JP6834540B2 - Micro flow path heat exchanger and its manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、熱交換用流体の流路が形成された伝熱板を複数枚積層して構成されるマイクロ流路熱交換器およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a microchannel heat exchanger constructed by stacking a plurality of heat transfer plates on which a flow path of a heat exchange fluid is formed, and a method for manufacturing the same.
ステンレスなどの金属板にマイクロ流路を形成した2種類の伝熱板を交互に重ね合わせて積層した構造のマイクロ流路熱交換器が知られている。この種の熱交換器では、内部を流れる流体の温度を測るために、熱交換器に孔を開けてシース管などの保護管によって覆われた温度センサーを熱交換器の内部に挿入していた(例えば、特許文献1参照)。 A microchannel heat exchanger having a structure in which two types of heat transfer plates having microchannels formed on a metal plate such as stainless steel are alternately superposed and laminated is known. In this type of heat exchanger, in order to measure the temperature of the fluid flowing inside, a temperature sensor is made inside the heat exchanger and covered with a protective tube such as a sheath tube. (See, for example, Patent Document 1).
しかしながら、上記のようにして熱交換器に開けられた孔を通じて保護管を熱交換器の内部に挿入する場合、熱交換器に開けられた孔と保護管表面との隙間を通じて熱交換器内から流体が漏れ出ないように隙間をシールしたり、保護管を熱交換器本体に溶接したりするなどの工程が熱交換器を形成した後に別途必要となり、製造工程が複雑となる原因となっていた。 However, when the protective tube is inserted into the heat exchanger through the hole drilled in the heat exchanger as described above, the protective tube is inserted from inside the heat exchanger through the gap between the hole drilled in the heat exchanger and the surface of the protective tube. Processes such as sealing the gaps to prevent fluid leakage and welding the protective tube to the heat exchanger body are required separately after the heat exchanger is formed, which causes the manufacturing process to become complicated. It was.
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、製造工程の低減を図ることのできるマイクロ流路熱交換器およびその製造方法を提供することにある。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a microchannel heat exchanger capable of reducing the manufacturing process and a manufacturing method thereof.
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るマイクロ流路熱交換器は、
高温流体の流路が設けられた複数の第1の伝熱板と低温流体の流路が設けられた複数の第2の伝熱板とが交互に積層された流路層積層体と、
前記流路層積層体の積層方向の少なくとも一方の面に接合された保護板と、
フランジを有し、温度センサーが封入されたシース管とを備え、
前記保護板は、前記保護板の積層方向に貫通した貫通孔と、前記貫通孔の周囲に前記保護板の積層方向に凹んだフランジ収容部とを有し、
前記シース管は前記貫通孔に貫通し、
前記フランジは前記フランジ収容部に収容され、
前記流路積層体と前記保護板と前記フランジとが一体に接合されたものである。
In order to achieve the above object, the microchannel heat exchanger according to one embodiment of the present invention is
A flow path layer laminate in which a plurality of first heat transfer plates provided with a high temperature fluid flow path and a plurality of second heat transfer plates provided with a low temperature fluid flow path are alternately laminated, and
A protective plate joined to at least one surface of the flow path layer laminate in the stacking direction,
It has a flange and has a sheath tube with a temperature sensor enclosed.
The protective plate has a through hole penetrating in the laminating direction of the protective plate, and a flange accommodating portion recessed around the through hole in the laminating direction of the protective plate.
The sheath tube penetrates the through hole and
The flange is housed in the flange accommodating portion.
The flow path laminate, the protective plate, and the flange are integrally joined.
また、本発明の他の形態に係るマイクロ流路熱交換器の製造方法は、
高温流体の流路が設けられた複数の第1の伝熱板と低温流体の流路が設けられた複数の第2の伝熱板とを交互に重ねて積層され、積層方向のうち少なくとも一方の面に、積層方向に貫通する貫通孔を形成するための孔部を有する少なくとも1枚の第1の金属板を配置するステップと、
前記第1の金属板の上に、フランジ収容部を有する第2の金属板を配置するステップと、
前記第1の金属板の上に、一方の端が閉口した金属製のフランジ付きシース管のフランジより他方の側のシース管部分を前記貫通孔に挿通させた状態で前記フランジを前記フランジ収容部に配置するステップと、
拡散接合により、少なくとも前記1以上の第1の金属板、前記フランジ付きシース管のフランジおよび前記第2の金属板を、一体化するステップと
を有する。
Further, a method for manufacturing a microchannel heat exchanger according to another embodiment of the present invention is described.
