(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数列に並列された多数の偏平チューブ(1) とフィン(2) と、各偏平チューブ(1) の両端が挿通され、その挿通部がろう付けされた一対のヘッダープレート(4) とを具備する熱交換器の補強構造において、
前記偏平チューブ(1) は、一対の対向する平行な平面部(1a)と、その各平面部(1a)の両縁間を夫々連結する一対の半円弧状内面部(1b)と、を具備し、
前記偏平チューブ(1) の開口の前記対向する平面部(1a)間距離Ｓに整合する板厚ｗの金属板の曲折体からなる補強部材(5)を有し、
その補強部材(5) は、その細長い連結部(6) の長手方向の両端部に平面Ｔ字状部が一対形成されて、全体が展開状態で平面Ｈ形に形成され、Ｈ形の４つの脚の各外側の側縁にその長手方向に沿って突条(12a)が一体に設けられ、その横断面の外周が前記半円弧状内面部(1b)に整合する半円形の凸曲面(5a)に成形され、
そのＨ形の４つの各脚が前記連結部(6) の平面に直交して断面Ｌ字状に曲折されて、前記偏平チューブの長軸の半分に満たない幅の４つの挿入部(9) とされ、
その補強部材(5) の前記４つの各挿入部(9) は、熱交換器コアの隅における最前列と最後列のみの隣り合う一対ずつの偏平チューブ(1)の開口に挿入されて、その半円形の凸曲面(5a)が偏平チューブ(1) の半円弧状内面部(1b)に隙間なく接触し且つ、それらの偏平チューブ(1) の開口の長軸方向の最前端部および最後端部のみに嵌着され、その嵌着部がろう付けされてなることを特徴とする熱交換器の補強構造。
【請求項２】
１列に並列された多数の偏平チューブ(1) とフィン(2) と、各偏平チューブ(1) の両端が挿通され、その挿通部がろう付けされた一対のヘッダープレート(4) とを具備する熱交換器の補強構造において、
前記偏平チューブ(1) は、一対の対向する平行な平面部(1a)と、その各平面部(1a)の両縁間を夫々連結する一対の半円弧状内面部(1b)と、を具備し、
前記偏平チューブ(1) の開口の前記対向する平面部(1a)間距離Ｓに整合する板厚ｗの金属板の曲折体からなる補強部材(5) を有し、
その補強部材(5) は、細長い連結部(6) と、その長手方向の両端部の一対のＬ字状部とにより全体がコ字状に形成され、各Ｌ字状部の側縁にその長手方向に沿って突条(12a)が一体に設けられ、その横断面の外周が前記半円弧状内面部(1b)に整合する半円形の凸曲面(5a)に成形され、
各Ｌ字状部が前記連結部(6) の平面に直交して断面Ｌ字状に曲折されて、その曲折部側が前記偏平チューブの長軸の１／４に満たない幅の２つの挿入部(9) とされ、
その補強部材(5) の前記２つの各挿入部(9) は、偏平チューブ(1)の並列方向の両最外列の偏平チューブ(1) の開口に挿入されて、その半円形の凸曲面(5a)が偏平チューブ(1) の半円弧状内面部(1b)に隙間なく接触し且つ、その偏平チューブ(1) の開口の長軸方向の両端部のみに嵌着され、その嵌着部がろう付けされてなることを特徴とする熱交換器の補強構造。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記補強部材(5) の各挿入部(9) の凸曲面(5a)の挿入側先端縁が先細りのテーパ面(17)に形成された熱交換器の補強構造。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかにおいて、
熱交換器コアの平面の中央位置で、その一方のヘッダープレート(4) に２パス用の仕切り(11)が設けられ、その仕切り(11)に隣接した両側の偏平チューブ(1) に前記補強部材(5)がろう付けされた熱交換器の補強構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として自動車のエンジン冷却水冷却用の熱交換器（ラジエータ）の補強構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン冷却水冷却用の熱交換器は並列された多数のチューブ間で温度差が生じ、特に熱交換器の４隅のチューブにおいて、剛性の高いサポート材と最前列チューブと最後列チューブとの間において、大きな熱歪みが生じる。実験によれば、特に、ヘッダプレートのチューブ挿通孔とチューブのろう付け部近傍であって、その前列チューブの前端および後列チューブの後端のＲ部（半円弧状曲面）においてチューブの亀裂が起こる。
