JP4398383B2 - Resin heat exchanger and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、主に自動車用のラジエータ、インタークーラ、ヒーターコア、エバポレータ、コンデンサ等として使用される樹脂製熱交換器およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a resin heat exchanger mainly used as a radiator, an intercooler, a heater core, an evaporator, a condenser and the like for automobiles and a method for manufacturing the same.
近年、地球環境汚染を軽減する観点等から自動車の軽量化による省燃費ニーズが高まっている。その1つとして、自動車の冷却系においても、材料置換や形状の最適化によるラジエータ、インタークーラ、ヒーターコア、エバポレータ、コンデンサ等の熱交換器の小型化・軽量化が図られてきている。 In recent years, fuel saving needs by reducing the weight of automobiles are increasing from the viewpoint of reducing global environmental pollution. For example, in automobile cooling systems, heat exchangers such as radiators, intercoolers, heater cores, evaporators and condensers have been reduced in size and weight by replacing materials and optimizing shapes.
具体的には、全ての構成部品を樹脂化したオール樹脂熱交換器も多く検討されている。この場合、構成部品を樹脂化することによって形状の自由度が広がり、熱交換媒体である冷却水などを流通するチューブ断面積(つまり、流路の断面積)を確保することができれば、従来の熱交換器と同様な性能を保ちつつ、装置全体として小型化・軽量化を図ることができるメリットが大きいとされている。 Specifically, many all-resin heat exchangers in which all components are made into resin have been studied. In this case, if the component parts are made of resin, the degree of freedom of the shape is expanded, and if the tube cross-sectional area (that is, the cross-sectional area of the flow path) through which the cooling water as the heat exchange medium is circulated can be secured, It is said that there is a great merit that the entire device can be reduced in size and weight while maintaining the same performance as the heat exchanger.
樹脂で熱交換器を構成する場合の例として、例えば特許文献1には、単一の冷媒流通孔を有する樹脂チューブを複数本、キャビティを貫通するように個別に金型にセットし、その状態で射出成形することにより、樹脂チューブと座板(装置)とを接続する技術が開示されている。 As an example of a case where a heat exchanger is formed of resin, for example, in Patent Document 1, a plurality of resin tubes having a single refrigerant flow hole are individually set in a mold so as to penetrate the cavity, and the state Discloses a technique for connecting a resin tube and a seat plate (device) by injection molding.
また、特許文献2には、樹脂製の溝付きシートを対面接合することにより、冷媒通路を有したチューブを形成すると共に、両端にタンクを形成する技術が開示されている。
ところが、特許文献1に記載の技術においては、単一の冷媒流通孔を有する多数本の樹脂チューブを、個別に金型にセットする必要があるため、成形に先立つ準備作業が大変であった。また、座板を射出成形する際に成形圧によって樹脂チューブが潰れてしまい、不良品を出すおそれもあった。また、先に成形してある樹脂チューブに、後から成形する樹脂を一体化させるため、樹脂チューブと座板の接合信頼性が低くなるおそれがあった。 However, in the technique described in Patent Document 1, since it is necessary to individually set a large number of resin tubes having a single refrigerant flow hole in a mold, preparation work prior to molding has been difficult. In addition, when the seat plate is injection-molded, the resin tube is crushed by the molding pressure, and a defective product may be produced. Further, since the resin to be molded later is integrated with the resin tube that has been molded first, there is a risk that the reliability of bonding between the resin tube and the seat plate will be lowered.
また、特許文献2に記載の技術においては、シートを張り合わせてチューブを形成するので、接合信頼性が低く、内圧に弱くなる可能性があった。 Further, in the technique described in Patent Document 2, since a tube is formed by laminating sheets, bonding reliability is low and there is a possibility of weakening to internal pressure.