A plurality of first heat transfer plates provided with a high-temperature fluid flow path and a plurality of second heat transfer plates provided with a low-temperature fluid flow path are alternately laminated and laminated, and at least one of the stacking directions. A step of arranging at least one first metal plate having a hole for forming a through hole penetrating in the stacking direction on the surface of the surface.
A step of arranging a second metal plate having a flange accommodating portion on the first metal plate, and
On the first metal plate, the flange is inserted into the flange accommodating portion in a state where the sheath pipe portion on the other side of the flange of the metal flanged sheath pipe having one end closed is inserted into the through hole. And the steps to place in
It has at least one or more first metal plates, a flange of the flanged sheath pipe, and a step of integrating the second metal plate by diffusion bonding.
さらに、上記のマイクロ流路熱交換器の製造方法においては、
前記第2の金属板の前記フランジ収容部に前記第2の金属板よりも薄い前記フランジを収容する場合、前記フランジを載置するステップの前に、前記第2の金属板の厚さと前記フランジの厚さの差分を厚さとする金属スペーサを前記第1の金属板の上に載置するステップと
を有してもよい。
Further, in the above-mentioned manufacturing method of the microchannel heat exchanger,
When the flange thinner than the second metal plate is accommodated in the flange accommodating portion of the second metal plate, the thickness of the second metal plate and the flange are prior to the step of mounting the flange. It may have a step of placing a metal spacer having a thickness difference between the two on the first metal plate.
本発明によれば、保護板のフランジ収容部とこのフランジ収容部に収容されたフランジとの積層方向の対向面同士が接合されてフランジ付きシース管が熱交換器本体に一体に取り付けられているので、シース管を取り付けるため溶接などの工程が不要になり、製造工程を簡単にすることができる。 According to the present invention, the flange accommodating portion of the protective plate and the facing surfaces of the flange accommodated in the flange accommodating portion in the stacking direction are joined to each other, and the flanged sheath tube is integrally attached to the heat exchanger body. Therefore, since the sheath tube is attached, a process such as welding becomes unnecessary, and the manufacturing process can be simplified.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係るマイクロ流路熱交換器を示す斜視図、図2は図1のマイクロ流路熱交換器を一部分解して示す斜視図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing a microchannel heat exchanger according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view showing a partially disassembled microchannel heat exchanger of FIG.
[全体の構成]
これらの図に示すように、このマイクロ流路熱交換器1は、流路層積層体である熱交換器本体2と、下側保護板3Aと、上側保護板3Bと、高温流体の入口用の接続部5Aと、高温流体の出口用の接続部5Bと、低温流体の入口用の接続部5Cと、低温流体の出口用の接続部5Dとを有する。
[Overall configuration]
As shown in these figures, the
図中、熱交換器本体2、下側保護板3Aおよび上側保護板3Bなどの各部材の下側の面を「下側の面」または「下面」、各部材の上側の面を「上側の面」または「上面」とする。熱交換器本体2の下側の面には下側保護板3Aが接合され、熱交換器本体2の上側の面には上側保護板3Bが接合されている。接続部5A、5B、5C、5Dは、熱交換器本体2に後述する高温入口管8A、高温出口管8B、低温入口管8C、低温出口管8Dをそれぞれ取り付けるためのものである。
In the figure, the lower surface of each member such as the heat exchanger
熱交換器本体2は、2種類の伝熱板2A、2Bを交互に複数積層して構成される。熱交換器本体2を構成する2種類の伝熱板2A、2Bは、例えば、同じ種類の薄い金属板(フォイル)からなる。金属板(フォイル)としては、例えばステンレス鋼の薄板が用いられる。
The heat exchanger
下側保護板3Aは、拡散接合により積層された複数の薄い金属板(フォイル)により構成される。金属板(フォイル)としては、例えばステンレス鋼の薄板が用いられる。
The lower
上側保護板3Bは、下側保護板3Aと同様に積層された複数の金属板により構成される。金属板としては、例えばステンレス鋼の薄板が用いられる。
The upper
これらの金属板はそれぞれが積層された後、拡散接合によって互いに接合されることによって略直方体形状の積層体とされる。図においては、積層体の各層が描かれているが、実際には各層は拡散接合によって整構造となる。例えるなら各層が一体化し界面が消失する。
熱交換器を構成する材料については、同じ種類に限定するものではない。より具体的には、ステンレス鋼とチタンなどが用いられる。ステンレス鋼とセラミックスの例もある。
積層後の形状については、略直方体に限定するものではない。より具体的には、丸い板を積層すれば円筒状になる。
以降、説明上の必要に応じて、図中にあるX軸、Y軸、Z軸を基に、マイクロ流路熱交換器1のZ軸に直交する上下の両面を「主面」と呼び、主面以外のX軸やY軸に直交する四面を「側面」と呼ぶこととする。
After each of these metal plates is laminated, they are joined to each other by diffusion bonding to form a laminated body having a substantially rectangular parallelepiped shape. In the figure, each layer of the laminated body is drawn, but in reality, each layer has a conditioned structure by diffusion bonding. For example, each layer is integrated and the interface disappears.
