JP6536205B2 - Sheet brazing material, method of manufacturing heat exchanger and heat exchanger - Google Patents
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Description
本発明は、シート状ロウ材、熱交換器の製造方法および熱交換器に関する。 The present invention relates to a sheet brazing material, a method of manufacturing a heat exchanger, and a heat exchanger.
一般に、熱交換器は、熱エネルギーの利用や除熱を要する機器などに幅広く利用されている。その中で、高性能熱交換器として代表的なものとして、プレート型熱交換器が知られている(例えば、特許文献1参照)。このようなプレート型熱交換器においては、プレス加工やハーフエッチング加工などで部分的に薄肉に形成された金属プレートを複数枚積み重ね、この金属プレート間に、熱交換流体の対向する或いは並行する流路を形成するようになっている。 In general, heat exchangers are widely used in devices that require the use of heat energy and heat removal. Among them, a plate type heat exchanger is known as a typical high performance heat exchanger (for example, see Patent Document 1). In such a plate type heat exchanger, a plurality of metal plates partially formed thin by press processing or half etching processing are stacked, and opposing or parallel flows of heat exchange fluid are formed between the metal plates. It is intended to form a path.
また、プレート型熱交換器においては、温度の異なる2つの熱交換流体間で伝熱効率を高めるために、熱交換流体が通る流路に複数の伝熱フィンを設け、伝熱面積を増やしている。 Further, in the plate type heat exchanger, in order to enhance the heat transfer efficiency between two heat exchange fluids having different temperatures, a plurality of heat transfer fins are provided in the flow path through which the heat exchange fluid passes to increase the heat transfer area .
例えば特許文献1において、熱交換器を作製する際、エッチングを用いてマイクロ流路を有する金属プレートを作製し、この金属プレート同士を拡散接合法によって接合している。しかしながら、拡散接合法を用いた場合、金属プレートの平坦度にわずかな差が存在したり、金属プレートの積層枚数が増えたりした場合に接合不良が発生しやすく、生産効率が低下してしまうという問題がある。 For example, in patent document 1, when producing a heat exchanger, the metal plate which has a microchannel is produced using an etching, and these metal plates are joined by the diffusion bonding method. However, when the diffusion bonding method is used, when there is a slight difference in the flatness of the metal plate or when the number of laminated metal plates increases, bonding failure is likely to occur and the production efficiency is lowered. There's a problem.
一方、特許文献2においては、プレートとフィンとをロウ付け接合法によって接合している。しかしながら、ロウ付け接合法を用いた場合、流動性が高いロウ材を使うと、エッチングで作製した微細な流路にロウ材が浸入し、流路がロウ材によって閉塞されてしまうという問題がある。一方、流動性の低いロウ材を用いた場合でも、マイクロ流路内部に未反応のロウ材が残ってしまうおそれがある。このように、ペースト状や粉末状のロウ材を流路周囲の所定の位置だけに効率的に設置することは非常に困難である。
On the other hand, in
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、熱交換器を製造する際、溶融したロウ材により流路が閉塞される不具合を防止することが可能な、シート状ロウ材、熱交換器の製造方法および熱交換器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such points, and it is possible to prevent sheet-like brazing material capable of preventing a problem in which a flow path is blocked by a molten brazing material when manufacturing a heat exchanger, It is an object of the present invention to provide a heat exchanger manufacturing method and a heat exchanger.
本発明は、平面方向に離間して配置された複数の伝熱フィンをそれぞれ含む、一対の熱交換器用金属プレートを互いに接合するためのシート状ロウ材であって、ロウ材外周領域と、前記ロウ材外周領域の内側に形成された貫通領域と、前記貫通領域内に配置されるとともに、対応する前記伝熱フィン全体を覆う位置にそれぞれ配置された複数の被覆領域とを備え、各被覆領域は、ブリッジを介して前記ロウ材外周領域に保持されていることを特徴とするシート状ロウ材である。 The present invention is a sheet-like brazing material for joining a pair of metal plates for heat exchangers, each including a plurality of heat transfer fins arranged separately in a planar direction, and a brazing material outer peripheral region, A through region formed inside the brazing material outer peripheral region, and a plurality of covering regions disposed in the penetrating region and arranged at positions covering the entire corresponding heat transfer fins, each covering region Is a sheet-like brazing material which is held in the brazing material outer peripheral region via a bridge.
本発明は、各被覆領域は、対応する前記伝熱フィンよりも大きく形成されていることを特徴とするシート状ロウ材である。 The present invention is a sheet-like brazing material characterized in that each coated region is formed larger than the corresponding heat transfer fin.
本発明は、前記ブリッジは、各被覆領域の端部と、当該被覆領域に隣接する前記被覆領域の途中部分とを互いに連結していることを特徴とするシート状ロウ材である。 The present invention is the sheet-like brazing material, wherein the bridge connects the end of each covering area and the middle part of the covering area adjacent to the covering area.
本発明は、前記貫通領域は、エッチングにより形成されたものであることを特徴とするシート状ロウ材である。 The present invention is the sheet-like brazing material, wherein the penetrating region is formed by etching.
