JP3678159B2

JP3678159B2 - 熱交換器

Info

Publication number: JP3678159B2
Application number: JP2001085725A
Authority: JP
Inventors: 孝仁野崎; 保利山中
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-03-23
Filing date: 2001-03-23
Publication date: 2005-08-03
Anticipated expiration: 2021-03-23
Also published as: GB2375818A; GB2375818B; BR0200912A; SE0200842L; JP2002286395A; GB0206624D0; SE0200842D0; US6736197B2; BR0200912B1; US20020134536A1; SE524545C2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱交換器に関するもので、内燃機関に吸入される燃焼用の空気（吸気）を冷却するインタークーラに適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
図７（ａ）は発明者等が試作検討しているインタクーラの正面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）のＢ部拡大図である。そして、この試作品では、補強プレート（インサート）１３０の長手方向端部をコアプレート１２１の長手方向端部に形成した穴部に挿入した状態でインサート１３０とコアプレート１２１とをろう付けしている。
【０００３】
このため、インサート１３０が挿入されたコアプレート１２１端部において、多くのフラックスが残留してしまい、この残留フラックスによりタンク本体１２２とコアプレート１２１との溶接性が悪化してしまう。
【０００４】
これに対しては、図８（ａ）に示すように、コアプレート１２１の一部をインサート１３０まで延出し、この延出した部位（延出部１２３）をインサート１３０に挿入した状態でろう付けすれば、コアプレート１２１のうちタンク本体１２２が溶接される部位に多くのフラックスが残留してしまうことを防止できるものの、図８（ｂ）に示すように、延出部１２３とインサート１３０との接触面積が小さいため、延出部１２３（コアプレート１２１）とインサート１３０とのろう付け信頼性を確保することが難しい。
【０００５】
本発明は、上記点に鑑み、コアプレートとタンク本体との溶接を良好なものとし、かつ、コアプレート（延出部）とインサート（補強プレート）とのろう付けを確実なものとすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１、２に記載の発明では、流体が流通する複数本のチューブ（１１１）と、チューブ（１１１）の外表面に接合され、チューブ（１１１）周りを流通する流体とチューブ（１１１）内を流通する流体との熱交換を促進するフィン（１１２）と、チューブ（１１１）及びフィン（１１２）を有して構成されたコア部（１１０）の端部に配設され、チューブ（１１１）に対して略平行に延びてコア部（１１０）を補強する補強プレート（１３０）と、チューブ（１１１）の長手方向端部に配設され、チューブ（１１１）の長手方向と直交する方向に延びて複数本のチューブ（１１１）に連通するヘッダタンク（１２０）とを備え、ヘッダタンク（１２０）は、チューブ（１１１）が接合されたコアプレート（１２１）及びコアプレート（１２１）に溶接されてヘッダタンク（１２０）内の空間を構成するタンク本体（１２２）を有して構成され、コアプレート（１２１）の長手方向端部には、補強プレート（１３０）の幅寸法（Ｗｉ）と略同等の幅寸法（Ｗｃ）を有し、かつ、補強プレート（１３０）側に延出して補強プレート（１３０）の長手方向端部にろう付けされた延出部（１２３）が設けられており、さらに、補強プレート（１３０）の長手方向端部には、延出部（１２３）を挟み込む挟持部（１３１）が設けられていることを特徴とする。
【０００７】
そして、本発明では、コアプレート（１２１）の延出部（１２３）が補強プレート（１３０）に形成された挟持部（１３１）に挟み込まれた状態でろう付けされているので、上記試作品と異なり、コアプレート（１２１）の長手方向端部にフラックスが残留し難い。したがって、タンク本体（１２２）を容易にコアプレート（１２１）に溶接することができる。
【０００８】
