JP2002181486A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 タンクと接続パイプとの接続部における圧力
損失を低減する。 【解決手段】 タンク１２０のうち接続パイプ１３０に
接続される部位にバーリング加工にて形成された突出部
１２３の根本側に、タンク１２０の内方側に向かうほど
断面積が拡大するテーパ部１２３ａを設け、かつ、突出
部１２３の内径相当寸法φ１とパイプ部１３２の内径相
当寸法φ２とを略同一寸法とする。これにより、突出部
１２３の内壁とパイプ部１３２との内壁が段差なく滑ら
かに繋がるようになり、タンク１２０と接続パイプ１３
０の接続部における圧力損失を低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱交換器に関する
もので、車両用のラジエータやコンデンサ（ガスクー
ラ）等に適用して有効である。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】アルミ
ニウム等の金属製のラジエータの一般的な構造は、図１
に示すように、冷却水が流通する複数本のチューブ、チ
ューブの長手方向に配設されたヘッダタンク、及び外部
配管を接続するための接続パイプ等からなるものであ
る。

【０００３】このとき、ヘッダタンク（以下、タンクと
略す。）と接続パイプとは、図５に示すように、タンク
１２０に接続パイプ１３０を挿入するための穴部１２０
ａを設け、この穴部１２０ａに接続パイプ１３０を挿入
した状態で、接続パイプ１３０の挿入側端部の内径寸法
（断面積）を拡大させるように接続パイプ１３０の挿入
側端部を塑性変形させ（カシメ）た後、ろう付け接合し
ていた。

【０００４】しかし、上記の接合構造では、接続パイプ
１３０の挿入側端部とタンク１２０の内壁との接合部分
（図５のＡ部）に比較的大きな段差が発生してしまうの
で、この段差にて冷却水の流れが乱され、冷却水がタン
ク１２０と接続パイプ１３０との間を流通する際に比較
的大きな圧力損失が発生してしまう。

【０００５】本発明は、上記点に鑑み、タンクと接続パ
イプ等のパイプ材との接続部における圧力損失を低減す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】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
する金属にて形成された複数本のチューブ（１１１）
と、チューブ（１１１）の長手方向両端側に配設され、
複数本のチューブ（１１１）と連通する金属製のヘッダ
タンク（１２０）と、ヘッダタンク（１２０）内と連通
し、金属にて形成されたパイプ材（１３０）とを有し、
ヘッダタンク（１２０）のうちパイプ材（１３０）との
接合部分には、タンク外方側に向けて突出するととも
に、その根本側に、タンク内方側に向かうほど断面積が
拡大するようにテーパ状となったテーパ部（１２３ａ）
が形成された突出部（１２３）が設けられ、パイプ材
（１３０）は、突出部（１２３）の外側を覆うようにし
て突出部（１２３）に接合された接続部（１３１）、及
び接続部（１３１）に連なるパイプ部（１３２）を有し
て構成されており、さらに、突出部（１２３）の内径相
当寸法（φ１）とパイプ部（１３２）の内径相当寸法
（φ２）とは、略等しいことを特徴とする。

【０００７】これにより、突出部（１２３）の内壁とパ
イプ部（１３２）との内壁が段差なく滑らかに繋がるよ
うになり、ヘッダタンク（１２０）とパイプ材（１３
０）の接続部における圧力損失を低減することができ
る。

【０００８】ところで、図５に示す従来の技術では、接
続パイプ１３０の挿入側端部に形成された内径寸法（断
面積）を拡大させた部位（以下、この部位を拡管部と呼
ぶ。）とタンク１２０の穴部１２０ａとは略線接触状態
となっているので、接合面積が小さく接合強度を高め難
い。

【０００９】これに対して、本発明では、突出部（１２
３）と接続部（１３１）とを重ねた状態で接合している
ので、図５に示す従来の技術に比べて、接合面積を増大
させることができ、接合強度を高めることができる。

【００１０】請求項２に記載の発明では、流体が流通す
る金属にて形成された複数本のチューブ（１１１）と、
チューブ（１１１）の長手方向両端側に配設され、複数
本のチューブ（１１１）と連通する金属製のヘッダタン
ク（１２０）と、ヘッダタンク（１２０）内と連通し、
金属にて形成されたパイプ材（１３０）とを有し、ヘッ
ダタンク（１２０）のうちパイプ材（１３０）との接合
部分には、タンク外方側に向けて突出するとともに、そ
の根本側に、タンク内方側に向かうほど断面積が拡大す
るようにテーパ状となったテーパ部（１２３ａ）が形成
された突出部（１２３）が設けられ、パイプ材（１３
０）は、突出部（１２３）内に挿入された状態で突出部
（１２３）に接合されており、さらに、パイプ材（１３
０）のうち突出部（１２３）に接合された部位は、テー
パ部（１２３ａ）の内壁に沿うようなテーパ状に形成さ
れていることを特徴とする。