特に寒冷地等の外気温が一例としてマイナス４０度である条件の下で、エンジンを始動すると、そのサーモスタッドバルブが開いて熱交換器のチューブ内に急激に５０度〜８０度程度の温水が流れ、各チューブ間でおおきな熱歪みが生じる。即ち、エンジン始動時に過渡的におおきな熱歪みが発生する。
【０００３】
このような問題を解決する熱交換器の補強構造として、下記特許文献記載の各発明が知られている。前者は、断面Ｕ字状に形成された補強部材を偏平チューブの断面の長軸側両端に配置するものである。後者は、偏平な一対の脚部を有し、その両脚部が偏平チューブの横断面の長軸側両端に挿入されるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＥＰ  １５６２０１５  Ａ２
【特許文献２】特開２００７−１６３１２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記いずれの公知文献も、偏平チューブが一列に配置された一列型熱交換器に適用され、各チューブの横断面の長軸の両側に補強部材の一対の挿入部が挿入されるため、一本の偏平チューブの入口開口が二カ所大きく塞がれる欠点がある。
また、本発明者の実験によれば、２列型熱交換器においては、その前列の偏平チューブの前側弧状部と、後列の後ろ側弧状部に亀裂が生じることが明らかとなっている。そのため、その部分を集中的に補強することが必要である。また３列以上ではその最前列と最後列の偏平チューブに同様の問題が生じる。
そこで、本発明は係る知見に基づいて創作されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の本発明は、複数列に並列された多数の偏平チューブ(1) とフィン(2) と、各偏平チューブ(1) の両端が挿通され、その挿通部がろう付けされた一対のヘッダープレート(4) とを具備する熱交換器の補強構造において、
前記偏平チューブ(1) は、一対の対向する平行な平面部(1a)と、その各平面部(1a)の両縁間を夫々連結する一対の半円弧状内面部(1b)と、を具備し、
前記偏平チューブ(1) の開口の前記対向する平面部(1a)間距離Ｓに整合する板厚ｗの金属板の曲折体からなる補強部材(5)を有し、
その補強部材(5) は、その細長い連結部(6) の長手方向の両端部に平面Ｔ字状部が一対形成されて、全体が展開状態で平面Ｈ形に形成され、Ｈ形の４つの脚の各外側の側縁にその長手方向に沿って突条(12a)が一体に設けられ、その横断面の外周が前記半円弧状内面部(1b)に整合する半円形の凸曲面(5a)に成形され、
そのＨ形の４つの各脚が前記連結部(6) の平面に直交して断面Ｌ字状に曲折されて、前記偏平チューブの長軸の半分に満たない幅の４つの挿入部(9) とされ、
その補強部材(5) の前記４つの各挿入部(9) は、熱交換器コアの隅における最前列と最後列のみの隣り合う一対ずつの偏平チューブ(1)の開口に挿入されて、その半円形の凸曲面(5a)が偏平チューブ(1) の半円弧状内面部(1b)に隙間なく接触し且つ、それらの偏平チューブ(1) の開口の長軸方向の最前端部および最後端部のみに嵌着され、その嵌着部がろう付けされてなることを特徴とする熱交換器の補強構造である。
【０００７】
請求項２に記載の本発明は、１列に並列された多数の偏平チューブ(1) とフィン(2) と、各偏平チューブ(1) の両端が挿通され、その挿通部がろう付けされた一対のヘッダープレート(4) とを具備する熱交換器の補強構造において、
前記偏平チューブ(1) は、一対の対向する平行な平面部(1a)と、その各平面部(1a)の両縁間を夫々連結する一対の半円弧状内面部(1b)と、を具備し、
