JP2005249312A - 熱交換器用部材の組付け方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 リング状ろう材を介在させて本体部とボス部とを組付けるものにおいて、小物部材となるろう材の組付け作業を容易に行うことのできる熱交換器用部材の組付け方法を提供する。
【解決手段】 内部流体が流通する熱交換部１０１に設けられた孔部１１１に、内部流体が流通するボス部１４０が連通するように、リング状のろう材１５０を介在させて、組立て体とする熱交換器用部材の組付け方法であって、熱交換部１０１あるいはボス部１４０の一方に、予めろう材１５０を接合しておき、熱交換部１０１あるいはボス部１４０の他方に、一方のろう材１５０側を組付けて組立て体とする。
【選択図】 図５

Description

本発明は、例えばオイルクーラの本体部とオイル取出し部と成るニップルとの組付けに用いて好適な熱交換器用部材の組付け方法に関するものである。

従来、熱交換器を構成する各部材の組付け方法として、例えば特許文献１に、オイルクーラ（二重管式オイルクーラ）を対象にしたものが知られている。即ち、オイルクーラの本体部にバーリング部を有するオイルの出入り口用孔を設け、バーリング部にリング状のろう材および配管接続用のボス部を順に組付けして、バーリング部でボス部をかしめることで仮固定するようにしている。

これにより、本体部、ろう材、ボス部の組付け用の治具を不要として、次工程における一体的なろう付けを可能としている。
実開平６−８４１６９号公報

しかしながら、上記の組付け方法においては、ろう材およびボス部の組付けを作業者の手作業で行う際に、特にろう材が小物部材であることから、ろう材の手扱いやバーリング部への位置合わせが難しく、組付けミスが生じやすいという問題があった。

本発明の目的は、上記問題に鑑み、リング状ろう材を介在させて本体部とボス部とを組付けるものにおいて、小物部材となるろう材の組付け作業を容易に行うことのできる熱交換器用部材の組付け方法を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。

請求項１に記載の発明では、内部流体が流通する熱交換部（１０１）に設けられた孔部（１１１）に、内部流体が流通するボス部（１４０）が連通するように、リング状のろう材（１５０）を介在させて、組立て体とする熱交換器用部材の組付け方法であって、熱交換部（１０１）あるいはボス部（１４０）の一方に、予めろう材（１５０）を接合しておき、熱交換部（１０１）あるいはボス部（１４０）の他方に、一方のろう材（１５０）側を組付けて組立て体とすることを特徴としている。

これにより、ろう材（１５０）単独での手扱いを不要として、ろう材（１５０）を熱交換部（１０１）あるいはボス部（１４０）の一方と共に他方に組付けでき、ろう材（１５０）の組付け作業を容易にすることができる。

請求項２に記載の発明では、熱交換部（１０１）あるいはボス部（１４０）の一方と、ろう材（１５０）との接合を超音波溶接で行うことを特徴としている。

これにより、比較的安価な設備での対応が可能となると共に、ろう材（１５０）の表面に酸化膜や溶融跡等を残さずにきれいに接合できる。

請求項３に記載の発明では、熱交換部（１０１）あるいはボス部（１４０）の一方と、ろう材（１５０）との当接面の一方側（１５０）に、一様に分布配置され、他方側（１４０）に突出する複数の凸部（１５１）を予め設け、超音波溶接による接合を、主に凸部（１５１）における仮接合として行うことを特徴としている。

これにより、熱交換部（１０１）あるいはボス部（１４０）の一方と、ろう材（１５０）との当接面における平面度や、超音波溶接装置（１０）側の寸法精度等が劣る場合でも、片当りする近傍の凸部（１５１）を先に潰して、当接面において複数の凸部（１５１）を全体的に当接させることができるので、確実な仮接合が可能となる。

尚、超音波溶接を用いた接合では、請求項４に記載の発明のように、熱交換部（１０１）あるいはボス部（１４０）と、ろう材（１５０）とが異種材から成る場合でも、その対応が可能となる。

更に、請求項５に記載の発明では、孔部（１１１）には、ボス部（１４０）側に立つバーリング部（１１２）を予め設けておき、ろう材（１５０）を熱交換部（１０１）あるいはボス部（１４０）のうち、ボス部（１４０）に接合し、この接合品（１０２）をバーリング部（１１２）にはめ込んで組付けすることを特徴としている。

従来技術では、バーリング部（１１２）の寸法が加工限界によって制約を受けると、ろう材（１５０）を組付けた後に、ろう材（１５０）から突出するバーリング寸法が小さくなり、ボス部（１４０）の組付けが困難となる場合があったが、本発明では、接合品（１０２）としてバーリング部（１１２）に組付けできるので、上記のような問題を解消できる。

尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を図１〜図５に示す。第１実施形態は、本発明の熱交換器用部材の組付け方法を二重管式オイルクーラ１００を構成する各部材（１０１、１４０、１５０）に適用したものとしている。尚、図１は二重管式オイルクーラ１００の全体構成を示す断面図、図２はニップル１４０とろう材１５０との接合要領を示す断面図、図３はろう材１５０を示す平面図、図４は図３におけるＡ−Ａ部を示す断面図、図５は各部材（１０１、１４０、１５０）の組付け要領を示す断面図である。

ここで、二重管式オイルクーラ１００は、例えばラジエータのロウアタンクに内蔵されて、外側および内側を流通するエンジン冷却水と内部を流通するオイル（オートマチックトランスミッション用のフルード）との間で熱交換する周知の熱交換器であり、図１に示すように、両端部側で互いに溶接される略円筒状の外筒１１０および内筒１２０の間に、インナーフィン１３０が挿入されて成る本体部（本発明における熱交換部に対応）１０１を有し、外筒１１０に設けられた孔部１１１にろう材１５０によってニップル（本発明におけるボス部に対応）１４０が接合されて形成されている。

尚、外筒１１０、内筒１２０は共に黄銅材から成り、外筒１１０の孔部１１１の周囲にはニップル１４０側に立ち上がるバーリング部１１２が形成されている。また、ニップル１４０は、高力黄銅材から成り、切削加工によって円筒状の本体部１４１の中間部にフランジ部１４２が設けられており、本体部１０１の内部（インナーフィン１３０挿入部）と連通してオイルの流入、流出部となっている。そして、ろう材１５０は、銅系材から成り、扁平なリング状を成す部材としている。

本発明では本体部１０１とニップル１４０とをろう付けする前の本体部１０１、ニップル１４０、ろう材１５０の組付けを以下のように行うようにしている。

即ち、まず、ニップル１４０とろう材１５０とを予め、超音波溶接を用いて接合するようにしている。因みに、超音波溶接というのは、２つの部材を重ねて、接合面に垂直な静加圧力を加えた状態で、振動子によって発生される超音波振動を接合面に加えることで、２つの部材同士を接合する周知の技術であり、その超音波溶接装置１０は、図２に示すように、受け台１１、ホーン１２、位置決め部１３から成っている。

ニップル１４０とろう材１５０との接合要領としては、受け台１１の支持部１１ａにニップル１４０をセットし、このニップル１４０の上側に位置決め部１３を移動させる。この位置決め部１３の本体部１３ａには、すり鉢状に形成された穴部１３ｂがニップル１４０の位置に対応するように形成されており、この穴部１３ｂからろう材１５０を挿入することで、ろう材１５０はニップル１４０に容易にセットされる。

そして、ホーン１２に形成された突状部１２ａによってニップル１４０とろう材１５０との間に所定の加圧力が付加されるように、ホーン１２を下降させ、図示しない振動子から発生される超音波振動をホーン１２に伝達させ、ろう材１５０を振動させる。すると、ニップル１４０とろう材１５０は、付加される加圧力によって圧縮変形され、振動によって相対的に滑り移動しつつ、当接面で新生凝着することで接合される。以下、このニップル１４０とろう材１５０とが接合されたものを接合品１０２と呼ぶ。

尚、ろう材１５０は、本体部１０１へのろう付け用部材であるので、ニップル１４０に対しては、ろう付けを実施するまでの仮接合として、接合されていれば事足りるものであるため、ここでは図３、図４に示すように、ろう材１５０のニップル１４０側の面に、リング状に均等配置され、ニップル１４０側に突出する凸部１５１を複数（ここでは６つ）設けて、この凸部１５１で仮接合させるようにしている。この凸部１５１の技術的意味については、本発明の作用効果と合わせて後述する。

そして、図５に示すように、接合品１０２を組付け治具２０に形成された支持部２０ａにろう材１５０が上側となるようにセットし、更にその上側から本体部１０１のバーリング部１１２を接合品１０２の穴部に挿入して組付けを完了する。

尚、この後は、バーナろう付けや炉中ろう付け等によってろう材１５０を溶融させて本体部１０１とニップル１４０とのろう付けを行う。

このように、本発明においては、ろう材１５０を予めニップル１４０に接合しておき、その接合品１０２を本体部１０１に組付けるようにしているので、ろう材１５０単独での手扱いを不要として、ろう材１５０をニップル１４０と共に本体部１０１に組付けでき、ろう材１５０の組付け作業を容易にすることができる。

