JP4888422B2 - Heat transfer plate manufacturing method and heat transfer plate - Google Patents

Heat transfer plate manufacturing method and heat transfer plate Download PDF

Info

Publication number
JP4888422B2
JP4888422B2 JP2008056543A JP2008056543A JP4888422B2 JP 4888422 B2 JP4888422 B2 JP 4888422B2 JP 2008056543 A JP2008056543 A JP 2008056543A JP 2008056543 A JP2008056543 A JP 2008056543A JP 4888422 B2 JP4888422 B2 JP 4888422B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
groove
lid
plate
lid groove
heat transfer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2008056543A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2008284606A (en
Inventor
伸城 瀬尾
久司 堀
慎也 牧田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Light Metal Co Ltd
Original Assignee
Nippon Light Metal Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to JP2008056543A priority Critical patent/JP4888422B2/en
Application filed by Nippon Light Metal Co Ltd filed Critical Nippon Light Metal Co Ltd
Priority to EP08722604.9A priority patent/EP2145719B1/en
Priority to PCT/JP2008/055240 priority patent/WO2008132900A1/en
Priority to US12/595,118 priority patent/US8365408B2/en
Priority to KR1020097023670A priority patent/KR101411143B1/en
Priority to EP13185217.0A priority patent/EP2679331B1/en
Priority to CN2008800119386A priority patent/CN101657289B/en
Priority to CN2011101601098A priority patent/CN102248276B/en
Priority to TW097112783A priority patent/TW200843888A/en
Publication of JP2008284606A publication Critical patent/JP2008284606A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4888422B2 publication Critical patent/JP4888422B2/en
Priority to US13/731,229 priority patent/US8782892B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/12Elements constructed in the shape of a hollow panel, e.g. with channels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2275/00Fastening; Joining
    • F28F2275/02Fastening; Joining by using bonding materials; by embedding elements in particular materials
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2275/00Fastening; Joining
    • F28F2275/06Fastening; Joining by welding
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2275/00Fastening; Joining
    • F28F2275/06Fastening; Joining by welding
    • F28F2275/062Fastening; Joining by welding by impact pressure or friction welding

Description

本発明は、例えば熱交換器や加熱機器あるいは冷却機器などに用いられる伝熱板の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a heat transfer plate used in, for example, a heat exchanger, a heating device, a cooling device, or the like.

熱交換、加熱あるいは冷却すべき対象物に接触し又は近接して配置される伝熱板は、その本体であるベース部材に例えば高温液や冷却水などの熱媒体を循環させる熱媒体用管を挿通させて形成されている。
かかる伝熱板の製造方法としては、例えば、特許文献1に記載された方法が知られている。図10は、特許文献1に係る伝熱板を示した図であって、(a)は、斜視図、(b)は断面図である。特許文献1に係る伝熱板100は、表面に開口する断面視矩形の蓋溝106と、蓋溝106の底面に開口する凹溝108を有するベース材102と、凹溝108に挿入される熱媒体用管116と、蓋溝106に嵌合される蓋板110と、を備え、蓋溝106における両側壁105,105と蓋板110の両側面113,114とのそれぞれの突合せ面に沿って摩擦攪拌接合を施すことにより、塑性化領域W,Wが形成されている。
A heat transfer plate arranged in contact with or close to an object to be heat exchanged, heated or cooled is provided with a heat medium pipe for circulating a heat medium such as high-temperature liquid or cooling water through a base member as a main body. It is formed by insertion.
As a method for manufacturing such a heat transfer plate, for example, a method described in Patent Document 1 is known. FIG. 10 is a view showing a heat transfer plate according to Patent Document 1, in which (a) is a perspective view and (b) is a cross-sectional view. A heat transfer plate 100 according to Patent Document 1 includes a base groove 102 having a lid groove 106 having a rectangular cross-sectional view opening on the surface, a concave groove 108 opening on the bottom surface of the lid groove 106, and heat inserted into the concave groove 108. A medium pipe 116 and a lid plate 110 fitted in the lid groove 106, and along the abutting surfaces of the side walls 105, 105 and the side surfaces 113, 114 of the lid plate 110 in the lid groove 106. By performing the friction stir welding, the plasticized regions W 1 and W 2 are formed.

特開2004−314115号公報JP 2004-314115 A

図10の(b)に示すように、伝熱板100には、凹溝108と熱媒体用管116の外側面と蓋板110の下面とによって空隙部120が形成されているが、伝熱板100の内部に空隙部120が存在していると、熱媒体用管116から放熱された熱が蓋板110に伝わりにくくなるため、伝熱板100の熱交換効率が低下するという問題があった。
このような観点から、本発明は、摩擦攪拌接合により製造される伝熱板において、熱交換効率の高い伝熱板の製造方法及び熱交換効率の高い伝熱板を提供することを課題とする。
As shown in FIG. 10B, the heat transfer plate 100 has a gap 120 formed by the concave groove 108, the outer surface of the heat medium pipe 116 and the lower surface of the lid plate 110. If the gap portion 120 exists inside the plate 100, the heat radiated from the heat medium pipe 116 becomes difficult to be transmitted to the cover plate 110, and the heat exchange efficiency of the heat transfer plate 100 is reduced. It was.
From such a viewpoint, an object of the present invention is to provide a heat transfer plate manufacturing method with high heat exchange efficiency and a heat transfer plate with high heat exchange efficiency in a heat transfer plate manufactured by friction stir welding. .

このような課題を解決する本発明に係る伝熱板の製造方法は、ベース部材の表面側に開口する蓋溝の底面に形成された凹溝に、熱媒体用管を挿入する挿入工程と、前記蓋溝に蓋板を配置する蓋溝閉塞工程と、前記蓋溝の側壁と前記蓋板の側面との突合せ部に沿って回転ツールを移動させて摩擦攪拌接合を施す接合工程と、を含み、前記接合工程において、前記熱媒体用管の周囲に形成された空隙部に、摩擦熱によって流動化させた塑性流動材を流入させることを特徴とする。   The manufacturing method of the heat transfer plate according to the present invention that solves such a problem includes an insertion step of inserting a heat medium pipe into a concave groove formed on the bottom surface of the lid groove that opens on the surface side of the base member, A lid groove closing step of disposing a lid plate in the lid groove, and a joining step of performing a friction stir welding by moving a rotary tool along a butting portion between a side wall of the lid groove and a side surface of the lid plate. In the joining step, a plastic fluidized material fluidized by frictional heat is caused to flow into a gap formed around the heat medium pipe.

かかる製造方法によれば、空隙部に塑性流動材を流入させることで、空隙部を埋めることができるため、熱媒体用管とその周囲のベース部材及び蓋板との間で熱を効率よく伝達することができる。これにより、熱交換効率の高い伝熱板を製造することができ、例えば、熱媒体用管から放熱される熱を効率よく周囲のベース部材及び蓋板に伝達することができる。   According to this manufacturing method, since the gap can be filled by injecting the plastic fluid material into the gap, heat is efficiently transferred between the heat medium pipe and the surrounding base member and the cover plate. can do. Thereby, a heat transfer plate with high heat exchange efficiency can be manufactured. For example, heat radiated from the heat medium pipe can be efficiently transmitted to the surrounding base member and the cover plate.

また、本発明は、接合方法において、前記回転ツールの先端を、前記蓋溝の底面よりも深く挿入することが好ましい。また、接合方法において、前記回転ツールの先端と、前記熱媒体用管に接触する仮想鉛直面との最近接距離が1〜3mmであることが好ましい。
かかる製造方法によれば、空隙部により確実に塑性流動材を流入させることができる。
In the joining method according to the present invention, it is preferable that the tip of the rotary tool is inserted deeper than the bottom surface of the lid groove. Moreover, in the joining method, it is preferable that the closest distance between the tip of the rotary tool and the virtual vertical plane in contact with the heat medium pipe is 1 to 3 mm.
According to such a manufacturing method, the plastic fluidized material can be reliably introduced into the gap.

かかる製造方法によれば、空隙部に塑性流動材をより確実に流入させることができる。   According to this manufacturing method, the plastic fluidized material can be more surely flowed into the gap.

また、本発明は、前記接合工程後に、前記蓋溝よりも表面側に、前記蓋溝よりも幅広に形成された上蓋溝に上蓋板を配置する上蓋溝閉塞工程と、前記上蓋溝の側壁と前記上蓋板の側面との上側突合せ部に沿って回転ツールを移動させて摩擦攪拌接合を施す上蓋接合工程と、を含むことが好ましい。   The present invention also includes an upper lid groove closing step in which an upper lid plate is disposed in an upper lid groove formed wider than the lid groove on the surface side of the lid groove after the joining step, and a side wall of the upper lid groove And an upper lid joining step of performing friction stir welding by moving the rotary tool along the upper abutting portion between the upper lid plate and the side surface of the upper lid plate.

