(57)【要約】【課題】アルミニューム製熱交換器のチューブとチューブプレートとの接合部における内面側樹脂コーティング膜の欠損を防止すること。【解決手段】チューブプレート１のチューブ挿通孔２のバーリング部４の突端縁と、チューブ３の先端との突出位置を整合させる。そして、チューブプレート１の内面およびチューブ３の内面に樹脂材５がコーティングされると共に、バーリング部４の突端縁とチューブ３の先端との間も一体に樹脂材５でコーティングする。【選択図】　　　　図２
2004003693.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チューブプレート（１）と、
そのチューブプレート（１）に設けられた多数のチューブ挿通孔（２）に端部が挿通され、その挿通部でチューブプレート（１）とろう付け固定された多数のチューブ（３）と、
を具備するアルミニューム製熱交換器のタンク構造において、
チューブプレート（１）の前記チューブ挿通孔（２）の孔縁部に、タンク内面側に突出するバーリング部（４）を有し、そのバーリング部（４）の突端縁と、前記チューブ（３）の先端との突出位置が整合し、その突出端が互いに接するように配置され、
そのチューブプレート（１）の内面およびチューブ（３）の内面に、イオン溶出防止用の樹脂材（５）がコーティングされると共に、
前記バーリング部（４）の突端縁と前記チューブ（３）の先端との間も一体に前記樹脂材（５）がコーティングされたアルミニューム製熱交換器のタンク構造。
【請求項２】
請求項１において、
チューブ（３）の先端部が前記バーリング部（４）を被嵌するするように折り曲げ形成されたアルミニューム製熱交換器のタンク構造。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記樹脂材（５）にイオン吸着剤（１３）を混入させたアルミニューム製熱交換器のタンク構造。
【請求項４】
請求項１または請求項２において、
コーティングされた前記樹脂材（５）の表面に、イオン吸着剤（１３）を被着させたアルミニューム製熱交換器のタンク構造。
【請求項５】
請求項１または請求項２において、
チューブプレート（１）の周縁に樹脂タンク本体（６）の開口が接合され、
その樹脂タンク本体（６）の内面に、前記樹脂材（５）がコーティングされたアルミニューム製熱交換器のタンク構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属イオンを溶出すると支障が生じる液体、例えば、純水，エチレングリコール水を熱交換するための熱交換器において、その液体側を樹脂コーティングにより表面処理したタンク構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、自動車用の燃料電池は高分子膜型のスタックを有し、そのスタック内には反応制御のために純水が循環される。純水はスタック内で温度上昇するため、外部の熱交換器で熱交換して冷却される。この純水はスタックに直接接触するが、その際、純水に金属イオンが含まれると液を通して漏電し、電池の電圧低下を招くおそれがある。そのため熱交換器は、金属イオンが溶出しないものを使用する必要がある。
一般的な熱交換器は、多数の金属チューブを並列に配置し、両端部を金属製のチューブプレートに溶接やろう付け等で接続し、さらに各金属チューブの外面側にはコルゲートフィン等の放熱部を設けて構成される。
【０００３】
金属チューブをステンレスチューブとした熱交換器は、金属イオンが溶出しないので純水等の熱交換器として適している。しかしステンレス製の熱交換器は高価であり、重量が大きく熱伝導率も低いという問題がある。
そこでステンレス製の熱交換器に代わるものとして、アルミニューム製またはアルミニューム合金製（以下、単にアルミニューム製という）のチューブ及びチューブプレートを使用した熱交換器を用い、その液体側を表面処理し、金属イオンであるアルミニュームイオンの溶出を防止する技術が開発されている。
なお、アルミニューム製のチューブにおける液体側の表面処理は、エポキシ系等の熱硬化性樹脂をコーティングする方法が特開２００１−１６７７８２号公報、特許第３１７２７３０号その他として記載されている。
【０００４】
