(57)【要約】【課題】  コーティング層の膜厚が局部的に厚くなることに起因する塗膜剥がれ等の不具合と熱交換性能の悪化とを防止する。【解決手段】  複数の並設されたチューブ２と、この各チューブ２の先端部２ａがそれぞれ挿入された状態で連結された一対のタンク部材５ａ，５ｂとを有するコア４を備え、内部が循環水の流通路とされるチューブ２およびタンク部材５ａ，５ｂの内表面にコーティング層が形成された熱交換器１であって、複数のチューブ２のうち、少なくともコア４両端部のチューブ２の先端部２ａが、タンク部材５ａ，５ｂ内の座板表面７ａとほぼ面一となるようにした。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の並設されたチューブ（２）と、この各チューブ（２）の先端部（２ａ）がそれぞれ挿入された状態で連結された一対のタンク部材（５ａ），（５ｂ）とを有するコア（４）を備え、内部が循環水の流通路とされる上記チューブ（２）および上記タンク部材（５ａ），（５ｂ）の内表面にコーティング層が形成された熱交換器（１）であって、
上記複数のチューブ（２）のうち、少なくとも上記コア（４）両端部のチューブ（２）の先端部（２ａ）が、上記タンク部材（５ａ），（５ｂ）内の座板表面（７ａ）とほぼ面一である
ことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
複数の並設されたチューブ（２）と、この各チューブ（２）の先端部（２ａ）がそれぞれ挿入された状態で連結された一対のタンク部材（５ａ），（５ｂ）とを有するコア（４）を備え、内部が循環水の流通路とされる上記チューブ（２）および上記タンク部材（５ａ），（５ｂ）の内表面にコーティング層が形成された熱交換器（１）であって、
上記複数のチューブ（２）のうち、少なくとも上記コア（４）両端部におけるチューブ（２）は、上記タンク部材（５ａ），（５ｂ）内の座板表面（７ａ）より突出した先端部（２ａ）に、上記コーティング層を形成するコーティング液（１１）を排出するための排液用スリット（２ｂ）を有している
ことを特徴とする熱交換器。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の熱交換器（１）であって、
上記座板表面（７ａ）に溝（９）を形成した
ことを特徴とする熱交換器。
【請求項４】
請求項３に記載の熱交換器（１）であって、
上記座板表面（７ａ）の上記溝（９）が上記複数のチューブ（２）の並設方向に向かって形成され、この溝（９）の形成位置と、上記チューブ（２）の先端部（２ａ）に形成された上記排液用スリット（２ｂ）の形成位置とが一致している
ことを特徴とする熱交換器。
【請求項５】
少なくとも請求項１から請求項４の何れか一つに記載の熱交換器（１）であって、
少なくとも上記コア（４）両端部におけるチューブ（２）の先端部（２ａ）周縁の上記座板表面（７ａ）には、このチューブ（２）の先端部（２ａ）近傍に行くに従って傾斜する窪み部（７ｂ）を形成した
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、例えば燃料電池自動車の冷却系で用いられる熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、駆動源として燃料電池を搭載した燃料電池自動車であるＦＣＥＶ車（fuel cell electric vehicle）の冷却系には、電極等の導電性部材が燃料電池内部に多く存在するため、感電防止の観点より冷媒の導電性を低レベルにする必要があり、極めて導電性の小さい純水が使用されている。また、冷却系システムの構成部品としては、導電率を悪化させないようにするために極力ステンレスを使用し、熱交換器は軽量小型化のためにアルミニウムを使用している。
【０００３】
しかし、熱交換器をアルミニウムで形成した場合、純水によってアルミニウムが腐食したり、その腐食したアルミニウム金属が純水に混入して純水導電率が悪化したりすることがある。これを防止するべく、純水の流通路となるチューブおよびタンク部材の内表面に熱硬化型有機樹脂（フェノール系、アクリル系、エポキシフェノール系）のコーティング層を形成する技術が特許文献１に開示されている。
【０００４】
