JP2020153548A - Laminate and manufacturing method for laminate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、積層体及び積層体の製造方法に関する。 The present invention relates to a laminate and a method for producing a laminate.
熱交換器のなかに、流路が形成された伝熱板が積層されて形成された熱交換器本体と、熱交換器本体に取り付けられた温度センサ等の出力信号を処理する制御基板であるプリント基板とを備えたものがある(例えば、特許文献1参照)。 It is a control board that processes the output signals of the heat exchanger body, which is formed by stacking heat transfer plates with flow paths formed in the heat exchanger, and the temperature sensor attached to the heat exchanger body. Some are provided with a printed substrate (see, for example, Patent Document 1).
このような熱交換器では、熱交換器本体として、複数の伝熱板を積層し、それぞれを固相接合させた積層体が利用される。複数の伝熱板を固相接合させる際には、一般的には高温の真空もしくは不活性ガス雰囲気中で、複数の伝熱板に対して積層方向に圧力を与えるための加圧冶具が利用される。 In such a heat exchanger, as the main body of the heat exchanger, a laminated body in which a plurality of heat transfer plates are laminated and each of them is solid-phase bonded is used. When bonding multiple heat transfer plates in a solid phase, a pressure jig is generally used to apply pressure to the multiple heat transfer plates in the stacking direction in a high-temperature vacuum or an inert gas atmosphere. Will be done.
複数の伝熱板が固相接合され積層体が形成されたのち、積層体は加圧冶具から取り外される。このとき、積層体の加圧冶具が接する伝熱板と加圧冶具との間には、伝熱板を加圧冶具から取り外しやすくするための離型剤を介在させる場合がある。 After the plurality of heat transfer plates are solid-phase bonded to form a laminated body, the laminated body is removed from the pressure jig. At this time, a mold release agent may be interposed between the heat transfer plate in contact with the pressure jig of the laminated body and the pressure jig to make it easier to remove the heat transfer plate from the pressure jig.
しかしながら、固相接合中には、離型剤も加圧冶具によって積層体に対して加圧される。このため、加圧冶具と接触する積層体の当接面には離型剤の成分が残存し、強固に付着する場合がある。このように離型剤層が当接面に残存していると、当接面にパイプ等の金属部品をろう付けにより接合する際に、積層体と金属部品とを繋ぐための接合材(ろう材)が離型剤によって弾かれ、金属部品の接合の信頼性が低下する場合がある。また、このような残存した離型剤を完全に当接面から除去するために研磨等の表面処理と行うと、大きな製造コストがかかってしまう。 However, during solid phase bonding, the release agent is also pressed against the laminate by the pressure jig. Therefore, the component of the mold release agent may remain on the contact surface of the laminate that comes into contact with the pressure jig and may adhere firmly. When the release agent layer remains on the abutting surface in this way, when joining a metal part such as a pipe to the abutting surface by brazing, a joining material (wax) for connecting the laminate and the metal part. The material) may be repelled by the release agent, reducing the reliability of joining metal parts. Further, if surface treatment such as polishing is performed in order to completely remove such a residual mold release agent from the contact surface, a large manufacturing cost is required.
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、ろう付けによる金属部品の接合の信頼性を向上させ、製造コストの上昇を抑えた積層体及び積層体の製造方法を提供することにある。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a laminated body and a method for manufacturing the laminated body, which improves the reliability of joining metal parts by brazing and suppresses an increase in manufacturing cost.
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る積層体は、n枚の伝熱板が積層され、固相接合により接合されて形成された積層体である。
上記積層体には、最上層の伝熱板からm枚目(m<n)の伝熱板までのm枚の伝熱板のそれぞれに積層方向に貫通する貫通孔が設けられている。
上記m枚の伝熱板のそれぞれに形成された上記貫通孔が上記積層方向に連通することにより金属部品が挿入される孔が形成されている。
上記最上層の伝熱板に形成された上記貫通孔の内径が上記最上層の伝熱板以外の伝熱板に形成された上記貫通孔の内径よりも大きい。
In order to achieve the above object, the laminate according to one embodiment of the present invention is a laminate formed by laminating n heat transfer plates and joining them by solid phase bonding.
The laminated body is provided with through holes penetrating in the stacking direction in each of the m heat transfer plates from the uppermost heat transfer plate to the mth (m <n) heat transfer plate.
The through holes formed in each of the m heat transfer plates communicate with each other in the stacking direction to form holes into which metal parts are inserted.
The inner diameter of the through hole formed in the uppermost heat transfer plate is larger than the inner diameter of the through hole formed in the heat transfer plate other than the uppermost heat transfer plate.
