JPS6080096A - 合成樹脂製座板と金属管との接合方法 - Google Patents

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】 （技　術　分　野） この発明は、例えば自動車用ラジェータ或はヒータコア
として使用される熱交換器に於いて、コア部を構成する
金属製の通液管と、上記コア部にタンクを接合するため
の合成樹脂製座板とを接合する方法の改良に関する。

（従　来　技　術） 」−述のような熱交換器は、多数の金属製のフィンと金
属管とから成るコア部の両端部に座板を介してタンクを
設けて構成されている。このような熱交換器のうち、コ
ア部とタンク部とを仕切る座板として合成樹脂製の座板
を使用したものがある。第１図はその１例を示しており
１合成樹脂製のタンク１の開口部に同じく合成樹脂製の
座板２を超音波溶接等の手段により液密に固定している
。この座板２に形成した通孔３の内周縁部にはバッキン
グ４が嵌着されており、このバッキング４の内側にはア
ルミニウム等の金属製の通液管５の端部が挿入されてい
る。６はこの通液管５とともにコア部を構成するフィン
である。

ところが、上述のように構成される従来の熱交換器に於
いては、次に述べるような不都合を生じた。即ち、金属
製の通液管と合成樹脂製の座板とを液密に接合するため
にバッキング４を必要とし、しかもこのバッキング４を
通孔３の内周縁部に嵌着する作業が面倒なため、熱交換
器の製作費を高くしてしまう。また、通液管５の端部を
バッキング４の内側に圧入する際、バッキング４の内周
面を傷付けると両部材４，５の間の液密を保持できなく
なる。更に、熱交換器の使用時にタンク１内の圧力が上
昇すると、座板２と通液管５との接合部には、この通液
管５を抜き出す方向の力が加わるので、通液管５が抜は
出ることを防止するため、この通液管５の端部はバッキ
ング４を挿通後少し拡径して抜は止めとするが、このよ
うに通液管５の端部を拡径する際にバッキング４を傷め
易く、不良品の発生率が高くなってしまう。

このような不都合を解消するため、本発明者は先に、バ
ッキングを用いることなく合成樹＋ｍ製座板と金属管と
を液密に接合する接合部の構造を発明した（実願昭５７
−１９４８４９号）。この接合部の構造は、第２図に示
すように、合成樹脂製座板２に形成した通孔３に挿通さ
れた金属製の通液管の端部がラッパ状に拡径され、かっ
この端部外局面と通孔３の内周面とが液密に溶着された
ものであり、テーパ状の通孔３の内側に挿入した通液管
の端部を、第３〜４図に示すような加熱具によりラッパ
状に拡径すると同時に加熱し通孔内周面の樹脂を溶融さ
せて造る。加熱具は、上記実願昭５７−１９４８４９号
或は実願昭５８−７９０６３号に示されたもので、押板
８の上面に、ステンレス等の金属により造られて内部に
冷却水を流通させるための通水路９を設けた取付板１０
を固定しており、この取付板ｌＯの上面に、フィンとと
もに熱交換器のコア部を構成する通液管の配列に合せて
多数の加熱ビン７．７を植立している。

上端部分が先細になるように円錐面状にテーパした多数
の加熱ピン７．７の間には、取付板１０の両端部上面に
設けた絶縁材製の支持板１１．１１に支持された高周波
誘導コイル１２を張設しており、この高周波誘導コイル
１２に通電すると加熱ピン７に誘導電流が惹起されてこ
の加熱ピン７がジュール発熱し、通電を停止して取付板
１０内の通水路９内に冷却水を通せば、加熱ピン７が冷
却される。７Ａは各加熱ピン７．７の発熱を均一化する
ためのダミービンである。

このため、加熱具により熱交換器を構成する金属製通液
管と合成樹脂製座板とを液密に接合する場合、通液管５
の他端を押圧する別の押板と１対として使用し、第５図
に示すように、加熱具を構成する押板８の上面の加熱ピ
ン７．７に、フィン６．６とともに熱交換器のコア部を
構成し、端部を合成樹脂製の座板２の通孔３．３に挿通
した通液管５．５の下端開口を対向させ、この通液管５
．５の上端を別の押板１３により下方に押圧すると、加
熱ピン７．７の上端のテーパ部分が各通液管５．５の下
端部に内嵌されるので両押板８．１３を互いに近付く方
向に押圧しつつ加熱ピン７．７に沿って配設された高周
波誘導コイル１２に通電し、各加熱ピ′：／７．７に誘
導電流を惹起させることにより、これらの加熱ピンをジ
ュール発熱させる。加熱ピン７．７の熱は通液管５．５
を介して通孔３．３の内周面に伝わりこの内周面の合成
樹脂を溶融させるので、合成樹脂が完全に溶融し、座板
２と通液管５とが溶着したならば、高周波誘導コイル１
２への通電を停止して取付板ｌＯ内の通水路９内に冷却
水を送り込み、この取付板１０を介して加熱ピン７．７
を冷却した後、上下の押板８．１３を遠ざかる方向に移
動させ、座板２の溶着を終了した通液管５．５とフィン
６゜６とを取り出す。

