JP2019190684A - Joining structure, joining method, and plate lamination type heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、接合構造、接合方法、及びプレート積層型の熱交換器に関する。 The present disclosure relates to a joining structure, a joining method, and a plate stacking type heat exchanger.
従来、特許文献1に記載のプレート積層型の熱交換器がある。特許文献1に記載の熱交換器は、一対の第1プレート及び第2プレートと、フィンとを備えている。第1プレートの両側壁の先端部は、その板厚分だけ内側に段付き状に形成された段付き部を有している。段付き部から立ち上げられた側壁が第2プレートの側壁内面に嵌合している。このような嵌合構造により、第1プレート及び第2プレートが互いに組み付けられている。フィンは、第1プレート及び第2プレートの間に配置されている。第1プレート、第2プレート、及びフィンは、それらの接触部分がろう付けされることにより、一体的に接合されている。熱交換器は、第1プレート、第2プレート、及びフィンにより構成される扁平チューブが複数積層されることにより構成されている。
Conventionally, there is a plate-stacked heat exchanger described in
ところで、特許文献1に記載の熱交換器では、各プレートとフィンとの間の隙間が大きくなり過ぎると、その隙間に充填されるろう材が不足するため、気密性の低下や強度不足等が生じる可能性がある。プレート及びフィンの組み付け時やろう付けの際の加熱時にプレートやフィンの位置ずれが生じた場合でも、それらを確実にろう付けさせるためには、プレートとフィンとの間の隙間を小さくすることが考えられる。しかしながら、特許文献1に記載の嵌合構造を用いてプレート及びフィンの隙間を小さくするためには、それらの部品の寸法管理を小さくしたり、特許文献1に記載されるようなプレート及びフィンを位置決めするための嵌合構造を設けたりする必要がある。これが、熱交換器の生産性を悪化させる要因となっている。
By the way, in the heat exchanger of
なお、このような課題は、プレート積層型の熱交換器に限らず、2つの部材が接合された構造からなる接合構造に共通する課題である。
本開示は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、生産性を向上させることのできる接合構造、接合方法、プレート積層型の熱交換器を提供することにある。
In addition, such a subject is a subject common to not only a plate lamination type heat exchanger but the joining structure which consists of a structure where two members were joined.
The present disclosure has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a joining structure, a joining method, and a plate stack type heat exchanger that can improve productivity.
上記課題を解決する接合構造は、第1部材(11)及び第2部材(30)の接合構造であって、第1部材及び第2部材は、少なくとも一つの凸部(110,111,300,301)をそれぞれ有し、第1部材の凸部と第2部材の凸部とがろう付けにより接合されている。 The joining structure that solves the above problem is a joining structure of the first member (11) and the second member (30), and the first member and the second member have at least one protrusion (110, 111, 300, 301), and the convex part of the first member and the convex part of the second member are joined by brazing.
また、上記課題を解決する接合方法は、組み付け時に互いに拘束されていない第1部材(11)及び第2部材(30)の接合方法であって、第1部材に少なくとも一つの凸部(110,111)を形成する工程と、第2部材に少なくとも一つの凸部(300,301)を形成する工程と、第1部材の凸部と第2部材の凸部とをろう付けにより接合する工程と、を備える。 Moreover, the joining method which solves the said subject is a joining method of the 1st member (11) and the 2nd member (30) which are not restrained mutually at the time of an assembly | attachment, Comprising: At least 1 convex part (110,110) is provided in a 1st member. 111), a step of forming at least one projection (300, 301) on the second member, and a step of joining the projection of the first member and the projection of the second member by brazing. .
これらの接合構造及び接合方法によれば、第1部材と第2部材とがろう付けにより接合される際に、第1部材に対する第2部材の相対的な位置が所定位置からずれている場合、融解した液状のろう材の毛管力により第2部材を所定位置に戻すような復元力、すなわちセルフアライメント効果に基づく復元力が第2部材に作用する。このセルフアライメント効果に基づく復元力により第2部材が所定位置に戻ることで、第1部材に対する第2部材の相対的な位置を所定位置に復帰させることができるため、従来の接合構造において採用されている第1部材及び第2部材の位置決めのための嵌合構造が不要となる。嵌合構造が不要となる分だけ第1部材及び第2部材の構造を簡素化することができるため、生産性を向上させることができる。 According to these joining structures and joining methods, when the first member and the second member are joined by brazing, when the relative position of the second member with respect to the first member is deviated from a predetermined position, A restoring force that returns the second member to a predetermined position by the capillary force of the melted liquid brazing material, that is, a restoring force based on the self-alignment effect acts on the second member. Since the relative position of the second member relative to the first member can be returned to the predetermined position by returning the second member to the predetermined position by the restoring force based on the self-alignment effect, it is employed in the conventional joining structure. A fitting structure for positioning the first member and the second member is not required. Since the structure of the first member and the second member can be simplified to the extent that the fitting structure is not required, productivity can be improved.
