KR101179353B1 - 전열판의 제조 방법 및 전열판 - Google Patents

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니폰게이긴조쿠가부시키가이샤
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Abstract

작업 공정이 적은 전열판의 제조 방법 및 전열판을 제공하는 것을 과제로 한다. 베이스 부재(2)의 표면측에 개방되는 덮개 홈(6)의 저면에 형성된 오목 홈(8)에, 열매체용 관(16)을 삽입하는 열매체용 관 삽입 공정과, 덮개 홈(6)에 덮개 부재(10)를 삽입하여, 덮개 홈(6)의 저면에 덮개 부재(10)를 접촉시키는 덮개 부재 삽입 공정과, 덮개 홈(6)의 양 측벽과 덮개 부재의 양 측면이 각각 대향하는 한 쌍의 맞댐부(V1, V2)에 대해 회전 툴을 상대적으로 이동시켜 마찰 교반 접합을 행하는 접합 공정을 포함하고, 상기 회전 툴의 숄더부의 외경은, 덮개 홈(6)의 개구부의 폭 이상이고, 상기 접합 공정에서는 상기 회전 툴을 1회 이동시켜 한 쌍의 맞댐부(V1, V2)에 대해 동시에 마찰 교반을 행하는 것을 특징으로 한다.

Description

전열판의 제조 방법 및 전열판{METHOD FOR PRODUCING HEAT EXCHANGER PLATE, AND HEAT EXCHANGER PLATE}
본 발명은, 예를 들어 열교환기나 가열 기기 혹은 냉각 기기 등에 사용되는 전열판의 제조 방법 및 전열판에 관한 것이다.
열교환, 가열 혹은 냉각해야 할 대상물에 접촉하거나 또는 근접하여 배치되는 전열판은, 그 본체인 베이스 부재에 예를 들어 고온액이나 냉각수 등의 열매체를 순환시키는 열매체용 관을 삽입 관통시켜 형성되어 있다.
도 22는 종래의 전열판(특허 문헌 1 참조)을 도시한 도면이며, (a)는 사시도, (b)는 측면도이다. 종래의 전열판(100)은, 표면에 개방되는 단면에서 볼 때 직사각형인 덮개 홈(106)과 이 덮개 홈(106)의 저면에 개방되는 오목 홈(108)을 갖는 베이스 부재(102)와, 오목 홈(108)에 삽입되는 열매체용 관(116)과, 덮개 홈(106)에 삽입되는 덮개판(110)을 구비하고, 덮개 홈(106)에 있어서의 양 측벽(105, 105)과 덮개판(110)의 양 측면(113, 114)의 각각의 맞댐면을 따라 마찰 교반 접합을 실시함으로써, 소성화 영역(W1, W2)이 형성되어 있다.
특허 문헌 1 : 일본 특허 출원 공개 제2004-314115호 공보
그러나 종래의 전열판(100)은, 덮개 홈(106)에 있어서의 양 측벽(105, 105)과 덮개판(110)의 양 측면(113, 114)의 각각의 맞댐면에 대해 적어도 2조의 마찰 교반을 행하므로 작업 공정이 많아진다고 하는 문제가 있었다.
이러한 관점으로부터, 본 발명은 작업 공정이 적은 전열판의 제조 방법 및 전열판을 제공하는 것을 과제로 한다.
이러한 과제를 해결하는 본 발명에 관한 전열판의 제조 방법은, 베이스 부재의 표면측에 개방되는 덮개 홈의 저면에 형성된 오목 홈에, 열매체용 관을 삽입하는 열매체용 관 삽입 공정과, 상기 덮개 홈에 덮개 부재를 삽입하여, 상기 덮개 홈의 저면에 상기 덮개 부재를 접촉시키는 덮개 부재 삽입 공정과, 상기 덮개 홈의 측벽과 상기 덮개 부재의 측면이 대향하는 맞댐부에 대해 회전 툴을 상대적으로 이동시켜 마찰 교반을 행하는 접합 공정을 포함하고, 상기 회전 툴의 숄더부의 외경은, 상기 덮개 홈의 개구부의 폭 이상이고, 상기 접합 공정에서는, 상기 열매체용 관이 소성 변형되지 않은 상태에서, 상기 회전 툴을 1회 이동시켜, 상기 덮개 홈의 한쪽 측벽과 상기 덮개 부재의 한쪽 측면의 맞댐부 및 상기 덮개 홈의 다른 쪽 측벽과 상기 덮개 부재 다른 쪽 측면의 맞댐부에 대해 동시에 마찰 교반을 행하는 것을 특징으로 한다.
이러한 제조 방법에 따르면, 회전 툴의 숄더부의 외경을 덮개 홈의 개구부의 폭 이상으로 설정함으로써, 한 쌍의 맞댐부에 대해 회전 툴을 한 번 이동시키는 것만으로 마찰 교반을 행할 수 있다. 이에 의해, 접합 공정의 작업 공정을 적게 할 수 있다.
또한, 상기 오목 홈의 저부로부터 상기 덮개 부재의 하부까지의 거리를, 상기 열매체용 관의 연직 방향 높이보다도 크게 설정하는 것이 바람직하다.
이러한 제조 방법에 따르면, 덮개 부재와 열매체용 관이 이격되어 있으므로, 마찰 교반시에 열매체용 관의 소성 변형을 확실하게 방지할 수 있다.
또한, 상기 덮개 부재의 하부를, 상기 열매체용 관의 형상을 따라 형성하여, 상기 열매체용 관과 접촉시키는 것이 바람직하다. 이러한 제조 방법에 따르면, 열매체용 관의 주변에 형성되는 공동(空洞)을 적게 할 수 있으므로, 전열판 열전도 효율을 높일 수 있다.
또한, 상기 덮개 부재 삽입 공정 전에, 상기 오목 홈과, 상기 열매체용 관의 외주면으로 둘러싸인 공간에 열전도성 물질을 충전하는 충전 공정을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 열전도성 물질은, 금속 분말, 금속 분말 페이스트 또는 금속 시트 또는 저융점 땜납재인 것이 바람직하다.
이러한 제조 방법에 따르면, 열매체용 관의 주변에 형성되는 공동의 발생을 억제할 수 있는 동시에, 열전도성 물질을 통해 효율적으로 열을 전달시킬 수 있다.
또한, 상기 회전 툴의 교반 핀의 최대 직경을, 상기 덮개 홈의 폭 이상으로 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 회전 툴의 교반 핀의 최소 직경을, 상기 덮개 홈의 폭 이상으로 설정하는 것이 바람직하다.
이러한 제조 방법에 따르면, 덮개 홈의 개구부의 폭보다도 커지도록 교반 핀의 크기를 설정함으로써, 한 쌍의 맞댐부에 대해 회전 툴을 한 번 이동시키는 것만으로 확실하게 마찰 교반을 행할 수 있다.
또한, 상기 접합 공정에서는, 소성 유동화시키는 범위(깊이)에 제한은 없지만, 덮개 부재와 베이스 부재를 보다 강고하게 접합하기 위해서는, 소성화 영역의 최심부가, 상기 덮개 부재의 상면으로부터 상기 덮개 부재의 두께 치수의 1/3 이상 내려간 위치에 도달하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 소성화 영역의 최심부가, 상기 덮개 부재의 상면으로부터 상기 덮개 부재의 두께 치수의 1/2 이상 내려간 위치에 도달하는 것이 바람직하다. 한층 더 바람직하게는, 소성화 영역의 최심부가, 상기 덮개 부재의 상면으로부터 상기 덮개 부재의 두께 치수의 2/3 이상 내려간 위치에 도달하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 접합 공정 후에, 상기 베이스 부재의 표면측에, 상기 덮개 홈의 폭보다도 광폭으로 형성된 상부 덮개 홈의 저면에 상부 덮개 부재를 접촉시키는 상부 덮개 부재 삽입 공정과, 상기 상부 덮개 홈의 측벽과 상기 상부 덮개 부재의 측면의 맞댐부를 따라 회전 툴을 상대적으로 이동시켜 마찰 교반을 행하는 상부 덮개 부재 접합 공정을 포함하는 것이 바람직하다.
이러한 제조 방법에 따르면, 덮개 부재 상에 상부 덮개 부재를 더 배치함으로써, 열매체용 관을 보다 깊은 위치에 형성할 수 있다.
또한, 본 발명은, 표면측에 개방되고 열매체용 관의 연직 방향 높이보다도 깊은 오목 홈을 구비한 베이스 부재와, 상기 오목 홈에 삽입된 상기 열매체용 관과, 상기 열매체용 관을 덮는 덮개 부재를 갖는 전열판의 제조 방법이며, 상기 오목 홈에 상기 열매체용 관을 삽입하는 열매체용 관 삽입 공정과, 상기 열매체용 관 상에 상기 덮개 부재를 삽입하는 덮개 부재 삽입 공정과, 상기 오목 홈의 측벽과 상기 덮개 부재의 측면이 대향하는 맞댐부에 대해 회전 툴을 상대적으로 이동시켜 마찰 교반을 행하는 접합 공정을 포함하고, 상기 회전 툴의 숄더부의 외경은, 상기 오목 홈의 개구부의 폭 이상이고, 상기 접합 공정에서는, 상기 덮개 부재를 통해 상기 회전 툴의 압박력을 상기 열매체용 관에 전달시켜, 상기 열매체용 관이 소성 변형되어 있는 상태에서, 상기 오목 홈의 한쪽 측벽과 상기 덮개 부재의 한쪽 측면의 맞댐부 및 상기 오목 홈의 다른 쪽 측벽과 상기 덮개 부재의 다른 쪽 측면의 맞댐부에 대해 동시에 마찰 교반을 행하는 것을 특징으로 한다.
이러한 제조 방법에 따르면, 회전 툴의 숄더부의 외경이, 오목 홈의 폭보다도 크기 때문에, 1회의 회전 툴의 이동으로 덮개 부재와 베이스 부재의 한 쌍의 맞댐부를 동시에 마찰 교반할 수 있어, 작업 수고를 적게 할 수 있다. 또한, 회전 툴의 숄더부의 외경은 오목 홈의 폭보다도 크기 때문에, 열매체용 관의 상방에 회전 툴이 위치한 상태에서 마찰 교반을 행할 수 있다. 이에 의해, 회전 툴의 압박력이 덮개 부재를 통해 효율적으로 열매체용 관에 전달되므로, 열매체용 관을 적절하게 소성 변형시킬 수 있어, 오목 홈과 열매체용 관의 밀착성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명은, 표면측에 개방되는 덮개 홈과 이 덮개 홈의 저면에 개방되고 열매체용 관의 연직 방향 높이보다도 얕은 오목 홈을 구비한 베이스 부재와, 상기 오목 홈에 삽입된 상기 열매체용 관과, 상기 열매체용 관을 덮는 덮개 부재를 갖는 전열판의 제조 방법이며, 상기 오목 홈에 상기 열매체용 관을 삽입하는 열매체용 관 삽입 공정과, 상기 열매체용 관 상에 상기 덮개 부재를 삽입하는 덮개 부재 삽입 공정과, 상기 덮개 홈의 측벽과 상기 덮개 부재의 측면이 대향하는 맞댐부에 대해 회전 툴을 상대적으로 이동시켜 마찰 교반을 행하는 접합 공정을 포함하고, 상기 회전 툴의 숄더부의 외경은, 상기 덮개 홈의 개구부의 폭 이상이고, 상기 접합 공정에서는, 상기 덮개 부재를 통해 상기 회전 툴의 압박력을 상기 열매체용 관에 전달시켜, 상기 열매체용 관이 소성 변형되어 있는 상태에서, 상기 덮개 홈의 한쪽 측벽과 상기 덮개 부재의 한쪽 측면의 맞댐부 및 상기 덮개 홈의 다른 쪽 측벽과 상기 덮개 부재의 다른 쪽 측면의 맞댐부에 대해 동시에 마찰 교반을 행하는 것을 특징으로 한다.
이러한 제조 방법에 따르면, 회전 툴의 숄더부의 외경이, 덮개 홈의 폭보다도 크기 때문에, 1회의 회전 툴의 이동으로 덮개 부재와 베이스 부재의 한 쌍의 맞댐부를 동시에 마찰 교반할 수 있어, 작업 수고를 적게 할 수 있다. 또한, 회전 툴의 숄더부의 외경은 덮개 홈의 폭보다도 크기 때문에, 열매체용 관의 상방에 회전 툴이 위치한 상태에서 마찰 교반을 행할 수 있다. 이에 의해, 회전 툴의 압박력이 덮개 부재를 통해 효율적으로 열매체용 관에 전달되므로, 열매체용 관을 적절하게 소성 변형시킬 수 있어, 오목 홈과 열매체용 관의 밀착성을 높일 수 있다.
또한, 상기 접합 공정에서는, 상기 덮개 부재와, 상기 덮개 홈의 저면을 접촉시키는 것이 바람직하다. 이러한 제조 방법에 따르면, 회전 툴을 밀어 넣었을 때에, 덮개 홈의 저면에 덮개 부재가 접촉하므로, 열매체용 관이 과잉으로 변형되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 열매체용 관의 변형량의 설정을 용이하게 행할 수 있다.
또한, 본 발명은, 표면측에 개방되는 덮개 홈과 이 덮개 홈의 저면에 개방되고 열매체용 관 연직 방향 높이보다도 깊은 오목 홈을 구비한 베이스 부재와, 상기 오목 홈에 삽입된 상기 열매체용 관과, 상기 덮개 홈에 삽입된 광폭부와 상기 오목 홈에 삽입된 협폭부를 구비한 덮개 부재를 갖는 전열판의 제조 방법이며, 상기 오목 홈에 상기 열매체용 관을 삽입하는 열매체용 관 삽입 공정과, 상기 열매체용 관 상에 상기 덮개 부재를 삽입하는 덮개 부재 삽입 공정과, 상기 덮개 홈의 측벽과 상기 덮개 부재의 측면이 대향하는 맞댐부에 대해 회전 툴을 상대적으로 이동시켜 마찰 교반을 행하는 접합 공정을 포함하고, 상기 회전 툴의 숄더부의 외경은, 상기 덮개 홈의 개구부의 폭 이상이고, 상기 접합 공정에서는, 상기 덮개 부재의 상기 협폭부를 통해 상기 회전 툴의 압박력을 상기 열매체용 관에 전달시켜, 상기 열매체용 관이 소성 변형되어 있는 상태에서, 상기 덮개 홈의 한쪽 측벽과 상기 덮개 부재의 한쪽 측면의 맞댐부 및 상기 덮개 홈의 다른 쪽 측벽과 상기 덮개 부재의 다른 쪽 측면의 맞댐부에 대해 동시에 마찰 교반을 행하는 것이 바람직하다.
이러한 제조 방법에 따르면, 회전 툴의 숄더부의 외경이, 덮개 홈의 폭보다도 크기 때문에, 1회의 회전 툴의 이동으로 덮개 부재와 베이스 부재의 한 쌍의 맞댐부를 동시에 마찰 교반할 수 있어, 작업 수고를 적게 할 수 있다. 또한, 회전 툴의 숄더부의 외경은 덮개 홈의 폭보다도 크기 때문에, 열매체용 관의 상방에 회전 툴이 위치한 상태에서 마찰 교반을 행할 수 있다. 이에 의해, 회전 툴의 압박력이 덮개 부재를 통해 효율적으로 열매체용 관에 전달되므로, 열매체용 관을 적절하게 소성 변형시킬 수 있어, 오목 홈과 열매체용 관의 밀착성을 높일 수 있다.
또한, 상기 접합 공정에서는, 상기 덮개 부재의 상기 광폭부와, 상기 덮개 홈의 저면을 접촉시키는 것이 바람직하다. 이러한 제조 방법에 따르면, 회전 툴을 압입하였을 때에, 덮개 홈의 저면에 덮개 부재가 접촉하므로, 열매체용 관이 과잉으로 변형되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 열매체용 관의 변형량의 설정을 용이하게 행할 수 있다.
또한, 상기 접합 공정에서는, 상기 접합 공정 후의 상기 오목 홈과, 상기 덮개 부재로 둘러싸인 영역의 연직 단면의 내주 길이가, 상기 열매체용 관의 외주 길이 이상이 되도록 설정하는 것이 바람직하다. 이러한 제조 방법에 따르면, 열매체용 관이 관의 내측으로 오목해지도록 변형되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 접합 공정에서는, 상기 접합 공정 후의 상기 열매체용 관의 높이가, 상기 접합 공정 전의 상기 열매체용 관의 높이의 70％ 이상이 되도록 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 접합 공정에서는, 상기 접합 공정 후의 상기 열매체용 관의 높이가, 상기 접합 공정 전의 상기 열매체용 관의 높이의 80％ 이상이 되도록 설정하는 것이 바람직하다. 이러한 제조 방법에 따르면, 열매체용 관이 과잉으로 찌부러지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 덮개 부재의 하부를, 상기 열매체용 관의 형상을 따라 형성하여, 상기 열매체용 관과 접촉시키는 것이 바람직하다. 이러한 제조 방법에 따르면, 열매체용 관의 주변에 형성되는 공동을 적게 할 수 있으므로, 전열판의 열전도 효율을 높일 수 있다.
또한, 상기 덮개 부재 삽입 공정 전에, 상기 오목 홈과, 상기 열매체용 관의 외주면으로 둘러싸인 공간에 열전도성 물질을 충전하는 충전 공정을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 열전도성 물질은, 금속 분말, 금속 분말 페이스트, 금속 시트 또는 저융점 땜납재인 것이 바람직하다.
