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JP2002286395A - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

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JP2002286395A
JP2002286395A JP2001085725A JP2001085725A JP2002286395A JP 2002286395 A JP2002286395 A JP 2002286395A JP 2001085725 A JP2001085725 A JP 2001085725A JP 2001085725 A JP2001085725 A JP 2001085725A JP 2002286395 A JP2002286395 A JP 2002286395A
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JP
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plate
tube
core plate
core
insert
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JP2001085725A
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Takahito Nozaki
孝仁 野崎
Yasutoshi Yamanaka
保利 山中
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Denso Corp
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Denso Corp
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Publication date
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Priority to GB0206624A priority patent/GB2375818B/en
Priority to US10/102,028 priority patent/US6736197B2/en
Priority to BRPI0200912-9A priority patent/BR0200912B1/pt
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/001—Casings in the form of plate-like arrangements; Frames enclosing a heat exchange core
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
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    • F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/053—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight
    • F28D1/0535—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight the conduits having a non-circular cross-section
    • F28D1/05366—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
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    • F28D2021/008—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for vehicles
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    • F28F2009/029—Other particular headers or end plates with increasing or decreasing cross-section, e.g. having conical shape
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
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  • Details Of Rigid Or Semi-Rigid Containers (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【解決手段】 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
た状態でろう付けするとともに、延出部１２３の幅寸法
Ｗｃをインサート１３０の幅寸法Ｗｉと略同等とする。
これにより、コアプレート１２１の長手方向端部にフラ
ックスが残留し難くくなるとともに、延出部１２３とイ
ンサート１３０との接触面積を大きくすることができる
ので、タンク本体１２２を容易にコアプレート１２１に
溶接しつつ、延出部１２３とインサート１３０とのろう
付けを確実なもとすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【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Ａ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１
３０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（１１
１）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（１１
１）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（１２
０）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（１３
０）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（１２
１）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（１２
１）（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２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】請求項３に記載の発明では、延出部（１２
３）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（１２
１）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１２
０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１
３０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１３
１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１２
２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１
２３）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１
２３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、１
２３…延出部、１３１…挟持部。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 流体が流通する複数本のチューブ（１１
    １）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（１
    １１）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（１１
    １）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（１
    ２０）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（１３
    ０）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。
  2. 【請求項２】 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に記載の熱交換器。
  3. 【請求項３】 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い
    ることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換器。
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