上記の積層体においては、上記最上層の伝熱板に形成された上記貫通孔は、第1孔部と、上記第1孔部に連通する第2孔部とを有し、上記第2孔部は、上記第1孔部と、上記最上層の伝熱板から数えて2枚目の伝熱板に形成された上記貫通孔との間に位置し、上記第1孔部の内径は、上記第2孔部の内径以下に形成されてもよい。 In the above laminated body, the through hole formed in the heat transfer plate of the uppermost layer has a first hole portion and a second hole portion communicating with the first hole portion, and the second hole portion. The portion is located between the first hole portion and the through hole formed in the second heat transfer plate counting from the uppermost heat transfer plate, and the inner diameter of the first hole portion is It may be formed below the inner diameter of the second hole.
上記の積層体においては、上記最上層の伝熱板から数えて2枚目の伝熱板から、最上層の伝熱板から数えてm枚目の伝熱板にかけて形成された貫通孔は、同じ内径を有し、最上層の伝熱板から数えて(m+1)枚目の伝熱板に形成された貫通孔の内径は、上記同じ内径よりも小さくてもよい。 In the above-mentioned laminated body, the through holes formed from the second heat transfer plate counting from the uppermost heat transfer plate to the mth heat transfer plate counting from the uppermost heat transfer plate are formed. The inner diameter of the through hole having the same inner diameter and formed in the (m + 1) th heat transfer plate counting from the uppermost heat transfer plate may be smaller than the same inner diameter.
上記の積層体においては、上記孔に上記金属部品が挿入され、上記金属部品の側面から上記最上層の伝熱板から数えて2枚目の伝熱板の表面にかけて、上記金属部品と上記2枚目の伝熱板とを接合する接合材によるフィレットが形成されてもよい。 In the above laminated body, the metal part is inserted into the hole, and the metal part and the above 2 are applied from the side surface of the metal part to the surface of the second heat transfer plate counting from the uppermost heat transfer plate. A fillet may be formed by a joining material that joins the first heat transfer plate.
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る積層体の製造方法では、n枚の伝熱板が積層されて固相接合により接合されて形成され、最上層の伝熱板から数えてm枚目(m<n)の伝熱板までのm枚の伝熱板に金属部品が挿入される孔が形成される。
同じ内径の第1貫通孔を有する複数の第1伝熱板は、上記第1貫通孔が同心的に位置するように積層される。
底部を有し、上記第1貫通孔の内径よりも大きい内径の凹部が形成された第2伝熱板を上記凹部が上記第1貫通孔に対向し、且つ、上記凹部と上記第1貫通孔とが同心的に位置するように、上記第2伝熱板が上記複数の第1伝熱板上に積層される。
上記複数の第1伝熱板のそれぞれと上記第2伝熱板とが積層して固相接合される。
上記底部を切削して開口を形成することにより上記第2伝熱板に上記積層方向に貫通する第2貫通孔が形成され、上記第2貫通孔と上記第1貫通孔とが上記積層方向に連通させることにより、上記積層体に上記孔が形成される。
In order to achieve the above object, in the method for producing a laminated body according to one embodiment of the present invention, n heat transfer plates are laminated and joined by solid phase bonding to be formed, counting from the uppermost heat transfer plate. Holes for inserting metal parts are formed in the m heat transfer plates up to the mth (m <n) heat transfer plate.
A plurality of first heat transfer plates having the same inner diameter of the first through holes are laminated so that the first through holes are concentrically located.
A second heat transfer plate having a bottom portion and having a recess having an inner diameter larger than the inner diameter of the first through hole is formed so that the recess faces the first through hole and the recess and the first through hole are formed. The second heat transfer plate is laminated on the plurality of first heat transfer plates so that the two heat transfer plates are concentrically located with each other.
Each of the plurality of first heat transfer plates and the second heat transfer plate are laminated and solid-phase bonded.
By cutting the bottom portion to form an opening, a second through hole penetrating in the stacking direction is formed in the second heat transfer plate, and the second through hole and the first through hole are formed in the stacking direction. By communicating, the holes are formed in the laminated body.
上記の積層体の製造方法においては、上記底部を切削して開口を形成する際、上記第1貫通孔の内径よりも大きく、上記凹部の上記内径以下であって、上記第1貫通孔と同心的な上記底部の領域部を除去してもよい。 In the method for manufacturing a laminated body, when the bottom portion is cut to form an opening, the inner diameter of the first through hole is larger than the inner diameter of the recess, and the inner diameter is smaller than the inner diameter of the recess and is concentric with the first through hole. The target region of the bottom may be removed.