이러한 제조 방법에 따르면, 열매체용 관의 주변에 형성되는 공동의 발생을 억제할 수 있는 동시에, 열전도성 물질을 통해 효율적으로 열을 전달시킬 수 있다.
또한, 상기 회전 툴의 교반 핀의 최대 직경을, 상기 오목 홈의 폭 이상으로 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 회전 툴의 교반 핀의 최소 직경을, 상기 오목 홈의 폭 이상으로 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 회전 툴의 교반 핀의 최대 직경을, 상기 덮개 홈의 폭 이상으로 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 회전 툴의 교반 핀의 최소 직경을, 상기 덮개 홈의 폭 이상으로 설정하는 것이 바람직하다. 이러한 제조 방법에 따르면, 한 번의 회전 툴의 이동에 의해, 보다 확실하게 한 쌍의 맞댐부를 마찰 교반할 수 있다.
또한, 상기 접합 공정에서는, 소성 유동화시키는 범위(깊이)에 제한은 없지만, 덮개 부재와 베이스 부재를 보다 강고하게 접합하기 위해서는, 소성화 영역의 최심부가, 상기 덮개 부재의 상면으로부터 상기 덮개 부재의 두께 치수의 1/3 이상 내려간 위치에 도달하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 소성화 영역의 최심부가, 상기 덮개 부재의 상면으로부터 상기 덮개 부재의 두께 치수의 1/2 이상 내려간 위치에 도달하는 것이 바람직하다. 한층 더 바람직하게는, 소성화 영역의 최심부가, 상기 덮개 부재의 상면으로부터 상기 덮개 부재의 두께 치수의 2/3 이상 내려간 위치에 도달하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 접합 공정 후에, 상기 베이스 부재의 표면측에, 상기 오목 홈의 폭보다도 광폭으로 형성된 상부 덮개 홈의 저면에 상부 덮개 부재를 접촉시키는 상부 덮개 부재 삽입 공정과, 상기 상부 덮개 홈의 측벽과 상기 상부 덮개 부재의 측면의 맞댐부를 따라 회전 툴을 상대적으로 이동시켜 마찰 교반을 행하는 상부 덮개 부재 접합 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 접합 공정 후에, 상기 베이스 부재의 표면측에, 상기 덮개 홈의 폭보다도 광폭으로 형성된 상부 덮개 홈의 저면에 상부 덮개 부재를 접촉시키는 상부 덮개 부재 삽입 공정과, 상기 상부 덮개 홈의 측벽과 상기 상부 덮개 부재의 측면의 맞댐부를 따라 회전 툴을 상대적으로 이동시켜 마찰 교반을 행하는 상부 덮개 부재 접합 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 제조 방법에 따르면, 덮개 부재 상에 상부 덮개 부재를 더 배치함으로써, 열매체용 관을 보다 깊은 위치에 형성할 수 있다.
또한, 본 발명은, 표면측에 개방되는 덮개 홈의 저면에 형성된 오목 홈을 갖는 베이스 부재와, 상기 오목 홈에 삽입된 열매체용 관과, 상기 덮개 홈에 삽입된 덮개 부재를 갖고, 회전 툴을 사용하여 마찰 교반 접합되는 동시에 상기 열매체용 관이 소성 변형되지 않은 전열판이며, 상기 덮개 홈의 한쪽 측벽과 상기 덮개 부재의 한쪽 측면의 맞댐부 및 상기 덮개 홈의 다른 쪽 측벽과 상기 덮개 부재의 다른 쪽 측면의 맞댐부에 대해 형성된 1조의 소성화 영역의 폭은, 상기 덮개 홈의 폭 이상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 따르면, 회전 툴의 숄더부의 외경을 덮개 홈의 개구부의 폭 이상으로 설정함으로써, 한 쌍의 맞댐부에 대해 회전 툴을 한 번 이동시키는 것만으로 마찰 교반을 행할 수 있다. 이에 의해, 적은 작업 공정으로 전열판을 제조할 수 있다.
또한, 상기 베이스 부재의 표면측에, 상기 덮개 홈보다도 광폭으로 형성된 상부 덮개 홈을 더 구비한 상기 베이스 부재와, 상기 상부 덮개 홈에 삽입된 상부 덮개 부재를 갖고, 상기 상부 덮개 홈의 측벽과 상기 상부 덮개 부재의 측면의 맞댐부를 따라 마찰 교반이 실시되어 있는 것이 바람직하다.
이러한 구성에 따르면, 덮개 부재 상에 상부 덮개 부재를 더 배치함으로써, 열매체용 관을 보다 깊은 위치에 형성할 수 있다.
또한, 본 발명은, 표면측에 개방되고 열매체용 관의 연직 방향 높이보다도 깊은 오목 홈을 갖는 베이스 부재와, 상기 오목 홈의 저부에 삽입된 상기 열매체용 관과, 상기 오목 홈 내의 상기 열매체용 관을 덮는 덮개 부재를 갖고, 상기 베이스 부재와 상기 덮개 부재가 마찰 교반 접합되는 동시에 상기 열매체용 관이 소성 변형되어 있는 전열판이며, 상기 덮개 홈의 한쪽 측벽과 상기 덮개 부재의 한쪽 측면의 맞댐부 및 상기 덮개 홈의 다른 쪽 측벽과 상기 덮개 부재의 다른 쪽 측면의 맞댐부에 대해 형성된 1조의 소성화 영역의 폭은, 상기 오목 홈의 폭 이상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 따르면, 회전 툴의 숄더부의 외경을, 오목 홈의 개구부 폭 이상으로 설정함으로써, 1회의 회전 툴의 이동으로 덮개 부재와 베이스 부재의 한 쌍의 맞댐부를 동시에 마찰 교반할 수 있다. 이에 의해, 작업 수고를 적게 할 수 있다. 또한, 회전 툴의 숄더부의 외경은 오목 홈의 폭보다도 크기 때문에, 열매체용 관 상방에 회전 툴이 위치한 상태에서 마찰 교반을 행할 수 있다. 이에 의해, 회전 툴의 압박력이 덮개 부재를 통해 효율적으로 열매체용 관에 전달되므로, 열매체용 관을 적절하게 소성 변형시킬 수 있어, 오목 홈과 열매체용 관의 밀착성을 높일 수 있다.
또한, 상기 베이스 부재의 표면측에, 상기 오목 홈보다도 광폭으로 형성된 상부 덮개 홈을 더 구비한 상기 베이스 부재와, 상기 상부 덮개 홈에 삽입된 상부 덮개 부재를 갖고, 상기 상부 덮개 홈의 측벽과 상기 상부 덮개 부재의 측면의 맞댐부를 따라 마찰 교반이 실시되어 있는 것이 바람직하다.
이러한 구성에 따르면, 덮개 부재 상에 상부 덮개 부재를 더 배치함으로써, 열매체용 관을 보다 깊은 위치에 형성할 수 있다.
또한, 본 발명은, 표면측에 개방되는 덮개 홈의 저면에 개방되고 열매체용 관 연직 방향 높이보다도 얕은 오목 홈을 갖는 베이스 부재와, 상기 오목 홈에 삽입된 상기 열매체용 관과, 상기 오목 홈 내의 상기 열매체용 관을 덮는 덮개 부재를 갖고, 상기 베이스 부재와 상기 덮개 부재가 마찰 교반 접합되는 동시에 상기 열매체용 관이 소성 변형되어 있는 전열판이며, 상기 덮개 홈의 한쪽 측벽과 상기 덮개 부재의 한쪽 측면의 맞댐부 및 상기 덮개 홈의 다른 쪽 측벽과 상기 덮개 부재의 다른 쪽 측면의 맞댐부에 대해 형성된 1조의 소성화 영역의 폭은, 상기 덮개 홈의 폭 이상으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 표면측에 개방되는 덮개 홈의 저면에 개방되고 열매체용 관의 연직 방향 높이보다도 깊은 오목 홈을 갖는 베이스 부재와, 상기 오목 홈에 삽입된 상기 열매체용 관과, 상기 덮개 홈에 삽입된 광폭부와 상기 오목 홈에 삽입된 협폭부를 구비한 덮개 부재를 갖고, 상기 베이스 부재와 상기 덮개 부재가 마찰 교반 접합되는 동시에 상기 열매체용 관이 소성 변형되어 있는 전열판이며, 상기 덮개 홈의 한쪽 측벽과 상기 덮개 부재의 한쪽 측면의 맞댐부 및 상기 덮개 홈의 다른 쪽 측벽과 상기 덮개 부재의 다른 쪽 측면의 맞댐부에 대해 형성된 1조의 소성화 영역의 폭은, 상기 덮개 홈의 폭 이상으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
이러한 구성에 따르면, 회전 툴의 숄더부의 외경을, 덮개 홈의 개구부의 폭 이상으로 설정함으로써, 1회의 회전 툴의 이동으로 덮개 부재와 베이스 부재의 한 쌍의 맞댐부를 동시에 마찰 교반할 수 있다. 이에 의해, 작업 수고를 적게 할 수 있다. 또한, 회전 툴의 숄더부의 외경은 덮개 홈의 폭보다도 크기 때문에, 열매체용 관의 상방에 회전 툴이 위치한 상태에서 마찰 교반을 행할 수 있다. 이에 의해, 회전 툴의 압박력이 덮개 부재를 통해 효율적으로 열매체용 관에 전달되므로, 열매체용 관을 적절하게 소성 변형시킬 수 있어, 오목 홈과 열매체용 관의 밀착성을 높일 수 있다.
또한, 상기 베이스 부재의 표면측에, 상기 덮개 홈보다도 광폭으로 형성된 상부 덮개 홈을 더 구비한 상기 베이스 부재와, 상기 상부 덮개 홈에 삽입된 상부 덮개 부재를 갖고, 상기 상부 덮개 홈의 측벽과 상기 덮개 홈 부재의 측면의 맞댐부를 따라 마찰 교반이 실시되어 있는 것이 바람직하다.
이러한 구성에 따르면, 덮개 부재 상에 상부 덮개 부재를 더 배치함으로써, 열매체용 관을 보다 깊은 위치에 형성할 수 있다.
본 발명에 관한 전열판의 제조 방법에 따르면, 적은 작업 공정으로 전열판을 제조할 수 있다.
도 1은 제1 실시 형태에 관한 전열판을 도시한 사시도이다.
도 2의 (a)는 제1 실시 형태에 관한 회전 툴의 측면도 및 전열판의 분해 측면도이고, (b)는 제1 실시 형태에 관한 전열판의 모식 배치도이다.
도 3은 제1 실시 형태에 관한 전열판의 제조 방법을 도시한 측면도이며, (a)는 열매체용 관 삽입 공정을 도시하고, (b)는 덮개 부재 삽입 공정을 도시하고, (c)는 접합 공정을 도시하고, (d)는 완성도를 도시하는 도면이다.
도 4의 (a)는 제2 실시 형태에 관한 회전 툴의 측면도 및 전열판의 분해 측면도이고, (b)는 제2 실시 형태에 관한 전열판의 모식 배치도이다.
도 5는 제2 실시 형태에 관한 전열판의 제조 방법을 도시한 측면도이며, (a)는 접합 공정을 도시하고, (b)는 완성도를 도시하는 도면이다.
도 6의 (a)는 제3 실시 형태에 관한 회전 툴의 측면도 및 전열판의 분해 측면도이고, (b)는 제3 실시 형태에 관한 전열판의 모식 배치도이다.
도 7은 제3 실시 형태에 관한 전열판을 도시한 측면도이다.
도 8은 제4 실시 형태에 관한 전열판의 분해 측면도이다.
도 9는 제4 실시 형태에 관한 전열판을 도시한 측면도이다.
도 10은 제5 실시 형태에 관한 전열판을 도시한 도면이며, (a)는 사시도, (b)는 (a)의 X1-X1선 단면도이다.
도 11의 (a)는 제5 실시 형태에 관한 회전 툴의 측면도 및 전열판의 분해 측면도이고, (b)는 제5 실시 형태에 관한 전열판의 모식 배치도이다.
도 12는 제5 실시 형태에 관한 전열판의 제조 방법을 도시한 측단면도이며, (a)는 열매체용 관 삽입 공정을 도시하고, (b)는 덮개 부재 삽입 공정을 도시하고, (c)는 접합 공정을 도시하는 도면이다.
도 13의 (a)는 덮개 부재 삽입 공정을 도시한 모식 단면도, (b)는 접합 공정에 있어서의 압박 초과 상태를 도시한 모식 단면도, (c)는 제5 실시 형태의 완성시를 도시한 모식 단면도이다.
도 14의 (a)는 제6 실시 형태에 관한 회전 툴의 측면도 및 전열판의 분해 측면도이고, (b)는 제6 실시 형태에 관한 모식 배치도이다.
도 15는 제6 실시 형태에 관한 전열판의 제조 방법을 도시한 측단면도이며, (a)는 접합 공정, (b)는 완성도를 도시하는 도면이다.
도 16은 제6 실시 형태의 완성시를 도시한 모식 단면도이다.
도 17의 (a)는 제7 실시 형태에 관한 회전 툴의 측면도 및 전열판의 분해 측면도이고, (b)는 제7 실시 형태에 관한 모식 배치도이다.
도 18은 제7 실시 형태에 관한 전열판의 제조 방법을 도시한 측단면도이며, (a)는 열매체용 관 삽입 공정을 도시하고, (b)는 덮개 부재 삽입 공정을 도시하고, (c)는 접합 공정을 도시하고, (d)는 완성도를 도시하는 도면이다.
도 19는 제7 실시 형태의 완성시를 도시한 모식 단면도이다.
도 20의 (a)는 제8 실시 형태에 관한 전열판을 도시한 분해 측단면도이고, (b)는 제8 실시 형태에 관한 전열판을 도시한 측단면도이다.
도 21의 (a)는 제9 실시 형태에 관한 전열판을 도시한 분해 측단면도이고, (b)는 제9 실시 형태에 관한 전열판을 도시한 측단면도이다.
도 22는 종래의 전열판을 도시한 측면도이다.
[제1 실시 형태]
본 발명의 실시 형태에 대해, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 제1 실시 형태에 관한 전열판(1)은, 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 표면(3) 및 이면(4)을 갖는 후판 형상의 베이스 부재(2)와, 베이스 부재(2)의 표면(3)에 개방된 덮개 홈(6)에 배치되는 덮개 부재(10)와, 덮개 홈(6)의 저면(6a)에 개방되는 오목 홈(8)에 삽입되는 열매체용 관(16)을 주로 구비하고, 마찰 교반 접합에 의해 형성된 소성화 영역(W1)에서 일체 형성되어 있다. 여기서,「소성화 영역」이라 함은, 회전 툴의 마찰열에 의해 가열되어 실제로 소성화되어 있는 상태와, 회전 툴이 통과하여 상온으로 복귀된 상태의 양쪽을 포함하는 것으로 한다.
베이스 부재(2)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 열매체용 관(16)에 흐르는 열매체의 열을 외부로 전달시키는 역할, 혹은 외부의 열을 열매체용 관(16)에 흐르는 열매체로 전달시키는 역할을 하는 것이다. 베이스 부재(2)의 표면(3)에는, 덮개 홈(6)이 오목 형성되어 있고, 덮개 홈(6)의 저면(6a)의 중앙에는 덮개 홈(6)보다도 폭이 좁은 오목 홈(8)이 오목 형성되어 있다. 덮개 홈(6)은, 덮개 부재(10)가 배치되는 부분이며, 베이스 부재(2)의 길이 방향에 걸쳐 연속해서 형성되어 있다. 덮개 홈(6)은, 단면에서 볼 때 직사각형을 나타내고, 덮개 홈(6)의 저면(6a)으로부터 수직으로 올라가는 측벽(5a, 5b)을 구비하고 있다.
오목 홈(8)은, 열매체용 관(16)이 삽입되는 부분이며, 베이스 부재(2)의 길이 방향에 걸쳐 연속해서 형성되어 있다. 오목 홈(8)은, 상방이 개방된 단면에서 볼 때 U자 형상의 홈이며, 하단부에는 단면에서 볼 때 반원 형상을 나타내는 저부(7)가 형성되어 있다. 오목 홈(8)의 개구 부분의 폭(A)은, 열매체용 관(16)의 외경(B)과 대략 동등하게 형성되어 있고, 오목 홈(8)의 깊이(C)는 열매체용 관(16)의 외경(B)보다도 크게 형성되어 있다. 또한, 덮개 홈(6)의 폭(E)은, 오목홈(8)의 폭(A)보다도 크게 형성되어 있고, 덮개 홈(6)의 깊이(J)는 후기하는 덮개 부재(10)의 두께(F)와 대략 동등하게 형성되어 있다. 또한, 베이스 부재(2)의 재질은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들어 알루미늄 합금(JIS : A6061)으로 형성되어 있다.
덮개 부재(10)는, 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 베이스 부재(2)와 동종의 알루미늄 합금으로 이루어지고, 베이스 부재(2)의 덮개 홈(6)의 단면과 대략 동일한 직사각형 단면을 형성하고, 상면(11), 하면(12), 측면(13a) 및 측면(13b)을 갖는다. 또한, 덮개 부재(10)의 두께(F)는 덮개 홈(6)의 깊이(J)와 대략 동등하게 형성되어 있고, 덮개 부재(10)의 폭(G)은 덮개 홈(6)의 폭(E)과 대략 동등하게 형성되어 있다.