前記偏平チューブ(1) の開口の前記対向する平面部(1a)間距離Ｓに整合する板厚ｗの金属板の曲折体からなる補強部材(5) を有し、
その補強部材(5) は、細長い連結部(6) と、その長手方向の両端部の一対のＬ字状部とにより全体がコ字状に形成され、各Ｌ字状部の側縁にその長手方向に沿って突条(12a)が一体に設けられ、その横断面の外周が前記半円弧状内面部(1b)に整合する半円形の凸曲面(5a)に成形され、
各Ｌ字状部が前記連結部(6) の平面に直交して断面Ｌ字状に曲折されて、その曲折部側が前記偏平チューブの長軸の１／４に満たない幅の２つの挿入部(9) とされ、
その補強部材(5) の前記２つの各挿入部(9) は、偏平チューブ(1)の並列方向の両最外列の偏平チューブ(1) の開口に挿入されて、その半円形の凸曲面(5a)が偏平チューブ(1) の半円弧状内面部(1b)に隙間なく接触し且つ、その偏平チューブ(1) の開口の長軸方向の両端部のみに嵌着され、その嵌着部がろう付けされてなることを特徴とする熱交換器の補強構造である。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２において、
前記補強部材(5)の各挿入部(9)の凸曲面(5a)の挿入側先端縁が先細りのテーパ面(17)に形成された熱交換器の補強構造である。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかにおいて、
熱交換器コアの平面の中央位置で、その一方のヘッダープレート(4)に２パス用の仕切り(11)が設けられ、その仕切り(11)に隣接した両側の偏平チューブ(1) に前記補強部材(5)がろう付けされた熱交換器の補強構造である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の請求項１および請求項２に記載の補強構造の補強部材５は、その偏平チューブ１の並列方向の両最外列のみに挿入されて、その挿入部９がろう付けされるものである。そのため、亀裂が生じ易い部分を効果的に補強することができる。それと共に、偏平チューブの開口の閉塞部を必要最小限にすることができる。
そして、その挿入部９の側縁にその長手方向に沿って突条１２ａが一体に設けられ、その外周が半円形に形成された凸曲面5aを偏平チューブ１の半円弧状内面部1bに整合し且つ隙間なく接触するので、偏平チューブ１内面とのろう付け強度を向上させる。そして確実な補強部材５のろう付け構造を提供し、熱歪みに強い熱交換器となりうる。
【００１０】
上記構成において、請求項３に記載のように、その凸曲面5aの挿入側先端部を先細りのテーパ面１７に形成した場合には、補強部材５の挿入部９を偏平チューブ１開口に挿入しやすく、且つ凸曲面5aとチューブとの接触を良好にして、ろう付けをさらに強固にすることができる。
上記構成において、請求項４に記載のように、２パス用の仕切り１１が設けられたものにおいては、それに隣接した両側の偏平チューブ１に補強部材５をろう付けしたので、特に仕切り１１近傍の偏平チューブ１に集中する熱応力を効果的に支持し、補強効果の高いものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の補強部材５の第１実施例の斜視図（Ａ）正面図（Ｂ）およびその展開図（Ｃ）。
【図２】図１（Ｃ）の要部拡大図。
【図３】図２のIII−III線断面図における、凸曲面5aの製造工程の一例を順に示す。
【図４】本発明の第１実施例の補強部材の取付説明図。
【図５】同補強部材を有する熱交換器コアの要部平面図（Ａ）、同拡大図（Ｂ）、同Ｃ−Ｃ断面図（Ｃ）。
【図６】図５（Ａ）のVI−VI矢視断面図。
【図７】同熱交換器の一部分解斜視図。
【図８】本発明の補強部材５の第２実施例の斜視図（Ａ）およびその展開図（Ｂ）。
【図９】同補強部材５の要部拡大平面図（Ａ）および同正面図（Ｂ）。
【図１０】本発明の第２実施例の補強部材の取付状態を示す平面図。
【図１１】本発明の補強構造が適用される他の偏平チューブの横断面図。
【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。
