JP3663981B2

JP3663981B2 - 熱交換器及びそのろう付け方法

Info

Publication number: JP3663981B2
Application number: JP18662699A
Authority: JP
Inventors: 周司菰田; 伸一浜田; 貴義原田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-06-30
Filing date: 1999-06-30
Publication date: 2005-06-22
Anticipated expiration: 2019-06-30
Also published as: GB0104888D0; JP2001012887A; DE10082025B4; US20010007282A1; GB2356697A; DE10082025T1; GB2356697B; WO2001002120A1; US6427768B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱交換器及びそのろう付け方法に関するもので、車両の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の作動オイル（ＡＴＦ）等（以下、単にオイルと呼ぶ。）を冷却するオイルクーラ及びそのろう付け接合に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
車両用のオイルクーラは、一般的に、複数枚のプレートをその厚み方向に積層することにより形成された熱交換コア（以下、コアと略す。）を略円筒状のケーシング内に挿入組み付けした後、コアがケーシング内から脱落しないようにケーシングの開口部を座面プレートにて閉塞した状態でろう付け接合したものである。
【０００３】
ここで、座面プレートは、エンジンとオイルクーラとの隙間を密閉してエンジンオイルが漏れ出すことを防止するシール機能を発揮するとともに、オイルクーラをエンジン（シリンダブロック）に取り付けるための取付ブラケットを兼ねるものである。このため、座面プレートのうちエンジン（シリンダブロック）と接触する面（特にＯリング溝）は、機械加工にて１２．５ｚ以下の面粗さを有するように仕上げられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、発明者等は、プレート（コア）、ケーシング及び座面プレートをアルミニウム製とすることで、オイルクーラの軽量化を図るべく試作検討を重ねたところ、以下に述べる問題を発見した。
【０００５】
すなわち、炉内で加熱してろう付けする際に、雰囲気中の酸素が酸化してアルミニウムの表面に酸化皮膜が形成されてろう付けが阻害されるので、オイルクーラに限らずアルミニウム製のものをろう付けするには、一般的に、ろう材が被覆（クラッド）されたアルミニウム材（この例では、プレート、ケーシング及び座面プレート）に酸化皮膜を除去するフラックスを塗布した後、窒素等の不活性ガスの雰囲気中で加熱ろう付けする方法（ノコロックろう付け法）が採用されている。
【０００６】
しかし、オイルクーラは前述のごとく、多数個の部品をろう付けすることにより構成されるものであるので、これら各部品に各々にフラックスを塗布していては、オイルクーラの製造工数が増大してしまい、製造原価上昇を招いてしまう。
【０００７】
また、塗布されたフラックスは、ろう付け終了後においても各部品の表面に残ってしまうので、この残ったフラックス（以下、これをフラックス残さと呼ぶ。）により表面の面粗さが粗く（大きく）なってしまう。このため、座面プレートのように、所定の面粗さが求められる部品においては、ろう付け完了後に所定の面粗さを確保することができない。
【０００８】
本発明は、上記点に鑑み、フラックスを塗布するに必要な工数の低減を図りつつ、座面プレートにおいては、ろう付け完了後においても所定の面粗さを確保すること目的とする。
【０００９】
【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１〜４に記載の発明では、熱交換コア（１１０）を挿入するための開口部（１２０ａ、１２０ｂ）を有して熱交換コア（１１０）を収納するケーシング（１２０）と、ケーシング（１２０）の開口部（１２０ａ、１２０ｂ）を閉塞し、ケーシング（１２０）に固定された後に、ケーシング（１２０）にろう付けされた脱落防止部材（１３０、１４０、１８０、１９０）と、所定の面粗さにて仕上げられ、熱交換コア（１１０）及び脱落防止部材（１３０、１４０、１８０、１９０）をケーシング（１２０）に固定した後に、脱落防止部材（１３０、１４０、１８０、１９０）及びケーシング（１２０）のうち少なくとも一方側にろう付け接合された座面プレート（１５０、１６０）とを備えることを特徴とする。
