JPH1089885A - 熱交換器用金属製タンクと金属製入口管との接合部 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 入口管１３とタンク２との接合部の強度向
上、及び座板６と伝熱管３、３との耐食性向上を図る。 【解決手段】 筒部２３と鍔部２５と端板部２４とを有
する接合用ブラケット２２を、タンク２にろう付けす
る。入口管１３の端部を、上記筒部２３の内側にろう付
けする。各ろう付け部のろう付け面積を確保して、接合
強度向上を図る。入口管１３からタンク２内に送り込む
冷却水は、上端端板部２４に当たって周囲に拡散する。
従って、座板６や伝熱管３、３に冷却水が勢い良くぶつ
かる事がなくなり、耐食性の向上を図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等の空気調
和装置に組み込まれてヒータコア等として使用される熱
交換器を構成する熱交換器用金属製タンクと、同じく、
この金属製タンクの内部に冷却水を給排する金属製入口
管との接合部に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車等の空気調和装置のヒータコアと
して使用される、従来から知られている熱交換器とし
て、例えば特開平５−３４０９０号公報には、図９に示
す様な構造が記載されている。この熱交換器１は、それ
ぞれがアルミニウム合金により造られた構成各部材を組
み合わせ、ろう付により一体接合して成る。即ち、図９
に示す様に、互いに平行に配置された１対のアルミニウ
ム合金製のタンク２、２を備え、このタンク２、２同士
の間に、複数の偏平状の伝熱管３、３とコルゲート型の
フィン４、４とを交互に配置して、コア部５を構成して
いる。これら伝熱管３、３の両端部（図９の上下両端
部）は、それぞれ上記１対のタンク２、２を液密に貫通
し、それぞれの内側通路をこれらタンク２、２の内部に
連通させている。これらタンク２、２、伝熱管３、３、
及び後述する入口管１３、出口管１６は、アルミニウム
合金製の芯材の少なくとも片面にろう材を積層した、所
謂クラッド材により造っている。

【０００３】上記各タンク２、２は、それぞれ座板６と
略舟形に形成されたタンク本体７とを、最中状に組み合
わせて成る。このうちの座板６には、それぞれ上記各伝
熱管３、３の端部が、ほぼ隙間なく挿入自在な形状及び
寸法を有する接続孔８、８を形成している。又、１対の
タンク２、２のうち、一方（図９の上方）のタンク２
は、内側中間部に仕切板９を設け、タンク２内を入口室
１０と出口室１１とに２分割している。そして、このタ
ンク２のタンク本体７の上面で、それぞれ上記入口室１
０及び出口室１１に対応する位置に、通孔１２、１２を
形成している。そして、これら通孔１２、１２に、それ
ぞれ入口管１３、出口管１６の基端部１４、１４を接合
している。

【０００４】上述の様に構成される熱交換器１は、構成
各部材の当接部分を互いにろう付けする事により、これ
ら構成各部材同士を一体的に接合する。即ち、タンク
２、２、伝熱管３、３、フィン４、４、仕切板９、入口
管１３、出口管１６を、図９に示す様に組み付け、図示
しない治具により抑え付けた状態で加熱炉内に入れる。
そして、この加熱炉内で、上記ろう材の融点よりも高
く、母材（構成各部材の芯材となり、強度保持を図るア
ルミニウム合金）の融点よりも低い温度（例えば、６０
０℃程度）に加熱する。この加熱により、上記フィン
４、４及びクラッド材より成る伝熱管３、３、座板６、
６、タンク本体７、７、仕切板９、入口管１３、出口管
１６の表面に存在するろう材が溶け、上記構成各部材が
ろう付け接合される。

