JP5895218B2 - 樹脂成形品形成用分割体、樹脂成形品製造方法および熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂成形品形成用分割体に関する。また、本発明は、その樹脂成形品形成用分割体を用いて樹脂成形品を製造する方法、およびこの樹脂成形品製造方法により得られた樹脂成形品を含む熱交換器に関する。

内部空間を有する中空の樹脂成形品を製造する方法の一つとして、一対の分割体を互いに重ね合わせて振動溶着する方法がある（例えば、特許文献１参照）。この振動溶着法では、一対の分割体の接合面同士を圧接させた状態で一方の分割体に振動を与えることにより、摩擦熱によって接合面を溶融して接合する。

一般に、一対の分割体としては、図１３に示すように、雄型分割体１００と雌型分割体２００が用いられる。雄型分割体１００および雌型分割体２００は互いに対向する対向面１１０，２１０をそれぞれ有する。雄型分割体１００の対向面１１０には中央に溶着リブ１２０が設けられ、雌型分割体２００の対向面２１０には溶着リブ１２０が遊嵌した状態で挿入される溝２２０が形成される。そして、雄型分割体１００の溶着リブ１２０の先端面と雌型分割体２００の溝２２０の底面がそれぞれ接合面１５０，２５０を構成する。

接合面１５０，２５０は通常はフラットであるが、特許文献２には、雄型分割体１００の接合面１５０に、実質的に非晶質化された単位凸部１３０を規則的に配列することが開示されている。分割体は、一般に金型を用いて成型される。接合面１５０がフラットである場合には、金型温度を高くして分割体を成型すると、接合面の結晶化度が高くなり、振動溶着による接合力が悪くなる。逆に金型温度を低くして分割体を成型すると、分割体内部の結晶化度が低くなり、分割体の強度が低下する。これらの問題に対し、特許文献２では接合面１５０に実質的に非晶質化された単位凸部１３０を規則的に配列することにより、金型温度を高くして分割体を成型したとしても、振動溶着による接合力が悪くならないようにしている。

特開平８−２１６２５９号公報 特開平９−８５８２７号公報

上述した雄型分割体１００および雌型分割体２００では、振動溶着する際に溶着治具と分割体との嵌合不良や、振動時の振動誤差（振動方向及びその垂直方向）などにより、接合面同士の位置ズレが発生することがある。また、アスペクト比が大きくリブの幅が狭い場合にはリブの捻れなどにより接合面同士の位置ズレが発生することがある。この問題は、溶着リブ１２０の先端面で構成される接合面１５０に単位凸部１３０が配列されていてもいなくても同様に発生する。すなわち、従来の分割体では、樹脂成形品を製造する際に接合面同士の位置精度が低下する場合がある。

本発明は、このような事情に鑑み、従来よりも接合面同士の位置精度が高い樹脂成形品を製造することができる樹脂成形品形成用分割体を提供することを目的とする。また、本発明は、その樹脂成形品形成用分割体を用いて樹脂成形品を製造する方法、およびこの樹脂成形品製造方法により得られた中空の樹脂成形品を含む熱交換器を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の樹脂成形品形成用分割体は、互いに重ね合わされて振動溶着されることにより、樹脂成形品を形成する一対の分割体であって、前記一対の分割体は、互いに当接する接合面をそれぞれ有し、前記接合面には、特定方向に平行な筋模様を呈する凹凸であって前記一対の分割体が重ね合わされたときに互いに噛み合うことにより前記一対の分割体の前記特定方向に沿った相対移動を可能とする凹凸が設けられている、ことを特徴とする。

また、本発明の樹脂成形品製造方法は、上記の樹脂成形品形成用分割体を用いて樹脂成形品を製造する方法であって、前記一対の分割体を振動溶着する際に一方の分割体に前記特定方向への振動を与える、ことを特徴とする。

さらに、本発明の熱交換器は、冷媒と水との間で熱交換を行う熱交換器であって、上記の樹脂成形品製造方法により得られた中空の樹脂成形品であってその内部空間が、水が流れる流路を構成する樹脂成形品と、前記樹脂成形品の内部空間内に配置された、内部に冷媒が流れる冷媒管と、を備えた、ことを特徴とする。

