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【発明の名称】 熱交換器及びその側板
【発明者】 【氏名】ラ ヴォイス デイ

【氏名】ジェイムズ コー
【要約】 【課題】熱交換器製造時、コアアッセンブリはオーブンに入れられる、オーブン内で溶解している間に「フィンの脱落」、「フィンの溶解」、「ろう材クラッドの表面が変色する」の問題を解決する。

【解決手段】熱交換器の側板１８は、細長いウェブ２０の両端に折り曲げられたフランジ２２を有している。外フランジはウェブ２０から外方に突出し、少なくとも一方はウェブを越えて延びている。側板１８の内側面はウェブ２０の内側面と連なり、ウェブの内側面にろう材クラッドが設けられいてろう付時の変色を防止する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 細長くて、おおむね平らなウェブと、２つの内フランジと、２つの外フランジとを備え、前記ウェブは前記２つの内フランジの間に位置し、前記内フランジの端末は、前記外フランジの端末と連なり、かつ前記内フランジ及び外フランジは、前記ウェブから外方へ突出し、さらに、前記外フランジの少なくとも一方は、前記ウェブを越えて延びている、熱交換器の側板。
【請求項２】 前記各内フランジは、前記ウェブとおおむね直交しており、かつ、その内側面に、前記外フランジが重合している、請求項１記載の熱交換器の側板。
【請求項３】 前記内フランジの内側面は、前記ウェブの内側面と連なり、かつ前記ウェブの内側面にろう材クラッドが設けられている、請求項２記載の熱交換器の側板。
【請求項４】 前記外フランジは、内フランジから離れた面を有し、かつ、この面には、ろう材クラッドが設けられていない、請求項３記載の熱交換器の側板。
【請求項５】 ヘッダと、タンクと、ヘッダ及びタンクを連結している複数のチューブと、チューブの全長に沿って延び、チューブに挟まれた複数のフィンと、前記ヘッダと前記タンクとの間で延び、第１のフィンと係合するウェブと、前記ウェブの一方の面にろう材クラッドが設けられた側板とを備え、前記チューブは、少なくとも１つの最外側チューブを備え、この最外側チューブは、外縁と、外縁に設けられた前記第１のフィンとを備えており、ウェブには厚みがあり、側板は、前記厚さの２倍の厚さの第１のフランジを有し、この第１のフランジは、前記ウェブから突出して、フィン支持部を形成している熱交換器。
【請求項６】 前記第１のフランジと対向し、かつ、前記ウェブの厚さの２倍の厚さの第２のフランジを備えている、請求項５記載の熱交換器。
【請求項７】 前記側板は、単一板からなり、かつ、前記第１のフランジは、前記単一板を折り曲げて二重として形成されている、請求項６記載の熱交換器。
【請求項８】 前記熱交換器は、ラジエータである、請求項５記載の熱交換器。
【請求項９】 前記熱交換器は、給気冷却器である、請求項５記載の熱交換器。
【請求項１０】 長さ及び幅を有する第１のマニホルド及び第２のマニホルドと、前記幅よりも狭い、複数のチューブ及びフィンを備える熱交換器コアと、前記マニホルドの間に設けられ、第１のフィンと係合し、かつろう材クラッドが設けられた面を有するウェブを含む側板とを備え、前記チューブは、外縁を有する少なくとも１つの最外側チューブを備え、前記最外側チューブの外縁には、前記第１のフィンが設けられ、前記側板は、前記熱交換器コアの厚さとおおむね同じ第１の幅を有する第１の部分と、前記第１の幅よりも広い第２の幅を有する第２の部分とを有し、ウェブは、第１の厚さを有し、側板の第２の部分は、前記第１の厚さの２倍の厚さのフランジを有し、前記フランジは、前記ウェブから突出して、フィン支持タブを形成している熱交換器。
【請求項１１】 フィン支持タブは、前記側板の前記第１の部分において、前記ウェブから延びている、請求項１０記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱交換器の側板、及び熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】ヘッダとチューブに連結されたタンクとを備え、チューブの間にフィンが設けられ、かつ、剛性を付与するための側板を有する車両用の熱交換器は公知である。このような熱交換器においては、フィンは、熱交換のために大きな表面を有し、かつ、チューブを支持している。
【０００３】このような熱交換器は、ラジエータまたはコンデンサとして用いられるが、給気冷却器のような他の用途にも用いることができる。
【０００４】側板は、熱交換器を組み立てたり移動したりする際に、特に重要となる。側板は、ヘッダやタンクのマニホルドに固定するのに先立ち、フィンやチューブをまとめて熱交換器コアを構成するために用いられる。
