JP2000271765A - 超音波複合振動を用いた熱交換器構成部材の接合方法 - Google Patents
超音波複合振動を用いた熱交換器構成部材の接合方法Info
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Abstract
形成されたアルミ製フィンとを、超音波複合振動によっ
て接合することにより、低コストで高性能のヒートシン
クを提供すること、ひいては種々の熱交換器を構成して
いるアルミ製のベース部材とフィン部材とを接合する方
法を提供すること。 【解決手段】 放熱器やラジエタなどの熱交換器を構成
する部材同士を接合するとき、ベース部材１とフィン部
材２との接合すべき部位を面当接させて位置決めし、前
記接合すべき面の上部又は下部よりその平面に垂直方向
の適宜荷重を加えながら、当該接合すべき面に異なる向
きの超音波振動を同時に付与することにより、前記接合
すべき面を溶接すること
Description
どにおいてその発熱部に設けられた放冷用の冷却フィン
をはじめとする熱交換器の構成部材を溶接により接合す
る方法に関する。
冷却用のフィンを列設した構造のヒートシンクが用いら
れているが、このヒートシンクはアルミニウム又はその
合金（以下、アルミという）の押出成形により形成され
ているため、押出成形技術上、フィンの厚みを１mm以下
に成形することができず、よってヒートシンクのコスト
は比較的高いという問題のほか、資源の浪費にも繋がる
という問題がある。この問題は、アルミのベース板にフ
ィンとなる薄いアルミ板を容易に接合できれば解決でき
るが、現在のアルミ溶接技術では、押出成形より高コス
トに付くため、実用されていない。
な現状のアルミ製のヒートシンクの問題点に鑑み、アル
ミ製のベース板と、この板とは別に形成されたアルミ製
フィンとを、超音波複合振動によって接合することによ
り、低コストで高性能のヒートシンクを提供すること、
ひいては種々の熱交換器を構成しているアルミ製のベー
ス部材とフィン部材とを接合する方法を提供すること
を、その課題とする。
を目的としてなされた本発明の接合方法の構成は、放熱
器やラジエタなどの熱交換器を構成する部材同士を接合
するとき、ベース部材とフィン部材との接合すべき部位
を面当接させて位置決めし、前記接合すべき面の上部又
は下部よりその平面に垂直方向の適宜荷重を加えなが
ら、当該接合すべき面に異なる向きの超音波振動を同時
に付与することにより、前記接合すべき面を溶接するこ
とを特徴とするものである。
より説明する。図１は本発明方法の実施の形態を模式的
に示した正面図、図２は図１の実施形態の左側面図であ
る。
材、２は前記ベース部材１の上に位置決めして接合すべ
きアルミ製のフィン部材、３は前記ベース部材1の接合
面1aのを上向きにして、このベース部材１の下面1b側に
当てがわれた支持部材、４は前記フィン部材２の上面2a
の上に配置した円板状の接合ヘッド、５は接合ヘッドの
中心部に結合接続した丸棒状の振動伝達棒（振動変換
器）で、周上に角度45°、幅0.5ｍ、長さ10ｍの斜めス
リットを18本形成したものである。６は前記伝達棒５が
後端に結合した超音波振動子、７は前記伝達棒５に直行
する向きのホーン８を介して接合した超音波振動子で、
前記振動子６，７には、それぞれ一例としてランジュバ
ン型の振動子を用いている。上記の接合ヘッド４からホ
ーン８を具備した振動子７までの構成により、本発明の
方法を実施するための超音波複合振動接合装置の一例を
形成するが、前記接合ヘッド４は回転させて移動し乍ら
接合作業を行う。なお、Ｆは接合ヘッド4から接合面に
かけられる荷重であるが、この荷重は支持部材３の側か
らかけてもよく、また、双方からかけることもある。
ミ製のベース部材１を支持部材３の上に配置し、該ベー
ス部材１の上にフィン部材２を位置決めして載せる。次
に、フィン部材２の上面2aに、前記接合ヘッド４を当て
がい、一例として1平方ミリメートル当り３〜５kg程度
の荷重Ｆをかけつつ振動子６，７を駆動し、ホーン８を
介して接合ヘッド４に生起される超音波複合振動を接合
すべき面1a，2bに付与しつつ接合ヘッド４と接合面1a，
2bとを相対移動させることにより、ベース部材１とフィ
ン部材２の接合面1a，2bの全面が溶融してこのベース部
材１とフィン部材２との接合が達成される。
は、ボンディング・ツールとして作用する振動伝達体で
ある円板状の接合ヘッド4に、伝達棒５に互いに直角を
なす方向から伝達される二つの振動を前記円板状の接合
ヘッド４において曲げ振動とねじり振動の複合振動に合
成することにより生成している。この複合振動は、その
他の振動合成形態によってもつくることが可能であり、
いずれの振動複合方法によるにしても、超音波複合振動
をベース部材１とフィン部材２の接合面に作用させるこ
とによって、従来は実現困難乃至は不可能であったアル
ミ材同士の良好な接合状態を達成することができる。
利用してアルミ材同士を接合する場合、接合ヘッド4に
付与される振動の軌跡が直線状（一次元）であるため、
接合に方向性のある結果が生じ、振動方向と直交する向
きでの接合が十分でない場合が多く易い。このような従
来技術に対し、本発明の接合方法では、接合ヘッド４の
振動軌跡が、一元的な直線状ではなく、楕円状乃至は円
形状等のように二次元的になる複合振動を付与するの
で、接合に方向性が生じず、これによってアルミ材同士
のきわめて良好な接合状態を実現できるのである。
のみならず、他の金属同士の接合にも適用できること勿
論である。また、本発明において、接合ヘッド4の振動
軌跡を様々な二次元態様にする手法としては、例えば、
振動子６，７、ホーン８の駆動用振動系の周波数および
位相差を変化させることにより行うことができる。殊
に、振動子６，７が同一周波数で駆動される場合には、
位相が同一であればそのリザージュ図形は直線を描き、
位相を90度異ならせることにより円形にもなり、さらに
