(57)【要約】【課題】媒体が流れる流路内にバリが発生することを抑制する熱交換器を提供する。【解決手段】媒体が流通するタンク１２に連通し、タンク１２とは逆側に開口部２１ｂを形成する筒部２１と、開口部２１ｂを閉塞する蓋部３０とを備えた熱交換器１０であって、蓋部３０と筒部２１とが溶着して接合する接合部４０と、接合部４０よりも開口部２１ｂ側で、蓋部３０と筒部２１とが当接する突き当て部３３とを備える。【選択図】図２
2016090104.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
媒体が流通するタンクに連通し、前記タンクとは逆側に開口部を形成する筒部と、
前記開口部を閉塞する蓋部とを備えた熱交換器であって、
前記蓋部と前記筒部とが溶着して接合する接合部と、
前記接合部よりも前記開口部側で前記蓋部と前記筒部とが当接する突き当て部とを備える、
ことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
請求項１に記載の熱交換器であって、
前記接合部は、前記筒部の外周壁に形成した第１テーパー部と、前記蓋部に形成した第２テーパー部とを溶着して形成される、
ことを特徴とする熱交換器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の熱交換器であって、
前記蓋部は、前記タンク側に突出する筒状の凸部を備え、
前記筒部は、前記凸部が嵌合する筒状の凹部を備え、
前記接合部は、前記凸部と前記凹部の周壁とを溶着して形成される、
ことを特徴とする熱交換器。
【請求項４】
請求項３に記載の熱交換器であって、
前記凹部の底部には、前記凸部の挿入方向に沿って貫通孔が形成される、
ことを特徴とする熱交換器。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１つに記載の熱交換器であって、
前記突き当て部と前記接合部との間に間隙が形成される、
ことを特徴とする熱交換器。
【請求項６】
媒体が流通するタンクに連通し、前記タンクとは逆側に開口部を形成する筒部と、
前記開口部を閉塞する蓋部とを備えた熱交換器の製造方法であって、
前記蓋部と前記筒部とを溶着して接合し、
前記蓋部と前記筒部とを接合する箇所よりも前記開口部側で前記蓋部と前記筒部とを当接させる、
ことを特徴とする熱交換器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱交換器、及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ラジエータのアッパタンクに形成された孔を閉塞するために蓋をアッパタンクに溶着固定するものが特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭５７−１２７１９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、アッパタンクに蓋を溶着固定する際に、溶融した部材がアッパタンクと蓋との溶着箇所からはみ出し、アッパタンク内部に浸入し、アッパタンク内部にバリが発生するおそれがある。アッパタンク内部には冷却水などが流れるので、アッパタンク内部にバリが発生すると、アッパタンク内部に発生したバリが冷却水などとの接触によって、またはアッパタンク内の圧力変化によって剥がれ、剥がれたバリが、冷却水などが流れる流路内に混入する、といった問題がある。
【０００５】
本発明はこのような問題点を解決するために発明されたもので、アッパタンク内部にバリが発生することを防止し、流路内にバリが混入することを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様に係る熱交換器は、媒体が流通するタンクに連通し、タンクとは逆側に開口部を形成する筒部と、開口部を閉塞する蓋部とを備えた熱交換器であって、蓋部と筒部とが溶着して接合する接合部と、接合部よりも開口部側で蓋部と筒部とが当接する突き当て部とを備える。
【０００７】
本発明の別の態様に係る熱交換器の製造方法は、媒体が流通するタンクに連通し、タンクとは逆側に開口部を形成する筒部と、開口部を閉塞する蓋部とを備えた熱交換器の製造方法であって、蓋部と筒部とを溶着して接合し、蓋部と筒部とを接合する箇所よりも開口部側で蓋部と筒部とを当接させる。
【発明の効果】
【０００８】