도 2의 (b)에 도시하는 바와 같이, 덮개 홈(6)에 덮개 부재(10)를 삽입하면, 덮개 부재(10)의 하면(12)(하부)이, 덮개 홈(6)의 저면(6a)에 접촉한다. 덮개 부재(10)의 측면(13a, 13b)은 덮개 홈(6)의 측벽(5a, 5b)과 면 접촉하거나 또는 미세한 간극을 두고 대향한다. 여기서, 덮개 부재(10)의 한쪽 측면(13a)과 덮개 홈(6)의 한쪽 측벽(5a)의 맞댐면을 이하, 맞댐부(V1)라 한다. 또한, 덮개 부재(10)의 다른 쪽 측면(13b)과 덮개 홈(6)의 다른 쪽 측벽(5b)의 맞댐면을 이하, 맞댐부(V2)라 한다. 또한, 맞댐부(V1) 및 맞댐부(V2)를 단순히 맞댐부(V)라고도 한다.
열매체용 관(16)은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 단면에서 볼 때 원형의 중공부(18)를 갖는 원통관이다. 열매체용 관(16)의 외경(B)은, 오목 홈(8)의 폭(A)과 대략 동등하게 형성되어 있고, 도 1에 도시하는 바와 같이 열매체용 관(16)의 하반부와 오목 홈(8)의 저부(7)가 면 접촉한다.
열매체용 관(16)은, 중공부(18)에 예를 들어 고온액, 고온 가스 등의 열매체를 순환시켜, 베이스 부재(2) 및 덮개 부재(10)에 열을 전달시키는 부재, 혹은 중공부(18)에 예를 들어 냉각수, 냉각 가스 등의 열매체를 순환시켜, 베이스 부재(2) 및 덮개 부재(10)로부터 열이 전달되는 부재이다. 또한, 열매체용 관(16)의 중공부(18)에, 예를 들어 히터를 통과시켜, 히터로부터 발생하는 열을 베이스 부재(2) 및 덮개 부재(10)에 전달시키는 부재로서 이용해도 좋다.
또한, 제1 실시 형태에 있어서는, 열매체용 관(16)은 단면에서 볼 때 원형으로 하였지만, 단면에서 볼 때 각형이라도 좋다. 또한, 열매체용 관(16)은 제1 실시 형태에 있어서는 구리관을 사용하였지만, 다른 재료의 관을 사용해도 좋다.
또한, 제1 실시 형태에 있어서는, 오목 홈(8)의 저부(7)와 열매체용 관(16)의 하반부를 면 접촉시키고, 또한 열매체용 관(16)의 상단부와 덮개 부재(10)의 하면(12)을 이격시켰지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 오목 홈(8)의 깊이(C)와 외경(B)을, B≤C<1.2B의 범위로 형성해도 좋다. 또한, 오목 홈(8)의 폭(A)과 열매체용 관(16)의 외경(B)을 B≤A<1.1B의 범위로 형성해도 좋다.
여기서, 도 2의 (b)에 도시하는 바와 같이, 덮개 부재(10)의 하면(12)은, 덮개 홈(6)의 저면(6a)에 접촉하는 동시에, 오목 홈(8)의 깊이(C)는 열매체용 관(16)의 외경(B)보다도 크게 형성되어 있다. 따라서, 베이스 부재(2)의 오목 홈(8)에 열매체용 관(16)을 삽입한 후에, 덮개 홈(6)에 덮개 부재(10)를 삽입하면, 오목 홈(8)과 열매체용 관(16)의 외주와 덮개 부재(10)의 하면(12)으로 둘러싸인 공간부(P)가 형성된다. 공간부(P)에는 후기하는 열전도성 물질이 충전된다.
소성화 영역(W1)은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 맞댐부(V1, V2)에 마찰 교반 접합을 실시하였을 때에, 베이스 부재(2) 및 덮개 부재(10)의 일부가 소성 유동하여 일체화된 영역이다. 본 실시 형태에서는, 소성화 영역(W1)의 최대 폭(Wa)[표면(3)에 있어서의 폭]은, 덮개 홈(6)의 폭(E)[도 2의 (a) 참조]보다도 커지도록 형성되어 있다.
본 실시 형태에서는, 소성화 영역(W1)의 최심부가, 덮개 부재(10)의 대략 중앙[덮개 부재(10)의 상측 약 1/2의 깊이]에 도달하도록 설정하였지만, 소성화 영역(W1)의 크기는, 덮개 부재(10)의 크기나 후기하는 회전 툴의 크기에 기초하여 적절하게 설정하면 되고, 예를 들어 소성화 영역(W1)의 최심부가, 덮개 부재(10)의 상측 약 2/3 내지 1/3의 위치에 도달하도록 설정하면 된다.
다음에, 전열판(1)의 제조 방법에 대해, 도 3을 사용하여 설명한다. 도 3은 제1 실시 형태에 관한 전열판 제조 방법을 도시한 측면도이며, (a)는 열매체용 관을 삽입한 열매체용 관 삽입 공정을 도시하고, (b)는 덮개 부재 삽입 공정을 도시하고, (c)는 접합 공정을 도시하고, (d)는 완성도를 도시한다.
제1 실시 형태에 관한 전열판의 제조 방법은, 베이스 부재(2)를 형성하는 준비 공정과, 베이스 부재(2)에 형성된 오목 홈(8)에 열매체용 관(16)을 삽입하는 열매체용 관 삽입 공정과, 오목 홈(8) 및 열매체용 관(16) 상에 열전도성 물질(25)을 충전하는 충전 공정과, 덮개 홈(6)에 덮개 부재(10)를 삽입하는 덮개 부재 삽입 공정과, 맞댐부(V)를 따라 접합용 회전 툴(20)을 이동시켜 마찰 교반 접합을 실시하는 접합 공정을 포함하는 것이다.
우선, 접합 공정의 마찰 교반에서 사용하는 회전 툴에 대해 도 2의 (a)를 사용하여 설명한다. 본 실시 형태에서 사용하는 접합용 회전 툴(20)은, 예를 들어 공구강으로 이루어지고, 원기둥형의 숄더부(22)와, 그 하면(24)의 중심부로부터 동심 축으로 수직 하강하는 교반 핀(26)을 갖는다. 교반 핀(26)은, 선단을 향해 폭이 좁아지는 테이퍼 형상을 나타내고, 길이 LA로 형성되어 있다. 또한, 교반 핀(26)의 주위면에는, 그 축 방향을 따라 도시하지 않은 복수의 작은 홈이나 직경 방향을 따른 나사 홈이 형성되어 있어도 된다.
본 실시 형태에서는, 숄더부(22)의 외경(X1)은 덮개 홈(6)의 폭(E) 이상의 크기로 형성되어 있다. 이에 의해, 덮개 부재(10)[덮개 홈(6)]을 따라 접합용 회전 툴(20)을 한 번 이동시킴으로써, 맞댐부(V1, V2)에 대해 동시에 마찰 교반을 행할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 접합용 회전 툴(20)을 상기한 바와 같이 설정하였지만, 예를 들어 교반 핀(26)의 기단부[최대 외경(X2)]를, 덮개 홈(6)의 폭(E) 이상으로 설정해도 된다. 또한, 예를 들어 교반 핀(26)의 선단부[최소 외경(X3)]를, 덮개 홈(6)의 폭(E) 이상으로 설정해도 된다. 이와 같이, 폭(E)에 대해, 접합용 회전 툴(20)의 크기를 크게 설정함으로써, 맞댐부(V1, V2)를 1회의 이동으로 보다 확실하게 마찰 교반을 행할 수 있다.
(준비 공정)
우선, 도 2의 (a)를 참조하는 바와 같이, 예를 들어 플랫 엔드밀 가공에 의해 후판 부재에 덮개 홈(6)을 형성한다. 그리고 덮개 홈(6)의 저면(6a)에, 예를 들어 볼 엔드밀 가공에 의해 반원형의 단면을 구비한 오목 홈(8)을 형성한다. 이에 의해, 덮개 홈(6)과, 덮개 홈(6)의 저면(6a)에 개방된 오목 홈(8)을 구비한 베이스 부재(2)가 형성된다. 오목 홈(8)은, 하반부에 단면 반원형의 저부(7)를 구비하고 있고, 저부(7)의 상단부로부터 일정한 폭으로 상방을 향해 개방되어 있다.
또한, 베이스 부재(2)를 본 실시 형태에 있어서는 절삭 가공에 의해 형성하였지만, 알루미늄 합금의 압출형재를 사용해도 된다.
(열매체용 관 삽입 공정)
다음에, 도 3의 (a)에 도시하는 바와 같이, 오목 홈(8)에 열매체용 관(16)을 삽입한다. 열매체용 관(16)의 하반부는, 오목 홈(8)의 하반부를 형성하는 저부(7)와 면 접촉한다.
(충전 공정)
다음에, 도 3의 (a)에 도시하는 바와 같이, 오목 홈(8)과 열매체용 관(16)에 의해 둘러싸인 부분에 열전도성 물질(25)을 충전한다. 충전 공정에서는, 열전도성 물질(25)의 상면과, 덮개 홈(6)의 저면(6a)이 동일 높이로 될 때까지 충전한다. 열전도성 물질(25)은, 공간부(P)[도 2의 (b) 참조]에 충전됨으로써 공간부(P)를 메워 전열판(1)의 열전도 효율을 높이는 동시에, 수밀성 및 기밀성을 높이는 역할을 한다. 열전도성 물질(25)은, 본 실시 형태에서는 공지의 금속 분말의 저융점 땜납재를 사용한다. 또한, 열전도성 물질(25)은 전열판(1)의 공간부(P)를 메워 전열 효율을 높이는 재료이면 좋고 금속 분말 페이스트 및 금속 시트 등이라도 좋다.
(덮개 부재 삽입 공정)
다음에, 도 3의 (b)에 도시하는 바와 같이, 베이스 부재(2)의 덮개 홈(6) 내에, 덮개 부재(10)를 삽입한다. 이때, 덮개 부재(10)의 하면(12)이 덮개 홈(6)의 저면(6a)에 접촉하는 동시에, 덮개 부재(10)의 상면(11)이, 베이스 부재(2)의 표면(3)과 동일 높이로 된다. 또한, 덮개 홈(6)의 측벽(5a, 5b)과 덮개 부재(10)의 측면(13a, 13b)에 의해 맞댐부(V1, V2)가 형성된다.
(접합 공정)
다음에, 도 3의 (c)에 도시하는 바와 같이, 맞댐부(V)[맞댐부(V1, V2)]에 대해 접합용 회전 툴(20)을 사용하여 마찰 교반을 행한다. 접합용 회전 툴(20)의 중심과, 덮개 홈(6)의 폭 방향의 중심을 맞춘 후, 접합용 회전 툴(20)의 숄더부(22)의 하면(24)을 베이스 부재(2)의 표면(3)에 소정의 깊이로 압입하여, 맞댐부(V)를 따라 상대 이동시킨다.
본 실시 형태에서는, 접합용 회전 툴(20)의 회전수는, 예를 들어 50 내지 1500rpm, 이송 속도는 0.05 내지 2m/분이고, 접합용 회전 툴(20)의 축 방향으로 가하는 압입력은 1kN 내지 20kN이다.
도 3의 (d)에 도시하는 바와 같이, 접합 공정에 의해 베이스 부재(2)의 표면(3)에 소성화 영역(W1)이 형성된다. 소성화 영역(W1)의 최심부는, 본 실시 형태에서는 덮개 부재(10)의 대략 중앙에 도달하도록 교반 핀(26)의 길이 및 접합용 회전 툴(20)의 압입량 등을 설정하고 있다. 또한, 맞댐부(V1, V2)에 있어서의 소성화 영역(W1)의 깊이(Wb)는, 덮개 부재(10)의 두께의 1/4 정도로 되도록 설정하고 있다. 맞댐부(V1, V2)에 있어서의 소성화 영역(W1)의 깊이(Wb)를 크게 설정함으로써, 베이스 부재(2)와 덮개 부재(10)의 접합력을 높일 수 있다.
또한, 소성화 영역(W1)의 크기(깊이), 접합용 회전 툴(20)의 형상이나 회전수 또는 압입량 등은 어디까지나 예시이며, 한정되는 것은 아니고, 베이스 부재(2) 및 덮개 부재(10)의 재료 등을 가미하여 적절하게 설정하면 된다.
이상과 같이 본 실시 형태에 관한 전열판의 제조 방법에 따르면, 접합용 회전 툴(20)의 숄더부(22)의 외경(X1)을, 덮개 홈(6)의 폭(E)보다도 크게 설정하고 있으므로, 덮개 부재(10)의 폭 방향의 중앙을 따라 접합용 회전 툴(20)을 1회 이동시키는 것만으로, 맞댐부(V1, V2)를 동시에 마찰 교반할 수 있어, 베이스 부재(2)와 덮개 부재(10)를 마찰 교반에 의해 일체화할 수 있다.
또한, 덮개 부재(10)의 하면(12)이 덮개 홈(6)의 저면(6a)에 접촉하여 열매체용 관(16)과 덮개 부재(10)가 이격되어 있으므로, 덮개 부재(10)의 상면(11)으로부터 접합용 회전 툴(20)을 압입해도 열매체용 관(16)이 찌부러지는 일이 없다. 이에 의해, 열매체용 관(16)의 유로를 확실하게 확보할 수 있다. 또한, 덮개 홈(6) 및 덮개 부재(10)의 상하 방향의 높이를 크게 함으로써, 베이스 부재(2)의 깊은 위치에 열매체용 관(16)을 배치할 수 있다.
또한, 열매체용 관(16)의 주위에 형성된 공간부(P)[도 2의 (b) 참조]에 열전도성 물질(25)을 충전시킴으로써, 열매체로부터의 열을 효율적으로 전달할 수 있다. 또한, 전열판(1)의 내부에 형성될 가능성이 있는 공간부(P)를 메움으로써, 전열판(1)의 기밀성 및 수밀성을 높일 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 열매체용 관(16)과 덮개 부재(10)를 이격시킨 상태에서 접합 공정을 행하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 열매체용 관(16)과 덮개 부재(10)를 접촉시킨 상태에서 접합 공정을 행해도 된다.
[제2 실시 형태]
다음에, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 전열판 및 전열판의 제조 방법에 대해 설명한다.
제2 실시 형태에 관한 전열판은, 도 4에 도시하는 바와 같이, 덮개 부재(30)가 단면에서 볼 때 대략 T자 형상을 나타내는 점에서 제1 실시 형태와 상이하다. 또한, 제1 실시 형태와 중복되는 부분에 대해서는 설명을 생략한다.
도 4의 (a)에 도시하는 바와 같이, 베이스 부재(32)의 표면(33)에는, 덮개 홈(36)이 오목 형성되어 있고, 덮개 홈(36)의 저면(36a)의 중앙에는 덮개 홈(36)보다도 폭이 좁은 오목 홈(38)이 오목 형성되어 있다. 덮개 홈(36)은 덮개 부재(30)가 배치되는 부분이며, 베이스 부재(32)의 길이 방향에 걸쳐 연속해서 형성되어 있다. 덮개 홈(36)은, 단면에서 볼 때 직사각형을 나타내고, 덮개 홈(36)의 저면(36a)으로부터 수직으로 올라가는 측벽(35a, 35b)을 구비하고 있다. 덮개 홈(36)의 폭(e)은 후기하는 덮개 부재(30)의 폭(g1)과 대략 동등하게 형성되어 있고, 덮개 홈(36)의 깊이(j)는, 덮개 부재(30)의 깊이(f1)와 대략 동등하게 형성되어 있다.
오목 홈(38)은 열매체용 관(16) 및 덮개 부재(30)가 삽입되는 부분이며, 베이스 부재(32)의 길이 방향에 걸쳐 연속해서 형성되어 있다. 오목 홈(38)은 상방이 개방된 단면에서 볼 때 U자 형상의 홈이며, 하단부에는 단면에서 볼 때 반원 형상을 나타내는 저부(37)가 형성되어 있다. 오목 홈(38)의 폭(A)은 열매체용 관(16)의 외경(B)과 대략 동등하게 형성되어 있다.
덮개 부재(30)는 도 4의 (a)에 도시하는 바와 같이, 베이스 부재(32)의 덮개 홈(36)과, 오목 홈(38)에 삽입되는 부재이며, 광폭으로 형성된 광폭부(41)와, 광폭부(41)보다도 협폭으로 형성된 협폭부(42)를 갖는다. 광폭부(41)는 상면(43), 하면(44), 측면(43a, 43b)을 갖는다. 광폭부(41)의 폭(g1)은, 덮개 홈(36)의 폭(e)과 대략 동등하게 형성되어 있고, 두께(f1)는 덮개 홈(36)의 깊이(j)와 대략 동등하게 형성되어 있다.
협폭부(42)는 광폭부(41)의 하면(44)의 중앙으로부터 하방으로 연장 설치되어 있다. 협폭부(42)의 폭(g2)은 오목 홈(38)의 폭(A)과 대략 동등하게 형성되어 있다.
도 4의 (b)에 도시하는 바와 같이, 덮개 홈(36)에 덮개 부재(30)를 삽입하면, 덮개 부재(30)의 광폭부(41)의 하면(44)이, 덮개 홈(36)의 저면(36a)에 접촉한다. 광폭부(41)의 측면(43a, 43b)은 덮개 홈(36)의 측벽(35a, 35b)과 면 접촉하거나 또는 미세한 간극을 두고 대향한다. 여기서, 덮개 부재(30)의 한쪽 측면(43a)과 덮개 홈(36)의 한쪽 측벽(35a)의 맞댐면을 이하, 맞댐부(V3)라 한다. 또한, 덮개 부재(30)의 다른 쪽 측면(43b)과 덮개 홈(36)의 다른 쪽 측벽(35b)의 맞댐면을 이하, 맞댐부(V4)라 한다. 또한, 맞댐부(V3) 및 맞댐부(V4)를 단순히 맞댐부(V)라고도 한다.
