(57)【要約】【課題】複数のチューブとコアプレートとを同時に組み付けることができる熱交換器およびその製造方法を提供する。【解決手段】チューブ１５の一端部１６Ａは第１矯正用突起６９Ａを有する。第１矯正用突起６９Ａは、第１コアプレート２０Ａに近接した位置で短手方向の一方および他方へ突き出して他のチューブ１５の一端部１６Ａに当接している。他端部１６Ｂは第２矯正用突起６９Ｂを有する。第２矯正用突起６９Ｂは、第２コアプレート２０Ｂに近接した位置で短手方向の一方および他方へ突き出して他のチューブ１５の他端部１６Ｂに当接している。矯正用突起６９Ａ、６９Ｂは、複数のチューブ１５がまとめて短手方向へ押圧されるとき、短手方向で隣接する一対の端部１６Ａ、１６Ｂの間隔を一定に保持可能であるとともに一対の端部１６Ａ、１６Ｂ間で押圧力を伝達可能である。このとき矯正用突起６９Ａ、６９Ｂにより端部１６Ａ、１６Ｂの歪みが矯正される。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１流路（１１）を流れる第１流体と第２流路（１２）を流れる第２流体との間で熱交換可能な熱交換器であって、
前記第１流路を有し、扁平な横断面形状をもち、横断面の短手方向へ並ぶように設けられている複数のチューブ（１５）と、
前記チューブの一端部（１６Ａ）が嵌合している第１嵌合孔（２１Ａ）を有する第１コアプレート（２０Ａ）と、
前記チューブの他端部（１６Ｂ）が嵌合している第２嵌合孔（２１Ｂ）を有する第２コアプレート（２０Ｂ）と、
前記第１コアプレートと前記第２コアプレートとの間で複数の前記チューブの外側を囲むように筒状に形成され、複数の前記チューブの間に区画形成されている前記第２流路を有するケーシング（３０）と、
を備え、
前記チューブの前記一端部は、前記第１コアプレートに近接した位置で前記短手方向の一方、他方、または、一方および他方へ突き出して他の前記一端部に当接しており、複数の前記一端部がまとめて前記短手方向へ押圧されるとき前記短手方向で隣接する一対の前記一端部の間隔を一定に保持可能であるとともに一対の前記一端部間で押圧力を伝達可能な第１突起（６９Ａ、８１Ａ、８２Ａ）を有し、
前記チューブの前記他端部は、前記第２コアプレートに近接した位置で前記短手方向の一方、他方、または、一方および他方へ突き出して他の前記他端部に当接しており、複数の前記他端部がまとめて前記短手方向へ押圧されるとき前記短手方向で隣接する一対の前記他端部の間隔を一定に保持可能であるとともに一対の前記他端部間で押圧力を伝達可能な第２突起（６９Ｂ、８１Ｂ、８２Ｂ）を有することを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記チューブは、
前記チューブの横断面の長手方向へ延びる第１長辺部（６３）、および、前記第１長辺部の両端から前記短手方向の一方へ突き出している一対の第１短辺部（６４）を有する第１板部材（６１）と、
前記長手方向へ延びる第２長辺部（６５）、および、前記第２長辺部の両端から前記短手方向の他方へ突き出し且つ一対の前記第１短辺部の間に嵌めつけられている一対の第２短辺部（６６）を有する第２板部材（６２）と、
から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記第１突起（６９Ａ）は、前記短手方向の一方および他方へ突き出すように形成され、前記短手方向で隣に位置する他の前記第１突起に当接し、
前記第２突起（６９Ｂ）は、前記短手方向の一方および他方へ突き出すように形成され、前記短手方向で隣に位置する他の前記第２突起に当接していることを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記第１突起（８１Ａ）は、前記短手方向の一方または他方へ突き出すように形成され、
前記第２突起（８１Ｂ）は、前記短手方向の一方または他方へ突き出すように形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記第１突起は、前記一端部の前記第１嵌合孔への挿入方向において前記第１コアプレートに当接し、