【０００５】良好な熱交換を行うためには、最外側チューブの外面にフィンを設けることが好ましいので、側板は、両側の２つの外側フィンに取り付けられることとなる。
【０００６】ヘッダ及びタンクのマニホルドとともに組み立てられたコアアッセンブリは、オーブンでろう付けされる。オーブン内では、部材を被覆しているろう材クラッドが溶解し、冷却されると、部材は、互いに固着される。
【０００７】公知の側板は、種々の形状を有し、例えば、平らで細長い板状や、取り付け面の両側が湾曲した板状となっている。また、側板は、補強リブを有し、アルミニウムやアルミニウム合金からなっているのが好ましい。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】製造上の理由から、コアアッセンブリは、往々にして、チューブを水平としてオーブンに入れられる。
【０００９】この際の第１の問題点は、オーブン内で溶解している間に、フィンと側板との間で、「フィンの脱落」が発生することである。このようになると、フィンは、側板の中心に対する対称的な位置からオフセットした位置へ移動し始める。それにより、フィンのコア面の端は、一方の側面において、基準のコア面よりも低くなり、他方の側面において高くなる。
【００１０】チューブ及び側板と接触するフィンの先端部において、残留する摩擦力よりも重力が大きくなると、フィンは脱落する。
【００１１】ラジエータフィンは、チューブの端において丸められているが、このことは、必ずしも常に効果的であるとは限らない。
【００１２】また、フィンの表面に近接して、焼付けフレームを有するフィンもあるが、ろう材クラッドが設けられた場合には、コアの表面が変色したり、窪んだりする。
【００１３】第２の問題点は、「フィン溶解」である。ろう付けされた連結部を脆くする金属酸化物が発生しないように、ろう付け処理は、還元雰囲気内で行わなければならない。しかし、還元雰囲気でのろう付け処理の間、クラッドの性質により、フィンに隣接する材料が拡散して、フィンが脆くなり、熱交換器の構造的安定性が低下することがある。
【００１４】第３の問題点は、ストラップやワイヤを有する焼付けフレームにより、往々にして、ろう材クラッドの表面付近が変色することである。また、焼付けフレームが側板に接触すると、ろう材クラッド材が連結点に移動するようになる。それは「窪み」として知られているところであり、側板の表面の傷となる。そのため、熱交換器の外観が損なわれる。
【００１５】従って、本発明の目的は、従来技術の問題点のを少なくとも一部を解消することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の態様によれば、この熱交換器の側板は、細長くて、おおむね平らなウェブと、２つの内フランジと、２つの外フランジとを備え、ウェブは２つの内フランジの間に位置し、各内フランジの端末は、外フランジの端末と連なり、かつ内フランジ及び外フランジは、ウェブから外方へ突出し、かつ外フランジの少なくとも一方は、ウェブを越えて延びている。
【００１７】各内フランジは、ウェブとおおむね直交しており、かつ、その内側面に外フランジが重合しているのが好ましい。
【００１８】内フランジの内側面は、ウェブの内側面と連なり、ウェブの内側面にろう材クラッドを有しているのが好ましい。
【００１９】ろう材クラッドは、ウェブの内側面のみに設けられているのが好ましい。
【００２０】本発明の第２の態様によれば、この熱交換器は、ヘッダと、タンクと、ヘッダ及びタンクを連結している複数のチューブと、チューブの全長に沿って、チューブの間に設けられた複数のフィンと、ヘッダとタンクとの間で延び、第１のフィンと係合するウェブ、及び、ウェブの一方の面にろう材クラッドが設けられた側板とを備え、チューブは、少なくとも１つの最外側チューブを備え、この最外側チューブは、外縁と、外縁に設けられた第１のフィンとを有しており、ウェブには厚みがあり、側板は、その厚さの２倍の厚さの第１のフランジを有し、この第１のフランジは、ウェブから突出して、フィン支持部を形成している。
【００２１】本発明の第３の態様によれば、長さ及び幅を有する第１のマニホルド及び第２のマニホルドと、その幅よりも狭い、複数のチューブ及びフィンを備える熱交換器コアと、マニホルドの間に設けられ、第１のフィンと係合し、かつ、ろう材クラッドが設けられた面を有するウェブを含む側板とを備え、チューブは、外縁を有する少なくとも１つの最外側チューブを備え、最外側チューブの外縁には、第１のフィンが設けられ、側板は、熱交換器コアの厚さとおおむね同じ第１の幅を有する第１の部分と、第１の幅よりも広い第２の幅を有する第２の部分とを有し、ウェブは、第１の厚さを有し、側板の第２の部分は、第１の厚さの２倍の厚さのフランジを有し、フランジは、ウェブから突出して、フィン支持タブを形成している。
