(57)【要約】【課題】  ヘッダタンクの内圧の増加に伴うかしめ部の開き及びチューブのろう付け部分の割れを抑制することができる熱交換器を提供する。【解決手段】  熱交換器のヘッダタンク１が、チューブ４の端部がろう付けに接続されているコアプレート２と、タンク空間１ａを形成するようにコアプレートを覆うタンク本体３とをかしめ結合することによって形成されていて、該コアプレートが、チューブ端部との接続であるチューブ接続部材２Ａがろう付け性の良好なＡＬ材で、タンク本体との結合側であるかしめ結合部材２Ｂが高強度ＡＬ材である２つのパーツから構成されている。該接続部材と該結合部材とはその周縁の重ね合わせ部をろう付けによって結合されており、該結合部材にかしめ部２２が設けられる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体通路をなす、並列に配置された多数のチューブと、前記チューブ間に設けられるフィンと、前記チューブの長手方向両端部に配設され、流体を分配集合させるヘッダタンクとを備えていて、前記ヘッダタンクが、前記チューブの端部がろう付けにより接続されるコアプレートと、タンク空間を形成するように前記コアプレートを覆うタンク本体とをかしめ結合することによって形成されている熱交換器において、
前記コアプレートが、前記チューブ端部との接続側がろう付け性の良好なアルミニウム材で、前記タンク本体との結合側が高強度アルミニウム材である２つのパーツから構成されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記ろう付け性の良好なアルミニウム材の周縁に、前記高強度アルミニウム材の周縁が重ね合わせられ、該重ね合わせ部がろう付けによって結合されてい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】
前記コアプレートの高強度アルミニウム材側に溝部とかしめ部とが形成され、一方、前記タンク本体には、その開口端部に段部が形成されていて、前記溝部内にパッキンが圧入され、その上から前記タンク本体の開口端部が押し込まれ、前記コアプレートのかしめ部が前記タンク本体の段部上にかしめられることにより、前記コアプレートと前記タンク本体とがかしめ結合されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項４】
流体通路をなす、並列に配置された多数のチューブと、前記チューブ間に設けられるフィンと、前記チューブの長手方向両端部に配設され、流体を分配集合させるヘッダタンクとを備えていて、前記ヘッダタンクが、前記チューブの端部がろう付けにより接続されるコアプレートと、タンク空間を形成するように前記コアプレートを覆うタンク本体とをかしめ結合することによって形成されている熱交換器において、
前記コアプレートは、前記チューブが接続されるチューブ接続部材と、前記タンク本体にかしめ結合され、前記チューブ接続部材よりも強度の高い材料からなるかしめ結合部材とを有することを特徴とする熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器に関するものであり、特にエンジンの冷却水を冷却する熱交換に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
一般にラジエタ等に使用される熱交換器は、流体が流通する、並列に配置された多数のチューブとこれらのチューブ間に配置される多数のコルゲート状又は板状のフィンとよりなるコア部と、これらのチューブがその長手方向の両端でそれぞれ接続されるヘッダタンクとより主に構成されている。この場合、ヘッダタンクは、多数のチューブが接続するコアプレートとこのコアプレートを覆ってタンク空間を形成するタンク本体とから形成されている。コアプレートとチューブの接続構造は、一般には、コアプレートのチューブ挿通孔の孔縁部がバーリング加工によりタンク側に立ち上げられたバーリング部を形成し、このバーリング部にチューブの端部を挿入し、ろう付けによりコアプレートとチューブとを結合している。
【０００３】
また、コアプレートとタンク本体との接続構造は、特許文献１に示されるようにコアプレートの外縁部に設けられたかしめ用の爪片をプレス加工でタンク本体の端部にかしめることによって、かしめ固定している。即ち、図２（ａ）に示すようにヘッダタンク１のコアプレート２には、その外縁部の４辺に沿って溝部２１が形成されていて、かつ外縁部の先端には全周に渡って、かしめ用の爪片（かしめ部）２２が複数個形成されている。一方、ヘッダタンク１のタンク本体３の開口端面３１には段部３２が形成されている。こうして、コアプレート２の溝部２１内にパッキン６を圧入し、その上からタンク本体３の開口端面３１を押し込み、プレス加工でコアプレート２の爪片２２を開口端面３１の段部３２上にかしめることによって、コアプレート２とタンク本体３とを一体に結合している。このように、従来技術では、コアプレート２の爪片２２をかしめることにより、熱交換器コア部にタンク本体３を固定し、タンク内を流れる冷却水を保持している。
