JPH0213791A - 熱交換器 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、２つの容器体を接合してなるタンクを有する
熱交換器に関し、特に車両用温水式暖房装置のヒータコ
ア、車両用エンジンのラジェータ等の熱交換器に用いて
好適なものである。

［従来の技術］ 従来より、この種の熱交換器１００は、第５図に示すよ
うに、内部に温水が流れるデユープ１１１を具備したコ
ア部１１０と、該コア部１１０の両端部に接合されたタ
ンク１２０とを備える。

このタンク１２０は、内部に温水が流れるデユープ１１
１の端が差し込まれる座板１３０を設置し、この座板１
３０の端を溝状に成型し、この溝部１３１内に蓋板１４
０の裾部１４１を嵌め込み、溝部１３１と裾部１４１と
を半田材１５０により接合して、液密性と強度とを得て
いた。　　　゛ ［発明が解決しようとする課題］ しかるに、半田材１５０による接合は、半田材１．５０
の比重が大きい割に強度が低く、且つ所定の液密性と強
度とを得るなめには、半田材１５０を多量に使用する必
要があり、製品重量が非常に大きくなるという問題点が
あった。

このため、実開昭５０−７０５６９号公報に記載された
熱交換２；のタンク２２０においては、第６図に示すよ
うに、この座板２３０と蓋板２４０との両方に形成され
たフランジ部２３１．２４１を重ねて、このフランジ部
２３１．２４１の周囲を電気抵抗溶接のシーム溶接によ
り接合する方法が示されている。

また、特公昭６２−２２０７８号公報に記載された熱交
換器３００のタンク３２０においては、第７図に示すよ
うに、溶接部３１０の近傍に半田層を設け、座板３３０
の側壁３３１と蓋板３４０の裾部３４１とをシーム溶接
することによって、半田材３５０を溶融させて座板３３
０と蓋板３４０とを接合して、半田材の使用量を減少さ
せた方法が示されている。

しかるに、上記構成の従来の熱交換器においては、タン
クに温水が流入して、内圧が付加された時に、第６図の
矢印の方向の引剥力Ｆ−１Ｆｂがフランジ部２３１．２
４１間や溶接部３１０に加わり、応力集中により大きな
応力が発生し、強度が低いという問題点があった。

また、従来の熱交換器において、蓋板と座板との溶接法
に電気抵抗溶接を採用しているものがある。この電気抵
抗溶接は、溶接時に、座板や蓋板の溶接部が溶融状態と
なる。ここで、座板や蓋板に黄銅を採用した場合には、
黄銅中の亜鉛が析出し、製品の耐久寿命が短くなるとい
う問題点があった。

本発明は、半田材による接合ではなく、超音波シーム溶
接により接合することによって、製品の軽量化を実現す
ることができ、液密性と強度を向上でき、製品の耐久寿
命が長く信頼性の高い熱交換器の提供を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明の熱交換器は、外周の全周に亘って略Ｕ字状の折
返部が形成された憧１容器体、および前記折返部の外周
面に重ね合わされる側壁を有する第２容器体からなり、
前記折返部と前記ｔｕｆ＋壁との４重ね合わされた部分
を全周に亘って超音波溶接により接合してなるタンクと
、該タンクに接続される複数本のチューブとを備えた構
成を採用した。

［作用コ 本発明の熱交換器は、上記構成によりつぎの作用を有す
る。

第１容器体の外周の全周に亘って形成した略Ｕ字状の折
返部と、第２容器体に設けられた側壁との重ね合わされ
た部分を全周に亘って、半田材による接合や、第１容器
体の折返部と第２容器体の側壁とを溶融させる溶融溶接
を用いることなく、超音波溶接により゛接合することに
よって、熱交換器のタンクの内部に流体が流入して、内
圧が付加された時に、応力集中も十分緩和されるため、
液密性および強度が向上する。これにより、タンクの内
部に繰り返し内圧が付加されることに対する耐久寿命を
長くすることができる。

