(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-02-09
(45)【発行日】2024-02-20
(54)【発明の名称】熱交換器コアのサポート構造
(51)【国際特許分類】
F28F 9/013 20060101AFI20240213BHJP
F28D 1/053 20060101ALI20240213BHJP
【ＦＩ】
F28F9/013 F
F28D1/053 A
【請求項の数】
2
(21)【出願番号】P 2019230531
(22)【出願日】2019-12-20
(65)【公開番号】P2021099179
(43)【公開日】2021-07-01
【審査請求日】2022-12-12
(73)【特許権者】
【識別番号】000222484
【氏名又は名称】株式会社ティラド
(74)【代理人】
【識別番号】100111202
【弁理士】
【氏名又は名称】北村 周彦
(72)【発明者】
【氏名】信川 英一
【審査官】古川 峻弘
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１５／１２２５４５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特表２００５－５２４０４３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ２８Ｆ ９／００－９／２６
Ｆ２８Ｄ １／００－１／０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
偏平チューブ（１）とコルゲートフィン（２）とが交互に配置され、各偏平チューブ（１）の両端部が一対のヘッダープレート（５）に挿通された熱交換器のコア（３）と、コア（３）の両側に配置された一対のサポート材（６）とを具備し、それら各部品が一体にろう付された熱交換器コアのサポート構造において、前記サポート材（６）は、長手方向の端部の幅が縮小して括れたノッチ部（７）を有し、ノッチ部（７）より先端側が前記ヘッダープレート（５）の長手方向の端部にろう付されたろう付部（１０）を有し、
前記ノッチ部（７）に対して、前記ろう付部（１０）の反対側で且つ、前記ノッチ部（７）に近接して、補強リブ（８）が前記サポート材（６）に形成された熱交換器コアのサポート構造。
【請求項2】
請求項１に記載の熱交換器コアのサポート構造において、前記サポート材（６）は、長手方向の両端部がコア（３）の外側に段付に折れ曲がる段付部（９）を有し、その段付部（９）の根元に、サポート材（６）の長手方向へ筋交状の前記補強リブ（８）が一体に形成された熱交換器コアのサポート構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、チャージエアクーラやエンジン冷却水冷却用のラジエータとして最適な熱交換器のコアのサポート構造に関する。
【背景技術】
【0002】
下記特許文献１に熱交換器のサイドメンバーが提案されている。
これは、コアの両側に配置したサイドメンバーを溝形に形成すると共に、その溝底を長手方向の中間部において長手方向に分断し、その分断位置でサイドメンバーの両側を内側にＶ字状に曲折して脆弱部を形成したものである。そして、熱交換器の使用時にサイドメンバーに生じる熱応力によって脆弱部が破断し、それによるコアの拘束が緩和されることにより、それ以後、コアに大きな熱応力が加わることを防止している。
これは、コアの両側に配置したサイドメンバーを溝形に形成すると共に、その溝底を長手方向の中間部において長手方向に分断し、その分断位置でサイドメンバーの両側を内側にＶ字状に曲折して脆弱部を形成したものである。そして、熱交換器の使用時にサイドメンバーに生じる熱応力によって脆弱部が破断し、それによるコアの拘束が緩和されることにより、それ以後、コアに大きな熱応力が加わることを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】米国特許第６３２８０９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来の熱交換器コアのサポート構造においては、そのサポート材（特許文献１に記載のサイドメンバーと同義。）の製造時、曲げ加工によって脆弱部を成型する必要があり、加工費用が増加していた。また、サポート材の組み付け作業中に、サポート材が脆弱部から折れ曲がることがあり、サポート材の取扱いに難があった。