前記第２突起は、前記他端部の前記第２嵌合孔への挿入方向において前記第２コアプレートに当接していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項６】
第１流路を有し、扁平な横断面形状をもち、横断面の短手方向へ並ぶように設けられている複数のチューブと、前記チューブの一端部が嵌合している第１嵌合孔を有する第１コアプレートと、前記チューブの他端部が嵌合している第２嵌合孔を有する第２コアプレートと、前記第１コアプレートと前記第２コアプレートとの間で複数の前記チューブの外側を囲むように筒状に形成され、複数の前記チューブの間に区画形成されている第２流路を有するケーシングとを備え、前記第１流路を流れる第１流体と前記第２流路を流れる第２流体との間で熱交換可能な熱交換器の製造方法であって、
前記一端部から横断面の短手方向の一方、他方、または、一方および他方へ突き出す第１突起、および、前記他端部から前記短手方向の一方、他方、または、一方および他方へ突き出す第２突起、を有する前記チューブが成形されるチューブ成形工程（Ｐ１）と、
前記短手方向へ並ぶように設けられた複数の前記一端部がまとめて前記短手方向へ押圧されて前記第１突起が他の前記チューブの前記一端部に当接させられ、前記第１突起によって、前記短手方向で隣接する一対の前記一端部の間隔を一定に保ちつつ一対の前記一端部間で押圧力を伝達して前記一端部の歪みが矯正されるとともに、前記短手方向へ並ぶように設けられた複数の前記他端部がまとめて前記短手方向へ押圧されて前記第２突起が他の前記チューブの前記他端部に当接させられ、前記第２突起によって、前記短手方向で隣接する一対の前記他端部の間隔を一定に保ちつつ一対の前記他端部間で押圧力を伝達して前記他端部の歪みが矯正される歪み矯正工程（Ｐ２）と、
を含むことを特徴とする熱交換器の製造方法。
【請求項７】
前記チューブ成形工程では、第１長辺部と当該第１長辺部の両端から突き出す一対の第１短辺部とを有する第１板部材が成形されるとともに、第２長辺部と当該第２長辺部の両端から突き出す一対の第２短辺部とを有する第２板部材が成形されたあと、一対の前記第１短辺部の間に一対の前記第２短辺部が嵌めつけられて前記チューブが成形されることを特徴とする請求項６に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項８】
前記第１突起は、前記短手方向の一方および他方へ突き出すように形成され、前記短手方向で隣に位置する他の前記第１突起に当接し、
前記第２突起は、前記短手方向の一方および他方へ突き出すように形成され、前記短手方向で隣に位置する他の前記第２突起に当接していることを特徴とする請求項６または７に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項９】
前記第１突起は、前記短手方向の一方または他方へ突き出すように形成され、
前記第２突起は、前記短手方向の一方または他方へ突き出すように形成されていることを特徴とする請求項６または７に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項１０】
複数の前記一端部が前記第１嵌合孔に同時に嵌合され、複数の前記他端部が前記第２嵌合孔に同時に嵌合される嵌合工程（Ｐ３）をさらに含み、
前記嵌合工程では、前記第１突起が前記第１コアプレートに当接するまで前記一端部が前記第１嵌合孔に挿入され、前記第２突起が第２コアプレートに当接するまで前記他端部が前記第２嵌合孔に挿入されることを特徴とする請求項６〜９のいずれか一項に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項１１】
前記熱交換器を構成する各部材の組み付け体が炉の中に投入され、各部材同士がろう付けにより接合される接合工程（Ｐ７）をさらに含み、
前記第１突起（８３）および前記第２突起（８３）は固形のろうから構成され、