上記の積層体の製造方法においては、上記積層体を固相接合によって形成する際には、上記n枚の伝熱板のそれぞれを上記積層方向に加圧する加圧冶具を準備し、上記加圧冶具と上記加圧冶具と接する伝熱板との間には、前記固相接合の後に前記積層体を上記加圧冶具から取り外すための離型剤を介在させ、上記底部を切削して開口を形成することにより、上記領域部に付着した上記離型剤を除去してもよい。 In the method for producing a laminate, when the laminate is formed by solid phase bonding, a pressure jig for pressurizing each of the n heat transfer plates in the lamination direction is prepared, and the pressurization is performed. A mold release agent for removing the laminate from the pressure jig is interposed between the jig and the heat transfer plate in contact with the pressure jig after the solid phase bonding, and the bottom is cut to open an opening. By forming, the mold release agent adhering to the region portion may be removed.
以上述べたように、本発明によれば、ろう付けによる金属部品の接合の信頼性を向上させ、製造コストの上昇を抑えた積層体及び積層体の製造方法が提供される。 As described above, according to the present invention, there is provided a laminated body and a method for manufacturing a laminated body, which improves the reliability of joining metal parts by brazing and suppresses an increase in manufacturing cost.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。各図面には、XYZ軸座標が導入される場合がある。また、同一の部材または同一の機能を有する部材には同一の符号を付す場合があり、その部材を説明した後には適宜説明を省略する場合がある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. XYZ axis coordinates may be introduced in each drawing. Further, the same member or a member having the same function may be designated by the same reference numeral, and the description may be omitted as appropriate after the description of the member.
[積層体] [Laminate]
図1(a)は、本実施形態の積層体の一部を示す模式的斜視図である。図1(b)は、図1(a)におけるA1−A2に沿った断面を示す模式的断面図である。すなわち、図1(b)の断面は、積層体200の断面をZ軸方向に対して垂直方向から眺めた様子が描かれている。
FIG. 1A is a schematic perspective view showing a part of the laminated body of the present embodiment. FIG. 1B is a schematic cross-sectional view showing a cross section along A1-A2 in FIG. 1A. That is, the cross section of FIG. 1B depicts the cross section of the laminated
図1(a)に示す積層体200は、n枚の伝熱板202が積層され、固相接合により接合されて形成された積層体である。図1(a)には、積層体200の隅部が例示されている。積層体200は、直方体形状であり、上面201uと、下面201dと、上面201uと下面201dとに連なる側面201wとを有する。積層体200には、上面201uから下面201dに向けて所定の深さの孔51が設けられている。積層方向Zから積層体200を上面視した場合、孔51の外形は、例えば、円形状である。
The laminated
n枚の伝熱板202のそれぞれは、熱伝導率が高い金属板である。n枚の伝熱板202のそれぞれは、同じ種類の金属である。本実施形態においては、伝熱板202の材料同じ種類の金属として説明するが、異種の金属を組み合わせて用いてもよい。またこれらの金属は、例えば、ステンレス、アルミニウム、銅等である。
Each of the n
図1(b)に示すように、積層体200の最上層に配置された伝熱板202aには、積層方向Zに貫通する貫通孔510が形成されている。最上層の伝熱板202aの下に位置する複数の伝熱板202bのそれぞれには、積層方向Zに貫通する貫通孔511が形成されている。複数の伝熱板202bの下に位置する複数の伝熱板202cには、積層方向Zに貫通する貫通孔512が形成されている。
As shown in FIG. 1B, the
伝熱板202cの下に位置する複数の伝熱板202dには、積層方向Zに貫通する貫通孔520が形成されている。複数の伝熱板202dの下に位置する複数の伝熱板202eには、孔51の直下に貫通孔が形成されていない。
Through
ここで、伝熱板202a〜202eをまとめて伝熱板202とし、貫通孔510〜512をまとめて貫通孔500とすると、積層体200には、最上層の伝熱板202から数えてm枚目(m<n)の伝熱板202までのm枚の伝熱板202のそれぞれに、積層方向Zに連通する貫通孔500が設けられていることになる。
Here, assuming that the
すなわち、m枚の伝熱板202のそれぞれに形成された貫通孔500が積層方向に連通することにより、積層体200には、金属部品であるパイプ(後述)が挿入される孔51が形成されている。
That is, the through
積層体200においては、最上層の伝熱板202aに形成された貫通孔510の内径(内径R1、R2)は、最上層の伝熱板202a以外の伝熱板202b、202cに形成された貫通孔511、512の内径(内径R3、R4)よりも大きく形成されている。
In the
積層体200においては、最上層の伝熱板202aの内壁に段差が形成されている。例えば、伝熱板202aに形成された貫通孔510は、第1孔部510aと、第2孔部510bとを有する。第1孔部510aと、第2孔部510bとは、積層方向Zにおいて、互いに連通する。第2孔部510bは、積層方向Zにおいて、第1孔部510aと、2枚目の伝熱板202bとの間に位置する。第1孔部510aの内径R1は、第2孔部510bの内径R2以下に形成されている。
In the
積層体200においては、最上層の伝熱板202aから数えて2枚目の伝熱板202bから、最上層の伝熱板202aから数えてm枚目の伝熱板202bまでに形成された複数の貫通孔511のそれぞれが同じ内径R3を有している。最上層の伝熱板202aから数えて(m+1)枚目の伝熱板202cに形成された貫通孔512の内径R4は、内径R3よりも小さく形成されている。
In the
孔51は、積層体200の内部に設けられた流路20に連通している。流路20は、例えば、複数の伝熱板202dに形成された貫通孔520が積層方向Zに連通して形成されたものである。
The
図2は、本実施形態の積層体にパイプが取り付けられた様子を示す模式的断面図である。図2に示す断面は、図1(b)に示す断面と同じ方向から見た断面(A1−A2断面)が描かれている。 FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a pipe is attached to the laminated body of the present embodiment. The cross section shown in FIG. 2 is a cross section (A1-A2 cross section) viewed from the same direction as the cross section shown in FIG. 1 (b).
