JP6372332B2

JP6372332B2 - HEAT EXCHANGER AND HEAT EXCHANGER MANUFACTURING METHOD

Info

Publication number: JP6372332B2
Application number: JP2014247551A
Authority: JP
Inventors: 拓也三ツ橋
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-12-08
Filing date: 2014-12-08
Publication date: 2018-08-15
Anticipated expiration: 2034-12-08
Also published as: JP2016109358A

Description

本発明は、外部を流れる流体と、内部を流れる被冷却流体との間で熱交換を行う熱交換器及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a heat exchanger for exchanging heat between a fluid flowing outside and a fluid to be cooled flowing inside, and a manufacturing method thereof.

内燃機関やタービン等、車両の運転時に高温となる機器に冷却水を循環させることで、これらを冷却して適切な温度に維持する技術が広く普及している。冷却水は内燃機関等と熱交換を行うことで高温となるため、当該冷却水を再度冷却に用いるためには、放熱させて温度を低下させる必要がある。このため、高温になった冷却水と、車両が取り入れる空気との間で熱交換を行う熱交換器を搭載することが一般的となっている。 A technology for cooling and maintaining an appropriate temperature by circulating cooling water through a device that becomes hot during operation of a vehicle, such as an internal combustion engine or a turbine, is widely used. Since the cooling water becomes high temperature by exchanging heat with an internal combustion engine or the like, in order to use the cooling water again for cooling, it is necessary to dissipate heat and lower the temperature. For this reason, it is common to mount a heat exchanger that performs heat exchange between the cooling water that has become high temperature and the air that the vehicle takes in.

下記特許文献１には、被冷却流体である冷却水を複数のチューブに流す熱交換器が記載されている。この熱交換器では、複数のチューブは、その一端部が分配タンク部（タンク）に接続されている。分配タンク部に供給される高温の冷却水は、各チューブの一端部に分配されるとともに、各チューブを一端部から他端部に向けて流れることで冷却されるように構成されている。 The following Patent Document 1 describes a heat exchanger that allows cooling water, which is a fluid to be cooled, to flow through a plurality of tubes. In this heat exchanger, one end of each of the plurality of tubes is connected to a distribution tank unit (tank). The high-temperature cooling water supplied to the distribution tank unit is distributed to one end of each tube, and is cooled by flowing each tube from one end to the other end.

このような熱交換器では、チューブごとに冷却水の流入し易さにバラつきが生じ、冷却水が特定のチューブに偏って流れる傾向がある。この偏流は、冷却水の流量が大きいチューブが比較的高温になる一方、流量が小さいチューブは比較的低温になるという温度のバラつきをも招く。このため、温度差が大きい位置に配置されたチューブでは、熱膨張量の差異によって歪が生じ、破損に至るおそれがあった。 In such a heat exchanger, the easiness of inflow of cooling water varies from tube to tube, and the cooling water tends to flow in a specific tube. This drift also causes temperature variations, such that a tube with a large flow rate of cooling water has a relatively high temperature, while a tube with a small flow rate has a relatively low temperature. For this reason, in the tube arrange | positioned in the position where a temperature difference is large, there existed a possibility that distortion might arise by the difference in the amount of thermal expansion, and it might be damaged.

このような課題に対し、下記特許文献１では、スティフナ（インサート部材）を用いることで、チューブを歪に起因する破損から保護することが開示されている。詳細には、チューブや分配タンクとは別部材のスティフナが用いられ、このスティフナを分配タンクの内部においてチューブの一端部に挿入する。これにより、当該チューブを補強し、歪を抑制して破損を防止するものである。 In order to solve such a problem, Patent Document 1 below discloses that a stiffener (insert member) is used to protect a tube from breakage due to distortion. Specifically, a stiffener that is a separate member from the tube and the distribution tank is used, and this stiffener is inserted into one end of the tube inside the distribution tank. Thereby, the said tube is reinforced and distortion is suppressed and breakage is prevented.

特開２００５−２２１１２７号公報JP 2005-221127 A

上記特許文献１に記載の熱交換器では、スティフナが、チューブの一端部から分配タンク部の内部に突出するように設けられる。このため、分配タンク部の内部の冷却水流れにとってスティフナが抵抗となり、各チューブへの冷却水の分配が適切に行われなくなるおそれがあった。また、近年、熱交換器は更なる小型化が求められているのに対して、分配タンク部の内部にスティフナを設けるスペースを確保することは、その要求に相反するものとなっていた。 In the heat exchanger described in Patent Document 1, a stiffener is provided so as to protrude from one end of the tube into the distribution tank. For this reason, the stiffener becomes a resistance against the cooling water flow inside the distribution tank unit, and there is a possibility that the cooling water is not properly distributed to each tube. Further, in recent years, heat exchangers have been required to be further downsized, but securing a space for providing a stiffener inside the distribution tank portion has been in conflict with that requirement.

また、スティフナは、チューブの一端部に挿入することで固定されている。このため、熱交換器の長期使用に伴ってスティフナがチューブから脱落し、その性能を維持できなくなる等、信頼性の面で課題を残していた。このようなスティフナは、ろう付けによって固定される場合もあるが、この場合でも、当該ろう付けの工程や、ろう付け前にスティフナをチューブに仮止めする工程が必要となり、製造コストが増加するおそれがある。 The stiffener is fixed by being inserted into one end of the tube. For this reason, the stiffener has fallen from the tube with the long-term use of the heat exchanger, and the performance cannot be maintained. Such a stiffener may be fixed by brazing. However, even in this case, a step of brazing and a step of temporarily fixing the stiffener to the tube before brazing are required, which may increase manufacturing costs. There is.