【００２２】
【発明の実施の形態】各図において、同様の部材には同一符号を付してある。
【００２３】図６は、従来の熱交換器コアの部分断面図である。この熱交換器コアは、１枚のシートの両端を折り曲げて形成した、おおむねＣ状断面の側板（１）を備えている。従って、側板（１）は、真っ直ぐなウェブで分離された、対向する２つのフランジを有している。また側板（１）は、熱交換器コアから離れる方向に突曲された補強リブ（３）を備えている。
【００２４】図１及び図２に示すように、本発明に係る車両用の熱交換器コア（２）は、上部マニホルド（４）及び下部マニホルド（６）に固定されている。熱交換器コア（２）は、ジグザグフィン（１２）、最外側チューブ（１４）、及び左右の側板（１８）の間に位置する複数のチューブ（８）を備えている。上下のマニホルド（４）（６）は、互いに平行をなし、かつ、直交するチューブ（８）により連結されている。
【００２５】チューブ（８）は、断面が細長い直方体（角部は丸まっている）となっており、２つの平坦部（１０）を有している。隣接するチューブ（８）の平坦部（１０）の間には、実質的にチューブ（８）の全長におおむね亘って、ジグザグフィン（１２）が設けられている。
【００２６】また、外側面にフィン（１６）を有する２つの最外側チューブ（１４）が設けられている。上下のフィン（１６）は、側板（１８）に固定されており、側板（１８）は、上下のマニホルド（４）（６）に固着されている。
【００２７】動作中には、クーラントの一部は、上部マニホルド（４）により一部が形成されたヘッダから、また、一部は、下部マニホルド（６）により一部が形成されたタンクへ流れる。フィン（１２）（１６）は、クーラントの熱を伝達するために、チューブ（８）と大きな面で接触している。さらにフィン（１２）（１６）は、チューブ（８）の構造的支持部材として作用するが、クーラントに圧力がかけられるので重要なことである。
【００２８】また、本発明を、例えばターボチャージャーからの加圧空気を、熱交換器コアを通過させて冷却する給気冷却器に適用することもできる。
【００２９】再び図２を参照すると、側板（１８）は、細長くて、おおむね平らなウェブ（２０）を備えている。ウェブ（２０）は、ウェブ（２０）とおおむね直交して、互いに対向する内フランジ（３０）（３１）の付け根まで延びている。
【００３０】内フランジ（３０）（３１）は、ウェブ（２０）から同じ長さだけ外方へ突出しており、その外端は反転折曲されて、外フランジ（３２）（３３）が形成されている。各外フランジ（３２）（３３）は、内フランジ（３０）（３１）の外面に重合している。
【００３１】かくして、側板（１８）は、一定厚さのウェブ（２０）と、その両端に設けられた２倍厚のフランジ（２２）（２４）とを有している。ウェブ（２０）は、外側面（２１）と、フィン（１６）と接触する内側面（２３）とを有している。
【００３２】図２からさらにわかるように、一方の外フランジ（３２）は、ウェブ（２０）の外側面（２１）までしか達していないが、他方の外フランジ（３１）は、ウェブ（２０）の内側面（２３）から内方へ突出して、フィン（１６）の表面に沿うフィン支持部（２６）を形成している。
【００３３】各側板（１８）は、好ましくはアルミニウムやアルミニウム合金の単板からなり、その片面のみにろう材クラッドが設けられている。ろう材クラッドが設けられている面は、ウェブ（２０）の内側面（２３）、内フランジ（３０）（３１）の内側面、外フランジ（３２）（３３）の外側面、及びフィン支持部（２６）である。すなわち、これらの面は、側板（１８）やフィン（１６）と接触している面である。
【００３４】外部に露出している側板（１８）の面には、ろう材クラッドは施されていない。
【００３５】この側板（１８）は、いくつかの利点を有する。まず、フランジ（２２）（２４）が２倍の厚さとなっているので、単一厚のフランジに比べ、側板（１８）はより強固になっている。従って、側板（１８）を薄い材料で形成しても、フランジが一重である、より厚い側板と同様の剛性を備えている。また、側板（１８）を薄くすることにより、材料費を抑えることができる。
【００３６】また、ろう材クラッドの量を減らすこともできる。ろう材クラッドを熱間圧延処理して設ける場合、その最小厚を、ろう材クラッドで被覆される部分の厚さの３％〜５％とすることができる。このように、材料を薄くすることにより、ろう材クラッドを薄くすることができる。
【００３７】しかし、ろう材クラッドの最小厚は、材料の重量ではなく、熱交換器コアのろう付け処理の間に保持されるように定められるものである。ろう材クラッドを薄くすると、フィンの破損のおそれは小となる。