本発明は、熱交換器の製造方法であって、平面方向に離間して配置された複数の伝熱フィンをそれぞれ含む、少なくとも一対の熱交換器用金属プレートを準備する工程と、前記一対の熱交換器用金属プレートをシート状ロウ材を介して互いに接合する工程とを備え、前記シート状ロウ材は、ロウ材外周領域と、前記ロウ材外周領域の内側に形成された貫通領域と、前記貫通領域内に配置されるとともに、対応する前記伝熱フィン全体を覆う位置にそれぞれ配置された複数の被覆領域とを有し、各被覆領域は、ブリッジを介して前記ロウ材外周領域に保持されていることを特徴とする熱交換器の製造方法である。 The present invention is a method of manufacturing a heat exchanger, comprising the steps of: preparing at least one pair of heat exchanger metal plates, each including a plurality of heat transfer fins arranged spaced apart in a plane direction; Bonding the metal plates for exchangers to each other through the sheet-like brazing material, the sheet-like brazing material comprising: a brazing material outer peripheral region; a through region formed inside the brazing material outer peripheral region; And a plurality of covering areas respectively disposed in the areas and arranged at positions covering the corresponding entire heat transfer fins, each covering area being held in the brazing material outer peripheral area via a bridge It is a manufacturing method of the heat exchanger characterized by having.
本発明は、各被覆領域は、対応する前記伝熱フィンよりも大きく形成されていることを特徴とする熱交換器の製造方法である。 The present invention is a method of manufacturing a heat exchanger, wherein each coated area is formed larger than the corresponding heat transfer fin.
本発明は、前記ブリッジは、各被覆領域の端部と、当該被覆領域に隣接する前記被覆領域の途中部分とを互いに連結していることを特徴とする熱交換器の製造方法である。 The present invention is the method of manufacturing a heat exchanger, wherein the bridge connects an end of each coated area and a middle part of the coated area adjacent to the coated area.
本発明は、前記シート状ロウ材の前記貫通領域は、エッチングにより形成されたものであることを特徴とする熱交換器の製造方法である。 The present invention is the method of manufacturing a heat exchanger, wherein the penetrating region of the sheet-like brazing material is formed by etching.
本発明は、熱交換器であって、平面方向に離間して配置された複数の伝熱フィンをそれぞれ含み、互いに隣接する伝熱フィンの間に流路が形成された、少なくとも一対の熱交換器用金属プレートと、前記一対の熱交換器用金属プレートの間に配置され、前記一対の熱交換器用金属プレートを互いに接合するシート状ロウ材とを備え、前記シート状ロウ材は、ロウ材外周領域と、前記ロウ材外周領域の内側に形成された貫通領域と、前記貫通領域内に配置されるとともに、それぞれ各伝熱フィンの形状に対応する複数のフィン接合領域とを有し、前記流路には、前記シート状ロウ材を構成する材料によって覆われていない領域が存在することを特徴とする熱交換器である。 The present invention is a heat exchanger, comprising at least a pair of heat exchangers, each including a plurality of heat transfer fins arranged in a plane direction and having a flow path formed between heat transfer fins adjacent to each other. And a sheet-like brazing material disposed between the pair of heat exchanger metal plates and joining the pair of heat exchanger metal plates to each other, wherein the sheet-like brazing material has a brazing material outer peripheral region A through region formed inside the brazing material outer peripheral region, and a plurality of fin joint regions disposed in the through region and respectively corresponding to the shapes of the respective heat transfer fins, The heat exchanger is characterized in that there is a region not covered by the material constituting the sheet-like brazing material.
本発明は、前記流路の高さが0.1mm〜1.0mmであることを特徴とする熱交換器である。 The present invention is the heat exchanger characterized in that the height of the flow path is 0.1 mm to 1.0 mm.
本発明は、前記流路のうち、平面方向から見て面積で40%〜90%の領域で、前記熱交換器用金属プレートの材料が露出していることを特徴とする熱交換器である。 The present invention is the heat exchanger characterized in that the material of the metal plate for heat exchanger is exposed in an area of 40% to 90% in area as viewed in a plane direction among the flow paths.
本発明によれば、熱交換器を製造する際、溶融したロウ材により流路が閉塞される不具合を防止することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when manufacturing a heat exchanger, the malfunction which the flow path is obstruct | occluded by the fuse | melted brazing material can be prevented.
以下、本発明の一実施の形態について、図1乃至図5を参照して説明する。なお、以下の各図において、同一部分には同一の符号を付しており、一部詳細な説明を省略する場合がある。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5. In the following drawings, the same reference numerals are given to the same parts, and a part of the detailed description may be omitted.
熱交換器の構成
まず、図1により、本実施の形態による熱交換器の概略について説明する。図1は、本実施の形態による熱交換器を示す分解斜視図である。
Configuration of Heat Exchanger First, an outline of a heat exchanger according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an exploded perspective view showing a heat exchanger according to the present embodiment.
