JP3767459B2

JP3767459B2 - 熱交換器

Info

Publication number: JP3767459B2
Application number: JP2001339456A
Authority: JP
Inventors: 健司有馬
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-11-05
Filing date: 2001-11-05
Publication date: 2006-04-19
Anticipated expiration: 2021-11-05
Also published as: JP2003139477A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定形状に成形された複数種類のプレートを組み合わせて構成されたチューブを有する熱交換器に関するもので、ラジエータタンク内に搭載される水冷式の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】
所定形状に成形された第１、２プレートを組み合わせて構成されたチューブを有する熱交換器として、出願人は、図１２に示す発明（特願２０００−３２８９７５号）を既に出願しているが、この出願に記載の熱交換器１００は、図１３に示すように、第１プレート１１１と第２プレート１１２とを組み合わせて第１チューブ１１０を構成し、第１プレート１２１と第２プレート１２２とを組み合わせて第２チューブ１２０を構成している。そして、この熱交換器１００を組み立て工程は、以下の通りである。
【０００３】
先ず、第１チューブ１１０の第２プレート１１２にニップル１５０をかしめ固定した後、第１チューブ１１０の第１プレート１１１に形成された環状のバーリング部１１１ａを第１チューブ１１０の第２プレート１１２に形成された貫通穴１１２ａに貫通させた状態で、バーリング部１１１ａの先端側を拡げることにより第１プレート１１１と第２プレート１１２とをかしめ固定する。
【０００４】
次に、第１チューブ１１０と同様に、第２チューブ１２０の第１プレート１２１に形成された環状のバーリング部１２１ａを第２チューブ１２０の第２プレート１２２に形成された貫通穴１２２ａに貫通させた状態で、バーリング部１２１ａの先端側を拡げることにより第１プレート１２１と第２プレート１２２とをかしめ固定する。
【０００５】
そして、第２チューブ１２０の第２プレート１２２に形成された環状のバーリング部１２２ｂを第１チューブ１１０の第１プレート１１１に形成された貫通穴１１１ｂに貫通させた状態で、バーリング部１２２ｂの先端側を拡げることにより第１チューブ１１０と第２チューブ１２０とをかしめ固定する。
【０００６】
次に、第１プレート１１１、１２１の一部を第２プレート１１２、１２２の外側から覆うように巻き付けてして第１プレート１１１、１２１と第２プレート１１２、１２２との外縁部を巻き締めかしめ固定する。
【０００７】
ところで、バーリング部の先端を拡げてバーリング部をかしめるには、図１４（ａ）に示すように、バーリング部１１１ａ、１２１ａ、１２２ｂの根本側にパンチ３００のプレス力を受けるダイ３１０をあてがう必要があるが、上記の発明では、図１３に示すように、バーリング部１１１ａ、１２１ａが同一の向きに突出しているため、仮に、バーリング部１２２ｂのかしめ固定、すなわち第１チューブ１１０と第２チューブ１２０とをかしめ固定を、バーリング部１１１ａ、１２１ａのかしめ固定、すなわち第１プレートと第２プレートとのかしめ固定より先に行うと、バーリング部１２１ａのかしめを行うことができない。
【０００８】
このため、上記の例では、バーリング部１１１ａ、１２１ａのかしめを行った後に、バーリング部１２２ｂのかしめ固定をせざるを得ないが、この手順では、バーリング部１２２ｂのかしめ固定をする際に、バーリング部１２２ｂの根本側にダイをあてがうことができないので、図１４（ｂ）に示すように、パンチ３００のプレス力により第１チューブ１１０の第１プレート１１１及び第２チューブ１２０の第２プレート１２２が撓んでしまい、バーリング部１２２ｂを十分にかしめることができないとい第１の問題が発生する。
【０００９】
また、第２チューブ１２０の第１プレート１２１と第２プレート１２２とを巻きかしめすべく、第２チューブ１２０の第１プレート１２１が第１チューブ１１０側に突出しているので、第１チューブ１１０の第１プレート１１１と第２プレート１１２とを巻きかしめする際に、巻きかしめ用のローラが第２チューブ１２０の第１プレート１２１に干渉してしまい、第１プレート１１１と第２プレート１１２とを十分に巻きかしめすることが難しいという第２の問題が発生する。
【００１０】
本発明は、上記点に鑑み、上記２つの問題点のうち少なくとも一方の問題を解決することを目的とする。
【００１１】
【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、所定形状に成形された第１、２プレート（１１１、１１２、１２１、１２２）を１組として構成され、流体が流通する第１、２チューブ（１１０、１２０）を有する熱交換器であって、２枚の第１プレート（１１１、１２１）それぞれには、組をなすそれぞれの第２プレート（１１２、１２２）側に突出する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、第２プレート（１１２、１２２）に形成された貫通穴（１１２ａ、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おり、さらに、第１、２チューブ（１１０、１２０）は、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（１１０）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ことを特徴とする。
【００１２】
