JPS6391488A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は主に自動車用等に用いられる熱交換器、特に
、例えばラジェータとコンデンサのように使用目的の異
なる熱交換器を一体物として構成しうる熱交換器に関す
る。

従来の技術 従来、例えば自動車用のラジェータとコンデンサとは、
要求され゛る特性の相違からそれぞれ異なる構造のもの
に設計されていた。即ち、ラジェータとしては、熱交換
媒体流通用の複数本のチューブが相互間にフィンを介し
て平行状に配設されるとともに、各チューブの両端が熱
交換媒体貯溜用のタンク部にそれぞれ接続されてなる構
造のものが用いられていた。一方、コンデンサとしては
高耐圧強度が要求されることから、一般にサーペンタイ
ン型と称される形式のもの、即ちハーモニカチューブと
称されるような多孔押出偏平チューブを蛇行状に曲げ、
その平行部間にフィンを配置してコアを構成したものが
一般に用いられていた。

発明が解決しようとする問題点 このように従来のラジェータやコンデンサ等はそれぞれ
形式の異なる独立仕様の熱交換器として設計、製造され
ていたため、製造工数や自動車エンジンルームへの取付
は工数も多くコスト高につき取付は作業性も良くないと
いうような欠点があった。しかもエンジンルームへの設
置に際しては、通常それらが前後に併置状態に配設され
るため、強制冷却のためのファンやモータをも含めてそ
れらを併せた容積はかなり大きくなり、エンジンルーム
内における空間占有率が高いものとなっている。このた
め居住空間の拡大のためのエンジンルーム縮小化の傾向
とも相俟って、エンジンルーム内に装着される他の各種
部品の配置環境が繁雑となり、これら部品の取付は作業
や補修交換作業が実に厄介であるというような問題も派
生するものであった。

この発明はかかる技術的背景に鑑みてなされたものであ
って、ラジェータやコンデンサ等を一体化しうる熱交換
器の提供により、上記欠点を解消せんとするものである
。

問題点を解決するための手段 而してこの発明は、中空押出形材をもってヘッダータン
ク部が形成され、該ヘッダータンク部に長さ方向の仕切
壁が設けられることによりヘッダータンク部内にチュー
ブ固定用樹脂充填空間と熱交換媒体貯溜用空間が分割形
成されるとともに、前記樹脂充填空間を横断しその開口
部が熱交換媒体貯溜用空間に臨む状態にヘッダータンク
部にチューブの端部が挿入され、かつ前記樹脂充填空間
に樹脂が注入充填されることによりヘッダータンク部と
複数のチューブとが接合固定されてなり、しかもヘッダ
ータンク部の長さ方向の中間部には、チューブによって
構成される熱交換媒体流通回路を複数の独立した回路に
分割する仕切板が設けられていることを特徴とする熱交
換器を要旨とする。

実施例 次にこの発明の構成を図示実施例に基いて説明する。

この実施例は、ラジェータとコンデンサとを一体化した
アルミニウム製ラジェータ・コンデンサ一体型熱交換器
を示すものである。

第１図〜第６図において、（１）（１）は左右両側に配
置されたヘッダータンク部、（２）は水平状態で上下方
向に配置されるとともに、両端を前記ヘッダータンク部
（１）（１）に接続された複数のチューブ、（３）は隣
接するチューブ（１）（１）間に介在されたコルゲート
フィンであり、チューブ（１）とコルゲートフィン（３
）との積層により熱交換器コア部（４）が形成されてい
る。