図1に示すように、本実施の形態による熱交換器(プレート型熱交換器)10は、一方の固定板11と、一方の固定板11から離間して設けられた他方の固定板12と、一方の固定板11と他方の固定板12との間に互いに積層して配置された複数(図1では4枚)の熱交換器用金属プレート(金属薄板状プレート)20A〜20Dとを備えている。
As shown in FIG. 1, the heat exchanger (plate type heat exchanger) 10 according to the present embodiment includes one
このうち、複数の金属プレート20A〜20Dは、第1の流体F1用の金属プレート20A、20Bと、第2の流体F2用の金属プレート20C、20Dとからなっている。
Among the plurality of
一対の熱交換器用金属プレート20A、20B(以下、金属プレート20A、20Bともいう)の間には、所定のパターンが形成されたシート状ロウ材(パターン状ロウ材)30Aが配置されている。このシート状ロウ材30Aによって一対の金属プレート20A、20Bが互いに接合されている。同様に、一対の熱交換器用金属プレート20C、20D(以下、金属プレート20C、20Dともいう)の間には、所定のパターンが形成されたシート状ロウ材(パターン状ロウ材)30Bが配置されている。このシート状ロウ材30Bによって一対の金属プレート20C、20Dが互いに接合されている。
A sheet-like brazing material (pattern-like brazing material) 30A in which a predetermined pattern is formed is disposed between the pair of heat
シート状ロウ材30A、30Bは、それぞれロウ材外周領域31と、ロウ材外周領域31の内側に形成された貫通領域32と、貫通領域32内に配置された複数の被覆領域35およびブリッジ(繋ぎ部)36とを有している。なお、シート状ロウ材30A、30Bの構成については後述する。
The sheet-like brazing
図1において、シート状ロウ材30A、30Bとしては、接合前の状態を示しており、貫通領域32内に被覆領域35およびブリッジ36が配置されている。一方、完成後の熱交換器10において、被覆領域35およびブリッジ36のうち、伝熱フィン25に接合される部分を除いて溶融されている。
In FIG. 1, sheet brazing
一方の固定板11と金属プレート20Aとの間には、パターンが形成されていないシート状ロウ材(非パターン状ロウ材)30Cが配置されている。このシート状ロウ材30Cによって一方の固定板11と金属プレート20Aとが互いに接合されている。また、一対の金属プレート20B、20Cの間には、パターンが形成されていないシート状ロウ材(非パターン状ロウ材)30Dが配置されている。このシート状ロウ材30Dによって一対の金属プレート20B、20Cが互いに接合されている。さらに、他方の固定板12と金属プレート20Dとの間には、パターンが形成されていないシート状ロウ材(非パターン状ロウ材)30Eが配置されている。このシート状ロウ材30Eによって他方の固定板12と金属プレート20Dとが互いに接合されている。
A sheet-like brazing material (non-pattern-like brazing material) 30C in which a pattern is not formed is disposed between one
シート状ロウ材30C〜30Eは、シート状ロウ材30A、30Bとは異なり、ロウ材外周領域31、貫通領域32、被覆領域35およびブリッジ36を有していない。すなわち、シート状ロウ材30C〜30Eは、流体が通過する入口側開口33A、33B、出口側開口34A、34Bが貫通形成されている点を除き、開口等を有することなく、一面に広がっている。また、シート状ロウ材30C〜30Eは、互いに略同一の平面形状を有している。
Unlike the sheet-like brazing
このように、金属プレート20A〜20D同士、または金属プレート20A〜20Dと固定板11、12とは、ロウ材を用いて互いに接合されている。これにより、金属プレート20A〜20Dの平坦度にわずかな差が生じていたり、金属プレート20A〜20Dの積層枚数が増えたりした場合であっても、金属プレート20A〜20Dの接合不良が発生せず、生産効率が低下するおそれがない。
As described above, the
一方の固定板11および他方の固定板12は、それぞれ平面略矩形状を有している。このうち一方の固定板11には、流入管13A、13Bおよび流出管14A、14Bが接続されている。これに対して他方の固定板12は、開口等が形成されることなく、平坦な形状を有している。
One
流入管13Aおよび流出管14Aは、それぞれ第1の流体F1が流入および流出するものである。第1の流体F1は、図示しないコンプレッサー又はポンプによって、流入管13Aから熱交換器10に流入し、金属プレート20A、20B内で循環しながら熱交換を行い、流出管14Aから流出するようになっている。また、流入管13Bおよび流出管14Bは、それぞれ第2の流体F2が流入および流出するものである。第2の流体F2は、図示しないコンプレッサー又はポンプによって、流入管13Bから熱交換器10に流入し、金属プレート20C、20D内で循環しながら熱交換を行って、流出管14Bから流出するようになっている。
第1の流体F1および第2の流体F2は、少なくとも流入管13A、13Bに流入する時点では、互いに温度が異なっている。第1の流体F1および第2の流体F2としては、二酸化炭素、空気等の気体であっても良く、水等の液体であっても良い。第1の流体F1および第2の流体F2は、同一種類の流体を用いても良く、互いに異なる種類の流体を用いても良い。
First fluid F 1 and the second fluid F 2, in the time of flowing at least the
このように、熱交換器10においては、金属プレート20A、20Bの間を通過する第1の流体F1と、金属プレート20C、20Dの間を通過する第2の流体F2との間で、熱交換が行われるようになっている。なお、金属プレート20A〜20Dの枚数は、図1では便宜上4枚の場合を示しているが、これに限らず、例えば20枚〜200枚程度としても良い。
