JP6040068B2 - 積層型熱交換器の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、偏平な皿状プレートを積層してなる積層型熱交換器のろう付けによる製造方法に関する。
ステンレス製の積層型熱交換器をろう付けするには、粉末ろう材とバインダーとを練り合わせた混合材を、ろう付け部に付着する必要がある。そのろう材の付着を効率的に行うため、従来からスクリーン印刷によって行う方法が下記特許文献に記載されている。
これは比較的細かい網目状のスクリーンの表面に、マスキング部と透過部とを形成し、そのスクリーン上に均一にバインダー入ろう粉末を塗布する。そのスクリーンをプレートの表面に配置し、そのスクリーン上をスイーパで摺動することにより、ろう粉末とバインダーとの混合材をスクリーンの透過部からのみプレートに付着させる。その付着部分は、プレートの凸部でのみ行うことができる。凹部はスクリーン印刷の特性上、ろう材を塗布できないからである。
これは比較的細かい網目状のスクリーンの表面に、マスキング部と透過部とを形成し、そのスクリーン上に均一にバインダー入ろう粉末を塗布する。そのスクリーンをプレートの表面に配置し、そのスクリーン上をスイーパで摺動することにより、ろう粉末とバインダーとの混合材をスクリーンの透過部からのみプレートに付着させる。その付着部分は、プレートの凸部でのみ行うことができる。凹部はスクリーン印刷の特性上、ろう材を塗布できないからである。
積層型熱交換器の構成要素であるプレートの周縁部は、通常立ち上げられた周壁を形成する。スクリーン印刷でろう材を塗布できる部分は、プレートの平面から突出した部分のみであり、凹部はスクリーン印刷の特性上、ろう材を塗布できない。
ところが、周縁部は壁面であるため、凹部にあたり、そこにろう材を塗布することができない。そのため、周壁部どうしが互いにろう付けされる場合には、ディスペンサー（注射器）などでペースト状のろう材をそこに付着させる手作業が存在した。その手作業による付着作業は、時間と労力を要すると共に、ろう材の付着部が均一にできない欠点があった。
ところが、周縁部は壁面であるため、凹部にあたり、そこにろう材を塗布することができない。そのため、周壁部どうしが互いにろう付けされる場合には、ディスペンサー（注射器）などでペースト状のろう材をそこに付着させる手作業が存在した。その手作業による付着作業は、時間と労力を要すると共に、ろう材の付着部が均一にできない欠点があった。
ステンレス用の粉末ろう材は極めて高価であり、その使用を必要最小限に使用する必要がある。
そこで本発明は、プレートの周縁部までスクリーン印刷によって、結果的にろう材が行き渡るようにし、量産性が高く且つ必要最小限のろう材ですむ経済的なろう付けによる積層型熱交換器の製造方法を提供することを課題とする。
そこで本発明は、プレートの周縁部までスクリーン印刷によって、結果的にろう材が行き渡るようにし、量産性が高く且つ必要最小限のろう材ですむ経済的なろう付けによる積層型熱交換器の製造方法を提供することを課題とする。
請求項１に記載の本発明は、全周縁部が周縁壁(1)として立ち上げ形成され、その底面(2)の外側へ多数のディンプルまたは突条からなる凸部(3)が設けられた皿状の複数のプレート(4)を有し、各プレート(4)を積層して、それら各プレート(4)間をろう付け固定してなる積層型熱交換器の製造方法において、
各プレート(4)の周縁壁(1)を外側に拡開すると共に、周縁壁(1)の根元に底面(2)の外側へ環状突条(5)を形成するプレート製造工程と、
粉末ろう材とバインド剤との混合材(6)を、スクリーン印刷方式で、前記凸部(3)および環状突条(5)に付着させる混合材付着工程と、
混合材(6)が付着された複数のプレート(4)を積層して、各プレート(4)の周縁壁(1)が互いに重なるようにして組立て体を形成する組立て工程と、
その組立て体を炉内に挿入して、ろう材を溶融して、前記環状突条(5)の溶融ろう材を各プレート(4)の隣接する周縁壁(1)間に毛細管現象により引き込み、その状態で溶融ろう材を硬化させるろう付け工程と、を具備する積層型熱交換器の製造方法である。
各プレート(4)の周縁壁(1)を外側に拡開すると共に、周縁壁(1)の根元に底面(2)の外側へ環状突条(5)を形成するプレート製造工程と、
粉末ろう材とバインド剤との混合材(6)を、スクリーン印刷方式で、前記凸部(3)および環状突条(5)に付着させる混合材付着工程と、
混合材(6)が付着された複数のプレート(4)を積層して、各プレート(4)の周縁壁(1)が互いに重なるようにして組立て体を形成する組立て工程と、
その組立て体を炉内に挿入して、ろう材を溶融して、前記環状突条(5)の溶融ろう材を各プレート(4)の隣接する周縁壁(1)間に毛細管現象により引き込み、その状態で溶融ろう材を硬化させるろう付け工程と、を具備する積層型熱交換器の製造方法である。