【０００５】上述の様に構成される熱交換器１を、ヒー
タコアとして使用する場合の作用は、次の通りである。
車室内の暖房を行なう際には、エンジンのウォータージ
ャケット内で温められた冷却水を、図示しない配管から
上記入口管１３を介して上記入口室１０に送り込む。こ
の冷却水は、上記入口室１０側にそれぞれの一端（図９
の上端）を通じさせた伝熱管３、３を通り、他方のタン
ク２側へと移送され、更に、上記出口室１１側にそれぞ
れの他端（図９の下端）を通じさせた伝熱管３、３を通
り、この出口室１１に達する。そして、この出口室１１
側に設けた出口管１６から図示しない配管を通り再びエ
ンジンのウォータージャケットに戻る。この様に冷却水
を流通させる事により、上記コア部５の温度が上昇する
為、このコア部５を構成する伝熱管３、３及びフィン
４、４の間に空気を流せば、この空気を加温し、室内を
暖房できる。

【０００６】ところが、上述の様に構成される従来の熱
交換器の場合、上記入口管１３から上記入口室１０に送
り込まれた冷却水は、この入口管１３の直下に設けられ
た上記座板６の表面や上記伝熱管３、３の端部に直接衝
突する。この様に冷却水が上記座板６の表面や上記伝熱
管３、３の端部に直接衝突する事により、上記座板６や
上記伝熱管３、３の端部の腐食が進行する。

【０００７】この様な問題を解決する為の構造として、
米国特許第５４６５７８３号明細書に記載されている様
な熱交換器が知られている。図１０〜１１にその構造を
示す。図１０に示す第１例は、前述した従来例の入口管
１３（図９参照）に相当する部材を、入口パイプ１７を
入口カップ１８ａに内嵌固定する事により構成してい
る。そして入口パイプ１７の外周面に設けられたフラン
ジ部の下面と入口カップ１８ａの内周面との間にＯリン
グ１９を設けて、入口パイプ１７と入口カップ１８ａと
の間の水密を保持している。又、上記入口パイプ１７の
直下で、入口パイプ１７の下端開口部と座板６の表面と
の間に犠牲腐食部材２０を配置している。又、図１１に
示す第２例は、有底円筒状の入口カップ１８ｂを上記入
口パイプ１７の下端縁部より下側にまで延長する構造と
している。そして、上記入口カップ１８ｂの周壁部の一
部で上記入口パイプ１７と重畳しない部分に複数の通孔
２８、２８を、冷却水を周囲に噴出させる為に設けてい
る。これらの構造により、上記入口パイプ１７から送り
込まれた冷却水が、上記犠牲腐食部材２０の上面、又は
上記入口カップ１８ｂの底面に衝突して周囲に分散さ
れ、直接上記座板６の表面や上記伝熱管３、３の端部に
衝突しない様にしている。これにより、従来の熱交換器
に比べて、座板６や伝熱管３、３の端部の耐食性が向上
する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、これら米国
特許明細書に記載された、タンク２と入口管を構成する
入口パイプ１３と入口カップ１８ａ（１８ｂ）との接合
部は、入口カップ１８ａ（１８ｂ）をタンク２に形成し
た通孔１２に嵌挿し、その当接部分をろう付けしただけ
である。即ち、上述の第１、２例共、上記入口カップ１
８ａ（１８ｂ）と上記タンク２との接合部は、入口カッ
プ１８ａ（１８ｂ）の周壁面の一部外周面とタンク２を
構成するタンク本体７に設けた通孔１２の内周縁との当
接部のみである。尚、上記入口カップ１８ａ（１８ｂ）
に設けた開口鍔部２９ａ（２９ｂ）は、この入口カップ
１８ａ（１８ｂ）を挿入する際のストッパーとしての機
能をする。従って、この開口鍔部２９ａ（２９ｂ）とタ
ンク本体７との当接面積も限られたものである。そし
て、上記入口カップ１８ａ（１８ｂ）は、上記通孔１２
に嵌挿した状態で、上述した他の構成各部材と一体にろ
う付けされる。その後、上記Ｏリング１９を上記入口パ
イプ１７の外周面に設けられたフランジ部の下面と上記
入口カップ１８ａ（１８ｂ）の内周面との間で挟持する
様に、入口パイプ１７を入口カップ１８ａ（１８ｂ）の
内側に奥に迄挿入する。これにより、上記Ｏリング１９
は上記フランジ部の下面と上記入口カップ１８ａ（１８
ｂ）の内周面との間で弾性的に圧縮され、入口パイプ１
７と入口カップ１８ａとの間の水密を保持する。尚、上
記入口パイプ１７の外周面と入口カップ１８ａ（１８
ｂ）の内周面とは、上記Ｏリング１９を内側に含む為、
加熱炉内に於けるろう付けをする事は出来ない。従っ
て、上記入口パイプ１７は上記入口カップ１８ａ（１８
ｂ）に対し、ろう付けによって固定する事は出来ない。
この様に、入口管を構成する入口パイプ１７と入口カッ
プ１８ａ（１８ｂ）のろう付け接合は、上記通孔１２の
内周縁の厚み部分による１箇所のみで行なわれ、タンク
本体７に対する入口管の接合強度は必ずしも十分とは言
えない。前記図９に示した熱交換器１の場合、タンク本
体７と入口管１３及び出口管１６とを、ろう付けのみで
固定しているが、これら両管１３、１６とタンク本体７
との当接面積が狭い。従って、接合強度を十分に確保す
る事が難しい。