［発明の効果コ 本発明の熱交換器は、上記構成および作用によりつぎの
効果を奏する。

第１容器体の外周の全周に亘って形成した略Ｕ字状の折
返部と、第２容器体に設けられた側壁との重ね合わされ
た部分を全周に亘って、超音波溶接により接合すること
によって、製品の軽量化を実現することができるととも
に、液密性と強度を向上でき、タンクの内部に繰り返し
内圧が付加されることに対する耐久寿命を長くすること
ができる。

また、第１容器体と第２容器体とに黄銅を採用した場合
でも、第１容器体の折返部と第２容器体の側壁とを超音
波溶接により接合しているので、黄銅中の亜鉛の析出が
生じないため電気抵抗溶接により接合する場合に比べ、
製品の耐久寿命を長くすることができる。

よって、信頼性の高い熱交換器を提供できる。

［実施例］ 本発明の熱交換器を第１図ないし第４図に示す実施例に
基づき説明する。′ 第１図ないし第３図は本発明の第１実施例を示す、第１
図および第２図は自動車用温水式暖房装置のヒータコア
を示す。

１は自動車用温水式暖房装置のヒータコアを示す。ヒー
タコア１は、複数のチューブ列を有するコア部２と、該
コア部２の両端部２１．２２に接合された出入口タンク
Ｔ１および中間タンクＴ２とを備える。

コア部２は、一方から他方に向って並列的に配置された
黄銅製の多数の偏平状チューブ２３と、各チューブ２３
間にろう付けによって接合された銅製のコルゲートフィ
ン２４とを具備している。

出入口タンクＴ１は、チューブ２３の一方の端部が差し
込まれる第２容器体としての座板３と、該座板３を覆う
第１容器体としての蓋板４とがら構成される。出入口タ
ンク］゛１は、内部に入口バイブ１１またはチューブ２
３より温水が流入し、チューブ２３または出口バイブ１
２へ流出する。中間タンクＴ２は、チューブ２３の他方
の端部が差し込まれる第２容器体としての座板５と、該
座板５を覆う第１容器体としての蓋板６とから構成され
る。

座板３は、板厚０．４ｍｍ程度の黄銅製で、基板部３１
および該基板部３１の外周縁より略直角に折曲げられた
側壁部３２を有する。

基板部３１には、チューブ２３の端部が差し込まれると
ともに、バーリング加工されたバーリング穴３３が形成
されている。バーリング穴３３内では、チューブ２３の
端部がろう付けにより接合されている。

側壁部３２は、基板部３１の外周縁より略直角に内側に
折曲げられている。側壁部３２の内周面３４には、蓋板
４が超音波溶接により接合されている。

蓋板４は、板厚０．４ｍｍ程度の黄銅製で、蓋板部４１
および該蓋板部４１の外周縁より略直角に折曲げられ、
先端の外周の全周に亘って略コの字状の折返部４２を有
する。

蓋板部４１は、敵状を呈し、中央部が座板３の基板部３
１の中央部に接合して入口タンクと出口タンクとに分割
され、温水配管（図示せず）に連結する黄銅製の入口バ
イブ１１および出口バイブ１２を液密的にろう付けによ
り接合している。

折返部４２は、裾部４３、鍔状延設部４４および側壁部
４５から構成されている。

裾部４３は、蓋板部４１の外周縁より略直角に折曲げら
れるとともに、座板３の基板部３１方向に延設されてい
る。

鍔状延設部４４は、裾部４３の端より略直角に外周側に
折曲げられ、外周方向に延設されている。

側壁部４５は、鍔状延設部４４の外周縁より略直角に折
曲げられて、座板３の側壁部３２に嵌合する。

側壁部４５の外周面４６は、座板３の側壁部３２の内周
面３４に全周に亘って超音波溶接により接合される。

また、このヒータコア１の組付時には、第１図に示すよ
うに、蓋板４の裾部４３、鍔状延設部４４および側壁部
４５により囲まれた略矩形状の溝部４７に溶接用受は治
具７１が嵌め込まれる。

座板５は、板厚０．４ｍｍ程度の黄銅製で、座板３と同
様に、基板部および該基板部の外周縁より略直角に折曲
げられた側壁部５２を有する。

蓋板６は、蓋板４と同様に、板厚０．４ｍｍ程度の黄銅
製で、蓋板部６１および該蓋板部６１より座板５の側壁
部５２の内周面に重ね合わされ、先端の外周の全周に亘
って略コの字状の折返部６２を有する。

