JPH10314876A - 熱交換器及びその製造方法 - Google Patents
熱交換器及びその製造方法Info
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- JPH10314876A JPH10314876A JP13212997A JP13212997A JPH10314876A JP H10314876 A JPH10314876 A JP H10314876A JP 13212997 A JP13212997 A JP 13212997A JP 13212997 A JP13212997 A JP 13212997A JP H10314876 A JPH10314876 A JP H10314876A
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- Japan
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- heat exchanger
- assembly
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- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱交換効率の優れた熱交換器を提供する。
【解決手段】 金属製のパイプ材を液体又は気体が流れ
るように組立てて形成された組立体と、前記組立体の空
間部に、その組立体のパイプ材に溶着して設けられた金
属製の多孔質体とからなる。
るように組立てて形成された組立体と、前記組立体の空
間部に、その組立体のパイプ材に溶着して設けられた金
属製の多孔質体とからなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関のラジエ
ータ、あるいは、その他の各種産業分野で用いられる熱
交換用の熱交換器、及びその製造方法に関する。
ータ、あるいは、その他の各種産業分野で用いられる熱
交換用の熱交換器、及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば、内燃機関の冷却水を冷却
するために用いられるラジエータは、冷却水の流れるパ
イプの表面に多数のフィンをろう付けや溶接等により設
けて、表面積を増加させて放熱効果を高めるように構成
されている。
するために用いられるラジエータは、冷却水の流れるパ
イプの表面に多数のフィンをろう付けや溶接等により設
けて、表面積を増加させて放熱効果を高めるように構成
されている。
【０００３】また、各種産業用で用いられる熱交換器
は、熱の交換効率を高めるために、液体や気体（以下、
「流体」という）の流れるパイプを長くしたり、あるい
は、その本数を増加するようにしている。
は、熱の交換効率を高めるために、液体や気体（以下、
「流体」という）の流れるパイプを長くしたり、あるい
は、その本数を増加するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の熱交換器において、フィンを設ける場合は、そのフ
ィンをろう付けや溶接により取付ける工程を必要として
製造コストが高くなるという欠点があった。
来の熱交換器において、フィンを設ける場合は、そのフ
ィンをろう付けや溶接により取付ける工程を必要として
製造コストが高くなるという欠点があった。
【０００５】また、流体の流れるパイプの長さを長くし
たり、その本数を増加させたときは、材料費がかさんで
製造コストが高くなるとともに、熱交換器自体が大型化
になるという欠点があった。
たり、その本数を増加させたときは、材料費がかさんで
製造コストが高くなるとともに、熱交換器自体が大型化
になるという欠点があった。
【０００６】そこで、本発明は、上記欠点を解決するた
めになされたものであって、その目的は、製造コストが
低減でき、しかも、熱交換器自体を小型化することので
きる熱交換器を提供するとともに、その熱交換器の製造
方法を提供することにある。
めになされたものであって、その目的は、製造コストが
低減でき、しかも、熱交換器自体を小型化することので
きる熱交換器を提供するとともに、その熱交換器の製造
方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係る熱交換器
は、上記目的を達成するために、金属製のパイプ材を流
体が流れるように組立てて形成された組立体と、前記組
