JP2021188803A - 熱交換器のタンク構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 タンク本体３の開口２及びタンク本体３のフランジ部４を、シールパッキン５を介して被蔽するヘッダプレート６を有するタンク構造において、フランジ部４の周辺に塑性変形されたヘッダプレート６のカシメ部７ａが、内圧又は外圧によって変形すること可及的に防止すること。【解決手段】 前記フランジ部４のカシメ面４ｂは、フランジ４の外側面４ａからタンク本体３の外側面３ａに向けてシールパッキン５に近づく角度αの勾配で形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、タンク本体と、その開口をシールパッキンを介して閉塞するヘッダプレートと、を有するラジエータ等の熱交換器に用いるタンク構造であって、シールパッキンの液密性を向上するものに関する。

従来型の熱交換器は、図５に示す如く、タンク本体３と、その開口２にシールパッキン５を介して固定したヘッダプレート６とを有する。
ここで、図５はタンク本体３とヘッダプレート６の右側のみを図示しており、左側は左右対称であるため、省略している。
タンク本体３の開口２の外周には、タンク本体３の外側面３ａから小フランジ状にフランジ部４がタンク本体３の外方に向けて突設され、そのフランジ部４及び開口２がヘッダプレート６に被嵌されている。
フランジ部４は、外側面４ａとそれに直交するカシメ面４ｂとを有する。
ヘッダプレート６は、多数の偏平チューブ１０が挿通され、その外周に環状溝が形成されると共に、その環状溝の外縁からタンク本体３の底面１側に立ち上がる外周壁部６ａを有する。その外周壁部６ａの先端には、タンク本体３側に突設された爪部７が形成されている。その爪部７が、タンク本体３の外側面３ａ側に塑性変形されることにより、前記フランジ部４のカシメ面４ｂにカシメられ、カシメ部７ａを形成する。
それによって、タンク本体３が、シールパッキン５を介して、液密にヘッダプレート６に固定される。

図５において、例えば、タンク本体３の熱交換器に外圧が加わると、そのフランジ部４が外方に移動する。すると、ヘッダプレート６の外周壁部６ａが、同図（Ｂ）の鎖線に示す如く、外方へ押し広げられ、爪部７のカシメ部７ａの先端が角度β分、左上がり傾斜する変形が起こる（図示を省略した左側では、逆に爪部７のカシメ部７ａの先端が右上がり傾斜する。）。それにより、カシメによる固定が緩み、タンク本体３が浮き上がり、シールパッキン５の圧縮率が低下して、タンク本体３とヘッダプレート６とのシール性が損なわれるおそれがある。
タンク本体３に内圧がかかる時も、タンク本体３がその底面１側に引っ張られ、そのフランジ部が左上がりに傾斜する。それにより、カシメ部７ａには、左上がり傾斜する変形が起こる。
そこで本発明は、熱交換器のタンク構造において、タンクの内圧又外圧に対して、カシメ部７ａの変形を抑制することを課題とする。

請求項１に記載の本発明は、その底面１の反対側に開口２が設けられているタンク本体３のフランジ部４及び前記開口２が、シールパッキン５を介して、ヘッダプレート６に被着され、
前記ヘッダプレート６の周縁から前記底面１方向へ突設された爪部７が前記開口２側に塑性変形されて、前記フランジ部４の外側面４ａに略直交するカシメ面４ｂに当接してカシメ部７ａを形成することにより、タンク本体３がヘッダプレート６に固定される熱交換器のタンク構造において、
前記フランジ部４のカシメ面４ｂは、前記フランジ部４の外側面４ａからタンク本体３の外側面３ａに向けてシールパッキン５に近づく角度αの勾配で形成された熱交換器のタンク構造である。

請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の熱交換器のタンク構造において、
前記カシメ部７ａと前記外側面４ａとのなす角度θが鋭角に形成された熱交換器のタンク構造である。

請求項３に記載の本発明は、請求項２に記載の熱交換器のタンク構造において、
前記カシメ部７ａは、その内側の先端部に板厚方向の外側に突出する凹部９が形成された熱交換器のタンク構造である。
請求項４に記載の本発明は、請求項１に記載の熱交換器のタンク構造において、
前記カシメ部７ａは、その内側の先端部に板厚方向の内側に突出する凸部８が形成された熱交換器のタンク構造である。

請求項５に記載の本発明は、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の熱交換器のタンク構造において、
前記カシメ部７ａは、ヘッダプレート６の周方向に間欠的に４以上形成され、各カシメ部７ａ間に欠切部７ｂが設けられた熱交換器のタンク構造である。

