JP2004278867A

JP2004278867A - 熱交換器のコア部構造

Info

Publication number: JP2004278867A
Application number: JP2003068786A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Iwasaki; 充岩崎; Kazunori Ikui; 一憲生井; Junichiro Hara; 潤一郎原
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2003-03-13
Filing date: 2003-03-13
Publication date: 2004-10-07

Abstract

【課題】最外端に位置するチューブの急激な温度変化を防止すると共に、該チューブの熱応力による外部への悪影響を防止できる熱交換器のコア部構造の提供。
【解決手段】第１コア部６及び第２コア部７の最外端に位置するチューブ８ａ〜８ｄに流れる冷却水の流通量を各コア部６，７の他のチューブ８ｅ，８ｆに流れる冷却水の流通量よりも少なくした。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は熱交換器のコア部構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、熱交換器のコア部構造は、所定の間隔を置いて配置される座板の間にチューブとコルゲートフィンが交互に配置され、該座板の両端部同士がレインフォースによって連結補強されている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、前記座板に装着されるタンク内部を２つの部屋に隔成し、該タンクに対応するコア部のチューブに温度の異なる流体、例えば、水と油、エンジン冷却水と二次冷却水などを流通させるようにした技術が公知となっている（特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１４２８５号公報（第１−３頁、第１図）
【特許文献２】
実開平２−５４０７６号公報（第１−３頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の熱交換器のコア部構造のうち、前者はチューブとレインフォースに熱膨張量差があり、例えば、寒冷地でのエンジン始動時や走行中にハンチング現象が発生した際、チューブ内に通水される冷却水が低温から急激に高温になって該チューブは大きく熱膨張しようとするが、レインフォースの温度は殆ど変化しないため、チューブとレインフォースの熱膨張量差による熱応力がレインフォースを歪み変形させ、結果、該チューブの付け根の亀裂やレインフォースの歪み変形・破損を招く虞があった。
【０００６】
なお、この対策としてレインフォースの一部をカットしたり両端部に弾性変形機能を付与することが考えられるが、これらはレインフォースの加工に大変手間がかかる上、熱交換器のコア部の剛性の低下を招くため好ましくない。
【０００７】
一方、後者の熱交換器のコア部構造は、各タンクから供給される冷却水の温度が異なるため、コア部の境となるチューブ間で温度差が生じ、結果、ハンチング現象時には、該チューブ間の温度差が急激に大きくなって熱応力によるチューブの歪み変形・亀裂が発生するという問題点があった。
【０００８】
なお、この対策としてコア部の境に断熱材やダミーのチューブを配置することが考えられるが、これらは構成部材が増えて熱交換器のコア部の組立て性が悪化したり、大型化するため好ましくない。
【０００９】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、
コア部の最外端に位置するチューブに流れる冷却水の流通量を該コア部の他のチューブに流れる冷却水の流通量よりも少なくすることによって、最外端に位置するチューブの急激な温度変化を防止して該チューブの熱応力による外部への悪影響を防止できる熱交換器のコア部構造を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明では、タンクが装着され、所定間隔を置いて対向配置される座板の間に、チューブとコルゲートフィンが交互に複数配置され、前記チューブの両端部が座板に形成された接続部のチューブ穴に嵌挿固定され、前記一方のタンク内の冷却水がチューブを介して他方のタンクに流通される熱交換器のコア部構造において、前記コア部の最外端に位置するチューブに流れる冷却水の流通量を該コア部の他のチューブに流れる冷却水の流通量よりも少なくしたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の熱交換器のコア部構造において、前記コア部を、それぞれ異なる温度の冷却水を流通させる第１コア部と第２コア部で構成し、少なくとも各コア部の最外端に位置し、両コア部の境となるチューブに流れる冷却水の流通量を各コア部の他のチューブに流れる冷却水の流通量よりも少なくしたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の作用及び効果】
