(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム合金Ａ６０６３の押出成形品である複数の組立部材を、内部に流体通路が形成されるように組み立てる組立工程と、
前記組立工程において組み立てられた前記複数の組立部材をパルス通電接合法により一度にパルス通電接合させるパルス通電接合工程と
を備える、熱交換器の製造方法。
【請求項２】
内部に流体通路を有する熱交換器であって、
アルミニウム合金Ａ６０６３から成る複数の組立部材から形成され、
前記組立部材間の熱伝導率が前記組立部材の熱伝導率と実質的に同一である
熱交換器。
【請求項３】
前記複数の組立部材は、（ａ）第１１板部と、前記第１１板部上に形成される第１１フィンとを有する第１１組立部材、（ｂ）第１２板部と、前記第１２板部上に形成される第１２フィンとを有する第１２組立部材、および（ｃ）枠状組立部材を含み、
前記第１１板部の前記第１１フィンが形成されている面と前記枠状組立部材の一方の面とが突き合わされて前記第１１板部と前記枠状組立部材とが接合されており、
前記第１２板部の前記第１２フィンが形成されている面と前記枠状組立部材の他方の面とが突き合わされて前記第１２板部と前記枠状組立部材とが接合されている
請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記第１１フィンの間に前記第１２フィンが入り込んでおり、
前記第１１フィンの先端と前記第１２板部との間には隙間があり、
前記第１２フィンの先端と前記第１１板部との間にも隙間がある
請求項３に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
過去に「分割片を真空ロウ付けにより熱交換器を作製する方法」が提案されている（例えば、特開２００２−１９５７１２号公報参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１９５７１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、分割片を真空ロウ付けにより接合させて熱交換器を作製すると、熱交換器の熱伝導率が分割片単体の熱伝導率よりも小さくなってしまう。
【０００５】
本発明の課題は、分割片の熱伝導率とほぼ同等の熱伝導率を有する熱交換器の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一局面に係る熱交換器の製造方法は、組立工程およびパルス通電接合工程を備える。組立工程では、アルミニウム合金Ａ６０６３の押出成形品である複数の組立部材（分割片）が、内部に流体通路が形成されるように組み立てられる。パルス通電接合工程では、組立工程において組み立てられた複数の組立部材がパルス通電接合法により一度に接合される。
【０００７】
この熱交換器の製造方法では、組立工程において組み立てられた複数の組立部材がパルス通電接合法により一度に接合させられる。パルス通電接合法を利用すると、ロウ材を使用することなく複数の組立部材を直接的に接合することができる。このため、この熱交換器の製造方法を利用すれば、組立部材間の熱伝導率が組立部材の熱伝導率と実質的に同一である熱交換器を製造することができる。したがって、この熱交換器の製造方法を利用すれば、組立部材の熱伝導率とほぼ同等の熱伝導率を有する熱交換器を製造することができる。
【０００８】
本発明の他の局面に係る熱交換器は、内部に流体通路を有する熱交換器であって、アルミニウム合金Ａ６０６３から成る複数の組立部材から形成される。そして、この熱交換器において、組立部材間の熱伝導率は、組立部材の熱伝導率と実質的に同一である。なお、ここで、「実質的に同一」とは、熱伝導率の差の絶対値が５．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることを意味する。また、このような熱交換器は、上述の製造方法を利用することにより得られる。
【０００９】
なお、上述の熱交換器において、複数の組立部材は、第１１組立部材、第１２組立部材および枠状組立部材を含むことが好ましい。第１組立部材は、第１１板部および第１１フィンを有する。第１１フィンは、第１１板部上に形成される。第１２組立部材は、第１２板部および第１２フィンを有する。第１２フィンは、第１２板部上に形成される。なお、第１１組立部材、第１２組立部材および枠状組立部材は、低コスト化や成形形状の自由度の高さ等の観点からいずれも押出し成形品であることが好ましい。また、この押出し成形品の素材としては、高熱伝導率の観点からＡ６０６３材が特に好ましい。そして、この熱交換器では、第１１板部の第１１フィンが形成されている面と枠状組立部材の一方の面とが突き合わされて第１１板部と枠状組立部材とが接合されており、第１２板部の第１２フィンが形成されている面と枠状組立部材の他方の面とが突き合わされて第１２板部と枠状組立部材とが接合されている。なお、この熱交換器では、第１１フィンと第１２フィンとが隙間を介して対向してもよい。また、この熱交換器では、第１１フィンの先端と第１２フィンの先端とに隙間があり、複数の第１１フィンの延長面の間に複数の第１２フィンが入り込んでもよい。また、この熱交換器では、複数の第１１フィンの間に、複数の第１２フィンが入り込んでもよい。
