JPS6137992Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は蝋付けを全く必要としない、例えば自
動車用暖房装置の温水放熱器などの熱交換器に関
するものである。

（従来の技術） 従来のこの種熱交換器としては、例えば実開昭
51−29365号公報に示されるように、互いに平行
に配設されたプレートフインを貫通、蝋付けした
チユーブの端部をそれぞれタンクに接続するため
に、該タンクはヘツダープレートの穴に弾性シー
ル材を挿入し、前記チユーブの端部を拡管して結
合すると共に、前記ヘツダープレート周縁部に溝
及び爪を形成し、該溝にはタンク３のカツプ状を
なす開口部の突出縁部を挿入し、前記爪は前記タ
ンク周縁突出部に形成した段部に係合させ、然る
後同係合部を外側から加熱して接合させ、さら
に、必要に応じてその外側に金属製補強部材を配
設するようにしたものがある。

（考案が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の熱交換器で
は、長期間使用により、弾性シール材を通して熱
媒（エンジン冷却水）が浸透し、チユーブとプレ
ートフインとの蝋付け部等の腐食を招くという問
題点があり、また、タンクを構成するヘツダープ
レート周縁部、殊に、溝部及び爪部とカツプ状体
との接合部が、タンク本体から外側へ突出してフ
ランジ状部の構成する格好となるため外形寸法が
大きくなり、しかも、この接合部には接合力を外
から加える必要があるため、同部をその外側から
挟圧するスペースを必要とし、さらに、同部接合
のためにこの熱交換器を加熱炉等に入れ、同接合
部の外側から加熱しなければならにいという問題
点がある。

ところで、一般に、チユーブに対してフインが
蝋付けされているものは、フイン及ぶチユーブの
材質がアルミニウム又は銅の場合、蝋付け加工で
加熱されることによつて組織が大きくなり、柔ら
かくなるため強度が低下するともに、耐腐食性が
損なわれるのを免れない。すなわち、加熱によ
り、素材の結晶粒体が大きくなり、粒界折出が生
ずる。アルミニウムは約300℃で結晶粒が粗くな
り、結晶粒界に不純物が集まりやすくなり、粒界
腐食を引き起しやすい。

また、チユーブとフインの蝋付けに使用される
蝋材はアルミニユウムと珪素の合金であり、蝋材
が集中して付着した部分は珪素の拡散が進んで、
より高温で蝋付けされると珪素の拡散された部分
では、珪素とアルミニユームの電位差により腐食
が進行してピンホールが生じ易く、熱交換器の耐
久寿命を短縮させる。

また、チユーブを結合支持するヘツダプレート
の周縁部が、タンク（カツプ状体）の周壁面より
も外方へ突出した状態でタンク開口部と熱溶着さ
せたものは、タンクとヘツダプレートとの結合部
が、その周壁部から外方へ突出してフランジ状部
が構成されることになるので、それだけ熱交換器
としての外形が大きくなる。すなわち、第６図な
いし第８図に示すように、従来のタンク２の接続
部に壁面から外方へ突出するフランジ２１が設け
られているものでは、これを空調装置のケース２
４の内部へ隙間なく密接させて組み込むために、
ウレタンなどからなるシール部材２３をタンク２
及び熱交換部４の壁面に巻き付ける必要があり、
その際フランジ２１部分に隙間２２が生じ、ケー
ス２４を流れる空気の一部が熱交換部４を通らず
隙間２２へ洩れ、また熱交換器１に巻き付けたシ
ール部材２３がフランジ２１の隙間部から剥がれ
やすいという問題がある。

さらに、自動車用空調装置の場合には設置スペ
ースが制約されるために、ケース２４に対して加
熱器としての熱交換器１及び該熱交換器１を通る
空気とバイパス空気との割合を加減する温度制御
用シヤツタ２６が、第８図に示すような関係に配
置される場合には、取入れ空気を熱交換器１へ導
く通路面積Ａが熱交換器１の壁面から突出するフ
ランジ２１によつて狭められるという問題もあ
る。特に、実際の車両においては、通路Ａの幅が
20mmに対してフランジ２１の突出長さが５mmとい
う場合もあり、フランジ２１による通路Ａの通風
抵抗が大きなものとなる。

また、前述の従来例では、ヘツダープレートの
周縁に形成した爪を、タンク（カツプ状体）開口
端部のフランジ状部に巻き込むように押え（加圧
し）ながら加熱溶着させる場合、タンクの壁端面
に一体的に配設された温水弁や曲折した配管な
ど、その周壁から外方へ突き出ている付属品が邪
魔になり、爪を押えるためのプレス型を複雑に
し、時には操作不能を招くことがあり、工程の自
動化に支障をきたす。つまり、ヘツダープレート
とタンクとを結合する場合にフランジ部を両側か
らプレス型などで強く挟む必要があるが、付属品
が邪魔となつて押え型をフランジ部へ持ち来たせ
ないことがある。