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型化が可能で信頼性が高い構成としながらも、被冷却流体の偏流を抑制して破損を防止することができる熱交換器及び熱交換器の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to prevent the breakage of the fluid to be cooled by suppressing the drift of the fluid to be cooled while the structure can be downsized and has high reliability. It is providing the manufacturing method of a heat exchanger and a heat exchanger.

上記課題を解決するために、本発明に係る熱交換器の製造方法は、内部を被冷却流体が流れる複数本のチューブ（２１）と、内部に被冷却流体を流入させる被冷却流体入口（３１a）が形成されたタンク（３４）と、複数本のチューブ（２１）の上流側端部が接続されたコアプレート（３３）とを有する分配タンク部（３０）とを有し、複数本のチューブのうち第１チューブ（２１１）が被冷却流体入口（３１a）の近傍に配され、複数本のうち第２チューブ（２１２）が第１チューブ（２１１）よりも被冷却流体流入口から離れて配され、外部を流れる流体と、内部を流れる被冷却流体との間で熱交換を行う熱交換器（１０）の製造方法であって、分配タンク部のコアプレートに、複数の貫通孔（３３１，３３２）を形成する第１の工程と、各貫通孔の縁部に、分配タンク部の内部の分配流路（３２）側に突出する環状部（３３１a）を形成する第２の工程と、被冷却流体を流すチューブ流路（２１１ｆ，２１２ｆ）を内部に有する複数のチューブ（２１）の上流側端部（２１１ａ，２１２ａ）を貫通孔のそれぞれに挿入する第３の工程と、第１チューブの上流側端部において縮径させ、第１チューブの流路断面積を第２チューブの流路断面積よりも小さくする第４の工程と、を有する。 To solve the above Symbol issues, method of manufacturing a heat exchanger according to the present invention includes a plurality of tubes through which the cooling fluid inside (21), the cooling fluid inlet for flowing the cooling fluid therein ( A distribution tank portion (30) having a tank (34) in which 31a) is formed and a core plate (33) to which upstream ends of the plurality of tubes (21) are connected. Of the tubes, the first tube (211) is disposed in the vicinity of the cooled fluid inlet (31a), and the second tube (212) of the plurality of tubes is farther from the cooled fluid inlet than the first tube (211). A heat exchanger (10) manufacturing method for exchanging heat between a fluid flowing outside and a fluid to be cooled flowing inside, wherein a plurality of through holes (331) are formed in a core plate of a distribution tank section. , 332), A second step of forming an annular portion (331a) projecting toward the distribution flow path (32) inside the distribution tank at the edge of the through hole, and tube flow paths (211f, 212f) for flowing the fluid to be cooled A third step of inserting the upstream end portions (211a, 212a) of each of the plurality of tubes (21) into the through holes, and reducing the diameter at the upstream end portion of the first tube, And a fourth step of making the flow path cross-sectional area smaller than that of the second tube.

本発明では、第４の工程で、第１チューブの上流側端部において縮径させ、第１チューブの流路断面積を第２チューブの流路断面積よりも小さくする。したがって、被冷却流体の第２チューブへの偏流を抑制して破損を防止することができる。 In the present invention, in the fourth step, the diameter is reduced at the upstream end of the first tube, and the flow passage cross-sectional area of the first tube is made smaller than the flow passage cross-sectional area of the second tube. Therefore, it is possible to prevent breakage by suppressing the drift of the fluid to be cooled to the second tube.

また、上記課題を解決するために、本発明に係る熱交換器の製造方法は、外部を流れる流体と、内部を流れる被冷却流体との間で熱交換を行う熱交換器（１０）の製造方法であって、内部に被冷却流体を流入させる被冷却流体流入口（３１ａ）及び分配流路（３２）を有する分配タンク部（３０）のコアプレート（３３）に、複数の貫通孔（３３１，３３２）を形成する第１工程であって、被冷却流体流入口近傍の貫通孔（３３１）に、分配タンク部の外部側から内部側にかけて縮径する縮径部（３３１ｂ）を形成する第１工程と、被冷却流体を流すチューブ流路（２１１ｆ，２１２ｆ）を内部に有する複数のチューブ（２１）を、その上流側端部（２１１ａ，２１２ａ）において貫通孔のそれぞれに挿入する第２工程であって、被冷却流体流入口近傍の貫通孔に挿入するチューブ（２１１）の上流側端部（２１１ａ）を、該貫通孔への挿入にともなって縮径部と当接させて圧縮することで、該上流側端部にチューブ流路の被冷却流体流れ方向中央部に向けて拡径するテーパ部（２１１ｃ）を形成する第２工程と、を有する。 Moreover, in order to solve the said subject, the manufacturing method of the heat exchanger which concerns on this invention manufactures the heat exchanger (10) which performs heat exchange between the fluid which flows outside, and the to-be-cooled fluid which flows inside. In the method, a plurality of through-holes (331) are formed in a core plate (33) of a distribution tank section (30) having a cooled fluid inlet (31a) and a distribution channel (32) through which a fluid to be cooled flows. , 332) in the first step of forming a reduced diameter portion (331b) in the through hole (331) in the vicinity of the fluid inlet for cooling to reduce the diameter from the outside to the inside of the distribution tank portion. One step and a second step of inserting a plurality of tubes (21) having tube flow paths (211f, 212f) for flowing a fluid to be cooled into each of the through holes at their upstream ends (211a, 212a). And the fluid to be cooled The upstream end (211a) of the tube (211) to be inserted into the through hole near the inlet is compressed by bringing it into contact with the reduced diameter portion as it is inserted into the through hole. And a second step of forming a tapered portion (211c) whose diameter increases toward the center of the tube channel in the flow direction of the fluid to be cooled.

