JPS633195A - 熱交換器 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は例えば自動車用のラジェータ等に用いられる
熱交換器、特に熱交換器を構成するタンク部とチューブ
との接続構造の改良に関する。

なおこの明細書において、アルミニウムの語はアルミニ
ウム合金を含む意味において用いる。

従来の技術 上記のような用途に用いられる熱交換器、特に自動車用
のラジェータは、熱交換媒体流通用の複数本のチューブ
が平行状に配設されるとともに、各チューブの両端が熱
交換媒体貯溜用のタンク部にそれぞれ接続され、チュー
ブを流通する熱交換媒体とチューブ間に形成されたフィ
ンを含む空気流通間隙との間で熱交換を行うようになさ
れている。

而して、かかるラジェータにあっては、従来前記タンク
部として樹脂等の成形品が用いられており、またこのタ
ンク部と各チューブとの接続は従来タンク部とチューブ
との間にヘッダープレートを介在せしめて行われている
のが一役的であった。

かかる従来のラジェータの一例を第９図及び第１０図に
示す。これらの図において、（６１）は金型成形によっ
て製作された断面ハ状の樹脂製タンク部、（６２）は偏
平状のチューブ、（６３）は長さ方向に等間隔にチュー
ブ挿入孔（６４）を有するとともに、周端にタンク嵌込
み用の凹部（６５）を有するヘッダープレートである。

この熱交換器においてタンク部（６１）とチューブ（６
２）との接続は次のようにして行われている。

即ちまず、予めチューブ（６２）とフィン（６６）とを
交互に並べてセットされたコア部を用意し、このコアの
チューブ先端にヘッダープレート（６３）の装入孔（６
４）を差込み、拡管後ろう付や溶接によりチューブ（６
２）をヘッダーブレー１−　（Ｅｉ３）に接合する。次
いでシール用の０リング（６７）をヘッダープレート（
６３）の周端凹部（６５）に装着する。続いてタンク部
（６１）をその下端面がＯリング（６７）に当接するよ
うに前記凹部（６５）に嵌込み、しかるのちヘッダープ
レート周縁のかしめ片（６８）をタンク部側に屈曲して
タンク部（６１）の突出部（６１ａ　）上面を押えて固
定する。

発明が解決しようとする問題点 ところが上記のような従来のラジェータでは、タンク部
（Ｓｌ）とチューブ（６２）との接続のためにヘッダー
プレート（８３）やＯリング（６７）を必要とするため
部品点数が多くなり、部品管理が面倒でコストも高くつ
くものであった。しかもタンク部（６１）の取付は前に
、拡管、ろう付、溶接等によってチューブ（６２）をヘ
ッダープレート（６３）に接合しなければならないこと
も相俟って、製造工数が多く製作に時間がかかり、生産
性の点で必ずしも満足すべきものではなかった。

しかもタンク部（６１）が比較的形状の複雑な合成樹脂
成形品であるために、その製作用の金型費が高価につき
、ひいては製品コストがますます高くなるというような
欠点があった。

この発明は、タンク部（６１）とチューブ（６２）との
接続に関して派生する上記のような問題を一挙に解決し
うるとともに、熱交換効率に優れかつ見栄えの良い熱交
換器の提供を目的とする。

問題点を解決するための手段 而してこの発明は、中空押出型材をもってタンク部が形
成され、該タンク部に長さ方向の仕切壁が設けられるこ
とによりタンク部内にチューブ固定用樹脂充填空間が形
成されると共に、タンク部外壁及び仕切壁を貫通して前
記樹脂充填空間を横断する状態にチューブの端部が挿入
され、かつ前記充填空間に樹脂が注入充填されることに
よりタンク部とチューブが接合固定されてなり、しかも
チューブの挿入端近傍がタンク部に長さ方向に設けられ
た凸部により隠蔽されてなることを特徴とする熱交換器
を要旨とする。

