WO2020158364A1 - 熱交換器 - Google Patents

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WO2020158364A1
WO2020158364A1 PCT/JP2020/000819 JP2020000819W WO2020158364A1 WO 2020158364 A1 WO2020158364 A1 WO 2020158364A1 JP 2020000819 W JP2020000819 W JP 2020000819W WO 2020158364 A1 WO2020158364 A1 WO 2020158364A1
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core plate
heat exchanger
space
tank
rigid
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PCT/JP2020/000819
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梓樺 王
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株式会社デンソー
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    • F28F2275/00—Fastening; Joining
    • F28F2275/04—Fastening; Joining by brazing

Definitions

  • the present disclosure relates to a heat exchanger that performs heat exchange between a fluid and air.
  • the vehicle is equipped with a heat exchanger that exchanges heat between fluid and air.
  • a heat exchanger that exchanges heat between fluid and air.
  • An example of such a heat exchanger is a radiator that cools cooling water that has passed through an internal combustion engine or the like and has a high temperature by exchanging heat with air.
  • the heat exchanger described in Patent Document 1 below includes a tank and a plurality of tubes connected to the tank. Two spaces are formed inside the tank. High-temperature cooling water that has passed through the internal combustion engine is supplied to the first tank chamber, which is one of the spaces. The second tank chamber, which is the other space, is supplied with low-temperature cooling water that has passed through an electric motor or the like.
  • the tank includes a core plate to which each tube is connected.
  • a plurality of insertion holes for inserting and brazing the tube are formed in the core plate.
  • a plurality of tubes through which high temperature cooling water flows and a plurality of tubes through which low temperature cooling water flows are connected to a single core plate. ..
  • the dimension along the longitudinal direction tends to increase relatively greatly due to thermal expansion.
  • the dimension along the longitudinal direction does not increase significantly due to thermal expansion. Therefore, the force that the core plate receives from the thermally expanding tube varies greatly depending on the location.
  • boundary portion When the portion of the core plate facing the boundary between the first tank chamber and the second tank chamber is referred to as a “boundary portion”, the boundary portion and its vicinity are accompanied by the thermal expansion of the tube as described above. Large distortion tends to occur. As a result, there is a possibility that a part of the tube joined to the part will be damaged.
  • the present disclosure aims to provide a heat exchanger capable of suppressing the strain generated in the core plate.
  • the heat exchanger according to the present disclosure is a heat exchanger that performs heat exchange between a fluid and air, is a tubular member through which a fluid flows, and is arranged so as to be lined up in the stacking direction.
  • a tank having a plurality of tubes and a core plate to which the tubes are connected is provided.
  • Insertion holes through which the tubes are inserted are formed in the core plate so as to be lined up in the stacking direction.
  • the core plate When a part of the core plate facing the boundary between the first space and the second space is defined as a boundary part, the core plate has a single or a plurality of insertion holes formed at positions on the boundary part side. A rigid portion for increasing the rigidity of the core plate is provided so as to overlap with.
  • the heat exchanger with the above structure is provided with a rigid part for increasing the rigidity of the core plate.
  • the rigid portion is provided so as to overlap with a single or a plurality of insertion holes formed on the boundary side. That is, the rigid portion is provided so as to overlap the portion where the distortion due to the thermal expansion of the tube is most likely to occur in the joint portion between the tube and the core plate, and the rigidity of the portion is increased by the rigid portion. .. This makes it possible to suppress the strain generated in the core plate by the rigid portion.
  • a heat exchanger capable of suppressing the strain generated in the core plate.
  • FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of the heat exchanger according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing an internal structure of a portion A in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a core plate included in the heat exchanger of FIG.
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a core plate included in the heat exchanger of FIG. 1.
  • FIG. 5 is a view showing a VV cross section of FIG.
  • FIG. 6 is a view showing a VI-VI cross section of FIG.
  • FIG. 7: is a figure which shows the structure of the core plate which the heat exchanger of FIG. 1 has.
  • FIG. 8 is a figure which shows the structure of the core plate which the heat exchanger of FIG. 1 has, and the tube penetrated by the core plate.
  • FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a rigid portion formed on the core plate.
  • FIG. 10 is a graph showing the relationship between the shape of the rigid portion and the maximum strain value.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining the relationship between the shape of the rigid portion and the maximum strain value.
  • FIG. 12 is a figure which shows the structure of the core plate which the heat exchanger which concerns on 2nd Embodiment has.
  • FIG. 13 is a figure which shows the structure of the core plate which the heat exchanger which concerns on 3rd Embodiment has.
  • FIG. 14 is a figure which shows the structure of the core plate which the heat exchanger which concerns on 4th Embodiment has.
  • FIG. 15 is a view showing a cross section taken along line XV-XV of FIG.
  • FIG. 16 is a figure which shows the structure of the core plate which the heat exchanger which concerns on 5th Embodiment has.
  • FIG. 17 is a view showing a cross section taken along line XVII-
  • the heat exchanger 10 is mounted on a vehicle (not shown) and is a heat exchanger configured as a radiator for cooling an internal combustion engine of the vehicle.
  • the heat exchanger 10 is supplied with a fluid whose temperature has risen through an internal combustion engine and a fluid whose temperature has risen through an electric motor or an electric power converter mounted on the vehicle.
  • each of the above-mentioned fluids is cooled by heat exchange with air, and its temperature is lowered.
  • the heat exchanger 10 is configured as a heat exchanger that exchanges heat between the fluid and the air.
  • cooling water made of LLC is used in the present embodiment, but other fluids may be used.
  • the heat exchanger 10 includes a tank 300, a tank 600, a tube 700, and a fin 800.
  • the tank 300 is a container for receiving cooling water supplied from the outside.
  • the tank 300 is arranged in the upper side portion of the heat exchanger 10.
  • the tank 300 has a core plate 100 and a tank member 200.
  • the core plate 100 is a plate-shaped member made of metal.
  • a tube 700 described below is connected to the core plate 100. The specific shape of the core plate 100 will be described later.
  • the tank member 200 is a member in which a space for storing cooling water is formed, and is made of resin in this embodiment.
  • the tank member 200 has a shape in which the lower side portion is opened, and the core plate 100 is provided so as to cover the opened portion.
  • the core plate 100 is fixed to the tank member 200 by caulking with the seal member 301 interposed between the core plate 100 and the tank member 200. Note that only a part of the seal member 301 is shown in FIG.
  • the tank 600 is a container for receiving the cooling water that has passed through the tube 700 and discharging the cooling water to the outside.
  • the tank 600 is arranged in the lower side portion of the heat exchanger 10.
  • the shape of the tank 600 is substantially vertically symmetrical with respect to the shape of the tank 300.
  • the tank 600 has a core plate 400 and a tank member 500.
  • the core plate 400 is a plate-shaped member made of metal.
  • the tube 700 is connected to the core plate 400.
  • the tank member 500 is a member in which a space for storing cooling water is formed, and is made of resin in this embodiment.
  • the tank member 200 has a shape in which the upper side portion is opened, and the core plate 400 is provided so as to cover the opened portion.
  • the core plate 400 is fixed to the tank member 500 by caulking with a seal member (not shown) interposed between the core plate 400 and the tank member 500.
  • the tube 700 is a tubular member through which cooling water flows.
  • a plurality of tubes 700 are provided, and they are stacked and arranged so as to be lined up in the left-right direction in FIG.
  • the direction in which the plurality of tubes 700 are arranged side by side is also referred to as the “stacking direction” below.
  • Each tube 700 is arranged with its longitudinal direction aligned with the vertical direction.
  • the upper end of the tube 700 is connected to the core plate 100, and the lower end is connected to the core plate 400.
  • the tubes 700 connect the internal space of the tank 300 and the internal space of the tank 600.
  • the cooling water supplied to the tank 300 passes through the inside of each tube 700 and reaches the tank 600. At that time, heat exchange is performed between the high-temperature cooling water passing inside the tube 700 and the low-temperature air passing outside the tube 700, and the cooling water lowers the temperature.
  • the fin 800 is a corrugated fin formed by bending a metal plate.
  • the fins 800 are arranged so as to extend over the entire space between the respective tubes 700, but only a part thereof is shown in FIG. 1.
  • the fins 800 are brazed to the tubes 700 on the left and right sides thereof.
  • the direction in which air passes through the heat exchanger 10 and the direction from the front side to the back side of the paper is the x direction, and the x axis is set along the same direction.
  • the direction in which the plurality of tubes 700 are arranged and which extends from the left side to the right side is the y direction, and the y axis is set along the same direction.
  • the y direction is equal to the stacking direction described above.
  • the direction from the lower side to the upper side along the longitudinal direction of the tube 700 is the z direction, and the z axis is set along the same direction.
  • description will be given using the x direction, the y direction, and the z direction defined as described above.