本発明では、第１工程において、被冷却流体流入口近傍の貫通孔を縮径するように形成する。第２工程では、チューブの上流側端部を挿入することで、縮径部と当接させて圧縮し、テーパ部を形成する。したがって、チューブの上流側端部の挿入とテーパ部の形成を同時に行うことが可能となり、簡便な製造工程ながらも、被冷却流体流入口近傍のチューブへの被冷却流体の偏流を抑制することが可能となる。 In the present invention, in the first step, the through hole in the vicinity of the fluid inlet for cooling is formed to have a reduced diameter. In the second step, by inserting the upstream end of the tube, the tube is brought into contact with the reduced diameter portion and compressed to form a tapered portion. Therefore, the upstream end of the tube can be inserted and the tapered portion can be formed at the same time, and the drift of the fluid to be cooled to the tube in the vicinity of the fluid inlet can be suppressed even with a simple manufacturing process. It becomes possible.

本発明によれば、小型化が可能で信頼性が高い構成としながらも、被冷却流体の偏流を抑制して破損を防止することができる熱交換器及び熱交換器の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a heat exchanger and a heat exchanger manufacturing method capable of preventing the breakage by suppressing the drift of the fluid to be cooled while reducing the size and providing a highly reliable configuration. Can do.

本発明の実施形態に係る熱交換器を示す正面図である。It is a front view which shows the heat exchanger which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る熱交換器を示す平面図である。It is a top view which shows the heat exchanger which concerns on embodiment of this invention. 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the III-III cross section of FIG. 図２のＩＶ−ＩＶ断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the IV-IV cross section of FIG. 本発明の第１実施形態に係る熱交換器の製造方法を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the manufacturing method of the heat exchanger which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る熱交換器における温度分布を示す図である。It is a figure which shows the temperature distribution in the heat exchanger which concerns on embodiment of this invention. 比較例に係る熱交換器における温度分布を示す図である。It is a figure which shows the temperature distribution in the heat exchanger which concerns on a comparative example. 本発明の第２実施形態に係る熱交換器の製造方法を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the manufacturing method of the heat exchanger which concerns on 2nd Embodiment of this invention.

以下、添付図面を参照しながら本発明の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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In order to facilitate the understanding of the description, the same constituent elements in the drawings will be denoted by the same reference numerals as much as possible, and redundant description will be omitted.

まず、図１乃至図４を参照しながら、熱交換器１０の構成について説明する。熱交換器１０は、車両の内燃機関（不図示）に循環させる冷却水の冷却を行うラジエータである。 First, the configuration of the heat exchanger 10 will be described with reference to FIGS. 1 to 4. The heat exchanger 10 is a radiator that cools cooling water that is circulated through an internal combustion engine (not shown) of the vehicle.

熱交換器１０は、熱交換コア部２０と、分配タンク部３０と、集合タンク部４０と、を有している。 The heat exchanger 10 includes a heat exchange core unit 20, a distribution tank unit 30, and a collective tank unit 40.

熱交換コア部２０は、複数のチューブ２１と、複数のフィン２２とが鉛直方向に交互に積層された積層体によって構成されている。図４では、複数のフィン２２の図示が省略されている。 The heat exchange core unit 20 is configured by a stacked body in which a plurality of tubes 21 and a plurality of fins 22 are alternately stacked in the vertical direction. In FIG. 4, illustration of the plurality of fins 22 is omitted.

複数のチューブ２１は、後述する冷却水流入口３１ａ近傍のチューブ２１１と、チューブ２１１よりも冷却水流入口３１ａから離れて位置するチューブ２１２と、を有している。チューブ２１１，２１２は、いずれもその断面は扁平状で、略水平方向に延びるアルミニウム製の管状部材である。図４に示されるように、チューブ２１１，２１２は、冷却水を流すためのチューブ流路２１１ｆ，２１２ｆが内部に形成されている。 The plurality of tubes 21 include a tube 211 in the vicinity of a cooling water inlet 31 a described later, and a tube 212 positioned farther from the cooling water inlet 31 a than the tube 211. Each of the tubes 211 and 212 is a tubular member made of aluminum having a flat cross section and extending in a substantially horizontal direction. As shown in FIG. 4, the tubes 211 and 212 have tube channels 211f and 212f formed therein for flowing cooling water.

フィン２２は、コルゲートフィンであり、アルミニウム製の板材を屈曲させることで形成されている。フィン２２は、隣り合うチューブ２１の間に配置され、チューブ２１の外側面のうち扁平面に接合されている。 The fin 22 is a corrugated fin and is formed by bending an aluminum plate. The fins 22 are disposed between the adjacent tubes 21 and are joined to the flat surface of the outer surface of the tubes 21.

複数のチューブ２１及び複数のフィン２２から構成される積層体の積層方向（以下、この方向を単に「積層方向」ともいう）の両端部には、サイドプレート２３が配置され、熱交換コア部２０を補強している。図２に矢印Ｘで示されるように、熱交換コア部２０には積層方向と直交する方向に空気が進入し、複数のチューブ２１及び複数のフィン２２の間を通過するように構成されている。 Side plates 23 are disposed at both ends in the stacking direction (hereinafter, this direction is also simply referred to as “stacking direction”) of the stack composed of the plurality of tubes 21 and the plurality of fins 22, and the heat exchange core section 20. Is reinforced. As indicated by an arrow X in FIG. 2, the heat exchange core portion 20 is configured such that air enters in a direction orthogonal to the stacking direction and passes between the plurality of tubes 21 and the plurality of fins 22. .

