JP2006218723A - 樹脂製熱交換器のコア部及びそのコア部成形型並びにコア部成形方法 - Google Patents

樹脂製熱交換器のコア部及びそのコア部成形型並びにコア部成形方法 Download PDF

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博巳 太田
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Abstract

【課題】 コア部の成形作業が容易となり、接合部の形状の自由度を高めることができ、薄肉扁平チューブをヘッダプレートに接合してコア部を形成するなど、各種形状のコア部の成形に適応できる。
【解決手段】 本発明は、チューブ２の端部１７にヘッダプレート３，４を接合して成形される樹脂製熱交換器のコア部１であって、チューブ２は押出し成形により形成され、ヘッダプレート３，４はチューブ２の端部１７に樹脂を射出成形することによりチューブ２の端部１７に接合されるように構成されていることを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、チューブの端部にヘッダプレートを接合して成る樹脂製熱交換器のコア部及びそのコア部成形型並びにコア部成形方法に関する。
従来、腐食性の媒体に晒される用途において、樹脂製熱交換器が使用されており、この種の樹脂製熱交換器には、複数本のチューブの端部にヘッダプレートを接合して成形されたコア部が設けられている。一般に、熱交換器は、複雑な形状を有し、内部に流体の流路を確保する必要があるため、一体成形は不可能である。そのため、コア部を成形する場合、チューブ及びヘッダプレートを押出し成形やブロー成形或いは射出成形によりそれぞれ個別に成形した後、それらの部材を接合する必要がある。しかしながら、その接合方法としては、適正な接着剤がないことから、熱溶着や振動溶着等の溶着接合がよく用いられている。（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−３２９３７７号公報
ところが、上記した従来の樹脂製熱交換器のコア部成形方法では、溶着接合によりチューブとヘッダプレート間の接合作業が行われていたため、コア部の成形作業に手間が掛かるといった問題があった。また、接合部の形状がある程度限定されてしまうため、例えば、流体の流路を確保しつつ、薄肉扁平チューブをヘッダプレートに接合してコア部を形成させるといったことが難しいといった問題があった。
本発明は、上記した課題を解決すべくなされたものであり、コア部の成形作業が容易となり、接合部の形状の自由度を高めることができ、薄肉扁平チューブをヘッダプレートに接合してコア部を形成するなど、各種形状のコア部の成形に適応可能な樹脂製熱交換器のコア部及びそのコア部成形型並びにコア部成形方法を提供しようとするものである。
本発明は、チューブの端部にヘッダプレートを接合して成形される樹脂製熱交換器のコア部であって、前記チューブは押出し成形により形成され、前記ヘッダプレートは前記チューブの端部に樹脂を射出成形することにより前記チューブの端部に接合されるように構成されていることを特徴とする。
そして、好ましくは、前記チューブは薄肉扁平形状を成しており、該チューブには、その内部を複数の流路に分割するリブが形成されているのがよい。
また、本発明は、樹脂製熱交換器においてチューブの端部にヘッダプレートを接合してコア部を成形させるためのコア部成形型であって、前記押出し成形されたチューブをその端部が所定長突出した状態でセット可能なチューブ挿入溝が並列に形成されたチューブセット型と、該チューブセット型の端部との間にヘッダプレート用空間を形成可能なように形成されたヘッダプレート成形型とを備えていることを特徴とする。
そして、好ましくは、前記チューブセット型の端部には、ヘッダプレート用凹部が形成され、前記ヘッダプレート成形型は前記ヘッダプレート用凹部の開口端面を閉塞し、ヘッダプレート空間を形成可能なように可能なように形成されているのがよい。
また、前記ヘッダプレート成形型は、前記チューブセット型にセットされたチューブの端部内に挿入可能なチューブ挿入突部を備えているのがよい。
さらに、本発明は、樹脂製熱交換器においてチューブの端部にヘッダプレートを接合してコア部を成形させるための方法であって、前記チューブを押出し成形する過程と、前記チューブの端部にヘッダプレートを射出成形し、該ヘッダプレートを前記チューブの端部に接合する過程とを含んでいることを特徴とする。
さらにまた、本発明は、樹脂製熱交換器においてチューブの端部にヘッダプレートを接合してコア部を成形させるための方法であって、前記チューブを押出し成形する過程と、チューブ挿入溝が並列に形成されたチューブセット型に、前記チューブ挿入溝の端部から前記チューブの端部が所定長突出するように該チューブをセットする過程と、前記チューブセット型の端部との間にヘッダプレート用空間が形成されるようにヘッダプレート成形型をセットする過程と、前記ヘッダプレート用空間に樹脂を射出してヘッダプレートを成形させると共に、該ヘッダプレートを前記チューブの端部に接合させる過程とを含んでいることを特徴とする。
本発明によれば、チューブを押出し成形し、ヘッダプレートを射出成形することにより、チューブの両端部にヘッダプレートを容易且つ確実に接合することができる。したがって、コア部の成形作業が簡素化され、製品の信頼性を向上させることができると共に、接合部の形状の自由度を高めることができる。さらに、薄肉扁平チューブをヘッダプレートに接合してコア部を形成するなど、各種形状のコア部の成形にも適応可能となる等、種々の優れた効果を得ることができる。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。
