JP7433885B2

JP7433885B2 - Heat exchanger core support structure

Info

Publication number: JP7433885B2
Application number: JP2019230531A
Authority: JP
Inventors: 英一信川
Original assignee: T Rad Co Ltd
Current assignee: T Rad Co Ltd
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2019-12-20
Publication date: 2024-02-20
Anticipated expiration: 2039-12-20
Also published as: JP2021099179A

Description

本発明は、チャージエアクーラやエンジン冷却水冷却用のラジエータとして最適な熱交換器のコアのサポート構造に関する。 The present invention relates to a support structure for the core of a heat exchanger that is most suitable for use as a charge air cooler or a radiator for cooling engine cooling water.

下記特許文献１に熱交換器のサイドメンバーが提案されている。
これは、コアの両側に配置したサイドメンバーを溝形に形成すると共に、その溝底を長手方向の中間部において長手方向に分断し、その分断位置でサイドメンバーの両側を内側にＶ字状に曲折して脆弱部を形成したものである。そして、熱交換器の使用時にサイドメンバーに生じる熱応力によって脆弱部が破断し、それによるコアの拘束が緩和されることにより、それ以後、コアに大きな熱応力が加わることを防止している。 A side member of a heat exchanger is proposed in Patent Document 1 below.
In this method, the side members placed on both sides of the core are formed into a groove shape, and the bottom of the groove is divided in the longitudinal direction at an intermediate portion in the longitudinal direction, and at the dividing position, both sides of the side member are formed in a V-shape. It is bent to form a weak part. When the heat exchanger is used, thermal stress generated in the side member causes the fragile portion to break, and the resulting restraint on the core is relaxed, thereby preventing large thermal stress from being applied to the core thereafter.

米国特許第６３２８０９８号公報US Patent No. 6328098

従来の熱交換器コアのサポート構造においては、そのサポート材（特許文献１に記載のサイドメンバーと同義。）の製造時、曲げ加工によって脆弱部を成型する必要があり、加工費用が増加していた。また、サポート材の組み付け作業中に、サポート材が脆弱部から折れ曲がることがあり、サポート材の取扱いに難があった。
そこで、本発明は、熱交換器の使用開始後には熱応力によって早期に破断するサポート材であって、加工費用が低額で、且つ、熱交換器への組み付けが作業性の良いサポート材を提供することを課題とする。 In the conventional heat exchanger core support structure, when manufacturing the support material (synonymous with the side member described in Patent Document 1), it is necessary to mold the fragile part by bending, which increases processing costs. Ta. Further, during the assembly work of the support material, the support material may be bent from a weak portion, making it difficult to handle the support material.
Therefore, the present invention provides a support material that breaks early due to thermal stress after the start of use of the heat exchanger, has low processing costs, and is easy to assemble into the heat exchanger. The task is to do so.

請求項１に記載の本発明は、偏平チューブ１とコルゲートフィン２とが交互に配置され、各偏平チューブ１の両端部が一対のヘッダープレート５に挿通された熱交換器のコア３と、コア３の両側に配置された一対のサポート材６とを具備し、それら各部品が一体にろう付された熱交換器コアのサポート構造において、
前記サポート材６は、長手方向の端部の幅が縮小して括れたノッチ部７を有し、ノッチ部７より先端側が前記ヘッダープレート５の長手方向の端部にろう付されたろう付部１０を有する熱交換器コアのサポート構造である。 The present invention according to claim 1 provides a heat exchanger core 3 in which flat tubes 1 and corrugated fins 2 are arranged alternately, and both ends of each flat tube 1 are inserted through a pair of header plates 5; A heat exchanger core support structure comprising a pair of support members 6 disposed on both sides of the heat exchanger core 3 and each of these parts brazed together,
The support member 6 has a notch portion 7 whose longitudinal end width is narrowed and constricted, and a brazing portion 10 on the tip side of the notch portion 7 is brazed to the longitudinal end portion of the header plate 5. This is a support structure for a heat exchanger core with a

請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の熱交換器コアのサポート構造において、
前記ノッチ部７に対して、前記ろう付部１０の反対側で且つ、ノッチ部７に近接して、補強リブ８がサポート材６に形成された熱交換器コアのサポート構造である。 The present invention according to claim 2 provides a support structure for a heat exchanger core according to claim 1, comprising:
This is a heat exchanger core support structure in which reinforcing ribs 8 are formed on the support material 6 on the opposite side of the brazing section 10 and in the vicinity of the notch section 7 .

