WO2017183356A1 - 熱交換器 - Google Patents
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Definitions
- This disclosure relates to a heat exchanger in which a core is accommodated in a duct.
- Patent Document 1 proposes a heat exchanger that includes a heat exchange section having an intake passage and a tank connected to the intake passage.
- the tank is fixed to the heat exchange part via a frame-shaped plate as a connecting part.
- a structure in which the tank is caulked and fixed to the plate by plastic deformation of a part of the plate is conceivable. That is, a configuration in which a caulking plate is provided in the heat exchange unit is conceivable.
- the caulking is performed by applying a caulking load from the caulking plate to the tank side.
- the heat exchanging portion is deformed by the caulking load being transmitted from the outer surface of the caulking plate subjected to the caulking load to the inner surface of the caulking plate fixed to the tank ⁇ the heat exchanging portion. For this reason, there is a possibility that the deformation of the caulking plate and the outermost fin buckling among the cores constituting the heat exchanging portion may occur, resulting in a decrease in the pressure resistance of the core.
- This indication aims at providing the heat exchanger which can suppress the deformation
- the heat exchanger includes a duct configured to introduce the first fluid from the inlet and discharge the first fluid from the outlet, and is accommodated in the duct.
- a core configured to be able to exchange heat between the fluid and the first fluid flowing in the duct, and formed into a frame shape corresponding to the opening shape of the inlet and outlet, and caulking fixed to the inlet and outlet.
- a plate and a tank fixed by caulking to the caulking plate.
- the caulking plate has a beam portion that connects two different places on the inner peripheral portion of the caulking plate.
- the beam part has the rib which protruded to any one or both of the core side and the opposite side to a core.
- the section modulus of the beam portion is increased by the rib, the rigidity of the beam portion is improved. For this reason, even if a caulking load is applied to the caulking plate when the tank is caulked and fixed to the caulking plate, the beam portion is hardly deformed. Therefore, deformation of the core during caulking can be suppressed.
- the heat exchanger includes a duct configured to introduce the first fluid from the inflow port and discharge the first fluid from the outflow port, and is accommodated in the duct.
- a core configured to be able to exchange heat between the fluid and the first fluid flowing in the duct, and formed into a frame shape corresponding to the opening shape of the inlet and outlet, and caulking fixed to the inlet and outlet.
- the tank has an outer peripheral portion in which crest portions and trough portions are alternately provided in the circumferential direction of the opening portion on the outer peripheral surface of the opening portion on the caulking plate side.
- the caulking plate covers the beam portion connecting the two different portions of the inner peripheral portion of the caulking plate and the outer peripheral portion, and the portion corresponding to the valley portion has a shape corresponding to the valley portion.
- a wave caulking portion for fixing the outer circumferential portion in a wave shape.
- the wave crimping part is formed in a range narrower than the caulking claw width at the position corresponding to the valley part while the end part on the opposite side to the core of the part corresponding to the valley part side is recessed on the core side. It has a notch.
- the notch portion is provided in the portion corresponding to the valley portion of the wave caulking portion, the portion that presses the wave caulking portion during caulking decreases, thereby reducing the caulking load. For this reason, it is difficult for the caulking load to be transmitted from the wave caulking portion to the beam portion via the inner peripheral portion. Therefore, deformation of the beam portion provided on the caulking plate can be suppressed, and as a result, deformation of the core during caulking can be suppressed.
- the heat exchanger includes a duct configured to introduce the first fluid from the inflow port and discharge the first fluid from the outflow port, and is accommodated in the duct.
- a core configured to be able to exchange heat between the fluid and the first fluid flowing in the duct, and formed into a frame shape corresponding to the opening shape of the inlet and outlet, and caulking fixed to the inlet and outlet.
- the caulking plate covers the outer peripheral portion and the beam portion connecting two different locations of the inner peripheral portion of the caulking plate, and the portion corresponding to the trough portion has a shape corresponding to the trough portion. And a wave caulking portion for caulking and fixing the portion in a wave shape.
- the cross-sectional shape of the surface perpendicular to the opening direction of the opening portion at the apex portion contacting the wave caulking portion is pointed.
- FIG. 2 is a view as seen from the direction of arrow A in FIG. It is a perspective view of the beam part of the heat exchanger which concerns on 1st Embodiment.
- FIG. 2 is a view as seen from the direction of arrow A in FIG.
- FIG. 7 is a partially enlarged view of a wave caulking portion shown in FIG. 6. It is the figure which showed a mode that the wave crimp part was fixed with respect to a tank. It is the figure which showed the structural model for investigating the deformation amount of the beam part by caulking load.
- the heat exchanger according to the present embodiment is used as a water-cooled intercooler that cools intake air by exchanging heat between supercharged air that has been pressurized by a supercharger and becomes high temperature and cooling water.
- the heat exchanger 1 includes a duct 100, a core 200, a caulking plate 300, and a tank 400.
- the duct 100 is a cylindrical part through which supercharged air as the first fluid flows. As shown in FIG. 3, the duct 100 is configured by combining a first duct plate 110 and a second duct plate 120 obtained by pressing a thin metal plate such as aluminum into a predetermined shape into a cylindrical shape.