【００１１】これにより、パイプ材（１３０）のヘッダ
タンク（１２０）側端部をヘッダタンク（１２０）の内
壁側まで突出させることなく、パイプ材（１３０）の外
壁と突出部（１２３）の内壁と接合することができるの
で、ヘッダタンク（１２０）の内壁とパイプ材（１３
０）の内壁が段差なく滑らかに繋がるようになり、ヘッ
ダ（１２０）とパイプ材（１３０）との接続部における
圧力損失を低減することができる。

【００１２】ところで、請求項１に記載の発明では、突
出部（１２３）と接続部（１３１）とを重ねた状態で接
合することにより接合面積を増大させているものの、パ
イプ材（１３０）のうち接続部（１３１）とパイプ部
（１３２）とが連なる部分に段付き部が形成されてしま
うので、この段付き部において、パイプ材（１３０）自
身の強度が低下してしまうおそれがある。

【００１３】これに対して、本発明では、パイプ材（１
３０）のヘッダタンク（１２０）側端部から他方側の端
部まで段差無く滑らかに繋げることができるので、パイ
プ材（１３０）自身の強度が低下してしまうことを防止
できる。延いては、パイプ材（１３０）の接合強度をさ
らに向上させることができる。

【００１４】なお、請求項３に記載の発明のごとく、テ
ーパ部（１２３ａ）をヘッダタンク（１２０）にバーリ
ング加工を施すことにより曲面状としてもよい。

【００１５】また、請求項４に記載の発明のごとく、ヘ
ッダタンク（１２０）及びパイプ材（１３０）をアルミ
ニウム製とし、突出部（１２３）とパイプ材（１３０）
とをろう付けにて接合することが望ましい。

【００１６】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。

【００１７】

【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エンジン（内燃機関）
を冷却する冷却水と空気とを熱交換して冷却水を冷却す
るラジエータに適用したものであって、図１は本実施形
態に係るラジエータ１００の斜視図である。

【００１８】図１中、１１１は冷却水（流体）が流通す
るアルミニウム製のチューブであり、この複数本のチュ
ーブ１１１間には、空気との伝熱面積を増大させて冷却
水と空気との熱交換効率を高める波状に形成されたアル
ミニウム製のフィン１１２が配設されている。そして、
チューブ１１１とフィン１１２とがろう付け接合されて
冷却水と空気とを熱交換する熱交換コア１１０が構成さ
れている。

【００１９】１２０は、チューブ１１１の長手方向両端
側に配設されて各チューブ１１１と連通するヘッダタン
ク（以下、タンクと略す。）であり、紙面左側のタンク
１２０は、各チューブ１１１に冷却水を分配供給するも
のであり、紙面右側のタンク１２０は熱交換を終えた冷
却水を集合回収するものである。

【００２０】なお、タンク１２０は、図２に示すよう
に、アルミニウム製の板材を断面Ｌ状にプレス成形した
第１、２タンク本体部材１２１ａ、１２１ｂを組み合わ
せて構成した角パイプ状のタンク本体１２１と、このタ
ンク本体１２１の長手方向両端側をアルミニウム製のタ
ンクキャップ１２２（図１参照）にて閉塞したもので、
第１、２タンク本体部材１２１ａ、１２１ｂ（タンク本
体１２１）及びタンクキャップ１２２はろう付けにて接
合されている。

【００２１】因みに、本実施形態では、タンク本体１２
１（第１、２タンク本体部材１２１ａ、１２１ｂ）は、
表裏両面にろう材が被覆（クラッド）された板材にプレ
ス加工を施すことにより形成されており、チューブ１１
１及びタンクキャップ１２２は、タンク本体１２１に被
覆されたろう材にてろう付けされる。

【００２２】１３０はタンク１２０内と連通して、エン
ジンとラジエータ１００とを繋ぐ外部配管（図示せ
ず。）を接続するためのアルミニウム製の接続パイプ
（パイプ材）である。以下、図３に示す接続パイプ１３
０とタンク１２０との接続部分の拡大断面図に基づいて
接続部部について説明する。

