(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体通路を構成する複数の浅皿状のコアプレートを積層するとともに、最上部のコアプレートの側壁部の内周側に、上記コアプレートよりも相対的に厚い頂部プレートを積層し、かつ炉内で加熱することにより各部一体にろう付けされる熱交換器において、
上記頂部プレートに設けられるコネクタ接続部を、最上部のコアプレート周囲の側壁部よりも上方に突出する突出長の円筒状に形成し、
Ｌ字形に予め成形された合成樹脂製コネクタの取付基部外周面に、シールリング保持溝を形成するとともに、このシールリング保持溝に軸方向に隣接して、コネクタ接続部の内周側への局部的な変形を受容する凹部を、周方向の複数箇所に形成し、
上記コネクタが挿入された上記コネクタ接続部の上記側壁部よりも上方に位置する上記凹部にそれぞれ対応する複数箇所を内周側へ局部的に押圧変形させることで、上記コネクタを上記コネクタ接続部に軸方向および周方向の双方について固定して上記頂部プレートに取り付けてなる熱交換器。
【請求項２】
流体通路を構成する複数の浅皿状のコアプレートを積層するとともに、最上部のコアプレートの側壁部の内周側に、上記コアプレートよりも相対的に厚い頂部プレートを積層し、かつ炉内で加熱することにより各部一体にろう付けされる熱交換器において、
上記頂部プレートに設けられるコネクタ接続部を、最上部のコアプレート周囲の側壁部よりも上方に突出する突出長の円筒状に形成し、
Ｌ字形に予め成形された合成樹脂製コネクタの取付基部外周面に、シールリング保持溝を形成するとともに、このシールリング保持溝に軸方向に隣接して、コネクタ接続部の内周側への局部的な変形を受容する脆弱部を形成し、
上記コネクタが挿入された上記コネクタ接続部の上記側壁部よりも上方に位置する上記脆弱部に対応する周方向の複数箇所を内周側へ局部的に押圧変形させることで上記コネクタを上記頂部プレートに取り付けてなり、
上記脆弱部は、上記取付基部外周面の軸方向の一部に多数のスリットを凹設することで部分的に低い強度となるように形成されており、上記コネクタ接続部の局部的な変形部が上記脆弱部に食い込むことによって上記コネクタが上記コネクタ接続部に軸方向および周方向の双方について固定されている熱交換器。
【請求項３】
熱交換器が、複数のコアプレートの間にオイル通路と冷却水通路とが交互に構成されたオイルクーラであり、上記コネクタは、冷却水の出口ないし入口に用いられる、ことを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アルミニウム合金等からなる比較的薄いコアプレートを複数積層してなる熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
オイルクーラ等の熱交換器として、アルミニウム合金等からなる比較的薄いコアプレートを複数積層し、隣接するコアプレートの間に流体の通路を形成した構成のものが知られている。この種の熱交換器は、特許文献１に記載のように、コアプレートを積層してなるコア部の上に、コアプレートよりも相対的に板厚が厚い頂部プレートを配置し、この頂部プレートに、流体例えば冷却水の入口および出口を構成するＬ字形コネクタを取り付けた構成となっている。
【０００３】
上記コネクタは、コアプレートや頂部プレートと同種の金属、例えばアルミニウム合金製の金属管からなり、Ｌ字形に曲げ加工した上で、頂部プレートにろう付けされている。このコネクタのろう付けは、複数のコアプレート同士のろう付けならびに頂部プレートのろう付けと同時に、各部材を組み付けた状態で炉内で加熱することにより行われる。ろう材の供給としては、コアプレートやコネクタ等として、ろう材層を表面に備えたクラッド材を用いる方法、あるいは、シート状のろう材を接合面に挟み込んでおく方法、などがある。
【０００４】
なお、特許文献１には、複数のコアプレートによってオイル通路と冷却水通路とを交互に構成するようにした構成の熱交換器が開示されているが、複数のコアプレートを積層することでオイル通路のみを構成し、冷却水が流れるチャンバ内に収容して用いる形式のものも知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−９５４９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のような金属管からなるコネクタにあっては、Ｌ字形に曲げ加工する際に、金属管が潰れ変形しないだけの比較的大きな曲げ半径が必要である。そのため、最上部のコアプレートからの突出量（図１２の符号Ｈ参照）が大きくなり、この種の熱交換器の搭載スペースが不必要に大きくなる、という不具合があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、流体通路を構成する複数の浅皿状のコアプレートを積層するとともに、最上部のコアプレートの側壁部の内周側に、上記コアプレートよりも相対的に厚い頂部プレートを積層し、かつ炉内で加熱することにより各部一体にろう付けされる熱交換器において、