【００１０】
この熱交換器では、天面側および底面側の両側にフィンが設けられる。このため、この熱交換器は、良好な熱交換性能を示すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る熱交換器の組立方法を示す図である。
【図２】パルス通電接合装置の模式図である。
【図３】変形例（Ｄ）に係る熱交換器の組立方法を示す図である。
【図４】変形例（Ｄ）に係る熱交換器の断面図である。
【図５】変形例（Ｅ）に係る熱交換器の組立方法を示す図である。
【図６】変形例（Ｅ）に係る熱交換器の断面図である。
【図７】変形例（Ｆ）に係る組立部材の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施の形態に係る熱交換器の製造方法は、主に、洗浄工程、乾燥工程、組立部材確認工程、カーボンシートカット工程、カーボンシート加工工程、組立工程、保温材形成工程、下段治具設置工程、ワーク設置工程、上段治具設置工程、押込量調整治具等設置工程、保温材設置工程、熱電対設置工程、真空引き工程、パルス通電接合工程、冷却工程、取出工程および熱処理工程を含む。
【００１３】
洗浄工程では、例えば、図１に示される第１組立部材１０１および第２組立部材１０２が、有機溶媒や水に浸けられた状態で超音波洗浄される。なお、ここで、第１組立部材１０１は、Ａ６０６３等のアルミニウム合金からなる部材であって、図１に示されるように、主に、蓋板部１０１ａおよび一対の接続口１０１ｂから構成される。この第１組立部材１０１は、アルミニウム合金の押出成形板に穴開加工を施した後、その穴に接続口１０１ｂを取り付けたものである。第２組立部材１０２は、Ａ６０６３等のアルミニウム合金からなるブロック部材である。そして、この第２組立部材１０２には、長手方向両端で複数回折り返されてなる溝１０２ａが形成されている。この第２組立部材１０２は、アルミニウム合金の押出成形ブロックに機械加工で溝１０２ａを形成したものである。
【００１４】
乾燥工程では、洗浄後の第１組立部材１０１および第２組立部材１０２が温風乾燥機により乾燥させられる。
【００１５】
組立部材確認工程では、作業員によって第１組立部材１０１および第２組立部材１０２の面平坦度、厚み、厚みの標準偏差等が確認される。
【００１６】
カーボンシートカット工程では、作業員により第１組立部材１０１および第２組立部材１０２を覆うに足り得る大きさのカーボンシートが切り出される。
【００１７】
カーボンシート加工工程では、接合処理に発生するガスの抜け道がカーボンシートに形成される。
【００１８】
組立工程では、例えば、図１に示されるように、第１組立部材１０１および第２組立部材１０２が位置決めされて組み立てられると共に、カーボンシートが適切な位置に配置される。なお、第１組立部材１０１および第２組立部材１０２の組立てでは、第１組立部材１０１の側面の面位置と第２組立部材１０２の側面の面位置とが一致するように第１組立部材１０１および第２組立部材１０２が組み立てられる。この結果、平面視において、第２組立部材１０２の溝１０２ａの端部１０２ｂの位置が、第１組立部材１０１の接続口１０１ｂの位置と一致する。以下、第１組立部材１０１および第２組立部材１０２が組み立てられたものを「組立体」と称する。
【００１９】
保温材形成工程では、組立体の大きさに応じて保温材（図示せず）が形成される。なお、ここで、保温材は、パルス通電によって生じる熱を接合面全体に均一化する目的で用いられる。また、この保温材は、パルス通電接合に必要な熱エネルギーが発散しないようにする役目を担っている。このため、この保温材を使用することにより、組立体を所定温度まで昇温させるために必要な電力量を軽減することが可能になる。
【００２０】
下段治具設置工程では、図２に示されるパルス通電接合装置２００に下段Ｇｒ治具（スペーサや保温材等を含む）２１１が設置される。パルス通電接合装置２００は、図２に示されるように、主に、加圧装置２０１、ピストンロッド２０２、通電電極２０３，２０４、設置台２０５、電源装置２０６、真空チャンバ２０７および通電部材２０８から構成される。
【００２１】