The materials that make up the heat exchanger are not limited to the same type. More specifically, stainless steel, titanium and the like are used. There are also examples of stainless steel and ceramics.
The shape after stacking is not limited to a substantially rectangular parallelepiped. More specifically, if round plates are laminated, they become cylindrical.
Hereinafter, as necessary for explanation, both upper and lower surfaces orthogonal to the Z axis of the
図2に示すように、マイクロ流路熱交換器1の各側面には、各々、熱交換器本体2内の高温流路に高温流体を流入させる高温流体入口21と、熱交換器本体2内の高温流路から高温流体を流出させる高温流体出口22と、熱交換器本体2内の低温流路に低温流体を流入させる低温流体入口23と、熱交換器本体2内の低温流路から低温流体を流出させる低温流体出口24が形成されている。
As shown in FIG. 2, on each side surface of the micro flow
図1に示したように、高温流体入口21、高温流体出口22、低温流体入口23および低温流体出口24にはそれぞれ、接続部5A、5B、5C、5Dが溶接などにより接合されている。高温流体入口21の接続部5Aには高温流体の流入のための図示しない管が着脱自在に接続される。高温流体出口22の接続部5Bには高温流体の流出のための図示しない管が着脱自在に接続される。低温流体入口23の接続部5Cには低温流体の流入のための図示しない管が着脱自在に接続される。低温流体出口24の接続部5Dには低温流体の流出のための図示しない管が着脱自在に接続される。
As shown in FIG. 1, connecting
[熱交換器本体2の構成]
次に、熱交換器本体2の構成を説明する。
前述したように、熱交換器本体2は、2種類の第1の伝熱板2Aと第2の伝熱板2Bを交互に複数積層して構成される。これらの伝熱板2A、2Bにはエッチング処理によって溝および切り欠き部が形成されている。第1の伝熱板2Aと第2の伝熱板2Bは、溝および切り欠き部のパターンが異なっている。
[Structure of heat exchanger body 2]
Next, the configuration of the heat exchanger
As described above, the heat exchanger
図3および図4は2種類の伝熱板2A、2Bを示す斜視図である。ここで、図3に示す第1の伝熱板2Aは「高温伝熱板2A」、図4に示す第2の伝熱板2Bは「低温伝熱板2B」である。
3 and 4 are perspective views showing two types of
(高温伝熱板2Aの構成)
図3に示すように、高温伝熱板2Aには、高温流体の流路を形成する溝25A、30A、31Aおよび切り欠き部26A、27A、28A、29Aがそれぞれ設けられている。溝25A、30A、31Aは高温伝熱板2Aの一方の面にのみ設けられる。溝25A、30A、31Aの深さはどこも均一であってよい。切り欠き部26A、27A、28A、29Aは、高温伝熱板2Aの基材の4辺に各々対応する縁端部における所定の部位を基材の厚み分除去することによって形成される。
(Structure of high temperature
As shown in FIG. 3, the high-temperature
以後、説明の必要に応じて、高温伝熱板2Aの各々の切り欠き部26A、27A、28A、29Aを、第1の切り欠き部26A、第2の切り欠き部27A、第3の切り欠き部28A、および第4の切り欠き部29Aと呼ぶ。
Hereinafter, as necessary for the explanation, the
高温伝熱板2Aにおいて、図中Y軸方向において対向して設けられる第1の切り欠き部26Aと第2の切り欠き部27Aとの間の領域には、これら第1の切り欠き部26Aと第2の切り欠き部27Aとの間を連通する複数の溝25A、30A、31Aが形成されている。なお、図3において、溝25Aの数は3本であるが、3本より少ない、または3本よりも多い数の溝を形成するようにしても良い。
In the high-temperature
高温伝熱板2Aにおける上記の各溝25A、30A、31Aは、X軸方向に沿って形成された複数の溝25Aと、Y軸方向に沿って形成された2本の溝30A、31Aである。Y軸方向に沿って形成された2本の溝30A、31Aのうち一方の溝30Aは一端が第1の切り欠き部26Aと連通し、他方の溝31Aは一端が第2の切り欠き部27Aと連通する。X軸方向に沿って形成された複数の溝25Aは各々2本の溝30A、31Aの間を連通する。これにより、高温伝熱板2Aの高温流体入口21および高温流体出口22は熱交換器本体2のX軸と直交する側面に、後述する低温伝熱板2Bの低温流体入口23および低温流体出口24は熱交換器本体2のY軸と直交する側面に位置する。
The above-mentioned
(低温伝熱板2Bの構成)
図4に示すように、低温伝熱板2Bには、低温流体の流路を形成する溝25Bおよび切り欠き部26B、27B、28B、29Bがそれぞれ設けられている。溝25Bは低温伝熱板2Bの一方の面にのみ設けられる。溝25Bの深さはどこも均一であってよい。切り欠き部26B、27B、28B、29Bは、低温伝熱板2Bの基材の4辺に各々対応する縁端部における所定の部位を基材の厚み分除去することによって形成される。