- the duct 100 is configured to introduce the supercharged air from the inlet and to discharge the supercharged air from the outlet. Accordingly, the supercharged air flows from the inlet of the duct 100 into the intake passage inside the duct 100. The supercharged air flows through the intake passage and flows out from the outlet of the duct 100 to the outside. That is, as shown in FIGS. 1 and 3, the supercharged air flows inside the duct 100 along the supercharged air flow direction. As shown in FIG. 4, the inlet and outlet of the duct 100 are formed in a substantially rectangular shape.
- the second duct plate 120 has a cooling water side pipe 121 to which a pipe (not shown) through which cooling water as the second fluid flows is connected.
- the heat exchanger 1 is connected to a heat exchanger (not shown) that cools the cooling water via the pipe.
- the core 200 is a heat exchange unit that exchanges heat between the cooling water and the supercharged air flowing through the duct 100.
- the core 200 is accommodated in the duct 100.
- the core 200 is formed of a metal member such as aluminum.
- the core 200 is configured by alternately stacking cooling plates 210 and outer fins 220 via spacer plates 230.
- the cooling plate 210 forms a flow path through which cooling water flows.
- the flow path contains an inner fin (not shown) that increases heat transfer area and promotes heat exchange.
- the supercharged air passes between the cooling plate 210 and the spacer plate.
- the cooling water flows into or out of the flow path constituted by the cooling plate 210 via the cooling water side pipe 121.
- the core 200 exchanges heat between the supercharged air and the cooling water.
- the caulking plate 300 is a relay part for fixing the tank 100 while maintaining the duct 100 in a cylindrical shape.
- the caulking plate 300 is formed by pressing a thin metal plate such as aluminum.
- the caulking plate 300 is formed in a substantially rectangular frame shape corresponding to the opening shape of the inlet and outlet of the duct 100.
- the caulking plate 300 is fixed to the inlet and outlet of the duct 100, respectively.
- the caulking plate 300 has a groove portion 310, an inner peripheral portion 320, a beam portion 330, and a wave caulking portion 340.
- the groove portion 310 is a portion that is recessed toward the duct 100 along the inlet and outlet of the duct 100, and is a portion into which the opening 420 of the tank 400 is inserted.
- the groove part 310 has a side wall part 311, a bottom wall part 312, and an outer wall part 313.
- the side wall portion 311 is a cylindrical portion fixed to the outer wall surface 101 of the duct 100.
- the bottom wall portion 312 is a portion that is connected to the side wall portion 311 and constitutes the bottom of the groove portion 310.
- the outer wall portion 313 is a portion that is connected to the bottom wall portion 312 and extends substantially parallel to the side wall portion 311.
- the inner peripheral portion 320 is a portion that is connected to the side wall portion 311 of the groove portion 310 and is bent at approximately 90 degrees with respect to the side wall portion 311.
- the beam portion 330 is a portion that connects two different portions of the inner peripheral portion 320.
- the beam portion 330 is provided so as to connect one long side portion of the caulking plate 300 to the other long side portion.
- four beam portions 330 are provided on the caulking plate 300.
- the beam portion 330 plays a role of preventing distortion and deformation after the caulking plate 300 is formed by press working.
- the beam portion 330 has a rib 331 protruding to the opposite side to the core 200.
- the beam portion 330 has the rib 331 protruding toward the tank 400 along the opening direction of the inlet and outlet of the tank 400, that is, the supercharged air flow direction.
- the rib 331 serves to reinforce the beam portion 330 by increasing the section modulus of the beam portion 330.
- the rib 331 is provided continuously from one end 332 to the other end 333 of the beam 330 connected to the inner periphery 320. Thereby, the rigidity of the whole beam part 330 can be improved. Further, the rib 331 is configured such that the outer edge portion 334 of the beam portion 330 is inclined. Specifically, the rib 331 is a portion where the outer edge portion 334 of the beam portion 330 is bent at approximately 90 degrees with respect to the main body portion.
- the width of the rib 331 in the insertion direction of the tank 400 with respect to the groove portion 310 is the largest at the intermediate portion, and the width is reduced toward the one end portion 332 and the other end portion 333.
- the rib 331 has a semi-elliptical shape.
- the outer edge portion 334 has an R portion 335 connected in an R shape (curved shape) in the circumferential direction of the inner peripheral portion 320 of the caulking plate 300.
- the root of the beam part 330 with respect to the inner peripheral part 320 can be reinforced by the R part 335.
- the strength of the root can be improved.
- the wave caulking portion 340 is a portion for caulking and fixing the tank 400 to the caulking plate 300.
- the wave crimping part 340 is connected to the outer wall part 313 of the groove part 310. 4 and 5, the shape before the wave crimping part 340 is deformed is shown. The caulking and fixing will be described later.
- the duct 100, the core 200, each component constituting the core 200, and the caulking plate 300 are joined by integral brazing.
- the tank 400 is a pipe through which supercharged air flows.
- the tank 400 is disposed on the side of the caulking plate 300 opposite to the duct 100 and the core 200 side. As shown in FIG. 6, such a tank 400 has a supercharger side pipe 410, an opening 420, and an outer peripheral part 430.
- the supercharger side pipe 410 is a part that serves as a supercharged air inlet / outlet with respect to the tank 400.
- the supercharger side pipe 410 is connected to the supercharger via a pipe (not shown).
- the opening 420 is a portion inserted into the groove 310 of the caulking plate 300.
- the outer peripheral portion 430 is a portion corresponding to the wave caulking portion 340 of the caulking plate 300 in the opening 420.