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の積層型熱交換器の製造方法において、
前記環状突条(5)の底面(2)からの高さが、前記凸部(3)の高さと同一なるようにしたプレート製造工程を有する積層型熱交換器の製造方法である。
前記環状突条(5)の底面(2)からの高さが、前記凸部(3)の高さと同一なるようにしたプレート製造工程を有する積層型熱交換器の製造方法である。
本発明の積層型熱交換器の製造方法は、各プレート４の周縁壁１の根元に環状突条５を設けて、その環状突条５と凸部３とに、ろうの混合材６を、スクリーン印刷方式で付着させて、炉内でその環状突条５の溶融ろう材を隣接する各プレート４の周縁壁１間に毛細管現象により引き込んだものである。そのため、周縁壁どうしのろう付けを、スクリーン印刷方式で行うことができ、量産性の高い製造方法を提供できる。また、従来のろう付け方法のように、周縁壁１にろう材をディスペンサーで塗布する場合に比べて、均一に塗布でき、ろう材を必要最小限にすることができ、熱交換器を安価に提供できる。
上記構成において、請求項２に記載のように、環状突条５の高さを凸部３の高さと同一した場合には、ろうの混合材６を環状突条５と凸部３に均一に付着することができ、ろう付け強度を均一にすることができる。
次に、図面に基づいて本発明の実施の形態につき説明する。
この積層型熱交換器は、図１及び図４に示す如く、外周が互いに整合するプレート４の積層体からなる。このプレート４は、浅い偏平な皿状にプレス形成され、その全周に外側に拡開する周縁壁１が形成されている。そして、プレート４の底面２から周縁壁１の付根部が突出し、そこに環状突条５が形成されている。さらに底面２上には、多数のディンプルからなる凸部３が千鳥状に配置されている。なお、この凸部３のディンプルに代えて、多数の突条を互いに平行にして、底面を波形に形成してもよい。この場合、波の稜線が凸部３を形成する。
互いに隣接するプレート４は、図１に示す如く、各凸部３が互いに位置ずれした位置に配置されている。そして、夫々のプレート４の四隅部に連通孔が形成され、その連通孔の孔縁部は一枚置きに平坦なものと環状の凸3a（図２，図３）のものとが順に積層されている。凸部３を前記の波形に形成した場合には、隣接するプレート４の各波の稜線が互いに交差するように配置される。
この積層型熱交換器は、図１及び図４に示す如く、外周が互いに整合するプレート４の積層体からなる。このプレート４は、浅い偏平な皿状にプレス形成され、その全周に外側に拡開する周縁壁１が形成されている。そして、プレート４の底面２から周縁壁１の付根部が突出し、そこに環状突条５が形成されている。さらに底面２上には、多数のディンプルからなる凸部３が千鳥状に配置されている。なお、この凸部３のディンプルに代えて、多数の突条を互いに平行にして、底面を波形に形成してもよい。この場合、波の稜線が凸部３を形成する。
互いに隣接するプレート４は、図１に示す如く、各凸部３が互いに位置ずれした位置に配置されている。そして、夫々のプレート４の四隅部に連通孔が形成され、その連通孔の孔縁部は一枚置きに平坦なものと環状の凸3a（図２，図３）のものとが順に積層されている。凸部３を前記の波形に形成した場合には、隣接するプレート４の各波の稜線が互いに交差するように配置される。
また、積層方向の中間部のプレート４においては、連通孔の二つが閉塞され仕切部16aを形成する。
このような一枚ごとに凹凸部の位置の異なるプレートを積層する。また、図４において、右側の連通孔であって、積層方向の上端及び下端に夫々一対づつの第１出入口パイプ７，第２出入口パイプ８を配置すると共に、左側の連通孔には夫々閉塞板９を配置する。そして、互いに接触する各部品の接触部にはろう材を付着し、全体を炉内に挿入して、各部品を一体的にろう付け固定したものである。
このような一枚ごとに凹凸部の位置の異なるプレートを積層する。また、図４において、右側の連通孔であって、積層方向の上端及び下端に夫々一対づつの第１出入口パイプ７，第２出入口パイプ８を配置すると共に、左側の連通孔には夫々閉塞板９を配置する。そして、互いに接触する各部品の接触部にはろう材を付着し、全体を炉内に挿入して、各部品を一体的にろう付け固定したものである。
〔ろう付け方法〕
この熱交換器の各プレート４は、ステンレス鋼板のプレス成形体で形成し、そのろう材は粉末ろう材が用いられる。その粉末ろう材とバインダーとが練り合わされてペースト状となった混合材６を、各プレート４の凸部３，凸3a及び環状突条５の頂部にスクリーン印刷により塗布する。そのスクリーン12は、図６に示す如く形成され、混合材６の粉末ろう材が通過できる薄い網目状に形成され、その一部にマスキング部13が設けられている。