立体の空間部に、その組立体のパイプ材に溶着して設け
られた金属製の多孔質体と、からなることを特徴として
いる。
は、上記目的を達成するために、金属製のパイプ材を流
体が流れるように組立てて形成された組立体と、前記組
立体の空間部に、その組立体のパイプ材に溶着して設け
られた金属製の多孔質体と、からなることを特徴として
いる。
【０００８】本発明に係る熱交換器の製造方法は、上記
目的を達成するために、金属製のパイプ材を流体が流れ
るように組立てて形成された組立体の空間部に、金属粉
末とバインダー溶液とからなるスラリーをその金属粉末
の焼結温度以下で焼失する多孔材に含浸させて得られた
充填体を配設して、焼結処理を行うことを特徴としてい
る。また、前記パイプ材の接合箇所に、そのパイプ材と
同質の金属粉末とバインダー溶液とからなるスラリーを
塗布したことを特徴としている。
目的を達成するために、金属製のパイプ材を流体が流れ
るように組立てて形成された組立体の空間部に、金属粉
末とバインダー溶液とからなるスラリーをその金属粉末
の焼結温度以下で焼失する多孔材に含浸させて得られた
充填体を配設して、焼結処理を行うことを特徴としてい
る。また、前記パイプ材の接合箇所に、そのパイプ材と
同質の金属粉末とバインダー溶液とからなるスラリーを
塗布したことを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、内燃機関のラジエータに
適用可能な一実施の形態に係る熱交換器の一部正面図で
ある。
に基づいて説明する。図１は、内燃機関のラジエータに
適用可能な一実施の形態に係る熱交換器の一部正面図で
ある。
【００１０】組立体Ａは、所定の間隔を保ち、かつ、平
行に設けられた２本の比較的太いＳＵＳあるいはＣｕか
らなる金属製のパイプ材１ａ，１ｂと、これらパイプ材
１ａ，１ｂ間に所定の間隔を保ち、かつ、互いに平行に
設けられた、比較的細いパイプ材２ａ，２ｂ…とから形
成されている。
行に設けられた２本の比較的太いＳＵＳあるいはＣｕか
らなる金属製のパイプ材１ａ，１ｂと、これらパイプ材
１ａ，１ｂ間に所定の間隔を保ち、かつ、互いに平行に
設けられた、比較的細いパイプ材２ａ，２ｂ…とから形
成されている。
【００１１】各パイプ材１ａ，１ｂと各パイプ材２ａ，
２ｂ…とは、互いに連通するように設けられているとと
もに、各パイプ材１ａ，１ｂ及び各パイプ材２ａ，２ｂ
…間の接合（接続）箇所は、水密状ないし気密状に接続
されている。なお、この接合方法については後述する。
２ｂ…とは、互いに連通するように設けられているとと
もに、各パイプ材１ａ，１ｂ及び各パイプ材２ａ，２ｂ
…間の接合（接続）箇所は、水密状ないし気密状に接続
されている。なお、この接合方法については後述する。
【００１２】多孔質体Ｂは、各パイプ材１ａ，１ｂ及び
各パイプ材２ａ，２ｂ…によって形成される組立体Ａの
空間部３ａ，３ｂ…内に設けられていて、ＳＵＳあるい
はＣｕ等の金属製の多孔質で構成されている。
各パイプ材２ａ，２ｂ…によって形成される組立体Ａの
空間部３ａ，３ｂ…内に設けられていて、ＳＵＳあるい
はＣｕ等の金属製の多孔質で構成されている。
【００１３】この多孔質体Ｂ，Ｂ…は、後に詳述する
が、各パイプ材１ａ，１ｂ、２ａ，２ｂ…と同じ材質の
金属粉末を焼結処理して作られ、その焼結処理時に、図
１のイ部に拡大して示されるように、各パイプ材１ａ，
１ｂ、２ａ，２ｂ…に溶着して設けられるように構成さ
れている。
が、各パイプ材１ａ，１ｂ、２ａ，２ｂ…と同じ材質の
金属粉末を焼結処理して作られ、その焼結処理時に、図
１のイ部に拡大して示されるように、各パイプ材１ａ，
１ｂ、２ａ，２ｂ…に溶着して設けられるように構成さ
れている。
【００１４】上述構成の熱交換器が内燃機関のラジエー
タとして用いられるときは、太いパイプ材１ａ，１ｂが
ヘッダー管として用いられ、そのヘッダー管の一方側
（図１の例では１ｂ）に冷却水（高温水）を供給する
と、細いパイプ材２ａ，２ｂ…の枝管を介して他方のヘ
ッダー管（１ａ）に移動する間（図１の矢印参照）、多
孔質体Ｂを介して放熱され、冷却水は冷却される。
タとして用いられるときは、太いパイプ材１ａ，１ｂが
ヘッダー管として用いられ、そのヘッダー管の一方側
（図１の例では１ｂ）に冷却水（高温水）を供給する
と、細いパイプ材２ａ，２ｂ…の枝管を介して他方のヘ
ッダー管（１ａ）に移動する間（図１の矢印参照）、多
孔質体Ｂを介して放熱され、冷却水は冷却される。
【００１５】この多孔質体Ｂは、従来のフィンよりも各