【００１０】
これにより、座面プレート（１５０、１６０）を組み付ける前に、熱交換コア（１１０）及びケーシング（１２０）からなるものをフラックス中に浸漬することが可能となるので、ろう付け終了後において、座面プレート（１５０、１６０）のフラックス残さを極めて少なくすることができる。
【００１１】
したがって、フラックス中に浸漬することにより、フラックスを塗布するに必要な工数の低減を図りつつ、座面プレート（１５０、１６０）においては、ろう付け完了後においても所定の面粗さを確保することが可能となる。
【００１２】
請求項５〜６に記載の発明では、熱交換コア（１１０）をケーシング（１２０）に収納するとともに、ケーシング（１２０）の開口部（１２０ａ、１２０ｂ）を閉塞する脱落防止部材（１３０、１４０、１８０、１９０）をケーシング（１２０）に固定する仮組工程と、仮組工程の終了後、熱交換コア（１１０）、ケーシング（１２０）及び脱落防止部材（１３０、１４０、１８０、１９０）からなるものをフラックス中に浸漬する浸漬工程と、浸漬工程の終了後、所定の面粗さにて仕上げらた座面プレート（１５０、１６０）を脱落防止部材（１３０、１４０、１８０、１９０）及びケーシング（１２０）のうち少なくとも一方側に接触させた状態で、熱交換コア（１１０）、ケーシング（１２０）、脱落防止部材（１３０、１４０、１８０、１９０）及び座面プレート（１５０、１６０）を一体ろう付けするろう付け工程とを備えることを特徴とする。
【００１３】
これにより、ろう付け終了後において、座面プレート（１５０、１６０）のフラックス残さを極めて少なくすることができるので、フラックス中に浸漬することによりフラックスを塗布するに必要な工数の低減を図りつつ、座面プレート（１５０、１６０）においては、ろう付け完了後においても所定の面粗さを確保することができる。
【００１４】
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。
【００１５】
【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及びそのろう付け方法を、車両用オイルクーラに適用したものであり、図１は本実施形態に係るオイルクーラ１００の断面図である。
【００１６】
なお、オイルクーラ１００は走行用エンジン（図示せず）のシリンダブロック又はクランクケースあるいはトランスミッション本体の壁面に装着されて、エンジン冷却水（以下、冷却水と略す。）と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の作動オイル（ＡＴＦ）等のオイルとを熱交換してオイルを冷却するものである。
【００１７】
１１０はオイルと冷却水とを熱交換する熱交換コア（以下、コアと略す。）であり、このコア１１０は、所定形状の凹凸を有するようにプレス成形された複数枚のプレート１１１、１１２をプレート１１１、１１２の厚み方向に積層することにより形成されたものである。
【００１８】
１２０はコア１１０を収納する略円筒状のケーシングであり、このケーシング１２０の軸方向両端側（紙面上下側）の開口部１２０ａ、１２０ｂが、円盤状の第１プレート１３０及び第２プレート（脱落防止部材）１４０により閉塞されて、コア１１０を収納する閉じた空間がケーシング１２０内に形成されている。
【００１９】
また、ケーシング１２０の円筒壁部には、冷却水が流入する流入口１２１及びコア１１０（オイル）との間で熱交換を終えた冷却水が流出する流出口１２２が形成されている。
【００２０】
このとき、プレート１１１、１１２によって形成された（仕切られた）空間１１３がオイルが流通する通路（流体通路）を構成し、ケーシング１２０及び第１、２プレート１３０、１４０によって構成される空間のうち、空間１１３（以下、オイル通路１１３と呼ぶ。）外の空間（ケーシング１２０内の空間）１２３が冷却水が流通する通路（以下、冷却水通路１２３と呼ぶ。）を構成している。なお、両通路１１３、１２３内には、オイルと冷却水との熱交換を促進するインナーフィン１１３ａ、１２３ａが設けられている。
【００２１】
また、１５０は第２プレート１４０にろう付け接合された座面プレートであり、この座面プレート１５０のうち第２プレート１４０と反対側の面（シリンダブロック又はクランクケースの壁面に接触する側の面）１５１には、この面１５１（以下、シール面１５１と呼ぶ。）とシリンダブロック又はクランクケースの壁面との隙間を密閉（シール）するアクリル製のＯリング１６１が装着されるＯリング溝１５２が形成されている。
【００２２】
そして、Ｏリング溝１５２及びシール面１５１は、所定の密閉性（シール性）を確保すべく、機械加工にて所定の面粗さ（本実施形態では１２．５ｚ以下）に仕上げられている。