７は超音波溶接を行なう溶接用二［具を示す、溶接用工
具７は、鋼製の受は治具７１、加圧ローラ７２、ホーン
７３および超音波発信器（図示せず）からなる。

受は治具７１は、蓋板４の溝部４７に先端部が嵌め込ま
れ、加圧ローラ７２より加圧力が加わっても変形しない
剛性を有する。また、受は治具７１は、相対的に座板３
の側壁部３２の全周に亘って、加圧ローラ７２が転がる
ように、加圧ローラ７２の周囲を回転する。

加圧ローラ７２は、焼き入れ焼き戻しされた鋼製で、受
は治具７１との間に、座板３の側壁部３２および蓋板４
の側壁部４５を挟み込む。

ホーン７３は、超音波発信器で発生した超音波を加圧ロ
ーラ７２に伝播するものである。

本実施例の座板３と蓋板４との接合方法を第１図に基づ
き説明する。

受は治具１１の先端部を蓋板４の溝部４７に嵌め込む、
そして、座板３の側壁部３２および蓋板４の側壁部４５
を受は治具７１と加圧ローラ７２どの間で強固、に挟持
し、加圧ローラ７２により座板３の側壁部３２および蓋
板４の側壁部４５に加圧力を加えながら、ホーン７３に
より加圧ローラ７２の進行方向とは直角で座板３の側壁
部３２の内周面３４および蓋板４の側壁部４５の外周面
４６に対しては平行方向に超音波振動を加える。

超音波振動を加えながら加圧ローラ７２を座板３の側壁
部３２の全周に亘って、転がすことによって、半田材を
用いることなく、座板３の側壁部３２の内周面３４と蓋
板４の側壁部４５の外周面４６との重ね合わされた重合
部Ａを全周に亘って超音波溶接により接合する。

本実施例のヒータコア１の作用を第１図ないし第３図に
基づき説明する。

エンジン（図示せず）より温水配管、入口バイブ１１を
経てタンク１゛、内に温水が流入すると、蓋板４の裾部
４３の内周面に矢印方向く図示左右方向）の内圧が加わ
る。

従来の熱交換器においては、タンク内に温水が流入して
、内圧が加わった時に、第６図に示す従来の熱交換器の
タンク２２０のように、引剥力Ｆ１、Ｆｂが座板２３０
と蓋板２４０との接合部に加わり、大きな応力集中が発
生し、接合強度が低下し、さらに蓋板２４０の内部に経
つ返し内圧が加わることによって座板２３０と座板２４
０との間に剥離が生じ、温水が漏洩するという恐れがあ
った。

しかるに、本実施例では、蓋板４の裾部４３の内周面に
矢印方向の内圧Ｆ、が加わった場合でも、蓋板４の裾部
４３、鍔状延設部４４および側壁部４５から構成される
折返部４２が設置されているので、内圧Ｆ０が加わる裾
部４３より座板３の側壁部３２の内周面３４と蓋板４の
側壁部４５の外周面４６との重合部Ａが離れており、そ
の重合部Ａへの応力集中が十分緩和され、従来の座板と
（板との接合法と比較して強度を著しく向上できる。こ
のため、座板３の側壁部３２の内周面３４と蓋板４の側
壁部４５の外周面４６との間の剥離を防止でき、温水の
漏洩を防止することができる。　　　゛ また、座板３の基板部３１および蓋板４の蓋板部４１に
上下方向の内圧Ｆ２が加わった場合、第３図、に示すよ
うに、接線方向の引剥力Ｆが座板３の側壁部３２と蓋板
４の側壁部４５に加わる。

しかるに、超音波溶接は、接線方向の引剥力Ｆ（剪断力
）に対し、て非常に大きな強度が得られるので、重合部
Ａの液密性および強度が低下することはなく、タンク１
゛１の内部に繰り返し内圧が付加されることに対する耐
久寿命を長くすることができる。さらに、半田材を使用
せず、超音波溶接のみで座板３と蓋板４とを接合してい
るので、製品の軽量化を実現できる。また、座板３の側
壁部３２と蓋板４の折返部４２とを超音波溶接により接
合しているので、黄銅中の亜鉛の析出が発生しないため
、製品の耐久寿命を長くすることができる。