本発明は、上記事情を考慮し、成形に先立つ準備作業が楽に行えて量産化に好適であり、また、接合信頼性が高くて内圧に強く、しかも、チューブの潰れ等の不良品発生の懸念の少ない、良品質の樹脂製熱交換器およびその製造方法を提供することを目的とする。 In consideration of the above circumstances, the present invention is suitable for mass production because the preparatory work prior to molding can be performed easily, and has high bonding reliability and resistance to internal pressure. Moreover, there is a concern that defective products such as tube crushing may occur. An object of the present invention is to provide a high-quality resin heat exchanger and a method for manufacturing the same.
請求項1の発明は、扁平多孔チューブの各冷媒流通用孔を成形するための複数の芯金を用意して、それら芯金の両端部を芯金固定治具で固定することにより、各冷媒流通用孔を成形可能な位置に芯金を保持した射出成形用の中子を作成する工程と、前記扁平多孔チューブと座板を一体に成形するためのキャビティを有すると共に、前記座板を成形するキャビティ部分よりも芯金の長手方向の外側に前記芯金固定治具をセットするための治具保持部を有した割金型を準備する工程と、前記治具保持部に前記芯金固定治具をセットしつつ、前記割金型に前記中子をセットして型閉めする工程と、前記割金型のキャビティ内に、溶融した樹脂材料を射出することで、前記扁平多孔チューブと座板とを一体に射出成形する工程と、射出成形した成形品から前記芯金固定治具を取り外す工程と、前記成形品から前記全部の芯金を抜く工程と、を有することを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, a plurality of metal cores for forming each refrigerant flow hole of the flat perforated tube are prepared, and both ends of the metal cores are fixed with a metal core fixing jig. Forming a core for injection molding in which a cored bar is held at a position where a flow hole can be formed; a cavity for integrally molding the flat porous tube and the seat plate; and molding the seat plate Preparing a split mold having a jig holding part for setting the cored bar fixing jig outside the cavity part in the longitudinal direction of the cored bar, and fixing the cored bar to the jig holding part The step of setting the core in the split mold while setting the jig and closing the mold, and injecting the molten resin material into the cavity of the split mold, the flat porous tube and the seat The process of injection-molding the plate and the injection-molded molded product And having a step of removing the al the core metal fixture, and a step of removing the said all of the core metal from the molded article.
請求項2の発明は、請求項1に記載の樹脂製熱交換器の製造方法であって、前記芯金固定治具で、前記座板を成形するキャビティ部分の少なくとも一部を画成することにより、前記芯金固定治具の外面を座板成形面の一部として、前記座板を成形することを特徴とする。 Invention of Claim 2 is a manufacturing method of the resin heat exchanger of Claim 1 , Comprising: The said metal core fixing jig defines at least one part of the cavity part which shape | molds the said seat plate. Thus, the seat plate is formed using the outer surface of the cored bar fixing jig as a part of the seat plate forming surface.
請求項3の発明は、扁平多孔チューブの各冷媒流通用孔を成形するための複数の芯金を用意して、それら芯金の両端部を芯金固定部材で固定することにより、各冷媒流通用孔を成形可能な位置に芯金を保持した射出成形用の中子を作成する工程と、前記扁平多孔チューブと座板を一体に成形するためのキャビティを有すると共に、前記座板を成形するキャビティ部分に、該座板の一部を構成する芯金固定部材をセットするための治具保持部を有した割金型を準備する工程と、前記治具保持部に前記芯金固定部材をセットしつつ、前記割金型に前記中子をセットして型閉めする工程と、前記割金型のキャビティ内に、溶融した樹脂材料を射出することで、前記扁平多孔チューブと座板とを一体に射出成形する工程と、射出成形した成形品および前記芯金固定部材から前記全部の芯金を抜く工程とを有し、前記芯金固定部材を前記座板の一部として残すことを特徴とする。 The invention of claim 3 provides a plurality of metal cores for forming the refrigerant flow holes of the flat perforated tube, and fixes both ends of the metal cores with a metal core fixing member. Forming a core for injection molding in which a core metal is held at a position where a hole for molding can be formed, a cavity for integrally molding the flat porous tube and the seat plate, and molding the seat plate Preparing a split die having a jig holding portion for setting a core metal fixing member constituting a part of the seat plate in the cavity portion; and the core metal fixing member on the jig holding portion. While setting, the step of setting the core in the split mold and closing the mold, and injecting the molten resin material into the cavity of the split mold, the flat perforated tube and the seat plate A process of injection molding integrally, an injection molded molded product and And a step of pulling the entire core metal from Kishinkin fixing member, characterized in that to leave the core metal fixing member as a part of the seat plate.