ところが、以上に述べたように構成され造られる先発用
に係る合成樹脂製座板と金属管との接合部の構造に於い
ては、なお次に述べるような不都合がある。即ち、先発
用の構造によると、通液管５の端部をラッパ状に大きく
拡径する（第２図に於いて角度α＝５〜１５度）ため、
通孔３は予め傾斜したテーパ孔としており、この通孔３
の内周面と通液管５の端部外周面とは、単に溶融樹脂の
接着力により接合していることになり、座板２に通液管
５から抜は出す方向の力が加わった場合は良いが、反対
方向の力、即ち通液管５の両端に接合した２枚の座板が
互いに近づく方向の力が加わった場合は、接合部が破損
し、この接合部に液漏れが発生することがある。特に、
自動車用ラジェータやヒータコアのように、接合部の温
度が高温（９０°Ｃ程度）から低温（−２０°Ｃ程度）
まで頻繁に変化し、繰返し熱衝撃を受けるような場合、
通液管を構成する金属と座板を構成する合成樹脂との熱
膨張量の差に基く接合面の剥離が生じ易くなる。

（発明の目的） 本発明は−Ｆ述のような不都合を解消し、座板にいずれ
の方向の力が加わった場合でも座板と通液管との接合部
が十分な強度を発揮することができ、液漏れ等の故障が
発生ゝし難い熱交換器を得ることのできる合成樹脂製座
板と金属管との接合方法を提供することを目的としてい
る。

（発明の構成） 本発明の合成樹脂製座板と金属管との接合方法に於いて
は、合成樹脂製座板として、通液管の端部を密に挿入で
きる非テーパ状の通孔の一端開口部に、内周面がこの通
孔に連続する短筒部を設けたものを使用する。このよう
な座板と通液管の端部とを接合する場合、通液管の端部
を座板の通孔内に、短筒部と反対側から挿入し、この通
液管の端部内側に僅かに先細にテーパした加熱ピンを圧
入して通液管の端部を中心軸に対して１．２〜３度テー
パ状に拡径するとともに、−ト記短筒部を外方に向けて
弾性変形させる。この状態で加熱ピンを高周波誘導発熱
させて通液管の端部外周面と通孔及び短筒部の内周面と
を液密に溶着する。

図面を参照しつつ更に詳しく説明すると、合成樹脂製の
座板２に形成された非テーバ状（断面積が変化しない）
の通孔３の一方の開口端周縁部には内周面が上記通孔３
と連続する短筒部１４が形成されている。通孔３の他端
開口縁１５は、この通孔３内に通液管の端部を挿入し易
くするため面取りを施してわく。

このような座板２の通孔３の内側に、金属製の通液管５
の一端を液密に接続するには、まず通液管５の一端を通
孔３内に開口縁１５の側から挿入し、この通液管５の端
部開口に先細にテーバした加熱ピン７の先端部を圧入す
る。この加熱ピン７の先端部の傾斜は、先発用に係る構
造を造る場合に使用するものよりも緩く、中心軸に対す
る傾斜角度βを１．２〜３．０度程度としている。

上記の加熱ピン７の圧入により、通液管５の端部は第７
図に誇張して示すように拡径され、それとともに通孔３
の開口周縁部に形成した短筒部１４も外方に向けて弾性
的に拡径される。このため、通液管５の外周面は短筒部
１４の内周面で弾性的に抑えられた状態となる。

この状態で各加熱ピン７を高周波誘導発熱させて通孔３
及び短筒部１４の内周面の合成樹脂を溶融させ、この内
周面と通液管５の端部外周面とを液密に溶着する。通孔
３と短筒部１４との内周面の樹脂を溶融した状態でも短
筒部１４が縮径しようとする弾性が働くため、溶着面の
強度は十分に強固になる。