また、延出部（１２３）は、インサート（１３０）の幅寸法（Ｗｉ）と略同等の幅寸法（Ｗｃ）を有しているので、延出部（１２３）と補強プレート（１３０）との接触面積を上記実施品よりも大きくすることができるので、延出部（１２３）と補強プレート（１３０）とのろう付けを確実なものとすることができる。
【０００９】
以上に述べたように、本実施形態によれば、コアプレート（１２１）とタンク本体（１２２）との溶接を良好なものとし、かつ、コアプレート（１２１）（延出部（１２３））と補強プレート（１３０）とのろう付けを確実なものとすることができるので、熱交換器の信頼性（耐久性）を向上させることができる。
【００１０】
なお、挟持部（１３１）は、請求項３に記載の発明のごとく、補強プレート（１３０）のうち隣り合う切り欠き部（１３２）間の部位を、板厚方向にずらすことにより構成することが望ましい。
【００１１】
また、請求項１に記載の発明では、前記コアプレート（１２１）の長手方向端部には、補強プレート（１３０）側に延出する延出部（１２３）が設けられ、コアプレート（１２１）の周縁部のうちコアプレート（１２１）の長手方向端部を除いた周縁部には、タンク本体（１２２）と接触する壁部が立設されていることを特徴とする。また、請求項２に記載の発明では、延出部（１２３）は、コアプレート（１２１）に一体形成されてその表面がコアプレート（１２１）の表面と滑らかに連続して繋がっていることを特徴とする。
【００１２】
これにより、タンク本体（１２２）が長手方向にずれることができるので、コアプレート（１２１）及びタンク本体（１２２）の製造（寸法）バラツキを吸収することができる。延いては、後述する図５（ｂ）に示すような製造（寸法）バラツキに起因する隙間発生を抑制することができる。
【００１３】
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本実施形態は、本発明に係る熱交換器を空冷式のインタークーラに適用したものであって、図１は本実施形態に係るインタークーラ１００の正面図（空気の流通方向から図）である。
【００１５】
図１中、１１１は吸気が流通する扁平状に形成されたアルミニウム製のチューブであり、１１２はチューブ１１１の扁平面に接合されてチューブ１１１周りを流通する冷却空気と吸気とを熱交換を促進する波状に形成されたアルミニウム製のアウターフィンである。そして、このアウターフィン１１２及びチューブ１１１により吸気を冷却する略矩形状の冷却コア部（以下、コアと略す。）１１０が構成されている。
【００１６】
なお、アウターフィン１１２には、図２に示すように、空気の流れを乱して温度境界層が成長することを防止すべく、その一部を切り起こして鎧窓状としたルーバ１１３が設けられ、一方、チューブ１１１内にもアウターフィン１１２と同様な構造を有するインナーフィン１１４が配設されている。
【００１７】
因みに、チューブ１１１は、表裏両面にろう材（本実施形態では、Ａ４０４５又はＡ４３４３）が被覆（クラッド）された板材を曲げて電気溶接したもの（電縫管）であり、アウターフィン１１２及びインナーフィン１１４は、チューブ１１に被覆されたろう材によりチューブ１１１にろう付けされる。
【００１８】
また、チューブ１１１の長手方向両端側には、図１に示すように、チューブ１１１の長手方向と直交する方向に延びて各チューブ１１１に連通するヘッダタンク１２０が設けられており、このヘッダタンク１２０は、図３示すように、チューブ１１１がろう付け接合されたアルミニウム製のコアプレート１２１とコアプレート１２１に溶接されてタンク内空間を構成するアルミニウム製のタンク本体１２２とからなるものである。
【００１９】
因みに、チューブ１１１は、コアプレート１２１の表裏両面に被覆（クラッド）されたろう材によりコアプレート１２１ろう付けされている。また、図１の右側のヘッダタンク１２０は各チューブ１１１に吸気を分配供給するものであり、図１の左側のヘッダタンク１２０は、チューブ１１１から流出する吸気を集合回収するものである。
【００２０】
また、コア１１０の端部のうちヘッダタンク１２０が設けられていない部位には、チューブ１１１に対して略平行に延びてコア部１１０を補強するアルミニウム製のインサート（補強プレート）１３０が設けられており、このインサート１３０のうちコア部１１０側の面はアウターフィン１１２にろう付けされ、長手方向両端部はヘッダタンク１２０（コアプレート１２１）にろう付けされている。
【００２１】
なお、インサート１３０のうち、少なくともアウターフィン１１２側の面にろう材が被覆されており、本実施形態では、インサート１３０に被覆されたろう材によりインサート１３０とアウターフィン１１２とがろう付けされ、コアプレート１２１に被覆されたろう材によりインサート１３０とコアプレート１２１とがろう付けされている。
