(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流通する複数本のチューブ（２）を有するコア部（４）と、
前記複数本のチューブ（２）の長手方向端部側に位置するとともに、前記チューブ（２）の長手方向と直交する方向に延びて前記複数本のチューブ（２）と連通する一対のヘッダタンク（５）とを備え、
前記ヘッダタンク（５）が、前記チューブ（２）が接合されるコアプレート（５１）と、前記コアプレート（５１）とともにタンク空間を構成する樹脂製のタンク本体（５２）とを有している熱交換器であって、
前記タンク本体（５２）のうち前記コアプレート（５１）側の先端部（５２１）には、弾性変形可能なシール部材（５３）が配置されており、
前記シール部材（５３）は、前記コア部（４）側から見た際に前記タンク内空間を囲むように環状に形成されているとともに、前記先端部（５２１）に対して一体に成形されており、
前記先端部（５２１）における前記シール部材（５３）よりも内周側となる部位には、前記コア部（４）側から見た際に前記タンク内空間を囲むように形成され、かつ、前記コアプレート（５１）に向かって突出する突起部（５２４）が設けられており、
前記シール部材（５３）の前記コアプレート（５１）に向かって突出する突出量に比較して、前記突起部（５２４）の前記コアプレート（５１）に向かって突出する突出量が小さくなっており、
前記突起部（５２４）は前記シール部材（５３）の成形用型（７）により押し潰されたものであることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記突起部（５２４）は、断面が三角形状または半円形状であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器
【請求項３】
流体が流通する複数本のチューブ（２）を有するコア部（４）と、
前記複数本のチューブ（２）の長手方向端部側に位置するとともに、前記チューブ（２）の長手方向と直交する方向に延びて前記複数本のチューブ（２）と連通する一対のヘッダタンク（５）とを備え、
前記ヘッダタンク（５）が、前記チューブ（２）が接合されるコアプレート（５１）と、前記コアプレート（５１）とともにタンク空間を構成する樹脂製のタンク本体（５２）とを有しており、タンク本体（５２）のうち前記コアプレート（５１）側の先端部（５２１）には、弾性変形可能な環状のシール部材（５３）が配置される熱交換器の製造方法であって、
前記タンク本体（５２）のうち前記コアプレート（５１）側の先端部（５２１）における前記シール部材（５３）よりも内周側となる部位に、前記コア部（４）側から見た際に前記タンク内空間を囲むように形成され、かつ、前記コアプレート（５１）に向かって突出する突起部（５２４）を設ける第１工程と、
前記タンク本体（５２）の前記先端部（５２１）を成形用型（７）に挿入する第２工程と、
前記成形用型（７）の型締めを行うことで、前記成形用型（７）の内壁面により前記タンク本体（５２）の前記突起部（５２４）を押し潰す第３工程と、
前記成形用型（７）に設けられたキャビティ（７１１）内にゴム材料または樹脂材料を射出することで、前記タンク本体（５２）の前記先端部（５２１）における前記突起部（５２４）の外周側に、前記シール部材（５３）を前記タンク本体（５２）に対して一体に成形する第４工程とを備え、
前記第１工程において、前記シール部材（５３）の前記コアプレート（５１）に向かって突出する突出量に比較して、前記突起部（５２４）の前記コアプレート（５１）に向かって突出する突出量が小さくなるように前記突起部（５２４）を設けることを特徴とする熱交換器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器およびその製造方法に関するもので、車両に搭載される車両用の熱交換器に適用して有効である。
【背景技術】
【０００２】
従来、ラジエータ等の熱交換器のヘッダタンクは、各チューブが接合された金属製のコアプレートと、タンク内空間を形成する樹脂製のタンク本体とを一体化することによって構成されている。そして、コアプレートとタンク本体との間には、ゴム等の弾性部材からなるパッキン（シール部材）が配置されており、このパッキンをコアプレートおよびタンク本体にて圧縮することで、コアプレートとタンク本体部とをシールしている。しかしながら、上記パッキンは軟体物であり、かつ、サイズが大きいので、パッキンをタンク本体またはコアプレートに組み付ける工程を自動化することは困難である。
