JP7010715B2

JP7010715B2 - 熱交換器用タンクの接続構造

Info

Publication number: JP7010715B2
Application number: JP2018012413A
Authority: JP
Inventors: 聡大友; 喜彦佐々木; 洋輝遠山
Original assignee: T.RAD CO., L T D.
Current assignee: T.RAD CO., L T D.
Priority date: 2018-01-29
Filing date: 2018-01-29
Publication date: 2022-02-10
Anticipated expiration: 2038-01-29
Also published as: JP2019132443A

Description

本発明は、タンク本体とその開口端を、シールパッキンを介して被嵌するプレートとの接合構造に関する。

下記特許文献１に記載の締付け結合装置は、タンク本体とその開口端を被嵌するヘッダプレート（特許文献１の第２の部材（管板）に相当）とを具備し、タンク本体はその開口端の外周がフランジ状に突設される。そしてヘッダプレートの環状溝に、そのフランジ部がパッキンを介して嵌入される。
そのヘッダプレートは、環状溝の外周にその端縁から所定距離離れた位置にフランジ部に平行な多数のスリットが間欠的に形成され、そのスリットに隣接する端部がフランジ部に平行に塑性変形されて、平面視Ｕ字状の係止爪が形成される。そして、その係止爪のスリット側の端縁がフランジ部の平面に係止されるものである。

そのカシメ構造は、図１１に示す通りである。即ち、スリット８に隣接する端部を平面視で弧状に塑性変形し、その端縁をフランジ部に乗り上げて係止したものである。

特公昭５８－４２０６号公報米国特許第４８８１５９５号明細書

特許文献１に記載の発明は、その係止爪をフランジ部に乗り上げて係止するため、タンクの内圧および振動に対して、その根元部に応力集中が発生し易く、疲労亀裂を生じるおそれがある。
そこで、本発明はタンクに内圧および振動が作用しても、係止爪に亀裂が生じ難く、よって耐圧性および耐振性が高く信頼性の高い接続構造を提供することを課題とする。

請求項１に記載の本発明は、一端が開口１とされ、その開口１の端部外周にフランジ部２が突設されているタンク本体３と、
そのタンク本体３のフランジ部２がシールパッキン４を介して被嵌されていると共に、前記フランジ部２の前記シールパッキン４と反対側の端面５を、爪部６でカシメ締結するプレート７と、を有する熱交換器用タンクの接続構造において、
前記プレート７の前記フランジ部２側の端部に、前記タンク本体３の前記端面５に平行なスリット８が形成されており、
前記爪部６は、スリット８に隣接するプレート７の端部が湾曲した湾曲面９で形成されていると共に、爪部６は端面５に立設されており、その湾曲面９のスリット８側の係止縁６ａが前記フランジ部２の前記端面５に係止されており、
前記湾曲面９は、前記スリット８側の係止縁６ａの両端から外側に扇状に拡開されて、その湾曲面９の端縁側の長さＣとスリット８側の係止縁６ａの長さＤの関係が、Ｃ＞Ｄとなることを特徴とする熱交換器用タンクの接続構造である。

請求項２に記載の本発明は、前記爪部６の前記湾曲面９は、前記スリット８の長手方向の中心部において、前記フランジ部２の前記端面５に対して、その反対側が僅かにタンク本体３の外面側に傾斜していることを請求項１に記載の熱交換器用タンクの接続構造である。

本発明は、プレート７の爪部６がフランジ部２の端面５に立設して湾曲し、その湾曲面９が前記スリット８側の係止縁６ａの両端から外側に扇状に拡開されて、その湾曲面９の端縁側の長さＣがスリット８側の係止縁６ａの長さＤより長く形成されているものである。
そのため、爪部６に加わる荷重は、爪部６のスリット８側から放射方向外側に分散して支持される。それにより、爪部の変形および亀裂を防止し、タンクとプレートとの接続部の信頼性を向上できる。

請求項２に記載の発明は、前記爪部６の前記湾曲面９が端面５に対して、僅かにタンク本体３の外面側に傾斜しているものである。そのため、爪部６に荷重が加わった場合でも、爪部６はより開きにくくなっている。それにより、さらに、タンクとプレートとの接続部の信頼性を向上できる。