コーティング層を形成するコーティング法は、チューブおよびタンク部材の内表面にコーティング液を塗布する塗布工程と、塗布したコーティング液を乾燥させる乾燥工程と、乾燥したコーティング液を加熱してコーティング剤を内表面に焼き付ける焼き付け工程とからなる。
【０００５】
前記従来の塗布工程では、図８に示すように、コーティング液漕１００のホース１０１を熱交換器１０２の下方に位置するタンク部材１０３ａのパイプ１０４ａに接続し、コーティング液漕１００の加圧によってコーティング液１１０を熱交換器１０２の流通路の全域に注入する。つまり、コーティング液１１０の液位を、上方位置のタンク部材１０３ｂの上面まで注入する。
【０００６】
そして、注入後にはコーティング液漕１００を熱交換器１０２の下方位置とし、コーティング液１１０の自重により注入したコーティング液１１０を流通路より排出する。すると、チューブ１０５およびタンク部材１０３ａ，１０３ｂの内表面にはコーティング液１１０がその粘性により付着状態で残り、当該コーティング液１１０が内表面に塗布される。
【特許文献１】特開２００１−１６７７８２号公報（第４頁および第５頁、図１および図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、熱交換器１０２は各チューブ１０５の端部がタンク部材１０３ａ，１０３ｂの内部に挿入された状態で連結されているので、図９に示すように、上方位置のタンク部材１０３ｂ内ではチューブ１０５の突出高さｈよりコーティング液１１０の液位が高くならないと当該コーティング液１１０がチューブ１０５側に流出しない。つまり、前記した塗布方法では、コーティング液１１０の液切りおよび排液が困難になり、液溜まりが発生する。
【０００８】
これにより、上方位置のタンク部材１０３ｂの底面側に形成されるコーティング層の膜厚が、例えば１００μｍ程度と他の部分に較べて非常に厚くなり、通路抵抗の増加を招くことになりかねない。
【０００９】
また、コーティング層の膜厚が５０μｍ以上になると、ヒートショック性が劣化して塗膜剥がれ等の不具合が発生するとともに熱交換性能が悪化する。
【００１０】
そこで、本発明は、コーティング層の膜厚が非常に厚くなることに起因する塗膜剥がれ等の不具合と熱交換性能の悪化とを防止できる熱交換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成する請求項１の発明は、複数の並設されたチューブと、この各チューブの先端部がそれぞれ挿入された状態で連結された一対のタンク部材とを有するコアを備え、内部が循環水の流通路とされる上記チューブおよび上記タンク部材の内表面にコーティング層が形成された熱交換器であって、上記複数のチューブのうち、少なくとも上記コア両端部のチューブ先端部が、上記タンク部材内の座板表面とほぼ面一であることを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明は、複数の並設されたチューブと、この各チューブの先端部がそれぞれ挿入された状態で連結された一対のタンク部材とを有するコアを備え、内部が循環水の流通路とされる上記チューブおよび上記タンク部材の内表面にコーティング層が形成された熱交換器であって、上記複数のチューブのうち、少なくとも上記コア両端部におけるチューブは、上記タンク部材内の座板表面より突出した先端部に、上記コーティング層を形成するコーティング液を排出するための排液用スリットを有していることを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の熱交換器であって、上記座板表面に溝を形成したことを特徴とする。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項３に記載の熱交換器であって、上記座板表面の上記溝が上記複数のチューブの並設方向に向かって形成され、この溝の形成位置と、上記チューブの先端部に形成された上記排液用スリットの形成位置とが一致していることを特徴とする。
【００１５】
