(57)【要約】      （修正有）【課題】ヘッダータンク内にオイルクーラーを収納した内燃機関用ラジエーターにおいて、安価でリサイクル性に優れたラジエータを提供する。【解決手段】アルミニウムの加工で最も一般的汎用的な押出法で造られたアルミニウム中空材をラジエータのヘッダー材１として使用する。オイルクーラー２は汎用的なアルミニウムの継ぎ目なし押出の一本パイプを使用し、内部に熱交換性能を確保するためのインナーフィン４を挿入したものを使用する。上述のヘッダー内に上述のオイルクーラーを挿入し、従来と同様にラジエーターチューブやアウターフィン７を組み上げ、ヘッダーに組み込み、ラジエーター全体をロウ付け（ブレージング）で組み立てて、全アルミニウム製水冷オイルクーラー内蔵のラジエーターとする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム押出法により成形された中空材を、チューブ両側の流体分流機能を持つヘッダーとして使用し、其の一方に、アルミニウム製の内外又は内面に熱交換性向上の為の拡大面積を付加し、曲げられて該ヘッダーへ挿入可能な寸法に成形された一本の継ぎ目なし管で製作された水冷式の熱交換器を挿入し、其の管式水冷熱交換器の端部を、予め該ヘッダーに穿いてある穴より取り出し該ヘッダーに取り付けられ、全体がロウ付け（ブレージング）で組み立てられた構造の、内燃機関用の全アルミニウム製ラジエーター。
【請求項２】
請求項１の一本の継ぎ目なし管の外面に、予め亜鉛パウダーを溶射しておき、ロウ付け（ブレージング）により拡散させ、管の表面に犠牲腐食層を形成し、耐食性能を向上させた水冷式の熱交換器を具備させた、内燃機関用の全アルミニウム製ラジエーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、主に本体がアルミニウムで製造され、ヘッダータンク内に、銅及び真鍮で製作された水冷のオイルクーラーを装着された、自動車用内燃機関のラジエーターに関する。ここで、ヘッダータンクは主にプラスティック材で製造され、内部にオイルクーラーを挿入組み付けた後に、アルミニウム製のラジエーターコアに機械的に接合されている。
【背景技術】
【０００２】主に自動車用エンジンの冷却に使われるラジエーターの多くは、内部に水冷のオイルクーラーを具備している。該オイルクーラーの材質は主に銅及び真鍮である。ラジエーターコアは多くはアルミニウム材で製造されている。通常未だ流体分流機能をもつヘッダータンクが付いていない状態でアルミニウム材ラジエーターコアはロウ付け（ブレージング）工程組み立てられる。その後の工程で、通常プラスティック材で製作された箱状のヘッダータンクの内部に、該オイルクーラーを挿入し、アルミニウム製のラジエーターコアの流体チューブが集合しているヘッダープレートと機械的に接合され、ラジエーターとして完成される。
本ラジエーターは、アルミニウム材とプラスティック材及び銅真鍮の異種材料で組み立てられており、リサイクル性を持たすために、廃却時は分解しなければならない。更に、異種材料の部品の製作と組み立てという工程を経なければならず、管理工数の複雑さと追加の組み立て工程を必要とする。【０００３】銅及び真鍮材のオイルクーラーは、通常径が若干異なる同長の二本の真鍮のパイプの間に銅又は真鍮の熱交換用のフィンを挿入し、二本のパイプの両端を合わせて溶接又半田付けで閉じ、外部パイプにオイルが出入りできる通油出入り口を半田付けして完成され、内外をラジエーターの水が通り、オイルを冷却する。このような材料と構造が採用されるのは、アルミニウム材で同じような構造を造るよりは材料及び加工の原価が相対的に低く、モデル毎に特別の冶具工具金型等のツーリング費用を必要とせず対応できることにある。該オイルクーラーはヘッダータンクに組み込まれる前に漏洩が無い事の検査を受け、ラジエーターに組込まれる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】前述［０００２］のラジエーターは、銅及び真鍮材の水冷オイルクーラー、プラスティク材のヘッダータンク、及びそれをアルミニウム材で製作されたラジエーターコア、及びそれを組み立てる為の、ゴム製のガスケットと多くの部品が必要である。従って、成形用の冶具工具金型等のツーリング投資が製品モデル毎に発生する。更に、各々の部品を機械的に組み立てる工程を必要とする。