- the entire outer peripheral portion 430 is caulked and fixed by a wave caulking portion 340.
- the side of the tank 400 opposite to the core 200 is omitted. Further, the structure of the core 200 is omitted.
- the outer peripheral portion 430 is an outer wall portion of the opening 420. As shown in FIG. 7, the outer peripheral portion 430 has a peak portion 432 and a valley portion 433 formed on the outer peripheral surface 431 of the opening 420. The peaks 432 and the valleys 433 are alternately arranged in the circumferential direction of the opening 420.
- the wave crimping part 340 covers the outer peripheral part 430 of the tank 400, and the part corresponding to the valley part 433 has a shape corresponding to the valley part 433.
- the wave caulking part 340 caulks and fixes the entire outer peripheral part 430 in a wave shape.
- the caulking is performed as follows. First, as shown in FIG. 8, the tank 400 is inserted into the caulking plate 300, and the outer peripheral portion 430 is covered with the wave caulking portion 340. Subsequently, a portion corresponding to the valley portion 433 in the wave crimping portion 340 is pushed into the valley portion 433 side by the punch 500. Along with this, the portion corresponding to the valley portion 433 in the wave crimping portion 340 is deformed to the valley portion 433 side.
- the caulking portion 340 When the caulking portion 340 is applied with a caulking load and deformed, the caulking load is transmitted to the beam portion 330 via the wave caulking portion 340, the opening 420 of the tank 400, and the inner peripheral portion 320.
- the inventors analyzed the deformation amount of the beam portion 330 when a caulking load is applied to the structure shown in FIG. 9 by simulation. The results are shown in FIGS. 10A and 10B.
- the beam portion 330 is greatly curved toward the tank 400 side.
- the deformation of the beam portion 330 was slight.
- the deformation ratio is 100: 18.
- the shape which heightened the center of the rib 331 shown in FIG. 5 can acquire a bigger deformation
- the rib 331 can increase the section modulus of the beam part 330, the rigidity of the beam part 330 can be improved. For this reason, it is possible to make it difficult for the beam portion 330 to be deformed with respect to the caulking load when the tank 400 is caulked and fixed to the caulking plate 300. Therefore, deformation of the beam portion 330 can be suppressed by the rib 331.
- the beam portion 330 of the caulking plate 300 can withstand the caulking load. Therefore, since deformation to the core 200 during caulking and fixing can be suppressed by the caulking plate 300 itself, fin buckling can be suppressed. Further, the occurrence of breakage of the cooling plate 210 due to fin buckling can be avoided. For this reason, water does not leak from the cooling plate 210, and the pressure resistance performance of the heat exchanger 1 does not deteriorate.
- the shape of the rib 331 can be changed as shown in the modification examples shown in FIGS.
- the rib 331 may be provided on the beam portion 330 so as to protrude toward the core 200 side. Further, the rib 331 may not have the R portion 335, and the width of the rib 331 may be constant.
- the rib 331 may be formed in a shape in which the central portion 335 of the beam portion 330 is recessed toward the tank 400 side.
- the rib 331 is configured such that the central portion 335 of the beam portion 330 is recessed toward the core 200, and the rib 331 is connected to the side wall portion 311 of the groove portion 310. May be. Thereby, the rigidity of the beam part 330 can be improved.
- the rib 331 that is recessed toward the core 200 does not have to be connected to the side wall portion 311 of the groove portion 310.
- the wave caulking portion 340 of the caulking plate 300 has a notch portion 341.
- the cutout portion 341 is a portion of the portion corresponding to the valley portion 433 side where the end portion 342 opposite to the duct 100 (core 200) is recessed toward the duct 100 (core 200) side.
- the notch portion 341 is formed such that the end portion 342 of the wave caulking portion 340 becomes narrower toward the duct 100 (core 200) side.
- the caulking claw width is formed at a position corresponding to the valley portion 433.
- the notch width of the notch part 341 is formed in the range narrower than the caulking claw width.
- the caulking claw height of the portion corresponding to the valley portion 433 is lower than the portion corresponding to the peak portion 432 in the wave crimping portion 340.
- the length of the portion of the wave caulking portion 340 where the caulking load is applied by the punch 500 is reduced. Since the caulking load is proportional to the caulking claw height, the caulking load applied to the caulking claw width can be reduced in advance by reducing the caulking claw height. For example, when the height of the notch 341 is A and the height of the caulking claw is B, the caulking load is reduced to B / (A + B).
- the caulking load is hardly transmitted from the wave caulking portion 340 to the beam portion 330 via the inner peripheral portion 320, so that deformation of the beam portion 330 can be suppressed by the caulking load. Therefore, as in the first embodiment, deformation of the core 200 during caulking can be suppressed.
- the shape of the notch 341 can be changed as shown in the modified examples of FIGS. 16 and 17.
- the cutout portion 341 may have a shape in which the end portion 342 of the wave caulking portion 340 is cut out in a trapezoidal shape.
- the cutout portion 341 may have a shape in which the end portion 342 of the wave caulking portion 340 is cut out in a semicircular shape.
- the peak portion 432 of the tank 400 has a sharp cross-sectional shape in a plane perpendicular to the opening direction of the opening 420 at the apex portion 434 that contacts the wave crimping portion 340.
- the cross-sectional shape of the vertex portion 434 is V-shaped. That is, the contact R of the vertex part 434 with respect to the wave crimp part 340 is small.
