JP7241290B2 - Heat exchanger - Google Patents

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Description

本開示は、熱交換器に関する。 The present disclosure relates to heat exchangers.

近年、空気調和装置等に用いられる熱交換器を小型化および軽量化するための開発が進んでいる。例えば、複数の冷媒流路を形成した金属プレート同士を貼り合わせ、それを積層した金属プレート積層構造が採用されている(例えば、特許文献1参照)。 BACKGROUND ART In recent years, efforts have been made to reduce the size and weight of heat exchangers used in air conditioners and the like. For example, a metal plate laminated structure is adopted in which metal plates forming a plurality of coolant flow paths are bonded together and laminated (see, for example, Patent Document 1).

そして、積層する金属プレートには、熱伝導率の良いアルミニウム、あるいはアルミニウム合金を用いることが主流となってきている。 It has become mainstream to use aluminum or an aluminum alloy with good thermal conductivity for the metal plates to be laminated.

特許第4122578号公報Japanese Patent No. 4122578

上述した従来技術における金属プレートは非常に薄く、アルミニウムは非常に軟らかい。そのため、冷媒流路を流れる冷媒の圧力が高くなると、金属プレートは、流路膨張によって金属プレートの積層方向における膨張変形が大きくなる。 The metal plates in the above prior art are very thin and aluminum is very soft. Therefore, when the pressure of the coolant flowing through the coolant channel increases, the expansion deformation of the metal plate in the stacking direction of the metal plate increases due to the channel expansion.

特に、金属プレートの端部には冷媒流路を形成する連通穴が形成されるが、この連通穴が設けられる部分において膨張変形が大きくなる。 In particular, communication holes that form coolant flow paths are formed at the ends of the metal plate, and expansion deformation is large at portions where the communication holes are provided.

熱交換器の性能を規定されたサイズで確保するため、非常に多くの金属プレートを積層しなければならない場合があるが、積層する金属プレートの枚数が多くなるほど膨張変形が大きくなり、熱交換器として成立しなくなるという課題がある。 In some cases, a large number of metal plates must be stacked in order to ensure the performance of the heat exchanger at a specified size. There is a problem that it will not be established as

本開示は、このような従来の課題を解決するものであり、冷媒流路を流れる冷媒の圧力が高くなっても、連通穴の周辺部分の膨張変形を抑制し、膨張変形に対して高い剛性を備える熱交換器を提供することを目的とする。 The present disclosure is intended to solve such conventional problems, and even if the pressure of the refrigerant flowing through the refrigerant flow path increases, the expansion deformation of the peripheral portion of the communication hole is suppressed, and the rigidity against expansion deformation is high. It is an object to provide a heat exchanger comprising

上記目的を達成するために、本開示の一態様にかかる熱交換器は、複数の金属プレートが積層され、金属プレート間に冷媒が流れる流路部が形成された積層プレートと、金属プレートの積層方向の両端面に設けられ、流路部と連通する連通穴が形成された一対のエンドプレートと、連通穴の周囲に積層プレートおよび一対のエンドプレートを上記積層方向に貫通するよう設けられた補強部材と、を備える。 In order to achieve the above object, a heat exchanger according to one aspect of the present disclosure includes a laminated plate in which a plurality of metal plates are laminated, and a flow path portion through which a refrigerant flows is formed between the metal plates; A pair of end plates provided on both end faces in the direction and having communication holes communicating with the flow channel, and a reinforcement provided around the communication holes so as to penetrate the laminated plate and the pair of end plates in the lamination direction. and a member.

本開示の熱交換器によれば、冷媒流路を流れる冷媒の圧力が高くなっても、連通穴の周辺部分の膨張変形を抑制し、膨張変形に対して高い剛性を備える熱交換器を提供することができる。 According to the heat exchanger of the present disclosure, even if the pressure of the refrigerant flowing through the refrigerant passage increases, the expansion deformation of the peripheral portion of the communication hole is suppressed, and a heat exchanger having high rigidity against expansion deformation is provided. can do.

