JPS59119194A - 熱交換器及びその製造方法 - Google Patents

熱交換器及びその製造方法

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JPS59119194A
JPS59119194A JP58206073A JP20607383A JPS59119194A JP S59119194 A JPS59119194 A JP S59119194A JP 58206073 A JP58206073 A JP 58206073A JP 20607383 A JP20607383 A JP 20607383A JP S59119194 A JPS59119194 A JP S59119194A
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tube
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、特許請求の範囲第１項の上位概念中に記載し
た種類の熱交換器並びにその製造方法に関するものであ
る。
要】るに、本発明は、多数のパイプと、これに直角に配
設されたフィンを含む熱交換器ブロックと、それぞれプ
ラスチックで出来た少くとも１つの管板と水タンクとか
ら成る熱交換器に関するものであり、管板はパイプの端
を収容づるための開口を備え、水タンクは管板に液体を
密封するよう（こ固定されており、管板及び水タンクを
右づる熱交換器パイプを管板と簡単且つ確実に連結しつ
るようにするために管板は一側で隆起部を具備し、その
中に開口があり、そしてパイプの端部がクジアノ１方向
に拡がりを又は軸方向には押込みを用いるようにして管
板に固定されており、縁部のそれぞれにおいで管板及び
水夕゛ンクには平坦面が設（プられており、それらは積
み重なっており、そして管板はこれら平坦面で振動溶接
を用いて水タンクと結合されているものである。
英国特ム′［公報第１，４４５，５９８号に示されてい
るように、熱交換器の丸形パイプに対づるパイプ／管板
の結合は既に知られている。金属でできＩζ管板には通
し孔が設けられ、その中に熱交換器パイプの端部が差し
込まれる。引続いてパイプ端部をラジアル方向に拡げる
ことによって押圧結合が行われ、それによってパイプ端
部は管板内に固定され、そして密封が行われることにな
る。
周知の方法は特に必要な材料特性のために金属製管板を
使用した場合にのみ可能である。
金属製管板を有する熱交換器にあってはプラスチックか
ら成る水タンクの管板との結合は機械的連結手段によっ
てのみ可能であり、イの際普通ゴム・パツキン形状を成
すバレート（ 形パツキン手段がシールのために必要となる。
ドイツ国特許公開公報第２１２５６７１号に示されてい
るように、プラスチックで゛できた管板を有する冷却装
置を製造するための方法が知られている。この場合、管
板のプラスチック材料は超音波振動を加えることににっ
て漸次溶解するようになり且つ同時にパイプに圧力を作
用させることによってパイプの管板中への侵入が行われ
る。管板と水タンクとの結合は同じく互いに重なり合つ
１＝境界層へ超音波振動を作用させることによって行わ
れ、それによってこれらの層は次第に溶解され、それ故
互いに溶接されることになる。
超音波溶接方法にあっては、必要な溶解熱は境界平面摩
擦によって発生される。その際、振動は表面に対して垂
直に起らねばならず、そのことは振動を供給覆ることに
鑑み、結合するべき部分の形態に応じてそれ自体種々の
問題をもたらすものである。超音波溶接方法に対して、
それ故−１当該部分の形に関して形態正中線及びエネル
ギ一方向付与器の位置は極めて正確に厳守さるべきであ
る。更に、この方向にあっては満足される溶接が主とし
て行われるように公差は極端に小さく保たなければなら
ない。更に、超音波溶接は小さな部品から中位の大ぎさ
の部品に対してのみ工夫に富んだ方法で適用可能で・あ
ることが実際上明らかとなった。更に超音波溶接方法で
もって熱交換器において必要な強度及び圧力作用を受け
ての密封性を達することは困難である。
従って、本発明の課題とするところは特許請求の範ｌｌ
］Ｉ第１項の上位概念中に述べた種の熱交換器にあって
熱交換器パイプと管板との結合及び管板と水タンクとの