Thus, in the
なお、このような熱交換器10は、例えば給湯器のヒートポンプユニット、空調設備、車載EGR(Exhaust Gas Recirculation)クーラー、化学プラント等に用いることができる。
Such a
金属プレートの構成
次に、図2(a)(c)および図3を参照して、本実施の形態によるシート状ロウ材を用いて接合される金属プレートの構成について説明する。なお、以下においては、第1の流体F1用の一対の金属プレート20A、20Bの構成について説明するが、第2の流体F2用の一対の金属プレート20C、20Dについてもその構成は略同様である。
Configuration of Metal Plate Next, with reference to FIGS. 2 (a) and 2 (c) and FIG. 3, the configuration of the metal plate joined using the sheet-like brazing material according to the present embodiment will be described. Although the configuration of the pair of
図2(a)(c)に示すように、一対の金属プレート20A、20Bは、それぞれ平面略矩形形状であり、長手方向と短手方向とを有している。図2(a)(c)において、長手方向はY方向に平行であり、短手方向はY方向に直交するX方向に平行である。
As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (c), the pair of
金属プレート20A、20Bは、それぞれ外周領域21と、外周領域21の内側に形成された薄肉領域(ハーフエッチング領域)22とを有している。このうち外周領域21は、各金属プレート20A、20Bの外周全域に沿って環状に形成されている。この外周領域21は、ハーフエッチングが施されておらず、金属プレート20A、20B全体の厚みと同一の厚みを有している。
Each of the
また、薄肉領域22は、外周領域21よりも薄肉となっており、金属プレート20A、20Bの一面側のみに形成されている。この場合、薄肉領域22は、当該一面側から例えばハーフエッチング加工を施すことにより形成されている。なお、「ハーフエッチング」とは、被エッチング材料をその厚み方向に途中までエッチングすることをいう。薄肉領域22の深さは、例えば、外周領域21の厚みの40%〜60%程度とされても良い。
Further, the
薄肉領域22のうち、金属プレート20A、20Bの一対の角部近傍には、それぞれ入口側開口23A、出口側開口24Aが形成されている。この入口側開口23A、出口側開口24Aは、第1の流体F1が通過するとともに、薄肉領域22に連通している。
An
また、外周領域21のうち、金属プレート20A、20Bの他の一対の角部近傍には、それぞれ入口側開口23B、出口側開口24Bが形成されている。この入口側開口23B、出口側開口24Bは、第2の流体F2が通過するとともに、金属プレート20A、20Bの薄肉領域22とは連通しないようになっており、他方、金属プレート20C、20Dの薄肉領域22に連通されるようになっている。
Further, in the outer
これらの入口側開口23A、23B、出口側開口24A、24Bは、金属プレート20A、20Bを貫通するように形成される。なお、入口側開口23A、23B、出口側開口24A、24Bは、薄肉領域22を片面側からハーフエッチングにより形成する際、薄肉領域22と同時に両面側からエッチングにより形成されても良い。
The
薄肉領域22には、複数の伝熱フィン25がそれぞれZ方向(金属プレート20A、20Bの厚み方向)に突出して設けられている。各伝熱フィン25が設けられている箇所の厚みは、外周領域21の厚みと同一である。一方、各伝熱フィン25は、外周領域21および他の伝熱フィン25からそれぞれ平面方向(X方向およびY方向)に離間して配置されている。このため、各伝熱フィン25は島状に独立して配置されており、各伝熱フィン25の周囲には、第1の流体F1が通過するための流路26が形成されている。なお、図1および図2(a)(c)において、便宜上、一部の伝熱フィン25のみを示しているが、実際には、薄肉領域22の略全域に亘って伝熱フィン25が配置されている。
In the
図3に示すように、各伝熱フィン25は、平面略S字形状を有している。この伝熱フィン25は、第1の流体F1の主流方向D(Y方向)に沿って一定の間隔を隔てて多数配置されている。また、伝熱フィン25は、第1の流体F1の主流方向D(Y方向)に対して垂直な方向(X方向)にも一定の間隔で平行に配置されている。この伝熱フィン25は、その長手方向両端を渦や旋回流などの乱れが生じないような流線型にそれぞれ成形しており、流体抵抗を最小にするように構成されている。なお、各伝熱フィン25の形状は、平面円形状、平面長円形状、または平面多角形形状としても良い。
As shown in FIG. 3, each
本実施の形態において、複数の伝熱フィン25は、互いに線対称な形状を有する2種類の伝熱フィン25a、25bを複数組合せることによって構成されている。このうち伝熱フィン25aは、X方向マイナス側およびY方向マイナス側から、X方向プラス側およびY方向プラス側へ向かって延びる略S字形状を有している。一方、伝熱フィン25bは、X方向プラス側およびY方向マイナス側から、X方向マイナス側およびY方向プラス側へ向かって延びる略S字形状を有している。伝熱フィン25aおよび25bは、それぞれX方向に沿って一列に配置されており、伝熱フィン25aの列と伝熱フィン25bの列とは、Y方向に沿って交互に配置されている。複数の伝熱フィン25は、これら一組の伝熱フィン25a、25bの位置をX方向およびY方向にそれぞれ所定量だけずらして多数配置するように構成され、いわゆる千鳥状の配列(デルタ配列)となっている。本明細書中、これら2種類の伝熱フィン25a、25bを合わせて、伝熱フィン25と称する。伝熱フィン25の幅は、金属プレート20A、20Bの材料の厚みや流体によって適宜異ならせても良い。具体的には、各伝熱フィン25のうち最も幅の広い箇所で例えば0.3mm〜1.0mmとしても良い。