【００２２】
ところで、コアプレート１２１の長手方向端部には、図３に示すように、インサート１３０の幅寸法Ｗｉと略同等の幅寸法Ｗｃを有し、かつ、インサート１３０側に屈曲するように延出してインサート１３０の長手方向端部にろう付けされた延出部１２３が設けられており、この延出部１２３は、コアプレート１２１に一体形成されてその表面がコアプレート１２１の表面と滑らかに連続して繋がっている。なお、幅寸法Ｗｉ、Ｗｃとは、長手方向と直交する方向の寸法を言う。
【００２３】
また、インサート１３０の長手方向端部には、延出部１２３を挟み込む挟持部１３１が設けられており、この挟持部１３１は、インサート１３０の長手方向端部から長手方向に延びる複数本（本実施形態では、２本）のスリット（切り欠き部）１３２をインサート１３０に設けるとともに、インサート１３０のうち隣り合うスリット１３２間の部位を、板厚方向にずらすことにより構成したものである。因みに、図４（ａ）は延出部１２３が挟持部１３１に挟まれた状態において、挟持部１３１を図３の上方側から見た断面図であり、図４（ｂ）は挟持部１３１を空気の流通方向から見た断面図である。
【００２４】
次に、インタクーラ１００の概略製造方法について述べる。
【００２５】
定盤等の作業台上にてチューブ１１１、フィン１１２及びインサート１３０を水平方向において、図１に示すように積層組み付けしてコア１１０を組み立てる（コア組工程）。
【００２６】
次に、コアププレート１２１をコア１１０（インサート１３０を含む。）に組み付けた（タンク組み付け工程）後、ワイヤー等の治具により組み付けた状態を保持しまま、インサート１３０の幅方向が鉛直方向と一致するように炉内に置いて加熱ろう付けする（ろう付け工程）。
【００２７】
そして、ろう付け工程の終了後、タンク本体１２２をコアプレート１２１に溶接し、その後、漏れ（ろう付け不良、溶接不良）検査及び寸法検査等の所定の検査を行い、インタクーラの製造を完了する。
【００２８】
次に、本実施形態の特徴（作用効果）を述べる。
【００２９】
本実施形態では、コアプレート１２１の延出部１２３がインサート１３０に形成された挟持部１３１に挟み込まれた状態でろう付けされているので、上記試作品と異なり、コアプレート１２１の長手方向端部にフラックスが残留し難い。したがって、タンク本体１２２を容易にコアプレート１２１に溶接することができる。
【００３０】
また、延出部１２３は、インサート１３０の幅寸法Ｗｉと略同等の幅寸法Ｗｃを有しているので、延出部１２３とインサート１３０との接触面積を上記実施品よりも大きくすることができるので、延出部１２３とインサート１３０とのろう付けを確実なものとすることができる。
【００３１】
以上に述べたように、本実施形態によれば、コアプレート１２１とタンク本体１２２との溶接を良好なものとし、かつ、コアプレート１２１（延出部１２３）とインサート１３０とのろう付けを確実なものとすることができるので、インタクーラ１００の信頼性（耐久性）を向上させることができる。
【００３２】
ところで、仮に、図５（ａ）に示すように、コアプレート１２１の周縁全域を立ち上がらせて壁部１２１ａを設け、タンク本体１２２を壁部１２１ａの内壁に接触するようにタンク本体１２２をコアプレート１２２に填め込んだ状態でタンク本体１２２とコアプレート１２１とを溶接すると、コアプレート１２１及びタンク本体１２２の製造（寸法）バラツキにより、図５（ｂ）に示すように、角部で隙間が発生し易い。
【００３３】
これに対して、本実施形態では、延出部１２３がコアプレート１２１に一体形成されてその表面がコアプレート１２１の表面と滑らかに連続して繋がっているので、図６に示すように、コアプレート１２１の長手方向端部に壁部１２１ａを有していない構造となり、タンク本体１２２の長手方向端部の位置がコアプレート１２１により拘束（規制）されない。したがって、タンク本体１２２が長手方向にずれることができるので、コアプレート１２１及びタンク本体１２２の製造（寸法）バラツキを吸収することができ、角部で隙間が発生することを未然に防止できる。
【００３４】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、本発明をインタークーラに適用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の熱交換器（例えば、コンデンサやラジエータ等）にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るインタークーラの正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るヘッダタンク部分の拡大斜視図である。
