(57)【要約】【課題】  偏平チューブとヘッダとの付根における亀裂を防止すると共に、偏平チューブ内に円滑に流体を流通させること。【解決手段】  ヘッダ６との付根において、偏平チューブ３の湾曲面２の外周にＵ字状の湾曲補強部7aを有する補強部材７を一体にろう付け固定する。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の平行な平坦面(1)とその両端間を結ぶ湾曲面(2)とからなる多数の偏平チューブ(3)を有し、各偏平チューブ(3)はその平坦面(1)が互いに平行になるように並列され、その偏平チューブ(3)の外面に多数のフィン(4)が固定されてコア(5)を構成し、各偏平チューブ(3)の両端がヘッダ(6)のチューブ挿通孔(6c)に挿通された状態で、その挿通部が一体にろう付けされた熱交換器の補強構造において、
少なくとも一部の偏平チューブ(3)であって、前記挿通部の外面側で、ヘッダ(6)との付根の前記湾曲面(2)の外周に、それに整合するＵ溝状の湾曲補強部(7a)を有する補強部材(7)が一体にろう付け固定されたことを特徴とする熱交換器の補強構造。
【請求項２】
請求項１に記載の熱交換器の補強構造において、
前記補強部材(7)は複数の前記湾曲補強部(7a)が連結部(8)を介して一体に形成され、各湾曲補強部(7a)が隣接する偏平チューブ(3)にろう付けされた熱交換器の補強構造。
【請求項３】
請求項２に記載の熱交換器の補強構造において、
前記連結部(8)がヘッダ(6)の外面にろう付け固定された熱交換器の補強構造。
【請求項４】
請求項３に記載の熱交換器の補強構造において、
前記連結部(8)の一部に、ろう付け状態を見るための、覗き孔(9)が穿設された熱交換器の補強構造。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の熱交換器の補強構造において、
湾曲補強部(7a)の一部に、ろう付け状態を見るための、覗き孔(10)が穿設された熱交換器の補強構造。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の熱交換器の補強構造において、
前記コア(5)平面の四隅における偏平チューブ(3)の前記付根に、補強部材(7)がそれぞれ設けられた熱交換器の補強構造。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれかに記載の熱交換器の補強構造において、
前記偏平チューブ(3)の両端部には前記フィン(4)が存在しない空間部(12)を有し、その空間部(12)に補強部材(7)の湾曲補強部(7a)が設けら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、自動車用ラジエータの如く、加熱された流体を外気で冷却する熱交換器に関し、特に、熱応力によって偏平チューブとヘッダとの付根部に生じる亀裂を防止する補強構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用ラジエータの如く、多数の偏平チューブを並列し、各偏平チューブ間にフィンを配置してコアを構成し、その偏平チューブの両端にヘッダを設けた熱交換器が存在する。この偏平チューブ内に高温のエンジン冷却水を流通させ、チューブの外面側に送風を行い両者間に熱交換を行うものである。この偏平チューブの板厚は、一例として０．３ｍｍ程であり、ヘッダは板厚が２ｍｍ程度である。
このような熱交換器は、熱交換中に熱応力が加わる。すると、ヘッダと偏平チューブとの付根に亀裂が生じることがある。特に、コアの四隅における偏平チューブには、より多くの熱負荷が生じ、その偏平チューブの付根の前面に亀裂が生じがちである。
そこで、下記特許文献１に記載の熱交換器は、ヘッダ内において偏平チューブの開口部の前端と後端とに補強部材を挿入する提案がなされている。同様のものが、下記特許文献２にも提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１６３１２４号公報
【特許文献２】特開２００５−２２１１２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献に記載された補強構造は、何れもコアの隅部で、偏平チューブの開口内に補強部材を挿入するため、その補強部材の挿入部の占有面積分だけ、偏平チューブの入口が狭くなる。すると、コアの隅における偏平チューブの流量が他の偏平チューブより減少し、熱交換性能が低下する。さらには、各部の熱交換量にバラツキが生じ、さらに大きな熱応力が部分的に生じ、偏平チューブの亀裂の原因になる。
そこで本発明は、各偏平チューブの入口断面積を減少させることなく、偏平チューブの付根部を補強できる構造のものを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の本発明は、偏平チューブ(3)が一対の平行な平坦面(1)とその両端間を結ぶ湾曲面(2)とからなり、各偏平チューブ(3)はその平坦面が互いに平行になるように並列され、その偏平チューブ(3)の外面に多数のフィン(4)が固定されてコア(5)を構成し、各偏平チューブ(3)の両端がヘッダ(6)のチューブ挿通孔(6c)に挿通された状態で、その挿通部が一体にろう付けされた熱交換器の補強構造において、
