JP2024049219A - 熱交換器のヘッダタンク - Google Patents

Abstract

【課題】 偏平な開口を有し、その開口端が夫々対向する一対の長辺部と短辺部とで形成されたタンク本体と、タンク本体の開口を閉塞し、内周にシール取付部を有するヘッダプレートと、タンク本体の開口端とヘッダプレートとの間に配置されるシール材と、を具備し、カシメにより締結固定される熱交換器のヘッダタンクにおいて、シール材がタンク本体の短辺部のシール部の範囲から外れることを防止する。【解決手段】 タンク本体３の短辺部２のシール部である短辺シール部９の幅Ｗ９が、長辺部１のシール部である長辺シール部８の幅Ｗ８より広く形成されている。【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、熱交換器のヘッダタンクに関し、特に、ヘッダタンクを構成するタンク本体とヘッダプレートとのシール構造に関する。

図６は、従来型熱交換器の一例を示す正面図である。
図７Ａは、従来型熱交換器のタンク本体３の開口端側から見た図、およびヘッダプレート５にシール材６を配置した平面図である。
この例の熱交換器は、タンク本体３に仕切部１４が設けられており、ヘッダタンク及び偏平チューブ７内部に、複数の流体が流通し、偏平チューブの外部に空気等の流体が流通し、それらの流体間で熱交換が行われるものである。
この熱交換器のヘッダタンクは、図７Ａに示す如く、偏平な開口を有し、その開口端が夫々対向する一対の長辺部１と短辺部２とで形成されたタンク本体３と、そのタンク本体３の開口を閉塞し、内周にシール取付部４を有する長方形のヘッダプレート５と、タンク本体３の開口端とヘッダプレート５との間に配置される環状のシール材６と、を具備し、それらの部品が、図６に示す如く、爪部１３によりかしめられて、締結固定される。
また、ヘッダプレート５には多数の孔が設けられ、各孔に偏平チューブ７が取付けられると共に、各チューブ間にフィン１５が取付けられている。

シール材６の外形は、ヘッダプレート５のシール取付部４の形状に合わせて長方形でかつ環状に形成されている。
シール材６の断面の形状としては、長方形の平角型、円形の丸型等が使用されている。

上記の平角型のシール材６を使用する場合、シール面圧を確保する為、図７Ａに示す如く、タンク本体３の開口端にはシール部として、平坦な基面１０から突出した突条部１１が形成されている。
なお、シール部とは、シール効果を担う部分であり、それとヘッダプレート５との間に介在するシール材６の圧縮率が所定の範囲となる部分である。
この突条部１１がシール材６に接することにより、タンク本体３とヘッダプレート５との間がシールされる。
なお、タンク本体３の短辺部２のシール部である短辺シール部９の突条部１１の幅と、長辺部１のシール部である長辺シール部８の突条部１１の幅は一定であり、基面１０の幅方向の中央位置に形成されている。
また、ヘッダプレート５において短辺部２に対応するシール取付部４の幅は、シール材６取付時の環境温度によるシール材６の熱膨張および熱収縮を考慮して、広く形成されている。

図７Ｂは、従来型熱交換器のタンク本体３をヘッダプレート５に組付けた時の不具合を示す説明図である。
従来型熱交換器の突条部１１を有するタンク本体３の場合、図７Ｂに示す如く、シール取付部４において、シール材６の短辺部の位置が偏り、タンク本体３のシール部から外れるおそれがある。
そこで、本発明は、シール材６の短辺部がタンク本体３のシール部から外れることを防止する構造を提供する。

上記課題を解決するための第１の発明は、偏平な開口を有し、その開口端が夫々対向する一対の長辺部１と短辺部２とで形成されたタンク本体３と、
タンク本体３の開口を閉塞し、内周にシール取付部４を有するヘッダプレート５と、
タンク本体３の開口端とヘッダプレート５との間に配置されるシール材６と、を具備し、
カシメにより締結固定される熱交換器のヘッダタンクにおいて、
タンク本体３の前記短辺部２のシール部である短辺シール部９の幅Ｗ９が、前記長辺部１のシール部である長辺シール部８の幅Ｗ８より広い熱交換器のヘッダタンクである。