【００２３】タンク１２０のうち接続パイプ１３０との
接合部分には、タンク１２０にバーリング加工を施すこ
とにより、タンク１２０の一部をタンク外方側に向けて
突出（延出）させた突出部１２３が設けられており、こ
の突出部１２３の根本側には、タンク１２０の内方側に
向かうほど断面積が拡大するようにテーパ状に形成され
テーパ部１２３ａが設けられている。

【００２４】一方、接続パイプ１３０は、突出部１２３
の外側を覆うようにして突出部１２３に接合された接続
部１３１、及び外部配管が接続される接続部１３１に連
なったパイプ部１３２を有するように段付き状に構成さ
れている。そして、突出部１２３の内壁とパイプ部１３
２の内壁が段差なく滑らかに繋がるように、突出部１２
３の内径相当寸法φ１とパイプ部１３２の内径相当寸法
φ２とを略同一寸法としている。

【００２５】ここで、内径相当寸法φとは、冷却水通路
の断面を円形状に換算したときの内径寸法を意味してお
り、本実施形態では、突出部１２３及びパイプ部１３２
は、共に円形断面を有しているので、内径相当寸法φと
内径寸法とは一致する。

【００２６】なお、本実施形態では、接続パイプ１３０
は、接続部１３１に突出部１２３圧入にて仮工程された
後、突出部１２３の外表面に被覆（クラッド）されたろ
う材にてろう付け接合される。

【００２７】次に、本実施形態の特徴（作用効果）を述
べる。

【００２８】本実施形態によれば、突出部１２３の根本
側には、タンク１２０の内方側に向かうほど断面積が拡
大するテーパ部１２３ａが設けられ、かつ、突出部１２
３の内径相当寸法φ１とパイプ部１３２の内径相当寸法
φ２とを略同一寸法としているので、突出部１２３の内
壁とパイプ部１３２との内壁が段差なく滑らかに繋がる
ようになり、タンク１２０と接続パイプ１３０の接続部
における圧力損失を低減することができる。

【００２９】ところで、図５に示す従来の技術では、接
続パイプ１３０の挿入側端部に形成された内径寸法（断
面積）を拡大させた部位（以下、この部位を拡管部と呼
ぶ。）とタンク１２０の穴部１２０ａとは略線接触状態
となっているので、接合面積が小さく接合強度を高め難
い。

【００３０】これに対して、本実施形態では、突出部１
２３と接続部１３１とを重ねた状態で接合しているの
で、図５に示す従来の技術に比べて、接合面積を増大さ
せることができ、接合強度を高めることができる。

【００３１】（第２実施形態）第１実施形態では、接続
部１３１を突出部１２３の外壁に接触するようにした
が、本実施形態は、図４に示すように、接続部１３１
（接続パイプ１３０）を突出部１２３の中に挿入すると
ともに、接続部１３１をテーパ部１２３ａの内壁に沿う
ような曲面状のテーパとすることにより、接続部１３１
の外壁と突出部１２３の内壁とを接触させたものであ
る。

【００３２】これにより、図４に示すように、接続部１
３１のタンク１２０側端部をタンク１２０の内壁側まで
突出させることなく、接続部１３１の外壁と突出部１２
３の内壁と接合することができるので、タンク１２０の
内壁と接続パイプ１３０の内壁が段差なく滑らかに繋が
るようになり、タンク１２０と接続パイプ１３０との接
続部における圧力損失を低減することができる。

【００３３】ところで、第１実施形態では、突出部１２
３と接続部１３１とを重ねた状態で接合することにより
接合面積を増大させているものの、接続パイプ１３０の
うち接続部１３１とパイプ部１３２とが連なる部分に段
付き部１３３（図３参照）が形成されているので、この
段付き部１３３において、接続パイプ１３０自身の強度
が低下してしまうおそれがある。

【００３４】これに対して、本実施形態では、接続部１
３１とパイプ部１３２とは、段差無く滑らかに繋がって
いるので、接続パイプ１３０自身の強度が低下してしま
うことはない。延いては、接続パイプ１３０の接合強度
をさらに向上させることができる。

【００３５】なお、本実施形態では、接続部１３１をテ
ーパ部１２３ａの内壁に沿うような曲面状のテーパとす
る拡管作業は、接続パイプ１３０をタンク１２０に挿入
した後に実施している。したがって、接続パイプ１３０
のろう付けは、拡管作業により接続パイプ１３０をタン
ク１２０に仮固定した状態で行われる。因みに、接続パ
イプ１３０は、タンク１２０（突出部１２３）の内壁に
被覆されたろう材により接合される。

