JP3818223B2

JP3818223B2 - タンク

Info

Publication number: JP3818223B2
Application number: JP2002174169A
Authority: JP
Inventors: 貴光真野; 竜雄尾崎
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-06-14
Filing date: 2002-06-14
Publication date: 2006-09-06
Anticipated expiration: 2022-06-14
Also published as: JP2004020016A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体が満たされるタンク本体内がセパレータにより仕切られたタンクに関するもので、２種類の熱交換器が一体となった熱交換器用のヘッダタンク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】
２種類の熱交換器が一体となったラジエータとして、出願人は、図６（ａ）に示すように、略Ｌ（Ｊ）字状にプレス成形された２枚の板材を組み合わせることにより角筒状のタンク本体を形成し、タンク本体４０を挟んでチューブと反対側からセパレータ３１を挿入してセパレータをタンク本体にろう付けした出願（特願２００１−２１５６５４号）を既に出願している。
【０００３】
ところで、板材は略Ｌ（Ｊ）字状に折り曲げ成形されているので、セパレータの先端側角部に面取りを設ける（図６（ｂ）参照）、又はタンク本体の折り曲げ部に発生する曲げ曲面と同一の曲率半径の曲面を設ける（図６（ｃ）参照）等して、セパレータの先端側角部とタンク本体の曲げ曲面との干渉を避ける必要がある。
【０００４】
しかし、この手段では、タンク本体の曲げ曲面とセパレータの先端側角部との間に発生する隙間を小さくすることが難しいため、ろう付けが完了した後も、タンク本体の曲げ曲面とセパレータの先端側角部との間に隙間が残存してしまうと言ったろう接不良を招くおそれが高い。
【０００５】
なお、この問題に対しては、曲げ曲面の曲率半径を十分に小さくすればよいが、周知のごとく、板材の内曲げ半径（曲げＲ）は、板厚及び材質等によって決定される適正な大きさがあり、内曲げ半径を過度に小さくすると、折り曲げ部に亀裂が発生し易くなるため、折り曲げ加工性が悪化してしまう。
【０００６】
本発明は、上記点に鑑み、第１には、従来と異なる新規なタンクを提供し、第２には、ろう接不良が発生することを未然に防止することを目的とする。
【０００７】
【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、板材を折り曲げることにより成形され、流体が満たされる空間を形成するタンク本体（４０）と、少なくとも一部がタンク本体（４０）の内壁にろう接され、タンク本体（４０）内を複数個の空間に仕切るセパレータ（３１）とを有し、タンク本体（４０）の折り曲げ部（４１ａ）における内側曲げ半径のうち、セパレータ（３１）がろう接された部位の内側曲げ半径（Ｒ１）は、その他の部位の内側曲げ半径（Ｒ２）に比べて小さいことを特徴とする。
【０００８】
これにより、セパレータ（３１）をタンク本体（４０）に挿入組み付けした際に、折り曲げ部（４１ａ）の曲げ曲面とセパレータ（３１）の先端側角部との間に発生する隙間を十分に小さくすることができる。
【０００９】
また、セパレータ（３１）がろう接された部位に僅かな段差が形成されるので、ろう接時に溶け出した溶加材を、この段差を起点として隙間を閉塞するように流すことができる。
【００１０】
したがって、ろう接が完了した後に、折り曲げ部（４１ａ）の曲げ曲面とセパレータ（３１）の先端側角部との間に隙間が残存してしまうといったろう接不良が発生することを未然に防止することができるとともに、従来と異なる新規なタンクを得ることができる。
【００１１】
なお、「ろう接」とは、例えば「接続・接合技術」（東京電機大学出版局）に記載されているように、ろう材やはんだを用いて母材を溶融させないように接合する技術を言う。因みに、融点が４５０℃以上の溶加材を用いて接合するときをろう付けと言い、その際の溶加材をろう材と呼び、融点が４５０℃以下の溶加材を用いて接合するときをはんだ付けと言い、その際の溶加材をはんだと呼ぶ。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、タンク本体（４０）の内壁面から外壁面側に陥没し、セパレータ（３１）の一部が嵌り込む凹部（４１ｂ）を有することを特徴とする。