【０００４】
しかしながら近年、エンジンの高出力化や欧州でのディーゼル車推進により、ラジエタのタンク内の内圧は非常に高くなっている。このような高い内圧の下で長期使用する場合、図２（ｂ）に破線で示すようにタンクの膨脹がコアプレート２のかしめ部分を変形させ、爪片２２の開き或いはチューブ４端部のコアプレート２とのろう付け部分に割れを発生させ、しばしば冷却水の漏れという不具合を発生させる。
【０００５】
上記不具合の対策として、従来、タンク本体の板厚の厚肉化やタンク本体にリブを追加する等によるタンクの剛性アップと、コアプレートの板厚の厚肉化によるコアプレートの剛性のアップとが挙げられるが、成形用型の新設や設備変更及び材料費等多額の費用と時間がかかる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、成形用型の新設や設備変更及び材料費等による多額の費用を必要とすることなく、コアプレートとタンク本体とのかしめ部の剛性アップを図ると共に、コアプレートの板厚の増加及び強度アップを図ることができ、かしめ部の開き及びチューブのろう付け部分の割れを抑制することができる熱交換器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載の熱交換器を提供する。
請求項１に記載の熱交換器は、ヘッダタンクが、チューブ端部がろう付けにより接続されているコアプレートと、タンク空間を形成するようにコアプレートを覆うタンク本体とをかしめ結合することによって形成されていて、このコアプレートを、チューブ端部との接続側がろう付け性の良好なアルミニウム材で、タンク本体との結合側が高強度アルミニウム材である２つのパーツから構成するようにしたものであり、これにより、コアプレートとタンク本体とのかしめ結合部の剛性を高めることができ、ヘッダタンクの内圧の高圧化によるかしめ開きを抑制することができる。
【０００８】
請求項２の熱交換器は、ろう付け性の良好なアルミニウム材の周縁と高強度アルミニウム材の周縁とを重ね合わせ、この重ね合わせ部をろう付けによって結合するようにしたものであり、これにより、コアプレートの板厚の増加及びコアプレートの強度アップを図ることができ、コアプレートとチューブとのろう付け部分の割れを防止でき、該部分からの流体の漏れを防ぐことができる。
請求項３の熱交換器は、コアプレートの高強度アルミニウム材側に溝部とかしめ部とが形成され、一方、タンク本体には、その開口端部側に段部が形成され、溝部内にパッキンを圧入し、その上からタンク本体の開口端部を押し込み、コアプレートのかしめ部をタンク本体の段部上にかしめることによって、コアプレートとタンク本体とをかしめ結合するようにしたものであり、これにより、従来と同様のかしめ構造であるため、大きな設備改造の投資の必要なしに、高内圧にも耐えられる十分な強度をもつかしめ結合を得ることが可能となる。
請求項４記載の発明によれば、コアプレートが、チューブが接続されるチューブ接続部材と、タンク本体にかしめ結合され、チューブ接続部材よりも強度の高い材料からなるかしめ結合部材とを有することを特徴とする。これにより、チューブとコアプレートとのろう付け性を確保しつつ、コアプレートとタンク本体とのかしめ結合部の剛性を高めることができ、ヘッダタンクの内圧の高圧化によるかしめ開きを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態の熱交換器について説明する。図１の（ａ）は、本発明の実施の形態の熱交換器の要部を示す分解斜視図であり、（ｂ）は、その要部の断面図である。本発明の熱交換器は、並列に配置され、内部を流体（冷却水）が流通する複数のチューブ４と、これらチューブ４間に設けられる波状又は板状のフィン５と、チューブ４の両端部に配設され、流体を分配集合させるヘッダタンク１とから主に構成されている。この熱交換器は、チューブ４内を通る流体と、チューブ４外のフィン５を通る気体との間で熱交換が行われ、ヘッダタンク１は、複数本のチューブ４内を流通する流体を分配集合させている。ヘッダタンク１には、それぞれ開口部（図示せず）が形成され、その開口部の一方が流体の流入側に、他方が流体の流出側になっている。また、チューブ４とフィン５とでコア部を形成している。
【００１０】
