JP2009270654A - 流路の形成方法及び流路を備える構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】複雑な流路を容易に形成可能とすると共に当該流路におけるシール性を向上させる。
【解決手段】流体が流れる流路を備える構造体１００であって、板状の基材と該基材の少なくとも一方側の面に対して配置された粉末が熱処理されることによって形成されるロウ材層とを備えると共に上記流路の形状に応じて加工されたクラッドシートＳ１を複数備え、上記クラッドシートＳ１が複数積層されてロウ付け接合されることによって構成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、流体が流れる流路の形成方法及び該流路を備える構造体に関するものであり、特に複雑な形状の流路の形成方法及び該流路を備える構造体に関するものである。

熱交換器や油圧回路等においては、冷却対象の流体や油を流すための流路が必要となるが、このような流路としては、一般的には管が用いられる。
しかしながら、流体が流れる流路は、管に限られるものではなく、必要に応じて、ブロック状の部材の内部に形成された流路が用いられる。

流路が管である場合には、その形状を変化させることが容易であり、流路を容易に複雑化することができる。
とろこが、ブロック状の部材の内部に形成される流路はその形状を変化させることが容易ではなく、特にクランク部や分岐部を備える流路を形成することは、非常に難しい。

このような問題に対して、特許文献１には、ロウ材層が形成されたプレートに対して流路に応じた貫通孔を形成し、当該プレートを積層させてロウ付け接合することによって、ブロック状の部材の内部に容易に流路を形成する方法が提案されている。
特開２００７−１３９２８８号公報

しかしながら、流路は、様々な環境で用いられたり、様々な流体を流すために用いられる。
このため、個々の流路に応じた適切なロウ材を用いてプレート同士を接合しないと、プレート同士の接合箇所におけるシール性が不十分になる虞がある。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、複雑な流路を容易に形成可能とすると共に当該流路におけるシール性を向上させることを目的とする。

本発明の流路の形成方法は、流体が流れる流路の形成方法であって、板状の基材の少なくとも一方側の面に対してロウ材成分を有する粉末を配置すると共に、配置された上記粉末を熱処理してロウ材層とすることによって、上記基材と上記ロウ材層とからなるクラッドシートを製造するクラッドシート製造工程と、複数の上記クラッドシートを上記流路の形状に応じて加工する加工工程と、加工された複数の上記クラッドシートを含む積層体を熱処理することにより上記流路を形成する組立て工程と、を有することを特徴とする。

このような特徴を有する本発明の流路の形成方法によれば、粉末を熱処理することによって得られたロウ材層を有するクラッドシートを加工して積層し、積層した複数のクラッドシートをロウ付け接合することによって流路が形成される。

また、本発明の流路の形成方法においては、上記流路は、クランク部あるいは／及び分岐路を有するという構成を採用する。

次に、本発明の流路を備える構造体は、流体が流れる流路を備える構造体であって、
板状の基材と該基材の少なくとも一方側の面に対して配置された粉末が熱処理されることによって形成されるロウ材層とを備えると共に上記流路の形状に応じて加工されたクラッドシートを複数備え、上記クラッドシートを含む積層体がロウ付け接合されることによって構成されることを特徴とする。

このような特徴を有する本発明の流路を備える構造体によれば、粉末を熱処理することによって得られたロウ材層を有するクラッドシートが積層されることによって、流路を備える構造体が構成される。

また、本発明の流路を備える構造体においては、上記流路は、クランク部あるいは／及び分岐路を有するという構成を採用する。

本発明によれば、粉末を熱処理することによって得られたロウ材層を有するクラッドシートが積層されてロウ付け接合されることによって流路が形成される。
ロウ材層を、粉末を熱処理することによって得る場合には、粉末の組成を容易に調節することができ、様々な特性のロウ材層を容易に形成することができる。
したがって、本発明によれば、流路が設置される環境や流路を流れる流体の種類に応じた特性を有するロウ材層を有するクラッドシートにて流路を形成することができ、流路のシール性を向上させることができる。
また、本発明においては、クラッドシートが積層されてロウ付け接合されることによって流路が形成されるため、積層される前のクラッドシートを加工することによって、複雑な流路を有するブロック状の構造体を容易に製造することができる。
したがって、本発明によれば、複雑な形状の流路を容易に形成可能とすると共に当該流路におけるシール性を向上させることが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明に係る流路の形成方法及び流路を備える構造体の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

図１は、本実施形態の流路を備える構造体１００の構成を示す斜視図である。また、図２は、本実施形態の流路を備える構造体１００の分解斜視図である。
図１に示すように、本実施形態の流路を備える構造体１００は、クランク部２１０及び分岐部２２０を備える流路２００が内部に形成されている。

そして、本実施形態の流路を備える構造体１００は、図２に示すように、板状の基材Ｙと該基材Ｙの一方側の面に形成されたロウ材層Ｘ１とからなるクラッドシートＳ１（図３参照）が複数積層され、ロウ材層Ｘ１にてロウ付け接合されることによって構成されている。
なお、図２に示すように、本実施形態の流路を備える構造体１００は、１０枚のクラッドシートＳ１ａ〜Ｓ１ｊが積層されている。また、各クラッドシートＳ１ａ〜Ｓ１ｊは、流路２００の形状に応じて加工され、流路２００の形状に応じた貫通孔が形成されている。