実施例 次にこの発明の構成を図示実施例に基いて説明する。

この実施例は本発明を自動重用のラジェータに適用した
場合を示すものである。

第１図〜第６図に示すように、このラジェータは、チュ
ーブ（１）とコルゲートフィン（２）とが交互に複数段
積層されて熱交換部（３）が形成され、該熱交換部にお
ける最外側のコルゲートフィンの外側に２個のサイドピ
ース（４）（４）が配設されるとともに、チューブ（１
）の長さ方向の両端には２個のタンク部（５）（５）が
配設され、かつ各チューブ（１）の両端はそれぞれのタ
ンク部に接続されている。

前記チューブ（１）はアルミニウム製電縫管をもって形
成されるとともに、第１図、第３図及び第４図に示すよ
うに、両端部を除く中間部が偏平管部（１ａ）に形成さ
れる一方、両端部は縮径部（１ｂ）を介して所定長さに
わたって拡管されて円管部（１ｃ）に形成されている。

前記タンク部（５）はアルミニウム製中空押出型材をも
って形成されたものである。このタンク部（５）は断面
形状において、第１図及び第３図に示すように、その外
周壁（５ａ）のうちのチューブ（１）側の外壁を除く他
の３壁が略長方形の３辺を形成するとともに、チューブ
側の外壁は中間部が内側へ退入して退入壁（５ｂ）とな
されている。そしてこの退入壁（５ｂ）の存在により退
入壁の外側に凹部（６）が形成されるとともに、退入壁
の両側に外壁の曲折部からなる凸部（５ｃ）　　（５ｃ
）が形成されている。またタンク部（５）は長さ方向に
断面コ字状の仕切壁（５ｄ）を有し、この仕切壁（５ｄ
）によってタンク部外周壁（５ａ）による囲繞空間が、
退入壁（５ｂ）と仕切壁（５ｄ）との間に形成された樹
脂充填空間（７）とそれ以外の熱交換媒体貯溜用空間（
８）とに分割されている。さらに退入壁（５ｂ）および
これに対向する仕切壁（５ｄ）には、チューブ（１）の
円管部（１ｃ）の外径に略等しい直径を有するチューブ
挿入孔（９）（９）が、各チューブの配置間隔に対応し
て列設されている。そして各チューブ（１）は、偏平管
部（１ａ）の幅方向を空気流通方向に一致する向きにし
て、両端の円管部（１ｃ）を各タンク部（５）の退入壁
（５ｂ）及び仕切壁（５ｄ）の挿入孔（９）に挿入され
ることにより、退入壁（５ｂ）及び仕切壁（５ｄ）を貫
通し樹脂充填空間（７）を横断する状態となるように配
置されるとともに、樹脂充填空間（７）に注入充填され
た樹脂（ｌＯ）を介してタンク部（５）（５）に強固に
接続固定されている。この接続状態において、チューブ
（１）の円管部（１ｃ）先端は仕切壁（５ｄ）端面にほ
ぼ合致してその開口部は熱交換媒体貯溜用空間（８）に
臨んでおり、かつ円管部（１ｃ）の後端は退入壁（５ｂ
）の外面にほぼ合致するとともに偏平管部（１ａ）の前
端はタンク部の凸部（５ｃ）外面にほぼ合致し、チュー
ブ（１）の縮径部（１ｂ）がタンク部（５）の凹部（６
）に収容状態となされている。

タンク部（５）の樹脂充填空間（７）に充填された前記
樹脂（１０）は、前述のようにタンク部（５）とチュー
ブ（１）とを接続固定する役割を果す。この樹脂（１０
）は液体状態で樹脂充填空間（７）に注入後に硬化され
たものである。

また樹脂の注入はこの実施例の場合、タンク部（５）の
両端開口部（５ｅ）を閉塞するエンドプレート（１１）
の−方に設けた注入孔（１２）から行われたものである
。かかる樹脂（１０）としては、タンク部（５）とチュ
ーブ（１）との充分な接合力を発揮し、あるいは注入作
業性の良いものであれば任意のものを採用可能であるが
、特に好適なものとしてエポキシ樹脂をあげうる。