本発明の樹脂成形品形成用分割体によれば、一対の分割体の双方の接合面に互いに噛み合う凹凸が設けられているので、それらの凹凸の噛み合いにより接合面同士を位置決めすることができる。しかも、凹凸は特定方向に平行な筋模様を呈するものであるので、振動溶着時に一方の分割体に前記特定方向への振動を与えれば、当該一方の分割体を他方の分割体でガイドすることができ、振動方向と異なる方向への変動を防止することができる。これにより、従来よりも接合面同士の位置精度が高い樹脂成形品を製造することができる。

（ａ）は本発明の第１実施形態に係る一対の分割体の断面図、（ｂ）はその分割体を用いて製造された樹脂成形品の断面図 第１実施形態の各分割体の斜視図 図１（ａ）の一部を拡大した断面図 別の凹凸形状を示す断面図 （ａ）は第１実施形態の各分割体の部分的な平面図、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ（ａ）のVＢ−VＢ線およびVＣ−VＣ線に沿った断面図 変形例の一対の分割体の要部断面図 （ａ）は本発明の第２実施形態の各分割体の部分的な平面図、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ（ａ）のVIIＢ−VIIＢ線およびVIIＣ−VIIＣ線に沿った断面図 （ａ）は本発明の第３実施形態に係る一対の分割体の断面図、（ｂ）はその分割体を用いて製造された樹脂成形品の断面図 図８（ａ）の一部を拡大した断面図 別の形状の樹脂成形品を形成するための一対の分割体の斜視図 実施例１についての、溶着リブの溶け代と樹脂成形品の内部破壊圧との関係を示すグラフ 実施例１についての、振動溶着時の加圧力と樹脂成形品の内部破壊圧との関係を示すグラフ 従来の一対の分割体の要部断面図

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。ただし、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。

（第１実施形態）
図１（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る樹脂成形品形成用分割体である一対の分割体２，３の断面図である。本実施形態では、図２に示すように、一対の分割体２，３がほぼ同一の形状を有している。なお、図１（ａ）は、図２中にI−I線で示す位置での断面図である。

一対の分割体２，３は、互いに重ね合わされて振動溶着されることにより、図１（ｂ）に示すような樹脂成形品１を形成する。本実施形態では、樹脂成形品１は内部空間１１を有する中空体であり、その内部空間１１は、図２から想起されるように、直線部と折り返し部を交互に繰り返す蛇行した形状である。一対の分割体２，３を熱的に溶着させることにより、射出形成や押出形成だけでは作りえない複雑な形状を形成することができる。

一対の分割体２，３は、樹脂成形品１を直線部が並ぶ方向と直交する方向に均等に二分割した形状を有している。すなわち、一対の分割体２，３のそれぞれには、前記直線部を規定する直線窪み６１と前記折り返し部を規定する屈曲窪み６２が設けられている。直線窪み６１および屈曲窪み６２の断面形状は例えば半円状である。なお、屈曲窪み６２は、必ずしも円弧を描くように湾曲している必要はなく、２回直角に折れ曲がっていてもよい。

樹脂成形品１は、例えば、冷媒と水との間で熱交換を行う熱交換器に用いられる。この場合、樹脂成形品１の内部空間１１は水が流れる流路を構成し、内部に冷媒が流れる冷媒管（通常は銅管）が内部空間１１内に配置される。

一対の分割体２，３は、熱可塑性樹脂からなる。熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、等が使用できる。また、これらの樹脂に安定剤、添加剤、ガラス繊維等の充填材等を予め配合したものを使用することもできる。

一対の分割体２，３は、互いに当接する、内部空間１１の輪郭に沿う接合面４０をそれぞれ有している。一対の分割体２，３のそれぞれは、金型を用いた射出成形など、熱可塑性樹脂に慣用の任意の成型技術に従って成型することができる。成型条件としては、通常用いられる条件で差し支えない。

振動溶着法は、一対の分割体２，３の接合面４０同士を所定の圧力で圧接させた状態で一方の分割体に所定時間振動を与えることにより接合面４０を溶融して接合し、その後に振動を停止して冷却する方法である。振動溶着法に使用する機械は特に制限はなく、市販のものを用いることができる。一方の分割体に与える振動の周波数は、例えば４０Ｈｚ〜１００ｋＨｚの範囲内で選択することができる。そのうちで周波数が１００Ｈｚ〜３００Ｈｚの低周波振動は、対象樹脂の融点や硬さにもよるが、比較的大きな面積の分割体同士の振動溶着に好適であり、そのときの振幅は１．８ｍｍ〜４．０ｍｍ程度である。これに対し、周波数が１０ｋＨｚ〜４０ｋＨｚ（このときの振幅は例えば２０μｍ〜４０μｍ）の超音波振動は、振動子から超音波振動が伝えられるホーンの騒音と、装置コストアップの制約上、大きな面積の分割体同士の振動溶着には適さない。

