(57)【要約】【課題】複数の金属管と複数のフィンとを積層することによって形成される熱交換器コアにガス用タンクをカシメ構造によって固定する。【解決手段】フレーム３は、熱交換器コア２のガス流通開口端面１８の周縁部１９の外面に外側から嵌合して周縁部１９の略全周に密閉状態で溶着される環状の固定部２１と、固定部２１を外側から囲む環状であってガス流通方向に開放された溝状の０リング収容部２５と、Ｏリング収容部２５の周縁から延びる爪部２４とを一体的に有する。ガス用タンク５は、ガス収容空間を内側に区画するタンク本体３１と、Ｏリング収容部２５に挿入される鍔状のフランジ部３３とを有する。Ｏリング収容部２５とフランジ部３３との間にＯリング４を介在させて爪部２４をフランジ部３３にかしめることにより、ガス用タンク５がフレーム３に固定される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の金属管と複数のフィンとを積層することによって形成され、前記金属管の内側に冷媒通路が区画され、前記金属管と前記フィンとの積層方向と略直交する冷媒流通方向に沿って冷媒が前記冷媒通路を流通し、前記フィンが配置される前記金属管の間にガス通路が区画され、前記積層方向及び前記冷媒流通方向と略直交するガス流通方向の両端面が、前記冷媒通路を閉止し且つ前記ガス通路を開放する一方及び他方のガス流通開口端面となり、前記一方のガス流通開口端面から前記ガス通路へ流入したガスが前記ガス流通方向に沿って前記他方のガス流通開口端面へ流通する金属製の熱交換器コアと、
前記熱交換器コアの前記ガス流通開口端面の周縁部の外面に外側から嵌合して前記周縁部の略全周に密閉状態で溶着される環状の固定部と、前記固定部を外側から囲む環状であって前記ガス流通方向に開放された溝状のＯリング収容部と、前記Ｏリング収容部の周縁から延びる爪部と、を有する金属製のフレームと、
前記Ｏリング収容部に収容される弾性環状のＯリングと、
ガス収容空間を内側に区画するタンク本体と、前記Ｏリング収容部に挿入される鍔状のフランジ部と、を一体的に有するガス用タンクと、を備え、
前記Ｏリング収容部と前記フランジ部との間に前記Ｏリングを介在させて前記爪部を前記フランジ部にかしめることにより、前記ガス用タンクが前記フレームに固定されるとともに、前記ガス収容空間が前記Ｏリングにより密閉された状態で前記ガス流通開口端面を介して前記ガス通路と連通する
ことを特徴とする車両用の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用の熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、２つのタンクと、これら２つのタンクを互いに連通する複数のチューブと、これらチューブの間に配設されたフィンとを有するインタークーラが記載されている。一方のタンクには、インタークーラ内部へ流体を導入する入口パイプが接続され、他方のタンクには、インタークーラ内部から流体を導出する出口パイプが接続されている。
【０００３】
タンクは、タンク部材と、タンク部材の開口部を閉塞する座板とからなる。座板には、チューブが挿通される挿通穴が設けられ、ガスケットを合装してタンク部材に座板をかしめることにより、気密性の確保されたタンクが構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３０４３９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されたインタークーラのように、複数の金属管（チューブ）と複数のフィンとを積層することによって熱交換器コアが形成される熱交換器では、金属管の内側に冷媒通路が区画され、金属管とフィンとの積層方向と略直交する冷媒流通方向に沿って冷媒（流体）が冷媒通路を流通する。また、フィンが配置される金属管の間にガス通路が区画され、積層方向及び冷媒流通方向と略直交するガス流通方向の両端面が、冷媒通路を閉止し且つガス通路を開放する一方及び他方のガス流通開口端面となり、一方のガス流通開口端面からガス通路へ流入したガスがガス流通方向に沿って他方のガス流通開口端面へ流通する。
【０００６】
このような熱交換器コアにおいて、冷媒流通方向の両端面を冷媒流通開口端面とする場合、特許文献１のように、冷媒流通開口端面を閉塞するプレート（座板）に金属管（チューブ）が挿通される挿通穴を形成することにより、冷媒通路を開放し且つガス通路を閉止することができ、また、係るプレートに爪部を形成し、爪部を冷媒用タンクの鍔部にかしめることにより、冷媒用タンクをプレートに固定することができる。
【０００７】
これに対し、熱交換器コアのガス流通開口端面に上記冷媒用タンクと同様のガス用タンクを設ける場合、ガス流通開口端面では冷媒通路を閉止し且つガス通路を開放する必要があるため、上記冷媒用タンクと同様のプレートを設けることができず、冷媒用タンクと同様のカシメ構造によってガス用タンクを固定することができない。