パイプ5は、積層体200の孔51に挿入されている。パイプ5の側面5wから2枚目の伝熱板202bの表面202sにかけては、パイプ5と伝熱板202bとを接合する接合材(ろう材)6によりフィレット6fが形成されている。フィレット6fの表面は、スロープ状に形成され、パイプ5の側面5wから伝熱板202bの表面202sに濡れ広がっている。接合材6は、例えば、ニッケルロウ材である。
The
パイプ5の外径R5は、内径R3よりも小さく形成されている。このため、パイプ5と孔51との間には、隙間が形成されている、この隙間には、毛細管現象により接合材6が流れ込む。なお、パイプ5と貫通孔511はいわゆる「しまりばめ」となる寸法関係にあってもよく、その場合、外径R5は内径R3と同じかそれ以上であればよい。
The outer diameter R5 of the
[積層体の製造方法] [Manufacturing method of laminate]
図3(a)〜図4(b)は、本実施形態の積層体が形成される製造過程を示す模式的断面図である。図3(a)〜図4(b)に示す断面は、図1(b)に示す断面と同じ方向から見た断面(A1−A2断面)が描かれている。 3 (a) to 4 (b) are schematic cross-sectional views showing a manufacturing process in which the laminate of the present embodiment is formed. The cross section shown in FIGS. 3A to 4B is a cross section (A1-A2 cross section) viewed from the same direction as the cross section shown in FIG. 1B.
図3(a)に示すように、予め、n枚の伝熱板202が積層方向Zに積層される。例えば、複数の伝熱板202eの上に、複数の伝熱板202dが積層されて、複数の伝熱板202dの上に、伝熱板202cが積層される。さらに、伝熱板202cの上に、複数の伝熱板202bが積層されて、複数の伝熱板202bの上に伝熱板202aが積層される。
As shown in FIG. 3A, n
この積層では、貫通孔512と貫通孔511(第1貫通孔)とが同心的に位置するように、伝熱板202cと伝熱板202b(第1伝熱板)との位置合わせが行われる。複数の伝熱板202bにおいては、それぞれの貫通孔511が同心的に位置するように位置合わせが行われる。
In this lamination, the
最上層の伝熱板202a(第2伝熱板)には、内径R3よりも大きい内径R1を有する凹部510bが予め形成される。この凹部510bは後述する底部510abを有する。凹部510bの外径及び深さは、第2孔部510bの外径及び深さと同じである。それ故、本実施形態では、凹部及び第2孔部に、符号「510b」を付している。凹部510bは、例えば、エッチング加工、レーザ加工、精密プレス加工、切削加工、3Dプリンタ加工等のいずれかの手法により形成される。
A
伝熱板202aを複数の伝熱板202b上に積層する際には、凹部510bが貫通孔511に対向し、且つ、凹部510bと貫通孔511とが同心的に位置するように、伝熱板202aと伝熱板202bとの位置合わせが行われる。
When the
次に、n枚の伝熱板202を真空、または、不活性ガス雰囲気中で加圧・加熱することによって、n枚の伝熱板202のそれぞれが積層方向Zにおいて互いに固相接合される。ここで、固相接合とは、例えば、拡散接合を意味する。固相接合の方式は、拡散接合に限らず、例えば、熱間圧接、冷間圧接等でもよい。
Next, by pressurizing and heating the n
積層体200を固相接合によって形成する際には、n枚の伝熱板202のそれぞれを積層方向Zに加圧する加圧冶具601、602が利用される。例えば、加圧冶具601、602によってn枚の伝熱板202が積層方向Zの上下方向から挟まれ、加圧冶具601、602によってn枚の伝熱板202が積層方向Zに加圧される。
When the
この際、加圧冶具601、602と、積層体200の上面201uと下面201dのそれぞれを形成する伝熱板202(積層体200の最も外側に位置する伝熱板202)との間には、固相接合の後に接合された積層体200を加圧冶具601、602から取り外しやすくするための離型剤610が介在している。この離型剤610が存在することで、離型剤610が存在しない場合に比べて、固相接合の後に接合された積層体200が加圧冶具601、602から取り外しやすくなる。
At this time, between the pressure jigs 601 and 602 and the heat transfer plate 202 (
図3(b)に、固相接合後の積層体200の様子を示す。図3(b)に示すように、伝熱板202aと、複数の伝熱板202bのそれぞれと、伝熱板202cと、複数の伝熱板202dのそれぞれと、複数の伝熱板202eのそれぞれとが積層方向Zにおいて固相接合され、直方体形状の積層体200が形成される。
FIG. 3B shows the state of the
ここで、積層方向Zにおいて、凹部510bと、複数の貫通孔511のそれぞれと、貫通孔512と、複数の貫通孔520のそれぞれとが連通して、積層体200内に孔51が形成される。但し、この段階では、孔51は、凹部510bの底部510abよって閉塞されている。
Here, in the stacking direction Z, the
次に、図4(a)に示すように、例えば、ホールカッター620等の切削工具を用いて、凹部510bとは反対側の伝熱板202aの表面、すなわち、積層体200の上面201uから底部510abを切削して開口を形成する。ホールカッター620は、円筒状の刃620aと、その刃620aの中心軸上に刃620aより突出して配置されるドリル620bを有する。ホールカッター620としては、刃620aの外径R5が凹部510bの内径R1以下であり、刃620aの内径R6が貫通孔511の内径R3よりも大きいものが用いられる。