【０００９】本発明の熱交換器用金属製タンクと金属製
入口管との接合部は、上述の様な事情を鑑みて、金属製
タンクと、金属製入口管と、熱交換器の耐食性を向上さ
せるべく使用する接合用ブラケットとを一体ろう付け
し、且つろう付け接合面積を大幅に増大させる事によ
り、金属製タンクに対する金属製入口管の接合強度性及
び熱交換器の耐食性を十分に向上させるべく発明したも
のである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の熱交換器用金属
製タンクと金属製入口管との接合部は、熱交換器を構成
する金属製タンクの壁板部に形成された第一の通孔と、
この第一の通孔の内側にろう付け固定された接合用ブラ
ケットと、この接合用ブラケットを介して上記タンクの
壁板部に接合される金属製入口管とを備えている。上記
接合用ブラケットは、上記第一の通孔の内側に挿入自在
な筒部と、この筒部の一端部で上記金属製タンクの内側
に存在する部分の開口を塞ぐ端板部と、上記筒部の他端
部で上記金属製タンクの外側に存在する部分に形成され
た外向フランジ状の鍔部と、上記筒部の内周面に突設さ
れた少なくとも１個の突片と、上記筒部の一部で上記突
片の上記鍔部側端縁よりも上記端板部寄り部分に形成し
た第二の通孔とを設けている。又、上記接合用ブラケッ
トは、上記鍔部の片面を上記金属製タンクの壁板部の外
面で上記第一の通孔の周縁部分に突き当てた状態で、こ
れら片面と外面とを全周に亙ってろう付けしている。そ
して、上記金属製入口管の端部は、この金属製入口管の
先端縁を上記突片に突き当てるまで上記筒部にがたつき
なく挿入した状態で、この筒部の内周面と上記金属製入
口管の端部の外周面とを全周に亙ってろう付けする事に
より、上記接合用ブラケットの内側に固定している。