少なくとも一部の偏平チューブ(3)であって、前記挿通部の外面側で、ヘッダ(6)との付根の前記湾曲面(2)の外周に、それに整合するＵ溝状の湾曲補強部(7a)を有する補強部材(7)が一体にろう付け固定されたことを特徴とする熱交換器の補強構造である。
【０００６】
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の熱交換器の補強構造において、
前記補強部材(7)は複数の前記湾曲補強部(7a)が連結部(8)を介して一体に形成され、各湾曲補強部(7a)が隣接する偏平チューブ(3)にろう付けされた熱交換器の補強構造である。
請求項３に記載の本発明は、請求項２に記載の熱交換器の補強構造において、
前記連結部(8)がヘッダ(6)の外面にろう付け固定された熱交換器の補強構造である。
【０００７】
請求項４に記載の本発明は、請求項３に記載の熱交換器の補強構造において、
前記連結部(8)の一部に、ろう付け状態を見るための、覗き孔(9)が穿設された熱交換器の補強構造である。
請求項５に記載の本発明は、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の熱交換器の補強構造において、
補強部(7a)の一部に、ろう付け状態を見るための、覗き孔(10)が穿設された熱交換器の補強構造である。
【０００８】
請求項６に記載の本発明は、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の熱交換器の補強構造において、
前記コア(5)平面の四隅における偏平チューブ(3)の前記付根に、補強部材(7)がそれぞれ設けられた熱交換器の補強構造である。
請求項７に記載の本発明は、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の熱交換器の補強構造において、
前記偏平チューブ(3)の両端部には前記フィン(4)が存在しない空間部(12)を有し、その空間部(12)に補強部材(7) の湾曲補強部(7a)が設けられた熱交換器の補強構造である。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、偏平チューブ３とヘッダ６との付根で、その偏平チューブ３の湾曲面２の外周に、Ｕ溝状の湾曲補強部7aが一体にろう付け固定されたものである。
そのため、その付根部の板厚を厚くして、そこに生じがちな亀裂を防止する効果がある。またその補強がチューブの外側から行われるから、偏平チューブの内部流体の流通を円滑に行い、熱交換を促進することができる。即ち、従来型の補強構造のように、偏平チューブの入口を狭めることがない。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、補強部材７の複数の湾曲補強部7aが連結部８を介して一体に形成され、各湾曲補強部7aが隣接する偏平チューブ３にろう付けされたものである。そのため、複数の隣接する偏平チューブを一つの部品で一体にろう付けでき、補強構造の制作が容易である。それと共に、隣接する偏平チューブ間を連結部８が連結するため、単独の補強より強度が強くなる。
請求項３に記載の発明は、連結部８がヘッダ６の外面にろう付け固定されたから、それら全体が一体となり、強度をより強くする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、連結部(8)の一部に、ろう付け状態を見るための、覗き孔(9)が穿設されたため、その孔縁にろう材が付着していることを確認でき、その場合には連結部８とヘッダ６とのろう付け状態が良好であることを一見して判断できる。逆に両者のろう付け不良は、その孔縁にろう材が付着しないことで、分かる。
請求項５に記載の発明は、湾曲補強部7aの一部に、ろう付け状態を見るための、覗き孔10を穿設したから、請求項４と同様に、補強部材７と偏平チューブ３とのろう付けの良否を一見して判断でき、信頼性の高い補強構造を提供できる。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、コア５の四隅の偏平チューブ３の付根に補強部材７を設けたから、より大きな熱応力のかかり易い四隅部の偏平チューブを効果的に保護できる。
請求項７に記載の発明は、フィン４の存在しない偏平チューブ３の両端部の空間部12に補強部材７を設けたので、異物の衝突で損傷し易い偏平チューブの付根の外周を保護できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施例の補強部材７の斜視図。
【図２】同補強部材７を熱交換器の偏平チューブ３及びヘッダープレート6aにろう付けした状態を示し、図３のII−II矢視断面図。
【図３】同熱交換器の要部正面図。
【図４】本発明の第２実施例の補強部材７の斜視図。
【図５】同補強部材７を熱交換器に取付けた要部正面図。
【図６】本発明の第３実施例の補強部材７の斜視図。
【図７】同補強部材７を熱交換器に取付けた斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
