JPS6227353B2 - - Google Patents

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JPS6227353B2
JPS6227353B2 JP54132146A JP13214679A JPS6227353B2 JP S6227353 B2 JPS6227353 B2 JP S6227353B2 JP 54132146 A JP54132146 A JP 54132146A JP 13214679 A JP13214679 A JP 13214679A JP S6227353 B2 JPS6227353 B2 JP S6227353B2
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Japan
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tube
header plate
heat exchanger
fin
collar
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JP54132146A
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Shogo Kurachi
Masami Tamura
Akio Ueda
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Denso Corp
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NipponDenso Co Ltd
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    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/04—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates
    • F28F9/16—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • F28D1/053—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • 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
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半田付けを用いずに拡管やめ等の機
械的結合法により組立てられるソルダレス型熱交
換器に関するもので自動車用ラジエータ、空調用
温水放熱器等に用いて好適である。
そして本発明は、製作が極めて容易で、かつ低
価格であり、しかも十分な耐久力を備えた熱交換
器を提供することを目的とする。
以下本発明を図に示す実施例について詳述す
る。第１図および第２図は本発明熱交換器を自動
車用ラジエータに適用した一実施例を示すもの
で、１は軽量で伝熱性のよい金属、たとえばアル
ミニウム製のチユーブである。２はアルミニウム
製のプレートフインでチユーブ１を挿入するため
のカラー付穴部２ａが予めチユーブ１本数に対応
した数設けてあり、この穴部２ａはチユーブ１よ
り0.2〜0.4mm程度大きくしてある。フイン形状に
ついては任意の図示しないルーバを設けてフイン
の熱伝達率を向上させるようにしてある。
また５はアルミニウム製ヘツダープレートでチ
ユーブ固定用のカラー付穴部５ａを有しており、
この穴部５ａはフイン２の穴部２ａよりわずかに
大きく成形してある。そして前記チユーブ１とフ
イン２とによりコア部１０が形成されており、チ
ユーブ拡管により、同時にフイン２とヘツダープ
レート５は各々のカラー部２a′，５a′がチユーブ
１の外表面と金属接触して固定される。
３，４は樹脂例えば強化材としてガラス繊維を
入れたナイロン樹脂の成形品よりなるタンクで、
上部の樹脂タンク３には入口パイプ３ａ、注水口
パイプ３ｂ、車体への取付ブラケツト３ｃ等が一
体成形されている。また下部の樹脂タンク４には
出口パイプ４ａ、車体への取付脚４ｂ等が一体成
形されている。
なお、チユーブ１、フイン２、およびヘツダー
プレート５の材質としてはアルミニウム製を用い
るが、具体的にはA1050、A3003のアルミニウム
あるいはアルミニウム表面に儀牲腐食効果を有す
る72S等のZn、Mnなどを含んだ層を設けた合金
材が好適である。またヘツダープレート材料につ
いてはA5052等のアルミニウム材料を使用し、チ
ユーブ１に使用する材料以上の剛性、機械的強度
を有したものが好適である。