本考案は、このような従来例に鑑み、タンク内
側分割体の管孔とチユーブ及びプレートフインと
チユーブとの接合部を、蝋付けなどの加熱接合に
よることなく、何れもチユーブの拡管により接合
し、また、タンクを外周に段部のない筒状の内側
分割体と外側分割体とを、圧力と振動とによる摩
擦溶着で構成することにより、前記のような問題
点のない熱交換器を提供しようとするものであ
る。

（問題点を解決するための手段） 本考案は前記の問題点を解決するために、プレ
ートフインの円筒部に挿通したチユーブを拡管し
て密着させた熱交換部と、該熱交換部の両側部に
配設され、前記チユーブの端部に接続された一対
の内側割分割体に一対の外側分割体が接合され、
外周が段部のない筒状に形成された一対の合成樹
脂製タンクとからなり、前記一対の内側分割体の
底壁管穴にガスケツトを介して前記チユーブの端
部が拡管によりそれぞれ接合され、前記一方の合
成樹脂製タンクの内側分割体と外側分割体とが、
それぞれの隔壁により区画された入口室及び出口
室を有し、前記内側分割体及び外側分割体の筒状
周壁及び隔壁の平面状端部が圧力と振動とにより
摩擦溶着されると共に、前記一方の合成樹脂製タ
ンクの入口室及び出口室に熱媒体の入口管及び出
口管を形成したものである。

（作用） 一方のタンクの隔壁により区画された入口室
に、入口管から流入する熱媒は、同室に開口する
チユーブ、他方のタンク、他のチユーブを介して
一方のタンクの出口室に戻り、その出口管から排
出されるように循環し、この間チユーブを拡管し
て装着した多数のプレートフインより放熱し、同
部を通過する空気を加熱する等、所要の熱交換を
するものである。

（実施例） 以下、図示の実施例について説明する。

熱交換器１は第１図ないし第３図に示すよう
に、チユーブ１１とプレートフイン１０とからな
る熱交換部４と、その両端部に接続したタンク
２，３とからなつており、この熱交換部４は、前
後２列の水平なチユーブ１１，１１が上下方向に
間隔を存して配列されており、タンク３において
これらのチユーブ１１，１１が互いに連結され
る。一方、タンク２の内部は上下方向、すなわち
タンクの長手方向に延びる隔壁９，１９によつ
て、前方側に入口管５を有する入口室が、後方側
に出口管６を有する出口室がそれぞれ区画されて
おり、前列のチユーブ１１，１１が入口室におい
て、また後列のチユーブ１１，１１が出口室にお
いて、それぞれ互いに連通されている。そして、
入口管５からタンク２の入口室に入つた熱媒は、
上下多段に配置された前列のチユーブ１１，１１
を経てタンク３に入り、ここから折り返して後列
のチユーブ１１，１１を経てタンク２の出口室へ
と貫流し、熱交換部４を矢印Ｘ方向（チユーブ１
１，１１と直角方向）に横切る空気を加熱するよ
うになつている。

第２図に示すように、プレートフイン１０には
チユーブ１１を貫通させる穴が多数設けられ、こ
の穴にはプレス絞り加工によつて所定の長さの円
筒部１０ａが一体に形成されており、プレートフ
イン１０相互の間隔を一定に保つようになつてい
る。アルミニユーム、銅又はそれらの合金などか
らなるチユーブ１１，１１が、多数平行に並べら
れたアルミニユームなどの材料からなるプレート
フイン１０の円筒部１０ａに挿通され、チユーブ
１１を拡管することによりプレートフイン１０，
１０……にチユーブ１１，１１を密着させて熱交
換部４が形成される。

そして、一方のタンク２は、端部が平面状をな
す筒状周壁２aa及び隔壁１９を有する外側分割体
２ａと、端部が平面状をなす筒状周壁２bb及び
隔壁９を有する内側分割体２ｂとからなり、両分
割体２ｂ，２ａは、熱交換部４のチユーブ１１，
１１を内側分割体２ｂに接合した後、それぞれの
平面状をなす筒状部２bb，２aa及び隔壁９，１
９端部が、互いに摩擦により接合される。分割体
２ａ，２ｂは、例えばガラス繊維を混入した６・
６ナイロンなどの合成樹脂材料をもつて成形され
る。内側分割体２ｂの平面状をなす底壁部に、チ
ユーブ１１を挿通するための管孔１４が形成され
る。この管孔１４に装着されるシール部材として
のガスケツト１３は、第３図に示すようにゴム又
は合成ゴムなどにより構成され、該ガスケツト１
３はフランジ１３ａの両側に円筒部１３ｂ，１３
ｃを一体に備えており、前記円筒部１３ｃが管孔
１４に挿通されるようになつている。すなわち、
前述した熱交換部４のチユーブ１１の端部がガス
ケツト１３を介して内側分割体２ｂの管孔１４に
挿通され、チユーブ１１の端部（第１の拡管部）
１６を拡管することにより、ガスケツト１３を介
して管孔１４に密着され、さらに、端部（第２の
拡管部）１７を拡管することにより、分割体２ｂ
とチユーブ１１の端部とが液密を保つように密着
固定されるのである。なお、この第１の拡管部１
６と第２の拡管部１７とは同時に加工することが
できる。