上記頂部プレートに設けられるコネクタ接続部を、最上部のコアプレート周囲の側壁部よりも上方に突出する突出長の円筒状に形成し、
Ｌ字形に予め成形された合成樹脂製コネクタの取付基部外周面に、シールリング保持溝を形成するとともに、このシールリング保持溝に軸方向に隣接して、コネクタ接続部の内周側への局部的な変形を受容する凹部を、周方向の複数箇所に形成し、
上記コネクタが挿入された上記コネクタ接続部の上記側壁部よりも上方に位置する上記凹部にそれぞれ対応する複数箇所を内周側へ局部的に押圧変形させることで、上記コネクタを上記コネクタ接続部に軸方向および周方向の双方について固定して上記頂部プレートに取り付けたものである。
【０００８】
このようにＬ字形コネクタを合成樹脂製とすることで、曲げ半径が不要となり、例えば直角に折れ曲がった形にコネクタを構成することが可能である。従って、最上部のコアプレートないし頂部プレートからのコネクタの突出量が小さくなる。
【０００９】
この合成樹脂製コネクタは、複数のコアプレートを頂部プレートとともに一体にろう付けした後に、頂部プレートの円筒状のコネクタ接続部に取付基部を挿入し、外周側から治具を介してコネクタ接続部の周方向の複数箇所を局部的に変形させることで取り付けられる。内周側に変形したコネクタ接続部の部分が合成樹脂製コネクタの凹部内に入り込むことにより、コネクタは、軸方向および周方向の双方について固定される。
【００１１】
また、第２の発明は、
Ｌ字形に予め成形された合成樹脂製コネクタの取付基部外周面に、シールリング保持溝を形成するとともに、このシールリング保持溝に軸方向に隣接して、コネクタ接続部の内周側への局部的な変形を受容する脆弱部を形成し、
上記コネクタが挿入された上記コネクタ接続部の上記側壁部よりも上方に位置する上記脆弱部に対応する周方向の複数箇所を内周側へ局部的に押圧変形させることで上記コネクタを上記頂部プレートに取り付けてなり、
上記脆弱部は、上記取付基部外周面の軸方向の一部に多数のスリットを凹設することで部分的に低い強度となるように形成されており、上記コネクタ接続部の局部的な変形部が上記脆弱部に食い込むことによって上記コネクタが上記コネクタ接続部に軸方向および周方向の双方について固定されている。
この場合は、周方向の任意の位置でコネクタ接続部を局部的に押圧すれば、局部的に変形したコネクタ接続部の変形部が脆弱部内に入り込み、コネクタが軸方向および周方向の双方について固定される。
【００１２】
本発明の熱交換器としては、例えば、複数のコアプレートの間にオイル通路と冷却水通路とが交互に構成されたオイルクーラであり、上記コネクタは、冷却水の出口ないし入口に用いられる。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、複数のコアプレートが頂部プレートとともに一体にろう付けされる熱交換器に合成樹脂製コネクタを組み合わせたことにより、Ｌ字形をなすコネクタの突出長が小さくなり、熱交換器の搭載に必要なスペースを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明を適用したオイルクーラの斜視図。
【図２】このオイルクーラの要部の断面図。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿った断面図。
【図４】合成樹脂製コネクタを単体で示す断面図。
【図５】図４のＢ−Ｂ線に沿った断面図。
【図６】コネクタ接続部をコネクタとともに治具にセットした状態を示す説明図。
【図７】治具によりコネクタ接続部を変形させた状態を示す説明図。
【図８】第２実施例のコネクタを単体で示す断面図。
【図９】図８のＣ−Ｃ線に沿った断面図。
【図１０】第２実施例のコネクタを治具にセットした状態を示す説明図。
【図１１】治具によりコネクタ接続部を変形させた状態を示す説明図。
