JP5862352B2 - 熱交換器のタンク - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンの冷却システムに使用されるラジエータや、暖房用のヒータコア等に用いられる熱交換器の樹脂製タンクに関する。
例えば、特許文献１に開示された熱交換器は、ガラス繊維を強化材として添加した合成樹脂を使用して成形されるタンクを備えている。
このタンク１００は、図１５、図１６に示す様に、天井部が湾曲した断面形状を有すると共に、矩形状の開口部を形成するタンク１００の全周にタンク足部１１０が設けられている。タンク足部１１０には、図示しないパッキンを介してコアプレートがかしめ固定される。このタンク１００の成形においては、樹脂の良好な流れ性、および、充填時間の短縮を考慮して、図１３に示す様に、樹脂の充填口を形成するゲート位置（図中矢印で示す）をタンク１００の長手方向端部（タンク１００の短手面）、または、図１４に示す様に、タンク長手方向中央の頂点部に設置する傾向がある。
このタンク１００は、図１５、図１６に示す様に、天井部が湾曲した断面形状を有すると共に、矩形状の開口部を形成するタンク１００の全周にタンク足部１１０が設けられている。タンク足部１１０には、図示しないパッキンを介してコアプレートがかしめ固定される。このタンク１００の成形においては、樹脂の良好な流れ性、および、充填時間の短縮を考慮して、図１３に示す様に、樹脂の充填口を形成するゲート位置（図中矢印で示す）をタンク１００の長手方向端部（タンク１００の短手面）、または、図１４に示す様に、タンク長手方向中央の頂点部に設置する傾向がある。
また、特許文献２では、パイプ等の突起物が相対する長手面の一方の側に偏在して設けられるタンク１００の成形において、図１７に示す様に、タンク１００の一方の短手面と、突起物がない他方の長手面とにゲート位置を設置する構成が開示されている。この従来技術によれば、突起物のない側の面にも樹脂の流れに乱れをつくることができ、突起物のある側とない側との成形後の樹脂の収縮を均衡させて、反りの抑制を図ることができる。
ところが、図１３に示すタンク１００の短手面にゲート位置を設置した場合、および、図１４に示すタンク中央の頂点部にゲート位置を設置した場合に、樹脂の流れを見ると、タンク１００の頂点部（中心線Ｏ−Ｏが通る位置）では、タンク１００の長手方向（図示左右方向）に沿って流れている。このタンク頂点部での樹脂の流れは、図１５、図１６に示す様に、タンク１００の内圧負荷によるタンク１００の変形方向（Ｅ−Ｅ方向、Ｆ−Ｆ方向）に対して非強化方向の流れとなっている。つまり、樹脂に添加されるガラス繊維の配向がタンク１００の長手方向（紙面と直交する方向）を向いている。これでは、タンク１００の強度および耐久性に不利である。なお、図１５、図１６は、それぞれ、図１３、図１４に示すタンク１００のＸ−Ｘ断面図、Ｙ−Ｙ断面図である（断面を表すハッチングは省略している）。
さらに、ゲート位置をタンク中央の頂点部に設置した場合は、内圧負荷によるタンク１００の最大応力発生部にゲート位置が存在しているため、ゲート位置の残留応力によって強度低下を招くという問題もある。
さらに、ゲート位置をタンク中央の頂点部に設置した場合は、内圧負荷によるタンク１００の最大応力発生部にゲート位置が存在しているため、ゲート位置の残留応力によって強度低下を招くという問題もある。
また、特許文献２に開示された従来技術では、ゲート位置をタンク１００の短手面と長手面の２箇所に設置しているため、図１７に示す様に、タンク１００の短手面に設置される一方のゲート位置から注入された樹脂の流れと、長手面に設置される他方のゲート位置から注入された樹脂の流れとが、互いに異なる方向から合流することによって、図中破線で示す部位にウェルドラインが発生する。このウェルドラインは、内圧負荷の影響を最大に受けるタンク天井部に発生するため、タンク１００の強度および耐久性が低下するという問題がある。
さらに、同文献２の構成では、図１８に示す様に、突起物１２０が付設される近傍において樹脂の流れが急激に変化するため、ガラス繊維の配向に大きな乱れが発生する。つまり、タンク１００の長手方向にガラス繊維の配向が揃っている図中Ｈ部と比較して、突起物１２０が付設される近傍では、図中Ｉ部に示す様に、ガラス繊維の配向に急激な変化が生じるため、タンク１００の内圧負荷に対して強度が低下する傾向にある。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、ゲート位置を適切に設置することにより、内圧負荷に対する強度および耐久性を向上できる熱交換器のタンクを提供することにある。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、ゲート位置を適切に設置することにより、内圧負荷に対する強度および耐久性を向上できる熱交換器のタンクを提供することにある。
（請求項１の発明）
本発明は、長手方向と短手方向とに開口する矩形状の開口部を有し、この開口部の長手方向と直交する断面が湾曲したタンク壁によって形成されると共に、タンク壁の開口部全周にタンク足部が設けられ、このタンク足部にコアプレートが結合される熱交換器のタンクであって、タンクは、繊維を強化材として添加した繊維入り樹脂を射出成形用の金型内に充填して成形される樹脂成形品であり、タンク壁の長手方向に延びる一方のタンク足部の側面には、樹脂の充填口を形成するゲート位置が１箇所設置されていることを特徴とする。