前記コルゲートフィン（２）はアルミニウムにて製作さ
れ、−楔板が連続的に等間隔で湾曲状に折返された波板
状の構造を有しており、好適には各垂直壁部にルーバー
を切起こし形成したものが用いられる。このコルゲート
フィン（２）は、隣接チューブ（１）（１）の間隔より
もわずかに高いフィン高さを有し、かつチューブの偏平
管部（１ａ）の長さにほぼ相当するフィン長さを有する
ものに設計されている。そして第４図に示すように、フ
ィン（２）の両端を偏平管部（１ａ）の両端に合致され
た状態で、かつ該コルゲートフィン間を流れる空気の方
向がチューブ（１）を流れる熱交換媒体の方向に対して
直交する向きに配設固定されている。かかるフィン（２
）の取付は状態においては、熱交換部（３）の両端すな
わちチューブ（１）の偏平管部（１ａ）前端と円管部（
１ｃ）後端の間に第４図において示すようにフィンの非
存在部（Ｐ）が生じる。而して該非存在部（Ｐ）は、前
記タンク部（５）の退入壁（１ｂ）両端に形成された凸
部（５ｃ）　　（５ｃ）によって両面側から被覆される
こととなる。従ってこれにより、該凸部（５Ｃ）による
被覆がない場合にフィンの非存在部（Ｐ）において生じ
るいわゆる風波は現象、すなわち流通空気が熱交換にほ
とんど寄与することなく無抵抗に通過してしまう現象を
防止でき、流通空気をすべてフィン（２）の存在する領
域を通過せしめることができ、熱交換効率の向上に寄与
するものとなる。のみならずチューブ（１）とタンク部
（５）との接合部が隠蔽されることとなり、外観上も見
栄えのよいものとなる。

前記サイドピース（４）は第３図及び第５図に示すよう
に、幅細の中間片（４ａ）の両側縁に連続して直角折曲
げ状態に設けられた側片（４ｂ）（４ｂ）と、該側片（
４ｂ）に連続して直角折曲状態に設けられた折曲片（４
ｃ）　　（４ｃ）とにより、所定長さを有する断面口状
のものに形成されている。かつ前記中間片（４ａ）の長
さ方向の両端には該中間片に連続する突出状の差込片（
４ｄ）（４ｄ）が形成され、さらにこの差込片に１個の
円形の抜は止め孔（４ｅ）が穿設されている。このサイ
ドピース（４）もアルミニウム製である。

そして、かかるサイドピース（４）は中間片（４ａ）が
内側すなわち熱交換部（３）側に位置する状態にして、
前記差込片（４ｄ）をタンク部（５）の退入壁（５ｂ）
に設けた対応挿入孔（１４）に挿入され、チューブ（１
）と同じく樹脂（１ｏ）によってタンク部（５）に接合
されている。ここで前記抜は止め孔（４ｅ）は、首孔（
４ｅ）への樹脂（１０）の進入によりサイドピース（４
）の抜は止め効果を生じさせるためのものである。

なお、抜は止め孔（４ｅ）は１個に限定されるものでは
なく、２個あるいはそれ以上設けても良い。また孔の形
状は円形に限らず他の形状でも良い。

なお第２図において、（１５）は熱交換媒体の温度検出
用センサーの取付ボスであり、押出後タンク部（５）を
２次加工して設けられたものである。また（１６）は熱
交換媒体流入パイプ、（１７）は同流出パイプ、（１８
）はフィラーネック、（１９）はラジェータを所期位置
に取付けるためのブラケットであり、これらはチューブ
（１）とタンク部（５）との接合以前にタンク部（５）
に別途ろう付されるものである。なお（２０）はオーバ
ーフローバイブである。

上記のようなラジェータの製作は、まず所定長さの中空
押出型材をもってタンク部（５）を形成した後、該タン
ク部（５）に２次加工によりセンサー取付はボス（１５
）を形成するとともに、別途製作したエンドプレート（
１１）、熱交換媒体流出入バイブ（１Ｂ）　　（１７）
　、フィラーネック（１８）　、ブラケット（１９）を
ろう付により対応部位に接合する。その後以下に示す手
順でタンク部（５）とチューブ（１）との接続を行う。