【００１３】
これにより、セパレータ（３１）の端面を単純にタンク本体（４０）の内壁に突き合わせた状態でろう接する場合に比べてセパレータ（３１）を確実にタンク本体（４０）にろう付けすることができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明では、凹部（４１ｂ）は、タンク本体（４０）を貫通する貫通穴であることを特徴とする。
【００１５】
これにより、セパレータ（３１）をより確実にタンク本体（４０）にろう付けすることができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明では、板材を折り曲げることにより成形され、流体が満たされる空間を形成するタンク本体（４０）と、少なくとも一部がタンク本体（４０）の内壁にろう接され、タンク本体（４０）内を複数個の空間に仕切るセパレータ（３１）とを有し、
タンク本体（４０）の２個所の折り曲げ部（４１ａ）の間に位置する壁面（４１ｃ）にチューブ（１１、２１、３３）が接合されるようになっており、
セパレータ（３１）のうち、前記壁面（４１ｃ）にろう接される先端部において、チューブ（１１、２１、３３）の長手方向と直交する方向の両端部側に突起部（３１ａ）が設けられ、この突起部（３１ａ）は前記壁面（４１ｃ）のうち最も折り曲げ部（４１ａ）側の部位に向かって突出するように形成され、
一方、タンク本体（４０）のうち前記壁面（４１ｃ）における突起部（３１ａ）の対向部位に、凹部（４１ｂ）が設けられ、突起部（３１ａ）が凹部（４１ｂ）に嵌合していることを特徴とする。
【００１７】
これにより、セパレータ（３１）をタンク本体（４０）に組み付けたときに、セパレータ（３１）のチューブ長手方向端部とタンク本体（４０）の内壁との隙間が過度に大きくならないように位置決めすることが可能となり、セパレータ（３１）を確実にタンク本体（４０）にろう付けすることができる。
【００１８】
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。
【００１９】
【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を内燃機関（エンジン）と電動モータとを組み合わせて走行するハイブリッド自動車用のラジエータに適用したものであって、図１は本発明に係るラジエータ（熱交換器）の正面図である。
【００２０】
図１中、第１ラジエータ１０はエンジンを冷却する第１冷却水と空気とを熱交換して第１冷却水を冷却する第１熱交換部であり、第２ラジエータ２０は電動モータ及びインバータ回路等の電動モータを制御する電気制御回路内を循環し、電動モータ及び電気制御回路を冷却する第２冷却水と空気とを熱交換して第２冷却水を冷却する第２熱交換部である。
【００２１】
そして、第１ラジエータ１０は、第１冷却水が流通する複数本の第１チューブ１１、第１チューブ１１の外表面に接合されて空気との伝熱面積を増大させる波状の第１フィン１２、及び第１チューブ１１の長手方向両端側に位置して第１チューブ１１の長手方向と直交する方向に延び、各第１チューブ１１と連通する第１ヘッダタンク１３等から構成されている。
【００２２】
また、第２ラジエータ２０も第１ラジエータ１０と同様な構造であり、第１チューブ１１と平行に配置されて第２冷却水が流通する複数本の第２チューブ２１、第２チューブ２１の外表面に接合されて空気との伝熱面積を増大させる波状の第２フィン２２、及び第２チューブ２１の長手方向両端側に位置して第２チューブ２１の長手方向と直交する方向に延び、各第２チューブ２１と連通する第２ヘッダタンク２３等から構成されている。
【００２３】
そして、第１ヘッダタンク１３は、図２に示すように、第１チューブ１１が接合された第１コアプレート部１４、及びこの第１コアプレート部１４に接合されて第１ヘッダタンク１３内の空間、つまり第１タンク本体を形成する第１タンク本体プレート１５等から構成されている。
【００２４】
また、第２ヘッダタンク２３も第１ヘッダタンク１３と同様に、第２チューブ２１が接合された第２コアプレート部２４、及びこの第２コアプレート部２４に接合されて第２ヘッダタンク２３内の空間、つまり第２タンク本体を形成する第２タンク本体プレート２５等から構成されている。
【００２５】
そして、本実施形態では、一枚の板材にプレス成形を施すことにより、第１コアプレート部１４及び第２コアプレート部２４、並びに第１タンク本体プレート１５及び第２タンク本体プレート２５それぞれを、両タンク１３、２３の長手方向から見て、その断面形状がＬ（Ｊ）字状となるようにプレスにて一体形成し、第１ヘッダタンク１３と第２ヘッダタンク２３とを一体化している。
