(57)【要約】【課題】  真空ろう付時における雰囲気の悪化を低減するとともに、チューブシートのろう付け不良を未然に回避し得る積層型熱交換器を提供する。  【解決手段】  一方のチューブシート５ａが、チューブシート組立体１５の外方へ向けて突出する内方フランジ部１５１を有するとともに、他方のチューブシート５ｂが、内方フランジ部１５１の内寸よりも小さい外寸でなりチューブシート組立体１５の外方へ向けて突出する外方フランジ部１５２を有し、チューブシート組立体１５を積層した際、連通部５ｃを形成する内方フランジ部１５１と外方フランジ部１５２との嵌合部に、粉末ろう材Ｘを供給するろう材供給部１５３を設けるようにした。    【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚のチューブシート（１５ａ、１５ｂ）を最中合わせにして組み立てたチューブシート組立体（１５）を複数積層するとともに、これら複数のチューブシート組立体（１５）を連通する連通部（１５ｃ）を有し、上記チューブシート（１５ａ、１５ｂ）および上記チューブシート組立体（１５）が粉末ろう材（Ｘ）を介して真空ろう付けされた積層型熱交換器（１０）において、
一方のチューブシート（１５ａ）が、上記チューブシート組立体（１５）の外方へ向けて突出する内方フランジ部（１５１）を有するとともに、他方のチューブシート（１５ｂ）が、上記内方フランジ部（１５１）の内寸よりも小さい外寸でなり上記チューブシート組立体（１５）の外方へ向けて突出する外方フランジ部（１５２）を有し、上記チューブシート組立体（１５）を積層した際、上記連通部（１５ｃ）を形成する上記内方フランジ部（１５１）と上記外方フランジ部（１５２）との嵌合部に、上記粉末ろう材を供給するろう材供給部（１５３）を設けたことを特徴とする積層型熱交換器。
【請求項２】
上記各チューブシート組立体（１５）の上記外方フランジ部（１５２）に、積層方向に隣り合う他の各上記チューブシート組立体（１５）の上記内方フランジ部（１５１）を位置決めする位置決め部（１５８）を設けたことを特徴とする請求項１に記載の積層型熱交換器。
【請求項３】
上記各チューブシート組立体（１５）が、上記一方のチューブシート（１５ａ）の周囲を上記他方のチューブシート（１５ｂ）側に折り曲げてなるかしめ部（１５４）を設けて組み立てられてなり、上記かしめ部（１５４）に、上記ろう材供給部（１５３）を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の積層型熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換媒体用の流路を形成するチューブシートが積層されてなるコアを具備した積層型熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の積層型熱交換器としては、例えば図６に示すように、第１の熱交換媒体Ａを流す熱交換器本体としてのコア２と、このコア２が収容され、第２の熱交換媒体Ｂを流すケース３と、このケース３に接続され、第２の熱交換媒体Ｂの流入・流出を行う入口ダクト４および出口ダクト５とを有してなる積層型熱交換器１がある。
【０００３】
コア２は図７に示すように、後述するチューブシート６ａ、６ｂ（図８参照）から構成され第１の熱交換媒体Ａを流すチューブシート組立体としてのチューブ６と、このチューブ６における熱交換を促進させるためのフィン７とが交互に積層されてなり、入口タンク部８から流入した第１の熱交換媒体Ａを出口タンク部９から流出するようになされている。
【０００４】
そして、このような積層型熱交換器１では、チューブ６内を流れる第１の熱交換媒体Ａによってチューブ６やフィン７が加熱または冷却され、この加熱または冷却されたチューブ６やフィン７の近傍を第２の熱交換媒体Ｂが流れる際に、チューブ６やフィン７を逆に冷却または加熱して第１の熱交換媒体Ａを冷却または加熱する熱交換の繰り返しにより、第１の熱交換媒体Ａと第２の熱交換媒体Ｂとの間で熱交換を行うようになっている。
