JP7356870B2 - 積層型熱交換器のフランジ構造 - Google Patents

Description

本発明は自動車用エンジンのケーシングに取付ける積層型熱交換器に最適なオイルクーラに関し、特に耐震性に優れたものに関する。

図６（Ｃ）（Ｄ）は、従来のオイルクーラとして用いる積層型熱交換器である。
この熱交換器は、平坦な底面を有する皿状に形成された複数のプレートの積層体によりコア３を形成し、コア３の下端にそのプレートよりも厚みの厚いボトムプレート２を配置する。そして、ボトムプレート２の下端に平板部４ａを介してフランジ部６を配置し、コア３の上端に一対の冷却水パイプ８を設けたものである。
この熱交換器は、フランジ部６がエンジンのケーシングの平坦面に固定され、エンジンからのオイルがコア３のオイル流路を流通し、冷却水１１が冷却水パイプ８からコア３の冷却水流路に流通して、両流体間に熱交換が行われるものである。

特開２００８－４５４７７号公報

図６（Ｃ）（Ｄ）に示す、従来型オイルクーラとしての積層型熱交換器は、走行中の車両の振動に伴い、比較的板厚の薄いボトムプレート２に亀裂が生じる場合があった。これは、振動によってコア３の付根に負荷が係り、特に図６（Ｃ）のＤ部、（Ｄ）の丸印の位置に亀裂が発生するものである。
そこで、本発明は走行車両の振動に基づくコア３のボトムプレート２の下面側の隅に生じる亀裂を可及的に防止できる、耐振性の高い熱交換器を提供することを課題とする。
特に、図６（Ｄ）の丸印の位置から生じる亀裂を効果的に防止できる熱交換器を提供する。

請求項１に記載の本発明は、それぞれ平坦な底面を有する皿状に形成された複数のプレート１の積層体からなり、積層方向の一端に皿状のボトムプレート２が配置されたコア３と、コア３のボトムプレート２に隣接して、積層方向に順に平板部４と、中間平板部５と、フランジ部６とが配置されて、それらが一体に形成され、フランジ部が固定部材に取付けられる積層型熱交換器のフランジ構造において、
前記ボトムプレート２の底面と、平板部４の平面とが整合する外周を有し、
フランジ部６は中間平板部５および平板部４の外周より大きな平面を有し、
平板部４と中間平板部５とフランジ部６との横断面外周が、中間平板部５の位置で、その中間平板部５の平面の中心方向の内側に括れる凹部７を、中間平板部５の位置で形成したことを特徴とする積層型熱交換器のフランジ構造である。

請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の積層型熱交換器のフランジ構造において、
前記平板部４は、その底面が矩形に形成され、中間平板部５は、その矩形の四隅の角部が平面円弧状に取り除かれて、そこに前記凹部７を形成する積層型熱交換器のフランジ構造である。

請求項３に記載の本発明は、請求項１に記載の積層型熱交換器のフランジ構造において、
前記平板部４および中間平板部５は平面円形に形成され、中間平板部５の全周に前記凹部７が形成された積層型熱交換器のフランジ構造である。

請求項４に記載の本発明は、請求項１～請求項３のいずれかに記載の積層型熱交換器のフランジ構造において、
前記平板部４と中間平板部５とフランジ部６とが、３枚のプレートを積層して、それらを互いに接合することにより形成され、
平板部４と中間平板部５とフランジ部６との積層方向の中間位置に前記凹部７が形成された積層型熱交換器のフランジ構造である。

請求項１に記載の発明は、前記ボトムプレート２の底面と、平板部４の平面とが整合する外周を有し、フランジ部６は中間平板部５および平板部４の外周より大きな平面を有し、それらの断面外周が中間平板部５の位置で、内側に括れる凹部７を形成したものである。
このように、フランジ部６と中間平板部５と平板部４の各断面間で、中間平板部５の断面外周が内側に括れる凹部７を形成することにより、括れ凹部７を支点としてコア３が変形することを可能とし、熱交換器コアに加わる振動外力に基づく応力を凹部７の歪みに代えて、その応力を中間平板部５全体に分散し、耐震性の高い積層型熱交換器とすることが
できる。

請求項２に記載の発明は、上記構成において、平板部４は、その底面が矩形に形成され、中間平板部５は、その矩形の四隅の角部が平面円弧状に取り除かれて、そこに前記凹部７を形成するものである。
そのため、熱交換器に加わる振動外力を中間平板部５の凹部７を支点として、中間平板部５の全体に歪みを分散し、耐震性の高い積層型熱交換器となる。

請求項３に記載の発明は、上記構成において、平板部４および中間平板部５が平面円形で、中間平板部５の外周の全周に前記凹部７が形成されたものである。
これにより、コア３に生じる応力を中間平板部５の全体に、均等に分散して耐震性の高い積層型熱交換器となる。

