JPS6347748Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の技術分野〕 本考案は、インタークーラーの如き複数の偏平
チユーブを有する熱交換器に関し、より詳しくは
熱歪その他に基づく偏平チユーブの応力集中をで
きる限り少なくしたものに関する。

〔考案の技術的背景及びその問題点〕

熱交換器の一例として、従来の過給気冷却用の
インタークーラーは第１図及び第２図の如く構成
されている。即ち、左右に離間した水タンク４間
にこの実施例では16本の偏平チユーブを水平に並
列して配設する。そして、各偏平チユーブ間には
図示しないコルゲートフイン又はプレートフイン
が介装されている。なお、水タンク４は、第２図
の如くタンク本体とチユーブプレート２とで構成
され、該チユーブプレート２に偏平チユーブ１が
ろう付け等の手段により水密に接合固定されてい
る。このようにして構成された熱交換器コアーを
第１図の如くシート６を介し、カバー部材５とイ
ンレツトマニホールド７との間に位置させる。こ
のカバー部材５には同図のように上方から一つの
パイプ８の一端が連通し、該パイプ８の他端が図
示しない過給機用コンプレツサーに接続されてい
る。又、インレツトマニホールド７にはその下端
部側面に内燃機関の気筒数に等しい複数のエアー
パイプ８の一端が連通され、夫々のパイプ８の他
端が図示せぬ各気筒内に連通する。而して、過給
機により圧縮され且つ高温になつたエアーは第１
図の上側のエアーパイプ８から各偏平チユーブ間
を通過し、熱交換されて下側のエアーパイプ８に
誘導される。即ち、各偏平チユーブ１内に流通す
る冷却水によりエアー１０が冷却され、比較的低
温となつて、エンジンに給気されるものである。

ところが、このような従来型インタークーラー
では各偏平チユーブ毎にその温度が異なる。それ
に基づき偏平チユーブの付け根部に亀裂９（第２
図）が生じることがあつた。実験によれば、第１
図において左上隅の偏平チユーブ１ａと右下隅の
偏平チユーブ１ｅとの間には最大46℃の温度差が
生じ、それに基づき１ａの偏平チユーブは１ｅの
偏平チユーブに対し、0.3mm程余計に伸びていた。
そして、隣接する偏平チユーブに対しては夫々の
熱膨脹に基づく伸びの差が0.1mm程存在した。な
お、この実験で、偏平チユーブの長さはほぼ800
mmである。このように各偏平チユーブ間に熱膨脹
の差が現れると、第２図の如くチユーブプレート
２と偏平チユーブ１との付け根部分に亀裂９が生
じる。そして、この亀裂の始まりは偏平チユーブ
の湾曲部に集中することがわかつた。そこで、本
考案者は第２図の亀裂９部分に応力集中が生じる
ものと推測し、一本の偏平チユーブの応力集中状
態を調べてみた。すると、その応力分布は偏平チ
ユーブ１の回りに第７図及び第８図の如く形成さ
れることがわかつた。即ち、偏平チユーブ１とチ
ユーブプレート２との境界部において、該チユー
ブ１の断面外周の応力状態を調べると、第７図の
如く偏平チユーブ１の外周の点ｃで最もその応力
が大きくなり、その値は36Kg／mm²であつた。な
お、この応力分布は第６図に示すサンプルをつく
り偏平チユーブを約0.1mm程引つ張つたときの応
力状態である。この0.1mmの値は、熱膨脹により
隣接する前記チユーブ間に現実に生じる伸びの差
の最大値に等しい。ここにおいて偏平チユーブ１
の断面における長径Ｌは26mm、板厚Ｔは１mm、短
軸の直径Ｍは3.3mmとした。又、チユーブプレー
ト２の板厚は３mmとした。そして、第６図のよう
な矩形のチユーブプレート片四周を拘束して引張
荷重を加え、チユーブ１に生ずる前記応力分布を
調べたものである。そして、第７図は偏平チユー
ブの回りの各点ａ〜ｅ，ｏ，ｐの応力分布曲線を
表し、第８図はそれを展開して表したものであ
る。即ち、第８図の横軸にチユーブ外面の前記各
点ａ〜ｅ，ｏ，ｐをとり、縦軸に応力を表したも
のである。なお、第７図、第８図は夫々偏平チユ
ーブの1/4について表したが、他の部分の応力曲
線も同様に現れる。又、第８図においてａ〜ｅ，
ｏ，ｐの各点は第７図の同一符号の各点に対応す
る。これらの応力分布に現れた応力の最大点と第
２図における現実の亀裂９の生ずる部分とはほぼ
一致することがわかつた。即ち、亀裂９の始まり
部分はほぼ第７図及び第８図における応力集中の
最もおこるｃ点近傍である。

そこで、本考案はチユーブの付け根におけるこ
のような応力集中を防止し、亀裂９の発生を防ぐ
ことを目的とする。

〔考案の概要〕

即ち、本考案の熱交換器は互いに離間して並列
配設された複数の偏平チユーブ１の両端部外面
を、チユーブプレート２に接合固定したものであ
る。そして、本考案では特に偏平チユーブの長軸
方向両外側面に夫々応力分散用のリブ３を設け、
該リブ３がチユーブ中心軸にほぼ平行に位置する
ように突設したことを特徴とする。

