。車両に関しては、エンジンは、乗用車または任意のレクリエーション用車両、大量輸送用車両、軍用車両、建設用車両／装備、船舶、航空機などの他の適切な車両に動力を供給することができる。

冷却システム１０は、ラジエータ２０のような任意の適切な放熱器とすることができる熱交換器をさらに含む。ラジエータ２０は、車両の前端に設置されたグリル２８とファン２４との間に配置され、それらの間に障害物を含む場合がある。ラジエータ２０は、クーラントチューブ３２、３６によってエンジンに接続されている。クーラントチューブ３２は、エンジンからラジエータ２０に流れるエンジン冷却液のための導管を提供する。クーラントチューブ３６は、ラジエータ２０からエンジンに戻る冷却液を導く導管を提供する。

ラジエータ２０は、上端４４と下端４８とを有する入口タンク４０を含む。入口タンク４０は、図示の例では下端４８よりも上端４４に近い入口５２を含む。冷却液は、入口５２を通して入口タンク４０に導入される。したがって、入口５２は、エンジンから入口５２まで延びるクーラントチューブ３２に接続することができる。

ラジエータ２０はさらに、上端６０および下端６４を有する出口タンク５６を含む。出口タンク５６は、出口６８を含み、冷却液はそこを通して出口タンク５６を出ることができる。図示の例では、出口６８は上端６０よりも下端６４に近い。

入口タンク４０と出口タンク５６との間には、ラジエータ２０のコア７２、またはコアプレートがある。コア７２は、入口タンク４０と出口タンク５６との間に延びる複数の冷却液導管を含む。冷却液導管は、例えば、図３に示される冷却液チューブ、またはラジエータチューブと呼ばれる。コア７２の冷却液導管は、冷却液を入口タンク４０から出口タンク５６に輸送する。

ラジエータ２０は、上流側７６がグリル２８に対向し、下流側８０がファン２４に対向するように配置されている。ラジエータ２０は、入口タンク４０から出口タンク５６にまで延び、しかもコア７２を横切る幅Ｗを有する。ラジエータ２０の高さＨは、コア７２の上端８４と下端８８との間、または入口タンク４０の上端４４と下端４８との間、または出口タンク５６の上端６０と下端６４との間にわたる。

図３において、入口タンク４０がかしめ固定される前の例示的なコア７２が図示されている。冷却液のための複数のチューブ９２は、入口タンク４０と合致するコア７２の端部９６で終了している。前述したように、チューブ９２は、入口タンク４０と出口タンク５６との間のコア７２の幅にわたって延びている。ラジエータ２０の使用中、複数のチューブ９２は、冷却液を入口タンク４０から出口タンク５６に輸送して冷却液を冷却するか、または冷却液の温度を低下させる。冷却液が入口タンク４０から複数のチューブ９２に流入するとき、冷却液は、例えばサーモスタットが開く温度以上の高温である。したがって、入口タンク４０におけるチューブ９２の端部は、熱負荷によって引き起こされる増大した応力を受ける可能性がある。

エンジンからラジエータ２０への冷却液の流れを選択的に許容するサーモスタットは、例えば１１０℃で開くことができる。サーモスタットが開くと、チューブ９２の温度は、周囲温度からエンジンからの冷却液の温度まで急速に上昇する。例えば、約−２０℃の周囲温度を有する寒い日に、チューブ９２の温度は、約３０秒で−２０℃から１１０℃に上昇することがある。この温度変化は、約３０秒１３０℃の温度上昇に相当する。短い上昇時間における大温度差の変化は、チューブ９２に熱負荷によって生じる応力を与える。

さらに、ラジエータは、ラジエータ２０の寿命をシミュレートするために、所定のサイクル数の間、温度変化および上昇時間が繰り返される試験を受ける。テストは、例えば、約２週間で１５年の車両寿命をシミュレートするために使用される。ひとつの例示として、テストは、ラジエータ２０が約３０秒の上昇時間の間に約１３０℃の温度変化を伴う温度変化に、約１０００サイクルの回数にわたって耐えることを求める場合がある。