本開示の実施形態における流路プレートの一例を示す斜視図1 is a perspective view showing an example of a channel plate according to an embodiment of the present disclosure; FIG. 図1に示した流路プレートの接合箇所のA-A線断面の一部を示す図1. A view showing a part of the AA line cross section of the joint of the channel plate shown in FIG. 本実施の形態に係る熱交換器の一例を示す斜視図A perspective view showing an example of a heat exchanger according to this embodiment. 本開示の実施の形態の補強部材を示す拡大模式図An enlarged schematic diagram showing a reinforcing member according to an embodiment of the present disclosure. 実施例1の補強部材の配置を示す模式図Schematic diagram showing arrangement of reinforcing members in Example 1 実施例2の補強部材の配置を示す模式図Schematic diagram showing arrangement of reinforcing members in Example 2 実施例3の補強部材の配置を示す模式図Schematic diagram showing arrangement of reinforcing members in Example 3 比較例2の補強部材の配置を示す模式図Schematic diagram showing arrangement of reinforcing members in Comparative Example 2 比較例3の補強部材の配置を示す模式図Schematic diagram showing arrangement of reinforcing members in Comparative Example 3

以下、本開示の実施の形態における熱交換器について、図面を参照しながら説明する。一般に、熱交換器は、温度差のある2つ流体の間で熱エネルギーを交換する機能を有しており、空気調和装置や各種冷凍機器等に用いられている。 Hereinafter, heat exchangers according to embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. In general, heat exchangers have the function of exchanging thermal energy between two fluids having a temperature difference, and are used in air conditioners, various refrigeration equipment, and the like.

図1は、本開示の実施形態における流路プレート1の一例を示す斜視図である。図2は、図1に示した流路プレート1の接合箇所のA-A線断面の一部を示す図である。図3は、本実施の形態に係る熱交換器10の一例を示す斜視図である。 FIG. 1 is a perspective view showing an example of a channel plate 1 according to an embodiment of the present disclosure. FIG. 2 is a view showing a part of the cross section of the joint portion of the channel plate 1 shown in FIG. 1 taken along the line AA. FIG. 3 is a perspective view showing an example of the heat exchanger 10 according to this embodiment.

流路プレート1は、互いに平行に延びる複数の溝部7を有する2枚の金属プレート4を、各溝部7が対向するように貼り合わせることによって構成される。 The channel plate 1 is constructed by bonding two metal plates 4 each having a plurality of grooves 7 extending parallel to each other so that the grooves 7 face each other.

流路プレート1は、流路部2と、連通穴3と、ヘッダ部5とを有する。流路部2は、図2に示すように、各溝部7が対向することによって形成された冷媒の流路となる部分である。 The channel plate 1 has a channel portion 2 , a communication hole 3 and a header portion 5 . As shown in FIG. 2, the flow path portion 2 is a portion that serves as a flow path for the coolant formed by the grooves 7 facing each other.

連通穴3は、金属プレート4の長手方向の両端に形成され、流路部2とそれぞれ連通することにより、連通穴3と流路部2との間で冷媒が移動する。 The communication holes 3 are formed at both ends of the metal plate 4 in the longitudinal direction, and communicate with the channel portions 2 respectively, whereby the coolant moves between the communication holes 3 and the channel portions 2 .

また、連通穴3は、流路プレート1を積層することにより、図3に示す積層プレート10を構成した場合に、流路プレート1の各連通穴3が互いに連通し、冷媒が各連通穴3を通過可能となる。 3 is configured by stacking the flow path plates 1, the communication holes 3 of the flow path plates 1 communicate with each other, and the coolant flows through the communication holes 3. can pass through.

ヘッダ部5は、連通穴3の周囲を囲うように環状に、金属プレート4から突出するよう形成されている。ヘッダ部5が金属プレート4から突出することにより、流路プレート1を積層した場合、流路プレート1の間に空気が流れる隙間を設けることを可能としている。 The header portion 5 is annularly formed so as to protrude from the metal plate 4 so as to surround the communication hole 3 . Since the header portion 5 protrudes from the metal plate 4 , when the flow path plates 1 are stacked, it is possible to provide a gap through which air flows between the flow path plates 1 .

また、図2に示すように、接合部6は、向かい合わせた金属プレート4の溝部7の両側で、例えばロウ付けにより接合された部分である。図2には、ロウ付けに用いられたロウ8が示されている。 Also, as shown in FIG. 2, the joints 6 are portions joined by, for example, brazing on both sides of the grooves 7 of the metal plates 4 facing each other. FIG. 2 shows a braze 8 used for brazing.

