JPH11245022A - 熱交換器の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱交換器本体に、接続パイプ等の他の熱交換
器構成部材を加熱溶接することにより熱交換器を製造す
る方法において、加熱溶接時の溶接熱による熱変形を防
止して高品質の熱交換器を製造することのできる熱交換
器の製造方法を提供すること。 【解決手段】 冷却媒体流入口１２と流出口１３とを有
し、少なくとも一つの壁面を冷却面１１ａとする冷却媒
体収容体１１からなる冷却治具１０を用い、加熱溶接す
る際に、冷却媒体が流入口１２から流出口１３に流動し
ている状態の冷却治具１０の冷却面１１ａを、溶接部Ｂ
の近傍に接触させて、溶接部近傍を冷却しながら、溶接
を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体素子等の
各種発熱体を冷却するヒートシンク、冷蔵庫のエバポレ
ーター等として用いられる熱交換器の製造方法に関す
る。

【０００２】なお、この明細書において、アルミニウム
の語は、その合金を含む意味において用いられる。

【０００３】

【従来の技術】従来のこの種の熱交換器としては、例え
ば、図６（ｉ）に示すように、板状の熱交換器本体（１
０２）と、作動流体の流入・流出用アルミニウム製接続
パイプ（１０７）（１０７）とから構成されるものが知
られている。

【０００４】前記本体（１０２）は、常法に従って製造
されたアルミニウム製ロールボンドパネルからなるもの
で、方形板部（１０３）と、この方形板部（１０３）の
一側縁に一体に設けられた張出板部（１０４）と、前記
方形板部（１０３）の一端縁に一体に設けられるととも
に相互に離間した２つの接続パイプ取付け用張出板部
（１０５）（１０５）とを有しており、また方形板部
（１０３）及び張出板部（１０４）の内部に、その全面
に渡って、膨出管からなる作動流体流通路（１０６）が
形成されているものである。そして、前記作動流体流通
路（１０６）の開口部（１０６ａ）（１０６ａ）が前記
接続パイプ取付け用張出板部（１０５） （１０５）の
端面に形成されている。

【０００５】このような熱交換器（１０１）の製造は、
前記本体（１０２）の作動流体流通路（１０６）の開口
部（１０６ａ）（１０６ａ）に、前記接続パイプ（１０
７）（１０７）を嵌合接続し、この接続部（Ｂ）をＭＩ
Ｇ、ＴＩＧ等の溶融溶接で加熱溶接することにより、行
われていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来方法では、溶接時の溶接熱が接続部（Ｂ）から周囲に
伝導してしまい、この伝導した熱によって熱交換器（１
０１）に熱変形が生じてしまうという問題があった。と
りわけ、熱交換器本体（１０２）は熱伝導性を良くする
ために薄肉のアルミニウム板が用いられているので、同
図（ii）に示すように反り等の熱変形が発生し易い。か
かる本体（１０２）の反りの規格は、通常、０．１ｍｍ
以下という厳しいものなので、製造される熱交換器（１
０１）は、要求品質を満たさなくなることがあった。

【０００７】この発明は、このような難点に鑑みてなさ
れたもので、熱交換器本体（１０２）に、接続パイプ
（１０７）等の他の熱交換器構成部材を加熱溶接するこ
とにより熱交換器（１０１）を製造する方法において、
加熱溶接時の溶接熱による熱変形を防止して高品質の熱
交換器を製造することのできる熱交換器の製造方法を提
供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明に係る熱交換器の製造方法は、内部に作動
流体流通路が形成されている板状の熱交換器本体に、他
の熱交換器構成部材を加熱溶接する際に、冷却媒体流入
口と流出口とを有し、少なくとも一つの壁面を冷却面と
する冷却媒体収容体からなる冷却治具を用い、溶接部の
近傍に、冷却媒体が前記流入口から前記流出口に流動し
ている状態の前記冷却治具の冷却面を接触させて、前記
溶接部近傍を冷却しながら、溶接を行うことを特徴とす
る。