【００２３】
なお、１５３はコア１１０を迂回してオイルクーラ１００のオイル流入側とオイル流出側とを連通させるバイパス孔であり、このバイパス孔１５３は、過度にオイルがコア１１０を迂回してオイル流出側に向けて流出することがないような所定の穴径（圧力損失）を有するものである。１４１は最下段のプレート１１２に接触して最下段のプレート１１２の強度を補強するためのアルミニウム製の第３プレートである。
【００２４】
次に、本実施形態に係るオイルクーラ１００のろう付け方法について、その工程順に述べる。
【００２５】
先ず、所定の面にろう材がクラッドされたアルミニウム材にて、プレート１１１、１１２、第１、２プレート１３０、１４０及びケーシング１２０を成形する。
【００２６】
次に、第１プレート１３０をケーシング１２０の一端側（開口部１２０ａ）側に圧入して第１プレート１３０をケーシング１２０に対して仮固定し、図２に示すような、第１プレート１３０によりケーシング１２０の一端側が閉塞されたコップ状のもの（以下、このものをタンクＴと呼ぶ。）を形成する（タンク形成工程）。
【００２７】
なお、流入口１２１及び流出口１２２を構成する接続パイプ１２１ａ、１２２ａは、タンク形成工程においてケーシング１２０の円筒壁部に圧入又はカシメにて仮固定する。
【００２８】
そして、図３に示すように、第２プレート１４０の上に第３プレート１４１を積み重ねた状態で、プレート１１１、１１２及びインナーフィン１１３ａ、１２３ａを順次、プレート１１１、１１２の厚み方向に積層してコア１１０を形成する（コア組工程）。以下、コア組工程で組み立てられたものをコアユニットＣｕと呼ぶ。
【００２９】
次に、図４に示すように、コアユニットＣｕの上からタンクＴを被せるようにして、コア１１０をケーシング１２０（タンク）内に収納するとともに、第２プレート１４０をケーシング１２０の他端側（開口部１２０ｂ）側に圧入して第２プレート１４０をケーシング１２０に仮固定する（仮組工程）。
【００３０】
そして、仮組工程により組み立てられたもの（以下、このものをオイルクーラユニットとＯｕ呼ぶ。）を所定濃度のフラックス溶液に浸漬する（浸漬工程）。なお、フラックスは、第２プレート１４０に設けられたオイル通路用穴１４２、流入口１２１及び流出口１２２（図１、３、４参照）よりタンクＴ内に進入して、コアユニットＣｕ及ケーシング１２０等に付着する。
【００３１】
次に、フラックスからオイルクーラユニットＯｕを引き上げて、第２プレート１４０側を上方側（図１と上下逆向き）として、座面プレート１５０を第２プレート１４０上に接触配置した状態で、オイルクーラユニットＯｕ及び座面プレート１５０をノコロックろう付けする（ろう付け工程）。
【００３２】
因みに、ろう付け工程時には、クラッドされたろう材が溶けだしてコア１１０の高さ寸法（積層方向寸法）が縮小するので、ケーシング１２０の軸方向寸法は、この縮小分を見込んで選定する必要がある。
【００３３】
次に、本実施形態の特徴を述べる。
【００３４】
コア１１０は、座面プレート１５０とは、別体に形成された第１、２プレート１３０、１４０によりケーシング１２０から脱落することが防止された状態（オイルクーラユニットＯｕを組み立てた状態）で、フラックス中に浸漬されるので、座面プレート１５０を組み付けることなく、かつ、１度に（１つの工程にて）コアユニットＣｕ及びタンクＴ等にフラックスを塗布することができる。
【００３５】
したがって、座面プレート１５０のシール面１５１及びＯリング溝１５２にフラックスが塗布されていない状態で座面プレート１５０及びオイルクーラユニットＯｕを一体ろう付けすることができるので、ろう付け終了後において、シール面１５１及びＯリング溝１５２のフラックス残さを極めて少なくすることができる。
【００３６】
以上に述べたように、本実施形態に係るオイルクーラ及びそのろう付け方法によれば、フラックスを塗布するに必要な工数の低減を図りつつ、座面プレート１５０においては、ろう付け完了後においても所定の面粗さを確保することができる。
【００３７】
ところで、オイルクーラ１００はエンジンのオイル通路の一部を構成しているので、オイル通路１１３の目詰まり等によりオイルクーラ１００内におけるオイルの流通性が悪化すると、エンジン側に多大な影響を与えるおそれが高い。
【００３８】
これに対して、本実施形態によれば、第２プレート１４０にバイパス孔１５３が設けられているので、オイル通路１１３が目詰まりした場合であっても、オイルを流通させることができ、エンジン側に多大な影響を与えてしまうことを未然に防止できる。
【００３９】
（第２実施形態）
第１実施形態では、ケーシング１２０の軸方向一端側を第１プレート１４０にて閉塞してカップ状のタンクＴを形成したが、図５に示すように、深絞り加工（プレス加工）等にて一体的にタンクＴを形成してもよい。