結合が簡単な方法で可能となるような熱交換器を提供す
ることである。その際、この結合は大きな機械強度と確
実な密封性を備えるべきものである。
更に管板は材料を節約するという理由および重量の理由
から出来るだけ薄く形成さるべきである。
更に、その様な熱交換器の製造方法を提供することも本
発明の課題である。
この課題は開示した種類の熱交換器において本発明に従
って特許請求の範囲第１項の特徴部分の如き手段によっ
て解決される。本発明による熱交換器は特に管板と水タ
ンクとが当該部分を形成する際に簡単な方法でプラスチ
ック材料で製造可能であるという長所を有するものであ
り、その際、管板はその僅かな厚さにも拘らず管板内で
の熱交換器パイプの押込み又は拡げに対して充分な強度
を具備するものである。なお、プラスチックから成る管
板の開口内へその縦方向に熱交換器パイプを押し込むこ
とはドイツ国特許出願Ｐ　３２　’４２０７２号明細書
に述べられている。
更に別の長所は、水タンク内に設けられた隔壁も何ら付
可的な経費を要さず且つ別個のパツキン手段もなく水タ
ンクの縁部溶接と同時に振動溶接によって管板と結合さ
れるという点に存するものである。従つ−Ｃ１本発明の
対象物の特に有利な発展形態は次の点にその本質がある
。即ち、水タンクは平坦面を有する隔壁を具備するもの
であり、該平坦面は管板の平坦面上に又は管板に設けら
れた隔壁の平坦面上にあり、そして振動溶接を用いて隔
壁は台板乃至は互に向い合う隔壁と結合されるという点
にその本質があ°る。隔壁と管板とを同時に結合するに
あたつでは、管板と隔壁との結合が縁部にお（プる管板
と水タンクを結合するｌＣめの平面と同じ接合面に位買
スるか、または違った接合面に位置するかどうかは些細
なことである。
材料の溶解に基づく結合面の縁においで溶接まくれが生
じうるので、溶接まくれ貯蔵部として且つ振動溶接の際
に熱の流れへの影響に対して役立つような溝を前記平坦
面に沿って少くとも一方の側に設けることが好ましい。
管板に対して水タンクがしっかりと整合されているよう
に、管板がその長手側において后状部を具備し、これが
振動溶接のときに管板に沿って水タンクを案内づるのに
役立つものである。
その中に熱交換器パイプを収容するために配設されてい
る隆起部を円錐形又は円筒形に形成するのが特に有利で
あり、且つこの隆起部は熱交換器ブロックの方に向いた
側にあるものである。
本発明の更に別の特に好適な形態のものにあっては、前
記開口が周辺方向に延びる一乃〒は教本の溝を具備する
という点にその本質か存づるものである。これらの溝は
多数の密封稜部を形成するのに寄与するものである。
これらは他方においては、硬“化可、能なパツキン手段
用の集合空間としても役立ちうるちのである。類似の方
法において丸形パイプの端部はその円筒面において周辺
方向に延びる溝を備えうるちのである。管板とこれに隣
接するフィンとの間にいわゆるバイパス空気が流れるの
を防ぐために１列の隆起部の間に管板の全長に沿って延
びるウェブが配設されている。その高さは少なくとも隆
起部の高さと同じてあり、そこに管板に隣接するフィン
が接合するものである。
管板及び水タンクに対して特に適する材料として、特に
、好ましくは部分結晶性の材料、ＩＣとえばポリプロピ
レン又はポリアミドが考えられうるちのである。
本発明による熱交換器を製造するための方法を提供する
という課題は特許請求の範囲の第１３項の特徴部分によ
る方法で解決される。
振動溶接法にあっては、管仮に対して水タンクを約１０
０ヘルツの周波数、約２〜４ｍｒｎの振幅で約３〜５秒
間振動させることが望ましい。
本発明ににる熱交換器のいくつかの実施例を次に図面に
基づいて詳細に説明することにする。
第１図には熱交換器１が示されており、それはフォーク
状パイプ２及びフィン３を含む熱交換器ブロック４と、
管板５と水タンク６とから成っている。、管板５はフォ
ーク状パイプ２の端部８を、収容するための開ロアを具
備しており、その際、管板５はその下側に開ロアを取り
囲む円錐形の隆起部９を備えているものである。円錐形
の隆起部９の両方の列の間には管板５の全長に旦って延
びるウェブ１０が配設してあり、そのウェブ１０に）ｒ
多３の最上の薄板が接するものである。管板５は、後か
ら第２図及び第３図を参照して詳細に説明するようにそ
の縁部に平坦面が設けられており、その平坦面で水タン