分配タンク部３０は、熱交換コア部２０の側方に配置されている。分配タンク部３０は、内部に冷却水を流入させる冷却水流入口３１aが形成されたタンク３４と、タンク３４に組み付けられたコアプレート３３を有し、タンク３０の内部には冷却水を流す分配流路３２が形成されている。分配流路３２に連通する開口である冷却水流入口３１ａには、内部に流路を有する管状の冷却水流入管３１が接続されている。 The distribution tank unit 30 is disposed on the side of the heat exchange core unit 20. The distribution tank unit 30 includes a tank 34 in which a cooling water inlet 31 a for allowing cooling water to flow therein is formed, and a core plate 33 assembled to the tank 34, and a distribution flow for flowing cooling water into the tank 30. A path 32 is formed. A cooling water inflow pipe 31 having a flow path inside is connected to a cooling water inlet 31 a which is an opening communicating with the distribution flow path 32.

コアプレート３３は、図４に示されるように、複数の貫通孔３３１，３３２が形成されている。貫通孔３３１，３３２は、互いに間隔を空けて積層方向に沿って直線状に配置されている。また、貫通孔３３１，３３２には、複数のチューブ２１の上流側端部２１１ａ，２１２ａが挿入され接続されている。複数のチューブ２１は、分配タンク部３０の分配流路３２に連通するように構成されている。 As shown in FIG. 4, the core plate 33 has a plurality of through holes 331 and 332. The through holes 331 and 332 are linearly arranged along the stacking direction with a space between each other. Further, the upstream end portions 211a and 212a of the plurality of tubes 21 are inserted and connected to the through holes 331 and 332, respectively. The plurality of tubes 21 are configured to communicate with the distribution flow path 32 of the distribution tank unit 30.

集合タンク部４０は、熱交換コア部２０の側方であって、熱交換コア部２０を挟んで分配タンク部３０と対向する位置に配置されている。集合タンク部４０は、外部へと冷却水を流出させる冷却水排出口４１ａが形成されたタンク４４と、タンク４４に組み付けられたコアプレート４３とを有する。集合タンク部４０の内部には、冷却水を流す集合流路（不図示）が形成されている。その集合流路に連通する開口である冷却水排出口４１ａには、内部に流路を有する管状の冷却水排出管４１が接続されている。 The collective tank unit 40 is disposed on the side of the heat exchange core unit 20 and at a position facing the distribution tank unit 30 with the heat exchange core unit 20 interposed therebetween. The collective tank unit 40 includes a tank 44 in which a cooling water discharge port 41 a for allowing cooling water to flow out to the outside is formed, and a core plate 43 assembled to the tank 44. A collecting channel (not shown) for flowing cooling water is formed inside the collecting tank portion 40. A tubular cooling water discharge pipe 41 having a flow path inside is connected to a cooling water discharge port 41a which is an opening communicating with the collective flow path.

コアプレート４３には、複数の貫通孔（不図示）が形成されている。当該貫通孔には、複数のチューブ２１の下流側端部が挿入され接合されている。複数のチューブ２１は、集合タンク部４０の集合流路に連通するように構成されている。 A plurality of through holes (not shown) are formed in the core plate 43. Downstream end portions of the plurality of tubes 21 are inserted into and joined to the through holes. The plurality of tubes 21 are configured to communicate with the collective flow path of the collective tank unit 40.

続いて、以上のように構成された熱交換器１０における冷却水の流れと、当該冷却水の冷却について説明する。 Next, the flow of the cooling water in the heat exchanger 10 configured as described above and the cooling of the cooling water will be described.

車両の内燃機関との熱交換を終えて高温になった冷却水は、冷却水流入管３１から熱交換器１０に供給される。当該冷却水は、冷却水流入口３１ａから分配タンク部３０の分配流路３２に流入する。分配タンク部３０の分配流路３２を流れる冷却水は、各チューブ２１１，２１２の上流側端部２１１ａ，２１２ａに流入するように分配される。 Cooling water that has reached a high temperature after completing heat exchange with the internal combustion engine of the vehicle is supplied to the heat exchanger 10 from the cooling water inflow pipe 31. The cooling water flows into the distribution channel 32 of the distribution tank unit 30 from the cooling water inlet 31a. The cooling water flowing through the distribution flow path 32 of the distribution tank unit 30 is distributed so as to flow into the upstream end portions 211a and 212a of the tubes 211 and 212.

分配された冷却水は、チューブ流路２１１ｆ，２１２ｆを集合タンク部４０に向けて流れる。このとき、冷却水は、熱交換コア部２０を通過する空気と、チューブ２１１，２１２の管壁およびフィン２２を介して熱交換を行う。これにより、当該冷却水は熱を放出し、その温度が低下する。 The distributed cooling water flows through the tube flow paths 211f and 212f toward the collecting tank unit 40. At this time, the cooling water exchanges heat with the air passing through the heat exchange core 20 and the tube walls of the tubes 211 and 212 and the fins 22. Thereby, the said cooling water discharge | releases heat and the temperature falls.

チューブ流路２１１ｆ，２１２ｆを流れ終えた冷却水は、それらの下流側端部から流出し、集合タンク部４０の集合流路において合流する。当該冷却水は、冷却水排出口４１ａから冷却水排出管４１に排出され、再び車両の内燃機関に供給され、その冷却の用に供される。 The cooling water that has finished flowing through the tube flow paths 211f and 212f flows out from the downstream end portions thereof, and merges in the collective flow path of the collective tank section 40. The cooling water is discharged from the cooling water discharge port 41a to the cooling water discharge pipe 41, supplied again to the internal combustion engine of the vehicle, and used for cooling.