熱負荷によって引き起こされる応力の影響を低減するために、チューブのための補強部材１００をチューブ９２に設けることができる。この開示によるチューブのための補強部材１００は、複数のチューブ９２の歪みを低減し、複数のチューブ９２の熱応力からの歪みまたは破損を防止する。チューブのための補強部材１００を追加すると、剛性が高まり、チューブとヘッダープレート（コアプレート）の間の接合部への応力集中が減少する。ひとつの例示として、チューブ９２は、補強部材１００を使用しないで、０．２ミリメートル（ｍｍ）の厚さを有する場合がある。しかしながら、チューブのための補強部材１００の追加は、最も弱い点、すなわち、チューブとヘッダプレート（コアプレート）との間の接合部において、チューブ９２の厚さを約０．９ｍｍに増加させる場合があり、これは４５０％の増加である。厚さを増加させることによって、チューブは、変形、歪み、または破損なしに、より高い応力に耐えることができる。

図４において、この開示の例示的なチューブのための補強部材１００が図示されている。補強部材１００は、プレート１０４と、そこから延びる４本の脚部１０８（１０８ａ〜１０８ｄ）を有する。プレート１０４は、頂部プレートまたは上部平板とも呼ばれる。プレート１０４は、幅ＰＷよりもはるかに長い長さＰＬを有する細長い矩形である。例えば、プレート１０４の長さＰＬは、端部９６におけるラジエータ２０の厚さにほぼ等しくてもよい。プレート１０４の幅ＰＷは、脚部１０８の曲げを低減するように設計することができる（詳細は後述する）。

脚部１０８ａ、１０８ｂは、プレート１０４の第１の端部１１２において、プレート１０４の対向する両側の側部から延び出している。脚部１０８ｃ、１０８ｄは、プレート１０４の第２の端部１１６において、プレート１０４の対向する両側の側部から延び出している。それぞれの脚部１０８は、第１の端部１２０および第２の端部１２４をさらに含み、第１の端部１２０は、プレート１０４に固定されている。第１の端部１２０と第２の端部１２４との間には、屈曲部分１２８、傾斜部分１３２、および直線部分１３６がある。

屈曲部分１２８は、第１の端部１２０に直接隣接しており、脚部１０８を、プレート１０４の平面Ｐ内の位置から、プレート１０４の平面Ｐに対して角度α（アルファ）で延び出す傾斜部分１３２に移行させている。

傾斜部分１３２は、補強部材１００の幅を、プレート１０４の幅ＰＷから、複数のチューブ９２の間の幅ＲＷに増加させる。直線部分１３６は、傾斜部分１３２に直接隣接している。直線部分１３６は、傾斜部分１３２に対して角度β（ベータ）で延びている。直線部分１３６は、プレート１０４の面に対してほぼ垂直な角度（すなわち、約９０度）をなしている。

角度αと角度βとの和は９０°である。

図６Ａに図示されたチューブ９２への挿入段階において、直線部分１３６はチューブ９２の内面１４４のうちの外側の内面１４０に接触し、チューブ９２の外側の内面１４０にろう付けされる。ラジエータ２０としての使用時には、直線部分１３６は、チューブ９２の外側の内面１４０にろう付けされている。

図５において、補強部材１００は、ひとつまたは複数の層１４６を含む材料で形成されている。複数の層１４６は、ベース層１４６ａおよびクラッド層１４６ｂを有する。クラッド層１４６ｂは、ろう材クラッドである。ベース層１４６ａは、構造層であり、補強部材１００の厚さの大部分（例えば、７４％±４％）を占めている。

構造部品としてのベース層１４６ａは、クラッド層１４６ｂよりも強いまたは高剛性の材料で形成されている。例えば、ベース層１４６ａは、アルミニウム（Ａｌ）、マンガン（Ｍｎ）及び銅（Ｃｕ）を含む合金のようなアルミニウム合金、又は他の金属で形成することができる。クラッド層１４６ｂは、補強部材１００の厚さのより小さい部分（例えば、外壁の外側１３％±２％、全体厚さの合計２６％±４％）を占めており、チューブ９２の内面１４４とのろう付けを促進するために、より可鍛性があり、ろう付け性がある材料を含む。