【０００５】
近年、この積層型熱交換器１における耐熱性や耐食性の向上を図るため、積層型熱交換器１を構成するチューブ６やフィン７等の構成部品に、ステンレス鋼を用いる傾向がある。
【０００６】
このようなステンレス鋼でなるチューブ６やフィン７等の構成部品を用いる場合、積層型熱交換器１は各構成部品を互いにろう材を用いて真空ろう付することにより形成される。
【０００７】
このろう材としては、ＪＩＳ規格に規定された銅（Ｃｕ）系ろう材、ニッケル（Ｎｉ）系ろう材等の様々な種類があり、とりわけ、ニッケルろう材が、銅系ろう材等に比べて耐熱性や耐食性が良好である等の利点を有することから広く使用されている。
【０００８】
このニッケルろう材は、一般的に加工するのが困難であることから粉末状で使用されるため、ろう付け熱処理する前に接合部表面にバインダーを用いて固定する必要がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−１５０１２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、かかる積層型熱交換器１のコア２において、チューブ６は図８に示すように、積層方向における隣り合うチューブ６間を連通する連通部としてのタンク部６ｃ側（すなわち、図７における入口タンク部８または出口タンク部９と連通する部分）に、チューブ６の外方へ向けて突出する内方フランジ部６１を形成した一方のチューブシート６ａと、同じくタンク部６ｃ側に前記内方フランジ部６１の内寸よりも小さい外寸でなり、チューブ６の外方へ向けて突出する外方フランジ部６２を形成した他方のチューブシート６ｂとが最中合わせに組み立てられて形成されている。
【００１０】
そして、これらチューブシート６ａ、６ｂは、それぞれ重なり合う部分に全面的に粉末状のニッケルろう材Ｘ（以下、これを単に粉末ろう材Ｘと称する）が供給されており、この粉末ろう材を介してろう付け接合されている。因みに、図８では便宜上、フィン７として１組のチューブ６内におけるチューブシート６ａ、６ｂ間に配設されるインナーフィンのみを図示しているが、この場合、フィン７としては、積層されるチューブ６間に配設される図示省略したアウターフィンを含んでもよい。
【００１１】
しかしながら、このように粉末ろう材Ｘを使用する場合、その粉末の粒子の大きさが最大63〔μm〕〜150〔μm〕と大きいため、この大きな粒子でなる粉末ろう材Ｘが供給されたタンク部６ｃにおける積層方向で隣り合うチューブ６間の内方フランジ部６１と外方フランジ部６２との位置合わせが困難となり、例えば図９に示すように、内方フランジ部６１が浮いた状態で外方フランジ部６２に積層される積層組み付け不良によって、これら内方フランジ部６１と外方フランジ部６２との間に隙間６３が生じ、結果として、ろう付け不良を引き起こす場合があった。
【００１２】
また、このような粉末ろう材Ｘを用いる場合、当該粉末ろう材Ｘを供給部分に固定するためにバインダーが使用されており、通常、このバインダーは、ろう付け時の加熱によって蒸発して除去される。
【００１３】
ところが、図１０にも示すようなタンク部６ｃ側における内方フランジ部６１と外方フランジ部６２とが嵌合したガスの抜け難い部分では、バインダーが蒸発する際のガスが残留する場合があり、この結果、積層されたチューブ６におけるチューブシート６ａ、６ｂ間のろう付け部分にボイド６４を生じ易くしてしまう問題があった。このように、チューブシート６ａ、６ｂ間のろう付け部分にボイド６４が生じた場合、当該ボイド６４部分が隙間となるため、ろう付け不良を引き起こす原因となってしまう。
【００１４】
しかも、一般的にバインダーのような樹脂分は、通常の真空ろう付において使用する真空炉内の雰囲気（真空度）の悪化や、炉内の汚染につながるおそれがあるため、このようなろう付けに使用するのは好ましくない。
【００１５】
そこで、本発明は上述した問題点に鑑みてなされたもので、真空ろう付時における雰囲気の悪化を低減するとともに、チューブシートのろう付け不良を未然に回避し得る積層型熱交換器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