続いて、図３及び図４を参照しながら、複数のチューブ２１と分配タンク部３０との接続構造について詳述する。 Subsequently, a connection structure between the plurality of tubes 21 and the distribution tank unit 30 will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 4.

前述したように、複数のチューブ２１は、チューブ２１１と、チューブ２１２と、の２種類のチューブからなる。チューブ２１１は、冷却水流入口３１ａ（図３及び図４では不図示）近傍に４本配置されており、その他のチューブ２１はチューブ２１２とされている。チューブ２１１の上流側端部２１１ａは、チューブ２１１のその他の部位に比べて小さな流路断面積を有しており、チューブ流路２１１ｆの冷却水流れ方向上流側となるにつれて縮径するテーパ部２１１ｃが形成されている。したがって、チューブ２１１の冷却水流れ方向中央部では十分な流路断面積を確保し、熱交換器としての性能を維持しつつ、上流側端部２１１ａの流路断面積を小さくすることを可能としている。 As described above, the plurality of tubes 21 includes two types of tubes, that is, a tube 211 and a tube 212. Four tubes 211 are arranged in the vicinity of the cooling water inlet 31 a (not shown in FIGS. 3 and 4), and the other tubes 21 are tubes 212. The upstream end portion 211a of the tube 211 has a smaller channel cross-sectional area than the other portions of the tube 211, and the tapered portion 211c decreases in diameter toward the upstream side in the cooling water flow direction of the tube channel 211f. Is formed. Therefore, it is possible to secure a sufficient flow path cross-sectional area at the center of the cooling water flow direction of the tube 211 and reduce the flow path cross-sectional area of the upstream end 211a while maintaining the performance as a heat exchanger. Yes.

テーパ部２１１ｃは、その内部が区画されない単一の空間となるように形成されている。すなわち、チューブ２１１のうち、少なくともテーパ部２１１の内部には、補強のための内柱等が設けられていない。 The tapered portion 211c is formed so as to be a single space in which the inside is not partitioned. In other words, at least the inside of the tapered portion 211 of the tube 211 is not provided with an inner pillar or the like for reinforcement.

さらに、テーパ部２１１ｃは、分配タンク部３０のコアプレート３３に形成された複数の貫通孔３３１に挿入されている。貫通孔３３１は、楕円形で、コアプレート３３を貫通している。 Further, the tapered portion 211 c is inserted into a plurality of through holes 331 formed in the core plate 33 of the distribution tank portion 30. The through hole 331 is elliptical and penetrates the core plate 33.

図４に示されるように、貫通孔３３１は、その縁部に、分配流路３２側に突出する環状部３３１ａを有する。この環状部３３１ａは、分配タンク部３０の外部側から内部側にかけて縮径する縮径部３３１ｂが形成されている。縮径部３３１ｂは、テーパ部２１１ｃの外側面と当接しており、両者はろう付けにより互いに固定されている。 As shown in FIG. 4, the through hole 331 has an annular portion 331 a that protrudes toward the distribution channel 32 at the edge thereof. The annular portion 331 a is formed with a reduced diameter portion 331 b that decreases in diameter from the outside to the inside of the distribution tank portion 30. The reduced diameter portion 331b is in contact with the outer surface of the tapered portion 211c, and both are fixed to each other by brazing.

一般的に、冷却水流入口３１ａの近傍に設けられるチューブは、冷却水流入口から離れて位置するチューブに比べて冷却水が流入し易い傾向がある。このように、冷却水が特定のチューブに偏って流れることで、チューブごとの温度バラつき、熱膨張量の差異による歪や、それに起因する破損を招くおそれがある。 In general, a tube provided in the vicinity of the cooling water inlet 31a tends to allow the cooling water to flow more easily than a tube positioned away from the cooling water inlet. As described above, the cooling water is biased to flow in a specific tube, which may cause temperature variation for each tube, distortion due to a difference in thermal expansion amount, and damage due to the distortion.

これに対し、熱交換器１０では、チューブ２１１のテーパ部２１１ｃの流路断面積が、チューブ２１２の上流側端部２１２ａの流路断面積よりも小さいものとされている。これにより、分配流路３２の冷却水がチューブ２１１に流入する際の流路抵抗を増大させるとともに、冷却水のチューブ２１２への指向性を高めることができる。この結果、チューブ２１１への冷却水の偏りを抑制し、チューブ２１１とチューブ２１２とで冷却水の流量の均一化を図ることが可能となる。したがって、冷却水の偏流に起因する歪の発生を抑制し、破損から保護することができる。 On the other hand, in the heat exchanger 10, the flow path cross-sectional area of the tapered portion 211 c of the tube 211 is smaller than the flow path cross-sectional area of the upstream end portion 212 a of the tube 212. Thereby, the flow resistance when the cooling water of the distribution flow path 32 flows into the tube 211 can be increased, and the directivity of the cooling water to the tube 212 can be increased. As a result, the bias of the cooling water to the tube 211 can be suppressed, and the flow rate of the cooling water can be made uniform between the tube 211 and the tube 212. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of distortion due to the drift of the cooling water and protect it from breakage.

続いて、図５を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る熱交換器１０の製造方法について説明する。詳細には、複数のチューブ２１と分配タンク部３０との接続方法について説明する。図５は、図４に相当する断面における断面図である。 Then, the manufacturing method of the heat exchanger 10 which concerns on 1st Embodiment of this invention is demonstrated, referring FIG. In detail, the connection method of the some tube 21 and the distribution tank part 30 is demonstrated. FIG. 5 is a cross-sectional view corresponding to FIG.

