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JP2002286396A - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

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Publication number
JP2002286396A
JP2002286396A JP2001085726A JP2001085726A JP2002286396A JP 2002286396 A JP2002286396 A JP 2002286396A JP 2001085726 A JP2001085726 A JP 2001085726A JP 2001085726 A JP2001085726 A JP 2001085726A JP 2002286396 A JP2002286396 A JP 2002286396A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tube
core plate
tubes
intercooler
caulking
Prior art date
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Granted
Application number
JP2001085726A
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English (en)
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JP3675348B2 (ja
Inventor
Takahito Nozaki
孝仁 野崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
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Priority to SE0200840A priority patent/SE524656C2/sv
Priority to US10/102,576 priority patent/US6892804B2/en
Priority to GB0206622A priority patent/GB2375817B/en
Priority to BRPI0200914-5A priority patent/BR0200914B1/pt
Publication of JP2002286396A publication Critical patent/JP2002286396A/ja
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Publication of JP3675348B2 publication Critical patent/JP3675348B2/ja
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    • 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
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0219—Arrangements for sealing end plates into casing or header box; Header box sub-elements
    • F28F9/0224—Header boxes formed by sealing end plates into covers
    • F28F9/0226—Header boxes formed by sealing end plates into covers with resilient gaskets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04—Cooling of air intake supply
    • F02B29/045—Constructional details of the heat exchangers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation, materials, or manufacturing and assembly
    • F02B29/0456—Air cooled heat exchangers
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    • F28F2009/029—Other particular headers or end plates with increasing or decreasing cross-section, e.g. having conical shape
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2275/00—Fastening; Joining
    • F28F2275/12—Fastening; Joining by methods involving deformation of the elements
    • F28F2275/122—Fastening; Joining by methods involving deformation of the elements by crimping, caulking or clinching
    • 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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Abstract

(57)【要約】 【課題】 インタクーラが大型化することを抑制しつ
つ、カシメ作業性が悪化することを防止する。 【解決手段】 カシメ用の突起部１２１ｂのうち、少な
くとも塑性変形させられる部位（太い２点鎖線で示した
部位Ｔ）の肉厚ｔをその他の部位に比べて薄くする。こ
れにより、突起部１２１ｂの曲げ剛性が小さくなり、比
較的小さな力にて突起部１２１ｂを折り曲げる（塑性変
形させる）ことができる。したがって、突起部１２１ｂ
の長さＬ（突起部１２１ｂの先端から折曲部１２１ｃま
での長さ）を長くすることなく、カシメ作業（カシメ工
程）を容易に実施することができる。延いては、コアプ
レート１２１の肉厚を大きくしてインタクーラ１００の
耐圧性を向上させても、インタクーラ１００が大型化す
ることを抑制しつつ、カシメ作業性の作業性が悪化する
ことを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、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１は
発明者等が試作検討したインタークーラの正面図であ
り、このインタクーラは、吸気が流通するチューブ１１