内側分割体２ｂの中央部にタンク２の長手方向
に延びる隔壁９が一体に構成される。そして、平
面状に形成された内側分割体２ｂの筒状部２bb
の端部に、これも平面状に形成された外側分割体
２ａの筒状部２aaの端部を突き合わせ、同時に前
記隔壁９の平面状をなす端部を外側分割体２ａの
隔壁１９の平面状をなす端部に突き合せ、かつこ
れらの突き合せ部８を摩擦溶着させることにより
タンク２が形成される。この摩擦溶着は接着され
る両分割体２ａ，２ｂに圧力を加えて押圧する共
もに、平面状をなす接着面と平行な方向に電磁力
などによる振動を与えることにより、突き合せ部
８に摩擦熱を発生せしめ、両分割体２ａ，２ｂの
筒状部２aa，２bb及び隔壁１９，９の平面状を
なす端部当接面を、同時に摩擦溶融接着するもの
である。

なお、この加圧と振動とによる摩擦溶着の際、
両分割体２ａ，２ｂの筒状部２aa，２bbの摩擦
溶着部外側にバリの生ずることがあるが、このバ
リは簡易に除去でき、結局、このタンクの外周
は、実質上、段部のない筒状に構成される。

また、チユーブ１１の他端部にも、同様にタン
ク３が接続される。

なお、この実施例のガスケツト１３は、第４図
に示すように、帯状体１３ｄによつて互いに一体
に形成し、これを内側分割体２ｂの各管孔１４に
係合させるようにしてもよい。

上述した実施例では、チユーブ１１は断面円形
のものが用いられているが、第５図に示す実施例
では、チユーブ１１として遍平なものが用いられ
る。すなわち、チユーブ１１の断面は空気の流れ
の方向Ｘと同じ方向に遍平に押し潰された形のも
のが用いられる。このプレートフイン１０には切
起しを施してルーバ３１，３２が設けられる。こ
のルーバ３１，３２の切起し角は空気の流れ方向
に対して鋭角又は鈍角をなし、適宜位置に配置さ
れている。このようにして、チユーブ全体の伝熱
面積が拡大されるとともに、プレートフイン１０
に施したルーバ３１，３２によつて各空気通路相
互間で空気の熱交換がなされる。このような遍平
なチユーブを用いる場合においても、拡管加工に
よつてチユーブ１１とフイン１０とが固く結合さ
れ、また、タンク２の外側分割体２ａと内側分割
体２ｂとの結合についても第２図に示す実施例と
同様である。

なお、この実施例によれば、タンク２が錆ない
合成樹脂材料で構成されており、このタンク２と
アルミニユームなどからなるチユーブ１１の端部
とが、ガスケツト１３を介して拡管加工により液
密に結合されたものであるから、仮にこの結合部
に異物が滞留しても、結合部が錆びる恐れはな
い。

（考案の効果） 本考案は上述のように、プレートフインの円筒
部に挿通したチユーブを拡管して密着させた熱交
換部と、その両側部に配置され、前記チユーブの
端部に接続した合成樹脂製タンクとからなり、該
合成樹脂製タンクの一方は、端部が平面状をなす
筒状周壁及び隔壁を備えると共に、その底壁管穴
にガスケツトを介して前記チユーブの一端を拡管
して接合した内側分割体と、該内側分割体の前記
平面状をなす筒状周壁及び隔壁の端部に摩擦溶着
した筒状周壁及び隔壁を備える外側分割体とから
なり、かつ前記外側分割体の隔壁により区画され
た入口室側及び出口室側に、熱媒体の入口管及び
出口管をそれぞれ形成したものであるから、次の
ような効果を得られる。