そして、本実施形態の流路を備える構造体１００においては、クラッドシートＳ１のロウ材層Ｘ１は、ロウ材成分を有すると共に流路２００を流れる流体及び構造体１００が設置される環境に適した特性を有する粉末が熱処理されることによって形成されている。
具体的には、流路２００を流れる流体が腐食性の流体である場合には、ロウ材層Ｘ１は、ロウ材成分を有すると共に耐腐食性に優れた粉末が熱処理されることによって形成される。また、構造体１００が設置される環境が高温環境である場合には、ロウ材層Ｘ１は、ロウ材成分を有すると共に耐熱性に優れた粉末が熱処理されることによって形成される。

このような本実施形態の流路を備える構造体１００においては、クラッドシートＳ１ａ〜Ｓ１ｊが積層されることによって流路２００が形成されているため、クランク部２１０や分岐部２２０を有する複雑な形状の流路２００であっても容易に形成することができる。
また、各クラッドシートＳ１ａ〜Ｓ１ｊが、流路２００を流れる流体及び構造体１００が設置される環境に適した特性を有する粉末が熱処理されることによって形成されるロウ材層Ｘ１を備えている。つまり、本実施形態の流路を備える構造体１００においては、流路２００が設置される環境や流路２００を流れる流体の種類に応じた特性を有するロウ材層Ｘ１を有するクラッドシートＳ１にて流路２００が形成されている。したがって、流路２００のシール性を向上させることができる。
よって、本実施形態の流路を備える構造体１００は、複雑な形状の流路２００を備え、当該流路２００におけるシール性が向上されたものとなる。

次に、上述のように構成された本実施形態の流路を備える構造体１００の製造方法（流路の形成方法）について説明する。

まず最初に、図３に示すクラッドシートを製造する（クラッドシート製造工程）。
図４は、クラッドシートＳ１の製造装置Ｄ１の概略構成を示す模式図である。
この図に示すように、製造装置Ｄ１は、ホッパ１と、ベルトフィーダ２と、圧延ローラ３と、プーリ４と、加熱炉５と、回収ローラ６とを備えている。

ホッパ１は、ロウ材層Ｘ１の形成材料である粉末Ｘを収容すると共に粉末Ｘをベルトフィーダ２に供給するように構成されている。

ベルトフィーダ２は、粉末Ｘを搬送し、圧延ローラ３上から下方に粉末Ｘを落下させることによって、圧延ローラ３の周面（後述する圧延ローラ３Ａの周面）に粉末Ｘを供給する構成となっている。

圧延ローラ３は、一対の圧延ローラ３Ａと圧延ローラ３Ｂとによって構成されている。圧延ローラ３Ａがベルトフィーダ２の下方に位置されるように配置されている。この圧延ローラ３は、不図示の回転駆動機構により回転駆動されることによって、ベルトフィーダ２を介して供給される粉末Ｘと上方から挿通される板状の基材Ｙとを圧延ローラ３Ａと圧延ローラ３Ｂとの間において圧延する構成となっている。
そして、圧延ローラ３は、圧延ローラ３Ａ，３Ｂ間において基材Ｙ及び粉末Ｘを圧着し、これによって基材Ｙの一方側の面に、粉末Ｘからなる粉末層を形成する。

プーリ４は、圧延ローラ３の下方に配置されており、圧延ローラ３によって粉末Ｘが一方側の面に圧着された基材Ｙを水平方向に案内するように構成されている。

加熱炉５は、一方側の面に配置された粉末Ｘを基材Ｙごと、粉末Ｘの融点近傍まで加熱することによって粉末Ｘを溶融あるいは焼結させるものである。これによって、基材Ｙの一方側の面における粉末層（粉末Ｘからなる層）が溶融あるいは焼結し、その後冷却されることによってロウ材層Ｘ１とされる。つまり、粉末Ｘが熱処理されることによってロウ材層Ｘ１とされる。

回収ローラ６は、加熱炉５から排出された基材Ｙ（すなわちクラッドシート）を巻き取ることによって回収するものである。

なお、基材Ｙの形成材料としては、低炭素鋼、低合金鋼、工具鋼、ステンレス鋼、コバール、ニッケルあるいはその合金、ニッケル−コバルト合金あるいはその耐熱合金、銅あるいはその合金、アルミニウムあるいはその合金、チタンあるいはその合金、チタン−アルミニウム合金、マグネシウムあるいはその合金、ベリリウムあるいはその合金、ジルコニウムあるいはその合金、バナジウムあるいはその合金、タングステンあるいはその合金、モリブデンあるいはその合金、タンタルあるいはその合金、ニオブあるいはその合金、超硬合金を挙げることができる。

このような構成を有する製造装置Ｄ１は、まずホッパ１に収容された粉末Ｘをベルトフィーダ２によって圧延ローラ３Ａの周面に供給する。
圧延ローラ３Ａの周面に供給された粉末Ｘは、圧延ローラ３Ａの回転駆動によって、圧延ローラ３Ａ，３Ｂの間に供給され、圧延ローラ３Ａ，３Ｂの間に上方から下方へ挿通されて搬送される板状の基材Ｙの一方側の面に圧着されて配置される。

