JP2001124486A

JP2001124486A - 熱交換器

Info

Publication number: JP2001124486A
Application number: JP30270599A
Authority: JP
Inventors: Norihisa Sasano; 教久笹野; Tatsuo Sugimoto; 竜雄杉本; Takaaki Sakane; 高明阪根
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-10-25
Filing date: 1999-10-25
Publication date: 2001-05-11
Also published as: DE10083636T1; US20010042611A1; DE10083636B4; WO2001031276A1; US6904958B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ラジエータの質量（重量）及び製造原価の上
昇をを抑制しつつ、ヘッダタンクの機械的強度を向上さ
せる。【解決手段】送風機（ファンシュラウド）を取り付け
るための取付部材１２８、１２９のうち矩形タンクの長
辺側の壁面１２０ｃ側に補強部をなすテーパ部１２８ａ
及びフランジ部１２９ａを設ける。これにより、車両振
動に伴って取付部材１２８、１２９と長辺側の壁面１２
０ｃとの接合部発生する応力集中を緩和しつつ、長辺側
の壁面１２０ｃが大きく変形することを防止できる。し
たがって、いたづらに補強を設けてラジエータ１００の
質量（重量）及び製造原価の上昇を招くことなく、ヘッ
ダタンク１２０（特に、長辺側の壁面１２０ｃ）の機械
的強度を向上させることができるので、ラジエータ１０
０の信頼性及び耐久性を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、送風機が取り付け
られる取付部材を有する熱交換器に関するもので、車両
用のラジエータに適用して有効である。

【０００２】

【従来の技術】ラジエータに冷却風を送風する送風機
は、一般的にファンシュラウドを介してラジエータに取
り付けられる。そこで、特開平１０−２２０９８４号公
報に記載の発明では、樹脂製のラジエータタンクに送風
機（ファンシュラウド）を取り付けるためのピン状突起
部を一体形成している。

【０００３】なお、ファンシュラウドとは、周知のごと
く、送風機を覆うようにして送風空気がラジエータを迂
回して流れることを防止するとともに、送風機を支持す
るものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、ラジ
エータを始めとして車両部品のリサイクル性を向上させ
て産業廃棄物の低減を図るべく、リサイクル性に優れた
車両部品が強く要望されている。

【０００５】この要望に対して、上記公報に記載のラジ
エータ（熱交換器）では、少なくとも金属と樹脂との２
種類以上の材料からラジエータが構成されているため、
リサイクルをする際に、金属と樹脂とを分別する必要が
ある。したがって、リサイクルをするための工数（分別
に必要な工数）が大きくなるので、リサイクル性が低い
と言う問題がある。

【０００６】この問題に対して、発明者等は、構成部品
を金属製（アルミニウム製）の熱交換器を試作検討した
ところ、ヘッダタンクにおいて十分な機械的強度が得る
ことができず、内圧によりヘッダタンクが変形してしま
うという問題が発生した。

【０００７】なお、この問題に対しては、ヘッダタンク
を構成する部材の板厚を大きくすれば解決することがで
きるものの、この手段では、熱交換器の質量（重量）及
び製造原価の上昇を招いてしまう。

【０００８】また、上記公報に記載のごとく、送風機
（ファンシュラウド）の取り付けるための取付部材をヘ
ッダタンクに接合すると、車両振動等により送風機が振
動するした場合に、取付部材とヘッダタンクとの接合部
に応力が集中してしまい、ヘッダタンクが破損してしま
うおそれがある。

【０００９】本発明は、上記点に鑑み、熱交換器の質量
（重量）及び製造原価の上昇を抑制しつつ、ヘッダタン
クの機械的強度を向上させることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】ところで、矩形状の断面
を有するヘッダタンク（１２０）において内圧が作用す
ると、ヘッダタンク（１２０）は、受圧面積が大きくな
る長辺側の壁面（１２０ｃ）が膨らむように変形する。

