JP2016183788A - 熱交換器 - Google Patents

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Abstract

【課題】生産性を向上させることのできる熱交換器を提供する。【解決手段】オイルクーラ5がタンク4の内部に収容される熱交換器1は、オイルクーラ5に連結される継手部70を有するオイルパイプ7と、オイルクーラ5及びオイルパイプ7の間をシールするシール部材76とを備える。シール部材76は、継手部70に一体成形されている。【選択図】図2

Description

本発明は、タンクの内部にオイルクーラが収容される熱交換器に関する。
この種の熱交換器としては、特許文献1に記載の熱交換器がある。特許文献1に記載の熱交換器は、熱媒体が流れる複数のチューブと、複数のチューブの長手方向の両端にそれぞれ接続される一対のタンクとを有している。一対のタンクのうち、鉛直方向上方に配置される入口側タンクは、流入口から供給されるエンジン冷却水を各チューブに分配する。鉛直方向下方に配置される出口側タンクは、複数のチューブを流れる熱媒体を回収するとともに、回収した熱媒体を流出口から排出する。また、出口側タンクには、オイルクーラが内蔵されている。すなわち、出口側タンクでは、その内部を流れる熱媒体と、オイルクーラ内を流れるオイルとの間で熱交換が行われる。
特許文献1に記載の熱交換器は、出口側タンクの内外を貫通してオイルクーラの両端部にそれぞれ連結されるオイルパイプを備えている。具体的には、オイルパイプの先端部には雄ねじ部が設けられている。この雄ねじ部がオイルクーラの雌ねじ部に捩じ込まれることにより、オイルパイプがオイルクーラに締結されて固定されている。オイルパイプの雄ねじ部とオイルクーラの雌ねじ部との間はシール部材によりシールされている。オイルクーラの両端部にそれぞれ連結されるオイルパイプのうち、一方のオイルパイプはオイルクーラ内にオイルを供給する。オイルクーラ内のオイルは他方のオイルパイプを介して排出される。
実開昭60−105826号公報
ところで、特許文献1に記載の熱交換器では、オイルクーラにオイルパイプを連結する際、オイルクーラあるいはオイルパイプにシール部材を組み付ける必要がある。この組み付け作業が熱交換器の製造工数の増加を招き、生産性を悪化させている。
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、生産性を向上させることのできる熱交換器を提供することにある。
上記課題を解決するために、オイルクーラ(5)がタンク(4)の内部に収容される熱交換器(1)は、オイルクーラに連結される継手部(70)を有するオイルパイプ(7)と、オイルクーラ及びオイルパイプの間をシールするシール部材(76)と、を備える。シール部材は、継手部に一体成形されている。
この構成によれば、オイルクーラにオイルパイプを連結する際にオイルクーラあるいはオイルパイプにシール部材を組み付ける工程が不要となる。これにより、熱交換器の製造工数を低減することができるため、生産性を向上させることができる。
本発明によれば、生産性を向上させることができる。
熱交換器の第1実施形態についてその正面構造を示す正面図である。 第1実施形態の熱交換器についてオイルクーラとオイルパイプの連結部分の断面構造を示す断面図である。 第1実施形態のオイルパイプの継手部の断面構造を示す断面図である。 第1実施形態の継手部のシール部材周辺の拡大断面構造を示す断面図である。 第1実施形態のオイルパイプのシール部材の底面構造を示す底面図である。 第1実施形態のオイルパイプの継手部に対するシール部材の成形方法についてその製造プロセスの一部を示す断面図である。 図6のVII−VII線に沿った断面構造を示す断面図である。 第1実施形態のオイルパイプの継手部に対するシール部材の成形方法についてその製造プロセスの一部を示す断面図である。 第1実施形態の変形例のオイルパイプの継手部に対するシール部材の成形方法についてその製造プロセスの一部を示す断面図である。 第1実施形態の変形例のオイルパイプの継手部の断面構造を示す断面図である。 熱交換器の第2実施形態についてそのオイルパイプの継手部の断面構造を示す断面図である。 第2実施形態の熱交換器についてオイルクーラとオイルパイプの連結部分の断面構造を示す断面図である。 第2実施形態のオイルパイプの継手部に対するシール部材の成形方法についてその製造プロセスの一部を示す断面図である。 熱交換器の第3実施形態についてそのオイルパイプの継手部の断面構造を示す断面図である。 第3実施形態の熱交換器についてオイルクーラとオイルパイプの連結部分の断面構造を示す断面図である。 第3実施形態のオイルパイプの継手部に対するシール部材の成形方法についてその製造プロセスの一部を示す断面図である。