(Structure of low temperature
As shown in FIG. 4, the low-temperature
以後、説明の必要に応じて、低温伝熱板2Bの各々の切り欠き部26B、27B、28B、29Bを、第5の切り欠き部26B、第6の切り欠き部27B、第7の切り欠き部28B、および第8の切り欠き部29Bと呼ぶ。
Hereinafter, as necessary for explanation, the
低温伝熱板2Bにおいて、図中X軸方向において対向して設けられる第7の切り欠き部28Bと第8の切り欠き部29Bとの間には、これら第7の切り欠き部28Bと第8の切り欠き部29Bとの間を連通する複数の溝25Bが形成されている。これら複数の溝25Bは、高温伝熱板2Aに形成された複数の溝25Aと、Y軸方向にて同じ位置に各々形成されている。なお、図4において、溝25Bの数は3本であるが、3本より少ない、または3本よりも多い数の溝を形成するようにしても良い。
In the low-temperature
(高温伝熱板2Aと低温伝熱板2Bとの積層構造)
上記のような構成を有する高温伝熱板2Aおよび低温伝熱板2Bは、図5および図6に示すように、双方の溝25A、25B、30A、31Aが設けられた面の向きを一致させて、複数の高温伝熱板2Aと低温伝熱板2Bを交互に重ね合わせて積層される。このようにして熱交換器本体2が形成される。
(Laminate structure of high temperature
As shown in FIGS. 5 and 6, the high-temperature
この熱交換器本体2において、高温伝熱板2Aの第1の切り欠き部26Aと低温伝熱板2Bの第5の切り欠き部26Bは、高温伝熱板2Aと低温伝熱板2Bとが交互に複数積層されることで、高温流体入口21を形成する。
In the heat exchanger
高温伝熱板2Aの第2の切り欠き部27Aと低温伝熱板2Bの第6の切り欠き部27Bは、高温伝熱板2Aと低温伝熱板2Bとが交互に複数積層されることで、高温流体出口22を形成する。
The
高温伝熱板2Aの第3の切り欠き部28Aと低温伝熱板2Bの第7の切り欠き部28Bは、高温伝熱板2Aと低温伝熱板2Bとが交互に複数積層されることで、低温流体入口23を形成する。
The
高温伝熱板2Aの第4の切り欠き部29Aと低温伝熱板2Bの第8の切り欠き部29Bは、高温伝熱板2Aと低温伝熱板2Bとが交互に複数積層されることで、低温流体出口24を形成する。
The
(高温流路と低温流路について)
図5は熱交換器本体2における高温流路を示す斜視図である。
高温流路は、高温伝熱板2Aの各溝25A、30A、31Aと低温伝熱板2Bの下側の面との間に形成される。高温流体は、高温流体入口21から流入し、溝30Aを通って複数の溝25Aに分配される。複数の溝25Aを通過した高温流体は溝31Aで合流し、高温流体出口22より流出する。このような高温流体の流れが各々の高温伝熱板2Aに対応する高温流路層において生じる。
(About high temperature flow path and low temperature flow path)
FIG. 5 is a perspective view showing a high temperature flow path in the heat exchanger
The high temperature flow path is formed between the
図6は熱交換器本体2における低温流路を示す斜視図である。
低温流路は、低温伝熱板2Bの溝25Bと高温伝熱板2Aの下側の面もしくは上側保護板4の下側の面との間に形成される。低温流体は、低温流体入口23から流入し、複数の溝25Bを通って低温流体出口24から流出する。このような低温流体の流れが各々の低温伝熱板2Bに対応する低温流路層において生じる。
FIG. 6 is a perspective view showing a low temperature flow path in the heat exchanger
The low temperature flow path is formed between the
熱交換器本体2において高温流路層と低温流路層は交互に積層されているので、高温流体と低温流体との間での熱交換が行われる。
また、高温伝熱板2Aの溝25Aを流れる高温流体と低温伝熱板2Bの溝25Bを流れる低温流体は対向流となっている。
高温伝熱板2Aの溝25Aを流れる高温流体と低温伝熱板2Bの溝25Bを流れる低温流体は、対向流に限定するものではなく、並行流や直交流などでもよい。
Since the high temperature flow path layer and the low temperature flow path layer are alternately laminated in the heat exchanger
Further, the high temperature fluid flowing through the
The high-temperature fluid flowing through the
[流体温度を検出する温度センサーの取り付け構造]
この実施形態のマイクロ流路熱交換器1では、熱交換器本体2内の高温流体および低温流体の温度を、熱交換器本体2内に差し込まれた温度センサーにより測定する。
[Mounting structure of temperature sensor that detects fluid temperature]
In the
