JP5533031B2 - 積層型熱交換器用はんだ付け装置、及び積層型熱交換器の製造方法 - Google Patents
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Description
図1に示すように、第1の形態にかかるはんだ付け装置35は、本加熱手段21a及び振動手段21bとしての超音波はんだこて21と、補助加熱手段としてのヒーター19と、制御手段としての制御部25とを備えている。このはんだ付け装置35は、例えば図2(a),(b)及び図3に示す積層型熱交換器17を製造するためのものである。
図14(a)は、本発明の実施形態にかかる製造方法を示す概略側面図であり、図14(b)は、その概略平面図である。図15は、この実施形態にかかる製造方法を示す概略正面図である。なお、以下の実施形態の説明においては、第1の形態と同じ構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
次に、はんだ付け装置35の種々の形態について説明する。図16は、実施形態にかかるはんだ付け装置35を示す概略側面図である。なお、図16以降の各図面においては制御部25の図示を省略している。
図17は、実施形態にかかるはんだ付け装置の変形例1を示す概略側面図である。この変形例2のはんだ付け装置35は、一対の加圧部811を上下移動させる荷重調整部818と、超音波はんだこて21を上下移動させる荷重調整部819とを有している点が変形例1と異なっている。
図18は、実施形態にかかるはんだ付け装置の変形例2を示す概略側面図である。この変形例2のはんだ付け装置35は、各加圧部811に荷重調整部818が設けられている点が変形例1と異なっている。
図19は、実施形態にかかるはんだ付け装置の変形例3を示す概略側面図である。このはんだ付け装置35は、例えば図16〜図18と同様の荷重調整部818を有し、その荷重調整部818の加圧部811に一対のローラー822,822が取り付けられた構造を有している。一対のローラー822は、加圧部811を貫通する軸823の両端部に固定されている。これにより、荷重調整部818の前後方向の移動がより円滑になる。
図20(a)は、実施形態にかかる製造方法において接合対象となる仮組体23を示す概略図であり、図20(b)は、仮組体23の平面図である。
図21(a)は、仮組体23の変形例1を示す概略正面図である。この仮組体23の流体用金属管11は、その流体流路11aの長手方向に沿って配置された波形の伝搬部121を有している。この伝搬部121は、長手方向に垂直な断面が波形の板状体である。この伝搬部121は、流体流路53の幅方向に沿って凹凸の起伏が連続するように配置されている。この伝搬部121は、流体流路11aの厚み方向の上下の内面に接触している。
図21(b)は、仮組体23の変形例2を示す概略正面図である。この仮組体23の流体用金属管11は、仮組体23の幅方向に並ぶ金属管131と金属管132とからなる。これらの金属管131,132は、例えば押出成形などの方法によってそれぞれ別々に成形された筒状の扁平管である。この流体用金属管11では、前記幅方向の中央付近に配置された金属管131の側壁131aと金属管132の側壁132aとが、熱及び超音波の伝搬を促進する伝搬部121として機能する。なお、前記幅方向に並べる扁平管の個数は、2つに限定されるものではなく、3つ以上であってもよい。
図22(a)は、仮組体23の変形例3を示す概略正面図である。この仮組体23の流体用金属管11は、図略の平板状の金属板を曲げ加工して所定の部位を接合することにより得られる。
図22(b)は、仮組体23の変形例4を示す概略正面図である。この仮組体23の流体用金属管11は、冷媒用金属管13,14と同様の多穴管である。この多穴管における複数の仕切りが伝搬部121として機能する。
図23(a)は、仮組体23の変形例5を示す概略正面図である。この仮組体23の流体用金属管11は、その流体流路11aの長手方向に沿って配列された複数の円柱状の伝搬部121を有している。複数の伝搬部121は、流体用金属管11の上側の内面から下方に向かって延びる複数の凸部121cと、流体用金属管11の下側の内面から上方に向かって延びる複数の凸部121dとを有している。各凸部121cは、凸部121dに対して厚み方向に対向する位置に設けられており、互いの先端部同士が当接又は近接している。凸部121c,121dは、例えば図20(b)に示すように長手方向及び幅方向に沿って配列されている。