本発明は、長手方向と短手方向とに開口する矩形状の開口部を有し、この開口部の長手方向と直交する断面が湾曲したタンク壁によって形成されると共に、タンク壁の開口部全周にタンク足部が設けられ、このタンク足部にコアプレートが結合される熱交換器のタンクであって、タンクは、繊維を強化材として添加した繊維入り樹脂を射出成形用の金型内に充填して成形される樹脂成形品であり、タンク壁の長手方向に延びる一方のタンク足部の側面には、樹脂の充填口を形成するゲート位置が１箇所設置されていることを特徴とする。
上記の構成によれば、ゲート位置が１箇所であり、その１箇所のゲート位置がタンク壁の長手方向に延びる一方のタンク足部に設置されているので、内圧負荷が大きいタンク壁の湾曲部中央（湾曲形状の頂点部分）では、ゲート位置より充填された樹脂がタンク壁の湾曲方向に流れる。すなわち、ゲート位置より充填された樹脂は、タンク壁の湾曲部を長手方向に沿って流れるのではなく、タンク壁の湾曲した断面に沿って流れる。言い換えると、内圧負荷によるタンクの変形方向に繊維の配向が揃うことになり、タンクの変形方向に対し強化方向の流れとなる。その結果、タンクの強度および耐久性の向上を図ることが可能である。
また、本発明では、ゲート位置が１箇所であるため、樹脂成形品に異方向樹脂のぶつかりによるウェルドラインが発生することはなく、ウェルドラインの発生によるタンクの強度低下を防止できる。
さらに、本発明では、タンク足部の側面に凹部が形成され、この凹部にゲート位置が設置されていることを特徴とする。
樹脂を充填した後に残るゲート痕がタンク足部の側面より外側へ突き出ていると、コアプレートをタンク足部に結合する際に、結合強度が不足する、あるいは、正常に結合することが出来ない等の結合不良を招く要因となるため、ゲート痕を削り落とすための後加工が必要となる。
これに対し、本発明では、タンク足部の側面に形成された凹部にゲート位置を設置しているので、ゲート痕がタンク足部の側面より外側へ突き出ることを抑制できる。このため、ゲート痕を削り落とすための後加工は不要であり、且つ、ゲート痕が残ることによるコアプレートの結合不良の発生も防止できる。
加えて、本発明では、タンク足部に弾性を有するパッキンを介してコアプレートの端部がかしめ固定され、コアプレートとの間にパッキンを挟み込むタンク足部の端面がシール面をなし、コアプレートの端部がかしめられて係合するタンク足部の反シール面が係合面をなしていて、ゲート位置が設置される凹部は、係合面側にタンク足部の側面を残した状態で凹設されていることを特徴とする。
上記の構成では、凹部より係合面側にタンク足部の側面が残っているので、そのタンク足部の側面と係合面とが交わる角部を基点として、コアプレートの端部をタンク足部にかしめることができる。すなわち、ゲート位置を設置するためにタンク足部の側面に凹部を形成しても、上記の角部が確保されることにより、コアプレートとのかしめ性が損なわれることはなく、タンク足部の側面に凹部が形成されていない場合と同等のかしめ性を確保できる。
また、本発明では、ゲート位置が１箇所であるため、樹脂成形品に異方向樹脂のぶつかりによるウェルドラインが発生することはなく、ウェルドラインの発生によるタンクの強度低下を防止できる。
さらに、本発明では、タンク足部の側面に凹部が形成され、この凹部にゲート位置が設置されていることを特徴とする。
樹脂を充填した後に残るゲート痕がタンク足部の側面より外側へ突き出ていると、コアプレートをタンク足部に結合する際に、結合強度が不足する、あるいは、正常に結合することが出来ない等の結合不良を招く要因となるため、ゲート痕を削り落とすための後加工が必要となる。
これに対し、本発明では、タンク足部の側面に形成された凹部にゲート位置を設置しているので、ゲート痕がタンク足部の側面より外側へ突き出ることを抑制できる。このため、ゲート痕を削り落とすための後加工は不要であり、且つ、ゲート痕が残ることによるコアプレートの結合不良の発生も防止できる。
加えて、本発明では、タンク足部に弾性を有するパッキンを介してコアプレートの端部がかしめ固定され、コアプレートとの間にパッキンを挟み込むタンク足部の端面がシール面をなし、コアプレートの端部がかしめられて係合するタンク足部の反シール面が係合面をなしていて、ゲート位置が設置される凹部は、係合面側にタンク足部の側面を残した状態で凹設されていることを特徴とする。
上記の構成では、凹部より係合面側にタンク足部の側面が残っているので、そのタンク足部の側面と係合面とが交わる角部を基点として、コアプレートの端部をタンク足部にかしめることができる。すなわち、ゲート位置を設置するためにタンク足部の側面に凹部を形成しても、上記の角部が確保されることにより、コアプレートとのかしめ性が損なわれることはなく、タンク足部の側面に凹部が形成されていない場合と同等のかしめ性を確保できる。
（請求項２の発明）
請求項１に記載した熱交換器のタンクにおいて、ゲート位置は、タンク足部の長手方向の中央部に設置されていることを特徴とする。
この場合、タンクの長手方向において、ゲート位置からタンクの両端までの距離が等しくなるため、タンクの長手方向に対する一端側と他端側とで樹脂の流れが一様に成る。
つまり、タンクの一端側と他端側とで樹脂の流れ方向が大きく異なることはないので、内圧負荷によるタンクの変形方向に対し、強化方向の流れを一端側と他端側とで同等に実現できる。これにより、ゲート位置を長手方向の一端側または他端側に１箇所設置した場合と比較して、より均一な強度を有する樹脂タンクを提供できる。
請求項１に記載した熱交換器のタンクにおいて、ゲート位置は、タンク足部の長手方向の中央部に設置されていることを特徴とする。
この場合、タンクの長手方向において、ゲート位置からタンクの両端までの距離が等しくなるため、タンクの長手方向に対する一端側と他端側とで樹脂の流れが一様に成る。