本発明の熱交換器用タンクの接続構造の要部斜視図。同熱交換器のタンクに用いられるタンク本体３であって、（Ａ）はタンク本体３の要部斜視図、（Ｂ）はその要部横断面図。同構造のカシメ加工を示す説明図であって、（Ａ）はそのカシメ前の要部横断面図、（Ｂ）はカシメ後の要部横断面図。同構造のカシメの説明図であって、（Ａ）はそのカシメ前の状態を示す水平方向の縦断面図、（Ｂ）はカシメ後の状態を示す水平方向の縦断面図。（Ａ）は同カシメ後の正面図、（Ｂ）は（Ａ）の要部拡大図。同接続構造及び、従来構造における爪部６の引張試験結果を示し、横軸に爪部６の変位、縦軸に荷重を記載したものである。そして○印は本発明品の結果であり、■印は従来品の結果である。本発明品と従来品との疲労試験結果を示すものである。そして横軸に１×１０^５から１×１０^６までの耐久回数を示し、縦軸にその荷重を示す。本発明のタンクの支柱部１１の他の実施例を示す要部横断面図。本発明の爪部６の他の実施例を示す要部横断面図。同接続構造を有する熱交換器の斜視図。従来型接続構造の要部正面図。

次に、図面に基づいて本発明の実施の形態につき説明する。

図１は本発明の熱交換器用タンクの接続構造の要部斜視図であり、図２はそのタンク本体３の要部斜視図である。そして、図３はタンク本体３とプレート７との接続状態を示す要部縦断面図である。
本発明の熱交換器用タンクの接続構造は、図１に示す如く、プレート７とタンク本体３とを接続するものである。そのタンク本体３は、図２に示す如く、その開口１の外周にフランジ部２が環状に突設形成されている。また、フランジ部２に対して垂直な支柱部１１がタンク本体３の周方向に定間隔に突設されている。
支柱部１１は、図２（Ｂ）に示す如く、フランジ部２の外周から距離ｔ分だけオフセットされて突設されていることが好ましい。

プレート７は、この実施例では筒状のケーシングからなる。そして、ケーシングの開口縁に近接して多数のスリット８が定間隔に配置され、そのスリット８はプレート７の端縁に平行に形成されている。このスリット８に隣接する端縁により爪部６が形成される。このプレート７は、図３に示す如く、その端部の内周に内ブラケット１４がろう付固定されている。その内ブラケット１４は環状に形成されており、その横断面が鈎形に曲折されている。そして、内ブラケット１４とプレート７の内面との間に環状溝が形成されており、そこにシールパッキン４が装着されている。

また、内ブラケット１４の内側には、ヘッダプレートを必要としないコア１３が配置されている。このコア１３は、両開口の端部が厚み方向に拡開されている膨出部１６を有する偏平チューブ１５の積層体からなる。各偏平チューブ１５の膨出部１６の外面と内ブラケット１４とプレート７の接触部が一体にろう付け固定されている。
図３（Ａ）に示す如く、プレート７と内ブラケット１４の間に形成された環状溝にシールパッキン４を介して、タンク本体３のフランジ部２が内ブラケット１４に配置されている。タンク本体３のフランジ部２は、プレート７のスリット８に隣接する端部の湾曲面９からなる爪部６により係止されている。

図４（Ａ）（Ｂ）は、その爪部６のカシメ工程を順に示す、説明図であり、カシメ治具１７を矢印方向に移動することにより、プレート７のスリット８に隣接する縁部を湾曲に塑性変形して、その端部をタンク本体３の外面に接触させる。そして、図３（Ｂ）に
示す如く、その爪部６の係止縁６ａが、フランジ部２の端面５に係止されている。
前記塑性変形に際して、プレート７は図４（Ｂ）に示す如く、スリット８に隣接する縁部の中間位置が周方向に離間する一対の支柱部１１との間に位置している。
その塑性変形後の爪部６は、図５（Ａ）の正面図に示す如く、その係止縁６ａを基準として、その変形部が扇形に拡開された湾曲面９を有する形状である。即ち、図５（Ｂ）に示す如く、爪部６の湾曲面９は、湾曲面９のスリット８側の係止縁６ａの長さＤと湾曲面９の先端縁の長さＣとの関係が、Ｃ＞Ｄとなっており、湾曲面９の両端の開き角度θは、鋭角となる。