【００１１】そこで、上記点を踏まえ、本発明は上記目
的を達成するために、請求項１に記載の発明では、流体
が流通する複数本の金属製のチューブ（１１１）と、チ
ューブ（１１１）の長手方向両端側に配置され、チュー
ブ（１１１）の長手方向と直交する方向に延びて複数本
のチューブ（１１１）と連通するとともに、矩形断面を
有する金属製のヘッダタンク（１２０）とを備え、ヘッ
ダタンク（１２０）のうち長辺側の壁面（１２０ｃ）に
は、送風機が取り付けられる取付部材（１２８、１２
９）が接合され、さらに、取付部材（１２８、１２９）
のうち長辺側の壁面（１２０ｃ）側には、長辺側の壁面
（１２０ｃ）を補強する補強部（１２８ａ、１２９ａ）
が設けられていることを特徴とする。

【００１２】これにより、車両振動に伴って取付部材
（１２８、１２９）と長辺側の壁面（１２０ｃ）との接
合部発生する応力集中を緩和しつつ、長辺側の壁面（１
２０ｃ）が大きく変形することを防止できる。

【００１３】したがって、本発明では、受圧面積が大き
くなる長辺側の壁面（１２０ｃ）に補強部を設けること
により、いたづらに補強を設けて熱交換器の質量（重
量）及び製造原価の上昇を招くことなく、ヘッダタンク
（１２０）（特に、長辺側の壁面（１２０ｃ））の機械
的強度を向上させることができるので、熱交換器の信頼
性及び耐久性を向上させることができる。

【００１４】請求項２に記載の発明では、流体が流通す
る複数本の金属製のチューブ（１１１）と、チューブ
（１１１）の長手方向両端側に配置され、チューブ（１
１１）の長手方向と直交する方向に延びて複数本のチュ
ーブ（１１１）と連通するとともに、矩形断面を有する
金属製のヘッダタンク（１２０）とを備え、ヘッダタン
ク（１２０）の長辺側の壁面（１２０ｃ）には、その一
部を塑性変形させた凹凸部（１２０ｅ）が形成され、長
辺側の壁面（１２０ｃ）のうち凹凸部（１２０ｅ）が形
成されていない部位には、送風機が取り付けられる取付
部材（１２８、１２９）が接合され、さらに、取付部材
（１２８、１２９）のうち長辺側の壁面（１２０ｃ）側
には、長辺側の壁面（１２０ｃ）を補強する補強部（１
２８ａ、１２９ａ）が設けられていることを特徴とす
る。

【００１５】これにより、車両振動に伴って取付部材
（１２８、１２９）と長辺側の壁面（１２０ｃ）との接
合部発生する応力集中を緩和しつつ、長辺側の壁面（１
２０ｃ）が大きく変形することをより一層防止できる。

【００１６】したがって、本発明も請求項１に記載の発
明と同様に、熱交換器の質量（重量）及び製造原価の上
昇を招くことなく、ヘッダタンク（１２０）（特に、長
辺側の壁面（１２０ｃ））の機械的強度を向上させるこ
とができるので、熱交換器の信頼性及び耐久性を向上さ
せることができる。

【００１７】請求項３に記載の発明では、補強部（１２
８ａ、１２９ａ）は、長辺側の壁面（１２０ｃ）のうち
長辺方向の中点から長辺方向両側に向けて延びるように
設けられていることを特徴とする。

【００１８】これにより、補強部（１２８ａ、１２９
ａ）は、長辺側の壁面（１２０ｃ）の中心（中央）を跨
ぐように長辺方向両側に延びて長辺側の壁面１２０ｃを
補強することとなるので、受圧面積が大きくなる長辺側
の壁面（１２０ｃ）をより確実に補強することができ
る。

【００１９】請求項４に記載の発明では、補強部は、ヘ
ッダタンク（１２０）の壁面に近づくほど、補強部の断
面積が拡大するようなテーパ部（１２８ａ、１２９ａ）
を有して構成されていることを特徴とする。