１、冷却空気と吸気とを熱交換を促進するフィン１１
２、及び各チューブ１１１に連通するヘッダタンク１２
０等からなるものであり、ヘッダタンク１２０は、図６
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
にカシメ固定されてタンク内空間を構成する樹脂製のタ
ンク本体１２２とから構成されている。
【０００３】そして、この試作に係るインタークーラで
は、図６、７に示すように、タンク本体１２２の先端部
１２２ａをコアプレート１２１の溝部１２１ａに挿入し
た状態で、コアプレート１２１に設けられたカシメ用突
起部（ツメ部）１２１ｂの先端側をタンク本体１２２側
に折り曲げるように塑性変形させてタンク本体１２２と
コアプレート１２１とをカシメ固定している。
【０００４】ところで、インタクーラの耐圧強度を増大
させるためには、コアプレート１２１等のインタクーラ
を構成する部品の肉厚を大きくする必要があるが、コア
プレート１２１の肉厚を大きくすると、ツメ部１２１ｂ
の曲げ剛性が大きくなるので、カシメ作業（ツメ部１２
１ｂを折り曲げる作業）の作業性が著しく悪化するおそ
れがある。
【０００５】これに対しては、ツメ部１２１ｂの長さＬ
（ツメ部の先端から折曲部１２１ｃまでの長さ）を長く
すれば、比較的小さな力にて折曲部に大きな曲げモーメ
ントを発生させることができるので、コアプレート１２
１の肉厚を大きくしても、カシメ作業性が悪化すること
を防止できる。
【０００６】しかし、この手段では、ツメ部の長さＬが
長くなってしまうので、コアプレート１２１の幅寸法
（インタクーラの厚み寸法）Ｗが大きくなってしまい、
インタクーラの車両用への搭載性が悪化してしまう。
【０００７】本発明は、上記点に鑑み、インタクーラ等
の熱交換器が大型化することを抑制しつつ、カシメ作業
性が悪化することを防止することを目的とする。
【０００８】
【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）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（１
１１）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（１２
１）に設けられたカシメ部（１２１ｂ）を塑性変形させ
ることによりコアプレート（１２１）にカシメ固定され
たタンク本体（１２２）を有して構成され、さらに、カ
シメ部（１２１ｂ）のうち、少なくとも塑性変形させら
れる部位（Ｔ）は、その他の部位に比べて肉厚が薄いこ
とを特徴とする。
【０００９】これにより、カシメ部（１２１ｂ）の曲げ
剛性が小さくなり、比較的小さな力にてカシメ部（１２
１ｂ）を折り曲げる（塑性変形させる）ことができる。
【００１０】したがって、カシメ部（１２１ｂ）の長さ
を長くすることなく、カシメ作業（カシメ工程）を容易
に実施することができる。延いては、コアプレート（１
２１）の肉厚を大きくして熱交換器の耐圧性を向上させ
ても、熱交換器が大型化することを抑制しつつ、カシメ
作業性の作業性が悪化することを防止できる。
【００１１】請求項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）
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（１１
１）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（１２
１）に設けられたカシメ部（１２１ｂ）を塑性変形させ
ることによりコアプレート（１２１）にカシメ固定され
たタンク本体（１２２）を有して構成され、カシメ部
（１２１ｂ）の先端側であって、さらに、少なくとも塑
性変形させられる部位（Ｔ）は、その他の部位に比べて
肉厚が薄いことを特徴とする。
【００１２】これにより、カシメ部（１２１ｂ）の曲げ
剛性が小さくなり、比較的小さな力にてカシメ部（１２
１ｂ）を折り曲げる（塑性変形させる）ことができる。
【００１３】したがって、カシメ部（１２１ｂ）の長さ
を長くすることなく、カシメ作業（カシメ工程）を容易
に実施することができる。延いては、コアプレート（１
２１）の肉厚を大きくして熱交換器の耐圧性を向上させ
ても、熱交換器が大型化することを抑制しつつ、カシメ
作業性の作業性が悪化することを防止できる。
【００１４】請求項３に記載の発明では、内燃機関に吸
入される燃焼用の空気を冷却するインタークーラであっ
て、燃焼用空気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）周りを流通する冷却用空気とチューブ（１１
１）内を流通する燃焼用空気との熱交換を促進するフィ
ン（１１２）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（１
２１）、及びコアプレート（１２１）に設けられたカシ
メ部（１２１ｂ）を塑性変形させることによりコアプレ
ート（１２１）にカシメ固定されたタンク本体（１２
２）を有して構成され、カシメ部（１２１ｂ）の先端側
であって、さらに、少なくとも塑性変形させられる部位
（Ｔ）は、その他の部位に比べて肉厚が薄いことを特徴
とする。
【００１５】これにより、カシメ部（１２１ｂ）の曲げ
剛性が小さくなり、比較的小さな力にてカシメ部（１２
１ｂ）を折り曲げる（塑性変形させる）ことができる。
【００１６】したがって、カシメ部（１２１ｂ）の長さ
を長くすることなく、カシメ作業（カシメ工程）を容易
に実施することができる。延いては、コアプレート（１
２１）の肉厚を大きくしてインタクーラの耐圧性を向上
させても、インタクーラが大型化することを抑制しつ
つ、カシメ作業性の作業性が悪化することを防止でき
る。
【００１７】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。
【００１８】
【発明の実施の形態】（第１実施形態）本実施形態は、
本発明に係る熱交換器を車両用インタクーラに適用した
ものであって、図１は本実施形態に係るインタークーラ
の正面図である。
【００１９】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。
【００２０】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。
【００２１】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１１１に被覆されたろう材に
よりチューブ１１１にろう付けされている。
【００２２】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にカシメ固定されてタンク内空間を構成する
樹脂製のタンク本体１２２とから構成されている。
【００２３】具体的には、図３、４に示すように、タン
ク本体１２２の先端部（スカート部）１２２ａをコアプ
レート１２１の溝部１２１ａに挿入した状態で、コアプ
レート１２１に設けられたカシメ用の突起部（ツメ部、
カシメ部）１２１ｂの先端側を、２点鎖線で示すよう状