従つて、本考案によれば、第１０図から明らか
なように、リブ３の存在により偏平チユーブの湾
曲部における応力集中が少なくなり、チユーブ付
け根における亀裂の発生を防止し得る。そして、
信頼性の高い熱交換器を提供するものとなる。即
ち、リブ３が偏平チユーブ湾曲部の応力の一部を
分担することにより、該湾曲部における亀裂を防
止し、水漏れ事故を防ぐものである。

〔考案の実施例〕

第４図及び第５図は本考案の偏平チユーブの第
１実施例及び第２実施例を示す斜視図である。
夫々偏平チユーブ１の長軸上にリブ３を突設し、
該リブ３をチユーブ１の中心軸に平行に形成す
る。そして、第４図の実施例ではチユーブ自体は
前記従来例と同一とし、リブの厚みＹを２mmと
し、リブの突設幅Ｘを２mm程とし且つリブの全長
Ｚを10mmとした。又、第５図の第２実施例ではリ
ブ３がチユーブの全長に渡つて突設するように形
成した。そこで、第５図のように形成されたチユ
ーブの回りの応力分布を前記と同一の条件で下で
調べると、第１０図の如き応力分布曲線を得た。
この第１０図は前記第８図と同様に偏平チユーブ
付け根部の各点を横軸にとり、該各点における応
力の大きさを縦軸にとつたものである。すると、
第１０図から明らかなように、偏平チユーブ自体
の外周では点ｃにおける応力が最大となり、その
値は22.4Kg／mm²となり、リブ先端では30Kg／mm²と
なつた。いずれにしても、第８図に示す従来型チ
ユーブの応力の最大値より少ないことが明らかと
なつた。又、リブ３自体は偏平チユーブより強度
の大なるものを使用することができると共に、リ
ブの亀裂自体は直接水漏れの影響がないから、偏
平チユーブ自体の応力集中は22.4Kg／mm²と判断し
得る。このことから本実施例において応力集中が
約４割ほど減少したことが明らかとなる。これ
は、リブ３が偏平チユーブ湾曲部の応力の一部を
分担するからである。

〔考案の効果〕

以上の説明から明らかなように、本熱交換器の
構成は、互いに離間して並列配設された複数の偏
平チユーブ１の両端部外面を、チユーブプレート
２に嵌着して接合固定したものである。そして、
本考案では特に偏平チユーブの長軸方向両外側面
に夫々リブ３を設け、該リブ３がチユーブ中心軸
にほぼ平行に位置するように突設したことを特徴
とする。

本熱交換器は以上のような構成からなり、次の
効果を有する。

(1) 本熱交換器の偏平チユーブ１には、応力集中
の起こる場所にリブ３が設けられている。その
ため、チユーブ自体の応力集中を少なくし、熱
歪等に基づくチユーブの亀裂を防止し、信頼性
の高い熱交換器を提供し得る効果がある。即
ち、リブ３が偏平チユーブ湾曲部の応力の一部
を分担することにより、該湾曲部に亀裂が生じ
るのを防止し得るものである。

(2) 又、本熱交換器はリブ３がチユーブ中心軸に
平行にその外側面に突設されているから、チユ
ーブ自体の放熱面積を増大させると共に、偏平
チユーブ１とチユーブプレート２との熱伝導を
良好にする効果がある。さらには、リブ３の突
出量だけ偏平チユーブ１とチユーブプレート２
との接合部分を増大させ、両者の接合をより確
固に行い得る効果がある。

(3) さらには、リブ３の存在により熱交換器の剛
性が大となり、強度の大なる熱交換器を提供し
得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来型熱交換器（インタークーラー）
の一例を示す縦断面図、第２図は第１図のＡ，Ａ
線断面略図、第３図は従来型偏平チユーブ先端部
を示す斜視略図、第４図は本考案の偏平チユーブ
の第１実施例を示す斜視略図、第５図は同第２実
施例の斜視略図、第６図は従来型偏平チユーブに
加わる応力集中状態を調べるために用いた偏平チ
ユーブとチユーブプレート片との関係を示す平面
図、第７図は従来型偏平チユーブ外周の応力分布
曲線であり、応力の大きさを偏平チユーブ１の外
周の放射方向にとつたもの。第８図は、第７図を
展開したものであり、偏平チユーブ外周の各点を
横軸にとり、その各点における応力を縦軸として
描いた応力分布曲線。第９図は本考案の偏平チユ
ーブ外周に設けた各点を示すもの。第１０図は前
記各点を横軸とし、それらの各点における応力を
縦軸として描いた応力分布曲線を表す。 １，１ａ，１ｅ……偏平チユーブ、２……チユ
ーブプレート、３……リブ、４……水タンク、５
……カバー部材、６……シート、７……インレツ
トマニホールド、８……エアーパイプ、９……亀
裂、１０……エアー、１１……水、１２……応力
曲線。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 互いに離間して並列配設される複数の偏平チユ
   ーブ１と、夫々の前記偏平チユーブ１の両端部外
   周が嵌着して密に接合固定されるチユーブプレー
   ト２と、を具備する熱交換器において、前記偏平
   チユーブ１の少なくとも前記接合固定部であつ
   て、その長軸方向両外側面に夫々応力分散用のリ
   ブ３をチユーブ中心軸にほぼ平行に突設したこと
   を特徴とする熱交換器。