次に、一対の分割体２，３の形状について詳細に説明する。以下では、説明の便宜のために、直線窪み６１が延びる方向をＸ方向、直線窪み６１が並ぶ方向をＹ方向、それらに直交する方向をＺ方向という。

一対の分割体２，３のそれぞれには、内部空間１１の輪郭に沿って延びる突条（線状の突起）の溶着リブ４が設けられている。この溶着リブ４の先端面は上述した接合面４０を構成する。また、一対の分割体２，３のそれぞれには、溶着リブ４の両側に当該溶着リブ４に隣接するバリ収容スペースを確保するベース部５が設けられている。すなわち、双方の分割体２，３のベース部５は、互いに対向する対向面５０（図３参照）を形成する。ただし、ベース部５は必ずしも設けられている必要はなく、溶着リブ４の側面が直線窪み６１および屈曲窪み６２の内側面と連続していてもよい。

具体的に、溶着リブ４は、Ｘ方向に平行な直線溶着リブ（本発明の第１溶着リブに相当）４１と、Ｘ方向に平行でない屈曲溶着リブ（本発明の第２溶着リブに相当）４２を含む。直線溶着リブ４１と直線窪み６１は互いに平行に交互に並んでおり、屈曲溶着リブ４２は屈曲窪み６２に沿って直線溶着リブ４１同士を連結している。換言すれば、直線溶着リブ４１は各直線窪み６１の両側に位置しており、屈曲溶着リブ４２は屈曲窪み６２の外側に位置している。

接合面４０には、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、Ｘ方向に平行な筋模様を呈する凹凸が設けられている。この凹凸は、接合面４０の全面に、換言すれば直線溶着リブ４１の先端面と屈曲溶着リブ４２の先端面の双方に設けられている。本実施形態では、凹凸が接合面４０の全面に亘って一定のピッチおよび高さを有している。ここで、凹凸のピッチとは、凸の頂点同士または凹の頂点同士の間の距離をいい、凹凸の高さとは、凸の頂点同士を結ぶ線から凹の頂点までの距離をいう。

なお、凹凸の数は、特に限定されるものではなく、適宜決定可能である。例えば、直線溶着リブ１上には凹および凸が１つずつ設けられていてもよい。また、直線溶着リブ１上に複数の凹と複数の凸を設ける場合は、それらの数は必ずしも一致している必要はない。

凹凸は、図３に示すように一対の分割体２，３が重ね合わされたときに互いに噛み合うことにより、一対の分割体２，３のＸ方向に沿った相対移動を可能とするように構成されている。本実施形態では、Ｘ方向から見たときに、一方の接合面４０の凹凸と他方の接合面４０の凹凸が、直線溶着リブ４１および屈曲溶着リブ４２ごとにそれらの界面の中心に対して点対称となっている。ただし、凹凸は互いに噛み合い可能である限り、必ずしも点対称となっている必要はない。

凹および凸の断面形状は、金型の製作が容易なものであれば、特に制限はないが、本実施形態では断面三角形状の凹凸が採用されている。金型の接合面４０を形成する転写面に、凹凸を掘り込んでおき、金型内に樹脂を充填すれば、所望の凹凸形状が得られる。詳細には、金型の切削加工の刃物の関係で角部にはテーパーが付くため、断面三角形状の凹凸は頂点が丸くなる場合がある。ただし、凹および凸の断面形状は、三角形には限定されず、例えば、図４に示すように台形であってもよいし、半円状であってもよい。

また、凹凸は、金型製作を容易にするという観点から、本実施形態のように接合面４０の全面に亘って同一の形状を有していてもよいが、必要に応じて複数の形状を有していてもよい。例えば、場所により凹凸のピッチまたは高さを変えてもよい。

凹凸の寸法としては、ピッチおよび高さが０．１ｍｍ以上であり、高さが３．０ｍｍ以下であることが好ましい。ピッチおよび高さが０．１ｍｍ未満では、金型製作、樹脂の転写性などの問題があり、高さが３ｍｍを越えると、振動溶着時の溶け代を大きくする必要が生じ、溶着時間の増加に伴う生産性低下、バリ増加に伴う寸法およびコスト増加などの問題があるからである。