通液管５の端部を拡径する際の傾斜角度を１．２〜３度
とした理由は、傾斜角度が小さ過ぎる（１゜２度未満）
と、短筒部１４の弾性変形により通液管５の端部外周面
が抑えられる力が弱くなり、又この通液管５の端部が通
孔３内から抜は易くなり、反対に傾斜角度が大き過ぎる
（３度を越える）と、短筒部１４の基部にひび割れが発
生し易くなるためである。本発明者の行なった実験によ
ると１本発明の方法によりアルミニウム製の通液管とナ
イロン製の座板とを接合し、接合部に３．５Ｋ　ｇ　／
　ｃ　ｍ’の圧力を加えた場合、上記傾斜角度が１度程
度であると相当数の試験片に於いて漏洩が発生したのに
対し、傾斜角度が１．５〜２度程度の場合、漏洩が生じ
た試験片は皆無であった。更に傾斜角度を大きくした場
合、角度を小さくした場合程急激ではないが、徐々に不
良品の発生率が高くなり、３度を越える角度では相当に
漏洩を生ずる不良品の発生率が高くなり、傾斜角度を大
きくすることにより接合強度が向上することもないため
実用上無意味であることが解った。

なお、通液管５．５と座板２との接合強度を一層向上さ
せるためには、通液管５．５の端部を座板２の通孔３．
３に挿通するのに先立ってサンドブラスト等の手段によ
り研磨し、洗浄後通孔３．３の内周面と接触する部分に
プライマー（例えば、東亜合成化学工業株式会社製　商
品名：５−１Ｏ１Ｓ−２０等）か、または架橋性ナイロ
ン１２系の耐熱水性接着剤（例えば、東亜合成化学工業
株式会社製　商品名：ＦＳ−１７５ＳＮ等）、或はフェ
ノリックニトリル系の耐熱水性接着剤（例えば、ボスチ
ックジャパン社製　商品名＝１７５５．２３０ＯＳ等）
を塗布しておくことが効果的であることは前記先発明の
場合と同様である。但し、本発明の実施に使用する加熱
ピンは、先端の傾斜角度が１．２〜３度と小さいため、
この先端部を通液管５内に挿入し易くするため、第８図
に示すように１通液管端部を拡径するための傾斜面７ａ
の更に先端部に傾斜角の大きな傾斜面７ｂを形成してお
くのが有効である。また、本発明の合成樹脂製座板と金
属管との接合方法は、金属管が円管の場合だけでなく、
扁平管の接合にも適用できるものである。

１ （発明の効果） 本発明の合成樹脂製座板と金属管との接合方法は、以上
に述べた通り構成されるため、金属製の通液管と座板と
の接合を高価なバッキングを用いることなく容易に行な
うことができて熱交換器の製作費の低廉化を図ることが
でき、しかも接合部にいずれの方向の力が加わった場合
でも十分な強度を得ることができて液漏れ等接合部の破
損に伴なう故障を発生し難い熱交換器を造ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来構造により金属管と合成樹脂製座板とを接
合した熱交換器の１例を示す部分縦断面図、第２図は先
発明に係る接続部の構造を示す縦断面図、第３〜４図は
この構造を造るための装置の１例を示しており、第３図
は平面図、第４図は第３図のＡ−Ａ断面図、第５図はこ
の装置を使って先発明の構造を造る状態を示す部分縦断
面図、第６図は本発明の実施に使用される座板の縦断面
図、第７図は本発明の実施状態を示す縦断面図、２ 第８図は加熱ピンの部分側面図である。 ｌ：タンク、２二座板、３：通孔、４：バッキング、５
：通液管、６：フィン、７：加熱ピン、７ａ、７ｂ＝傾
斜面、７Ａ：ダミービン、８：押板、９：通水路、ｌＯ
：取付板、ｌｌ：支持板１．１２：高周波誘導コイル、
１３：押板、１４：短筒部、１５：開口縁。 荊Ｍ出臥　日本ラヂヱーター株式会社 代　理　人　小山欽造（ほか１名） 第６図 Ｉ４ 第９図 第り図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 通液管の端部を密に挿入できる非テーパ状の通孔の一端
   開口部に、内周面がこの通孔に連続する短筒部を形成し
   た合成樹脂製の座板の通孔と短筒部との内側に金属製の
   通液管の端部を短筒部と反対側から挿入し、この通液管
   の端部に先細に傾斜した加熱ピンの先端を圧入すること
   により通液管の端部と短筒部とを中心軸に対する傾斜角
   度が１゜２〜３度になるように拡径し、加熱ピンを通液
   管の端部に圧入したままの状態でこの加熱ピンを高周波
   誘導発熱させ、通液管の端部外周面と接触する部分の合
   成樹脂を溶融させた後この合成樹脂を冷却固化させる合
   成樹脂製座板と金属管との接合方法。