請求項１にあっては、２枚のチューブシートを最中合わせにして組み立てたチューブシート組立体を複数積層するとともに、これら複数のチューブシート組立体を連通する連通部を有し、上記チューブシートおよび上記チューブシート組立体が粉末ろう材を介して真空ろう付けされた積層型熱交換器において、一方の上記チューブシートが、上記チューブシート組立体の外方へ向けて突出する内方フランジ部を有するとともに、他方の上記チューブシートが、上記内方フランジ部の内寸よりも小さい外寸でなり上記チューブシート組立体の外方へ向けて突出する外方フランジ部を有し、上記チューブシート組立体を積層した際、上記連通部を形成する上記内方フランジ部と上記外方フランジ部との嵌合部に、上記粉末ろう材を供給するろう材供給部を設けるようにした。
【００１７】
請求項２にあっては、請求項１に記載の各チューブシート組立体の上記外方フランジ部に、積層方向に隣り合う他の各上記チューブシート組立体の上記内方フランジ部を位置決めする位置決め部を設けるようにした。
【００１８】
請求項３にあっては、請求項１または２に記載の各チューブシート組立体が、上記一方のチューブシートの周囲を上記他方のチューブシート側に折り曲げてなるかしめ部を設けて組み立てられてなり、上記かしめ部に、上記ろう材供給部を設けるようにした。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１によれば、一方のチューブシートにおける内方フランジ部と、他方のチューブシートにおける外方フランジ部との嵌合部に、粉末ろう材を供給するろう材供給部を設けるようにしたことにより、これら一方および他方のチューブシート間へは、ろう付け加熱時に熔解したろう材がろう材供給部から供給されることから、チューブシート組立体を積層する組付時に、これら一方および他方のチューブシート間へ粉末ろう材を供給する必要がないため、連通部における積層方向で隣り合うチューブシート組立体間の内方フランジ部と外方フランジ部との位置合わせが容易になり、これら内方フランジ部と外方フランジ部との間に隙間が生じることなく、内方フランジ部が浮いた状態で外方フランジ部に積層される積層組み付け不良を防止することができる。
【００２０】
しかも、ろう材供給部に粉末ろう材を保持することができるため、バインダーを用いることなく真空ろう付けを実施することができ、真空炉内の汚染を未然に防止することができる。
【００２１】
かくして、真空ろう付時における雰囲気の悪化を低減するとともに、チューブシートのろう付け不良を未然に回避し得る積層型熱交換器を提供することができる。
【００２２】
請求項２によれば、請求項１に記載の各チューブシート組立体の外方フランジ部に、積層方向に隣り合う他の各チューブシート組立体の内方フランジ部を位置決めする位置決め部を設けるようにしたことにより、当該積層方向で隣り合うチューブシート組立体間の内方フランジ部と外方フランジ部との位置合わせを格段と容易にすることができ、チューブシート組立体を積層する組付作業効率を向上させることができる。
【００２３】
請求項３によれば、請求項１または２に記載の各チューブシート組立体に、一方のチューブシートの周囲を他方のチューブシート側に折り曲げてなるかしめ部を設け、このかしめ部にろう材供給部を設けるようにしたことにより、このかしめ部においても、ろう付け加熱時に熔解したろう材がろう材供給部から供給されることから、チューブシート組立体の組み立て作業における当該かしめ部のかしめ加工時に、これら一方および他方のチューブシートにおけるかしめ部へ粉末ろう材を供給する必要がないため、かしめ加工時に粉末ろう材が存在することによる加工不良をも防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の一実施形態について図面に基づき詳述する。
【００２５】