以上説明した本実施形態の一対の分割体２，３では、双方の接合面４０に互いに噛み合う凹凸が設けられているので、それらの凹凸の噛み合いにより接合面４０同士を位置決めすることができる。しかも、凹凸はＸ方向に平行な筋模様を呈するものであるので、振動溶着時に一方の分割体にＸ方向への振動を与えれば、凹凸が互いに衝突及び干渉することがなく、当該一方の分割体を他方の分割体でガイドすることができる。これにより、振動溶着機の振動誤差による振動方向と異なる方向への位置ズレを防止することができる。その結果、位置精度の高い樹脂成形品を製造することができる。

ところで、一方の分割体の接合面４０は、図６に示すように他方の分割体の溶着リブ４が遊嵌した状態で挿入される溝７の底面で構成されており、この接合面４０に凹凸が設けられていてもよい。このような構成でも、上記と同様の効果を得ることができる。ただし、この場合には、振動摩擦熱の放熱を抑制して効率的な振動溶着を行うために、溝７の底面を構成する部分の厚さをある程度厚くすることが好ましい。

これに対し、図３に示すように、一対の分割体２，３の双方の接合面４０が溶着リブ４の先端面で構成されていれば、振動摩擦熱が溶着リブ４およびベース部５の背面から振動溶着治具へ放熱されるのを溶着リブ４の高さによって抑制することができる。しかも、断熱のために必要なのは溶着リブ４の高さだけであり、ベース部５の厚さは薄くできるため、コストも必要最小限に抑えられる。

また、溶着リブ４同士の組み合わせは、次のような効果も奏する。内部空間１１を有する樹脂成形品１では、内部空間１１側に広がるコーナー部があると、樹脂成形品１に内圧が付与されたときにそのコーナー部に応力集中する。一般に、振動溶着による接合部（接合面同士の界面）では、補強材として樹脂に添加されているガラス繊維が振動方向に配向するため、アンカー効果による補強効果が低減し、母材に対して強度は劣る。図６に示すように溶着リブ４と溝７の組み合わせでは、接合部とコーナー部（図６では、溝７の底面と溶着リブ４の側面で形成）が位置的に重複するため、内部破壊圧が低下する。これに対し、図３に示すように、溶着リブ４同士の組み合わせでは、接合部がコーナー部と位置的に重複しないため、内部破壊圧を向上させることができる。

さらに、一対の分割体２，３の双方の接合面４０を溶着リブ４の先端面で構成した場合には、溶着リブ４の幅が狭くかつ先端面がフラットであると、振動溶着機の加圧力により、一方の溶着リブ４が他方の溶着リブ４上から滑落し、溶着リブ４が捻れて正規の位置での接合ができないことがある。溶着リブ４の捻れを防止するために溶着リブ４の幅を大きくすると、コスト増大につながる。これに対し、本実施形態のように双方の接合面４０に互いに噛み合う凹凸が設けられていれば、溶着リブ４の幅が狭くても一方の溶着リブ４が他方の溶着リブ４上から滑落するのを防止することができる。

なお、図１３に示す雄型分割体１００および雌型分割体２００を開示する特許文献２には、対向面１１０，２１０の少なくとも一方に単位凸部１３０を配列するという記述がある。しかし、特許文献２には、溶着リブ１２０の先端面で構成される接合面１５０に単位凸部１３０を設けることのみが開示されており、溝２２０の底面で構成される接合面２５０に単位凸部を設けることが開示されていないことからすれば、特許文献２のその記述は、場所によって溶着リブ１２０と溝２２０とを入れ替えてもよいことを意図しているものと推測される。

＜変形例＞
前記実施形態では、図５（ａ）に示すように、凹凸がＸ方向に平行な筋模様を呈していたが、凹凸は、Ｘ方向に対して傾斜する方向または直交する方向に平行な筋模様を呈していてもよい。換言すれば、溶着リブ４は、必ずしも凹凸の筋模様に平行な第１溶着リブを含んでいる必要はない。この場合には、振動溶着時の振動方向を、凹凸の筋模様と平行な方向にすればよい。