先ず、図１を参照しつつ、本発明の各実施の形態における樹脂製熱交換器のコア部の構成について説明する。ここで、図１は本実施の形態における樹脂製熱交換器のコア部を示す斜視図である。
この樹脂製熱交換器のコア部１は、複数本の樹脂製チューブ２と、上下ヘッダ（図示せず）の構成部材である樹脂製の上下ヘッダプレート３，４とを備えている。各チューブ２は薄肉扁平な形状を成し、押出し成形により形成されるようになっており、各チューブ２には、その内部を複数の流路に分割するリブ５が形成されている。また、上下ヘッダプレート３，４は樹脂を射出成形することにより各チューブ２の両端部に接合され、これにより、コア部１が形成されるようになっている。
次に、主に図２及び図３を参照しつつ、前記樹脂製熱交換器のコア部成形型について説明する。ここで、図２は樹脂製熱交換器のコア部成形型を示す斜視図、図３はその断面図である。
このコア部成形型１１は、複数本の樹脂製チューブ２の両端部に上下ヘッダプレート３，４を接合してコア部１を成形させるためのものであり、各チューブ２を並列にセットするためのチューブセット型１２と、チューブセット型１２の上下両端部にセットされる上下ヘッダプレート成形型１５（図３では上側のみ示している。）とから構成されている。
チューブセット型は、２分割されており（図２及び図３では一方のチューブセット型１２のみ示している。）、いずれのチューブセット型１２にも、チューブ２の設置数に対応して複数のチューブ挿入溝１６が並列に形成されており、両方のチューブセット型１２を重合させるとチューブ２を収容可能な孔が形成されるようになっている。そして、各チューブ挿入溝１６の長さはチューブ２の長さより短くなるように設定されており、チューブ挿入溝１６にチューブ２をセットすると、チューブ２の両端部１７がチューブ挿入溝１６の両端部からそれぞれ所定長突出するようになっている。また、チューブセット型１２の両端部には、ヘッダプレート用凹部１３が形成されている。
上下ヘッダプレート成形型１５は、チューブセット型１２のヘッダプレート用凹部１３の開口端面を閉塞可能なように形成され、上下ヘッダプレート成形型１５をチューブセット型１２の両端部にセットするとヘッダプレート用空間１８が形成されるようになっている。また、ヘッダプレート成形型１５には、各チューブ２に対応してチューブ挿入突部１９が突設されており、チューブ挿入突部１９はチューブセット型にセットされた各チューブ２の両端部１７内に挿入可能となっている。
次に、図２及び図３を参照しつつ、前記樹脂製熱交換器のコア部成形方法について説明する。ここで、図２は樹脂製熱交換器のコア部成形方法を示す斜視図、図３はその断面図である。
先ず、各チューブ２を押出し成形し、薄肉扁平形状に形成させると共に、チューブ２の内部に所定数のリブ５を形成させ、所定長さに切断する。そして、チューブ挿入溝１６の端部から各チューブ２の両端部１７がそれぞれ所定長突出するように、一方のチューブセット型１２の各チューブ挿入溝１６に各チューブ２をそれぞれセットした後、他方のチューブセット型（図示せず）を一方のチューブセット型２に重合させる。
次いで、チューブセット型１２の両端部にそれぞれ上下ヘッダプレート成形型１５をセットすると共に、チューブセット型１２にセットされた各チューブ２の両端部１７内にそれぞれチューブ挿入突部１９を挿入する。そうすると、各ヘッダプレート成形型１５とチューブセット型１２の両端部との間にヘッダプレート用空間１８が形成されるので、このヘッダプレート用空間１８に樹脂を射出し、ヘッダプレート３を所定の形状に成形させると共に、ヘッダプレート３を各チューブ２の両端部１７に接合させ、コア部１を成形する。
この場合、チューブ２の内部にリブ５が形成されており、さらに、チューブ２の両端部１７内にそれぞれチューブ挿入突部１９が挿入されるようになっているため、上記したコア部１の一連の成形過程において、チューブ２の形状が変形するおそれはなく、所定の薄肉扁平形状のチューブ２を備えたコア部１を確実に成形することができる。
このように、上記した実施の形態によれば、チューブ２を押出し成形し、ヘッダプレート３を射出成形することにより、チューブ１２内に薄肉の流路を形成することができると共に、チューブ２の両端部１７にヘッダプレート３，４を確実に接合することができる。そして、上記したコア部１を備えた樹脂製熱交換器は、耐薬品性に非常に優れているため、不純物や溶出イオンを極端に嫌うダイレクトメタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ）用熱交換器や医薬品関連の熱交換器にも適用することが可能となる。
なお、上記実施の形態においては、チューブセット型１２にヘッダプレート用凹部１３が形成されているが、上下ヘッダプレート成形型１５をチューブセット型１２の両端部にセットした時にヘッダプレート用空間１８が形成されるように構成されていれば、ヘッダプレート用凹部１３は、ヘッダプレート成形型１５側、又は、チューブセット型１２とヘッダプレート成形型１５の両方に形成されていてもよい。
本発明の実施の形態に係る樹脂製熱交換器のコア部を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る樹脂製熱交換器のコア部成形型及びコア部成形方法を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る樹脂製熱交換器のコア部成形型及びコア部成形方法を示す断面図である。
符号の説明
１ コア部
２ チューブ
３ ヘッダチューブ
４ ヘッダプレート
５ リブ
１１ コア部成形型
１２ チューブセット型
１３ ヘッダプレート用凹部
１５ ヘッダプレート成形型
１６ チューブ挿入型
１７ 端部
１８ ヘッダプレート用空間
１９ チューブ挿入突部