【００２０】これにより、補強部における応力集中を確
実に緩和することができる。

【００２１】なお、補強部（１２８ａ、１２９ａ）と取
付部材（１２８、１２９）とは、請求項５に記載の発明
のごとく、一体形成してもよい。

【００２２】また、補強部（１２８ａ、１２９ａ）と取
付部材（１２８、１２９）とは、請求項６に記載の発明
のごとく、別体に形成された後、ろう付け接合にて一体
化してもよい。

【００２３】因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後
述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す
一例である。

【００２４】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）本実施形態は、
本発明に係る熱交換器を車両用のラジエータに適用した
ものであって、図１は本実施形態に係る熱交換器（ラジ
エータ）１００を空気流れ下流側から見た正面図であ
る。

【００２５】１１１は冷却水が流通する扁平状に形成さ
れた複数本のチューブであり、このチューブ１１１はア
ルミニウム材を押し出し加工又は引き抜き加工にて成形
したものである。１１２はチューブ１１１間に配設され
て空気と冷水との熱交換を促進するアルミニウム製のフ
ィンであり、このフィン１１２は、ローラ成形法により
波状（コルゲート状）に形成されたものである。そし
て、このフィン１１２及びチューブ１１１により冷却水
を空気と熱交換して冷却水を冷却するラジエータコア部
１１０が構成されている。

【００２６】また、チューブ１１１の長手方向両端側に
は、チューブ１１１の長手方向と直交する方向に延びる
とともに、複数本のチューブ１１１と連通するアルミニ
ウム製の第１、２ヘッダタンク１２１、１２２が設けら
れており、チューブ１１１の長手方向一端側（図１の左
側）に位置する第１ヘッダタンク１２１は、エンジン
（図示せず）から流出した冷却水を複数本のチューブ１
１１に分配供給するもので、長手方向他端側（図１の右
側）に位置する第２ヘッダタンク１２２は、熱交換を終
えた冷却水を集合回収してエンジンに向けて排水するも
のである。なお、以下、第１、２ヘッダタンク１２１、
１２２を総称してヘッダタンク１２０と表記する。

【００２７】ところで、ヘッダタンク１２０の断面形状
は、図２示すように、チューブ１１１の長手方向と平行
な方向（空気流れと直交する方向）が長辺側となるよう
に長方形状であり、本実施形態では、長辺Ｌ１が４０ｍ
ｍ以上、短辺Ｌ２が３５ｍｍ以下の扁平矩形状となって
いる。

【００２８】そして、ヘッダタンク１２０は、図３に示
すように、プレス成形にてＬ字状の断面形状に成形され
た第１、２部材１２０ａ、１２０ｂをろう付け接合する
ことにより構成されており、両部材１２０ａ、１２０ｂ
のう短辺側には、図４に示すように、第１、２部材１２
０ａ、１２０ｂ（ヘッダタンク１２０）の一部をバーリ
ング加工（プレス加工）にてヘッダタンク１２０の内方
側に向けて突出塑性変形させた第１、２突出部１２３、
１２４が形成されている。

【００２９】そして、第１部材１２０ａに形成された第
１突出部１２３の先端には、その肉厚方向に貫通する貫
通穴１２３ａが形成されているとともに、チューブ１１
１が挿入されている。

【００３０】ここで、第１部材１２０ａと第２部材１２
０ｂとの相違は、貫通穴１２３ａが形成されているか否
かのみであるので、両部材１２０ａ、１２０ｂ及びチュ
ーブ１１１がろう付け接合された状態（ラジエータ１０
０が完成した状態）では、第２突出部１２４は、ヘッダ
タンク１２０のうちチューブ１１１との接合部１２０ｃ
と反対側にて、チューブ１１１間のピッチ寸法Ｐ１と略
同一ピッチ寸法Ｐ２にて設けられた状態となる。両部材
１２０ａ、１２０ｂ各々には、図２、３に示すように、
一方側の部材を挟み込んで、両部材１２０ａ、１２０ｂ
を強固にろう付け接合する挟み込み部１２０ｄが設けら
れている。