このような熱交換器において、従来のチューブプレート１とチューブ３との接合部は図６の如く構成されていた。即ち、チューブプレート１のチューブ挿通孔２の孔縁部が内面側に僅かに立ち上げられたバーリング部４を形成する。そのバーリング部４にチューブ３が挿通され、両者の接触部間がろう付けされて、そこにろう付け部１０を構成する。そしてこのチューブプレート１の内面側およびチューブ３の内面側が樹脂材５によって被覆されたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図６に示すようなチューブプレート１とチューブ３の接合構造は、チューブ３の突端縁１２がチューブプレート１から内部に突出する。その突端縁１２の端縁は比較的薄いものであるため、その部分に被覆されたコーティング膜が欠損し易い。そこに欠損が生じると欠損部からアルミニュームイオンが溶出するおそれがある。
【０００６】
なお、チューブ３の板厚は、熱交換性能を高めるためチューブプレート１に比べて通常著しく薄い。
そのチューブ３の板厚はチューブプレート１のそれの１／３以下である。即ち、一例としてチューブプレート１の板厚が１ｍｍの場合、チューブ３のそれは、０．２〜０．３ｍｍ程度である。そのため、突端縁１２に被覆されたコーティング膜が前述の如く欠損し易いものとなっている。
そこで本発明は、チューブ３の突端縁１２における樹脂材５のコーティング膜の欠損を防止することを課題とする。さらには、チューブプレート１及びチューブ３の内面側からアルミニュームイオンが溶出し難いコーティング構造を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明は、チューブプレート（１）と、
そのチューブプレート（１）に設けられた多数のチューブ挿通孔（２）に端部が挿通され、その挿通部でチューブプレート（１）とろう付け固定された多数のチューブ（３）と、
を具備するアルミニューム製熱交換器のタンク構造において、
チューブプレート（１）の前記チューブ挿通孔（２）の孔縁部に、タンク内面側に突出するバーリング部（４）を有し、そのバーリング部（４）の突端縁と、前記チューブ（３）の先端との突出位置が整合し、その突出端が互いに接するように配置され、
そのチューブプレート（１）の内面およびチューブ（３）の内面に、イオン溶出防止用の樹脂材（５）がコーティングされると共に、
前記バーリング部（４）の突端縁と前記チューブ（３）の先端との間も一体に前記樹脂材（５）がコーティングされたアルミニューム製熱交換器のタンク構造である。
【０００８】
請求項２に記載の本発明は、請求項１において、
チューブ（３）の先端部が前記バーリング部（４）を被嵌するするように折り曲げ形成されたアルミニューム製熱交換器のタンク構造である。
請求項３に記載の本発明は、請求項１または請求項２において、
前記樹脂材（５）にイオン吸着剤（１３）を混入させたアルミニューム製熱交換器のタンク構造である。
【０００９】
請求項４に記載の本発明は、請求項１または請求項２において、
コーティングされた前記樹脂材（５）の表面に、イオン吸着剤（１３）を被着させたアルミニューム製熱交換器のタンク構造である。
請求項５に記載の本発明は、請求項１または請求項２において、
チューブプレート（１）の周縁に樹脂タンク本体（６）の開口が接合され、
その樹脂タンク本体（６）の内面に、前記樹脂材（５）がコーティングされたアルミニューム製熱交換器のタンク構造である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、図面に基づいて本発明の実施の形態につき説明する。なお、本発明は下記の実施の形態に限定されるものでは勿論ない。
図１は本発明のアルミニューム製熱交換器のタンク構造の要部縦断面図であり、図２は図１のＩＩ部拡大図である。
この熱交換器は、夫々アルミニューム製のチューブプレート１とチューブ３とフィン９とを有し、チューブプレート１の周縁部に環状溝が形成され、そこに樹脂タンク本体６の開口端がＯリング７を介して嵌着され、チューブプレート１の縁部が樹脂タンク本体６の裾部にカシメ固定されたものである。
【００１１】
チューブプレート１には多数のチューブ挿通孔２が穿設され、そのチューブ挿通孔２の孔縁部がタンクの内面側に僅かに突出されてバーリング部４を形成する。そしてチューブ３の端部がチューブ挿通孔２に挿通され、チューブ３の先端とバーリング部４の突端縁とが整合し、両者が互いに接するように配置されている。このような状態でチューブプレート１とチューブ３との挿通部がろう付けされ、そこにろう付け部１０が形成される。