これにより、バーリング部（１１１ａ、１２１ａ）をかしめる際に、熱交換器の外側、つまり熱交換器の上下側からパンチにてバーリング部（１１１ａ、１２１ａ）を押圧することができる。
【００１３】
このため、第１チューブ（１１０）の第１プレート（１１１）と第２チューブ（１２０）の第１プレート（１２１）とをかしめ固定した後、パンチにてバーリング部（１１１ａ、１２１ａ）の先端側を押し潰して、組みをなす第１プレート（１１１）と第２プレート（１１２）及び第１プレート（１２１）と第２プレート（１２２）をかしめ固定することができる。したがって、２つのバーリング部（１１１ａ、１２１ａ）を確実にかしめることができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明では、第１プレート（１１１、１２１）それぞれの一部が、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（１１１、１２１）が第２プレート（１１２、１２２）にかしめ固定されていることを特徴とする。
【００１５】
これにより、例えば第１チューブ（１１０）の第１プレート（１１１）を巻き締めする際に、巻き締め用ローラが第２チューブ（１１０）の第１プレート（１２１）に干渉するといった問題は発生しない。したがって、組みをなす第１、２プレート（１１１、１１２、１２１、１２２）を同時、かつ、確実に巻き締め固定することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明では、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、隙間を介して互いに対向した位置に形成されていることを特徴とする。
【００１７】
これにより、２つのバーリング部（１１１ａ、１２１ａ）を同時にかしめることができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明では、所定形状に成形された第１、２プレート（１１１、１１２、１２１、１２２）を１組として構成され、流体が流通する第１、２チューブ（１１０、１２０）を有する熱交換器であって、第１プレート（１１１、１２１）それぞれの一部が、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（１１１、１２１）が第２プレート（１１２、１２２）にかしめ固定されており、さらに、第１、２チューブ（１１０、１２０）は、第１プレート（１１１、１２１）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ことを特徴とする。
【００１９】
これにより、例えば第１チューブ（１１０）の第１プレート（１１１）を巻き締めする際に、巻き締め用ローラが第２チューブ（１１０）の第１プレート（１２１）に干渉するといった問題は発生しない。したがって、組みをなす第１、２プレート（１１１、１１２、１２１、１２２）を同時、かつ、確実に巻き締め固定することができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明では、第１チューブ（１１０）と第２チューブ（１２０）とは、ジョイントブロック（１４０）を介して互いに連通しており、さらに、第１チューブ（１１０）の第１プレート（１１１、１２１）と第２プレート（１１２、１２２）の第１プレート（１１１、１２１）とは、同一形状であることを特徴とする。
【００２１】
これにより、熱交換器の生産性を向上させることができる。
【００２２】
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。
【００２３】
【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ラジエータタンク２２０とを有して構成されたものであり、オイルクーラ１００は、その長手方向をエンジン冷却水をラジエータタンク２２０の長手方向と一致させた状態でラジエータタンク２２０内に収納されている。
【００２４】
図２はラジエータタンク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第１、２チューブ１１０、１２０をラジエータタンク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。
【００２５】
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、１２１、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。
【００２６】
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。
【００２７】
因みに、プレート１１１、１１２、１２１、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１１１、１１２、１２１、１２２及びインナーフィン１３０がろう付けされる。
【００２８】
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、１２０の第２プレート１１２、１２２側に突出するバーリング加工（ＪＩＳＢ０１２２参照）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１１２ａ、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。
【００２９】
このとき、第１、２チューブ１１０、１２０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。
【００３０】
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１１１、１２１が第２プレート１１２、１２２にかしめ固定されている。