또한, 덮개 홈(36)에 덮개 부재(30)를 삽입하면, 덮개 부재(30)의 협폭부(42)의 양 측면은, 오목 홈(38)의 양 측면과 면 접촉하거나 또는 미세한 간극을 두고 대향한다. 협폭부(42)의 두께(f2)와 열매체용 관(16)의 외경(B)의 합은, 오목 홈(38)의 깊이(c)보다도 작게 형성되어 있다. 환언하면, 도 4의 (b)에 도시하는 바와 같이, 오목 홈(38)의 저부(37)로부터 덮개 부재(30)의 협폭부(42)의 하면(45)까지의 거리는, 열매체용 관(16)의 외경(B)보다도 크다. 따라서, 도 4의 (b)에 도시하는 바와 같이, 덮개 홈(36)에 덮개 부재(30)를 삽입하면, 열매체용 관(16)의 상단부는 협폭부(42)의 하면(45)과 소정의 간격을 두고 이격된다.
이에 의해, 베이스 부재(32)의 오목 홈(38)에 열매체용 관(16)을 삽입한 후에, 덮개 홈(36)에 덮개 부재(30)를 삽입하면, 오목 홈(38)과 열매체용 관(16)의 외주와 덮개 부재(30)의 하면(45)으로 형성된 공간부(P1)가 형성된다. 공간부(P1)에는 열전도성 물질이 충전된다.
다음에, 제2 실시 형태에 관한 전열판(49)의 제조 방법에 대해, 도 5를 사용하여 설명한다. 도 5의 (a)는 제2 실시 형태에 관한 접합 공정을 도시한 도면이고, (b)는 제2 실시 형태에 관한 완성도를 도시한다.
제2 실시 형태에 관한 전열판의 제조 방법은, 베이스 부재(32)를 형성하는 준비 공정과, 베이스 부재(32)에 형성된 오목 홈(38)에 열매체용 관(16)을 삽입하는 열매체용 관 삽입 공정과, 오목 홈(38) 및 열매체용 관(16) 상에 열전도성 물질(25)을 충전하는 충전 공정과, 덮개 홈(36)에 덮개 부재(30)를 삽입하는 덮개 부재 삽입 공정과, 맞댐부(V)를 따라 접합용 회전 툴(20)을 이동시켜 마찰 교반 접합을 실시하는 접합 공정을 포함하는 것이다.
또한, 제2 실시 형태에 관한 전열판 제조 방법의 준비 공정, 열매체용 관 삽입 공정은, 제1 실시 형태와 대략 동등하므로, 설명을 생략한다.
(충전 공정)
도 5의 (a)를 참조하는 바와 같이, 오목 홈(8)과 열매체용 관(16)에 의해 둘러싸인 부분에 열전도성 물질(25)을 충전한다. 본 실시 형태에서는, 열매체용 관(16), 오목 홈(38) 및 덮개 부재(30)의 하면(45)으로 둘러싸이는 부분에 소정의 두께로 열전도성 물질(25)을 충전한다.
(덮개 부재 삽입 공정)
덮개 부재 삽입 공정에서는, 도 4를 참조하는 바와 같이, 베이스 부재(32)의 덮개 홈(36) 내에 덮개 부재(30)를 삽입한다. 이때, 덮개 부재(30)의 광폭부(41)의 하면(44)이, 덮개 홈(36)의 저면(36a)에 접촉하는 동시에, 광폭부(41)의 상면(43)이 베이스 부재(32)의 표면(3)과 동일 높이로 된다. 또한, 협폭부(42)의 하면(45)은 열전도성 물질(25)에 접촉한다.
(접합 공정)
접합 공정에서는, 도 5의 (a) 및 (b)에 도시하는 바와 같이, 맞댐부(V1, V2)에 대해 접합용 회전 툴(20)을 사용하여 마찰 교반을 행한다. 즉, 접합용 회전 툴(20)의 중심과, 덮개 홈(36)의 중심을 맞춘 후, 접합용 회전 툴(20)의 숄더부(22)의 하면(24)을 베이스 부재(32)의 표면(3)에 소정의 깊이로 압입하여, 맞댐부(V)를 따라 상대 이동시킨다.
이상 설명한 본 실시 형태에 관한 전열판의 제조 방법에 따르면, 접합용 회전 툴(20)의 숄더부(22)의 외경(X1)을, 덮개 홈(36)의 폭(e)보다도 크게 설정하고 있으므로, 덮개 부재(30)의 폭 방향의 중앙을 따라 접합용 회전 툴(20)을 1회 이동시키는 것만으로, 맞댐부(V3, V4)를 동시에 마찰 교반할 수 있어, 베이스 부재(32)와 덮개 부재(30)를 마찰 교반에 의해 일체화할 수 있다. 즉, 접합 공정에 의해 형성되는 소성화 영역(W2)의 최대 폭은, 덮개 홈(36)의 폭(e)보다도 크게 형성된다.
또한, 덮개 부재(30)의 광폭부(41)의 하면(44)이, 덮개 홈(36)의 저면(36a)에 접촉하여 협폭부(42)의 하면(45)과 열매체용 관(16)이 이격되어 있으므로, 덮개 부재(30)의 상면(43)으로부터 접합용 회전 툴(20)을 밀어 넣어도 열매체용 관(16)이 찌부러지는 일이 없다. 이에 의해, 열매체용 관(16)의 유로를 확실하게 확보할 수 있다. 또한, 덮개 부재(30)의 협폭부(42) 및 오목 홈(38)의 길이(깊이)를 길게 설정함으로써, 열매체용 관(16)을 깊은 위치에 배치할 수 있다.
[제3 실시 형태]
다음에, 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 전열판의 제조 방법에 대해 설명한다.
제3 실시 형태에 관한 전열판의 제조 방법은, 도 6의 (a)에 도시하는 바와 같이, 덮개 부재(50)의 하부가 열매체용 관(16)의 형상을 따라 형성되어 있는 점에서 제1 실시 형태와 상이하다. 또한, 제1 실시 형태와 중복되는 부분에 대해서는 설명을 생략한다.
제3 실시 형태에 관한 덮개 부재(50)는, 도 6의 (a)에 도시하는 바와 같이, 베이스 부재(2)의 덮개 홈(6)과, 오목 홈(8)의 일부에 삽입되는 부재이며, 광폭으로 형성된 광폭부(51)와, 광폭부(51)보다도 협폭으로 형성된 협폭부(52)를 갖는다. 광폭부(51)는 상면(53), 하면(55), 측면(54a, 54b)을 갖는다. 광폭부(51)의 폭(G)은, 덮개 홈(6)의 폭(E)과 대략 동등하게 형성되어 있고, 두께(F)는 덮개 홈(6)의 깊이(J)와 대략 동등하게 형성되어 있다. 협폭부(52)는 광폭부(51)의 하면(55)의 중앙으로부터 하방으로 연장 설치되어 있다. 협폭부(52)의 하부에는 열매체용 관(16)의 외경(B)과 동일한 곡률을 구비한 곡부(56)가 형성되어 있다. 협폭부(52)의 폭(G1)은 오목 홈(8)의 폭(A)과 대략 동등하게 형성되어 있다.
도 6의 (b)에 도시하는 바와 같이, 덮개 홈(6)에 덮개 부재(50)를 삽입하면, 덮개 부재(50)의 광폭부(51)의 하면(55)이 덮개 홈(6)의 저면(6a)에 접촉하는 동시에, 협폭부(52)의 곡부(56)가 열매체용 관(16)과 접촉한다. 즉, 도 2의 (b)에 도시하는 바와 같이, 덮개 부재(10)의 하면(12)이 평탄하면 공간부(P)가 형성되지만, 제3 실시 형태와 같이 덮개 부재(10)의 하단부가 열매체용 관(16)의 외경(B)을 따라 형성됨으로써 열매체용 관(16)의 주위를 밀폐할 수 있다.
또한, 제3 실시 형태에 관한 전열판의 제조 방법은, 충전 공정을 포함하지 않는 것을 제외하고는 제1 실시 형태와 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다.
제3 실시 형태에 관한 전열판의 제조 방법에 따르면, 도 7에 도시하는 바와 같이, 덮개 부재(50)의 광폭부(51)의 하면(55)이 덮개 홈(6)의 저면(6a)에 접촉하므로, 덮개 부재(50)의 상면(53)으로부터 접합용 회전 툴(20)을 압입하여 마찰 교반을 행하였다고 해도 열매체용 관(16)이 찌부러지는 일이 없다. 또한, 덮개 부재(50)의 하부가 열매체용 관(16)의 외주의 형상을 따라 형성되어 있으므로, 공극의 발생을 방지할 수 있다. 이에 의해, 전열판(61)의 열전도 효율을 높일 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 협폭부(52)의 하부의 단면 형상은 열매체용 관(16)의 외주의 형상을 따라 원호로 형성되어 있지만, 열매체용 관의 단면 형상이 다른 형상인 경우에는 그 형상을 따라 협폭부(52)의 형상을 형성하면 된다.
[제4 실시 형태]
다음에, 제4 실시 형태에 관한 전열판 및 전열판의 제조 방법에 대해 설명한다. 도 8은 제4 실시 형태에 관한 전열판을 도시한 분해 측면도이다. 도 9는 제4 실시 형태에 관한 전열판을 도시한 측면도이다.
도 8 및 도 9에 도시하는 제4 실시 형태에 관한 전열판(81)은, 제1 실시 형태에 관한 전열판(1)(도 1 참조)과 대략 동등한 구조를 내포하고, 덮개 부재(10)의 표면측에 상부 덮개 부재(70)를 더 배치하여, 마찰 교반 접합을 실시하여 접합한 점에서 제1 실시 형태와 상이하다.
또한, 상기한 전열판(1)과 동등한 구조를 이하, 하부 덮개부(M)라고도 한다. 또한, 제1 실시 형태에 관한 전열판(1)과 중복되는 부재에 대해서는, 동등한 부호를 부여하고, 중복되는 설명은 생략한다.
전열판(81)은, 도 8 및 도 9에 도시하는 바와 같이, 베이스 부재(62)와, 오목 홈(8)에 삽입된 열매체용 관(16)과, 덮개 부재(10)와, 덮개 부재(10)의 표면측에 배치된 상부 덮개 부재(70)를 갖고, 소성화 영역(W1), 소성화 영역(W4, W5)에서 마찰 교반 접합에 의해 일체화되어 있다.
베이스 부재(62)는, 도 8 및 도 9에 도시하는 바와 같이, 예를 들어 알루미늄 합금으로 이루어지고, 베이스 부재(62)의 표면(63)에, 길이 방향에 걸쳐 형성된 상부 덮개 홈(64)과, 상부 덮개 홈(64)의 저면(66)에 길이 방향에 걸쳐 연속해서 형성된 덮개 홈(6)과, 덮개 홈(6)의 저면에 길이 방향에 걸쳐 형성된 오목 홈(8)을 갖는다. 상부 덮개 홈(64)은, 단면에서 볼 때 직사각형을 나타내고, 저면(66)으로부터 수직으로 올라가는 측벽(65a, 65b)을 구비하고 있다. 상부 덮개 홈(64)의 폭은, 덮개 홈(6)의 폭보다도 크게 형성되어 있다.
도 8에 도시하는 바와 같이, 베이스 부재(62)의 하부에 형성된 오목 홈(8)에는, 열매체용 관(16)이 삽입되어 있고, 덮개 부재(10)에 의해 폐색되고, 마찰 교반 접합에 의해 소성화 영역(W1)에서 접합되어 있다. 즉, 베이스 부재(62)의 내부에 형성된 하부 덮개부(M)는, 제1 실시 형태에 관한 전열판(1)과 대략 동등하게 형성되어 있다.
또한, 상부 덮개 홈(64)의 저면(66)에는, 마찰 교반 접합을 행함으로써 단차(홈)나 버어가 발생되어 있을 가능성이 있다. 따라서, 예를 들어 소성화 영역(W1)의 표면을 기준으로, 상부 덮개 홈(64)의 저면(66)에 면삭 가공을 실시하여 평활하게 형성하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 상부 덮개 부재(70)의 하면(72)과, 면삭 후의 상부 덮개 홈(64)의 저면(66)을 간극 없이 배치할 수 있다.
상부 덮개 부재(70)는, 도 8 및 도 9에 도시하는 바와 같이, 예를 들어 알루미늄 합금으로 이루어지고, 상부 덮개 홈(64)의 단면과 대략 동일한 직사각형 단면을 형성하고, 하면(72)으로부터 수직으로 형성된 측면(73a) 및 측면(73b)을 갖는다. 상부 덮개 부재(70)는 상부 덮개 홈(64)에 삽입된다. 즉, 상부 덮개 부재(70)의 측면(73a, 73b)은 상부 덮개 홈(64)의 측벽(65a, 65b)과 면 접촉되거나 또는 미세한 간극을 두고 배치되어 있다. 여기서, 한쪽 측면(73a)과 한쪽 측벽(65a)의 맞댐면을 이하, 상측 맞댐부(V5)라 한다. 또한, 다른 쪽 측면(73b)과 다른 쪽 측벽(65b)의 맞댐면을 이하, 상측 맞댐부(V6)라 한다. 상측 맞댐부(V5, V6)는 마찰 교반 접합에 의해 소성화 영역(W4, W5)에서 일체화되어 있다.
전열판(81)의 제조 방법은, 전열판(1)과 동등한 제조 방법에 의해, 베이스 부재(62)의 하부에 하부 덮개부(M)를 형성한 후, 상부 덮개 홈(64)의 저면(66)을 면삭하는 면삭 공정과, 상부 덮개 부재(70)를 배치하는 상부 덮개 부재 삽입 공정과, 상측 맞댐부(V5, V6)를 따라 마찰 교반 접합을 실시하는 상부 덮개 부재 접합 공정을 포함하는 것이다.
(면삭 공정)
면삭 공정에서는, 상부 덮개 홈(64)의 저면(66)에 형성된 단차(홈)나 버어를 절삭 제거하여, 저면(66)을 평활하게 한다.
(상부 덮개 부재 삽입 공정)
상부 덮개 부재 삽입 공정에서는, 상부 덮개 홈(64)의 저면에 상부 덮개 부재(70)를 배치한다. 면삭 공정을 행함으로써, 상부 덮개 부재(70)의 하면(72)과, 상부 덮개 홈(64)의 저면을 간극 없이 배치할 수 있다.
(상부 덮개 부재 접합 공정)
상부 덮개 부재 접합 공정은, 상측 맞댐부(V5, V6)를 따라 접합용 회전 툴(도시 생략)을 이동시켜 마찰 교반 접합을 실시한다. 상부 덮개 부재 접합 공정에 있어서의 접합용 회전 툴의 압입량은, 당해 접합용 회전 툴의 교반 핀의 길이 및 상부 덮개 부재(70)의 두께(F')를 고려하여 적절하게 설정하면 된다. 또한, 상부 덮개 부재 접합 공정에서는, 제1 실시 형태에서 사용하는 접합용 회전 툴(20)을 사용해도 된다.
실시 형태에 관한 전열판(81)에 따르면, 하부 덮개부(M)의 상방에 상부 덮개 부재(70)를 더 배치하여, 마찰 교반 접합을 실시함으로써, 보다 깊은 위치에 열매체용 관(16)을 배치시킬 수 있다.
또한, 제4 실시 형태에 있어서는, 상부 덮개 부재(70)의 양 측면을 마찰 교반하여 2조의 소성화 영역(W4, W5)이 형성되도록 하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상부 덮개 홈(64)의 홈 폭을, 접합용 회전 툴(20)[도 4의 (a) 참조]의 숄더부(22)의 외경(X1)보다도 작게 형성하여, 접합용 회전 툴(20)을 사용하여 상부 덮개 부재(70)를 1조의 마찰 교반으로 행해도 된다. 이에 의해, 접합 공정에 드는 수고를 적게 할 수 있다.
다음에, 제5 실시 형태 내지 제9 실시 형태에 관한 전열판에 대해 적절하게 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 제5 실시 형태 내지 제9 실시 형태에 관한 전열판은, 열매체용 관이 소성 변형되어 있는 점에서 제1 실시 형태와 상이하다. 즉, 제5 실시 형태 내지 제9 실시 형태는, 접합 공정시에, 덮개 부재를 통해 열매체용 관을 압입하여 열매체용 관을 소성 변형시키면서 마찰 교반 접합을 행한다.
[제5 실시 형태]
제5 실시 형태에 관한 전열판(101)은, 도 10 및 도 11에 도시하는 바와 같이, 표면(3)에 개방되는 오목 홈(8)을 구비한 베이스 부재(2)와, 오목 홈(8)에 삽입되는 열매체용 관(16)과, 오목 홈(8)에 삽입되는 덮개 부재(10)를 주로 구비하고, 마찰 교반 접합에 의해 형성된 소성화 영역(W1)에서 일체 형성되어 있다. 전열판(101)에 관한 열매체용 관(16)은, 도 10의 (b)에 도시하는 바와 같이, 상방으로부터 눌러 찌부러져 소성 변형되어 있는 점에서 제1 실시 형태와 상이하다.