つまり、タンクの一端側と他端側とで樹脂の流れ方向が大きく異なることはないので、内圧負荷によるタンクの変形方向に対し、強化方向の流れを一端側と他端側とで同等に実現できる。これにより、ゲート位置を長手方向の一端側または他端側に１箇所設置した場合と比較して、より均一な強度を有する樹脂タンクを提供できる。
（請求項３の発明）
本発明は、一方向と他方向とに開口する正方形状の開口部を有し、この開口部の一方向または他方向と直交する断面が湾曲したタンク壁によって形成されると共に、タンク壁の開口部全周にタンク足部が設けられ、このタンク足部にコアプレートが結合される熱交換器のタンクであって、タンクは、繊維を強化材として添加した繊維入り樹脂を射出成形用の金型内に充填して成形される樹脂成形品であり、タンク壁の一辺に形成されるタンク足部の側面には、樹脂の充填口を形成するゲート位置が１箇所設置されていることを特徴とする。
本発明は、一方向と他方向とに開口する正方形状の開口部を有し、この開口部の一方向または他方向と直交する断面が湾曲したタンク壁によって形成されると共に、タンク壁の開口部全周にタンク足部が設けられ、このタンク足部にコアプレートが結合される熱交換器のタンクであって、タンクは、繊維を強化材として添加した繊維入り樹脂を射出成形用の金型内に充填して成形される樹脂成形品であり、タンク壁の一辺に形成されるタンク足部の側面には、樹脂の充填口を形成するゲート位置が１箇所設置されていることを特徴とする。
上記の構成によれば、ゲート位置が１箇所であり、その１箇所のゲート位置がタンク壁の一辺に形成されるタンク足部に設置されているので、内圧負荷が大きいタンク壁の湾曲部中央（湾曲形状の頂点部分）では、ゲート位置より充填された樹脂がタンク壁の湾曲方向に流れる。すなわち、ゲート位置より充填された樹脂は、タンク壁の湾曲部を、その湾曲方向と直交する方向に沿って流れるのではなく、タンク壁の湾曲した断面に沿って流れる。言い換えると、内圧負荷によるタンクの変形方向に繊維の配向が揃うことになり、タンクの変形方向に対し強化方向の流れとなる。その結果、タンクの強度および耐久性の向上を図ることが可能である。
また、本発明では、ゲート位置が１箇所であるため、樹脂成形品に異方向樹脂のぶつかりによるウェルドラインが発生することはなく、ウェルドラインの発生によるタンクの強度低下を防止できる。
また、本発明では、ゲート位置が１箇所であるため、樹脂成形品に異方向樹脂のぶつかりによるウェルドラインが発生することはなく、ウェルドラインの発生によるタンクの強度低下を防止できる。
（請求項４の発明）
請求項３に記載した熱交換器のタンクにおいて、ゲート位置は、タンク壁の一辺の長さ方向に対し、タンク足部の中央部に設置されていることを特徴とする。
この場合、ゲート位置がタンク足部の中央部に設置されるので、ゲート位置からタンクの両端までの距離が等しくなるため、タンクの一端側と他端側とで樹脂の流れを一様に出来る。つまり、タンクの一端側と他端側とで樹脂の流れ方向が大きく異なることはないので、内圧負荷によるタンクの変形方向に対し、強化方向の流れを一端側と他端側とで同等に実現できる。これにより、ゲート位置をタンクの一端側または他端側に設置した場合と比較して、より均一な強度を有する樹脂タンクを提供できる。
請求項３に記載した熱交換器のタンクにおいて、ゲート位置は、タンク壁の一辺の長さ方向に対し、タンク足部の中央部に設置されていることを特徴とする。
この場合、ゲート位置がタンク足部の中央部に設置されるので、ゲート位置からタンクの両端までの距離が等しくなるため、タンクの一端側と他端側とで樹脂の流れを一様に出来る。つまり、タンクの一端側と他端側とで樹脂の流れ方向が大きく異なることはないので、内圧負荷によるタンクの変形方向に対し、強化方向の流れを一端側と他端側とで同等に実現できる。これにより、ゲート位置をタンクの一端側または他端側に設置した場合と比較して、より均一な強度を有する樹脂タンクを提供できる。
（請求項５の発明）
本発明は、長手方向と短手方向とに開口する矩形状の開口部を有し、この開口部の長手方向と直交する断面が湾曲したタンク壁によって形成されると共に、タンク壁の開口部全周にタンク足部が設けられ、このタンク足部にコアプレートが結合される熱交換器のタンクであって、タンクは、繊維を強化材として添加した繊維入り樹脂を射出成形用の金型内に充填して成形される樹脂成形品であり、タンク壁の長手方向に延びる一方のタンク足部の側面には、樹脂の充填口を形成するゲート位置が複数箇所に設置されていることを特徴とする。
本発明は、長手方向と短手方向とに開口する矩形状の開口部を有し、この開口部の長手方向と直交する断面が湾曲したタンク壁によって形成されると共に、タンク壁の開口部全周にタンク足部が設けられ、このタンク足部にコアプレートが結合される熱交換器のタンクであって、タンクは、繊維を強化材として添加した繊維入り樹脂を射出成形用の金型内に充填して成形される樹脂成形品であり、タンク壁の長手方向に延びる一方のタンク足部の側面には、樹脂の充填口を形成するゲート位置が複数箇所に設置されていることを特徴とする。
上記の構成によれば、タンク壁の長手方向に延びる一方のタンク足部の側面に複数のゲート位置を設置しているので、内圧負荷が大きいタンク壁の湾曲部中央（湾曲形状の頂点部分）では、ゲート位置より充填された樹脂がタンク壁の湾曲方向に流れる。すなわち、ゲート位置より充填された樹脂は、タンク壁の湾曲部を長手方向に沿って流れるのではなく、タンク壁の湾曲した断面に沿って流れる。言い換えると、内圧負荷によるタンクの変形方向に繊維の配向が揃うことになり、タンクの変形方向に対し強化方向の流れとなる。その結果、タンクの強度および耐久性の向上を図ることが可能である。