図23(b)は、仮組体23の変形例6を示す概略正面図である。この仮組体23の流体用金属管11は、押出成形などの方法によって2つの流体流路11a,11aが形成された形態を有している。これらの流体流路11a,11aは、伝搬部121により仕切られている。伝搬部121は、流体用金属管11の長手方向に連続して延設されている。
なお、本発明は、前記実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。例えば、前記実施形態では、超音波はんだこてにより振動処理及び加熱処理を施す場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、はんだ付け装置35は、互いに別体で設けられた振動手段と加熱手段とを備えていてもよい。
図9は、参考例1にかかるはんだ付け装置35、及びこれを用いた積層型熱交換器17の製造方法を示す概略図である。前述の第1の形態では、仮組体23を成形した後、この仮組体23に対して超音波振動の付与、及び加熱を施したが、この参考例1では、超音波振動の付与、及び加熱を各金属管に対して個別に施す点で第1の形態と異なっている。なお、ここでは第1の形態と同じ構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
図10は、参考例2にかかるはんだ付け装置35、及びこれを用いた積層型熱交換器17の製造方法を示す概略図である。前述の参考例1では、冷媒用金属管13の表面にはんだ層15を積層した後に冷媒用金属管13及びはんだ層15に対して振動処理及び加熱処理を施したが、この参考例2では、冷媒用金属管13に振動処理及び加熱処理を施した後、はんだ層15を冷媒用金属管13の表面に積層している点が参考例1と異なっている。なお、ここでは参考例1と同じ構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
図11は、参考例3にかかるはんだ付け装置、及びこれを用いた積層型熱交換器の製造方法を示す概略図である。前述の参考例1では、超音波はんだこて21及びローラー29を金属管11,13の長手方向に沿って相対移動させたが、この参考例3では、超音波はんだこて21及びローラー29を金属管11,13の幅方向に沿って相対移動させて振動処理及び加熱処理を施している点が参考例1と異なっている。なお、ここでは参考例1と同じ構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
図13は、はんだ付け装置及びこれを用いた積層型熱交換器の製造方法の参考例を示す概略図である。前述した参考例2では、金属管の表面の酸化膜を除去し金属管を加熱する手段として超音波はんだこてを用いたが、この参考例では、レーザ照射機61を用いている。なお、ここでは参考例2と同じ構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
金属管同士を接合する他の方法としては、次のようなものが挙げられる。流体用金属管11と冷媒用金属管13を接合する場合を例に挙げて説明する。
13 冷媒用金属管
14 冷媒用金属管
15 はんだ層
17 積層型熱交換器
19 ヒーター
21 超音波はんだこて
21a 本加熱手段
21b 振動手段
23 仮組体
25 制御部
29 ローラー
31 熱交換部
33 ヘッダー部
33a 流体用ヘッダー部
33b 冷媒用ヘッダー部
35 はんだ付け装置
81 加圧手段
811 加圧部
818 荷重調整部
Claims (11)
- 積層配置される第1金属管(11)及び第2金属管(13)がこれらの間に介在するはんだ層(15)により接合された積層型熱交換器(17)を製造するためのはんだ付け装置であって、
前記第1金属管(11)、前記第2金属管(13)、及び前記はんだ層(15)の少なくとも一つを加熱するための補助加熱手段(19)と、