ただし、溶着リブ４は、凹凸の筋模様に平行な第１溶着リブを含んでいることが好ましい。第１溶着リブでは、振動溶着時の振動による接合面４０の露出はほとんど生じない。それ故に、振動摩擦熱の放熱が少なく、発熱効率が高いため、高い接合強度を安定して得ることができる。例えば、凹凸の筋模様をＹ方向に平行にし、屈曲溶着リブ４２の中央をＹ方向に平行な直線状にしてもよい。この場合には、屈曲溶着リブ４２の中央が本発明の第１溶着リブに相当する。また、溶着リブ４は、凹凸の筋模様に平行な第１溶着リブのみを含んでいてもよい。

また、一対の分割体２，３を溶着するには、振動溶着法だけでなく熱板溶着法を用いることも可能である。ただし、熱板溶着法は、薄肉で大型の平板の場合には、糸引きや寸法精度の維持という点で難がある。

（第２実施形態）
次に、図７（ａ）〜（ｃ）を参照して、本発明の第２実施形態に係る一対の分割体２，３を説明する。なお、本実施形態では、第１実施形態と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略することがある。この点は、後述する第３実施形態でも同様である。

第１実施形態では、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、屈曲溶着リブ４２上の凹凸は直線溶着リブ４１上の凹凸と同じ形状を有していた。本実施形態では、屈曲溶着リブ４２上の凹凸は、Ｘ方向と直交する断面における単位長さ（Ｙ方向の単位長さ）当たりの接合面４０の表面距離（凹凸に沿った実測距離）が直線溶着リブ４１上の凹凸よりも大きくなるように構成されている。このため、屈曲溶着リブ４２上の凹凸では、直線溶着リブ４１上の凹凸に比べて振動時の摩擦抵抗が大きくなる。換言すれば、屈曲溶着リブ４２上の凹凸と直線溶着リブ４１上の凹凸とでは、振動溶着の際に摩擦による発熱効率が異なる。

本実施形態では、屈曲溶着リブ４２上の凹凸が、直線溶着リブ４１上の凹凸よりも小さなピッチおよび大きな高さを有している。ただし、屈曲溶着リブ４２上の凹凸と直線溶着リブ４１上の凹凸とでは、ピッチと高さのどちらかのみが異なっていてもよい。また、凹および凸の断面形状は、三角形であることが好ましいが、台形または半円状であってもよい。

凹凸の筋模様と平行な直線溶着リブ４１では、振動溶着時の振動による接合面４０の露出がほとんど生じないために、摩擦熱の発熱効率が高く、高い接合強度を安定して得ることができる。一方、凹凸の筋模様と平行でない屈曲溶着リブ４２では、振動溶着時の振動によって接合面４０が大気中に大きく露出して放熱するため、摩擦熱の発熱効率が下がり、接合強度が低下する場合がある。

これに対し、本実施形態のように、屈曲溶着リブ４２上の凹凸の形状を変えて摩擦抵抗を大きくすれば、接合強度の低下を抑制することができる。換言すれば、凹凸の筋模様と溶着リブ４の向きに応じて摩擦熱の発熱効率を調整することにより、接合強度の差異を低減し、接合面４０の全面に亘って十分な接合強度を得ることができる。

＜変形例＞
なお、第１実施形態の変形例で説明したように、凹凸の筋模様は必ずしもＸ方向に平行である必要はない。例えば、凹凸の筋模様をＹ方向に平行にし、屈曲溶着リブ４２の中央をＹ方向に平行な直線状にした場合には、屈曲溶着リブ４２の中央が本発明の第１溶着リブに相当し、屈曲溶着リブ４１のその他の部分および直線溶着リブ４２が本発明の第２溶着リブに相当する。この場合には、第２溶着リブ上の凹凸を、Ｙ方向と直交する断面における単位長さ当たりの接合面４０の表面距離が第１溶着リブ上の凹凸よりも大きくなるように構成すればよい。

（第３実施形態）
次に、図８（ａ）および（ｂ）ならびに図９を参照して、本発明の第３実施形態に係る一対の分割体２，３を説明する。

本実施形態では、一対の分割体２，３のそれぞれに、溶着リブ４との間にバリ収容スペースを確保するようにベース部５から立ち上がるバリ防護壁８が設けられている。このため、振動溶着時に発生するバリは、バリ防御壁８の存在によりバリ収容用スペース１９内に留まる。これにより、内部空間１１に面する内側面が平滑な樹脂成形品１を得ることができる。なお、振動溶着後は、溶着リブ４、バリ防護壁８およびバリが一体化して判別が付かなくなる。