ク６と管板５とが振動溶接によって結合されている。水
タンク６は長手方向に延び且つ水タンクの全長に亘って
延ひる隔壁１１を具備し、該隔壁は同しく振動溶接によ
って管板５と結合されている。隔壁１１と管板５との結
合は第４図に詳細に示されている。
第１図に示された領域Ｚか第２図に拡大して示されてい
る。水タンク６の長手側における連結具合の一部分が図
示されている。水タンク６は拡げられた縁部１２を具備
し、それには管板５の方を向いた側で平坦面１３が形成
されている。該平坦面１３は縁部１２の全長に沿って延
びており、且つ管板５の縁において対応する平坦面１４
上に位置する。水タンク色の内側と外側に対して平坦面
１３及び１４はその縁部１２に沿デて延びる溝１５及び
１６によってそれぞれ境界付けられているものである。
前記溝１５及び１６は一方では溶接まくれ貯蔵部として
役立ち、使方では撮動溶接における熱放流に影響を与え
るのに役立つものである。管板５は屑状部１７を具備し
、イこには水タンク６の縁部１２が接合しており、そこ
Ｃ長手方向に摺動可能に案内されているものである。
第３図には第１図に示された領域Ｘが拡大して示されて
いる。第３図は第２図とは反対に水タンク６の長手側で
はなく、その幅の狭い側を示すものである。第２図と同
一部分に対しては第３図でも参照番号が一致している。
第３図から明らかなように、水タンク６の幅の狭い方の
側で管板５の屑状部１７−は水タンク６の縁部１２に対
しである距離を有し、而して撮動溶接を可能にする水タ
ンク６の運動が管板５に対して与えられるものである。
更に幅狭の側で管板５は溝１６によって制限されない平
坦面１４を有している。しかしながら、この管板５は水
タンク６の内側の方へ向っては溝を有しうるちので、そ
の場合該溝はこれら多数溝に対して直角に延びる振動運
動のために少なくとも振幅の値だけ屑状部１７′の方向
にずれていなければならない。
第４図は第１図に示された領ｊｆｉ　Ｙを拡大して承り
ものである。ぞこには隔壁７１と管板５との結合か図示
されでおり、その際、隔壁１１はその下側に平坦な結合
面１８を有し、それは管板５の平坦面２ｏ上に位置する
。
第５図の例にあっては、締付は装置２１内に張架されて
熱交換器１が設けてあり、その際、管板５の幅の狭い方
の側は締付は装置２１の部材によって応力を受けるよう
になっている。各水タンク６は帽子状の装置２２によっ
て次のＪ：うに収容されるものである。叩ち水タンク６
が矢印２３の方向の振動運動を出来るだり不減幅で一緒
に行なわれるように収容さ′れるものであり、その際同
時に矢印２４の方向への押圧力が水タンク６の縁部１２
に加えられるものである。ノ辰動の周波数は約１００ヘ
ルツであり、その振幅は約２〜４ｍｍである。溶接結合
を作るために必要な時間はとりわけ材料特性によっても
影響されるものである。振動溶接方法に対して特に好ま
しくは部分結晶性の材料がふされしく、それらのうち、
ここでは例えばポリプロピレン並ひにポリアミＩ〜が例
示されうるちのである。結合すべき両部会の材料が同じ
であることが望ましい。
第６図は第２図及び第３図に従う水タンクと管板との結
合の変形実施例を示すものである。その際、管板５はそ
の上側が完全に平らであり、従って金縁において屑状部
１７が存在しない形に一様に実施されている。即ち縁部
は幅狭の側でも長手側でも完全に同じである。更に水タ
ンク６の縁部１２は結合面１３の外側に位置覆る側にの
み溝１５を有するものである。
第７図には撮動溶接を用いて固定された水タンク６が図
示されている。この図示例は溶接か２つの相異なる平面
で行われたものである。その際、水タンク６の縁部１２
と管板５との結合は、例えば第２図、第３図又は第６図
で述べた如き実施例に対応するものである。
管端部８の列の間で管板５は上方に向って突き出て立ち
、水タンク６に形成された隔壁１１の方へ延びる隔壁２
５を具備し、その上方墳界面２６は隔壁１１の而１８と
連結している。面１８及び２６の範囲における溶接結合
は水タンクの縁部に存する管板５との結合とは違った平
面に位置するものである。
第８図においては、熱交換器パイプを収容するための管
板５内の開口を通る断面が示されている。この図から聞
ロアの壁には周辺方向に延びる２つの溝２７が設けられ
ていることが明らかである。管を拡げる場合、管材料は