前記はんだ層(15)の温度を融点以上にして前記第1金属管(11)と前記第2金属管(13)を接合するための本加熱手段(21a)と、
前記第1金属管(11)及び前記第2金属管(13)に超音波の振動を付与するための振動手段(21b)と、
前記はんだ層(15)を介して積層配置される前記第1金属管(11)及び第2金属管(13)を、積層方向に加圧するための加圧手段(81)と、
前記加圧手段(81)を制御する制御手段(25)と、を備え、
前記制御手段(25)は、前記はんだ層(15)が半溶融状態になったことを検知した後、前記第1金属管(11)及び第2金属管(13)に対する積層方向への加圧を開始するように前記加圧手段(81)を制御する、はんだ付け装置。 - 前記補助加熱手段(19)による加熱、前記本加熱手段(21a)による加熱、及び前記超音波振動の付与は、前記第1金属管(11)、前記はんだ層(15)及び前記第2金属管(13)がこの順に積層された仮組体(23)に対して行われる、請求項1に記載のはんだ付け装置。
- 前記制御手段(25)は、前記補助加熱手段(19)、前記本加熱手段(21a)、及び前記振動手段(21b)を制御し、
前記制御手段(25)は、前記はんだ層(15)が半溶融状態となるように前記補助加熱手段(19)により加熱された状態の前記仮組体(23)に対して、前記振動手段(21b)により超音波の振動を付与するとともに、前記本加熱手段(21a)により加熱して前記はんだ層(15)の温度を融点以上にする制御を実行する、請求項2に記載のはんだ付け装置。 - 前記振動手段(21b)と前記本加熱手段(21a)とが一体に構成された超音波はんだこて(21)を備えている、請求項1〜3のいずれかに記載のはんだ付け装置。
- 前記第1金属管(11)及び前記第2金属管(13)の少なくとも一方は、その金属管における積層方向の一方の内面と他方の内面とをつないで前記積層方向の熱の伝搬及び超音波の伝搬を促進する伝搬部(121)を有している、請求項1〜4のいずれかに記載のはんだ付け装置。
- 積層配置される第1金属管(11)及び第2金属管(13)がこれらの間に介在するはんだ層(15)により接合された積層型熱交換器(17)を製造するための方法であって、
前記第1金属管(11)、前記第2金属管(13)、及び前記はんだ層(15)の少なくとも一つを加熱する補助加熱工程と、
前記第1金属管(11)及び前記第2金属管(13)に超音波の振動を付与するとともに、前記はんだ層(15)の温度を融点以上にして前記第1金属管(11)と前記第2金属管(13)を接合する接合工程と、を備え、
前記補助加熱工程では、前記はんだ層(15)が半溶融状態になったことを検知した後、加圧手段(81)によって前記第1金属管(11)及び第2金属管(13)に対する積層方向への加圧を開始する、積層型熱交換器の製造方法。 - 前記補助加熱工程及び前記接合工程の前に、
前記第1金属管(11)、前記はんだ層(15)及び前記第2金属管(13)をこの順に積層して仮組体(23)を成形する成形工程をさらに備えている、請求項6に記載の積層型熱交換器の製造方法。 - 前記補助加熱工程において、前記はんだ層(15)が半溶融状態となるように前記仮組体(23)を加熱し、この加熱された状態の前記仮組体(23)に対して前記接合工程を行う、請求項7に記載の積層型熱交換器の製造方法。
- 前記成形工程の前に、
前記第1金属管(11)及び前記第2金属管(13)の少なくとも一方の表面にはんだ材を吹き付けて、前記表面に前記はんだ層(15)を形成する溶射工程をさらに備えている、請求項7又は8に記載の積層型熱交換器の製造方法。 - 前記接合工程では、前記第1金属管(11)と前記第2金属管(13)を積層方向に加圧した状態を維持しながら接合する、請求項6〜9のいずれかに記載の積層型熱交換器の製造方法。
- 前記第1金属管(11)及び前記第2金属管(13)の少なくとも一方は、その金属管における積層方向の一方の内面と他方の内面とをつないで前記積層方向の熱の伝搬及び超音波の伝搬を促進する伝搬部(121)を有している、請求項6〜10のいずれかに記載の積層型熱交換器の製造方法。
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