【００３８】熱交換器コアアッセンブリを、ろう付けされたフレームに保持すると、図２及び図３からわかるように、そのフレームは、側板（１８）のろう材クラッドで被覆されていない外側面（２１）、及び外フランジ（３２）（３３）にのみ接触する。従って、ろう付けされたフレームは、外観を損なわず、かつ、機械的な障害を最小限度とすることができる。
【００３９】また、フランジの外側面及び内側面の合せ面を被覆加工することにより、ろう付け処理の間、これらの面は一体的に結合し、フランジをさらに補強することができる。
【００４０】図３に示す第２の実施例の熱交換器は、マニホルドの幅よりも狭い熱交換器コアを備えている。この熱交換器は、複数のチューブ（１０８）により連結された上部マニホルド（１０４）及び下部マニホルド（１０６）を有している。
【００４１】チューブ（１０８）は、断面が細長い直方体（角部は丸まっている）となっており、２つの平坦部（１１０）を有している。隣接するチューブ（１０８）の平坦部（１１０）の間には、実質的にチューブ（１０８）の全長に沿って、複数のジグザグフィン（１１２）が設けられている。
【００４２】また、外側平面部にフィン（１１６）を有する２つの最外側チューブ（１１４）が設けられている。２つのフィン（１１６）は、側板（１１８）に固定されており、側板（１１８）は、ウェブ（１２０）及び２つの外向きの前後のフランジ（１２４）（１２８）を有している。
【００４３】図３に示すように、熱交換器コアは、マニホルド（１０４）（１０６）の後方にオフセットされている。各側板（１１８）は、上部マニホルド（１０４）と下部マニホルド（１０６）の後面において、真っ直ぐに延びる後部フランジ（１２４）を備えている。
【００４４】前部フランジ（１２８）は、側板（１１８）の約４／５の長さに亘って、後部フランジ（１２４）とおおむね平行な下部領域（１２２）を有し、両フランジ（１２４）（１２８）とウェブ（１２０）の幅が、熱交換器コアの幅となっている。
【００４５】また、その部分から、側板（１１８）のウェブ（１２０）は、上部マニホルド（１０４）の幅とおおむね対応する幅で、前方に広がっており、一定幅の領域で、上部マニホルド（１０４）の方向に延びている。このように、前部フランジ（１２８）は、後部フランジ（１２４）と平行な上部領域（１３２）に延び、実質的に上部マニホルド（１０４）の幅に対応して、後部フランジ（１２４）から離れた、前方傾斜領域（１３０）を有している。
【００４６】後部フランジ（１２４）は、第１の実施例におけるフランジ（２４）と同様に、二重厚となっている。
【００４７】前部フランジ（１２８）の下部領域（１２２）は、図２で示したように、フィン支持部を構成するための折り曲げられる部分を有している。前部フランジ（１２８）の上部領域（１３２）は、単一厚であり、図示のように、この領域において、ウェブ（１２０）は、フィン（１１６）の前方へ延びている。この領域の一部は、切り曲げられて、上部領域（１３２）から突出し、フィン支持タブ（１３４）を形成している。
【００４８】ろう付けの間、前部フランジ（１２８）の下方で、熱交換器コアを水平に保持すると、フィン支持タブ（１３４）は、フィン（１１６）の一端を支持し、前部フランジ（１２８）のフィン支持部は、フィン（１１６）の他端を支持する。
【００４９】また、前方傾斜領域（１３０）は、単一厚さであり、所定の角度で折り曲げられている。
【００５０】図４は、第２の実施例における熱交換器の部分断面図であり、フィン支持タブ（１３４）の位置を示してある。当業者には、図３及び図４の熱交換器では、ろう付けフレームから離れたコアにろう付けされていることがわかると思う。
【００５１】第２の実施例では、一端がテーパー状となっている側板を用いて、大きなタンクを支持できる構造となっているが、側板の両端をテーパー状としてもよい。また、一方のタンクのみを、熱交換器コアよりも幅広としてもよい。
【００５２】図５は、本発明の第３の実施例の熱交換器の部分断面図である。第３の実施例は、第２の実施例と同様のものであるが、追加のタブ（１３６）が設けられている。このタブ（１３６）は、フィン（１１６）の窪みに位置するように、側板（１１８）のウェブ（１２０）に取り付けられている。
【００５３】このような構成とすると、熱交換器コアの支持構造の点において、従来よりも利点を有するようになる。また、フィンの脱落を防止することもできる。
【出願人】 【識別番号】５００３４８８６０
【氏名又は名称】ヴァレオ インコーポレイテッド
【出願日】 平成１２年９月２９日（２０００．９．２９）
【代理人】 【識別番号】１０００６０７５９
【弁理士】
【氏名又は名称】竹沢 荘一 （外２名）
【公開番号】 特開２００１−１４１３８７（Ｐ２００１−１４１３８７Ａ）
【公開日】 平成１３年５月２５日（２００１．５．２５）
【出願番号】 特願２０００−２９８７５０（Ｐ２０００−２９８７５０）