WO2008023569A1 - Structure de réservoir d'échangeur thermique - Google Patents

Description

明 細 書

熱交換器のタンク構造

技術分野

[0001] 本発明は、車両用ラジェータ等の熱交換器のタンク構造に関する。

背景技術

[0002] 従来、アルミ製のタンクの底部に複数のチューブの端部が揷通し固定される熱交換 器のタンク構造の技術が公知になって!/、る（特許文献 1、 2参照）。

特許文献 1 :特開 2005— 299989号公報

特許文献 2：特開 2005— 326100号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] しかしながら、従来の発明にあっては、熱交換器の各チューブが長手方向へ熱膨 張-収縮した際の熱衝撃によってタンクが外側へ膨出するように変形する虞があるた め、チューブを薄肉化できず、熱交換器の冷却性能の向上を実現できなかった。

[0004] 本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところ は、熱交換器の各チューブが長手方向へ熱膨張 '収縮した際の熱衝撃によってタン クが変形するのを防止できる熱交換器のタンク構造を提供することである。

また、本第 1発明では、上記目的に加え、タンク内における流通媒体の流量の均一 ィ匕を図ることを目白勺としている。

課題を解決するための手段

[0005] 本第 1発明では、アルミ製のタンクの底部に複数のチューブの端部が揷通し固定さ れる熱交換器のタンク構造において、前記タンクの壁部における高さの 1/2よりチュ ーブ側の位置に、チューブの長手方向と直交する方向へ延設されたビードを備える ことを特徴とする。

[0006] 本第 2発明では、アルミ製のタンクの底部に複数のチューブの端部が揷通し固定さ れる熱交換器のタンク構造において、前記タンクを略器状に形成すると共に、その開 口周縁部を複数のチューブの端部が揷通し固定されたアルミ製のチューブプレート に最中状に重ねた状態で接合して該タンクの底部を構成し、前記タンクの板厚を W1 、チューブプレートの板厚を W2とした場合、 W1≥W2 X 1. 5としたことを特徴とする

〇

発明の効果

[0007] 本第 1発明にあっては、アルミ製のタンクの底部に複数のチューブの端部が揷通し 固定される熱交換器のタンク構造において、前記タンクの壁部における高さの 1/2 よりチューブ側の位置に、チューブの長手方向と直交する方向へ延設されたビードを 備えるため、熱交換器の各チューブが長手方向へ熱膨張 ·収縮した際の熱衝撃によ つてタンクが変形するのを防止できることができると同時に、タンク内における流通媒 体の流量の均一化を図れる。

[0008] 本第 2発明にあっては、アルミ製のタンクの底部に複数のチューブの端部が揷通し 固定される熱交換器のタンク構造にぉレ、て、前記タンクを略器状に形成すると共に、 その開口周縁部を複数のチューブの端部が揷通し固定されたアルミ製のチューブプ レートに最中状に重ねた状態で接合して該タンクの底部を構成し、前記タンクの板厚 を Wl、チューブプレートの板厚を W2とした場合、 W1≥W2 X 1. 5としたため、各チ ユーブの長手方向への熱膨張 ·収縮を許容しつつ、タンクの必要剛性を確保でき、 好適となる。

図面の簡単な説明

[0009] [図 1]本発明の実施例 1の熱交換器のタンク構造を示す後面図である。

[図 2]図 1の S2— S2線における断面図である。

[図 3]図 1の S2— S2線における斜視断面図である。

[図 4]本発明の実施例 2の熱交換器のタンク構造を説明する断面図である。

[図 5]本発明の本実施例 3の熱交換器のタンク構造を説明する断面図である。

[図 6]本発明の他の実施例の熱交換器のタンク構造を示す図である。

符号の説明

[0010] P1 車両搭載ピン

R1、 R2 レインフォース

1 熱交換器 2 コア部

3、 4 タンク

5、 6 チューブプレート

7 バーリング孔

8 チューブ

9 フィン

10 外周壁部

11、 12 ビード

13、 14 入出力ポート

20 チューブプレート

21 チューブプレートの開口周縁部

22 チューブプレートのチューブの座面の一部

23 タンクの開口周縁部

24 タンクのビードの一部

25 袴部

30 タンク

31 袴部

発明を実施するための最良の形態

[0011] 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

実施例 1

[0012] 以下、本発明の実施例 1を説明する。

なお、本実施例 1では熱交換器をラジェータに適用した場合について説明する。 図 1は本発明の実施例 1の熱交換器のタンク構造を示す後面図、図 2は図 1の S2 S2線における断面図、図 3は同斜視断面図である。