請求項５の発明は、少なくとも請求項１から請求項４の何れか一つに記載の熱交換器であって、少なくとも上記コア両端部におけるチューブの先端部周縁の上記座板表面には、このチューブの先端部近傍に行くに従って傾斜する窪み部を形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に記載の発明によれば、上方位置のタンク部材まで注入されたコーティング液が、座板表面とほぼ面一のチューブ先端部から排出されるため、上方位置のタンク部材内にチューブの突出高さに相当するコーティング液が排出されずに残存することがなく、上方位置のタンク部材の座板側に形成されるコーティング層が他の部分に較べて厚くなるのを未然に回避することができる。従って、コーティング層の膜厚が局部的に厚くなることに起因する塗膜剥がれ等の不具合と熱交換性能の悪化とを防止することができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明によれば、上方位置のタンク部材まで注入されたコーティング液が、チューブの座板表面より突出した先端部に形成された排液用スリットから排出されるため、上方位置のタンク部材内にチューブの突出高さに相当するコーティング液が排出されずに残存することがなく、上方位置のタンク部材の座板側に形成されるコーティング層が他の部分に較べて厚くなるのを未然に回避することができる。従って、コーティング層の膜厚が局部的に厚くなることに起因する塗膜剥がれ等の不具合と熱交換性能の悪化とを防止することができる。
【００１８】
請求項３に記載の発明によれば、座板表面に溝が形成されることにより、この溝を伝ってコーティング液が座板表面上に行きわたり、当該コーティング液の排液性を向上させることができるとともに、座板表面に形成されるコーティング層の膜厚を均一にすることができるため、この膜厚が厚くなるのを確実に低減させることができる。
【００１９】
請求項４に記載の発明によれば、座板表面の上記溝が上記複数のチューブの並設方向に向かって、すなわち座板の長手方向に沿って形成され、この溝の形成位置と、上記チューブの先端部に形成された上記排液用スリットの形成位置とが一致することから、座板表面のコーティング液をよりスムーズに、且つ、確実にチューブ先端部の排液用スリットへと導くことができるため、コーティング液を一段と円滑に排出することができる。従って、コーティング液の排液性を向上させることができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明によれば、少なくともコア両端部におけるチューブの先端部周縁の座板表面に、このチューブの先端部近傍に行くに従って傾斜する窪み部が形成されることにより、この窪み部を伝ってコーティング液が排出され易くなるため、当該コーティング液の排液性を一段と向上させることができる。従って、コーティング液の塗布作業を容易にすることができ、コーティング作業時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１〜図４は本発明を適用した熱交換器の一実施形態を示し、図１は熱交換器１の正面図、図２は図１の熱交換器における要部を拡大して示す断面図、図３は図１の熱交換器における要部を拡大して示す斜視図、図４は図１の熱交換器における要部を拡大して示し、コーティング液を排出する際の説明に供する断面図である。
【００２３】
図１に示すように、熱交換器１は、チューブ２と冷却フィン３が交互に複数積層され、これらチューブ２の両先端が一対のタンク部材５ａ，５ｂに挿入された状態で固定されてコア４を構成している。このとき、チューブ２、冷却フィン３およびタンク部材５ａ，５ｂの互いの接触箇所は、それぞれろう付けによって固定されている。
【００２４】
チューブ２は、アルミニウム材より偏平長尺形状とされ、内部に循環水である純水を流通させる流通路を形成している。
【００２５】
冷却フィン３は、アルミニウム材より波形状とされ、チューブ２内の純水と周囲通過の空気との熱交換を促進できるようになっている。
【００２６】
タンク部材５ａ，５ｂは、アルミニウム材より平板状に形成された座板７と、同じくアルミニウム材より底面が開口された断面略コ字状に形成されたタンクカバー８とからなり、内部に純水の流通路が形成されている。座板７とタンクカバー８との間はろう付けによって固定されている。各座板７には、適当間隔にチューブ嵌合孔１０が形成され、このチューブ嵌合孔１０にチューブ２の先端部２ａが挿入された状態で連結され、各タンク部材５ａ，５ｂとチューブ２の互いの流通路が連通されている。
【００２７】
各タンク部材５ａ，５ｂにはパイプ６ａ，６ｂがそれぞれ固定され、いずれか一方のパイプ６ａ（または６ｂ）が入口側パイプに、他方のパイプ６ｂ（または６ａ）が出口側パイプとされる。入口側パイプより流入した純水は、一方のタンク部材５ａ（または５ｂ）の流通路より各チューブ２内の流通路を分流し、他方のタンク部材５ｂ（または５ａ）の流通路で再び合流して出口側パイプより流出する。