【００３１】
そして、第１チューブ１１０と第２チューブ１２０とは、図３（ａ）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、１２１ａと同様に拡げることによりプレート１１１、１２１にかしめ固定されている。
【００３２】
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１１１、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。
【００３３】
因みに、第１プレート１１１、１２１それぞれには、図３（ｃ）に示すように、第１、２チューブ１１０、１２０間の隙間を確保するための突起部１１１ｂ、１２１ｂが第１プレート１１１、１２１に一体形成されている。
【００３４】
また、図３（ａ）中、ニップル１５０はオイルクーラ１００をラジエータタンク２２０に組み付けるためのものであり、カラー１５１は表裏両面にろう材は被覆されたリング状のものであり、第２プレート１２２のうちニップル１５０に対応する部位には補強板１６０が設けられている。
【００３５】
次に、本実施形態に係るオイルクーラ１００の製造方法をその工程順に述べる。
【００３６】
本実施形態に係るオイルクーラ１００は、図５に示すように、３つサブアッセンブリＡ、Ｂ、Ｃを組み立てた後、バーリング部１１１ａ、１２１ａのかしめ加工及び第１プレート１１１、１２１の端部に巻き締めかしめ加工を行ってオイルクーラ１００を仮り組みし、その後、炉内で加熱してろう付けするものである。
【００３７】
具体的には、図６に示すように、第１チューブ１１０の第２プレート１１２にニップル１５０を組みけ、ダイ３１０にて第１チューブ１１２及びニップル１５０を保持した状態で、パンチ３００にてニップル１５０を押圧してニップル１５０を第２プレート１１２にかしめ固定する（第１工程）。
【００３８】
次に、図７に示すように、ジョイント１４０を第１チューブ１１１０の第１プレート１１１と第２チューブ１２０の第１プレート１２１との間に挟むようにして第１プレート１１１、１２１とジョイント１４０とを組み付け、位置決めガイド２２０にて第１プレート１２１が移動しないように固定した状態で、上下両側からパンチ３００にて押圧して第１プレート１１１、１２１とジョイント１４０とをかしめ固定する（第２工程）。
【００３９】
そして、図８に示すように、第２チューブ１２０の第２プレート１２２に補強板１６０を組み付けて、パンチ３００にて補強板１６０の突起部１６１を押し潰して、第２プレート１２２に補強板１６０をかしめ固定する（第３工程）。
【００４０】
なお、第１〜３工程は、その工程順は上述の工程順に限定されるものではない。
【００４１】
次に、３つサブアッセンブリＡ、Ｂ、Ｃを図９に示すように組み付けた後、第１チューブ１１０の第１プレート１１１と第２チューブ１２０の第２プレート１２１との間の隙間にダイ３１０を配置した状態で、上下両側からパンチ３００にてバーリング部１１１ａ、１２１ａの先端側を押し潰して、組みをなす第１プレート１１１と第２プレート１１２及び第１プレート１２１と第２プレート１２２をかしめ固定する（第４工程）。
【００４２】
そしてさらに、図１０に示すように、巻き締め用ローラ３２０にて両第１プレート１１１、１２１の端部を同時にかしめて（塑性変形させて）、第１プレート１１１、１２１と第２プレート１１２、１２２との外縁部を巻き締め固定する（第５工程）。
【００４３】
なお、巻き締め用ローラ３２０のうち、円錐部３２１は第１プレート１１１、１２１の端部を第２プレート１１２、１２２側に被せるようにしてかしめるものであり、円柱部３２２はその側面にて円錐部３２１の押圧力を受ける巻き締め加工用のダイに相当するものである。
【００４４】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【００４５】
本実施形態では、第１、２チューブ１１０、１２０が、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ので、バーリング部１１１ａ、１２１ａをかしめる際に、前述のごとく、オイルクーラ１００の外側、つまりオイルクーラ１００の上下側からパンチ３００にてバーリング部１１１ａ、１２１ａを押圧することができる。
【００４６】
このため、第１チューブ１１０の第１プレート１１１と第２チューブ１２０の第１プレート１２１とをかしめ固定した後、上下両側からパンチ３００にてバーリング部１１１ａ、１２１ａの先端側を押し潰して、組みをなす第１プレート１１１と第２プレート１１２及び第１プレート１２１と第２プレート１２２をかしめ固定することができる。したがって、バーリング部１１１ａ、１２１ａを確実にかしめることができる。
【００４７】
また、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た状態で、第１プレート１１１、１２１それぞれの一部が、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１１１、１２１が第２プレート１１２、１２２にかしめ固定されているので、例えば第１チューブ１１０の第１プレート１１１を巻き締めする際に、巻き締め用ローラ３２０のうち、特に、円錐部３２１が第２チューブ１１０の第１プレート１２１に干渉するといった問題は発生しない。したがって、組みをなす第１、２プレート１１１、１１２、１２１、１２２を確実に巻き締め固定することができる。
【００４８】
また、巻き締め用ローラ３２０の干渉といった問題が発生しないので、第１チューブ１１０の巻き締め加工と第２チューブ１２０の巻き締め加工とを同時に行うことができる。
【００４９】
また、本実施形態では、ジョイント１４０を介して第１チューブ１１０と第２チューブ１２０とを接合されているので、両第１プレート１１１、１２１を同一形状とすることができるので、オイルクーラ１００の生産性を向上させることができる。