【０００９】これによれば、溶接部近傍が冷却治具によ
り冷却されることにより、加熱溶接時の溶接熱によって
生じる熱交換器本体や他の熱交換器構成部材の熱変形が
防止される。また、冷却治具による溶接部近傍の冷却
は、冷却媒体が流入口から流出口に流動している状態
で、行われることから、冷却治具は優れた冷却能を有す
るものとなって溶接部近傍を確実に冷却する。

【００１０】また、溶接部以外の局部的に高温になり易
い部位に、熱伝導によって熱を受け取る熱受容体を接触
をさせて、前記部位の熱を熱受容体に受け取らせなが
ら、溶接を行う場合には、高温になり易い部位の熱が熱
受容体に受け取られることにより、当該部位の温度が低
下する。その結果、局部的に高温になり易い部位の熱変
形が防止される。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、この発明の実施形態を図面
に基づいて説明する。図１〜図３は第１施形態を示し、
図４及び図５は第２実施形態を示している。なお、第１
及び第２実施形態は、加熱溶接時の溶接熱によって最も
熱変形が生じ易くかつ最も厳格な寸法精度を要求される
熱交換器本体に対して、その熱変形を防止することを目
的とした熱交換器の製造方法を示している。

【００１２】まず、図１〜図３に示された第１実施形態
について説明する。

【００１３】これらの図において、（２）はアルミニウ
ム製ロールボンドパネルからなる板状の熱交換器本体、
（７）（７）はフロンや水等の作動流体の流入・流出用
アルミニウム製接続パイプである。

【００１４】前記本体（２）は、上記従来例で示したも
のと同一構成である。すなわち、方形板部（３）と、こ
の方形板部（３）の一側縁に一体に設けられた張出板部
（４）と、前記方形板部（３）の一端縁に一体に設けら
れるとともに相互に離間した２つの接続パイプ取付け用
張出板部（５）（５）とを有しており、また方形板部
（３）及び張出板部（４）の内部に、その全面に渡っ
て、膨出管からなる回路状の作動流体流通路（１０６）
が形成されているものである。そして、前記作動流体流
通路（６）の開口部（６ａ）（６ａ）が前記接続パイプ
取付け用張出板部（５）（５）の端面にそれぞれ１個ず
つ形成されている。そして、この本体（２）のうちの前
記方形板部（３）と張出板部（４）が実質的に熱交換を
行う熱交換部を構成するものである。

【００１５】この本体（２）を構成しているロールボン
ドパネルは、常法に従って製造されたもので、その製造
方法を簡単に説明すると、２枚の板状のアルミニウム板
のうちのいずれか一方のアルミニウム板に、圧着防止剤
を所定パターンに印刷し、この面に他方のアルミニウム
板を張合せ状態に圧着して一体化することで、合わせ板
とし、次いで、非圧着部に流体圧を導入して非圧着部を
膨出させることにより、張合せ部に印刷パターンに応じ
た膨出管からなる作動流体流通路（６）が形成されたも
のである。

【００１６】（１０）は冷却治具であって、高熱伝導材
料の一つであるアルミニウム材から製造された直方体形
の冷却媒体収容体（１１）からなり、図示していないが
内部が空洞になっており、この内部空洞部を冷却媒体収
容室とし、また少なくとも一つの壁面を冷却面（１１
ａ）とするものである。そして、長さ方向両端面のうち
一方の壁面には冷却媒体流入口（１２）が形成される一
方、その反対側の壁面には冷却媒体流出口（１３）が形
成されており、冷却媒体が前記流入口（１２）から収容
室を通って流出口（１３）に流動するように構成されて
いる。また、前記流入口（１２）には冷却媒体供給パイ
プ（２０）が接続される一方、前記流出口（１３）には
冷却媒体排出パイプ（２１）が接続されている。冷却媒
体としては通常、水が用いられ、送水ポンプ等、圧力の
働きによって冷却媒体を送る装置（図示せず）の圧力作
用によって、冷却媒体は、供給パイプ（２０）から流入
口（１２）を介して一旦、収容室に収容されるととも
に、流出口（１３）を介して排出パイプ（２１）に排出
されるものとなされている。