段に表面積が大きいので、熱交換効率（ラジエータの場
合は冷却効率）が優れ、熱交換器自体を小型化すること
ができる。
段に表面積が大きいので、熱交換効率（ラジエータの場
合は冷却効率）が優れ、熱交換器自体を小型化すること
ができる。
【００１６】次に、図２を用いて本発明に係る熱交換器
の製造方法について説明する。以下、製造工程順に説明
する。
の製造方法について説明する。以下、製造工程順に説明
する。
【００１７】（ａ）組立体Ａの製造 〔１〕組立工程 パイプ材１ａ，１ｂに、パイプ材２ａ，２ｂ…用の挿入
口を設け、これら挿入口に各パイプ材２ａ，２ｂ…を挿
入して組立体Ａを組立てる。
口を設け、これら挿入口に各パイプ材２ａ，２ｂ…を挿
入して組立体Ａを組立てる。
【００１８】〔２〕スラリー塗布工程 各パイプ材１ａ，１ｂと各パイプ材２ａ，２ｂ…の接続
箇所に、後述の充填体Ｃに含浸させると同様のスラリー
Ｓを塗布する。
箇所に、後述の充填体Ｃに含浸させると同様のスラリー
Ｓを塗布する。
【００１９】（ｂ）充填体Ｃの製造 この充填体Ｃは、上記組立体Ａの製造と並行して行うこ
とができる。
とができる。
【００２０】〔１〕スラリー製造工程 図示しない容器に水を入れ、その中に粉末状のアルギン
酸アンモニウムを１〜２％（ｗｔ）となるように入れて
撹拌機で混合する。これにより、粘性を有するアルギン
酸アンモニウム水溶液、すなわちバインダー溶液が得ら
れる。このバインダー溶液１に対して、平均粒径１０μ
ｍのＳＵＳあるいはＣｕ等の金属粉末を１の割合で添加
し、撹拌機で混合撹拌してスラリーＳが製造される。
酸アンモニウムを１〜２％（ｗｔ）となるように入れて
撹拌機で混合する。これにより、粘性を有するアルギン
酸アンモニウム水溶液、すなわちバインダー溶液が得ら
れる。このバインダー溶液１に対して、平均粒径１０μ
ｍのＳＵＳあるいはＣｕ等の金属粉末を１の割合で添加
し、撹拌機で混合撹拌してスラリーＳが製造される。
【００２１】なお、このアルギン酸アンモニウムの代わ
りにアルギン酸ナトリウム、あるいは寒天を用いること
もできる。また、金属粉末としては、Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍ
ｏ，Ｖ，Ａｇ，Ａｔ，Ｐｔ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｗ，Ｃｏ，Ｐ
ｄ，Ｒｈ，Ｔｉ等の金属、又はこれらの合金の粉末で、
その粒径は０．１〜３０μｍのものを用いることができ
る。いずれにしても、上記組立体Ａのパイプ材１ａ，１
ｂ、２ａ，２ｂ…と同質の金属を用いて、組立体Ａと多
孔質体Ｂとの溶着が良好に行われるように工夫される。
りにアルギン酸ナトリウム、あるいは寒天を用いること
もできる。また、金属粉末としては、Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍ
ｏ，Ｖ，Ａｇ，Ａｔ，Ｐｔ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｗ，Ｃｏ，Ｐ
ｄ，Ｒｈ，Ｔｉ等の金属、又はこれらの合金の粉末で、
その粒径は０．１〜３０μｍのものを用いることができ
る。いずれにしても、上記組立体Ａのパイプ材１ａ，１
ｂ、２ａ，２ｂ…と同質の金属を用いて、組立体Ａと多
孔質体Ｂとの溶着が良好に行われるように工夫される。
【００２２】このスラリー製造工程で得られたスラリー
Ｓの一部は、上記組立体Ａの塗布工程で用いられる。な
お、別途用意されたスラリ−が用いられる場合もある。
Ｓの一部は、上記組立体Ａの塗布工程で用いられる。な
お、別途用意されたスラリ−が用いられる場合もある。
【００２３】〔２〕スラリー吸着工程 スラリーＳを別の図示しない容器に移し、この容器内に
図２の組立体Ａの空間３ａ，３ｂ…の形状より少し大き
い形状で、かつ、ほぼパイプ材１ａ，１ｂの太さの厚さ
のポリウレタンフォーム（スポンジ）の多孔材Ｃ′を入
れ、その多孔材Ｃ′にスラリーＳを含浸させる。なお、
この多孔材Ｃ′の周辺部の形状は、空間部３ａ，３ｂ…
への充填体Ｃの装着を容易にするため、パイプ材１ａ，
１ｂ、２ａ，２ｂ…の形状に合わせた凹条溝に形成され
ている。
図２の組立体Ａの空間３ａ，３ｂ…の形状より少し大き
い形状で、かつ、ほぼパイプ材１ａ，１ｂの太さの厚さ
のポリウレタンフォーム（スポンジ）の多孔材Ｃ′を入
れ、その多孔材Ｃ′にスラリーＳを含浸させる。なお、
この多孔材Ｃ′の周辺部の形状は、空間部３ａ，３ｂ…
への充填体Ｃの装着を容易にするため、パイプ材１ａ，