態から実線で状態になるようにタンク本体１２２側に折
り曲げる（塑性変形させる）ことによりタンク本体１２
２とコアプレート１２１とをカシメ固定している。
【００２４】このとき、突起部１２１ｂのうち、突起部
１２１ｂの先端側であって少なくとも塑性変形させられ
る部位（本実施形態では、図４の太い２点鎖線で示した
部位Ｔ）の肉厚ｔをプレス加工にてその他の部位に比べ
て薄くしている。
【００２５】なお、溝部１２１ａの底部には、スカート
部１２２ａと接触してタンク本体１２２とコアプレート
１２１との隙間を密閉するゴム等の弾性部材からなるパ
ッキン１２２ｂが配設されている。
【００２６】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。
【００２７】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、図２に示すよう
に、チューブ１１１に対して略平行に延びてコア部１１
０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。
【００２８】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。
【００２９】次に、インタクーラ１００の概略製造方法
について述べる。
【００３０】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）。
【００３１】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Ｗ（長手方
向と直交する方向）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）。
【００３２】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にカシメ固定した（カシ
メ工程）後、漏れ（ろう付け不良、カシメ不良等）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。
【００３３】次に、本実施形態の特徴（作用効果）を述
べる。
【００３４】本実施形態によれば、突起部１２１ｂのう
ち、少なくとも塑性変形させられる部位（本実施形態で
は、図４の太い２点鎖線で示した部位Ｔ）の肉厚ｔが、
その他の部位に比べて薄いので、突起部１２１ｂの曲げ
剛性が小さくなり、比較的小さな力にて突起部１２１ｂ
を折り曲げる（塑性変形させる）ことができる。
【００３５】したがって、突起部１２１ｂの長さＬ（突
起部１２１ｂの先端から折曲部１２１ｃまでの長さ）を
長くすることなく、カシメ作業（カシメ工程）を容易に
実施することができる。
【００３６】延いては、コアプレート１２１の肉厚を大
きくしてインタクーラ１００の耐圧性を向上させても、
インタクーラ１００が大型化することを抑制しつつ、カ
シメ作業性の作業性が悪化することを防止できる。
【００３７】（第２実施形態）第１実施形態では、肉厚
を薄くする部位（突起部１２１ｂのうち少なくとも塑性
変形させられる部位）として、折曲部１２１ｃから突起
部１２１ｂの先端まで全域に渡ってその他の部位に比べ
て肉厚を薄くしたが、実際に塑性変形させられる部位は
折曲部１２１ｃであるので、本実施形態は、図５に示す
ように、折曲部１２１ｃに肉厚を薄くする溝部１２１ｄ
を設けたものである。
【００３８】なお、溝部１２１ｄは、突起部１２１ｂ表
裏両面いずれであってもよい。
【００３９】（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。
【００４０】また、上述の実施形態では、突起部１２１
ｂをコアプレート１２１の長手方向に対して離散的に複
数個設けたが、本発明はこれに限定されるものではな
く、突起部１２１ｂをコアプレート１２１の長手方向に
連続的に繋がった帯状としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１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】本発明の第１実施形態に係るインタークーラの
ヘッダタンク部分の拡大斜視断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るインタークーラの
ヘッダタンク部分の拡大断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るインタークーラの
ヘッダタンク部分の拡大断面図である。
【図６】試作に係るインタークーラのヘッダタンク部分
の拡大斜視断面図である。
【図７】試作に係るインタークーラのヘッダタンク部分
の拡大断面図である。
【符号の説明】
１２０…ヘッダタンク、１２１…コアプレート、１２２
…タンク本体、１２１ａ…突起部（カシメ部）。

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）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）に設けられたカシメ部（１２１
    ｂ）を塑性変形させることにより前記コアプレート（１
    ２１）にカシメ固定されたタンク本体（１２２）を有し
    て構成され、 さらに、前記カシメ部（１２１ｂ）のうち、少なくとも
    塑性変形させられる部位（Ｔ）は、その他の部位に比べ
    て肉厚が薄いことを特徴とする熱交換器。
  2. 【請求項２】 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）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）に設けられたカシメ部（１２１
    ｂ）を塑性変形させることにより前記コアプレート（１
    ２１）にカシメ固定されたタンク本体（１２２）を有し
    て構成され、 さらに、前記カシメ部（１２１ｂ）の先端側であって、
    少なくとも塑性変形させられる部位（Ｔ）は、その他の
    部位に比べて肉厚が薄いことを特徴とする熱交換器。
  3. 【請求項３】 内燃機関に吸入される燃焼用の空気を冷
    却するインタークーラであって、 燃焼用空気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）周りを流通する冷却用空気と前記チュー
    ブ（１１１）内を流通する燃焼用空気との熱交換を促進
    するフィン（１１２）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）に設けられたカシメ部（１２１
    ｂ）を塑性変形させることにより前記コアプレート（１
    ２１）にカシメ固定されたタンク本体（１２２）を有し
    て構成され、 さらに、前記カシメ部（１２１ｂ）の先端側であって、
    少なくとも塑性変形させられる部位（Ｔ）は、その他の
    部位に比べて肉厚が薄いことを特徴とするインタークー
    ラ。
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