請求項１に記載の発明は、前記フランジ部４のカシメ面４ｂは、前記フランジ部４の外側面４ａからタンク本体３の外側面３ａに向けてシールパッキン５に近づく角度αの勾配で形成されたものである。
この構成により、タンク本体３に圧力が加わったとき、タンク本体３のフランジ部４がカシメが緩む方向に傾斜したとしても、前記フランジ部４のカシメ面４ｂは前記角度αの勾配で形成されているため、前記フランジ部４のカシメ面４ｂが爪部７に当接するまでは、前記爪部７のカシメ部７ａの変形を抑制できる。それ故、タンク本体３がシールパッキン５から浮き上がることを防いで、シールパッキン５の圧縮率の低下を防ぎ、タンク本体３とヘッダプレート６間の液密性を確保できる。

請求項２に記載の発明は、請求項１の構成において、カシメ部７ａと外側面４ａとのなす角度θが鋭角になるように形成されたものである。
この構成においては、ヘッダプレート６のカシメ部７ａの先端が、シールパッキン５に近づく方向に向けてカシメ固定されている。それ故、より効果的に、タンク本体３の浮き上がりを防止でき、カシメ部７ａの変形を抑制できる。

請求項３に記載の発明は、請求項２の構成において、カシメ部７ａの外側に突出する凹部９が、カシメ部７ａの先端部に形成されたものである。
このような凹部９によっても、カシメ部７ａの剛性を高め内圧に対する保持力を高めることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１の構成において、カシメ部７ａの内側の先端部に板厚方向の内側に突出する凸部８が形成されたものである。すなわち、図２に示す如く、カシメ部７ａの先端部に凸部８がフランジ部４のカシメ面４ｂ側に突出して形成されている。
この構成により、カシメ工程で爪部７を外側面４ａに対し直角方向に曲折した状態で、凸部８の先端が前記角度αの勾配を有するカシメ面４ｂに部分的に当接することができ、前記直角方向に曲折した場合でも、良好なカシメ部７ａを形成することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれかの構成において、カシメ部７ａがヘッダプレート６の周方向に間欠的に４以上形成され、各カシメ部７ａ間に欠切部７ｂが設けられたものである。このように、各カシメ部７ａ間に欠切部７ｂを設けることにより、カシメ部７ａの製作を精度よく行なうことができる。

本発明のタンク構造を示し（Ａ）はその全体を示す縦断面図であって、（Ｂ）のＡ−Ａ矢視断面図、（Ｂ）は同正面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ部拡大図である。 本発明の第２実施例であってタンク構造の要部を示し、そのカシメ工程の説明図であり、（Ａ）はその要部縦断面図、（Ｂ）は同正面図、（Ｃ）は同斜視図である。 本発明の第３実施例であって、（Ａ）はその要部縦断面図、（Ｂ）は同正面図、（Ｃ）は同斜視図である。 本発明の他の実施例を示す要部縦断面図。 従来のタンク構造における要部拡大図であって、（Ａ）はそのカシメ工程を示し、Ｂ）はタンクに内圧が加わったときの作用を示す説明図。

次に、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、従来の構造と同一の部品には、同一の符号を付し、その説明の重複を可能な限り省略する。

図１は本発明の第１実施例のタンク構造を示し、一例として、エンジン冷却水冷却用のラジエータとして最適なものに関する。
同図（Ａ）はその全体を示す縦断面図であって（Ｂ）のＡ−Ａ矢視断面図、（Ｂ）は同正面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ部拡大図である。
この例は、樹脂製のタンク本体３と、その開口２がシールパッキン５を介して被嵌されるヘッダプレート６とを有する。
タンク本体３は、その底面１と外側面３ａとを有する断面溝形に形成され、その開口２の外周縁に小フランジ状のフランジ部４が外方に向けて突設されている。タンク本体３の開口２を被蔽するヘッダプレート６は、その底面に多数のチューブ挿通孔がタンク本体３の長手方向に定間隔に並列され、そこに偏平チューブ１０の端部が挿通され、その挿通部がろう付固定されている。それと共に、各偏平チューブ１０間にフィン１１が配置され、それらの接触部間も同時にろう付されて熱交換器のコアを構成する。

ヘッダプレート６の底面の外周には、シールパッキン５を配置する環状溝が形成されており、その環状溝の外周縁からタンク本体３側へ立ち上がる外周壁部６ａが形成されている。その外周壁部６ａの先端に多数の爪部７が並列されている。タンク本体３のフランジ部４には、ヘッダプレート６の外周壁部６ａの内面に接する外側面４ａと、爪部７がカシメられて当接するカシメ面４ｂと、を有する。このカシメ面４ｂは、図１（Ｃ）に示す如く、フランジ部４の外側面４ａからタンク本体３の外側面３ａに向けてシールパッキン５に近づく角度αの勾配で形成されている。カシメ面４ｂの勾配の角度αは、１０°前後に形成すると好適である。

そして、ヘッダプレート６の環状溝にシールパッキン５を配置し、タンク本体３がヘッダプレート６に押圧された状態で、爪部７を折り曲げて、その爪部７の先端をカシメ面４ｂの勾配に沿って当接する。この状態で、爪部７のカシメ部７ａとフランジ部４の外側面４ａとのなす角度θが鋭角になるようにカシメ固定される。
すなわち、カシメ部７ａの先端はシールパッキン５に近づく方向に向いている。このカシメ部７ａの先端の向きは、タンク本体３の浮き上がり方向とは逆の向きであるため、タンク本体にかかる内圧又は外圧に対してカシメ部７ａの変形を効果的に抑制でき、タンク本体３とヘッダプレート６間の液密性を確保できる。