ワーク設置工程では、カーボンシート付き組立体が下段Ｇｒ治具２１１の上に配置される。
【００２２】
上段治具設置工程では、カーボンシート付き組立体の上に上段Ｇｒ治具（スペーサや保温材等を含む）２１２が設置される。
【００２３】
押込量調整治具等設置工程では、パルス通電接合装置２００に押込量調整治具（図示せず）や側面用保温材配置治具（図示せず）が設置される。
【００２４】
保温材設置工程では、側面用保温材配置治具を用いて側面用保温材（図示せず）が設置される。
【００２５】
熱電対設置工程では、熱電対（図示せず）が組立体に接するように設置される。なお、かかる場合、熱電対は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）保護管（図示せず）を介して設置される。
【００２６】
真空引き工程では、組立体を含む空間が真空チャンバ２０７によって覆われ、真空チャンバ２０７の内部が真空引きされる。なお、真空引きは、通常、１５〜３０分程度行われる。
【００２７】
パルス通電接合工程では、加圧装置２０１により組立体が圧接させられた状態で、組立体真空チャンバ内が昇温されると共に組立体に対してパルス通電接合処理が実施され、目的の熱交換器が作製される。
【００２８】
冷却工程では、例えば、冷却開始約６０分後に約３００℃、１２０分後に約２００℃となるように組立体が冷却される。
【００２９】
取出工程では、冷却開始後１２０分後に真空チャンバ２０７が大気開放され、パルス通電接合装置２００から熱交換器が取り出される。なお、冷却開始後１２０分後では、熱交換器の温度は約２００℃になっている。
【００３０】
上述のようにして得られた熱交換器は、その内部に流体通路を有する。また、この熱交換器では、製造時にロウ材が用いられず第１組立部材１０１と第２組立部材１０２とがパルス通電接合で直接接合されているため、第１組立部材−第２組立部材間の熱伝導率は、第１組立部材１０１および第２組立部材１０２の熱伝導率と実質的に同一である。
【００３１】
＜熱交換器の製造方法の特徴＞
本発明の実施の形態に係る熱交換器の製造方法では、アルミニウム合金から成る第１組立部材１０１と第２組立部材１０２とがロウ材が用いられることなくパルス通電接合で直接接合される。このため、この製造方法で得られる熱交換器では、第１組立部材−第２組立部材間の熱伝導率が、第１組立部材１０１および第２組立部材１０２の熱伝導率と実質的に同一である。したがって、この熱交換器の製造方法を利用すれば、組立部材１０１，１０２の熱伝導率とほぼ同等の熱伝導率を有する熱交換器を製造することができる。
【００３２】
＜変形例＞
（Ａ）
先の実施の形態では特に言及しなかったが、組立部材１０１，１０２は、機械加工により作製されてもよいし、鋳造されてもよい。
【００３３】
（Ｂ）
先の実施の形態では特に言及しなかったが、第１組立部材１０１に、第２組立部材１０２の溝に対応する溝が形成されてもかまわない。
【００３４】
（Ｃ）
先の実施の形態では組立部材１０１，１０２がアルミニウム合金から形成されていたが、組立部材１０１，１０２が同種の材料から形成されていれば、どのような金属、合金から形成されてもよい。ただし、その金属、合金は熱交換器に適したものである必要がある。アルミニウム合金以外の材料としては、例えば、銅等が挙げられる。
【００３５】
（Ｄ）
先の実施の形態では２つの組立部材１０１，１０２から熱交換器が作製されたが、図３に示されるように３つの組立部材３０１，３０２，３０３から熱交換器が作製されてもよい。なお、ここで符号３０１は第１１組立部材を示し、符号３０２は第１３組立部材を示し、符号３０３は第１２組立部材を示す。第１１組立部材３０１は、Ａ６０６３等のアルミニウム合金の押出成形部材であって、図３に示されるように、主に、第１１板部３０１ａおよび第１１フィン３０１ｂから形成される。第１１フィン３０１ｂは、図３に示されるように、複数の矩形の板状体であって、第１１板部３０１ａの板面から略垂直に延びている。第１２組立部材３０３は、第１１組立部材３０１と同様に、Ａ６０６３等のアルミニウム合金の押出成形部材であって、図３に示されるように、主に、第１２板部３０３ａおよび第１２フィン３０３ｂから形成される。第１２フィン３０３ｂは、図３に示されるように、複数の矩形の板状体であって、第１２板部３０３ａの板面から略垂直に延びている。第１３組立部材３０２は、Ａ６０６３等のアルミニウム合金からなる枠状の部材であって、図３に示されるように、主に、枠部３０２ａ、一対の接続口３０２ｂおよび一対の翼部３０２ｃから構成される。枠部３０２ａには、対角関係にある角部近傍の側面に貫通孔が形成されている。接続口３０２ｂは、枠部３０２ａの貫通孔に取り付けられている。翼部３０２ｃは、枠部３０２ａの長手方向中央部分から外側に向かって延びており、厚み方向に貫通する貫通孔を有する。なお、これらの組立部材３０１，３０２，３０３から作製される熱交換器３１０では、図４に示されるように、第１１フィン３０１ｂと第１２フィン３０３ｂとが隙間ＳＰを介して対向している。
