JP6959156B2

JP6959156B2 - 熱交換器用タンクの接続構造

Info

Publication number: JP6959156B2
Application number: JP2018012412A
Authority: JP
Inventors: 喜彦佐々木; 聡大友
Original assignee: T Rad Co Ltd
Current assignee: T Rad Co Ltd
Priority date: 2018-01-29
Filing date: 2018-01-29
Publication date: 2021-11-02
Anticipated expiration: 2038-01-29
Also published as: JP2019132442A

Description

本発明は、タンク本体とその開口端を、シールリングを介して被嵌するプレートとの接続構造に関する。

下記特許文献１に記載の締め付け結合装置は、タンク本体とその開口端を被嵌するヘッダプレート（特許文献１の第２の部材（管板）に相当）とを具備し、タンク本体はその開口端の外周がフランジ状に突設される。そして、ヘッダプレートの環状溝に、そのフランジ部がパッキンを介して嵌入される。そのヘッダプレートは、環状溝の外周にその端縁から所定距離離れた位置にフランジ部に平行な多数のスリットが間欠的に穿設され、そのスリットに隣接する縁部がフランジに平行に塑性変形されて、平面視Ｕ字状の係止爪が形成される。そして、その係止爪のスリット側の端縁がフランジ部の平面に係止されるものである。

その応用例として、図９〜図１１に示す接続構造がある。
この応用例は、上記ヘッダプレートの代わりに、端部がタンク本体２ａの外周に被嵌する筒状のプレート３とからなるケーシングを有する。そして、タンク本体のフランジ部４の側面に、周方向に細長い凹陥部２０を間欠的に形成しておく。さらに、ケーシングを構成するプレートの端部にスリット５を間欠的に設け、その各スリットに隣接する端部をフランジの突設方向と逆方向に塑性変形して係止爪６を形成し、その係止爪６をタンク本体２ａの凹陥部２０に圧入したものである。

特公昭５８−４２０６号公報米国特許第４８８１５９５号公報

特許文献１に記載の発明の応用例である図９〜図１１に示す接続構造のケーシングを構成する筒状のプレート３と、タンク本体２ａとの場合には、係止爪６を凹陥部２０内に圧入する時、凹陥部２０の長手方向の両端部に形成されたＲ曲面２１に係止爪の端部が乗り上り、タンクの内圧および振動に対して、そこに応力集中が発生し、疲労亀裂２２が生じるおそれがある。

そこで、本発明は、タンクに内圧および振動が作用しても係止爪に亀裂が生じ難く、よって耐圧性および耐震性が高く、信頼性の高い接続構造を提供することを課題とする。

請求項１に記載の本発明は、内部に第１の流体が流通する箱型に形成され、その箱の底部が開口されて開口端１が形成されており、その開口端１の外面側にフランジ部４が突設されているタンク本体２と、
前記タンク本体２のフランジ部４がシールリング１０を介して嵌着する環状溝９ａを内面側に有し、外面側の端部の外周に、周方向に離間して間欠的に複数のスリット５が形成されたプレート３と、を具備し、
前記プレート３の各スリット５に隣接する端部が、前記フランジ部４の突設方向と逆方向に且つ、フランジ部４の周方向に平行な弧状に塑性変形されて、複数の係止爪６が形成されており、その係止爪６の前記スリット５側の弧状縁６ａが前記フランジ部４の係止面４ａに係止されている熱交換器用タンクの接続構造において、
タンク本体２には、前記フランジ部４の前記外面側に、そのフランジ部４に平行な溝部７を介して、フランジ部４に平行で前記周方向に間欠的に複数の突設部８が形成されおり、その周方向に対向する突設部８、８の端部間に前記各スリット５に隣接する端部が圧入されており、そこに塑性変形された複数の前記係止爪６を有し、前記スリット５の前記周方向の長さは、前記溝部７の前記周方向長さより短く形成された熱交換器用タンクの接続構造である。

請求項２に記載の本発明は、前記溝部７がタンク本体２の外周の全周に渡って形成された請求項１に記載の熱交換器用タンクの接続構造である。

本発明の接続構造は、タンク本体２に溝部７が形成されていることにより、従来の図９〜図１１に示すような構造のフランジ側面に設けたレーストラック状の凹陥部２０に係止爪を圧入する場合のように、凹陥部の長手方向の端のＲ曲面２１に係止爪の縁が乗り上げるおそれがない。それゆえ、乗り上げに伴う係止爪の端部に生じる干渉、ならびに流体圧および振動により生じる係止爪の根元の応力集中を防止でき、信頼性の高い接続構造を提供できる。
さらに、溝部７をタンク本体２の外周の全周に渡るものとした場合には、その溝部７を切削加工によって形成する場合、加工を断続することなく連続して加工することができるので、タンク本体２の生産性が向上する。