図１〜図４は、本発明における積層型熱交換器の一実施形態を示し、図１は積層型熱交換器の概略構成を示す斜視図、図２は図１の積層型熱交換器における要部（コア）を示す斜視図、図３は図２のコアを拡大して示す断面図、図４は図２におけるコアの組立手順を示す断面図である。
【００２６】
図１において１０は、本実施形態による積層型熱交換器を示し、第１の熱交換媒体Ａを流すコア１１と、このコア１１が収容され、第２の熱交換媒体Ｂを流すケース１２と、このケース１２に接続され、第２の熱交換媒体Ｂの流入・流出を行う入口ダクト１３および出口ダクト１４とを備えている。
【００２７】
コア１１は図２に示すように、後述するチューブシート１５ａ、１５ｂ（図３参照）から構成され、第１の熱交換媒体Ａを流すチューブシート組立体としてのチューブ１５と、このチューブ１５における熱交換を促進させるためにろう付け法を用いて接続されたフィン１６とが交互に積層されてなり、入口タンク部１７から流入した第１の熱交換媒体Ａを出口タンク部１８から流出するようになされている。この実施形態の場合、チューブ１５およびフィン１６は、熱伝導性の優れたステンレス鋼を用いて作成されている。
【００２８】
そして、このような積層型熱交換器１０では、チューブ１５内を流れる第１の熱交換媒体Ａによってチューブ１５やフィン１６が加熱または冷却され、この加熱または冷却されたチューブ１５やフィン１６の近傍を第２の熱交換媒体Ｂが流れる際に、チューブ１５やフィン１６を逆に冷却または加熱して第１の熱交換媒体Ａを冷却または加熱する熱交換の繰り返しにより、第１の熱交換媒体Ａと第２の熱交換媒体Ｂとの間で熱交換を行うようになっている。
【００２９】
かかる構成に加えて、本実施形態の場合、チューブ１５は図３に示すように、積層方向における隣り合うチューブ１５間を連通する連通部としてのタンク部１５ｃ側（すなわち、図２における入口タンク部１７または出口タンク部１８と連通する部分）に、チューブ１５の外方へ向けて突出する内方フランジ部１５１を形成した一方のチューブシート１５ａと、同じくタンク部１５ｃ側に前記内方フランジ部１５１の内寸よりも小さい外寸でなり、チューブ１５の外方へ向けて突出する外方フランジ部１５２を形成した他方のチューブシート１５ｂとが最中合わせに組み立てられて形成されており、これら積層されたチューブ１５間における内方フランジ部１５１と、外方フランジ部１５２との嵌合部には、粉末ろう材Ｘを供給するためのろう材供給部１５３が設けられている。
【００３０】
これにより、これら一方および他方のチューブシート１５ａ、１５ｂ間へは、ろう付け加熱時に熔解したろう材Ｘがろう材供給部１５３から供給されることから、チューブ１５を積層する組付時に、これら一方および他方のチューブシート１５ａ、１５ｂ間へ粉末ろう材Ｘを供給する必要がないため、タンク部１５ｃにおける積層方向で隣り合うチューブ１５、１５間の内方フランジ部１５１と外方フランジ部１５２との位置合わせが容易になる。
【００３１】
従って、これら内方フランジ部１５１と外方フランジ部１５２との間に従来のような隙間６３（図９参照）が生じることなく、内方フランジ部１５１が浮いた状態で外方フランジ部１５２に積層される積層組み付け不良を防止することができるようになされている。
【００３２】
また、この実施形態の場合、各チューブ１５は、一方のチューブシート１５ａの周囲を他方のチューブシート１５ｂ側に折り曲げてなるかしめ部１５４を設けて組み立てられてなり、一方のチューブシート１５ａが略平面状に形成されるとともに、他方のチューブシート１５ｂが熱交換媒体流路を形成するための立体部１５５と平面部１５６とを有して形成されている。
【００３３】
そして、かしめ部１５４には、他方のチューブシート１５ｂ側へ折り曲げられた一方のチューブシート１５ａ端部が、他方のチューブシート１５ｂの平面部１５６から離れる方向に曲げられた立ち上がり部１５７が設けられており、この立ち上がり部１５７と他方のチューブシート１５ｂの立体部１５５との間が、ろう材供給部１５３として機能するようになっている。
【００３４】