かかる製造方法によれば、請求項1に係る伝熱板の蓋板の表面側において、蓋板よりも幅広の上蓋板を用いてさらに摩擦攪拌接合を施すため、より深い位置に熱媒体用管を配置させることができる。   According to this manufacturing method, on the surface side of the cover plate of the heat transfer plate according to claim 1, since the friction stir welding is further performed using the upper cover plate wider than the cover plate, the heat medium is used at a deeper position. Tubes can be placed.

また、本発明は、表面側に開口する蓋溝と、この蓋溝の底面に開口する凹溝とを有するベース部材と、前記凹溝に挿入された熱媒体用管と、前記蓋溝に配置された蓋板と、を有し、前記蓋溝の側壁と前記蓋板の側面との突合せ部に沿って摩擦攪拌接合を施すことにより、前記熱媒体用管の周囲に形成された空隙部に、摩擦熱によって流動化された塑性流動材が流入されていることを特徴とする。   Further, the present invention provides a base member having a lid groove that opens to the front surface side, a concave groove that opens to the bottom surface of the lid groove, a heat medium pipe inserted in the concave groove, and the lid groove. A gap plate formed around the heat medium pipe by performing friction stir welding along the abutting portion between the side wall of the lid groove and the side surface of the lid plate. The plastic fluidized material fluidized by frictional heat is introduced.

かかる構成によれば、空隙部に塑性流動材を流入させ、空隙部を埋めているので、伝熱板の熱交換効率を高めることができる。   According to such a configuration, the plastic fluidized material is caused to flow into the gap and the gap is filled, so that the heat exchange efficiency of the heat transfer plate can be increased.

また、本発明は、前記蓋溝よりも表面側に、前記蓋溝よりも幅広に形成された上蓋溝を備えたベース部材と、前記上蓋溝に配置される上蓋板と、を有し、前記上蓋溝の側壁と前記上蓋板の側面との上側突合わせ部に沿って回転ツールを移動させて摩擦攪拌接合が施されていることが好ましい。   In addition, the present invention has a base member provided with an upper lid groove formed wider than the lid groove on the surface side of the lid groove, and an upper lid plate disposed in the upper lid groove, It is preferable that friction stir welding is performed by moving the rotary tool along the upper abutting portion between the side wall of the upper lid groove and the side surface of the upper lid plate.

かかる構成によれば、請求項5に係る伝熱板の表面側において、蓋板よりも幅広の上蓋板を用いてさらに摩擦攪拌接合を施すため、より深い位置に熱媒体用管を配置させることができる。   According to this configuration, on the surface side of the heat transfer plate according to claim 5, the friction stir welding is further performed using the upper lid plate wider than the lid plate, so that the heat medium pipe is disposed at a deeper position. be able to.

本発明に係る伝熱板の製造方法によれば、熱交換効率の高い伝熱板を製造することができる。また、本発明に係る伝熱板によれば、熱交換効率を高めることができる。   According to the heat transfer plate manufacturing method of the present invention, a heat transfer plate with high heat exchange efficiency can be manufactured. Moreover, according to the heat exchanger plate which concerns on this invention, heat exchange efficiency can be improved.

[第一実施形態]
本発明の最良の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図1は、第一実施形態に係る伝熱板を示した斜視図である。図2は、第一実施形態に係る伝熱板を示した分解断面図である。図3は、第一実施形態に係る伝熱板を示した断面図である。
[First embodiment]
The best embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a heat transfer plate according to the first embodiment. FIG. 2 is an exploded cross-sectional view showing the heat transfer plate according to the first embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the heat transfer plate according to the first embodiment.

第一実施形態に係る伝熱板1は、図1乃至図3に示すように、表面3及び裏面4を有する厚板形状のベース部材2と、ベース部材2の表面3に開口した蓋溝6に配置される蓋板10と、蓋溝6の底面に開口する凹溝8に挿入される熱媒体用管16とを主に備え、摩擦攪拌接合により形成された塑性化領域W,Wによって一体形成されている。さらに、伝熱板1は、図2及び図3に示すように、凹溝8と熱媒体用管16の外側面と蓋板10の下面12とで形成された空隙部Pに、塑性流動材Qが流入されている。 As shown in FIGS. 1 to 3, the heat transfer plate 1 according to the first embodiment includes a thick plate-shaped base member 2 having a front surface 3 and a back surface 4, and a lid groove 6 opened on the front surface 3 of the base member 2. And the plasticizing regions W 1 and W 2 formed by friction stir welding, mainly including a cover plate 10 disposed on the bottom surface of the cover groove 6 and a heat medium pipe 16 inserted into the concave groove 8 opened in the bottom surface of the cover groove 6. Are integrally formed. Further, as shown in FIGS. 2 and 3, the heat transfer plate 1 has a plastic fluidized material in a gap P formed by the concave groove 8, the outer surface of the heat medium pipe 16 and the lower surface 12 of the lid plate 10. Q is flowing in.

ベース部材2は、図2に示すように、熱媒体用管16に流れる熱媒体の熱を外部に伝達させる役割、あるいは、外部の熱を熱媒体用管16に流れる熱媒体に伝達させる役割を果たすものである。ベース部材2の表面3には、蓋溝6が凹設されており、蓋溝6の底面の中央には、蓋溝6よりも幅狭の凹溝8が凹設されている。蓋溝6は、蓋板10が配置される部分であって、長手方向に亘って連続して形成されている。蓋溝6は、断面視矩形を呈し、蓋溝6の底面から垂直に立ち上がる側壁5a,5bを備えている。凹溝8は、熱媒体用管16が挿入される部分であって、長手方向に亘って連続して形成されている。凹溝8は、上方が開口した断面視U字状の溝であって、下端には半円形の曲面7が形成されている。凹溝8の開口部分の幅は、図3に示すように、曲面7の直径と略同等の幅Aで形成されている。また、蓋溝6の幅は、溝幅E、凹溝8の深さは、深さCで形成されているものとする。なお、ベース部材2は、例えば、アルミニウム合金(JIS:A6061)で形成されている。   As shown in FIG. 2, the base member 2 has a role of transmitting heat of the heat medium flowing through the heat medium pipe 16 to the outside, or a role of transferring external heat to the heat medium flowing through the heat medium pipe 16. To fulfill. A cover groove 6 is formed in the surface 3 of the base member 2, and a groove 8 narrower than the cover groove 6 is formed in the center of the bottom surface of the cover groove 6. The lid groove 6 is a portion where the lid plate 10 is disposed, and is continuously formed in the longitudinal direction. The lid groove 6 has a rectangular shape in cross section, and includes side walls 5 a and 5 b that rise vertically from the bottom surface of the lid groove 6. The concave groove 8 is a portion into which the heat medium pipe 16 is inserted, and is continuously formed in the longitudinal direction. The concave groove 8 is a U-shaped groove with an upper opening, and a semicircular curved surface 7 is formed at the lower end. As shown in FIG. 3, the width of the opening portion of the concave groove 8 is formed with a width A substantially equal to the diameter of the curved surface 7. Further, it is assumed that the lid groove 6 is formed with a groove width E and the groove 8 is formed with a depth C. The base member 2 is made of, for example, an aluminum alloy (JIS: A6061).

蓋板10は、図2及び図3に示すように、前記同様のアルミニウム合金からなり、ベース部材2の蓋溝6の断面と略同じ矩形断面を形成する上面11、下面12、側面13a及び側面13bを有する。また、蓋板10の厚みは、蓋厚Fで形成されている。
蓋板10は、図3に示すように、蓋溝6に配置されている。蓋板10の側面13a,13bは、蓋溝6の側壁5a,5bと面接触するか又は微細な隙間をあけて対向する。ここで、側面13aと側壁5aとの突合せ面を以下、突合せ部Vとする。また、側面13bと側壁5bとの突合せ面を以下、突合せ部Vとする。
2 and 3, the lid plate 10 is made of the same aluminum alloy as described above, and has an upper surface 11, a lower surface 12, a side surface 13a, and a side surface that form a rectangular section substantially the same as the section of the lid groove 6 of the base member 2. 13b. The lid plate 10 is formed with a lid thickness F.
The lid plate 10 is disposed in the lid groove 6 as shown in FIG. The side surfaces 13a and 13b of the lid plate 10 are in surface contact with the side walls 5a and 5b of the lid groove 6 or face each other with a fine gap. Here, below the abutting faces of the side surface 13a and the side walls 5a, and butt portion V 1. Moreover, following the abutting faces of the side face 13b and the sidewall 5b, the butt portion V 2.

