JP7437971B2 - 熱交換コアの製造方法 - Google Patents
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Description
複数の内部流路と、
前記複数の内部流路に連通するヘッダ流路と、
を備え、
前記ヘッダ流路の内壁は、前記内部流路の流路壁よりも大きな表面粗さを有する。
を備え、前記ヘッダ流路の内壁は、前記内部流路の流路壁よりも大きな表面粗さを有する。
本開示の実施形態による熱交換コア1は、単独で、又は熱交換器に組み込まれて用いられる構成要素であり、熱交換コア1に供給される第1流体と第2流体との間で熱交換が行われる。熱交換コア1に供給される第1流体及び第2流体はそれぞれ液体であってもよいし気体であってもよいが、通常は両者の温度は異なっている。
図4及び図5に示すように、複数の第1流路21と複数の第2流路22がそれぞれ複数の分割流路211,221に区画される場合、複数の第1流路21と複数の第2流路22のそれぞれの一端部と他端部にそれぞれ中間流路4を備える。
ヘッダ流路3の内壁3aは、内部流路2の流路壁2aよりも大きな表面粗さを有する。例えば、第1ヘッダ流路31、第2ヘッダ流路32、第3ヘッダ流路33及び第4ヘッダ流路34を直方体の外側に設けた場合にこれらの第1ヘッダ流路31、第2ヘッダ流路32、第3ヘッダ流路33及び第4ヘッダ流路34の内壁31a,32a,33a,34aは、第1流路21及び第2流路22の流路壁21a,22aよりも大きな表面粗さを有する。
よって、
第1領域3a1の第1表面粗さ≧第2領域3a2の表面粗さ>内部流路2の流路壁の表面粗さ
となる。
すなわち、第2領域(非オーバハング領域)3a2の表面粗さは第1領域(オーバハング領域)3a1の表面粗さと同等以下であり、第2領域3a2が設けられる部分の単位面積当たりの造形時間を内部流路2が設けられる部分よりも短くできる。よって、熱交換コア1は全体でも造形時間が短くできるので、熱交換コア1の製造コストを低減できる。
図4に示すように、ヘッダ流路3は、少なくとも部分的に複数の内部流路2の延在方向における複数の内部流路2の形成範囲2A内に配置される。例えば、第1ヘッダ流路31は、少なくとも部分的に第1流路21の延在方向における第1流路21の形成範囲2Aに配置される。これにより、第1ヘッダ流路31は第1流路21の延在方向において第1流路21とオーバラップする。図示しないが、例えば、第2ヘッダ流路32は、少なくとも部分的に第2流路22の延在方向における第2流路22の形成範囲2A内に配置される。これにより、第2ヘッダ流路32は第2流路22の延在方向において第2流路22とオーバラップする。例えば、第3ヘッダ流路33は、少なくとも部分的に第1流路21の延在方向における第1流路21の形成範囲に配置される。これにより、第3ヘッダ流路33は第1流路21の延在方向において第1流路21とオーバラップする。例えば、第4ヘッダ流路34は少なくとも部分的に第2流路22の延在方向における第2流路22の形成範囲内に配置される。これにより、第4ヘッダ流路34は第2流路22の延在方向において第2流路22とオーバラップする。
図2に示すように、ヘッダ流路3と他方の流体が流れる中間流路との間には隔壁4aが設けられている。隔壁4aは、異種流体を隔てるものであり、例えば、第1ヘッダ流路31と第2中間流路42との間には第2流体を隔てるための隔壁42aが設けられ、第2ヘッダ流路32と第1中間流路41との間には第1流体を隔てるための隔壁42bが設けられている。また、図示はしないが、例えば、第3ヘッダ流路33と第4中間流路との間には第2流体を隔てるための隔壁が設けられ、第4ヘッダ流路34と第3中間流路との間には第1流体を隔てるための隔壁が設けられている。ヘッダ流路3と他方の流体が流れる中間流路4との間の隔壁4aは、内部流路2の延在方向に沿っている(図5参照)。例えば、第1ヘッダ流路31と第2流体が流れる第2中間流路42との間の隔壁42aは、第2流路22の延在方向に沿っている。また、例えば、第2ヘッダ流路32と第1流体が流れる第1中間流路41との間の隔壁41aは、第1流路21の延在方向に沿っている。また、図示はしないが、例えば、第3ヘッダ流路33と第2流体が流れる第4中間流路との間の隔壁は、第2流路22の延在方向に沿っている。また、例えば、第4ヘッダ流路34と第1流体が流れる第1流路21との間の隔壁は、第1流路21の延在方向に沿っている。