第２の発明は、上記第１の発明において、前記シール材６は、その断面が長方形の平角型であり、
前記短辺シール部９および前記長辺シール部８は、タンク本体３の開口端の基面１０から突出した突条部１１とした熱交換器のヘッダタンクである。

第３の発明は、上記第２の発明において、短辺シール部９の幅Ｗ９は、短辺部２の幅Ｗ２と同じとした熱交換器のヘッダタンクである。

第１の発明は、タンク本体３の前記短辺部２のシール部である短辺シール部９の幅Ｗ９が、前記長辺部１のシール部である長辺シール部８の幅Ｗ８より広いものである。
この構成により、短辺シール部９側のシール材６の位置が変化しても、タンク本体３の短辺シール部９から外れることが抑制される。
なお、タンク本体３の長辺シール部８の幅Ｗ８は短辺シール部９の幅Ｗ９より狭いので、過剰な荷重を要せずにその効果が得られる。

第２の発明は、上記第１の発明において、シール材６は、その断面が長方形の平角型であり、前記短辺シール部９および前記長辺シール部８は、タンク本体の開口端の基面１０から突出した突条部１１とすることができる。
この構成により、タンク本体３の剛性を確保した上で、シール部の幅を適切に調整することが可能となり、平角型のシール材において合理的に第１の発明の効果を得ることができる。

第３の発明は、上記第２の発明において、短辺シール部９の幅Ｗ９は、短辺部２の幅Ｗ２と同じとすることができる。
この構成により、短辺シール部９の幅Ｗ９が最大となり、短辺シール部９側のシール材６の位置が変化しても、タンク本体３の短辺シール部９の範囲から外れることがより確実に抑制される。

本発明の第１の実施例のヘッダタンクであって、タンク本体３の開口端側から見た図、およびヘッダプレート５にシール材６を配置した平面図。 図１ＡのＢ－Ｂ矢視断面図。 同ヘッダタンクの組立て状態における図１ＡのＣ－Ｃ矢視断面図。 同ヘッダタンクの組立て状態における図１ＡのＤ－Ｄ矢視断面図。 本発明の第２の実施例のヘッダタンクであって、タンク本体３の開口端側から見た図、およびヘッダプレート５にシール材６を配置した平面図。 同ヘッダタンクの組立て状態における図２ＡのＢ－Ｂ矢視断面図。 図２ＢのＣ部拡大図。 図２ＢのＤ部拡大図。 図２Ａのタンク本体３の縦断面図。 図３ＡのＢ部拡大図。 本発明の第１の実施例の他の例のヘッダタンクであって、タンク本体３の開口端側から見た図、およびヘッダプレート５にシール材６を配置した平面図。 本発明の第３の実施例のヘッダタンクであって、タンク本体３の開口端側から見た図、およびヘッダプレート５にシール材６を配置した平面図。 図５ＡのＢ－Ｂ矢視断面図。 同ヘッダタンクの組立て状態における図５ＡのＣ－Ｃ矢視断面図。 同ヘッダタンクの組立て状態における図５ＡのＤ－Ｄ矢視断面図。 熱交換器のタンク本体３とヘッダプレート５との関係の一例を示す正面図。 従来型熱交換器のヘッダタンクであって、タンク本体３の開口端側から見た図、およびヘッダプレート５にシール材６を配置した平面図。 従来型熱交換器のタンク本体３をヘッダプレート５に組付けた時の不具合を示す説明図。

本発明のヘッダタンクは、偏平な開口を有し、その開口端が夫々対向する一対の長辺部１と短辺部２とで形成されたタンク本体３と、そのタンク本体３の開口を閉塞し、内周にシール取付部４を有するヘッダプレート５と、タンク本体３の開口端とヘッダプレート５との間に配置されるシール材６と、を具備し、それらの部品が爪部１３によりかしめられて、締結固定される。