【００４０】
（第３実施形態）
第１、２実施形態では、第２プレート１４０をケーシング１２０（タンクＴ）に圧入することにより、コアユニットＣｕがケーシング１２０（タンクＴ）から脱落することを防止したが、本実施形態は、図６に示すように、第２プレート１４０に代えてプレート１９０を設け、このプレート１９０の外周側一部をケーシング１２０の外壁まで延出させて延出部１９０ａを設けるとともに、この延出部１９０ａをケーシング１２０の外壁に押し付けるように塑性変形させて、プレート１９０をケーシング１２０にカシメ固定し、さらに、プレート１４２ａ（脱落防止部材）をプレート１９０の凹部に圧入固定することにより、オイルクーラユニットＯｕを構成したものである。なお、本実施形態では、プレート１９０は、プレート１１２の機能も兼ねている。
【００４１】
これにより、プレート１９０とプレート１４２ａとをコアユニットＣｕがケーシング１２０（タンクＴ）から脱落することを防止する脱落防止部材として機能させた状態で、オイルクーラユニットＯｕをフラックス中に浸漬することができるので、フラックスを塗布するに必要な工数の低減を図りつつ、座面プレート１５０においては、ろう付け完了後においても所定の面粗さを確保することができる。
【００４２】
（第４実施形態）
第３実施形態では、プレート１９０をケーシング１２０にカシメ固定したが、本実施形態では、図７に示すように、プレート１８０にケーシング１２０の外壁まで延出する延出部１８０ａを設けてプレート１８０をケーシング１２０にカシメ固定したものである。
【００４３】
なお、プレート１７０は、第１プレート１３０側のプレート１１１の凹部１１１ａ（プレート１１１のうちケーシング１２０の内側に形成された部位）に圧入固定された後、ろう付け接合される。
【００４４】
これにより、第１プレート１３０側のプレート１１１を、コアユニットＣｕがケーシング１２０（タンクＴ）から脱落することを防止する脱落防止部材として機能させた状態で、オイルクーラユニットＯｕをフラックス中に浸漬することができるので、フラックスを塗布するに必要な工数の低減を図りつつ、座面プレート１５０においては、ろう付け完了後においても所定の面粗さを確保することができる。
【００４５】
因みに、本実施形態では、プレート１８０をカシメ固定することによりコアユニットＣｕの脱落を防止しているので、プレート１７０を圧入固定せず、プレート１５０と同様にフラックス溶液に浸漬した後、組み付けてもよい。
【００４６】
（第５実施形態）
本実施形態は、図８、９に示すように、上述の実施形態に係るオイルクーラ１００をオイルを浄化するフィルタ２００とオイルクーラ１００とが一体となったフィルタ一体型オイルクーラに適用したものである。
【００４７】
すなわち、フィルタ一体型オイルクーラでは、第１プレート側にオイルフィルタ２００が配置されるため、座面プレート１５０のシール面１５１と同様に、オイルフィルタと接触する面も所定の面粗さを必要とする。
【００４８】
そこで、本実施形態では、第１プレート１３０とは別に、フィルタ側座面プレート１６０を設けるとともに、座面プレート１５０及びフィルタ側座面プレート１６０を組み付ける前のオイルクーラユニットＯｕをフラックス中に浸漬した後、両座面プレート１５０、１６０をろう付する。
【００４９】
これにより、座面プレート１５０及びフィルタ側座面プレート１６０にフラックスが塗布されていない状態で座面プレート１５０、フィルタ側座面プレート１６０及びオイルクーラユニットＯｕを一体ろう付けすることができるので、ろう付け終了後において、座面プレート１５０及びフィルタ側座面プレート１６０のフラックス残さを極めて少なくすることができる。
【００５０】
以上に述べたように、本実施形態に係るオイルクーラ及びそのろう付け方法によれば、フラックスを塗布するに必要な工数の低減を図りつつ、座面プレート１５０及びフィルタ側座面プレート１６０においては、ろう付け完了後においても所定の面粗さを確保することができる。
【００５１】
因みに、図８は第１実施形態に係るオイルクーラ１００をフィルタ一体型オイルクーラに適用した例であり、図９は第３実施形態に係るオイルクーラ１００をフィルタ一体型オイルクーラに適用した例である。
【００５２】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、車両用のオイルクーラに本発明を適用したが、オートバイ等その他のものにも適用することができる。
【００５３】
また、上述の実施形態では、複数枚のプレート１１１、１１２を積層することよって構成されたコア１１０を有するオイルクーラであったが、その他の形状を有するコアであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るオイルクーラの断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るタンク形成工程におけるタンク断面図である