- “sharp” may be a square shape, or the tip of the square shape may be rounded.
- the configuration of the heat exchanger 1 shown in each of the above embodiments is an example, and is not limited to the configuration shown above, and may be other configurations that can realize the present disclosure.
- the example which uses the heat exchanger 1 as a water-cooling type intercooler was shown, you may apply the heat exchanger 1 to another use.
- the rib 331 shown in the first embodiment may be provided only on one of the outer edge portions 334 of the beam portion 330. Further, a rib 331 provided on one of the outer edge portions 334 of the beam portion 330 protrudes toward the core 200 side, and a rib 331 provided on the other of the outer edge portions 334 of the beam portion 330 protrudes on the opposite side of the core 200. May be.
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Abstract
熱交換器(1)は、ダクト(100)の流入口及び流出口の開口形状に対応した枠状に形成されていると共に、流入口及び流出口に固定されたかしめプレート(300)を備えている。かしめプレートは、当該かしめプレートの内周部(320)のうちの異なる2カ所を繋ぐ梁部(330)を有している。梁部は、コア(200)とは反対側に突き出たリブ(331)を有している。これにより、梁部の断面係数が増加する。また、梁部の剛性が向上する。このため、かしめプレートにかしめ荷重が掛かったとしても、梁部が変形しにくくなる。したがって、かしめの際のコアの変形を抑制することができる。
Description
本出願は、当該開示内容が参照によって本出願に組み込まれた、2016年4月20日に出願された日本特許出願2016-084145号を基にしている。
本開示は、ダクトにコアが収容された熱交換器に関する。
従来より、吸気通路が構成された熱交換部と、吸気通路に接続されたタンクと、を備えた熱交換器が、例えば特許文献1で提案されている。タンクは、接続部品としての枠状のプレートを介して熱交換部に固定されている。
ここで、プレートの一部が塑性変形されることでタンクがプレートにかしめ固定される構造が考えられる。すなわち、熱交換部にかしめプレートを備える構成が考えられる。かしめ固定は、かしめ荷重がかしめプレートからタンク側に掛けられることで行われる。
しかしながら、かしめプレートの内周面または底面が熱交換部とろう付け等で接合される構成では、タンクの内側方向に掛かるかしめ荷重を受け止めることができない。これは、かしめプレートと熱交換部との間にかしめ荷重を支持するための支持部を配置させるための隙間が無いからである。
その結果、かしめ荷重が、かしめ荷重を受けるかしめプレート外面→タンク→熱交換部に固定されたかしめプレート内面と伝わることで熱交換部が変形してしまう。このため、かしめプレートの変形や、熱交換部を構成するコアのうちの最外部のフィン座屈が発生し、ひいてはコアの耐圧性低下を招く可能性がある。
本開示は上記点に鑑み、かしめの際のコアの変形を抑制することができる熱交換器を提供することを目的とする。
本開示の第1態様によると、熱交換器は、流入口から第1流体を導入すると共に流出口から第1流体を排出するように構成されたダクトと、ダクトに収容されており、第2流体とダクトに流れる第1流体とを熱交換可能に構成されたコアと、流入口及び流出口の開口形状に対応した枠状に形成されていると共に、流入口及び流出口に固定されたかしめプレートと、かしめプレートにかしめ固定されたタンクと、を備えている。
そして、かしめプレートは、当該かしめプレートの内周部のうちの異なる2カ所を繋ぐ梁部を有している。また、梁部は、コア側及びコアとは反対側のいずれか一方または両方に突き出たリブを有している。
これによると、リブによって梁部の断面係数が増加するので、梁部の剛性が向上する。このため、かしめプレートにタンクがかしめ固定される際にかしめプレートにかしめ荷重が掛かったとしても、梁部が変形しにくくなる。したがって、かしめの際のコアの変形を抑制することができる。
本開示の第2態様によると、熱交換器は、流入口から第1流体を導入すると共に流出口から第1流体を排出するように構成されたダクトと、ダクトに収容されており、第2流体とダクトに流れる第1流体とを熱交換可能に構成されたコアと、流入口及び流出口の開口形状に対応した枠状に形成されていると共に、流入口及び流出口に固定されたかしめプレートと、かしめプレートにかしめ固定されたタンクと、を備える。タンクは、かしめプレート側の開口部の外周面に、山部と谷部とが開口部の周方向に交互に設けられた外周部を有している。
また、かしめプレートは、当該かしめプレートの内周部のうちの異なる2カ所を繋ぐ梁部と、外周部を覆うと共に、谷部に対応した部分が当該谷部に対応した形状になっていることで外周部を波状にかしめ固定する波かしめ部と、を有している。
そして、波かしめ部は、谷部側に対応した部分のうちコアとは反対側の端部がコア側に凹んでいると共に、谷部に対応する位置のかしめ爪幅よりも狭い範囲に形成された切り欠き部を有している。