베이스 부재(2)는, 도 11에 도시하는 바와 같이, 열매체용 관(16)에 흐르는 열매체의 열을 외부로 전달시키는 역할, 혹은 외부의 열을 열매체용 관(16)에 흐르는 열매체로 전달시키는 역할을 하는 것이다. 베이스 부재(2)의 표면(3)에는, 상방으로 개방되는 오목 홈(8)이 오목 형성되어 있다.
오목 홈(8)은, 열매체용 관(16)이 삽입되는 부분이며, 베이스 부재(2)의 길이 방향에 걸쳐 연속해서 형성되어 있다. 오목 홈(8)은, 상방이 개방된 단면에서 볼 때 U자 형상의 홈이며, 하단부에 일정한 곡률로 형성된 곡면으로 이루어지는 저부(7)와, 저부(7)에 연속해서 일정한 폭으로 이격되는 측벽(8a, 8b)을 갖는다.
오목 홈(8)의 폭(A)[측벽(8a), 측벽(8b) 사이의 거리]은 열매체용 관(16)의 외경(B1)보다도 크게 형성되어 있고, 오목 홈(8)의 깊이(C)는 열매체용 관(16)의 외경(B1)보다도 크게 형성되어 있다. 또한, 저부(7)의 곡률은 열매체용 관(16)의 외주의 곡률보다도 작아지도록 형성되어 있다. 베이스 부재(2)는, 예를 들어 알루미늄 합금(JIS : A6061)으로 형성되어 있다.
열매체용 관(16)은 중공부(18)에 예를 들어 고온액, 고온 가스 등의 열매체를 순환시켜, 베이스 부재(2) 및 덮개 부재(10)에 열을 전달시키는 부재, 혹은 중공부(18)에 예를 들어 냉각수, 냉각 가스 등의 열매체를 순환시켜, 베이스 부재(2) 및 덮개 부재(10)로부터 열이 전달되는 부재이다.
열매체용 관(16)은, 도 11에 도시하는 바와 같이, 접합 공정 전은 단면에서 볼 때 원형을 나타내지만, 도 10의 (b)에 도시하는 바와 같이, 접합 공정에 의해 눌러 찌부러져 오목 홈(8) 및 덮개 부재(10)의 형상을 따라 소성 변형된다. 열매체용 관(16)의 찌부러짐 상태에 대해서는 후기한다.
또한, 열매체용 관(16)을 흐르는 열매체는 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어 열매체용 관(16)의 중공부(18)에 히터를 통과시켜, 히터로부터 발생하는 열을 베이스 부재(2) 및 덮개 부재(10)에 전달시키는 부재로서 이용해도 좋다.
또한, 접합 공정 전의 열매체용 관(16)의 형상은, 본 실시 형태에서는 원형으로 하였지만 특별히 제한을 받는 것은 아니며, 단면에서 볼 때 타원형 또는 각형 등이라도 좋다. 또한, 열매체용 관(16)은, 본 실시 형태에 있어서는 구리관을 사용하였지만, 다른 재료의 관을 사용해도 좋다. 또한, 접합 공정 전에 있어서, 오목 홈(8)의 폭(A)과 열매체용 관(16)의 외경(B1)의 치수는, B1<A<1.4B1의 범위로 적절하게 설정하면 좋다.
덮개 부재(10)는, 도 10 및 도 11에 도시하는 바와 같이, 오목 홈(8)에 삽입되는 부재이며, 단면에서 볼 때 직사각형을 나타내고, 상면(11), 하면(12), 측면(13a) 및 측면(13b)을 갖는다. 덮개 부재(10)는, 베이스 부재(2)와 동종의 알루미늄 합금으로 이루어진다. 도 11의 (b)에 도시하는 바와 같이, 덮개 부재(10)의 두께(F)는, 본 실시 형태에서는 두께(F)와 열매체용 관(16)의 외경(B1)의 합이, 오목 홈(8)의 깊이(C)보다도 커지도록 형성되어 있다.
따라서, 도 11의 (b)에 도시하는 바와 같이, 오목 홈(8)에 열매체용 관(16) 및 덮개 부재(10)를 삽입하면, 덮개 부재(10)의 하면(12)(하부)이, 열매체용 관(16)에 접촉하는 동시에, 덮개 부재(10)의 상면(11)은, 베이스 부재(2)의 표면(3)보다도 돌출 높이(10a)로 돌출된다.
또한, 덮개 부재(10)의 상면(11)은 베이스 부재(2)의 표면(3)으로부터 반드시 돌출시킬 필요는 없고, 오목 홈(8)에 덮개 부재(10)를 삽입하였을 때에, 덮개 부재(10)의 상면(11)과 베이스 부재(2)의 표면(3)이 동일 높이로 되도록 형성해도 좋다.
또한, 오목 홈(8)에 덮개 부재(10)를 삽입하면, 덮개 부재(10)의 측면(13a, 13b)은 오목 홈(8)의 측벽(8a, 8b)과 면 접촉하거나 또는 미세한 간극을 두고 대향한다. 여기서, 덮개 부재(10)의 한쪽 측면(13a)과 오목 홈(8)의 한쪽 측벽(8a)의 맞댐면을 이하, 맞댐부(V1)라 한다. 또한, 덮개 부재(10)의 다른 쪽 측면(13b)과 오목 홈(8)의 다른 쪽 측벽(8b)의 맞댐면을 이하, 맞댐부(V2)라 한다. 또한, 맞댐부(V1) 및 맞댐부(V2)를 단순히 맞댐부(V)라고도 한다. 또한, 오목 홈(8)의 저부(7) 및 측벽(8a, 8b)과, 덮개 부재(10)의 하면(12)에 의해 형성된 공간을 공간부(P11)라 한다.
소성화 영역(W1)은, 도 10에 도시하는 바와 같이, 맞댐부(V1, V2)에 마찰 교반 접합을 실시하였을 때에, 베이스 부재(2) 및 덮개 부재(10)의 일부가 소성 유동하여 일체화된 영역이다. 본 실시 형태에서는, 소성화 영역(W1)의 최대 폭(Wa)[표면(3)에 있어서의 폭]은, 오목 홈(8)의 폭(A)[도 11의 (a) 참조]보다도 커지도록 형성되어 있다.
본 실시 형태에서는, 소성화 영역(W1)의 최심부가, 덮개 부재(10)의 상면(11)으로부터 덮개 부재(10)의 두께 치수의 약 1/3의 높이 위치에 도달하도록 설정하였지만, 소성화 영역(W1)의 크기(깊이)는 덮개 부재(10)의 크기나 후기하는 회전 툴의 크기에 기초하여 적절하게 설정하면 좋고, 예를 들어 소성화 영역(W1)의 최심부가, 덮개 부재(10)의 상면(11)으로부터 덮개 부재(10)의 두께 치수의 약 2/3 내지 1/3의 위치에 도달하도록 설정하면 좋다.
다음에, 전열판(101)의 제조 방법에 대해, 도 12를 사용하여 설명한다. 도 12는 제5 실시 형태에 관한 전열판의 제조 방법을 도시한 측단면도이며, (a)는 열매체용 관을 삽입한 열매체용 관 삽입 공정을 도시하고, (b)는 덮개 부재 삽입 공정을 도시하고, (c)는 접합 공정을 도시한다.
제5 실시 형태에 관한 전열판의 제조 방법은, 베이스 부재(2)를 형성하는 준비 공정과, 베이스 부재(2)에 형성된 오목 홈(8)에 열매체용 관(16)을 삽입하는 열매체용 관 삽입 공정과, 오목 홈(8)에 덮개 부재(10)를 삽입하는 덮개 부재 삽입 공정과, 맞댐부(V)를 따라 접합용 회전 툴(20)을 이동시켜 마찰 교반 접합을 실시하는 접합 공정을 포함하는 것이다.
(준비 공정)
우선, 도 11의 (a)를 참조하는 바와 같이, 예를 들어 엔드밀 가공에 의해, 후판 부재에 오목 홈(8)을 형성한다. 이에 의해, 표면(3)에 개방되는 오목 홈(8)을 구비한 베이스 부재(2)가 형성된다. 오목 홈(8)은, 하부에 곡면으로 이루어지는 저부(7)를 구비하고 있고, 저부(7)로부터 일정한 폭으로 상방을 향해 개방되어 있다.
또한, 베이스 부재(2)를 본 실시 형태에 있어서는 절삭 가공에 의해 형성하였지만, 알루미늄 합금의 압출형재를 사용해도 좋다.
(열매체용 관 삽입 공정)
다음에, 도 12의 (a)에 도시하는 바와 같이, 오목 홈(8)에 열매체용 관(16)을 삽입한다. 열매체용 관(16)의 하단부는, 오목 홈(8)의 저부(7)와 접촉한다.
(덮개 부재 삽입 공정)
다음에, 도 12의 (b)에 도시하는 바와 같이, 베이스 부재(2)의 오목 홈(8) 내에, 덮개 부재(10)를 삽입한다. 이때, 덮개 부재(10)의 하면(12)이 열매체용 관(16)의 상단부에 접촉하는 동시에, 덮개 부재(10)의 상면(11)이 베이스 부재(2)의 표면(3)으로부터 돌출된다. 또한, 오목 홈(8)의 측벽(8a, 8b)과 덮개 부재(10)의 측면(13a, 13b)에 의해 맞댐부(V1, V2)가 형성된다.
(접합 공정)
다음에, 도 12의 (c)에 도시하는 바와 같이, 맞댐부(V)[맞댐부(V1, V2)]에 대해 접합용 회전 툴(20)을 사용하여 마찰 교반을 행한다. 즉, 접합용 회전 툴(20)의 중심과, 오목 홈(8)의 폭 방향의 중심을 맞춘 후, 접합용 회전 툴(20)의 숄더부(22)의 하면(24)을 베이스 부재(2)의 표면(3)에 소정의 깊이로 압입하여, 맞댐부(V)를 따라 상대 이동시킨다. 본 실시 형태에서는, 접합용 회전 툴(20)의 회전수는, 예를 들어 50 내지 1500rpm, 이송 속도는 0.05 내지 2m/분이고, 접합용 회전 툴(20)의 축 방향으로 가하는 압입력은 1kN 내지 20kN으로 설정하였다.
접합 공정에 따르면, 접합용 회전 툴(20)의 압박력이 덮개 부재(10)를 통해 열매체용 관(16)에 전달되므로, 열매체용 관(16)은 오목 홈(8) 및 덮개 부재(10)의 하면(12)의 형상을 따라 소성 변형된다.
도 10의 (b)에 도시하는 바와 같이, 접합 공정에 의해 베이스 부재(2)의 표면(3)에 소성화 영역(W1)이 형성된다. 본 실시 형태에서는, 소성화 영역(W1)의 최심부가, 덮개 부재(10)의 상면(11)으로부터 덮개 부재(10)의 두께 치수의 약 1/3의 높이 위치에 도달하도록 교반 핀(26)의 길이 및 접합용 회전 툴(20)의 압입량 등을 설정하고 있다. 또한, 도 12의 (c)에 도시하는 바와 같이, 맞댐부(V1, V2)에 있어서의 소성화 영역(W1)의 깊이(Wb)는 덮개 부재(10)의 두께의 1/5 정도로 되도록 설정하고 있다. 맞댐부(V1, V2)에 있어서의 소성화 영역(W1)의 깊이(Wb)를 크게 설정함으로써, 베이스 부재(2)와 덮개 부재(10)의 접합력을 높일 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 접합 공정에서는, 접합 공정 후의 열매체용 관(16)의 높이(B2)가, 접합 공정 전의 열매체용 관(16)의 높이(B1)의 약 70％로 되도록 형성되어 있다. 접합 공정 후의 열매체용 관(16)의 높이(B2)는, 접합 공정 전의 열매체용 관(16)의 높이(B1)의 70％ 이상이 되는 것이 바람직하다. 또한, 접합 공정 후의 열매체용 관(16)의 높이(B2)는, 접합 공정 전의 열매체용 관(16)의 높이(B1)의 80％ 이상이 되는 것이 보다 바람직하다. 또한, 열매체용 관(16)의 찌부러짐 상태를 나타내는 압하율(B1－B2/B1)×100의 값은, 20％ 내지 30％가 되도록 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 소성화 영역(W1)의 크기(깊이), 접합용 회전 툴(20)의 형상이나 회전수 또는 압입량 등은 어디까지나 예시이며, 한정되는 것은 아니고, 베이스 부재(2) 및 덮개 부재(10)의 재료 등을 고려하여 적절하게 설정하면 좋다. 예를 들어, 본 실시 형태에서는, 접합용 회전 툴(20)의 교반 핀(26)의 길이(LA)는, 숄더부(22)의 외경(X1)의 약 1/2이 되도록 형성하고 있지만, 교반 핀(26)의 길이(LA)를 숄더부(22)의 외경(X1)의 1/2보다도 작게 형성해도 좋다. 이에 의해, 접합용 회전 툴(20)의 압박력의 전달 효율을 높일 수 있다.
이상과 같이 본 실시 형태에 관한 전열판의 제조 방법의 접합 공정에서는, 접합용 회전 툴(20)의 숄더부(22)의 외경(X1)을, 덮개 홈(6)의 폭(A)보다도 크게 설정하고 있으므로, 덮개 부재(10)의 폭 방향의 중앙을 따라 접합용 회전 툴(20)을 1회 이동시키는 것만으로, 맞댐부(V1, V2)를 동시에 마찰 교반할 수 있어, 베이스 부재(2)와 덮개 부재(10)를 마찰 교반에 의해 일체화할 수 있다. 이에 의해, 제조 공정의 작업 수고를 적게 할 수 있다.
접합용 회전 툴(20)의 숄더부(22)의 외경(X1)이 오목 홈(8)의 폭(A)보다도 크기 때문에, 열매체용 관(16)의 상방에 접합용 회전 툴(20)이 위치한 상태에서 마찰 교반을 행할 수 있다. 이에 의해, 오목 홈(8)과 덮개 부재(10)의 하면(12)의 형상을 따라 열매체용 관(16)을 효율적으로 소성 변형시킬 수 있어, 오목 홈(8)과 열매체용 관(16)의 밀착성을 높일 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 열매체용 관(16)의 중심을 지나는 연직선 상에 덮개 부재(10) 및 접합용 회전 툴(20)의 중심이 위치하므로, 접합용 회전 툴(20)의 압박력을 보다 효율적으로 열매체용 관(16)에 전달할 수 있는 동시에, 열매체용 관(16)을 밸런스 좋게 소성 변형시킬 수 있다.
여기서, 도 13의 (a)는 덮개 부재 삽입 공정을 도시한 모식 단면도, (b)는 접합 공정에 있어서의 압박 초과 상태를 도시한 모식 단면도, (c)는 제5 실시 형태의 완성시를 도시한 모식 단면도이다.
도 13의 (a)에 도시하는 바와 같이, 덮개 부재 삽입 공정시에 있어서는, 오목 홈(8)의 저부(7), 측벽(8a), 측벽(8b) 및 덮개 부재(10)의 하면(12)으로 둘러싸인 영역의 내주 길이(N2)(굵은 선 부분의 길이)는, 열매체용 관(16)의 외주 길이(N1)보다도 크게 형성되어 있다.
가령, 도 13의 (b)에 도시하는 바와 같이, 접합 공정에 있어서 덮개 부재(10)의 압입량이 초과하면, 오목홈(8) 및 덮개 부재(10)의 하면(12)으로 둘러싸인 영역의 연직 단면의 내주 길이(N2)(굵은 선 부분의 길이)가, 열매체용 관(16)의 외주 길이(N1)보다도 작아진다. 또한, 압입 초과시에 있어서의 접합 공정 후의 열매체용 관(16)의 높이(B3)는, 높이(B2)[도 12의 (c) 참조]보다도 작아진다.
이에 의해, 열매체용 관(16)이 내측으로 오목해지도록 변형되어, 열매체용 관(16)과 덮개 부재(10)의 하면(12) 사이에 공간부(P12)가 형성될 가능성이 있다. 이와 같이, 열매체용 관(16)과, 오목 홈(8) 및 덮개 부재(10)의 하면(12) 사이에 공극이 있으면, 전열판(101)의 전열 효율이 저하되므로 바람직하지 않다.
한편, 도 13(c)에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태의 완성시에 있어서는, 내주 길이(N2)(굵은 선 부분의 길이)와 열매체용 관(16)의 외주 길이(N1)가 대략 동등하게 형성되어 있다. 즉, 열매체용 관(16)의 외주 길이(N1)와 오목 홈(8) 및 덮개 부재(10)의 하면(12)으로 둘러싸인 영역의 내주 길이(N2)가 근사할수록, 공간부(P11)[도 13의 (a) 참조]가 작아지므로, 전열판(101)의 전열 효율을 높일 수 있다.
또한, 본 실시 형태 제조 공정은 어디까지나 예시이며, 다른 공정이라도 상관없다. 예를 들어, 도 12의 (b)를 참조하는 바와 같이, 덮개 부재 삽입 공정 전에, 열매체용 관(16)과 덮개 부재(10)의 하면(12) 사이에 형성되는 공간부(P11)에, 열전도성 물질을 충전하는 충전 공정을 행해도 된다. 열전도성 물질을 충전함으로써, 완성 후의 공극을 작게 하여, 전열 효율을 높일 수 있다.
또한, 열전도성 물질은, 예를 들어 공지의 금속 분말의 저융점 땜납재를 사용하면 좋지만, 전열 효율을 높이는 재료이면 특별히 제한은 없고, 금속 분말, 금속 분말 페이스트 및 금속 시트 등이라도 좋다.