熱媒体用管16は、図2に示すように、断面視円形の中空部18を有する円筒管である。ここで、以下熱媒体用管16の外径は外径B、管厚は肉厚Dで形成されるものとする。
熱媒体用管16の外径Bは、凹溝8の幅Aと略同等に形成されており、図3に示すように、熱媒体用管16の下半部と凹溝8の曲面7とが面接触する。熱媒体用管16の上端は、蓋板10の下面12と接触部16aで線接触する。熱媒体用管16は、中空部18に例えば高温液、高温ガスなどの熱媒体を循環させて、ベース部材2および蓋板10に熱を伝達させる部材、あるいは中空部18に例えば冷却水、冷却ガスなどの熱媒体を循環させて、ベース部材2および蓋板10から熱を伝達される部材である。また、熱媒体用管16の中空部18に、例えばヒーターを通して、ヒーターから発生する熱をベース部材2および蓋板10に伝達させる部材として利用してもよい。
As shown in FIG. 2, the heat medium pipe 16 is a cylindrical pipe having a hollow portion 18 having a circular cross section. Here, it is assumed that the heat medium pipe 16 is formed with an outer diameter B and a tube thickness D.
The outer diameter B of the heat medium pipe 16 is formed substantially equal to the width A of the concave groove 8, and as shown in FIG. 3, the lower half of the heat medium pipe 16 and the curved surface 7 of the concave groove 8 Makes surface contact. The upper end of the heat medium pipe 16 is in line contact with the lower surface 12 of the cover plate 10 at the contact portion 16a. The heat medium pipe 16 is a member that circulates a heat medium such as a high-temperature liquid or a high-temperature gas in the hollow portion 18 to transmit heat to the base member 2 and the cover plate 10, or a cooling water or a cooling member in the hollow portion 18. This is a member that circulates a heat medium such as gas and transfers heat from the base member 2 and the cover plate 10. Moreover, you may utilize as a member which transmits the heat which generate | occur | produces from a heater to the base member 2 and the cover board 10, for example through a hollow part 18 of the pipe | tube 16 for heat-medium.

熱媒体用管16は、第一実施形態においては、例えば、外径Bが12.0mm、管の肉厚Dが1.0mmに形成されている。なお、第一実施形態においては、熱媒体用管16は、断面視円形としたが、断面視角形であってもよい。また、熱媒体用管16は、第一実施形態においては、銅管を用いたが、他の材料の管を用いてもよい。   In the first embodiment, for example, the heat medium pipe 16 has an outer diameter B of 12.0 mm and a pipe thickness D of 1.0 mm. In the first embodiment, the heat medium pipe 16 is circular in cross section, but may be square in cross section. Moreover, although the copper pipe was used for the heat medium pipe 16 in the first embodiment, a pipe made of another material may be used.

なお、第一実施形態においては、凹溝8と熱媒体用管16の下半部を面接触させ、かつ、熱媒体用管16の上端と蓋板10の下面12とを線接触させたが、これに限定されるものではない。例えば、凹溝8の深さCと外径Bとを、B<C<1.2Bの範囲で形成してもよい。また、凹溝8の幅Aと熱媒体用管16の外径Bとを、B<A<1.1Bの範囲で形成してもよい。   In the first embodiment, the concave groove 8 and the lower half of the heat medium pipe 16 are brought into surface contact, and the upper end of the heat medium pipe 16 and the lower surface 12 of the cover plate 10 are brought into line contact. However, the present invention is not limited to this. For example, the depth C and the outer diameter B of the concave groove 8 may be formed in a range of B <C <1.2B. Further, the width A of the concave groove 8 and the outer diameter B of the heat medium pipe 16 may be formed in a range of B <A <1.1B.

空隙部Pは、図2及び図3に示すように、熱媒体用管16と凹溝8と蓋板10の下面12とにより囲まれた空間である。第一実施形態においては、熱媒体用管16の上端と蓋板10の下面12とが、接触部16aで接触しているので、接触部16aを隔てて、二つの空隙部P,Pが形成されている。
なお、空隙部Pは、凹溝8、熱媒体用管16の形状等に基づいて適宜決定されるものであり、前記した形態に限定されるものではない。
As shown in FIGS. 2 and 3, the gap P is a space surrounded by the heat medium pipe 16, the groove 8, and the lower surface 12 of the lid plate 10. In the first embodiment, since the upper end of the heat medium pipe 16 and the lower surface 12 of the cover plate 10 are in contact with each other at the contact portion 16a, the two gap portions P 1 and P 2 are separated by the contact portion 16a. Is formed.
In addition, the space | gap part P is suitably determined based on the shape of the ditch | groove 8, the heat medium pipe | tube 16, etc., and is not limited to an above described form.

塑性化領域W,Wは、図2及び図3に示すように、突合せ部V,Vに摩擦攪拌接合を施した際に、ベース部材2及び蓋板10の一部が塑性流動して一体化された領域である。なお、塑性化領域とは、回転ツールの摩擦熱によって加熱されて現に塑性化している状態と、回転ツールが通り過ぎて常温に戻った状態の両方を含むこととする。塑性化領域W,Wは、図3においては、ハッチング部分で示す。
即ち、突合せ部V,Vに沿って、後記する回転ツールを用いて摩擦攪拌接合を施すと、突合せ部V,Vの周辺にかかるベース部材2及び蓋板10の金属材料が、回転ツールの摩擦熱により流動化する。この際、流動化した金属材料(塑性流動材Q)は、空隙部P,Pに流入して隙間を埋めるとともに、硬化してベース部材2と蓋板10とを接合する。
As shown in FIGS. 2 and 3, the plasticized regions W 1 and W 2 are formed such that a part of the base member 2 and the cover plate 10 is plastically flowed when friction stir welding is performed on the butted portions V 1 and V 2. It is an integrated area. Note that the plasticizing region includes both a state in which the rotating tool is heated by frictional heat and is actually plasticized, and a state in which the rotating tool passes and returns to room temperature. The plasticized regions W 1 and W 2 are indicated by hatched portions in FIG.
That is, along the butt portion V 1, V 2, when subjected to friction stir welding using a rotary tool to be described later, the metallic material of the base member 2 and the cover plate 10 according to the periphery of the butted portion V 1, V 2 are, Fluidized by frictional heat of rotating tool. At this time, the fluidized metal material (plastic fluid Q) flows into the gaps P 1 and P 2 to fill the gaps and hardens to join the base member 2 and the lid plate 10.

摩擦攪拌接合を行う際には、空隙部Pの形状や大きさ等に基づいて、回転ツールの押し込み量及び挿入位置等を設定することにより、空隙部Pに塑性流動材Qを好適に流入させることができる。つまり、熱媒体用管16がつぶれない程度に、回転ツールを近接させて、空隙部Pに塑性流動材Qが隙間なく流入させることが好ましい。回転ツールの押し込み量等については、後記する。   When performing friction stir welding, the plastic fluidized material Q is preferably allowed to flow into the gap P by setting the pushing amount and insertion position of the rotary tool based on the shape and size of the gap P. be able to. That is, it is preferable that the plastic fluid material Q flows into the gap portion P without gaps by bringing the rotary tool close to the heat medium pipe 16 so as not to collapse. The pushing amount of the rotary tool will be described later.

以上のような伝熱板1によれば、ベース部材2と蓋板10とが、塑性化領域W,Wにおいて、両者の金属材料が摩擦攪拌接合により塑性流動化されるとともに、流動化された塑性流動材Qが空隙部Pに流入されている。これにより、ベース部材2と蓋板10とを接合するとともに、空隙部Pを埋めることができる。また、摩擦攪拌接合の際に、熱媒体用管16は、後記する回転ツールのツール本体(ショルダ)の底面によって加圧されるので、凹溝8の曲面7と面接触させることができる。これにより、熱媒体用管16中を循環する熱媒体からの熱をベース部材2及び蓋板10に、あるいは、ベース部材2及び蓋板10の熱を熱媒体に効率よく伝達することができる。 According to the heat transfer plate 1 as described above, the base member 2 and the cover plate 10 are plasticized and fluidized by friction stir welding in the plasticizing regions W 1 and W 2 . The plastic fluidized material Q is introduced into the gap P. Thereby, while joining the base member 2 and the cover board 10, the space | gap part P can be filled up. Further, during the friction stir welding, the heat medium tube 16 is pressed by the bottom surface of the tool body (shoulder) of the rotary tool described later, and therefore can be brought into surface contact with the curved surface 7 of the groove 8. Thereby, the heat from the heat medium circulating through the heat medium pipe 16 can be efficiently transmitted to the base member 2 and the cover plate 10, or the heat of the base member 2 and the cover plate 10 can be efficiently transmitted to the heat medium.