請求項３に記載の本発明は、請求項２に記載の熱交換器コアのサポート構造において、
前記サポート材６は、長手方向の両端部がコア３の外側に段付に折れ曲がる段付部９を有し、その段付部９の根元に、サポート材６の長手方向へ筋交状の前記補強リブ８が一体に形成された熱交換器コアのサポート構造である。 The present invention according to claim 3 provides a support structure for a heat exchanger core according to claim 2, comprising:
The support material 6 has a stepped portion 9 at both ends thereof in the longitudinal direction that is bent in a stepped manner to the outside of the core 3. At the root of the stepped portion 9, the support material 6 has the above-mentioned braces extending in the longitudinal direction. This is a support structure for a heat exchanger core in which reinforcing ribs 8 are integrally formed.

請求項１に記載の本発明は、サポート材６の長手方向の端部の幅が縮小して括れたノッチ部７を有し、その先端側がヘッダープレート５の長手方向の端部にろう付されたろう付部１０を有するものである。
この発明によれば、偏平チューブ１に高温流体が流通したとき、サポート材６に生じる熱応力により、括れて脆弱であるノッチ部７が早期に破断することによって、熱交換器の使用時にコアに生じる熱応力が緩和される。
ここで、ノッチ部７の形成には追加の曲げ加工等を要しないので、追加の加工費用は不要である。
また、ヘッダープレート５とのろう付部１０の近傍、すなわちサポート材６の端部の近傍にノッチ部７を設けたことにより、組み付け作業時等に自重等によってノッチ部７に作用する荷重が低減され、サポート材６がノッチ部７から折れ曲がることが防止されるので、サポート材６の熱交換器コアへの組み付けの作業性が向上する。 The present invention according to claim 1 has a notch portion 7 which is narrowed in width at the longitudinal end of the support member 6, and the distal end side of the notch portion 7 is brazed to the longitudinal end of the header plate 5. It has a soldering part 10.
According to this invention, when high-temperature fluid flows through the flat tube 1, the notch portion 7, which is constricted and fragile, breaks early due to the thermal stress generated in the support material 6, and the core is damaged during use of the heat exchanger. The resulting thermal stress is alleviated.
Here, since no additional bending work or the like is required to form the notch portion 7, no additional processing cost is required.
In addition, by providing the notch portion 7 near the brazed portion 10 with the header plate 5, that is, near the end of the support member 6, the load acting on the notch portion 7 due to its own weight etc. during assembly work is reduced. Since the support material 6 is prevented from being bent from the notch portion 7, the workability of assembling the support material 6 to the heat exchanger core is improved.

請求項２に記載の本発明は、上記構成において、ノッチ部７に対して、ろう付部１０の反対側で且つ、ノッチ部７に近接して、補強リブ８がサポート材６に形成されたものである。
この補強リブ８の剛性により、ノッチ部７近傍の高剛性部分が増え、よりいっそうノッチ部７への応力集中が強まるので、熱交換器の使用開始後にはサポート材６はより早期に破断する。 The present invention as set forth in claim 2 is characterized in that, in the above structure, a reinforcing rib 8 is formed on the support material 6 on the opposite side of the brazing part 10 and in proximity to the notch part 7. It is something.
Due to the rigidity of the reinforcing ribs 8, the high rigidity portion near the notch portion 7 increases, and the stress concentration on the notch portion 7 becomes even stronger, so that the support material 6 breaks earlier after the heat exchanger starts to be used.

請求項３に記載の本発明は、上記構成において、サポート材６の段付部９の根元に補強リブ８が一体に形成されたものである。
この補強リブ８の剛性により、ノッチ部７の破断を促進できる。 According to a third aspect of the present invention, in the above structure, a reinforcing rib 8 is integrally formed at the base of the stepped portion 9 of the support member 6.
The rigidity of the reinforcing ribs 8 can promote the breakage of the notch portion 7.

本発明の熱交換器コアのサポート構造であって、（Ａ）は要部正面図、（Ｂ）は同側面図。1 is a support structure for a heat exchanger core of the present invention, in which (A) is a front view of the main part, and (B) is a side view of the same. 同サポート構造の斜視図。FIG. 3 is a perspective view of the support structure. ノッチ部７の破断部１１の位置を示す斜視図。FIG. 7 is a perspective view showing the position of a broken portion 11 of the notch portion 7;

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。
下記実施形態は、本願の発明を実施するための一例である。したがって、本願の発明は下記実施形態に限定されるものではない。
この例の熱交換器は、インタークーラやエンジン冷却水冷却用のラジエータとして有効である。
この熱交換器は、図１及び図２に示す如く、偏平チューブ１とコルゲートフィン２とが交互に配置され、各偏平チューブ１の両端部が一対のヘッダープレート５に挿通されてコア３を形成する。そしてコア３の両側に一対のサポート材６が配置され、それら各部品が一体にろう付固定されたものである。 Next, embodiments of the present invention will be described based on the drawings.
The following embodiment is an example for implementing the invention of the present application. Therefore, the invention of this application is not limited to the following embodiments.
The heat exchanger of this example is effective as an intercooler or a radiator for cooling engine coolant.
As shown in FIGS. 1 and 2, this heat exchanger has flat tubes 1 and corrugated fins 2 arranged alternately, and both ends of each flat tube 1 are inserted through a pair of header plates 5 to form a core 3. do. A pair of support members 6 are arranged on both sides of the core 3, and these parts are brazed and fixed together.