図1および図2に示したように、マイクロ流路熱交換器1には、高温流体入口21付近の高温流体の温度を測定する第1の温度センサーを収容するフランジ付きシース管4A、高温流体出口22付近の高温流体の温度を測定する第2の温度センサーを収容するフランジ付きシース管4B、低温流体入口23付近の低温流体の温度を測定する第3の温度センサーを収容するフランジ付きシース管4C、および低温流体出口24付近の低温流体の温度を測定する第4の温度センサーを収容するフランジ付きシース管4Dが配設される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図7はフランジ付きシース管4Aの構成を示す断面図であり、その他のフランジ付きシース管4B、4C、4Dの構成も同じである。
図8はフランジ付きシース管4Aの取り付け構造を示す断面図である。同図は図1のA−A断面図である。その他のフランジ付きシース管4B、4C、4Dの取り付け構造も同じである。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the configuration of the
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a mounting structure of the
図7に示すように、フランジ付きシース管4Aは、一端が閉じられ他端が開口した金属製の保護管であるシース管101と、シース管101の他端側の外周面に溶接等により接合された金属製のフランジ103とを有する。シース管101とフランジ103の材料としては、例えばステンレス鋼などが用いられる。フランジ103は厚さが均一なプレート状の部材である。なお、本実施形態では、シース管101とフランジ103を別体で形成しているが、本発明はこれに限定したものではなく、シース管101とフランジ103を一体に形成してもよい。
As shown in FIG. 7, the
このフランジ付きシース管4Aは、複数の金属板127、133を積層して得られた上側保護板3Bに設けられる後述の貫通孔121にシース管101が一端側から挿入され、フランジ103の下面134を上側保護板3Bの後述のフランジ受け面123に配設される。高温伝熱板2Aと低温伝熱板2Bなどの全てのパーツが積層された後に拡散接合によってフランジ付きシース管4Aは上側保護板3Bに接合される。
In the
ここで、上側保護板3Bの貫通孔121およびフランジ受け面123について説明する。
上側保護板3Bは、貫通孔121を形成する第1の孔部125が設けられた複数の第1の金属板127と、フランジ付きシース管4Aのフランジ103を収容可能なフランジ収容部129を形成するための第2の孔部131が設けられた第2の金属板133とを積層して形成される。なお、図8では、5枚の第1の金属板127と1枚の第2の金属板133との積層体によって上側保護板3Bが構成される場合を示しているが、第1の金属板127および第2の金属板133ともに1枚以上であればよい。
Here, the through
The upper
上側保護板3Bにおいて、各々の第1の金属板127は熱交換器本体2(流路層積層体)の積層方向の面(上面)に熱交換器本体2(流路層積層体)の積層方向と同じ方向に連続して積層され、第2の金属板133は積層された第1の金属板127の上面つまり熱交換器本体2(流路層積層体)より最も離間した面に積層される。したがって、複数の第1の金属板127の第1の孔部125が熱交換器本体2(流路層積層体)の積層方向に連続することによって貫通孔121が形成される。また、第2の金属板133が複数の第1の金属板127の積層体の上に積層されることによって、第2の金属板133の第2の孔部131が貫通孔121の流路層積層体とは反対側の周囲に、上側保護板3Bの積層方向に凹んだフランジ収容部129として形成され、第2の金属板133の直下の第1の金属板127の上面がフランジ収容部129内にフランジ受け面123として形成される。
In the upper
フランジ付きシース管4Aは、シース管101上方に上側保護板3Bの貫通孔121内に挿入し、フランジ103をフランジ収容部129内に収容した状態で、熱交換器本体2および下側保護板3Aおよび上側保護板3Bなどを拡散接合することによってフランジ103の下面134をフランジ受け面123とが接合され、フランジ付きシース管4Aは上側保護板3Bと一体化する。
The
なお、熱交換器本体2および下側保護板3Aおよび上側保護板3Bなどを拡散接合する時にフランジ付きシース管4Aのフランジ103と第2の金属板133は第1の金属板127の上に同時に拡散接合によって接合される。フランジ103と第2の金属板133を加熱・加圧するときに接合面に加わる圧力が均一になるように、フランジ付きシース管4Aと第2の金属板133の厚さを等しくする。
When the heat exchanger
貫通孔121の内壁面とフランジ付きシース管4Aのシース管101の外周面とは互いに離間していることが好ましい。貫通孔121の内壁面とフランジ付きシース管4Aのシース管101の外周面とが接触していると、上側保護板3Bの温度が測定温度に影響するためである。
It is preferable that the inner wall surface of the through
図9は上側保護板3Bに取り付けられたフランジ付きシース管4A内に温度センサーを封入した状態を示す断面図である。フランジ付きシース管4Aのシース管101の他端は開口しており、この開口からシース管101内にサーミスタなどの温度センサー141が挿入される。サーミスタを例に上げるとサーミスタチップはガラスに封入されている。ガラスの端末はセラミック管で補強されている。このようなサーミスタがシース管101の先端に配置され、隙間にエポキシ樹脂などの充填剤142を充填する。シース管101の開口部はシール材145によってシールされる。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a state in which the temperature sensor is enclosed in the