請求項1の発明によれば、冷媒流通用孔を成形するための芯金を有した中子を使うことにより、多数の冷媒流通用孔を備える扁平多孔チューブと座板とを一体に同時成形することができ、接合信頼性の高い樹脂製熱交換器を製造することができる。また、芯金固定治具を用いることにより、複数の芯金を群として保持するので、中子としての取り扱いが楽になる。 According to the first aspect of the present invention, a flat porous tube having a large number of refrigerant flow holes and a seat plate are simultaneously and integrally formed by using a core having a core for forming the refrigerant flow holes. It is possible to manufacture a resin heat exchanger with high bonding reliability. Moreover, since a plurality of core bars are held as a group by using the core bar fixing jig, handling as a core becomes easy.
請求項2の発明によれば、芯金固定治具の外面を座板成形面の一部として利用しながら座板を成形するので、芯金固定治具を取り外した後の座板の成形面を平坦にすることができる。つまり、座板からの扁平多孔チューブの突出代を無くすことができる。 According to the invention of claim 2 , since the seat plate is formed using the outer surface of the core metal fixing jig as a part of the seat plate molding surface, the molding surface of the seat plate after removing the core metal fixing jig Can be flattened. That is, the allowance for the flat porous tube to protrude from the seat plate can be eliminated.
請求項3の発明によれば、芯金固定部材を座板の一部として残すので、芯金固定部材を取り外す手間を省くことができる。ただし、芯金固定部材は、射出成形によって形成する座板のあくまでも一部として残すだけであるから、座板と扁平多孔チューブの接合信頼性は変わらずに維持することができる。
According to invention of Claim 3 , since a core metal fixing member is left as a part of seat plate, the effort which removes a metal core fixing member can be saved. However, since the core metal fixing member is only left as a part of the seat plate formed by injection molding, the bonding reliability between the seat plate and the flat porous tube can be maintained without change.
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
「第1実施形態」
図1は第1実施形態の樹脂製熱交換器10の斜視図である。この樹脂製熱交換器10は、広幅な外側面11a同士を間隔をおいて対向させた状態で互いに平行に並べられた複数の扁平多孔チューブ11と、これら扁平多孔チューブ11の長手方向(図1中矢印Bで示すチューブ長手方向)の両端に位置して各扁平多孔チューブ11を定位置に保持連結する座板13、13とを有するもので、樹脂材料を射出することによって、全体が一体に同時成形されている。各扁平多孔チューブ11には、幅方向(図1中矢印Aで示すチューブ幅方向)に複数の冷媒流通用孔12が列設されている。また、各扁平多孔チューブ11の端部は、座板13から僅かに突出している。