前記ヘッダータンク部（１）は、断面半楕円状のアルミ
ニウムまたはその合金からなる中空押出形材をもって形
成されたものである。このヘッダータンク部（１）には
、その内側側壁（ｌａ）と平行状に長さ方向に３つの仕
切壁（１ｂ）（ｌｃ）　　（ｌｄ）が設けられ、これに
より内側側壁（１ａ）と第１仕切壁（１ｂ）との間に内
側樹脂充填空間（５ａ）が、第２仕切壁（１ｃ）と第３
仕切壁（１ｄ）との間に外側樹脂充填空間（５ｂ）がそ
れぞれ形成されるとともに、第１仕切壁（ｌｂ）と第２
仕切壁（１ｃ）との間に内側熱交換媒体貯溜空間（８ａ
）が、第３仕切室（１ｄ）と外側円弧壁（ｌｅ）との間
に外側熱交換媒体貯溜空間（６ｂ）がそれぞれ形成され
ている。また各ヘッダータンク部（１）の上下開口部は
蓋片（７ａ）　　（７ｂ）によってそれぞれ閉塞される
とともに、ヘッダ−タンク部（１）の長さ方向の中央部
よりやや下側の位置には、熱交換器を上側のラジェータ
部（８）と下側のコンデンサ部（９）とに分割するラジ
ェータ・コンデンサ仕切板（ｌＯ）が、挿入孔（ｌｉｄ
　）を介して挿入接合されている。

そしてラジェータ部（８）においては、ヘッダータンク
部（１）の内側側壁（１ａ）及び第１仕切壁（１ｂ）に
チューブ挿入孔（ｌｌａ）が所定間隔配置に列設される
一方、コンデンサ部（９）においては、ヘッダータンク
部（１）の内側側壁（ｌａ）、第１仕切壁（ｌｂ）　、
第２仕切壁（ｌｃ）及び第３仕切壁（１ｄ）に同じくチ
ューブ挿入孔（ｌｌｂ）が所定間隔配置に列設されてい
る。

前記チューブ（２）はこれもアルミニウムまたはその合
金からなる偏平押出形材をもって構成されたものである
。なお押出形材によらず電縫管をもってチューブを構成
しても良い。而してラジェータ部（８）のチューブ（２
ａ）とコンデンサ部（９）のチューブ（２ｂ）とではそ
の設計仕様の異なったものが用いられている。即ちラジ
ェータ用チューブ（２ａ）は厚さ３〜４　ｍｔｔｔ程度
に設定されており、コンデンサ用チューブ（２ｂ）は厚
さ４〜４．　５ｔｒａ程度に設定されている。またコン
デンサ用チューブ（２ｂ）の方がラジェータ用チューブ
（２ａ）よりも長さの長いものに設計されている。さら
にいずれのチューブも多孔押出形材が用いられているが
、孔数は第６図に示すように、コンデンサ部のチューブ
（２ｂ）の方が多いものとなされている。チューブの幅
はいずれも同一に設定されている。このチューブの幅は
熱交換器コア部（４）の流通空気に臨む面の面積によっ
て変えられるべきであり、面積が大きい場合には熱交換
効率を考慮して幅は小さく設定するのが良く、逆にコア
部（４）の面積が小さい場合には、所定放熱量を確保す
べく幅を大きく設定するのが良い。そしてラジェータ部
（８）におけるチューブ（２ａ）は、その端縁が内側樹
脂充填空間（５ａ）を横断して第１仕切壁（ｌｂ）の外
側端縁に合致する状態となるまで、両端をヘッダータン
ク部（１）の対応挿入穴（ｌｌａ　）に挿入されるとと
もに、樹脂充填空間（５ａ）に注入充填された樹脂（１
２）を介してヘッダータンク部（１）に強固に接続固定
されている。一方コンデンサ部（９）におけるチューブ
（２ｂ）は、その端縁が内側樹脂充填空間（５ａ）およ
び外側樹脂充填空間（５ｂ）を横断して第３仕切壁（１
ｄ）の外側端縁に合致する状態となるまで、両端をヘッ
ダータンク部（１）の対応挿入穴（ｌｌｂ　）に挿入さ
れるとともに、内外の樹脂充填空間（５ａ）　　（５ｂ
）に注入充填された樹脂（１２）を介してヘッダータン
ク部（１）に強固に接続固定されている。