これによると、波かしめ部のうち谷部に対応した部分に切り欠き部が設けられているので、かしめ時に波かしめ部を押す部分が減ることによりかしめ荷重が減少する。このため、かしめ荷重が波かしめ部から内周部を介して梁部に伝わりにくくなる。したがって、かしめプレートに設けられた梁部の変形を抑制することができ、ひいてはかしめの際のコアの変形を抑制することができる。
本開示の第3態様によると、熱交換器は、流入口から第1流体を導入すると共に流出口から第1流体を排出するように構成されたダクトと、ダクトに収容されており、第2流体とダクトに流れる第1流体とを熱交換可能に構成されたコアと、流入口及び流出口の開口形状に対応した枠状に形成されていると共に、流入口及び流出口に固定されたかしめプレートと、かしめプレートにかしめ固定されたタンクと、を備える。タンクは、かしめプレート側の開口部の外周面に、山部と谷部とが開口部の周方向に交互に設けられた外周部を有する。かしめプレートは、当該かしめプレートの内周部のうちの異なる2カ所を繋ぐ梁部と、外周部を覆うと共に、谷部に対応した部分が当該谷部に対応した形状になっていることで外周部を波状にかしめ固定する波かしめ部と、を有している。山部は、波かしめ部に接触する頂点部における開口部の開口方向に垂直な面の断面形状が尖っている。
これによると、波かしめ部の谷部に対応する部分にかしめ荷重が掛けられたときに、波かしめ部のうち山部の頂点部に接触する部分に応力が集中しやすくなる。つまり、波かしめ部のうち山部の頂点部に接触する部分が変形しやすくなるので、波かしめ部に掛かるかしめ荷重を低減することができる。このため、かしめ荷重が波かしめ部から内周部を介して梁部に伝わりにくくなる。したがって、かしめプレートに設けられた梁部の変形を抑制することができ、ひいてはかしめの際のコアの変形を抑制することができる。
以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
(第1実施形態)
以下、本開示の第1実施形態について図を参照して説明する。本実施形態に係る熱交換器は、過給機にて加圧されて高温になった過給気と冷却水とを熱交換させて吸気を冷却する水冷式インタークーラとして用いられる。
以下、本開示の第1実施形態について図を参照して説明する。本実施形態に係る熱交換器は、過給機にて加圧されて高温になった過給気と冷却水とを熱交換させて吸気を冷却する水冷式インタークーラとして用いられる。
図1~図6に示されるように、熱交換器1は、ダクト100、コア200、かしめプレート300、及びタンク400を備えて構成されている。
ダクト100は、第1流体としての過給気が流通する筒状の部品である。図3に示されるように、ダクト100は、アルミニウム等の金属薄板が所定の形状にプレス加工された第1ダクトプレート110及び第2ダクトプレート120が筒状に組み合わされることで構成されている。
ダクト100は、流入口から過給気を導入すると共に流出口から過給気を排出するように構成されている。したがって、過給気はダクト100の流入口からダクト100の内部の吸気流路に流入する。そして、過給気は吸気流路を流れてダクト100の流出口から外部に流出するようになっている。すなわち、図1及び図3に示されるように、過給気は過給気流れ方向に沿ってダクト100の内部を流れる。図4に示されるように、ダクト100の流入口及び流出口は、略矩形に形成されている。
また、第2ダクトプレート120は、第2流体としての冷却水が流通する図示しない配管が接続される冷却水側パイプ121を有している。熱交換器1は、冷却水を冷却する図示しない熱交換器と当該配管を介して接続される。
コア200は、冷却水とダクト100に流れる過給気とを熱交換する熱交換部である。コア200は、ダクト100に収容されている。また、コア200は、アルミニウム等の金属部材によって形成されている。
具体的には、図4に示されるように、コア200は、クーリングプレート210とアウターフィン220とがスペーサプレート230を介して交互に積層されて構成されている。また、クーリングプレート210は、冷却水が流れる流路を構成している。この流路には、伝熱面積を増加させて熱交換を促進する図示しないインナーフィンが内包されている。
そして、過給気は、クーリングプレート210とスペーサプレートとの間を通過する。一方、冷却水は、冷却水側パイプ121を介してクーリングプレート210によって構成された流路に流入または流出する。これにより、コア200は、過給気と冷却水とを熱交換する。
かしめプレート300は、ダクト100を筒状に維持した状態で固定すると共に、タンク400を固定するための中継部品である。かしめプレート300は、アルミニウム等の金属薄板がプレス加工されて形成されている。かしめプレート300は、ダクト100の流入口及び流出口の開口形状に対応した略矩形の枠状に形成されている。そして、かしめプレート300は、ダクト100の流入口及び流出口にそれぞれ固定されている。
図5に示されるように、かしめプレート300は、溝部310、内周部320、梁部330、及び波かしめ部340を有している。
溝部310は、ダクト100の流入口及び流出口に沿ってダクト100側に凹んだ部分であり、タンク400の開口部420が差し込まれる部分である。
溝部310は、側壁部311、底壁部312、及び外壁部313を有している。側壁部311は、ダクト100の外壁面101に固定された筒状の部分である。底壁部312は、側壁部311に接続されていると共に、溝部310の底を構成する部分である。さらに、外壁部313は、底壁部312に接続されていると共に、側壁部311と略平行に延びる部分である。
内周部320は、溝部310の側壁部311に接続されていると共に、側壁部311に対して略90度に折り曲げられた部分である。
梁部330は、内周部320のうちの異なる2カ所を繋ぐ部分である。梁部330は、かしめプレート300の一方の長辺部と他方の長辺部とを繋ぐように設けられている。本実施形態では、4本の梁部330がかしめプレート300に設けられている。梁部330は、かしめプレート300がプレス加工によって形成された後の歪みや変形を防止する役割を果たす。