【０００８】
このため、ガス流通開口端面にガス用タンクを設ける場合には、金属製のガス用タンクを金属製の熱交換器コアに溶着等によって固定しなければならず、金属製以外のガス用タンク（例えば樹脂製のガス用タンク）を用いることができない。また、熱交換器コア及びガス用タンクをアルミ合金製とした場合、アルゴン溶接により両者を溶着しなければならず、作業が煩雑である。
【０００９】
そこで、本発明は、複数の金属管と複数のフィンとを積層することによって形成される熱交換器コアにガス用タンクをカシメ構造によって固定することが可能な車両用の熱交換器の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成すべく、本発明の車両用の熱交換器は、金属製の熱交換器コアと、金属製のフレームと、弾性環状のＯリングと、ガス用タンクとを備える。
【００１１】
熱交換器コアは、複数の金属管と複数のフィンとを積層することによって形成される。金属管の内側に冷媒通路が区画され、金属管とフィンとの積層方向と略直交する冷媒流通方向に沿って冷媒が冷媒通路を流通する。フィンが配置される金属管の間にガス通路が区画され、積層方向及び冷媒流通方向と略直交するガス流通方向の両端面が、冷媒通路を閉止し且つガス通路を開放する一方及び他方のガス流通開口端面となり、一方のガス流通開口端面からガス通路へ流入したガスがガス流通方向に沿って他方のガス流通開口端面へ流通する。
【００１２】
フレームは、熱交換器コアのガス流通開口端面の周縁部の外面に外側から嵌合して周縁部の略全周に密閉状態で溶着される環状の固定部と、固定部を外側から囲む環状であってガス流通方向に開放された溝状のＯリング収容部と、Ｏリング収容部の周縁から延びる爪部とを一体的に有する。Ｏリングは、Ｏリング収容部に収容される環状である。ガス用タンクは、ガス収容空間を内側に区画するタンク本体と、Ｏリング収容部に挿入される鍔状のフランジ部とを有する。
【００１３】
Ｏリング収容部とフランジ部との間にＯリングを介在させて爪部をフランジ部にかしめることにより、ガス用タンクがフレームに固定されるとともに、ガス収容空間がＯリングにより密閉された状態でガス流通開口端面を介してガス通路と連通する。
【００１４】
上記構成では、熱交換器コアにフレームを固定し、フレームに爪部を設け、爪部をフランジ部にかしめることによってガス用タンクをフレームに固定するので、熱交換器コアにガス用タンクをカシメ構造によって固定することができる。これにより、ガス用タンクの取付作業の煩雑化を抑制することができる。また、ガス用タンクの材質が金属に限定されないので、樹脂製などの金属製以外のガスタンクを用いることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、複数の金属管と複数のフィンとを積層することによって形成される熱交換器コアにガス用タンクをカシメ構造によって固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態の熱交換器を模式的に示す斜視図である。
【図２】図１の熱交換器の分解斜視図である。
【図３】図１の熱交換器コアの斜視図である。
【図４】図３のIV−IV矢視断面図である。
【図５】第１のＶ−Ｖ矢視断面図である。
【図６】図５の分解図である。
【図７】図５のVII部分の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の第１実施形態に係る熱交換器について、図１〜図７を参照して説明する。なお、以下では、図１の上下方向を熱交換器の上下として説明する。また、図中の実線の矢印は冷却水の流通方向を示し、破線の矢印は空気の流通方向を示す。
【００１８】
本実施形態の熱交換器は、例えばターボチャージャー（図示省略）の上流側又は下流側の吸気路に設けられ、エンジン（図示省略）へ供給される空気（ガス）を冷却水（冷媒）によって冷却するチャージエアクーラ１である。チャージエアクーラ１から流出した高温の冷却水は、ラジエータ（図示省略）で空冷されて、チャージエアクーラ１に循環供給される。
【００１９】
図１及び図２に示すように、チャージエアクーラ１は、金属製の熱交換器コア２と、流入側（図１中の左側）及び流出側（図１中の右側）の金属製のフレーム３と、流入側及び流出側の弾性環状のＯリング４と、流入側（図１中の左側）及び流出側（図１中の右側）のガス用タンク５とから概略構成される。なお、フレーム３とＯリング４とガス用タンク５とは、流入側と流出側が同様に構成されるため、フレーム３とＯリング４とガス用タンク５とについては、流出側を主に説明し、流入側の詳細な説明は省略し、流入側の図示を適宜省略している。
【００２０】
熱交換器コア２は、例えばアルミ合金製であり、図３及び図４に示すように、複数（本実施形態では４層分）の金属管１１と複数（本実施形態では３層分）の金属製のフィン１２とを直方体状に積層し、係る積層体１０の後述する冷媒流通方向の両端面を遮蔽プレート１３によって閉止することによって形成される。