なお、チューブ３の外面にはフィン９が配置され、フィン９とチューブ３の外面との間もろう付け固定される。また、この例は樹脂タンク本体６を有し、その樹脂タンク本体６は、補強用のガラスフィラーを混入するナイロン樹脂から形成されている。そのため、樹脂タンク本体６自体は、そのガラスフィラーからタンク内に溶出が起こり、内部流体の導電率を上げるおそれがあるものである。
【００１２】
上記のように組立てられたアルミニューム製熱交換器の内部にエポキシ系樹脂の溶液またはフッ素系樹脂の溶液を循環させて、それらの内表面に樹脂材５をコーティングさせ、本熱交換器のタンク構造を完成するものである。このとき図２に示す如く、チューブプレート１のバーリング部４の突端縁とチューブ３の先端とが整合しているため、その整合部を被覆する樹脂材５は、図６のような突端縁１２が存在しないため、その先端においても比較的樹脂材５の膜厚が厚く形成され、欠損し難いものとなっている。
【００１３】
次に、図３はチューブプレート１とチューブ３との接合部の他の例であり、この例はチューブ３の先端部がバーリング部４の突端縁を被嵌するように折り曲げられ、それらの外周に樹脂材５のコーティング膜が被覆されたものである。
なお、樹脂材５のコーティング膜は図１の如く、樹脂タンク本体６の内表面にも形成され、樹脂タンク本体６を構成するガラスフィラーからの溶出成分を遮蔽するものである。
【００１４】
次に、図４はチューブプレート１の表面に樹脂材５のコーティング膜を形成した後に、さらにその表面にイオン吸着剤１３を被覆したものである。
次に、図５は樹脂材５自体にイオン吸着剤１３を混入したものをチューブプレート１の表面に被覆したものである。
なお、図４及び図５におけるイオン吸着剤１３はバーリング部４とチューブ３の接合部および樹脂タンク本体６の内面にも被覆される。
【００１５】
【発明の作用・効果】
本発明のタンク構造は、チューブプレート１のチューブ挿通孔２のバーリング部４の突端縁と、チューブ３の先端との突出位置が整合し、その突端縁が互いに接するように配置されている。そしてチューブプレート１の内面及びチューブ３の内面に樹脂材５がコーティングされると共に、バーリング部４の突端縁とチューブ３の先端との間にも一体に樹脂材５がコーティングされるものである。
従って、このタンク構造はチューブ３の先端のみが突出することがないため、その先端にコーティングされた樹脂材５の皮膜が欠損され難く、信頼性の高いものとなる。
【００１６】
上記構成において、チューブ３の先端部をバーリング部４の表面を被嵌するように折り曲げることができる。その場合には、さらにチューブ３の先端が突出することがなく、樹脂材５のコーティング膜が破損することを防止できる。
上記構成において、樹脂材５にイオン吸着剤を混入させることができる。その場合には、アルミニューム表面から溶出するイオンを効果的に吸収し、タンク内に流通する液体にイオンが混入することを防止できる。
【００１７】
上記構成において、コーティングされた樹脂材５の表面にイオン吸着剤（１３）を被着させることができる。この場合には、タンク内に流通する液体中のイオンを吸着することができる。
上記構成において、チューブプレート１の周縁に樹脂タンク本体６の開口を接合し、その樹脂タンク本体６の内面にも樹脂材５をコーティングすることができる。この場合には、樹脂タンク本体６自体から溶出するイオン等を樹脂材５のコーティング膜で遮蔽し、タンク内を流通する液体にイオンが混入することを効果的に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアルミニューム製熱交換器のタンク構造の要部縦断面図。
【図２】図１のＩＩ部拡大図。
【図３】図２におけるチューブプレート１とチューブ挿通孔２との接合部の他の例を示す説明図。
【図４】本発明のタンク構造のチューブプレート１表面の他の例を示す説明図。
【図５】同タンク構造のチューブプレート１表面のさらに他の例を示す説明図。
【図６】従来型アルミニューム製熱交換器のタンク構造の要部縦断面図。
【符号の説明】
１　チューブプレート
２　チューブ挿通孔
３　チューブ
４　バーリング部
５　樹脂材
６　樹脂タンク本体
７　Ｏリング
８　カシメ部
９　フィン
１０　ろう付け部
１１　　折り返し部
１２　　突端縁
１３　　イオン吸着剤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004003693.tif 000006
【図５】
2004003693.tif 000007
【図６】
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