また、梁部330は、コア200とは反対側に突き出たリブ331を有している。言い換えると、梁部330は、タンク400の流入口及び流出口の開口方向すなわち過給気流れ方向に沿ってタンク400側に突き出たリブ331を有している。リブ331は、梁部330の断面係数を増加させることで梁部330を補強する役割を果たす。
本実施形態では、リブ331は、内周部320に接続された梁部330の一端部332から他端部333まで連続して設けられている。これにより、梁部330の全体の剛性を向上させることができる。また、リブ331は、梁部330の外縁部334が傾斜させられて構成されている。具体的には、リブ331は、梁部330の外縁部334が本体部分に対して略90度に折り曲げられた部分である。
本実施形態では、溝部310に対するタンク400の差し込み方向におけるリブ331の幅は、中間部分が最も大きくなっており、一端部332及び他端部333に向かって幅が小さくなっている。言い換えると、リブ331は、半楕円状に構成されている。これにより、梁部330のうちリブ331の中間部分に対応する部分の剛性をリブ331の端部側よりも高くすることができる。
さらに、外縁部334は、かしめプレート300の内周部320の周方向にR状(湾曲形状)に接続されたR部335を有している。これにより、R部335によって内周部320に対する梁部330の付け根を補強することができる。また、当該付け根の強度を向上させることができる。
波かしめ部340は、タンク400をかしめプレート300にかしめ固定する部分である。波かしめ部340は、溝部310の外壁部313に接続されている。図4及び図5では、波かしめ部340が変形させられる前の形状が示されている。かしめ固定については、後で説明する。
ダクト100、コア200、コア200を構成する各部品、及びかしめプレート300は、一体ろう付けによって接合されている。
タンク400は、過給気が流通する配管である。タンク400は、かしめプレート300のうちダクト100及びコア200側とは反対側に配置されている。このようなタンク400は、図6に示されるように、過給気側パイプ410、開口部420、及び外周部430を有している。
過給気側パイプ410は、タンク400に対して過給気の出入口となる部分である。過給気側パイプ410は、図示しない配管を介して過給機に接続される。
開口部420は、かしめプレート300の溝部310に挿入された部分である。外周部430は、開口部420のうちのかしめプレート300の波かしめ部340に対応する部分である。外周部430は波かしめ部340によって全体がかしめ固定されている。なお、図6では、タンク400のうちコア200とは反対側を省略している。また、コア200の構造を省略している。
外周部430は、開口部420のうちの外壁部分である。図7に示されるように、外周部430は、開口部420の外周面431に形成された山部432及び谷部433を有している。山部432及び谷部433は、開口部420の周方向に交互に配置されている。
そして、波かしめ部340は、タンク400の外周部430を覆うと共に、谷部433に対応した部分が当該谷部433に対応した形状になっている。これにより、波かしめ部340が外周部430の全体を波状にかしめ固定する。
かしめ固定は、次のように行われる。まず、図8に示されるように、かしめプレート300にタンク400が差し込まれると共に、外周部430が波かしめ部340に覆われる。続いて、波かしめ部340のうち谷部433に対応した部分がパンチ500によって谷部433側に押し込まれる。これ伴い、波かしめ部340のうち谷部433に対応した部分が当該谷部433側に変形させられる。
そして、波かしめ部のうち全ての谷部433に対応した部分がパンチ500によって変形させられる。このようにして、図6に示されるように、タンク400がかしめプレート300にかしめ固定される。以上が、熱交換器1の全体構成である。
次に、かしめプレート300の梁部330に設けられたリブ331の効果について説明する。波かしめ部340にかしめ荷重が掛けられて変形させられる際に、かしめ荷重は、波かしめ部340、タンク400の開口部420、内周部320を介して梁部330に伝わる。発明者らは、図9に示された構造にかしめ荷重が掛かったときの梁部330の変形量をシミュレーションで解析した。その結果を図10A、10Bに示す。
図10Aに示されるように、梁部330にリブ331が設けられていない構成では、梁部330はタンク400側に大きく湾曲した。一方、図10Bに示されるように、梁部330にリブ331が設けられた構成では、梁部330の変形はわずかであった。リブ331が設けられていない構成とリブ331が設けられた構成では、変形量の比は100:18だった。なお、図5に示すリブ331の中央を高くした形状ではさらに大きな変形抑制効果を得ることができる。
リブ331は、梁部330の断面係数を増加させることができるので、梁部330の剛性を向上させることができる。このため、タンク400がかしめプレート300にかしめ固定される際のかしめ荷重に対して梁部330を変形させにくくすることができる。したがって、リブ331によって梁部330の変形を抑制することができる。
そして、波かしめ部340にかしめ荷重が掛かると、タンク400の開口部420を介して溝部310の側壁部311のうちの底壁部312側がコア200を押すように変形する。このとき、波かしめ部340に大きなかしめ荷重が掛かると、溝部310が最外部に位置するアウターフィン220を押し付ける。このため、フィン座屈が発生してしまう。
しかし、本実施形態では、かしめプレート300の梁部330にリブ331が設けられているので、梁部330がかしめ荷重に耐えられる。したがって、かしめ固定の際のコア200への変形をかしめプレート300そのもので抑制できるので、フィン座屈を抑制することができる。また、フィン座屈によるクーリングプレート210の破損の発生を回避することができる。このため、クーリングプレート210から水が漏れるということも起こらず、熱交換器1の耐圧性能の低下も起こらない。
リブ331は、図11~図13に示された変形例に示されるように、その形状を変更することが可能である。