すなわちチューブ（１）をその両端を各タンク部（５）
の退入壁（５ｂ）及び仕切壁（５ｄ）の挿入孔（９）に
挿入配置するとともに、サイドピース（４）を所定の向
きにして両端差込片（４ｄ）を同じく挿入孔（１４）に
挿入して枠組みを構成し、次いて隣接チューブ（１）（
１）間及び最外側のチューブとサイドピース（４）との
間にチューブ間の間隔よりもわずかに高いフィン高さを
有するコルゲートフィン（２）を所定向きに介装してラ
ジェータの仮組状態とする。

このような組立方法を採用することによって、チューブ
（１）、フィン（２）、タンク部（５）、サイドピース
（４）が強固に固定され、従来必要とした治具や締付は
バンド等が不要になる。

そしてその後例えば反応性はんだ付性等によりチューブ
（１）とフィン（２）とを接合固定する。なおかかる組
立方法によらず、他の方法として、チューブ（１）とフ
ィン（２）とを交互に並べ両側にサイドピース（４）を
配置してセットしたものを予めろう付接合し、その後タ
ンク部（５）に差込んでも良い。続いてエンドプレート
（１１）の注入孔（１２）からタンク部（５）の樹脂充
填空間（７）に固定用樹脂（１０）を注入する。この際
、接合時の熱を利用することにより樹脂を隙間なく充填
せしめるものとしたのち、要すればさらに加熱して硬化
させる。樹脂（１０）の硬化後においては、タンク部（
５）とチューブ（１）及びサイドピース（４）とが該樹
脂（１０）を介して完全に接合固定されたものとなる。

従って接続に際して別部品としてのヘッダープレートや
０リングはもはや不要である。

しかも樹脂充填空間（７）に充分な樹脂が充填されてい
るから、タンク部（５）とチューブ（１）との接合部か
ら液洩れが生ずるおそれもない。

第７図及び第８図はこの発明の他の実施例を示すもので
ある。この実施例ではチューブ（１０１）の挿入方向に
おいてタンク部（１０５）を仕切る２枚の縦仕切壁（１
０５ｄ−）　　（１０５ｄ”）　ｆ）＜隔設されるとと
もに、タンク部の厚さ方向にも２枚の横仕切壁（１０５
（］”）　　（１０５ｄ″）が設けられることにより、
樹脂充填空間（１０７）がタンク部（１０５）の厚さ方
向の中間部においてチューブの挿入方向に２室に分離せ
られている。モして樹脂（１１０）の注入はタンク部（
１０５）壁面及びこれに対向する横仕切壁（１０５ｄ　
　）に設けた注入孔（１１２）から行うものとなされて
いる。

かつフィンの非存在部（Ｐ′）を隠蔽するための凸部（
１０５ｃ）が、互いにその折曲部（１０５ｃ″）を対向
された状態にタンク部（１０５）外壁に一体に突設され
た断面り状のものに形成されている。しかし凸部の構成
に関しては、熱交換媒体貯溜空間が広く確保できる点で
第１の実施例に示した構成とするのが有利である。なお
この実施例では、サイドピース（１０４）が断面コ字状
のものに形成されるとともに、該サイドピースの所定箇
所にはシュラウド取付用のナツト固定孔（２５）を有す
る耳片（２５ａ　）が設けられている。

なお以上の実施例では、チューブ（１）　　（１０１）
を、偏平管部（ｌａ）　　（１０１ａ）の両端に縮径部
（ｌｂ）　　（ｌｏｌｂ）を介して円管部（ｌｃ）　　
（１０１ｃ）を有する形状のものとして説明したが、チ
ューブはこれに限定されるものではなく、例えば全体が
偏平管部からなるものであっても良い。またタンク部（
５）　　（１０５）はアルミニウム製中空押出型材をも
って構成されたものを示したが、アルミニウム製に限定
されるものではない。さらにはフィン（２）　　（１０
２）はコルゲートフィンに限定されるものではなく、プ
レートフィンを用いて該プレートフィンをチューブに拡
管法によって接合するものであっても良く、あるいはチ
ューブに切起こし形成した切り起こしフィンとしても良
い。