  • a portion of the heat exchanger 10 in which the plurality of tubes 700 and the fins 800 are stacked is a portion where heat is exchanged between cooling water and air, and is also called a so-called “heat exchange core portion”. Part. Both sides of the heat exchange core portion along the stacking direction are sandwiched by a pair of side plates 910 and 920. Each of the side plates 910 and 920 is a plate-shaped member made of metal, and is provided as a member for reinforcing the heat exchange core portion.
  • the side plate 910 is provided at a position on the ⁇ y direction side of the heat exchange core section.
  • the upper end of the side plate 910 is connected to the core plate 100, and the lower end thereof is connected to the core plate 400.
  • the side plate 920 is provided at a position on the y direction side of the heat exchange core portion.
  • the upper end of the side plate 920 is connected to the core plate 100, and the lower end is connected to the core plate 400.
  • the fin 800 described above is also provided at a position between the side plate 910 and the tube 700 and a position between the side plate 920 and the tube 700.
  • the tank member 200 is provided with a first portion 210, a second portion 220, and a third portion 230.
  • the first portion 210 extends from the end portion of the tank member 200 on the ⁇ y direction side to a position on the y direction side with respect to the center along the y direction.
  • the second portion 220 extends from the end of the tank member 200 on the y direction side toward the ⁇ y direction side.
  • the third portion 230 is provided at a position between the first portion 210 and the second portion 220.
  • a first space SP1 is formed inside the first portion 210
  • a second space SP2 is formed inside the second portion 220
  • an inside of the third portion 230 is formed.
  • Both the first space SP1 and the second space SP2 are spaces for storing cooling water inside.
  • the third space SP3 is a space connected to the outside air via the opening 231, and cooling water is not supplied to the third space SP3.
  • one tube 700A is connected to the third space SP3.
  • the tube 700A has the same shape as the other tubes 700, but is provided as a "dummy tube” through which cooling water does not flow.
  • the tube 700A will also be referred to as “dummy tube 700A” below.
  • the tank member 500 is also provided with the first portion 510, the second portion 520, and the third portion 530 similar to the above.
  • the first portion 510 is a portion provided on the ⁇ z direction side of the first portion 210.
  • the second portion 520 is a portion provided at a position on the ⁇ z direction side of the second portion 220.
  • the third portion 530 is a portion provided at a position on the ⁇ z direction side of the third portion 230.
  • the first portion 210 is provided with a first supply unit 211.
  • the 1st supply part 211 is a part which receives the cooling water after passing through an internal combustion engine.
  • the cooling water supplied to the first supply unit 211 passes through the insides of the plurality of tubes 700 connected to the first space SP1 and then is supplied to the first portion 510 of the tank 600.
  • the first discharge portion 511 is provided in the first portion 510.
  • the first discharge part 511 is a part for discharging the cooling water from the first part 510 to the outside.
  • the cooling water discharged from the first discharge part 511 is supplied again to the internal combustion engine to be used for cooling the internal combustion engine.
  • the second supply part 221 is provided in the second part 220.
  • the 2nd supply part 221 is a part which receives the cooling water after passing through an electric motor and a power converter.
  • the cooling water supplied to the second supply unit 221 passes through the insides of the plurality of tubes 700 connected to the second space SP2, and then is supplied to the second portion 520 of the tank 600.
  • the second portion 520 is provided with a second discharge part 521.
  • the second discharge part 521 is a part for discharging the cooling water from the second part 520 to the outside.
  • the cooling water discharged from the second discharge part 521 is again supplied to the electric motor and the power converter and used for cooling the electric motor and the like.
  • the first space SP1 and the second space SP2 which are spaces for storing the cooling water and are separated from each other, are formed to be lined up in the stacking direction. Has been done.
  • the temperature of the cooling water supplied to the first space SP1 is higher than the temperature of the cooling water supplied to the second space SP2. The same applies to the tank 600.
  • the configuration of the core plate 100 will be described mainly with reference to FIGS. 3 to 9.
  • the shape of the core plate 400 included in the tank 600 is vertically symmetrical with the core plate 100. Therefore, only the configuration of the core plate 100 will be described below, and the description of the core plate 400 will be omitted.
  • FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the portion of the core plate 100 to which the tube 700A is connected and the vicinity thereof as viewed from the z direction side.
  • FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a cross section of the portion cut along the yz plane.
  • 5 is a view showing a VV cross section of FIG. 3
  • FIG. 6 is a view showing a VI-VI cross section of FIG.
  • FIG. 7 is a perspective view of a portion of the core plate 100 shown in FIG.
  • FIG. 8 is a perspective view of the core plate 100 and one tube 700 connected thereto.
  • Extending part 160 is formed from the outer peripheral side end of core plate 100 so as to extend toward the z direction side. When viewed from the z direction side as in FIG. 3, the extending portion 160 is formed along the entire outer periphery of the core plate 100. The extending portion 160 is a portion that is caulked while the tank member 200 is housed inside and is fixed to the tank member 200.
  • a seal surface SL1 for contacting the seal member 301 is formed on the surface of the core plate 100 on the z direction side along the vicinity of the extending portion 160.
  • the seal member 301 is a substantially annular member arranged along the extending portion 160, and is made of, for example, rubber.
  • the seal member 301 provides a watertight seal between the core plate 100 and the tank member 200.
  • a plurality of insertion holes 110 are formed in the core plate 100. These insertion holes 110 are through holes through which the respective tubes 700 are inserted, and are formed so as to be lined up in the stacking direction. As shown in FIGS. 4 and 7, the core plate 100 is formed with the protrusions 120 corresponding to the respective tubes 700. In the protruding portion 120, the core plate 100 protrudes toward the z direction side. The insertion hole 110 is formed so as to penetrate the tip of the protrusion 120 along the z direction. The tube 700 inserted through the insertion hole 110 is brazed to the inner surface of the protrusion 120 and is supported by the protrusion 120.
  • the reference numeral “110A” is attached to the plurality of insertion holes 110 into which the tube 700A is particularly inserted.
  • the insertion hole 110 is also referred to as “insertion hole 110A”.
  • the reference numeral “120A” is attached to the plurality of protrusions 120 in which the insertion hole 110A is formed.
  • the protrusion 120 is also referred to as “protrusion 120A”.
  • the portion around the protrusion 120A is a sealing surface SL0 having the same height as the sealing surface SL1.
  • the seal member 301 has not only an annular portion arranged along the extending portion 160 but also a portion extending linearly along the x direction from the middle thereof. This prevents the inflow of cooling water into the third space SP3 and the tube 700A.
  • the sealing surface SL0 is a portion of the sealing member 301, which is in contact with the linearly extending portion along the x direction as described above.
  • the portion where the seal surface SL0 and the protrusion 120A are formed that is, the portion that faces the third space SP3 is the portion that faces the boundary between the first space SP1 and the second space SP2. You can therefore, the relevant portion is also referred to as “boundary portion BD” below.
  • a portion of the core plate 100 inside the seal surface SL1 and denoted by reference numeral 101 in FIGS. 3 and 4 is a surface having the same height as the seal surface SL1 and the seal surface SL0. ..
  • this portion will also be referred to as “first flat surface portion 101 ”.
  • Three protrusions 120 are formed on each of the first flat surface portions 101 formed on both sides of the boundary portion BD along the y direction.
  • a portion of the core plate 100 inside the sealing surface SL1 and denoted by reference numeral 102 in FIG. 3, FIG. 4 and the like is a surface protruding in the z direction side from the first plane portion 101. There is. Hereinafter, this portion will also be referred to as a "second plane portion 102". A single protrusion 120 is formed on each second flat surface portion 102.
  • a portion of the core plate 100 inside the sealing surface SL1 and denoted by reference numeral 103 in FIG. 3 and FIG. 4 is a surface further projecting in the z direction than the second flat surface portion 102. ing. Hereinafter, this portion will also be referred to as “third plane portion 103”. All the remaining protrusions 120 are formed on the respective third flat surface portions 103.
  • a plurality of ribs 170 are formed on the third flat surface portion 103. The rib 170 is formed by deforming a portion of the third flat surface portion 103, which is located between the protruding portions 120 adjacent to each other, so as to project in the ⁇ z direction. By forming such ribs 170, the overall rigidity of the core plate 100 is improved.
  • the core plate 100 having the above shape can be formed, for example, by subjecting a metal plate to a plurality of press workings.
  • the tube 700 expands in size along the z direction due to thermal expansion, but the expansion amount is relatively large.
  • the expansion amount due to the thermal expansion of the tube 700 is indicated by an arrow AR1.
  • the tube 700 also expands in dimension along the z direction due to thermal expansion, but the expansion amount is relatively small.
  • the expansion amount due to the thermal expansion of the tube 700 is indicated by an arrow AR2.