【００３１】また、図１中、１２５はエンジンの冷却水
出口側に接続される流入口パイプであり、１２６はエン
ジンの冷却水入口側に接続される流出口パイプである。
そして、ヘッダタンク１２０の長辺側の壁面１２０ｃに
は、「従来の技術」の欄で述べたように送風機（ファン
シュラウド）を取り付けるための取付部材１２８、１２
９が設けられており、両取付部材１２８、１２９は、図
６に示すように、長辺側の壁面１２０ｃのうちヘッダタ
ンク１２０の長手方向と直交する方向（長辺方向の寸法
Ｌ１）の中点Ｍにろう付け接合されている。

【００３２】ここで、上方側の取付部材１２８は、図５
（ａ）に示すようにピン状の突起であり、この取付部材
１２８のうち長辺側の壁面１２０ｃ側には、壁面１２０
ｃに近づくほど、その断面積が拡大するようなテーパ部
１２８ａがアルミニウム材から一体形成され、このテー
パ部１２８ａの断面形状は、図６に示すように、ヘッダ
タンク１２０の長手方向（上下方向）と直交する方向両
側（長辺方向）に向けて延びるように楕円（長円）状に
形成されている。

【００３３】このため、テーパ部１２８ａは、壁面１２
０ｃの中心（中央）を跨ぐようにヘッダタンク１２０の
長手方向と直交する方向両側（長辺方向両側）に向けて
延びる構造となり、長辺側の壁面１２０ｃを補強する補
強部として機能する。なお、取付部材１２８の先端側に
は、ボルトが挿入される雌ねじ穴１２８ｂが形成されて
いる。

【００３４】一方、下方側の取付部材１２９は、図５
（ｂ）に示すように、先端側と根本側に矩形状のフラン
ジ部１２９ａが一体形成されるように、押し出し加工又
は引き抜き加工にてアルミニウム材から形成されたもの
であり、壁面１２０ｃ側のフランジ部１２９ａが長辺側
の壁面１２０ｃを補強する補強部として機能する。

【００３５】因みに、ファンシュラウド（送風機）は、
下方側がファンシュラウド（図示せず。）の下方側に設
けられたフック（ステー）のＵ溝を取付部材１２９に挿
入係止され、上方側がボルトにて取付部材１２８に固定
されることのよりラジエータ１００（ヘッダタンク１２
０）に組み付け固定される。

【００３６】ところで、図１中、１３０は冷却水を補充
する注水口（フィラネック）であり、１３１は注水口１
３０を閉塞する周知の加圧型のラジエータキャップであ
る。１４０はラジエータコア部１１０の両端側にてチュ
ーブ１１１の長手方向と平行な方向に延びるサイドプレ
ートであり、このサイドプレート１４０は、ラジエータ
コア部１１０の補強部材を構成するものである。

【００３７】次に、本実施形態の特徴を述べる。

【００３８】矩形状の断面を有するヘッダタンク１２０
において内圧が作用すると、ヘッダタンク１２０は図７
に示すように、受圧面積が大きくなる長辺側の壁面１２
０ｃが膨らむように変形する。

【００３９】これに対して、本実施形態では、取付部材
１２８、１２９のうち長辺側の壁面１２０ｃ側に補強部
をなすテーパ部１２８ａ及びフランジ部１２９ａが設け
られているので、車両振動に伴って取付部材１２８、１
２９と長辺側の壁面１２０ｃとの接合部発生する応力集
中を緩和しつつ、長辺側の壁面１２０ｃが大きく変形す
ることを防止できる。

【００４０】したがって、本実施形態では、受圧面積が
大きくなる長辺側の壁面１２０ｃに補強部を設けること
により、いたづらに補強を設けてラジエータ１００の質
量（重量）及び製造原価の上昇を招くことなく、ヘッダ
タンク１２０（特に、長辺側の壁面１２０ｃ）の機械的
強度を向上させることができるので、ラジエータ１００
の信頼性及び耐久性を向上させることができる。