さらに、上記課題を解決するプレート積層型の熱交換器(10)は、積層された複数のプレート部材(11)により構成され、複数のプレート部材の間に、第1流体が流れる第1流路、及び第2流体が流れる第2流路を有する熱交換部(12)と、複数のプレート部材の間に配置されるフィン(30)と、を備え、プレート部材は、フィンに向かって突出する少なくとも一つの凸部(110,111)を有し、フィンは、プレート部材に向かって突出する少なくとも一つの凸部(300,301)を有し、プレート部材の凸部とフィンの凸部とがろう付けにより接合されている。 Furthermore, the plate-stacked heat exchanger (10) that solves the above-described problems is constituted by a plurality of stacked plate members (11), and a first flow path through which a first fluid flows between the plurality of plate members. And a heat exchange part (12) having a second flow path through which the second fluid flows, and fins (30) arranged between the plurality of plate members, the plate members projecting toward the fins. The fin has at least one convex part (110, 111), the fin has at least one convex part (300, 301) protruding toward the plate member, and the convex part of the plate member and the convex part of the fin are Joined by brazing.
この熱交換器によれば、プレート部材とフィンとがろう付けにより接合される際に、プレートに対するフィンの相対的な位置が所定位置からずれている場合、融解した液状のろう材の毛管力によりフィンを所定位置に戻すような復元力、すなわちセルフアライメント効果に基づく復元力がフィンに作用する。このセルフアライメント効果に基づく復元力によりフィンが所定位置に変位するため、従来の接合構造において採用されているプレート部材及びフィンの位置決めのための嵌合構造が不要となる。嵌合構造が不要となる分だけプレート部材及びフィンの構造を簡素化することができるため、生産性を向上させることができる。 According to this heat exchanger, when the plate member and the fin are joined by brazing, if the relative position of the fin with respect to the plate deviates from a predetermined position, the capillary force of the molten liquid brazing material A restoring force that returns the fin to a predetermined position, that is, a restoring force based on the self-alignment effect acts on the fin. Since the fin is displaced to a predetermined position by the restoring force based on the self-alignment effect, the plate member and the fitting structure for positioning the fin that are employed in the conventional joining structure are not necessary. Since the structure of the plate member and the fin can be simplified to the extent that the fitting structure is unnecessary, productivity can be improved.
なお、上記手段、特許請求の範囲に記載の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。 In addition, the code | symbol in the parenthesis as described in the said means and a claim is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
本開示によれば、生産性を向上させることのできる接合構造、接合方法、プレート積層型の熱交換器を提供できる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a joining structure, a joining method, and a plate stacked heat exchanger that can improve productivity.
以下、接合構造、接合方法、及びプレート積層型の熱交換器の一実施形態について図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
図1に示されるように、本実施形態のプレート積層型の熱交換器10では、第1流体用流入口101から流入する第1流体と、第2流体用流入口104から流入する第2流体との間で熱交換が行われる。熱交換器10は、例えば車両用の水冷コンデンサやオイルクーラとして用いることができる。熱交換器10を車両用の水冷コンデンサとして用いる場合、第1流体として冷媒が用いられ、第2流体として冷却水が用いられる。熱交換器10を車両用のオイルクーラとして用いる場合、第1流体としてオイルが用いられ、第2流体として冷却水が用いられる。
Hereinafter, an embodiment of a joining structure, a joining method, and a plate stacked heat exchanger will be described with reference to the drawings. In order to facilitate the understanding of the description, the same constituent elements in the drawings will be denoted by the same reference numerals as much as possible, and redundant description will be omitted.