さらに右側のヘッダータンク部（１）の上端には、内側
貯溜空間（６ａ）に連通状態にラジェータ用熱交換媒体
入口管（１３）が連結されるとともに、右側ヘッダータ
ンク部のラジェータ・コンデンサ仕切板（１０）の上方
には同じく内側貯溜空間（θａ）に連通状態に同出口管
（１４）が連結されている。また右側ヘッダータンク部
のラジェータ部分におけるほぼ中央部には、内側貯溜空
間（６ａ）を仕切る回路仕切板（１７）が挿入孔（ｌｌ
ｅ　）を介して挿入接合されている。これによりラジェ
ータ部（８）においては、第２図に矢印で示すように、
入口管（１３）から流入した熱交換媒体は、右側のヘッ
ダータンク部（１）の内側貯溜空間（６ａ）から上側の
チューブ群を通過して左側へラダータンク部（１）の内
側貯溜空間（６ａ）へと至ったのち、反転して下側のチ
ューブ群を通過して右側ヘッダータンク部の内側貯溜空
間（６ａ）へと至り、出口管（１４）から熱交換器外へ
と流出するものとなされている。一方左側ヘツダータン
ク部（１）のラジェータ・コンデンサ仕切板（１０）の
下方には、外側貯溜空間（６ｂ）に連通状態にコンデン
サ用熱交換媒体入口管（１５）が連結されるとともに、
右側ヘッダータンク部の下端には、同じく外側貯溜空間
（６ｂ）に連通状態に、同出口管（１Ｂ）が連結されて
いる。また左側ヘッダータンク部（１）のコンデンサ部
分（９）における中央部よりやや上側の位置、及び右ヘ
ッダータンク部（１）のコンデンサ部分における中央部
よりやや下側の位置には、外側貯溜空間（［ｉａ）を仕
切る回路仕切板（１８）　　（１８）がそれぞれ挿入孔
（１１１’　）を介して挿入接合されている。従ってコ
ンデンサ部（９）においては、左側へラダータンク部（
１）の入口管（Ｉ５）から外側貯溜空間（６ｂ）に流入
した熱交換媒体は、前記仕切板（１８）　　（１８）に
よって４つに分けられたチューブ群を蛇行しつつ流通し
て右側ヘッダータンク部（１）の外側貯溜空間（６ｂ）
の下部へと至り、出口管（１Ｂ）から外部へと流出する
ものとなされている。

ヘッダータンク部（１）の内側樹脂充填空間（５ａ）　
、及びコンデンサ部（９）の外側樹脂充填空間（５ｂ）
に充填された前記樹脂（１２）は、前述のとおりヘッダ
ータンク部（１）とチューブ（２）とを接続固定する役
割を果す。この樹脂は液体状態で注入後に硬化されたも
のである。

またこの実施例では、内側充填空間（５ａ）への樹脂（
１２）の注入はヘッダータンク部（１）の内側側壁（ｌ
ａ）に長さ方向に形成された切欠き部（１９）から行わ
れたものであり、コンデンサ部（９）の外側充填空間（
５ｂ）への注入はヘッダータンク部（１）下端の蓋片（
７ｂ）に設けられた注入孔（２０）から行われたもので
ある。もとより注入位置は上記に限定されるものではな
く、ヘッダータンク部（１）の前後側壁に内外充填空間
（５ａ）　　（５ｂ）に連通ずる注入孔を設けて注入す
るものとしても良い。樹脂（１２）の種類としては、ヘ
ッダータンク部（１）とチューブ（２）との充分な接合
力を発揮し、あるいは注入作業性の良いものであれば任
意のものを採用可能であるが、特に好適なものとしてエ
ポキシ樹脂をあげうる。かかる樹脂によりチューブ（２
）とヘッダータンク部（１）とが強固な接合状態に保た
れるものであるが、チューブ（２）の樹脂充填空間（５
ａ）　　（５ｂ）に臨む周面に、第７図に示すような半
球状の凹部（２１）をディンプル加工したり、第８図に
示すような溝状凹部（２１−）を設けて、該凹部への樹
脂の食込みによりチューブ（２）の抜落防止を一層確実
なものとしても良い。ところで、コンデンサ部（９）に
おけるチューブ（２）の接合を内外樹脂充填空間（５ａ
）　　（５ｂ）での二重接合構造とするのは、コンデン
サ部（９）に要求される耐圧強度がラジェータ部（８）
に要求される耐圧強度よりも格段に大きいからである。