請求項４に記載の発明は、上記構成において、平板部４と中間平板部５とフランジ部６とが、３枚のプレートを積層して、それらを互いに接合することにより形成され、 平板部４と中間平板部５とフランジ部６との積層方向の中間位置に前記凹部７が形成されたものである。
これにより、積層方向の中間位置に前記凹部７を容易に形成できる。

本発明の積層型熱交換器の縦断面図であって図１（Ｂ）のＡ－Ａ矢視断面図（Ａ）、及びその平面図（Ｂ）。 同熱交換器の要部分解斜視図。 同熱交換器の要部を示すフランジ部６と平板部４と中間平板部５との重ね合わせ状態を示す平面図。 本発明の第２実施例の積層型熱交換器の正面図（Ａ）及び平面図（Ｂ）。 同熱交換器の要部の断面を示し、その平板部４と中間平板部５とフランジ部６との組合せ状態を夫々示す説明図。 本発明の積層型熱交換器の作用（Ａ）（Ｂ）と、従来のそれを比較する説明図（Ｃ）（Ｄ）。

次に、図面に基づいて本発明の実施の形態につき説明する。

図１～図３は本発明の第１実施例の積層型熱交換器を示し、図１（Ａ）はその縦断面図であって、図１（Ｂ）のＡ－Ａ矢視断面図、図１（Ｂ）は同平面図、図２は同熱交換器の要部分解斜視図、図３は同熱交換器の要部を示すフランジ部６と平板部４と中間平板部５との重ね合わせ状態を示す平面図である。

この積層型熱交換器は、図１（Ａ）に示す如く、複数のプレート１を積層して、その積層方向の１枚毎にオイル流路１５と冷却水流路１６とを形成してコア３を構成し、コア３の上端にプレート１と同一形状のトッププレート１０を配置すると共に、下端に同様のボトムプレート２を配置する。
このボトムプレート２及びトッププレート１０は、各プレート１の板厚よりも厚い。そして、トッププレート１０の冷却水の出入口には一対の冷却水パイプ８が配置され、ボトムプレート２には平板部４と中間平板部５とフランジ部６とが順に配置されている。
これらの各部品は、組み立てられた後に一体的にろう付固定される。そして、最下端のフランジ部６の四隅に設けたボルト孔１４に締結具を介して、そのフランジ部６が図示しないエンジンの平坦面に接続される。

（本発明の特徴）
ここにおいて本発明の特徴は、ボトムプレート２と平板部４と中間平板部５及びフランジ部６との相対関係である。
即ち、図２に示す如く、コア３の下端に設けたボトムプレート２の下方に平板部４，中間平板部５，フランジ部６が順に配置され、それらが一体にろう付されている。
コア３を構成するプレート１と、その下端に配置されるボトムプレート２は、平面が略方形に形成され、その方形の平面に整合する平板部４がボトムプレート２の下面に配置されている。

次に、中間平板部５はその平面の四隅部の円弧部５ａを除き、その平面が平板部４の平面に略整合する。また、フランジ部６はその平面がボトムプレート２，平板部４より大きな方形に形成され、その四隅にボルト孔１４が穿設されている。
それらの各板厚は、フランジ部６が最も厚く、中間平板部５，平板部４は図１（Ａ）に示す如く、フランジ部６に比べてその半分以下の厚みである。そして、ボトムプレート２の厚みは、平板部４の厚みのさらに半分以下である。
また、図２に示す如く、平板部４，中間平板部５，フランジ部６には、夫々オイル孔９が穿設されている。さらに、コア３の各プレート１にもオイル孔９と同一位置に図示しないオイル孔が形成されている。

コア３の最上端には、図１（Ａ）に示すトッププレート１０が配置され、そのトッププレート１０に一対の冷却水パイプ８の下端が装着され、全体が炉内で一体にろう付されて熱交換器を完成する。
そして、フランジ部６がそのボルト孔１４を介して、図示しないボルトにより図示しないエンジンの平坦面に図示しないシールリングを介して固定される。そして、冷却水１１が一方の冷却水パイプからコアの各冷却水流路を介して他方の冷却水パイプに導かれ、オイルが一方のオイル孔９からコアの各オイル流路を介して他方のオイル孔に導かれ、両流体間に熱交換が行なわれる。