【００４１】また、補強部をなす取付部材１２８のテー
パ部１２８ａは、壁面１２０ｃ側に近づくほど断面積が
拡大するテーパ状となっているので、取付部材１２８の
根本側における応力集中を確実に緩和することができ
る。

【００４２】また、テーパ部１２８ａは、壁面１２０ｃ
の中心（中央）を跨ぐようにヘッダタンク１２０の長辺
方向両側に延びて長辺側の壁面１２０ｃを補強するの
で、受圧面積が大きくなる長辺側の壁面１２０ｃをより
確実に補強することができる。

【００４３】また、補強部をなすテーパ部１２８ａ及び
フランジ部１２９ａが取付部材１２８、１２９と共に一
体形成されているので、補強部を有する取付部材１２
８、１２９の製造原価低減を図ることができる。

【００４４】（第２実施形態）第１実施形態では、取付
部材１２８のテーパ部１２８ａ及び取付部材１２９のフ
ランジ部１２９ａのみによって、長辺側の壁面１２０ｃ
を補強する補強部を構成したが、本実施形態は、図８に
示すように、第１、２部材１２０ａ、１２０ｂをプレス
成形（塑性加工にて成形）する際に、長辺側の壁面１２
０ｃの一部を塑性変形させてヘッダタンク１２０の長手
方向に延びる凹凸状のリブ（凹凸部）１２０ｅを複数個
設けるとともに、長辺側の壁面１２０ｃのうちリブ１２
０ｅが形成されていない部位（本実施形態では、リブ１
２０ｅ間のピッチ寸法Ｐ３、Ｐ２が大きい部位）に取付
部材１２８、１２９を接合したものである。

【００４５】これにより、取付部材１２８のテーパ部１
２８ａ及び取付部材１２９のフランジ部１２９ａに加え
て、リブ１２０ｅが長辺側の壁面１２０ｃを補強する補
強部を構成するので、受圧面積が大きくなる長辺側の壁
面１２０ｃ全体の機械的強度を均等に一層向上させるこ
とができる。

【００４６】（第３実施形態）上述の実施形態では、補
強部をなす取付部材１２８のテーパ部１２８ａが一体形
成されていたが、本実施形態は、図９に示すように、補
強部をなすフランジ部１２８ｃと取付部材１２８とを別
体に形成した後、ろう付け接合にて一体化したものであ
る。

【００４７】なお、フランジ部１２８ｃは、楕円状に形
成されているとともに、その長径方向がヘッダタンク１
２０の長辺方向と一致するように長辺側の壁面１２０ｃ
に接合されている。

【００４８】また、図９では、フランジ部１２８ｃがテ
ーパ状となっていないが、本実施形態は、フランジ部１
２８ｃの外壁部を壁面１２０ｃ側に近づくほど断面積が
拡大するテーパ状としてもよい。

【００４９】（第４実施形態）本実施形態は、図１０に
示すように、補強部をなす取付部材１２９のフランジ部
１２９の肉厚ｔを増大するとともに、壁面１２０ｃ側に
近づくほど断面積が拡大するテーパ部１２９ｂを設けた
ものである。

【００５０】これにより、取付部材１２９の根本側にお
ける応力集中を確実に緩和することができる。

【００５１】（その他の実施形態）上述の実施形態にお
けるテーパ部１２８ａ、１２９ｂは、テーパ部の外壁部
が円弧状のものであったが、本実施形態は、図１１に示
すように、テーパ部の外壁部を直線上に変化させたもの
である。

【００５２】また、上述の実施形態ではラジエータに本
発明を適用したが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、コンデンサ又はコンデンサとラジエータとが一体
となた複式熱交換器等、その他の熱交換器にも適用する
ことができる。

【００５３】また、上述実施形態では、ヘッダタンク１
２０の長手方向が上下方向に延び、チューブ１１１の長
手方向が水平方向に延びる、いわゆるクロスフロー型の
ラジエータであったが、本発明は、ヘッダタンク１２０
の長手方向が水平方向に延び、チューブ１１１の長手方
向が上下方向に延びる、いわゆるダウンフロー型のラジ
エータにも適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係るラジエータの正面
図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】（ａ）は第１実施形態に係る第１、２部材の正
面図であり、（ｂ）は（ａ）の下面図であり、（ｃ）は
（ｂ）の側面図である。

