JP5633834B2 - プレート式熱交換器の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱交換器の製造方法に係り、より詳しくは、電気鋳造（Ｅｌｅｃｔｒｏ−ｆｏｒｍｉｎｇ）方式によって極めて薄い熱交換器プレートを製造することができる、プレート式熱交換器の製造方法に関する。

熱交換器は、高温の流体から伝熱面を介して低温の流体へ熱を伝達する装置であって、産業の全分野にわたって様々に適用されている。ところが、車両や航空機などに用いられる熱交換器は、設置空間が狭いため、コンパクト化を実現する必要がある。よって、様々な形態の熱交換器の中でも、プレート式の熱交換器が広く使われている。図１は一般なプレート式熱交換器を示す斜視図、図２は図１に示したプレート式熱交換器を構成するプレートユニットを示す斜視図である。図１に示されている熱交換器は、主に航空機のガスタービン用として使われる小型熱交換器であって、図２に示すように、略板（Ｐｌａｔｅ）状をしており、表面に多数の流動溝３２が設けられたプレートユニット３０を積層してなる。積層された各プレートユニット３０は、締結手段によって結合し、或いはブレージング方法によって接合することができる。

この際、各プレートユニット３０の流動溝３２は、通常、一方へ傾くように設けられる。プレートユニットを積層したときに流動溝３２が互いに交差するように積層して流路を形成し、各層毎に高温の流体と低温の流体とが交互に流動するようにすることにより、プレートユニット３０を介して熱交換が行われる。

ところが、このようなプレートは従来のプレス工法で製造された。

しかし、航空機のガスタービンに採用される型熱交換器の場合は、厚さ約０．１ｍｍのプレートが使われるため、プレス工法による製造の際にプレートユニットが破れてしまう現象が発生した。しかも、多数の流動溝を形成しながら伝熱面積を拡張する目的でプレートユニットが皺を寄せたような波形をなすため、プレス工法で製作すると、上述した問題はさらに激しくなる。

本発明の目的は、モールドにブレージング接合材、プレート、ブレージング接合材を順次メッキした後、プレートユニットをモールドから分離し、積層、接合する、プレート型熱交換器の製造方法を提供することにある。

本発明のある観点によれば、熱交換器を製造する法において、表面に流動溝パターンが設けられたモールドの表面にブレージング接合材を電気メッキする段階と、前記ブレージング接合材の表面に電気メッキを施してプレートを形成する段階と、前記プレートの表面にブレージング接合材を電気メッキしてプレートユニットを形成する段階と、前記プレートユニットを前記モールドから分離する段階と、分離された前記プレートユニットを、前記プレートユニットに設けられた流動溝が交差するように積層する段階と、積層された前記プレートユニットを加熱しながら加圧して互いに接合する段階とを含んでなる、プレート式熱交換器の製造方法が提供できる。

本発明は、電気鋳造方式によってモールドにプレートユニットをメッキし、分離することにより、極めて薄い板状の熱交換器を損傷なしで容易かつ安全に製造することができる。

また、本発明は、モールドを半永久的に使用することができるため、製造コスト及び製造時間を大幅減らすことができる。

一般なプレート式熱交換器を示す斜視図である。 図１に示されたプレート式熱交換器を構成するプレートユニットを示す斜視図である。 本発明の参考例に係るプレート型熱交換器の製造方法を示すフローチャート図である。 本発明で使用されるモールドを示す斜視図である。 本発明の好適な実施例に係るプレート式熱交換器の製造方法を示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な一実施例を詳細に説明する。下記説明及び添付図面は本発明の全般的な理解のために提示されたものに過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではない。なお、本発明の要旨を無駄に乱すおそれのある公知の構成及び機能については、詳細な説明を省略する。

＜参考例＞
次に、図３及び図４を参照して本発明の参考例を説明する。図３は本発明の参考例に係るプレート式熱交換器の製造方法を示すフローチャート図、図４は本発明で使用されるモールドを示す斜視図である。まず、第１の段階はモールド１００にプレート１０をメッキする段階である。前記モールド１００は、図４に示すように、表面に流動溝パターン１１０が設けられているが、前記流動溝パターン１１０は、後述するプレートユニット３０上に流動溝３２を形成し且つ伝熱効率を高めるためのものであり、波形（ｗａｖｅ ｆｏｒｍ）をなしながら一方へ傾いた形態が一般的である。前記モールド１００は、射出成形によって製造できるが、他の任意の方法によっても製造できる。

前記モールド１００の材質は、電気メッキのために導電性材料から製造され、或いは導電性コーティングが提供できる。例えば、アルミニウム又は銅から製造されてもよい。

このような前記モールド１００を電気メッキ槽に入れて電気メッキを施し、表面にプレート１０をメッキさせる。前記プレート１０は、メッキできる金属であればいずれでも使用可能であり、例えば本発明ではニッケル（Ｎｉ）を使用することができる。勿論、前記プレート１０の厚さは任意に制御できる。本発明では約０．１ｍｍ程度の厚さが使用されるので、電気的に制御して厚さを適切に選択することができる。