なお、図１及び図２では上部側のヘッダーの一方の隅部のみを記載したが、その下部側に上部と同様のヘッダーが配置されると共に、左側に同様のコア、ヘッダーが形成されている。
図１及び図２において、ヘッダープレート５には偏平チューブ１が挿通するチューブ挿通孔が並列され、そこに各偏平チューブ１の端部が挿通される。そして、各偏平チューブ１間にはコルゲートフィン２が配置されてコア３を構成する。コア３の両側には、サポート材６が配置されている。 Although only one corner of the header on the upper side is shown in FIGS. 1 and 2, a header similar to the upper part is arranged on the lower side, and a similar core and header are formed on the left side. .
1 and 2, tube insertion holes through which the flat tubes 1 are inserted are arranged in parallel in the header plate 5, and the ends of each flat tube 1 are inserted through the tube insertion holes. Corrugated fins 2 are arranged between the flat tubes 1 to form a core 3. Support members 6 are arranged on both sides of the core 3.

この実施形態の熱交換器コアのサポート構造のサポート材６は、図１に示す如く、サポート材６の長手方向の中間部に位置する本体部と、サポート材６の長手方向の両端部に位置するノッチ部７と、ろう付部１０を有する。
ろう付部１０は、サポート材６の長手方向の両方の先端部に位置し、ヘッダープレート５の長手方向の端部に位置する周壁の外面にろう付固定されている。
ノッチ部７は、サポート材６の本体部とろう付部１０の間に位置し、ノッチ部７の幅Ｎは本体部の幅より縮小して括れている。そのノッチ部７より先端側に、ろう付部１０が形成されている。ノッチ部７を括れた形状にすることにより、ノッチ部７に熱応力を集中させることができ、熱交換器の使用開始後に、早期にノッチ部７を破断させることができる。ノッチ部７の幅Ｎは、一例として、サポート材６の本体部の幅の１／４程度または、それ以下である。
ろう付部１０の幅Ｗは、ノッチ部７の幅Ｎよりも大きく形成しておくと良い。一例として、図１、図２に示すように、ろう付部１０の下端に位置するろう付下縁１０ａから徐々に括れるようにノッチ部７を形成することができる。ろう付部１０の幅を大きく形成しておくと、ろう付部１０とヘッダープレート５との接触面積が大きくなるため、それらの間のろう付が強固になる。その結果、ノッチ部７へ熱応力を集中させることができる。 As shown in FIG. 1, the support member 6 of the support structure of the heat exchanger core of this embodiment has a main body portion located at the middle portion in the longitudinal direction of the support member 6, and a main body portion located at both ends of the support member 6 in the longitudinal direction. It has a notch part 7 and a brazing part 10.
The brazing portions 10 are located at both ends of the support member 6 in the longitudinal direction, and are brazed and fixed to the outer surface of the peripheral wall located at the ends of the header plate 5 in the longitudinal direction.
The notch portion 7 is located between the main body portion of the support member 6 and the brazing portion 10, and the width N of the notch portion 7 is narrower than the width of the main body portion. A brazed portion 10 is formed on the distal end side of the notch portion 7. By forming the notch part 7 in a constricted shape, thermal stress can be concentrated on the notch part 7, and the notch part 7 can be broken at an early stage after the heat exchanger starts to be used. The width N of the notch portion 7 is, for example, about 1/4 of the width of the main body portion of the support material 6 or less.
It is preferable that the width W of the brazed portion 10 is larger than the width N of the notch portion 7. As an example, as shown in FIGS. 1 and 2, the notch portion 7 can be formed so as to gradually narrow from the lower brazing edge 10a located at the lower end of the brazing portion 10. If the width of the brazing portion 10 is made large, the contact area between the brazing portion 10 and the header plate 5 will increase, and the brazing between them will become stronger. As a result, thermal stress can be concentrated on the notch portion 7.