【図１２】金属管からなるコネクタを用いた比較例の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
図１および図２は、この発明に係る熱交換器の一実施例として、例えば自動車用内燃機関の潤滑用オイルを冷却水との熱交換により冷却するオイルクーラを示している。なお、以下では、理解を容易にするために必要に応じて図１，図２の姿勢を基準として「上」「下」の用語を用いるが、実際のオイルクーラの使用時には、図１，図２の取付姿勢に限定されるものではない。
【００１７】
オイルクーラは、比較的厚い板状の底部プレート２および第２底部プレート３の上に、多数の薄板状のコアプレート５をフィンプレート（図示せず）とともに積層してなるコア部１が載置され、かつこのコア部１の上に、コアプレート５よりも厚い頂部プレート４が重ねられた構成となっている。そして、頂部プレート４に、冷却水入口および冷却水出口となる一対の合成樹脂製コネクタ７が取り付けられている。合成樹脂製コネクタ７を除くオイルクーラの各構成部品（つまり、コアプレート５、底部プレート２、第２底部プレート３および頂部プレート４）は全てアルミニウム系材料にて構成されており、所定の状態に組み立てた後に治具で保持したまま炉内で加熱することにより各部一体にろう付けされている。なお、ろう材の供給手法としては、コアプレート５等を、アルミニウム系材料からなる母材の表面にろう材（例えば母材よりも融点が低いアルミニウム系材料）をコーティングしたいわゆるクラッド材として形成してもよく、あるいはシート状等とした別のろう材を接合面に配置するようにしてもよい。
【００１８】
コア部１は、図２に示すように、基本的な形状が同一の矩形状をなす浅皿状のコアプレート５を図示しないフィンプレートとともに多数積層することで、隣接する２枚のコアプレート５の間に、オイル通路１０と冷却水通路１１とを交互に構成するようにしたものであり、コアプレート５としては、実際には細部が異なる複数種のコアプレート５を含み、これらが適宜に組み合わせてある。大別すると、オイル通路１０の下側に位置する下側コアプレート５Ａと、オイル通路１０の上側に位置する上側コアプレート５Ｂと、を有する。これらのコアプレート５には、対角線上の２箇所に円形のオイル連通孔（図示せず）が開口形成されているとともに、異なる対角線上の２箇所に円形の冷却水連通孔１２が開口形成されており、さらに、中心位置に、円形のオイル出口孔（図示せず）が開口形成されている。これらのオイル連通孔や冷却水連通孔１２ならびにオイル出口孔は、コア部１を構成する複数のコアプレート５について、上下方向に整列した位置に設けられている。そして、図２に示すように、冷却水連通孔１２や図示しないオイル連通孔等の周囲に設けられた円形のボス部１３が互いに接合されることで、各段のオイル通路１０および冷却水通路１１がそれぞれ密封されるとともに、上下方向に整列した冷却水流路ならびにオイル流路が構成されている。なお、下側コアプレート５Ａと上側コアプレート５Ｂとでは、ボス部１３の配置ならびに膨出方向が異なっている。
【００１９】
冷却水入口および冷却水出口となる上記のコネクタ７は、上下方向に整列した冷却水流路の上方つまり冷却水連通孔１２の上方にそれぞれ位置している。従って、図１に示すように、一対のコネクタ７は、矩形をなすコア部１の対角線上に配置されている。
【００２０】
また、各コアプレート５は、周縁に、テーパ状に立ち上がった側壁部１４を有し、上下方向に積層された各コアプレート５の側壁部１４が互いにろう付けされることで、各段のオイル通路１０および冷却水通路１１の周囲が密封されている。上記側壁部１４は、各々斜め上方へ向かって延びており、従って、最上部のコアプレート５では、四方を囲むように当該コアプレート５の上面から上方へ突出している。最上部のコアプレート５の上に重ねられる頂部プレート４は、最上部のコアプレート５の四辺の側壁部１４の内周側に位置しており、その板厚は、側壁部１４の上方への突出量よりも小さい。従って、頂部プレート４は、側壁部１４の中に落とし込まれた形となっており、その周囲がコアプレート５の側壁部１４でもって囲まれている。
【００２１】
上記頂部プレート４の中央部には、一対のコネクタ７を結ぶ対角線とは異なる側の対角線に沿って、上方へ膨らんだオイル通路用膨出部１６が形成されている。このオイル通路用膨出部１６は、最上部のコアプレート５との間で上記の対角線に沿ったオイル連通路（図示せず）を形成しており、このオイル連通路によって、上述した一対のオイル連通孔と中心のオイル出口孔とが連通している。このオイル通路用膨出部１６は、最上部のコアプレート５の側壁部１４の上縁１４ａよりも僅かに上方へ突出している。