  • the portion on the ⁇ y direction side of the boundary BD receives a force from the tube 700 along the arrow AR1 and tends to be largely displaced in the z direction.
  • the portion on the y direction side of the boundary portion BD tends to be displaced to the z direction side by receiving a force from the tube 700 along the arrow AR2. Therefore, in the boundary portion BD of the core plate 100 and its vicinity, a large strain tends to occur due to the thermal expansion of the tube 700. As a result, a part of the tube 700 joined to the relevant part may be damaged and the cooling water may leak to the outside.
  • the strain generated in the core plate 100 is suppressed.
  • the core plate 100 has a rigid portion 150 formed therein.
  • the core plate 100 is recessed backward toward the z direction, that is, toward the inside of the tank 300.
  • the rigid portion 150 is formed to extend linearly along the y direction.
  • the rigid portion 150 is formed so as to overlap the three insertion holes 110 formed in the first flat surface portion 101.
  • the rigid portion 150 for increasing the rigidity of the core plate 100 is provided so as to overlap the plurality of insertion holes 110 formed at the position on the boundary portion BD side.
  • the “plurality of insertion holes 110 formed at the position on the boundary BD side” is closest to the boundary BD among the group of insertion holes 110 formed in one of the first space SP1 and the second space SP2. It is a plurality of insertion holes 110 including the insertion hole 110 located at the position. The larger the number of the insertion holes 110 that overlap the rigid portion 150, the smaller the strain generated in the core plate 100.
  • the rigid portion 150 is provided in each of the portion of the core plate 100 facing the first space SP1 and the portion of the core plate 100 facing the second space SP2. That is, the rigid portions 150 are provided at positions on both sides with the boundary portion BD interposed therebetween. Since the rigid portion 150 is provided so as to cover the entire portion of the core plate 100 where distortion is likely to occur, the core plate 100 has a greater rigidity than the rigid portion 150 provided on only one side of the boundary portion BD. It is possible to further suppress the strain generated in 100.
  • the number of the insertion holes 110 that overlap the rigid portion 150 on the first space SP1 side and the number of the insertion holes 110 that overlap the rigid portion 150 on the second space SP2 side are equal to each other. Has become.
  • the rigid portion 150 suppresses the strain in a well-balanced manner on both the ⁇ y direction side and the y direction side of the boundary portion BD, so that the strain generated in the core plate 100 is further suppressed.
  • the insertion hole 110 that overlaps the rigid portion 150 on the first space SP1 side is formed.
  • the number and the number of the insertion holes 110 that overlap the rigid portion 150 on the second space SP2 side may be different from each other.
  • the boundary tube BD is connected to the dummy tube 700A through which the fluid does not flow.
  • the rigid portion 150 is provided in the core plate 100 at a position that does not overlap the insertion hole 110A through which the dummy tube 700A is inserted.
  • the insertion hole 110A corresponds to the “dummy insertion hole” in this embodiment.
  • two rigid portions 150 are formed on one first flat surface portion 101.
  • Each rigid portion 150 is provided so as to overlap an end portion of the insertion hole 110 along the y direction.
  • the “y direction” mentioned here is a direction perpendicular to both the longitudinal direction and the stacking direction of the tube 700, and corresponds to the “width direction” of the insertion hole 110.
  • the end portion in the width direction of the insertion hole 110 is easily affected by the thermal expansion of the tube 700, and is the portion in which the largest distortion is likely to occur in the vicinity of the insertion hole 110.
  • the rigid portion 150 is formed so as to overlap the portion in which the strain easily occurs, the strain can be efficiently suppressed.
  • FIG. 9 a portion of the core plate 100 in which the rigid portion 150 is formed is cut along the xz plane, and a cross section when viewed from the ⁇ y direction is schematically drawn.
  • the position of the cross section is the same as the position of the cross section indicated by VV in FIG.
  • the tube 700 depicted in FIG. 9 is the tube 700 arranged at the position closest to the boundary portion BD side among the three tubes 700 connected to the first flat surface portion 101. For this reason, the rigid portion 150 is not provided at a position on the farther side of the drawing than the tube 700, and the protruding portion 120 is connected to the sealing surface SL0.
  • the core plate 100 is recessed in the z direction.
  • the dimension along the same direction of the portion retreated in the z direction, that is, the amount of retreat is shown as H.
  • the above H is set so that the height of the rigid portion 150 inside the tank 300 is lower than the height of the second plane portion 102 and the third plane portion 103.
  • FIG. 10 shows the relationship between the amount of recession indicated by H and the maximum value of strain.
  • the maximum strain value decreases.
  • the maximum value of the strain is a substantially constant value.
  • the maximum value of strain tends to increase again. Specifically, when the amount of retreat exceeds 1.5 mm, the maximum value of strain increases.
  • FIG. 11 shows a cross section of a portion of the core plate 100 to which the tube 700 shown in FIG. 9 is connected, taken along the yz plane.
  • a rigid portion 150 is formed at a portion on the ⁇ y direction side of the tube 700. Therefore, the height of the core plate 100 is higher than that of the portion on the y direction side of the tube 700. In this way, in the vicinity of the tube 700 arranged at the position closest to the boundary BD, the shapes of the core plates 100 on both sides of the tube 700 are asymmetric.
  • brazing materials FL1 and FL2 for joining the tube 700 and the core plate 100 are shown.
  • the brazing material FL1 is a brazing material that joins the portion of the core plate 100 on the y direction side of the tube 700 to the tube 700.
  • the brazing material FL2 is a brazing material that joins the tube 700 to the portion of the core plate 100 on the ⁇ y direction side of the tube 700.
  • a fillet made of the brazing material FL1 or the like is formed between the core plate 100 and the tube 700.
  • the fillet shapes of the brazing filler metal FL1 and the brazing filler metal FL2 are different from each other in the cross section of FIG.
  • these brazing materials are one in total, and are arranged so as to surround the circumference of the tube 700.
  • the brazing filler metal FL1 and the brazing filler metal FL2 having different heights and shapes are connected to each other on the back side and the front side of the paper surface of FIG.
  • the shape of the brazing filler metal becomes distorted at the connecting portion of the brazing filler metal, and stress concentration is likely to occur.
  • the retreat amount H is preferably 0.5 mm or more and 1.5 mm or less. Therefore, in the present embodiment, in the portion of the rigid portion 150 that overlaps with the insertion hole 110 formed at the position closest to the dummy tube 700A side, the core plate 100 moves toward the inside of the tank 300 by 0.
  • the rigid portion 150 is formed so as to retract in the range of 5 mm or more and 1.5 mm or less. This ensures that the distortion generated in the core plate 100 is suppressed.
  • the shape of the rigid portion 150 for suppressing the distortion of the core plate 100 may be different from that of the present embodiment.
  • the plate thickness of the core plate 100 may be increased at the position of the rigid portion 150.
  • the cost of parts increases. From the viewpoint of suppressing the component cost, it is preferable to form the rigid portion 150 by retracting the core plate 100 in the z direction side as in the present embodiment.
  • the force from the tube 700 that thermally expands acts on the core plate 100 at the joint portion by brazing.
  • the position of the joint portion at the center in the width direction of the tube 700 is indicated by the symbol B.
  • Most of the force from the thermally expanding tube 700 acts on the core plate 100 at the z-coordinate of the position indicated by the symbol B.
  • the rigid portion 150 is formed by retracting the core plate 100 in the z direction. Therefore, the position of the joint portion in the portion where the rigid portion 150 is formed is the position indicated by the symbol C in FIG. 9. The position is a position on the z direction side with respect to the position indicated by the symbol B.
  • the position of the joint portion receiving the force from the tube 700 in the width direction end portion of the insertion hole 110 is another portion indicated by the symbol B. It is further away from the z direction than. As a result, it is possible to particularly suppress the distortion caused by the force received from the tube 700 at the widthwise end of the insertion hole 110.
  • the position of the tip of the rigid portion 150 inside the tank 300 is lower than the position of the inner surface of the second plane portion 102 or the third plane portion 103. That is, the z-coordinate of the tip of the rigid portion 150 is smaller than the z-coordinate of the z-direction side surface of the second plane portion 102 or the like.
  • the second plane portion 102 and the third plane portion 103 can be referred to as “a plane portion in which the insertion hole 110 that does not overlap the rigid portion 150 is formed” of the core plate 100. In such a configuration, the core plate 100 can be easily formed by subjecting the metal plate to a plurality of press workings.
  • position of the inner surface of the second flat surface portion 102 or the third flat surface portion 103 means a flat surface of the second flat surface portion 102 excluding a portion where the protrusion 120 and the insertion hole 110 are formed.
  • the position that is, the position of a plane portion perpendicular to the z axis.
  • the second embodiment will be described with reference to FIG.