【００３６】（その他の実施形態）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、コンデンサ等のその他の熱交
換器にも適用することができる。

【００３７】また、上述の実施形態では、外部配管を接
続するための接続パイプ１３０とタンク１２０との接合
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、例えば注水口とタンク１２０との接続にも適
用することができる。

【００３８】また、上述の実施形態では、アルミニウム
にてタンク１２０や接続パイプを構成したが、本発明は
これに限定されるものではなく、鉄やステンレス等のそ
の他の金属にて構成してもよい。

【００３９】また、上述の実施形態では、タンク１２０
は矩形断面を有するものであったが、本実施形態はこれ
に限定されるものではなく、例えば円形断面であっても
よい。

【００４０】また、上述の実施形態では、突出部１２３
及び接続パイプ１３０は、円形断面を有するものであっ
たが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、例
えば矩形断面であってもよい。

【００４１】また、上述の実施形態では、テーパ部１２
３ａは曲面状のものであったが、本実施形態はこれに限
定されるものではなく、例えば直線状のテーパ形状であ
ってもよい。

【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（熱交
換器）の斜視図である。

【図２】本発明の第１実施形態に係るラジエータに使用
されるタンクの断面図である。

【図３】本発明の第１実施形態に係るラジエータにおけ
るタンクと接続パイプとの拡大断面図である。

【図４】本発明の第２実施形態に係るラジエータにおけ
るタンクと接続パイプとの拡大断面図である。

【図５】従来の技術に係るラジエータにおけるタンクと
接続パイプとの拡大断面図である。

【符号の説明】

１２０…ヘッダタンク、１２３…突出部（バーリング
部）、１３０…接続パイプ、１３１…接続部、１３２…
パイプ部。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体が流通する金属にて形成された複数
   本のチューブ（１１１）と、 前記チューブ（１１１）の長手方向両端側に配設され、
   前記複数本のチューブ（１１１）と連通する金属製のヘ
   ッダタンク（１２０）と、 前記ヘッダタンク（１２０）内と連通し、金属にて形成
   されたパイプ材（１３０）とを有し、 前記ヘッダタンク（１２０）のうち前記パイプ材（１３
   ０）との接合部分には、タンク外方側に向けて突出する
   とともに、その根本側に、タンク内方側に向かうほど断
   面積が拡大するようにテーパ状となったテーパ部（１２
   ３ａ）が形成された突出部（１２３）が設けられ、 前記パイプ材（１３０）は、前記突出部（１２３）の外
   側を覆うようにして前記突出部（１２３）に接合された
   接続部（１３１）、及び前記接続部（１３１）に連なる
   パイプ部（１３２）を有して構成されており、 さらに、前記突出部（１２３）の内径相当寸法（φ１）
   と前記パイプ部（１３２）の内径相当寸法（φ２）と
   は、略等しいことを特徴とする熱交換器。
2. 【請求項２】 流体が流通する金属にて形成された複数
   本のチューブ（１１１）と、 前記チューブ（１１１）の長手方向両端側に配設され、
   前記複数本のチューブ（１１１）と連通する金属製のヘ
   ッダタンク（１２０）と、 前記ヘッダタンク（１２０）内と連通し、金属にて形成
   されたパイプ材（１３０）とを有し、 前記ヘッダタンク（１２０）のうち前記パイプ材（１３
   ０）との接合部分には、タンク外方側に向けて突出する
   とともに、その根本側に、タンク内方側に向かうほど断
   面積が拡大するようにテーパ状となったテーパ部（１２
   ３ａ）が形成された突出部（１２３）が設けられ、 前記パイプ材（１３０）は、前記突出部（１２３）内に
   挿入された状態で前記突出部（１２３）に接合されてお
   り、 さらに、前記パイプ材（１３０）のうち前記突出部（１
   ２３）に接合された部位は、前記テーパ部（１２３ａ）
   の内壁に沿うようなテーパ状に形成されていることを特
   徴とする熱交換器。
3. 【請求項３】 前記テーパ部（１２３ａ）は、前記ヘッ
   ダタンク（１２０）にバーリング加工を施すことにより
   形成された曲面状のものであることを特徴とする請求項
   １又は２に記載の熱交換器。
4. 【請求項４】 前記ヘッダタンク（１２０）及び前記パ
   イプ材（１３０）は、アルミニウム製であり、 前記突出部（１２３）と前記パイプ材（１３０）とは、
   ろう付けにて接合されていることを特徴とする請求項な
   いし３のいずれか１つに記載の熱交換器。