次に、本実施形態のマイクロ流路熱交換器の組立手順について説明する。初めに、2種類の伝熱板2A、2Bを交互に複数積層する。積層されたものに対し、積層方向の上側の面に複数の第1の金属板127を積層する。第1の金属板127の上にフランジ収容部129を有する第2の金属板133を積層することで、上側保護板3Bが積層される。この時、上側保護板3Bにある貫通孔121とフランジ収容部129は連続するように形成されている。また、2種類の伝熱板2A、2Bを交互に複数積層したものに対し、積層方向の下側の面に同様に複数の下側保護板3Aを積層する。次に、上側保護板3Bにある貫通孔121にフランジ付きシース管4Aをシース管101の一端側から挿入し、フランジ103の下面134にあるフランジ受け面123の上面に配置することでフランジ収容部129にフランジ103が配置される。以上の配置の工程により全てのパーツが積層された積層体が形成される。積層体の形成が完了した後、真空中あるいは不活性ガス中で加熱・加圧し、拡散接合によりマイクロ流路熱交換器1を形成する。
Next, the procedure for assembling the microchannel heat exchanger of the present embodiment will be described. First, a plurality of two types of
以上説明した実施形態のマイクロ流路熱交換器1によれば、温度センサー141を封入するフランジ付きシース管4Aのフランジ103を拡散接合によって取り付けることによって、溶接等によるシース管の上側保護板3Bへの取り付け作業が不要となり、製造工数を減らすことができる。
また、フランジ付きシース管4Aのフランジ103の下面134が上側保護板3Bの第1の金属板127のフランジ受け面123に拡散接合によって一体に接合されるので、その接合部位がシールとなって、熱交換器本体2内の流体が、フランジ付きシース管4Aのシース管101を通すために上側保護板3Bに開けた貫通孔121の内壁面とシース管101の外周面との隙間を通じて漏れ出すことを防止できる。したがって、隙間をシールするための工程が不要となり、製造工数を減らすことができる。
According to the
Further, since the
なお、上記のフランジ付きシース管4Aのフランジ103とフランジ受け面123の拡散接合は、熱交換器本体2の流路層積層体を構成する複数の伝熱板2A、2B、上側保護板3Bを構成する複数の金属板127、133、および複数の下側保護板3Aの拡散接合と同時に行っている。
The diffusion joint between the
<変形例1>
以下、上記の実施形態のマイクロ流路熱交換器1およびその製造方法の変形例を説明する。
図10はフランジ付きシース管4Aの変形例を示す断面図である。
上記実施形態のフランジ付きシース管4Aでは、シース管101の開口側である他端側をフランジ103の他端面よりも突出させたが、図10に示すように、シース管101の開口側である他端側の高さをフランジ103の他端面の高さと揃えてもよい。これにより、拡散接合に用いる加圧面にシース管101の突出部を避ける空間を設ける必要が無くなる。
<Modification example 1>
Hereinafter, a modified example of the
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a modified example of the
In the
<変形例2>
上記の実施形態のフランジ付きシース管4Aでは、フランジ付きシース管4Aのフランジ103を収容可能なフランジ収容部129を形成するための第2の孔部131が設けられた第2の金属板133を、複数の第1の金属板127の上に積層したが、例えば、図11に示すように、上から2番目の金属層を第2の金属板133とするなど、複数の第1の金属板127のうちいずれかの第1の金属板127の上面と接する位置に第2の金属板133を積層してもよい。
<
In the
<変形例3>
図12に示すように、フランジ付きシース管4Aのフランジ103の厚さが複数の第2の金属板133を重ねた時の厚さと等しくなるようにしてもよい。当然ながら、この場合には第2の孔部131が設けられた複数の第2の金属板133が連続して積層される。この場合も、フランジ収容部129を形成するための第2の孔部131が設けられた複数の第2の金属板133は、複数の第1の金属板127のうちいずれかの第1の金属板127の上面と接する位置に積層されてもよい。
<Modification example 3>
As shown in FIG. 12, the thickness of the
<変形例4>
図14に示すように、流体の流れの方向とシース管101の断面の楕円の長軸方向を一致させたい場合がある。
<Modification example 4>
As shown in FIG. 14, there are cases where it is desired to match the direction of fluid flow with the long axis direction of the ellipse in the cross section of the