次に、伝熱板1の製造方法について、図4を用いて説明する。図4は、第一実施形態に係る伝熱板の製造方法を示した断面図であって、(a)は、エンドミル工程及び切削工程を示した図であり、(b)は、パイプを挿入した挿入工程を示した図であり、(c)は、蓋溝閉塞工程を示した図であり、(d)は、接合工程を示した図であり、(e)は、完成図である。   Next, the manufacturing method of the heat exchanger plate 1 is demonstrated using FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a heat transfer plate according to the first embodiment, wherein (a) is a view showing an end mill process and a cutting process, and (b) is a pipe insertion process. (C) is a figure showing a lid groove closing process, (d) is a figure showing a joining process, and (e) is a completed figure.

第一実施形態に係る伝熱板の製造方法は、ベース部材2を形成するエンドミル工程及び切削工程と、ベース部材2に形成された凹溝8に熱媒体用管16を挿入する挿入工程と、蓋溝6に蓋板10を配置する蓋溝閉塞工程と、突合せ部V,Vに沿って回転ツール20を移動させて摩擦攪拌接合を施す接合工程とを含むものである。 The heat transfer plate manufacturing method according to the first embodiment includes an end mill process and a cutting process for forming the base member 2, an insertion process for inserting the heat medium pipe 16 into the concave groove 8 formed in the base member 2, and This includes a lid groove closing step of disposing the lid plate 10 in the lid groove 6 and a joining step of moving the rotary tool 20 along the butted portions V 1 and V 2 to perform friction stir welding.

(エンドミル工程及び切削工程)
まず、図4の(a)に示すように、公知のエンドミル加工により、厚板部材に蓋溝6を形成する。そして、蓋溝6の底面に、切削加工等により半円形断面を備えた凹溝8を形成する。これにより、蓋溝6と、蓋溝6の底面に開口された凹溝8を備えたベース部材2が形成される。凹溝8は、下半部に断面半円形の曲面7を備えており、曲面7の上端から一定の幅で上方に向けて開口されている。
なお、ベース部材2を第一実施形態においてはエンドミル加工及び切削加工により形成したが、アルミニウム合金の押し出し形材を用いてもよい。
(End mill process and cutting process)
First, as shown in FIG. 4A, the lid groove 6 is formed in the thick plate member by a known end mill process. Then, a concave groove 8 having a semicircular cross section is formed on the bottom surface of the lid groove 6 by cutting or the like. Thereby, the base member 2 provided with the cover groove 6 and the concave groove 8 opened in the bottom face of the cover groove 6 is formed. The concave groove 8 is provided with a curved surface 7 having a semicircular cross section in the lower half, and is opened upward with a certain width from the upper end of the curved surface 7.
Although the base member 2 is formed by end milling and cutting in the first embodiment, an extruded shape of an aluminum alloy may be used.

(挿入工程)
次に、図4の(b)に示すように、凹溝8に熱媒体用管16を挿入する。熱媒体用管16の下半部は、凹溝8の下半分を形成する曲面7と面接触する。
(Insertion process)
Next, as shown in FIG. 4B, the heat medium pipe 16 is inserted into the groove 8. The lower half of the heat medium pipe 16 is in surface contact with the curved surface 7 that forms the lower half of the groove 8.

(蓋溝閉塞工程)
次に、図4の(c)に示すように、ベース部材2の蓋溝6内に、アルミニウム合金からなる蓋板10を配置する。この際、蓋板10の下面12と熱媒体用管16の上端が線接触すると共に、蓋板10の上面11が、ベース部材2の表面3と面一なる。また、蓋溝6の側壁5a,5b(図4の(a)参照)と蓋板10の側面13a,13bによって突合せ部V,Vが形成される。
(Cover groove closing process)
Next, as shown in FIG. 4C, a lid plate 10 made of an aluminum alloy is disposed in the lid groove 6 of the base member 2. At this time, the lower surface 12 of the cover plate 10 and the upper end of the heat medium pipe 16 are in line contact, and the upper surface 11 of the cover plate 10 is flush with the surface 3 of the base member 2. Moreover, butted portions V 1 and V 2 are formed by the side walls 5 a and 5 b (see FIG. 4A) of the lid groove 6 and the side surfaces 13 a and 13 b of the lid plate 10.

(接合工程)
次に、図4の(d)に示すように、突合せ部V,Vに沿って、摩擦攪拌接合を施す。摩擦攪拌接合は、公知の回転ツール20を用いて行う。
回転ツール20は、例えば、工具鋼からなり、円柱形のツール本体22と、その底面24の中心部から同心軸で垂下するピン26とを有する。ピン26は、先端に向けて幅狭となるテーパ状に形成されている。なお、ピン26の周面には、その軸方向に沿って図示しない複数の小溝や径方向に沿ったネジ溝が形成されていてもよい。
(Joining process)
Next, as shown in FIG. 4D, friction stir welding is performed along the butted portions V 1 and V 2 . Friction stir welding is performed using a known rotary tool 20.
The rotary tool 20 is made of, for example, tool steel and includes a cylindrical tool body 22 and a pin 26 that hangs down from the center of the bottom surface 24 on a concentric axis. The pin 26 is formed in a tapered shape that becomes narrower toward the tip. A plurality of small grooves (not shown) and screw grooves along the radial direction may be formed on the peripheral surface of the pin 26 along the axial direction.

ここで、図5は、第一実施形態に係る伝熱板と回転ツールとの位置関係を示した模式断面図である。例えば、回転ツール20は、ツール本体22の直径が6〜22mm、ピン26の長さが3〜10mm、ピン26の先端の直径が2〜8mmである。また、回転ツール20の回転数は、50〜1500rpm、送り速度は、0.05〜2m/分であり、回転ツール20の軸方向に加える押し込み力は、1kN〜20kNである。ここで、図5に示すように、ピン26の長さをピンの長さGとし、また、回転ツール20を押し込んだ時に、ベース部材2の表面3から回転ツール20の底面24までの距離(押し込み量)を押し込み量Hとする。また、熱媒体用管16の仮想鉛直面とピン26の先端までの最近接距離をオフセット量Iとする。なお、前記した回転ツール20の形状等はあくまで例示であって、限定されるものではない。   Here, FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the positional relationship between the heat transfer plate and the rotary tool according to the first embodiment. For example, the rotary tool 20 has a tool body 22 with a diameter of 6 to 22 mm, a pin 26 with a length of 3 to 10 mm, and a pin 26 with a tip with a diameter of 2 to 8 mm. The rotational speed of the rotary tool 20 is 50 to 1500 rpm, the feed rate is 0.05 to 2 m / min, and the pushing force applied in the axial direction of the rotary tool 20 is 1 kN to 20 kN. Here, as shown in FIG. 5, the length of the pin 26 is the pin length G, and when the rotary tool 20 is pushed in, the distance from the surface 3 of the base member 2 to the bottom surface 24 of the rotary tool 20 ( The push amount) is defined as a push amount H. The closest distance between the virtual vertical plane of the heat medium pipe 16 and the tip of the pin 26 is defined as an offset amount I. Note that the shape and the like of the rotary tool 20 described above are merely examples, and are not limited.

接合工程では、ベース部材2及び蓋板10を図示しない冶具により拘束した状態で、各突合せ部V,Vに高速回転する回転ツール20を押し込み、突合せ部V,Vに沿って移動させる。高速回転するピン26により、その周囲のベース部材2及び蓋板10のアルミニウム合金材料は、摩擦熱によって加熱され流動化する。そして、この流動した物質(塑性流動材Q)が、空隙部Pに流入する。即ち、流動化された塑性流動材Qは、回転ツール20のツール本体22の底面24の押込み力によって、空隙部Pへと押し出されて流入する。 In the bonding step, in a state of being constrained by a jig not shown the base member 2 and the cover plate 10, pushing the rotating tool 20 rotating at a high speed to the respective butt portions V 1, V 2, along the butt portion V 1, V 2 moves Let By the pin 26 rotating at high speed, the surrounding base member 2 and the aluminum alloy material of the cover plate 10 are heated and fluidized by frictional heat. Then, the fluidized material (plastic fluid material Q) flows into the gap P. That is, the fluidized plastic fluid material Q is pushed out and flows into the gap P by the pushing force of the bottom surface 24 of the tool body 22 of the rotary tool 20.