本発明の熱交換器用タンクの接続構造の要部斜視図。同構造に用いられるタンク本体２の要部斜視図。同タンク本体２の要部正面図、及びタンク本体２の端部にプレート３を被嵌した状態を示す要部正面図。同タンク本体２とプレート３との接続部の要部斜視図であって、（Ａ）はその係止爪６の変形前の状態を示し、（Ｂ）は同変形後の状態を示す。（Ａ）は、タンク本体２をプレート３に被嵌する前の状態を示す縦断面図、（Ｂ）は同被嵌後に係止爪６を塑性変形した状態を示す縦断面図。同接続構造を有する熱交換器の全体を示す分解斜視図。同組立て状態を示す斜視図。本発明の第２実施例の熱交換器用タンクの接続構造の要部断面図。従来例の応用例の接続構造に用いるタンク本体２ａの要部斜視図。同タンク本体２ａにプレート本体３ａを被嵌した状態を示す正面説明図。同要部斜視図。

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。
この発明は、熱交換器の一例としてチャージエアクーラに適用したタンク本体と、プレートとの接続構造である。即ち、図６に示す如く、偏平チューブ１２の積層体により熱交換器のコア１３が形成され、そのコア１３の外周に、筒状に形成したプレート３からなるケーシングを被嵌し、そのプレート３の排ガス（第１の流体）の流通方向の両端開口の内面に一対のブラケット９を取付け、ブラケット９とプレート３との間に環状溝９ａを形成する。そして、図５に示す如く、その環状溝９ａにシールリング１０を介してタンク本体２の開口端１に突設したフランジ部４を嵌着し、プレート３の端部とタンク本体２のフランジ部４との間をカシメによって接続したものである。

即ち、本発明の接続構造のプレート３は、その端部内周にブラケット９が接続されて、そのプレートとブラケット９とにより環状溝９ａを形成する。そして、その環状溝９ａにタンク本体２のフランジ部４が圧入される。その状態で、プレート３の開口端に設けたスリット５（図１）に隣接する縁部をフランジ部４の突出方向とは逆向きに塑性変形して係止爪６を形成し、その係止爪６の弧状縁６ａをフランジ部４の係止面４ａに係止させるものである。

タンク本体２は、図２及び図３（Ａ）に示す如く、箱型に形成されており、その箱の底部が開口している開口端１を有している。その開口端１の外周に環状のフランジ部４が突設されている。このフランジ部４は、図２において下面側にシール面４ｂが形成され、上面側に係止爪６のための係止面４ａが形成されている。さらに、係止面４ａに対向し、フランジ部４に平行な突設部８が周方向に間欠的に一体形成されている。各突設部８の長手方向の端部８ａは、外側に湾曲する水平方向の断面が弧状に形成されている。なお、この端部８ａは、傾斜面又は凹陥した曲面であってもよい。各突設部８とフランジ部４との間には、溝部７が環状に形成されている。

次に、プレート３は、図６に示す如く、断面コ字状のプレート本体３ａと、それに被嵌される側蓋３ｂにより、筒状のケーシングを構成する。そのプレート３の図において上下両端部には、間欠的にスリット５が周方向に形成されている。このスリット５は、図４（Ａ）に示す如く、プレート３の両端縁に近接した位置に穿設されている。

そして、図示しないカシメ機によって、図４（Ｂ）の如く、スリット５に隣接する端部が、タンク本体２のフランジ部４の突出方向と逆方向に塑性変形されて、平面視で略円弧状の係止爪６が形成される。カシメ機は、一例として、プレート３の各スリットに隣接した位置に、複数の爪成形部が間欠的に突設されたプレス機からなる。そしてカシメ機をフランジ部４の突設方向と逆方向に移動し、各スリットに隣接する縁部を押し込み、同時に各係止爪６を成形する。このとき、各スリット５に隣接する縁部は、各突設部８の端部８ａ、８ａ間に圧入される。この時、一対の対向する端部８ａ、８ａが係止爪６の成形のガイドとなり、係止爪が正確に形成される。

そして、その係止爪６の弧状縁６ａがフランジ部４の係止面４ａに被着される。
この時、係止面４ａと突設部８との間には溝部７が形成されている。
なお、係止爪６の形成に当たっては、図５（Ｂ）に示す如く、フランジ部４をプレート３とブラケット９との環状溝９ａにシールリング１０を介して圧入しつつ、図示しない、カシメ機をプレート３の外面側から内面側に移動して、スリット５に隣接する縁部を平面視で弧状に塑性変形する。

次に、この接続構造を有する熱交換器について説明する。この熱交換器は、図６に示す如く、偏平チューブ１２の積層体によりコア１３が形成されている。その偏平チューブは、一対の溝状に形成されたプレートの嵌着体からなる。そして、その長手方向の両端が厚み方向の外側に膨出して拡開部２３を形成する。各偏平チューブ１２の外面側には仕切部１６とディンプル１７とが形成されている。
次に、コア１３の外周は、プレート本体３ａと側蓋３ｂとからなるプレート３が被嵌される。そのプレート３は全体が筒状に形成されてケーシングを構成する。

