JPS5886395A - 熱交換器 - Google Patents
熱交換器Info
- Publication number
- JPS5886395A JPS5886395A JP18447481A JP18447481A JPS5886395A JP S5886395 A JPS5886395 A JP S5886395A JP 18447481 A JP18447481 A JP 18447481A JP 18447481 A JP18447481 A JP 18447481A JP S5886395 A JPS5886395 A JP S5886395A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- groove
- core plate
- side wall
- tank
- outer side
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
- F28F9/0219—Arrangements for sealing end plates into casing or header box; Header box sub-elements
- F28F9/0224—Header boxes formed by sealing end plates into covers
- F28F9/0226—Header boxes formed by sealing end plates into covers with resilient gaskets
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F2275/00—Fastening; Joining
- F28F2275/12—Fastening; Joining by methods involving deformation of the elements
- F28F2275/122—Fastening; Joining by methods involving deformation of the elements by crimping, caulking or clinching
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Gasket Seals (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、金属製本体に合成樹脂製のタンクをかしめ作
業によって取付けた熱交換器の改良に関し、例えば自動
車用ラジェータに用いて好適なものである。
業によって取付けた熱交換器の改良に関し、例えば自動
車用ラジェータに用いて好適なものである。
金属製本体にコアプレートを設け、このコアプレートの
外周縁を溝形に成形し、この溝内に、合成樹脂製タンク
の端縁に設けた。はぼ四角形断面の取付部を嵌合させ、
コアプレートの溝形部の外面に係合したかしめプレート
をこの取付部にかしめることによってタンクを本体に密
封装着する形式の熱交換器は公知である。溝に嵌合した
タンク端縁取付部の底面と溝底面との間には弾性シール
材が設置しであるが、この弾性シール材の直下の溝底壁
を構成しているコアプレート部分に、水質の悪い冷却水
を用いたときなどに、割れが生じ、熱交換器の寿命が短
かくなることがあった。これが応力腐食割れであること
を本発明者らはつきとめた。応力腐食割れというのは、
腐食という化学的な働きと応力という物理的な働きの相
乗作用によって生じる割れのことである。
外周縁を溝形に成形し、この溝内に、合成樹脂製タンク
の端縁に設けた。はぼ四角形断面の取付部を嵌合させ、
コアプレートの溝形部の外面に係合したかしめプレート
をこの取付部にかしめることによってタンクを本体に密
封装着する形式の熱交換器は公知である。溝に嵌合した
タンク端縁取付部の底面と溝底面との間には弾性シール
材が設置しであるが、この弾性シール材の直下の溝底壁
を構成しているコアプレート部分に、水質の悪い冷却水
を用いたときなどに、割れが生じ、熱交換器の寿命が短
かくなることがあった。これが応力腐食割れであること
を本発明者らはつきとめた。応力腐食割れというのは、
腐食という化学的な働きと応力という物理的な働きの相
乗作用によって生じる割れのことである。
本発明の目的はこのような応力腐食割れを防いで前記形
式の熱交換器の寿命を延ばすことにある。
式の熱交換器の寿命を延ばすことにある。