ここで、回転ツール20の押込み量H(押し込み長)は、ツール本体22が押し退ける蓋板10の金属の体積が、熱媒体用管16の周囲の一方の空隙部Pの体積、および塑性化領域W,Wの幅方向両側に発生するバリの体積との和と同等になるように設定することが好ましい。
なお、接合工程後に、塑性化領域W,Wの幅方向両側に発生したバリを切削除去したり、面削加工したりして表面を平滑に形成したりしてもよい。
Here, the pushing amount H (pushing length) of the rotary tool 20 is such that the metal volume of the cover plate 10 from which the tool main body 22 is pushed away is the volume of one void portion P around the heat medium pipe 16 and the plasticizing region. It is preferable to set so as to be equivalent to the sum of the burrs generated on both sides of W 1 and W 2 in the width direction.
Note that, after the joining step, the burrs generated on both sides in the width direction of the plasticized regions W 1 and W 2 may be removed by cutting or face-cutting to form a smooth surface.

以上説明した伝熱板の製造方法によれば、突合せ部V,Vに沿って塑性化領域W,Wが形成され、ベース部材2と蓋板10とで、熱媒体用管16が密閉される。さらに、空隙部Pに塑性流動材Qが流入されて空隙部Pが充填されるため、熱交換効率の高い伝熱板を形成することができる。蓋板10の厚さ、回転ツール20の押し込み量等は実施例で詳述する。 According to the heat transfer plate manufacturing method described above, the plasticized regions W 1 and W 2 are formed along the butted portions V 1 and V 2 , and the heat medium pipe 16 is formed by the base member 2 and the cover plate 10. Is sealed. Furthermore, since the plastic fluidized material Q flows into the gap P and fills the gap P, a heat transfer plate with high heat exchange efficiency can be formed. The thickness of the cover plate 10 and the amount of pressing of the rotary tool 20 will be described in detail in the embodiments.

図6は、第一実施形態に係る伝熱板を用いた伝熱ユニットを示した平面図である。
伝熱板1は、例えば、図6に示すように、複数の伝熱板1を連結して伝熱ユニット90を形成して使用される。伝熱ユニット90は、複数の伝熱板1をベース部材2の短手方向に並設し、各ベース部材2の長手方向の両端から突出した熱媒体用管16を平面視U字状の連結パイプ91で連結して形成される。このような、伝熱ユニット90によれば、一の連通した熱媒体用管96が形成されているため、熱媒体用管96に熱媒体を流通させることにより、ベース部材2及び蓋板10に接触又は近接する図示しない対象物を迅速に冷却又は加熱することができる。
FIG. 6 is a plan view showing a heat transfer unit using the heat transfer plate according to the first embodiment.
As shown in FIG. 6, for example, the heat transfer plate 1 is used by connecting a plurality of heat transfer plates 1 to form a heat transfer unit 90. The heat transfer unit 90 includes a plurality of heat transfer plates 1 arranged in parallel in the short direction of the base member 2, and the heat medium pipes 16 protruding from both ends in the longitudinal direction of the base members 2 are connected in a U shape in plan view. It is formed by connecting with a pipe 91. According to such a heat transfer unit 90, since one heat medium pipe 96 is formed, the heat medium is circulated through the heat medium pipe 96, so that the base member 2 and the cover plate 10 can be connected. An object (not shown) in contact with or in close proximity can be quickly cooled or heated.

なお、伝熱板1の連結方法は、あくまで例示であって他の連結方法によって伝熱ユニットを形成してもよい。また、伝熱ユニット90においては、連結パイプ91が伝熱板1の外部に露出しているが、熱媒体用管16をS字状に形成して熱媒体用管16が伝熱板1の内部に納まるように形成してもよい。   In addition, the connection method of the heat exchanger plate 1 is an illustration to the last, and you may form a heat transfer unit with another connection method. Further, in the heat transfer unit 90, the connection pipe 91 is exposed to the outside of the heat transfer plate 1, but the heat medium pipe 16 is formed in an S shape so that the heat medium pipe 16 is the heat transfer plate 1. You may form so that it may fit inside.

[第二実施形態]
次に、第二実施形態に係る伝熱板について説明する。図7は、第二実施形態に係る伝熱板を示した分解断面図である。図8は、第二実施形態に係る伝熱板を示した断面図である。
図8に示す第二実施形態に係る伝熱板31は、前記した伝熱板1と略同等の構造を内包し、蓋板10の表面側にさらに上蓋板40を配置して、摩擦攪拌接合を施して接合した点で第一実施形態と相違する。
なお、前記した伝熱板1と同等の構造を以下、下蓋部Mともいう。また、第一実施形態に係る伝熱板1と重複する部材については、同等の符号を付し、重複する説明は省略する。
[Second Embodiment]
Next, the heat transfer plate according to the second embodiment will be described. FIG. 7 is an exploded sectional view showing a heat transfer plate according to the second embodiment. FIG. 8 is a cross-sectional view showing a heat transfer plate according to the second embodiment.
A heat transfer plate 31 according to the second embodiment shown in FIG. 8 includes a structure substantially equivalent to the above-described heat transfer plate 1, and an upper lid plate 40 is further arranged on the surface side of the lid plate 10 to friction stir. It differs from 1st embodiment by the point which gave and joined.
In addition, the structure equivalent to the above-described heat transfer plate 1 is also referred to as a lower lid portion M below. Moreover, about the member which overlaps with the heat exchanger plate 1 which concerns on 1st embodiment, an equivalent code | symbol is attached | subjected and the overlapping description is abbreviate | omitted.

伝熱板31は、ベース部材32と、凹溝8に挿入された熱媒体用管16と、蓋板10と、蓋板10の表面側に配置された上蓋板40とを有し、塑性化領域W〜Wで摩擦攪拌接合により一体化されている。
ベース部材32は、図7及び図8に示すように、例えばアルミニウム合金からなり、ベース部材32の表面33に、長手方向に亘って形成された上蓋溝36と、上蓋溝36の底面35cに長手方向に亘って連続して形成された蓋溝6と、蓋溝6の底面に長手方向に亘って形成された凹溝8とを有する。上蓋溝36は、断面視矩形を呈し、底面35cから垂直に立ち上がる側壁35a,35bを備えている。上蓋溝36の幅は、蓋溝6の幅よりも大きく形成されている。
The heat transfer plate 31 includes a base member 32, a heat medium pipe 16 inserted into the concave groove 8, a lid plate 10, and an upper lid plate 40 disposed on the surface side of the lid plate 10, and is plastic. The integrated regions W 1 to W 4 are integrated by friction stir welding.
As shown in FIGS. 7 and 8, the base member 32 is made of, for example, an aluminum alloy, and has a top cover groove 36 formed in the longitudinal direction on the surface 33 of the base member 32 and a bottom surface 35 c of the top cover groove 36. It has the cover groove | channel 6 formed continuously over the direction, and the ditch | groove 8 formed in the bottom face of the cover groove | channel 6 over the longitudinal direction. The upper lid groove 36 has a rectangular shape in a sectional view and includes side walls 35a and 35b that rise vertically from the bottom surface 35c. The width of the upper lid groove 36 is formed larger than the width of the lid groove 6.

図7に示すように、ベース部材32の下部に形成された凹溝8には、熱媒体用管16が挿入されており、蓋板10によって閉塞され、摩擦攪拌接合により塑性化領域W,Wで接合されている。即ち、ベース部材32の内部に形成された下蓋部Mは、第一実施形態に係る伝熱板1と略同等に形成されている。 As shown in FIG. 7, the heat medium pipe 16 is inserted into the groove 8 formed in the lower part of the base member 32, is closed by the cover plate 10, and is plasticized region W 1 , by friction stir welding. Joined with W 2 . That is, the lower lid portion M formed inside the base member 32 is formed substantially equivalent to the heat transfer plate 1 according to the first embodiment.

なお、上蓋溝36の底面35cには、摩擦攪拌接合を行ったことにより、段差(溝)やバリが発生している可能性がある。したがって、例えば塑性化領域W,Wの表面を基準に、上蓋溝36の底面35cに面削加工を施して平滑に形成することが好ましい。これにより、上蓋板40の下面42と、面削後の上蓋溝36の底面とを隙間なく配置することができる。 Note that a step (groove) or a burr may be generated on the bottom surface 35c of the upper lid groove 36 due to the friction stir welding. Therefore, for example, it is preferable that the bottom surface 35c of the upper cover groove 36 is chamfered and formed smoothly with reference to the surfaces of the plasticized regions W 1 and W 2 . Thereby, the lower surface 42 of the upper cover board 40 and the bottom face of the upper cover groove | channel 36 after chamfering can be arrange | positioned without gap.