【００２２】
また頂部プレート４の一対の角部には、上記の合成樹脂製コネクタ７を取り付けるための円筒状のコネクタ接続部１７が上方へ突出して形成されている。このコネクタ接続部１７は、後述するコネクタ７の取付前は単純な円筒状をなしているものであり、特に、最上部のコアプレート５の側壁部１４の上縁１４ａよりも上方へ突出する突出長を有している。
【００２３】
上記コネクタ接続部１７に取り付けられる合成樹脂製コネクタ７は、ガラス繊維を配合したナイロン樹脂などの硬質合成樹脂にて一体に射出成形されたものであって、図４，図５に示すように、垂直部７Ａと水平部７Ｂとが直角に接続されたＬ字形をなし、垂直部７Ａおよび水平部７Ｂは、各々断面が真円の円筒形をなしている。なお、コネクタ７内部に形成される通路部１８は、実質的に直角に屈曲しており、垂直部７Ａおよび水平部７Ｂの各々で適宜な抜き勾配を有するテーパ状に形成されている。垂直部７Ａの下端部はコネクタ接続部１７との接続のための取付基部１９として構成されており、垂直部７Ａは、この取付基部１９の形成に必要な最小限の長さとなっている。従って、コネクタ７は、水平部７Ｂの長さに比して垂直部７Ａの長さが短いＬ字形をなしている。
【００２４】
上記取付基部１９は、垂直部７Ａの一般部との境界となる円環状のフランジ２１を有するとともに、先端にテーパ面２２を有し、かつこのテーパ面２２に隣接してシールリング保持溝２３が凹設されている。このシールリング保持溝２３には、図２に示すように、取付基部１９とコネクタ接続部１７との間をシールするシールリングとしてＯリング２４が装着されている。また、上記シールリング保持溝２３に軸方向に隣接して、該シールリング保持溝２３とフランジ２１との間に、コネクタ接続部１７の変形を受容する受容部となる凹部２５が形成されている。図５に示すように、凹部２５は、周方向の４箇所に、周方向に延びた断面矩形の溝として形成されている。なお、図５に示すように、垂直部７Ａから水平部７Ｂが延びる方向に対して、各々４５°の角度をなす４箇所に凹部２５を配置することが好ましい。
【００２５】
頂部プレート４における円筒状のコネクタ接続部１７は、初期状態で上記取付基部１９の外径と実質的に等しい（より詳しくは極僅か大きい）内径を有しており、上記のように構成された取付基部１９が、コア部１のろう付けの後に、Ｏリング２４とともに挿入される。そして、図２，図３に示すように、初期状態で円筒状をなすコネクタ接続部１７が、取付基部１９の凹部２５に対応した４箇所で内周側へ押圧されて塑性変形されており、これによって、合成樹脂製コネクタ７が頂部プレート４に固定されている。つまり外周側から押圧することでアルミニウム系材料からなるコネクタ接続部１７が局部的に内周側へ変形し、コネクタ７側の凹部２５内に食い込んだ状態となっている。これにより、コネクタ７が軸方向および周方向の双方において堅固に固定されている。なお、図中の符号２６は、コネクタ接続部１７の押圧変形によりコネクタ接続部１７外周面に現れた陥没部を示している。
【００２６】
図６および図７は、上記のようにコネクタ接続部１７を変形させるための工程を示した説明図であり、治具３１は、一対の半割型３２の凹部３２ａによってコネクタ接続部１７を内側の取付基部１９とともに挟持するように構成されているとともに、取付基部１９の凹部２５に対応する位置に向かって進退する計４本のプッシュロッド３３を備えている。詳しくは、半割型３２の各々が、互いに平行に配置された一対のプッシュロッド３３を摺動可能に保持している。また各プッシュロッド３３の先端は、凹部２５に対する進入方向を考慮して概ね斜めに傾斜した形状をなしている。図６は、この治具３１にコネクタ接続部１７を取付基部１９とともにセットした状態を示しており、コネクタ７の水平部７Ｂが一対の半割型３２の分割面に沿うように配置される。この状態から各一対のプッシュロッド３３を図示せぬ油圧プランジャ等を利用して互いに内側に押圧することで、図７に示すように、凹部２５の上のコネクタ接続部１７が局部的に内周側へ変形し、凹部２５内に食い込んだ状態となる。
【００２７】