本発明はエンジン冷却水冷却用の熱交換器であって、一般に自動車用ラジエータと言われているものに関する。
図１、図２は、偏平チューブが２列の熱交換器に適用される補強部材５の斜視図、展開図であり、図４はその二列型熱交換器コアの補強部材の取付説明図である。この熱交換器コアは多数の偏平チューブ１とフィン２とが交互に配置され、各偏平チューブ１の両端が一対のヘッダープレート４に挿通されている。そのヘッダープレート４には予め多数のチューブ挿通孔が穿設され、その孔縁部が内面側にバーリング加工されている。
【００１３】
図４，図５に示す如く、偏平チューブ１は、その開口に長軸と短軸とを有するものであり、その開口の短軸長さＳ（対向する平面部1a間距離）がこの例では1.6mmであり、その開口の長軸が12mmである。言い換えれば、その偏平チューブ１は、一対の対向する平行な平面部1aと、その各平面部1aの両縁間を夫々連結する一対の半円弧状内面部1bと、を具備する。
偏平チューブとフィンの並列方向両端にはサポート材１９が配置され、そのサポート材１９の両端がヘッダープレート４に固定される。
【００１４】
このような二列型熱交換器において、その熱交換器コア３の４隅には、図４，図７に示す如く、それぞれ補強部材５の挿入部９がろう付け固定される。この補強部材５は、前記偏平チューブ１の開口の短軸長さＳに整合する板厚ｗの金属板の曲折体からなる。その補強部材５は、図１（Ｃ）に示す如く、細長い連結部６の長手方向の両端部に一対のＴ字状部が形成され、全体として展開状態で平面Ｈ型に形成されている。そして、Ｈ型の４つの各脚部の外側の一部にそれぞれ凸条12aが形成されている。図２はその要部拡大図であり、図３はその凸条12aの断面を、偏平チューブ１の半円弧状内面部1bに整合する凸曲面5aに成形する工程の一例を順に示す横断面図である。
【００１５】
この例は、先ず凸条12aが図３の（Ａ）の状態から、次工程（Ｂ）に示す如く、第１上金型13aと第１下金型14aにより断面の上半分が１／４円に形成され、次いで（Ｃ）に示す如く、第２上金型13bと第２下金型14bにより断面の下半分が１／４円に形成され、その結果、凸条12aの断面は半円形に成形され、その外周に凸曲面5aを形成する。その凸曲面5aの挿入側の端縁は図２に示す如く、先細りのテーパ面17（湾曲面を含む）に形成され、偏平チューブへの挿通を円滑にしている。
【００１６】
この凸曲面5aは偏平チューブ１の前記半円弧状内面部1bに整合する。この状態で、Ｈ型の４つの脚部は、図１（Ａ）（Ｂ）に示す如く、山折り線８を中心にして、連結部６の平面に直交する断面Ｌ字状に曲折される。その結果、それらが偏平チューブの断面の長軸の半分に満たない幅の４つの挿入部９を形成する。
図４、図５に示す如く、ヘッダープレート４の四隅に位置する各偏平チューブ１の開口に補強部材５の各挿入部９を挿入したとき、その凸曲面5aと偏平チューブ１の半円弧状内面1bとが接触し、その状態で、その挿入部がろう付けされる。
【００１７】
このように補強部材５は、その板厚ｗが偏平チューブ１の開口の短軸長さＳに整合し、この例では補強部材５の挿入部９の厚みは、1.6mmで、その幅は５mm、連結部６方向の全長は34.6mm。そして、対向する一対の挿入部９の外面間寸法は一例として9.8mmとすることができる。このような各寸法は、図２においてコアの隅における互いに隣接する４つの偏平チューブ１の開口に嵌着したとき、図５（Ａ）のごとく、それぞれの挿入部９が前列チューブの前端部と、後列チューブの後端部とに嵌着する寸法とされる。
【００１８】
そして、各挿入部９の横断面は図５（Ｂ）（Ｃ）に示すごとく、その幅方向の縁の凸曲面5aが偏平チューブ１の長軸側の端部内面の半円弧状内面部1bに整合する。
なお、この例の熱交換器は、図７に示すごとく一方のタンク本体１２に仕切り１１が配置され、冷却水２２が２パスに流通するものである。そのために、補強部材５は図において上下両端と仕切り１１を境として、それに隣接する両側の位置に配置されている。
【００１９】