まず、平板状のコアプレート３３に対しバーリング加工を施すことにより、貫通孔３３１，３３２を形成する。図５（Ａ）は、バーリング加工後のコアプレート３３を示している。本工程で形成される貫通孔３３１，３３２は、いずれも同形状であり、貫通孔３３１に前述した縮径部３３１ｂはまだ形成されていない。 First, through holes 331 and 332 are formed by performing burring processing on the flat core plate 33. FIG. 5A shows the core plate 33 after burring. The through holes 331 and 332 formed in this step have the same shape, and the reduced diameter portion 331b described above is not yet formed in the through hole 331.

次の工程では、図５（Ｂ）に示されるように、チューブ２１１の上流側端部２１１ａを貫通孔３３１に挿入するとともに、チューブ２１２の上流側端部２１２ａを貫通孔３３２に挿入する。 In the next step, as shown in FIG. 5B, the upstream end 211 a of the tube 211 is inserted into the through hole 331 and the upstream end 212 a of the tube 212 is inserted into the through hole 332.

さらに次の工程では、図５（Ｂ）に示されるように、環状部３３１ａを、貫通孔３３１に挿入されたチューブ２１１の上流側端部２１１ａとともに外周側から圧縮する。これにより、環状部３３１ａ及び上流側端部２１１ａは内側に向けて塑性変形し、図５（Ｃ）に示されるように、上流側端部２１１ａにテーパ部２１１ｃが形成される。前述したように、テーパ部２１１の内部には補強のための内柱等が設けられておらず、区画されない単一の空間となるように形成されている。したがって、上流側端部２１１ａの変形は比較的容易である。
続いて、上流側端部２１１ａと貫通孔３３１の環状部３３１ａとの間と、上流側端部２１２ａと貫通孔３３２の環状部３３２ａとの間をろう付けすることで、チューブ２１１，２１２をコアプレート３３に対し固定する。 In the next step, as shown in FIG. 5B, the annular portion 331 a is compressed from the outer peripheral side together with the upstream end portion 211 a of the tube 211 inserted into the through hole 331. Thereby, the annular portion 331a and the upstream end portion 211a are plastically deformed inward, and as shown in FIG. 5C, a tapered portion 211c is formed at the upstream end portion 211a. As described above, the inner portion of the taper portion 211 is not provided with a reinforcing inner pillar or the like, and is formed to be a single space that is not partitioned. Therefore, deformation of the upstream end 211a is relatively easy.
Subsequently, the tubes 211 and 212 are cored by brazing between the upstream end portion 211a and the annular portion 331a of the through hole 331 and between the upstream end portion 212a and the annular portion 332a of the through hole 332. Fix to the plate 33.

以上のような製造方法によれば、環状部３３１ａとテーパ部２１１ｃとの間に隙間が形成されることを抑制して水密性を高いものとしつつ、冷却水流入口３１ａ近傍のチューブへの冷却水の偏流を抑制することが可能となる。 According to the manufacturing method as described above, the cooling water to the tube in the vicinity of the cooling water inlet 31a is suppressed while suppressing the formation of a gap between the annular portion 331a and the tapered portion 211c to improve water tightness. It is possible to suppress the current drift.

続いて、図６及び図７を参照しながら、以上のように構成、製造された熱交換器１０と、比較例に係る熱交換器１０Ａにおける温度分布について説明する。図６，７は、それぞれ熱交換器１０，１０Ａの正面図であり、チューブ２１等の図示を省略したものである。 Subsequently, the temperature distribution in the heat exchanger 10 configured and manufactured as described above and the heat exchanger 10A according to the comparative example will be described with reference to FIGS. 6 and 7. 6 and 7 are front views of the heat exchangers 10 and 10A, respectively, and the illustration of the tube 21 and the like is omitted.

比較例に係る熱交換器１０Ａは、その熱交換コア部２０Ａの構成の点で、本発明に係る熱交換器１０と異なるものである。詳細には、熱交換器１０Ａの熱交換コア部２０Ａを構成するチューブ２１には、すべてチューブ２１２が採用されている。すなわち、熱交換器１０Ａは、熱交換コア部２０Ａを構成するチューブ２１の上流側端部の流路断面積がすべて同一とされている。以下では熱交換器１０Ａのうち、熱交換器１０と同一の機能を有する構成については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。 The heat exchanger 10A according to the comparative example is different from the heat exchanger 10 according to the present invention in the configuration of the heat exchange core portion 20A. In detail, the tube 212 is employ | adopted as the tube 21 which comprises the heat exchange core part 20A of 10 A of heat exchangers. That is, in the heat exchanger 10A, the flow path cross-sectional areas of the upstream end portions of the tubes 21 constituting the heat exchange core portion 20A are all the same. Below, about the structure which has the same function as the heat exchanger 10 among heat exchanger 10A, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted suitably.

熱交換器１０，１０Ａは、約８０℃の冷却水が、冷却水流入口３１ａから分配タンク部３０に流入する。当該冷却水は、分配タンク部３０から熱交換コア部２０の各チューブ２１に分配され、各チューブ２１を分配タンク部３０側から集合タンク部４０側に向けて流れることにより、その温度が徐々に低下する。 In the heat exchangers 10 and 10A, the cooling water of about 80 ° C. flows into the distribution tank unit 30 from the cooling water inlet 31a. The cooling water is distributed from the distribution tank unit 30 to each tube 21 of the heat exchange core unit 20, and the temperature gradually increases as each tube 21 flows from the distribution tank unit 30 side toward the collecting tank unit 40 side. descend.