これらの態様によると、蓋部と筒部とが溶着して接合する接合部よりも開口部側で蓋部と筒部とが当接する突き当て部を設けることで、溶着時に、溶融し、接合部からはみ出した部材が筒部の内側に浸入することを防止し、筒部内でのバリの発生を防止し、タンクにバリが混入することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態の車両用ラジエータの概略図である。
【図２】図１のII−II線に沿うフィラネックの断面図である
【図３】図２の一部を示す拡大図である。
【図４】溶着前のフィラネックの断面の一部を示す拡大図である。
【図５】第２実施形態のフィラネックの断面図である。
【図６】図５の一部を示す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。なお、車両の前後方向を単に前後方向と称し、車両の車幅方向を左右方向と称して説明する。
【００１１】
図１は、本実施形態に係る車両用ラジエータ１０を示す背面図である。ダウンフロー型のラジエータ１０は、中央部に設けられるコア部１１と、コア部１１の上方に設けられるタンク１２と、コア部１１の下方に設けられるタンク１３と、を備える。
【００１２】
ラジエータ１０は、エンジン（図示省略）のポンプ（図示省略）から送られる冷却液（媒体）が循環するようになっている。ポンプから送られる冷却液は、上方のタンク１２のインレットパイプ１４から流入し、コア部１１を循環した後に、下方のタンク１３のアウトレットパイプ１５からエンジンへと流出する。
【００１３】
ラジエータ１０は、車両前方側でエンジンの前方に搭載され、車両走行風またはファン（図示省略）によって送られる強制風がコア部１１を通過するように配置される。ラジエータ１０では、コア部１１を循環する冷却液と、コア部１１を通過する外気との間で熱交換が行われ、冷却液の熱が外気に放出される。
【００１４】
樹脂製のタンク１２には、コア部１１の上方に延びるタンク本体１２Ａと、タンク本体１２Ａから後方に延びるフィラネック１２Ｂと、が一体形成される。
【００１５】
ラジエータ１０は、ラジエータキャップがフィラネック１２Ｂを介してタンク本体１２Ａの後方に配置されることにより、タンク本体１２Ａが延びる前方側の突出高さが抑えられる。
【００１６】
タンク本体１２Ａは、インレットパイプ１４を通って流入する冷却液をコア部１１に導く分配流路を形成する。
【００１７】
次にフィラネック１２Ｂについて図２〜図４を用いて説明する。図２は、図１のII−II線に沿うフィラネック１２Ｂの断面図である。図３は、図２の一部を示す拡大図である。図４は、溶着前のフィラネック１２Ｂの断面の一部を示す拡大図である。
【００１８】
フィラネック１２Ｂは、タンク本体１２Ａから後方に延びる管状の導管部２１と、導管部２１の上部にラジエータキャップ（図示省略）を収容する筒状のキャップ収容部２２と、を有する。ラジエータ１０に冷却液を充填する際には、ラジエータキャップがフィラネック１２Ｂから外された後に、フィラネック１２Ｂ内に入れられる冷却液がフィラネック１２Ｂを通ってタンク本体１２Ａに導かれる。
【００１９】
導管部２１の基端部（図示省略）は、タンク本体１２Ａの後壁部（図示省略）に接続している。導管部２１には、タンク本体１２Ａと連通し、冷却液が流通可能な流通孔２１ａが形成される。流通孔２１ａは、タンク１２の射出成型工程で導管部２１を成型する型（図示省略）が抜き取られることにより形成される。そのため、導管部２１には、タンク本体１２Ａに接続する基端部とは反対側の端部に開口部２１ｂが形成される。開口部２１ｂが形成された端部側の導管部２１の外周壁には、溶着前には、図４に示すようにテーパー形状の第１テーパー部２１ｃが形成される。第１テーパー部２１ｃは、後述するプラグ３０の第２テーパー部３２ａと溶着される溶着部位である。
【００２０】
キャップ収容部２２は、導管部２１に接続し、流通孔２１ａと連通する連通孔２２ａが形成される。キャップ収容部２２の側部には、オーバーフローパイプ２３（図１参照）が接続される。ラジエータキャップには、タンク１２内の圧力を調整する圧力調整弁（図示省略）が設けられる。例えば、ラジエータ１０の作動時に、圧力調整弁が開弁することでタンク１２から冷却液がフィラネック１２Ｂを通って流出すると、冷却液がキャップ収容部２２からオーバーフローパイプ２３を通ってラジエータ１０の外部に設けたリザーバタンク（図示省略）へ排出される。
【００２１】
ラジエータ１０は、導管部２１の開口部２１ｂを閉塞するプラグ３０を備える。樹脂製のプラグ３０は、フィラネック１２Ｂに溶着されることによって接合される。
【００２２】