以下、添付図面を参照しながらより詳しく説明する。
第１図は本発明に係る熱交換器、たとえば自動車用ラジ
ェータを示しており、ラジェータは銅製のコルゲートフ
ィン７と黄銅部のチューブ８を含む金属製の本体１とそ
の上、下端に密封装着した合成樹脂製のタンク２，３と
を包含する。上方のタンク２には冷却水補給口４と冷却
水流入パイプ５とが設けてあり、下方タンク３には冷却
水流出バイブロが設けであるが、基本的に上、下のタン
クは同じ構造であるから、以下、上方のタンク２につい
てのみ説明する。上下を逆にして考えれば、以下の説明
は下方タンク３にも適用できることは了解されたい。
ェータを示しており、ラジェータは銅製のコルゲートフ
ィン７と黄銅部のチューブ８を含む金属製の本体１とそ
の上、下端に密封装着した合成樹脂製のタンク２，３と
を包含する。上方のタンク２には冷却水補給口４と冷却
水流入パイプ５とが設けてあり、下方タンク３には冷却
水流出バイブロが設けであるが、基本的に上、下のタン
クは同じ構造であるから、以下、上方のタンク２につい
てのみ説明する。上下を逆にして考えれば、以下の説明
は下方タンク３にも適用できることは了解されたい。
第２図はタンク２を本体１に密封装着する従来方法を示
しており、タンク２は一端開放となっており、これをコ
ルゲートフィン７の付いたチューブ８から成る本体１の
端部にかぶせることによってタンク２が完全となる。タ
ンクの開放端縁の全周に沿ってほぼ四角形断面の取付部
１０が設けである。この取付部１０は互に平行で平らな
表面を持つ内、外の作用面１１．１２とこれら内外作用
面に対して直角の内、外の側壁面１３．１４とを有する
。
しており、タンク２は一端開放となっており、これをコ
ルゲートフィン７の付いたチューブ８から成る本体１の
端部にかぶせることによってタンク２が完全となる。タ
ンクの開放端縁の全周に沿ってほぼ四角形断面の取付部
１０が設けである。この取付部１０は互に平行で平らな
表面を持つ内、外の作用面１１．１２とこれら内外作用
面に対して直角の内、外の側壁面１３．１４とを有する
。
本体１、すなわちチューブ７の側面にはその上端付近で
周方向に黄銅部のコアプレート１６が適当な手段、たと
えば半田付、ろう付は等で固着しである。コアプレート
１６の外周縁は内、外の側壁１７，１８および底壁１９
を有する溝部２０となるように成形しである。
周方向に黄銅部のコアプレート１６が適当な手段、たと
えば半田付、ろう付は等で固着しである。コアプレート
１６の外周縁は内、外の側壁１７，１８および底壁１９
を有する溝部２０となるように成形しである。
組立時、溝部２０にタンク２の端縁取付部１０が嵌め込
まれ、このとき、取付部１０の内、外の側壁面１３．１
４はそれぞれ溝部２０の内、外の側壁１７．１８と係合
し、取付部１０の内方作用面１１と溝部底壁１９の内面
との間にはゴム製０リングからなる弾性シール材２１が
設置される。
まれ、このとき、取付部１０の内、外の側壁面１３．１
４はそれぞれ溝部２０の内、外の側壁１７．１８と係合
し、取付部１０の内方作用面１１と溝部底壁１９の内面
との間にはゴム製０リングからなる弾性シール材２１が
設置される。
次に、頂縁につめ部２２を有するほぼＬ字形（図では逆
り字形になっているが、反対側ではＬ字形である）の断
面を持つ鉄板製のかしめプレート２３をコアプレート１
６の溝部２０に係合させ、つめ部２２をタンク２の端縁
取付部１０の外方作用面１２に向ってかしめる。その結
果、タンク端縁取付部１０はその内方作用面１１で弾性
シール材２１を変形すると共にコアブレニド１６の溝部
２０に堅固に密封装着されることになる。なお、第２図
で、コアプレート溝部２０の外方側壁１８の、溝底壁１
９の内面からの高さｈが同じ内面からかしめ面、すなわ
ち取付部１０の外方作用面１２までの距離、すなわち、
かしめ高さＨとほぼ同じとなっていることをご記憶願い
たい。
り字形になっているが、反対側ではＬ字形である）の断
面を持つ鉄板製のかしめプレート２３をコアプレート１
６の溝部２０に係合させ、つめ部２２をタンク２の端縁
取付部１０の外方作用面１２に向ってかしめる。その結
果、タンク端縁取付部１０はその内方作用面１１で弾性
シール材２１を変形すると共にコアブレニド１６の溝部
２０に堅固に密封装着されることになる。なお、第２図
で、コアプレート溝部２０の外方側壁１８の、溝底壁１
９の内面からの高さｈが同じ内面からかしめ面、すなわ
ち取付部１０の外方作用面１２までの距離、すなわち、
かしめ高さＨとほぼ同じとなっていることをご記憶願い
たい。