発明の効果 この発明は上述した次第で、タンク部を中空押出型材を
もって形成するとともに、内部に長さ方向の仕切壁を設
けることによってチューブ固定用樹脂充填空間を有する
ものに形成し、このタンク部とチューブとの接続は、前
記樹脂充填空間を横面する状態となるようにチューブ端
部をタンク部に挿入し、かつ樹脂充填空間に樹脂を注入
充填することによって行う構成としたから、ラジェータ
等においてタンク部とチューブとの接続のために従来別
部品として必要であったヘッダープレートが不要となり
、かっ○リングも不要となる。従って部品点数が減少し
部品管理が容易になる。しかもチューブ挿入時にタンク
とチューブとに隙間が生じていても、樹脂充填空間に十
分に注入された樹脂により、チューブは強固にタンク部
に接合固定されるから、タンク部とチューブとを密接あ
るいは接合させるためのチューブの拡管作業やろう付作
業が不要となる。かつ該樹脂の存在によって熱交換媒体
が漏れる心配もない。従ってタンク部とチューブとの接
続作業を簡素化しえ、ひいては熱交換器の生産性を向上
できる。さらにはタンク部は押出型材をもって形成する
ものであるから、長尺に押出したのち所定長さに切断す
ることによって容易に製作でき、熱交換部の幅寸法が変
　　１つでも、タンクの切断長さを変えるだけで簡単に
対応しうる。しかも従来の樹脂製タンク部を用いる場合
のようにその成形用の複雑で高価な金型の製作が不要に
なるとともに、機種ごとにタンク部の成形用金型を用意
する必要もないから、タンク部の製作費を低減でき、前
記部品点数の減少とも相俟って熱交換器全体のコストを
安価なものとなしうる。

さらには、チューブのタンク部への挿入端近傍がタンク
部に長さ方向に設けられた凸部により隠蔽されてなる構
成としたから、タンク部とチューブとの接続部が外観に
現れなくなり、見栄えの良い装飾性の高い熱交換器とな
しうる。

しかも実施例で示したように、チューブの挿入端近傍に
フィンの非存在部が生じるような熱交換器においては、
該凸部により風抜けを防止でき、流通空気をすべてフィ
ンの存在する領域を通過せしめ得て熱交換効率の高い熱
交換器を実現できる効果をも有する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図はこの発明の第１実施例を示すもので、
第１図はタンク部とチューブとの接続状態を示す要部断
面図、第２図はこの発明を適用したラジェータの外観斜
視図、第３図はタンク部とチューブ、コルゲートフィン
及びサイドピースとを分解して示した要部の斜視図、第
４図は第２図に示したラジェータの要部を、その−部を
切欠いて示した平面図、第５図は第４図におけるｖ−ｖ
線断面図、第６図は第１図におけるＶｌ−ＶＩ線断面図
、第７図及び第８図はこの発明の第２実施例を示すもの
で、第７図はタンク部とチューブとの接続状態を示す要
部断面図、第８図はラジェータの一部外観斜視図、第９
図及び第１０図は従来の熱交換器の要部を示すもので、
第９図はタンク部とチューブとの接続前の状態を分解し
て示す断面斜視図、第１０図は接続後の状態を示す断面
斜視図である。 （１）　　（１０１）・・・チューブ、（５）　　（１
０５）・・・タンク部、（５ｃ）　　（１０５ｃ）−凸
部、（５ｄ）（ＬＯ５ｄ）　　（１０５ｄ−）　　（１
０５ｄ　　）・・・仕切壁、（７）（１０７）・・・樹
脂充填空間、（１０）　　（１１０）・・・樹脂、（Ｐ
）　　（１”）・・・フィンの非存在部。 以上 第４図 第６図 第７図 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　中空押出型材をもってタンク部が形成され、該タンク
   部に長さ方向の仕切壁が設けられることによりタンク部
   内にチューブ固定用樹脂充填空間が形成されると共に、
   タンク部外壁及び仕切壁を貫通して前記樹脂充填空間を
   横断する状態にチューブの端部が挿入され、かつ前記充
   填空間に樹脂が注入充填されることによりタンク部とチ
   ューブが接合固定されてなり、しかもチューブの挿入端
   近傍がタンク部に長さ方向に設けられた凸部により隠蔽
   されてなることを特徴とする熱交換器。