[제6 실시 형태]
다음에, 본 발명의 제6 실시 형태에 관한 전열판 및 전열판의 제조 방법에 대해 설명한다. 제6 실시 형태에 관한 전열판(91) 및 전열판 제조 방법은, 도 14 및 도 15에 도시하는 바와 같이, 덮개 홈(471) 및 오목 홈(473)을 구비하고 있는 점에서 제5 실시 형태와 상이하다. 또한, 제5 실시 형태와 공통되는 부분은 설명을 생략한다.
도 14의 (a)에 도시하는 바와 같이, 베이스 부재(482)의 표면(483)에는, 덮개 홈(471)이 오목 형성되어 있고, 덮개 홈(471)의 중앙에는 덮개 홈(471)보다도 폭이 좁은 오목 홈(473)이 오목 형성되어 있다. 덮개 홈(471)은 덮개 부재(460)가 배치되는 부분이며, 베이스 부재(482)의 길이 방향을 따라 연속해서 형성되어 있다. 덮개 홈(471)은, 단면에서 볼 때 직사각형을 나타내고, 덮개 홈(471)의 저면(472)으로부터 수직으로 올라가는 측벽(471a, 471b)을 구비하고 있다. 덮개 홈(471)의 폭(E1)은, 후기하는 덮개 부재(460)의 폭(G1)과 대략 동등하게 형성되어 있고, 덮개 홈(471)의 깊이(j)는, 덮개 부재(460)의 깊이(f1)와 대략 동등하게 형성되어 있다.
오목 홈(473)은, 열매체용 관(16) 및 덮개 부재(460)가 삽입되는 부분이며, 베이스 부재(482)의 길이 방향에 걸쳐 연속해서 형성되어 있다. 오목 홈(473)은, 상방이 개방된 단면에서 볼 때 U자 형상의 홈이며, 하단부에는 단면에서 볼 때 반원 형상을 나타내는 저부(474)가 형성되어 있다. 또한, 저부(474)로부터 연속해서 측벽(473a, 473b)이 형성되어 있다. 오목 홈(473)의 폭(e1)은, 열매체용 관(16)의 외경(B1)보다도 크게 형성되어 있다. 또한, 저부(474)의 곡률은, 열매체용 관(16)의 외주의 곡률보다도 작아지도록 형성되어 있다.
열매체용 관(16)은, 도 14에 도시하는 바와 같이, 접합 공정 전은 단면에서 볼 때 원형을 나타내지만, 도 15에 도시하는 바와 같이, 접합 공정에 의해 눌러 찌부러져, 오목 홈(473) 및 덮개 부재(460)의 하면(465)의 형상을 따라 소성 변형된다. 열매체용 관(16)의 찌부러짐 상태에 대해서는 후기한다.
덮개 부재(460)는 도 14의 (a)에 도시하는 바와 같이, 덮개 홈(471) 및 오목 홈(473)에 삽입되는 측면에서 볼 때 대략 T자 형상의 부재이며, 광폭으로 형성된 광폭부(461)와, 광폭부(461)보다도 협폭으로 형성된 협폭부(462)를 갖는다. 광폭부(461)는, 상면(463), 하면(464), 측면(463a, 463b)을 갖는다. 광폭부(461)의 폭(G1)은, 덮개 홈(471)의 폭(E1)과 대략 동등하게 형성되어 있고, 두께(f1)는 덮개 홈(471)의 깊이(j)와 대략 동등하게 형성되어 있다.
협폭부(462)는 광폭부(461)의 하면(464)의 중앙으로부터 하방으로 연장 설치되어 있다. 협폭부(462)는 측면(462a, 462b) 및 하면(465)을 갖는다. 하면(465)은 오목 형상으로 되는 곡면으로 형성되어 있다. 하면(65)의 곡률은, 열매체용 관(16)의 외주의 곡률보다도 작아지도록 형성되어 있다. 협폭부(462)의 폭(g1)은, 오목 홈(473)의 폭(e1)과 대략 동등하게 형성되어 있다. 협폭부(462)의 두께(f2)는, 두께(f2)와 열매체용 관(16)의 외경(B1)의 합이, 오목 홈(473)의 깊이(c)보다도 커지도록 형성되어 있다.
도 14의 (b)에 도시하는 바와 같이, 덮개 홈(471) 및 오목 홈(473)에 열매체용 관(16) 및 덮개 부재(460)를 삽입하면, 덮개 부재(460)의 협폭부(462)의 하면(465)이 열매체용 관(16)에 접촉하는 동시에, 덮개 부재(460)의 상면(463)은, 베이스 부재(482)의 표면(483)보다도 돌출 높이(460a)로 돌출된다. 또한, 덮개 홈(471)의 저면(472)과, 덮개 부재(460)의 광폭부(461)의 하면(464)이, 이격 거리 L1로 이격된다. 돌출 높이(460a)와 이격 거리(L1)는, 대략 동등한 길이가 된다.
또한, 덮개 홈(471) 및 오목 홈(473)에 덮개 부재(460)를 삽입하면, 덮개 부재(460)의 광폭부(461)의 측면(463a, 463b)은, 오목 홈(471)의 측벽(471a, 471b)과 면 접촉하거나 또는 미세한 간극을 두고 대향한다. 여기서, 덮개 부재(460)의 광폭부(461)의 한쪽 측면(463a)과 오목 홈(471)의 한쪽 측벽(471a)의 맞댐면을 이하, 맞댐부(V3)라 한다. 또한, 덮개 부재(460)의 다른 쪽 측면(463b)과 오목 홈(471)의 다른 쪽 측벽(471b)의 맞댐면을 이하, 맞댐부(V4)라 한다. 또한, 맞댐부(V3) 및 맞댐부(V4)를 단순히 맞댐부(V)라고도 한다. 또한, 오목 홈(473)의 저부(474) 및 측벽(473a, 473b)과, 덮개 부재(460)의 하면(465)에 의해 형성된 공간을 공간부(P13)라 한다.
소성화 영역(W2)은, 도 15의 (b)에 도시하는 바와 같이, 맞댐부(V3, V4)에 마찰 교반 접합을 실시하였을 때에, 베이스 부재(482) 및 덮개 부재(460)의 일부가 소성 유동하여 일체화된 영역이다. 본 실시 형태에서는, 소성화 영역(W2)의 최대 폭(Wa)[표면(483)에 있어서의 폭]은, 덮개 홈(471)의 폭(E1)[도 14의 (a) 참조]보다도 커지도록 형성되어 있다.
다음에, 전열판(491)의 제조 방법에 대해, 도 15를 사용하여 설명한다.
제6 실시 형태에 관한 전열판의 제조 방법은, 베이스 부재(482)를 형성하는 준비 공정과, 베이스 부재(482)에 형성된 오목 홈(473)에 열매체용 관(16)을 삽입하는 열매체용 관 삽입 공정과, 덮개 홈(471) 및 오목 홈(473)에 덮개 부재(460)를 삽입하는 덮개 부재 삽입 공정과, 맞댐부(V)를 따라 접합용 회전 툴(20)을 이동시켜 마찰 교반 접합을 실시하는 접합 공정을 포함하는 것이다. 또한, 준비 공정은 제5 실시 형태와 대략 동등하므로 생략한다.
(열매체용 관 삽입 공정)
열매체용 관 삽입 공정에서는, 도 14의 (a) 및 (b)를 참조하는 바와 같이, 오목 홈(473)에 열매체용 관(16)을 삽입한다. 열매체용 관(16)의 하단부는, 오목 홈(473)의 저부(474)와 접촉한다.
(덮개 부재 삽입 공정)
다음에, 도 14의 (b)에 도시하는 바와 같이, 베이스 부재(482)의 덮개 홈(471) 및 오목 홈(473) 내에 덮개 부재(460)를 삽입한다. 이때, 덮개 부재(460)의 협폭부(462)의 하면(465)이 열매체용 관(16)의 상단부에 접촉하는 동시에, 덮개 부재(460)의 상면(463)이, 베이스 부재(482)의 표면(483)으로부터 돌출된다.
(접합 공정)
다음에, 도 15의 (b)에 도시하는 바와 같이, 맞댐부(V)[맞댐부(V3, V4)]에 대해 접합용 회전 툴(20)을 사용하여 마찰 교반을 행한다. 즉, 접합용 회전 툴(20)의 중심과, 덮개 홈(471)의 폭 방향의 중심을 맞춘 후, 접합용 회전 툴(20)의 숄더부(22)의 하면(24)을 베이스 부재(482)의 표면(483)에 소정의 깊이로 압입하여, 맞댐부(V)를 따라 상대 이동시킨다.
접합 공정에 따르면, 접합용 회전 툴(20)의 압박력이 덮개 부재(460)를 통해 열매체용 관(16)에 전달되므로, 열매체용 관(16)은 오목 홈(473)의 저부(474) 및 덮개 부재(460)의 하면(465)의 형상을 따라 소성 변형된다. 접합 공정 후의 열매체용 관(16)의 연직 방향 높이(B4)는, 접합 공정 전의 열매체용 관(16)의 외경(B1)의 약 80％가 되도록 눌러 찌부러진다.
이상과 같이 본 실시 형태에 관한 전열판의 제조 방법에서는, 접합용 회전 툴(20)의 숄더부(22)의 외경(X1)이, 덮개 홈(471)의 폭(E1)보다도 크기 때문에, 1회의 접합용 회전 툴(20)의 이동으로 덮개 부재(460)와 베이스 부재(482)의 한 쌍의 맞댐부(V3, V4)를 동시에 마찰 교반할 수 있다. 이에 의해, 제조 공정의 작업 수고를 적게 할 수 있다.
또한, 접합용 회전 툴(20)의 숄더부(22)의 외경(X1)이 오목 홈(473)의 폭(E1)보다도 크기 때문에, 열매체용 관(16)의 상방에 접합용 회전 툴(20)이 위치한 상태에서 마찰 교반을 행할 수 있다. 이에 의해, 오목 홈(473)과 덮개 부재(460)의 하면(465)의 형상을 따라 열매체용 관(16)을 효율적으로 소성 변형시킬 수 있어, 오목 홈(473)과 열매체용 관(16)의 밀착성을 높일 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 열매체용 관(16)의 중심을 지나는 연직선 상에 덮개 부재(460) 및 접합용 회전 툴(20)의 중심이 위치하므로, 접합용 회전 툴(20)의 압박력을 보다 효율적으로 열매체용 관(16)에 전달할 수 있는 동시에, 열매체용 관(16)을 밸런스 좋게 소성 변형시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 덮개 부재(460)의 하면(465)(하부)을 곡면으로 하고 있으므로, 단면에서 볼 때 원형을 나타내는 열매체용 관(16)이, 하면(465)을 따라 변형되기 쉬워, 공간부(P13)를 효율적으로 작게 할 수 있다.
즉, 도 16에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태의 완성시에 있어서는, 오목 홈(473)과, 덮개 부재(460)의 하면(465)으로 둘러싸인 영역의 내주 길이(N2)(도 16의 굵은 선 부분)와, 열매체용 관(16)의 외주 길이(N1)가 대략 동등하게 형성되어 있다. 이에 의해, 열매체용 관(16)과 베이스 부재(482)의 밀접도를 높일 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 전열판(491)은, 광폭의 덮개 홈(471) 및 협폭의 오목 홈(473)을 갖는 동시에, 덮개 부재(460)도 광폭부(461) 및 협폭부(462)를 갖는다. 따라서, 도 15의 (a)에 도시하는 바와 같이, 접합 공정에 있어서 덮개 부재(460)의 상방으로부터 접합용 회전 툴(20)을 압박하면, 덮개 부재(460)의 광폭부(461)의 하면(하부)(464)이 덮개 홈(471)의 저면(472)에 접촉한다. 이에 의해, 덮개 부재(460)가 저면(472)보다도 하방으로 압입되는 일이 없으므로, 열매체용 관(16)이 과잉으로 소성 변형되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 덮개 홈(471)의 깊이(j)나 덮개 부재(460)의 광폭부(461)의 두께(f1) 등을 적절하게 설정함으로써, 열매체용 관(16)의 압하율을 용이하게 설정할 수 있다.
[제7 실시 형태]
다음에, 본 발명의 제7 실시 형태에 관한 전열판 및 전열판의 제조 방법에 대해 설명한다. 제7 실시 형태에 관한 전열판은, 도 17의 (a) 및 (b)에 도시하는 바와 같이, 접합 공정 전의 열매체용 관(16)의 외경(B1)이, 오목 홈(148)의 깊이(c2)보다도 큰 점에서 제6 실시 형태와 상이하다. 우선, 도 18의 (d)에 도시하는 전열판(151)의 구성에 대해 설명한다.
도 17의 (a)에 도시하는 바와 같이, 베이스 부재(142)의 표면(143)에는, 덮개 홈(146)이 오목 형성되어 있고, 덮개 홈(146)의 저면(146a)의 중앙에는, 덮개 홈(146)보다도 폭이 좁은 오목 홈(148)이 오목 형성되어 있다. 덮개 홈(146)은, 덮개 부재(130)가 배치되는 부분이며, 베이스 부재(142)의 길이 방향에 걸쳐 연속해서 형성되어 있다. 덮개 홈(146)은 단면에서 볼 때 직사각형을 나타내고, 덮개 홈(146)의 저면(146a)으로부터 수직으로 올라가는 측벽(145a, 145b)을 구비하고 있다. 덮개 홈(146)의 폭(E2)은, 후기하는 덮개 부재(130)의 폭(g2)과 대략 동등하게 형성되어 있고, 덮개 홈(146)의 깊이(j2)는, 덮개 부재(130)의 깊이(f3)와 대략 동등하게 형성되어 있다.
오목 홈(148)은 열매체용 관(16)이 삽입되는 부분이며, 베이스 부재(142)의 길이 방향에 걸쳐 연속해서 형성되어 있다. 오목 홈(148)은, 상방이 개방된 단면에서 볼 때 U자 형상의 홈이며, 하단부에는 일정한 곡률로 이루어지는 저부(147)가 형성되어 있다. 오목 홈(148)의 개구부의 폭(A2)은, 열매체용 관(16)의 외경(B1)보다도 크게 형성되어 있다.
열매체용 관(16)은, 도 17의 (a)에 도시하는 바와 같이, 접합 공정 전은 단면에서 볼 때 원형을 나타내지만, 도 18의 (c)에 도시하는 바와 같이, 접합 공정에 의해 눌러 찌부러져 오목 홈(148) 및 덮개 부재(130)의 하면(132)의 형상을 따라 소성 변형된다. 열매체용 관(16)의 찌부러짐 상태에 대해서는 후기한다.
덮개 부재(130)는, 도 17의 (a)에 도시하는 바와 같이, 덮개 홈(146)에 삽입되는 부재이며, 단면에서 볼 때 직사각형을 나타내고, 상면(131), 하면(132), 측면(133a) 및 측면(133b)을 갖는다. 덮개 부재(130)는 베이스 부재(142)와 동종의 알루미늄 합금으로 이루어진다. 덮개 부재(130)의 두께(f3)는, 본 실시 형태에서는 덮개 홈(146)의 깊이(j2)와 동등하게 형성되어 있다.
따라서, 도 17의 (b)에 도시하는 바와 같이, 오목 홈(148)에 열매체용 관(16)을 삽입하고, 덮개 홈(146)에 덮개 부재(130)를 삽입하면, 덮개 부재(130)의 하면(132)이 열매체용 관(16)에 접촉하는 동시에, 덮개 부재(130)의 상면(131)은 베이스 부재(142)의 표면(143)보다도 돌출 높이(130a)로 돌출된다.
또한, 덮개 부재(130)의 상면(131)은 베이스 부재(142)의 표면(143)으로부터 반드시 돌출시킬 필요는 없고, 덮개 홈(146)에 덮개 부재(130)를 삽입하였을 때에, 덮개 부재(130)의 상면(131)과 베이스 부재(142)의 표면(143)이 동일 높이로 되도록 형성해도 좋다.
또한, 덮개 홈(146)에 덮개 부재(130)를 삽입하면, 덮개 부재(130)의 측면(133a, 133b)은 덮개 홈(146)의 측벽(145a, 145b)과 면 접촉하거나 또는 미세한 간극을 두고 대향한다. 여기서, 덮개 부재(130)의 한쪽 측면(133a)과 덮개 홈(146)의 측벽(145a)의 맞댐면을 이하, 맞댐부(V5)라 한다. 또한, 덮개 부재(130)의 다른 쪽 측면(133b)과 덮개 홈(146)의 측벽(145b)의 맞댐면을 이하, 맞댐부(V6)라 한다. 또한, 맞댐부(V5) 및 맞댐부(V6)를 단순히 맞댐부(V)라고도 한다. 또한, 오목 홈(148), 열매체용 관(16), 덮개 홈(146) 및 덮개 부재(130)의 하면(132)에 의해 형성된 공간을 공간부(P4)라 한다.
소성화 영역(W3)은, 도 18의 (d)에 도시하는 바와 같이, 맞댐부(V5, V6)에 마찰 교반 접합을 실시하였을 때에, 베이스 부재(142) 및 덮개 부재(130)의 일부가 소성 유동하여 일체화된 영역이다. 본 실시 형태에서는, 소성화 영역(W3)의 최대 폭(Wa)[표면(143)에 있어서의 폭]은, 덮개 홈(146)의 폭(E2)[도 17의 (a) 참조]보다도 커지도록 형성되어 있다.
다음에, 전열판(151)의 제조 방법에 대해, 도 18을 사용하여 설명한다.