【００３６】
また、本例においても組立部材３０１，３０２，３０３が同種の材料から形成されていれば、どのような金属、合金から形成されてもよい。ただし、その金属、合金は熱交換器に適したものである必要がある。アルミニウム合金以外の材料としては銅等が挙げられる。
【００３７】
（Ｅ）
先の実施の形態では２つの組立部材１０１，１０２から熱交換器が作製されたが、図５に示されるように３つの組立部材４０１，４０２，４０３から熱交換器が作製されてもよい。なお、ここで符号４０１は第２１組立部材を示し、符号４０２は第２３組立部材を示し、符号４０３は第２２組立部材を示す。第２１組立部材４０１は、Ａ６０６３等のアルミニウム合金の押出成形部材であって、図５に示されるように、主に、第２１板部４０１ａおよび第２１フィン４０１ｂから形成される。第２１フィン４０１ｂは、図５に示されるように、複数の矩形の板状体であって、第２１板部４０１ａの板面から略垂直に延びている。第２２組立部材４０３は、第２１組立部材４０１と同様に、Ａ６０６３等のアルミニウム合金の押出成形部材であって、図５に示されるように、主に、第２２板部４０３ａおよび第２２フィン４０３ｂから形成される。第２２フィン４０３ｂは、図５に示されるように、複数の矩形の板状体であって、第２２板部４０３ａの板面から略垂直に延びている。第２３組立部材４０２は、Ａ６０６３等のアルミニウム合金からなる枠状の部材である（なお、図５では貫通孔、接続口が省略されている）。なお、これらの組立部材４０１，４０２，４０３から作製される熱交換器４１０では、図６に示されるように、第２１フィン４０１ｂが第２２フィン４０３ｂの間に入り込んでいる。
【００３８】
なお、複数の第２１フィン４０１ｂの延長面の間に複数の第２２フィン４０３ｂが入り込んでもよい。つまり、図６に示される熱交換器４１０において第２１フィン４０１ｂの先端と第２２フィン４０３ｂの先端との間に隙間が生じてもかまわない。
【００３９】
また、本例においても組立部材４０１，４０２，４０３が同種の材料から形成されていれば、どのような金属、合金から形成されてもよい。ただし、その金属、合金は熱交換器に適したものである必要がある。アルミニウム合金以外の材料としては銅等が挙げられる。
【００４０】
（Ｆ）
先の実施の形態では２つの組立部材１０１，１０２から熱交換器が作製されたが、図７に示される組立部材５００、接続口付きの蓋体（先の実施の形態に係る第１組立部材参照）（図示せず）および底板（図示せず）から熱交換器が作製されてもよい。この組立部材５００には、上下方向両端で複数回折り返されてなる貫通溝５０１が形成されている。そして、この組立部材５００は、１つのみ使用されてもよいし、複数積層されて使用されてもよい。すなわち、この組立部材５００を利用すると、熱交換器の流体通路の高さを調節することができる。
【００４１】
（Ｇ）
先の実施の形態では２つの組立部材１０１，１０２から平板型の熱交換器が作製されたが、３つの組立部材から円筒型の熱交換器が作製されてもよい。このような円筒型の熱交換器は、具体的には、「軸方向に側壁を貫通する貫通孔が複数形成される円筒壁部材」、「円筒壁部材の隣り合う２つの貫通孔を交互に連通させる第１連通溝が形成される蓋部材」、「第１連通溝で連通されない２つの隣り合う貫通孔を交互に連通させる第２連通路が形成される底部材」から形成される。
【符号の説明】
【００４２】
１０１      第１組立部材（組立部材）
１０２      第２組立部材（組立部材）
１０２ａ    溝（流体通路）
３０１      第１１組立部材
３０１ａ    第１１板部
３０１ｂ    第１１フィン
３０２      第１３組立部材（枠状組立部材）
３０３      第１２組立部材
３０３ａ    第１２板部
３０３ｂ    第１２フィン
４０１      第２１組立部材（第１１組立部材）
４０１ａ    第２１板部（第１１板部）
４０１ｂ    第２１フィン（第１１フィン）
４０２      第２３組立部材（枠状組立部材）
４０３      第２２組立部材（第１２組立部材）
４０３ａ    第２２板部（第１２板部）
４０３ｂ    第２２フィン（第１２フィン）
５００      組立部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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