[0013] 先ず、実施例 1の全体構成を説明する。

図 1に示すように、本実施例 1の熱交換器 1は、コア部 2と、このコア部 2の上下に配 置される一対のタンク 3,4が備えられて!/、る。

コア部 2は、それぞれチューブ 8側と反対側に開口した一対の略皿状のチューブプ レート 5,6と、両端部がそれぞれ対応するチューブプレート 5,6のバーリング孔 7 (図 2 参照）に揷通し固定された複数のチューブ 8と、隣り合うチューブ 8同士間に配置され た複数の波板状のフィン 9で構成されて!/、る。

また、チューブプレート 5,6の両端部同士は、一対のレインフォース R1，R2で連結補 強されている。

[0014] 図 2、 3に示すように、各タンク 3,4は、チューブ 8側に開口した略器状に形成される 他、その開口周縁部がそれぞれ対応するチューブプレート 5,6の外周壁部 10の内側 に最中状に重ねられた状態で接合されることにより、各タンク 3,4の底部が構成されて いる。

[0015] そして、タンク 3 (4)の壁部11&，111^の底部付近に、チューブ 8の長手方向と直交す る方向へ延設されたビード 12aが内側に窪んだ状態でそれぞれ形成され、これによ つて、タンク 3 (4)の高さ方向への剛性が大幅に向上している。

なお、ビード 12aの深さ A1や高さ A2の寸法は適宜設定できる。また、本実施例 1で はビード 12aをタンク 3 (4)の壁部 l la，l lbから内側に窪んだ状態で形成した力 外側 に突出した状態に形成しても良い。

[0016] さらに、各ビード 12aの上方位置にもビード 12aと同様のビード 12bが形成され、こ れにより、タンク 3 (4)がさらに補剛されている。

[0017] なお、本実施例 1のタンク 3 (4)の板厚は 1. 8mm、チューブプレート 5 (6)の板厚は

1. Ommとなっている。

[0018] その他、タンク 3には、その内部に連通した状態で後方へ突出した入出力ポート 13 が設けられる一方、タンク 3,4には、その内部に連通した状態で後方へ突出した入出 力ポート 14が形成されている。

さらに、各タンク 3 (4)の左右両端部には、上下方向に突出した円柱状の搭載ピン P 1がそれぞれ設けられている。

[0019] なお、本実施例 1の熱交換器 1は、全ての各構成部材がアルミ製であり、各構成部 材の接合部のうちの少なくとも一方側にはろう材から成るクラッド層（ブレージングシ ート）が設けられ、これらは予め仮組みされた状態で図外の加熱炉で熱処理されるこ とにより一体的にろう付け固定されている。 [0020] 次に、本実施例 1の作用を説明する。

このように構成された熱交換器 1は、各車両搭載ピン P1が図外のラジェータコアサ ポートに弾性素材から成るマウント部材を介して固定された状態で共に車両に搭載さ れる他、入出力ポート 13,14が図外のエンジン側の接続管に接続される。

[0021] そして、エンジン側から入出力ポート 13を介してタンク 3に流入した高温な流通媒 体は、各チューブ 8を流通する間にコア部 2を通過する車両走行風または図外のファ ンの強制風と熱交換して冷却された後、タンク 4に流入して入出力ポート 14を介して 再びエンジン側へ排出され、ラジェータとして機能する。

[0022] ここで、従来の発明にあっては、熱交換器の各チューブが長手方向へ熱膨張'収 縮した際の熱衝撃によってタンクが膨出するように変形する虞があるため、チューブ を薄肉化できず、熱交換器の冷却性能の向上を実現できな力、つた。

[0023] これに対し、本実施例 1では、前述したように、タンク 3,4の側壁 l la，l lbの底部付近 にチューブ 8の長手方向と直交する方向へ延設されたビード 12aを形成したため、特 に各タンク 3,4の底部周辺を補強でき、これによつて、各チューブ 8が長手方向へ熱 膨張 ·収縮した際の熱衝撃によってタンク 3,4が変形するのを防止できる。

従って、チューブ 8の薄肉化等を実現でき、熱交換器 1の冷却性能を向上できる。

[0024] また、タンク 3 (4)の板厚≥チューブプレート 5 (6)の板厚としたため、上記熱衝撃を 主にチューブプレート 5 (6)で吸収 ·分散させてタンク 3 (4)への応力集中を減らすこ とができ、耐久性を向上できる。