  • the shape of the core plate 100 is different from that of the first embodiment, and the other points are the same as those of the first embodiment.
  • points different from the first embodiment will be mainly described, and description of points common to the first embodiment will be appropriately omitted.
  • the number of insertion holes 110 formed in the first flat surface portion 101 is one.
  • the rigid portion 150 is provided so as to overlap the single insertion hole 110 formed at the position closest to the boundary portion BD side.
  • the strain should be sufficiently suppressed even with such a configuration. You can thus, the number of insertion holes 110 that overlap the rigid portion 150 may be appropriately adjusted according to the temperature difference of the cooling water, the shape of the tube 700, and the like.
  • the third embodiment will be described with reference to FIG.
  • the shape of the core plate 100 is different from that of the first embodiment, and the other points are the same as those of the first embodiment.
  • points different from the first embodiment will be mainly described, and description of points common to the first embodiment will be appropriately omitted.
  • two insertion holes 110A are formed, and these are formed so as to be lined up along the y direction.
  • a dummy tube 700A through which cooling water does not flow is inserted into and bonded to each of the insertion holes 110A.
  • the number of dummy tubes 700A is increased in this way to set the boundary BD. It is effective to secure a wide range.
  • the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 14 and 15.
  • the shape of the core plate 100 is different from that of the first embodiment, and the other points are the same as those of the first embodiment.
  • points different from the first embodiment will be mainly described, and description of points common to the first embodiment will be appropriately omitted.
  • FIG. 14 is a drawing of the core plate 100 according to the present embodiment, drawn from the same viewpoint as FIG. 3.
  • FIG. 15 is a view showing a cross section taken along line XV-XV of FIG.
  • three rigid portions 150 are formed on one first flat surface portion 101, and these are formed so as to be lined up along the x direction.
  • the pair of rigid portions 150 arranged at both end portions along the x direction are the same as those in the first embodiment of FIG. 3, and overlap the end portions in the width direction of the insertion hole 110.
  • the rigid portion 150 arranged at the center position along the x direction is added in the present embodiment and overlaps with the central portion of the insertion hole 110 in the width direction.
  • the shapes of the three rigid portions 150 are the same as each other.
  • a plurality of rigid portions 150 are provided on each of the first space SP1 side and the second space SP2 side. Some of these rigid portions 150 are provided so as to overlap the end portion of the insertion hole 110 along the width direction. Even in such a mode, the same effects as those described in the first embodiment can be obtained.
  • the number of the rigid portions 150 provided so as to overlap the end portions of the insertion hole 110 along the width direction can be appropriately changed. However, it is preferable that at least one rigid portion 150 is provided so as to overlap an end portion of the insertion hole 110 along the width direction.
  • the fifth embodiment will be described with reference to FIGS. 16 and 15.
  • the shape of the core plate 100 is different from that of the first embodiment, and the other points are the same as those of the first embodiment.
  • points different from the first embodiment will be mainly described, and description of points common to the first embodiment will be appropriately omitted.
  • FIG. 16 is a diagram of the core plate 100 according to the present embodiment, drawn from the same viewpoint as in FIG.
  • FIG. 17 is a view showing a cross section taken along line XVII-XVII of FIG.
  • substantially the entire first flat surface portion 101 recedes inward toward the inside of the tank 300, whereby the rigid portion 150 is formed. That is, the rigid portion 150 of the present embodiment is provided so as to overlap the entire plurality of insertion holes 110. Even in such a mode, the same effects as those described in the first embodiment can be obtained.
  • the number of insertion holes 110 formed in one first flat surface portion 101 that is, the number of insertion holes 110 that overlap the rigid portion 150 is three.