即ち、ラジェータ部（８）に要求される耐圧力要求値は
１．２Ｎｙ／ｄ程度であるのに対し、コンデンサ部（９
）のそれは２５Ｋｇ／ａｉ程度にも達する。そこで二重
接合構造とすることにより、接合強度を向上するととも
に洩れ防止の完全を期したものである。

前記コルゲートフィン（３）はアルミニウムにて製作さ
れ、−枚板が連続的に等間隔で湾曲状に折返された波板
状の構造を有しており、好適には各垂直壁部にルーバー
を切起こし形成したものが用いられる。このコルゲート
フィン（３）は、隣接チューブ（２）（２）の間隔より
もわずかに高いフィン高さを有し、かつ左右のヘッダー
タンク部（１）（１）の間隔にほぼ相当するフィン長さ
を有するものに設計されている。そしてフィンの両端を
ヘッダータンク部（１）（１）の内側側壁（ｌａ）　　
（ｌａ）にほぼ当接された状態で、かつ該コルゲートフ
ィン（３）間を流れる空気の方向がチューブ（２）を流
れる熱交換媒体の方向に対して直交する向きに配設固定
されている。このフィン（３）とチューブ（２）との接
合は一般的な接合法、例えば真空ろう付性、フラックス
ろう付性、反応性はんだ付性等により行われたものであ
る。

第１図〜第３図に示す（２２）は、最外側のコルゲート
フィンの外側に配設された断面コ字状の上下のサイドピ
ースであり、開口部側を外側に向けた状態で、両端の差
込片（２２ａ　）を挿入孔（ｌｌｃ　）を介して内側樹
脂充填空間（５ａ）に臨む状態に差込まれ、チューブと
同じ（樹脂（１２）によってヘッダータンク部（１）に
接合されている。なお差込み片（２２ａ　）に形成され
た孔（２２ｂ　）は、樹脂（１２）の食込みによりサイ
ドピース（２２）　　（２２）の抜落を防止する抜止め
孔である。また第１図及び第２図に示す（２３）はラジ
ェータ部（８）用の補給管である。

上記のような熱交換器の製作は、まず所定長さの中空押
出形材をもってヘッダータンク部（１）（１）を形成し
たのち、該ヘッダータンク部に別途製作した蓋片（７ａ
）　　（７ｂ）　、補給管（２３）　、熱交換媒体の各
流出入管（１３）　　（１４）（１５）、（１Ｂ）　、
ラジェータ・コンデンサ仕切板（１０）及び回路仕切板
（１７）　　（１８）を対応部位に所定配置にろう接す
る。その後以下に示す手順でヘッダータンク部（１）と
チューブ（２）との接続を行う。すなわち各チューブ（
２）の両端を、ラジェータ部（８）においては左右ヘッ
ダータンク部（１）の内側側壁（ｌａ）及び第１仕切壁
（］ｂ）の挿入孔（ｌｌａ　）に挿入し、またコンデン
サ部（９）においてはさらに第２、第３仕切壁（ｌｃ）
　　（ｌｄ）の挿入孔（ｆｌｂ　）に挿入配置するとと
もに、上下のサイドピース（２２）（２２）を所定の向
きにして両端差込み片（２２ａ）を同じく内側側壁（１
ａ）及び第１仕切壁（１ｂ）の挿入孔（ｌｉｅ　）に挿
入して枠組を構成する。