図3に示すように、この熱交換器10は、流路プレート1が積層された積層プレート11と、積層プレート11を積層方向の両側から挟むように覆う一対のエンドプレート12と、を有する。 As shown in FIG. 3, this heat exchanger 10 has a laminated plate 11 in which the flow path plates 1 are laminated, and a pair of end plates 12 that sandwich and cover the laminated plate 11 from both sides in the lamination direction.

各エンドプレート12は、例えば矩形状の形状を有し、積層プレート11に対して、例えばロウ付けにより接合される。各エンドプレート12は、熱交換器10の剛性を保つために設けられる。 Each end plate 12 has, for example, a rectangular shape, and is joined to the laminated plate 11 by, for example, brazing. Each end plate 12 is provided to keep the heat exchanger 10 rigid.

また、各エンドプレート12は、積層プレート11が接合される側とは反対側の長手方向の両端部に、一対の連結部13を有する。 Each end plate 12 has a pair of connecting portions 13 at both ends in the longitudinal direction opposite to the side to which the laminated plate 11 is joined.

連結部13は、冷媒を通す配管が連結される部分である。各連結部13は、積層プレート11が接合される側とは反対側に突出している。また、各連結部13は、例えば矩形の形状を有しており、平面視において、2つの連結部13が対向する側の辺以外の各連結部13の辺は、エンドプレート12の本体部分の外周の辺と一致している。 The connecting portion 13 is a portion to which a pipe for passing a refrigerant is connected. Each connecting portion 13 protrudes to the side opposite to the side to which the laminated plate 11 is joined. Each connecting portion 13 has, for example, a rectangular shape. Matches the perimeter edge.

また、各連結部13には、連通穴14が形成されており、図1に示した流路プレート1の連通穴3と連通して、冷媒を通す流路を形成している。 A communication hole 14 is formed in each connecting portion 13 and communicates with the communication hole 3 of the flow channel plate 1 shown in FIG. 1 to form a flow channel through which the coolant passes.

さらに、各連結部13は、連通穴14の周囲であって、各連通部13の外周よりも内側の部材配置領域15に補強部材16を備える。 Further, each connecting portion 13 includes a reinforcing member 16 in a member placement region 15 around the communicating hole 14 and inside the outer periphery of each communicating portion 13 .

補強部材16は、コの字形状を有している。また、補強部材16は、連通穴14の周囲に、積層プレート11および一対のエンドプレート12を金属プレート4の積層方向に貫通するよう設けられる。 The reinforcing member 16 has a U-shape. Further, the reinforcing member 16 is provided around the communication hole 14 so as to penetrate the laminated plate 11 and the pair of end plates 12 in the lamination direction of the metal plates 4 .

補強部材16には、例えば構造用鋼が用いられる。また、補強部材16は、連結部13と摩擦攪拌接合で接合するのが好ましい。 Structural steel, for example, is used for the reinforcing member 16 . Further, the reinforcing member 16 is preferably joined to the connecting portion 13 by friction stir welding.

摩擦攪拌接合は、ロウ材の融点よりも大幅に低い温度で接合できるので、ロウ付け部分を再溶融することなく、接合強度を高くすることが可能になる。 Friction stir welding can join at a temperature significantly lower than the melting point of the brazing material, so that the joining strength can be increased without remelting the brazed portion.

さらに、摩擦攪拌接合は、固定治具等を用いることなく補強部材16と連結部13とを直接接合できるので、金属プレート4の積層方向においても長手方向においても、熱交換器10のサイズを大きくすることがない。 Furthermore, since the friction stir welding can directly join the reinforcing member 16 and the connecting portion 13 without using a fixing jig or the like, the size of the heat exchanger 10 can be increased both in the stacking direction and the longitudinal direction of the metal plates 4. I have nothing to do.

この場合、連結部13(エンドプレート12)と、積層プレート11とに補強部材16を入れ込む開口を設け、その開口に補強部材16を入れ込む。そして、補強部材16の上面(表面)と連結部13の上面(表面)とを摩擦攪拌接合する。摩擦攪拌接合の接合ツールにより両者の上面に渡って凹部ができる。凹部は、スライス状の波打った形状である。なお、連結部13の内部と補強部材16とは接合されない。 In this case, an opening for inserting the reinforcing member 16 is provided in the connecting portion 13 (end plate 12) and the laminated plate 11, and the reinforcing member 16 is inserted into the opening. Then, the upper surface (surface) of the reinforcing member 16 and the upper surface (surface) of the connecting portion 13 are friction stir welded. The welding tool for friction stir welding creates a recess across the upper surfaces of both. The concave portion has a wavy slice shape. Note that the interior of the connecting portion 13 and the reinforcing member 16 are not joined.