よって、信頼性の非常に高いヒータコア１を提供できる
。

第４図は本発明の第２実施例を採用した自動車用温水式
＠房装置のヒータコアを示す。

（第１実施例と同−機能物は同番号を付す）本実施例で
は、座板８を第１容器体として横或し、蓋板９を第２容
器体として構成している。

タンク１゛１は、黄銅製の座板８の基板部８１の端より
外周方向に延設された折返部８２を設置している。折返
部８２は、内側壁部８３、鍔状延設部８４および外側壁
部８５から構成されている。

内側壁部８３は、基板部８１の外周縁より略直角に折曲
げられるとともに、蓋板９の蓋板部９１方向に延設され
ている。

鍔状延設部８４は、内側壁部８３の端より略直角に外周
側に折曲げられ、外周方向に延設されている。

外側壁部８５は、鍔状延設部８４の外周縁より略直角に
折°曲げられて、黄銅製の蓋板９の側壁としての裾部９
２に嵌合する。外側壁部８５の外周面８６は、蓋板９の
裾部９２の内周面９３に超音波溶接により接合する。

［他の実施例コ 本実施例では、本発明の熱交換器を自動車用温水式暖房
装置のヒータコアのタンクに用いたが、その他の車両あ
るいは船舶をどの温水式暖房装；６のヒータコアのタン
クに用いても良く、車両あるいは船舶などのエンジンの
ラジェータ、車両ある、いは船舶などの冷房装置の冷媒
蒸発器や冷媒凝縮器等の熱交換器に用いても良い。

本実施例では、コア部の両方にタンクを装着したが、コ
ア部の・一方にのみタンクを装着しても良い。

座板およびタンクの材質や形状は、溶接部に超音波溶接
を行うことができ、且つ内圧が加わった時に溶接部に接
線方向の引剥力が加わるものであれば、真鍮、アルミニ
ウム、アルミニウム合金、銅等の種々の材質や形状を選
択することができる。

本実施例では、折返部を略コの字状に形成したが、折返
部に受は治具７１の先端部が嵌め込み可能な溝を形成で
きれば略■字状、略Ｃ字状、略ワの字状等の略Ｕ字状に
形成しても良い、また、受は治具の先端部の形状は、適
宜変更できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の熱交換器の第１実施例を採用した自動
車用温水式暖房装置のヒータコアのタンクにおける座板
と蓋板との溶接部を示す断面図、第２図は自動車用温水
式暖房装置のヒータコアを示す正面図、第３図は第１図
の要部拡大図である。 第４図は本発明の熱交換器の第２実施例を採用した自動
車用温水式暖房装置のヒータコアのタンクにおける座板
と蓋板との溶接部を示す断面図である。 第５図は従来の熱交換器における座板と蓋板との接合部
を示す断面図、第６図は従来のヒータコアのタンクにお
ける座板と蓋板との溶接部の要部拡大図、第７図は従来
の熱交換器のタンクにおける座板と蓋板との接合部を示
す断面図である。 図中 １・・・ヒータコア（熱交換器）　　２・・・コア部　
３．５・・・座板（第２容器体）　　４．６・・・蓋板
（第１容器体）　　８・・・座板（第１容器体）　　９
・・・蓋板（第２容器体）２３・・・チューブ　３１・
・・基板部　３２・・・側壁部（側壁）４２．８２・・
・折返部　９２・・・裾部（側Ａｉ）Ｔ、、’ｌ’、・
・・タンク

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　１）（ａ）外周の全周に亘って略Ｕ字状の折返部が形
   成された第１容器体、および前記折返部の外周面に重ね
   合わされる側壁を有する第２容器体からなり、 前記折返部と前記側壁との重ね合わされた部分を全周に
   亘って超音波溶接により接合してなるタンクと、 （ｂ）該タンクに接続される複数本のチューブとを備え
   た熱交換器。