第２の段階はモールド１００からプレート１０を分離する段階である。本方式は、電気鋳造方式によるので、前記モールド１００へのメッキが完了すると、前記モールド１００からプレート１０を分離する。この際、前記モールド１００とプレート１０との間に空気を噴射して分離することができるが、このような方法に限定されない。

第３の段階はプレート１０にブレージング接合材２０をメッキする段階である。前記モールド１００から分離した前記プレート１０は、さらに電気メッキ槽に入れて電気メッキを施すが、両表面にブレージング接合材２０をメッキすることにより、プレート１０にブレージング接合材２０がコートされたプレートユニット３０を形成する。前記ブレージング接合材２０は、ブレージング（Ｂｒａｚｉｎｇ）に用いられる接合材料であって、本発明でニッケル−リン（Ｎｉ−Ｐ）合金をメッキすることができるが、銀−銅（Ａｇ−Ｃｕ）合金を使用してもよい。

第４の段階はプレートユニット３０を積層する段階である。前記プレート１０の両面に前記ブレージング接合材２０をメッキしてなる複数のプレートユニット３０を適切な治具を用いて積層する。この際、 前記プレートユニッ３０を、前記プレートユニット３０に設けられた流動溝３２が互いに交差するように積層する。言い換えれば、いずれか一つのプレートユニット３０の流動溝３２を、これに接合される他のプレートユニットの流動溝３２と流路が互いに交差するように配置することにより、上部プレートユニットの流動溝をなす谷が、下部プレートユニットの流動溝をなす山と垂直方向に点接触する。このように積層することは公知なので、詳細な説明は省略する。

第５の段階は積層されたプレートユニット３０を加熱及び加圧する段階である。第４の段階で積層されたプレートユニット３０を互いに接合するために、前記ブレージング接合材２０が溶融できる温度で加熱した状態で加圧すると、互いに点接触する流動溝３２の山と谷は前記ブレージング接合材２０が溶けながら互いに接合されて熱交換器が完成する。

＜実施例＞
図４及び図５を参照して本発明の実施例を説明する。図５は本発明の好適な実施例に係るプレート式熱交換器の製造方法を示すフローチャートである。まず、第１の段階はモールド１００にブレージング接合材２０をメッキする段階である。図５に示すように、第１実施例で説明した前記モールド１００に前記ブレージング接合材２０をまず電気メッキする。前記ブレージング接合材２０の材質は上述した説明と同様である。

第２の段階はブレージング接合材２０にプレート１０をメッキする段階である。前記モールド１００にブレージング接合材２０がメッキされた状態で、ブレージング接合材２０を分離せず、直ちに前記ブレージング接合材２０の表面に前記プレート１０をさらに電気メッキする。

第３の段階はプレート１０にブレージング接合材２０をメッキする段階である。すなわち、第２の段階でメッキされた前記プレート１０の表面に前記ブレージング接合材２０をさらに電気メッキしてコートする。図示の如く、前記モールド１００にブレージング接合材２０、プレート１０、ブレージング接合材２０の順にメッキされ、前記モールド１００にプレートユニット３０が形成された状態となる。

第４の段階はモールド１００からプレートユニット３０を分離する段階である。前記モールド１００から前記プレートユニット３０を分離するとき、上述したように空気を用いて前記モールド１００から離脱させることができる。

第５の段階はプレートユニット３０を積層する段階であり、第６の段階は積層されたプレートユニット３０を加熱及び加圧する段階である。分離した前記プレートユニット３０を積層し、加圧及び加熱して互いに接合することは上述と同様である。

以上、本発明の好適な実施例について詳細に開示したが、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、添付した請求の範囲に開示された本発明の思想と領域から逸脱することなく様々な修正及び変更を加え得ることを理解するであろう。

本発明は、熱交換器の製造方法に利用可能であり、より詳しくは電気鋳造（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｆｏｒｍｉｎｇ）方式によって極めて薄い熱交換器プレートを製造することができる、プレート式熱交換器の製造方法に利用可能である。

１０ プレート
２０ ブレージング接合材
３０ プレートユニット
３２ 流動溝
１００ モールド
１１０ 流動溝パターン

Claims (1)

1. 熱交換器を製造する方法において、
   表面に流動溝パターン（１１０）が設けられたモールド（１００）の表面にブレージング接合材（２０）を電気メッキする段階と、
   前記ブレージング接合材（２０）の表面に電気メッキを施してプレート（１０）を形成する段階と、
   前記プレート（１０）の表面にブレージング接合材（２０）を電気メッキしてプレートユニット（３０）を形成する段階と、
   前記プレートユニット（３０）を前記モールド（１００）から分離する段階と、
   分離された前記プレートユニット（３０）を、前記プレートユニット（３０）に設けられた流動溝（３２）が交差するように積層する段階と、
   積層された前記プレートユニット（３０）を加熱しながら加圧して互いに接合する段階とを含んでなる、プレート式熱交換器の製造方法。