なお、本発明では、ゲート位置を複数箇所に設置しているが、その複数のゲート位置が全て同一のタンク足部に設置されるので、複数のゲート位置から充填される樹脂は、同一方向（タンクの長手方向と直交するタンク壁部の断面方向）に向かって流れようとする。 このため、特許文献２に開示された従来技術と比較して、ウェルドラインの発生を抑制できるので、ウェルドラインの発生によるタンクの強度低下を小さくできる。
なお、本発明では、ゲート位置を複数箇所に設置しているが、その複数のゲート位置が全て同一のタンク足部に設置されるので、複数のゲート位置から充填される樹脂は、同一方向（タンクの長手方向と直交するタンク壁部の断面方向）に向かって流れようとする。 このため、特許文献２に開示された従来技術と比較して、ウェルドラインの発生を抑制できるので、ウェルドラインの発生によるタンクの強度低下を小さくできる。
（請求項６の発明）
本発明は、一方向と他方向とに開口する正方形状の開口部を有し、この開口部の一方向または他方向と直交する断面が湾曲したタンク壁によって形成されると共に、タンク壁の開口部全周にタンク足部が設けられ、このタンク足部にコアプレートが結合される熱交換器のタンクであって、タンクは、繊維を強化材として添加した繊維入り樹脂をゲート位置より射出成形用の金型内に充填して成形される樹脂成形品であり、タンク壁の一辺に形成されるタンク足部の側面には、樹脂の充填口を形成するゲート位置が複数箇所に設置されていることを特徴とする。
本発明は、一方向と他方向とに開口する正方形状の開口部を有し、この開口部の一方向または他方向と直交する断面が湾曲したタンク壁によって形成されると共に、タンク壁の開口部全周にタンク足部が設けられ、このタンク足部にコアプレートが結合される熱交換器のタンクであって、タンクは、繊維を強化材として添加した繊維入り樹脂をゲート位置より射出成形用の金型内に充填して成形される樹脂成形品であり、タンク壁の一辺に形成されるタンク足部の側面には、樹脂の充填口を形成するゲート位置が複数箇所に設置されていることを特徴とする。
上記の構成によれば、タンク壁の一辺に形成されるタンク足部の側面に複数のゲート位置を設置しているので、内圧負荷が大きいタンク壁の湾曲部中央（湾曲形状の頂点部分）では、ゲート位置より充填された樹脂がタンク壁の湾曲方向に流れる。すなわち、ゲート位置より充填された樹脂は、タンク壁の湾曲部を、その湾曲方向と直交する方向に沿って流れるのではなく、タンク壁の湾曲した断面に沿って流れる。言い換えると、内圧負荷によるタンクの変形方向に繊維の配向が揃うことになり、タンクの変形方向に対し強化方向の流れとなる。その結果、タンクの強度および耐久性の向上を図ることが可能である。
なお、本発明では、ゲート位置を複数箇所に設置しているが、その複数のゲート位置が全て同一のタンク足部に設置されるので、複数のゲート位置から充填される樹脂は、同一方向、すなわち、タンク壁の一辺から他辺に向かって湾曲した断面方向に流れようとする。このため、特許文献２に開示された従来技術と比較して、ウェルドラインの発生を抑制できるので、ウェルドラインの発生によるタンクの強度低下を小さくできる。
なお、本発明では、ゲート位置を複数箇所に設置しているが、その複数のゲート位置が全て同一のタンク足部に設置されるので、複数のゲート位置から充填される樹脂は、同一方向、すなわち、タンク壁の一辺から他辺に向かって湾曲した断面方向に流れようとする。このため、特許文献２に開示された従来技術と比較して、ウェルドラインの発生を抑制できるので、ウェルドラインの発生によるタンクの強度低下を小さくできる。
本発明を実施するための形態を以下の実施例により詳細に説明する。
（実施例１）
この実施例１では、自動車のエンジン冷却システムに使用されるラジエータのタンクに本発明を適用した一例を説明する。
ラジエータは、エンジン冷却水を外気と熱交換させる放熱コアと、この放熱コアの上下両端に配置される一対のタンク１とを有する。
放熱コアは、図１に示す様に、内部を冷却水が流れる偏平形状のチューブ２と、このチューブ２の表面に接触して取り付けられる放熱フィン（図示せず）と、放熱コアとタンク１とを固定するためのコアプレート３とを有し、チューブ２の両端がコアプレート３を貫通した状態で組み立てられ、例えば、炉中ろう付けにより一体に接合されている。
なお、チューブ２、放熱フィン、およびコアプレート３は、熱伝導性が高く、且つ、軽量で加工性に優れる金属、例えばアルミニウムによって製造される。
この実施例１では、自動車のエンジン冷却システムに使用されるラジエータのタンクに本発明を適用した一例を説明する。
ラジエータは、エンジン冷却水を外気と熱交換させる放熱コアと、この放熱コアの上下両端に配置される一対のタンク１とを有する。
放熱コアは、図１に示す様に、内部を冷却水が流れる偏平形状のチューブ２と、このチューブ２の表面に接触して取り付けられる放熱フィン（図示せず）と、放熱コアとタンク１とを固定するためのコアプレート３とを有し、チューブ２の両端がコアプレート３を貫通した状態で組み立てられ、例えば、炉中ろう付けにより一体に接合されている。
なお、チューブ２、放熱フィン、およびコアプレート３は、熱伝導性が高く、且つ、軽量で加工性に優れる金属、例えばアルミニウムによって製造される。
タンク１は、図２に示す様に、長手方向と短手方向とに開口する矩形状の開口部１ａを有し、この開口部１ａの長手方向と直交する断面が湾曲したタンク壁４によって形成され、且つ、タンク壁４の開口部全周にタンク足部５が設けられている。
上記の放熱コアとタンク１は、図１に示す様に、タンク足部５にパッキン６を介してコアプレート３の端部をかしめることで組み付けられ、タンク１の内側に冷却水流路を形成している。なお、パッキン６は、弾力を有する材料、例えばＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）により製造され、コアプレート３の端部をタンク足部５にかしめた状態で、タンク足部５の端面とコアプレート３との間に押圧された状態で挟み込まれている。