【図４】本発明の第１実施形態に係るヘッダタンクの断
面図である。

【図５】（ａ）は上方側の取付部材の断面図であり、
（ｂ）は下側の取付部材の斜視図である。

【図６】本発明の第１実施形態に係るヘッダタンクの斜
視図である。

【図７】ヘッダタンクの変形を示すワイヤー模式図であ
る。

【図８】本発明の第２実施形態に係るラジエータの正面
図である。

【図９】本発明の第２実施形態に係る上方側の取付部材
の断面図である。

【図１０】本発明の第３実施形態に係る下方側の取付部
材の断面図である。

【図１１】本発明の変形例に係る取付部材の断面図であ
る。

【符号の説明】

１００…ラジエータ、１２０…ヘッダタンク、１２８、
１２９…取付部材、１２８ａ…テーパ部１２８ａ、１２
９ａ…フランジ部１２９ａ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者阪根高明愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内Ｆターム(参考） 3L065 BA08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】送風機が取り付けられる取付部材（１２
８、１２９）を有する熱交換器であって、流体が流通する複数本の金属製のチューブ（１１１）
と、前記チューブ（１１１）の長手方向両端側に配置され、
前記チューブ（１１１）の長手方向と直交する方向に延
びて前記複数本のチューブ（１１１）と連通するととも
に、矩形断面を有する金属製のヘッダタンク（１２０）
とを備え、前記ヘッダタンク（１２０）のうち長辺側の壁面（１２
０ｃ）には前記取付部材（１２８、１２９）が接合さ
れ、さらに、前記取付部材（１２８、１２９）のうち前記長
辺側の壁面（１２０ｃ）側には、前記長辺側の壁面（１
２０ｃ）を補強する補強部（１２８ａ、１２９ａ）が設
けられていることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】送風機が取り付けられる取付部材（１２
８、１２９）を有する熱交換器であって、流体が流通する複数本の金属製のチューブ（１１１）
と、前記チューブ（１１１）の長手方向両端側に配置され、
前記チューブ（１１１）の長手方向と直交する方向に延
びて前記複数本のチューブ（１１１）と連通するととも
に、矩形断面を有する金属製のヘッダタンク（１２０）
とを備え、前記ヘッダタンク（１２０）の長辺側の壁面（１２０
ｃ）には、その一部を塑性変形させた凹凸部（１２０
ｅ）が形成され、前記長辺側の壁面（１２０ｃ）のうち前記凹凸部（１２
０ｅ）が形成されていない部位には前記取付部材（１２
８、１２９）が接合され、さらに、前記取付部材（１２８、１２９）のうち前記長
辺側の壁面（１２０ｃ）側には、前記長辺側の壁面（１
２０ｃ）を補強する補強部（１２８ａ、１２９ａ）が設
けられていることを特徴とする熱交換器。
【請求項３】前記補強部（１２８ａ、１２９ａ）は、
前記長辺側の壁面（１２０ｃ）のうち長辺方向の中点か
ら長辺方向両側に向けて延びるように設けられているこ
とを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項４】前記補強部は、前記ヘッダタンク（１２
０）の壁面に近づくほど、前記補強部の断面積が拡大す
るようなテーパ部（１２８ａ、１２９ａ）を有して構成
されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれ
か１つに記載の熱交換器。
【請求項５】前記補強部（１２８ａ、１２９ａ）と前
記取付部材（１２８、１２９）とは、一体形成されてい
ることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに
記載の熱交換器。
【請求項６】前記補強部（１２８ａ、１２９ａ）と前
記取付部材（１２８、１２９）とは、別体に形成された
後、ろう付け接合にて一体化されていることを特徴とす
る請求項１ないし４のいずれか１つに記載の熱交換器。