そこで、本発明は、熱交換器の使用開始後には熱応力によって早期に破断するサポート材であって、加工費用が低額で、且つ、熱交換器への組み付けが作業性の良いサポート材を提供することを課題とする。
そこで、本発明は、熱交換器の使用開始後には熱応力によって早期に破断するサポート材であって、加工費用が低額で、且つ、熱交換器への組み付けが作業性の良いサポート材を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
請求項１に記載の本発明は、偏平チューブ１とコルゲートフィン２とが交互に配置され、各偏平チューブ１の両端部が一対のヘッダープレート５に挿通された熱交換器のコア３と、コア３の両側に配置された一対のサポート材６とを具備し、それら各部品が一体にろう付された熱交換器コアのサポート構造において、
前記サポート材６は、長手方向の端部の幅が縮小して括れたノッチ部７を有し、ノッチ部７より先端側が前記ヘッダープレート５の長手方向の端部にろう付されたろう付部１０を有する熱交換器コアのサポート構造である。
前記サポート材６は、長手方向の端部の幅が縮小して括れたノッチ部７を有し、ノッチ部７より先端側が前記ヘッダープレート５の長手方向の端部にろう付されたろう付部１０を有する熱交換器コアのサポート構造である。
【0006】
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の熱交換器コアのサポート構造において、
前記ノッチ部７に対して、前記ろう付部１０の反対側で且つ、ノッチ部７に近接して、補強リブ８がサポート材６に形成された熱交換器コアのサポート構造である。
前記ノッチ部７に対して、前記ろう付部１０の反対側で且つ、ノッチ部７に近接して、補強リブ８がサポート材６に形成された熱交換器コアのサポート構造である。
【0007】
請求項３に記載の本発明は、請求項２に記載の熱交換器コアのサポート構造において、
前記サポート材６は、長手方向の両端部がコア３の外側に段付に折れ曲がる段付部９を有し、その段付部９の根元に、サポート材６の長手方向へ筋交状の前記補強リブ８が一体に形成された熱交換器コアのサポート構造である。
前記サポート材６は、長手方向の両端部がコア３の外側に段付に折れ曲がる段付部９を有し、その段付部９の根元に、サポート材６の長手方向へ筋交状の前記補強リブ８が一体に形成された熱交換器コアのサポート構造である。
【発明の効果】
【0008】
請求項１に記載の本発明は、サポート材６の長手方向の端部の幅が縮小して括れたノッチ部７を有し、その先端側がヘッダープレート５の長手方向の端部にろう付されたろう付部１０を有するものである。
この発明によれば、偏平チューブ１に高温流体が流通したとき、サポート材６に生じる熱応力により、括れて脆弱であるノッチ部７が早期に破断することによって、熱交換器の使用時にコアに生じる熱応力が緩和される。
ここで、ノッチ部７の形成には追加の曲げ加工等を要しないので、追加の加工費用は不要である。
また、ヘッダープレート５とのろう付部１０の近傍、すなわちサポート材６の端部の近傍にノッチ部７を設けたことにより、組み付け作業時等に自重等によってノッチ部７に作用する荷重が低減され、サポート材６がノッチ部７から折れ曲がることが防止されるので、サポート材６の熱交換器コアへの組み付けの作業性が向上する。
この発明によれば、偏平チューブ１に高温流体が流通したとき、サポート材６に生じる熱応力により、括れて脆弱であるノッチ部７が早期に破断することによって、熱交換器の使用時にコアに生じる熱応力が緩和される。
ここで、ノッチ部７の形成には追加の曲げ加工等を要しないので、追加の加工費用は不要である。
また、ヘッダープレート５とのろう付部１０の近傍、すなわちサポート材６の端部の近傍にノッチ部７を設けたことにより、組み付け作業時等に自重等によってノッチ部７に作用する荷重が低減され、サポート材６がノッチ部７から折れ曲がることが防止されるので、サポート材６の熱交換器コアへの組み付けの作業性が向上する。
【0009】