前記接合工程では、前記第１突起を構成するろうが前記一端部と前記第１嵌合孔との隙間に流れ込んで前記チューブと前記第１コアプレートとを接合し、前記第２突起を構成するろうが前記他端部と前記第２嵌合孔との隙間に流れ込んで前記チューブと前記第２コアプレートとを接合することを特徴とする請求項６〜１０のいずれか一項に記載の熱交換器の製造方法。
【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】
筒状のケーシングと、ケーシング内に設けられた複数のチューブとを備え、チューブ内の第１流路を流れる第１流体とケーシング内の第２流路を流れる第２流体との間で熱交換可能な熱交換器が知られている。特許文献１に開示された熱交換器では、チューブは扁平な横断面形状をもっている。各チューブは横断面の短手方向へ並ぶように設けられている。各チューブの一端部は、ケーシングの一端を塞ぐ第１コアプレートが有する嵌合孔に嵌合している。各チューブの他端部は、ケーシングの他端を塞ぐ第２コアプレートが有する嵌合孔に嵌合している。以下、チューブの一端部と他端部とを特に区別しないとき単に「端部」と記載する。また、第１コアプレートと第２コアプレートとを特に区別しないとき単に「コアプレート」と記載する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４７７５２８７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
横断面形状が弧状または樽形状となるように、あるいは、先端が外側へ開くようにチューブの端部が変形している場合、複数のチューブをコアプレートに同時に組み付けようとするとき各チューブの端部がコアプレートの嵌合孔の周りに干渉すると、各端部を嵌合孔に同時に挿入することができない。端部がコアプレートの嵌合孔の周りに干渉している状態で端部を嵌合孔に無理矢理押し込もうとすると、端部が捲れる等の不具合が発生するおそれがある。
【０００５】
これに対して２つの対策が考えられる。１つ目の対策は、嵌合孔の縁の面取りを大きくする対策である。この対策によると、端部を嵌合孔に挿入するとき、端部のうち変形した部分すなわち嵌合孔から外れた部分を嵌合孔に導くように面取りに案内させることができる。しかしながら、嵌合孔の内壁面のうち端部を支持する部分の長さが短くならないように配慮すると、嵌合孔の縁の面取りを大きくするとともにコアプレートの板厚を厚くしなければならなくなる。コアプレートの板厚を厚くすると、ケーシング内の第２流路の容積が減少し、熱交換効率が低下してしまう。
【０００６】
２つ目の対策は、嵌合孔を大きくする対策である。この対策によると、端部を嵌合孔に挿入するとき、端部がコアプレートの嵌合孔の周りに干渉することを抑制することができる。しかしながら、嵌合孔を大きくすると、端部と嵌合孔とのクリアランスを埋めるためのろう材を増やさなければならず、また、増やしたろう材がチューブ内部のインナーフィンの隙間に詰まって熱交換効率が低下するおそれがある。さらに、端部を嵌合孔に圧入するように構成することができなくなる。
【０００７】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数のチューブとコアプレートとを同時に組み付けることができる熱交換器およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による熱交換器のチューブの一端部は第１突起を有し、また、チューブの他端部は第２突起を有する。
第１突起は、第１コアプレートに近接した位置でチューブの横断面の短手方向の一方、他方、または、一方および他方へ突き出して他のチューブの一端部に当接している。また、第１突起は、複数の一端部がまとめて前記短手方向へ押圧されるとき、前記短手方向で隣接する一対の一端部の間隔を一定に保持可能であるとともに一対の一端部間で押圧力を伝達可能である。
【０００９】