  • the number of the insertion holes 110 formed in one first flat surface portion 101 may be one as in the second embodiment of FIG. That is, the rigid portion 150 may be provided so as to overlap the entire single insertion hole 110.

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Abstract

熱交換器（１０）は、内部を流体が流れる管状の部材であって、積層方向に沿って並ぶように配置された複数のチューブ（７００）と、それぞれの前記チューブが接続されたコアプレート（１００）、を有するタンク（３００）と、を備える。前記タンクには、流体を貯えるための空間であって互いに分離された第１空間（ＳＰ１）と第２空間（ＳＰ２）とが、前記積層方向に沿って並ぶように形成されている。前記コアプレートには、それぞれのチューブが挿通される挿通穴（１１０）が前記積層方向に沿って並ぶように形成されている。前記コアプレートのうち、前記第１空間と前記第２空間との境界に対向する部分を境界部（ＢＤ）としたときに、前記コアプレートには、前記境界部側となる位置に形成されている単一又は複数の前記挿通穴と重なるように、前記コアプレートの剛性を高めるための剛性部（１５０）が設けられている。

Description

熱交換器 関連出願の相互参照
　本出願は、2019年2月1日に出願された日本国特許出願2019-016917号に基づくものであって、その優先権の利益を主張するものであり、その特許出願の全ての内容が、参照により本明細書に組み込まれる。
　本開示は、流体と空気との間で熱交換を行う熱交換器に関する。
　車両には、流体と空気との間で熱交換を行う熱交換器が設けられる。このような熱交換器としては、例えば、内燃機関等を通過して高温となった冷却水を、空気との熱交換によって冷却するラジエータが挙げられる。
　下記特許文献１に記載されている熱交換器では、タンクと、当該タンクに接続された複数のチューブと、を備えた構成となっている。タンクの内側には２つの空間が形成されている。一方の空間である第１タンク室には、内燃機関を通った高温の冷却水が供給される。他方の空間である第２タンク室には、電動モータ等を通った低温の冷却水が供給される。
　この熱交換器では、複数のチューブが、第１タンク室及び第２タンク室のいずれかに接続されている。第１タンク室に接続されたチューブには、高温の冷却水が流れる。第２タンク室に接続されたチューブには、低温の冷却水が流れる。この熱交換器では、互いに温度の異なる２種類の冷却水を、それぞれ空気との熱交換によって冷却することが可能となっている。
特開２０１２－２１５３６６号公報
　上記特許文献１に記載されている熱交換器では、タンクは、それぞれのチューブが接続されるコアプレートを備えている。コアプレートには、チューブを挿通しろう接するための挿通穴が複数形成されている。上記特許文献１に記載された構成の熱交換器では、高温の冷却水が流れる複数のチューブと、低温の冷却水が流れる複数のチューブとが、単一のコアプレートに対して接続されている。
　高温の冷却水が流れるチューブでは、その長手方向に沿った寸法が熱膨張によって比較的大きく増加しようとする。これに対し、低温の冷却水が流れるチューブでは、その長手方向に沿った寸法が熱膨張によって大きくは増加しない。このため、熱膨張するチューブからコアプレートが受ける力は、場所によって大きく異なってしまう。
　コアプレートのうち、上記の第１タンク室と第２タンク室との境界に対向する部分を「境界部」とすると、境界部やその近傍においては、上記のようなチューブの熱膨張に伴って大きな歪みが生じる傾向がある。その結果、当該部分に接合された一部のチューブが破損してしまう可能性がある。
　本開示は、コアプレートに生じる歪みを抑制することのできる熱交換器、を提供することを目的とする。
　本開示に係る熱交換器は、流体と空気との間で熱交換を行う熱交換器であって、内部を流体が流れる管状の部材であって、積層方向に沿って並ぶように配置された複数のチューブと、それぞれのチューブが接続されたコアプレート、を有するタンクと、を備える。タンクには、流体を貯えるための空間であって互いに分離された第１空間と第２空間とが、積層方向に沿って並ぶように形成されている。コアプレートには、それぞれのチューブが挿通される挿通穴が積層方向に沿って並ぶように形成されている。コアプレートのうち、第１空間と第２空間との境界に対向する部分を境界部としたときに、コアプレートには、境界部側となる位置に形成されている単一又は複数の挿通穴と重なるように、コアプレートの剛性を高めるための剛性部が設けられている。
　上記構成の熱交換器では、コアプレートの剛性を高めるための剛性部が設けられている。この剛性部は、境界部側となる位置に形成されている単一又は複数の挿通穴と重なるように設けられている。つまり、チューブとコアプレートとの接合部分のうち、チューブの熱膨張に起因した歪みが最も生じやすい部分と重なるように剛性部が設けられており、当該部分の剛性が剛性部によって高められている。これにより、コアプレートに生じる歪みを、剛性部によって抑制することが可能となる。
　本開示によれば、コアプレートに生じる歪みを抑制することのできる熱交換器、が提供される。
図１は、第１実施形態に係る熱交換器の全体構成を示す図である。 図２は、図１におけるＡ部の内部構造を示す図である。 図３は、図１の熱交換器が有するコアプレートの構成を示す図である。 図４は、図１の熱交換器が有するコアプレートの構成を示す図である。 図５は、図３のＶ－Ｖ断面を示す図である。 図６は、図３のＶＩ－ＶＩ断面を示す図である。 図７は、図１の熱交換器が有するコアプレートの構成を示す図である。 図８は、図１の熱交換器が有するコアプレート、及びコアプレートに挿通されたチューブの構成を示す図である。 図９は、コアプレートに形成された剛性部の構成を示す図である。 図１０は、剛性部の形状と、歪みの最大値との関係を示すグラフである。 図１１は、剛性部の形状と、歪みの最大値との関係について説明するための図である。 図１２は、第２実施形態に係る熱交換器、が有するコアプレートの構成を示す図である。 図１３は、第３実施形態に係る熱交換器、が有するコアプレートの構成を示す図である。 図１４は、第４実施形態に係る熱交換器、が有するコアプレートの構成を示す図である。 図１５は、図１４のＸＶ－ＸＶ断面を示す図である。 図１６は、第５実施形態に係る熱交換器、が有するコアプレートの構成を示す図である。 図１７は、図１６のＸＶＩＩ－ＸＶＩＩ断面を示す図である。
　以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
　第１実施形態について説明する。本実施形態に係る熱交換器１０は、不図示の車両に搭載されるものであって、当該車両の内燃機関等を冷却するためのラジエータとして構成された熱交換器である。熱交換器１０には、内燃機関を通り温度の上昇した流体と、上記車両に搭載された電動モータや電力変変換器を通り温度の上昇した流体と、がそれぞれ供給される。熱交換器１０では、上記それぞれの流体が空気との熱交換により冷却され、その温度を低下させる。このように、熱交換器１０は、流体と空気との間で熱交換を行う熱交換器として構成されている。上記の流体としては、本実施形態ではＬＬＣからなる冷却水が用いられるのであるが、他の流体が用いられてもよい。
　図１に示されるように、熱交換器１０は、タンク３００と、タンク６００と、チューブ７００と、フィン８００と、を備えている。
　タンク３００は、外部から供給された冷却水を受け入れるための容器である。タンク３００は、熱交換器１０のうち上方側部分に配置されている。タンク３００は、コアプレート１００とタンク部材２００とを有している。コアプレート１００は、金属からなる板状の部材である。コアプレート１００には後述のチューブ７００が接続されている。コアプレート１００の具体的な形状については後に説明する。
　タンク部材２００は、冷却水を貯えるための空間が内部に形成された部材であって、本実施形態では樹脂により形成されている。タンク部材２００は、その下方側部分が開放された形状となっており、当該開放された部分を覆うように上記のコアプレート１００が設けられている。コアプレート１００は、タンク部材２００との間にシール部材３０１を介在させた状態で、タンク部材２００に対して加締めにより固定されている。尚、シール部材３０１は、その一部のみが図２において示されている。
　タンク６００は、チューブ７００を通った冷却水を受け入れて、これを外部へと排出するための容器である。タンク６００は、熱交換器１０のうち下方側部分に配置されている。タンク６００の形状は、タンク３００の形状に対して概ね上下対称な形状となっている。
タンク６００は、コアプレート４００とタンク部材５００とを有している。コアプレート４００は、金属からなる板状の部材である。コアプレート４００にはチューブ７００が接続されている。
　タンク部材５００は、冷却水を貯えるための空間が内部に形成された部材であって、本実施形態では樹脂により形成されている。タンク部材２００は、その上方側部分が開放された形状となっており、当該開放された部分を覆うように上記のコアプレート４００が設けられている。コアプレート４００は、タンク部材５００との間に不図示のシール部材を介在させた状態で、タンク部材５００に対して加締めにより固定されている。
　チューブ７００は、内部を冷却水が流れる管状の部材である。チューブ７００は複数設けられており、これらが図１における左右方向に沿って並ぶように積層配置されている。複数のチューブ７００が並んでいる方向のことを、以下では「積層方向」とも称する。
　それぞれのチューブ７００は、その長手方向を鉛直方向に沿わせた状態で配置されている。チューブ７００の上端はコアプレート１００に接続されており、下端はコアプレート４００に接続されている。タンク３００の内部空間と、タンク６００の内部空間との間は、それぞれのチューブ７００によって連通されている。タンク３００に供給された冷却水は、それぞれのチューブ７００の内側を通ってタンク６００へと到達する。その際、チューブ７００の内側を通る高温の冷却水と、チューブ７００の外側を通る低温の空気との間で熱交換が行われ、冷却水はその温度を低下させる。