図７に示されるように、比較例に係る熱交換器１０Ａでは、冷却水流入口３１ａ近傍における温度が周囲より極端に高くなることが分かる。すなわち、冷却水流入口３１ａから分配タンク部３０の分配流路３２に流入した高温の冷却水は、冷却水流入口３１ａ近傍のチューブ２１に偏って流れる傾向があるため、当該位置は他の位置に比べて高温となる傾向がある。 As shown in FIG. 7, in the heat exchanger 10A according to the comparative example, it can be seen that the temperature in the vicinity of the cooling water inlet 31a is extremely higher than the surroundings. That is, since the high-temperature cooling water that has flowed into the distribution flow path 32 of the distribution tank unit 30 from the cooling water inlet 31a tends to flow toward the tubes 21 in the vicinity of the cooling water inlet 31a, this position is compared to other positions. Tend to be hot.

このため、熱交換器１０Ａの熱交換コア部２０Ａを構成するチューブ２１は、冷却水流入口３１ａ近傍とその周辺とで熱膨張量に差異が生じ、歪が発生して破損に至るおそれがある。これは、チューブ２１の下流側端部と集合タンク部４０の接続部において顕著にみられる傾向である。 For this reason, the tube 21 constituting the heat exchange core portion 20A of the heat exchanger 10A has a difference in thermal expansion between the vicinity of the cooling water inlet 31a and the vicinity thereof, and there is a possibility that distortion may occur and breakage. This tends to be noticeable in the connection portion between the downstream end portion of the tube 21 and the collecting tank portion 40.

これに対し、本発明に係る熱交換器１０では、図６に示されるように、冷却水流入口３１ａ近傍における温度上昇が抑制されていることが分かる。すなわち、前述したように、
冷却水流入口３１ａ近傍のチューブ２１１において、そのテーパ部２１１ｃの流路断面積をチューブ２１２よりも小さくしたことにより、チューブ２１１への冷却水の偏流が抑制されている様子が分かる。 On the other hand, in the heat exchanger 10 according to the present invention, as shown in FIG. 6, it can be seen that the temperature rise in the vicinity of the cooling water inlet 31a is suppressed. That is, as mentioned above,
It can be seen that in the tube 211 in the vicinity of the cooling water inlet 31a, the flow passage cross-sectional area of the tapered portion 211c is made smaller than that of the tube 212, thereby suppressing the uneven flow of the cooling water to the tube 211.

このため、熱交換器１０の熱交換コア部２０を構成するチューブ２１において、冷却水流入口３１ａ近傍とその周辺とで生じる熱膨張量の差異を抑制することができる。したがって、当該熱膨張量の差異に起因する歪と、破損から熱交換器１０を保護することが可能となる。 For this reason, in the tube 21 which comprises the heat exchange core part 20 of the heat exchanger 10, the difference of the thermal expansion amount which arises in the cooling water inflow port 31a vicinity and its periphery can be suppressed. Therefore, it becomes possible to protect the heat exchanger 10 from the distortion resulting from the difference in the amount of thermal expansion and damage.

次に、図８を参照しながら、本発明の第２実施形態に係る熱交換器１０の製造方法について説明する。詳細には、複数のチューブ２１と分配タンク部３０との接続方法について説明する。図８は、図４に相当する断面における断面図である。 Next, a method for manufacturing the heat exchanger 10 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In detail, the connection method of the some tube 21 and the distribution tank part 30 is demonstrated. FIG. 8 is a cross-sectional view corresponding to FIG.

まず、平板状のコアプレート３３に対しバーリング加工を施すことにより、貫通孔３３１，３３２を形成する。図８（Ａ）は、バーリング加工後のコアプレート３３を示している。本工程で冷却水流入口３１ａ（図８では不図示）近傍に形成される貫通孔３３１は、予め縮径部３３１ｂが形成されている。 First, through holes 331 and 332 are formed by performing burring processing on the flat core plate 33. FIG. 8A shows the core plate 33 after burring. A through-hole 331 formed in the vicinity of the cooling water inlet 31a (not shown in FIG. 8) in this step has a reduced diameter portion 331b formed in advance.

次の工程では、図８（Ｂ）に示されるように、チューブ２１１の上流側端部２１１ａを貫通孔３３１に挿入するとともに、チューブ２１２の上流側端部２１２ａを貫通孔３３２に挿入する。このとき、チューブ２１１の上流側端部２１１ａは、貫通孔３３１の縮径部３３１ｂと当接し、挿入に伴って縮径部３３１ｂから内方に圧縮するように力を受ける。これにより、チューブ２１１の上流側端部２１１ａは、内側に向けて塑性変形する。また、上流側端部２１１ａと貫通孔３３１の環状部３３１ａとの間と、上流側端部２１２ａと貫通孔３３２の環状部３３２ａとの間をろう付けすることで、チューブ２１１，２１２をコアプレート３３に対し固定する。 In the next step, as shown in FIG. 8B, the upstream end 211 a of the tube 211 is inserted into the through hole 331 and the upstream end 212 a of the tube 212 is inserted into the through hole 332. At this time, the upstream end portion 211a of the tube 211 is in contact with the reduced diameter portion 331b of the through hole 331, and receives a force so as to be compressed inward from the reduced diameter portion 331b along with the insertion. As a result, the upstream end 211a of the tube 211 is plastically deformed inward. Further, the tubes 211 and 212 are connected to the core plate by brazing between the upstream end portion 211a and the annular portion 331a of the through hole 331 and between the upstream end portion 212a and the annular portion 332a of the through hole 332. 33 is fixed.