請求項２に記載の本発明は、上記構成において、ノッチ部７に対して、ろう付部１０の反対側で且つ、ノッチ部７に近接して、補強リブ８がサポート材６に形成されたものである。
この補強リブ８の剛性により、ノッチ部７近傍の高剛性部分が増え、よりいっそうノッチ部７への応力集中が強まるので、熱交換器の使用開始後にはサポート材６はより早期に破断する。
この補強リブ８の剛性により、ノッチ部７近傍の高剛性部分が増え、よりいっそうノッチ部７への応力集中が強まるので、熱交換器の使用開始後にはサポート材６はより早期に破断する。
【0010】
請求項３に記載の本発明は、上記構成において、サポート材６の段付部９の根元に補強リブ８が一体に形成されたものである。
この補強リブ８の剛性により、ノッチ部７の破断を促進できる。
この補強リブ８の剛性により、ノッチ部７の破断を促進できる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
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。
下記実施形態は、本願の発明を実施するための一例である。したがって、本願の発明は下記実施形態に限定されるものではない。
この例の熱交換器は、インタークーラやエンジン冷却水冷却用のラジエータとして有効である。
この熱交換器は、図１及び図２に示す如く、偏平チューブ１とコルゲートフィン２とが交互に配置され、各偏平チューブ１の両端部が一対のヘッダープレート５に挿通されてコア３を形成する。そしてコア３の両側に一対のサポート材６が配置され、それら各部品が一体にろう付固定されたものである。
下記実施形態は、本願の発明を実施するための一例である。したがって、本願の発明は下記実施形態に限定されるものではない。
この例の熱交換器は、インタークーラやエンジン冷却水冷却用のラジエータとして有効である。
この熱交換器は、図１及び図２に示す如く、偏平チューブ１とコルゲートフィン２とが交互に配置され、各偏平チューブ１の両端部が一対のヘッダープレート５に挿通されてコア３を形成する。そしてコア３の両側に一対のサポート材６が配置され、それら各部品が一体にろう付固定されたものである。
【0013】
なお、図１及び図２では上部側のヘッダーの一方の隅部のみを記載したが、その下部側に上部と同様のヘッダーが配置されると共に、左側に同様のコア、ヘッダーが形成されている。
図１及び図２において、ヘッダープレート５には偏平チューブ１が挿通するチューブ挿通孔が並列され、そこに各偏平チューブ１の端部が挿通される。そして、各偏平チューブ１間にはコルゲートフィン２が配置されてコア３を構成する。コア３の両側には、サポート材６が配置されている。
図１及び図２において、ヘッダープレート５には偏平チューブ１が挿通するチューブ挿通孔が並列され、そこに各偏平チューブ１の端部が挿通される。そして、各偏平チューブ１間にはコルゲートフィン２が配置されてコア３を構成する。コア３の両側には、サポート材６が配置されている。
【0014】
この実施形態の熱交換器コアのサポート構造のサポート材６は、図１に示す如く、サポート材６の長手方向の中間部に位置する本体部と、サポート材６の長手方向の両端部に位置するノッチ部７と、ろう付部１０を有する。
ろう付部１０は、サポート材６の長手方向の両方の先端部に位置し、ヘッダープレート５の長手方向の端部に位置する周壁の外面にろう付固定されている。
ノッチ部７は、サポート材６の本体部とろう付部１０の間に位置し、ノッチ部７の幅Ｎは本体部の幅より縮小して括れている。そのノッチ部７より先端側に、ろう付部１０が形成されている。ノッチ部７を括れた形状にすることにより、ノッチ部７に熱応力を集中させることができ、熱交換器の使用開始後に、早期にノッチ部７を破断させることができる。ノッチ部７の幅Ｎは、一例として、サポート材６の本体部の幅の１／４程度または、それ以下である。
ろう付部１０の幅Ｗは、ノッチ部７の幅Ｎよりも大きく形成しておくと良い。一例として、図１、図２に示すように、ろう付部１０の下端に位置するろう付下縁１０ａから徐々に括れるようにノッチ部７を形成することができる。ろう付部１０の幅を大きく形成しておくと、ろう付部１０とヘッダープレート５との接触面積が大きくなるため、それらの間のろう付が強固になる。その結果、ノッチ部７へ熱応力を集中させることができる。