このヘッダタンクのヘッダプレート５には多数の孔が設けられ、各孔に偏平チューブ７が取付けられると共に、各チューブ間にフィン１５が取付けられている。
一対のヘッダタンク及び偏平チューブ７の内部に、単一の（又は複数の）流体が流通し、偏平チューブの外部に空気等の流体が流通し、それらの流体間で熱交換が行われる。

次に、図面に基づいて、本発明の各実施の形態につき説明する。

第１の実施例では、タンク本体３の開口端は、図１Ａに示す如く、一対の対向する長辺部１と短辺部２とがコーナ部１７でつながった平面方形に形成されている。
この実施例においてシール材６は、図１Ｂに示す如く、その断面が長方形の平角型に形成されている。
そして、タンク本体３の開口端の短辺シール部９および長辺シール部８は、タンク本体３の開口端の基面１０から突出した突条部１１で形成されており、徐変部１２を介して、つながっている。
また、図１Ｃ、図１Ｄに示す如く、短辺シール部９における基面１０からの突条部１１の突出量ｔ９は、長辺シール部８における基面１０からの突条部１１の突出量ｔ８と同一の高さに形成されており、突条部１１とヘッダプレート５との間に介在するシール材６の圧縮率が短辺シール部９と長辺シール部８において同一となるように形成されている。
なお、長辺シール部８の突条部１１は、長辺部１の幅Ｗ１の中央位置に、長辺部１に沿って形成されている。
また、シール取付部４の形状は、周方向の部位に依らず、図１Ｃのような平面状でも、図１Ｄのような溝状でも良い。

この実施例では、図１Ａに示す如く、タンク本体３の開口端の短辺部２のシール部である短辺シール部９の幅Ｗ９が、長辺部１のシール部である長辺シール部８の幅Ｗ８より広く形成されている。
この構成により、短辺シール部９側のシール材６の位置が変化しても、タンク本体３の短辺シール部９から外れることが抑制される。
そして、タンク本体３の長辺シール部８の幅Ｗ８は短辺シール部９の幅Ｗ９より狭いので、過剰な荷重を要せずにその効果が得られる。
その結果、平角型のシール材を利用する場合において、タンク本体３の剛性を確保した上で、シール部の幅を適切に調整することが可能となる。

図２Ａ～図２Ｄ、図３Ａ、図３Ｂは、本発明の第２の実施例である。
第２の実施例では、タンク本体３は、図２Ａ、図３Ａに示す如く、タンク本体３の長辺部１の中間に配置した一対の仕切部１４を介して、主タンク部３ａと副タンク部３ｂとを形成している。
一対の仕切部１４の間には、図２Ｂに示す如く、ダミーチューブ７ｃが配置される。
ヘッダタンクの主タンク部３ａ及び主タンク部３ａ側の偏平チューブ７ａの内部に、第１の流体が流通し、ヘッダタンクの副タンク部３ｂ及び副タンク部３ｂ側の偏平チューブ７ｂの内部に、第２の流体が流通するように形成されている。
第１の実施例と同様、この実施例のシール材６は、その断面が長方形の平角型のものである。
図２Ｄ、図３Ｂに示す如く、一対の仕切部１４の先端に突条部１１が形成され、仕切シール部１６が形成されている。
各シール部８、９、１６の基面１０からの突出量ｔ８、ｔ９、ｔ１６は、同一に形成されており、突条部１１とヘッダプレート５との間に介在するシール材６の圧縮率が各シール部８、９、１６において同一となるように形成されている。