제7 실시 형태에 관한 전열판의 제조 방법은, 베이스 부재(142)를 형성하는 준비 공정과, 베이스 부재(142)에 형성된 오목 홈(148)에 열매체용 관(16)을 삽입하는 열매체용 관 삽입 공정과, 덮개 홈(146)에 덮개 부재(130)를 삽입하는 덮개 부재 삽입 공정과, 맞댐부(V)를 따라 접합용 회전 툴(20)을 이동시켜 마찰 교반 접합을 실시하는 접합 공정을 포함하는 것이다.
(준비 공정)
우선, 도 18의 (a)를 참조하는 바와 같이, 예를 들어 엔드밀 가공에 의해, 후판 부재에 덮개 홈(146)을 형성한 후, 덮개 홈(146)의 저면(146a)의 중앙에 오목 홈(148)을 형성한다.
또한, 베이스 부재(142)를 본 실시 형태에 있어서는 절삭 가공에 의해 형성하였지만, 알루미늄 합금의 압출형재를 사용해도 된다.
(열매체용 관 삽입 공정)
다음에, 도 18의 (a)에 도시하는 바와 같이, 오목 홈(148)에 열매체용 관(16)을 삽입한다. 열매체용 관(16)의 하단부는, 오목 홈(148)의 저부(147)와 접촉한다.
(덮개 부재 삽입 공정)
다음에, 도 18의 (b)에 도시하는 바와 같이, 베이스 부재(142)의 덮개 홈(146)에, 덮개 부재(130)를 삽입한다. 이때, 덮개 부재(130)의 하면(132)이 열매체용 관(16)의 상단부에 접촉하는 동시에, 덮개 부재(130)의 상면(131)이, 베이스 부재(142)의 표면(143)으로부터 돌출된다. 또한, 덮개 홈(146)의 측벽(145a, 145b)과 덮개 부재(130)의 측면(133a, 133b)에 의해 맞댐부(V5, V6)가 형성된다.
(접합 공정)
다음에, 도 18의 (c)에 도시하는 바와 같이, 맞댐부(V)[맞댐부(V5, V6)]에 대해 접합용 회전 툴(20)을 사용하여 마찰 교반을 행한다. 즉, 접합용 회전 툴(20)의 중심과, 덮개 홈(146)의 폭 방향의 중심을 맞춘 후, 접합용 회전 툴(20)의 숄더부(22)의 하면(24)을 베이스 부재(142)의 표면(143)에 소정의 깊이로 압입하여, 맞댐부(V)를 따라 상대 이동시킨다. 또한, 본 실시 형태에 관한 접합용 회전 툴(20)의 교반 핀(26)의 길이(LB)는, 숄더부(22)의 외경(X1)의 약 1/5로 형성되어 있다. 숄더부(22)의 외경(X1)에 대해 교반 핀(26)의 길이(LB)를 작게 형성함으로써, 접합용 회전 툴(20)의 압박력을 덮개 부재(130)에 효율적으로 전달시킬 수 있다.
접합 공정에 따르면, 접합용 회전 툴(20)의 압박력이 덮개 부재(130)를 통해 열매체용 관(16)에 전달되므로, 열매체용 관(16)은 오목 홈(148) 및 덮개 부재(130)의 하면(132)의 형상을 따라 소성 변형된다. 접합 공정 후의 열매체용 관(16)의 연직 방향 높이(B5)는, 접합 공정 전의 열매체용 관(16)의 외경(B1)의 약 70％로 되도록 눌러 찌부러진다.
이상과 같이 본 실시 형태에 관한 전열판의 제조 방법에서는, 접합용 회전 툴(20)의 숄더부(22)의 외경(X1)이, 덮개 홈(146)의 폭(E2)보다도 크기 때문에, 1회의 접합용 회전 툴(20)의 이동으로 덮개 부재(130)와 베이스 부재(142)의 한 쌍의 맞댐부(V5, V6)를 동시에 마찰 교반할 수 있다. 이에 의해, 제조 공정의 작업 수고를 적게 할 수 있다.
접합용 회전 툴(20)의 숄더부(22)의 외경(X1)이 덮개 홈(146)의 폭(E2)보다도 크기 때문에, 열매체용 관(16)의 상방에 접합용 회전 툴(20)이 위치한 상태에서 마찰 교반을 행할 수 있다. 이에 의해, 오목 홈(148)과 덮개 부재(130)의 하면(132)의 형상을 따라 열매체용 관(16)을 효율적으로 소성 변형시킬 수 있어, 오목 홈(148)과 열매체용 관(16)의 밀착성을 높일 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 열매체용 관(16)의 중심을 지나는 연직선 상에 덮개 부재(130) 및 접합용 회전 툴(20)의 중심이 위치하므로, 접합용 회전 툴(20)의 압박력을 보다 효율적으로 열매체용 관(16)에 전달할 수 있는 동시에, 열매체용 관(16)을 밸런스 좋게 소성 변형시킬 수 있다.
즉, 도 19에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태의 완성시에 있어서는, 오목 홈(148)과, 덮개 부재(130)의 하면(132)에 의해 둘러싸인 영역의 내주 길이(N2)(도 19의 굵은 선 부분)와, 열매체용 관(16)의 외주 길이(N1)가 대략 동등하게 형성되어 있다. 이에 의해, 열매체용 관(16)과 베이스 부재(142)의 밀접도를 높일 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 접합 공정시에, 덮개 부재(130)의 하면(132)이, 덮개 홈(146)의 저면(146a)에 접촉한다. 이에 의해, 덮개 부재(130)가 덮개 홈(146)의 저면(146a)보다도 하방으로 압입되는 일이 없으므로, 열매체용 관(16)이 과잉으로 찌부러지는 것을 방지할 수 있다. 즉, 덮개 홈(146)의 깊이(j2) 및 덮개 부재(130)의 두께(f3), 오목 홈(148)의 깊이(c2) 및 열매체용 관(16)의 외경(B1) 등을 적절하게 설정함으로써, 열매체용 관(16)의 압하율을 용이하게 설정할 수 있다.
[제8 실시 형태]
다음에, 제8 실시 형태에 관한 전열판에 대해 설명한다. 도 20에 도시하는 제8 실시 형태에 관한 전열판(201)은, 제5 실시 형태에 관한 전열판(101)(도 10 참조)과 대략 동등한 구조를 내포하고, 덮개 부재(10)의 상방에 상부 덮개 부재(210)를 더 배치하여, 마찰 교반 접합을 실시하여 접합한 점에서 제5 실시 형태와 상이하다.
또한, 상기한 전열판(101)과 동등한 구조를 이하, 하부 덮개부(m)라고도 한다. 또한, 제5 실시 형태에 관한 전열판(101)과 중복되는 부재에 대해서는, 동등의 부호를 부여하고, 중복되는 설명은 생략한다.
전열판(201)은, 도 20의 (a) 및 (b)에 도시하는 바와 같이, 베이스 부재(202)와, 오목 홈(8)에 삽입된 열매체용 관(16)과, 덮개 부재(10)와, 덮개 부재(10)의 표면측에 배치된 상부 덮개 부재(210)를 갖고, 소성화 영역(W1), 소성화 영역(W4, W5)에서 마찰 교반 접합에 의해 일체화되어 있다.
베이스 부재(202)는, 도 20의 (a)에 도시하는 바와 같이, 예를 들어 알루미늄 합금으로 이루어지고, 베이스 부재(202)의 표면(203)에, 길이 방향에 걸쳐 형성된 상부 덮개 홈(206)과, 상부 덮개 홈(206)의 저면(206c)에 길이 방향에 걸쳐 연속해서 형성된 오목 홈(8)을 갖는다. 상부 덮개 홈(206)은, 단면에서 볼 때 직사각형을 나타내고, 저면(206c)으로부터 수직으로 올라가는 측벽(206a, 206b)을 구비하고 있다. 상부 덮개 홈(206)의 폭은, 오목 홈(8)의 폭보다도 크게 형성되어 있다.
도 20의 (a)에 도시하는 바와 같이, 베이스 부재(202)의 하부에 형성된 오목 홈(8)에는, 열매체용 관(16)이 삽입되어 있고, 덮개 부재(10)에 의해 폐색되고, 마찰 교반 접합에 의해 소성화 영역(W1)에서 접합되어 있다. 즉, 베이스 부재(202)의 내부에 형성된 하부 덮개부(m)는, 제5 실시 형태에 관한 전열판(101)과 대략 동등하게 형성되어 있다.
또한, 상부 덮개 홈(206)의 저면(206c)에는, 마찰 교반 접합을 행함으로써, 단차(홈)나 버어가 발생되어 있을 가능성이 있다. 따라서, 예를 들어 소성화 영역(W1)의 표면을 기준으로, 상부 덮개 홈(206)의 저면(206c)에 면삭 가공을 실시하여 평활하게 형성하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 상부 덮개 부재(210)의 하면(212)과, 면삭 후의 상부 덮개 홈(206)의 저면(206c)을 간극 없이 배치할 수 있다.
상부 덮개 부재(210)는, 도 20의 (a)에 도시하는 바와 같이, 예를 들어 알루미늄 합금으로 이루어지고, 상부 덮개 홈(206)의 단면과 대략 동일한 직사각형 단면을 형성하고, 하면(212)으로부터 수직으로 형성된 측면(213a) 및 측면(213b)을 갖는다. 상부 덮개 부재(210)는, 상부 덮개 홈(206)에 삽입된다. 즉, 상부 덮개 부재(210)의 측면(213a, 213b)은, 상부 덮개 홈(206)의 측벽(206a, 206b)과 면 접촉되거나 또는 미세한 간극을 두고 배치되어 있다. 여기서, 도 20의 (b)에 도시하는 바와 같이, 한쪽 측면(213a)과 한쪽 측벽(206a)의 맞댐면을 이하, 상측 맞댐부(V7)라 한다. 또한, 다른 쪽 측면(213b)과 다른 쪽 측벽(206b)의 맞댐면을 이하, 상측 맞댐부(V8)라 한다. 상측 맞댐부(V7, V8)는, 마찰 교반 접합에 의해, 소성화 영역(W4, W5)에서 일체화되어 있다.
전열판(201)의 제조 방법은, 상기한 제5 실시 형태에 관한 전열판(101)과 동등한 제조 방법에 의해, 베이스 부재(202)의 하부에 하부 덮개부(m)를 형성한 후, 상부 덮개 홈(206)의 저면(206c)을 면삭하는 면삭 공정과, 상부 덮개 부재(210)를 배치하는 상부 덮개 부재 삽입 공정과, 상측 맞댐부(V7, V8)를 따라 마찰 교반 접합을 실시하는 상부 덮개 부재 접합 공정을 포함하는 것이다.
(면삭 공정)
면삭 공정에서는, 상부 덮개 홈(206)의 저면(206c)에 형성된 단차(홈)나 버어를 절삭 제거하여, 저면(206c)을 평활하게 한다.
(상부 덮개 부재 삽입 공정)
상부 덮개 부재 삽입 공정에서는, 면삭 공정을 한 후, 상부 덮개 홈(206)의 저면에 상부 덮개 부재(210)를 배치한다. 면삭 공정을 행함으로써, 상부 덮개 부재(210)의 하면(212)과, 상부 덮개 홈(206)의 저면을 간극 없이 배치할 수 있다.
(상부 덮개 부재 접합 공정)
상부 덮개 부재 접합 공정은, 상측 맞댐부(V7, V8)를 따라 접합용 회전 툴(도시 생략)을 이동시켜 마찰 교반 접합을 실시한다. 상부 덮개 부재 접합 공정에 있어서의 접합용 회전 툴의 압입량은, 당해 접합용 회전 툴의 교반 핀의 길이 및 상부 덮개 부재(210)의 두께를 고려하여 적절하게 설정하면 된다. 상부 덮개 부재 접합 공정에서는, 제5 실시 형태에서 사용하는 접합용 회전 툴(20)을 사용해도 된다.
제8 실시 형태에 관한 전열판(201)에 따르면, 하부 덮개부(m)의 상방에 상부 덮개 부재(210)를 더 배치하여, 마찰 교반 접합을 실시함으로써, 보다 깊은 위치에 열매체용 관(16)을 배치시킬 수 있다.
또한, 제8 실시 형태에 있어서는, 상부 덮개 부재(210)의 양 측면을 마찰 교반하여 2조의 소성화 영역(W4, W5)이 형성되도록 하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상부 덮개 홈(206)의 폭을, 접합용 회전 툴(20)[도 11의 (a) 참조]의 숄더부(22)의 외경(X1)보다도 작게 형성하여, 접합용 회전 툴(20)을 사용하여 상부 덮개 부재(210)를 1조의 마찰 교반에 의해 행해도 된다. 이에 의해, 접합 공정의 작업 수고를 적게 할 수 있다.
[제9 실시 형태]
다음에, 제9 실시 형태에 관한 전열판에 대해 설명한다. 도 21에 도시하는 제9 실시 형태에 관한 전열판(301)은, 제7 실시 형태에 관한 전열판(151)[도 18의 (d) 참조]과 대략 동등한 구조를 내포하고, 덮개 부재(130)의 표면측에 상부 덮개 부재(310)를 더 배치하여, 마찰 교반 접합을 실시하여 접합한 점에서 제8 실시 형태와 상이하다.
또한, 상기한 전열판(151)과 동등한 구조를 이하, 하부 덮개부(m')라고도 한다. 또한, 제5 실시 형태에 관한 전열판(151)과 중복되는 부재에 대해서는, 동등의 부호를 부여하고, 중복되는 설명은 생략한다.
전열판(301)은, 도 21에 도시하는 바와 같이, 베이스 부재(302)와, 오목 홈(148)에 삽입된 열매체용 관(16)과, 덮개 홈(146)에 삽입된 덮개 부재(130)와, 덮개 부재(130)의 표면측에 배치된 상부 덮개 부재(310)를 갖고, 소성화 영역(W3), 소성화 영역(W6, W7)에서 마찰 교반 접합에 의해 일체화되어 있다.
베이스 부재(302)는, 도 21의 (a)에 도시하는 바와 같이, 예를 들어 알루미늄 합금으로 이루어지고, 베이스 부재(302)의 표면(303)에, 길이 방향에 걸쳐 형성된 상부 덮개 홈(306)과, 상부 덮개 홈(306)의 저면(306c)에 길이 방향에 걸쳐 연속해서 형성된 덮개 홈(146)과, 덮개 홈(146)의 저면에 길이 방향에 걸쳐 연속해서 형성된 오목 홈(148)을 갖는다. 상부 덮개 홈(306)은, 단면에서 볼 때 직사각형을 나타내고, 저면(306c)으로부터 수직으로 올라가는 측벽(306a, 306b)을 구비하고 있다. 상부 덮개 홈(306)의 폭은, 덮개 홈(146)의 폭보다도 크게 형성되어 있다.
도 21의 (a)에 도시하는 바와 같이, 베이스 부재(302)의 하부에 형성된 오목 홈(148)에는 열매체용 관(16)이 삽입되는 동시에, 덮개 홈(146)에는 덮개 부재(130)가 삽입되어 있고, 마찰 교반 접합에 의해 소성화 영역(W3)에서 접합되어 있다. 즉, 베이스 부재(302)의 내부에 형성된 하부 덮개부(m')는, 제7 실시 형태에 관한 전열판(151)과 대략 동등하게 형성되어 있다.
또한, 상부 덮개 홈(306)의 저면(306c)에는, 마찰 교반 접합을 행함으로써, 단차(홈)나 버어가 발생되어 있을 가능성이 있다. 따라서, 예를 들어 소성화 영역(W3)의 표면을 기준으로, 상부 덮개 홈(306)의 저면(306c)에 면삭 가공을 실시하여 평활하게 형성하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 상부 덮개 부재(310)의 하면(312)과, 면삭 후의 상부 덮개 홈(306)의 저면(306c)을 간극 없이 배치할 수 있다.
상부 덮개 부재(310)는, 도 21의 (a)에 도시하는 바와 같이, 예를 들어 알루미늄 합금으로 이루어지고, 상부 덮개 홈(306)의 단면과 대략 동일한 직사각형 단면을 형성하고, 하면(312)으로부터 수직으로 형성된 측면(313a) 및 측면(313b)을 갖는다. 상부 덮개 부재(310)는 상부 덮개 홈(306)에 삽입된다. 즉, 상부 덮개 부재(310)의 측면(313a, 313b)은 상부 덮개 홈(306)의 측벽(306a, 306b)과 면 접촉되거나 또는 미세한 간극을 두고 배치되어 있다. 여기서, 도 21의 (b)에 도시하는 바와 같이, 한쪽 측면(313a)과 한쪽 측벽(306a)의 맞댐면을, 상측 맞댐부(V9)라 한다. 또한, 다른 쪽 측면(313b)과 다른 쪽 측벽(306b)의 맞댐면을, 상측 맞댐부(V10)라 한다. 상측 맞댐부(V9, V10)는, 마찰 교반 접합에 의해, 소성화 영역(W6, W7)에서 일체화되어 있다.
제9 실시 형태에 관한 전열판(301)에 따르면, 하부 덮개부(m')의 상방에 상부 덮개 부재(310)를 더 배치하여, 마찰 교반 접합을 실시함으로써, 보다 깊은 위치에 열매체용 관(16)을 배치시킬 수 있다. 또한, 전열판(301)의 제조 공정은, 제8 실시 형태와 대략 동등하므로 생략한다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명하였지만, 본 발명은 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 적절하게 변경이 가능하다. 예를 들어, 열매체용 관(16)이 삽입되는 오목 홈의 저부는, 단면에서 볼 때 곡면으로 형성하였지만, 단면에서 볼 때 다각 형상으로 형성해도 좋다.