【００２６】
そこで、以下、この一体化したものをヘッダタンク４０と呼び、一体化された第１コアプレート部１４と第２コアプレート部２４とを総称してコアプレート４１と呼び、一体化された第１タンク本体プレート１５と第２タンク本体プレート２５とを総称してタンク本体プレート４２と呼ぶ。
【００２７】
また、セパレータ３１は、一体化されたヘッダタンク４０内の空間を第１チューブ１１に連通する第１空間１６と第２チューブ２１に連通する第２空間２６とに仕切る仕切板であり、スリット４３は、セパレータ３１をヘッダタンク４０に挿入するための挿入穴である。
【００２８】
そして、２枚のセパレータ３１は互いに所定間隔を有して離隔して第１空間１６と第２空間２６との間に空間３２を構成し、タンク本体プレート４２のうち空間３２に対応する部位には、空間３２内、特に、セパレータ３１とヘッダタンク４０とのろう付け箇所を視認することができる穴４４が設けられている。
【００２９】
なお、空間３２に連通するチューブ３３は、チューブ１１、２１と同一寸法にて形成された冷却水が流れないダミーチューブであり、空間３２及びダミーチューブ３３により第１ラジエータ１０と第２ラジエータ２０との間で熱交換されてしまうことを抑制する断熱部が構成される。
【００３０】
ところで、図３に示すように、ヘッダタンク４０、特に、コアプレート４１の折り曲げ部４１ａ（図３の一点鎖線で囲まれた部位）における内側曲げ半径のうち、セパレータ３１がろう付けされる部位Ｓの内側曲げ半径Ｒ１は、その他の部位の内側曲げ半径Ｒ２に比べて小さくなっており、セパレータ３１をヘッダタンク４０に組み付ける前状態においては、折り曲げ部４１ａは、部位Ｓが陥没するように僅かな段差が形成された状態となる。
【００３１】
また、コアプレート４１には、その内壁面から外壁面側に陥没してセパレータ３１に形成された突起部３１ａ（図２、図３（ｃ）参照）が嵌り込む凹部４１ｂがコイニング等のプレス加工（ＪＩＳＢ０１２２等参照）にて形成されている。
ここで、コアプレート４１のうち、凹部４１ｂが形成される壁面４１ｃは、図２、図３に図示されるように２個所の折り曲げ部４１ａの間に位置する壁面であり、突起部３１ａはこの壁面４１ｃに向かって突出し、突起部３１ａが凹部４１ｂに嵌合した状態でセパレータ３１の先端部が壁面４１ｃにろう付けされる。なお、壁面４１ｃは第１、第２チューブ１１、２１およびチューブ３３が接合される壁面でもある。
【００３２】
なお、図４は、コアプレート４１の製造方法を示す説明図であり、先ず、内側曲げ半径Ｒ２にてろう材が被覆された板材（クラッド材）を折り曲げた後、セパレータ３１がろう付けされる部位Ｓにプレス（コイニング）加工を施して、部位Ｓの曲げ曲面を内側曲げ半径Ｒ１に成形する。
【００３３】
因みに、本実施形態では、コアプレート４１は板厚１．６ｍｍのアルミニウム材であり、Ｒ１は約０．３ｍｍ以下であり、Ｒ２は約１ｍｍである。
【００３４】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【００３５】
コアプレート４１の折り曲げ部４１ａにおける内側曲げ半径のうち、セパレータ３１がろう付けされる部位Ｓの内側曲げ半径Ｒ１が、その他の部位の内側曲げ半径Ｒ２に比べて小さくなっているので、セパレータ３１をヘッダタンク４０に挿入組み付けした際に、折り曲げ部４１ａの曲げ曲面とセパレータ３１の先端側角部との間に発生する隙間を十分に小さくすることができる。
【００３６】
また、部位Ｓに僅かな段差が形成されるので、ろう付け時に溶け出したろう材を、この段差を起点として隙間を閉塞するように流すことができる。
【００３７】
したがって、ろう付けが完了した後に、折り曲げ部４１ａの曲げ曲面とセパレータ３１の先端側角部との間に隙間が残存してしまうといったろう付け不良が発生することを未然に防止することができる。
【００３８】
なお、上述の説明からも明らかなように、部位Ｓの内側曲げ半径Ｒ１は小さいほどよい、つまり理想的には内側曲げ半径Ｒ１＝０とすることが望ましい。
【００３９】
因みに、コアプレート４１を成形する場合には、前述したように、内側曲げ半径Ｒ１より大きい内側曲げ半径Ｒ２で板材を折り曲げるので、折り曲げ部４１ａに亀裂が発生する等の問題は発生しない。
【００４０】
また、突起部３１ａを凹部４１ｂに嵌合させるので、セパレータ３１とコアプレート４１、つまりヘッダタンク４０とを機械的に組み付けた状態でろう付けするので、セパレータ３１の端面を単純にヘッダタンク４０の内壁に突き合わせた状態でろう付けする場合に比べてセパレータ３１を確実にヘッダタンク４０にろう付けすることができる。