上記は、補強部材16の上面と連結部13の上面との間の接合であったが、下面も同様に接合するのが好ましい。 Although the upper surface of the reinforcing member 16 and the upper surface of the connecting portion 13 are joined in the above, it is preferable to joint the lower surface in the same manner.

また、上記のように、連通穴14の周囲に補強部材16を配置することで、冷媒が連通穴14を含む流路を流れる際の圧力が高くなっても、連結穴3、14の周辺部分の膨張変形を抑制することができる。 In addition, by arranging the reinforcing member 16 around the communication hole 14 as described above, even if the pressure when the refrigerant flows through the flow path including the communication hole 14 increases, the peripheral portions of the connection holes 3 and 14 expansion deformation can be suppressed.

図4は、本開示の実施の形態の補強部材16を示す拡大模式図である。金属プレート4の積層方向と垂直な面で切断した補強部材16の断面は、部材配置領域15の面積の25%以上の面積を有することが望ましい。 FIG. 4 is an enlarged schematic diagram showing the reinforcing member 16 according to the embodiment of the present disclosure. A cross section of the reinforcing member 16 cut along a plane perpendicular to the stacking direction of the metal plates 4 preferably has an area of 25% or more of the area of the member arrangement region 15 .

補強部材16の断面が、部材配置領域15の面積の25%以上の面積を有していると、連結穴3、14の周辺部分の膨張変形を十分に抑制することができる。 If the cross-section of the reinforcing member 16 has an area of 25% or more of the area of the member arrangement region 15, expansion deformation of the peripheral portions of the connecting holes 3 and 14 can be sufficiently suppressed.

また、補強部材16の形状は、コの字形状に限定されない。ただし、補強部材16は、連通穴14の中心点Pを通り、エンドプレート12の長手方向に平行な線17、および、短手方向に平行な線18に関してそれぞれ線対称となる形状を有していることが好ましい。 Further, the shape of the reinforcing member 16 is not limited to the U-shape. However, the reinforcing member 16 has a shape that is symmetrical with respect to a line 17 that passes through the center point P of the communicating hole 14 and is parallel to the longitudinal direction of the end plate 12 and a line 18 that is parallel to the lateral direction of the end plate 12. preferably.

補強部材16が、このような形状を有している場合、連通穴3、14の周囲にかかる高い圧力を均等に分散することができる。 When the reinforcing member 16 has such a shape, the high pressure applied around the communication holes 3 and 14 can be evenly distributed.

以上、本開示の実施の形態について説明したが、実施の形態は上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、上記実施の形態における要旨を逸脱しない範囲内で、種々の変形がなされてもよいことは勿論である。 Although the embodiments of the present disclosure have been described above, the embodiments are not limited to the above embodiments, and various modifications may be made without departing from the gist of the above embodiments. Good, of course.

つぎに、本開示の実施例と比較例とを比較することにより、本開示の実施例における効果について説明する。以下に、本開示の実施例をシミュレーション結果に基づき説明するが、本開示の実施例はこれらに限定されるものではない。 Next, the effects of the examples of the present disclosure will be described by comparing the examples of the present disclosure with comparative examples. Examples of the present disclosure will be described below based on simulation results, but the examples of the present disclosure are not limited to these.

また、実施例1~実施例3、比較例1~比較例3のシミュレーションを行うにあたり、補強部材16以外の構成部材の寸法や材料の物性値は、全て同じものとした。 Further, in conducting the simulations of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3, the dimensions and material properties of the constituent members other than the reinforcing member 16 were all the same.

図5A~図5Cはそれぞれ、実施例1~3の補強部材16の配置を示す模式図である。図5D、および、図5Eは、比較例2、および、比較例3の補強部材16の配置を示す模式図である。 5A to 5C are schematic diagrams showing the arrangement of reinforcing members 16 of Examples 1 to 3, respectively. 5D and 5E are schematic diagrams showing the arrangement of reinforcing members 16 of Comparative Examples 2 and 3. FIG.