以上の構成において、タンク２の内部Ａに存在する冷却
水が、コアプレート溝部２０の内面、タンク取付部１０
の内面および弾性シール材２１の表面で形成された空間
２４を経て、コアプレート溝底壁１９と弾性シール材２
１との間に形成されるすきま部に浸透し、すきま腐食環
境が生じる。
水が、コアプレート溝部２０の内面、タンク取付部１０
の内面および弾性シール材２１の表面で形成された空間
２４を経て、コアプレート溝底壁１９と弾性シール材２
１との間に形成されるすきま部に浸透し、すきま腐食環
境が生じる。
すなわち、すきま部に溜った液体中の腐食性成分が拡散
しにくい上に、黄銅部のコアプレート表面の不動態皮膜
（酸化皮膜）はその不動態を保持しようとして、このす
きま部内の液体中の酸素を消費し、そのため、このすき
ま部内の液体とタンク内の液体との間に酸素の濃度差が
生じ、酸素濃淡電池が形成される。その電池の作用によ
り、このすきま部内の液体のＰＨが低下し、この結果生
じる腐食環境は非常にきびしいものとなる。
しにくい上に、黄銅部のコアプレート表面の不動態皮膜
（酸化皮膜）はその不動態を保持しようとして、このす
きま部内の液体中の酸素を消費し、そのため、このすき
ま部内の液体とタンク内の液体との間に酸素の濃度差が
生じ、酸素濃淡電池が形成される。その電池の作用によ
り、このすきま部内の液体のＰＨが低下し、この結果生
じる腐食環境は非常にきびしいものとなる。
それに加えて、第２図に関連して先に指摘したように、
コアプレート溝部２０の外方側壁１８の高さｈとかしめ
高さＨとが等しいため、かしめプレート２３のつめ部２
２の曲げ加工時に加わる曲げ荷重が溝部の外方側壁１８
を経て底壁１９に伝えられ、そこに引張応力（組付は応
力）を生じさせ、かしめ作業終了後もこの応力が残留す
る。
コアプレート溝部２０の外方側壁１８の高さｈとかしめ
高さＨとが等しいため、かしめプレート２３のつめ部２
２の曲げ加工時に加わる曲げ荷重が溝部の外方側壁１８
を経て底壁１９に伝えられ、そこに引張応力（組付は応
力）を生じさせ、かしめ作業終了後もこの応力が残留す
る。
以上の条件の下で、コアプレート溝部２０の底壁１９に
応力腐食割れが容易に生じることは明らかである。この
事実に本発明者らが始めて気付き、種々の実験の結果、
本発明に到達したのである。
応力腐食割れが容易に生じることは明らかである。この
事実に本発明者らが始めて気付き、種々の実験の結果、
本発明に到達したのである。
その際、アンモニア等の成分を多く含む通常の水を冷却
水として用いた場合、割れ寿命の悪化が著しいことも合
わせて確認した。
水として用いた場合、割れ寿命の悪化が著しいことも合
わせて確認した。
以下、第４図を参照しながら応力発生のメカニズムをよ
り詳しく説明する。第４図の（イ）は、コアプレート溝
部２０の底に弾性シール材２１を置き、この溝部２０に
タンク端縁取付部１０を嵌め込み、溝部２０の外面にか
しめプレート２３を係合させた段階を示す。このとき、
かしめ作業前なので、当然、溝部２０の底壁１９にはひ
ずみが生じていない。第４図のｆｃ］）の段階で、かし
め作業を開始すると、かしめプレート２３のつめ部２２
には斜め荷重Ｆｌがかかり、溝部２０の外方側壁１８が
タンク端縁取付部１０に押し付けられながら下向きの力
を受けて変形し、溝部２０の底壁１９に圧縮方向のひず
みε。が発生する。さらにかじ茄業が進行すると、第４
図の（／つに示すように、荷重が完全に垂直方向の荷重
に変わり、それが外方側壁１８を経て溝部底壁１９に伝
わる。このとき、溝部２０の外面はかしめプレート２３
で拘束されているため、溝部底壁１９は弾性シール材２
１に向って凸状の変形を行ない、その表面に引張り方向
のひずみε１が生じる。第４図に）のかしめ作業終了段
階で、荷重Ｆ２が除かれ、かしめプレート２３のつめ部
２２がスプリングバック作用の下に上方に少しもどる。
り詳しく説明する。第４図の（イ）は、コアプレート溝
部２０の底に弾性シール材２１を置き、この溝部２０に
タンク端縁取付部１０を嵌め込み、溝部２０の外面にか
しめプレート２３を係合させた段階を示す。このとき、
かしめ作業前なので、当然、溝部２０の底壁１９にはひ
ずみが生じていない。第４図のｆｃ］）の段階で、かし
め作業を開始すると、かしめプレート２３のつめ部２２
には斜め荷重Ｆｌがかかり、溝部２０の外方側壁１８が
タンク端縁取付部１０に押し付けられながら下向きの力
を受けて変形し、溝部２０の底壁１９に圧縮方向のひず
みε。が発生する。さらにかじ茄業が進行すると、第４