上記の放熱コアとタンク１は、図１に示す様に、タンク足部５にパッキン６を介してコアプレート３の端部をかしめることで組み付けられ、タンク１の内側に冷却水流路を形成している。なお、パッキン６は、弾力を有する材料、例えばＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）により製造され、コアプレート３の端部をタンク足部５にかしめた状態で、タンク足部５の端面とコアプレート３との間に押圧された状態で挟み込まれている。
このタンク１は、例えばポリアミド樹脂に強化材としてガラス繊維を添加した繊維入り樹脂を射出成形用の金型内（キャビティ）に充填して成形される樹脂成形品であり、図３に示す様に、タンク壁４の長手方向に延びる一方のタンク足部５の側面５ａには、樹脂の充填口を形成するゲート位置Ｇ（図中矢印で示す）が設置される。このゲート位置Ｇは、タンク足部５の長手方向の中央部に１箇所設置されている。
上記の様に、ゲート位置Ｇをタンク足部５の長手方向の中央部に１箇所設置することで、ゲート位置Ｇからキャビティに注入された樹脂が図示矢印で示す様に放射状に流れる。この場合、タンク長手方向の中央部では、図４に示す様に、タンク壁４の湾曲した断面に沿った方向に樹脂の流れが生じるため、内圧負荷に対して最大応力が発生するタンク１の長手方向中央部の天井部分（図中のＢ部）では、内圧負荷によるタンク１の変形方向（図示Ｃ−Ｃ方向）に対し、ガラス繊維の配向が揃う強化方向の流れとなっている。なお、図４は、図３に示すタンク１のＡ−Ａ断面図であるが、断面を表すハッチングは省略している。
上記の様に、ゲート位置Ｇをタンク足部５の長手方向の中央部に１箇所設置することで、ゲート位置Ｇからキャビティに注入された樹脂が図示矢印で示す様に放射状に流れる。この場合、タンク長手方向の中央部では、図４に示す様に、タンク壁４の湾曲した断面に沿った方向に樹脂の流れが生じるため、内圧負荷に対して最大応力が発生するタンク１の長手方向中央部の天井部分（図中のＢ部）では、内圧負荷によるタンク１の変形方向（図示Ｃ−Ｃ方向）に対し、ガラス繊維の配向が揃う強化方向の流れとなっている。なお、図４は、図３に示すタンク１のＡ−Ａ断面図であるが、断面を表すハッチングは省略している。
ここで、ゲート位置Ｇをタンク足部５の短手方向の中央部に１箇所設置した従来技術に係るタンクモデル（従来モデルと呼ぶ）と、ゲート位置Ｇをタンク足部５の長手方向の中央部に１箇所設置した本発明に係るタンクモデル（本案モデルと呼ぶ）とで、タンク内圧によって発生する内部応力の解析結果を比較評価した。なお、図５は従来モデルの樹脂の流れ（ガラス繊維の配向）を示すもので、同図（ａ）はタンク１の長手方向を示す模式図、同図（ｂ）はタンク１の長手方向と直交する断面形状（タンク壁４の湾曲形状）を示す模式図である。また、図６は本案モデルの樹脂の流れ（ガラス繊維の配向）を示すもので、同図（ａ）はタンク１の長手方向を示す模式図、同図（ｂ）はタンク１の長手方向と直交する断面形状（タンク壁４の湾曲形状）を示す模式図である。
タンクに発生する内部応力は、図７（ａ）に示すタンク壁４の天井部を長手方向に沿って切断したタンク１のカットモデルに対して、同図（ｂ）に示すタンク天井部の内部応力発生部位（図中丸印で囲んだ部位）を図示矢印方向より確認した。
図８は、内部応力のシミュレーション結果を示すもので、同図（ａ）が従来モデル、同図（ｂ）が本案モデル、同図（ｃ）は、従来モデルおよび本案モデルとは別に、タンク１の長手方向に対しガラス繊維の配向を斜め４５度に設定した参考モデルであり、それぞれ、図中に示すハッチング領域が最大内部応力の発生部位である。以下、最大内部応力の発生領域、つまり、図８に示すハッチング領域を最大応力発生領域と呼ぶ。
図８は、内部応力のシミュレーション結果を示すもので、同図（ａ）が従来モデル、同図（ｂ）が本案モデル、同図（ｃ）は、従来モデルおよび本案モデルとは別に、タンク１の長手方向に対しガラス繊維の配向を斜め４５度に設定した参考モデルであり、それぞれ、図中に示すハッチング領域が最大内部応力の発生部位である。以下、最大内部応力の発生領域、つまり、図８に示すハッチング領域を最大応力発生領域と呼ぶ。
従来モデルと本案モデルとを比較すると、従来モデルの最大応力発生領域を１００％とした場合に、本案モデルの最大応力発生領域は従来モデルの６５％であった。すなわち、従来モデルと比較して、最大応力発生領域を３５％ほど低減できる。
また、参考モデルの最大応力発生領域は、従来モデルの７５％であり、従来モデルと比較して最大応力発生領域を２５％ほど低減できるが、本案モデルと比較すると、最大応力発生領域は１０％ほど大きくなる。
上記のように、本案モデルでは、従来モデルおよび参考モデルと比較して、最大応力発生領域が小さくなり、タンク内圧に対して高強度であると言える。
また、参考モデルの最大応力発生領域は、従来モデルの７５％であり、従来モデルと比較して最大応力発生領域を２５％ほど低減できるが、本案モデルと比較すると、最大応力発生領域は１０％ほど大きくなる。
上記のように、本案モデルでは、従来モデルおよび参考モデルと比較して、最大応力発生領域が小さくなり、タンク内圧に対して高強度であると言える。
続いて、従来モデルのゲート位置Ｇおよび本案モデルのゲート位置Ｇでそれぞれ実機（樹脂成形された実際のタンク）を製造し、その実機での強度試験を行った。この強度試験は、高温・高圧状況下でのクリープ試験であり、試験開始から破損するまでの時間を計測して、その計測時間の長さによってタンク１の強度を評価している。なお、従来モデルの実機を従来タンク、本案モデルの実機を本案タンクと呼ぶ。