<第1実施形態>
以下、熱交換器の第1実施形態について説明する。図1に示される熱交換器1は、例えば車両のエンジン冷却水と空気との間で熱交換を行うラジエータとして用いられる。すなわち、本実施形態の熱交換器1では熱媒体としてエンジン冷却水を用いている。
図1に示されるように、熱交換器1は、コア部2と、入口側タンク3と、出口側タンク4と、オイルクーラ5と、一対のサイドプレート6,6とを備えている。
コア部2はチューブ20とフィン21とにより構成されている。チューブ20は、矢印Aで示される方向に隙間を有して複数積層されている。チューブ20は、その積層方向Aと直交する方向に長手方向Bを有する扁平状の管である。本実施形態では、チューブ長手方向Bが鉛直方向となっている。チューブ20の内部には、エンジン冷却水の流れる流路が長手方向Bに沿って形成されている。隣接するチューブ20,20間には、チューブ積層方向A及びチューブ長手方向Bの両方に直交する方向に空気が流れる。フィン21は、積層方向Aに隣接するチューブ20,20間に配置されている。フィン21は、薄い金属板を屈曲させることで形成される、いわゆるコルゲートフィンである。フィン21は、積層方向Aに隣接するチューブ20,20のそれぞれの側面にろう付けにより固定されている。フィン21は、チューブ20,20間を流れる空気との間の接触面積を増やすことにより、チューブ20の内部を流れるエンジン冷却水と空気との間の熱交換を促進させる機能を有している。
入口側タンク3及び出口側タンク4は、コア部2のチューブ長手方向Bの両端部にそれぞれ設けられている。より詳しくは、入口側タンク3は、コア部2の鉛直方向上方に設けられている。出口側タンク4は、コア部2の鉛直方向下方に設けられている。入口側タンク3及び出口側タンク4は、チューブ積層方向Aに延びるように形成されており、各チューブ20の長手方向Bの両端部に連結されている。以下、矢印Aで示される方向を「タンク長手方向」とも称する。入口側タンク3には流入口30が設けられている。流入口30は、エンジン冷却水を入口側タンク3の内部流路に供給する部分である。出口側タンク4には流出口40が設けられている。流出口40は、出口側タンク4の内部流路内からエンジン冷却水を排出する部分である。
オイルクーラ5は出口側タンク4の内部に収容されている。オイルクーラ5の内部には、車両のオートマチックトランスミッションのトルクコンバータ内のオイルが流れている。オイルクーラ5は、出口側タンク4の内壁にねじ等により固定されている。オイルクーラ5の両端部にはオイルパイプ7,8がそれぞれ連結されている。オイルパイプ7,8のうちの一方はオイルクーラ5内にオイルを供給し、他方はオイルクーラ5内のオイルを排出する。
一対のサイドプレート6,6は、コア部2のチューブ積層方向Aの両端部にそれぞれ設けられている。一対のサイドプレート6,6は、チューブ長手方向Bに延びるように形成されており、入口側タンク3及び出口側タンク4に連結されている。一対のサイドプレート6,6は、コア部2を補強する機能を有している。
熱交換器1では、入口側タンク3の流入口30から供給されるエンジン冷却水が入口側タンク3の内部流路を介してチューブ20の内部へと流れる。チューブ20の内部を流れるエンジン冷却水と、チューブ20の外側を流れる空気との間で熱交換が行われることによりエンジン冷却水が冷却される。チューブ20の内部を通過することで冷却されたエンジン冷却水は、出口側タンク4の内部流路を介して流出口40から排出される。また、オイルクーラ5内のオイルと出口側タンク4内のエンジン冷却水との間で熱交換が行われることにより、オイルクーラ5内のオイルが冷却される。
次に、オイルクーラ5とオイルパイプ7,8との連結部分の構造について詳しく説明する。なお、オイルパイプ7及びオイルパイプ8のそれぞれの継手部の構造は略同一であるため、以下では、便宜上、オイルパイプ7の連結部分の構造について代表して説明する。