これにより、このかしめ部１５４においても、ろう付け加熱時に熔解したろう材Ｘがろう材供給部１５３から供給されることから、チューブ１５の組み立て作業における当該かしめ部１５４のかしめ加工時に、これら一方および他方のチューブシート１５ａ、１５ｂにおけるかしめ部１５４へ粉末ろう材Ｘを供給する必要がないため、かしめ加工時に粉末ろう材Ｘが存在することによる加工不良を防止することができるようになされている。
【００３５】
さて、このような積層型熱交換器１０のコア１１は、以下のような手順に基づきろう付される。
【００３６】
すなわち、かかるコア１１は、まず図４（ａ）に示すように、一方のチューブシート１５ａ上にフィン１６（インナーフィン）を介して他方のチューブシート１５ｂを置き、一方のチューブシート１５ａの周囲を他方のチューブシート１５ｂ側に折り曲げてかしめ部１５４を形成した後、このかしめ部１５４に粉末ろう材Ｘを供給して１層目のチューブ１５を形成するとともに、他方のチューブシート１５ｂ上にフィン１６（アウターフィン）を配置する。
【００３７】
次に図４（ｂ）に示すように、前記１層目のチューブ１５上に次の層となる一方のチューブシート１５ａを配置し、この一方のチューブシート１５ａ上にフィン１６（インナーフィン）を介して他方のチューブシート１５ｂを置く。そして、２層目となる一方のチューブシート１５ａの周囲を他方のチューブシート１５ｂ側に折り曲げてかしめ部１５４を形成して２層目のチューブ１５を形成する。
【００３８】
この後、図４（ｃ）に示すように、２層目のかしめ部１５４および、１層目のチューブ１５における他方のチューブシート１５ｂの外方フランジ部１５２と２層目のチューブ１５における一方のチューブシート１５ａの内方フランジ部１５１との嵌合部に粉末ろう材Ｘを供給するとともに、２層目の他方のチューブシート１５ｂ上にフィン１６（アウターフィン）を配置する。
【００３９】
そして、これらの工程を繰り返すことによって、コア１１を仮り組みした後、図外の真空炉に仮り組みしたコア１１を入れて真空ろう付けされることにより、図２に示すようなコア１１が形成される。
【００４０】
このとき、粉末ろう材Ｘは、ろう材供給部１５３に供給されて保持されるため、従来、粉末ろう材Ｘを保持するために用いていたバインダーを使用する必要がなく、従って、真空ろう付け時における真空炉内の雰囲気（真空度）が悪化するのを低減することができ、真空炉内の汚染を未然に防止することができるようになされている。
【００４１】
以上のように、本発明によれば、一方のチューブシート１５ａにおける内方フランジ部１５１と、他方のチューブシート１５ｂにおける外方フランジ部１５２との嵌合部に、粉末ろう材Ｘを供給するろう材供給部１５３を設けるようにしたことにより、これら一方および他方のチューブシート１５ａ、１５ｂ間へは、ろう付け加熱時に熔解したろう材Ｘがろう材供給部１５３から供給されることから、チューブ１５を積層する組付時に、これら一方および他方のチューブシート１５ａ、１５ｂ間へ粉末ろう材Ｘを供給する必要がないため、タンク部１５ｃにおける積層方向で隣り合うチューブ１５、１５間の内方フランジ部１５１と外方フランジ部１５２との位置合わせが容易になり、これら内方フランジ部１５１と外方フランジ部１５２との間に隙間６３（図９参照）が生じることなく、内方フランジ部１５１が浮いた状態で外方フランジ部１５２に積層される積層組み付け不良を防止することができる。
【００４２】
しかも、ろう材供給部１５３に粉末ろう材Ｘを保持することができるため、バインダーを用いることなく真空ろう付けを実施することができ、真空炉内の汚染を未然に防止することができる。
【００４３】
かくして、この積層型熱交換器１０では、真空ろう付時における雰囲気の悪化を低減するとともに、チューブ１５のろう付け不良を未然に回避することができる。
【００４４】