更に廃却時に主にアルミニウム材のリサイクルに供する為にお互いを分離廃却しなければならない。結果として管理及び組み立て作業、更に冶具工具金型等のツーリング費用の原価が発生し生産原価並びにリサイクルまで含めた生涯原価の低減には限界がある。【０００５】前述［０００３］のオイルクーラーは多くの利点を持つが、アルミニウム材で造られるラジエーターコアと同時にロウ付け（ブレージング）により組み立てることはできない。其の結果、ヘッダータンクへの挿入組み立てが避けられず、ヘッダータンクのラジエーターコアとの分離をもたらし、ヘッダータンクも同一形状のアルミニウム製より原価の低いプラスティック材となり、結果として、ラジエーターは多くの材料で構成されることになる。【０００６】本発明では、アルミニウムの一般的は加工法である押出法により造られ、内部に後述のオイルクーラーが挿入可能な断面をもつアルミニウム中空押し出し材をラジエーターのヘッダーに使用し、その内部にアルミニウムの一本のパイプの内部にオイルの熱交換を行う拡大面積を付加したものを、モデルに適した熱交換性能を発揮するような長さにし、ヘッダーに挿入できる寸法に曲げ加工を行ったものをオイルクーラーとして使用する。【０００７】本発明では、オイルクーラーはモデル毎の冶具工具金型等のツーリング費用を特に必要とせず製作され、特別な漏洩検査を要せずに、プラスティック製ヘッダータンクと比較すると無視できるほどのモデル毎の冶具工具金型等のツーリング費用で製作できるアルミニウム中空押し出しヘッダーの内部に挿入組み込まれ、ヘッダーに蓋を被せたのち、全体がロウ付け（ブレージング）で組み立てられる。結果として、ヘッダータンクのプラスティクは必要でなくなり、ヘッダープレートとヘッダータンクの一体化されたヘッダーがラジエーターコアの構成要素となり、全体がアルミニウムで製作でき、アルミニウム材のリサイクルを容易にし、尚且つ、ラジエーター全体の冶具工具金型等のツーリング費用を少なくしようとするものである。【０００８】本発明のヘッダー内蔵オイルクーラー構造は、アルミニウム製多段式チューブのラジエーターの殆どのモデルに適用が可能であり、流体分流機能への対応並びに製品寸法へも自由に対応可能である
【課題を解決するための手段】
【０００９】主に、水冷オイルクーラーを具備する内燃機関用ラジエーターへの応用を目的とし、
モデル毎の投資金額を極少化すること、
オイルクーラー、ヘッダー構造が従来部品よりも低原価で製作が可能であること、
オイルクーラーが漏洩の可能性が無いこと、
全体が特別な分離作業を必要とせずリサイクルできること、
という機能を持ち、前述［０００４］［０００５］の異種材料多部品の分離型のヘッダーの持つ課題を解決するヘッダーとオイルクーラーの組合せ構造を利用したラジエーターの構造を提案する。【００１０】汎用的なアルミニウム材質で、ラジエーターの機能に合わせ、水冷オイルクーラーが挿入でき、ラジエーターのチューブの挿入に適した中空断面を持つ押出材料を用意する▲１▼。一般的に該中空素材の熱交換チューブが挿入する位置の内幅寸法はチューブの幅寸法とほぼ同一か、大きい寸法とし、外側寸法はチューブが挿入される長さにわたっては、少なくとも１ｍｍ以上の肉厚を有し、チューブ挿入側（通常ヘッダープレートと称される位置）の断面壁は垂直か若干外側に張り出した構造となる。【００１１】該中空材のチューブ挿入側をモデル毎に設計された寸法のピッチで、チューブが挿入できる寸法で、金型によるプレスによる打ち抜き加工、又は断面形状によってはスライス加工又は回転刃物によりソウイング加工等を、開口長穴を連続的にヘッダープレートに相当する位置に行い、規定の寸法で切断する。この形状が本発明のヘッダー基本要素である。