この第２の実施例では、第１の実施例と同様、タンク本体３の開口端の短辺部２のシール部である短辺シール部９の幅Ｗ９が、長辺部１のシール部である長辺シール部８の幅Ｗ８より広く形成されている。
さらに、図２Ａに記載のように、タンク本体３の開口端の短辺シール部９の幅Ｗ９は、短辺部２の幅Ｗ２と同じ幅に形成されている。
この構成により、短辺シール部９の突条部１１の幅Ｗ９が最大となり、短辺シール部９側のシール材６の位置が変化しても、タンク本体３の短辺シール部９の範囲から外れることがより確実に抑制される。
図１Ａの場合、短辺シール部９の幅Ｗ９は、短辺部２の幅Ｗ２より小さいが、図４に示すように、短辺シール部９の幅Ｗ９と短辺部２の幅Ｗ２とを同じにすることができる。

図５Ａ～図５Ｄは、本発明の第３の実施例である。
第３の実施例では、図５Ａに示す如く、タンク本体３の開口端の基面１０が、そのまま短辺シール部９および長辺シール部８を形成しており、短辺部２のシール部である短辺シール部９の幅Ｗ９（短辺部２の幅Ｗ２と同一の幅）が、長辺部１のシール部である長辺シール部８の幅Ｗ８（長辺部１の幅Ｗ１と同一の幅）より広く形成されている。
また、この実施例においてシール材６は、図５Ｂに示す如く、その断面が円形に形成されている。

このような構成においても、短辺シール部９の幅Ｗ９が、長辺シール部８の幅Ｗ８より広く形成されていることにより、短辺シール部９側のシール材６の位置が変化しても、タンク本体３の短辺シール部９から外れることが抑制される。
なお、この第３の実施例では、仕切部１４が形成されていないが、仕切部１４が形成されている場合においても、同様の構成を適用することができる。

熱交換器のヘッダタンクとして利用可能であり、特に、自動車用ラジエータのヘッダタンクに好適である。

１ 長辺部
Ｗ１ 長辺部１の幅
２ 短辺部
Ｗ２ 短辺部２の幅
３ タンク本体
３ａ 主タンク部
３ｂ 副タンク部
４ シール取付部
５ ヘッダプレート
６ シール材
７ 偏平チューブ
７ａ 主タンク部側の偏平チューブ
７ｂ 副タンク部側の偏平チューブ
７ｃ ダミーチューブ

８ 長辺シール部
Ｗ８ 長辺シール部８の幅
ｔ８ 長辺シール部８における基面１０からの突出量
９ 短辺シール部
Ｗ９ 短辺シール部９の幅
ｔ９ 短辺シール部９における基面１０からの突出量
１０ 基面
１１ 突条部
１２ 徐変部
１３ 爪部
１４ 仕切部
１５ フィン
１６ 仕切シール部
Ｗ１６ 仕切シール部８の幅
ｔ１６ 仕切シール部１６における基面１０からの突出量
１７ コーナ部

Claims (3)

1. 偏平な開口を有し、その開口端が夫々対向する一対の長辺部（１）と短辺部（２）とで形成されたタンク本体（３）と、
   タンク本体（３）の開口を閉塞し、内周にシール取付部（４）を有するヘッダプレート（５）と、
   タンク本体（３）の開口端とヘッダプレート（５）との間に配置されるシール材（６）と、を具備し、
   カシメにより締結固定される熱交換器のヘッダタンクにおいて、
   タンク本体（３）の前記短辺部（２）のシール部である短辺シール部（９）の幅（Ｗ９）が、前記長辺部（１）のシール部である長辺シール部（８）の幅（Ｗ８）より広い熱交換器のヘッダタンク。
2. 請求項１に記載の熱交換器のヘッダタンクにおいて、
   前記シール材（６）は、その断面が長方形の平角型であり、
   前記短辺シール部（９）および前記長辺シール部（８）は、タンク本体（３）の開口端の基面（１０）から突出した突条部（１１）である熱交換器のヘッダタンク。
3. 請求項２に記載の熱交換器のヘッダタンクにおいて、
   短辺シール部（９）の幅（Ｗ９）は、短辺部（２）の幅（Ｗ２）と同じである熱交換器のヘッダタンク。

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