なお、第１実施形態の変形例で説明したように、凹凸の筋模様は必ずしもＸ方向に平行である必要はない。そして、振動溶着時の振動方向は、凹凸の筋模様と平行であればよく、直線溶着リブ４１と平行な方向である必要はない。

（その他の実施形態）
一対の分割体２，３が形成する樹脂成形品１の内部空間１１は、必ずしも両端が樹脂成形品１の端面に開口する流路である必要はない。例えば図１０に示すように、樹脂成形品１の内部空間１１は密閉されてもよい。さらに、一対の分割体２，３には、どちらにも窪みが形成されている必要はなく、例えば図１０に示すように、一対の分割体２，３の一方は扁平な板状であってもよい。

また、樹脂成形品１は、必ずしも内部空間１１を有する中空体である必要はなく、例えば、２つのブロックの面同士を接合するような、内部空間を作らないものであってもよい。

以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は、これら実施例に何ら制限されるものではない。

（実施例１）
図２および図３に示す一対の分割体を、ガラス繊維が３０％配合されたポリフェニレンサルファイド樹脂を用いて射出成形により成型した。射出成形では、溶融樹脂の温度を３２０℃、金型温度を１３０℃とした。接合面の凹凸は全面に亘って一定の断面三角形状とし、凹凸のピッチを１．５ｍｍ、高さを０．６ｍｍとした。得られた分割体の凹凸を観察した結果、射出された樹脂が細部まで行き渡っており、凹凸の細かな形状も問題なく転写されていた。

次いで、成型した一対の分割体を、振動溶着機（ブランソン社製２８３０Ｊ−ＤＣ）を用いて振動溶着した。振動溶着の条件としては、振動の周波数を２４０Ｈｚ、振幅を１．８ｍｍとするとともに、加圧力を６．１ＭＰａ、溶け代を０．８ｍｍとした。これにより、樹脂成形品を得た。

得られた樹脂成形品の外観を観察した結果、接合面の位置ズレ等は認められなかった。また、通水試験の結果、一対の分割体は完全に溶着されており、水漏れも発生しなかった。

（実施例２）
凹凸のピッチを１．０ｍｍに変更した以外は実施例１と同様にして樹脂成形品を得た。

（比較例１）
図６に示すように、接合面が溶着リブの先端面で構成された分割体と、接合面が溶着リブが遊嵌した状態で挿入される溝の底面で構成された分割体を成型した。ただし、両接合面はフラットとした。これらの分割体を実施例１と同様にして振動溶着し、樹脂成形品を得た。

（比較例２）
接合面をフラットにした以外は実施例１と同様にして樹脂成形品を得た。

（試験）
実施例１，２および比較例１，２の樹脂成形品に対して、内部破壊圧を測定した。その結果を表１に示す。なお、「内部破壊圧」とは、樹脂成形品の内部空間を液体で満たしてその液体の圧力（内圧）を上昇させていった場合に、樹脂成形品が破壊したときの圧力をいう。

表１から分かるように、溶着リブと溝の組み合わせ（比較例１）を溶着リブ同士の組み合わせ（比較例２）に変更することにより、内部破壊圧が約３倍に向上する。更に、接合面をフラット（比較例２）から凹凸（実施例１）に変更することにより、内部破壊圧がさらに１割程向上する。また、凹凸のピッチを大（実施例１）から小（実施例２）に変更することにより、内部破壊圧がさらに向上する。実施例１，２の破壊開始部位は共に屈曲部である。

一般に、振動溶着法により溶着した場合、接合部の接合強度は母材強度の２０〜３０％程度しかない。比較例１では、内圧が１．２０ＭＰａで接合部が破壊した。これは、ウォーターハンマーなどにより内圧が大きくなる熱交換器の規格「耐圧性能試験により１．７５ＭＰａの静水圧を一分間加えたとき、水漏れ、変形、破損その他の異常を生じないこと」を満たさない。すなわち、熱交換器に用いられる樹脂成形品を振動溶着法により製造する際には接合部に高い強度と信頼性が求められるが、比較例１ではその要求に答えることができない。

比較例２と実施例１との比較から、接合面に設けられた凹凸の効果により、高い溶着強度が得られることが分かる。また、実施例１と実施例２の比較から、振動溶着強度が低くて加圧時に破壊開始点となる部位の摩擦係数を補償すべく凹凸の形状を設計することにより、接合強度の部位差を抑制可能であることが分かる。