例えば、クラッド層１４６ｂは、アルミニウム（Ａｌ）およびケイ素（Ｓｉ）を含む合金のようなアルミニウム合金、または他の任意のろう付け可能な材料から製造することができる。

図６Ａにおいて、チューブ９２に挿入された脚部１０８ａおよび１０８ｂの断面図が示されている。図示されるように、挿入時に、傾斜部分１３２の内面１４８は、チューブ９２の内面１４４の内側の内面１５２に力を作用させる。この力は、補強部材１００を変形させ、脚部１０８の直線部分１３６を外側に押し、脚部１０８の直線部分１３６をチューブ９２の内面１４４の外側の内面１４０に接触させる。

使用時には、内面１４４に接触する脚部１０８の直線部分１３６は、内面１４４にろう付けされ、補強部材１００と内面１４４との間にフィレット１５６を形成し、補強部材１００をチューブ９２内に固定する。フィレット１５６は、内面１４４と補強部材１００との間におけるろう付け接合されたクラッド材料である。いくつかの実施形態では、フィレット１５６は、内面１４４の外側の内面１４０と補強部材１００との間、および内面１４４の内側の内面１５２と補強部材１００との間に形成される場合がある。

補強部材１００は、チューブ９２に所定量だけ挿入される。この所定量は、フィレット１５６が形成されたときに、フィレット１５６がチューブ９２の中において延在する長さがチューブ９２の中の所定位置にあるように設定されている。所定量は、フィレット１５６の延在範囲と、チューブ９２とラジエータ２０のヘッダープレート１６４との間のフィレット１６０とが、チューブ９２の長さ方向に関して重複して位置するように設定されている。例えば、フィレット１５６と、フィレット１６０とは、少なくとも互いに５％−７５％の範囲で重複する。脚部１０８の直線部分１３６の長さＬＬは、フィレット１５６の開始点１６８に基づいて決定される。フィレット１５６の開始点１６８は、脚部１０８と内面１４４との間の第１の接触点である。ろう付け段階の間において、フィレット１５６を形成するクラッド層の材料は、脚部１０８と内面１４４の外側の内面１４０との間の隙間に入り、脚部１０８および／またはチューブ９２の上に沿って流れてフィレット長さＦＬを有するフィレット１５６を形成する。いくつかの実施形態では、フィレット１５６を形成するクラッド層の材料は、脚部１０８と内面１４４の内側の内面１５２との間の隙間に流入する。

記載された熱交換器、熱交換器用補強部材、およびそれらの製造方法の利点は、フィレットに関する目標を欠くことができない。これは、フィレットに関する目標が達成されたかどうかを判断する非破壊テストがないため、重要である。したがって、ろう付けを検査する唯一の方法は、ラジエータを切り離して部品を検査すること（すなわちラジエータを廃棄すること）である。したがって、記載された熱交換器、熱交換器用補強部材、およびそれらの製造方法は、補強部材１００の取り付け、およびろう付けが正しいことを保証し、部品の品質および耐久性を確保する。

上述のように、プレート１０４の幅ＰＷは、脚部１０８の曲げを低減するように設計することができる。図６Ｂに図示されるように、プレート１０４の幅ＰＷがチューブ９２の幅ＲＷに近すぎると、補強部材が挿入されたときに、内面１４４の内側の内面１５２において傾斜部分１３２から生じる力がないか、小さすぎる。このように、補強部材１００は、直線部分１３６がプレート１０４の平面に垂直な角度になるように変形されるのではなく、補強部材１００の性能に悪影響を与えることなく、代わりに、断面図において、直線部分１３６が内向きに角度を付けられ、チューブ９２の内面１４４の両側の内面１４０、１５２に接触する。脚部１０８の一部がチューブ９２の内面１４４のうち外側の内面１４０に接触しない場合、脚部１０８と内面１４４との間の不十分なろう付けが生じ、補強部材１００が意図したとおりに機能しなくなる。