図2に示されるように、出口側タンク4の外周面には、内面から外面に貫通する貫通孔42が形成されている。この貫通孔42を介してオイルクーラ5及びオイルパイプ7が互いに連結されている。
オイルクーラ5の端部にはニップル50が固定されている。ニップル50は、軸線m1を中心に筒状に形成された金属製の部材である。ニップル50の先端部51はオイルクーラ5の内部流路に開口している。ニップル50の先端部51と反対側の端部にはフランジ部52が形成されている。フランジ部52における出口側タンク4の貫通孔42側の端面520は、出口側タンク4の貫通孔42周辺の内壁面41に当接している。フランジ部52の端面520には環状の溝部521が形成されている。溝部521にはOリング56が収容されている。Oリング56により、フランジ部52の端面520と出口側タンク4の内壁面41との間がシールされている。Oリング56は、出口側タンク4の内部を流れるエンジン冷却水がフランジ部52の端面520と出口側タンク4の内壁面41との間の隙間を介して外部に漏れることを防止している。
ニップル50の内周面には、先端部51側からフランジ部52に向かって順にシール面53、溝部54、及び雌ねじ部55が形成されている。シール面53は軸線m1に平行な面からなる。溝部54は、シール面53よりも大きい内径を有している。
オイルパイプ7の先端部には継手部70が設けられている。オイルパイプ7は継手部70を介してニップル50に連結されている。
図3に示されるように、継手部70は軸線m1を中心に筒状に形成された金属製の部材である。継手部70の外周面には、その先端部79から順にシール本体配置部71、第1隙間部72、雄ねじ部73、第2隙間部74、及びフランジ部75が設けられている。
第1隙間部72は、シール本体配置部71よりも大きい外径を有している。シール本体配置部71及び第1隙間部72にはシール部材76が一体形成されている。シール部材76はゴム材料により形成されている。より詳しくは、シール部材76はシール本体部760と延設部761とを有している。シール本体部760は円環状に形成されている。シール本体部760の外周面は、その径方向外側に向かって突出するように湾曲している。シール本体部760はシール本体配置部71の外周に一体成形されている。延設部761は、シール本体部760から第1隙間部72に向かって延びている。図4及び図5に示されるように、延設部761の外周部分には切断部762,763が形成されている。切断部762,763は軸線m1を中心に対称に配置されている。切断部762,763は、継手部70にシール部材76を一体成形する際に切断される部分である。
図3に示されるように、第2隙間部74の外周には、円環状のワッシャ77及び円環状の皿ばね78が嵌め込まれている。
図2に示されるように、継手部70の雄ねじ部73はニップル50の雌ねじ部55に捩じ込まれている。これにより、継手部70がオイルクーラ5に締結されて固定されている。また、シール部材76のシール本体部760がニップル50のシール面53に圧縮された状態で接触することにより、継手部70とニップル50との間、すなわちオイルパイプ7とオイルクーラ5との間がシールされている。
継手部70の雄ねじ部73がニップル50の雌ねじ部55に捩じ込まれることにより、ワッシャ77が出口側タンク4の外周面に当接する。また、皿ばね78がワッシャ77と継手部70のフランジ部75との間で圧縮されることにより、皿ばね78から継手部70に弾性力が付与されている。この弾性力により、継手部70の雄ねじ部73とニップル50の雌ねじ部55とによる締結力が保持されている。
次に、継手部70に対するシール部材76の成形方法について説明する。
シール部材76の成形の際には、図6に示されるような金型9が用いられる。金型9には第1キャビティC1及び第2キャビティC2が形成されている。第1キャビティC1はシール本体部760の形状に対応している。第2キャビティC2は延設部761の形状に対応している。