第２突起は、第２コアプレートに近接した位置でチューブの横断面の前記短手方向の一方、他方、または、一方および他方へ突き出して他のチューブの他端部に当接している。また、第２突起は、複数の他端部がまとめて前記短手方向へ押圧されるとき、前記短手方向で隣接する一対の他端部の間隔を一定に保持可能であるとともに一対の他端部間で押圧力を伝達可能である。
【００１０】
本発明による熱交換器の製造方法は、チューブ成形工程および歪み矯正工程を含む。
チューブ成形工程では、チューブの一端部から前記短手方向の一方、他方、または、一方および他方へ突き出す第１突起、および、チューブの他端部から前記短手方向の一方、他方、または、一方および他方へ突き出す第２突起、を有するチューブが成形される。
【００１１】
歪み矯正工程では、前記短手方向へ並ぶように設けられた複数の一端部がまとめて前記短手方向へ押圧されて第１突起が他のチューブの一端部に当接させられる。このとき、第１突起によって、前記短手方向で隣接する一対の一端部の間隔が一定に保たれつつ一対の一端部間で押圧力が伝達されて一端部の歪みが矯正される。また、歪み矯正工程では、前記短手方向へ並ぶように設けられた複数の他端部がまとめて前記短手方向へ押圧されて第２突起が他のチューブの他端部に当接させられる。このとき、第２突起によって、前記短手方向で隣接する一対の他端部の間隔が一定に保たれつつ一対の他端部間で押圧力が伝達されて他端部の歪みが矯正される。
【００１２】
上述の熱交換器およびその製造方法によれば、複数のチューブとコアプレートとが組み付けられる前に各チューブの端部の歪みを第１突起および第２突起により矯正可能である。そのため、複数の端部をコアプレートの嵌合孔に同時に挿入するときの端部とコアプレートとの干渉が抑制される。したがって、本発明によれば、複数のチューブとコアプレートとを同時に組み付けることができる。
【００１３】
本明細書において「矯正される」とは、塑性変形させられることのみならず、弾性変形させられつつその変形が維持されることも含む。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態による熱交換器を示す図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図１のチューブを示す図である。
【図５】図２のＶ部分の拡大図である。
【図６】図２に示す各チューブの端部が矯正される直前の状態を示す断面図である。
【図７】図２に示す各チューブの端部が矯正された直後の状態を示す断面図である。
【図８】図２に示す各チューブの端部がコアプレートの嵌合孔に挿入される直前の状態を示す断面図である。
【図９】図５に示す第１流路の流通方向においてチューブの端から矯正用突起の中心までの距離と、チューブの端部の短手方向外側の端の歪み量との関係を示す図である。
【図１０】図１の熱交換器の製造工程を説明する図である。
【図１１】本発明の第２実施形態による熱交換器の第１矯正用突起を示す図である。
【図１２】本発明の第２実施形態による熱交換器の第２矯正用突起を示す図である。
【図１３】本発明の第３実施形態による熱交換器の第１矯正用突起を示す図である。
【図１４】本発明の第３実施形態による熱交換器の第２矯正用突起を示す図である。
【図１５】本発明の第４実施形態による熱交換器の縦断面図である。
【図１６】本発明の第５実施形態による熱交換器の各チューブの端部が矯正される直前の状態を示す断面図である。
【図１７】図１６の状態から各チューブの端部が矯正された直後の状態を示す断面図である。
【図１８】本発明の第６実施形態による熱交換器の各チューブの端部が矯正される直前の状態を示す断面図である。
【図１９】図１８の状態から各チューブの端部が矯正された直後の状態を示す断面図である。
【図２０】図１９の状態から各チューブの端部間にセットされた治具が外される様子を示す断面図である。
【図２１】本発明の第７実施形態による熱交換器の各チューブの端部が矯正される直前の状態を示す断面図である。
【図２２】本発明の第８実施形態による熱交換器の各チューブの端部がコアプレートの嵌合孔に嵌合される様子を示す図である。
