WO2019163973A1 - 熱交換器のタンク構造 - Google Patents

Abstract

熱交換器において、タンク本体の両側壁間を橋部７で架橋し、それによって熱交換器の各部へ均一な流体１０の供給を行うこと。 入口３と開口１の長手方向の端部との中間位置で、その開口１と底面２との深さ方向の中間位置に橋部７を配置する。そして、その橋部７と底面２との間に狭空間８を形成し、そこを通る流体１０の流速を増速する。

Description

熱交換器のタンク構造

　本発明は、エンジン冷却水冷却用ラジエータや、インタークーラにおけるタンク構造であって、内部を流通する流体を各部に均一に供給するものに関する。

　下記特許文献１に記載の熱交換器ヘッダボックスおよび、それに対応する熱交換器は、熱交換器のタンクの両側壁間にタイロッドが架橋され、それがタンクの開口間に挿入されることにより、熱交換器の作動時に、タンクの流体の内圧に耐えるものである。
　同様の構造は、特許文献２にも記載されている。

特表２０１４−５０２３３５号公報 仏国特許第２６１４９８０号明細書

　上記、タンク本体の内部にタイロッド等の内リブを架橋する従来技術は、流体の内圧に対する対策を目的としていた。
　本発明は、タンク本体の両側壁間を架橋する橋部を積極的に利用し、それにより熱交換器の各部に流体の均一な供給を行うことを目的とする。

　請求項１に記載の本発明は、一端部に方形の細長い開口１を有し、その開口１の長手方向に沿って一対の側壁１ａが立設されると共に、その開口１に対向して底面２が形成され、その開口１の長手方向の中間部で、前記底面２に隣接して流体の入口３が形成され、その開口１に直交する横断面が、その入口３から開口１の長手方向の端部に至る程小さく形成されているタンク本体４と、
　前記開口１を被嵌するヘッダプレート５と、
　前記ヘッダプレート５に端部が挿通されて、開口１の長手方向に定間隔に並列された多数のチューブ６と、を具備する熱交換器のタンク構造において、
　タンク本体４は、開口１の長手方向の端部と前記入口３との中間位置で且つ、前記開口１と前記底面２との深さ方向の中間位置で、前記一対の側壁１ａ間を架橋する橋部７が存在し、
　前記橋部７は、前記底面２との間の空間を狭くした狭空間８を有し、
　前記狭空間８を通過する流体の流速が増速されることにより、前記開口１の長手方向の端部およびその近傍の流体の流通を改善することを特徴とする熱交換器のタンク構造である。
　請求項２に記載の本発明は、前記橋部７は、その横断面が偏平で、前記流体の流通方向に沿って厚みが次第に厚く形成された請求項１に記載の熱交換器のタンク構造である。
　請求項３に記載の本発明は、前記橋部７は、前記底面２側の平面１４が前記ヘッダプレート５の面１３に対して１度~１５度となるように傾斜された請求項１または請求項２のいずれかに記載の熱交換器のタンク構造である。
　請求項４に記載の本発明は、前記橋部７は、前記流体の流通方向の幅Ｌが５ｍｍ以上に形成された請求項１~請求項３のいずれかに記載の熱交換器のタンク構造である。

　請求項１に記載の発明は、タンク本体４の入口３と、開口１の長手方向の端部との中間位置で且つ、タンクの横断面の中間位置に橋部７を形成して、その橋部７と底面２との間に狭空間８を設ける。そして、その狭空間８を通過する流体の流速を増速させる。それにより開口１の長手方向の端部およびその近傍の流体の流通を改善し、熱交換器全体の熱交換を促進する。また、その橋部７は、橋部７とタンク本体４の底面２との間の流体の流れを整流して可及的に均一な流れを確保し、各チューブ６に流体の均一な供給を実現できる。さらには、橋部７がタンク本体４の剛性および耐圧性を確保する。
　請求項２に記載の発明は、橋部７の横断面を偏平にし、且つ流体の流通方向に沿って厚みを次第に厚くしたものである。それにより、狭空間８の流体の流通をより促進し、熱交換を改善することができる。
　請求項３に記載の発明は、橋部７の底面２側の平面１４が、ヘッダプレート５の面１３に対して１度~１５度となるように傾斜されたので、熱交換の効率を確実に改善することができる。
　請求項４に記載の発明は、橋部７の幅Ｌを流体の流通方向に５ｍｍ以上確保したので、熱交換の効率を確実に改善することができる。

　図１は本発明の熱交換器のタンク構造の要部縦断面図。
　図２は図１のＩＩ部拡大図。
　図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図。