(a) タンク内側分割体の管孔とチユーブ及びプレ
ートフインとチユーブとが、何れもチユーブの
拡管により接合され、これらの接合部に蝋付け
構造をなくしたので、加熱工程におけるチユー
ブ及びプレートフイン用材料としてのアルミニ
ユーム又は銅の強度を低下させたり、アルミニ
ユームの場合は素材の組織変化により粒界腐食
を起すことがない。しかも、拡管された素材に
は加工硬化を生じ、機械的強度が高くなり、耐
久性が向上する。

(b) 接合部に蝋付け構造がないので、両者間に蝋
付け加熱による粒界折出が粒界腐食などによる
悪影響がなく、蝋付け構造のものに比べて材料
の選択が自由である。つまり、特殊なアルミニ
ユーム合金を用いることなく一般的なアルミニ
ユーム材料を使用でき、プレートフインとして
一般的なアルミニユーム材料を使用できるの
で、材料費の節約と軽量化に役立つ。

(c) タンクの内側分割体及び外側分割体が、摩擦
溶着によつて突き合せ溶着され、しかも、タン
ク外側に突出するフランジ部がないので、熱交
換器全体としての奥ゆき及び高さを、それぞれ
縮小できるばかりでなく、隔壁を内側分割体及
び外側分割体とそれぞれ一体に合成樹脂材料に
より成形したので、熱交換器のタンクの部品点
数を削減し、その構造を簡易化し、製造コスト
を低下させることができる。

(d) チユーブとプレートフイン、チユーブとタン
ク内側分割体とを、チユーブの拡管により接合
し、また、タンクの内側分割体と外側分割体と
の筒状周壁及び隔壁の平面状端部を当接させ、
該平面状端部を摩擦溶着させたものであり、炉
など外部からの加熱設備を必要としないから、
その製造工程及び製造設備を簡易化でき、安価
に提供できる。

(e) タンクの内側分割体と外側分割体を平面状を
なす端部で突き合せ摩擦溶着する構造としたか
ら、その接合の際、振動に併せてタンクの端面
に押圧力を加えるだけでよく、仮にタンクの端
壁に側壁から突出する付属品が一体的に設けら
れる場合であつても、外側分割体と内側分割体
との突き合せ部に押付力を加える際の妨げにな
らず、外側分割体の外部形状の如何を問わず摩
擦溶着加工を容易に行える。

(f) タンクが内側分割体及び外側分割体として構
成されたものを摩擦溶着により一体化したもの
であるから、拡管加工の際に使用する潤滑剤と
しての油を除去するための酸洗いや防錆処理に
使用する薬品類を完全に排除することができ、
従つて薬品類の残存による腐食を招く恐れがな
い。

(g) タンクの内側分割体と外側分割体とに、周壁
及び隔壁を形成したから、該両分割体が比較的
剛性の大きなものものとなり、チユーブの端部
拡管による内側分割体の管穴への取付け時にそ
の破損を招く恐れがなく、また、タンク外壁部
へ外力が加わつてもタンクに変形の生ずること
がなく、さらに、チユーブ端部の拡管によりガ
スケツトを介して内側分割体に装着する場合に
おける、内側分割体の強度維持を期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る熱交換器の斜視図、第２
図はその水平断面図、第３図はガスケツトについ
ての一実施例の斜視図、第４図はガスケツトにつ
いての他の実施例の斜視図、第５図はプレートフ
インとチユーブとの他の実施例を示す側面図、第
６図は従来の熱交換器の斜視図、第７図は同熱交
換器の要部拡大断面図、第８図は同熱交換器の取
付状態を示す横断面図である。 １……熱交換機、２，３……タンク、２ａ……
外側分割体、２aa，２bb……筒状周壁、２ｂ…
…内側分割体、４……熱交換部、５……入口管、
６……出口管、８……接合部、９……隔壁、１０
……プレートフイン、１０ａ……円筒部、１１…
…チユーブ、１３……ガスケツト、１４……管
穴、１６，１７……拡管部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. プレートフインの円筒部に挿通したチユーブを
   拡管して密着させた熱交換部と、該熱交換部の両
   側部に配設され、前記チユーブの端部に接続され
   た一対の内側割分割体に一対の外側分割体が接合
   され、外周が段部のない筒状に形成された一対の
   合成樹脂製タンクとからなり、前記一対の内側分
   割体の底壁管穴にガスケツトを介して前記チユー
   ブの端部が拡管によりそれぞれ接合され、前記一
   方の合成樹脂製タンクの内側分割体と外側分割体
   とが、それぞれの隔壁により区画された入口室及
   び出口室を有し、前記内側分割体及び外側分割体
   の筒状周壁及び隔壁の平面状端部が圧力と振動と
   により摩擦溶着されると共に、前記一方の合成樹
   脂製タンクの入口室及び出口室に熱媒体の入口管
   及び出口管を形成したことを特徴とする熱交換
   器。