１ｂ、２ａ，２ｂ…の形状に合わせた凹条溝に形成され
ている。
【００２４】〔３〕圧搾工程 スラリーの含浸した多孔材Ｃ′を絞りローラで圧搾処理
して、多孔材Ｃ′から余分なスラリーＳが除去される。
この圧搾処理は、絞りローラ以外で、例えば、手絞りで
除去するようにしてもよい。
して、多孔材Ｃ′から余分なスラリーＳが除去される。
この圧搾処理は、絞りローラ以外で、例えば、手絞りで
除去するようにしてもよい。
【００２５】〔４〕乾燥工程 余分なスラリーＳの除去された多孔材Ｃ′を、天日又は
乾燥装置で乾燥処理して水分が除去されて、乾燥された
多孔材Ｃ′、すなわち充填体Ｃが製造される。
乾燥装置で乾燥処理して水分が除去されて、乾燥された
多孔材Ｃ′、すなわち充填体Ｃが製造される。
【００２６】（ｃ）酸化処理 この酸化処理は、組立体Ａ及び金属粉末がＣｕで、しか
も、そのＣｕが酸化されていない場合に行われる。した
がって、組立体Ａ及び金属粉末がＳＵＳ、あるいは既に
Ｃｕが酸化している場合は不要である。
も、そのＣｕが酸化されていない場合に行われる。した
がって、組立体Ａ及び金属粉末がＳＵＳ、あるいは既に
Ｃｕが酸化している場合は不要である。
【００２７】この酸化処理は、電気炉に空気（ａｉｒ）
を供給できるようにした大気炉に、充填体Ｃ，Ｃ…の装
着された組立体Ａを入れて約３００℃で約１時間加熱し
て、酸化処理する。
を供給できるようにした大気炉に、充填体Ｃ，Ｃ…の装
着された組立体Ａを入れて約３００℃で約１時間加熱し
て、酸化処理する。
【００２８】（ｄ）焼結処理 周知の焼結処理と同様に、電気炉等からなる焼結炉に充
填体Ｃ，Ｃ…の装着された組立体Ａを入れて所定の温度
で所定時間、すなわち、組立体Ａ及び充填体Ｃの金属粉
末に適した温度及び時間で焼結処理される。
填体Ｃ，Ｃ…の装着された組立体Ａを入れて所定の温度
で所定時間、すなわち、組立体Ａ及び充填体Ｃの金属粉
末に適した温度及び時間で焼結処理される。
【００２９】なお、金属がＳＵＳの場合は、１２５０℃
で約２時間程度であり、また、金属がＣｕの場合は、電
気炉に水素（Ｈ2 ）ガスを供給できるようにした還元炉
に酸化処理された充填体Ｃ，Ｃ…を装着した組立体Ａを
入れ、１０５０℃で約２時間加熱して焼結処理する。
で約２時間程度であり、また、金属がＣｕの場合は、電
気炉に水素（Ｈ2 ）ガスを供給できるようにした還元炉
に酸化処理された充填体Ｃ，Ｃ…を装着した組立体Ａを
入れ、１０５０℃で約２時間加熱して焼結処理する。
【００３０】上述の焼結処理により、充填体Ｃを形成し
ているポリウレタンフォームは焼失して焼結金属からな
る多孔質体Ｂが空間部３ａ，３ｂ…中に形成され、ま
た、その多孔質体Ｂと各パイプ材１ａ，１ｂ、２ａ，２
ｂ…との接合箇所は溶着される。
ているポリウレタンフォームは焼失して焼結金属からな
る多孔質体Ｂが空間部３ａ，３ｂ…中に形成され、ま
た、その多孔質体Ｂと各パイプ材１ａ，１ｂ、２ａ，２
ｂ…との接合箇所は溶着される。
【００３１】なお、上述の例では、組立体Ａにおける各
パイプ１ａ，１ｂ、２ａ，２ｂ…の接合をスラリーＳを
塗布して焼結処理時に溶着させるようにしたが、パイプ
材１ａ，１ｂにパイプ材２ａ，２ｂ…を溶接して組立て
ておき、これに充填体Ｃ，Ｃ…を装着させるようにして
もよい。しかし、上述のように、スラリーＳを塗布して
焼結処理により溶着させると、多孔質体Ｂの製造と同時
に簡単に接合できる特長がある。
パイプ１ａ，１ｂ、２ａ，２ｂ…の接合をスラリーＳを
塗布して焼結処理時に溶着させるようにしたが、パイプ
材１ａ，１ｂにパイプ材２ａ，２ｂ…を溶接して組立て
ておき、これに充填体Ｃ，Ｃ…を装着させるようにして
もよい。しかし、上述のように、スラリーＳを塗布して
焼結処理により溶着させると、多孔質体Ｂの製造と同時
に簡単に接合できる特長がある。
【００３２】また、上述の例では、組立体Ａのパイプの
接合箇所に塗布するスラリーＳを多孔質体Ｂを製造する
ものと同じものを用いたが、このパイプ接合用のスラリ
ーよりも濃度が高いものを用いるのが好ましい。例え
ば、バインダー溶液０．８に対して金属粉末１の割合の
ものが用いられる。
接合箇所に塗布するスラリーＳを多孔質体Ｂを製造する
ものと同じものを用いたが、このパイプ接合用のスラリ
ーよりも濃度が高いものを用いるのが好ましい。例え
ば、バインダー溶液０．８に対して金属粉末１の割合の
ものが用いられる。
【００３３】
【発明の効果】本発明に係る熱交換器は、金属製のパイ
プ材を流体が流れるように組立てて形成された組立体