また、本発明によれば、各チューブ１５に、一方のチューブシート１５ａの周囲を他方のチューブシート１５ｂ側に折り曲げてなるかしめ部１５４を設け、このかしめ部１５４にろう材供給部１５３を設けるようにしたことにより、このかしめ部１５４においても、ろう付け加熱時に熔解したろう材Ｘがろう材供給部１５３から供給されることから、チューブ１５の組み立て作業における当該かしめ部１５４のかしめ加工時に、これら一方および他方のチューブシート１５ａ、１５ｂにおけるかしめ部１５４へ粉末ろう材Ｘを供給する必要がないため、かしめ加工時に粉末ろう材Ｘが存在することによる加工不良をも防止することができる。
【００４５】
なお、本発明の熱交換器１０を上述した実施形態を例に取って説明したが、本発明はこれに限ることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種実施形態を採用することができる。
【００４６】
例えば、図３との対応部分に同一符号を付した図５に示すように、各チューブ１５の外方フランジ部１５２に、積層方向に隣り合う他の各チューブ１５の内方フランジ部１５１を位置決めする位置決め部１５８を設けるようにしてもよい。この場合、この位置決め部１５８によって、積層方向で隣り合うチューブ１５、１５間の内方フランジ部１５１と外方フランジ部１５２との位置合わせを格段と容易にすることができるため、チューブ１５を積層する組付作業効率を向上させることができる利点を得ることができる。
【００４７】
また、上述の実施形態においては、１組のチューブ１５内におけるチューブシート１５ａ、１５ｂ間に配設されるインナーフィンと、積層されるチューブ１５、１５間に配設されるアウターフィンとが設けられ、これら両者をそれぞれフィン１６として用いるようにした場合について説明したが、本発明はこれに限ることなく、フィンとしては、これら両者またはいずれか一方のみが設けられる場合においても広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施形態における積層型熱交換器の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１の積層型熱交換器における要部を示す斜視図である。
【図３】図２のコアを拡大して示す断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、図２におけるコアの組立手順を示す断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態における積層型熱交換器のコアを示す断面図である。
【図６】従来の積層型熱交換器における概略構成を示す斜視図である。
【図７】図６の積層型熱交換器における要部を示す斜視図である。
【図８】図７の熱交換器本体における要部を拡大して示す断面図である。
【図９】図７の熱交換器本体における要部を拡大して示し、従来の積層型熱交換器における問題の説明に供する断面図である。
【図１０】図７の熱交換器本体における要部を拡大して示し、従来の積層型熱交換器における問題の説明に供する断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０  積層型熱交換器
１１  コア（熱交換器本体）
１５  チューブ（チューブシート組立体）
１５ａ  一方のチューブシート
１５ｂ  他方のチューブシート
１５ｃ  タンク部（連通部）
１５１  内方フランジ部
１５２  外方フランジ部
１５３  ろう材供給部
１５４  かしめ部
１５５  立体部
１５６  平面部
１５７  立ち上がり部
１５８  位置決め部
Ｘ  粉末ろう材
【図１】
2005083673.tif 000003
【図２】
2005083673.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005083673.tif 000006
【図５】
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【図６】
2005083673.tif 000008
【図７】
2005083673.tif 000009
【図８】
2005083673.tif 000010
【図９】
2005083673.tif 000011
【図１０】
2005083673.tif 000012