部分的に溝２７の中に押圧され、それによって高められ
た機械的強度が１けられ、パイプと管板との間のより良
い密封が行われるものである。
第９図には、パイプの円筒面に聞ロアに４３ける溝２７
の代りに、周辺方向に延びる満２８が存在し、これがパ
ツキン部材を収容づるのに役立つことが示されている。
パツキン部材として特に硬化しうる樹脂が適している。
第１０図は第８図に似た状態を示づものである。しかし
ながら、第１０図ではその下側に円錐部２９が設けられ
、水タンク内部の方を向いた端部には段３０が設けられ
ている。
段３０によって聞ロアの幅を拡げた直径が生ずるもので
ある。円錐部２９は、特にパイプが軸方向へ押込むこと
によって管板５に固定さるべぎ時にパイプの導入を簡単
にするものである。段３０によって付加的な密封稜部が
生ずる。というのは、工具を用いるスペースがなければ
軸方向の押圧においてパイプ材料の弾性特性に基づいて
ｎ状部３０の後方でパイプの拡幅が行なわれるからであ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は熱交換器の水タンクを通る断面図、第２図は第
１図の領域Ｚを拡大した図、第３図は第１図の領域Ｘを
拡大した図、第４図は第１図の領域Ｙを拡大した図、第
５図は振動溶接過程の間締付けられた熱交換器を示す図
、第６図は第２図及び第３図に対する変形例を示づ図、
第７図は２つの平坦に配設された振動溶接結合部を略示
的に説明した図、第８図は管板の間口を通した断面図、
第９図及び第１０図は第８図に対づる変形例をそれぞれ
示す図である。 １・・・・・熱交換器 ２・・・・・パイプ ３・・・・・フィン ４・・・・・熱交換器ブロック ５・・・・・管板 ６・・・・・水タンク 特許出願人　１リアス・フラウ・ベール有限会社 ’Ｊ。 ＦＩＧ、５ ２３ ＦｌＧ、和 スター ドイツ連邦共和国７０３５ワルデン ブフ・ホーエルヴ工−り１４ （ｌ　　明　者　ユルゲン・バイヤー ドイツ連邦共和国７３−ニスリン ゲン−１アルプストラツセ２３ 手続補正書く自発） 昭和５９年２月３日 特許庁長官　若杉和夫　殿 １、事例の表示 特願昭５８−２０６０７３ ２、発明の名称 熱交換器及びその製造方法 ３、補正をづ−る者 事件との関係　特許出願人 住所　ドイツ連邦共和１）７０００ ス１〜ツトガル１〜３０、 モービルストラッｔ？３ 名称　ユリアス・フラウ・ベール・ グー・エム・ベー・バー・ラント ・ツ１−・オー・カー・グー 住所　東京都港区虎ノ門２−８−１ 虎ノ門電気ビル 氏名　弁理士（７４５３）　　田辺　徹５、補正命令の
日付 なし ６、補正の対象 明細書の「図面の簡単な説明」の欄及び層先確証明証抄
訳文 ７、補正の内容 〈１）別紙のとおり明細泪第２１ページを補正します。 （２）別紙のとおり優先権証明証抄訳文を提出しまず。 ３・・・・・フィン ４・・・・・熱交換器ブロック ５・・・・・管板 ６・・・・・水タンク 代理人　弁理士　田辺、徹

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）多数のパイプと、これらに対して直角に配設された
    フィンを含む熱交換器ブロックと、それぞれプラスチッ
    クでできた少くとも１つの管板と水タンクとから成り、
    その際水タンクが管板に液体を密封するように固定され
    Ｃおり、管板はパイプの端を収容するだめの開口を備え
    ているような熱交換器に於゛Ｃ１前記管板（５）は−側
    で隆起部（９）を備え、その中に開口（７）があり、パ
    イプの端部（８）はラジアル方向には拡がりを又は軸方
    向には押し込みを用いるようにして管板（５）に固定さ
    れており、管板（５）はその縁領域において平坦面（１
    ４）を、そして水タンク（６）はでの縁部（１２）にお
    いて同じく平坦面（１３）を具備し、一方の平坦面は他
    方の平坦面上に位置しており、そして管板（５）はこれ
    らの平坦面（１３，１４）における振動溶接を用いて水
    タンク（６）と結合されていることを特徴とする熱交換
    器。 ２）水タンク（６）は平坦面（１８）を有づる任意方向
    に延びる隔壁（１１）を具備し、該平坦面は管板（５）
    の平坦面（２０，２６）上に又は管板（５）に配設され
    た隔壁（２５）の平坦面上に位置し、そして振動溶接を