図９は、従来タンクと本案タンクとの強度比率を示す棒グラフであり、従来タンクの強度比率を１００％で表示している。
図９は、従来タンクと本案タンクとの強度比率を示す棒グラフであり、従来タンクの強度比率を１００％で表示している。
上記のクリープ試験の結果では、従来タンクに対する本案タンクの強度比率は約１４０％となり、従来タンクと比較して本案タンクの方が約１．４倍、強度が増加している。言い換えると、本案タンクの方が従来タンクより破損までの寿命が約１．４倍長くなり、耐久性に優れていると言える。
なお、図中に示すタンクＡとタンクＢは、タンク１の大きさの違いを示すもので、タンクＡの方がタンクＢより長手方向および短手方向の寸法が大きく形成されている。従来タンクとの比較では、タンク１の大きさに関わらず、本案タンクの方が従来タンクより強度比率が高い結果が得られている。
なお、図中に示すタンクＡとタンクＢは、タンク１の大きさの違いを示すもので、タンクＡの方がタンクＢより長手方向および短手方向の寸法が大きく形成されている。従来タンクとの比較では、タンク１の大きさに関わらず、本案タンクの方が従来タンクより強度比率が高い結果が得られている。
（実施例１の作用および効果）
実施例１に記載したタンク１は、タンク壁４の長手方向に延びる一方のタンク足部５の側面５ａにゲート位置Ｇを有し、そのゲート位置Ｇがタンク足部５の長手方向の中央部に１箇所設置されている。この場合、内圧負荷が大きいタンク壁４の天井中央部では、図４に示した様に、ゲート位置Ｇより充填された樹脂がタンク壁４の湾曲した断面（長手方向と直交した断面）に沿って流れる。これにより、内圧負荷によるタンク１の変形方向（Ｃ−Ｃ方向）に対し、ガラス繊維の配向が揃う強化方向の流れとなるため、上記のタンクモデルによるシミュレーション結果および実機での強度試験の結果からも明らかな様に、タンク１の強度および耐久性が向上する。
また、ゲート位置Ｇが１箇所であるため、成形品に異方向樹脂のぶつかりによるウェルドラインが発生することはなく、ウェルドラインの発生に起因するタンク１の強度低下を防止できる。
実施例１に記載したタンク１は、タンク壁４の長手方向に延びる一方のタンク足部５の側面５ａにゲート位置Ｇを有し、そのゲート位置Ｇがタンク足部５の長手方向の中央部に１箇所設置されている。この場合、内圧負荷が大きいタンク壁４の天井中央部では、図４に示した様に、ゲート位置Ｇより充填された樹脂がタンク壁４の湾曲した断面（長手方向と直交した断面）に沿って流れる。これにより、内圧負荷によるタンク１の変形方向（Ｃ−Ｃ方向）に対し、ガラス繊維の配向が揃う強化方向の流れとなるため、上記のタンクモデルによるシミュレーション結果および実機での強度試験の結果からも明らかな様に、タンク１の強度および耐久性が向上する。
また、ゲート位置Ｇが１箇所であるため、成形品に異方向樹脂のぶつかりによるウェルドラインが発生することはなく、ウェルドラインの発生に起因するタンク１の強度低下を防止できる。
（実施例２）
この実施例２は、図１０に示す様に、ゲート位置Ｇをタンク足部５の長手方向の側面５ａに複数箇所（図１０では２箇所）設置した一例である。
この場合、一方のゲート位置Ｇから充填される樹脂と、他方のゲート位置Ｇから充填される樹脂とが略同一方向に流れる。つまり、タンク１の長手方向全域において、ゲート位置Ｇが設置される一方のタンク足部側から他方のタンク足部側へタンク壁４の湾曲した断面に沿って樹脂の流れが生じる。これにより、内圧負荷が大きいタンク壁４の天井部では、タンク１の変形方向にガラス繊維の配向が揃う強化方向の流れとなるため、タンク１の強度および耐久性が向上する。
この実施例２は、図１０に示す様に、ゲート位置Ｇをタンク足部５の長手方向の側面５ａに複数箇所（図１０では２箇所）設置した一例である。
この場合、一方のゲート位置Ｇから充填される樹脂と、他方のゲート位置Ｇから充填される樹脂とが略同一方向に流れる。つまり、タンク１の長手方向全域において、ゲート位置Ｇが設置される一方のタンク足部側から他方のタンク足部側へタンク壁４の湾曲した断面に沿って樹脂の流れが生じる。これにより、内圧負荷が大きいタンク壁４の天井部では、タンク１の変形方向にガラス繊維の配向が揃う強化方向の流れとなるため、タンク１の強度および耐久性が向上する。
なお、［背景技術］に記載した特許文献２では、ゲート位置Ｇをタンク１の短手面と長手面とに設置した従来技術が開示されているが、この場合、タンク１の短手面に設置されるゲート位置Ｇから充填される樹脂の流れ方向と、タンク１の長手面に設置されるゲート位置Ｇから充填される樹脂の流れ方向とが大きく異なるため、両方の樹脂の流れが合流する部位に深いウェルドラインが形成される。
これに対し、実施例２では、複数のゲート位置Ｇが同一のタンク足部５に設置されるので、各ゲート位置Ｇからキャビティに充填される樹脂は、タンク１の長手方向と直交するタンク壁４部の断面に沿った方向に流れようとする。つまり、各ゲート位置Ｇからキャビティに充填される樹脂の流れ方向が大きく異なることはなく、概ね同一方向に流れるため、特許文献２と比較して、ウェルドラインの発生を抑制できるので、ウェルドラインの発生に起因するタンク１の強度低下を抑えることが可能である。
これに対し、実施例２では、複数のゲート位置Ｇが同一のタンク足部５に設置されるので、各ゲート位置Ｇからキャビティに充填される樹脂は、タンク１の長手方向と直交するタンク壁４部の断面に沿った方向に流れようとする。つまり、各ゲート位置Ｇからキャビティに充填される樹脂の流れ方向が大きく異なることはなく、概ね同一方向に流れるため、特許文献２と比較して、ウェルドラインの発生を抑制できるので、ウェルドラインの発生に起因するタンク１の強度低下を抑えることが可能である。
