JP2003130583A - タンク内蔵型の熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヘッダタンクにろう付け接合されたヘッダタ
ンク内蔵型の熱交換器において、ろう付け時にチューブ
が大きく撓んでしまうことを抑制する。 【解決手段】 ヘッダタンク２２０の内壁側に第２チュ
ーブ１２０側に向けて突出してその先端側が第２チュー
ブ１２０に接触する突起部２２１を設ける。これによ
り、突起部２２１により第２チューブ１２０が支持され
た構造となるので、炉内で加熱してチューブ１１０、１
２０が軟化しても、第２チューブ１２０が自重により大
きく撓んでしまうことを防止できる。また、第１チュー
ブ１１０は、両チューブ１１０、１２０間の隙間を保持
する突起部により支持された構造となるので、第１、２
チューブ１１０、１２０が共に自重により大きく撓んで
しまうことを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体が満たされた
金属製のタンク内に内蔵されてタンクにろう付け接合さ
れたタンク内蔵型の熱交換器に関するもので、車両用ラ
ジエータのヘッダタンクに内蔵されたオイルクーラに適
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】発明者
は、ラジエータのヘッダタンク２２０に内蔵されたオイ
ルクーラとして、図６に示すように、オイルクーラ１０
０を構成するチューブ１１０の長手方向両端側に設けら
れたジョイント用のニップル１５０を介してオイルクー
ラ１００をヘッダタンク２２０にろう付けすることを試
みたが、以下に述べる問題が発生した。

【０００３】すなわち、ろう付けする際には、炉内でヘ
ッダタンク２２０及びオイルクーラ１００を加熱する
が、チューブ１１０を略水平状態に配置した状態でオイ
ルクーラ１００を炉内で加熱すると、チューブ１１０が
軟化して自重により大きく撓んでしまい、チューブ１１
０とヘッダタンク２２０とが接近してしまう。

【０００４】そして、チューブ１１０とヘッダタンク２
２０とが接近してしまうと、冷却水通路が狭くなってし
まうので、ヘッダタンク２２０内の通水抵抗が大きくな
ってしまい、オイルクーラの冷却能力及びラジエータの
冷却能力が低下してしまう。

【０００５】本発明は、上記点に鑑み、タンクにろう付
け接合されたタンク内蔵型の熱交換器において、ろう付
け時にチューブが大きく撓んでしまうことを抑制するこ
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、流体が満た
された金属製のタンク（２２０）内に内蔵されたタンク
内蔵型の熱交換器であって、タンク（２２０）内に収納
され、タンク（２２０）内の流体と熱交換する流体が流
れる金属製のチューブ（１１０、１２０）と、チューブ
（１１０）の長手方向両端側にてチューブ（１１０）と
連通し、タンク（２２０）にろう付けされた金属製のジ
ョイント（１５０）とを有し、チューブ（１２０）の外
壁側及びタンク（２２０）の内壁側のうち少なくとも一
方側には、他方側に向けて突出する突起部（２２１）が
設けられていることを特徴とする。

【０００７】これにより、突起部（２２１）によりチュ
ーブ（１２０）が支持された構造となるので、炉内で加
熱してチューブ（１２０）が軟化しても、チューブ（１
２０）が自重により大きく撓んでしまうことを防止でき
る。

【０００８】なお、突起部（２２１）は、請求項２に記
載の発明のごとく、塑性加工によりタンク（２２０）に
一体形成してもよい。

【０００９】また、請求項３に記載の発明のごとく、チ
ューブ（１２０）を所定形状にプレス成形されたプレー
ト（１２１、１２２）をろう付け接合することにより構
成した場合には、突起部（２２１）を塑性加工によりプ
レート（１２２）に一体形成してもよい。

【００１０】ところで、突起部（２２１）チューブ（１
２０）とが接合されてしまうと、タンク（２２０）内の
流体とチューブ（１１０、１２０）内の流体との温度差
によるタンク内蔵型の熱交換器とタンク（２２０）との
熱膨張量の相違により、タンク内蔵型の熱交換器及びタ
ンク（２２０）に熱応力が発生する。

【００１１】これに対して、請求項４に記載の発明で
は、チューブ（１１０、１２０）の外壁側及びタンク
（２２０）の内壁側のうち少なくとも一方の表面には、
母材より電位的に卑なる金属からなる犠牲腐食層が設け
られていることを特徴とする。

【００１２】これにより、ろう付け時に突起部（２２
１）とチューブ（１２０）とが接合してしまうことを防
止できるので、タンク内蔵型の熱交換器及びタンク（２
２０）に熱応力が発生することを防止できる。