“First Embodiment”
FIG. 1 is a perspective view of a
図1では、断面が円形の冷媒流通用孔12を4本だけ設けた場合を示してあるが、個数や断面形状は適宜に変更してよい。実際には、熱交換効率を十分に確保するために、より断面積の小さな孔を多数設けることが多い。
Although FIG. 1 shows a case where only four
このような樹脂製の熱交換器10を製造する方法について次に述べる。
Next, a method for manufacturing such a
まず、図2(a)、(b)に示すように、図1の扁平多孔チューブ11の各冷媒流通用孔12を成形するための複数の芯金22を用意する。かかる芯金22には、後述の芯金引き抜き工程で成形品(チューブ及び座板の一体成形品)から容易に芯金22を引き抜くことができるように剥離剤を塗っておくことが望ましい。芯金22の断面や本数は、冷媒流通用孔12の断面や個数に合わせる。そして、これら芯金22を一定の配列で互いに平行に並べ、その状態で、それらの両端部を、直方体ブロック状の芯金固定治具23で固定する。これにより、各冷媒流通用孔12を成形可能な位置に芯金22を保持した射出成形用の中子20を完成させる。ここで、芯金固定治具23は半割構造としてあり、各半体23aの合わせ面には、芯金22を挟む溝24が形成されている。
First, as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), a plurality of
また、図3、図4に示すような一対の金型50A、50Bからなる割金型50を用意する。割金型50には、扁平多孔チューブ11と座板13を一体に成形するためのキャビティ30が形成されており、キャビティ30は、接離可能な金型50A、50Bの合わせ面51に開口している。この場合のキャビティ30は、扁平多孔チューブ11を成形するキャビティ部分31と、座板13を成形するキャビティ部分33とからなる。また、各金型50A、50Bには、座板13を成形するキャビティ部分33よりも芯金22の長手方向の外側に位置させて、芯金固定治具23をセットするための治具保持部40が設けられている。
Further, a
このように、割金型50と、必要な個数の中子20を用意したら、次に図4、図5に示すように、治具保持部40に芯金固定治具23を挿入しつつ、割金型50に中子20をセットする。ここで中子20の特に芯金22の表面には、予め離型材を塗布しておく。このように中子20をセットすると、図6に示すように、各芯金22が芯金成形用のキャビティ部分31の中で浮いた状態に保持される。
Thus, after preparing the
全部の中子20をセットしたら、両金型50A、50Bを合わせて型閉めを行い、次に割金型50のキャビティ30内に、溶融した樹脂材料を射出することで、扁平多孔チューブ11と座板13とを一体に射出成形する。
After all the
そして、射出成形が終了したら、脱型した成形品から芯金固定治具23を取り外し、続いて、成形品から全部の芯金22を抜き取る。それにより、図1に示した樹脂製熱交換器10が完成する。
Then, when the injection molding is completed, the cored
以上の工程にて製作した樹脂製熱交換器10は、扁平多孔チューブ11と座板13を一体に同時成形しているので、扁平多孔チューブ11自体、および、扁平多孔チューブ11と座板13との間に接合部が存在しない。従って、内圧に強くなり、製品信頼性が高くなる。また、1本の扁平多孔チューブ11の中に多数の冷媒流通用孔12が存在するから、成形の際の準備作業(芯金22の取り扱い)も楽になる。また、扁平多孔チューブ11と座板13を同時一体成形しているので、チューブ11の潰れの懸念が全くなく、製品品質の向上が図れる。
Since the
また、上記の製造方法では、芯金固定治具23を用いることにより複数の芯金22を群として取り扱うので、成形に先立つ準備作業の効率化が図れる。
Further, in the above manufacturing method, since the plurality of
「第2実施形態」
図7は本発明の第2実施形態の樹脂製熱交換器110の斜視図である。この樹脂製熱交換器110の上記第1実施形態の樹脂製熱交換器10との違いは、座板13の端面がフラットになっていて、扁平多孔チューブ11の端部が突出していない点である。その他の構成は第1実施形態のものと同様である。