（実施例３）
この実施例３は、図１１（ａ）に示す様に、タンク足部５の側面５ａに凹部７が形成され、この凹部７にゲート位置Ｇを設置した一例である。
樹脂を充填した後に残るゲート痕がタンク足部５の側面５ａより外側へ突き出ていると、コアプレート３の端部をタンク足部５にかしめる際に、かしめ強度が不足する、あるいは、正常にかしめることが出来ない等のかしめ不良を招く要因となるため、ゲート痕を削り落とすための後加工が必要となる。
これに対し、タンク足部５の側面５ａに形成された凹部７にゲート位置Ｇを設置することで、図１１（ｂ）に示す様に、ゲート痕（図中のゲート残り部）がタンク足部５の側面５ａより外側へ突き出ることを抑制できる。なお、凹部７の深さは、ゲート痕がタンク足部５の側面５ａより外側へ突き出ない程度に設定することが望ましい。これにより、ゲート痕を削り落とすための後加工は不要となり、且つ、ゲート痕が残ることによるコアプレート３のかしめ不良の発生も防止できる。
この実施例３は、図１１（ａ）に示す様に、タンク足部５の側面５ａに凹部７が形成され、この凹部７にゲート位置Ｇを設置した一例である。
樹脂を充填した後に残るゲート痕がタンク足部５の側面５ａより外側へ突き出ていると、コアプレート３の端部をタンク足部５にかしめる際に、かしめ強度が不足する、あるいは、正常にかしめることが出来ない等のかしめ不良を招く要因となるため、ゲート痕を削り落とすための後加工が必要となる。
これに対し、タンク足部５の側面５ａに形成された凹部７にゲート位置Ｇを設置することで、図１１（ｂ）に示す様に、ゲート痕（図中のゲート残り部）がタンク足部５の側面５ａより外側へ突き出ることを抑制できる。なお、凹部７の深さは、ゲート痕がタンク足部５の側面５ａより外側へ突き出ない程度に設定することが望ましい。これにより、ゲート痕を削り落とすための後加工は不要となり、且つ、ゲート痕が残ることによるコアプレート３のかしめ不良の発生も防止できる。
また、タンク足部５の側面５ａに凹部７を形成する際に、コアプレート３をタンク足部５にかしめる際の基点となる角部を残しておくことも出来る。
つまり、図１１（ｂ）に示すタンク足部５において、コアプレート３との間にパッキン６を挟み込むタンク足部５の端面がシール面５ｂをなし、コアプレート３の端部がかしめられて係合するタンク足部５の反シール面が係合面５ｃをなしていて、ゲート位置Ｇが設置される凹部７は、係合面５ｃ側にタンク足部５の側面５ａを一部残した状態で凹設されている。上記の構成によれば、凹部７より係合面５ｃ側にタンク足部５の側面５ａが残っているので、図１２に示す様に、タンク足部５の側面５ａと係合面５ｃとが交わる角部Ｃを基点として、コアプレート３の端部をタンク足部５にかしめることができる。すなわち、ゲート位置Ｇを設置するためにタンク足部５の側面５ａに凹部７を形成しても、上記の角部Ｃが確保されることにより、コアプレート３とのかしめ性が損なわれることはなく、タンク足部５の側面５ａに凹部７が形成されていない場合と同等のかしめ性を確保できる。
つまり、図１１（ｂ）に示すタンク足部５において、コアプレート３との間にパッキン６を挟み込むタンク足部５の端面がシール面５ｂをなし、コアプレート３の端部がかしめられて係合するタンク足部５の反シール面が係合面５ｃをなしていて、ゲート位置Ｇが設置される凹部７は、係合面５ｃ側にタンク足部５の側面５ａを一部残した状態で凹設されている。上記の構成によれば、凹部７より係合面５ｃ側にタンク足部５の側面５ａが残っているので、図１２に示す様に、タンク足部５の側面５ａと係合面５ｃとが交わる角部Ｃを基点として、コアプレート３の端部をタンク足部５にかしめることができる。すなわち、ゲート位置Ｇを設置するためにタンク足部５の側面５ａに凹部７を形成しても、上記の角部Ｃが確保されることにより、コアプレート３とのかしめ性が損なわれることはなく、タンク足部５の側面５ａに凹部７が形成されていない場合と同等のかしめ性を確保できる。
（変形例）
実施例１では、ラジエータに使用されるタンク１の一例を記載したが、ラジエータ以外の熱交換器、例えば、暖房用のヒータコア、過給機で圧縮された空気を冷却するためのインタークーラ、排気の一部を吸気に戻すＥＧＲ装置に使用されるＥＧＲクーラ等、他の熱交換器の樹脂タンクにも適用できる。
実施例１では、樹脂材料に強化材としてガラス繊維を添加しているが、ガラス繊維に限定する必要はなく、例えば、カーボン繊維でも良い。
実施例１では、ラジエータに使用されるタンク１の一例を記載したが、ラジエータ以外の熱交換器、例えば、暖房用のヒータコア、過給機で圧縮された空気を冷却するためのインタークーラ、排気の一部を吸気に戻すＥＧＲ装置に使用されるＥＧＲクーラ等、他の熱交換器の樹脂タンクにも適用できる。
実施例１では、樹脂材料に強化材としてガラス繊維を添加しているが、ガラス繊維に限定する必要はなく、例えば、カーボン繊維でも良い。
実施例１では、ゲート位置Ｇをタンク足部５の長手方向の中央部に設置する一例を記載したが、必ずしも長手方向の中央部である必要はなく、中央部より長手方向の一端側または他端側にずれた位置にゲート位置Ｇを設置することもできる。
実施例１では、長手方向と短手方向とを有する矩形状のタンク１について記載したが、本発明は、矩形状のタンク１に限定する必要はなく、正方形状の開口部を有するタンク１にも適用できる。つまり、タンク１の平面形状が略正方形であり、タンク壁４の一辺に形成されるタンク足部５の側面５ａにゲート位置Ｇを１箇所、あるいは、実施例２と同様に複数箇所設置することも出来る。