なお、比較例1は、補強部材16を配置していないので図示していない。また、シミュレーションによって求めた値は、後述する表1に示した。 In Comparative Example 1, the reinforcing member 16 is not arranged, so it is not illustrated. Values obtained by simulation are shown in Table 1, which will be described later.

(実施例1)
実施例1の補強部材16は、弾性率が200GPaである構造用鋼である。また、補強部材16は、図5Aに示すように、連結部13の連通穴14を挟んだ両側に一対配置されている。
(Example 1)
The reinforcing member 16 of Example 1 is structural steel with an elastic modulus of 200 GPa. As shown in FIG. 5A, a pair of reinforcing members 16 are arranged on both sides of the connecting portion 13 across the communicating hole 14 .

具体的には、補強部材16は、コの字状の形状を有し、コの字の凹部が対向するよう配置されている。連結部13は、縦25mm、横20mm、厚み4mmの大きさを有する。また、連通穴14の直径は10mmである。 Specifically, the reinforcing member 16 has a U-shaped configuration, and is arranged such that the U-shaped concave portions face each other. The connecting portion 13 has a length of 25 mm, a width of 20 mm, and a thickness of 4 mm. Also, the diameter of the communication hole 14 is 10 mm.

連結部13には、弾性率が71GPaのアルミニウムが用いられている。そして、金属プレート4の積層方向と垂直な面で切断した補強部材16の断面の面積は、部材配置領域15の面積の67%を占めている。 Aluminum having a modulus of elasticity of 71 GPa is used for the connecting portion 13 . The cross-sectional area of the reinforcing member 16 taken along a plane perpendicular to the lamination direction of the metal plates 4 occupies 67% of the area of the member arrangement region 15 .

このような熱交換器10の構造において、冷媒が連通穴14に圧力を与えた場合の連通穴14の周辺部分となる連結部13の最大変形量を、有限要素法による線形構造解析を行って計算した。 In such a structure of the heat exchanger 10, the maximum deformation amount of the connecting portion 13, which is the peripheral portion of the communicating hole 14 when the refrigerant applies pressure to the communicating hole 14, is subjected to linear structural analysis by the finite element method. Calculated.

なお、補強部材16による連通穴14の膨張変形の抑制効果を簡単に明らかにするため、シミュレーションでは、エンドプレート12の一部を含む1つの連結部13と補強部材16のみをモデル化した。実施例2、実施例3、および比較例1~比較例3のシミュレーションにおいても同様のモデル化を行った。 In addition, in order to simply clarify the effect of suppressing the expansion deformation of the communication hole 14 by the reinforcing member 16, only one connecting portion 13 including a part of the end plate 12 and the reinforcing member 16 were modeled in the simulation. Similar modeling was performed in the simulations of Example 2, Example 3, and Comparative Examples 1 to 3.

(実施例2)
実施例2の補強部材16も、弾性率が200GPaである構造用鋼である。また、実施例2の補強部材16の形状は、図5Bに示すように、円形状である。補強部材16は、連通穴14の周りに4つ配置されている。
(Example 2)
The reinforcing member 16 of Example 2 is also structural steel with an elastic modulus of 200 GPa. Moreover, the shape of the reinforcing member 16 of Example 2 is circular, as shown in FIG. 5B. Four reinforcing members 16 are arranged around the communication hole 14 .

金属プレート4の積層方向と垂直な面で切断した4つの補強部材16の断面の合計面積は、部材配置領域15の面積の67%を占めている。このような熱交換器10の構造において、冷媒が連通穴14に圧力を与えた場合の連結部13の最大変形量を求めた。 The total area of the cross sections of the four reinforcing members 16 taken along a plane perpendicular to the stacking direction of the metal plates 4 occupies 67% of the area of the member placement region 15 . In such a structure of the heat exchanger 10, the maximum amount of deformation of the connecting portion 13 when the refrigerant applies pressure to the communication hole 14 was determined.

(実施例3)
実施例3の補強部材16も、弾性率が200GPaである構造用鋼である。また、実施例3の補強部材16の形状は、図5Cに示すように、扇状である。補強部材16は、連通穴14の周りに2つ配置されている。
(Example 3)
The reinforcing member 16 of Example 3 is also structural steel with an elastic modulus of 200 GPa. Further, the shape of the reinforcing member 16 of Example 3 is fan-shaped as shown in FIG. 5C. Two reinforcing members 16 are arranged around the communication hole 14 .