有底筒状のプラグ３０は、導管部２１の開口部２１ｂに面する円盤状のプラグ冠部３１と、プラグ冠部３１の外周端から導管部２１（タンク１２）側へ突出する円筒状のプラグ筒部３２と、プラグ筒部３２よりも開口部２１ｂ側、つまりプラグ冠部３１（導管部２１）の径方向内側に位置し、プラグ冠部３１から導管部２１（タンク１２）側へ突出する円筒状の突き当て部３３とを有する。
【００２３】
プラグ筒部３２の導管部２１側の内周壁には、溶着前には、図４に示すようにテーパー形状の第２テーパー部３２ａが形成される。第２テーパー部３２ａは、プラグ３０を導管部２１に取り付ける際に、第１テーパー部２１ｃに当接するように形成される。第２テーパー部３２ａは、第１テーパー部２１ｃと溶着される溶着部位である。
【００２４】
突き当て部３３は、プラグ冠部３１からの突出量がプラグ筒部３２よりも少なく、第１テーパー部２１ｃと第２テーパー部３２ａとを溶着した場合に、導管部２１の先端と当接するように形成される。
【００２５】
導管部２１の第１テーパー部２１ｃと、プラグ３０の第２テーパー部３２ａとがスピン溶着されることで、環状の溶着部４０が形成され、プラグ３０が導管部２１に接合される。プラグ３０が導管部２１に接合されることで、プラグ冠部３１とプラグ筒部３２と導管部２１と突き当て部３３とにより、環状の間隙４１が形成される。
【００２６】
スピン溶着は、導管部２１の第１テーパー部２１ｃと、プラグ３０の第２テーパー部３２ａとを当接させた状態から、プラグ３０とフィラネック１２Ｂとを加圧しながら相対回転させることによって行われる。なお、このとき、突き当て部３３は、導管部２１の先端に当接していない。相対回転によって、導管部２１の第１テーパー部２１ｃの樹脂材と、プラグ３０の第２テーパー部３２ａの樹脂材とが摩擦熱によって溶融した後に固まることによって溶着部４０が形成され、プラグ３０が導管部２１に接合される。また、これにより、突き当て部３３が、導管部２１の先端に当接し、環状の間隙４１が形成される。
【００２７】
なお、溶着部４０は、スピン溶着に限らず、他の溶着方法によって形成してもよい。
【００２８】
溶着工程では、導管部２１の第１テーパー部２１ｃと、プラグ３０の第２テーパー部３２ａとが溶融して圧縮される際に、余剰の溶融樹脂材がプラグ筒部３２の内側と外側にはみ出し、バリが発生するおそれがある。
【００２９】
本実施形態では、溶着部４０からプラグ筒部３２の内側にはみ出す余剰の溶融樹脂材が間隙４１に溜まり、樹脂材が突き当て部３３を超えて導管部２１の内側にはみ出すことが防止され、導管部２１の内側にバリが発生することが防止される。
【００３０】
また、溶着部４０が圧縮されるのに伴って突き当て部３３に導管部２１の先端が当接し、間隙４１が閉塞される。これにより、溶着部４０から樹脂材のバリが離れても、バリが間隙４１を通ってタンク筒部２６の内側に侵入することが防止される。
【００３１】
こうして溶着工程が行われることにより、溶着部４０が環状に形成され、導管部２１の開口部２１ｂがプラグ３０によって閉塞される。
【００３２】
また、溶着工程では、溶着部４０から余剰の溶融樹脂材がプラグ筒部３２の外側に排出されるとともに、溶着部４０の熱が大気に放出される。これにより、溶着部４０が固まる際に、溶着部４０にヒケ（へこみ）、反り、クラックなどが発生することが防止される。
【００３３】
本発明の第１実施形態の効果について説明する。
【００３４】
導管部２１の開口部２１ｂをプラグ３０によって閉塞する場合に、導管部２１とプラグ筒部３２とが溶着して接合される溶着部４０を形成し、溶着部４０よりも開口部２１ｂ側で導管部２１の先端に突き当て部３３を当接させる。これにより、溶着時に、余剰の溶融樹脂材が導管部２１の内側に浸入することを防止し、バリが導管部２１の内側に発生することを防止することができ、タンク１２（ラジエータ１０）にバリが混入することを防止することができる。
【００３５】
導管部２１に形成した第１テーパー部２１ｃと、突き当て部３３に形成した第２テーパー部３２ａとを接触させて溶着することで、余剰の溶融樹脂材が導管部２１（プラグ筒部３２）の外側に排出されやすくなり、バリが導管部２１内に発生することを防止することができ、タンク１２（ラジエータ１０）にバリが混入することを防止することができる。また、余剰の溶融樹脂材が導管部２１（プラグ筒部３２）の外側に排出されることで、溶着部４０の熱が大気に放出され、溶着部４０が固まる際に、溶着部４０にヒケ（へこみ）、反り、クラックなどが発生することを防止することができる。
【００３６】
突き当て部３３と導管部２１の先端部とを当接して、溶着部４０よりも導管部２１の径方向内側に間隙４１を形成することで、溶着時に、余剰の溶融樹脂材を間隙４１に留めることができ、導管部２１の内側にバリが発生することを防止することができ、タンク１２（ラジエータ１０）にバリが混入することを防止することができる。