チューブ２１１，２１２をさらに貫通孔３３１，３３２に挿入することにより、図８（Ｃ）に示されるように、チューブ２１１の上流側端部２１１ａにテーパ部２１１ｃが形成される。これにより、チューブ２１１の上流側端部２１１ａの流路断面積を、チューブ２１２の上流側端部２１２ａの流路断面積よりも小さくすることができる。 By further inserting the tubes 211 and 212 into the through holes 331 and 332, as shown in FIG. 8C, a tapered portion 211c is formed at the upstream end portion 211a of the tube 211. Thereby, the flow path cross-sectional area of the upstream end portion 211 a of the tube 211 can be made smaller than the flow path cross-sectional area of the upstream end portion 212 a of the tube 212.

以上のような製造方法によれば、チューブ２１１の上流側端部２１１ａの挿入とテーパ部２１１ｃの形成を同時に行うことが可能となる。したがって、製造工程を簡便なものとしながらも、冷却水流入口３１ａ近傍のチューブ２１１への冷却水の偏流を抑制することが可能となる。 According to the manufacturing method as described above, it is possible to simultaneously insert the upstream end portion 211a of the tube 211 and form the tapered portion 211c. Therefore, it is possible to suppress the drift of the cooling water to the tube 211 in the vicinity of the cooling water inlet 31a while simplifying the manufacturing process.

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、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。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。 The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples. In other words, those specific examples that have been appropriately modified by those skilled in the art are also included in the scope of the present invention as long as they have the characteristics of the present invention. For example, the elements included in each of the specific examples described above and their arrangement, materials, conditions, shapes, sizes, and the like are not limited to those illustrated, but can be changed as appropriate. Moreover, each element with which each embodiment mentioned above is provided can be combined as long as technically possible, and the combination of these is also included in the scope of the present invention as long as it includes the features of the present invention.

１０：熱交換器
２１：チューブ
３０：分配タンク部
３１ａ：冷却水流入口（被冷却流体流入口）
３２：分配流路
３３：コアプレート
４０：集合タンク部
２１１：チューブ（第１チューブ）
２１１ａ，２１２ａ：上流側端部
２１１ｃ：テーパ部
２１１ｆ，２１２ｆ：チューブ流路
２１２：チューブ（第２チューブ）
３３１，３３２：貫通孔
３３１ａ，３３２ａ：環状部
３３１ｂ：縮径部 10: Heat exchanger 21: Tube 30: Distribution tank unit 31a: Cooling water inlet (cooled fluid inlet)
32: Distribution channel 33: Core plate 40: Collecting tank unit 211: Tube (first tube)
211a, 212a: upstream end 211c: taper 211f, 212f: tube flow path 212: tube (second tube)
331, 332: through holes 331a, 332a: annular portion 331b: reduced diameter portion

Claims

A plurality of tubes (21) through which the fluid to be cooled flows;
A tank (34) having a cooled fluid inlet (31a) through which the fluid to be cooled flows is formed, and a core plate (33) to which upstream ends of the plurality of tubes (21) are connected. A distribution tank section (30),
Of the plurality of tubes, a first tube (211) is disposed in the vicinity of the fluid inlet (31a), and among the plurality of tubes, the second tube (212) is more than the first tube (211). It is arranged away from the cooled fluid inlet,
A method for producing a heat exchanger (10) for exchanging heat between a fluid flowing outside and a fluid to be cooled flowing inside,
A first step of forming a plurality of through holes (331, 332) in the core plate of the distribution tank section;
A second step of forming an annular portion (331a) projecting toward the distribution flow path (32) inside the distribution tank at the edge of each through hole;
A third step of inserting upstream end portions (211a, 212a) of a plurality of tubes (21) having tube flow paths (211f, 212f) for flowing a fluid to be cooled into each of the through holes;
And a fourth step of reducing the diameter at the upstream end of the first tube and making the flow path cross-sectional area of the first tube smaller than the flow path cross-sectional area of the second tube. Manufacturing method of heat exchanger.

In the fourth step, by compressing the upstream end portion of the tube inserted into the through hole from the outer peripheral side, the tube channel is compressed toward the upstream end portion side in the flow direction of the fluid to be cooled. The method for manufacturing a heat exchanger according to claim 1 , wherein a taper portion (211c) having a diameter is formed at the upstream end portion.

The heat exchange according to claim 1 or 2 , wherein the fourth step compresses the annular portion formed at the edge of the through hole into which the first tube is inserted from the outer peripheral side. Manufacturing method.

A method for producing a heat exchanger (10) for exchanging heat between a fluid flowing outside and a fluid to be cooled flowing inside,
A plurality of through holes (331, 332) are formed in the core plate (33) of the distribution tank portion (30) having the cooled fluid inlet (31a) and the distribution flow path (32) through which the cooled fluid flows. The first step is to form a reduced diameter portion (331b) that decreases in diameter from the outside to the inside of the distribution tank portion in the through hole (331) in the vicinity of the fluid inlet for cooling. Process,
A second step of inserting a plurality of tubes (21) having tube flow paths (211f, 212f) for flowing a fluid to be cooled into each of the through holes at their upstream ends (211a, 212a); The upstream end (211a) of the tube (211) to be inserted into the through hole in the vicinity of the fluid inlet for cooling is brought into contact with the reduced diameter portion and compressed as the tube is inserted into the through hole. Then, the 2nd process of forming the taper part (211c) diameter-expanded toward the to-be-cooled fluid flow direction center part of the said tube flow path in this upstream end part, The manufacturing method of a heat exchanger.