実施例１では、長手方向と短手方向とを有する矩形状のタンク１について記載したが、本発明は、矩形状のタンク１に限定する必要はなく、正方形状の開口部を有するタンク１にも適用できる。つまり、タンク１の平面形状が略正方形であり、タンク壁４の一辺に形成されるタンク足部５の側面５ａにゲート位置Ｇを１箇所、あるいは、実施例２と同様に複数箇所設置することも出来る。
１ タンク
１ａ 矩形状の開口部
３ コアプレート
４ タンク壁
５ タンク足部
５ａ タンク足部の側面
５ｂ タンク足部のシール面
５ｃ タンク足部の係合面
６ パッキン
７ タンク足部の側面に形成された凹部
Ｇ ゲート位置
１ａ 矩形状の開口部
３ コアプレート
４ タンク壁
５ タンク足部
５ａ タンク足部の側面
５ｂ タンク足部のシール面
５ｃ タンク足部の係合面
６ パッキン
７ タンク足部の側面に形成された凹部
Ｇ ゲート位置
Claims (6)
- 長手方向と短手方向とに開口する矩形状の開口部を有し、この開口部の長手方向と直交する断面が湾曲したタンク壁によって形成されると共に、前記タンク壁の開口部全周にタンク足部が設けられ、このタンク足部にコアプレートが結合される熱交換器のタンクであって、
前記タンクは、繊維を強化材として添加した繊維入り樹脂を射出成形用の金型内に充填して成形される樹脂成形品であり、
前記タンク壁の長手方向に延びる一方の前記タンク足部の側面には、樹脂の充填口を形成するゲート位置が１箇所設置されており、
前記タンク足部の側面には凹部が形成され、この凹部に前記ゲート位置が設置されており、
前記タンク足部に弾性を有するパッキンを介して前記コアプレートの端部がかしめ固定され、前記コアプレートとの間に前記パッキンを挟み込む前記タンク足部の端面がシール面をなし、前記コアプレートの端部がかしめられて係合する前記タンク足部の反シール面が係合面をなしており、
前記ゲート位置が設置される前記凹部は、前記係合面側に前記タンク足部の側面を残した状態で凹設されていることを特徴とする熱交換器のタンク。 - 請求項１に記載した熱交換器のタンクにおいて、
前記ゲート位置は、前記タンク足部の長手方向の中央部に設置されていることを特徴とする熱交換器のタンク。 - 一方向と他方向とに開口する正方形状の開口部を有し、この開口部の一方向または他方向と直交する断面が湾曲したタンク壁によって形成されると共に、前記タンク壁の開口部全周にタンク足部が設けられ、このタンク足部にコアプレートが結合される熱交換器のタンクであって、
前記タンクは、繊維を強化材として添加した繊維入り樹脂を射出成形用の金型内に充填して成形される樹脂成形品であり、
前記タンク壁の一辺に形成される前記タンク足部の側面には、樹脂の充填口を形成するゲート位置が１箇所設置されており、
前記タンク足部の側面には凹部が形成され、この凹部に前記ゲート位置が設置されており、
前記タンク足部に弾性を有するパッキンを介して前記コアプレートの端部がかしめ固定され、前記コアプレートとの間に前記パッキンを挟み込む前記タンク足部の端面がシール面をなし、前記コアプレートの端部がかしめられて係合する前記タンク足部の反シール面が係合面をなしており、
前記ゲート位置が設置される前記凹部は、前記係合面側に前記タンク足部の側面を残した状態で凹設されていることを特徴とする熱交換器のタンク。 - 請求項３に記載した熱交換器のタンクにおいて、
前記ゲート位置は、前記タンク壁の一辺の長さ方向に対し、前記タンク足部の中央部に設置されていることを特徴とする熱交換器のタンク。 - 長手方向と短手方向とに開口する矩形状の開口部を有し、この開口部の長手方向と直交する断面が湾曲したタンク壁によって形成されると共に、前記タンク壁の開口部全周にタンク足部が設けられ、このタンク足部にコアプレートが結合される熱交換器のタンクであって、
前記タンクは、繊維を強化材として添加した繊維入り樹脂を射出成形用の金型内に充填して成形される樹脂成形品であり、
前記タンク壁の長手方向に延びる一方の前記タンク足部の側面には、樹脂の充填口を形成するゲート位置が複数箇所に設置されており、
前記タンク足部の側面には凹部が形成され、この凹部に前記ゲート位置が設置されており、
前記タンク足部に弾性を有するパッキンを介して前記コアプレートの端部がかしめ固定され、前記コアプレートとの間に前記パッキンを挟み込む前記タンク足部の端面がシール面をなし、前記コアプレートの端部がかしめられて係合する前記タンク足部の反シール面が係合面をなしており、
前記ゲート位置が設置される前記凹部は、前記係合面側に前記タンク足部の側面を残した状態で凹設されていることを特徴とする熱交換器のタンク。 - 一方向と他方向とに開口する正方形状の開口部を有し、この開口部の一方向または他方向と直交する断面が湾曲したタンク壁によって形成されると共に、前記タンク壁の開口部全周にタンク足部が設けられ、このタンク足部にコアプレートが結合される熱交換器のタンクであって、
前記タンクは、繊維を強化材として添加した繊維入り樹脂をゲート位置より射出成形用の金型内に充填して成形される樹脂成形品であり、
前記タンク壁の一辺に形成される前記タンク足部の側面には、樹脂の充填口を形成するゲート位置が複数箇所に設置されており、
前記タンク足部の側面には凹部が形成され、この凹部に前記ゲート位置が設置されており、
前記タンク足部に弾性を有するパッキンを介して前記コアプレートの端部がかしめ固定され、前記コアプレートとの間に前記パッキンを挟み込む前記タンク足部の端面がシール面をなし、前記コアプレートの端部がかしめられて係合する前記タンク足部の反シール面が係合面をなしており、
前記ゲート位置が設置される前記凹部は、前記係合面側に前記タンク足部の側面を残した状態で凹設されていることを特徴とする熱交換器のタンク。
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