ろう付部１０は、サポート材６の長手方向の両方の先端部に位置し、ヘッダープレート５の長手方向の端部に位置する周壁の外面にろう付固定されている。
ノッチ部７は、サポート材６の本体部とろう付部１０の間に位置し、ノッチ部７の幅Ｎは本体部の幅より縮小して括れている。そのノッチ部７より先端側に、ろう付部１０が形成されている。ノッチ部７を括れた形状にすることにより、ノッチ部７に熱応力を集中させることができ、熱交換器の使用開始後に、早期にノッチ部７を破断させることができる。ノッチ部７の幅Ｎは、一例として、サポート材６の本体部の幅の１／４程度または、それ以下である。
ろう付部１０の幅Ｗは、ノッチ部７の幅Ｎよりも大きく形成しておくと良い。一例として、図１、図２に示すように、ろう付部１０の下端に位置するろう付下縁１０ａから徐々に括れるようにノッチ部７を形成することができる。ろう付部１０の幅を大きく形成しておくと、ろう付部１０とヘッダープレート５との接触面積が大きくなるため、それらの間のろう付が強固になる。その結果、ノッチ部７へ熱応力を集中させることができる。
【0015】
また、サポート材６には、図１、図２に記載のように、ノッチ部７に対して、ろう付部１０の反対側で且つ、ノッチ部７に近接して、補強リブ８を形成し、ノッチ部７近傍の高剛性部分を増やすことが好ましい。
さらに、サポート材６の本体部の長手方向の両端部にコア３の外側に段付に折れ曲がる段付部９を形成しておき、その段付部９の根元に、筋交状の補強リブ８を一体に形成してもよい。
さらに、サポート材６の本体部の長手方向の両端部にコア３の外側に段付に折れ曲がる段付部９を形成しておき、その段付部９の根元に、筋交状の補強リブ８を一体に形成してもよい。
【0016】
図１（Ａ）（Ｂ）、図２に示すように、ヘッダープレート５の周壁の端縁に爪部を設けることができ、その爪部をろう付部１０側に折り返して、カシメることにより、ろう付部１０をヘッダープレート５の周壁の外面に仮組みすることができる。
サポート材６の本体部には側壁を設け、図２に示すように、その全体を溝形に形成することができる。この例では、ノッチ部７とろう付部１０には、側壁は設けられていない。
サポート材６の本体部には側壁を設け、図２に示すように、その全体を溝形に形成することができる。この例では、ノッチ部７とろう付部１０には、側壁は設けられていない。
【0017】
組立てられた各部品は、一例として、高温の炉内で一体にろう付固定される。
次いで、そのヘッダープレート５の図示しない環状溝にタンク本体４の開口縁に形成された図示しない小フランジ部が、シール材を介して嵌着し、ヘッダープレート５の縁部の爪部がカシメられて熱交換器を完成する。
次いで、そのヘッダープレート５の図示しない環状溝にタンク本体４の開口縁に形成された図示しない小フランジ部が、シール材を介して嵌着し、ヘッダープレート５の縁部の爪部がカシメられて熱交換器を完成する。
【0018】
〔作用〕
熱交換器の使用において、各偏平チューブ１内に高温の流体を流通させると、各偏平チューブ１は熱膨張する。この熱膨張をサポート材６によって拘束すると、偏平チューブ１に熱応力が生じる。
本発明においては、図３に示す如く、サポート材６がそれ自身に作用した熱応力によって使用開始初期に破断し、破断部１１が形成されることにより、コア、特に偏平チューブ１の拘束が弱まり、それらに生じる熱応力が緩和される。
熱交換器の使用において、各偏平チューブ１内に高温の流体を流通させると、各偏平チューブ１は熱膨張する。この熱膨張をサポート材６によって拘束すると、偏平チューブ１に熱応力が生じる。
本発明においては、図３に示す如く、サポート材６がそれ自身に作用した熱応力によって使用開始初期に破断し、破断部１１が形成されることにより、コア、特に偏平チューブ１の拘束が弱まり、それらに生じる熱応力が緩和される。
【符号の説明】
【0019】
１ 偏平チューブ
２ コルゲートフィン
３ コア
４ タンク本体
５ ヘッダープレート
６ サポート材
７ ノッチ部
８ 補強リブ
９ 段付部
１０ ろう付部
１０ａ ろう付下縁
１１ 破断部
Ｎ 幅
Ｗ 幅
２ コルゲートフィン
３ コア
４ タンク本体
５ ヘッダープレート
６ サポート材
７ ノッチ部
８ 補強リブ
９ 段付部
１０ ろう付部
１０ａ ろう付下縁
１１ 破断部
Ｎ 幅
Ｗ 幅
【図1】
【図2】
【図3】