【図３】本発明の第１実施形態に係るコア組工程におけるコアユニットの断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る仮組工程におけるオイルクーラユニットの断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るオイルクーラの断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係るオイルクーラの断面図である。
【図７】本発明の第４実施形態に係るオイルクーラの断面図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係るフィルタ一体型オイルクーラの断面図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係るフィルタ一体型オイルクーラの変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
１１０…熱交換コア、１２０…ケーシング、１３０…第１プレート、
１４０…第２プレート、１５０…座面プレート。

Claims

流体が流通する流体通路（１１３）を有し、前記流体通路（１１３）内を流通する流体が熱交換される熱交換コア（１１０）と、
前記熱交換コア（１１０）を挿入するための開口部（１２０ａ、１２０ｂ）を有し、前記熱交換コア（１１０）を収納するケーシング（１２０）と、
前記ケーシング（１２０）の前記開口部（１２０ａ、１２０ｂ）を閉塞し、前記ケーシング（１２０）に固定された後に、前記ケーシング（１２０）にろう付けされた脱落防止部材（１３０、１４０、１８０、１９０）と、
所定の面粗さにて仕上げられ、前記熱交換コア（１１０）及び前記脱落防止部材（１３０、１４０、１８０、１９０）を前記ケーシング（１２０）に固定した後に、前記脱落防止部材（１３０、１４０、１８０、１９０）及び前記ケーシング（１２０）のうち少なくとも一方側にろう付け接合された座面プレート（１５０、１６０）とを備えることを特徴とする熱交換器。
前記脱落防止部材（１３０、１４０）は、前記ケーシング（１２０）に圧入固定された後、前記ケーシング（１２０）にろう付けされたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
前記脱落防止部材（１８０、１９０）は、前記ケーシング（１２０）にカシメ固定された後、前記ケーシング（１２０）にろう付けされたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
前記熱交換コア（１１０）は、複数枚のプレート（１１１、１１２）を前記プレート（１１１、１１２）の厚み方向に積層することにより形成さ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つに記載の熱交換器。
流体が流通する流体通路（１１３）を有し、前記流体通路（１１３）内を流通する流体が熱交換される熱交換コア（１１０）と、
前記熱交換コア（１１０）を挿入するための開口部（１２０ａ、１２０ｂ）を有し、前記熱交換コア（１１０）を収納するケーシング（１２０）とを備える熱交換器のろう付け方法であって、
前記熱交換コア（１１０）を前記ケーシング（１２０）に収納するとともに、前記ケーシング（１２０）の前記開口部（１２０ａ、１２０ｂ）を閉塞する脱落防止部材（１３０、１４０、１８０、１９０）を前記ケーシング（１２０）に固定する仮組工程と、
前記仮組工程の終了後、前記熱交換コア（１１０）、前記ケーシング（１２０）及び前記脱落防止部材（１３０、１４０、１８０、１９０）からなるものをフラックス中に浸漬する浸漬工程と、
前記浸漬工程の終了後、所定の面粗さにて仕上げらた座面プレート（１５０、１６０）を脱落防止部材（１３０、１４０、１８０、１９０）及び前記ケーシング（１２０）のうち少なくとも一方側に接触させた状態で、前記熱交換コア（１１０）、前記ケーシング（１２０）、前記脱落防止部材（１３０、１４０、１８０、１９０）及び前記座面プレート（１５０、１６０）を一体ろう付けするろう付け工程とを備えることを特徴とする熱交換器のろう付け方法。
前記仮組工程においては、前記脱落防止部材（１３０、１４０）を前記ケーシング（１２０）に対して圧入固定することを特徴とする請求項５に記載の熱交換器のろう付け方法。
前記仮組工程においては、前記脱落防止部材（１８０、１９０）を前記ケーシング（１２０）に対してカシメ固定することを特徴とする請求項５に記載の熱交換器のろう付け方法。