“Second Embodiment”
FIG. 7 is a perspective view of a
この樹脂製熱交換器110を製造する場合は、図8に示すように、芯金固定治具23をセットするための治具保持部140が、座板13を成形するキャビティ部分33に隣接して設けられている割金型150を利用する。つまり、一対の接離可能な金型150A、150Bには、座板13を成形するキャビティ部分33の隣に直接面するように、治具保持部140が形成されている。
When the
この治具保持部140に芯金固定治具23を挿入しながら、中子20を金型150A、150Bにセットすると、芯金固定治具23の外面123が、座板13を成形するキャビティ部分30の少なくとも一部を画成する。従って、キャビティ30に溶融樹脂を注入することにより、芯金固定治具23の外面123を座板成形面の一部として座板13を成形することができ、図7に示すような、座板13の端面がフラットな樹脂製熱交換器110を得ることができる。
When the
「その他の実施形態」
上記実施形態の製造方法では、芯金固定治具23を最終的に成形品より取り外す場合を説明したが、芯金固定治具23を、成形した座板13の一部として残すことも可能である。その場合は、芯金固定治具23というよりも芯金固定部材23と呼ぶ方が適切であると言える。
"Other embodiments"
In the manufacturing method of the above embodiment, the case where the cored
この他、芯金固定治具23を座板13の一部として残す場合は、図8に示すように、治具保持部140を座板成形用のキャビティ部分33に隣接して設けるのもよいが、より一体性を持たせるために、座板成形用のキャビティ部分33の一部に含まれる形で治具保持部140を形成する(言い換えれば、芯金固定治具23の一部が座板成形用キャビティ部分33に入り込む形に治具保持部140を形成する)のがよい。そうすることで、インサート成形に近い形で芯金固定治具23を座板13の一部として埋め込むことができる。
In addition, when leaving the cored
このように、芯金固定治具(芯金固定部材)23を座板13の一部として残すことにより、芯金固定治具23を取り外す手間を省くことができる。なお、芯金固定治具23は、射出成形によって形成する座板13のあくまでも一部として残すだけであるから、座板13と扁平多孔チューブ11の接合信頼性は変わらずに維持することができる。
Thus, by leaving the cored bar fixing jig (core bar fixing member) 23 as a part of the
また、上記実施形態では、円形断面の冷媒流通用孔12が列設された扁平多孔チューブ11を例として示したが、扁平多孔チューブの形態としては、前記した形態の他に図9に示すような各種の形態が考えられる。
Moreover, in the said embodiment, although the flat
図9(A)に示す扁平多孔チューブ211では、幅方向の両端が円弧形状になっており、楕円形状の冷媒流通用孔212が幅方向に沿って列設されている。
In the flat
図9(B)に示す扁平多孔チューブ311では、幅方向の両端が広幅面に対して垂直なカット形状になっており、正方形状の冷媒流通用孔312が幅方向に沿って列設されている。
In the flat
図9(C)に示す扁平多孔チューブ411では、幅方向の両端が広幅面に対して垂直なカット形状になっており、長方形状の冷媒流通用孔412が幅方向に沿って列設されている。
In the flat
図9(D)に示す扁平多孔チューブ511では、幅方向の両端が広幅面に対して垂直なカット形状になっており、三角形状の冷媒流通用孔512がその向きを逆にして交互に幅方向に沿って列設されている。
In the flat
10,110…樹脂製熱交換器
11…扁平多孔チューブ
11a…広幅な外側面
12…冷媒流通用孔
13…座板
20…中子
22…芯金
23…芯金固定治具(芯金固定部材)
30…キャビティ
31…扁平多孔チューブを成形するキャビティ部分
33…座板を成形するキャビティ部分
40,140…治具保持部
50,150…割金型
50A,50B,150A,150B…金型
51…合わせ面
123…芯金固定治具の外面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,110 ...
30 ...