　フィン８００は、金属板を折り曲げることにより形成されたコルゲートフィンである。フィン８００は、それぞれのチューブ７００の間の空間全体に亘るように配置されているのであるが、図１においてはその一部のみが図示されている。フィン８００は、その左右両側にあるチューブ７００に対してろう接されている。フィン８００が設けられていることにより、空気との接触面積が大きくなっており、冷却水と空気との間における熱交換の効率が高められている。
　図１においては、熱交換器１０を空気が通過する方向であって、紙面手前側から奥側へと向かう方向がｘ方向となっており、同方向に沿ってｘ軸が設定されている。また、複数のチューブ７００が並ぶ方向であって、左側から右側へと向かう方向がｙ方向となっており、同方向に沿ってｙ軸が設定されている。ｙ方向は、上記の積層方向に等しい。図１においては更に、チューブ７００の長手方向に沿って下方側から上方側へと向かう方向がｚ方向となっており、同方向に沿ってｚ軸が設定されている。以降においては、上記のように定義されたｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向を用いて説明を行う。
　熱交換器１０のうち、複数のチューブ７００及びフィン８００が積層されている部分は、冷却水と空気との間で熱交換が行われる部分であって、所謂「熱交換コア部」とも称される部分である。熱交換コア部のうち積層方向に沿った両側は、一対のサイドプレート９１０、９２０によって挟み込まれている。サイドプレート９１０、９２０は、いずれも金属からなる板状の部材であって、熱交換コア部を補強するための部材として設けられている。
　サイドプレート９１０は、熱交換コア部の－ｙ方向側となる位置に設けられている。サイドプレート９１０の上端はコアプレート１００に接続されており、下端はコアプレート４００に接続されている。サイドプレート９２０は、熱交換コア部のｙ方向側となる位置に設けられている。サイドプレート９２０の上端はコアプレート１００に接続されており、下端はコアプレート４００に接続されている。先に述べたフィン８００は、サイドプレート９１０とチューブ７００との間となる位置、及び、サイドプレート９２０とチューブ７００との間となる位置にも設けられている。
　図１及び図２を参照しながら、タンク部材２００等の具体的な構成について説明する。タンク部材２００には、第１部分２１０と、第２部分２２０と、第３部分２３０と、が設けられている。第１部分２１０は、タンク部材２００のうち－ｙ方向側の端部から、ｙ方向に沿った中央よりもｙ方向側となる位置まで伸びている。第２部分２２０は、タンク部材２００のうちｙ方向側の端部から－ｙ方向側へと伸びている。第３部分２３０は、第１部分２１０と第２部分２２０との間となる位置に設けられている。
　図２に示されるように、第１部分２１０の内側には第１空間ＳＰ１が形成されており、第２部分２２０の内側には第２空間ＳＰ２が形成されており、第３部分２３０の内側には第３空間ＳＰ３が形成されている。これら３つの空間は互いに分離された空間となっており、ｙ方向、すなわち積層方向に沿って並ぶように形成されている。
　第１空間ＳＰ１及び第２空間ＳＰ２は、いずれも内部に冷却水を貯えるための空間となっている。一方、第３空間ＳＰ３は、開口２３１を介して外気に繋がった空間となっており、第３空間ＳＰ３には冷却水が供給されない。図２に示されるように、第３空間ＳＰ３には一本のチューブ７００Ａが接続されている。チューブ７００Ａは、他のチューブ７００と同一の形状を有するものではあるが、内部を冷却水の流れない「ダミーチューブ」として設けられている。チューブ７００Ａのことを、以下では「ダミーチューブ７００Ａ」とも表記する。
　タンク部材５００にも、上記と同様の第１部分５１０、第２部分５２０、及び第３部分５３０が設けられている。第１部分５１０は、第１部分２１０の－ｚ方向側となる位置に設けられた部分である。第２部分５２０は、第２部分２２０の－ｚ方向側となる位置に設けられた部分である。第３部分５３０は、第３部分２３０の－ｚ方向側となる位置に設けられた部分である。
　第１部分２１０には、第１供給部２１１が設けられている。第１供給部２１１は、内燃機関を通った後の冷却水を受け入れる部分である。第１供給部２１１に供給された冷却水は、第１空間ＳＰ１に繋がる複数のチューブ７００の内側を通った後、タンク６００の第１部分５１０へと供給される。第１部分５１０には、第１排出部５１１が設けられている。第１排出部５１１は、第１部分５１０から外部へと冷却水を排出するための部分である。第１排出部５１１から排出された冷却水は、再び内燃機関へと供給されて、内燃機関の冷却に供される。
　第２部分２２０には、第２供給部２２１が設けられている。第２供給部２２１は、電動モータや電力変変換器を通った後の冷却水を受け入れる部分である。第２供給部２２１に供給された冷却水は、第２空間ＳＰ２に繋がる複数のチューブ７００の内側を通った後、タンク６００の第２部分５２０へと供給される。第２部分５２０には、第２排出部５２１が設けられている。第２排出部５２１は、第２部分５２０から外部へと冷却水を排出するための部分である。第２排出部５２１から排出された冷却水は、再び電動モータや電力変変換器へと供給されて、電動モータ等の冷却に供される。
　このように、熱交換器１０が備えるタンク３００には、冷却水を貯えるための空間であって互いに分離された第１空間ＳＰ１と第２空間ＳＰ２とが、積層方向に沿って並ぶように形成されている。第１空間ＳＰ１に供給される冷却水の温度は、第２空間ＳＰ２に供給される冷却水の温度に比べて高くなっている。タンク６００においても同様である。
　コアプレート１００の構成について、図３乃至図９を主に参照しながら説明する。尚、タンク６００が有するコアプレート４００の形状は、コアプレート１００と上下対称な形状である。このため、以下においてはコアプレート１００の構成についてのみ説明し、コアプレート４００については説明を省略する。
　図３は、コアプレート１００のうちチューブ７００Ａが接続される部分及びその近傍の構成を、ｚ方向側から見て描いた図である。また、図４は、当該部分をｙ－ｚ平面で切断した場合の模式的に断面を描いた図である。図５は、図３のＶ－Ｖ断面を示す図であり、図６は、図３のＶＩ－ＶＩ断面を示す図である。図７は、コアプレート１００のうち概ね図２に示されている部分を斜視図として描いた図である。図８は、コアプレート１００及びこれに接続された１本のチューブ７００を斜視図として描いた図である。
　コアプレート１００の外周側端部からは、ｚ方向側に向かって伸びるように延在部１６０が形成されている。図３のようにｚ方向側から見た場合において、延在部１６０は、コアプレート１００の外周全体に沿って形成されている。延在部１６０は、その内側にタンク部材２００を収容した状態で加締められ、タンク部材２００に対して固定される部分となっている。
　コアプレート１００のうちｚ方向側の表面には、上記の延在部１６０の近傍に沿って、シール部材３０１を当接させるためのシール面ＳＬ１が形成されている。シール部材３０１は、延在部１６０に沿って配置される概ね環状の部材であって、例えばゴムによって形成されている。シール部材３０１によってコアプレート１００とタンク部材２００との間が水密にシールされる。
　コアプレート１００には挿通穴１１０が複数形成されている。これらの挿通穴１１０は、それぞれのチューブ７００が挿通される貫通穴であり、積層方向に沿って並ぶように形成されている。図４や図７等に示されるように、コアプレート１００には、それぞれのチューブ７００に対応するように突出部１２０が形成されている。突出部１２０においては、コアプレート１００がｚ方向側に向けて突出している。挿通穴１１０は、突出部１２０の先端をｚ方向に沿って貫くように形成されている。挿通穴１１０に挿通されたチューブ７００は、突出部１２０の内面に対してろう接されており、突出部１２０によって支持されている。
　尚、図３等においては、複数の挿通穴１１０のうち特にチューブ７００Ａが挿通されるものに、符号「１１０Ａ」が付してある。以下では、当該挿通穴１１０のことを「挿通穴１１０Ａ」とも表記する。同様に、図３においては、複数の突出部１２０のうち特に挿通穴１１０Ａが形成されているものに、符号「１２０Ａ」が付してある。以下では、当該突出部１２０のことを「突出部１２０Ａ」とも表記する。
　図３及び図６に示されるように、コアプレート１００のｚ方向側の表面のうち、突出部１２０Ａの周囲の部分は、シール面ＳＬ１と同一の高さを有するシール面ＳＬ０となっている。シール部材３０１は、延在部１６０に沿って配置される環状の部分の他、その途中からｘ方向に沿って直線状に伸びる部分も有している。これにより、第３空間ＳＰ３やチューブ７００Ａに対する冷却水の流入が防止されている。シール面ＳＬ０は、シール部材３０１のうち、上記のようにｘ方向に沿って直線状に伸びる部分が当接する部分となっている。
　コアプレート１００のうち、シール面ＳＬ０や突出部１２０Ａが形成されている部分、すなわち第３空間ＳＰ３と対向する部分は、第１空間ＳＰ１と第２空間ＳＰ２との境界に対向する部分、ということができる。このため、当該部分のことを以下では「境界部ＢＤ」とも表記する。
　コアプレート１００のうちシール面ＳＬ１の内側の部分であって、図３や図４等において符号１０１が付されている部分は、シール面ＳＬ１やシール面ＳＬ０と同じ高さの面となっている。当該部分のことを、以下では「第１平面部１０１」とも表記する。ｙ方向に沿って境界部ＢＤの両側に形成された第１平面部１０１のそれぞれには、突出部１２０が３つずつ形成されている。
　コアプレート１００のうちシール面ＳＬ１の内側の部分であって、図３や図４等において符号１０２が付されている部分は、第１平面部１０１よりもｚ方向側に突出した面となっている。当該部分のことを、以下では「第２平面部１０２」とも表記する。それぞれの第２平面部１０２には単一の突出部１２０が形成されている。
　コアプレート１００のうちシール面ＳＬ１の内側の部分であって、図３や図４等において符号１０３が付されている部分は、第２平面部１０２よりも更にｚ方向側に突出した面となっている。当該部分のことを、以下では「第３平面部１０３」とも表記する。それぞれの第３平面部１０３には、残り全ての突出部１２０が形成されている。第３平面部１０３には、複数のリブ１７０が形成されている。リブ１７０は、第３平面部１０３のうち、互いに隣り合う突出部１２０の間となる部分を、－ｚ方向に向けて突出するように変形させたものである。このようなリブ１７０が形成されていることで、コアプレート１００の全体の剛性が向上している。