【０００３】
これに対し、パッキンをタンク本体に組み付ける工程を自動化するために、金型にタンク本体をインサートし、パッキンとタンク本体とを一体成形する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この方法によれば、高い寸法精度でパッキンをタンク本体に対して一体に成形することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００８／０３００１５号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載の方法では、パッキンを形成するためのゴム材料を金型に設けられたキャビティに高圧で射出するため、タンク本体と金型との隙間からゴム材料が漏れてしまい、バリが発生するという問題がある。
【０００６】
ここで、バリの発生を防止するためには、タンク本体と金型との隙間を数μｍに抑える必要があり、このためにはタンク本体部と金型との型締め力を高くする必要がある。しかしながら、型締め力を高くすると、樹脂製のタンク本体部が変形する虞がある。
【０００７】
本発明は上記点に鑑みて、タンク本体にシール部材が一体成形されている熱交換器およびその製造方法において、型締め力を低く抑えつつ、シール部材におけるバリの発生を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、タンク本体（５２）のうちコアプレート（５１）側の先端部（５２１）には、弾性変形可能なシール部材（５３）が配置されており、シール部材（５３）は、コア部（４）側から見た際にタンク内空間を囲むように環状に形成されているとともに、先端部（５２１）に対して一体に成形されており、先端部（５２１）におけるシール部材（５３）よりも内周側となる部位には、コア部（４）側から見た際にタンク内空間を囲むように形成され、かつ、コアプレート（５１）に向かって突出する突起部（５２４）が設けられており、
シール部材（５３）のコアプレート（５１）に向かって突出する突出量に比較して、突起部（５２４）のコアプレート（５１）に向かって突出する突出量が小さくなっており、
突起部（５２４）はシール部材（５３）の成形用型（７）により押し潰されたものであることを特徴としている。
【０００９】
これによれば、タンク本体（５２）にシール部材（５３）を一体成形する際において、タンク本体（５２）の先端部（５２１）を成形用型（７）に挿入した後、型締めすることで、成形用型（７）の内壁により突起部（５２４）が押し潰される。このため、突起部（５２４）が押し潰された部位においてタンク本体（５２）と成形用型（７）との間に隙間が形成されることを抑制できる。
これにより、成形用型（７）のキャビティ（７１１）内にシール部材（５３）の材料を射出した際に、当該材料が突起部（５２４）を超えて流出することを抑制できる。このとき、タンク本体（５２）と成形用型（７）との間に隙間が形成されることを突起部（５２１）の押し潰し部位にて抑制できるので、型締め力を高くする必要がないため、型締め力を低く抑えつつ、シール部材（５３）におけるバリの発生を抑制することが可能となる。
【００１０】
ところで、ラジエータ等の熱交換器において、成形用型（７）のキャビティ（７１１）内にシール部材（５３）の材料を充填した際に、当該材料がタンク内方側に流出し、バリが発生した場合、熱交換器の使用時にバリが冷却回路に混入してしまう虞がある。
【００１１】
これに対し、請求項１に記載の発明では、先端部（５２１）におけるシール部材（５３）よりも内周側となる部位に突起部（５２４）を設けている。
【００１２】
これによれば、成形用型（７）のキャビティ（７１１）内にシール部材（５３）の材料を充填した際に、当該材料が突起部（５２４）を超えてタンク内方側へ流出することを抑制できる。このため、熱交換器の使用時に、バリが冷却回路に混入することを抑制できる。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載の熱交換器において、突起部（５２４）は、断面が三角形状または半円形状であってもよい。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明では、流体が流通する複数本のチューブ（２）を有するコア部（４）と、複数本のチューブ（２）の長手方向端部側に位置するとともに、チューブ（２）の長手方向と直交する方向に延びて複数本のチューブ（２）と連通する一対のヘッダタンク（５）とを備え、ヘッダタンク（５）が、チューブ（２）が接合されるコアプレート（５１）と、コアプレート（５１）とともにタンク空間を構成する樹脂製のタンク本体（５２）とを有しており、タンク本体（５２）のうちコアプレート（５１）側の先端部（５２１）には、弾性変形可能な環状のシール部材（５３）が配置される熱交換器の製造方法であって、