In the present embodiment, the plurality of
そして、第1の流体F1は、X方向に互いに隣接する一対の伝熱フィン25間の流路26を通過した後、より下流側(Y方向プラス側)に位置する他の伝熱フィン25の上流側(Y方向マイナス側)の端部で分岐され、この伝熱フィン25とX方向に互いに隣接する一対の伝熱フィン25間の流路26を通過する。その後、伝熱フィン25に沿って流れた第1の流体F1は、伝熱フィン25の下流側(Y方向プラス側)の端部で合流する。これにより、流路26における急激な曲がりによる渦形成や旋回流に起因する圧力損失を最小限に抑え、流路面積の変化、すなわち、流路26の拡大や縮小を抑えることができ、拡流や縮流による圧力損失を小さく抑えることができる。流路26の幅は、金属プレート20A、20Bの材料の厚みや流体によって適宜異ならせても良く、例えば0.2mm〜3.0mmとしても良い。
Then, the first fluid F 1 passes through the
本実施の形態において、図2(a)(c)および図3に示すように、外周領域21のうち薄肉領域22側に位置する縁部27が、縁部27に隣接する伝熱フィン25の形状に沿って波形状又はジグザグ形状となっている。すなわち、外周領域21の縁部27には、薄肉領域22側に張り出す凸部21aと、外周領域21側に引っ込む凹部21bとが、第1の流体F1の主流方向D(Y方向)に沿って複数個繰り返し形成されている。また、波形状又はジグザグ形状の縁部27は、略S字状の伝熱フィン25の形状に合わせた形状となっている。すなわち、縁部27は、各伝熱フィン25の外形形状に沿って湾曲しており、これにより、縁部27と伝熱フィン25との間の流路26が略一定の幅となっている。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 2A and 2C and FIG. 3, in the outer
シート状ロウ材の構成
次に、図2(b)および図4を参照して、本実施の形態によるシート状ロウ材の構成について説明する。なお、以下においては、金属プレート20A、20Bを接合するシート状ロウ材30Aの構成について説明するが、金属プレート20C、20Dを接合するシート状ロウ材30Bについてもその構成は略同様である。
Next, the configuration of the sheet-like brazing material according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 (b) and 4. FIG. In addition, although the structure of the sheet-
図2(b)は、接合される前の状態におけるシート状ロウ材30Aを示している。図2(b)に示すように、シート状ロウ材30Aは、平面略矩形形状であり、ロウ材外周領域31と、ロウ材外周領域31の内側に形成された貫通領域(エッチング領域)32とを有している。このうちロウ材外周領域31は、シート状ロウ材30Aの外周領域21と略同一形状をもち、シート状ロウ材30Aの外周全域に沿って環状に形成されている。ロウ材外周領域31のうち貫通領域32側に位置する縁部は、波形状又はジグザグ形状となっている。このロウ材外周領域31は、エッチングが施されておらず、シート状ロウ材30Aの全体の厚みと同一の厚みを有している。
FIG. 2 (b) shows the sheet-
貫通領域32は、シート状ロウ材30Aの厚み方向を貫通して形成されている。この場合、貫通領域32は、例えば両面側からエッチング加工を施すことにより形成されている。
The penetration area |
ロウ材外周領域31のうち、シート状ロウ材30Aの一対の角部近傍には、それぞれ入口側開口33B、出口側開口34Bが形成されている。この入口側開口33B、出口側開口34Bは、第2の流体F2が通過するとともに、シート状ロウ材30Aの貫通領域32とは連通しないようになっており、他方、金属プレート20C、20Dの薄肉領域22に連通されるようになっている。これら入口側開口33B、出口側開口34Bは、シート状ロウ材30Aを貫通するように形成されている。なお、入口側開口33B、出口側開口34Bは、貫通領域32をエッチングにより形成する際、貫通領域32と同時に両面側からエッチングされることにより形成されても良い。
In the vicinity of a pair of corner portions of the sheet-
貫通領域32の内部には、複数の被覆領域35が配置されている。各被覆領域35は、対応する伝熱フィン25の平面全体を覆う位置にそれぞれ配置されている。各被覆領域35の厚みは、ロウ材外周領域31の厚みと同一である。また、各被覆領域35は、ロウ材外周領域31および他の被覆領域35からそれぞれ平面方向(X方向およびY方向)に離間して配置されている。この被覆領域35は、貫通領域32を両面側からエッチングにより形成する際、エッチングされずに残存する領域の一部からなっている。
A plurality of covering
また各被覆領域35は、それぞれブリッジ36を介してロウ材外周領域31に保持されている。すなわち、各被覆領域35には少なくとも1本のブリッジ36が連結されており、このブリッジ36は、他の被覆領域35及び/又はロウ材外周領域31に連結されている。これにより、全ての被覆領域35が、ブリッジ36を介してロウ材外周領域31に保持され、ロウ材外周領域31から脱落しないようになっている。なお、ブリッジ36は、貫通領域32を両面側からエッチングにより形成する際、エッチングされずに残存する領域の一部からなっている。なお、図1および図2(b)において、便宜上、一部の被覆領域35およびブリッジ36のみを示しているが、実際には、貫通領域32の略全域に亘って被覆領域35およびブリッジ36が配置されている。
Further, each of the covering
次に、図4を参照して、被覆領域35およびブリッジ36の構成について更に説明する。図4は図2(b)のIV部拡大図であり、対応する伝熱フィン25の位置を仮想線(二点鎖線)で示している。