上蓋板40は、図7及び図8に示すように、例えば、アルミニウム合金からなり、上蓋溝36の断面と略同じ矩形断面を形成し、下面42から垂直に形成された側面43a及び側面43bとを有する。上蓋板40は、上蓋溝36に嵌合される。即ち、上蓋板40の側面43a,43bは、上蓋溝36の側壁35a,35bと面接触されるか又は微細な隙間をあけて配置されている。ここで、側面43aと側壁35aとの突合せ面を以下、上側突合せ部Vとする。また、側面43bと側壁35bとの突合せ面を以下、上側突合せ部Vとする。上側突合せ部V,Vは、摩擦攪拌接合により、塑性化領域W,Wで一体化されている。 As shown in FIGS. 7 and 8, the upper lid plate 40 is made of, for example, an aluminum alloy, has a rectangular cross section substantially the same as the cross section of the upper lid groove 36, and has side surfaces 43 a and side surfaces 43 b formed vertically from the lower surface 42. And have. The upper lid plate 40 is fitted in the upper lid groove 36. That is, the side surfaces 43 a and 43 b of the upper lid plate 40 are in surface contact with the side walls 35 a and 35 b of the upper lid groove 36 or are arranged with a fine gap. Here, below the abutting faces of the side surface 43a and the side wall 35a, and the upper butt portions V 3. Moreover, following the abutting faces of the side face 43b and the sidewall 35b, and upper butt portion V 4. The upper butt portions V 3 and V 4 are integrated in the plasticized regions W 3 and W 4 by friction stir welding.

伝熱板31の製造方法は、伝熱板1と同等の製造方法により、ベース部材32の下部に下蓋部Mを形成した後、上蓋溝36の底面35cを面削する面削工程と、上蓋板40を配置する上蓋溝閉塞工程と、上側突合せ部V,Vに沿って摩擦攪拌接合を施す上蓋接合工程を含むものである。 The manufacturing method of the heat transfer plate 31 includes a chamfering step of chamfering the bottom surface 35c of the upper cover groove 36 after forming the lower lid portion M on the lower portion of the base member 32 by a manufacturing method equivalent to the heat transfer plate 1. It includes an upper lid groove closing step in which the upper lid plate 40 is disposed and an upper lid joining step in which friction stir welding is performed along the upper butt portions V 3 and V 4 .

面削工程は、上蓋溝36の底面35cに形成された段差(溝)やバリを切削除去して、底面35cを平滑にする工程である。   The chamfering step is a step of smoothing the bottom surface 35c by cutting and removing steps (grooves) and burrs formed on the bottom surface 35c of the upper lid groove 36.

上蓋溝閉塞工程では、面削工程をした後、上蓋溝36の底面に上蓋板40を配置する。面削工程を行ったことにより、上蓋板40の下面42と、上蓋溝36の底面とを隙間なく配置することができる。   In the upper lid groove closing step, the upper lid plate 40 is disposed on the bottom surface of the upper lid groove 36 after the chamfering step. By performing the chamfering step, the lower surface 42 of the upper lid plate 40 and the bottom surface of the upper lid groove 36 can be arranged without a gap.

上蓋接合工程は、上側突合せ部V,Vに沿って回転ツール20を移動させて摩擦攪拌接合を施す。上蓋接合工程における回転ツール20の埋設深さは、ピン26(図5参照)の長さG及び上蓋板40の厚みFを考慮して適宜設定すればよい。 In the upper lid joining step, the rotary tool 20 is moved along the upper butting portions V 3 and V 4 to perform friction stir welding. What is necessary is just to set suitably the embedding depth of the rotary tool 20 in an upper cover joining process in consideration of the length G of the pin 26 (refer FIG. 5) and the thickness F of the upper cover board 40. FIG.

実施形態に係る伝熱板31によれば、下蓋部Mの上方にさらに上蓋板40を配置して、摩擦攪拌接合を施すことにより、より深い位置に熱媒体用管16を配置させることができる。   According to the heat transfer plate 31 according to the embodiment, the upper cover plate 40 is further disposed above the lower cover portion M, and the heat medium pipe 16 is disposed at a deeper position by performing friction stir welding. Can do.

以上、本発明に係る実施形態について説明したが、これに限定されるものではなく本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、適宜変更が可能である。例えば、前記した実施形態においては、蓋板10及び上蓋板40は、ベース部材2,32の上面側に配置したが、下面側に配置させてもよい。   The embodiment according to the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to this, and can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the cover plate 10 and the upper cover plate 40 are disposed on the upper surface side of the base members 2 and 32, but may be disposed on the lower surface side.

ここで、本発明の伝熱板の実施例1及び実施例2について説明する。伝熱板を構成する各要素の寸法については、図2及び図4を適宜参照する。実施例1及び実施例2は、表1に示すように、熱媒体用管(銅管ともいう)の外径B、銅管の肉厚D、蓋板の溝幅E及び蓋板の蓋厚Fについて、2種類の前提条件を設定したうえで、回転ツールのピンの長さG、押込み量H及びオフセット量Iをパラメータとして試験を行い、各条件の接合状態を目視して判定した。摩擦攪拌接合の際のピンの回転数は、700rpm、接合速度(送り速度)は、300mm/分とした。   Here, Example 1 and Example 2 of the heat transfer plate of the present invention will be described. 2 and 4 are appropriately referred to for the dimensions of the elements constituting the heat transfer plate. In Example 1 and Example 2, as shown in Table 1, the outer diameter B of the heat medium pipe (also referred to as a copper pipe), the thickness D of the copper pipe, the groove width E of the lid plate, and the lid thickness of the lid plate Regarding F, after setting two kinds of preconditions, a test was performed using the pin length G, the push-in amount H, and the offset amount I of the rotary tool as parameters, and the joining state of each condition was visually determined. The number of rotations of the pin during friction stir welding was 700 rpm, and the joining speed (feeding speed) was 300 mm / min.

実施例1は、表1に示すように、前提条件を銅管の外径B:12.7mm、銅管の肉厚D:1.0mm、蓋板の溝幅E:13.0mm、蓋板の蓋厚F:6.0mmとしたうえで、表2に示すように、ピンの長さG、押込み量H、オフセット量Iをそれぞれパラメータとして試験を行った。試験の各条件は、ピンの長さG及び押込み量Hによって条件1〜条件5とし、さらに、オフセット量Iによって条件a〜条件dと分類した。   In Example 1, as shown in Table 1, the preconditions are the outer diameter B of the copper tube: 12.7 mm, the thickness D of the copper tube: 1.0 mm, the groove width E of the cover plate: 13.0 mm, the cover plate The lid thickness F was 6.0 mm, and the test was conducted using the pin length G, the push-in amount H, and the offset amount I as parameters, as shown in Table 2. Each test condition was classified as condition 1 to condition 5 according to the pin length G and push-in amount H, and further classified as condition a to condition d according to the offset amount I.

Figure 0004888422
Figure 0004888422

Figure 0004888422
Figure 0004888422

表2に示す項目の「接合状態」は、伝熱板を断面視した状態で、熱媒体用管の周囲の隙間(空隙部P)と熱媒体用管の潰れ具合を目視して観察し、隙間が極小で管潰れもない状態を「◎」とし、やや隙間があるが管潰れがない状態を「○」とし、隙間はないが管潰れがある状態を「△」とし、隙間が多い状態を「×」とした。   The “joining state” of the items shown in Table 2 is a state in which the heat transfer plate is viewed in cross section, and visually observes and observes the clearance around the heat medium pipe (gap part P) and the collapse state of the heat medium pipe, A state where the gap is very small and the pipe is not crushed is indicated as “◎”, a state where there is a slight gap but the pipe is not crushed is indicated as “◯”, and a state where there is no gap but the pipe is crushed is indicated as “△”. Was marked “x”.