図11の変形例に示されるように、リブ331はコア200側に突き出るように梁部330に設けられていても良い。また、リブ331はR部335を有しないと共に、リブ331の幅が一定になっていても良い。
一方、図12の変形例に示されるように、リブ331は、梁部330の中央部335がタンク400側に凹んだ形状に構成されていても良い。
さらに、図13の変形例に示されるように、リブ331は、梁部330の中央部335がコア200側に凹んだ形状に構成されていると共に、リブ331が溝部310の側壁部311に接続されていても良い。これにより、梁部330の剛性を高めることができる。もちろん、コア200側に凹んだリブ331が溝部310の側壁部311に接続されていなくても良い。
(第2実施形態)
本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について説明する。図14に示されるように、かしめプレート300の波かしめ部340は、切り欠き部341を有している。切り欠き部341は、谷部433側に対応した部分のうちダクト100(コア200)とは反対側の端部342がダクト100(コア200)側に凹んだ部分である。切り欠き部341は、波かしめ部340の端部342がダクト100(コア200)側に向かって幅が狭くなるように形成されている。
本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について説明する。図14に示されるように、かしめプレート300の波かしめ部340は、切り欠き部341を有している。切り欠き部341は、谷部433側に対応した部分のうちダクト100(コア200)とは反対側の端部342がダクト100(コア200)側に凹んだ部分である。切り欠き部341は、波かしめ部340の端部342がダクト100(コア200)側に向かって幅が狭くなるように形成されている。
また、図15に示されるように、かしめ爪幅は谷部433に対応する位置に形成される。そして、切り欠き部341の切り欠き幅は、かしめ爪幅よりも狭い範囲に形成されている。
これにより、波かしめ部340のうち、山部432に対応した部分よりも谷部433に対応した部分のかしめ爪高さが低くなる。言い換えると、波かしめ部340のうちパンチ500によってかしめ荷重が掛けられる部分の長さが小さくなる。かしめ荷重は、かしめ爪高さに比例するので、かしめ爪高さが低くなることでかしめ爪幅に掛かるかしめ荷重を予め小さくすることができる。例えば、切り欠き部341の高さをA、かしめ爪高さをBとすると、かしめ荷重はB/(A+B)に減少する。このため、かしめ荷重が波かしめ部340から内周部320を介して梁部330に伝わりにくくなるので、かしめ荷重によって梁部330の変形を抑制することができる。したがって、第1実施形態と同様に、かしめの際のコア200の変形を抑制することができる。
切り欠き部341は、図16及び図17の変形例に示されるように、その形状を変更することが可能である。図16に示されるように、切り欠き部341は、波かしめ部340の端部342が台形状に切り取られた形状でも良い。また、図17に示されるように、切り欠き部341は、波かしめ部340の端部342が半円状に切り取られた形状でも良い。
(第3実施形態)
本実施形態では、第1、第2実施形態と異なる部分について説明する。図18に示されるように、タンク400の山部432は、波かしめ部340に接触する頂点部434における開口部420の開口方向に垂直な面の断面形状が尖っている。言い換えると、頂点部434の断面形状はV字状になっている。つまり、波かしめ部340に対する頂点部434の接触Rが小さくなっている。ここで、「尖っている」とは、角形状になっていても良いし、角形状の先端が丸まっていても良い。
本実施形態では、第1、第2実施形態と異なる部分について説明する。図18に示されるように、タンク400の山部432は、波かしめ部340に接触する頂点部434における開口部420の開口方向に垂直な面の断面形状が尖っている。言い換えると、頂点部434の断面形状はV字状になっている。つまり、波かしめ部340に対する頂点部434の接触Rが小さくなっている。ここで、「尖っている」とは、角形状になっていても良いし、角形状の先端が丸まっていても良い。
これにより、波かしめ部340のうち山部432の頂点部434に接触する部分に応力が集中しやすくなるので、波かしめ部340のうち山部432の頂点部434に接触する部分を変形させやすくすることができる。すなわち、波かしめ部340に掛けるかしめ荷重を小さくすることができる。したがって、かしめ荷重が波かしめ部340から内周部320を介して梁部330に伝わりにくくなるので、かしめプレート300に設けられた梁部330の変形を抑制することができる。また、上記各実施形態と同様に、かしめの際のコア200の変形を抑制することができる。
(他の実施形態)
上記各実施形態で示された熱交換器1の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本開示を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、上記各実施形態では、熱交換器1を水冷式インタークーラとして用いる例を示したが、熱交換器1を他の用途に適用しても良い。
上記各実施形態で示された熱交換器1の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本開示を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、上記各実施形態では、熱交換器1を水冷式インタークーラとして用いる例を示したが、熱交換器1を他の用途に適用しても良い。
また、第1実施形態で示されたリブ331は、梁部330の外縁部334の一方だけに設けられていても良い。さらに、梁部330の外縁部334の一方に設けられたリブ331がコア200側に突き出ており、梁部330の外縁部334の他方に設けられたリブ331がコア200とは反対側に突き出ていても良い。