６はタンク３，４の開口端３ｄとヘツダープレ
ート５の周縁部５b′との間に介在される弾性シー
ル材である。
そして、上記構成よりなる熱交換器では、入口
パイプ３ａから上部のタンク３内にエンジン冷却
水が流入し、ここから各チユーブ１内にエンジン
冷却水が分配され、チユーブ１を流れる間にエン
ジン冷却水は図示しない送風機によつて送風され
る冷却空気と熱交換され、下部タンク４を経て出
口パイプ４ａからエンジン側に戻るようになつて
いる。
次に、上記実施例の熱交換器の組立方法を説明
すると、まず、チユーブ挿入用のカラー付穴部２
ａと、その中間部に設けられた図示しないルーバ
とを一体にて成形したプレートフイン２を必要枚
数積層しこのプレートフイン２の積層体の両側に
ヘツダープレート５を配する。その後チユーブ１
を積層されたプレートフイン２およびヘツダープ
レート５、の穴部２ａ，５ａの中に挿入する。次
に、このチユーブ１内に任意の拡管治具（図示せ
ず）を挿入して、この治具でもつてチユーブ１を
拡管し、フイン２およびヘツダープレート５を固
定する。すなわちフイン２およびヘツダープレー
ト５の各カラー部２a′，５a′の内表面とチユーブ
端部１ａの外表面とを同時に圧接触させて固定す
る。
その後、ヘツダープレート５の周縁部５ｂとタ
ンク３，４の端部３ｄとの間に弾性シール材６を
介在させ、周縁部５ｂの先端突出部５b′をタンク
３，４の開口端部３ｄ上にめることにより、ヘ
ツダープレート５，５とタンク３，４とを水密的
に結合する。
これにより、第１図図示の熱交換器全体の組立
てを終えることができる。
次に、本発明の要部であるヘツダープレートカ
ラー穴部５ａの構成機能について第３図に基づい
て述べる。本発明の如き熱交換器ではチユーブ１
の端部１ａとヘツダープレート５のカラー部５
a′との接触状態の良否がチユーブ１とヘツダープ
レート５の固定、シール性機能の良否となる。す
なわちチユーブ端部１ａとヘツダープレートカラ
ー部５a′との拡管後のＣ点〜Ｂ点までの結合面Ａ
ににおける隙間およびチユーブ１外表面に与える
ヘツダープレートカラー部５a′の面圧ないし分布
が適正に保たれなければならない。
また特に自動車用ラジエータとして使用する場
合には、エンジン冷却水の温度変化に伴なう静的
な内部圧力の繰返し変動および自動車の走行に伴
なう振動、捩り等の機械的な負荷が加わり、これ
らの負荷に対して適応するためにもチユーブ１と
ヘツダープレート５との結合は十分になされる必
要がある。
そのため本発明では、第３図に示すように、ヘ
ツダープレートカラー部５a′の外周にその深さｌ
がヘツダープレート５の板厚以下となるＵ字形溝
５ｂを環状に形成している。なお、第３図でＸ，
Ｙはヘツダープレート５の板厚を示す仮想線であ
る。また、ヘツダープレートカラー部５ａとチユ
ーブ端部１ａの結合面Ａのうち最もフイン２側と
なる部位Ｂは、ヘツダープレート５のタンク４側
面相当位置（仮想線Ｘで示す位置）よりもフイン
２側となるようにしてある。勿論ヘツダープレー
トカラー部５a′とチユーブ端部１ａとは平行にな
るように形成してあり、結合面Ａは完全に密着す
るようになつている。
従つて、結合面Ａは第４図に示すように溝５ｂ
部分の弾性変形に伴なう応力を受けることになつ
て、Ｂ点で最大面圧を発生するとともに、全結合
面Ａにおける面圧も相当高くなつており、しかも
面圧は結合面Ａの一部で急変することがない。
特に熱交換器が外部より機械的な荷重を受けた
ような場合にはこの溝５ｂの弾性変形によつて外
力を吸収軽減させることができ、熱交換器の耐久
力も大幅に向上することになる。
なお、ここで溝５ｂの深さｌをヘツダープレー
ト５の板厚以下としたのは、第５図に示すように
溝５ｂの深さｌをフイン２側の仮想線Ｙより深く
したのでは溝５ｂ部分の弾性力が十分に活かされ
なくなつて、結合面Ａの面圧が上記のものほど十
分に活用されなくなるからである。同様に結合面
の最もフイン２側となる部位Ｂを仮想線Ｘより更
にフイン２側としたのも溝５ｂの弾性力が十分に
活かされるようにするためである。
第６図および第７図は従来の熱交換器のヘツダ
ープレート５とチユーブ１との結合部を示すもの
であるが、ここで第６図図示のものはヘツダープ
レートカラー部５ａとチユーブ端部１ａとの結合
面に弾性シール材６を介在させており、従つて外
力に対する緩衝作用は十分得られるが、部品点数
が増えることになつて製造が困難となると共に製
品コストも上昇し、更に製品重量も増加するとい
う欠点がある。また、弾性シール材６は一般にゴ
ム系の高分子加合物材料よりなるため、高温環境
や薬品環境の下では十分な耐久力が得られないこ
とになる。
一方、第７図図示のものは、ヘツダープレート
カラー部５ａとチユーブ端部１ａとの間を直接金
属接触させるため、部品点数増加等の欠点はない