プレート１０４の幅ＰＷおよび脚部１０８の直線部分１３６の長さＬＬは、いくつかの要因を考慮して寸法決めされる。例えば、先に述べたように、幅ＰＷは、曲げを低減するための重要な要因であり得る。長さＬＬは、表面タッチのための重要な因子であり得る。脚部１０８の直線部分１３６と、内面１４４のうち外側の内面１４０との間の締まり嵌めが良好であるほど、補強部材１００に必要なクラッドが少なくなる。すなわち、より薄いクラッド層を使用することができる。したがって、プレート１０４の幅ＰＷを小さくすることにより、脚部１０８の曲がりが減少し、締まり嵌めが改善される。幅ＰＷが決定されると、長さＬＬは、表面タッチに必要な最低クラッドを得るように設定することができる。プレート１０４の幅ＰＷと脚部１０８の直線部分１３６の長さＬＬとの間の寸法および関係は、補強部材１００およびラジエータ２０に基づいて変化してもよい。

例えば、あるひとつの実施形態では、プレート１０４の幅ＰＷは、断面図においてチューブ９２の幅ＲＷの約７５％以下であってもよい。したがって、チューブ９２の幅ＲＷが６．４ミリメートル（ｍｍ）である場合、プレート１０４の幅ＰＷは４．８ｍｍ以下でなければならない。幅ＰＷは、４．８ｍｍから減少させることにより、脚部１０８の曲げを減少させ、脚部１０８のクラッド層の厚さを減少させることができる。単なる一例として、多様な要素のバランスを考慮した幅ＰＷは、４．６ｍｍ±０．１ｍｍに等しくてもよい。この幅ＰＷにおいて、クラッド層は約１３％±２％であってもよい。

脚部１０８の直線部分１３６の長さＬＬは、内面１４４のうちの外側の内面１４０に沿った直線部分１３６の最大表面接触を得るように設計することができる。長さＬＬが増加するにつれて、表面の接触も増加する。例えば、直線部分１３６の長さＬＬは、３．９ｍｍ±０．１ｍｍであってもよい。

さらに、直線部分１３６の厚さは、チューブ９２の開口部、使用される材料のタイプ、および脚部１０８のための必要な量のクラッド層に基づいて設計されてもよい。

例えば、直線部分１３６の厚さは、０．７ｍｍ±０．０３５ｍｍであってもよい。

補強部材１００の全体的な高さＳＨおよび脚部１０８の全長は、同じであってもよく、チューブ９２の寸法と複数のチューブ９２の間におけるヘッダープレート（コアプレート）の寸法に対して設計されてもよい。ヘッダープレート（コアプレート）は、図６Ａに示すように、複数のチューブ９２を互いに離すことができる。例えば、補強部材１００の全体の高さＳＨおよび脚部１０８の全長は、１０．８ｍｍ±０．１ｍｍであってもよい。