そこで、図13に示すように、第1の金属板127のフランジ受け面123には、第1の孔部125を挟んだ2ヶ所にピン孔147が設けられるとともに、フランジ103にも積層方向に貫通するピン孔148が2ヶ所設けられる。拡散接合する前に、対向するピン孔147、148同士にピン149を挿入することで、ピン149によって第1の金属板127とフランジ103が互いに正確な位置に連結される。これにより、フランジ付きシース管4Aの層面における位置および軸周り方向の取り付けの向きが決まるので、シース管101の軸周り方向の向きが所要の向きからずれることを防止できる。
Therefore, as shown in FIG. 13, the
軸周り方向における取り付けの向きが決められたフランジ付きシース管4Aとは、例えば次のようなものである。
図14は軸周り方向における取り付けの向きが決められたフランジ付きシース管4Aの例を示す上面図および側面断面図である。
The
FIG. 14 is a top view and a side sectional view showing an example of a
ここで、フランジ付きシース管4Aのシース管101が配置された流路における流体の流れは図中左から右への方向とする。シース管101は、流路内の流体の流れの向きに沿って長い流線形の横断面形状を有するものとなっている。これにより、シース管101が流体の流れに対して抵抗となることを低減することができる。
Here, the flow of the fluid in the flow path in which the
なお、図14においては、シース管101は外形の横断面形状が流線形であればよい。したがって、シース管101内の空間の形状は円形であってもよい。
In FIG. 14, the
<変形例5>
図15に示すように、フランジ付きシース管4Aのフランジ103の厚さが第2の金属板133の厚さよりも小さい場合、拡散接合した時にプレスPがフランジ103と接していないため、プレスPの圧がフランジ103に加わらずフランジ103を第1の金属板127と一体化することができない。逆に、フランジ103の厚さが第2の金属板133の厚さよりも大きい場合、拡散接合した時にプレスPが第2の金属板133と接していないため、プレスPの圧が第2の金属板133に加わらず第2の金属板133を一体化させることができない。
<Modification 5>
As shown in FIG. 15, when the thickness of the
そこで、図16に示すように、フランジ103の下面134と第1の金属板127のフランジ受け面123との間に例えばメタルガスケットなどの金属スペーサ151を介在させて拡散接合を行う方法が考えられる。金属スペーサ151は、プレスPの圧をフランジ103を介して受けると、第2の金属板133の厚さに対するフランジ103の厚さの不足分を補う厚さにまで圧縮されることによって、フランジ103と第2の金属板133の高さを揃えることができ、フランジ103に拡散接合に必要な圧を加わえることができる。これにより、第2の金属板133の厚さよりも薄いフランジ103でも確実に拡散接合によって熱交換器本体と一体化することができる。
Therefore, as shown in FIG. 16, a method is conceivable in which a
<変形例6>
上記の実施形態では、金属製のシース管101の外周面にフランジ103が溶接されたフランジ付きシース管4Aを用いたが、例えばフレア加工あるいはバジル加工などによって一体成形されたフランジ付きシース管を用いてもよい。
<Modification 6>
In the above embodiment, the
1…マイクロ流路熱交換器
2…熱交換器本体
3B…上側保護板
3A…下側保護板
4A、4B、4C、4D…フランジ付きシース管
21…高温流体入口
22…高温流体出口
23…低温流体入口
24…低温流体出口
101…シース管
103…フランジ
121…第1の孔部
127…第1の金属板
129…フランジ収容部
131…第2の孔部
133…第2の金属板
141…温度センサー
143…絶縁体
151…金属スペーサ
1 ... Micro flow
Claims (3)
前記流路層積層体の積層方向の少なくとも一方の面に接合された保護板と、
フランジを有し、温度センサーが封入されたシース管とを備え、
前記保護板は、前記保護板の積層方向に貫通した貫通孔と、前記貫通孔の周囲に前記保護板の積層方向に凹んだフランジ収容部とを有し、
前記シース管は前記貫通孔に貫通し、
前記フランジは前記フランジ収容部に収容され、
前記貫通孔の内壁面と前記シース管の外周面とは互いに離間し、
前記流路積層体と前記保護板と前記フランジとが一体に接合されたことを特徴とするマイクロ流路熱交換器。 A flow path layer laminate in which a plurality of first heat transfer plates provided with a high temperature fluid flow path and a plurality of second heat transfer plates provided with a low temperature fluid flow path are alternately laminated, and
A protective plate joined to at least one surface of the flow path layer laminate in the stacking direction,
It has a flange and has a sheath tube with a temperature sensor enclosed.
The protective plate has a through hole penetrating in the laminating direction of the protective plate, and a flange accommodating portion recessed around the through hole in the laminating direction of the protective plate.