【００２１】
各金属管１１は矩形筒状であり、その両端開口は閉止されている。金属管１１の内側（内部）には冷却水通路（冷媒通路）６が区画され、金属管１１とフィン１２との積層方向（図３中の上下方向）と略直交する冷媒流通方向（図４中の左右方向）に沿って冷却水が冷却水通路６を流通する。本実施形態では、上流側（図３中の左側）の金属管１１（１１Ａ）と下流側（図３中の右側）の金属管１１（１１Ｂ）とが同層内に並んで配置され、最外層（図３中の最上層）の上流側及び下流側の金属管１１の一端部には、冷却水流入管１５と冷却水流出管１６とがそれぞれ接続されている。冷却水流入管１５は、上流側の最上層の金属管１１Ａの内部と連通し（図４参照）、冷却水流出管１６は、下流側の最上層の金属管１１Ｂの内部と連通する。上流側の金属管１１Ａの一端部では、最上層から最下層までの全層の金属管１１Ａの内部が上流側接続管１７を介して連通している（図４参照）。同様に、下流側の金属管１１Ｂの一端部では、最上層から最下層までの全層の金属管１１Ｂの内部が下流接続管（図示省略）を介して連通している。また、各層において、上流側の金属管１１Ａの他端部は、下流側の金属管１１Ｂの他端部と連通している。
【００２２】
ラジエータで冷却された冷却水は、冷却水流入管１５から熱交換器コア２へ流入し、上流側の最上層の金属管１１Ａから上流側接続管１７を介して上流側の各層の金属管１１Ａへ分岐し、上流側の金属管１１Ａの一端部から他端部に向かって冷媒流通方向へ流通し、上流側の金属管１１Ａの他端部から下流側の金属管１１Ｂの他端部へ流入し、下流側の金属管１１Ｂの他端部から一端部に向かって冷媒流通方向（上流側と逆方向）へ流通し、下流側の各層の金属管１１Ｂから下流側接続管を介して下流側の最上層の金属管１１Ｂへ集合し、冷却水流出管１６から流出して、ラジエータへ送出される。
【００２３】
金属管１１の間に空気通路（ガス通路）７が区画され、各空気通路７にフィン１２が配置され、積層方向及び冷媒流通方向と略直交するガス流通方向（図３中の左右方向）の両端面（積層体１０のガス流通方向の両端面）が、冷却水通路６を閉止し且つ空気通路７を開放する熱交換器コア２の流入側（一方）及び流出側（他方）のガス流通開口端面１８となる。流入側のガス流通開口端面１８から空気通路７へ流入した空気は、ガス流通方向に沿って流出側のガス流通開口端面１８へ流通する。空気通路７を流通する空気は、冷却水通路６を流通する冷却水によって冷却される。
【００２４】
図４に示すように、積層体１０の冷媒流通方向の両端面は、遮蔽プレート１３によって閉止される。また、積層体１０の上面及び下面は、カバープレート１４によって覆われる。遮蔽プレート１３及びカバープレート１４は、例えばアルミ合金製であり、何れも積層体１０に溶着される。
【００２５】
フレーム３は、例えばアルミ合金製であり、図１及び図２に示すように、固定部２１と端面部２２と外縁部２３と複数の爪部２４とを一体的に有し、その全体が矩形環形状（矩形枠形状）に形成される。
【００２６】
図２及び図５〜図７に示すように、固定部２１は、熱交換器コア２のガス流通開口端面１８の周縁部１９の外面（遮蔽プレート１３及びカバープレート１４の外面）に外側から嵌合する矩形筒形状であり、ガス流通開口端面１８の周縁部１９の略全周に密閉状態で溶着される。端面部２２は、固定部２１のガス流通開口端面１８側の端縁の全域から外側（ガス流通開口端縁面１８から離間する側）へ略直角に延びる矩形鍔形状である。
【００２７】
外縁部２３は、端面部２２の外端縁の全域から固定部２１と対向して延び、略Ｕ形状に曲折するＵ状断面であり、Ｕ形状の内側には、固定部２１を外側から囲む矩形環状であってガス流通方向に開放された溝状のＯリング収容部２５が区画される。流入側のフレーム３のＯリング収容部２５は、ガス流通方向の上流側に向かって開放され、流出側のフレーム３のＯリング収容部２５は、ガス流通方向の下流側に向かって開放される。複数の爪部２４は、外縁部２３の全周に所定間隔をおいて設けられ、外縁部２３の外端縁から連続して一体的に延びる。
【００２８】
Ｏリング４は、Ｏリング収容部２５に収容される環状である。
【００２９】
ガス用タンク５は、タンク本体３１と枠部３２とフランジ部３３とを一体的に有する。タンク本体３１は、タンク開口３４を有するドーム形状であり、その内側にガス収容空間３５を区画する。流入側のガス用タンク５のタンク本体３１にはガス流入管３６が設けられ、流出側のガス用タンク５のタンク本体３１にはガス流出管３７が設けられる。枠部３２は、Ｌ状断面の矩形枠形状であり、タンク本体３１のタンク開口３４を外側から囲むようにタンク本体３１に一体形成される。フランジ部３３は、枠部３２の周端の全域から外側へ延びる矩形鍔状であり、フレーム３のＯリング収容部２５に挿入される。Ｏリング収容部２５に対するフランジ部３３の挿入位置（挿入深さ）は、ガス用タンク５の枠部３２がフレーム３の端面部２２に当接することによって所定位置に規定される（図７参照）。ガス用タンク５は、金属製であってもよく非金属製（例えば耐熱性の樹脂製）であってもよい。なお、流出側のガス用タンク５は、熱交換器コア２によって冷却された冷却水が流入するため、流入側のガス用タンク５よりも樹脂の使用が許容され易い。