が溝５ｂを備えないため外力を良好に吸収軽減さ
せることができず、外力に対する耐久力が弱くな
るという欠点がある。
また、第７図のものではカラー部５a′の外周に
溝５ｂ部といつた弾性変形を行なう部品が備わつ
ていないため、チユーブ拡管の際にチユーブ端部
１ａに生じる永久変形量をヘツダープレートカラ
ー部５a′の弾性変形領域内で力学的にバランスさ
せることが非常に困難となつて製作に非常に高精
度な条件が必要となる。そのため製作が困難とな
るのみならず、上記力学的バランスが崩れた場合
には結合面の面圧が不足してシール性が悪くなる
という問題点がある。
更に第７図のものでは結合面Ａの面圧が途中で
急変するため特に自動車用ラジエータのように振
動や捩りを常時受ける環境下で使用される場合に
は、この面圧が急変する部位でヘツダープレート
５が疲労し、耐久力を劣化させるといつた問題が
生じる。
それに対して本発明熱交換器では上述したよう
にヘツダープレートカラー部とチユーブ端部とを
直接金属接触させているため部品点数も増加せず
しかも耐温性・耐薬品性にも優れたものとなり、
かつ、カラー部の周りに溝を設けているため、こ
の溝の弾性変形によつて外力を吸収軽減できると
ともにチユーブ拡管も高精度な条件が不要となつ
て極めて容易に行なえるといつた優れた効果を有
する。
なお、上述の例では溝５ｂをＵ字形としたが溝
５ｂの形状はＶ字形等他の形状としてもよいこと
は勿論であり、またチユーブ１の断面形状も円形
に限らず楕円形としても同様の作用効果は得られ
る。
また、第８図に示すように溝５ｂをタンク４側
に凹ませるようにしてもよく、この場合には上述
した理由により結合面Ａの最もタンク４側となる
部位Ｃをヘツダープレート５のフイン２側面（仮
想線Ｙ）よりもタンク４側とするのが望しい。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明熱交換器の一実施例を示す正面
図、第２図は第１図図示熱交換器のヘツダープレ
ート・チユーブの連結部分を示す断面図、第３図
は第２図の要部拡大断面図、第４図ないし第７図
はヘツダープレートとチユーブとの結合部分およ
び結合面の面圧を示す図で、第４図は第１図図示
熱交換器を、第５図は本発明熱交換器の他の実施
例を、第６・第７図は従来の熱交換器をそれぞれ
示す。第８図は本発明熱交換器のヘツダープレー
ト・チユーブ連結部分の他の実施例を示す断面図
である。 １……チユーブ、２……プレートフイン、３，
４……タンク、５……ヘツダープレート、５ａ…
…穴部、５a′……カラー部、５ｂ……溝。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 一対のタンクと、このタンクの開口端に固定
    されたヘツダープレートと、このヘツダープレー
    トを貫通して、前記一対のタンク間を連結するチ
    ユーブと、このチユーブ周囲に配設されたプレー
    トフインとを具備し、チユーブ拡管により、前記
    チユーブと前記フイン及び前記チユーブと前記ヘ
    ツダープレートとを結合する熱交換器において、
    前記ヘツダープレートの前記チユーブが貫通する
    穴部周辺にカラー部を形成すると共に、前記ヘツ
    ダープレートのうち、このカラー部外周にその深
    さが前記ヘツダープレートの肉厚以下のものであ
    る環状溝を設け、前記チユーブ端部と前記カラー
    部との間は、チユーブ拡管による金属接触のみに
    よつて接合し、前記チユーブと前記カラー部との
    結合面のうち、前記環状溝の突出方向側の端面部
    位は、前記ヘツダープレートの一表面及び他表面
    の延長面間に位置している熱交換器。 ２ 前記環状溝は、前記フイン側に凹んだもので
    あり、かつ前記チユーブ端部と、前記カラー部と
    の結合面のうち、最も前記フイン側の部位は、前
    記ヘツダープレートの前記タンク側面よりも前記
    フイン側に位置するように構成されていることを
    特徴とする特許請求の範囲第１項記載の熱交換
    器。 ３ 前記環状溝は、前記タンク側に凹んだもので
    あり、かつ前記チユーブ端部と前記カラー部との
    結合面のうち、最も前記タンク側の部位は、前記
    ヘツダープレートの前記フイン側面よりも前記タ
    ンク側に位置するように構成されていることを特
    徴とする特許請求の範囲第１項記載の熱交換器。
JP13214679A 1979-10-12 1979-10-12 Heat exchanger Granted JPS5656595A (en)

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