【００２８】
また、熱交換器１の流通路を形成するチューブ２とタンク部材５ａ，５ｂの内表面には、熱硬化型有機樹脂（フェノール系、アクリル系、エポキシフェノール系）からなるコーティング液１１（後述する図４参照）が塗布されたコーティング層（図示せず）が形成されている。なお、このコーティング層の形成方法は、従来の工法を適用することができるため、ここでの説明は省略する。
【００２９】
本実施の形態の場合、図２および図３に示すように、前記複数のチューブ２のうち、少なくともコア４における両端部のチューブ２は、その先端部２ａがタンク部材５ａ、５ｂ内の座板表面７ａとほぼ面一となるように形成されている。
【００３０】
これにより、熱交換器１の流通路を形成するチューブ２とタンク部材５ａ，５ｂの内表面に前記コーティング層を形成する場合、図４に示すように、注入したコーティング液１１がコア４を図４中矢印Ｘで示す方向に傾けることによって、コア４端部の先端部２ａが座板表面７ａとほぼ面一で形成されたチューブ２内の流通路へと余分なコーティング液１１を導き、このチューブ２の先端部２ａからコーティング液１１を排出させることができる。
【００３１】
また、前記座板表面７ａには、例えばチューブ２の積層方向、すなわち、座板７の長手方向に沿って溝９が形成されている。これにより、座板表面７ａ上のコーティング液１１を均一に行きわたらせることができるとともに、前記先端部２ａが座板表面７ａと面一で形成されたチューブ２へと、コーティング液１１を導くこともできる。
【００３２】
このように、本実施の形態では、チューブ２の長手方向Ｌを上下方向とした場合に上方位置となるタンク部材５ｂ（または５ａ）まで注入されたコーティング液１１が、座板表面７ａとほぼ面一のチューブ２の先端部２ａから排出される。
【００３３】
このため、上方位置のタンク部材５ｂ（または５ａ）内にチューブ２の突出高さに相当するコーティング液１１が排出されずに残存することがなく、上方位置のタンク部材５ｂ（または５ａ）の座板７側に形成されるコーティング層が他の部分に較べて厚くなるのを未然に回避することができる。
【００３４】
従って、コーティング層の膜厚が局部的に厚くなることに起因する塗膜剥がれ等の不具合と熱交換性能の悪化とを防止することが可能となる。
【００３５】
また、このようにコア４における両端部のチューブ２の先端部２ａを、座板表面７ａと面一となるように形成するだけなので、既存の冷却システムの構成を変更することなく、容易に目的を達成することができる。
【００３６】
さらに、座板表面７ａに溝９が形成されることにより、この溝９を伝ってコーティング液１１が座板表面７ａ上に行きわたり、当該コーティング液１１の排液性を向上させることができるとともに、座板表面７ａに形成されるコーティング層の膜厚を均一にすることができるため、この膜厚が厚くなるのを確実に低減させることができる。
【００３７】
なお、本発明の熱交換器として上述した実施の形態を例に取って説明したが、本発明はこれに限ることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種実施形態を採用することができる。
【００３８】
例えば、図２との対応部分に同一符号を付した図５に示すように、少なくともコア４両端部におけるチューブ２の先端部２ａ周縁の座板表面７ａに、このチューブ２の先端部２ａ近傍に行くに従って傾斜するすり鉢状の窪み部７ｂを形成するようにしてもよい。この場合、この窪み部７ｂを伝ってコーティング液１１が排出され易くなるため、当該コーティング液１１の排液性を一段と向上させることができる。従って、コーティング液１１の塗布作業を容易にすることができ、コーティング作業時間を短縮することができる利点をも得ることができる。
【００３９】
また、図３との対応部分に同一符号を付した図６に示すように、前記複数のチューブ２のうち、少なくともコア４両端部におけるチューブ２が、タンク部材５ａ，５ｂ内の座板表面７ａより突出した先端部２ａに、コーティング層を形成するコーティング液１１を排出するための排液用スリット２ｂを有していてもよい。排液用スリット２ｂは、余剰のコーティング液１１を確実に排出するべく少なくとも先端部２ａから座板表面７ａまで連続した細長い溝として高さ方向に形成することが好ましい。また、その排液用スリット２ｂの数は、少なくと一箇所あれば良いが、排出効率を考慮すると複数個形成しておくことが望ましい。なお、図６においては、便宜上、フィン３の図示は割愛している。