[0025] さらに、本実施例 1では、各タンク 3,4の開口周縁部がそれぞれ対応するチューブプ レート 5,6の外周壁部 10の内側に重ねた状態で接合されるため、この部位の剛性を 大幅に向上でき、好適となる。

[0026] なお、実験の結果、図 2に示すように、タンク 3 (4)の壁部11&，1113にぉける高さ¾ の 1/2よりチューブ 8側の位置の範囲 H2内にビード 12aを設けた場合に所望の効 果を得ることができ、好適であると判明した。

[0027] 本実施例 1では、タンク 3,4の底部がチューブプレート 5 (6)で構成されているため、 タンクの壁部の高さ HIにチューブプレート 5 (6)の高さを含める。

即ち、タンクの壁部の高さ HIは、正確にはチューブ 8におけるタンク側との付け根 力、らタンクの上壁までの高さを意味し、ビード 12aの形成位置はチューブ 8側に近い 程、好適となる。

[0028] また、タンク 3 (4)の板厚を Wl、チューブプレート 5 (6)の板厚を W2とした場合、 W 1≥W2 X 1. 5にすると、各チューブ 8の長手方向の熱膨張'収縮に対する耐久性を 向上できることが判明した。

[0029] 本実施例 1では、ビード 12aを形成した上で、タンク 3 (4)の板厚 W1と、チューブプ レート 5 (6)の板厚\¥2を、\¥1≥\¥2 1. 5の関係としたが、タンク形状と熱衝撃の要 求仕様によっては、 W1≥W2 X 1. 5にするだけで、ビードを入れなくても良い。また 、ビード 12aのみ設けることも、また本実施例 1のように構成することも可能である。

[0030] また、従来の発明では、タンク内の流通媒体の流通分布が入出力ポートの近傍に 偏り易いため、各チューブの流通量を均一化できないという問題点があった。

[0031] これに対し、本実施例 1では、入出力ポート 13からタンク 3に流入した流通媒体は、 ビード 12a，12bに沿ってタンク 4内を長手方向に流れやすくなり、これによつてタンク 3 力、ら各チューブ 8に均一に流通媒体を流して熱交換器 1の冷却性能を向上できる。

[0032] また、タンク 4にもビード 12a，12bが形成しているため、同様の作用を得られ、流通抵 抗が増加する虞もない。

[0033] 次に、本実施例 1の効果を説明する。

以上、説明したように、本実施例 1の発明では、アルミ製のタンク 3,4のチューブプレ ート 5,6に複数のチューブ 8の端部が揷通し固定される熱交換器 1のタンク構造にお いて、タンク 3,4の壁部 l la，l lbにおける高さ HIの 1/2よりチューブ 8側の位置に、チ ユーブ 8の長手方向と直交する方向へ延設されたビード 12aを備えるため、熱交換器 1の各チューブ 8が長手方向へ熱膨張 ·収縮した際の熱衝撃によってタンク 3 (4)が 変形するのを防止できることができると同時に、タンク 3内における流通媒体の流量の 均一化を図れる。

[0034] また、タンク 3 (4)を略器状に形成すると共に、その開口周縁部を複数のチューブ 8 の端部が揷通し固定されたアルミ製のチューブプレート 5 (6)に最中状に重ねた状態 で接合して該タンク 3 (4)の底部を構成し、タンク 3 (4)の板厚を Wl、チューブプレー ト 5 (6)の板厚を W2とした場合、 W1≥W2 X 1. 5としたため、各チューブ 8の長手方 向への熱膨張'収縮を許容しつつ、タンク 3 (4)の必要剛性を確保でき、好適となる。 実施例 2

[0035] 以下、本発明の実施例 2を説明する。

本実施例 2において、前記実施例 1と同様の構成部材については同じ符号を付し てその説明は省略し、相違点のみ詳述する。

[0036] 図 4は本実施例 2の熱交換器のタンク構造を説明する断面図である。

[0037] 図 4に示すように、本実施例 2では、実施例 1で説明したチューブプレート 5 (6)の代 わりに、チューブ 8側に開口した略器状のチューブプレート 20が採用されると共に、 このチューブプレート 20がタンク 3 (4)の開口周縁部 23に圧入されることにより、これ ら両者が重ねられた状態でろう付け固定されているという点が実施例 1と異なる。