図１および図３（Ｂ）に示す如く、各スリット８間をつなぐ各架橋部１９を根元にして、各架橋部１９からプレート７の先端縁にかけて、タンク本体３の支柱部１１側に倒れ込むように、僅かに傾斜（図３（Ｂ）の傾斜角度αを参照）していることが好ましい。これにより、容易にＣ（湾曲面９の先端縁の長さ）＞Ｄ（湾曲面９のスリット８側の係止縁６ａの長さ）、とすることができる。
各架橋部１９からプレート７の先端縁にかけての傾斜を形成する場合、支柱部１１をランジ部２の外周から距離ｔ分だけオフセットさせて突設したオフセット型の形状とする手段を用いることができる（図２（Ｂ））。この手段により、カシメの際、各架橋部１９からプレート７の先端縁にかけて容易に傾斜させることができる。また、支柱部１１の形状をオフセット型とする代わりに、図８に示す如く、フランジ部２の端面５から離れるにしたがって先細りする傾斜面としても、同様の効果が得られる。

この実施例によれば、タンク本体３の内圧および振動による爪部６への荷重は、爪部６の係止縁６ａに加わり、その爪部６は僅かに傾斜し且つ、拡開されているため、爪部６の全体に分散して支持される。
図６は、この実施例の爪部６の引張試験結果の一例を示し、その爪部６に、それをタンク３の外面から引離す加重を加えたときの加重と、その変位との関係を示す。また、図７は、その疲労試験結果の一例を、耐久回数と加重との関係で表したものである。
図７のグラフの横軸の目盛１．Ｅ＋０５、１．Ｅ＋０６は、それぞれ１×１０^５、１×１０^６を意味する。
これらのデータから、この実施例による爪部６の支持強度は、図１１の従来型の爪部の支持強度よりも高いことが確認できる。

図９は、図３（Ｂ）の爪部６の他の例である。
その違いは、図３（Ｂ）の爪部６の湾曲面９が、スリット８の長手方向の中心部において、タンク本体３の側壁に接しているのに対し、この例では、爪部６の湾曲面９が、フランジ部２の端面５に対して、湾曲面９の先端縁のみがタンク本体３の側壁に接しており、そのスリット８側の係止縁６ａが傾斜してフランジ部２の端面５に接している。
そのため、タンク本体３の内圧および振動により、爪部６に荷重が加わった場合でも、爪部６はより開きにくくなっている。それにより、さらに、タンクとプレートとの接続部の信頼性が向上する。

本願における各発明の熱交換器用タンクの接続構造は、一例として図１０に示すようなチャージエアクーラの他、ラジエータ、ＥＧＲクーラ、排熱回収器などの熱交換器に利用することができる。

１開口
２フランジ部
３タンク本体
４シールパッキン
５端面
６爪部
６ａ係止縁
７プレート
８スリット
９湾曲面

１１支柱部
１３コア
１４内ブラケット
１５偏平チューブ
１６膨出部
１７カシメ治具
１８カシメ曲線
１９架橋部
Ｃ長さ
Ｄ長さ
ｔ距離
θ 開き角度
α 傾斜角度

Claims

一端が開口（１）とされ、その開口（１）の端部外周にフランジ部（２）が突設されているタンク本体（３）と、
そのタンク本体（３）のフランジ部（２）がシールパッキン（４）を介して被嵌されていると共に、前記フランジ部（２）の前記シールパッキン（４）と反対側の端面（５）を、爪部（６）でカシメ締結するプレート（７）と、を有する熱交換器用タンクの接続構造において、
前記プレート（７）の前記フランジ部（２）側の端部に、前記タンク本体（３）の前記端面（５）に平行なスリット（８）が形成されており、
前記爪部（６）は、スリット（８）に隣接するプレート（７）の端部が湾曲した湾曲面（９）で形成されていると共に、爪部（６）は端面（５）に立設されており、その湾曲面（９）のスリット（８）側の係止縁（６ａ）が前記フランジ部（２）の前記端面（５）に係止されており、
前記湾曲面（９）は、前記スリット（８）側の係止縁（６ａ）の両端から外側に扇状に拡開されて、その湾曲面（９）の端縁側の長さ（Ｃ）とスリット（８）側の係止縁（６ａ）の長さ（Ｄ）の関係が、Ｃ＞Ｄとなることを特徴とする熱交換器用タンクの接続構造。
前記爪部（６）の前記湾曲面（９）は、前記スリット（８）の長手方向の中心部において、前記フランジ部（２）の前記端面（５）に対して、その反対側が僅かにタンク本体（３）の外面側に傾斜していることを請求項１に記載の熱交換器用タンクの接続構造。