異なる位相差により楕円形やその他の形状に、振動軌跡
を種々変化させることが可能である。
ラジエタなどの熱交換器を構成する、例えばアルミ製の
部材同士を接合するとき、アルミ製のベース部材とフィ
ン部材との接合すべき部位を面当接させて位置決めし、
前記接合すべき部位の上部又は下部からその平面に垂直
方向から適宜荷重を加えながら、当該接合すべき部位の
面内に異なる向きの超音波振動を同時に付与することに
より、前記接合すべき部位の面を溶接するようにしたの
で、従来の超音波溶接技術では不可能であったアルミニ
ウム又はその合金同士であっても密着度の高い強固な接
合が可能となった。また、超音波振動による接合であっ
ても、接合に方向性が生じない複合振動を利用するの
で、一様で大きな面積の接合部が得られる。更に、本発
明方法で用いる超音波複合振動では、接合に必要な超音
波振動の振幅が、従来の単一モードの超音波接合装置に
よる振動の半分以下程度で足り、しかも溶着に要する時
間も複合振動ゆえに半分以下で済むという、従来の超音
波振動による接合では得ることができない顕著な効果を
得ることができる。
した正面図。
Claims (4)
- 【請求項１】 放熱器やラジエタなどの熱交換器を構成
する部材同士を接合するとき、ベース部材とフィン部材
との接合すべき部位を面当接させて位置決めし、前記接
合すべき面の上部又は下部よりその平面に垂直方向の適
宜荷重を加えながら、当該接合すべき面に異なる向きの
超音波振動を同時に付与することにより、前記接合すべ
き面を溶接することを特徴とする超音波複合振動を用い
た熱交換器構成部材の接合方法。 - 【請求項２】 ベース部材とフィン部材は、アルミニウ
ム又はその合金である請求項１の超音波複合振動を用い
た熱交換器構成部材の接合方法。 - 【請求項３】 接合面に付与する超音波振動は、曲げ振
動とねじり振動を複合した超音波複合振動である請求項
１又は２の超音波複合振動を用いた熱交換器構成部材の
接合方法。 - 【請求項４】 超音波複合振動は、接合面に沿ってころ
がり移動可能な円板状の溶接ヘッドに伝達させる請求項
１〜３のいずれかの超音波複合振動を用いた熱交換器構
成部材の接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7912899A JP3398337B2 (ja) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | 超音波複合振動を用いた熱交換器構成部材の接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7912899A JP3398337B2 (ja) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | 超音波複合振動を用いた熱交換器構成部材の接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000271765A true JP2000271765A (ja) | 2000-10-03 |
| JP3398337B2 JP3398337B2 (ja) | 2003-04-21 |
Family
ID=13681319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7912899A Expired - Lifetime JP3398337B2 (ja) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | 超音波複合振動を用いた熱交換器構成部材の接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3398337B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7246425B2 (en) | 2003-03-27 | 2007-07-24 | - Mineba Co. Ltd. | Method of manufacturing a speaker |
| JP2010046707A (ja) * | 2008-08-25 | 2010-03-04 | Nissan Motor Co Ltd | 超音波複合振動装置用溶接チップ、接合方法、及び超音波複合振動接合による接合体 |
| JP2010184267A (ja) * | 2009-02-12 | 2010-08-26 | Nippon Light Metal Co Ltd | 金属部材の接合方法及び金属部材の接合装置 |
-
1999
- 1999-03-24 JP JP7912899A patent/JP3398337B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7246425B2 (en) | 2003-03-27 | 2007-07-24 | - Mineba Co. Ltd. | Method of manufacturing a speaker |
| JP2010046707A (ja) * | 2008-08-25 | 2010-03-04 | Nissan Motor Co Ltd | 超音波複合振動装置用溶接チップ、接合方法、及び超音波複合振動接合による接合体 |
| JP2010184267A (ja) * | 2009-02-12 | 2010-08-26 | Nippon Light Metal Co Ltd | 金属部材の接合方法及び金属部材の接合装置 |
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|---|---|
| JP3398337B2 (ja) | 2003-04-21 |
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