本開示は実施例を参照して記載されているが、本開示は開示された上記実施例や構造に限定されるものではないと理解される。寧ろ、本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形を包含する。加えて、本開示の様々な要素が、様々な組み合わせや形態によって示されているが、それら要素よりも多くの要素、あるいは少ない要素、またはそのうちの1つだけの要素を含む他の組み合わせや形態も、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
Claims (11)
- 流入口から第1流体を導入すると共に流出口から前記第1流体を排出するように構成されたダクト(100)と、
前記ダクトに収容されており、第2流体と前記ダクトに流れる前記第1流体とを熱交換可能に構成されたコア(200)と、
前記流入口及び前記流出口の開口形状に対応した枠状に形成されていると共に、前記流入口及び前記流出口に固定されたかしめプレート(300)と、
前記かしめプレートにかしめ固定されたタンク(400)と、
を備え、
前記かしめプレートは、当該かしめプレートの内周部(320)のうちの異なる2カ所を繋ぐ梁部(330)を有し、
前記梁部は、前記コア側及び前記コアとは反対側のいずれか一方または両方に突き出たリブ(331)を有している熱交換器。 - 前記リブは、前記内周部に接続された一端部(332)から他端部(333)まで連続して設けられている請求項1に記載の熱交換器。
- 前記リブは、前記梁部の外縁部(334)が傾斜させられて構成されている請求項1または2に記載の熱交換器。
- 前記外縁部は、前記内周部の周方向にR状に接続されたR部(335)を有している請求項3に記載の熱交換器。
- 前記リブは、前記梁部の中央部(335)が凹んだ形状に構成されている請求項1または2に記載の熱交換器。
- 前記かしめプレートは、前記ダクトの外壁面(101)に固定された側壁部(311)を有し、
前記リブは、前記側壁部に接続されている請求項5に記載の熱交換器。 - 前記タンクは、前記かしめプレート側の開口部(420)の外周面(431)に、山部(432)と谷部(433)とが前記開口部の周方向に交互に設けられた外周部(430)を有し、
前記かしめプレートは、前記外周部を覆うと共に、前記谷部に対応した部分が当該谷部に対応した形状になっていることで前記外周部を波状にかしめ固定する波かしめ部(340)を有し、
前記波かしめ部は、前記谷部側に対応した部分のうち前記コアとは反対側の端部(342)が前記コア側に凹んでいると共に、前記谷部に対応する位置のかしめ爪幅よりも狭い範囲に形成された切り欠き部(341)を有している請求項1ないし6のいずれか1つに記載の熱交換器。 - 前記タンクは、前記かしめプレート側の開口部(420)の外周面(431)に、山部(432)と谷部(433)とが前記開口部の周方向に交互に設けられた外周部(430)を有し、
前記かしめプレートは、前記外周部を覆うと共に、前記谷部に対応した部分が当該谷部に対応した形状になっていることで前記外周部を波状にかしめ固定する波かしめ部(340)を有し、
前記山部は、前記波かしめ部に接触する頂点部(434)における前記開口部の開口方向に垂直な面の断面形状が尖っている請求項1ないし7のいずれか1つに記載の熱交換器。 - 流入口から第1流体を導入すると共に流出口から前記第1流体を排出するように構成されたダクト(100)と、
前記ダクトに収容されており、第2流体と前記ダクトに流れる前記第1流体とを熱交換可能に構成されたコア(200)と、
前記流入口及び前記流出口の開口形状に対応した枠状に形成されていると共に、前記流入口及び前記流出口に固定されたかしめプレート(300)と、
前記かしめプレートにかしめ固定されたタンク(400)と、
を備え、
前記タンクは、前記かしめプレート側の開口部(420)の外周面(431)に、山部(432)と谷部(433)とが前記開口部の周方向に交互に設けられた外周部(430)を有し、
前記かしめプレートは、
当該かしめプレートの内周部(320)のうちの異なる2カ所を繋ぐ梁部(330)と、
前記外周部を覆うと共に、前記谷部に対応した部分が当該谷部に対応した形状になっていることで前記外周部を波状にかしめ固定する波かしめ部(340)と、
を有し、
前記波かしめ部は、前記谷部側に対応した部分のうち前記コアとは反対側の端部(342)が前記コア側に凹んでいると共に、前記谷部に対応する位置のかしめ爪幅よりも狭い範囲に形成された切り欠き部(341)を有している熱交換器。 - 前記山部は、前記波かしめ部に接触する頂点部(434)における前記開口部の開口方向に垂直な面の断面形状が尖っている請求項9に記載の熱交換器。
- 流入口から第1流体を導入すると共に流出口から前記第1流体を排出するように構成されたダクト(100)と、
前記ダクトに収容されており、第2流体と前記ダクトに流れる前記第1流体とを熱交換可能に構成されたコア(200)と、
前記流入口及び前記流出口の開口形状に対応した枠状に形成されていると共に、前記流入口及び前記流出口に固定されたかしめプレート(300)と、
前記かしめプレートにかしめ固定されたタンク(400)と、
を備え、
前記タンクは、前記かしめプレート側の開口部(420)の外周面(431)に、山部(432)と谷部(433)とが前記開口部の周方向に交互に設けられた外周部(430)を有し、
前記かしめプレートは、
当該かしめプレートの内周部(320)のうちの異なる2カ所を繋ぐ梁部(330)と、
前記外周部を覆うと共に、前記谷部に対応した部分が当該谷部に対応した形状になっていることで前記外周部を波状にかしめ固定する波かしめ部(340)と、
を有し、
前記山部は、前記波かしめ部に接触する頂点部(434)における前記開口部の開口方向に垂直な面の断面形状が尖っている熱交換器。
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| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
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