図4及び図5に示すように、熱交換コア1は内部流路2の端部に隣接する中間流路4を備える。ヘッダ流路3の内壁3aは、円弧形状を有する湾曲面3a3を含んでいて、隔壁4aは湾曲面3a3の一部を表面に有している。そして、湾曲面3a3の曲率中心3a31は、内部流路2の延在方向において、中間流路4の形成範囲4A内に位置する。
本開示の実施形態による熱交換コア1の製造方法は、互いに平行に延在する複数の内部流路2と、複数の内部流路2と連通するヘッダ流路3とを備える熱交換コア1の製造方法である。熱交換コア1の製造方法は、内部流路2の延在方向に沿って積層造形を行うことで、内部流路2を形成するステップと、内部流路2の延在方向に沿って積層造形を行うことで、ヘッダ流路3を形成するステップと、を備える。この熱交換コア1の製造方法においてヘッダ流路3の内壁4sは内部流路2の流路壁2aよりも大きな表面粗さを有する。
内部流路2とヘッダ流路3の積層造形は、金属粉末を敷き詰めるステップと金属粉末にエネルギを付与して金属粉末を溶融凝固する一連のサイクルとする繰り返しを含む。図6に示すように、この積層造形において、ヘッダ流路3は、少なくとも部分的に、複数の内部流路2の延在方向における複数の内部流路2の形成範囲2A内に配置され、ヘッダ流路3が設けられる部分(ヘッダ部)と複数の内部流路2が設けられる部分(本体部)とが一連のサイクルによって造形される。
金属粉末を溶融凝固するステップにおいてヘッダ流路3が設けられる部分(ヘッダ部12)に付与されるエネルギの付与頻度が複数の内部流路2が設けられる部分(本体部11)よりも少ない。例えば、上述した内部流路2とヘッダ流路3の積層造形において金属粉末をレーザ照射により溶融凝固する場合に、内部流路2が設けられる部分(本体部11)の積層造形において金属粉末にレーザを照射する回数を金属粉末を敷き詰める回数と同じにする一方、ヘッダ流路3が設けられる部分(ヘッダ部12)の積層造形において金属粉末にレーザを照射する回数を、金属粉末を敷き詰める回数の半分にする。すなわち、本体部11の積層造形では金属粉末を敷き詰める回数1回に対してレーザを照射する回数を1回にする一方、ヘッダ部12の積層造形では金属粉末を敷き詰める回数2回に対してレーザを照射する回数を1回にする。言い換えると、本体部11の積層造形では金属粉末を敷き詰めるごとにレーザを照射する一方、ヘッダ部12の積層造形ではレーザの照射を2回に1回スキップする。
複数の内部流路2と、
前記複数の内部流路2に連通するヘッダ流路3と、
を備え、
前記ヘッダ流路3の内壁3aは、前記内部流路2の流路壁2aよりも大きな表面粗さを有する。
前記複数の内部流路2は、互いに平行に延在し、
前記ヘッダ流路3は、
前記複数の内部流路2の前記延在方向における一方側に位置し、第1表面粗さを有する第1領域(オーバハング領域)3a1と、
前記延在方向における他方側に位置し、前記第1表面粗さ以下の第2表面粗さを有する第2領域(非オーバハング領域)3a2と、
を含み、
前記ヘッダ流路3の前記内壁3aの前記第2表面粗さは、前記内部流路2の前記流路壁2aの表面粗さよりも大きい。
よって、
第1領域3a1の第1表面粗さ≧第2領域3a2の表面粗さ>内部流路2の流路壁2aの表面粗さ
となる。