また、実施例１については、振動溶着時の溶け代を０．８ｍｍから徐々に小さくしたときの内部破壊圧を測定した。その結果を図１１に示す。図１１から、溶け代の増大に伴い、内圧破壊圧が向上することが分かる。一方で、溶け代の増大は、生じるバリの量も比例して増えるため、使用方法にもよるが、樹脂成形品の内部空間内へのバリの突出が許容されない場合は、内圧破壊圧とバリの量とのバランスで溶け代を選択する。

さらに、実施例１については、振動溶着時の加圧力を６．１ＭＰａから変化させたときの内部破壊圧を測定した。その結果を図１２に示す。加圧力と内部破壊圧の間に明確な関係は観察されない。しかし、振動溶着機の加圧力には上限があるため、将来的に製品形状の大型化に伴う溶着面積の増大の可能性を考えて、加圧力は適切に選択する必要がある。

本発明は、樹脂成形品で、高い内部破壊圧が求められるものや、溶着リブ幅を広く確保できないもの、小型・薄肉・軽量・低コストなどが求められるもの、薄型基板から構成されるために熱板溶着が適応しにくいものの製造に好適である。このような樹脂成形品は、例えば、給湯器の熱交換器やインテークマニホールドなどに用いられる。

１ 樹脂成形品
１１ 内部空間
２，３ 分割体
４ 溶着リブ
４０ 溶着面
４１ 直線溶着リブ（第１溶着リブ）
４２ 屈曲溶着リブ（第２溶着リブ）
５ ベース部
６１ 直線窪み
６２ 屈曲窪み
８ バリ防護壁

Claims (7)

1. 互いに重ね合わされて振動溶着されることにより、樹脂成形品を形成する一対の分割体であって、
   前記一対の分割体は、互いに当接する接合面をそれぞれ有し、
   前記接合面には、特定方向に平行な筋模様を呈する凹凸であって前記一対の分割体が重ね合わされたときに互いに噛み合うことにより前記一対の分割体の前記特定方向に沿った相対移動を可能とする凹凸が設けられており、
   前記樹脂成形品は、内部空間を有する中空体であり、
   前記一対の分割体のそれぞれには、前記内部空間の輪郭に沿って延びる突条の溶着リブが設けられており、この溶着リブの先端面が前記接合面を構成し、
   前記溶着リブは、前記特定方向に平行な第１溶着リブと、前記特定方向に平行でない第２溶着リブとを含み、
   前記凹凸は、前記第１溶着リブの先端面と前記第２溶着リブの先端面の双方に設けられており、
   前記第２溶着リブ上の前記凹凸は、前記特定方向と直交する断面における単位長さ当たりの前記接合面の表面距離が前記第１溶着リブ上の前記凹凸よりも大きくなるように構成されている、樹脂成形品形成用分割体。
2. 前記内部空間は、直線部と折り返し部を交互に繰り返す蛇行した形状であり、
   前記一対の分割体のそれぞれには、前記直線部を規定する直線窪みと前記折り返し部を規定する屈曲窪みが設けられており、
   前記第１溶着リブと前記直線窪みは互いに平行に交互に並んでおり、前記第２溶着リブは前記屈曲窪みに沿って前記第１溶着リブ同士を連結している、請求項１に記載の樹脂成形品形成用分割体。
3. 前記一対の分割体のそれぞれには、前記溶着リブに隣接するバリ収容スペースを確保するベース部と、前記ベース部から立ち上がるバリ防護壁が設けられている、請求項１または２に記載の樹脂成形品形成用分割体。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の樹脂成形品形成用分割体を用いて樹脂成形品を製造する方法であって、前記一対の分割体を振動溶着する際に一方の分割体に前記特定方向への振動を与える、樹脂成形品製造方法。
5. 前記振動の周波数は４０Ｈｚ〜１００ｋＨｚである、請求項４に記載の樹脂成形品製造方法。
6. 冷媒と水との間で熱交換を行う熱交換器であって、
   請求項１〜３の何れか一項に記載の樹脂成形品形成用分割体を用いた中空の樹脂成形品であってその内部空間が、水が流れる流路を構成する樹脂成形品と、
   前記樹脂成形品の内部空間内に配置された、内部に冷媒が流れる冷媒管と、
   を備えた、熱交換器。
7. 請求項１〜３の何れか一項に記載の樹脂成形品形成用分割体を用いた、熱交換器。

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