タンク本体（５２）のうちコアプレート（５１）側の先端部（５２１）におけるシール部材（５３）よりも内周側となる部位に、コア部（４）側から見た際にタンク内空間を囲むように形成され、かつ、コアプレート（５１）に向かって突出する突起部（５２４）を設ける第１工程と、タンク本体（５２）の先端部（５２１）を成形用型（７）に挿入する第２工程と、成形用型（７）の型締めを行うことで、成形用型（７）の内壁面によりタンク本体（５２）の突起部（５２４）を押し潰す第３工程と、成形用型（７）に設けられたキャビティ（７１１）内にゴム材料または樹脂材料を射出することで、タンク本体（５２）の先端部（５２１）における突起部（５２４）の外周側に、シール部材（５３）をタンク本体（５２）に対して一体に成形する第４工程とを備え、第１工程において、シール部材（５３）のコアプレート（５１）に向かって突出する突出量に比較して、突起部（５２４）のコアプレート（５１）に向かって突出する突出量が小さくなるように突起部（５２４）を設けることを特徴としている。
【００１５】
これによれば、第３工程において成形用型（７）の内壁面により突起部（５２１）が押し潰されるので、この押し潰された突起部（５２４）の部位においてタンク本体（５２）と成形用型（７）との間に隙間が形成されることを抑制できる。このため、成形用型（７）のキャビティ（７１１）内にシール部材（５３）の材料を射出した際に、当該材料が突起部（５２４）を超えて流出することを抑制できる。このとき、型締め力を高くする必要がないため、型締め力を低く抑えつつ、シール部材（５３）におけるバリの発生を抑制することが可能となる。
【００１６】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係るラジエータ１を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図２のＢ部拡大図である。
【図４】タンク本体５２およびパッキン５３を示す分解斜視図である。
【図５】ヘッダタンク５の製造方法の要部を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態について図１〜図５に基づいて説明する。本実施形態では、本発明に係る熱交換器を、エンジン冷却水と空気との間で熱交換を行いエンジン冷却水を冷却する自動車用ラジエータに適用した場合を例として説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態に係るラジエータ１を示す斜視図である。図１に示すように、本実施形態のラジエータ１は、複数のチューブ２およびフィン３からなるコア部４と、コア部４の両端部に組み付け配置される一対のヘッダタンク５とを有している。
【００２０】
チューブ２は流体（本実施形態ではエンジン冷却水）が流れる管であり、このチューブ２は、空気流れ方向が長径方向と一致するように扁平状に形成されているとともに、その長手方向が垂直方向に一致するように水平方向に複数本平行に配置されている。フィン３は、波状に成形されるとともに、チューブ２の両側の扁平面に接合されており、このフィン３により空気との伝熱面積を増大させてチューブ２内を流通するエンジン冷却水と空気との熱交換を促進している。
【００２１】
ヘッダタンク５は、チューブ２の長手方向（以下、チューブ長手方向という）の両端部にてチューブ長手方向と直交する方向に延びて複数のチューブ２と連通するものである。本実施形態では、ヘッダタンク５は、チューブ２の上下端に配置されており、水平方向に延びて複数のチューブ２と連通している。このヘッダタンク５は、チューブ２が挿入接合されるコアプレート５１と、コアプレート５１とともにタンク空間を構成するタンク本体５２とを有して構成されている。
【００２２】
また、コア部４おけるチューブ２の積層方向の両端部には、コア部４を補強するサイドプレート６が設けられている。サイドプレート６は、チューブ長手方向と平行に延びてその両端部がヘッダタンク５に接続されている。