2つの補強部材16は、扇の中心側が対向するよう配置されている。また、金属プレート4の積層方向と垂直な面で切断した2つの補強部材16の断面の合計面積は、部材配置領域15の面積の67%を占めている。この熱交換器10の構造において、冷媒が連通穴14に圧力を与えた場合の連結部13の最大変形量を求めた。 The two reinforcing members 16 are arranged so that the center sides of the fans face each other. Also, the total area of the cross sections of the two reinforcing members 16 taken along a plane perpendicular to the stacking direction of the metal plates 4 occupies 67% of the area of the member placement region 15 . In the structure of the heat exchanger 10, the maximum amount of deformation of the connecting portion 13 when the refrigerant applies pressure to the communication hole 14 was determined.

(比較例1)
比較例1の熱交換器10は、補強部材16を配置していない。この熱交換器10の構造において、冷媒が連通穴14に圧力を与えた場合の連結部13の最大変形量を求めた。
(Comparative example 1)
The heat exchanger 10 of Comparative Example 1 does not include the reinforcing member 16 . In the structure of the heat exchanger 10, the maximum amount of deformation of the connecting portion 13 when the refrigerant applies pressure to the communication hole 14 was obtained.

(比較例2)
比較例2の補強部材16も、弾性率が200GPaである構造用鋼である。また、比較例2の補強部材16の形状は、図5Dに示すように、円弧状である。補強部材16は、連通穴14の周りに2つ配置されている。
(Comparative example 2)
The reinforcing member 16 of Comparative Example 2 is also structural steel with an elastic modulus of 200 GPa. Further, the shape of the reinforcing member 16 of Comparative Example 2 is arcuate as shown in FIG. 5D. Two reinforcing members 16 are arranged around the communication hole 14 .

2つの補強部材16は、円弧の中心側が対向するよう配置されている。また、金属プレート4の積層方向と垂直な面で切断した2つの補強部材16の断面の合計面積は、部材配置領域15の面積の23%を占めている。この熱交換器10の構造において、冷媒が連通穴14に圧力を与えた場合の連結部13の最大変形量を求めた。 The two reinforcing members 16 are arranged so that the center sides of the arcs face each other. The total area of the cross sections of the two reinforcing members 16 taken along a plane perpendicular to the stacking direction of the metal plates 4 occupies 23% of the area of the member placement region 15 . In the structure of the heat exchanger 10, the maximum amount of deformation of the connecting portion 13 when the refrigerant applies pressure to the communication hole 14 was obtained.

(比較例3)
比較例3の補強部材16も、弾性率が200GPaである構造用鋼である。また、比較例3の2つの補強部材16は、図5Eに示すように、一方がL字形状で他方が逆L字状である。2つの補強部材16は、連通穴14の周りに配置されている。
(Comparative Example 3)
The reinforcing member 16 of Comparative Example 3 is also structural steel with an elastic modulus of 200 GPa. Moreover, as shown in FIG. 5E, one of the two reinforcing members 16 of Comparative Example 3 is L-shaped and the other is inverted L-shaped. Two reinforcing members 16 are arranged around the communicating hole 14 .

2つの補強部材16は、L字または逆L字の短い方の辺が内側に延びるように配置されている。また、金属プレート4の積層方向と垂直な面で切断した2つの補強部材16の断面の合計面積は、部材配置領域15の面積の67%を占めている。この熱交換器10の構造において、冷媒が連通穴14に圧力を与えた場合の連結部13の最大変形量を求めた。 The two reinforcing members 16 are arranged such that the shorter side of the L-shape or inverted L-shape extends inward. Also, the total area of the cross sections of the two reinforcing members 16 taken along a plane perpendicular to the stacking direction of the metal plates 4 occupies 67% of the area of the member placement region 15 . In the structure of the heat exchanger 10, the maximum amount of deformation of the connecting portion 13 when the refrigerant applies pressure to the communication hole 14 was determined.