    用いて隔壁（１１）が管板（５）乃至隔壁（２５）と結
    合されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
    記載の熱交換器。 ３）縁部（１２）にお（プる管板（５）と水タンク（６
    ）とを結合づるための平面（１３，１４）に対し、管板
    （５）と隔壁（１１）を結合するための平面（１８，１
    ９）が少くともほぼ同一接合面内に配設されていること
    を特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の熱交換器。 ４）縁部（１２）において水タンク（６）を管板（５）
    と結合するための面（１３，１４）とは実質的に違った
    接合面に管板（５）の隔壁（２５）と水タンク（６）の
    隔壁（１１）を結合する面（１８，２６）が配設されて
    いることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の熱
    交換器。 ５）−又は数個の平面（１膠３．１４）に沿って少くと
    も一側に溶接まくれ貯蔵部として役立つ溝（１５，１６
    ）が設けられていることを特徴とづる先行する特許請求
    の範囲第１〜・４項のうちのいずれか１項に記載の熱交
    換器。 ６）管板はその長手側部に后状部（１７）を具備し、こ
    れは振動溶接の間管板（５）に沿って水タンク（６）を
    案内するのに役立つことを特徴とする先行する特許請求
    の範囲第１〜５項のうちのいずれか１項に記載の熱交換
    器。 ７）管板（５゛）の熱交換器（４）に向く側に隆起部〈
    ９）が配設されており且つ円錐形又は円筒形に形成され
    ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
    熱交換器。 ８）開口（７）がその壁部において周囲方向に延びる少
    くとも１つの溝（２７）を具備することを特徴とづ゛る
    先行する特許請求の範囲第１〜７項のうらのいずれか１
    項に記載の熱交換器。 ９）前記開口が熱交換器ブロック（４）の方を向いたそ
    の端部に円錐傾斜部〈２９）を、そして水タンク（６）
    の方を向いた端部に間口（７）を拡ける段部（３０）を
    具備することを特徴とする特許請求の範囲第１〜７項の
    うちのいずれか１項に記載の熱交換器。 １０）パイプの端部（８）かその円筒面において周囲方
    向に延びる溝（２８）を具備していることを特徴とする
    特許請求の範囲第１〜７項のうらのいずれか１項に記載
    の熱交換器。 １１）１列の隆起部（９）の間に管板（５）の全長に亘
    って延びるウェブ（１０）が設けられており、その高さ
    は少くとも隆起部（９）の高さと同じであることを特徴
    とする特許請求の範囲第７項に記載の熱交換器。 １２）管板（５）及び水タンク（６）が特に好ましくは
    部分結晶性の材料、例えばポリプロピレン又はポリアミ
    ドで出来ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
    に記載の熱交換器。 １３）熱交換器を製造する°ための方法に於て、パイプ
    の端部（８）が管板（５）の開口（ア）に挿入され、次
    にラジアル方向に拡げられ、それから水タンクが乗ぜら
    れ、熱交換器プ〔」ツクが締付は装置（２１）において
    位置固定して保持され、水タンクが第２の装置（２２）
    によって収容され、溶接結合を生ずるように第２の装置
    が交互の長手運動へと動き、この運動は管板（５〉の方
    向へ同詩的に庁力が加わると水タンク（６）に伝達され
    、その際交・互の長手運動によって管板（５）と水タン
    ク（６）との溶接が行われることを特徴とする熱交換器
    の製造方法。 １４）この交互の長手運動は約１００ヘルツの週波数、
    約２〜４ｕｌの振幅で約３〜５秒問行われることを特徴
    とする特許請求の範囲第１３項に記載の熱交換器の製造
    方法２゜
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