【図４】（ａ）は延出部が挟持部に挟まれた状態において、挟持部を図３の上方側から見た断面図であり、（ｂ）は挟持部を空気の流通方向から見た断面図である。
【図５】従来品の問題点を説明するための説明図である。
【図６】本発明の実施形態に係るインタクーラの効果を説明するための説明用断面図である。
【図７】（ａ）は試作品に係るインタークーラの正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ部拡大図である。
【図８】従来品の問題点を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１１１…チューブ、１１２…フィン、１２０…ヘッダタンク、
１２１…コアプレート、１２２…タンク本体、１２３…延出部、
１３１…挟持部。

Claims

流体が流通する複数本のチューブ（１１１）と、
前記チューブ（１１１）の外表面に接合され、前記チューブ（１１１）周りを流通する流体と前記チューブ（１１１）内を流通する流体との熱交換を促進するフィン（１１２）と、
前記チューブ（１１１）及び前記フィン（１１２）を有して構成されたコア部（１１０）の端部に配設され、前記チューブ（１１１）に対して略平行に延びて前記コア部（１１０）を補強する補強プレート（１３０）と、
前記チューブ（１１１）の長手方向端部に配設され、前記チューブ（１１１）の長手方向と直交する方向に延びて前記複数本のチューブ（１１１）に連通するヘッダタンク（１２０）とを備え、
前記ヘッダタンク（１２０）は、前記チューブ（１１１）が接合されたコアプレート（１２１）及び前記コアプレート（１２１）に溶接されて前記ヘッダタンク（１２０）内の空間を構成するタンク本体（１２２）を有して構成され、
前記コアプレート（１２１）の周縁部のうち前記コアプレート（１２１）の長手方向端部を除いた周縁部には、前記タンク本体（１２２）と接触する壁部が立設されており、
前記コアプレート（１２１）の長手方向端部には、前記補強プレート（１３０）の幅寸法（Ｗｉ）と略同等の幅寸法（Ｗｃ）を有し、かつ、前記補強プレート（１３０）側に延出して前記補強プレート（１３０）の長手方向端部にろう付けされた延出部（１２３）が設けられており、
さらに、前記補強プレート（１３０）の長手方向端部には、前記延出部（１２３）を挟み込む挟持部（１３１）が設けられていることを特徴とする熱交換器。
流体が流通する複数本のチューブ（１１１）と、
前記チューブ（１１１）の外表面に接合され、前記チューブ（１１１）周りを流通する流体と前記チューブ（１１１）内を流通する流体との熱交換を促進するフィン（１１２）と、
前記チューブ（１１１）及び前記フィン（１１２）を有して構成されたコア部（１１０）の端部に配設され、前記チューブ（１１１）に対して略平行に延びて前記コア部（１１０）を補強する補強プレート（１３０）と、
前記チューブ（１１１）の長手方向端部に配設され、前記チューブ（１１１）の長手方向と直交する方向に延びて前記複数本のチューブ（１１１）に連通するヘッダタンク（１２０）とを備え、
前記ヘッダタンク（１２０）は、前記チューブ（１１１）が接合されたコアプレート（１２１）及び前記コアプレート（１２１）に溶接されて前記ヘッダタンク（１２０）内の空間を構成するタンク本体（１２２）を有して構成され、
前記コアプレート（１２１）の長手方向端部には、前記補強プレート（１３０）の幅寸法（Ｗｉ）と略同等の幅寸法（Ｗｃ）を有し、かつ、前記補強プレート（１３０）側に延出して前記補強プレート（１３０）の長手方向端部にろう付けされた延出部（１２３）が設けられ、前記延出部（１２３）は、前記コアプレート（１２１）に一体形成されてその表面が前記コアプレート（１２１）の表面と滑らかに連続して繋がっており、
さらに、前記補強プレート（１３０）の長手方向端部には、前記延出部（１２３）を挟み込む挟持部（１３１）が設けられていることを特徴とする熱交換器。
前記補強プレート（１３０）には、前記補強プレート（１３０）の長手方向端部から長手方向に延びる複数本の切り欠き部（１３２）が設けられており、
さらに、前記挟持部（１３１）は、前記補強プレート（１３０）のうち隣り合う前記切り欠き部（１３２）間の部位を、板厚方向にずらすことにより構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器。