（作用）
図６（Ａ）（Ｂ）において、フランジ部６が図示しないエンジンに装着されると、自動車の走行に基づいて熱交換器は、左右、上下に振動する。その振動により図６（Ｂ）の如く、熱交換器は上下方向等に振動する。すると、図６（Ｂ）においてボトムプレート２と平板部４と中間平板部５との各接続面に振動に伴う応力が発生する。
従来型熱交換器を示す、図６（Ｃ）（Ｄ）でも、ボトムプレート２の下端に平板部４ａが配置され、その下端にフランジ部６が配置されており、図６（Ｂ）と同様の振動が生じる。そのため、従来の熱交換器では図６（Ｄ）に示す振動応力が上下方向に加わると、ボトムプレート２と平板部４ａとの付根の丸印の位置に次第に亀裂が生じ、オイル漏れが生じることがあった。

しかしながら、本発明では図６（Ｂ）の如く、ボトムプレート２の下面側に平板部４と中間平板部５とフランジ部６が夫々配置され、中間平板部５の各コーナー部には円弧部５ａが形成されている。そして、それら平板部４と中間平板部５とフランジ部６の断面外周に凹部７が存在しているため、振動応力が生じても、その応力を中間平板部５の円弧部５ａから、中間平板部５全体に分散する。

（変形例）
図２において、平板部４と中間平板部５とフランジ部６との接続関係は、上記実施例では、図５（Ａ）の如く、夫々３つの板材で形成していた。
これに代えて、図５（Ｂ）の如く、フランジ部６の上端面に一体に中間平板部５を形成し、その中間平板部５上に平板部４を配置してもよい。
さらには、図５（Ｃ）の如く、平板部４の下面側に中間平板部５を一体に形成し、その中間平板部５をフランジ部６に接続してもよい。
さらには、図５（Ｄ）の如く、平板部４の下面とフランジ部６の上面とに夫々中間平板部５を一体に形成し、それらを接続してもよい。

次に、図４は本発明の積層型熱交換器の第２実施例を示し、その正面図（Ａ）及び平面図（Ｂ）である。
この例は、複数のプレートからなるコア３及びボトムプレート２並びにトッププレート１０が円形に形成されると共に、そのボトムプレート２に整合して平板部４が配置される。さらに、平板部４よりも平面が小なる円形の中間平板部５が配置され、その中間平板部５の下面側に、それより大なる異形のフランジ部６が配置されている。
この例においても、平板部４とフランジ部６との間に挟持された中間平板部５は平板部４の平面よりも小さく形成され、それらの断面外周が、中間平板部５の位置で凹部７を形成する。そのため、熱交換器の振動に基づいて加わる応力を、中間平板部５の全体に分散させて、ボトムプレート２と中間平板部５間に生じる応力集中を防ぎ、振動に基づく亀裂の発生を防止できる。

１ プレート
２ ボトムプレート
３ コア
４ 平板部
４ａ 平板部
５ 中間平板部
５ａ 円弧部
６ フランジ部
７ 凹部
８ 冷却水パイプ
９ オイル孔
１０ トッププレート
１１ 冷却水
１２ オイル
１３ オイルパイプ
１４ ボルト孔
１５ オイル流路
１６ 冷却水流路

Claims (4)

1. それぞれ平坦な底面を有する皿状に形成された複数のプレート（１）の積層体からなり、積層方向の一端に皿状のボトムプレート（２）が配置されたコア（３）と、コア（３）のボトムプレート（２）に隣接して、積層方向に順に平板部（４）と、中間平板部（５）と、フランジ部（６）とが配置されて、それらが一体に形成され、フランジ部が固定部材に取付けられる積層型熱交換器のフランジ構造において、
   前記ボトムプレート（２）の底面と、平板部（４）の平面とが整合する外周を有し、
   フランジ部（６）は中間平板部（５）および平板部（４）の外周より大きな平面を有し、
   平板部（４）と中間平板部（５）とフランジ部（６）との横断面外周が、中間平板部（
   ５）の位置で、その中間平板部（５）の平面の中心方向の内側に括れる凹部（７）を、中
   間平板部（５）の位置に形成したことを特徴とする積層型熱交換器のフランジ構造。
2. 請求項１に記載の積層型熱交換器のフランジ構造において、
   前記平板部（４）は、その底面が矩形に形成され、中間平板部（５）は、その矩形の
   四隅の角部が平面円弧状に取り除かれて、そこに前記凹部（７）を形成する積層型熱交換
   器のフランジ構造。
3. 請求項１に記載の積層型熱交換器のフランジ構造において、
   前記平板部（４）および中間平板部（５）は平面円形に形成され、中間平板部（５）の
   外周の全周に前記凹部（７）が形成された積層型熱交換器のフランジ構造。
4. 請求項１～請求項３のいずれかに記載の積層型熱交換器のフランジ構造において、
   前記平板部（４）と中間平板部（５）とフランジ部（６）とが、３枚のプレートを積層
   して、それらを互いに接合することにより形成され、
   平板部（４）と中間平板部（５）とフランジ部（６）との積層方向の中間位置に前記凹
   部（７）が形成された積層型熱交換器のフランジ構造。

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