【００４０】
この場合、上方位置のタンク部材５ｂ（または５ａ）まで注入されたコーティング液１１が、コア４端部のチューブ２の先端部２ａに設けられた排液用スリット２ｂから排出され易くなる。
【００４１】
このため、上方位置のタンク部材５ｂ（または５ａ）内にチューブ２の突出高さに相当するコーティング液１１が排出されずに残存することがなく、上方位置のタンク部材５ｂ（または５ａ）の座板７側に形成されるコーティング層が他の部分に較べて厚くなるのを未然に回避することができる。従って、上述した実施の形態と同様に、コーティング層の膜厚が局部的に厚くなることに起因する塗膜剥がれ等の不具合と熱交換性能の悪化とを防止することができる。
【００４２】
これに加えて、例えば、図６に示すように、座板表面７ａの溝９が複数のチューブ２の並設方向に向かって、すなわち、座板７の長手方向に沿って形成され、この溝９の形成位置と、チューブ２の先端部２ａに形成された排液用スリット２ｂの形成位置とが一致するようにしてもよい。この場合、座板表面７ａのコーティング液１１をよりスムーズに、且つ、確実にチューブ２先端部２ａの排液用スリット２ｂへと導くことができる。従って、コーティング液１１を一段と円滑に排出することができ、かくして、コーティング液１１の排液性を向上させることができる。
【００４３】
さらに、図３および図６との対応部分に同一符号を付した図７に示すように、コア４両端部のチューブ２の先端部２ａを上述した実施の形態と同様に座板表面７ａと面一に形成し、且つ、その他のチューブ２の座板表面７ａより突出した先端部２ａに前記排液用スリット２ｂを設けるようにしてもよい。因みに、この図７においては、便宜上、フィン３の図示は割愛している。
【００４４】
この場合、コア４両端部以外のチューブ２においては、先端部２ａに設けられた排液用スリット２ｂから余分なコーティング液１１がチューブ２内の流通路内へと排出されるとともに、コア４両端部のチューブ２においては、その先端部２ａが座板表面７ａと面一で形成されることで、余分なコーティング液１１の排出を促進させることができる。従って、上方位置のタンク部材５ｂ（または５ａ）の座板表面７ａ上のコーティング液１１を排出または均一にすることができ、座板７側に形成されるコーティング層が他の部分に較べて厚くなるのを確実に回避することができる。かくして、コーティング層の膜厚が局部的に厚くなることに起因する塗膜剥がれ等の不具合と熱交換性能の悪化とを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施形態を示し、熱交換器の正面図である。
【図２】図１の熱交換器における要部を拡大して示す断面図である。
【図３】図１の熱交換器における要部を拡大して示す斜視図である。
【図４】図１の熱交換器における要部を拡大して示し、コーティング液を排出する際の説明に供する断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態を示し、熱交換器の要部を拡大して示す断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態を示し、熱交換器の要部を拡大して示す斜視図である。
【図７】本発明の他の実施形態を示し、熱交換器の要部を拡大して示す斜視図である。
【図８】従来例の塗布工程を示す図である。
【図９】従来例における上方位置のタンク部材内であって、コーティング液が底面側に溜まる様子を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１…熱交換器
２…チューブ
２ａ…先端部
２ｂ…排液用スリット
５ａ、５ｂ…タンク部材
７…座板
７ａ…座板表面
７ｂ…窪み部
９…溝
１１…コーティング液
Ｌ…チューブの長手方向
【図１】
2005226851.tif 000003
【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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