ひとつの補強部材１００は、４つの脚部１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄを有する。ラジエータ２０の高さＨの方向においてひとつの組をなす２つの脚部１０８ａ、１０８ｂは、頂部プレート１０４の一方の端部に配置されている。それら脚部１０８ａ、１０８ｂは、頂部プレート１０４の両側からそれぞれ幅方向に広がるように延び出している。ひとつの組をなす２つの脚部１０８ａ、１０８ｂは、ひとつの組をなす２つのチューブ９２に挿入されている。これら２つのチューブ９２は、実施形態では、高さＨの方向において隣接している。他のひとつの組をなす２つの脚部１０８ｃ、１０８ｄは、頂部プレート１０４の他方の端部に配置されている。それら脚部１０８ｃ、１０８ｄは、頂部プレート１０４の両側からそれぞれ幅方向に広がるように延び出している。他のひとつの組をなす２つの脚部１０８ｃ、１０８ｄは、同じひとつの組をなす２つのチューブ９２に挿入されている。脚部１０８ａ、１０８ｂと脚部１０８ｃ、１０８ｄとは、チューブ９２の幅方向（ラジエータ２０としての厚さ方向）において、チューブ９２のほぼ両端に離れている。この実施形態では、脚部１０８がラジエータ２０の高さＨの方向においてチューブ９２の内面１４４と強く接触させられる。このため、後述する装着段階とろう付け段階との間の期間において、補強部材１００が確実に規定の位置に位置付けられる。チューブ９２の幅方向において組をなす２つの脚部１０８ａ、１０８ｃ（１０８ｂ、１０８ｄ）は、チューブ９２の幅方向の両端に接していてもよく、接していなくてもよい。この実施形態では、脚部１０８がラジエータ２０の高さＨの方向においてチューブ９２の内面１４４と強く接触させられるから、チューブ９２の幅方向の両端に接していない構成をとることができる。

屈曲部分１２８は、頂部プレート１０４とそれぞれの脚部１０８との連接部分において、１／４円未満の部分円弧状に丸い形状をもつ。傾斜部分１３２と直線部分１３６との間の角は、比較的鋭く曲がっている。屈曲部分１２８は、９０°のうちの３／４以上を占めている。屈曲部分１２８の半径は、補強部材１００の板厚を超えて大きい。屈曲部分１２８の半径は、チューブ９２の端部９６と頂部プレート１０４との間の隙間を大きく（例えば、チューブ９２の厚さ以上）維持するために比較的大きい。屈曲部分１２８の半径は、隣接する２つのチューブ９２の間の距離と、頂部プレート１０４の幅との差の１／２前後とすることができる。

ラジエータ２０の製造方法は、コア７２を組み立てる組立段階と、補強部材１００を装着する装着段階と、補強部材１００を装着した後にコア７２と補強部材１００とを接合するろう付け段階とを含む。組立段階は、ヘッダプレートに複数のチューブ９２を装着する。補強部材１００は、ヘッダプレートに複数のチューブ９２を装着した後に、チューブ９２の開口部から装着される。この後に、補強部材１００は、ろう付けされる。このとき、脚部１０８と内面１４４との強い接触は、補強部材１００の確実な保持を可能とする。このため、補強部材１００の思いがけない位置ずれが抑制される。また、脚部１０８と内面１４４との強い接触は、ろう付け段階におけるフィレット１５６の成長を助ける。これにより、チューブ９２の内面１４４と脚部１０８との間に確実にフィレット１５６が形成される。フィレット１５６は、チューブ９２の内面１４４と補強部材１００とを接合している。フィレット１５６は、ろう材製の部材である。チューブ９２の内部に形成されたフィレット１５６と、チューブ９２の外部に形成されたフィレット１６０とは、チューブ９２の長手方向、すなわちラジエータ２０の幅Ｗの方向において、チューブ９２の内外に重複して位置している。補強部材１００の脚部１０８とフィレット１５６との存在と、チューブ９２の内外におけるフィレット１５６とフィレット１６０との存在とは、チューブ９２の端部における熱的な応力の集中を緩和する。

この明細書の開示は、下記の発明概念に及ぶものとして解されるべきである。（概念１）頂部プレートと、頂部プレートの対向する側部から延びる少なくとも２つの脚部とを備え、それぞれの脚部は、屈曲部分、傾斜部分、および直線部分を含み、屈曲部分は、脚部を頂部プレートに取り付けており、傾斜部分は、頂部プレートの幅から、補強部材の幅を増加させており、直線部分は、頂部プレートの平面に対して垂直に延びている熱交換器用補強部材。（概念２）傾斜部分は、頂部プレートに対して第１の角度で延在している概念１に記載の熱交換器用補強部材。（概念３）直線部分は、傾斜部分に対して第２の角度で延在しており、第１の角度と第２の角度との和は９０度である概念２に記載の熱交換器用補強部材。（概念４）頂部プレートおよび少なくとも２つの脚部は、少なくとも２つの層から形成されており、少なくとも２つの層のそれぞれは、異なるアルミニウム合金である概念１から概念３のいずれかに記載の熱交換器用補強部材。（概念５）少なくとも２つの層は、ベース層およびクラッド層を含む概念４に記載の熱交換器用補強部材。（概念６）ベース層はマンガンを含むアルミニウム合金で形成され、クラッド層はケイ素を含むアルミニウム合金で形成されている概念５に記載の熱交換器用補強部