図の（／つに示すように、荷重が完全に垂直方向の荷重
に変わり、それが外方側壁１８を経て溝部底壁１９に伝
わる。このとき、溝部２０の外面はかしめプレート２３
で拘束されているため、溝部底壁１９は弾性シール材２
１に向って凸状の変形を行ない、その表面に引張り方向
のひずみε１が生じる。第４図に）のかしめ作業終了段
階で、荷重Ｆ２が除かれ、かしめプレート２３のつめ部
２２がスプリングバック作用の下に上方に少しもどる。
したがって、溝部底壁１９の表面のひずみはε２まで低
下する。このとき、底壁１９は塑性変形ひずみε３も含
んであり、もしこの状態でかしめプレート２３を除去し
て拘束を解いたならば、底壁１９は弾性ひずみ量ε２−
６３の分だけ初期状態にもどることになる。この弾性ひ
ずみ量ε２−ε３が応力腐食割れに参加するひずみ量で
ある。そこで、第２図に示す従来構造（すなわちＨ−ｈ
＝Ｑ）のひずみ発生パターンを実線で表わすと、溝部底
壁１９の表面に引張力向の弾性ひずみが生じていること
がわかる。
下する。このとき、底壁１９は塑性変形ひずみε３も含
んであり、もしこの状態でかしめプレート２３を除去し
て拘束を解いたならば、底壁１９は弾性ひずみ量ε２−
６３の分だけ初期状態にもどることになる。この弾性ひ
ずみ量ε２−ε３が応力腐食割れに参加するひずみ量で
ある。そこで、第２図に示す従来構造（すなわちＨ−ｈ
＝Ｑ）のひずみ発生パターンを実線で表わすと、溝部底
壁１９の表面に引張力向の弾性ひずみが生じていること
がわかる。
さらに、熱交換器使用時に、内圧の作用あるいは材料の
線膨張係数の異なることによる熱膨張差の力の作用であ
る外力にょ視力が生じ、タンクの端縁取付部１０がコア
プレートの内、外側壁１７．１８の両方あるいは一方を
外向きに押してこれもコアプレート溝部２０の底壁１９
に引張応力を発生させる原因となる。本発明者らは、こ
れら組付は応力や負荷応力を生じさせないためには、外
力をコアプレート溝部２０の底壁１９に伝えないように
すればよいことに気付いた。したがって、本発明によれ
ば、第６図に示すように、コアプレート１６の溝部２０
の外側側壁１８に切欠き２６が設けられ、外側側壁１８
の剛性を低下させることによって外力の底壁への伝達を
防ぐようになっている。これをさらに詳しく説明すると
、かしめ加工時には、切欠き２６の存在によって断面積
が減少しかつ断面係数も減少した溝部外側側壁１８その
ものがかしめ干渉による変形を吸収するため、組付は応
力は低レベルに留まる。また、外力は外側側壁１８がそ
の低い剛性の故に変形するため剛性の大きい底壁１９に
伝わりにくくなる。もちろん、外力に対してかしめプレ
ート２３が抵抗となっていてコアプレートの剛性も含め
、外力と釣合うべく変形するが、この抵抗は主にかしめ
プレートが行うため、コアプレート底壁１９における応
力は低下するのである。
線膨張係数の異なることによる熱膨張差の力の作用であ
る外力にょ視力が生じ、タンクの端縁取付部１０がコア
プレートの内、外側壁１７．１８の両方あるいは一方を
外向きに押してこれもコアプレート溝部２０の底壁１９
に引張応力を発生させる原因となる。本発明者らは、こ
れら組付は応力や負荷応力を生じさせないためには、外
力をコアプレート溝部２０の底壁１９に伝えないように
すればよいことに気付いた。したがって、本発明によれ
ば、第６図に示すように、コアプレート１６の溝部２０
の外側側壁１８に切欠き２６が設けられ、外側側壁１８
の剛性を低下させることによって外力の底壁への伝達を
防ぐようになっている。これをさらに詳しく説明すると
、かしめ加工時には、切欠き２６の存在によって断面積
が減少しかつ断面係数も減少した溝部外側側壁１８その
ものがかしめ干渉による変形を吸収するため、組付は応
力は低レベルに留まる。また、外力は外側側壁１８がそ
の低い剛性の故に変形するため剛性の大きい底壁１９に
伝わりにくくなる。もちろん、外力に対してかしめプレ
ート２３が抵抗となっていてコアプレートの剛性も含め
、外力と釣合うべく変形するが、この抵抗は主にかしめ
プレートが行うため、コアプレート底壁１９における応
力は低下するのである。
以上の構成の製品は、市場を再現するテストにおいても
、従来構造のものに比べて５倍以上の寿命を有すること
が確認された。
、従来構造のものに比べて５倍以上の寿命を有すること
が確認された。
第１図は本発明に係る自動車用ラジェータの正面図、
第２図は第１図のＸ−Ｘ線に沿った断面図であり、従来
の構造を示す図。 第６図は本発明コアプレート溝部外側側壁の構造を示す