図２は、本発明の第２実施例である。
この実施例は、カシメ部７ａの先端部に板厚方向の内側（フランジ部４のカシメ面４ｂ側）に突出する凸部８が形成されたものである。フランジ部４のカシメ面４ｂの勾配の角度αは、第１実施例と同じである。
この構造では、図２（Ａ）及び同図（Ｃ）に示す如く、爪部７を外側面４ａに対し直角方向に曲折した状態で、凸部８の先端を角度αの勾配を有するカシメ面４ｂに部分的に当接することができる。外側面４ａに対し直角方向に曲折した場合でも、良好なカシメ部７ａを形成することができる。

次に、図３は本発明の第３実施例である。
この実施例は、カシメ部７ａの先端部に板厚方向の外側に凹部９が形成されている。
フランジ部４のカシメ面４ｂの勾配の角度αと、爪部７のカシメ部７ａとフランジ部４の外側面４ａとのなす角度θは、第１実施例と同じである。
カシメ部７ａの先端部に凹部９が形成されることで、カシメ部７ａの先端の剛性が強まり、カシメ部７ａの変形を防止できる。

次に、図４に記載の実施例は、請求項１に記載の構成のみを有する。
ヘッダプレート６に形成された爪部７は、外側面４ａに対し直角方向に曲折してカシメ部７ａが形成される。その爪部７の先端には、第２実施例の凸部８や第３実施例の凹部９は形成されていない。フランジ部４のカシメ面４ｂの勾配の角度αは、他の実施例と同じである。
このように、カシメ部７ａと外側面４ａとのなす角度θが鋭角でない場合に、タンク本体３のフランジ部４がカシメ部７ａの緩む方向に傾斜したとしても、フランジ部４のカシメ面４ｂは角度αの勾配で形成されているため、フランジ部４のカシメ面４ｂが爪部７に当接するまでは、前記爪部７のカシメ部７ａの変形を抑制できる。

（変形例）
図１の第１実施例では、欠切部７ｂに間欠的に多数のカシメ部７ａが形成されたが、カシメ部７ａは外周壁部６ａの各側面に１つずつ配置され、各外周壁部６ａの間に４つの欠切部７ｂが存在してもよい。
即ち、カシメ部７ａはタンク本体３のフランジ部４の長手方向両側及び両端に４つ形成されたものであってもよい。
また、凸部８によりカシメ部７ａの剛性が高まり、タンクの内圧に対する支持力を大きくし、耐圧性を高めることができる。

１ 底面
２ 開口
３ タンク本体
３ａ 外側面
４ フランジ部
４ａ 外側面
４ｂ カシメ面
５ シールパッキン
６ ヘッダプレート
６ａ 外周壁部
７ 爪部
７ａ カシメ部
７ｂ 欠切部
８ 凸部
９ 凹部
１０ 偏平チューブ
１１ フィン
θ 角度
α 角度
β 角度

Claims (5)

1. その底面（１）の反対側に開口（２）が設けられているタンク本体（３）のフランジ部（４）及び前記開口（２）が、シールパッキン（５）を介して、ヘッダプレート（６）に被着され、
   前記ヘッダプレート（６）の周縁から前記底面（１）方向へ突設された爪部（７）が前記開口（２）側に塑性変形されて、前記フランジ部（４）の外側面（４ａ）に略直交するカシメ面（４ｂ）に当接してカシメ部（７ａ）を形成することにより、タンク本体（３）がヘッダプレート（６）に固定される熱交換器のタンク構造において、
   前記フランジ部（４）のカシメ面（４ｂ）は、前記フランジ部（４）の外側面（４ａ）からタンク本体（３）の外側面（３ａ）に向けてシールパッキン（５）に近づく角度（α）の勾配で形成された熱交換器のタンク構造。
2. 請求項１に記載の熱交換器のタンク構造において、
   前記カシメ部（７ａ）と前記外側面（４ａ）とのなす角度（θ）が鋭角に形成された熱交換器のタンク構造。
3. 請求項２に記載の熱交換器のタンク構造において、
   前記カシメ部（７ａ）は、その内側の先端部に板厚方向の外側に突出する凹部（９）が形成された熱交換器のタンク構造。
4. 請求項１に記載の熱交換器のタンク構造において、
   前記カシメ部（７ａ）は、その内側の先端部に板厚方向の内側に突出する凸部（８）が形成された熱交換器のタンク構造。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかに記載の熱交換器のタンク構造において、
   前記カシメ部（７ａ）は、ヘッダプレート（６）の周方向に間欠的に４以上形成され、各カシメ部（７ａ）間に欠切部（７ｂ）が設けられた熱交換器のタンク構造。

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