【００１３】請求項５に記載の発明では、請求項１ない
し４のいずれか１つに記載のタンク内蔵型の熱交換器
（１００）の製造方法であって、チューブ（１１０、１
２０）の長手方向が略水平となるようにした状態で、突
起部（２２１）がタンク（２２０）の下方側に位置する
ように、タンク（２２０）及び熱交換器（１００）を配
置してろう付けを行うことを特徴とする。

【００１４】これにより、ろう付け時にチューブ（１２
０）が自重により大きく撓んでしまうことを確実に防止
できる。

【００１５】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。

【００１６】

【発明の実施の形態】本実施形態は、エンジン（図示せ
ず。）内の摺動部を潤滑するエンジンオイルやオートマ
チックトランスミッション用フルード等のオイルを冷却
するオイルクーラに本発明に係るタンク内蔵型の熱交換
器を適用した例であり、図１は、本実施形態に係るオイ
ルクーラ１００をラジエータ２００内に収納した状態を
示す斜視図であるなお、ラジエータ２００は、エンジン
冷却水が流通するアルミニウム製のラジエータチューブ
２１０と、ラジエータチューブ２１０の長手方向両端側
に配設されて複数本の各ラジエータチューブ２１０と連
通するアルミニウム製のヘッダタンク２２０とを有して
構成されたものあり、オイルクーラ１００は、その長手
方向をエンジン冷却水をヘッダタンク２２０の長手方向
と一致させた状態でヘッダタンク２２０内に収納されて
いる。

【００１７】図２はヘッダタンク２２０に組み付ける前
のオイルクーラ１００を示す図面であり、図３は図２に
示すオイルクーラ１００の断面図である。そして、オイ
ルクーラ１００は、図３に示すように、オイルが流通す
る扁平状の２本の第１、２チューブ１１０、１２０をヘ
ッダタンク２２０内に配設することにより、オイルとエ
ンジン冷却水とを熱交換してオイルを冷却するものであ
る。

【００１８】ここで、第１、２チューブ１１０、１２０
は、所定形状にプレス加工されたアルミニウム製の第
１、２プレート１１１、１１２、１２１、１２２を１組
として、その組をなすプレート１１１、１１２、１２
１、１２２間にインナーフィン１３０を配設した状態
で、第１、２プレート１１１、１１２、１２１、１２２
をかしめ固定した後、ろう付け接合することにより構成
されたものである。

【００１９】なお、インナーフィン１３０は、オイルと
チューブ１１０、１２０との伝熱面積を増大させるとと
もに、オイルとチューブ１１０、１２０との間の熱伝達
率を増大させるものであり、本実施形態では、チューブ
１１０、１２０の短径方向と略平行な板状のセグメント
がチューブ１１０、１２０の長手方向に千鳥状に設けら
れたオフセット型のフィンを採用している。

【００２０】因みに、プレート１１１、１１２、１２
１、１２２の内壁側であるインナーフィン１３０側には
ろう材が被覆されており、このろう材によりプレート１
１１、１１２、１２１、１２２及びインナーフィン１３
０がろう付けされる。

【００２１】そして、両チューブ１１０、１２０の第１
プレート１１１、１２１には、両チューブ１１０、１２
０の第２プレート１１２、１２２側に突出するバーリン
グ加工（ＪＩＳ Ｂ ０１２２参照）にて形成された環
状のバーリング部１１１ａ、１２１ａが形成され、バー
リング部１１１ａ、１２１ａは、図４に示すように、第
２プレート１１２、１２２に形成された貫通穴１１２
ａ、１２２ａを貫通した状態でその先端側が拡げられて
第２プレート１１２、１２２にかしめ固定されている。

【００２２】このとき、第１、２チューブ１１０、１２
０は、図３（ｂ）に示すように、少なくともバーリング
部１１１ａ、１２１ａが形成されている部位において第
１チューブの第１プレート１１１と第２チューブ１２０
の第１プレート１２１とが所定の隙間を有して向かい合
うように配置されているとともに、第１チューブ１１０
のバーリング部１１１ａと第２チューブ１２０のバーリ
ング部１２１ａとは、図２（ｂ）に示すように、隙間を
介して互いに対向した位置に形成されている。

【００２３】また、第１プレート１１１、１２１それぞ
れの一部は、図３に示すように、組をなす第２プレート
１１２、１２２の一部を外側から覆うようにして第２プ
レート１１２、１２２に巻かれて、第１プレート１１
１、１２１が第２プレート１１２、１２２にかしめ固定
されている。

【００２４】そして、第１チューブ１１０と第２チュー
ブ１２０とは、図３（ｃ）に示すように、リング状のジ
ョイント１４０の軸方向両側に形成された円筒状のバー
リング部１４１の先端側を、バーリング部１１１ａ、１
２１ａと同様に拡げることにより両プレート１１１、１
２１にかしめ固定されている。