【００１７】次に、この熱交換器（１）の製造方法につ
いて説明する。

【００１８】まず、図１に示すように、本体（２）の作
動流体流通路（６）の開口部（６ａ）（６ａ）に、接続
パイプ（７）（７）を嵌合接続する。そして、この接続
部（Ｂ）を加熱溶接する。なお、この実施形態では、加
熱溶接はトーチろう付を採用している。

【００１９】この溶接の際に、図２に示すように、本体
（２）における方形板部（３）と接続パイプ取付け用張
出板部（５）（５）の基部側とに、冷却媒体が流入口
（１２）から流出口（１３）に流動している状態の前記
冷却治具（１０）の冷却面（１１ａ）を、本体（２）の
片面側から略面接触状態に密着接触させて、溶接部とな
る接続部（Ｂ）の近傍を冷却する。なお、冷却媒体の流
量は、本体（２）の大きさ、接続部（Ｂ）との距離等に
応じて適宜、調節される。

【００２０】こうして接続部（Ｂ）の近傍を冷却しなが
ら、図３に示すように、接続部（Ｂ）を常法に従ってト
ーチろう付により開口部（６ａ）周縁全周に亘って溶接
する。同図において、（４０）はトーチろう付用のトー
チ、（４１）は前記トーチ（４０）から噴射された火
炎、（４２）は棒状ろう材、（４３）は溶接金属であ
る。なお、トーチろう付の際に通常用いられるフラック
スは図示されていない。

【００２１】以上のようにして、本体（２）と２本の接
続パイプ（７）（７）の接続部（Ｂ）（Ｂ）をそれぞれ
トーチろう付により溶接して、本体（２）と接続パイプ
（７）（７）とを接合一体化することにより、所期する
熱交換器（１）が製造される。

【００２２】製造された熱交換器（１）の本体（２）
は、冷却治具（１０）によって本体（２）における接続
部（Ｂ）近傍が冷却された状態のもとで、溶接が行われ
ていることから、熱変形がほとんど発生しておらず、例
えば反りが０．１以下であるといった高い平坦度を有す
る。また、冷却治具（１０）による溶接部（Ｂ）近傍の
冷却は、冷却媒体が流入口（１２）から流出口（１３）
に流動している状態で、行われることから、冷却治具
（１０）は優れた冷却能を有するものとなり、溶接部近
傍を確実に冷却することができる。

【００２３】次に、第２実施形態について説明する。

【００２４】この第２実施形態を示す図４及び図５に
は、上記第１実施形態と同じ要素に同一の符号が付され
ており、以下、この第２実施形態を第１実施形態との相
違を中心に説明する。

【００２５】図４に示すように、本体（２）は、方形板
部（３）と、この方形板部（３）の一側縁に一体に設け
られた張出板部（４）と、前記方形板部（３）の一端縁
に一体に設けられた接続パイプ取付け用張出板部（5'）
とを有しており、また方形板部（３）及び張出板部
（４）の内部に、その全面に渡って、膨出管からなる回
路状の作動流体流通路（６）が形成されているものであ
る。そして、前記作動流体流通路（６）の開口部（６
ａ）（６ａ）が前記接続パイプ取付け用張出板部（5'）
の両コーナー部（5a')（5a')近傍の端面に１個ずつ形成
されている。また、この本体（２）のうちの前記方形板
部（３）と張出板部（４）が実質的に熱交換を行う熱交
換部を構成するものである。

【００２６】また、冷却治具（１０）は、上記第１実施
形態のものと同じ構成である。

【００２７】而して、上記のような構成の本体（２）の
作動流体流通路（６）の開口部（６ａ）（６ａ）に接続
パイプ（７）（７）を嵌合接続して、この接続部（Ｂ）
を加熱溶接する場合には、接続部（Ｂ）が接続パイプ取
付け用張出板部（5'）のコーナー部（5a')に極めて近い
ことから、コーナー部（5a')が局部的に高温になり易
く、そのためコーナー部（5a')が溶解する等、コーナー
部（5a')（5a')が熱変形してしまうことがある。