上記の治具３１を用いた変形工程において、治具３１は、最上部のコアプレート５の側壁部１４の上縁１４ａの上に置かれ、かつ頂部プレート４のオイル通路用膨出部１６との干渉を避けるために、プッシュロッド３３が該オイル通路用膨出部１６の長手方向と平行となるように配置される。前述したようにコネクタ接続部１７は最上部のコアプレート５の側壁部１４の上縁１４ａよりも上方へ突出しているので、この上縁１４ａよりも上方の部分を利用して凹部２５に対する変形加工が可能である。つまり、コネクタ接続部１７の陥没部２６は、図２に明らかなように、側壁部１４の上縁１４ａよりも上方に位置している。
【００２８】
なお、図２は、基本的にコネクタ７の水平部７Ｂの中心線に沿った断面を示しているが、取付基部１９については、理解を容易にするために、凹部２５を通る切断面に沿った断面を示している。
【００２９】
上記のように構成されたオイルクーラにおいては、コネクタ７を合成樹脂製としたことで、Ｌ字形に構成する上で曲げ半径を考慮する必要がないことから、コネクタ７の図２，図４における上下方向の寸法を最小限とすることができる。そのため、最上部のコアプレート５の側壁部１４の上縁１４ａからのコネクタ７の突出量Ｈが小さくなり、例えば内燃機関や自動変速機等に付設するに際して、オイルクーラの搭載に必要なスペースを小さくすることができる。
【００３０】
図１２は、比較例として金属管を曲げ加工してなるコネクタ１０７をコア部１上面の頂部プレート４に取り付けた構成を示しており、この場合は、曲げ加工の際に金属管の断面が潰れないように最小限の曲げ半径Ｒが必要である。従って、頂部プレート４のコネクタ接続部１１７が図示のように短いものであっても、最上部のコアプレート５の側壁部１４からの突出量Ｈが大きくなり、それだけ大きな搭載スペースが必要となる。
【００３１】
次に、図８〜図１１に基づいてコネクタ７の第２実施例を示す。なお、コア部１や頂部プレート４側の構成は前述した実施例と変わりがない。
【００３２】
この第２実施例のコネクタ７は、コネクタ接続部１７を局部的に変形させたときにその変形部分を受容する受容部として、前述した実施例の凹部２５に代えて、取付基部１９の軸方向の一部に部分的に低い強度の脆弱部４１を設けたものである。具体的には、図９に示すように、取付基部１９の外周面から半径方向に一定の深さまで、多数のスリット４２を凹設することで、脆弱部４１を構成している。なお、コネクタ７を射出成形する際の金型の分割方向を考慮して、各スリット４２は、互いに平行に形成されている。従って、上記スリット４２は、コネクタ７の成形時に同時に型成形することが可能である。
【００３３】
図１０および図１１は、この第２実施例のコネクタ７を用いた場合のコネクタ接続部１７の変形工程を示している。コネクタ接続部１７の変形に用いる治具３１は、図６，図７に示したものと特に変わりはなく、図１０に示すように一対の半割型３２の間にコネクタ接続部１７を取付基部１９とともにセットした後、図１１に示すように、プッシュロッド３３による押圧加工が行われる。これにより、コネクタ接続部１７は局部的に内周側へ変形し、脆弱部４１へ進入する。このとき、多数のスリット４２を有する脆弱部４１では、多数のスリット４２の間に残存している合成樹脂の薄肉の壁が容易に破断もしくは変形する。従って、前述した実施例と同様に、局部的に変形したコネクタ接続部１７が脆弱部４１内に食い込み、コネクタ７は、軸方向および周方向の双方について固定される。
【００３４】
この第２実施例においては、脆弱部４１が周方向３６０°のいずれの箇所でもコネクタ接続部１７の変形を受容することができる。従って、図１に例示したコア部１に対するコネクタ７の取付姿勢（水平部７Ｂが指向する方向）が限定されず、必要に応じて任意の方向へ向けてコネクタ７を取り付けることができる。換言すれば、コネクタ７の指向方向が異なる種々の形式のオイルクーラに対し同一の合成樹脂製コネクタ７を用いることが可能となる。また、プッシュロッド３３を用いた変形加工が、例えば中央のオイル通路用膨出部１６や他方のコネクタ７に阻害されずに可能となる。
【００３５】
以上、この発明の一実施例を詳細に説明したが、この発明は上記実施例のオイルクーラに限定されるものではなく、種々の形式の熱交換器に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１…コア部
５…コアプレート
４…頂部プレート
７…合成樹脂製コネクタ
１７…コネクタ接続部
１９…取付基部
２３…シールリング保持溝
２４…Ｏリング
２５…凹部
４１…脆弱部
４２…スリット
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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