Next, as shown in FIG. 4A, for example, using a cutting tool such as a
ここで、ホールカッター620により底部510abを切削する際には、貫通孔511と同心的であり、外径が貫通孔511の内径R3よりも大きく内径R1以下の領域部が除去される。底部510abをホールカッター620で切削した後には、図4(b)に示すように、底部510abの一部をなしていた領域部510acが落下する。
Here, when the bottom portion 510ab is cut by the
これにより、伝熱板202aに積層方向Zに貫通する貫通孔510(第2貫通孔)が形成され、貫通孔510と、貫通孔511とが積層方向Zに連通する。この結果、図1(b)に示す上面201uに孔51が設けられた積層体200が形成される。
As a result, a through hole 510 (second through hole) penetrating in the stacking direction Z is formed in the
この後、図2に示すように、孔51にパイプ5が挿入され、接合材6を用いたろう付けによって、パイプ5が積層体200に接合される。なお、ホールカッター620による切削加工ではなく、プレス加工、エンドミル加工等の手法により、底部510abを切削して開口を形成してもよい。
After that, as shown in FIG. 2, the
[効果] [effect]
離型剤610においては、固相接合後に洗浄処理がなされるものの、離型剤610も固相接合中に積層体200の上面201u及び下面201dに向かって加圧されることから、離型剤610が上面201uまたは下面201dに汚染層として残存する場合がある。
Although the
本実施形態では、孔51を積層体200に形成する際に、汚染層が付着している可能性がある領域部510acが切削冶具620により積層体200から除去される。このため、パイプ5を積層体200に接合する接合材6は、汚染層(離型剤)によって弾かれることなく、汚染層が形成されていない伝熱板202bの金属面(表面202s)に直接接することになる。
In the present embodiment, when the
これにより、接合材6は、パイプ5の側面5wからスロープ状に伝熱板202bの表面202sに濡れ広がってフィレット6aが良好に形成され、ボイドの発生や接合材6の回り不足による接合(ろう付け)の不良が防止され、接合材6がパイプ5の側面5wと伝熱板202bの表面202sに密着し、接合材6によってパイプ5と積層体200とが強固に接合する。これにより、パイプ接合の信頼性が向上する。
As a result, the
さらに、接合部材6が汚染層(離型剤)によって弾かれることがないことから、接合部材6は、パイプ5と孔51との隙間にも容易に入りこむことができる。これにより、パイプ5と積層体200とは、強固に接合する。
Further, since the joining
また、本実施形態では、パイプ5が接合される箇所付近の汚染層をホールカッター620等によって物理的に簡単な加工で除去するので、研磨加工や化学処理によって汚染層を上面201uから完全に取り除く表面処理に比べて、低コストでパイプ5が形成された積層体200を形成することができる。
Further, in the present embodiment, the contaminated layer near the portion where the
また、本実施形態では、領域部510acの外径がホールカッター620の刃620aの内径R6のサイズによって決まるため、領域部510acの外径は、第1孔部510aの内径R2よりも小さくなる。これにより、領域部510acを孔51から簡単に取り除くことができる。
Further, in the present embodiment, since the outer diameter of the region portion 510ac is determined by the size of the inner diameter R6 of the
例えば、底部510abを切削して開口を形成した後に、切り取られた底部510abがホールカッター620内に領域部510acに嵌合したり、ホールカッターのドリル620bに引っかかったりすることで、ホールカッター620を貫通孔510から引き抜くことによって、領域部510acは、孔51から簡便に取り除かれる。
For example, after cutting the bottom 510ab to form an opening, the cut bottom 510ab fits into the area 510ac in the
また、本実施形態では、領域部510acの外径がホールカッター620の刃620aの内径R6のサイズによって決まるため、領域部510acの外径は、貫通孔511の内径R3よりも大きくなる。これにより、領域部510acは、最上層の伝熱板202bから下には落下せず、最上層の伝熱板202b上に留まる。この結果、切り屑である領域部510acが積層体200内に形成された流路20に深く入り込むことがない。
Further, in the present embodiment, since the outer diameter of the region portion 510ac is determined by the size of the inner diameter R6 of the
[積層体の適用例] [Application example of laminated body]
図5及び図6は、本実施形態の積層体の適用例を示す模式的斜視図である。 5 and 6 are schematic perspective views showing an application example of the laminated body of the present embodiment.