【図２３】本発明の第９実施形態による熱交換器の各チューブの端部がコアプレートの嵌合孔に嵌合される様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づき説明する。実施形態同士で実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による熱交換器を図１に示す。熱交換器１０は、第１流路１１を流れる第１流体と第２流路１２を流れる第２流体との間で熱交換可能である。本実施形態では、第１流体は高温ガスであり、第２流体は冷却水である。
【００１６】
（基本構成）
先ず、熱交換器１０の基本構成について図１〜図３を参照して説明する。
熱交換器１０は、複数のチューブ１５、第１コアプレート２０Ａ、第２コアプレート２０Ｂ、ケーシング３０、流入パイプ４０、流出パイプ４５、第１フランジ５０および第２フランジ５５を備えている。
【００１７】
チューブ１５は、第１流路１１を有し且つ扁平な横断面形状をもつ管である。各チューブ１５は、チューブ１５の横断面の短手方向へ並ぶように設けられている。以下、チューブ１５の横断面の短手方向のことを単に「短手方向」と記載する。
【００１８】
第１コアプレート２０Ａは、チューブ１５の一端部１６Ａを固定する部材である。チューブ１５の一端部１６Ａは、第１コアプレート２０Ａが有する第１嵌合孔２１Ａに嵌合されている。本実施形態では、一端部１６Ａは第１嵌合孔２１Ａに圧入されている。
第２コアプレート２０Ｂは、チューブ１５の他端部１６Ｂを固定する部材である。チューブ１５の他端部１６Ｂは、第２コアプレート２０Ｂが有する第２嵌合孔２１Ｂに嵌合されている。本実施形態では、他端部１６Ｂは第２嵌合孔２１Ｂに圧入されている。
【００１９】
ケーシング３０は、第１コアプレート２０Ａと第２コアプレート２０Ｂとの間で複数のチューブ１５の外側を囲むように筒状に形成されている。ケーシング３０の一端は第１コアプレート２０Ａに接合されている。ケーシング３０の他端は第２コアプレート２０Ｂに接合されている。ケーシング３０は、各チューブ１５間およびチューブ１５とケーシング３０との間に区画形成されている第２流路１２を有する。
【００２０】
本実施形態では、ケーシング３０は、半割り筒状の第１ケーシング部材３１および第２ケーシング部材３４から構成されている。第１ケーシング部材３１は、チューブ１５の横断面の長手方向の一方へ張り出す第１張出し部３２を有する。第１張出し部３２には流入孔３３が開口している。第２ケーシング部材３４は、長手方向の他方へ張り出す第２張出し部３５を有する。第２張出し部３５には流出孔３６が開口している。第１ケーシング部材３１と第２ケーシング部材３４とは、開口部同士が重ね合わされており、さらに例えばろう付けにより互いに接合されている。以下、チューブ１５の横断面の長手方向のことを単に「長手方向」と記載する。
【００２１】
流入パイプ４０の一端は、ケーシング３０の流入孔３３に嵌合して接合されている。流入パイプ４０の他端は、冷却水の供給元である図示しない冷却水供給管と接続可能である。流入パイプ４０と上記冷却水供給管とが接続されると、第２流路１２は上記冷却水供給管の内部流路と連通する。
【００２２】
流出パイプ４５の一端は、ケーシング３０の流出孔３６に嵌合して接合されている。流出パイプ４５の他端は、冷却水の排出先である図示しない冷却水排出管と接続可能である。流出パイプ４５と上記冷却水排出管とが接続されると、第２流路１２は上記冷却水排出管の内部流路と連通する。
【００２３】
第１フランジ５０は、第１コアプレート２０Ａに対してケーシング３０とは反対側に設けられている。第１コアプレート２０Ａは、第１フランジ５０に接合されている。第１フランジ５０は、第１流路１１と連通する通孔５１と、高温ガスの供給元である図示しない高温ガス供給管に接続するとき用いられる取り付け孔５２とを有する。第１フランジ５０と上記高温ガス供給管とが接続されると、第１流路１１は上記高温ガス供給管の内部流路と連通する。
【００２４】