また、金型9には入口側ランナーR10及び出口側ランナーR11が形成されている。入口側ランナーR10及び出口側ランナーR11は第2キャビティC2から金型9の両側面93,94にそれぞれ貫通する貫通孔である。図7に示されるように、入口側ランナーR10及び出口側ランナーR11は軸線m2に沿って配置されている。軸線m2は、軸線m1に直交する直線である。図中の軸線m3は、軸線m1及び軸線m2の両方に直交する直線である。金型9は、軸線m3に沿って第1金型90及び第2金型91に分割されている。すなわち、金型9は、軸線m3に平行な面を型割り面92とする分割金型である。
継手部70にシール部材76を一体成形する際には、図6に示されるように継手部70に金型9が組み付けられる。その後、シール部材76の材料であるゴム材料が入口側ランナーR10から射出される。入口側ランナーR10に射出されたゴム材料は、第2キャビティC2を介して第1キャビティC1に充填された後、出口側ランナーR11から排出される。このようにして第1キャビティC1及び第2キャビティC2にゴム材料が充填された後、ゴム材料が冷却されて硬化される。その際、ゴム材料に含まれる接着剤成分によりゴム材料が継手部70に接着される。その後、金型9が型割り面92に沿って第1金型90と第2金型91とに分割されて継手部70から金型9が外されることにより、図8に示されるような継手部70が成形される。
図8に示されるような継手部70を成形した後、シール部材76の延設部761から外側に延びるランナー対応部分764,765が二点鎖線L1,L2に沿って切断される。その際、延設部761の外周部分に、すなわち継手部70の第1隙間部72に対応する位置に切断部762,763が形成される。これにより継手部70の製造が完了する。
以上説明した本実施形態の熱交換器1によれば、以下の(1)〜(4)に示される作用及び効果を得ることができる。
(1)オイルパイプ7の継手部70にシール部材76が一体成形されているため、オイルクーラ5のニップル50にオイルパイプ7の継手部70を連結する際、オイルクーラ5あるいはオイルパイプ7にシール部材を組み付ける工程が不要となる。これにより、熱交換器1の製造工数を低減することができるため、生産性を向上させることができる。
(2)従来の熱交換器のようにオイルパイプの継手部とシール部材とが別体である場合、継手部のシール溝にシール部材を組み付ける直前にシール溝あるいはシール部材に潤滑剤を塗布する必要がある。この場合、シール溝あるいはシール部材に塗布された潤滑剤がオイルクーラ内や出口側タンク内に侵入し、オイルクーラ内のオイルや出口側タンク内のエンジン冷却水に潤滑剤が異物として混入するおそれがある。この点、本実施形態の熱交換器1では、オイルパイプ7の継手部70にシール部材76が一体成形されているため、継手部70あるいはシール部材76に潤滑剤を塗布する必要がない。よって、上記のようなオイルクーラ内のオイルや出口側タンク内のエンジン冷却水への異物の混入を回避することができる。
(3)シール部材76の切断部762,763がシール本体部760からずれた位置に配置されているため、シール本体部760の外周面が粗くなることを抑制できる。したがって、より的確にシール本体部760のシール性を確保することができる。
(4)シール部材76の外周面における径方向外側に突出した部分がシール面53に接触しているため、シール面53に対するシール部材76の面圧を高めることができる。よって、シール性を向上させることができる。
(変形例)
次に、第1実施形態の熱交換器1の変形例について説明する。
図9に示されるように、本変形例の金型9には、第2キャビティC2が形成されていない。また、金型9には、第1キャビティC1から金型9の底面95に貫通する入口側ランナーR20及び出口側ランナーR21が形成されている。
このような金型9を用いて継手部70にシール部材76を一体成形すれば、図10に示されるように、シール部材76の継手部先端部79側の端面766に切断部767,768が形成される。このような構成であっても、第1実施形態の熱交換器1と同様の作用及び効果を得ることができる。また、シール部材76に延設部761を形成する必要がないため、第1隙間部72を有していない継手部でも、図10に示されるようなシール部材76の構造を採用することができる。
<第2実施形態>
次に、熱交換器1の第2実施形態について説明する。以下、第1実施形態の熱交換器1との相違点を中心に説明する。
図11に示されるように、本実施形態のシール部材76は、断面矩形の円環状に形成されている。シール部材76には延設部761が設けられていない。