パイプ5が取り付けられた積層体200は、一例として、マイクロ流路熱交換器1に適用される。マイクロ流路熱交換器1では、低温流体と、高温流体との間で熱交換がなされる。
The laminate 200 to which the
図5に示すように、マイクロ流路熱交換器1は、流体を流すための溝等が形成された熱交換器本体2と、下側外殻板である高温側外殻板3Aと、上側外殻板である低温側外殻板3Bと、高温流体を流入させる高温入口管5Aと、高温流体が流出する高温出口管5Bと、低温流体を流入させる低温入口管5Cと、低温流体が流出する低温出口管5Dとを備える。さらに、マイクロ流路熱交換器1には、図示しない制御基板が取り付けられてもよい。
As shown in FIG. 5, the
熱交換器本体2、高温側外殻板3A、及び低温側外殻板3Bのそれぞれは、固相接合により一体となった積層体200を形成する。図5には、マイクロ流路熱交換器1の内部の構造を説明するために、高温側外殻板3Aと低温側外殻板3Bとが熱交換器本体2から離れた状態の分解斜視図が示されている。
The heat exchanger
熱交換器本体2は、上記の伝熱板202dが複数積層された積層体に対応する。高温側外殻板3Aは、上記の伝熱板202eが複数積層された積層体に対応する。低温側外殻板3Bは、上記の伝熱板202a〜202cが積層された積層体に対応する。高温入口管5A、高温出口管5B、低温入口管5C、低温出口管5Dのそれぞれは、上記のパイプ5に対応する。流路20A、20B、20C、20Dのそれぞれは、上記の流路20に対応する。
The heat exchanger
熱交換器本体2を形成する伝熱板202dは、さらに、高温伝熱板202daと、低温伝熱板202dbとに区分けされる。熱交換器本体2は、高温伝熱板202da及び低温伝熱板202dbを交互に複数積層することによって形成される。図5の例では、低温伝熱板202dbが熱交換器本体2の最上層に位置している。
The
熱交換器本体2内には、低温流体を流入させる低温入口流路23と、低温流体が流出する低温出口流路24と、高温流体を流入させる高温入口流路21と、高温流体が流出する高温出口流路22とが形成されている。低温入口流路23、低温出口流路24、高温入口流路21、及び高温出口流路22のそれぞれは、熱交換器本体2において、Z軸方向に貫通する。
In the heat exchanger
低温伝熱板202dbには、低温流体の流路を形成する溝23B、24B、25Bが設けられている。溝23B、24B、25Bは、低温伝熱板202dbの一方の面にのみ、例えば、ハーフエッチングにより形成される。溝25Bは、複数設けられ、低温入口流路23と低温出口流路24とが複数の溝25Bを介して連通している。
The low-temperature heat transfer plate 202db is provided with
低温入口流路23は、溝23B及び流路20Cを介して、低温入口管5Cに連通する。低温入口管5Cには低温流体を流入させる外部配管(図示せず)が着脱可能に接続される。低温出口流路24は、溝24B及び流路20Dを介して、低温出口管5Dに連通する。低温出口管5Dには低温流体が流出する外部配管(図示せず)が着脱可能に接続される。
The low temperature
これにより、低温入口管5Cから流入した低温流体は、流路20C、溝23B、低温入口流路23、溝25B、低温出口流路24、溝24B、流路20Dの順に流れ、低温出口管5Dから流出する。
As a result, the low temperature fluid flowing in from the low
一方、図6には、熱交換器本体2から最上層の低温伝熱板202dbを取り除き、高温伝熱板202daに形成された溝等の様子が示されている。図6では、高温側外殻板3Aが示されていない。
On the other hand, FIG. 6 shows a state of a groove or the like formed in the high temperature heat transfer plate 202da by removing the uppermost low temperature heat transfer plate 202db from the heat exchanger
高温伝熱板202daには、高温流体の流路を形成する溝23A、24A、25A、26A、27Aが設けられている。溝23A、24A、25A、26A、27Aは、高温伝熱板202daの一方の面にのみ、例えば、ハーフエッチングにより形成される。溝25Aは、複数設けられ、溝26Aと、溝27Aとが複数の溝25Aを介して連通している。溝26Aは、高温入口流路21に連通し、溝27Aは、高温出口流路22に連通している。
The high-temperature heat transfer plate 202da is provided with
高温入口流路21は、溝23A及び流路20Aを介して、高温入口管5Aに連通している。高温入口管5Aには高温流体を流入させる外部配管(図示せず)が着脱可能に接続される。高温出口流路22は、溝24A及び流路20Bを介して、高温出口管5Bに連通している。高温出口管5Bには高温流体が流出する外部配管(図示せず)が着脱可能に接続される。
The high temperature