ここでは、ろう材１５０とニップル１４０との接合を超音波溶接を用いるようにしているので、比較的安価な設備での対応が可能となると共に、ろう材１５０の表面に酸化膜や溶融跡等を残さずにきれいに接合できる。ひいては、この後のろう付けに悪影響を与えないようにすることができる。更には、超音波溶接であれば、黄銅材のニップル１４０、銅系材のろう材１５０と言った、当接面同士の馴染みの悪い異種材同士での接合が可能である。

また、ろう材１５０のニップル１４０側の面に複数の凸部１５１を設けるようにしているので、ニップル１４０とろう材１５０との当接面における平面度や、超音波溶接装置１０側の寸法精度（受け台１１とホーン１２との平行度）等が劣る場合でも、片当りする近傍の凸部１５１を先に潰して、当接面において複数の凸部１５１を全体的に当接させることができ、確実な仮接合が可能となる。

また、従来技術では、バーリング部１１２の寸法が加工限界によって制約を受けると、ろう材１５０を組付けた後に、ろう材１５０から突出するバーリング寸法が小さくなり、ニップル１４０の組付けが困難となる場合があったが、本実施形態では、ろう材１５０をニップル１４０側に予め接合し、接合品１０２としてバーリング部１１２に組付けできるので、上記のような問題を解消できる。

（その他の実施形態）
上記第１実施形態では、熱交換器として二重管式オイルクーラ１００を例にして説明したが、ろう材１５０を介在させて本体部（熱交換部）およびニップル相当部材を組付けるものであれば、角型や丸型のオイルクーラやコンデンサ、ヒータコア等に適用しても良い。

また、ニップル１４０とろう材１５０との接合は、超音波溶接に限らず、他のスポット溶接等で行うようにしても良い。

また、仮接合のためのろう材１５０の凸部１５１は、ニップル１４０に設けるようにしても良く、更に、ニップル１４０とろう材１５０との接合性に応じて、凸部１５１を廃止したものとしても良い。

また、ろう材１５０は、ニップル１４０側に代えて、本体１０１側に予め接合するようにしても良い。

二重管式オイルクーラの全体構成を示す断面図である。 ニップルとろう材との接合要領を示す断面図である。 ろう材を示す平面図である。 図３におけるＡ−Ａ部を示す断面図である。 各部材の組付け要領を示す断面図である。

符号の説明

１００ 二重管式オイルクーラ（熱交換器）
１０１ 本体部（熱交換部）
１０２ 接合部
１１１ 孔部
１１２ バーリング部
１４０ ニップル（ボス部）
１５０ ろう材
１５１ 凸部

Claims (5)

1. 内部流体が流通する熱交換部（１０１）に設けられた孔部（１１１）に、前記内部流体が流通するボス部（１４０）が連通するように、リング状のろう材（１５０）を介在させて、組立て体とする熱交換器用部材の組付け方法であって、
   前記熱交換部（１０１）あるいは前記ボス部（１４０）の一方に、予め前記ろう材（１５０）を接合しておき、
   前記熱交換部（１０１）あるいは前記ボス部（１４０）の他方に、前記一方のろう材（１５０）側を組付けて前記組立て体とすることを特徴とする熱交換器用部材の組付け方法。
2. 前記熱交換部（１０１）あるいは前記ボス部（１４０）の一方と、前記ろう材（１５０）との接合を超音波溶接で行うことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器用部材の組付け方法。
3. 前記熱交換部（１０１）あるいは前記ボス部（１４０）の一方と、前記ろう材（１５０）との当接面の一方側（１５０）に、一様に分布配置され、他方側（１４０）に突出する複数の凸部（１５１）を予め設け、
   前記超音波溶接による接合を、主に前記凸部（１５１）における仮接合として行うことを特徴とする請求項２に記載の熱交換器用部材の組付け方法。
4. 前記熱交換部（１０１）あるいは前記ボス部（１４０）と、前記ろう材（１５０）とは、異種材から成ることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の熱交換器用部材の組付け方法。
5. 前記孔部（１１１）には、前記ボス部（１４０）側に立つバーリング部（１１２）を予め設けておき、
   前記ろう材（１５０）を前記熱交換部（１０１）あるいは前記ボス部（１４０）のうち、前記ボス部（１４０）に接合し、この接合品（１０２）を前記バーリング部（１１２）にはめ込んで組付けすることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の熱交換器用部材の組付け方法。

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