【００５０】
また、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、隙間を介して互いに対向した位置に形成されているので、２つのバーリング部１１１ａ、１２１ａを同時にかしめることができる。
【００５１】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、ジョイント１４０を介して第１チューブ１１０と第２チューブ１２０とを接合したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図１１に示すように、ジョイント１４０を廃止するとともに、第２チューブ１２０の第１プレート１２１にバーリング部１２１ｃを設けて両チューブ１１０、１２０を接合してもよい。
【００５２】
また、上述の実施形態では、本発明に係る熱交換器をオイルクーラに適用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の熱交換器にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るオイルクーラの取り付け構造を採用したラジエータの斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係るオイルクーラの二面図である。
【図３】（ａ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面図であり、（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ断面図であり、（ｃ）は図２（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図４】図３（ｂ）のＤ部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のサブアッセンブリを示す説明図である。
【図６】本発明の実施形態に係るオイルクーラの製造工程を示す説明図である。
【図７】本発明の実施形態に係るオイルクーラの製造工程を示す説明図である。
【図８】本発明の実施形態に係るオイルクーラの製造工程を示す説明図である。
【図９】本発明の実施形態に係るオイルクーラの製造工程を示す説明図である。
【図１０】本発明の実施形態に係るオイルクーラの製造工程を示す説明図である。
【図１１】本発明の変形例に係るオイルクーラの製造工程を示す説明図である。
【図１２】従来の技術に係るオイルクーラの二面図である。
【図１３】従来の技術に係るオイルクーラの断面図である。
【図１４】従来の技術に係るオイルクーラにおけるかしめ工程を示す説明図である。
【符号の説明】
１１０…第１チューブ、１１１…第１プレート、１１１ａ…バーリング部、
１１２…第２プレート、１１２ａ…貫通穴、１２０…第２チューブ、
１２１…第１プレート、１２１ａ…バーリング部、１２２…第２プレート、
１２２ａ…貫通穴

Claims

所定形状に成形された第１、２プレート（１１１、１１２、１２１、１２２）を１組として構成され、流体が流通する第１、２チューブ（１１０、１２０）を有する熱交換器であって、
２枚の前記第１プレート（１１１、１２１）それぞれには、組をなすそれぞれの前記第２プレート（１１２、１２２）側に突出する環状のバーリング部（１１１ａ、１２１ａ）が形成され、
前記バーリング部（１１１ａ、１２１ａ）は、前記第２プレート（１１２、１２２）に形成された貫通穴（１１２ａ、１２２ａ）を貫通した状態でその先端側が拡げられて前記第２プレート（１１２、１２２）にかしめ固定されており、
さらに、前記第１、２チューブ（１１０、１２０）は、少なくとも前記バーリング部（１１１ａ、１２１ａ）が形成されている部位において前記第１チューブ（１１０）の前記第１プレート（１１１）と前記第２チューブ（１２０）の前記第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ことを特徴とする熱交換器。
前記第１プレート（１１１、１２１）それぞれの一部が、組をなす前記第２プレート（１１２、１２２）の一部を外側から覆うようにして前記第２プレート（１１２、１２２）に巻かれて、前記第１プレート（１１１、１２１）が前記第２プレート（１１２、１２２）にかしめ固定されていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
前記第１チューブ（１１０）の前記バーリング部（１１１ａ）と前記第２チューブ（１２０）の前記バーリング部（１２１ａ）とは、前記隙間を介して互いに対向した位置に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換器。
所定形状に成形された第１、２プレート（１１１、１１２、１２１、１２２）を１組として構成され、流体が流通する第１、２チューブ（１１０、１２０）を有する熱交換器であって、
前記第１プレート（１１１、１２１）それぞれの一部が、組をなす前記第２プレート（１１２、１２２）の一部を外側から覆うようにして前記第２プレート（１１２、１２２）に巻かれて、前記第１プレート（１１１、１２１）が前記第２プレート（１１２、１２２）にかしめ固定されており、
さらに、前記第１、２チューブ（１１０、１２０）は、前記第１プレート（１１１、１２１）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ことを特徴とする熱交換器。
前記第１チューブ（１１０）と前記第２チューブ（１２０）とは、ジョイントブロック（１４０）を介して互いに連通しており、
さらに、前記第１チューブ（１１０）の前記第１プレート（１１１、１２１）と前記第２プレート（１１２、１２２）の前記第１プレート（１１１、１２１）とは、同一形状であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の熱交換器。