1 : 전열판
2 : 베이스 부재
5a : 측벽
5b : 측벽
6 : 덮개 홈
6a : 저면
8 : 오목 홈
10 : 덮개 부재
13a : 측면
13b : 측면
16 : 열매체용 관
20 : 접합용 회전 툴
22 : 숄더부
26 : 교반 핀
V : 맞댐부
W : 소성화 영역

Claims (40)

  1. 베이스 부재의 표면측에 개방되는 덮개 홈의 저면에 형성된 오목 홈에, 열매체용 관을 삽입하는 열매체용 관 삽입 공정과,
    상기 덮개 홈에 덮개 부재를 삽입하여, 상기 덮개 홈의 저면에 상기 덮개 부재를 접촉시키는 덮개 부재 삽입 공정과,
    상기 덮개 홈의 측벽과 상기 덮개 부재의 측면이 대향하는 맞댐부에 대해 회전 툴을 상대적으로 이동시켜 마찰 교반을 행하는 접합 공정을 포함하고,
    상기 회전 툴의 숄더부의 외경은, 상기 덮개 홈의 개구부의 폭 이상이고,
    상기 접합 공정에서는, 상기 열매체용 관이 소성 변형되지 않은 상태에서, 상기 회전 툴을 1회 이동시켜, 상기 덮개 홈의 한쪽 측벽과 상기 덮개 부재의 한쪽 측면의 맞댐부 및 상기 덮개 홈의 다른 쪽 측벽과 상기 덮개 부재의 다른 쪽 측면의 맞댐부에 대해 동시에 마찰 교반을 행하는 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 오목 홈의 저부로부터 상기 덮개 부재의 하부까지의 거리를, 상기 열매체용 관의 연직 방향 높이보다도 크게 설정하는 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 덮개 부재의 하부를, 상기 열매체용 관의 형상을 따라 형성하고, 상기 열매체용 관과 접촉시키는 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 덮개 부재 삽입 공정 전에, 상기 오목 홈과, 상기 열매체용 관의 외주면으로 둘러싸인 공간에 열전도성 물질을 충전하는 충전 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 열전도성 물질은, 금속 분말, 금속 분말 페이스트 또는 금속 시트인 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 열전도성 물질은, 저융점 땜납재인 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 회전 툴의 교반 핀의 최대 직경을, 상기 덮개 홈의 폭 이상으로 설정하는 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 회전 툴의 교반 핀의 최소 직경을, 상기 덮개 홈의 폭 이상으로 설정하는 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 접합 공정에서는, 마찰 교반에 의해 형성되는 소성화 영역의 최심부가, 상기 덮개 부재의 상면으로부터 상기 덮개 부재의 두께 치수의 2/3 이상 내려간 위치에 도달하도록 설정하는 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 접합 공정에서는, 마찰 교반에 의해 형성되는 소성화 영역의 최심부가, 상기 덮개 부재의 상면으로부터 상기 덮개 부재의 두께 치수의 1/2 이상 내려간 위치에 도달하도록 설정하는 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 접합 공정에서는, 마찰 교반에 의해 형성되는 소성화 영역의 최심부가, 상기 덮개 부재의 상면으로부터 상기 덮개 부재의 두께 치수의 1/3 이상 내려간 위치에 도달하도록 설정하는 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 접합 공정 후에,
    상기 베이스 부재의 표면측에, 상기 덮개 홈의 폭보다도 광폭으로 형성된 상부 덮개 홈의 저면에 상부 덮개 부재를 접촉시키는 상부 덮개 부재 삽입 공정과,
    상기 상부 덮개 홈의 측벽과 상기 상부 덮개 부재의 측면의 맞댐부를 따라 회전 툴을 상대적으로 이동시켜 마찰 교반을 행하는 상부 덮개 부재 접합 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.
  13. 표면측에 개방되고 열매체용 관의 연직 방향 높이보다도 깊은 오목 홈을 구비한 베이스 부재와, 상기 오목 홈에 삽입된 상기 열매체용 관과, 상기 열매체용 관을 덮는 덮개 부재를 갖는 전열판의 제조 방법이며,
    상기 오목 홈에 상기 열매체용 관을 삽입하는 열매체용 관 삽입 공정과,
    상기 열매체용 관 상에 상기 덮개 부재를 삽입하는 덮개 부재 삽입 공정과,
    상기 오목 홈의 측벽과 상기 덮개 부재의 측면이 대향하는 맞댐부에 대해 회전 툴을 상대적으로 이동시켜 마찰 교반을 행하는 접합 공정을 포함하고,
    상기 회전 툴의 숄더부의 외경은, 상기 오목 홈의 개구부의 폭 이상이고,
    상기 접합 공정에서는, 상기 덮개 부재를 통해 상기 회전 툴의 압박력을 상기 열매체용 관에 전달시켜, 상기 열매체용 관이 소성 변형되어 있는 상태에서, 상기 오목 홈의 한쪽 측벽과 상기 덮개 부재의 한쪽 측면의 맞댐부 및 상기 오목 홈의 다른 쪽 측벽과 상기 덮개 부재의 다른 쪽 측면의 맞댐부에 대해 동시에 마찰 교반을 행하는 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.
  14. 표면측에 개방되는 덮개 홈과 이 덮개 홈의 저면에 개방되고 열매체용 관의 연직 방향 높이보다도 얕은 오목 홈을 구비한 베이스 부재와, 상기 오목 홈에 삽입된 상기 열매체용 관과, 상기 열매체용 관을 덮는 덮개 부재를 갖는 전열판의 제조 방법이며,
    상기 오목 홈에 상기 열매체용 관을 삽입하는 열매체용 관 삽입 공정과,
    상기 열매체용 관 상에 상기 덮개 부재를 삽입하는 덮개 부재 삽입 공정과,
    상기 덮개 홈의 측벽과 상기 덮개 부재의 측면이 대향하는 맞댐부에 대해 회전 툴을 상대적으로 이동시켜 마찰 교반을 행하는 접합 공정을 포함하고,
    상기 회전 툴의 숄더부의 외경은, 상기 덮개 홈의 개구부의 폭 이상이고,
    상기 접합 공정에서는, 상기 덮개 부재를 통해 상기 회전 툴의 압박력을 상기 열매체용 관에 전달시켜, 상기 열매체용 관이 소성 변형되어 있는 상태에서, 상기 덮개 홈의 한쪽 측벽과 상기 덮개 부재의 한쪽 측면의 맞댐부 및 상기 덮개 홈의 다른 쪽 측벽과 상기 덮개 부재의 다른 쪽 측면의 맞댐부에 대해 동시에 마찰 교반을 행하는 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 접합 공정에서는, 상기 덮개 부재와, 상기 덮개 홈의 저면을 접촉시키는 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.
  16. 표면측에 개방되는 덮개 홈과 이 덮개 홈의 저면에 개방되고 열매체용 관의 연직 방향 높이보다도 깊은 오목 홈을 구비한 베이스 부재와, 상기 오목 홈에 삽입된 상기 열매체용 관과, 상기 덮개 홈에 삽입된 광폭부와 상기 오목 홈에 삽입된 협폭부를 구비한 덮개 부재를 갖는 전열판의 제조 방법이며,
    상기 오목 홈에 상기 열매체용 관을 삽입하는 열매체용 관 삽입 공정과,
    상기 열매체용 관 상에 상기 덮개 부재를 삽입하는 덮개 부재 삽입 공정과,
    상기 덮개 홈의 측벽과 상기 덮개 부재의 측면이 대향하는 맞댐부에 대해 회전 툴을 상대적으로 이동시켜 마찰 교반을 행하는 접합 공정을 포함하고,
    상기 회전 툴의 숄더부의 외경은, 상기 덮개 홈의 개구부의 폭 이상이고,
    상기 접합 공정에서는, 상기 덮개 부재의 상기 협폭부를 통해 상기 회전 툴의 압박력을 상기 열매체용 관에 전달시켜, 상기 열매체용 관이 소성 변형되어 있는 상태에서, 상기 덮개 홈의 한쪽 측벽과 상기 덮개 부재의 한쪽 측면의 맞댐부 및 상기 덮개 홈의 다른 쪽 측벽과 상기 덮개 부재의 다른 쪽 측면의 맞댐부에 대해 동시에 마찰 교반을 행하는 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 접합 공정에서는, 상기 덮개 부재의 상기 광폭부와, 상기 덮개 홈의 저면을 접촉시키는 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.
  18. 제13항, 제14항 또는 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접합 공정에서는, 상기 접합 공정 후에 연직 단면에 있어서 상기 오목 홈과 상기 덮개 부재로 둘러싸인 영역의 내주 길이가, 상기 열매체용 관의 외주 길이 이상이 되도록 설정하는 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.
  19. 제13항, 제14항 또는 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접합 공정에서는, 상기 접합 공정 후의 상기 열매체용 관의 높이가, 상기 접합 공정 전의 상기 열매체용 관의 높이의 70％ 이상이 되도록 설정하는 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.
  20. 제13항, 제14항 또는 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접합 공정에서는, 상기 접합 공정 후의 상기 열매체용 관의 높이가, 상기 접합 공정 전의 상기 열매체용 관의 높이의 80％ 이상이 되도록 설정하는 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.
  21. 제13항, 제14항 또는 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 덮개 부재의 하부를, 상기 열매체용 관의 형상을 따라 형성하여, 상기 열매체용 관과 접촉시키는 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.
  22. 제13항, 제14항 또는 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 덮개 부재 삽입 공정 전에, 상기 오목 홈과, 상기 열매체용 관의 외주면으로 둘러싸인 공간에 열전도성 물질을 충전하는 충전 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 열전도성 물질은, 금속 분말, 금속 분말 페이스트 또는 금속 시트인 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.
  24. 제22항에 있어서, 상기 열전도성 물질은, 저융점 납땜재인 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.
  25. 제13항에 있어서, 상기 회전 툴의 교반 핀의 최대 직경을, 상기 오목 홈의 폭 이상으로 설정하는 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.
  26. 제13항에 있어서, 상기 회전 툴의 교반 핀의 최소 직경을, 상기 오목 홈의 폭 이상으로 설정하는 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.
  27. 제14항 또는 제16항에 있어서, 상기 회전 툴의 교반 핀의 최대 직경을, 상기 덮개 홈의 폭 이상으로 설정하는 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.
  28. 제14항 또는 제16항에 있어서, 상기 회전 툴의 교반 핀의 최소 직경을, 상기 덮개 홈의 폭 이상으로 설정하는 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.
  29. 제13항, 제14항 또는 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접합 공정에서는, 마찰 교반에 의해 형성되는 소성화 영역의 최심부가, 상기 덮개 부재의 상면으로부터 상기 덮개 부재의 두께 치수의 2/3 이상 내려간 위치에 도달하도록 설정하는 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.
  30. 제13항, 제14항 또는 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접합 공정에서는, 마찰 교반에 의해 형성되는 소성화 영역의 최심부가, 상기 덮개 부재의 상면으로부터 상기 덮개 부재의 두께 치수의 1/2 이상 내려간 위치에 도달하도록 설정하는 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.
  31. 제13항, 제14항 또는 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접합 공정에서는, 마찰 교반에 의해 형성되는 소성화 영역의 최심부가, 상기 덮개 부재의 상면으로부터 상기 덮개 부재의 두께 치수의 1/3 이상 내려간 위치에 도달하도록 설정하는 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.
  32. 제13항에 있어서, 상기 접합 공정 후에,
    상기 베이스 부재의 표면측에, 상기 오목 홈의 폭보다도 광폭으로 형성된 상부 덮개 홈의 저면에 상부 덮개 부재를 접촉시키는 상부 덮개 부재 삽입 공정과,
    상기 상부 덮개 홈의 측벽과 상기 상부 덮개 부재의 측면의 맞댐부를 따라 회전 툴을 상대적으로 이동시켜 마찰 교반을 행하는 상부 덮개 부재 접합 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전열판의 제조 방법.
  33. 제14항 또는 제16항에 있어서, 상기 접합 공정 후에,
    상기 베이스 부재의 표면측에, 상기 덮개 홈의 폭보다도 광폭으로 형성된 상부 덮개 홈의 저면에 상부 덮개 부재를 접촉시키는 상부 덮개 부재 삽입 공정과,
    상기 상부 덮개 홈의 측벽과 상기 상부 덮개 부재의 측면의 맞댐부를 따라 회전 툴을 상대적으로 이동시켜 마찰 교반을 행하는 상부 덮개 부재 접합 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전열판 제조 방법.
  34. 표면측에 개방되는 덮개 홈의 저면에 형성된 오목 홈을 갖는 베이스 부재와,
    상기 오목 홈에 삽입된 열매체용 관과,
    상기 덮개 홈에 삽입된 덮개 부재를 갖고, 회전 툴을 사용하여 마찰 교반 접합되는 동시에 상기 열매체용 관이 소성 변형되어 있지 않은 전열판이며,
    상기 덮개 홈의 한쪽 측벽과 상기 덮개 부재의 한쪽 측면의 맞댐부 및 상기 덮개 홈의 다른 쪽 측벽과 상기 덮개 부재의 다른 쪽 측면의 맞댐부에 대해 형성된 1조의 소성화 영역의 폭은, 상기 덮개 홈의 폭 이상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 전열판.
  35. 제34항에 있어서, 상기 베이스 부재의 표면측에, 상기 덮개 홈보다도 광폭으로 형성된 상부 덮개 홈을 더 구비한 상기 베이스 부재와, 상기 상부 덮개 홈에 삽입된 상부 덮개 부재를 갖고,
    상기 상부 덮개 홈의 측벽과 상기 상부 덮개 부재의 측면의 맞댐부를 따라 마찰 교반이 실시되어 있는 것을 특징으로 하는, 전열판.
  36. 표면측에 개방되어 열매체용 관의 연직 방향 높이보다도 깊은 오목 홈을 갖는 베이스 부재와,
    상기 오목 홈의 저부에 삽입된 상기 열매체용 관과,
    상기 오목 홈 내의 상기 열매체용 관을 덮는 덮개 부재를 갖고, 상기 베이스 부재와 상기 덮개 부재가 마찰 교반 접합되는 동시에 상기 열매체용 관이 소성 변형되어 있는 전열판이며,
    상기 덮개 홈의 한쪽 측벽과 상기 덮개 부재의 한쪽 측면의 맞댐부 및 상기 덮개 홈의 다른 쪽 측벽과 상기 덮개 부재의 다른 쪽 측면의 맞댐부에 대해 형성된 1조의 소성화 영역의 폭은, 상기 오목 홈의 폭 이상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 전열판.
  37. 제36항에 있어서, 상기 베이스 부재의 표면측에, 상기 오목 홈보다도 광폭으로 형성된 상부 덮개 홈을 더 구비한 상기 베이스 부재와, 상기 상부 덮개 홈에 삽입된 상부 덮개 부재를 갖고,
    상기 상부 덮개 홈의 측벽과 상기 상부 덮개 부재의 측면의 맞댐부를 따라 마찰 교반이 실시되어 있는 것을 특징으로 하는, 전열판.
  38. 표면측에 개방되는 덮개 홈의 저면에 개방되고 열매체용 관의 연직 방향 높이보다도 얕은 오목 홈을 갖는 베이스 부재와,
    상기 오목 홈에 삽입된 상기 열매체용 관과,
    상기 오목 홈 내의 상기 열매체용 관을 덮는 덮개 부재를 갖고, 상기 베이스 부재와 상기 덮개 부재가 마찰 교반 접합되는 동시에 상기 열매체용 관이 소성 변형되어 있는 전열판이며,
    상기 덮개 홈의 한쪽 측벽과 상기 덮개 부재의 한쪽 측면의 맞댐부 및 상기 덮개 홈의 다른 쪽 측벽과 상기 덮개 부재의 다른 쪽 측면의 맞댐부에 대해 형성된 1조의 소성화 영역의 폭은, 상기 덮개 홈의 폭 이상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 전열판.
  39. 표면측에 개방되는 덮개 홈의 저면에 개방되고 열매체용 관의 연직 방향 높이보다도 깊은 오목 홈을 갖는 베이스 부재와,
    상기 오목 홈에 삽입된 상기 열매체용 관과,
    상기 덮개 홈에 삽입된 광폭부와 상기 오목 홈에 삽입된 협폭부를 구비한 덮개 부재를 갖고, 상기 베이스 부재와 상기 덮개 부재가 마찰 교반 접합되는 동시에 상기 열매체용 관이 소성 변형되어 있는 전열판이며,
    상기 덮개 홈의 한쪽 측벽과 상기 덮개 부재의 한쪽 측면의 맞댐부 및 상기 덮개 홈의 다른 쪽 측벽과 상기 덮개 부재의 다른 쪽의 측면의 맞댐부에 대해 형성된 1조의 소성화 영역의 폭은, 상기 덮개 홈의 폭 이상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 전열판.
  40. 제39항에 있어서, 상기 베이스 부재의 표면측에, 상기 덮개 홈보다도 광폭으로 형성된 상부 덮개 홈을 더 구비한 상기 베이스 부재와, 상기 상부 덮개 홈에 삽입된 상부 덮개 부재를 갖고,
    상기 상부 덮개 홈의 측벽과 상기 상부 덮개 부재의 측면의 맞댐부를 따라 마찰 교반이 실시되어 있는 것을 특징으로 하는, 전열판.
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