As shown in FIG. 1, in the plate stack
熱交換器10は、Z軸方向に積層された複数のプレート部材11により構成されている。以下では、プレート部材11の積層方向のうちの一方向を「Z1軸方向」と称し、その逆の方向を「Z2軸方向」と称する。本実施形態では、プレート部材が第1部材に相当する。
The
図2に示されるように、プレート部材11は、Z軸方向に直交する断面形状が略矩形状をなす板材からなる。以下では、プレート部材11の長手方向をX軸方向と称する。また、X軸方向のうちの一方向を「X1軸方向」と称し、その逆の方向を「X2軸方向」と称する。さらに、プレート部材11の短手方向をY軸方向と称する。
As shown in FIG. 2, the
プレート部材11の材質としては、例えばアルミニウム心材の両面にろう材をクラッドした両面クラッド材が用いられる。図1に示されるように、プレート部材11の外周縁部には、Z2軸方向に突出する張り出し部112が形成されている。全てのプレート部材11は、張り出し部112の先端面がZ2軸方向を向くように配置されている。複数のプレート部材11は、それぞれの張り出し部112同士がろう付けにより接合されることで一体的に接合されている。
As a material of the
複数のプレート部材11は、熱交換部12、第1流体用第1タンク空間13、第1流体用第2タンク空間14、第2流体用第1タンク空間15、及び第2流体用第2タンク空間16を形成している。熱交換部12は、複数の第1流路121及び複数の第2流路122を有している。
The plurality of
第1流路121及び第2流路122は、Z軸方向に一本ずつ交互に配置されている。プレート部材11は、第1流路121と第2流路122とを仕切る隔壁の役割を有している。第1流路121を流れる第1流体と、第2流路122を流れる第2流体との熱交換はプレート部材11を介して行われる。
The
第1流体用第1タンク空間13及び第2流体用第1タンク空間15は、熱交換部12において、第1流路121及び第2流路122のX1軸方向側の端部に配置されている。第1流体用第2タンク空間14及び第2流体用第2タンク空間16は、熱交換部12において、第1流路121及び第2流路122のX2軸方向側の端部に配置されている。
The first tank space 13 for the first fluid and the first tank space 15 for the second fluid are arranged at the end of the
第1流体用第1タンク空間13及び第1流体用第2タンク空間14は、複数の第1流路121に対する第1流体の分配及び集合を行う。第2流体用第1タンク空間15及び第2流体用第2タンク空間16は、複数の第2流路122に対する第2流体の分配及び集合を行う。
The first fluid first tank space 13 and the first fluid
図2に示されるように、第1流体用第1タンク空間13、第1流体用第2タンク空間14、第2流体用第1タンク空間15、及び第2流体用第2タンク空間16は、プレート部材11の四隅に形成された連通孔により構成されている。本実施形態では、略矩形状のプレート部材11のうち、対角線上にある2つの隅部に第1流体用第1タンク空間13及び第1流体用第2タンク空間14が設けられており、残りの2つの隅部に第2流体用第1タンク空間15及び第2流体用第2タンク空間16が設けられている。
As shown in FIG. 2, the first fluid first tank space 13, the first fluid
図1に示されるように、熱交換部12を構成する複数のプレート部材11のうち、Z軸1軸方向の最端部に配置される第1最端プレート部材11Aには、第1ジョイント21及び第1パイプ22が取り付けられている。第1ジョイント21は、第1流体用の配管を接合するための部材であり、熱交換器10に第1流体が流入する第1流体用流入口101を形成している。第1パイプ22は、熱交換器10から第2流体が流出する第2流体用流出口102を形成している。
As shown in FIG. 1, among the plurality of
熱交換部12を構成する複数のプレート部材11のうち、Z2軸方向の最端部に配置される第2最端プレート部材11Bには、第2ジョイント23及び第2パイプ24が取り付けられている。第2ジョイント23は、第1流体用の配管を接合するための部材であり、熱交換器10から第1流体が流出する第1流体用流出口103を形成している。第2パイプ24は、熱交換器10に第2流体が流入する第2流体用流入口104を形成している。
The second joint 23 and the
第1流体用流入口101及び第1流体用流出口103は、第1流体用第1タンク空間13に連通している。第2流体用流出口102及び第2流体用流入口104は、第2流体用第1タンク空間15に連通している。
図1に実線の矢印で示されるように、第1流体用流入口101から流入した第1流体は、Z1軸方向側の第1流路121を第1流体用第1タンク空間13側から第1流体用第2タンク空間14側に向かって流れる。第1流体用第2タンク空間14内に流入した第1流体は、Z2軸方向側の第1流路121を第1流体用第2タンク空間14側から第1流体用第1タンク空間13側に向かって流れた後、第1流体用流出口103から流出する。
The first
As indicated by the solid line arrow in FIG. 1, the first fluid flowing in from the first
また、図1に一点鎖線の矢印で示されるように、第2流体用流入口104から流入した第2流体は、Z2軸方向側の第2流路122を第2流体用第1タンク空間15側から第2流体用第2タンク空間16側に向かって流れる。第2流体用第2タンク空間16内に流入した第2流体は、Z1軸方向側の第2流路122を第2流体用第2タンク空間16側から第2流体用第1タンク空間15側に流れた後、第2流体用流出口102から流出する。