図１〜図３は本発明の第１の実施の形態を示し、その補強部材７は、図１に示す如く、一対の湾曲補強部7aとそれらを連結する連結部８とを有する。
この補強部材７は図２，図３に示す如く、偏平チューブ３のヘッダ６との付根の湾曲面２の外周を被嵌して、それに一体にろう付け固定されるものである。
偏平チューブ３は、図２及び図３から明らかなように一対の平行な平坦面１とその両端部を結ぶ湾曲面２とから形成され、その平坦面１が互いに平行に並列される。そして、各偏平チューブ３間にフィン４が一体に固定されて熱交換器のコア５を構成する。
【００１５】
そして、夫々の平坦面１の上下両端は（下端部を省略）ヘッダープレート6aのチューブ挿通孔6cに挿通され、その挿通部が一定的にろう付け固定される。そのヘッダープレート6aの開口には、ヘッダ本体6bの開口端が被嵌され、それらが一体的にろう付け固定され、ヘッダ６を形成するものである。そして、一例として高温のエンジン冷却水がヘッダ６を介して各偏平チューブ３に供給され、送風に伴う冷却風11が図２の如く、偏平チューブ３の平坦面１に平行な方向に流通し、高温の冷却水と冷却風11との間に熱交換が行われる。
【００１６】
このときコア５の四隅で、冷却風11側の最前列の偏平チューブ３の湾曲面２に最も熱応力が加わる。その理由は、他の部分に比べて冷却水の流通が悪く、加熱が起こり、その分だけ熱歪みが大きくなるからである。そこでこの例では、最前列の偏平チューブ３の前側の湾曲面２に補強部材７をろう付け固定する例が示されている。
図１において、補強部材７の一対の湾曲補強部7aの間隔は、図３から明らかなように、一対の偏平チューブ３のピッチPに整合する。また、湾曲補強部7aには舌片部7bが延在する。舌片部7bの先端は僅かにハの字状に拡開され、弾性を有して、偏平チューブ３への嵌着を容易にしている。湾曲補強部7aはU字状に形成され、その内周面は偏平チューブ３の湾曲面２に整合する。
【００１７】
また、一対の湾曲補強部7a間を連結する連結部８は、ヘッダ６のヘッダープレート6aの外周に整合するように形成されている。この例では、ヘッダープレート6aがその長手方向に波形に形成されているため、それに整合する波形の内周面を有する。さらに連結部８の中央及び湾曲補強部7aの下部には、夫々覗き孔９，覗き孔10が設けられている。
一例として、ヘッダープレート6aの板厚は１．５ｍｍ〜４．５ｍｍであり、偏平チューブ３の板厚は０．２ｍｍ〜０．４mmである。そして補強部材７の板厚は０．４ｍｍ〜０．６ｍｍである。また、湾曲補強部7aの長さは図３の如く、空間部12の高さに略等しい。この空間部12は、隣り合う偏平チューブ３間に配置されるフィン４の存在しない空間である。
【００１８】
そして、図３の如く、コア５の四隅部（他の３隅部を省略）において、補強部材７が偏平チューブ３とヘッダープレート6aとの付根に嵌着される。一対の湾曲補強部7aは、偏平チューブ３の湾曲面２の外面に嵌着され、連結部８はヘッダープレート6aの外面に接触する。そして互いに接触する何れか一方にろう材を被覆又は配置し、各部品を組立てた状態で炉内で一体的にろう付けする。組立て状態で、偏平チューブ３に補強部材７が取付けられていることをろう付け前に組立体の外面から確認することができる。
【００１９】
これに対して、従来のようにチューブの開口に補強部材を取付ける場合には、組立て後に、外部から補強部材を確認することができない。
ろう付けが完了すると、そのろう材が補強部材７の覗き孔９，湾曲補強部7aの覗き孔10の開口に露出する。それにより、ろう材が各湾曲補強部7aに十分浸透した状態で、それが硬化されたことを知る。即ち、覗き孔９，覗き孔10の孔縁部を見ることにより、ろう付けの良否が判断できる。
【００２０】
次に、図４，図５は本発明の第２の実施の形態を示し、この例は多数の湾曲補強部7aが連続されると共に、その両側及び端部間に連結部８が形成されたものである。そして図５の如く、熱交換器の上下両端（下端省略）に補強部材７が一体にろう付け固定される。
【００２１】
次に、図６，図７は本発明の第３の実施の形態を示し、この例は連結部８が断面コ字状に形成され、その対向する壁面が偏平チューブ３及びヘッダープレート6aに一体にろう付け固定される。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものでは勿論なく、補強部材７の湾曲補強部7aの数は１以上であればよい。
また、本発明の補強構造はラジエータに限らず、インタークーラやＥＧＲクーラ，オイルクーラ等の熱交換器にも利用できる。
【符号の説明】
【００２２】
１  平坦面
２  湾曲面
３  偏平チューブ
４  フィン
５  コア
６  ヘッダ
6a  ヘッダープレート
6b  ヘッダ本体
6c  チューブ挿通孔
【００２３】
７  補強部材
7a  湾曲補強部
7b  舌片部
８  連結部
９  覗き孔
10  覗き孔  
11  冷却風
12  空間部
13  サイド材
【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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