The sheath tube penetrates the through hole and
The flange is housed in the flange accommodating portion.
The inner wall surface of the through hole and the outer peripheral surface of the sheath tube are separated from each other.
A microchannel heat exchanger characterized in that the channel laminate, the protective plate, and the flange are integrally joined.
前記第1の金属板の上に、フランジ収容部を有する第2の金属板を配置するステップと、
前記第1の金属板の上に、一方の端が閉口した金属製のフランジ付きシース管のフランジより他方の側のシース管部分を前記貫通孔に挿通させ、前記貫通孔の内壁面と前記シース管部分の外周面とを互いに離間させた状態で前記フランジをフランジ収容部に配置するステップと、
拡散結合により、少なくとも前記1枚の第1の金属板、前記フランジ付きシース管のフランジおよび前記第2の金属板を、一体化するステップと
を有するマイクロ流路熱交換器の製造方法。 A plurality of first heat transfer plates provided with a high-temperature fluid flow path and a plurality of second heat transfer plates provided with a low-temperature fluid flow path are alternately laminated and laminated, and at least one of the stacking directions. A step of arranging at least one first metal plate having a hole for forming a through hole penetrating in the stacking direction on the surface of the surface.
A step of arranging a second metal plate having a flange accommodating portion on the first metal plate, and
On the first metal plate, a sheath tube portion on the other side of the flange of the flanged sheath tube made of metal having one end closed is inserted through the through hole, and the inner wall surface of the through hole and the sheath are inserted. A step of arranging the flange in the flange accommodating portion in a state where the outer peripheral surface of the pipe portion is separated from each other,
A method for manufacturing a microchannel heat exchanger, which comprises a step of integrating at least one first metal plate, a flange of the flanged sheath tube, and the second metal plate by diffusion coupling.
前記第2の金属板の前記フランジ収容部に前記第2の金属板よりも薄い前記フランジを収容する場合、
前記フランジを載置するステップの前に、
前記第2の金属板の厚さと前記フランジの厚さの差分を厚さとする金属スペーサを前記第1の金属板の上に載置するステップ
を有する
マイクロ流路熱交換器の製造方法。 The method for manufacturing a microchannel heat exchanger according to claim 2.
When the flange thinner than the second metal plate is accommodated in the flange accommodating portion of the second metal plate,
Before the step of placing the flange,
A method for manufacturing a microchannel heat exchanger, which comprises a step of placing a metal spacer having a thickness difference between the thickness of the second metal plate and the thickness of the flange on the first metal plate.
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