図12に示されるように、ニップル50のシール面53は、ニップル先端部51に向かうほど内径が小さくなるようにテーパ状に形成されている。なお、図12では、オイルクーラ5に関してはニップル50のみが図示されている。シール面53には、シール部材76の継手部先端部79側の角部が圧縮された状態で接触している。これにより、継手部70とニップル50との間、すなわちオイルクーラ5とオイルパイプ7との間がシールされている。
本実施形態のシール部材76を成形する際には、図13に示されるような金型9が用いられる。図13に示されるように、金型9には、キャビティC3と、入口側ランナーR30と、出口側ランナーR31とが形成されている。キャビティC3は、シール部材76に対応する形状に形成されている。入口側ランナーR30は、キャビティC3から金型9の側面93と底面95との間の角部に貫通する直線状の貫通孔である。出口側ランナーR31は、キャビティC3から金型9の側面94と底面95との間の角部に貫通する直線状の貫通孔である。なお、本実施形態の金型9は、分割金型ではなく、一体金型である。
継手部70にシール部材76を一体成形する際には、図13に示されるように継手部70に金型9が組み付けられる。その後、シール部材76の材料であるゴム材料が入口側ランナーR30から射出され、キャビティC3内にゴム材料が充填された後、出口側ランナーR31から排出される。このようにしてキャビティC3にゴム材料が充填された後、ゴム材料が冷却されて硬化される。その後、金型9が軸線m1に沿って継手部70から外される。そして、シール部材76のランナー対応部分を切断することにより、継手部70の製造が完了する。
以上説明した本実施形態の熱交換器1によれば、上記(1)の作用及び効果に加え、以下の(5)及び(6)に示される作用及び効果を得ることができる。
(5)継手部70にシール部材76を射出成形する際、第1実施形態のような分割金型9を用いると、シール部材76の外周面には、型割り面92に対応する位置にバリが発生するおそれがある。この点、本実施形態では、一体金型9を用いることができるため、シール部材76の外周面にバリが発生し難くなる。よって、シール性を向上させることができる。
(6)シール部材76の角部がシール面53に接触するため、シール面53に対するシール部材76の面圧を高めることができる。よって、シール性を向上させることができる。
<第3実施形態>
次に、熱交換器1の第3実施形態について説明する。以下、第1実施形態の熱交換器1との相違点を中心に説明する。
図14に示されるように、本実施形態のシール部材76の継手部先端部79側の部分には円環状の突出部769が形成されている。シール部材76には延設部761が設けられていない。
図15に示されるように、ニップル50のシール面53には座面530が形成されている。なお、図15では、オイルクーラ5に関してはニップル50のみが図示されている。座面530は軸線m1に直交するように平面状に形成されている。座面530には、シール部材76の突出部769が圧縮された状態で接触している。これにより、継手部70とニップル50との間、すなわちオイルパイプ7とオイルクーラ5との間がシールされている。
本実施形態のシール部材76を成形する際には、図16に示されるような金型9が用いられる。図16に示されるように、金型9には、キャビティC4と、入口側ランナーR40と、出口側ランナーR41とが形成されている。キャビティC4は、シール部材76に対応する形状に形成されている。入口側ランナーR40は、キャビティC3から金型9の側面93と底面95との間の角部に貫通する直線状の貫通孔である。出口側ランナーR41は、キャビティC3から金型9の側面94と底面95との間の角部に貫通する直線状の貫通孔である。なお、本実施形態の金型9は、分割金型ではなく、一体金型である。
継手部70にシール部材76を一体成形する際には、図16に示されるように継手部70に金型9が組み付けられる。その後、シール部材76の材料であるゴム材料が入口側ランナーR40から射出され、キャビティC4内にゴム材料が充填された後、出口側ランナーR41から排出される。このようにしてキャビティC4内にゴム材料が充填された後、ゴム材料が冷却されて硬化される。その後、金型9が軸線m1に沿って継手部70の先端部79側から外される。そして、シール部材76のランナー対応部分を切断することにより、継手部70の製造が完了する。