表2から明らかなように、条件3a〜条件3c、条件4c、条件4d、条件5c及び条件5dにおいては、空隙部Pに塑性流動材Qが好適に流れ込み、熱交換効率の高い伝熱板が形成されることが確認できた。
一方、条件1及び条件2においては、接合状態が悪いことが確認できた。即ち、熱媒体用管16からピン26の先端までの距離が遠いため、塑性流動材Qが空隙部Pに流入しないか、又は、塑性流動材Qの流入量が少ないため、隙間が多くできてしまった。
一方、条件4a、条件4b、条件5a及び条件5bにおいては、熱媒体用管とピンとの距離が近すぎるため、管潰れを起こしていることが確認できた。
As is clear from Table 2, in conditions 3a to 3c, condition 4c, condition 4d, condition 5c and condition 5d, the plastic fluid material Q suitably flows into the gap P, and a heat transfer plate with high heat exchange efficiency is obtained. It was confirmed that it was formed.
On the other hand, in conditions 1 and 2, it was confirmed that the bonding state was poor. That is, since the distance from the heat medium pipe 16 to the tip of the pin 26 is long, the plastic fluid material Q does not flow into the gap P, or the plastic fluid material Q has a small inflow amount, so that there are many gaps. Oops.
On the other hand, in conditions 4a, 4b, 5a and 5b, it was confirmed that the tube was crushed because the distance between the heat medium tube and the pin was too short.

実施例2は、表1に示すように、前提条件を銅管の外径B:10.0mm、銅管の肉厚D:1.0mm、蓋板の溝幅E:10.3mm、蓋板の蓋厚F:6.0mmとしたうえで、表3に示すように、ピンの長さG、押込み量H、オフセット量Iをそれぞれパラメータとして試験を行った。試験の各条件は、ピンの長さG及び押込み量Hによって条件6、条件7とし、さらに、オフセット量Iによって条件a〜条件hとした。   In Example 2, as shown in Table 1, the preconditions are the outer diameter B of the copper tube: 10.0 mm, the thickness D of the copper tube: 1.0 mm, the groove width E of the lid plate: 10.3 mm, the lid plate The lid thickness F was 6.0 mm, and the test was conducted using the pin length G, the pushing amount H, and the offset amount I as parameters, as shown in Table 3. Each condition of the test was set as condition 6 and condition 7 according to the pin length G and the pushing amount H, and further as condition a to condition h according to the offset amount I.

Figure 0004888422
Figure 0004888422

表3から明らかなように、条件6b及び条件7b〜条件7fにおいて、接合状態が良好であることが確認できた。また、条件6と条件7を比較すると、条件6は、オフセット量Hが1.0mmで接合状態が良好であるのに対し、条件7は、オフセット量Hが0.5〜2.5mmと広い範囲で接合状態が良好であることが確認できた。即ち、実施例2の前提条件下においては、条件7のピンの長さG及び押込み量Hの方が、広い範囲で適応できることが確認できた。   As is clear from Table 3, it was confirmed that the bonding state was good in the conditions 6b and 7b to 7f. Further, when the condition 6 is compared with the condition 7, the condition 6 has a good offset state with an offset amount H of 1.0 mm, whereas the condition 7 has a wide offset amount H of 0.5 to 2.5 mm. It was confirmed that the joining state was good in the range. That is, under the preconditions of Example 2, it was confirmed that the pin length G and the push-in amount H in Condition 7 can be applied in a wider range.

ここで図9は、ピンの先端位置と、蓋厚及び銅管外径の長さとの相関関係を示したグラフである。当該グラフは、横軸に、ピンの先端の深さ位置(以下、深さYとする)を示し、縦軸に、蓋厚+銅管の外径/4(以下、長さZとする)を示している。
即ち、深さY=ピンの長さG(mm)+押込み量H(mm)であり、また、長さZ=蓋厚F(mm)+銅管の外径B/4(mm)である。プロット点Xは、実施例1の条件3(表2参照、ピンの長さG=8.0mm、押込み量H=1.0mm)を示した点である。また、プロット点Xは、実施例2の条件7(表3参照、ピンの長さG=8.0、押込み量H=1.0mm)を示した点である。また、他のプロット点の銅管の外径B及び蓋厚Fは、図9の凡例に示すとおりである。
Here, FIG. 9 is a graph showing the correlation between the tip position of the pin, the lid thickness, and the length of the copper tube outer diameter. In the graph, the horizontal axis indicates the depth position of the tip of the pin (hereinafter referred to as depth Y), and the vertical axis indicates the lid thickness + the outer diameter of the copper tube / 4 (hereinafter referred to as length Z). Is shown.
That is, depth Y = pin length G (mm) + indentation amount H (mm), and length Z = lid thickness F (mm) + copper tube outer diameter B / 4 (mm). . Plot point X 1 is a point showing the condition 3 of Example 1 (see Table 2, the pin length G = 8.0 mm, the pressing amount H = 1.0mm). Also, the plot point X 2 is a point showing the condition 7 of Example 2 (see Table 3, length of the pin G = 8.0, pushing amount H = 1.0mm). Further, the outer diameter B and the lid thickness F of the copper tube at other plot points are as shown in the legend of FIG.

つまり、実施例1の条件3及び実施例2の条件7が良好であったことを勘案すると、深さYと長さZの相関関係は、0.8Y<Z<1.1Yとなると接合状態が良好であることが確認できた。
つまり、プロット点X及びプロット点Xに示すように、深さYを例えば浅く設定して、Y=7mmとした場合には、それに伴って蓋厚を薄くする(蓋厚F=4mmとする)ことで、接合状態が好適になることが推測できる。
That is, considering that Condition 3 of Example 1 and Condition 7 of Example 2 were good, the correlation between depth Y and length Z is a bonded state when 0.8Y <Z <1.1Y. Was confirmed to be good.
That is, as shown in the plot point X 3 and plotted point X 4, by setting the depth Y for example shallow, when the Y = 7 mm, the thin cover thickness along therewith and (FutaAtsu F = 4 mm It can be inferred that the bonding state is suitable.

第一実施形態に係る伝熱板を示した斜視図である。It is the perspective view which showed the heat exchanger plate which concerns on 1st embodiment. 第一実施形態に係る伝熱板を示した分解断面図である。It is an exploded sectional view showing the heat exchanger plate concerning a first embodiment. 第一実施形態に係る伝熱板を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the heat exchanger plate which concerns on 1st embodiment. 第一実施形態に係る伝熱板の製造方法を示した断面図であって、(a)は、エンドミル工程及び切削工程を示した図であり、(b)は、パイプを挿入した挿入工程を示した図であり、(c)は、閉塞工程を示した図であり、(d)は、接合工程を示した図であり、(e)は、完成図である。It is sectional drawing which showed the manufacturing method of the heat exchanger plate which concerns on 1st embodiment, (a) is the figure which showed the end mill process and the cutting process, (b) is the insertion process which inserted the pipe. (C) is the figure which showed the obstruction | occlusion process, (d) is the figure which showed the joining process, (e) is the completion figure. 第一実施形態に係る伝熱板と回転ツールとの位置関係を示した模式断面図である。It is the schematic cross section which showed the positional relationship of the heat exchanger plate and rotary tool which concern on 1st embodiment. 第一実施形態に係る伝熱板を用いた伝熱ユニットを示した平面図である。It is the top view which showed the heat-transfer unit using the heat-transfer board which concerns on 1st embodiment. 第二実施形態に係る伝熱板を示した分解断面図である。It is the exploded sectional view showing the heat exchanger plate concerning a second embodiment. 第二実施形態に係る伝熱板を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the heat exchanger plate which concerns on 2nd embodiment. ピンの先端位置と、蓋厚及び銅管の外径との相関関係を示したグラフである。It is the graph which showed the correlation with the front-end | tip position of a pin, the cover thickness, and the outer diameter of a copper tube. 従来の伝熱板を示した図であって(a)は、斜視図、(b)は、断面図である。It is the figure which showed the conventional heat exchanger plate, (a) is a perspective view, (b) is sectional drawing.