ついで隣接チューブ（２）（２）間及び最外側のチュー
ブとサイドピース（２２）との間にチューブ間の間隔よ
りもわずかに高いフィン高さを有するコルゲートフィン
（３）を所定向きに介挿して熱交換器の仮組状態とする
。このような組立方法を採用することによって、チュー
ブ（２）、フィン（３）、ヘッダータンク部（１）、サ
イドピース（２２）が強固に固定され、治具や締付はバ
ンド等が不要になる。そしてその後例えば反応性はんだ
付性等によりチューブ（２）とフィン（３）とを接合固
定する。なおかかる組立方法によらず、他の方法として
、チューブ（２）とフィン（３）とを交互に並べ両側に
サイドピース（２２）を配置してセットしたものを予め
ろう接し、その後へラダータンク部（１）（１）に差込
んでも良い。続いて内側側壁（１ａ）に設けた切欠き部
（１９）からヘッダータンク部（１）の内側充填空間（
５ａ）へ、及びコンデンサ部（９）においてはさらに蓋
片（７ｂ）の注入孔（２０）から外側充填空間（５ｂ）
に固定用樹脂（１２）を注入する。この際、接合時の熱
を利用することによって、樹脂（１２）を隙間なく充填
せしめるものとしたのち、要すればさらに加熱して硬化
させる。樹脂（１２）の硬化後においては、ヘッダータ
ンク部（１）とチューブ（２）及びサイドピース（２２
）とが該樹脂（１２）を介して完全に接合固定されたも
のとなる。しかも内側樹脂充填空間（５ａ）及びコンデ
ンサ部（９）における外側樹脂充填空間（５ｂ）に充分
な樹脂が充填されているから、ヘッダータンク部（１）
とチューブ（２）との接合部から液漏れが生ずる虞れも
ない。特にコンデンサ部（９）にあっては内外の樹脂充
填空間において接合された二重接合構造が採用されてい
るから、より一層接合強度の向上を図り得て液漏れ防止
の完璧を期することができる。

上記により製作した熱交換器の自動車エンジンルームへ
の設置に際し、強制空冷のためのファン、モータはラジ
ェータ部（８）、コンデンサ部（９）それぞれに対応す
るものを１対ずつ取着しても良く、あるいは１対取着し
てこれを共用するものとしても良い。而して、ラジェー
タ部（８）においては入口管（１３）から流入した熱交
換媒体は、ヘッダータンク部（１）の内側貯溜空間（６
ａ）とチューブ（２）とを介して流通し、出口管（１４
）から流出する一方、コンデンサ部（９）においては入
口管（１５）から流入した熱交換媒体は、ヘッダータン
ク部（１）の外側貯溜空間（６ｂ）とチューブ（２）と
を介して流通し、出口管（１Ｂ）から流出する。このチ
ューブ（２）を流通する間に、フィン（３）を含む空気
流通間隙を第１図及び第６図に矢印（Ｗ）で示す方向に
流通する空気との間で熱交換を行う。

なお以上の実施例においては、上下に２つの独立した熱
交換媒体流通回路を形成し、上側をラジェータ部（８）
、下側をコンデンサ部（９）とした熱交換器を示したが
、上側をコンデンサ部、下側をラジェータ部としても良
い。また熱交換器はラジェータとコンデンサ一体型のみ
に限定されるものではなく、要すればラジェータと冷却
器、あるいはその他の組み合せの一体型としても良い。

さらに要すれば、熱交換媒体流通回路を３つ以上に分割
したり、上下方向でなく左右方向に分割するものとして
も良い。

発明の効果 この発明に係る熱交換器は上述の次第で、ヘッダータン
ク部が押出形材製であるから耐圧強度の高い強固なもの
に製作でき、かつヘッダータンク部とチューブとの接続
も樹脂充填空間に充填された樹脂をもって行うことによ
り、強固な接合状態を実現しうるちのに構成されている
から、従来耐圧強度の問題でサーペンタイン型のものし
か提供されていなかったカークーラー用のコンデンサ等
としての適用も可能となる。

このように熱交換器を高耐圧強度を実現しうる構造のも
のとしたうえで、仕切板を設けてチューブによって構成
される熱交換媒体流通回路を複数の独立した回路に分割
したから、実施例で示したラジェータとコンデンサのよ
うに、異なる使用目的の熱交換器を一体型のものとして
構成できることとなる。その結果、例えば自動車用もの
の場合、従来独立仕様の熱交換器を別々に製作し、エン
ジンルームに装着する場合に較べて、部品点数が少なく
なり組立てラインも１系列で済むことなどから、製造コ
ストが大幅に低減されるとともに、エンジンルームへの
取付は工数も減少でき取付は作業性も向上する。しかも
別々必要であった取付はブラケットや車体における保持
台等を共有化でき、自動車総重量の軽減、燃費向上にも
寄与しうる。さらにエンジンルーム内の占有空間を半分
程度以下にも抑制でき、他部品の取付はスペースを増大
しうるとともに居住空間の拡大も可能となる。