　以上のような形状を有するコアプレート１００は、例えば、金属板に対して複数回のプレス加工を施すことによって形成することができる。
　先に述べたように、第１空間ＳＰ１及びこれに繋がるチューブ７００では、内燃機関を通過した後の比較的高温の冷却水が流れる。このため、当該チューブ７００は熱膨張によってｚ方向に沿った寸法が拡大するのであるが、その拡大量は比較的大きくなっている。図７においては、当該チューブ７００の熱膨張による拡大量が矢印ＡＲ１で示されている。
　一方、第２空間ＳＰ２及びこれに繋がるチューブ７００では、電動モータ等を通過した後の比較的低温の冷却水が流れる。このため、当該チューブ７００も熱膨張によってｚ方向に沿った寸法が拡大するのであるが、その拡大量は比較的小さくなっている。図７においては、当該チューブ７００の熱膨張による拡大量が矢印ＡＲ２で示されている。
　境界部ＢＤの近傍においては、境界部ＢＤよりも－ｙ方向側の部分が、チューブ７００から矢印ＡＲ１に沿った力を受けることによりｚ方向側へと大きく変位しようとする。一方、境界部ＢＤよりもｙ方向側の部分は、チューブ７００から矢印ＡＲ２に沿った力を受けることによりｚ方向側へと小さく変位しようとする。このため、コアプレート１００のうち境界部ＢＤやその近傍においては、チューブ７００の熱膨張に伴って大きな歪みが生じる傾向がある。その結果、当該部分に接合された一部のチューブ７００が破損し、冷却水が外部へと漏出てしまう可能性がある。
　そこで、本実施形態に係る熱交換器１０は、コアプレート１００の形状を工夫することにより、コアプレート１００に生じる歪みを抑制することとしている。
　図３や図５、図７、図８等に示されるように、本実施形態に係るコアプレート１００には剛性部１５０が形成されている。剛性部１５０においては、コアプレート１００がｚ方向側に向けて、すなわちタンク３００の内側に向けて凹状に後退している。剛性部１５０は、ｙ方向に沿って直線状に伸びるように形成されている。図３のようにｚ方向側から見た場合において、剛性部１５０は、第１平面部１０１に形成された３つの挿通穴１１０と重なるように形成されている。このような剛性部１５０が形成されることで、当該部分においてはコアプレート１００の曲げに対する剛性が高められている。このため、図７の矢印ＡＲ１や矢印ＡＲ２に示される方向の力が、各チューブ７００からコアプレート１００に対し加えられても、コアプレート１００に生じる歪みは、剛性部１５０が形成されていない従来の場合に比べて小さくなっている。
　このように本実施形態では、境界部ＢＤ側となる位置に形成されている複数の挿通穴１１０と重なるように、コアプレート１００の剛性を高めるための剛性部１５０が設けられている。「境界部ＢＤ側となる位置に形成されている複数の挿通穴１１０」とは、第１空間ＳＰ１又は第２空間ＳＰ２の一方に形成された一群の挿通穴１１０のうち、最も境界部ＢＤ寄りとなる位置にある挿通穴１１０を含む複数の挿通穴１１０のことである。剛性部１５０と重なる挿通穴１１０の数が多くなる程、コアプレート１００に生じる歪みは小さくなる。
　剛性部１５０は、コアプレート１００のうち第１空間ＳＰ１と対向する部分、及び、コアプレート１００のうち第２空間ＳＰ２と対向する部分、のそれぞれに設けられている。つまり、境界部ＢＤを間に挟んで両側となる位置に剛性部１５０が設けられている。コアプレート１００のうち歪みが生じやすい部分の全体をカバーするように剛性部１５０が設けられているので、境界部ＢＤの一方側にのみ剛性部１５０が設けられている場合に比べて、コアプレート１００に生じる歪みを更に抑制することが可能となっている。
　本実施形態では更に、第１空間ＳＰ１側において剛性部１５０と重なる挿通穴１１０の数と、第２空間ＳＰ２側において剛性部１５０と重なる挿通穴１１０の数と、が互いに等しく、いずれも３となっている。その結果、境界部ＢＤの－ｙ方向側とｙ方向側の両側で、剛性部１５０による歪みの抑制がバランスよく均等に行われるので、コアプレート１００で生じる歪みが更に抑制されるという効果が得られる。
　尚、第１空間ＳＰ１側において生じる歪みの大きさと、第２空間ＳＰ２側において生じる歪みの大きさとが極端に違うような場合には、第１空間ＳＰ１側において剛性部１５０と重なる挿通穴１１０の数と、第２空間ＳＰ２側において剛性部１５０と重なる挿通穴１１０の数と、を互いに異ならせてもよい。
　先に述べたように、境界部ＢＤには、内部を流体の流れないダミーチューブ７００Ａが接続されている。剛性部１５０は、コアプレート１００のうち、ダミーチューブ７００Ａが挿通される挿通穴１１０Ａと重ならない位置に設けられている。挿通穴１１０Ａは、本実施形態における「ダミー挿通穴」に該当するものである。
　剛性部１５０が上記のような位置に設けられることで、境界部ＢＤのうち挿通穴１１０と挿通穴１１０Ａとの間となる部分には、シール部材３０１を当接させるための平坦なシール面ＳＬ０を形成することが可能となっている。
　本実施形態では、１つの第１平面部１０１において２つの剛性部１５０が形成されている。それぞれの剛性部１５０は、挿通穴１１０のうちｙ方向に沿った端部と重なるように設けられている。ここでいう「ｙ方向」は、チューブ７００の長手方向及び積層方向のいずれに対しても垂直な方向であって、挿通穴１１０の「幅方向」に該当する。
　挿通穴１１０の幅方向における端部は、チューブ７００の熱膨張に伴う影響を受けやすく、挿通穴１１０近傍の中でも最も大きな歪みが生じやすい部分となっている。本実施形態では、このように歪みが生じやすい部分と重なるように剛性部１５０が形成されているので、効率よく歪みを抑制することが可能となっている。
　図９には、コアプレート１００のうち剛性部１５０が形成されている部分をｘ－ｚ平面に沿って切断し、これを－ｙ方から見た場合における断面が模式的に描かれている。当該断面の位置は、図３においてＶ－Ｖで示される断面の位置と同じである。図９に描かれているチューブ７００は、第１平面部１０１に接続された３つのチューブ７００のうち、最も境界部ＢＤ側となる位置に配置されたチューブ７００である。このため、当該チューブ７００よりも更に紙面奥側となる位置においては剛性部１５０が設けられておらず、突出部１２０からシール面ＳＬ０へと繋がっている。
　先に述べたように、剛性部１５０においては、コアプレート１００がｚ方向側に向けて凹状に後退している。図９では、このようにｚ方向に後退している部分の同方向に沿った寸法、すなわち後退量が、Ｈとして示されている。本実施形態では、タンク３００の内側における剛性部１５０の高さが、第２平面部１０２や第３平面部１０３の高さよりも低くなるように、上記のＨが設定されている。
　本発明者らが実験等を行って確認したところによれば、図９のＨで示される後退量の大きさに応じて、コアプレート１００において生じる歪みの最大値が変化するという知見が得られている。図１０には、Ｈで示される後退量と、歪みの最大値との関係が示されている。
　同図に示されるように、後退量が０から大きくなって行くに従って、歪の最大値は小さくなって行く。後退量が０．５以上になると、歪の最大値は概ね一定の値となっている。その後、後退量を更に大きくして行くと、歪の最大値は再び大きくなる傾向がある。具体的には、後退量が１．５ｍｍを超えると歪の最大値が大きくなっている。
　その理由について、図１１を参照しながら説明する。図１１に示されるのは、コアプレート１００のうち、図９に示されるチューブ７００が接続されている部分を、ｙ－ｚ平面に沿って切断した場合の断面である。同図においてチューブ７００よりも－ｙ方向側の部分では、剛性部１５０が形成されている。このため、チューブ７００よりもｙ方向側の部分に比べて、コアプレート１００の高さが高くなっている。このように、最も境界部ＢＤ側となる位置に配置されたチューブ７００の近傍においては、チューブ７００の両側にあるコアプレート１００の形状が非対称となっている。
　図１１においては、チューブ７００とコアプレート１００との間を接合するためのろう材ＦＬ１、ＦＬ２が示されている。ろう材ＦＬ１は、コアプレート１００のうちチューブ７００よりもｙ方向側の部分と、チューブ７００を接合しているろう材である。ろう材ＦＬ２は、コアプレート１００のうちチューブ７００よりも－ｙ方向側の部分と、チューブ７００を接合しているろう材である。コアプレート１００とチューブ７００との間では、ろう材ＦＬ１等によるフィレットが形成されている。
　チューブ７００の両側にあるコアプレート１００の形状が非対称となっているので、図１１の断面においては、ろう材ＦＬ１及びろう材ＦＬ２のそれぞれのフィレット形状は互いに異なっている。しかしながら、これらのろう材は全体では一つであり、チューブ７００の周囲を囲むように配置されている。このため、図１１の紙面奥側及び紙面手前側のそれぞれにおいては、互いに高さや形状の異なるろう材ＦＬ１とろう材ＦＬ２とが繋がっている。その結果、ろう材の接続部分では、ろう材の形状が歪なものとなり、応力集中が生じやすくなっている。
　剛性部１５０の後退量Ｈが大きくなるほど、ろう材ＦＬ１及びろう材ＦＬ２の形状の差が大きくなるので、上記の応力集中も大きくなる。その結果、図１０に示されるように、後退量Ｈが１．５ｍｍを超えると歪の最大値が大きくなってしまうのである。以上に鑑みれば、後退量Ｈは、０．５ｍｍ以上且つ１．５ｍｍ以下とすることが好ましい。そこで、本実施形態では、剛性部１５０のうち、最もダミーチューブ７００Ａ側となる位置に形成された挿通穴１１０と重なっている部分においては、コアプレート１００が、タンク３００の内側に向けて０．５ｍｍ以上且つ１．５ｍｍ以下の範囲で後退するように、剛性部１５０が形成されている。これにより、コアプレート１００で生じる歪みを確実に抑制することとしている。
　ところで、コアプレート１００の歪みを抑制するための剛性部１５０の形状は、本実施形態とは異なるものとしてもよい。例えば、剛性部１５０の位置において、コアプレート１００の板厚を厚くすることとしてもよい。しかしながら、その場合には一部が厚くなった板状部材を用いてコアプレート１００を形成する必要がある。その結果、部品コストが上昇してしまう。部品コストを抑制するという観点からは、本実施形態のように、コアプレート１００をｚ方向側に後退させることにより剛性部１５０を形成した方が好ましい。
　本実施形態のように、コアプレート１００をｚ方向側に後退させることにより剛性部１５０を形成することのもう一つの利点について、引き続き図９を参照しながら説明する。
　熱膨張するチューブ７００からの力は、ろう接による接合部においてコアプレート１００へと働くこととなる。図９においては、チューブ７００の幅方向における中央における接合部の位置が、符号Ｂで示されている。熱膨張するチューブ７００からの力は、その大部分が、符号Ｂで示される位置のｚ座標において、コアプレート１００へと働く。