【００３０】
ガス用タンク５は、フレーム３のＯリング収容部２５とガス用タンク５のフランジ部３３との間にＯリング４を介在させて、爪部２４をフランジ部３３にかしめることにより、フレーム３に固定される（図１、図５及び図７参照）。Ｏリング４は、フレーム３の外縁部２３とガス用タンク５のフランジ部３３との間で押圧されて弾性変形し、ガス用タンク５のガス収容空間３５は、Ｏリング４により密閉された状態で熱交換器コア２のガス流通開口端面１８を介して空気通路７と連通する。ガス流入管３６から流入側のガス用タンク５のガス収容空間３５に流入した空気は、熱交換器コア２の空気通路７を流通して冷却され、流出用のガス用タンク５のガス収容空間３５を流通してガス流出管３７からエンジンへ供給される。
【００３１】
次に、チャージエアクーラ１の製造方法について説明する。
【００３２】
熱交換器コア２は、各部品（金属管１１、フィン１２、遮蔽プレート１３、カバープレート１４等）を組立てた状態で炉内に投入し、全体を加熱して各部品間を溶着（ろう付け）する焼付けにより形成される。係る焼付けに際し、組立て後（焼付け前）の熱交換器コア２の形状は、流入側及び流出側のフレーム３を熱交換器コア２の流入側及び流出側のガス流通開口端面１８の周縁部１９にそれぞれ嵌合することにより保持可能であるため、本実施形態では、熱交換器コア２に両フレーム３を嵌合した状態で焼付けを行い、熱交換器コア２を形成するとともに、両フレーム３を熱交換器コア２に溶着する。このように、焼付け前の熱交換器コア２の形状をフレーム３によって保持して焼付けを行うので、熱交換器コア２の形状を保持するための治具が不要であり、且つフレーム３の溶着作業も不要であるため、生産性が向上する。
【００３３】
ガス用タンク５の取付けは、熱交換器コア２に固定されたフレーム３のＯリング収容部２５にＯリング４を収容し、Ｏリング収容部２５にガス用タンク５のフランジ部３３を挿入して、爪部２４をフランジ部３３にかしめる。これにより、ガス用タンク５が熱交換器コア２に固定され、チャージエアクーラ１が完成する。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態によれば、爪部２４を有するフレーム３を熱交換器コア２に固定し、爪部２４をフランジ部３３にかしめて、ガス用タンク５をフレーム３に固定するので、熱交換器コア２にガス用タンク５をカシメ構造によって固定することができる。これにより、ガス用タンク５の取付作業の煩雑化を抑制することができる。また、ガス用タンク５の材質が金属に限定されないので、樹脂製などの金属製以外のガス用タンクを用いることができる。
【００３５】
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、この実施形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、この実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論である。
【００３６】
例えば、流入側及び流出側の双方ではなく一方にのみフレーム３を固定してガス用タンク５を取付けてもよい。また、金属管の両端を開口して冷媒流通方向の両端面で冷却水の流入及び流出を行うように熱交換器コアを構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、車両用の熱交換器として様々な車両に適用することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１：チャージエアクーラ（熱交換器）
２：熱交換器コア
３：フレーム
４：Ｏリング
５：ガス用タンク
６：冷却水通路（冷媒通路）
７：空気通路（ガス通路）
１０：積層体
１１：金属管
１１Ａ：上流側の金属管
１１Ｂ：下流側の金属管
１２：フィン
１３：遮蔽プレート
１４：カバープレート
１５：冷却水流入管
１６：冷却水流出管
１７：上流側接続管
１８：ガス流通開口端面
１９：ガス流通開口端面の周縁部
２１：固定部
２２：端面部
２３：外縁部
２４：爪部
２５：Ｏリング収容部
３１：タンク本体
３２：枠部
３３：フランジ部
３４：タンク開口
３５：ガス収容空間
３６：ガス流入管
３７：ガス流出管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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