Next, with reference to FIG. 4, the configuration of the covering
図4に示すように、各被覆領域35は、伝熱フィン25に沿うように平面略S字形状を有している。図4において、領域Sは、被覆領域35の外周縁を示している。この被覆領域35は、伝熱フィン25の平面全体を覆っている。この場合、各被覆領域35は、対応する伝熱フィン25の形状よりもわずかに大きくなっており、例えば10μm〜200μm程度側方に広く形成されていても良い。これにより、接合時に被覆領域35と伝熱フィン25との間にわずかな位置ずれが生じた場合であっても、伝熱フィン25同士を確実に接合することができる。なお、各伝熱フィン25の形状が平面円形状、平面長円形状、または平面多角形形状である場合、各被覆領域35の形状は、各伝熱フィン25の形状に合わせて平面円形状、平面長円形状、または平面多角形形状としても良い。
As shown in FIG. 4, each covering
各被覆領域35は、第1の流体F1の主流方向D(Y方向)に沿って一定の間隔を隔てて多数配置されている。また、被覆領域35は、第1の流体F1の主流方向D(Y方向)に対して垂直な方向(X方向)にも一定の間隔で平行に配置されている。
Each
ブリッジ36は、平面略直線形状を有している。ブリッジ36は、各被覆領域35の端部と、当該被覆領域35に対してX方向に隣接する被覆領域35の途中部分とを互いに連結している。本実施の形態において、各ブリッジ36は、それぞれX方向に平行に延びている。この場合、伝熱フィン25の端部の周囲において、シート状ロウ材30の面積を広く確保することができるので、シート状ロウ材30A、30Bの伝熱フィン25の端部同士を確実に接合することができる。
The
次に、図5を参照して、シート状ロウ材30Aによって接合された状態の金属プレート20A、20Bについて説明する。図5は、金属プレート20A、20B同士の接合が完了した状態を示しており、図4のV−V線断面に対応している。
Next, with reference to FIG. 5, the
図5に示すように、金属プレート20A、20Bは、薄肉領域22が形成された面同士を互いに対向させるように配置されている。また、一対の金属プレート20A、20Bの薄肉領域22および複数の伝熱フィン25は、それぞれ互いに鏡面対称となるように形成されている。このため、金属プレート20A、20Bを互いに接合した際、薄肉領域22同士が一致し、対応する各伝熱フィン25同士が一致するように接合される。さらに、金属プレート20A、20Bの間にシート状ロウ材30Aが介在され、シート状ロウ材30Aによって金属プレート20A、20Bが互いに接合されている。このとき、金属プレート20A、20Bの薄肉領域22と、シート状ロウ材30Aの貫通領域32とによって第1の流体F1が流れる流路26が形成される。
As shown in FIG. 5, the
このように接合が完了した状態で、シート状ロウ材30Aは、金属プレート20A、20Bの外周領域21および伝熱フィン25に対応する領域を除いて、溶融されて除去されている。すなわちシート状ロウ材30Aは、ロウ材外周領域31と、貫通領域32内に配置されるとともに、各伝熱フィン25の形状に対応する複数のフィン接合領域35aとを有する。フィン接合領域35aは、被覆領域35のうち伝熱フィン25に接合された部分からなる。
As described above, in the state where the bonding is completed, the sheet-
この場合、流路26には、シート状ロウ材30Aを構成する材料によって覆われていない領域が存在している。流路26には、シート状ロウ材30Aの微量な残渣38が残留していても良い。残渣38は、被覆領域35のうち伝熱フィン25に接合されなかった部分や、ブリッジ36が溶融することにより形成されたものである。なお、流路26のうち平面方向から見て面積で例えば40%〜90%(40%以上90%以下をいう。他の箇所についても同様)の領域が残渣38によって覆われることなく、金属プレート20A、20Bの材料が露出していることが好ましい。流路26に占めるシート状ロウ材30Aの残渣38の量はごくわずかであり、流路26が残渣38によって閉塞されたり、第1の流体F1の流れに影響が生じたりするおそれはない。
In this case, the
なお、金属プレート20A、20Bは、熱伝導性の良い金属が好ましく、例えばステンレス、鉄、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、チタンなど、種々選択可能である。また、金属プレート20A、20Bの厚みは、それぞれ例えば0.1mm〜2.0mmとしても良い。なお、上述した金属プレート20C、20Dについても同様である。
The
シート状ロウ材30Aは、例えばニッケル、銀、銅、又はこれらのいずれかを含む合金など、種々選択可能である。接合前のシート状ロウ材30Aの厚みは、適宜設定することができるが、例えば0.02mm〜0.10mm(0.02mm以上0.10mm以下をいう。他の箇所についても同様)としても良い。なお、上述したシート状ロウ材30B〜30Eについても同様である。
The sheet-
本実施の形態において、流路26の高さh(Z方向の距離)(図5参照)は、金属プレート20A、20Bの薄肉領域22の深さと、接合後のシート状ロウ材30Aの厚みとの合計によって規定される。具体的には、流路26の高さhは、例えば0.1mm〜1.0mm(0.1mm以上1.0mm以下をいう。他の箇所についても同様)とすることが好ましい。このように、流路26の高さhを抑えることにより、熱交換器10をコンパクトにすることができるとともに、熱交換の効率を高めることができる。
In the present embodiment, the height h (the distance in the Z direction) (see FIG. 5) of the
熱交換器の製造方法
次に、上述した熱交換器の製造方法について説明する。
Method of Manufacturing Heat Exchanger Next, a method of manufacturing the above-described heat exchanger will be described.