【００２５】なお、本実施形態では、ジョイント１４０
と第１プレート１１１、１２１とのろう付けを確実なも
のとするため、表裏両面にろう材は被覆されたリング状
のカラー１４２を、ジョイント１４０と第１プレート１
１１、１２１との間に挟んだ状態でジョイント１４０を
かしめ固定している。

【００２６】そして、ニップル１５０はオイルクーラ１
００をヘッダタンク２２０に組み付けるためのジョイン
ト部材であり、このニップル１５０は第１チューブ１１
０の長手方向両端側に設けられて両チューブ１１０、１
２０と連通している。

【００２７】なお、ニップル１５０もジョイント１４０
と同様に円筒状のバーリング部１５１の先端側を拡げる
ことによりプレート１１２にかしめ固定され、さらに、
ニップル１５０とプレート１１２とのろう付けを確実な
ものとするため、表裏両面にろう材は被覆されたリング
状のカラー１５２がプレート１１２とニップル１５０と
の間に挟まれ、第２プレート１２２のうちニップル１５
０に対応する部位には補強板１６０が設けられている。

【００２８】また、第１プレート１１１、１２１それぞ
れには、図３（ａ）に示すように、第１、２チューブ１
１０、１２０間の隙間を確保するための突起部１１１
ｂ、１２１ｂが第１プレート１１１、１２１に一体形成
されている。

【００２９】そして、表裏両面にろう材は被覆されたリ
ング状のカラー１５３を、図５に示すように、ニップル
１５０とヘッダタンク２２０との間に挟んでオイルクー
ラ１００をヘッダタンク２２０に仮組み付けし、炉内で
加熱してろう付けする。

【００３０】このとき、ヘッダタンク２２０の内壁側に
は、第２チューブ１２０側に向けて突出してその先端側
が第２チューブ１２０に接触する複数個の突起部２２１
が、プレス加工等の塑性加工により一体成形されてい
る。

【００３１】次に、オイルクーラ１００の製造方法及び
ろう付け方法を述べる。

【００３２】チューブ１１０、１２０の外表面側に相当
する面に、母材であるアルミニウムより電位的に卑なる
金属（本実施形態では、亜鉛）からなる犠牲腐食層が形
成されたプレート１１１、１１２、１２１、１２２にプ
レス加工を施して所定形状にした後、バーリング部１１
１ａ、１２１ａのかしめ加工及び第１プレート１１１、
１２１の端部に巻き締め加工を行ってオイルクーラ１０
０を仮り組みする。

【００３３】一方、ヘッダタンク２２０は、図５に示す
ように、ヘッダタンク２２０の内壁面に相当する面に、
母材であるアルミニウムより電位的に卑なる金属（本実
施形態では、亜鉛）からなる犠牲腐食層が形成されたプ
レート２２２、２２３を断面Ｌ字状にプレス成形すると
ともに、少なくともプレート２２３には突起部２２１を
プレス成形と同時に形成する。

【００３４】そして、仮組みされたオイルクーラ１００
をプレート２２２に仮固定した状態でプレート２２３を
プレート２２２に仮固定し、チューブ１１０、１２０の
長手方向が略水平となるようにした状態で、突起部２２
１がヘッダタンク２２０の下方側に位置するように、ヘ
ッダタンク２２０及びオイルクーラ１００を配置した状
態で炉内で加熱してろう付けする。その後、ニップル１
５０に接続パイプ１５４をねじ込む。

【００３５】次に、本実施形態の特徴（作用効果）を述
べる。

【００３６】ヘッダタンク２２０の内壁側には、第２チ
ューブ１２０側に向けて突出してその先端側が第２チュ
ーブ１２０に接触する突起部２２１が設けられているの
で、突起部２２１により第２チューブ１２０が支持され
た構造となり、炉内で加熱してチューブ１１０、１２０
が軟化しても、第２チューブ１２０が自重により大きく
撓んでしまうことを防止できる。

【００３７】また、第１チューブ１１０は、突起部１１
１ｂ、１２１ｂにより支持された構造となるので、第
１、２チューブ１１０、１２０が共に自重により大きく
撓んでしまうことを防止できる。

【００３８】延いては、ヘッダタンク２２０内のエンジ
ン冷却水通路が狭くなってしまうことを防止できるの
で、ヘッダタンク２２０内の通水抵抗が大きくなってし
まうことを防止でき、オイルクーラ１００の冷却能力及
びラジエータ２００の冷却能力が低下してしまうことを
防止できる。