(評価)
表1は、実施例1~実施例3、比較例1~比較例3のシミュレーション結果を示したものである。

Figure 0007241290000001
(evaluation)
Table 1 shows the simulation results of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3.
Figure 0007241290000001

表1には、部材配置領域15の面積に対する補強部材16の断面積の割合、連結部13の最大変形量、比較例1に対する最大変形量の低減率が示されている。なお、比較例1については、補強部材16が配置されていないので、部材配置領域15の面積に対する補強部材16の断面積の割合は記載されていない。 Table 1 shows the ratio of the cross-sectional area of the reinforcing member 16 to the area of the member arrangement region 15, the maximum deformation amount of the connecting portion 13, and the reduction rate of the maximum deformation amount relative to Comparative Example 1. In Comparative Example 1, since the reinforcing member 16 is not arranged, the ratio of the cross-sectional area of the reinforcing member 16 to the area of the member arrangement region 15 is not described.

実施例1~実施例3では、比較例1に対する最大変形量の低減率が93~94%となっている。 In Examples 1 to 3, the reduction rate of the maximum deformation amount compared to Comparative Example 1 is 93 to 94%.

熱交換器10を規定されたサイズにするためには、連結部13の最大変形量が0.200mm以下であることが要求される。実施例1~実施例3のいずれも最大変形量が0.200mm以下であるという条件を満たしている。 In order to make the heat exchanger 10 a specified size, the maximum amount of deformation of the connecting portion 13 is required to be 0.200 mm or less. All of Examples 1 to 3 satisfy the condition that the maximum deformation amount is 0.200 mm or less.

したがって、実施例1~実施例3の補強部材16は、連結部13の膨張変形を抑制できることがわかる。 Therefore, it can be seen that the reinforcing member 16 of Examples 1 to 3 can suppress expansion deformation of the connecting portion 13 .

なお、比較例2でも、最大変形量が比較例1と比べて約94%低減している。しかし、最大変形量が0.208mmとなっているため、熱交換器10を規定されたサイズにすることができない。そのため、比較例2の補強部材16は、熱交換器10に用いるのは適切ではない。 Also in Comparative Example 2, the maximum deformation amount is reduced by about 94% as compared with Comparative Example 1. However, since the maximum amount of deformation is 0.208 mm, the heat exchanger 10 cannot be of the specified size. Therefore, the reinforcement member 16 of Comparative Example 2 is not suitable for use in the heat exchanger 10 .

比較例3では、最大変形量については0.116mmと小さいく、比較例1と比べて約96%低減している。しかし、シミュレーションの結果では、連通穴14の周辺部にかかる応力が局所的に大きくなり、アルミニウムからなる連結部13が塑性変形する可能性がある。そのため、比較例2の補強部材16は、熱交換器10に用いるのは適切ではない。 In Comparative Example 3, the maximum deformation amount is as small as 0.116 mm, which is reduced by about 96% compared to Comparative Example 1. However, the simulation results show that the stress applied to the peripheral portion of the communication hole 14 is locally increased, and there is a possibility that the connecting portion 13 made of aluminum is plastically deformed. Therefore, the reinforcement member 16 of Comparative Example 2 is not suitable for use in the heat exchanger 10 .

比較例3の補強部材16は、補強部材16が、連通穴14の中心点Pを通り、エンドプレート12の長手方向に平行な線17、および、短手方向に平行な線18に関してそれぞれ線対称となる形状を有していないため、連通穴14にかかる高い圧力を均等に分散できなかったためと考えられる。 In the reinforcing member 16 of Comparative Example 3, the reinforcing member 16 passes through the center point P of the communicating hole 14 and is symmetrical with respect to a line 17 parallel to the longitudinal direction of the end plate 12 and a line 18 parallel to the lateral direction of the end plate 12. It is considered that the high pressure applied to the communication hole 14 could not be evenly distributed because the shape does not have a shape that satisfies the requirement.

なお、ここでは、連結部13の膨張変形のシミュレーション結果について示したが、図1に示した連通穴3の周辺の金属プレート4の部分についても膨張変形が抑制される。 Although the simulation result of the expansion deformation of the connecting portion 13 is shown here, the expansion deformation is also suppressed in the portion of the metal plate 4 around the communicating hole 3 shown in FIG.

本開示の熱交換器は、空気調和装置等の熱交換器に利用可能である。 The heat exchanger of the present disclosure can be used for heat exchangers such as air conditioners.