【００２３】
次に、ヘッダタンク５の詳細な構成について説明する。図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図２のＢ部拡大図、図４は本第実施形態のタンク本体５２およびパッキン５３を示す分解斜視図である。
【００２４】
図２〜図４に示すように、ヘッダタンク５は、チューブ２およびサイドプレート６が挿入接合されるコアプレート５１、コアプレート５１と共にヘッダタンク５内の空間であるタンク内空間を構成するタンク本体５２、およびコアプレート５１とタンク本体５２との間をシールするシール部材としてのパッキン５３を有している。
【００２５】
そして、コアプレート５１をアルミニウム合金製とし、タンク本体５２をガラス繊維で強化されたガラス強化ポリアミド等の樹脂製として、ゴム製のパッキン５３をコアプレート５１とタンク本体５２との間に挟んだ状態で、コアプレート５１の後述する突起片５１６をタンク本体５２に押し付けるように塑性変形させてタンク本体５２をコアプレート５１にカシメ固定している。ここで、本実施形態のパッキン５３は、弾性変形可能なゴムにより構成されており、本発明のシール部材に相当している。
【００２６】
コアプレート５１は、チューブ２が接合されるチューブ接合面５１１を有している。チューブ接合面５１１には、チューブ２が挿入されてろう付けされるチューブ挿入穴（図示せず）がチューブ積層方向に沿って多数形成されている。さらに、チューブ接合面５１１には、サイドプレート６が挿入されてろう付けされるサイドプレート挿入穴（図示せず）が、チューブ接合面５１１におけるチューブ積層方向の両端側に１つずつ形成されている。
【００２７】
チューブ接合面５１１の周囲には、タンク本体５２のうちコアプレート５１側の先端部（以下、スカート部５２１という）およびパッキン５３が挿入される環状の溝部５１２が全周に亘って形成されている。この溝部５１２は３つの面で形成されている。すなわち、チューブ接合面５１１の外周部から略垂直に折り曲げられてチューブ長手方向に延びる内側壁部５１３の壁面と、内側壁部５１３から略垂直に折り曲げられてチューブ長手方向に垂直な方向に延びる外周シール面５１４と、外周シール面５１４から略垂直に折り曲げられてチューブ長手方向に延びる外側壁部５１５の壁面とによって、溝部５１２が形成されている。また、外側壁部５１５の端部には、突起片５１６が多数形成されている。
【００２８】
タンク本体５２のスカート部５２１におけるコアプレート５１側の面（以下、タンク側シール面５２２という）は、タンク内空間を囲むように環状に形成されている。
【００２９】
パッキン５３は、コア部４側（図２における紙面下側、図４における紙面上側）から見た際に、タンク内空間を囲むように、すなわちスカート部５２１の全周を囲むように環状に形成されている。また、パッキン５３は、スカート部５２１のタンク側シール面５２２に対して一体成形されている。
【００３０】
タンク側シール面５２２には、パッキン５３に向けて突出する突出部５２３が形成されている。突出部５２３は、パッキン５３を押し付けて弾性変形により圧縮させることにより位置を安定化し、また、適正な圧縮率を確保する。
【００３１】
図３に示すように、タンク本体５２のスカート部５２１におけるパッキン５３の内周側（タンク内方側）、すなわちコアプレート５１の内側壁部５１３と対向する側には、コアプレート５１に向かって突出する突起部５２４が設けられている。突起部５２４は、コア部４側（図２における紙面下側、図４における紙面上側）から見た際に、タンク内空間を囲むように、すなわちスカート部５２１の全周を囲むように形成されている。換言すると、突起部５２４は、コア部４側から見た際に、タンク側シール面５２２の全周に亘って設けられている。本実施形態では、突起部５２４は、断面が三角形状に形成されている。なお、突起部５２４は、断面が半円形状に形成されていてもよい。
【００３２】
図１に戻り、一対のヘッダタンク５のうち、上側に配置されるものを上側ヘッダタンク５Ａといい、下側に配置されるものを下側ヘッダタンク５Ｂという。上側ヘッダタンク５Ａには、上側ヘッダタンク５Ａのタンク内空間と連通し、当該タンク内空間にエンジン冷却水を流入させる冷却水流入口８１が設けられている。下側ヘッダタンク５Ｂには、下側ヘッダタンク５Ｂのタンク内空間と連通し、当該タンク内空間からエンジン冷却水を流出させる冷却水流出口８２が設けられている。