【００１１】

【作用】上述の様に構成される熱交換器用金属製タンク
と金属製入口管との接合部により、金属製タンクと金属
製入口管とは、金属製タンクの内側に存在する部分の開
口を塞ぐ接合用ブラケットを介して、一体にろう付け接
合される。又、これらをろう付け接合する接合面積は、
上記接合用ブラケットを介する事により大幅に増大する
事が出来る。この様に金属製タンクと金属製入口管と接
合用ブラケットとをろう付けにより一体接合出来、且
つ、ろう付け接合面積を大幅に増大する事が出来る為、
上記金属製タンクに対する上記金属製入口管の接合強度
の大幅な向上が図れる。又、上記接合用ブラケットの端
板部により、上記金属製入口管から上記金属製タンク内
に噴出する冷却水が、熱交換器を構成する座板の表面及
び伝熱管の端部に直接衝突する事がなくなる。この結
果、熱交換器の耐食性の大幅な向上も同時に実現でき
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１〜４は、本発明の実施の形態
の第１例を示している。尚、前述した従来構造と同等部
分に就いては重複する図示及び説明を省略若しくは簡略
化し、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。熱交
換器を構成するタンク２は、座板６とタンク本体７と
を、最中状に組み合わせて成る。これら両部材６、７
は、それぞれがアルミニウム合金製である芯材の少なく
とも片面にろう材を積層したクラッド材により形成して
いる。このうちの座板６の底部には、それぞれ伝熱管
３、３の端部を挿入する為の接続孔８、８を形成してい
る。一方、上記タンク２の壁板部であるタンク本体７の
上壁部で、入口室１０側に対応する位置には、次述する
接合用ブラケット２２を挿入する為の第一の通孔２１を
形成している。尚、この第一の通孔２１はピアス加工等
の打ち抜き加工により形成しても、或はバーリング等の
曲げ加工により形成しても構わない。尚、この第一の通
孔２１をバーリング加工等の曲げ加工により形成すれ
ば、その内周縁に絞り出しによる折れ曲り部が形成され
る。何れにしても、上記第一の通孔２１の内側には、接
合用ブラケット２２を隙間なく挿入自在としている。こ
の接合用ブラケット２２は、アルミニウム合金により、
図３〜４に示す様な形状に造る。この接合用ブラケット
２２は、上記第一の通孔２１の内側に挿入自在な筒部２
３と、この筒部２３の一端部（図３の下端部）で上記タ
ンク２の内側に存在する部分の開口を塞ぐ端板部２４
と、上記筒部２３の他端部（図３の上端部）で上記タン
ク２の外側に存在する外向フランジ状の鍔部２５と、上
記筒部２３の内周面に突設された突片２６、２６と、上
記筒部２３の一部で上記突片２６、２６よりも上記端板
部２４寄り部分に形成された第二の通孔２７、２７とを
有する。そして、上記筒部２３の内側には入口管１３を
隙間なく挿入自在としている。又、この入口管１３の先
端部を上記筒部２３の内側に挿入した際、この入口管１
３の先端縁は、上記筒部２３の突片２６、２６の開口側
面（図１〜２の上面）に突き当たる事で、上記タンク２
に対する位置決めを図られる。

【００１３】上記接合用ブラケット２２は、アルミニウ
ム合金製の板材に絞り加工等の塑性加工を施す事により
造る。尚、この接合用ブラケット２２に上記突片２６、
２６と第二の通孔２７、２７とを形成する作業は次の様
にして行なう。先ず、上記筒部２３の一部で円周方向に
亙る複数箇所に、それぞれが上方に開口するコ字形の切
目を形成し、この切目の内側部分をそれぞれ上方筒部２
３の直径方向内側に折り曲げる事により、折り曲げ部を
突片２６、２６とし、折り曲げにより上記切目の内側部
分に形成される孔を第二の通孔２７、２７とする。尚、
実際には、切目の形成作業と折り曲げ作業とは、一挙動
で行なう。

【００１４】上述の様な接合用ブラケット２２を介し
て、上記タンク２と入口管１３とを接合する場合、先
ず、図２の状態から図１の状態にまで、上記タンク２の
タンク本体７に設けた第一の通孔２１の内側に上記接合
用ブラケット２２の筒部２３を挿入し、鍔部２５の片面
（図１〜２の下面）をタンク本体７の外面（図１〜２の
上面）に突き当てる。そして、上記入口管１３の先端部
を上記筒部２３の内側に、この筒部２３の内周面に突設
した突片２６、２６に突き当てるまでがたつきなく挿入
する。この様にして上記入口管１３の先端部を筒部２３
内に挿入した状態で、この入口管１３が上記タンク本体
に、所定の位置関係で組み合わされる。この様に組み合
わせた、上記接合用ブラケット２２とタンク２と入口管
１３とは、コア部５等、他の部分のろう付けと同時に、
互いの当接部をろう付け接合して一体化する。尚、上述
の様に上記接合用ブラケット２２とタンク２と入口管１
３とをろう付け接合する際のろう付けに必要なろう材
は、互いに当接する部材のうちの少なくとも一方の部材
を構成するクラッド材のろう材層により供給する。