【００４１】
（第２実施形態）
第１実施形態では、凹部４１ｂは貫通穴ではなかったが、本実施形態は、図５に示すように、凹部４１ｂは貫通穴としたものである。
【００４２】
そして、本実施形態では、セパレータ３１の先端部のうち折り曲げ部４１ａ近傍に対応する部位、つまりセパレータ３１の先端部のうちチューブ１１、２１の長手方向と直交する方向の両端部側に突起部３１ａを設けている。この突起部３１ａは、図５（ａ）に示すようにコアプレート４１の２個所の折り曲げ部４１ａの間に位置する壁面４１ｃのうち、最も折り曲げ部４１ａ側の部位に向かって突出するように形成される。
一方、ヘッダタンク４０のうち、コアプレート４１の壁面４１ｃにおける突起部３１ａの対向部位に、上記した貫通穴からなる凹部４１ｂを設け、この凹部４１ｂに突起部３１ａを嵌合するようになっている。
これにより、セパレータ３１をヘッダタンク４０に組み付けたときに、セパレータ３１の先端部のうちチューブ１１、２１の長手方向と直交する方向の端部とヘッダタンク４０の内壁との隙間が過度に大きくならないようにセパレータ３１を位置決めすることができる。
【００４３】
なお、セパレータ３１のうちチューブ１１、２１の長手方向と直交する方向の端部とヘッダタンク４０の内壁との間に形成される隙間は、ろう付け時にフィレットが形成され得る程度の隙間（例えば、０．１ｍｍ以下）とすることが望ましい。
【００４４】
これにより、セパレータ３１をより確実にヘッダタンク４０にろう付けすることができる。
【００４５】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、ハイブリッド自動車用のラジエータに適用したが、本発明の適用はこれに限定されるものではなく、その他のもの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熱交換器の正面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るヘッダタンクの説明図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るヘッダタンクの特徴を示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るコアプレートの製造方法を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るヘッダタンクの特徴を示す図である。
【図６】従来の技術に係るヘッダタンクの問題点を説明する図である。
【符号の説明】
３１…セパレータ、４１…コアプレート。

Claims

板材を折り曲げることにより成形され、流体が満たされる空間を形成するタンク本体（４０）と、
少なくとも一部が前記タンク本体（４０）の内壁にろう接され、前記タンク本体（４０）内を複数個の空間に仕切るセパレータ（３１）とを有し、
前記タンク本体（４０）の折り曲げ部（４１ａ）における内側曲げ半径のうち、前記セパレータ（３１）がろう接された部位の内側曲げ半径（Ｒ１）は、その他の部位の内側曲げ半径（Ｒ２）に比べて小さいことを特徴とするタンク。
前記タンク本体（４０）の内壁面から外壁面側に陥没し、前記セパレータ（３１）の一部が嵌り込む凹部（４１ｂ）を有することを特徴とする請求項１に記載のタンク。
前記凹部（４１ｂ）は、前記タンク本体（４０）を貫通する貫通穴であることを特徴とする請求項２に記載のタンク。
板材を折り曲げることにより成形され、流体が満たされる空間を形成するタンク本体（４０）と、
少なくとも一部が前記タンク本体（４０）の内壁にろう接され、前記タンク本体（４０）内を複数個の空間に仕切るセパレータ（３１）とを有し、
前記タンク本体（４０）の２個所の折り曲げ部（４１ａ）の間に位置する壁面（４１ｃ）にチューブ（１１、２１、３３）が接合されるようになっており、
前記セパレータ（３１）のうち、前記壁面（４１ｃ）にろう接される先端部において、前記チューブ（１１、２１、３３）の長手方向と直交する方向の両端部側に突起部（３１ａ）が設けられ、前記突起部（３１ａ）は前記壁面（４１ｃ）のうち最も前記折り曲げ部（４１ａ）側の部位に向かって突出するように形成され、
一方、前記タンク本体（４０）のうち前記壁面（４１ｃ）における前記突起部（３１ａ）の対向部位に、凹部（４１ｂ）が設けられ、前記突起部（３１ａ）が前記凹部（４１ｂ）に嵌合していることを特徴とするタンク。