請求項１記載の発明にあっては、タンクが装着され、所定間隔を置いて対向配置される座板の間に、チューブとコルゲートフィンが交互に複数配置され、前記チューブの両端部が座板に形成された接続部のチューブ穴に嵌挿固定され、前記一方のタンク内の冷却水がチューブを介して他方のタンクに流通される。
【００１３】
そして、前記コア部の最外端に位置するチューブに流れる冷却水の流通量は、該コア部の他のチューブに流れる冷却水の流通量よりも少なくなる。
【００１４】
従って、コア部に流通する冷却水の温度が急激に上昇した場合、コア部の最外端に位置するチューブの冷却水は、他のチューブに比べて流通量が少ないため、該最外端に位置するチューブの急激な温度変化を防止できると共に、該チューブの熱応力による外部への悪影響を防止できる。
【００１５】
請求項２記載の発明では、コア部がそれぞれ異なる温度の冷却水を流通させる第１コア部と第２コア部で構成される。
【００１６】
そして、少なくとも各コア部の最外端に位置し、両コア部の境となるチューブに流れる冷却水の流通量が各コア部の他のチューブに流れる冷却水の流通量よりも少なくなる。
【００１７】
従って、第１コア部または第２コア部に流通する冷却水の温度が急激に上昇した場合、両コア部の境に位置するチューブの冷却水は、他のチューブに比べて流通量が少ないため、該両コア部の境に位置するチューブ同士の温度差が急激に大きくなるのを防止することができ、熱応力による該チューブの亀裂・破損を防止できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の熱交換器のコア部構造の実施の形態を説明する。
【００１９】
なお、本実施の形態では熱交換器をハイブリッド車両のラジエータに適用した場合について説明する。
【００２０】
図１は本発明の実施の形態の熱交換器のコア部構造Ａを示す全体図、図２はタンク内部を説明する断面図、図３は嵌挿部材を説明する図である。
【００２１】
図４は第１コア部における作用を説明する図、図５は第２コア部における作用を説明する図、図６は本発明の熱交換器のコア部構造を他の熱交換器に適用した例を説明する図である。
【００２２】
先ず、全体構成を説明する。
【００２３】
図１、２に示すように、本実施の形態の熱交換器のコア部構造Ａは、それぞれタンク１ａ、１ｂが装着された一対の座板２ａ、２ｂと、該座板２ａ、２ｂの間に配置されるチューブ３及びコルゲートフィン４と、前記座板２ａ、２ｂの両端部同士を連結補強するレインフォース５ａ、５ｂを主要な構成としている。
【００２４】
また、図２に示すように、前記座板２ａ、２ｂにはチューブ３の両端部が嵌挿固定されている。
【００２５】
さらに、前記タンク１ａ、１ｂの内部は、仕切板９により２つの部屋に隔成されて第１タンク１ｃと第２タンク１ｄで構成されることによって、前記チューブ３及びコルゲートフィン４が第１コア部６（図中Ｘ１の範囲）と第２コア部７（図中Ｘ２の範囲）で構成されている。
【００２６】
なお、本実施の形態では、前記座板２ａ，２ｂ、チューブ３、コルゲートフィン４、レインフォース５ａ，５ｂが全てアルミ製であり、これらは予め一体的に組み付けられた後、図外の熱処理炉内で一体的にろう付けされる。
【００２７】
そして、前記第１コア部６の最外端に位置するチューブ８ａ，８ｂの上端部と前記第２コア部７の最外端に位置するチューブ８ｃ，８ｄの上端部の合計４箇所に後述する嵌挿部材１０が嵌挿固定されている。
【００２８】
以下、嵌挿部材１０について詳述する。
【００２９】
図３（ａ）に示すように、前記嵌挿部材１０は耐熱樹脂製で全体が略コ字状断面形状に形成され、該コ字状の対向する挿入部１０ａには該挿入部１０ａから外方に突出した係止部１０ｂがそれぞれ形成されている。
【００３０】
そして、図３（ｂ）に示すように、嵌挿部材１０をチューブ８ａに嵌挿固定する場合には、該チューブ８ａの上端部に前記係止部１０ｂが係止するまで上方から押し込んで固定する。
【００３１】
この際、該チューブ８ａの先端部と嵌挿部材１０との間には隙間Ｏが形成され、該チューブ８ａは該隙間Ｏを介した量の冷却水しか流通されないようになっている。
【００３２】
また、嵌挿部材１０は樹脂の弾性力により挿入部１０ａがチューブ８ａの内壁に当接して確実に固定できるようになっている。
【００３３】
なお、チューブ８ｂ〜８ｄに嵌挿部材１０を固定する際もチューブ８ａと同様であるため、その説明は省略する。
【００３４】
また、嵌挿部材１０の固定は、前述したろう付けの後で、なおかつタンク１ａを座板２ａに装着する前に行われる。
【００３５】
以下、本実施の形態の熱交換器のコア部Ａの作用及び効果を説明する。
【００３６】
先ず、タンク１ａの第１タンク１ｃは、図外のエンジン及びモータ内を循環するエンジン冷却水（約８０℃〜１００℃）を流入口１ｅから取り入れて第１コア部６の各チューブ３に流通させ、該エンジン冷却水を熱交換した後、タンク１ｂの流出口１ｆから排出する。