【００２８】そこで、この第２実施形態では、コーナー
部（5a')に、熱伝導によって熱を受け取る熱受容体（３
０）を接触させて、コーナー部（5a')に蓄積する熱を前
記熱受容体（３０）に受け取らせながら、溶接を行うこ
ととする。こうすることにより、コーナー部（5a')に蓄
積する熱は、熱受容体（３０）に伝導して受け取られ、
あるいは更に熱受容体（３０）の表面から放出されて、
その結果、コーナー部（5a')（5a')の温度が低下するも
のとなる。

【００２９】前記熱受容体（３０）は、高熱伝導材料の
一つである断面方形の棒状カーボン材からなり、先端部
には前記接続パイプ取付け用張出板部（5'）のコーナー
部（5a')に嵌合する凹部（３１）が設けられている。前
記嵌合凹部（３１）は、接続パイプ取付け用張出板部
（5'）のコーナー部（5a')の厚みに対応する開口幅を有
し、コーナー部（5a')に適合状態に嵌合しうるものとな
されている。また、前記熱受容体（３０）は、所要の熱
容量を有し、コーナー部（5a')の熱を十分に受け取るこ
とができるようになっている。

【００３０】かかる熱受容体（３０）を用いて、次のよ
うにして溶接を行う。

【００３１】すなわち、本体（２）の作動流体流通路
（６）の開口部（６ａ）（６ａ）に、接続パイプ（７）
（７）を嵌合接続し、この接続部（Ｂ）を加熱溶接す
る。

【００３２】溶接の際に、上記第１実施形態と同様に、
本体（２）における方形板部（３）と接続パイプ取付け
用張出板部（５ａ）の基部側とに、冷却媒体が流入口
（１２）から流出口（１３）に流動している状態の冷却
治具（１０）の冷却面（１１ａ）を、本体（２）の片面
側から略面接触状態に密着接触させて、溶接部となる接
続部（Ｂ）の近傍を冷却する。

【００３３】これと並行して、図５に示すように、接続
パイプ取付け用張出板部（5'）のコーナー部（5a')に、
熱受容体（３０）の嵌合凹部（３１）を嵌合接触させ
て、コーナー部（5a')に蓄積される熱を熱受容体（３
０）に伝導させてこれに受け取らせる。

【００３４】こうして、接続部（Ｂ）の近傍を冷却治具
（１０）により冷却しながら、かつ接続パイプ取付け用
張出板部（5'）のコーナー部（5a')の熱を熱受容体（３
０）に受け取らせながら、接続部（Ｂ）を常法に従って
トーチろう付により開口部（６ａ）周縁全周に亘って溶
接する。

【００３５】以上のようにして、本体（２）と２本の接
続パイプ（７）（７）との接続部（Ｂ）（Ｂ）をそれぞ
れトーチろう付により溶接して、本体（２）と接続パイ
プ（７）（７）とを接合一体化することにより、所期す
る熱交換器（１）が製造される。

【００３６】製造された熱交換器（１）の本体（２）
は、上記第１実施形態と同様に、高い平坦度を有してお
り、しかも溶接熱により局部的に高温になり易い接続パ
イプ取付け用張出板部（5'）のコーナー部（5a')には、
熱変形が生じておらず、したがって極めて高品質の熱交
換器（１）となっている。

【００３７】以上、この発明の実施形態を説明したが、
この発明は上記第１及び第２実施形態に限定されるもの
ではない、例えば、上記第１及び第２実施形態では、熱
交換器本体（２）に加熱溶接される熱交換器構成部材と
して接続パイプ（７）を示したが、これ以外の熱交換器
構成部材（図示せず）であっても良い。

【００３８】また、冷却治具（１０）は、必ずしもアル
ミニウム材から製造したものである必要はなく、他の高
熱伝導材料から製造したものであっても良い。同様に、
熱受容体（３０）は、必ずしもカーボン材からなるもの
である必要はなく、他の高熱伝導材料からなるものであ
っても良い。