1 伝熱板
2 ベース部材
5a 側面
5b 側面
6 蓋溝
8 凹溝
10 蓋板
13a 側壁
13b 側壁
20 回転ツール
31 伝熱板
36 蓋溝
35a 側壁
35b 側壁
40 上蓋板
43a 側面
43b 側面
P 空隙部
Q 塑性流動材
V 突合せ部
W 塑性化領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat transfer plate 2 Base member 5a Side surface 5b Side surface 6 Lid groove 8 Recessed groove 10 Lid plate 13a Side wall 13b Side wall 20 Rotating tool 31 Heat transfer plate 36 Lid groove 35a Side wall 35b Side wall 40 Upper lid plate 43a Side surface 43b Side surface P Cavity Q Plastic flow material V Butt part W Plasticization region

Claims (6)

ベース部材の表面側に開口する蓋溝の底面に形成された凹溝に、熱媒体用管を挿入する挿入工程と、
前記蓋溝に蓋板を配置する蓋溝閉塞工程と、
前記蓋溝の側壁と前記蓋板の側面との突合せ部に沿って回転ツールを移動させて摩擦攪拌接合を施す接合工程と、を含み、
前記接合工程において、前記熱媒体用管の周囲に形成された空隙部に、摩擦熱によって流動化させた塑性流動材を流入させることを特徴とする伝熱板の製造方法。
An insertion step of inserting the heat medium pipe into the concave groove formed on the bottom surface of the lid groove opening on the surface side of the base member;
A lid groove closing step of disposing a lid plate in the lid groove;
A joining step of performing friction stir welding by moving the rotary tool along the abutting portion between the side wall of the lid groove and the side surface of the lid plate,
In the joining step, a plastic fluidized material fluidized by frictional heat is caused to flow into a gap formed around the heat medium pipe.
前記接合工程において、前記回転ツールの先端を、前記蓋溝の底面よりも深く挿入することを特徴とする請求項1に記載の伝熱板の製造方法。   2. The method for manufacturing a heat transfer plate according to claim 1, wherein in the joining step, a tip of the rotary tool is inserted deeper than a bottom surface of the lid groove. 前記接合工程において、前記回転ツールの先端と、前記熱媒体用管に接触する仮想鉛直面との最近接距離が1〜3mmであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の伝熱板の製造方法。   3. The transmission according to claim 1, wherein, in the joining step, a closest distance between a tip of the rotating tool and a virtual vertical surface that contacts the heat medium pipe is 1 to 3 mm. Manufacturing method of hot plate. 前記接合工程後に、
前記蓋溝よりも表面側に、前記蓋溝よりも幅広に形成された上蓋溝に上蓋板を配置する上蓋溝閉塞工程と、
前記上蓋溝の側壁と前記上蓋板の側面との上側突合せ部に沿って回転ツールを移動させて摩擦攪拌接合を施す上蓋接合工程と、
を含むことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の伝熱板の製造方法。
After the joining step,
An upper lid groove closing step of disposing an upper lid plate on the upper lid groove formed wider than the lid groove on the surface side of the lid groove;
An upper lid joining step of performing friction stir welding by moving a rotary tool along an upper abutting portion between a side wall of the upper lid groove and a side surface of the upper lid plate;
The manufacturing method of the heat exchanger plate as described in any one of Claims 1 thru | or 3 characterized by the above-mentioned.
表面側に開口する蓋溝と、この蓋溝の底面に開口する凹溝とを有するベース部材と、
前記凹溝に挿入された熱媒体用管と、
前記蓋溝に配置された蓋板と、を有し、
前記蓋溝の側壁と前記蓋板の側面との突合せ部に沿って摩擦攪拌接合を施すことにより、前記熱媒体用管の周囲に形成された空隙部に、摩擦熱によって流動化された塑性流動材が流入されていることを特徴とする伝熱板。
A base member having a lid groove opening on the front surface side and a concave groove opening on the bottom surface of the lid groove;
A heat medium pipe inserted into the concave groove;
A lid plate disposed in the lid groove,
By applying friction stir welding along the abutting portion between the side wall of the lid groove and the side surface of the lid plate, the plastic flow fluidized by frictional heat is formed in the gap formed around the heat medium pipe A heat transfer plate in which material is introduced.
前記蓋溝よりも表面側に、前記蓋溝よりも幅広に形成された上蓋溝を備えたベース部材と、前記上蓋溝に配置される上蓋板と、を有し、
前記上蓋溝の側壁と前記上蓋板の側面との上側突合わせ部に沿って回転ツールを移動させて摩擦攪拌接合が施されていることを特徴とする請求項5に記載の伝熱板。
A base member provided with an upper lid groove formed wider than the lid groove on the surface side of the lid groove, and an upper lid plate disposed in the upper lid groove;
The heat transfer plate according to claim 5, wherein friction stir welding is performed by moving a rotary tool along an upper abutting portion between a side wall of the upper lid groove and a side surface of the upper lid plate.
JP2008056543A 2007-04-16 2008-03-06 Heat transfer plate manufacturing method and heat transfer plate Active JP4888422B2 (en)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008056543A JP4888422B2 (en) 2007-04-16 2008-03-06 Heat transfer plate manufacturing method and heat transfer plate
CN2011101601098A CN102248276B (en) 2007-04-16 2008-03-21 Heat transfer plate and method of manufacturing same
US12/595,118 US8365408B2 (en) 2007-04-16 2008-03-21 Heat transfer plate and method of manufacturing the same
KR1020097023670A KR101411143B1 (en) 2007-04-16 2008-03-21 Method of producing heat transfer plate and heat transfer plate
EP13185217.0A EP2679331B1 (en) 2007-04-16 2008-03-21 Method of producing heat transfer plate and heat transfer plate
CN2008800119386A CN101657289B (en) 2007-04-16 2008-03-21 Method for manufacturing heat exchanger plate, and heat exchanger plate
EP08722604.9A EP2145719B1 (en) 2007-04-16 2008-03-21 Method of producing heat transfer plate and heat transfer plate
PCT/JP2008/055240 WO2008132900A1 (en) 2007-04-16 2008-03-21 Method of producing heat transfer plate and heat transfer plate
TW097112783A TW200843888A (en) 2007-04-16 2008-04-09 Method of producing heat transfer plate and heat transfer plate
US13/731,229 US8782892B2 (en) 2007-04-16 2012-12-31 Heat transfer plate and method of manufacturing the same

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007106745 2007-04-16
JP2007106745 2007-04-16
JP2008056543A JP4888422B2 (en) 2007-04-16 2008-03-06 Heat transfer plate manufacturing method and heat transfer plate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008284606A JP2008284606A (en) 2008-11-27
JP4888422B2 true JP4888422B2 (en) 2012-02-29

Family

ID=40144824

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008056543A Active JP4888422B2 (en) 2007-04-16 2008-03-06 Heat transfer plate manufacturing method and heat transfer plate

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4888422B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009157519A1 (en) * 2008-06-27 2009-12-30 日本軽金属株式会社 Heat exchange plate manufacturing method and heat exchange plate
JP5434251B2 (en) * 2009-05-13 2014-03-05 日本軽金属株式会社 Manufacturing method of heat transfer plate
JP5071274B2 (en) * 2008-06-27 2012-11-14 日本軽金属株式会社 Heat transfer plate manufacturing method and heat transfer plate
JP6409404B2 (en) * 2014-08-20 2018-10-24 日本軽金属株式会社 Heat transfer plate manufacturing method and heat transfer plate

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008284606A (en) 2008-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4962423B2 (en) Manufacturing method of heat transfer plate
JP5163419B2 (en) Manufacturing method of heat transfer plate
KR101411143B1 (en) Method of producing heat transfer plate and heat transfer plate
JP4325260B2 (en) Manufacturing method of heat transfer element
WO2010041529A1 (en) Method of manufacturing heat transfer plate
JP5262822B2 (en) Manufacturing method of liquid cooling jacket
JP2020032429A (en) Heat exchanger plate manufacturing method
JP5440676B2 (en) Heat transfer plate manufacturing method and heat transfer plate
WO2009142070A1 (en) Method for producing heat exchanger plate, and heat exchanger plate
JP5012339B2 (en) Heat transfer plate manufacturing method and heat transfer plate
KR20180104172A (en) Method for producing heat exchanger plate and method for producing composite plate without channel in the inside
JP5195098B2 (en) Manufacturing method of heat transfer plate
JP4888422B2 (en) Heat transfer plate manufacturing method and heat transfer plate
WO2019123678A1 (en) Method for manufacturing liquid cooling jacket
KR101213247B1 (en) Heat exchange plate manufacturing method and heat exchange plate
JP2010089102A (en) Method for manufacturing heat transfer plate
JP5071132B2 (en) Manufacturing method of heat transfer plate
JP5071144B2 (en) Manufacturing method of heat transfer plate
JP6617834B2 (en) Manufacturing method of heat transfer plate
JP5125760B2 (en) Heat transfer plate manufacturing method and heat transfer plate
JP5071249B2 (en) Heat transfer plate manufacturing method and heat transfer plate
JP5071274B2 (en) Heat transfer plate manufacturing method and heat transfer plate
JP4998481B2 (en) Manufacturing method of heat transfer element
JP2018065163A (en) Heat exchanger plate manufacturing method and friction stir welding method
JP2018108594A (en) Manufacturing method for heat transfer plate and friction stir welding method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090629

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20111115

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20111128

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4888422

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141222

Year of fee payment: 3

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350