該ヘッダー基本要素に、内部に後述のオイルクーラーを挿入した後に、部品の状態で両端に蓋▲９▼を溶接でかぶせて密封するか、または全体ロウ付け（ブレージング）時に同時にロウ付け（ブレージング）により密封するかは製品設計により自由に選択する。【００１２】汎用的なアルミニウム材質のパイプ▲２▼を用意する。外径は通常１０ミリメーターから１５ミリメーターで肉厚は要求される耐圧機能により選択されるが通常１ミリメーターから２ミリメーター程度である。必要によりパイプ外面に拡大面積をもつパイプも使用する事が出来、また表面に亜鉛パウダーを溶射し、ロウ付け（ブレージング）時に表面に拡散させることで、表面犠牲陽極層を形成させ、表面の犠牲腐食作用で耐食性能を向上させることもできる。【００１３】オイルクーラーの熱交換面積拡大のために、パイプ内に挿入するインナーフィン▲４▼を用意する。フィンの高さやピッチ及び板厚はパイプに挿入でき、且つ要求される熱交換性能により決定される。該インナーフィンはパイプに挿入可能な丸い形状に成形され、パイプが直線の時に後述する曲げ部分を避けた位置に挿入される。通常一般的な材質のアルミニウム材料であるが、性能向上を図るために、パイプにロウ付け（ブレージング）する場合は表面にロウ材をもったブレージングシートを採用し、表面にフラックスを塗布しロウ付け（ブレージング）で接着する。【００１４】前述［００１３］インナーフィンが挿入された前述［００１２］パイプを、前述［００１０］中空ヘッダーへ挿入可能な寸法で、両端の出入口部分がヘッダーに予め穿かれた穴から外部に導きだされる様な形状に、パイプの曲げ部分が潰れの少ない方法で曲げる。この形状が本発明のオイルクーラー基本要素である。【００１５】前述［００１４］のインナーフィン挿入済み一本パイプオイルクーラーを押出中空ハッダーに挿入し▲６▼、出入り口を予めヘッダーに穿たれた穴より導き出す▲５▼。ヘッダーに溶接で蓋を被せる、又はロウ付け（ブレージング）組み立てで蓋をロウ付け（ブレージング）のどちらかを選択し、出入り口▲１０▼等の部品を溶接又はロウ付けで取り付ける加工を行い、従来の方法で、チューブ▲８▼とアウターフィン▲７▼を交互に組み上げたラジエーターコアと共にロウ付け（ブレージング）組み立てを行う。【００１６】以上の二つの基本要素［００１１］［００１４］は形状や性能への対応性は自由度が高く、従来の形状を大きく変えることなく、ツーリング投資を極少化でき、部品の数も削減でき、更に従来のプラスティック製ヘッダータンクを使用したヘッダーおよび銅真鍮製オイルクーラーと比較しても低原価製造可能であり、全アルミニウム構造となりリサイクルへの付加的は作業も必要とせず、製造原価の低減のみならず、生涯原価の低減にも大きく寄与できる発明である。
【発明の効果】
【００１７】冶具工具金型等のツーリング投資を最少に抑える事が可能である。
殆どの多段チューブ式ラジエーターに適用可能である。
汎用的な素材であり供給元の制約がない。
求められる機能による形状の選択幅が広い。
全体がアルミニウムで製作できるラジエーターとなりリサイクルが容易である。
従来のラジエーターの設計思想で大きな外形寸法の変化もなく適用可能である。
該ヘッダーの加工以外生産設備も従来の設備やプロセスが其の儘利用できる。
異種材料分離型ヘッダーに見られる経時的熱影響による変形の懼れが無い。
ヘッダータンクとヘッダープレートの接合が無く流体漏洩の部署が減少する。
オイルクーラーが一本パイプ構造で漏洩が無く、検査も必要としない。
パイプへの亜鉛溶射と拡散で、特別な原価上昇なく耐食性能の向上が図れる。
上述のような効果があり、従来型プラスティック製ヘッダータンクとそれ挿入して組み立てられる銅真鍮製オイルクーラーを用いたラジエーターより、モデル毎の投資を低減させつつ、低原価で製造可能であり、リサイクル性に優れ、且つ性能を満足できる全アルミニウム製ラジエーターを作り出すことができる発明である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】アルミニウム中空押し出し材［００１０］を用意し、ラジエーターチューブが挿入可能な長穴及びオイルクーラーの出入口を導き出せる穴を穿ち、必要な加工を施し、ラジエーターコアに合致する長さに切断する［００１１］。
更に直径１２ｍｍ程度で肉厚が１．５ｍｍ程度の一本のアルミニウムパイプ［００１２］を用意し性能上求められる寸法に切断する。
表面にロウ材を持ち高温時のみ酸化膜除去作用を持つフラックスを塗布された０．２ｍｍ程度の厚さのアルミニウム薄板をパイプ内に挿入できる高さに加工されたフィン［００１３］を用意する。
該フィンを円形に成形し直線状のパイプ内部に挿入し、パイプのフィンのない部分をヘッダーに挿入可能でパイプの潰れが最少なる寸法で１８０度以上の角度で折り曲げる。必要に寄り更にパイプの直線部にフィンを挿入し、最後にフィンのない部分を、押出中空材ヘッダーに穿った穴のピッチに合わせた寸法で約９０度に折り曲げる［００１４］。フィン挿入済みパイプの出入口部分を若干内側に抑え込みながら、ヘッダーに挿入し、予め穿っておいた穴よりパイプの両端を導き出す。