このように組立てられる熱交換器コア３は、互いに接触する各部品の少なくとも一方側にろう材が被覆または配置され、全体を高温の炉内に挿入して、一体的にろう付け固定するものである。そして、図５に示す如く、ろうフィレット２５が補強部材５と偏平チューブ１との間に形成される。
この例では、樹脂製のタンク本体１２の小フランジ部２１が図示しないＯリングを介して、ヘッダープレート４の環状溝２４に嵌着され、かしめ用爪部２０をカシメることにより熱交換器を完成する。
【００２０】
そして、図７に示すごとく一方の入口パイプ１３から高温の冷却水２２が流通し、仕切り１１より上方に位置する各偏平チューブ１内を右から左に流通して、他方のタンク本体１２をＵターンする（同図では説明の都合上、タンク本体１２をヘッダープレート４から分離している）。そして、Ｕターンした流体は、偏平チューブ１を左から右に流通し、他方の出口パイプ１４からそれが流出する。そして、偏平チューブ１およびフィン２の外面にはファンまたは走行風による空気流が流通し、冷却水２２と空気流との間に熱交換が行われる。
【００２１】
このとき、図４〜図７において、少なくても４隅の偏平チューブ１には補強部材５の挿入部９が一体的にろう付け固定されており、その分だけ偏平チューブ１の開口が縮小する。
なお、上記実施例における各部品の寸法は必要に応じて設計変更することができる。
【００２２】
次に、図８〜図１０は本発明の補強構造の他の例であり、これらが前記第１実施例と異なる点は、対象となる熱交換器コアが１列型の偏平チューブを有するものである。そのため補強部材５は二つの挿入部９を有する。また、その挿入部９の幅は偏平チューブ１の断面の長軸の１／４以下である。それ以外は、図１の前記第１実施例と同一である。即ち、板厚は偏平チューブ１の断面の短軸に整合する。そして、その補強部材５は、細長い連結部６と、その長手方向の両端部の一対のＬ字状部とにより全体がコ字状に形成されている。その各Ｌ字状部の側縁の断面は、偏平チューブ１の半円弧状内面部1bに略整合する凸曲面(5a)に成形されている。
【００２３】
各Ｌ字状部は前記連結部6の平面に直交して断面Ｌ字状に曲折されて、その曲折部側が前記偏平チューブの長軸の１／４に満たない幅の２つの挿入部９とされる。
その補強部材５の前記２つの各挿入部９は、図１０に示す如く、偏平チューブ１の並列方向の両最外列（下側を省略）の偏平チューブ１の開口に挿入されて、その凸曲面(5a)が偏平チューブ１の両半円弧状内面部1bに接し且つ、各偏平チューブ１の開口の長軸方向の両端部のみに嵌着され、その嵌着部がろう付けされてなる。
【００２４】
また、本発明は、偏平チューブ１が厚み方向に３列配置された熱交換器コアにも適用できる。この場合、前記第１実施例において、補強部材５の４つの挿入部９が、コアの厚み方向の最前列と最後列の偏平チューブ１に挿入される。４列以上の偏平チューブを有する熱交換器においても同様である。
さらには、偏平チューブ１は図１１に示す如く、中間に仕切部1cが存在する横断面Ｂ字状に形成されたものにも、本発明の補強構造が適用できる。
また、本説明では、樹脂製のタンク本体とＯリングを用いた熱交換器を例にしたものであるが、タンク本体と熱交換器コアを一体ろう付けしたものも同様である。
【符号の説明】
【００２５】
１  偏平チューブ
1a  平面部
1b  半円弧状内面部  
1c  仕切部
２  フィン
３  熱交換器コア
４  ヘッダープレート
５  補強部材
5a  凸曲面
６  連結部
【００２６】
８  山折り線
９  挿入部
11  仕切り
12  タンク本体
12a  凸条
13  入口パイプ
13a  第１上金型
13b  第２上金型
14  出口パイプ
14a  第１下金型  
14b  第２下金型
【００２７】
17  テーパ面
19  サポート材
20  かしめ用爪部
21  小フランジ部
22  冷却水
24  環状溝
25  ろうフィレット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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