【００３７】
次に本発明の第２実施形態について説明する。
【００３８】
図５は、フィラネック１２Ｂの断面図である。図６は、図５の一部の拡大図である。第２実施形態については第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００３９】
フィラネック１２Ｂは、導管部２１と、キャップ収容部２２とを備える。導管部２１の外周壁には、凹部５０が形成される。
【００４０】
凹部５０は、導管部２１と、導管部２１の外周壁から導管部２１の径方向外側に突出する第１突出部５１と、第１突出部５１からプラグ６０側に向けて突出する筒状の第２突出部５２とによって形成される。凹部５０は、導管部２１の外周壁の全周に形成される。なお、本実施形態では、第１突出部５１の一部を、キャップ収容部２２の外周壁の一部と一体化させている。凹部５０は、プラグ６０のプラグ筒部３２が挿入された際に、導管部２１の外周壁、及び第２突出部５２の内周壁がプラグ筒部３２と接触し、スピン溶着可能となるように形成される。つまり、凹部５０は、プラグ筒部３２が嵌合するように形成される。凹部５０の底部となる第１突出部５１には、プラグ筒部３２の挿入方向に貫通する貫通孔５３が複数形成される。
【００４１】
プラグ６０は、プラグ冠部３１と、プラグ筒部３２とを有する。プラグ筒部３２が、凹部５０に挿入され、凹部５０を形成する導管部２１の外周壁、及び第２突出部５２の内周壁とスピン溶着されることで、溶着部７０が形成される。
【００４２】
スピン溶着は、プラグ筒部３２の先端を凹部５０に挿入し、プラグ筒部３２と、導管部２１の外周壁、及び第２突出部５２の内周壁とを接触させた状態から、プラグ６０とフィラネック１２Ｂとを加圧しながら相対回転させることで行われる。これにより、導管部２１の外周壁とプラグ筒部３２、及び第２突出部５２の内周壁とプラグ筒部３２とが溶着し、環状の溶着部７０が二重に形成される。
【００４３】
溶着工程では、余剰の溶融樹脂材が貫通孔５３から導管部２１の外側に排出されるとともに、溶着部７０の熱が大気に放出される。これにより、溶着部７０が固まる際に、溶着部７０にヒケ（へこみ）、反り、クラックなどが発生することが防止される。
【００４４】
また、溶着工程では、導管部２１の先端部がプラグ冠部３１に当接すると圧縮が終了する。これにより、余剰の溶融樹脂材が、導管部２１内に侵入することが防止される。つまり、本実施形態では、導管部２１の先端部が突き当て部としての機能を有する。
【００４５】
本発明の第２実施形態の効果について説明する。
【００４６】
導管部２１に凹部５０を形成し、凹部５０にプラグ６０のプラグ筒部３２を嵌合して、プラグ筒部３２と、導管部２１の外周壁、及び第２突出部５２の内周壁とを溶着して、環状の溶着部７０を二重に形成する。これにより、溶着強度を強くすることができる。
【００４７】
凹部５０の底部となる第１突出部５１に貫通孔５３を形成することで、余剰の溶融樹脂材を導管部２１（プラグ筒部３２）の外側に排出することができる。これにより、溶着部７０の熱が大気に放出され、溶着部７０が固まる際に、溶着部７０にヒケ（へこみ）、反り、クラックなどが発生することを防止することができる。
【００４８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【００４９】
第２実施形態において、導管部２１の外周壁をテーパー形状とし、第１実施形態と同様に間隙を形成してもよい。
【００５０】
本実施形態は、車両に搭載されるラジエータを一例にして説明したが、車両以外に使用される熱交換器にも適応できる。
【符号の説明】
【００５１】
１０    ラジエータ（熱交換器）
１２    タンク
２１    導管部（筒部）
２１ｂ  開口部
２１ｃ  第１テーパー部
３０    プラグ（蓋部）
３２    プラグ筒部（凸部）
３２ａ  第２テーパー部
３３    突き当て部
４０    溶着部（接合部）
４１    間隙
５０    凹部
５３    貫通孔
６０    プラグ（蓋部）
７０    溶着部（接合部）
【図１】
2016090104.tif 000003
【図２】
2016090104.tif 000004
【図３】
2016090104.tif 000005
【図４】
2016090104.tif 000006
【図５】
2016090104.tif 000007
【図６】
2016090104.tif 000008