以上で、オイルクーラーを内蔵したヘッダーが完成し、オイルクーラーが挿入されていない側のヘッダーを含め、両端にロウ材を持つ材料（ブレージングシート）で成形されフラックスを塗布された蓋を被せ［００１５］、従来と同様の生産工程で外面にロウ材を持つラジエーターチューブと外部フィンを交互に組み立て、チューブをヘッダーに挿入し、必要に寄り付加的なロウ材を配し、従来と同一の方法でロウ付け（ブレージング）で組み立てを行えば、全体がアルミニウム製のオイルクーラー内蔵型ラジエーターが完成し、一本のパイプで成り立つオイルクーラーは全くヘッダー内部での漏洩の懼れはなく、検査の必要はない。オイルクーラーとヘッダーは付加的なロウ材でロウ付け（ブレージング）するか、機械的な接続にするかは、いずれも選択可能である。
【実施例】
【００１９】水冷オイルクーラー内蔵の自動車用エンジン冷却用ラジエーターについて例示する。
従来型のタンク内部（通常は下側のヘッダータンク内）に水冷オイルクーラーを保持するアルミニウムコアラジエーターは、銅及び真鍮材のフィン及びパイプで製作された水冷オイルクーラーを内蔵している。本オイルクーラーはアルミニウムコアとは異質の材料であるため、下記の部材、
モデル毎に製作されたプレス成形金型でチューブ挿入用の長穴を穿ち、外形をプラスティックヘッダータンクと接合できる様、複雑な形状に成形したアルミニウム材で造られたヘッダープレート、
モデル毎に製作された射出成形用型で造られたプラスティック製のヘッダータンク、更に繋ぎ目からの流体の漏洩を止めるためにモデル毎に製作された成形金型で製作されたゴム製のガスケット、
を使用し、機械的に組み立てる必要がある。
各部品の成形工程も、金型でのアルミニウム材のプレス成形、プラスティックの射出成形、ゴム製品の成形、と異なる材質の異なる成形法で製作され、供給元及び管理工数が多くなる。ラジエーター本体を組み立てる時も、四個の部品を合わせ、プレス工程により全体を加締めて機械的接合を行うという工程が避けられず、異種材料の組み合わせであり、将来の熱変形による漏洩を極少化するために、各部品が潜在的に持っている内部応力開放も兼ねて、加締め工程後一定温度での加熱工程を加える場合もある。これらの多くの工程を経ると同時に、モデル毎に多額の冶具工具金型等のツーリング投資が発生する。内部流体漏洩の恐れのある位置もヘッダー全周にわたり潜在する。実際の製品ではヘッダーは上下２個あり、全てが２倍になる。
本発明のアルミニウム押出中空材ヘッダーと内部拡大面積付き一本パイプ水冷オイルクーラーの組合せ構造のラジエーターは、全てがアルミニウムで製作されると言うリサイクルの容易さをもつと同時に、冶具工具金型等のツーリング投資が従来型と比較するとほぼ無視できる範囲であり、モデル毎の汎用性も高い。更に一本パイプのオイルクーラーであるために、ヘッダー内部に挿入されている状態でも全く漏洩の懼れもなく、検査の必要もないという利点も併せ持っていると同時に、ヘッダーに挿入できる範囲で、長さを自由に選択でき、内部拡大面積付加の自由度も高く、求められる性能に対し、特別の投資を必要とせず追随が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２０】内燃機関用の水冷オイルクーラーを内蔵するラジエーター
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】アルミニウム押出中空材ヘッダーに一本パイプ水冷オイルクーラーが組み込まれた内燃機関用ラジエーターの構造（断面及び斜視図）  ［請求項１］及び［請求項２］の代表的なヘッダーの断面と一本パイプオイルクーラーの構造であり、ロウ付け（ブレージング）前の状態を示している。
【符号の説明】
【００２２】▲１▼：アルミニウム押出中空材ヘッダー
▲２▼：一本パイプ水冷オイルクーラー
▲３▼：一本パイプ水冷オイルクーラー断面（直線部）
▲４▼：オイルクーラーインナーフィン
▲５▼：オイルクーラー出入り口
▲６▼：一本オイルクーラー挿入方向
▲７▼：ライジエーターコアアウターフィン
▲８▼：チュープ
▲９▼：ヘッダー蓋
▲１０▼：ラジエーター出入り口
【図１】
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