　本実施形態では、コアプレート１００をｚ方向側に後退させることにより剛性部１５０が形成されている。このため、剛性部１５０が形成されている部分における接合部の位置は、図９において符号Ｃで示される位置となる。当該位置は、符号Ｂで示される位置よりもｚ方向側の位置となっている。
　つまり、本実施形態では、挿通穴１１０のうち幅方向端部、すなわち熱膨張による歪が最も生じやすい部分において、チューブ７００からの力を受ける接合部の位置が、符号Ｂで示される他の部分に比べてｚ方向側へと遠ざけられている。これにより、チューブ７００から受ける力に起因して生じる歪みを、挿通穴１１０の幅方向端部において特に抑制することが可能となっている。
　本実施形態では、タンク３００の内側における剛性部１５０の先端の位置が、第２平面部１０２や第３平面部１０３の内側表面の位置よりも低くなっている。つまり、剛性部１５０の先端のｚ座標が、第２平面部１０２等のｚ方向側表面のｚ座標よりも小さくなっている。第２平面部１０２や第３平面部１０３は、コアプレート１００のうち、「剛性部１５０と重なっていない挿通穴１１０が形成されている平面部」ということができる。このような構成においては、コアプレート１００を、金属板に対して複数回のプレス加工を施すことによって容易に形成することが可能となる。尚、上記における「第２平面部１０２や第３平面部１０３の内側表面の位置」とは、第２平面部１０２のうち、突出部１２０や挿通穴１１０が形成された部分を除く平坦面の位置、すなわち、ｚ軸に対して垂直な平面部分の位置のことである。
　第２実施形態について、図１２を参照しながら説明する。本実施形態では、コアプレート１００の形状においてのみ第１実施形態と異なっており、その他については第１実施形態と同じである。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。
　本実施形態では、第１平面部１０１に形成された挿通穴１１０の数が１となっている。その結果、剛性部１５０は、最も境界部ＢＤ側となる位置に形成されている単一の挿通穴１１０と重なるように設けられている。例えば、熱交換器１０に供給される２つの冷却水の温度差が小さく、コアプレート１００において生じる歪みの大きさが小さい場合には、このような構成であっても歪みを十分に抑制することができる。このように、剛性部１５０と重なる挿通穴１１０の数は、冷却水の温度差やチューブ７００の形状等に応じて、適宜調整すればよい。
　第３実施形態について、図１３を参照しながら説明する。本実施形態では、コアプレート１００の形状においてのみ第１実施形態と異なっており、その他については第１実施形態と同じである。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。
　本実施形態では、挿通穴１１０Ａが２つ形成されており、これらがｙ方向に沿って並ぶように形成されている。それぞれの挿通穴１１０Ａには、内部を冷却水の流れないダミーチューブ７００Ａが挿通され接合される。例えば、熱交換器１０に供給される２つの冷却水の温度差が大きく、コアプレート１００において生じる歪みの大きさが大きい場合には、このようにダミーチューブ７００Ａの本数を増やして、境界部ＢＤを広く確保することが有効である。
　第４実施形態について、図１４及び図１５を参照しながら説明する。本実施形態では、コアプレート１００の形状においてのみ第１実施形態と異なっており、その他については第１実施形態と同じである。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。
　図１４は、本実施形態に係るコアプレート１００を、図３と同様の視点で描いた図である。図１５は、図１４のＸＶ－ＸＶ断面を示す図である。
　本実施形態では、１つの第１平面部１０１において３つの剛性部１５０が形成されており、これらがｘ方向に沿って並ぶように形成されている。これらのうち、ｘ方向に沿った両側端部に配置された一対の剛性部１５０は、図３の第１実施形態と同じものであり、挿通穴１１０の幅方向における端部と重なっている。ｘ方向に沿った中央となる位置に配置された剛性部１５０は、本実施形態において追加されたものであり、挿通穴１１０の幅方向における中央部分と重なっている。３つの剛性部１５０のそれぞれの形状は互いに同じである。
　このように、本実施形態では、剛性部１５０が、第１空間ＳＰ１側及び第２空間ＳＰ２側のそれぞれにおいて複数ずつ設けられている。これらのうち一部の剛性部１５０が、挿通穴１１０のうち幅方向に沿った端部と重なるように設けられている。このような態様であっても、第１実施形態で説明したものと同様の効果を奏する。尚、挿通穴１１０のうち幅方向に沿った端部と重なるように設けられた剛性部１５０の数は適宜変更することができる。ただし、少なくとも１つの剛性部１５０が、挿通穴１１０のうち幅方向に沿った端部と重なるように設けられることが好ましい。
　第５実施形態について、図１６及び図１５を参照しながら説明する。本実施形態では、コアプレート１００の形状においてのみ第１実施形態と異なっており、その他については第１実施形態と同じである。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。
　図１６は、本実施形態に係るコアプレート１００を、図３と同様の視点で描いた図である。図１７は、図１６のＸＶＩＩ－ＸＶＩＩ断面を示す図である。
　本実施形態では、第１平面部１０１の略全体が、タンク３００の内側に向けて凹状に後退しており、これにより剛性部１５０が形成されている。つまり、本実施形態の剛性部１５０は、複数の挿通穴１１０の全体と重なるように設けられている。このような態様であっても、第１実施形態で説明したものと同様の効果を奏する。
　本実施形態では、１つの第１平面部１０１に形成されている挿通穴１１０の数、すなわち、剛性部１５０と重なる挿通穴１１０の数は３となっている。このような態様に換えて、１つの第１平面部１０１に形成されている挿通穴１１０の数を、図１２の第２実施形態のように１としてもよい。つまり、剛性部１５０が、単一の挿通穴１１０の全体と重なるように設けられている態様としてもよい。
　以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

Claims (12)

  1. 　流体と空気との間で熱交換を行う熱交換器（１０）であって、
    　内部を流体が流れる管状の部材であって、積層方向に沿って並ぶように配置された複数のチューブ（７００）と、
    　それぞれの前記チューブが接続されたコアプレート（１００）、を有するタンク（３００）と、を備え、
    　前記タンクには、流体を貯えるための空間であって互いに分離された第１空間（ＳＰ１）と第２空間（ＳＰ２）とが、前記積層方向に沿って並ぶように形成されており、
    　前記コアプレートには、それぞれのチューブが挿通される挿通穴（１１０）が前記積層方向に沿って並ぶように形成されており、
    　前記コアプレートのうち、前記第１空間と前記第２空間との境界に対向する部分を境界部（ＢＤ）としたときに、
    　前記コアプレートには、前記境界部側となる位置に形成されている単一又は複数の前記挿通穴と重なるように、前記コアプレートの剛性を高めるための剛性部（１５０）が設けられている熱交換器。
  2. 　前記剛性部は、前記コアプレートのうち前記第１空間と対向する部分、及び、前記コアプレートのうち前記第２空間と対向する部分、のそれぞれに設けられている、請求項１に記載の熱交換器。
  3. 　前記第１空間側において前記剛性部と重なる前記挿通穴の数と、
    　前記第２空間側において前記剛性部と重なる前記挿通穴の数と、が互いに等しい、請求項２に記載の熱交換器。
  4. 　前記剛性部においては、前記コアプレートが前記タンクの内側に向けて凹状に後退している、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の熱交換器。
  5. 　前記剛性部は、前記境界部側となる位置に形成されている複数の前記挿通穴と重なるように設けられている、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の熱交換器。
  6. 　前記境界部には、内部を流体の流れないダミーチューブ（７００Ａ）が接続されている、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の熱交換器。
  7. 　前記剛性部は、前記コアプレートのうち、前記ダミーチューブが挿通されるダミー挿通穴（１１０Ａ）と重ならない位置に設けられている、請求項６に記載の熱交換器。
  8. 　前記剛性部のうち、最も前記ダミーチューブ側となる位置に形成された前記挿通穴と重なっている部分においては、
    　前記コアプレートが、前記タンクの内側に向けて０．５ｍｍ以上且つ１．５ｍｍ以下の範囲で後退している、請求項７に記載の熱交換器。
  9. 　前記剛性部においては、前記コアプレートが前記タンクの内側に向けて凹状に後退しており、
    　前記タンクの内側における前記剛性部の先端の位置は、
    　前記コアプレートのうち、前記剛性部と重なっていない前記挿通穴が形成されている平面部、よりも低い位置となっている、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の熱交換器。
  10. 　前記チューブの長手方向及び前記積層方向のいずれに対しても垂直な方向を幅方向としたときに、
    　前記剛性部は、前記挿通穴のうち前記幅方向に沿った端部と重なるように設けられている、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の熱交換器。
  11. 　前記剛性部は、前記第１空間側及び前記第２空間側のそれぞれにおいて複数ずつ設けられており、
    　少なくとも一つの前記剛性部が、前記挿通穴のうち前記幅方向に沿った端部と重なるように設けられている、請求項１０に記載の熱交換器。
  12. 　前記剛性部は、
    　単一又は複数の前記挿通穴の全体と重なるように設けられている、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の熱交換器。
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