　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、本発明の熱交換器のタンク構造である。
　この熱交換器は、上下一対（下部側は省略する）のタンク本体４と、その開口１を被嵌するヘッダプレート５と、ヘッダプレート５に両端が挿通された多数のチューブ６と、各チューブ６間に配置されたコルゲート型のフィン１５とを有する。そして、そのヘッダプレート５とチューブ６とフィン１５とで、熱交換器コア１６を形成する。また、熱交換器コア１６のヘッダプレート５の外周には環状溝が形成されており、タンク本体４の開口１がシールパッキン１２を介してその環状溝に嵌入され、タンク本体４の外周が、かしめられて熱交換器を構成するものである。
　タンク本体４は、その縦断面（タンクの長手方向に平行な断面）が、図１に示す如く、山形に形成されている。その山形の頂部はこの例では全体の右側に寄った位置に配置されている。そして、その頂部に入口３が開口する。タンク本体４の開口１は、方形に形成され、その開口１に直行する横断面は、その頂部から長手方向の両端に向かって、次第に小さくなるように形成されている。
　このタンク本体４は、図３に示す如く、方形の開口１から平行な一対の側壁１ａが立ち上げられ、その頂部において中心線が、側壁１ａに対してＬ字状に曲折されている。そして、入口３の中心部において、補強リブ９が開口１に直行する方向に位置して、一対の側壁１ａ間に配置されている。図１において補強リブ９の下端部は、ヘッダプレート５から所定距離離間する。この補強リブ９は、入口３に流入する流体１０の内圧に対して、タンク本体４が幅方向に拡開することを防止する。
　それにより、開口１外周を被嵌するヘッダプレート５とタンク本体４との液密性を保持する。
（本発明の特徴）
　ここにおいて、本発明の特徴は、タンク本体４の開口１の長手方向の端部と、流体の入口３との中間位置に橋部７を設けた点である。この橋部７は開口１に直交する横断面において、開口１と底面２との中間位置に配置され、且つ、この例では橋部７は開口１よりも底面２寄りに配置されている。
　橋部７は、一対の対抗する側壁１ａ間に架橋され、その横断面は、開口１の幅方向に偏平に形成されている。また、その厚みは、流体１０の流通方向の下流ほど厚く形成されている。さらに、図２において、その橋部７の上面側は平面に形成され、その平面１４とヘッダプレート５の面１３とのなす角θが１度~１５度に形成されている。好ましくは、その中間値の７度程度である。また、橋部７の流体１０の流通方向の幅Ｌを、５ｍｍ以上に形成することができる。この幅Ｌは、流体１０の流速に応じてより長くすることができる。
（作用）
　この実施例において、入口３から流入した流体１０は、橋部７の存在により、その流れを底面２方向に導く。即ち、橋部７と底面２との間の狭空間８を流通する流体１０は、橋部７によって向きを変更されるとともに、その流速が増速される。
　すると、入口３から流入した流体１０は、開口１の長手方向の端部では、より流速が増加する。その結果、入口３から流入した流体１０は、その長手方向の端部と、中間部とでより均等に分配される。それにより、各部におけるチューブ６内の流体１０の供給を可及的に均一に行い、全体として、各部の熱交換の効率を向上する。橋部７の下方に周りこんだ流体は、下向きの矢印が示すように、その近傍のチューブに供給される。
　次に、橋部７は、入口３と開口１の長手方向の端部との中間において、タンク本体４の剛性を高めるとともに、流体１０に対する耐圧性を向上する。
　なお、この例では、入口３が開口１の長手方向の一端寄りに配置されているため、橋部７の位置が入口３と開口１の他端との中間に一つのみ配置されている。これに加えて、補強リブ９と開口１の図において右端との中間にさらに、新たな橋部７を設けても良い。
　さらに、橋部７は、その橋部７と底面２との間の流体を整流して各部におけるチューブ６への供給を可及的に均一にする。
　この発明のタンク構造は、上流側のタンク本体４に橋部７が設けられていれば、その効果を発揮することができる。

　本発明は、熱交換器として、自動車用ラジエータ、自動車用インタークーラ、その他の熱交換器に適用することができる。

　１　開口
　１ａ　側壁
　２　底面
　３　入口
　４　タンク本体
　５　ヘッダプレート
　６　チューブ
　７　橋部
　８　狭空間
　９　補強リブ
　１０　流体
　１２　シールパッキン
　１３　面
　１４　平面
　１５　フィン
　１６　熱交換器コア
　θ　角
　Ｌ　幅

Claims (4)

1. 　一端部に方形の細長い開口（１）を有し、その開口（１）の長手方向に沿って一対の側壁（１ａ）が立設されると共に、その開口（１）に対向して底面（２）が形成され、その開口（１）の長手方向の中間部で、前記底面（２）に隣接して流体の入口（３）が形成され、その開口（１）に直交する横断面が、その入口（３）から開口（１）の長手方向の端部に至る程小さく形成されているタンク本体（４）と、
   　前記開口（１）を被嵌するヘッダプレート（５）と、
   　前記ヘッダプレート（５）に端部が挿通されて、開口（１）の長手方向に定間隔に並列された多数のチューブ（６）と、を具備する熱交換器のタンク構造において、
   　タンク本体（４）は、開口（１）の長手方向の端部と前記入口（３）との中間位置で且つ、前記開口（１）と前記底面（２）との深さ方向の中間位置で、前記一対の側壁（１ａ）間を架橋する橋部（７）が存在し、
   　前記橋部（７）は、前記底面（２）との間の空間を狭くした狭空間（８）を有し、
   　前記狭空間（８）を通過する流体の流速が増速されることにより、前記開口（１）の長手方向の端部およびその近傍の流体の流通を改善することを特徴とする熱交換器のタンク構造。
2. 　前記橋部（７）は、その横断面が偏平で、前記流体の流通方向に沿って厚みが次第に厚く形成された請求項１に記載の熱交換器のタンク構造。
3. 　前記橋部（７）は、前記底面（２）側の平面（１４）が前記ヘッダプレート（５）の面（１３）に対して１度~１５度となるように傾斜された請求項１または請求項２のいずれかに記載の熱交換器のタンク構造。
4. 　前記橋部（７）は、前記流体の流通方向の幅Ｌが５ｍｍ以上に形成された請求項１~請求項３のいずれかに記載の熱交換器のタンク構造。

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