（概念７）複数の開口部を有するヘッダープレートと、ヘッダープレートの複数の開口部のそれぞれに挿入された端部を有する複数のチューブと、複数のチューブの少なくとも１つの端部を補強する補強部材であって、頂部プレート、および頂部プレートの対向する側面から延びる２つの脚部を有し、脚部は、屈曲部分、傾斜部分、および直線部分を有する補強部材とを備え、傾斜部分の内側部分は、複数のチューブの少なくとも１つの内側の内面に力を及ぼし、補強部材を変形させ、直線部分を外側の内面と接触させる熱交換器。（概念８）傾斜部分は、補強部材の幅を頂部プレートの幅から複数のチューブの幅まで増加させる概念７に記載の熱交換器。（概念９）傾斜部分は、頂部プレートに対して第１の角度で延在している概念７または概念８に記載の熱交換器。（概念１０）直線部分は、傾斜部分に対して第２の角度で延在しており、第１の角度と第２の角度との和は９０度である概念９に記載の熱交換器。（概念１１）頂部プレートの幅は、複数のチューブの幅の０．７５倍に等しい概念７から概念１０のいずれかに記載の熱交換器。（概念１２）さらに、直線部分と外側の内面との間に形成された内側フィレットを含む概念７から概念１１のいずれかに記載の熱交換器。（概念１３）補強部材は、ベース層とクラッド層とを含んで形成されており、内側フィレットは、ろう付けの間に溶融したクラッド層により形成されている概念１２に記載の熱交換器。（概念１４）内側フィレットは、直線部分と外側の内面との間の隙間を満たしている概念１３に記載の熱交換器。（概念１５）内側フィレットは、直線部分と内側の内面との間に追加的に形成されている概念１２から概念１４のいずれかに記載の熱交換器。（概念１６）補強部材は、ベース層およびクラッド層を含んで形成されており、クラッド層はベース層を被覆している概念７から概念１５のいずれかに記載の熱交換器。（概念１７）ベース層は、マンガンおよび銅の少なくとも一方を含むアルミニウム合金から形成されている概念１６に記載の熱交換器。（概念１８）クラッド層は、ケイ素を含むアルミニウム合金から形成されている概念１６または概念１７に記載の熱交換器。（概念１９）補強部材は、４つの脚部を備えており、第１の組をなす２つの脚部は、頂部プレートの第１の端部において反対に位置する両側から延び出す２つの脚部を有し、第２の組をなす２つの脚部は、頂部プレートの第２の端部において反対に位置する両側から延び出す２つの脚部を有する概念７から概念１８のいずれかに記載の熱交換器。

他の実施形態
この明細書および図面等における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品および／または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および／または要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品および／または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。

上述の複数の実施形態の説明は、例示および説明のために提供されたものである。この開示は、網羅的であること、または開示を限定することを意図するものではない。特定の実施形態の個々の要素または特徴は、一般にその特定の実施形態に限定されないが、適用可能であれば、交換可能であり、特に示されていないまたは記載されていない場合でも選択された実施形態で使用できる。同じことは、多様に変化することができる。