Further, as indicated by the one-dot chain line arrow in FIG. 1, the second fluid that has flowed in from the second
図3に示されるように、プレート部材11同士の間には、フィン30が配置されている。フィン30は、プレート部材11同士の間に介在し、第1流体と第2流体との間での熱交換を促進させる機能を有している。本実施形態では、フィン30が第2部材に相当する。
図4に示されるように、フィン30は、部分的に切り起こされた切り起こし部30aが形成された板状の部材からなる。切り起こし部30aは、第1流体及び第2流体の流れ方向と平行な方向、すなわちX軸方向に複数個形成されている。
As shown in FIG. 3,
As shown in FIG. 4, the
X軸方向において隣り合う切り起こし部30a同士は、互いにオフセットされている。図4に示される一例では、複数の切り起こし部30aは、X軸方向に千鳥状に配置されている。
以上のような構造により、フィン30は、Z1軸方向に突出するように形成される第1凸部300と、Z2軸方向に突出するように形成される第2凸部301とをY軸方向に交互に有する構造からなる。
The cut-and-raised
With the structure as described above, the
フィン30の具体的な材質としては、例えばアルミニウム心材の両面にろう材をクラッドした両面クラッド材が用いられる。
図5に示されるように、プレート部材11も、フィン30と同様に、Z1軸方向に突出するように形成される第1凸部110と、Z2軸方向に突出するように形成される第2凸部111とをY軸方向に交互に有する構造からなる。但し、プレート部材11の第1凸部110及び第2凸部111は、X軸方向に連続した形状からなる。
As a specific material of the
As shown in FIG. 5, like the
図3に示されるように、フィン30は、隣り合う両方のプレート部材11にろう付けにより接合されて固定されている。具体的には、フィン30の第1凸部300の頂面は、Z1軸方向に隣り合うプレート部材11の第2凸部301の頂面にろう材B1を介して接合されている。また、フィン30の第2凸部301の頂面は、Z2軸方向に隣り合うプレート部材11の第1凸部300の頂面にろう材B2を介して接合されている。このようなろう材B1,B2の接合構造により、フィン30は、隣り合う両方のプレート部材11に固定されている。また、フィン30は、第1流路121及び第2流路122をZ軸方向に横断する内部壁を構成している。
As shown in FIG. 3, the
次に、本実施形態の熱交換器10の製造方法について説明する。
熱交換器10を製造する際には、まず、複数のプレート部材11をプレス加工等により成形する工程が行われる。また、複数のフィン30をプレス加工等により成形する工程が行われる。プレート部材11の成形工程では、プレート部材11に、図3に示されるような第1凸部110及び第2凸部111が形成される。また、フィン30の成形工程では、フィン30に、図3に示されるような第1凸部300及び第2凸部301が形成される。
Next, the manufacturing method of the
When manufacturing the
その後、複数のプレート部材11及び複数のフィン30を交互に積層して配置する。この際、第1最端プレート部材11Aに第1ジョイント21及び第1パイプ22が取り付けられるとともに、第2最端プレート部材11Bに第2ジョイント23及び第2パイプ24が取り付けられる。その後、積層配置された複数のプレート部材11及び複数のフィン30を加熱することによりプレート部材11及びフィン30のろう材を融解させる。この際、図6に示されるように、プレート部材11に対するフィン30の相対的な位置が図3に示される所定位置からずれている場合でも、融解した液状のろう材の毛管力、換言すれば表面張力により、図3に示される所定位置に戻すようなセルフアライメント効果に基づく復元力Fがフィン30に作用する。このセルフアライメント効果に基づく復元力Fによりフィン30が図3に示される位置に変位する。そのため、その後に熱交換器10を冷却した際に、プレート部材11に対するフィン30の相対的な位置が図3に示される所定位置になっている状態でプレート部材11の凸部110,111と、フィン30の凸部300,301とがろう付けにより接合される。このようなろう付け工程を経て熱交換器10の製造が完了する。
Thereafter, the plurality of
以上のような熱交換器10の接合構造及び接合方法によれば、プレート部材11とフィン30とがろう付けにより接合される際に、液状のろう材の毛管力により、プレート部材11とフィンとを所定位置で接合させることができるため、従来の熱交換器において採用されている嵌合構造が不要となる。嵌合構造が不要となる分だけプレート部材11及びフィン30の構造を簡素化することができるため、生産性を向上させることができる。
According to the joining structure and joining method of the
なお、上記実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・プレート部材11の凸部110,111及びフィン30の凸部300,301の形状は、任意の形状に変更可能である。例えば、プレート部材11の凸部110,111及びフィン30の凸部300,301は、台形状や、正弦波に類似の山なり形状などに形成されていてもよい。
In addition, the said embodiment can also be implemented with the following forms.