以上説明した本実施形態の熱交換器1によれば、上記(1)の作用及び効果に加え、以下の(7)及び(8)に示される作用及び効果を得ることができる。
(7)本実施形態の熱交換器1でも一体金型を用いることができるため、シール部材76の外周面にバリが発生し難くなる。よって、シール性を向上させることができる。
(8)シール部材76の突出部769が座面530に接触するため、シール面53に対するシール部材76の面圧を高めることができる。よって、シール性を向上させることができる。
なお、上記実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・第1実施形態の熱交換器1では、切断部762,763の位置を継手部70の形状に併せて適宜変更可能である。要は、切断部762,763は、継手部70においてシール本体配置部71及び雄ねじ部73からずれた位置に設けられていればよい。
・シール部材76の形状は、オイルクーラ5及びオイルパイプ7の継手部70の形状に併せて適宜変更可能である。要は、オイルパイプの継手部にシール部材が一体成形されていればよい。
・各実施形態の熱交換器1の構成は、車両のラジエータに限らず、任意の熱交換器に適用することができる。また、適用する熱交換器に併せて、熱媒体としてエンジン冷却水以外の流体を用いてもよい。
・本発明は上記の具体例に限定されるものではない。すなわち、上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
1:熱交換器
4:タンク
5:オイルクーラ
55:雌ねじ部
7:オイルパイプ
70:継手部
71:シール本体配置部
72:第1隙間部
73:雄ねじ部
76:シール部材
760:シール本体部
762,763,767,768:切断部
766:端面
769:突出部
79:先端部

Claims (7)

  1. オイルクーラ(5)がタンク(4)の内部に収容される熱交換器(1)であって、
    前記オイルクーラに連結される継手部(70)を有するオイルパイプ(7)と、
    前記オイルクーラ及び前記オイルパイプの間をシールするシール部材(76)と、を備え、
    前記シール部材は、前記継手部に一体成形されていることを特徴とする熱交換器。
  2. 請求項1に記載の熱交換器において、
    前記オイルクーラには、雌ねじ部(55)が形成され、
    前記シール部材において前記オイルクーラ及び前記オイルパイプの間をシールする部分をシール本体部(760)とし、
    前記継手部の外周面において前記シール本体部が配置される部分をシール本体配置部(71)とするとき、
    前記継手部の外周面には、前記雌ねじ部に捩じ込まれる雄ねじ部(73)が形成されるとともに、当該雄ねじ部及び前記シール本体配置部からずれた位置に前記シール部材の切断部(762,763)が配置されていることを特徴とする熱交換器。
  3. 請求項2に記載の熱交換器において、
    前記継手部の外周面には、前記雄ねじ部と前記シール本体配置部との間に隙間(72)が形成され、
    前記シール部材の切断部は前記隙間に対応する位置に配置されていることを特徴とする熱交換器。
  4. 請求項1に記載の熱交換器において、
    前記シール部材における前記継手部の先端部(79)側の端面(766)には、前記シール部材の切断部(767,768)が形成されていることを特徴とする熱交換器。
  5. 請求項1に記載の熱交換器において、
    前記シール部材は円環状に形成されており、
    前記シール部材の外周面は、その径方向外側に突出するように湾曲していることを特徴とする熱交換器。
  6. 請求項1に記載の熱交換器において、
    前記シール部材は断面矩形の円環状に形成されていることを特徴とする熱交換器。
  7. 請求項1に記載の熱交換器において、
    前記シール部材は円環状に形成されており、
    前記シール部材における前記継手部の先端部(79)側の部分には、円環状の突出部(769)が形成されていることを特徴とする熱交換器。
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