そのような変形は、開示からの逸脱とみなされるべきではなく、そのような変更のすべては、この開示の範囲内に含まれることが意図されている。

１０ 冷却システム、 ２０ ラジエータ、 ２４ ファン、
２８ グリル、 ３２、３６ クーラントチューブ、
４０ 入口タンク、 ４４ 上端、 ４８ 下端、 ５２ 入口、
５６ 出口タンク、 ６０ 上端、 ６４ 下端、 ６８ 出口、
７２ コア、７６ 上流側、８０ 下流側、８４ 上端、８８ 下端、
９２ チューブ、 ９６ 端部、
１００ 補強部材、 １０４ プレート（頂部プレート）、
１０８ 脚部、 １０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄ 脚部、
１１２ 第１の端部、 １１６ 第２の端部、
１２０ 第１の端部、 １２４ 第２の端部、
１２８ 屈曲部分、 １３２ 傾斜部分、 １３６ 直線部分、
１４０ 外側の内面、 １４４ 内面、 １４６ａ ベース層、
１４６ｂ クラッド層、 １４８ 内面、 １５２ 内側の内面、
１５６ フィレット、 １６０ フィレット、
１６４ ヘッダープレート、 １６８ 開始点、
Ｗ 幅、 Ｈ 高さ、 Ｐ 平面、 ＰＬ 長さ、 ＰＷ 幅、
ＲＷ 幅、 ＬＬ 長さ、 ＦＬ フィレット長さ、 ＳＨ 高さ。

Claims (13)

1. 複数の開口部を有するヘッダープレートと、
   前記ヘッダープレートの複数の前記開口部のそれぞれに挿入された端部を有する複数のチューブと、
   複数の前記チューブの少なくとも１つの前記端部を補強する補強部材であって、頂部プレート、および前記頂部プレートの対向する側面から延びる２つの脚部を有し、前記脚部は、屈曲部分、傾斜部分、および直線部分を有する補強部材とを備え、
   前記傾斜部分の内側部分は、複数の前記チューブの少なくとも１つの内側の内面に力を及ぼし、前記補強部材を変形させ、前記直線部分を外側の内面と接触させる熱交換器。
2. 前記傾斜部分は、前記補強部材の幅を前記頂部プレートの幅から複数の前記チューブの幅まで増加させる請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記傾斜部分は、前記頂部プレートに対して第１の角度で延在している請求項１または請求項２に記載の熱交換器。
4. 前記直線部分は、前記傾斜部分に対して第２の角度で延在しており、前記第１の角度と前記第２の角度との和は９０度である請求項３に記載の熱交換器。
5. 前記頂部プレートの幅は、複数の前記チューブの幅の０．７５倍に等しい請求項１から請求項４のいずれかに記載の熱交換器。
6. さらに、前記直線部分と前記外側の内面との間に形成された内側フィレットを含む請求項１から請求項５のいずれかに記載の熱交換器。
7. 前記補強部材は、ベース層とクラッド層とを含んで形成されており、
   前記内側フィレットは、ろう付けの間に溶融した前記クラッド層により形成されている請求項６に記載の熱交換器。
8. 前記内側フィレットは、前記直線部分と前記外側の内面との間の隙間を満たしている請求項７に記載の熱交換器。
9. 前記内側フィレットは、前記直線部分と内側の内面との間に追加的に形成されている請求項６から請求項８のいずれかに記載の熱交換器。
10. 前記補強部材は、ベース層およびクラッド層を含んで形成されており、
    前記クラッド層は前記ベース層を被覆している請求項１から請求項９のいずれかに記載の熱交換器。
11. 前記ベース層は、マンガンおよび銅の少なくとも一方を含むアルミニウム合金から形成されている請求項１０に記載の熱交換器。
12. 前記クラッド層は、ケイ素を含むアルミニウム合金から形成されている請求項１０または請求項１１に記載の熱交換器。
13. 前記補強部材は、４つの脚部を備えており、第１の組をなす２つの前記脚部は、前記頂部プレートの第１の端部において反対に位置する両側から延び出す２つの前記脚部を有し、第２の組をなす２つの前記脚部は、前記頂部プレートの第２の端部において反対に位置する両側から延び出す２つの前記脚部を有する請求項１から請求項１２のいずれかに記載の熱交換器。

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