【００１５】上述の様に組み付けたタンク２と入口管１
３との接合部は、上記接合用ブラケット２２を介する事
により、ろう付け接合面積を大幅に増大する事ができ
る。即ち、接合用ブラケット２２と入口管１３とのろう
付け接合部分は、接合用ブラケット２２の筒部２３の内
周面と入口管１３の端部の外周面との当接部である。
又、接合用ブラケット２２とタンク２とのろう付け接合
部分は、接合用ブラケット２２の鍔部２５の片面（図１
〜２の下面）とタンク２の壁板部であるタンク本体７の
外面（図１〜２の上面）との当接部及び接合用ブラケッ
トの筒部２３の外周面とタンク２に設けた通孔２１の内
周面との当接部である。これら各当接部の面積は、何れ
も十分に広い為、タンク２と入口管１３との接合部のろ
う付け接合面積を、従来構造に比べて大幅に増大する事
が出来る。この結果、上記タンク２に対する上記入口管
１３の接合強度を大幅に向上させる事が出来る。尚、上
記第一の通孔２１をバーリング等の曲げ加工により形成
すれば、前述の様にこの第一の通孔２１の内周縁に、短
円筒状の折れ曲がり部が形成され、この折れ曲がり部の
内周面と接合用ブラケット２２の筒部２３の外周面とが
当接する。これにより、上記入口管１３とタンク本体７
とのろう付け接合面積がより一層増大して、上記入口管
１３の保持強度がより一層向上する。

【００１６】又、本発明の熱交換器用金属製タンクと金
属製入口管との接合部を熱交換器に組み込み、この熱交
換器をヒータコアとして使用する場合、端板部２４を有
する接合用ブラケット２２の存在により、この熱交換器
の大幅な耐食性の向上を図れる。即ち、上記接合用ブラ
ケット２２を組み込んだ熱交換器のタンク２内に、入口
管１３から送り込まれた冷却水は、上記接合用ブラケッ
ト２２の端板部２４の開口側面（図１〜２の上側）に衝
突し、前記第二の通孔２７、２７から接合用ブラケット
２２の直径方向外方に吐出する。この結果、上記冷却水
が熱交換器を構成する座板６の表面や伝熱管３、３の端
部に直接衝突せず、これら座板６の表面や伝熱管３、３
の端部の腐蝕を防止して、上記熱交換器の耐食性を向上
させる事ができる。

【００１７】次に、図５〜６は本発明の実施の形態の第
２例を示している。本例の場合には、接合用ブラケット
２２ａに設ける突片２６ａ、２６ａの折り曲げ方向を第
１例と異ならせている。即ち、上記接合用ブラケット２
２ａの筒部２３の一部で、円周方向に亙る複数箇所に、
円周方向側方（図５の左方）に開口するコ字形の切目を
形成し、この切目の内側を、それぞれ上記筒部２３の直
径方向内側に折り曲げる事により、折り曲げ部を突片２
６ａ、２６ａとして形成している。そして、折り曲げに
より上記切目の内側に形成される孔を、第二の通孔２７
ａ、２７ａとしている。その他の構成及び作用は、上述
の第１例と同様である。

【００１８】次に、図７〜８は本発明の実施の形態の第
３例を示している。本例の場合、入口管１３ａの先端縁
に切り込み部３０を形成している。そしてこの入口管１
３ａを内嵌する接合用ブラケット２２ｂに、上記切り込
み部３０と係合する突片２６ｂを設けている。この突片
２６ｂは、上記接合用ブラケット２２ｂの筒部２３の一
部で、円周方向側方（図７の左方）に開口するコ字形の
切目を形成し、この切目の内側部分を上記筒部２３の直
径方向内方に折り曲げる事により形成している。そし
て、折り曲げにより上記切目の内側に形成される孔を、
第二の通孔２７ｂとしている。尚、上記切り込み部の軸
方向長さｄは、上記突片２６ｂの軸方向長さＤよりも十
分に小さく（ｄ≪Ｄ）している。即ち、上記切り込み部
３０は、上記入口管３０を上記接合用ブラケット２２ｂ
の内側に挿入した際、上記突片２６ｂと係合し、更に上
記入口管１３ａの開口部から吐出する冷却水が上記第二
の通孔２７ｂから上記筒部２３の直径方向外方に吐出す
る様にしている。これにより、従来の様に熱交換器をろ
う付けする際の入口管の回転方向の位置を、治具等によ
り固定しておく必要がなくなり、熱交換器の組立の容易
化が図れる。その他の構成及び作用は前述した１〜２例
と同様である。