Claims (3)
前記扁平多孔チューブ(11)と座板(13)を一体に成形するためのキャビティ(30)を有すると共に、前記座板(13)を成形するキャビティ部分(33)よりも芯金(22)の長手方向の外側に前記芯金固定治具(23)をセットするための治具保持部(40,140)を有した割金型(50,50A,50B,150,150A,150B)を準備する工程と、
前記治具保持部(40,140)に前記芯金固定治具(23)をセットしつつ、前記割金型(50,50A,50B,150,150A,150B)に前記中子(20)をセットして型閉めする工程と、
前記割金型(50,50A,50B,150,150A,150B)のキャビティ(30)内に、溶融した樹脂材料を射出することで、前記扁平多孔チューブ(11)と座板(13)とを一体に射出成形する工程と、
射出成形した成形品から前記芯金固定治具(23)を取り外す工程と、
前記成形品から前記全部の芯金(22)を抜く工程とを有する
ことを特徴とする樹脂製熱交換器(10,110)の製造方法。 A plurality of metal cores (22) for forming each refrigerant circulation hole (12) of the flat porous tube (11) are prepared, and both ends of the metal cores (22) are connected to a metal core fixing jig (23). A step of creating an injection molding core (20) holding the cored bar (22) at a position where each coolant circulation hole (12) can be molded,
It has a cavity (30) for integrally molding the flat perforated tube (11) and the seat plate (13), and more of the core metal (22) than the cavity portion (33) for molding the seat plate (13). A split mold (50, 50A, 50B, 150, 150A, 150B) having a jig holding part (40, 140) for setting the cored bar fixing jig (23) on the outside in the longitudinal direction is prepared. Process,
The core (20) is inserted into the split mold (50, 50A, 50B, 150, 150A, 150B) while the core metal fixing jig (23) is set on the jig holding part (40, 140). Setting and closing the mold;
By injecting the molten resin material into the cavity (30) of the split mold (50, 50A, 50B, 150, 150A, 150B), the flat porous tube (11) and the seat plate (13) are A process of injection molding integrally;
Removing the cored bar fixing jig (23) from the injection-molded molded product;
And a step of removing all the cored bars (22) from the molded article. A method for producing a resin heat exchanger (10, 110), comprising:
前記芯金固定治具(23)で、前記座板(13)を成形するキャビティ部分(33)の少なくとも一部を画成することにより、前記芯金固定治具(23)の外面(123)を座板成形面の一部として、前記座板(13)を成形する
ことを特徴とする樹脂製熱交換器(110)の製造方法。 It is a manufacturing method of the resin heat exchanger of Claim 1 , Comprising:
By defining at least a part of a cavity portion (33) for molding the seat plate (13) with the metal core fixing jig (23), an outer surface (123) of the metal core fixing jig (23). The seat plate (13) is molded using a part of the seat plate molding surface. A method for manufacturing a resin heat exchanger (110).
前記扁平多孔チューブ(11)と座板(13)を一体に成形するためのキャビティ(30)を有すると共に、前記座板(13)を成形するキャビティ部分(33)に、該座板(13)の一部を構成する芯金固定部材(23)をセットするための治具保持部(140)を有した割金型(150,150A,150B)を準備する工程と、
前記治具保持部(140)に前記芯金固定部材(23)をセットしつつ、前記割金型(150,150A,150B)に前記中子(20)をセットして型閉めする工程と、
前記割金型(150,150A,150B)のキャビティ(30)内に、溶融した樹脂材料を射出することで、前記扁平多孔チューブ(11)と座板(13)とを一体に射出成形する工程と、
射出成形した成形品および前記芯金固定部材(23)から前記全部の芯金(22)を抜く工程とを有し、
前記芯金固定部材(23)を前記座板(13)の一部として残す
ことを特徴とする樹脂製熱交換器の製造方法。 A plurality of metal cores (22) for forming each refrigerant circulation hole (12) of the flat porous tube (11) are prepared, and both ends of the metal cores (22) are connected to the metal core fixing member (23). Creating a core (20) for injection molding that holds the cored bar (22) at a position where each coolant circulation hole (22) can be molded by fixing;
It has a cavity (30) for integrally molding the flat porous tube (11) and the seat plate (13), and the cavity plate (33) for molding the seat plate (13) includes the seat plate (13). Preparing a split mold (150, 150A, 150B) having a jig holding part (140) for setting a core metal fixing member (23) constituting a part of
Setting the core (20) in the split mold (150, 150A, 150B) and closing the mold while setting the core metal fixing member (23) in the jig holding part (140);
A step of integrally injection-molding the flat porous tube (11) and the seat plate (13) by injecting a molten resin material into the cavity (30) of the split mold (150, 150A, 150B). When,
And a step of removing all of the core metal (22) from the injection-molded molded product and the core metal fixing member (23),
The manufacturing method of the resin heat exchanger characterized by leaving the said metal core fixing member (23) as a part of said seat plate (13).
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