【００３９】さらに、熱交換器本体は、２枚の金属板が
張り合わされている合わせ板からなるものであって、少
なくとも一方の金属板の合わせ面に、作動流体流通路形
成用の溝が形成されており、その面に、他方の金属板を
張り合わせることで、作動流体流通路が形成されている
ものであっても良い。

【００４０】

【発明の効果】上述の次第で、この発明に係る熱交換器
の製造方法は、内部に作動流体流通路が形成されている
板状の熱交換器本体に、他の熱交換器構成部材を加熱溶
接する際に、冷却媒体流入口と流出口とを有し、少なく
とも一つの壁面を冷却面とする冷却媒体収容体からなる
冷却治具を用い、溶接部の近傍に、前記冷却治具の冷却
面を、冷却媒体が前記流入口から前記流出口に流動して
いる状態で接触させて、前記溶接部近傍を冷却しなが
ら、溶接を行うものなので、加熱溶接時の溶接熱によっ
て生じる本体や他の構成部材の熱変形を防止することが
できる。しかも、冷却治具による溶接部近傍の冷却は、
冷却媒体が流入口から流出口に流動している状態で、行
われることから、冷却治具は優れた冷却能を有するもの
となって溶接部近傍を確実に冷却するものとなる。した
がって、熱変形が確実に防止された高品質の熱交換器を
製造することができる。

【００４１】また、溶接部以外の局部的に高温になり易
い部位に、熱伝導により熱を受け取る熱受容体が接触を
させて、前記部位の熱を熱受容体に受け取らせながら、
溶接を行う場合には、局部的に高温になり易い部位の温
度を低下させることができ、かかる部位の熱変形も防止
することができる。したがって、極めて高品質の熱交換
器を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施形態を示す本体、接続パイ
プ及び冷却治具の斜視図である。

【図２】本体に接続パイプを接続して、接続部の近傍に
冷却治具を接触させた状態を示す斜視図である。

【図３】接続部を加熱溶接する途中の状態を示す斜視図
である。

【図４】この発明の第２実施形態を示す本体、接続パイ
プ、冷却治具、熱受容体の斜視図である。

【図５】接続部を加熱溶接する途中の状態を示す斜視図
である。

【図６】従来の熱交換器の製造方法を示す図であって、
（ｉ）は本体に接続パイプを接続する途中の状態の斜視
図、（ii）は接続部を加熱溶接した後の状態を示す
（ｉ）中VI−VI線断面図である。

【符号の説明】

１…熱交換器 ２…熱交換器本体 ７…接続パイプ（他の熱交換器構成部材） １０…冷却治具 ３０…熱受容体 Ｂ…接続部（溶接部）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｂ２３Ｋ 31/02 ３１０ Ｂ２３Ｋ 31/02 ３１０Ｇ Ｆ２８Ｆ 9/02 ３０１ Ｆ２８Ｆ 9/02 ３０１Ｅ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に作動流体流通路（６）が形成され
   ている板状の熱交換器本体（２）に、他の熱交換器構成
   部材（７）を加熱溶接する際に、 冷却媒体流入口（12）と流出口（13）とを有し、少なく
   とも一つの壁面を冷却面（11a ）とする冷却媒体収容体
   （11）からなる冷却治具（10）を用い、 溶接部（Ｂ）の近傍に、冷却媒体が前記流入口（12）か
   ら前記流出口（13）に流動している状態の前記冷却治具
   （10）の冷却面（11a ）を接触させて、前記溶接部近傍
   を冷却しながら、溶接を行うことを特徴とする熱交換器
   の製造方法。
2. 【請求項２】 溶接部（Ｂ）以外の局部的に高温になり
   易い部位（5a')に、熱伝導によって熱を受け取る熱受容
   体（30）を接触させて、前記部位（5a')の熱を熱受容体
   （30）に受け取らせながら、溶接を行う請求項１記載の
   熱交換器の製造方法。