さらにまた、前述のように、ヘッダータンク部とチュー
ブとの接続を樹脂によって行うものであるから、チュー
ブのヘッダータンク部への挿入取付は時にタンク部とチ
ューブとに隙間が生じていても、樹脂充填空間に充分に
注入された樹脂により、チューブは強固にヘッダータン
ク部に接合固定されるから、ヘッダータンク部とチュー
ブとを密接あるいは接合させるためのチューブ拡管作業
やろう付作業が不要となる。

このためヘッダータンク部とチューブとの接続作業を簡
素化しえ、いよいよ生産性の良いものとなしうる。さら
にはヘッダータンク部を押出形材をもって形成したもの
であるから、長尺に押出したのち所定長さに切断するこ
とによって容易に製作でき、コア部の長さ寸法が変って
も、ヘッダータンク部の切断長さを変えるだけで簡単に
対応しうるというような効果もある。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示すもので、第１図は熱交
換器をヘッダータンク部の一部を切欠いた状態で示す斜
視図、第２図は同じく正面図、第３図は構成部材を分離
状態にして示した要部の斜視図、第４図は第２図におけ
るＩＶ−ＩＶ線断面図、第５図は同じく第２図における
Ｖ−Ｖ線断面図、第６図は同じく第２図における■−■
線断面図、第７図はチューブの端部に設けた抜落防止構
造の変形例を示す断面図、第８図は抜落防止構造の他の
変形例を示す正面図である。 （１）・・・ヘッダータンク部、（１ｂ）・・・第１仕
切壁、（１ｃ）・・・第２仕切壁、（１ｄ）・・・第３
仕切壁、（２）・・・チューブ、（２ａ）・・・ラジェ
ータ用チューブ、（２ｂ）・・・コンデンサ用チューブ
、（３）・・・コルゲートフィン、（５ａ）・・・内側
樹脂充填空間、（５ｂ）・・・外側樹脂充填空間、（６
ａ）・・・内側熱交換媒体貯溜空間、（６ｂ）・・・外
側熱交換媒体貯溜空間、（８）・・・ラジェータ部、（
９）・・・コンデンサ部、（１０）・・・ラジェータ・
コンデンサ仕切板、（１２）・・・樹脂。 以上 −１，・、・′ 第８図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　中空押出形材をもってヘッダータンク部が形成
   され、該ヘッダータンク部に長さ方向の仕切壁が設けら
   れることによりヘッダータンク部内にチューブ固定用樹
   脂充填空間と熱交換媒体貯溜用空間が分割形成されると
   ともに、前記樹脂充填空間を横断しその開口部が熱交換
   媒体貯溜用空間に臨む状態にヘッダータンク部にチュー
   ブの端部が挿入され、かつ前記樹脂充填空間に樹脂が注
   入充填されることによりヘッダータンク部と複数のチュ
   ーブとが接合固定されてなり、しかもヘッダータンク部
   の長さ方向の中間部には、チューブによって構成される
   熱交換媒体流通回路を複数の独立した回路に分割する仕
   切板が設けられていることを特徴とする熱交換器。
2. （２）　ヘッダータンク部内における樹脂充填空間がチ
   ューブの挿入方向に間隔的に２室併設されるとともに、
   チューブによって構成される熱交換媒体流通回路が２つ
   の独立した回路に分割されてその一方がラジエータ用回
   路と、他の一方がコンデンサ用回路となされ、かつラジ
   エータ用回路を形成するチューブはその端部を内側の充
   填空間においてのみ接合される一方、コンデンサ用回路
   を形成するチューブはその端部を内側、外側いずれの充
   填空間においても接合されてなることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の熱交換器。