と、その組立体の空間部に、その組立体のパイプ材に溶
着して設けられた金属製の多孔質体とからなるので、熱
交換効率の優れたものとすることができ、したがって、
熱交換器自体を小型化することができる。
プ材を流体が流れるように組立てて形成された組立体
と、その組立体の空間部に、その組立体のパイプ材に溶
着して設けられた金属製の多孔質体とからなるので、熱
交換効率の優れたものとすることができ、したがって、
熱交換器自体を小型化することができる。
【００３４】本発明に係る熱交換器の製造方法は、金属
製のパイプ材を流体が流れるように組立てて形成された
組立体の空間部に、金属粉末とバインダー溶液とからな
るスラリーをその金属粉末の焼結温度以下で焼失する多
孔材に含浸させて得られた充填体を配設して、焼結処理
を行うようにしたので、熱交換効率の優れた熱交換器を
低コストに製造することができる。また、パイプ材の接
合箇所に、そのパイプ材と同質の金属粉末とバインダー
溶液とからなるスラリーを塗布したときは、パイプ材の
接合を、焼結処理を利用して簡単に行うことができる。
製のパイプ材を流体が流れるように組立てて形成された
組立体の空間部に、金属粉末とバインダー溶液とからな
るスラリーをその金属粉末の焼結温度以下で焼失する多
孔材に含浸させて得られた充填体を配設して、焼結処理
を行うようにしたので、熱交換効率の優れた熱交換器を
低コストに製造することができる。また、パイプ材の接
合箇所に、そのパイプ材と同質の金属粉末とバインダー
溶液とからなるスラリーを塗布したときは、パイプ材の
接合を、焼結処理を利用して簡単に行うことができる。
【図１】本発明の一実施の形態に係る熱交換器の一部正
面図である。
面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る熱交換器の製造工
程を説明するための説明図である。
程を説明するための説明図である。
Ａ 組立体 １ａ，１ｂ パイプ材（ヘッダー管） ２ａ，２ｂ… パイプ材（枝管） ３ａ，３ｂ… 空間部 Ｂ 多孔質体 Ｃ′ 多孔材 Ｃ 充填体 Ｓ スラリー
Claims (3)
- 【請求項１】 金属製のパイプ材を液体又は気体が流れ
るように組立てて形成された組立体と、 前記組立体の空間部に、その組立体のパイプ材に溶着し
て設けられた金属製の多孔質体と、 からなることを特徴とする熱交換器。 - 【請求項２】 金属製のパイプ材を液体又は気体が流れ
るように組立てて形成された組立体の空間部に、金属粉
末とバインダー溶液とからなるスラリーをその金属粉末
の焼結温度以下で焼失する多孔材に含浸させて得られた
充填体を配設して、焼結処理を行うことを特徴とする熱
交換器の製造方法。 - 【請求項３】 パイプ材の接合箇所に、そのパイプ材と
同質の金属粉末とバインダー溶液とからなるスラリーを
塗布したことを特徴とする請求項２記載の熱交換器の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13212997A JPH10314876A (ja) | 1997-05-22 | 1997-05-22 | 熱交換器及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13212997A JPH10314876A (ja) | 1997-05-22 | 1997-05-22 | 熱交換器及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10314876A true JPH10314876A (ja) | 1998-12-02 |
Family
ID=15074079
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13212997A Withdrawn JPH10314876A (ja) | 1997-05-22 | 1997-05-22 | 熱交換器及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10314876A (ja) |
-
1997
- 1997-05-22 JP JP13212997A patent/JPH10314876A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040401 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20041213 |