【００３９】ところで、突起部２２１と第２チューブ１
２０とが接合されてしまうと、エンジン冷却水とオイル
との温度差によるオイルクーラ１００とヘッダタンク２
２０との熱膨張量の相違により、オイルクーラ１００及
びヘッダタンク２２０に熱応力が発生する。

【００４０】これに対して、本実施形態では、第２チュ
ーブ１２０の外壁側及びヘッダタンク２２０の内壁側に
は犠牲腐食層が形成されているので、ろう付け時に突起
部２２１と第２チューブ１２０とが接合してしまうこと
を防止できる。したがって、オイルクーラ１００及びヘ
ッダタンク２２０に熱応力が発生することを防止できる
ので、オイルクーラ１００及びヘッダタンク２２０の耐
久性を向上させることができる。

【００４１】（その他の実施形態）上述の実施形態で
は、突起部２２１をヘッダタンク２２０に設けたが、本
発明はこれに限定されるものではなく、例えばプレート
１２２をプレス成形する際に第２チューブ１２０に突起
部２２１を一体形成してもよい。

【００４２】また、上述の実施形態では、第２チューブ
１２０の外壁側及びヘッダタンク２２０の内壁側に犠牲
腐食層が形成されていたが、いずれか一方のみに犠牲腐
食層を形成してもよい。

【００４３】また、上述の実施形態では、２本のチュー
ブ１１０、１２０を備えるオイルクーラ１００を例に本
発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、例えば１本のチューブからなるオイルクーラ１０
０にも適用することができる。

【００４４】また、上述の実施形態では、突起部２２１
を長手方向に離散的に複数個形成したが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、チューブ１１０、１２０の
長手方向又はこれに交差する方向に連続的に突出した突
条としてもよい。

【００４５】また、上述の実施形態では、プレートを張
り合わせてチューブを形成したが、本発明は、これに限
定されるものではなく、引き抜き又は押し出し加工によ
りチューブ、若しくは電縫管等であってもよい。

【００４６】また、本発明の適用は車両用オイルクーラ
に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るラジエータの正面図で
ある。

【図２】（ａ）は本発明の実施形態に係るオイルクーラ
の正面図であり、（ｂ）は（ａ）の側面図である。

【図３】本発明の実施形態に係るオイルクーラの断面図
である。

【図４】本発明の実施形態に係るオイルクーラのバーリ
ング部の拡大図である。

【図５】本発明の実施形態に係るオイルクーラをヘッダ
タンク内に装着したときの断面図である。

【図６】本発明が解決しようとする課題を説明するため
の説明図である。

【符号の説明】

１００…オイルクーラ、１１０、１２０…チューブ、２
２０…ヘッダタンク、２２１…突起部。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体が満たされた金属製のタンク（２２
   ０）内に内蔵されたタンク内蔵型の熱交換器であって、 前記タンク（２２０）内に収納され、前記タンク（２２
   ０）内の流体と熱交換する流体が流れる金属製のチュー
   ブ（１１０、１２０）と、 前記チューブ（１１０）の長手方向両端側にて前記チュ
   ーブ（１１０）と連通し、前記タンク（２２０）にろう
   付けされた金属製のジョイント（１５０）とを有し、 前記チューブ（１２０）の外壁側及び前記タンク（２２
   ０）の内壁側のうち少なくとも一方側には、他方側に向
   けて突出する突起部（２２１）が設けられていることを
   特徴とするタンク内蔵型の熱交換器。
2. 【請求項２】 前記突起部（２２１）は、塑性加工によ
   り前記タンク（２２０）に一体形成されていることを特
   徴とする請求項１に記載のタンク内蔵型の熱交換器。
3. 【請求項３】 前記チューブ（１２０）は、所定形状に
   プレス成形されたプレート（１２１、１２２）をろう付
   け接合することにより構成されており、 さらに、前記突起部（２２１）は、塑性加工により前記
   プレート（１２２）に一体形成されていることを特徴と
   する請求項１に記載のタンク内蔵型の熱交換器。
4. 【請求項４】 前記チューブ（１１０、１２０）の外壁
   側及び前記タンク（２２０）の内壁側のうち少なくとも
   一方の表面には、母材より電位的に卑なる金属からなる
   犠牲腐食層が設けら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つに記載のタンク内蔵型の熱交換
   器。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれか１つに記載
   のタンク内蔵型の熱交換器（１００）の製造方法であっ
   て、 前記チューブ（１１０、１２０）の長手方向が略水平と
   なるようにした状態で、前記突起部（２２１）が前記タ
   ンク（２２０）の下方側に位置するように、前記タンク
   （２２０）及び前記熱交換器（１００）を配置してろう
   付けを行うことを特徴とするタンク内蔵型の熱交換器の
   製造方法。