まず、上述した金属プレート20A〜20Dをエッチングによりそれぞれ作製する。この場合、各金属プレート20A〜20Dに対応する平板状のプレート用金属板を準備し、このプレート用金属板をそれぞれハーフエッチング加工することにより、薄肉領域22を形成する。また、薄肉領域22を形成する際、プレート用金属板を両面からエッチング加工することにより、入口側開口23A、23B、出口側開口24A、24Bをそれぞれ形成する。このとき、外周領域21および伝熱フィン25に対応する領域は、エッチング加工されることなくプレート用金属板と同様の厚みを保持する。
First, the
また、上述したシート状ロウ材30A、30Bをエッチングによりそれぞれ作製する。この場合、各シート状ロウ材30A、30Bに対応する平板状のロウ材用金属板を準備し、このロウ材用金属板を両面からエッチング加工することによりそれぞれ貫通領域32を形成する。また、貫通領域32を形成するのと同時に、入口側開口33A、33B、出口側開口34A、34Bも形成される。一方、ロウ材外周領域31、被覆領域35およびブリッジ36が同時に形成され、これらの領域はエッチング加工されることなくロウ材用金属板と同様の厚みを保持する。
In addition, the sheet-
同様に、上述したシート状ロウ材30C〜30Eをエッチングによりそれぞれ作製する。これらシート状ロウ材30C〜30Eには、流体が通過する開口33A、33B、34A、34Bのみがエッチングにより貫通形成されている。
Similarly, the sheet-
続いて、図1に示すように、一方の固定板11と他方の固定板12との間に、金属プレート20A〜20Dと、シート状ロウ材30A〜30Eとを挟持する。この場合、一方の固定板11側から順に、シート状ロウ材30C、金属プレート20A、シート状ロウ材30A、金属プレート20B、シート状ロウ材30D、金属プレート20C、シート状ロウ材30B、金属プレート20D、シート状ロウ材30E、および他方の固定板12が配置される。
Subsequently, as shown in FIG. 1, the
なお、一方の固定板11と、金属プレート20A〜20Dと、シート状ロウ材30A〜30Eと、他方の固定板12とには、それぞれ予め所定の位置に図示しない位置決め孔が形成されている。この位置決め孔を用いて、一方の固定板11と、金属プレート20A〜20Dと、シート状ロウ材30A〜30Eと、他方の固定板12とを位置決めし、これらを抵抗溶接法により位置合せ固定しても良い。
Positioning holes (not shown) are formed at predetermined positions in advance on one of the fixing
次に、このようにして位置決めされた一方の固定板11と、金属プレート20A〜20Dと、シート状ロウ材30A〜30Eと、他方の固定板12とを、図示しないロウ付け炉に投入する。このロウ付け炉内で、シート状ロウ材30A〜30Eは、900℃〜1200℃程度の温度に加熱溶融される。これにより、シート状ロウ材30A〜30Eによって一方の固定板11、金属プレート20A〜20Dおよび他方の固定板12がそれぞれ接合される。
Next, one fixing
この際、金属プレート20A、20Bは、シート状ロウ材30Aを介して互いに接合される。このとき、シート状ロウ材30Aのロウ材外周領域31により、金属プレート20A、20Bの外周領域21同士が密着して接合される。また、シート状ロウ材30Aの被覆領域35(フィン接合領域35a)により、金属プレート20A、20Bの伝熱フィン25同士が確実に密着して接合される。一方、被覆領域35の周囲には、空間(貫通領域32)が形成されている。このため、被覆領域35の周囲に存在するロウ材によって流路26が閉塞されるおそれがない。なお、シート状ロウ材30Aのうち、被覆領域35の一部(伝熱フィン25の外側に位置する部分)やブリッジ36は溶融し、これによりシート状ロウ材30Aの微量な残渣38が流路26に残留する。しかしながら、上述したように、流路26に占める残渣38の量はごくわずかであり、流路26が残渣38によって閉塞されたり、第1の流体F1の流れに影響が生じたりするおそれはない。なお、金属プレート20C、20Dについても、同様にシート状ロウ材30Bを介して互いに接合される。
At this time, the
このようにして、一方の固定板11と、金属プレート20A〜20Dと、他方の固定板12とが密着接合され、本実施の形態による熱交換器10が得られる。
In this manner, one fixing
本実施の形態の作用
次に、このような構成からなる熱交換器の作用について述べる。
Operation of the present embodiment will now be described the action of the heat exchanger having such a configuration.
まず、図1に示す熱交換器10において、流入管13Aに第1の流体F1を導入するとともに、流入管13Bに第2の流体F2を導入する。この場合、第1の流体F1の温度と第2の流体F2の温度とは互いに異なっている。
First, in the
次に、第1の流体F1は、金属プレート20A、20B間の薄肉領域22に形成された流路26を通過し、熱交換器10の流出管14Aから流出する。同様に、第2の流体F2は、金属プレート20C、20D間の薄肉領域22に形成された流路26を通過し、熱交換器10の流出管14Bから流出する。流出管14A、14Bから流出する時点で、第1の流体F1および第2の流体F2のうち一方の温度は流入時よりも上昇し、他方の温度は流入時よりも降下している。この場合、金属プレート20Bと金属プレート20Cとが互いに接合されているので、これら金属プレート20B、20Cを介して、第1の流体F1と第2の流体F2との間で熱交換が効率的に行なわれる。
Then, the first fluid F 1 is a
このように本実施の形態によれば、シート状ロウ材30Aは、貫通領域32内に配置されるとともに対応する伝熱フィン25全体を覆う位置にそれぞれ配置された複数の被覆領域35を備えている。各被覆領域35は、ブリッジ36を介してロウ材外周領域31に保持されている。このように、伝熱フィン25の位置にロウ材(被覆領域35)を選択的に配置することができるので、流路26の内部に残ったロウ材により流路26が閉塞されたり、未反応のロウ材が流路26に残存したりするおそれがない。これにより、流路26における第1の流体F1の流れに影響が生じることが防止される。この結果、熱交換効率の高いプレート型熱交換器を効率的に製造することが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, the sheet-
また、本実施の形態によれば、シート状ロウ材30A〜30Eを用いて金属プレート20A〜20Dを接合するので、拡散接合法を用いる場合と異なり、金属プレート20A〜20Dの平坦度にわずかな差が生じていたり、金属プレート20A〜20Dの積層枚数が増えたりした場合であっても、接合不良が発生するおそれがない。また、ディスペンサーやマスキングを用いてロウ材をパターン形成する場合と異なり、シート状ロウ材30A〜30Eの層の厚みにムラがなく、接合不良が発生しにくい。またシート状ロウ材30A〜30Eによる密着力が強固なので、金属プレート20A〜20Dの積層枚数が増えた場合であっても、位置ずれ不良が起こりにくい。
Further, according to the present embodiment, since the
また、本実施の形態によれば、金属プレート20A〜20Dの流路26がエッチングにより作製されるので、流路をプレスによって作製する場合と比べて、熱交換器10をコンパクトかつ高効率なものとすることができる。これにより、冷媒量の削減も含め、エネルギー効率を高めることができる。
Further, according to the present embodiment, since the
変形例
次に、図6により、シート状ロウ材の変形例について説明する。図6は、図4に対応する図である。図6において、図1乃至図5に示す実施の形態と同一部分には同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。
Modified Example Next, a modified example of the sheet-like brazing material will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram corresponding to FIG. In FIG. 6, the same parts as those of the embodiment shown in FIGS. 1 to 5 are designated by the same reference numerals and their detailed description will be omitted.