1 流路プレート
2 流路部
3 連通穴
4 金属プレート
5 ヘッダ部
6 接合部
7 溝部
8 ロウ
10 熱交換器
11 積層プレート
12 エンドプレート
13 連結部
14 連通穴
15 部材配置領域
16 補強部材
17 エンドプレートの長手方向に平行な線
18 エンドプレートの短手方向に平行な線
P 中心点
REFERENCE SIGNS LIST 1 flow path plate 2 flow path section 3 communication hole 4 metal plate 5 header section 6 joint section 7 groove section 8 row 10 heat exchanger 11 laminated plate 12 end plate 13 connection section 14 communication hole 15 member arrangement area 16 reinforcing member 17 end plate A line parallel to the longitudinal direction of 18 A line parallel to the lateral direction of the end plate P Center point

Claims (5)

複数の金属プレートが積層され、金属プレート間に冷媒が流れる流路部が形成された積層プレートと、
前記金属プレートの積層方向の両端面に設けられ、前記流路部と連通する連通穴が形成された一対のエンドプレートと、
前記連通穴の周囲に前記積層プレートおよび前記一対のエンドプレートを前記積層方向に貫通するよう設けられた補強部材と、
を備え
前記一対のエンドプレートは、矩形状の形状を有し、前記一対のエンドプレートの長手方向の両端部において前記積層方向に突出する連結部を備え、前記連結部には、前記連通穴が形成されており、
前記補強部材は、前記連結部の前記連通穴を挟んだ両側に一対配置され、
前記補強部材は、コの字状の形状を有し、コの字の凹部が対向するよう配置されている、または、扇状を有し、扇の中心側が対向するよう配置されている熱交換器。
a laminated plate in which a plurality of metal plates are laminated, and a channel portion for flowing a coolant is formed between the metal plates;
a pair of end plates provided on both end surfaces of the metal plate in the stacking direction and having communication holes communicating with the flow channel;
a reinforcing member provided around the communication hole so as to penetrate the lamination plate and the pair of end plates in the lamination direction;
with
The pair of end plates has a rectangular shape, and includes connecting portions protruding in the stacking direction at both ends in the longitudinal direction of the pair of end plates, and the connecting portions are formed with the communicating holes. and
A pair of the reinforcing members are arranged on both sides of the communicating hole of the connecting portion,
A heat exchanger in which the reinforcing member has a U-shaped shape and is arranged so that the concave portions of the U-shape face each other, or has a fan shape and is arranged so that the center sides of the fan face each other. .
前記連結部は矩形状の形状を有し、平面視において、前記両端部にある連結部の対向する側の辺以外の辺は、前記一対のエンドプレートの本体部分の外周の辺と一致する請求項に記載の熱交換器。 The connecting portion has a rectangular shape, and in a plan view, sides of the connecting portion at both ends of the connecting portion other than the opposing sides coincide with the outer peripheral sides of the body portions of the pair of end plates. Item 1. The heat exchanger according to item 1 . 前記補強部材は、前記連結部における前記連通穴の周囲の領域に設けられ、前記積層方向と垂直な面で切断した前記補強部材の断面は、前記周囲の領域の面積の25%以上の面積を有する請求項に記載の熱交換器。 The reinforcing member is provided in a region around the communicating hole in the connecting portion, and the cross section of the reinforcing member taken along a plane perpendicular to the stacking direction has an area of 25% or more of the area of the surrounding region. 3. The heat exchanger of claim 2 , comprising: 前記補強部材は、前記一対のエンドプレートの長手方向に平行な線、および、短手方向に平行な線に関してそれぞれ線対称となる形状を有している請求項1~のいずれか1項に記載の熱交換器。 4. The reinforcing member according to any one of claims 1 to 3 , wherein the reinforcing member has a shape symmetrical with respect to a line parallel to the longitudinal direction of the pair of end plates and a line parallel to the lateral direction of the pair of end plates. A heat exchanger as described. 前記補強部材の表面と当該補強部材が設けられた前記一対のエンドプレートの表面は、摩擦撹拌接合で接合されている請求項1~のいずれか1項に記載の熱交換器。 The heat exchanger according to any one of claims 1 to 4 , wherein the surface of the reinforcing member and the surface of the pair of end plates provided with the reinforcing member are joined by friction stir welding .
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