[0038] 詳細には、チューブプレート 20がそれぞれ対応するタンク 3 (4)に圧入された際に

、チューブプレート 20における開口周縁部 21とチューブ 8の座面の一部 22が、それ ぞれタンク 3 (4)の開口周縁部 23とビード 12aの一部 24で形成された略 L字状断面 の袴部 25に面接触した状態でろう付け固定されている。

[0039] 従って、実施例 1の効果に加えて、各チューブプレート 20とタンク 3 (4)との接触面 を増やしてこれら両者のろう付けを良好にでき、周辺部位の剛性を大幅に向上できる とレ、う効果を得ることができる。

[0040] また、各チューブプレート 20をタンク 3 (4)に圧入する際にチューブ 8の座面の一部

22をビード 12aの一部 24に当てて位置決めでき、これら両者を精度良く組み立てて ろう付けすることができる。

実施例 3

[0041] 以下、本発明の実施例 3を説明する。

本実施例 3において、前記実施例 2と同様の構成部材については同じ符号を付し てその説明は省略し、相違点のみ詳述する。

[0042] 図 5は本実施例 3の熱交換器のタンク構造を説明する断面図である。

[0043] 図 5に示すように、本実施例 3では、実施例 1で説明したビート 12a，12bが省略され、 チューブ 8側へ開口した略器状のタンク 30が採用されると共に、その開口周縁部に 形成された略 L字状断面の袴部 31の内側に実施例 2で説明したチューブプレート 2 0が圧入された状態でろう付け固定されているという点が実施例 2と異なる。

[0044] 詳細には、チューブプレート 20がそれぞれ対応するタンク 3 (4)に圧入された際に

、チューブプレート 20における開口周縁部 21とチューブ 8の座面の一部 22がタンク

3 (4)の袴部 31の内側に面接触した状態でろう付け固定されている。

[0045] これにより、実施例 2と同様に、チューブプレート 20とタンク 3 (4)との接触面を増や して良好なろう付けを行うことができ、周辺部位の剛性の必要剛性を得ることができる

〇

[0046] 以上、本実施例を説明してきた力 本発明は上述の実施例に限られるものではなく 、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。 例えば、本実施例では、熱交換器をラジェータとした力 インタークーラやその他の 一般的な熱交換器に適用できる。

[0047] また、図 6に示すように、車両前後方向に開口した略コ字状断面のタンク 41を採用 してその開口部を蓋体 40で塞ぐ構成としても良ぐこの際、タンク 41の壁部 41a，41b のうち、一方側の側壁 41aの底部付近に実施例 1で説明したようなビード 42を形成す る一方、他方側の側壁 4 lbの底部付近を蓋体 40と重ねることにより、タンク 41の底部 付近の部位の剛性を向上させても良い。

Claims

請求の範囲

[1] アルミ製のタンクの底部に複数のチューブの端部が揷通し固定される熱交換器の タンク構造において、

前記タンクの壁部における高さの 1/2よりチューブ側の位置に、チューブの長手方 向と直交する方向へ延設されたビードを備えることを特徴とする熱交換器のタンク構

Λ &。

[2] 請求項 1記載の熱交換器のタンク構造にお!/、て、

前記タンクをチューブ側へ開口した略器状に形成すると共に、その開口周縁部に 形成された略 L字状断面の袴部の内側にチューブ側へ開口した略器状のチューブ プレートを圧入してこれら両者を重ねた状態で接合することにより、該タンクの底部を 構成したことを特徴とする熱交換器のタンク構造。

[3] アルミ製のタンクの底部に複数のチューブの端部が揷通し固定される熱交換器の タンク構造において、

前記タンクをチューブ側へ開口した略器状に形成すると共に、その開口周縁部に チューブプレートを重ねた状態で接合して該タンクの底部を構成し、

前記タンクの板厚を Wl、チューブプレートの板厚を W2とした場合、 W1≥W2 X 1 . 5としたことを特徴とする熱交換器のタンク構造。

[4] 請求項 3記載の熱交換器のタンク構造にお!/、て、

前記タンクをチューブ側へ開口した略器状に形成すると共に、その開口周縁部に 形成された略 L字状断面の袴部の内側にチューブ側へ開口した略器状のチューブ プレートを圧入してこれら両者を重ねた状態で接合することにより、該タンクの底部を 構成したことを特徴とする熱交換器のタンク構造。