これにより、高温入口管5Aから流入した高温流体は、流路20A、溝23A、高温入口流路21、溝26A、溝25A、溝27A、高温出口流路22、溝24A、流路20Bの順に流れ、高温出口管5Bから流出する。以上説明したマイクロ流路熱交換器1は、低温流体と高温流体が同じ方向に流れる並流型であるが、本発明の積層体の適用例としては、低温流体と高温流体が対向して流れる向流型や、低温流体と高温流体が直交して流れる直交流型など、種々の形式のマイクロ流路熱交換器に適用できる。
As a result, the high-temperature fluid flowing in from the high-
このようなマイクロ流路熱交換器1によれば、接合材6がパイプ5の側面5wからスロープ状に伝熱板202bの表面202sに濡れ広がってフィレット6aが良好に形成され、ボイドの発生や接合材6の回り不足による接合(ろう付け)の不良が防止され、接合材6がパイプ5の側面5wと伝熱板202bの表面202sに密着し、接合材6によってパイプ5と強固に接合された積層体200が実現されるので、高温入口管5A、高温出口管5B、低温入口管5C、低温出口管5Dのそれぞれの接合の信頼性が向上し、さらにマイクロ流路熱交換器1の製造コストの上昇が抑えられる。
According to such a
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。各実施形態は、独立の形態とは限らず、技術的に可能な限り複合することができる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made. Each embodiment is not limited to an independent form and can be combined as technically possible as possible.
1…マイクロ流路熱交換器
2…熱交換器本体
3A…高温側外殻板
3B…低温側外殻板
5…パイプ
5A…高温入口管
5B…高温出口管
5C…低温入口管
5D…低温出口管
5w…側面
6…接合部材
6a…フィレット
20、20A、20B、20C、20D…流路
21…高温入口流路
22…高温出口流路
23…低温入口流路
24…低温出口流路
23A、24A、25A、26A、27A、23B、24B、25B…溝
51…孔
200…積層体
201d…下面
201u…上面
201w…側面
202、202a、202b、202c、202d、202e…伝熱板
202da…高温伝熱板
202db…低温伝熱板
202s…表面
500、510、511、512、520…貫通孔
510a…第1孔部
510b…第2孔部(凹部)
510ab…底部
510ac…領域部
601…加圧冶具
610…離型剤
620…ホールカッター
620a…刃
620b…ドリル
1 ... Micro flow
510ab ... Bottom 510ac ...
Claims (7)
前記積層体には、最上層の伝熱板からm枚目(m<n)の伝熱板までのm枚の伝熱板のそれぞれに積層方向に貫通する貫通孔が設けられ、
前記m枚の伝熱板のそれぞれに形成された前記貫通孔が前記積層方向に連通することにより金属部品が挿入される孔が形成され、
前記最上層の伝熱板に形成された前記貫通孔の内径が前記最上層の伝熱板以外の伝熱板に形成された前記貫通孔の内径よりも大きい
積層体。 In a laminated body formed by laminating n heat transfer plates and joining them by solid phase bonding,
The laminated body is provided with through holes penetrating in the stacking direction in each of the m heat transfer plates from the uppermost heat transfer plate to the mth (m <n) heat transfer plate.
The through holes formed in each of the m heat transfer plates communicate with each other in the stacking direction to form holes into which metal parts are inserted.
A laminate in which the inner diameter of the through hole formed in the uppermost heat transfer plate is larger than the inner diameter of the through hole formed in a heat transfer plate other than the uppermost heat transfer plate.
前記最上層の伝熱板に形成された前記貫通孔は、
第1孔部と、
前記第1孔部に連通する第2孔部と
を有し、
前記第2孔部は、前記第1孔部と、前記最上層の伝熱板から数えて2枚目の伝熱板に形成された前記貫通孔との間に位置し、
前記第1孔部の内径は、前記第2孔部の内径以下に形成されている
積層体。 The laminated body according to claim 1.