第２フランジ５５は、第２コアプレート２０Ｂに対してケーシング３０とは反対側に設けられている。第２コアプレート２０Ｂは、第２フランジ５５に接合されている。第２フランジ５５は、第１流路１１と連通する通孔５６と、高温ガスの排出先である図示しない高温ガス排出管に接続するとき用いられる取り付け孔５７とを有する。第２フランジ５５と上記高温ガス排出管とが接続されると、第１流路１１は上記高温ガス排出管の内部流路と連通する。
【００２５】
このように構成された熱交換器１０では、高温ガスは、高温ガス供給管から通孔５１を経て第１流路１１に流入し、第１流路１１から通孔５６を経て高温ガス排出管に流出する。一方、冷却水は、冷却水供給管から流入パイプ４０内部および第１張出し部３２内部を経て第２流路１２に流入し、第２流路１２から第２張出し部３５内部および流出パイプ４５内部を経て冷却水排出管に流出する。このとき、第２流路１２を流れる高温ガスと第１流路１１を流れる冷却水との間で熱交換が行われ、高温ガスが冷却される。
【００２６】
（詳細構成）
次に、熱交換器１０の詳細構成について図１〜図８を参照して説明する。以下、第１コアプレート２０Ａと第２コアプレート２０Ｂとを区別しないとき、単に「コアプレート２０」と記載する。また、一端部１６Ａと他端部１６Ｂとを区別しないとき、単に「端部１６」と記載する。
【００２７】
図３に示すように、チューブ１５は、半割り筒状の第１板部材６１および第２板部材６２から構成されている。第１板部材６１および第２板部材６２は、例えばプレス加工によって平板から成形されている。第１板部材６１は、横断面において長手方向へ延びる第１長辺部６３と、第１長辺部６３の両端から短手方向の一方へ突き出す一対の第１短辺部６４とを有する。第２板部材６２は、横断面において長手方向へ延びる第２長辺部６５と、第２長辺部６５の両端から短手方向の他方へ突き出す一対の第２短辺部６６とを有する。一対の第２短辺部６６は、一対の第１短辺部６４の間に嵌めつけられている。第１板部材６１と第２板部材６２とは、例えばろう付けにより互いに接合されている。
【００２８】
第１流路１１にはインナーフィン６７が設けられている。インナーフィン６７は、第１板部材６１と第２板部材６２との間に挟まれており、さらに例えばろう付けによりチューブ１５の内面に接合されている。高温ガスの熱は、第１板部材６１および第２板部材６２に直接伝わる他、インナーフィン６７を介して第１板部材６１および第２板部材６２に伝わる。図２では、インナーフィン６７の図示を省略している。
【００２９】
図１〜図４に示すように、チューブ１５は、第１コアプレート２０Ａと第２コアプレート２０Ｂとの間でそれらのコアプレート２０に対して間隔を空けて配置されている変形抑制用凸部６８Ａ、６８Ｂを有する。変形抑制用凸部６８Ａ、６８Ｂは、短手方向の一方および他方へ突き出すように形成されている。変形抑制用凸部６８Ａ、６８Ｂは、第１流路１１の圧力上昇時、短手方向において隣に位置する他のチューブ１５の変形抑制用凸部６８Ａ、６８Ｂに当接して第１長辺部６３および第２長辺部６５の移動を規制することによってチューブ１５の変形を抑制可能である。
【００３０】
コアプレート２０は、第１流路１１の圧力上昇時に端部１６に当接して第１長辺部６３および第２長辺部６５の移動を規制することによってチューブ１５の変形を抑制可能である。そのため、端部１６には変形抑制用凸部が不要である。
【００３１】
図１、図４に示すように、第１張出し部３２付近にある変形抑制用凸部６８Ａは、長手方向へ延びるように形成されている。変形抑制用凸部６８Ａに対して第２張出し部３５側にある変形抑制用凸部ＷＢは、短手方向から見たとき点状となるように形成されている。変形抑制用凸部６８Ａは、第１張出し部３２内部から第２流路１２に流入する冷却水を長手方向の全体へ行き渡らせるように流れを整えることが可能である。
【００３２】