また、サポート材６には、図１、図２に記載のように、ノッチ部７に対して、ろう付部１０の反対側で且つ、ノッチ部７に近接して、補強リブ８を形成し、ノッチ部７近傍の高剛性部分を増やすことが好ましい。
さらに、サポート材６の本体部の長手方向の両端部にコア３の外側に段付に折れ曲がる段付部９を形成しておき、その段付部９の根元に、筋交状の補強リブ８を一体に形成してもよい。 Further, as shown in FIGS. 1 and 2, reinforcing ribs 8 are formed on the support material 6 on the opposite side of the brazed portion 10 and in close proximity to the notch portion 7. , it is preferable to increase the high rigidity portion near the notch portion 7.
Furthermore, a stepped portion 9 that is bent in a stepped manner toward the outside of the core 3 is formed at both longitudinal ends of the main body of the support member 6, and a reinforcing rib 8 in the shape of a brace is provided at the base of the stepped portion 9. may be formed integrally.

図１（Ａ）（Ｂ）、図２に示すように、ヘッダープレート５の周壁の端縁に爪部を設けることができ、その爪部をろう付部１０側に折り返して、カシメることにより、ろう付部１０をヘッダープレート５の周壁の外面に仮組みすることができる。
サポート材６の本体部には側壁を設け、図２に示すように、その全体を溝形に形成することができる。この例では、ノッチ部７とろう付部１０には、側壁は設けられていない。 As shown in FIGS. 1(A), 2(B), and 2, a claw part can be provided at the edge of the peripheral wall of the header plate 5, and by folding the claw part back toward the brazing part 10 side and caulking it. , the brazed portion 10 can be temporarily assembled on the outer surface of the peripheral wall of the header plate 5.
The main body of the support member 6 can be provided with side walls, and the entire support member 6 can be formed into a groove shape, as shown in FIG. In this example, the notch portion 7 and the brazing portion 10 are not provided with side walls.

組立てられた各部品は、一例として、高温の炉内で一体にろう付固定される。
次いで、そのヘッダープレート５の図示しない環状溝にタンク本体４の開口縁に形成された図示しない小フランジ部が、シール材を介して嵌着し、ヘッダープレート５の縁部の爪部がカシメられて熱交換器を完成する。 For example, the assembled parts are brazed and fixed together in a high-temperature furnace.
Next, a small flange (not shown) formed at the opening edge of the tank body 4 is fitted into the annular groove (not shown) of the header plate 5 via a sealing material, and the claws at the edge of the header plate 5 are caulked. to complete the heat exchanger.

〔作用〕
熱交換器の使用において、各偏平チューブ１内に高温の流体を流通させると、各偏平チューブ１は熱膨張する。この熱膨張をサポート材６によって拘束すると、偏平チューブ１に熱応力が生じる。
本発明においては、図３に示す如く、サポート材６がそれ自身に作用した熱応力によって使用開始初期に破断し、破断部１１が形成されることにより、コア、特に偏平チューブ１の拘束が弱まり、それらに生じる熱応力が緩和される。 [Effect]
When a heat exchanger is used, when a high temperature fluid is passed through each flat tube 1, each flat tube 1 thermally expands. When this thermal expansion is restrained by the support material 6, thermal stress is generated in the flat tube 1.
In the present invention, as shown in FIG. 3, the support material 6 breaks at the beginning of use due to thermal stress acting on itself, and a broken part 11 is formed, thereby weakening the restraint of the core, especially the flat tube 1. , the thermal stress generated in them is alleviated.

１偏平チューブ
２コルゲートフィン
３コア
４タンク本体
５ヘッダープレート
６サポート材
７ノッチ部
８補強リブ
９段付部
１０ろう付部
１０ａろう付下縁
１１破断部
Ｎ幅
Ｗ幅 1 Flat tube 2 Corrugated fin 3 Core 4 Tank body 5 Header plate 6 Support material 7 Notch portion 8 Reinforcement rib 9 Stepped portion 10 Brazed portion 10a Lower brazed edge 11 Broken portion N Width W Width

Claims

A heat exchanger core (3) in which flat tubes (1) and corrugated fins (2) are arranged alternately, and both ends of each flat tube (1) are inserted through a pair of header plates (5); (3) and a pair of support members (6) placed on both sides of the heat exchanger core, each of which is brazed together.
The support material (6) has a narrowed notch (7) with a reduced width at the longitudinal end, and the end of the notch (7) is the longitudinal end of the header plate (5). has a brazed portion (10) brazed to the
A reinforcing rib (8) is formed on the support material (6) on the opposite side of the brazing part (10) and in proximity to the notch part (7). Support structure for heat exchanger core.

The heat exchanger core support structure according to claim 1 ,
The support material (6) has stepped portions (9) that are bent outward from the core (3) at both ends in the longitudinal direction, and the support material (6) is attached to the base of the stepped portion (9). ) A support structure for a heat exchanger core, in which the reinforcing ribs (8) are integrally formed in the longitudinal direction.