【００１９】

【発明の効果】本発明の熱交換器用金属製タンクと金属
製入口管との接合部は、以上に述べた様に構成され作用
するので、金属製タンクに対する金属製入口管の接合強
度及び熱交換器の大幅な耐食性の向上を実現できる。
又、上記金属製入口管の接合強度が増大する事に伴い、
金属製入口管自体の強度も増大する。更に、上記接合強
度及び金属製入口管自体の強度の増加に伴い、金属製タ
ンク自体を薄肉とし、軽量化を図る事もできる。又、熱
交換器を構成する座板や伝熱管端部の耐食性が向上する
事に伴い、伝熱管の扁平化、薄肉化も可能となる。これ
により、熱交換器の熱伝達率、即ち熱交換器の性能の向
上及び伝熱管とフィンとのろう付け性の向上も実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す断面図。

【図２】図１の構造に組み込む各部材の接合前の状態を
示す分解断面図。

【図３】図１の構造に組み込む接合用ブラケットの斜視
図。

【図４】同じく平面図。

【図５】本発明の実施の形態の第２例に組み込む接合用
ブラケットの斜視図。

【図６】同じく平面図。

【図７】本発明の実施の形態の第３例の構造に組み込む
金属製入口管及び接合用ブラケットの接合前の状態を示
す分解斜視図。

【図８】図７に示した接合用ブラケットの平面図。

【図９】従来の熱交換器の第１例を示す略断面図。

【図１０】同第２例を示す、図９のＡ部に相当する図。

【図１１】同第３例を示す、図１０と同様の図。

【符号の説明】

１ 熱交換器 ２ 金属製タンク ３ 伝熱管 ４ フィン ５ コア部 ６ 座板 ７ タンク本体 ８ 接続孔 ９ 仕切板 １０ 入口室 １１ 出口室 １２ 通孔 １３、１３ａ 入口管 １４ 基端部 １６ 出口管 １７ 入口パイプ １８ａ、１８ｂ 入口カップ １９ Ｏリング ２０ 犠牲腐食部材 ２１ 第一の通孔 ２２、２２ａ 接合用ブラケット ２３ 筒部 ２４ 端板部 ２５ 鍔部 ２６、２６ａ、２６ｂ 突片 ２７、２７ａ、２７ｂ 第二の通孔 ２８ 通孔 ２９ａ、２９ｂ 開口鍔部 ３０ 切り込み部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱交換器を構成する金属製タンクの壁板
   部に形成された第一の通孔と、この第一の通孔の内側に
   ろう付け固定される接合用ブラケットと、この接合用ブ
   ラケットを介して上記タンクの壁板部に接合される金属
   製入口管とから成り、 上記接合用ブラケットは、上記第一の通孔の内側に挿入
   自在な筒部と、この筒部の一端部で上記金属製タンクの
   内側に存在する部分の開口を塞ぐ端板部と、上記筒部の
   他端部で上記金属製タンクの外側に存在する部分に形成
   された外向フランジ状の鍔部と、上記筒部の内周面に突
   設された少なくとも１個の突片と、上記筒部の一部で上
   記突片の上記鍔部側端縁よりも上記端板部寄り部分に形
   成された第二の通孔とを備えており、 上記接合用ブラケットは、上記鍔部の片面を上記金属製
   タンクの壁板部の外面で上記第一の通孔の周縁部分に突
   き当てた状態で、これら片面と外面とを全周に亙ってろ
   う付けしており、 上記金属製入口管の端部は、この金属製入口管の先端縁
   を上記突片に突き当てるまで上記筒部にがたつきなく挿
   入した状態で、この筒部の内周面と上記金属製入口管の
   端部の外周面とを全周に亙ってろう付けする事により、
   上記接合用ブラケットの内側に固定されている、 熱交換器用金属製タンクと金属製入口管との接合部。