Claims (7)

  1. チューブの端部にヘッダプレートを接合して成形される樹脂製熱交換器のコア部であって、
    前記チューブは押出し成形により形成され、前記ヘッダプレートは前記チューブの端部に樹脂を射出成形することにより前記チューブの端部に接合されるように構成されていることを特徴とする樹脂製熱交換器のコア部。
  2. 前記チューブは薄肉扁平形状を成しており、該チューブには、その内部を複数の流路に分割するリブが形成されている請求項１に記載の樹脂製熱交換器のコア部。
  3. 樹脂製熱交換器においてチューブの端部にヘッダプレートを接合してコア部を成形させるためのコア部成形型であって、
    前記押出し成形されたチューブをその端部が所定長突出した状態でセット可能なチューブ挿入溝が並列に形成されたチューブセット型と、
    該チューブセット型の端部との間にヘッダプレート用空間を形成可能なように形成されたヘッダプレート成形型と、
    を備えていることを特徴とする樹脂製熱交換器のコア部成形型。
  4. 前記チューブセット型の端部には、ヘッダプレート用凹部が形成され、前記ヘッダプレート成形型は前記ヘッダプレート用凹部の開口端面を閉塞し、ヘッダプレート空間を形成可能なように可能なように形成されている請求項３に記載の樹脂製熱交換器のコア部成形型。
  5. 前記ヘッダプレート成形型は、前記チューブセット型にセットされたチューブの端部内に挿入可能なチューブ挿入突部を備えている請求項３又は４に記載の樹脂製熱交換器のコア部成形型。
  6. 樹脂製熱交換器においてチューブの端部にヘッダプレートを接合してコア部を成形させるための方法であって、
    前記チューブを押出し成形する過程と、
    前記チューブの端部にヘッダプレートを射出成形し、該ヘッダプレートを前記チューブの端部に接合する過程と、
    を含んでいることを特徴とする樹脂製熱交換器のコア部成形方法。
  7. 樹脂製熱交換器においてチューブの端部にヘッダプレートを接合してコア部を成形させるための方法であって、
    前記チューブを押出し成形する過程と、
    チューブ挿入溝が並列に形成されたチューブセット型に、前記チューブ挿入溝の端部から前記チューブの端部が所定長突出するように該チューブをセットする過程と、
    前記チューブセット型の端部との間にヘッダプレート用空間が形成されるようにヘッダプレート成形型をセットする過程と、
    前記ヘッダプレート用空間に樹脂を射出してヘッダプレートを成形させると共に、該ヘッダプレートを前記チューブの端部に接合させる過程と、
    を含んでいることを特徴とする樹脂製熱交換器のコア部成形方法。
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