【００３７】
一方、タンク１ａの第２タンク１ｄは、図外のインバータ回路等の制御回路内を循環する制御回路冷却水（約６０℃）を流入口１ｇから取り入れて第２コア部７の各チューブ３に流通させ、該制御回路冷却水を熱交換した後、タンク１ｂの排出口１ｈから排出する。
【００３８】
この際、図４に示すように、前記チューブ８ａ、８ｂの上端部には嵌挿部材１０が嵌挿固定されており、該チューブ８ａ、８ｂは前記隙間Ｏを介した量のエンジン冷却水しか流通させることができないため、第１コア部６の他のチューブ８ｅよりもエンジン冷却水の流通量が少なくなっている。
【００３９】
一方、図５に示すように、前記チューブ８ｃ、８ｄにも嵌挿部材１０が嵌挿固定されており、該チューブは８ｃ、８ｄは前記隙間Ｏを介した量の制御回路冷却水しか流通させることができないため、第２コア部７の他のチューブ８ｆよりもエンジン冷却水の流通量が少なくなっている。
【００４０】
従って、エンジン冷却水と制御回路冷却水に急激な温度差が生じた場合、例えば、エンジン冷却水の温度が急激に上昇した場合、第１コア部６のチューブ８ｅは急激に高温になるが、チューブ８ｂは急激に温度変化せずにゆっくりと上昇し、結果、該チューブ８ｂとチューブ８ｃ間で急激に温度差が生じないため、該チューブ８ｂによる熱応力がチューブ８ｃに悪影響を及ぼすことがなく、チューブ８ｂ、８ｃの亀裂・破損を防止できる。
【００４１】
一方、チューブ８ａにおいても、該チューブ６ａは急激に温度変化せずにゆっくりと上昇するため、該チューブ８ａの熱応力による該チューブ８ａの付け根の亀裂やレインフォース５ａの歪み変形を防止できる。
【００４２】
同様に、制御回路冷却水の温度が急激に上昇した場合についても、チューブ８ｃ，８ｄの急激な温度変化を回避でき、該チューブ８ｃ，８ｄの熱応力によるチューブ８ｂやレインフォース５ｂへの悪影響を防止できる。
【００４３】
さらに、本実施の形態の熱交換器のコア部構造Ａは、従来の発明に比べてレインフォースやチューブに加工を施す必要もないし、また、熱交換器を大型化することもなく、嵌挿部材１０を最外端のチューブ８ａ〜８ｄにそれぞれ押し込んで嵌挿固定するという簡便な作業でもって熱交換器のチューブ３の熱応力による外部への悪影響を防止できる。
【００４４】
以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明の具体的構成は本実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更などがあっても本発明に含まれる。
【００４５】
例えば、本実施の形態では、チューブ８ａ〜８ｄの冷却水の流通量を減少させるのに嵌挿部材１０を用いたが、該チューブ８ａ〜８ｄの各上端部を径方向に適宜潰して流通量を減少させても良い。
【００４６】
また、本実施の形態では、コア部を２つ有するハイブリッド車両に適用した場合について説明したが、図６に示すように、１つのコア部からなるラジエータの最外端チューブ８ｘの上端部に嵌挿部材１０を嵌挿固定して、該チューブ８ｘの熱応力による該チューブ８ｘ及びレインフォース５ｘの歪み変形・破損を防止するようにすることは当然考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の熱交換器のコア部構造Ａを示す全体図である。
【図２】タンク内部を説明する断面図である。
【図３】嵌挿部材を説明する図である。
【図４】第１コア部における作用を説明する図である。
【図５】第２コア部における作用を説明する図である。
【図６】本発明の熱交換器のコア部構造を他の熱交換器に適用した例を説明する図である。
【符号の説明】
Ｏ隙間
１ａ、１ｂタンク
１ｃ第１タンク
１ｄ第２タンク
１ｅ、１ｆ流入口
１ｇ、１ｈ排出口
２ａ、２ｂ座板
３、８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅ、８ｆチューブ
４コルゲートフィン
５ａ、５ｂレインフォース
６第１コア部
７第２コア部
９仕切板
１０嵌挿部材
１０ａ挿入部
１０ｂ係止部

Claims

タンクが装着され、所定間隔を置いて対向配置される座板の間に、チューブとコルゲートフィンが交互に複数配置され、
前記一方のタンク内の冷却水がチューブを介して他方のタンクに流通される熱交換器のコア部構造において、
前記コア部の最外端に位置するチューブに流れる冷却水の流通量を該コア部の他のチューブに流れる冷却水の流通量よりも少なくしたことを特徴とする熱交換器のコア部構造。
請求項１記載の熱交換器のコア部構造において、
前記コア部を、それぞれ異なる温度の冷却水を流通させる第１コア部と第２コア部で構成し、
少なくとも各コア部の最外端に位置し、両コア部の境となるチューブに流れる冷却水の流通量を各コア部の他のチューブに流れる冷却水の流通量よりも少なくしたことを特徴とする熱交換器のコア部構造。