粉末Ｘが圧着された基材Ｙは、圧延ローラ３Ａ，３Ｂの下方に位置する加熱炉５にプーリ４を介して挿入され、粉末Ｘの融点近傍の温度まで加熱される。この結果、粉末Ｘからなる粉末層が焼結あるいは溶融して層となり、基材Ｙの表面にしっかりと固着されることによって、ロウ材層となる。
そして、ロウ材層が形成された基材Ｙが回収ローラ６によって巻き取られることによって回収される。

以上の工程により、図３に示すような、基材Ｙの一方側の面にロウ材層Ｘ１が形成されたクラッドシートＳ１が製造される。

続いて、上述のようにして製造されたクラッドシートＳ１を１０枚用意し、各クラッドシートＳ１に対して流路２００に応じた加工（例えばパンチ加工）を行うことによって、クラッドシートＳ１ａ〜Ｓ１ｊとする（加工工程）。

その後、クラッドシートＳ１ａ〜Ｓ１ｊを順に積層し、加熱することによって、各クラッドシートＳ１ａ〜Ｓ１ｊをロウ付け接合し、これによって構造体１００すなわち流路２００を形成する（組立て工程）。

以上のような本実施形態の構造体１００の製造方法（流路の形成方法）によれば、粉末Ｘを熱処理することによって得られたロウ材層Ｘ１を有するクラッドシートＳ１が積層されてロウ付け接合されることによって流路２００が形成される。
したがって、本発明によれば、流路２００が設置される環境や流路２００を流れる流体の種類に応じた特性を有する粉末Ｘを熱処理してロウ材層Ｘ１を形成し、当該ロウ材層Ｘ１を有するクラッドシートＳ１にて流路２００を形成することができ、流路２００のシール性を向上させることができる。
また、クラッドシートＳ１が積層されてロウ付け接合されることによって流路２００が形成されるため、積層される前のクラッドシートＳ１を加工することによって、複雑な流路２００を有するブロック状の構造体１００を容易に製造することができる。
したがって、本実施形態の構造体１００の製造方法（流路の形成方法）によれば、複雑な形状の流路２００を容易に形成可能とすると共に当該流路２００におけるシール性を向上させることが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る金含有クラッドシートの製造方法の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態においては、基材Ｙの一方側にロウ材層Ｘ１が形成されたクラッドシートＳ１を用いる構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、基材Ｙの両側にロウ材層Ｘ１が形成されたクラッドシートを用いても良い。
このようなクラッドシートを製造する場合には、基材Ｙの搬送方向における両側にホッパ、ベルトフィーダを設置し、基材Ｙの両側に対して粉末Ｘを供給すれば良い。

また、上記実施形態においては、一対の圧延ローラにて粉末Ｘを圧着させることによって基材Ｙに配置する構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、圧延ローラ以外の構成によって粉末Ｘを基材Ｙに圧着させても良い。さらには、粉末Ｘを圧着させることなく配置しても良い。

また、上記実施形態においては、構造体１００がクラッドシートＳ１のみから構成される積層体である構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、構造体１００がクラッドシートＳ１とロウ材層Ｘ１を備えない板部材との積層体から構成されていても良い。

本発明の一実施形態である流路を備える構造体の斜視図である。 本発明の一実施形態である流路を備える構造体の分解斜視図である。 本発明の一実施形態である流路を備える構造体に用いられるクラッドシートの斜視図である。 本発明の一実施形態である流路を備える構造体に用いられるクラッドシートの製造装置の概略構成を示す模式図である。

符号の説明

１００……流路を備える構造体、２００……流路、２１０……クランク部、２２０……分岐部、Ｘ……粉末、Ｘ１……ロウ材層、Ｙ……基材

Claims (4)

1. 流体が流れる流路の形成方法であって、
   板状の基材の少なくとも一方側の面に対してロウ材成分を有する粉末を配置すると共に、配置された前記粉末を熱処理してロウ材層とすることによって、前記基材と前記ロウ材層とからなるクラッドシートを製造するクラッドシート製造工程と、
   複数の前記クラッドシートを前記流路の形状に応じて加工する加工工程と、
   加工された複数の前記クラッドシートを含む積層体を熱処理することにより前記流路を形成する組立て工程と、
   を有することを特徴とする流路の形成方法。
2. 前記流路は、クランク部あるいは／及び分岐路を有することを特徴とする請求項１記載の流路の形成方法。
3. 流体が流れる流路を備える構造体であって、
   板状の基材と該基材の少なくとも一方側の面に対して配置された粉末が熱処理されることによって形成されるロウ材層とを備えると共に前記流路の形状に応じて加工されたクラッドシートを複数備え、
   前記クラッドシートを含む積層体がロウ付け接合されることによって構成される
   ことを特徴とする流路を備える構造体。
4. 前記流路は、クランク部あるいは／及び分岐路を有することを特徴とする請求項１記載の流路を備える構造体。
   
   

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