(57)【要約】【課題】  流路溝が形成されたアルミ製シートを積層してなる積層型熱交換器において、アルミ拡散接合したときの未接合部の発生をなくし、熱交換媒体の外部への漏れを防止する。【解決手段】  流体の通路となる流路溝１１、２１が複数形成された第１シート１０、第２シート２０について、各流路溝の断面形状を、流路幅ｗ、流路深さｄ、底板厚ｔ、流路断面積Ｓとしたときに、（ｗ−２ｄ）Ｓ／ｔ＜０．５３の関係式を満たすように設定したことを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の通路となる流路溝（１１、２１）が複数形成された第１、第２シート（１０、２０）を交互に積層してなる積層型熱交換器であって、
前記流路溝（１１、２１）の断面形状は、流路幅ｗ、流路深さｄ、底板厚ｔ、流路断面積Ｓとしたときに、（ｗ−２ｄ）Ｓ／ｔ＜０．５３の関係式を満たすことを特徴とする積層型熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両用・産業用ラジエータ及びオイルクーラ、車両用・家庭用凝縮器等に用いられる熱交換器に関し、詳しくは、流路溝が形成されたアルミ製シートを積層してなる積層型熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、流路溝が形成されたシートを積層し、温度の異なる２種類の熱交換媒体を一段おきに交互に流路溝に流通させることで熱交換を行うようにした積層型熱交換器が知られている。この積層型熱交換器では、板状のシートを積層して治具等により固定し、炉内において拡散接合することにより一体に接合している（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−２４１０４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般に、この種の積層型熱交換器のシートとしてはアルミ材が用いられている。そして、上記のようにシートを積層した状態で治具もしくはホットプレス等で加圧固定し、真空雰囲気中（例えば真空度約１０−３Ｐａ）で母材の融点以下の温度（融点の９０〜９５％程度、約６００℃）で加熱することで接合面間に原子の拡散が生じ、接合が行われる。
【０００４】
しかしながら、従来は流路溝の断面形状を主に製品仕様の観点から設計しており、シート接合面を押圧する力の配分については考慮されていないため、上記のようなアルミ拡散接合を行うと気密性を確保すべき部分で未接合部が発生し、熱交換媒体が外部に漏れてしまうという不具合を生じていた。とくに、流路溝の方向が平面視で直交するように構成した場合には、流路溝の中央部に力がかかりにくくなるため、未接合部が発生しやすくなる傾向にある。このような不具合は、アルミ拡散接合時の温度、加圧力、真空度等を変化させても改善には至っていない。
【０００５】
本発明の目的は、アルミ製シートを用いた積層型熱交換器において、拡散接合したときの未接合部の発生をなくし、熱交換媒体の外部への漏れを防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１に係わる発明は、流体の通路となる流路溝が複数形成された第１、第２シートを交互に積層してなる積層型熱交換器であって、前記流路溝の断面形状は、流路幅ｗ、流路深さｄ、底板厚ｔ、流路断面積Ｓとしたときに、（ｗ−２ｄ）Ｓ／ｔ＜０．５３の関係式を満たすことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、上記関係式を満たすように流路溝の断面形状を設定することにより、最外側の接合面や中央部の接合面において未接合部の発生をなくして、熱交換媒体の外部への漏れを防止することができる。
【０００８】
これは、上記関係式を満たすように流路溝の断面形状を設定することでシート接合面を押圧する力の配分が均一化するためと考えられ、気密性を確保すべき最外側の接合面における未接合部の発生を防止して気密性を確保した接合が可能になるだけでなく、流路溝の中央部にも力がかかるため、流路溝の方向が平面視で直交するように配置した場合でも、中央部における未接合部の発生を防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明に係わる積層型熱交換器の実施形態について説明する。図１は流路溝の断面形状を示す断面図、図２は本実施形態に係わる積層型熱交換器の要部分解斜視図、図３は接合した熱交換器の外観斜視図である。
【００１０】
本実施形態の積層型熱交換器１は、図２に示すように、長手方向（ｘ方向）に沿って流路溝１１が複数形成され、且つこの流路溝１１と連通するタンク部１２が両端部に設けられた第１シート１０と、流路溝１１と平面視で直交する方向（ｙ方向）に流路溝２１が複数形成され、且つタンク部１２と連通するタンク部２２が両端部に設けられた第２シート２０とからなり、この第１シート１０と第２シート２０とを交互に積層した構造となっている。