【００３３】
続いて、本実施形態に係るラジエータ１のヘッダタンク５の製造方法について説明する。図５は本実施形態におけるヘッダタンク５の製造方法の要部を示す概略断面図である。
【００３４】
まず、タンク本体５を射出成形等の樹脂成形により形成する。その後、図５に示すように、タンク本体５のスカート部５２１を成形用金型７に挿入する。
【００３５】
より詳細には、成形用金型７は、パッキン５３の外形と同一形状のキャビティ７１１が形成された第１金型７１と、スカート部５２１を上面（タンク側シール面５２２と反対側の面）から押さえる第２金型７２と、スカート部５２１を側面（ヘッダタンク５の外方側の面）から押さえる第３金型７３とを有して構成されている。
【００３６】
そして、スカート部５２１のタンク側シール面５２２がキャビティ７１１と面するように、第１金型７１にタンク本体５のスカート部５２１を挿入する。その後、スカート部５２１を第２金型７２および第３金型７３により挟み込み、型締めを行う。この際、タンク本体５２の突起部５２４が第１金型７１により圧縮されるので、第１金型７１の内壁面により突起部５２４が押し潰される。
【００３７】
続いて、第１金型７１に設けたゴム充填口７１２を介してキャビティ７１１内にパッキン５３の材料であるゴムを射出（充填）して冷却した後、第１〜第３金型７１〜７３を開いてタンク本体５２を取り出す。これにより、タンク本体５２のタンク側シール面５２２に、パッキン５３が一体に形成される。
【００３８】
その後、パッキン５３が一体成形されたタンク本体５２を、コアプレート５１に組み付ける。具体的には、コアプレート５１の溝部５１２に、タンク本体５２のスカート部５２１およびパッキン５３を挿入した後、コアプレート５１の突起片５１６をタンク本体５２に押し付けるように塑性変形させて、タンク本体５２をコアプレート５１にカシメ固定する。
【００３９】
以上説明したように、タンク本体５２のスカート部５２１におけるパッキン５３の内周側に突起部５２４を設けることで、タンク本体５２にパッキン５３を一体成形する際において、スカート部５２１を第１金型７１に挿入して型締めすることにより、第１金型７１の内壁面により突起部５２４が押し潰される。このため、突起部５２４においてタンク本体５２と第１金型７１との間に隙間が形成されることを抑制できる。これにより、第１金型７１のキャビティ７１１内にパッキン５３の材料を射出した際に、当該材料が突起部５２４を超えて流出することを抑制できる。このとき、型締め力を高くする必要がないため、型締め力を低く抑えつつ、パッキン５３におけるバリの発生を抑制することが可能となる。
【００４０】
なお、第１金型７１に、タンク本体５２に向かって突出する突起部を設けるとともに、型締め時に当該突起部を押し潰す手法も考えられるが、以下のような問題が生じる。すなわち、（１）第１金型７１が摩耗しやすい。また、（２）タンク本体５２が樹脂製のため、突起部が押しつけられた際に切り欠き（クラック）が発生する。そして、この切り欠き部分に応力が集中し易くなるので、切り欠きを起点としてクリープが発生する。一方、本実施形態では、タンク本体５２に突起部５２４を設けているので、上記問題は生じない。
【００４１】
また、本実施形態では、突起部５２４を、スカート部５２１におけるパッキン５３の内周側に配置している。これによれば、第１金型７１のキャビティ７１１内にパッキン５３の材料を充填した際に、当該材料が突起部５２４を超えてタンク内方側へ流出することを抑制できる。このため、ラジエータ１の使用時に、バリが冷却回路に混入することを抑制できる。
【００４２】
（他の実施形態）
上記実施形態では、突起部５２４を、スカート部５２１におけるパッキン５３の内周側に配置した例について説明したが、これに限らず、突起部５２４を、スカート部５２１におけるパッキン５３の外周側に配置してもよいし、スカート部５２１における内周側および外周側の両方に配置してもよい。
【符号の説明】
【００４３】
５      ヘッダタンク
７      成形用型
５１    コアプレート
５２    タンク本体
５３    パッキン（シール部材）
５２１  スカート部（先端部）
５２４  突起部
７１１  キャビティ
【図１】
0005585456.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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