-The shape of the convex part 110,111 of the
・プレート部材11の凸部110,111は、X軸方向において分断された複数の凸部により構成されていてもよい。
・上記のプレート積層型の熱交換器10の構造は、第1部材と第2部材とがろう付けにより接合された構造からなる任意の接合構造に適用可能である。また、上記のプレート積層型の熱交換器10の製造方法は、組み付け時に拘束されていない第1部材及び第2部材をろう付けにより接合する任意の接合方法に適用可能である。より具体的には、第1部材に少なくとも一つの凸部を形成し、且つ第2部材に少なくとも一つの凸部を形成した上で、第1部材の凸部と第2部材の凸部とをろう付けにより接合すれば、上記実施形態の熱交換器10と同様の作用及び効果を得ることが可能である。
-The convex part 110,111 of the
-The structure of said plate lamination
・本開示は上記の具体例に限定されるものではない。上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素、及びその配置、条件、形状等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。 -This indication is not limited to said specific example. Any of the above specific examples that are appropriately modified by those skilled in the art are also included in the scope of the present disclosure as long as they have the features of the present disclosure. Each element included in each of the specific examples described above, and the arrangement, conditions, shape, and the like thereof are not limited to those illustrated, and can be appropriately changed. Each element included in each of the specific examples described above can be appropriately combined as long as no technical contradiction occurs.
10:熱交換器
11:プレート部材(第1部材)
12:熱交換部
30:フィン(第2部材)
110,111,300,301:凸部
10: Heat exchanger 11: Plate member (first member)
12: Heat exchange unit 30: Fin (second member)
110, 111, 300, 301: convex part
Claims (3)
前記第1部材及び前記第2部材は、少なくとも一つの凸部(110,111,300,301)をそれぞれ有し、
前記第1部材の凸部と前記第2部材の凸部とがろう付けにより接合されている
接合構造。 A joining structure of the first member (11) and the second member (30),
The first member and the second member each have at least one convex portion (110, 111, 300, 301),
The joint structure in which the convex part of the first member and the convex part of the second member are joined by brazing.
前記第1部材に少なくとも一つの凸部(110,111)を形成する工程と、
前記第2部材に少なくとも一つの凸部(300,301)を形成する工程と、
前記第1部材の凸部と前記第2部材の凸部とをろう付けにより接合する工程と、を備える
接合方法。 A method of joining the first member (11) and the second member (30) that are not constrained to each other during assembly,
Forming at least one protrusion (110, 111) on the first member;
Forming at least one protrusion (300, 301) on the second member;
Joining the convex part of the said 1st member and the convex part of the said 2nd member by brazing. The joining method.
複数の前記プレート部材の間に配置されるフィン(30)と、を備え、
前記プレート部材は、前記フィンに向かって突出する少なくとも一つの凸部(110,111)を有し、
前記フィンは、前記プレート部材に向かって突出する少なくとも一つの凸部(300,301)を有し、
前記プレート部材の凸部と前記フィンの凸部とがろう付けにより接合されている
プレート積層型の熱交換器。 A heat exchange unit (12) including a plurality of stacked plate members (11) and having a first flow path through which the first fluid flows and a second flow path through which the second fluid flows between the plurality of plate members. )When,
A fin (30) disposed between the plurality of plate members,
The plate member has at least one protrusion (110, 111) protruding toward the fin,
The fin has at least one protrusion (300, 301) protruding toward the plate member,
A plate stacked heat exchanger in which the convex portions of the plate member and the convex portions of the fins are joined by brazing.
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JP2000084662A (en) * | 1998-09-11 | 2000-03-28 | Sky Alum Co Ltd | Manufacture of brazed structure for heat exchanger made of aluminum alloy, heat exchanger made of aluminum alloy and formed body of brazing sheet for heat exchanger |
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