断片斜視図、 第４図は第２図に示す従来構造における作業段階を示す
図であって、従来構造において発生するひずみを示す図
である。 １・・・本体、２，３・・・タンク、１０・・・タンク
端縁取付部、１１・・・内方作用面、１２・・・外方作
用面、１３・・・内方側面、１４・・・外方側面、１６
・・・コアプレート、１７・・・内方側壁、１８，１８
Ａ・・・外方側壁、１９・・・底壁、２０・・・溝部、
２１・・・弾性シール材、２２・・・つめ部、２３・・
・かしめプレート、２４・・・空間、２６・・・切欠き
。 代理人 浅 村 皓 外４名 １ 第１図 第２図
の構造を示す図。 第６図は本発明コアプレート溝部外側側壁の構造を示す
断片斜視図、 第４図は第２図に示す従来構造における作業段階を示す
図であって、従来構造において発生するひずみを示す図
である。 １・・・本体、２，３・・・タンク、１０・・・タンク
端縁取付部、１１・・・内方作用面、１２・・・外方作
用面、１３・・・内方側面、１４・・・外方側面、１６
・・・コアプレート、１７・・・内方側壁、１８，１８
Ａ・・・外方側壁、１９・・・底壁、２０・・・溝部、
２１・・・弾性シール材、２２・・・つめ部、２３・・
・かしめプレート、２４・・・空間、２６・・・切欠き
。 代理人 浅 村 皓 外４名 １ 第１図 第２図
Claims (1)
- 金属製本体の上下端に密封装着したタンクを有し、各タ
ンクが取付側の端面周縁に沿って端縁取付部を有し、ま
た、前記本体の外周面に沿ってその上、下端付近にコア
プレートが設けてあり、各コアプレートの外周縁に沿っ
て前記タンクの端縁取付部を受は入れる溝部が形成して
あり、この溝部に前記タンク端縁取付部を嵌合させたと
きに、前記端縁取付部の内、外の側壁面が溝部の側壁内
面と係合するようになっており、かつ前記端縁取付部の
内側作用面と前記溝部の内底面との間に弾性シール材が
設置してあり、さらに、コアプレート溝部の側壁外面お
よび底壁外面と係合し、タンク端縁取付部の外側作用面
に向ってかしめられてタンク端縁取付部をコアプレート
に固着するかしめプレートを包含する熱交換器において
、前記タンク端縁取付部の外向き側壁面と係合している
、前記コアプレート溝部の外側側壁に切欠きを設けたこ
とを特徴とする熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18447481A JPS5886395A (ja) | 1981-11-19 | 1981-11-19 | 熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18447481A JPS5886395A (ja) | 1981-11-19 | 1981-11-19 | 熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5886395A true JPS5886395A (ja) | 1983-05-23 |
Family
ID=16153790
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18447481A Pending JPS5886395A (ja) | 1981-11-19 | 1981-11-19 | 熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5886395A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5195579A (en) * | 1992-07-20 | 1993-03-23 | General Motors Corporation | Integral tab lock and bracket assembly for headered tube condenser |
-
1981
- 1981-11-19 JP JP18447481A patent/JPS5886395A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5195579A (en) * | 1992-07-20 | 1993-03-23 | General Motors Corporation | Integral tab lock and bracket assembly for headered tube condenser |
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