ヘッダタンク１は、チューブ４に接続されるコアプレート２と、このコアプレート２を覆ってタンク空間１ａを形成するタンク本体３とよりなる。コアプレート２は、チューブ４が接続されるチューブ接続部材２Ａと、コアプレート２とタンク本体３とをかしめ結合させるかしめ結合部材２Ｂの２つのパーツから構成されている。チューブ接続部材２Ａは、チューブ４とろう付けにより連結する必要上、ろう付け性の良好なアルミニウム（ＡＬ）材、例えばＢＡ９０ＰＣ（株式会社デンソーの専用の特殊材）等によって形成されており、またかしめ結合部材２Ｂは、タンク本体３とかしめ結合する必要上、高強度アルミニウム（ＡＬ）材によって形成されている。チューブ接続部材２Ａとかしめ結合部材２Ｂとは、チューブ接続部材２Ａの周縁上にかしめ結合部材２Ｂの周縁が重ね合わされ、この重ね合わせ部がろう付けされることによって結合されている。なお、この場合のＡＬ材とは、当然アルミニウム合金材も含むものである。
【００１１】
チューブ接続部材２Ａは、平板状をしていて、チューブ４端部を挿通して接続するための多数の挿通孔が設けられている。これらの挿通孔の孔縁部は、バーリング加工によってタンク側に立ち上げられたバーリング部２３を形成している。したがって、このバーリング部２３にチューブ４の端部を挿入し、ろう付けによってチューブ４とコアプレート２のチューブ接続部材２Ａとを結合している。
【００１２】
かしめ結合部材２Ｂは、溝部２１が形成された全体として略樋の形状をしていて、一方の周縁が、チューブ接続部材２Ａに結合され、他方の周縁には、その外縁部の先端に多数のかしめ部（爪片）２２が形成されている。
【００１３】
タンク本体３は、一方が開口された略長方形の鉢のような形状をしていて、その開口端面３１には外方へ突き出ている段部３２が形成されている。なお、図１（ａ）においては、タンクヘッド１を構成するコアプレート２及びタンク本体３は、その長手方向の端部が切断された形で示されているが、両者共、その長手方向の両端部は、閉鎖される構造となっており、側辺と同様の構造、即ちコアプレート２は溝部２１とかしめ部２２を、タンク本体３は段部３２をそれぞれ有しているものである。
【００１４】
コアプレート２とタンク本体３との結合においては、コアプレート２のかしめ結合部材２Ｂにおける溝部２１内に、パッキン６を挿入し、このパッキン６の上にタンク本体３の開口端面３１が位置するようにして、タンク本体３をコアプレート２に組み付けし、開口端面３１がパッキン６を圧着した状態で、かしめ結合部材２Ｂのかしめ部２２を開口端面３１の段部３２上にプレス加工にてかしめ固定する。これにより、コアプレート２とタンク本体３とを一体に結合するとともに、パッキン６を弾性的に圧縮変形させて、開口端面３１と溝部２１に圧着させている。
【００１５】
本実施形態では、コアプレート２とタンク本体３との結合をかしめ結合によって行っているので、タンク本体３をガラス繊維等の強化材料を含有するナイロンのような、耐熱性、耐強度性に優れた樹脂材にて成形することができる。したがって、軽量で、十分な強度をもったヘッダタンク１とすることができる。
【００１６】
以上説明したように、本実施形態では、コアプレート２を、チューブ４を接続するチューブ接続部材２Ａとかしめによってタンク本体３に結合するかしめ結合部材２Ｂの２つのパーツから構成し、しかもチューブ接続部材２Ａには、ろう付け性の良好なＡＬ材を使用し、またかしめ結合部材２Ｂには、高強度ＡＬ材を使用している。これにより、従来技術に対してコアプレート２とタンク本体３との結合部であるかしめ部２２の剛性を高めることができ、ヘッダタンク１の内圧の増加によって生じるかしめ開きを抑制することができる。
また、一般的にろう付け性の悪い高強度ＡＬ材よりもろう付け性の良好なＡＬ材をチューブ４のろう付け部に使用しているため、チューブ４とコアプレート２とのろう付け部からの流体漏れ等の問題を回避することができる。
更には、コアプレート２をチューブ接続部材２Ａとかしめ結合部材２Ｂの周縁を重ね合わせ、この重ね合わせ部をろう付けすることにより形成しているので、コアプレート２の板厚増加及び強度アップを図ることができる。
【００１７】
このように本発明では、かしめ部の増強によりタンクシール面からの流体漏れ不良を回避することができる。また、本発明では、コアプレートが２パーツ構成となっている以外は、従来製品と類似構造のため、大きな設備改造の投資が必要ない等の効果も奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（ａ）は、本発明の実施の形態の熱交換器の要部の分解図であり、（ｂ）は、その要部の断面図である。
【図２】（ａ）は、従来構造の熱交換器の要部断面図と部分拡大図であり、（ｂ）は、従来技術の問題点を説明する図である。
【符号の説明】
【００１９】
１    ヘッダタンク
２    コアプレート
２Ａ    チューブ接続部材
２Ｂ    かしめ結合部材
２１    溝部
２２    かしめ部（爪片）
２３    バーリング部
３    タンク本体
３１    開口端面
３２    段部
４    チューブ
５    フィン
【図１】
2006234318.tif 000003
【図２】
2006234318.tif 000004