そして、各部品を組立て、各部品間を一体的に高温の炉内でろう付する。
次いで、図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示す如く、プレート３とブラケット９との間にシールリング１０を嵌着する。次いで、タンク本体２のフランジ部４を環状溝９ａ内に圧入すると共に、シールリング１０を圧縮する方向に外力を加えた状態で、カシメ機をタンク本体２の内方向へ移動して係止爪６を形成する。即ち、プレート３の各スリット５に隣接する縁部をフランジ部４の突設方向と逆方向に外力を加えて、そのフランジ部４に平行に係止爪６を形成する。この時、係止爪６は図１に示す如く、略円弧状に形成される。また、その係止爪６は、タンク本体２の外周に周方向に間欠的に一体形成される。
このようにして、図７に示す熱交換器を形成する。

上下一対の冷却水パイプ１４の一方から冷却水１８（第２の流体）を流入し、コア１３の各偏平チューブ１２の外面側に冷却水１８を供給する。その冷却水１８は、図６において仕切部１６の一方側から他方側にＵ字状に流通する。
また、図７において、一方の排ガスパイプ１５から他方の排ガスパイプ１５に排ガス１９が導かれ、それが各コア１３の各偏平チューブ１２内を流通し、冷却水１８と排ガス１９との間に熱交換が行われる。

本実施例の特徴とするところは、タンク本体２に溝部７が形成されていることである。それにより、従来の図９〜図１１に示すような構造のフランジ側面に設けたレーストラック状の凹陥部２０に係止爪を圧入する場合のように、凹陥部の長手方向の端のＲ曲面２１に係止爪の縁が乗り上げるおそれがない。ゆえに、乗り上げに伴う係止爪の端部に生じる亀裂、および干渉、ならびに流体圧および振動により生じる係止爪の根元の応力集中を防止でき、信頼性の高い接続構造を提供できる。
さらに、溝部７はタンク本体２の外周の全周に渡るものとしたので、その溝部７を切削加工によって形成する場合、加工を断続することなく連続して加工することが可能となり、タンク本体２の生産性が向上する。

次に、図８は本発明の第２実施例の要部断面図である。
この熱交換器用タンクの接続構造が、前記第１実施例と異なる点は、プレート３がタンク本体２の開口端を被嵌するヘッダプレートであり、そのチューブ挿通孔にチューブ２４の端部が挿通され、その挿通部がろう付されるものである。
この実施例では、ヘッダプレートを構成するプレート３の外周縁が立ち上げられた側壁部を有する。その側壁部の端部に係止爪６が設けられている。

本発明は、ラジエータやチャージエアクーラ等の各種熱交換器の接続構造として利用できる。このとき、プレート３はタンク本体の開口を被蔽するチューブプレートの場合と、環状溝を端部内周に有する筒状のケーシングの場合の両者を含む。

１開口端
２タンク本体
２ａタンク本体
３プレート
３ａプレート本体
３ｂ側蓋
４フランジ部
４ａ係止面
４ｂシール面
５スリット

６係止爪
６ａ弧状縁
７溝部
８突設部
８ａ端部
９ブラケット
９ａ環状溝
１０シールリング
１２偏平チューブ
１３コア

１４冷却水パイプ
１５排ガスパイプ
１６仕切部
１７ディンプル
１８冷却水
１９排ガス
２０凹陥部
２１Ｒ曲面
２２亀裂
２３拡開部
２４チューブ

Claims

内部に第１の流体が流通する箱型に形成され、その箱の底部が開口されて開口端（１）が形成されており、その開口端（１）の外面側にフランジ部（４）が突設されているタンク本体（２）と、
前記タンク本体（２）のフランジ部（４）がシールリング（１０）を介して嵌着する環状溝（９ａ）を内面側に有し、外面側の端部の外周に、周方向に離間して間欠的に複数のスリット（５）が形成されたプレート（３）と、を具備し、
前記プレート（３）の各スリット（５）に隣接する端部が、前記フランジ部（４）の突設方向と逆方向に且つ、フランジ部（４）の周方向に平行な弧状に塑性変形されて、複数の係止爪（６）が形成されており、その係止爪（６）の前記スリット（５）側の弧状縁（６ａ）が前記フランジ部（４）の係止面（４ａ）に係止されている熱交換器用タンクの接続構造において、
タンク本体（２）には、前記フランジ部（４）の前記外面側に、そのフランジ部（４）に平行な溝部（７）を介して、フランジ部（４）に平行で前記周方向に間欠的に複数の突設部（８）が形成されおり、その周方向に対向する突設部（８、８）の端部間に前記各スリット（５）に隣接する端部が圧入されており、そこに塑性変形された複数の前記係止爪（６）を有し、前記スリット（５）の前記周方向の長さは、前記溝部（７）の前記周方向長さより短く形成された熱交換器用タンクの接続構造。
前記溝部（７）がタンク本体（２）の外周の全周に渡って形成された請求項１に記載の熱交換器用タンクの接続構造。