図6に示すシート状ロウ材30Fにおいて、各被覆領域35Aは、ブリッジ36Aを介してロウ材外周領域31に保持されている。この場合、図6に示す形態と異なり、ブリッジ36Aは、複数の被覆領域35Aを連続的に連結する平面略帯形状のブリッジからなっている。ブリッジ36Aは、X方向に平行に延びている。またブリッジ36Aは、等間隔に配置された複数の円形状の開口39を有している。各開口39は、X方向に隣接する一対の伝熱フィン25同士の間に形成されている。この場合、伝熱フィン25の端部の周囲において、シート状ロウ材30Fの面積が広く確保されているので、伝熱フィン25の端部同士を確実に接合することができる。
In the sheet-
上記実施の形態および変形例に開示されている複数の構成要素を必要に応じて適宜組合せることも可能である。あるいは、上記実施の形態および変形例に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。 It is also possible to appropriately combine a plurality of components disclosed in the above-described embodiment and modifications as necessary. Alternatively, some components may be deleted from all the components shown in the above embodiment and modifications.
10 熱交換器
11 一方の固定板
12 他方の固定板
20A〜20D 金属プレート
21 外周領域
22 薄肉領域
25 伝熱フィン
26 流路
27 縁部
30A〜30F シート状ロウ材
31 ロウ材外周領域
32 貫通領域
35 被覆領域
35a フィン接合領域
36 ブリッジ
38 残渣
DESCRIPTION OF
Claims (10)
ロウ材外周領域と、
前記ロウ材外周領域の内側に形成された貫通領域と、
前記貫通領域内に配置されるとともに、対応する前記伝熱フィン全体を覆う位置にそれぞれ配置された複数の被覆領域とを備え、
各被覆領域は、ブリッジを介して前記ロウ材外周領域に保持されていることを特徴とするシート状ロウ材。 A sheet-like brazing material for joining a pair of metal plates for heat exchangers, each including a plurality of heat transfer fins arranged separately in the planar direction,
Brazing material outer peripheral region,
A through region formed inside the brazing material outer peripheral region;
And a plurality of covering areas arranged in the penetration area and arranged at positions covering the corresponding heat transfer fins, respectively.
A sheet-like brazing material is characterized in that each coated region is held in the brazing material outer peripheral region via a bridge.
平面方向に離間して配置された複数の伝熱フィンをそれぞれ含む、少なくとも一対の熱交換器用金属プレートを準備する工程と、
前記一対の熱交換器用金属プレートをシート状ロウ材を介して互いに接合する工程とを備え、
前記シート状ロウ材は、
ロウ材外周領域と、
前記ロウ材外周領域の内側に形成された貫通領域と、
前記貫通領域内に配置されるとともに、対応する前記伝熱フィン全体を覆う位置にそれぞれ配置された複数の被覆領域とを有し、
各被覆領域は、ブリッジを介して前記ロウ材外周領域に保持されていることを特徴とする熱交換器の製造方法。 A method of manufacturing a heat exchanger,
Providing at least one pair of heat exchanger metal plates, each including a plurality of heat transfer fins spaced apart in a planar direction;
Bonding the pair of heat exchanger metal plates to each other through a sheet-like brazing material;
The sheet-like brazing material is
Brazing material outer peripheral region,
A through region formed inside the brazing material outer peripheral region;
And a plurality of covering areas disposed in the penetration area and arranged at positions covering the corresponding entire heat transfer fins,
A method of manufacturing a heat exchanger, wherein each coated area is held on the brazing material outer peripheral area via a bridge.
平面方向に離間して配置された複数の伝熱フィンをそれぞれ含み、互いに隣接する伝熱フィンの間に流路が形成された、少なくとも一対の熱交換器用金属プレートと、
前記一対の熱交換器用金属プレートの間に配置され、前記一対の熱交換器用金属プレートを互いに接合するシート状ロウ材とを備え、
前記シート状ロウ材は、
ロウ材外周領域と、
前記ロウ材外周領域の内側に形成された貫通領域と、
前記貫通領域内に配置されるとともに、それぞれ各伝熱フィンの形状に対応する複数のフィン接合領域とを有し、
前記流路には、前記シート状ロウ材を構成する材料によって覆われていない領域が存在することを特徴とする熱交換器。 A heat exchanger,
At least one pair of heat exchanger metal plates, each including a plurality of heat transfer fins arranged in a plane direction and having a flow path formed between adjacent heat transfer fins;
A sheet-like brazing material disposed between the pair of heat exchanger metal plates and joining the pair of heat exchanger metal plates to each other;
The sheet-like brazing material is
Brazing material outer peripheral region,
A through region formed inside the brazing material outer peripheral region;
And a plurality of fin junction regions disposed in the penetration region and respectively corresponding to the shapes of the respective heat transfer fins,
A heat exchanger characterized in that a region not covered by the material constituting the sheet-like brazing material is present in the flow path.
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