この熱交換器の各プレート４は、ステンレス鋼板のプレス成形体で形成し、そのろう材は粉末ろう材が用いられる。その粉末ろう材とバインダーとが練り合わされてペースト状となった混合材６を、各プレート４の凸部３，凸3a及び環状突条５の頂部にスクリーン印刷により塗布する。そのスクリーン12は、図６に示す如く形成され、混合材６の粉末ろう材が通過できる薄い網目状に形成され、その一部にマスキング部13が設けられている。
即ち、凸部３，凸3aと環状突条５の位置には、透過部14を設け、それ以外の部分は、マスキング部13で被覆する。各プレート４の凸部３の位置は交互に異なるため、少なくとも二種のスクリーン12を用意する必要がある。そして、そのスクリーン12上にペースト状の混合材６を均一に付着すると共に、そのスクリーン12をプレート４上に載せる。このとき、各透過部14とプレート４の環状突条５および凸部３，凸3aとが整合する。その部分拡大図が図７（Ａ）に例示されている。次いで、同（Ｂ）の如くスイーパ15を摺動し、スクリーン12の透過部14のみから混合材６を凸部３，凸3a、環状突条５側に通過させ、その凸部３等の頂部に混合材６を同（Ｃ）の如く付着させる。このとき、余った混合材６は、再使用される。
このように、各プレート４に混合材６を付着させた状態で、図２に示す如く、各プレート４を積層する。そして、全体を組立てた状態で高温の炉内に挿入する。すると、各混合材６が溶融し、バインダーは蒸発する。凸部３，凸3aの位置では、各プレート４が互いに接触するため、混合材６が溶融すると、ろう材はそこに保持され、次いで冷却によってろうフィレット11に変わる。環状突条５に位置する混合材６は、それが溶融すると環状突条５に連なる周縁壁１どうしが互いに接触しているため、毛管現象によって、そこに引き込まれる。そして各周縁壁１どうしの間にろうフィレット11が形成され、周縁部は液密に接合される。
このようにしてなる熱交換器は、図１に示す如く、一例として第１流体18が上側の第１出入口パイプ７から流入して、仕切部16aの上方にある各第１流路16を流通し、左側の連通孔をＵターンして下半分の各第１流路16を流通し、下側の第１出入口パイプ７から排出される。
また、一例として図５の如く、下側の第２出入口パイプ８から第２流体19が流入し、下半分の各第２流路17を流通して、左側の連通孔をＵターンし、上半分の各第２流路17を流通して、上側の第２出入口パイプ８からそれが流出する。そして第１流体18と第２流体19との間に熱交換が行われるものである。
なお、第１流路16と第２流路17とは、各プレート４の一枚置きに形成される隙間である。
また、一例として図５の如く、下側の第２出入口パイプ８から第２流体19が流入し、下半分の各第２流路17を流通して、左側の連通孔をＵターンし、上半分の各第２流路17を流通して、上側の第２出入口パイプ８からそれが流出する。そして第１流体18と第２流体19との間に熱交換が行われるものである。
なお、第１流路16と第２流路17とは、各プレート４の一枚置きに形成される隙間である。
１ 周縁壁
２ 底面
３ 凸部
3a 凸
４ プレート
５ 環状突条
６ 混合材
７ 第１出入口パイプ
２ 底面
３ 凸部
3a 凸
４ プレート
５ 環状突条
６ 混合材
７ 第１出入口パイプ
８ 第２出入口パイプ
９ 閉塞板
10 環状材
11 ろうフィレット
12 スクリーン
13 マスキング部
14 透過部
９ 閉塞板
10 環状材
11 ろうフィレット
12 スクリーン
13 マスキング部
14 透過部
15 スイーパ
16 第１流路
16a 仕切部
17 第２流路
18 第１流体
19 第２流体
16 第１流路
16a 仕切部
17 第２流路
18 第１流体
19 第２流体
Claims (2)
- 全周縁部が周縁壁(1)として立ち上げ形成され、その底面(2)の外側へ多数のディンプルまたは突条からなる凸部(3)が設けられた皿状の複数のプレート(4)を有し、各プレート(4)を積層して、それら各プレート(4)間をろう付け固定してなる積層型熱交換器の製造方法において、
各プレート(4)の周縁壁(1)を外側に拡開すると共に、周縁壁(1)の根元に底面(2)の外側へ環状突条(5)を形成するプレート製造工程と、
粉末ろう材とバインド剤との混合材(6)を、スクリーン印刷方式で、前記凸部(3)および環状突条(5)に付着させる混合材付着工程と、
混合材(6)が付着された複数のプレート(4)を積層して、各プレート(4)の周縁壁(1)が互いに重なるようにして組立て体を形成する組立て工程と、
その組立て体を炉内に挿入して、ろう材を溶融して、前記環状突条(5)の溶融ろう材を各プレート(4)の隣接する周縁壁(1)間に毛細管現象により引き込み、その状態で溶融ろう材を硬化させるろう付け工程と、を具備する積層型熱交換器の製造方法。 - 請求項１に記載の積層型熱交換器の製造方法において、
前記環状突条(5)の底面(2)からの高さが、前記凸部(3)の高さと同一なるようにしたプレート製造工程を有する積層型熱交換器の製造方法。
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