The through hole formed in the heat transfer plate of the uppermost layer is
The first hole and
It has a second hole that communicates with the first hole.
The second hole portion is located between the first hole portion and the through hole formed in the second heat transfer plate counting from the uppermost heat transfer plate.
The inner diameter of the first hole is equal to or less than the inner diameter of the second hole.
前記最上層の伝熱板から数えて2枚目の伝熱板から、前記最上層の伝熱板から数えてm枚目の伝熱板にかけて形成された貫通孔は、同じ内径を有し、
前記最上層の伝熱板から数えて(m+1)枚目の伝熱板に形成された貫通孔の内径は、前記同じ内径よりも小さい
積層体。 The laminated body according to claim 2.
The through holes formed from the second heat transfer plate counting from the uppermost heat transfer plate to the mth heat transfer plate counting from the uppermost heat transfer plate have the same inner diameter.
A laminated body in which the inner diameter of the through hole formed in the (m + 1) th heat transfer plate counting from the uppermost heat transfer plate is smaller than the same inner diameter.
前記孔に前記金属部品が挿入され、
前記金属部品の側面から前記最上層の伝熱板から数えて2枚目の伝熱板の表面にかけて、前記金属部品と前記2枚目の伝熱板とを接合する接合材によるフィレットが形成されている
積層体。 The laminated body according to claim 2 or 3.
The metal part is inserted into the hole,
From the side surface of the metal part to the surface of the second heat transfer plate counting from the uppermost heat transfer plate, a fillet made of a joining material for joining the metal part and the second heat transfer plate is formed. Laminated body.
同じ内径の第1貫通孔を有する複数の第1伝熱板を前記第1貫通孔が同心的に位置するように積層し、
底部を有し、前記第1貫通孔の内径よりも大きい内径の凹部が形成された第2伝熱板を前記凹部が前記第1貫通孔に対向し、且つ、前記凹部と前記第1貫通孔とが同心的に位置するように、前記第2伝熱板を前記複数の第1伝熱板上に積層し、
前記複数の第1伝熱板のそれぞれと前記第2伝熱板とを積層して固相接合し、
前記底部を切削して開口を形成することにより前記第2伝熱板に前記積層方向に貫通する第2貫通孔を形成し、前記第2貫通孔と前記第1貫通孔とを前記積層方向に連通させることにより、前記積層体に前記孔を形成する
積層体の製造方法。 n heat transfer plates are laminated and joined by solid-phase bonding to form m heat transfer plates from the top layer heat transfer plate to the mth (m <n) heat transfer plate. In the method for manufacturing a laminate in which holes for inserting metal parts are formed,
A plurality of first heat transfer plates having the same inner diameter of the first through holes are laminated so that the first through holes are concentrically located.
A second heat transfer plate having a bottom portion and having a recess having an inner diameter larger than the inner diameter of the first through hole is formed so that the recess faces the first through hole and the recess and the first through hole are formed. The second heat transfer plate is laminated on the plurality of first heat transfer plates so that the two heat transfer plates are concentrically located.
Each of the plurality of first heat transfer plates and the second heat transfer plate are laminated and solid-phase bonded.
By cutting the bottom portion to form an opening, a second through hole penetrating the second heat transfer plate in the stacking direction is formed, and the second through hole and the first through hole are formed in the stacking direction. A method for producing a laminated body in which the holes are formed in the laminated body by communicating with each other.
前記底部を切削して開口を形成する際、前記第1貫通孔の内径よりも大きく、前記凹部の内径以下であって、前記第1貫通孔と同心的な前記底部の領域部を除去する
積層体の製造方法。 The method for producing a laminate according to claim 5.
When the bottom portion is cut to form an opening, a laminate that is larger than the inner diameter of the first through hole, is equal to or less than the inner diameter of the recess, and is concentric with the first through hole is removed. How to make a body.
前記積層体を固相接合によって形成する際には、前記n枚の伝熱板のそれぞれを前記積層方向に加圧する加圧冶具を準備し、
前記加圧冶具と前記加圧冶具と接する伝熱板との間には、前記固相接合の後に前記積層体を前記加圧冶具から容易に取り外すための離型剤を介在させ、
前記底部を切削して開口を形成することにより、前記領域部に付着した前記離型剤を除去する
積層体の製造方法。 The method for producing a laminate according to claim 6.
When forming the laminated body by solid-phase bonding, a pressure jig for pressurizing each of the n heat transfer plates in the laminated direction is prepared.
A mold release agent for easily removing the laminate from the pressure jig is interposed between the pressure jig and the heat transfer plate in contact with the pressure jig after the solid phase bonding.
A method for producing a laminated body, which removes the mold release agent adhering to the region portion by cutting the bottom portion to form an opening.
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