【００１１】
この第１シート１０と第２シート２０とを積層することによって、図３に示すように、タンク部１２、２２は円柱状のタンク２となり、外部から第１熱交換媒体１０１（例えば水）が供給される。ここで、熱交換媒体が流通する経路を示すと、一方のタンク２に供給された第１熱交換媒体１０１は各層の第１シート１０に分配されて流路溝１１を流通し、他方のタンク２で集められて外部に排出される。この間、第１シート１０の流路溝１１と直交する第２シート２０の流路溝２１には第２熱交換媒体１０２（例えば空気）が供給され、第１熱交換媒体１０１との間で熱交換が行われる。
【００１２】
次に、各シートに形成された流路溝の断面形状について説明する。
【００１３】
先に説明したように、従来は流路溝の断面形状が製品仕様の観点から設計されていたため、アルミ拡散接合を行うと気密性を確保すべき部分で未接合部が発生し、熱交換媒体が外部に漏れてしまうという不具合を生じていた。そこで本実施形態では、図１に示すように、流路溝１１、２１について流路幅ｗ、流路深さｄ、底板厚ｔ、流路断面積Ｓとしたときに、（ｗ−２ｄ）Ｓ／ｔ＜０．５３の関係式を満たすように断面形状を設定している。
【００１４】
ここで、シート接合面に発生する未接合部分について説明する。図４は第１シート１０と第２シート２０との積層部分を示す部分拡大図であり、（ａ）はシート長手方向と直交する方向（図２ｙ方向）から見たときの側面図、（ｂ）はシート長手方向と直交する方向（図２ｘ方向）での断面図をそれぞれ示している。
【００１５】
アルミ拡散接合時の未接合部は、第２シート２０の底板部２０ａと第１シート１０の仕切り壁１０ａとの最外側となる接合面Ａで発生している。このように、気密性を確保すべき最外側の接合面で未接合部が発生してしまうと、熱交換媒体が外部に漏れてしまうという不具合を生じることになる。
【実施例】
【００１６】
本実施例は、上述した関係式を満たすように設定した断面形状の有効性を調べたもので、同一のアルミ材からなる複数のシート（試料）について、流路溝の断面形状を異なる寸法パラメータで製作するとともに、同一枚数積層して熱交換器を製作し、同一の条件でアルミ拡散接合したものである。また、各例では流路溝の方向が平面視で直交するように構成している。各シートに設定した流路寸法とその評価結果を表１に示す。
【表１】
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【００１７】
表１に示すように、各パラメータのグループにおいて、（ｗ−２ｄ）Ｓ／ｔ＜０．５３の関係式を満たすように設定した試料については、接合後のワークに約０．３ＭＰａのエアを封入し、ワークを水没させ、漏れ箇所から発生する気泡有無の確認による試験結果により不具合は確認されなかった（表中○印）。しかし、上記関係式を満たさない試料については、すべて未接合部の発生による不具合が確認される結果となった（表中×印）。なお、表１において評価結果欄は、流路寸法が上記関係式を満たす場合に○、満たさない場合を×としている。
【００１８】
このような結果は、上記関係式を満たすように流路溝の断面形状を設定することにより、シート接合面を押圧する力の配分が均一化するためと考えられる。これによれば、最外側の接合面における未接合部を防止して気密性を確保した接合が可能になるだけでなく、流路溝の中央部にも力がかかるため、本実施例のように流路溝の方向が平面視で直交するように配置した場合でも、この部分における未接合部の発生を防止することが可能となる。
【００１９】
以上説明したように、流路幅ｗ、流路深さｄ、底板厚ｔ、流路断面積Ｓが（ｗ−２ｄ）Ｓ／ｔ＜０．５３の関係式を満たすように流路溝の断面形状を設定することにより、最外側の接合面や中央部の接合面において未接合部の発生をなくし、熱交換媒体の外部への漏れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】流路溝の断面形状を示す断面図。
【図２】積層型熱交換器の要部分解斜視図
【図３】接合した熱交換器の外観斜視図。
【図４】第１シートと第２シートとの積層部分を示す部分拡大図。（ａ）はシート長手方向と直交する方向（図２ｙ方向）から見たときの側面図。（ｂ）はシート長手方向と直交する方向（図２ｘ方向）での断面図。
【符号の説明】
【００２１】
１…積層型熱交換器
２…タンク
１０…第１シート
１０ａ…仕切り壁
１１、２１…流路溝
１２、２２…タンク部
２０…第２シート
２０ａ…底板部
１０１…第１熱交換媒体
１０２…第２熱交換媒体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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