すなわち、第2領域(非オーバハング領域)3a2の表面粗さは第1領域(オーバハング領域)3a1の表面粗さと同等以下であり、第2領域3a2が設けられる部分の単位面積当たりの造形時間を内部流路2が設けられる部分よりも短くできる。よって、熱交換コア1は全体でも造形時間が短くできるので、熱交換コア1の製造コストを低減できる。
前記ヘッダ流路3は、少なくとも部分的に、前記複数の内部流路2の延在方向における前記複数の内部流路2の形成範囲2Aに配置される。
ヘッダ流路3と他方の流体が流れる中間流路4との間の隔壁4aは、内部流路2の延在方向に沿っている。
前記内部流路2の端部に隣接して設けられる中間流路4を備え、
ヘッダ流路3の内壁3aは、円弧形状を有する湾曲面3a3を含んでいて、隔壁4aは湾曲面3a3の一部を表面に持っており、
前記湾曲面3a3の曲率中心3a31は、内部流路2の延在方向において、中間流路4の形成範囲4A内に位置する。
互いに平行に延在する複数の内部流路2と、前記複数の内部流路2と連通するヘッダ流路3とを備える熱交換コア1の製造方法であって、
前記内部流路2の延在方向に沿って積層造形を行うことで、前記内部流路2を形成するステップと、
前記延在方向に沿って積層造形を行うことで、前記ヘッダ流路3を形成するステップと、
を備え、
前記ヘッダ流路3の内壁3aは、
前記内部流路2の流路壁2aよりも大きな表面粗さを有する。
前記積層造形は、
金属粉末を敷き詰めるステップと前記金属粉末にエネルギを付与して前記金属粉末を溶融凝固するステップを一連のサイクルとする繰り返しを含み、
前記ヘッダ流路3は、少なくとも部分的に、前記延在方向における前記複数の内部流路2の形成範囲2Aに配置され、
前記ヘッダ流路3が設けられる部分と前記複数の内部流路2が設けられる部分が前記一連のサイクルによって造形される。
前記金属粉末を溶融凝固するステップにおいて前記ヘッダ流路3が設けられる部分に付与されるエネルギの付与頻度が前記複数の内部流路2が設けられる部分よりも少ない。
11 本体部
111 外壁(底壁)
112 外壁(側壁)
116 外壁(上壁)
12 ヘッダ部
121 第1ヘッダ部
122 第2ヘッダ部
123 第3ヘッダ部
124 第4ヘッダ部
2 内部流路
2A 内部流路の形成範囲
2a 流路壁
21 第1流路
21a 流路壁
211 分割流路
22 第2流路
22a 流路壁
221 分割流路
23 隔壁
24 区画壁
3 ヘッダ流路
3a ヘッダ流路の内壁
3a1 第1領域
3a2 第2領域
3a3 湾曲面
3a31 曲率中心
31 第1ヘッダ流路
31a 内壁
32 第2ヘッダ流路
32a 内壁
33 第3ヘッダ流路
33a 内壁
34 第4ヘッダ流路
34a 内壁
4 中間流路
4A 形成範囲
4a 隔壁
41 第1中間流路
42 第2中間流路
42a 隔壁
Claims (2)
- 互いに平行に延在する複数の内部流路と、前記複数の内部流路と連通するヘッダ流路とを備える熱交換コアの製造方法であって、
前記内部流路の延在方向に沿って積層造形を行うことで、前記内部流路を形成するステップと、
前記延在方向に沿って積層造形を行うことで、前記ヘッダ流路を形成するステップと、
を備え、
前記積層造形は、
金属粉末を敷き詰めるステップと前記金属粉末にエネルギを付与して前記金属粉末を溶融凝固するステップを一連のサイクルとする繰り返しを含み、
前記ヘッダ流路は、少なくとも部分的に、前記延在方向における前記複数の内部流路の形成範囲に配置され、
前記ヘッダ流路が設けられる部分と前記複数の内部流路が設けられる部分が前記一連のサイクルによって造形され、
前記ヘッダ流路の内壁は、
前記内部流路の流路壁よりも大きな表面粗さを有する、熱交換コアの製造方法。 - 前記金属粉末を溶融凝固するステップにおいて前記ヘッダ流路が設けられる部分に付与されるエネルギの付与頻度が前記複数の内部流路が設けられる部分よりも少ない、
請求項1に記載の熱交換コアの製造方法。
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