チューブ１５の一端部１６Ａは、第１コアプレート２０Ａに近接した位置で短手方向の一方および他方へ突き出して他の一端部１６Ａに当接している第１矯正用突起６９Ａを有する。第１矯正用突起６９Ａは、短手方向で隣に位置する他の第１矯正用突起６９Ａに当接している。ただし、短手方向で両端に位置するチューブ１５の第１矯正用突起６９Ａのうちケーシング３０と対向しているものは、当該ケーシング３０に当接している。第１矯正用突起６９Ａは、複数の一端部１６Ａがまとめて短手方向へ押圧されるとき、短手方向で隣接する一対の一端部１６Ａの間隔を一定に保持可能であるとともに一対の一端部１６Ａ間で押圧力を伝達可能である。第１矯正用突起６９Ａは、特許請求の範囲に記載の「第１突起」に相当する。
【００３３】
チューブ１５の他端部１６Ｂは、第２コアプレート２０Ｂに近接した位置で短手方向の一方および他方へ突き出して他の他端部１６Ｂに当接している第２矯正用突起６９Ｂを有する。第２矯正用突起６９Ｂは、短手方向で隣に位置する他の第２矯正用突起６９Ｂに当接している。ただし、短手方向で両端に位置するチューブ１５の第２矯正用突起６９Ｂのうちケーシング３０と対向しているものは、当該ケーシング３０に当接している。第２矯正用突起６９Ｂは、複数の他端部１６Ｂがまとめて短手方向へ押圧されるとき、短手方向で隣接する一対の他端部１６Ｂの間隔を一定に保持可能であるとともに一対の他端部１６Ｂ間で押圧力を伝達可能である。第２矯正用突起６９Ｂは、特許請求の範囲に記載の「第２突起」に相当する。
【００３４】
第１矯正用突起６９Ａは、図６、図７に順に示すように複数のチューブ１５が押圧治具７０によって短手方向へ押圧されるとき、他の第１矯正用突起６９Ａに当接して、短手方向で隣接する一対の一端部１６Ａの間隔を一定に保ちつつ一対の一端部１６Ａ間で押圧力を伝達することによって一端部１６Ａの歪みを矯正可能である。
【００３５】
同様に、第２矯正用突起６９Ｂは、図示しないが複数のチューブ１５が押圧治具７０によって短手方向へ押圧されるとき、他の第２矯正用突起６９Ｂに当接して、短手方向で隣接する一対の他端部１６Ｂの間隔を一定に保ちつつ一対の他端部１６Ｂ間で押圧力を伝達することによって他端部１６Ｂの歪みを矯正可能である。
【００３６】
図６、図７に示すように、押圧治具７０は、第１押圧板７１と、第１押圧板７１に固定されているシャフト７２と、シャフト７２によって第１押圧板７１に接近および離間可能に支持されている第２押圧板７３とを有する。第１押圧板７１は、チューブ１５に当接可能な平面である第１押圧面７４を有する。第２押圧板７３は、チューブ１５に当接可能な平面である第２押圧面７５を有する。第１押圧面７４と第２押圧面７５とは互いに平行である。
【００３７】
以下、第１矯正用突起６９Ａと第２矯正用突起６９Ｂとを区別しないとき、単に「矯正用突起６９」と記載する。
本実施形態では、矯正用突起６９は、第１板部材６１または第２板部材６２の一部である。矯正用突起６９はプレス加工により成形される。
また、矯正用突起６９は円錐台状の突起である。短手方向で隣に位置する一対の矯正用突起６９は互いに面接触する。そのため、上記一対の矯正用突起６９のうち一方は、接触面方向の位置が多少ずれても他方と確実に当接可能である。
【００３８】
図４に示すように、矯正用突起６９は長手方向の３箇所に設けられている。矯正用突起６９が設けられる位置は、長手方向においてベッセル点となる位置である。ベッセル点とは、均等荷重の梁を複数点で支持したとき、梁の中立軸上の両端間距離に与えるたわみの影響が最小になる支持位置である。図４において、Ｗはチューブ１５の長手方向の幅である。Ｐ１は、長手方向においてチューブ１５の端から矯正用突起６９の中心までの距離である。Ｐ２は、長手方向で隣り合う一対の矯正用突起６９の中心間距離である。本実施形態では、Ｗ＝５０ｍｍであり、Ｐ１＝７ｍｍであり、Ｐ２＝１８ｍｍである。
【００３９】
図５に示すように、Ｌは、第１流路１１の流通方向においてチューブ１５の端から矯正用突起６９の中心までの距離である。図８に示すように、Ｘａは、端部１６の短手方向外側の端の歪み許容限界値である。具体的には、歪み許容限界値Ｘａは、端部１６の短手方向の歪み量が０であるとき（実線）の短手方向外側の端から、端部１６の短手方向の歪み量が許容限界であるとき（二点鎖線）の短手方向外側の端までの距離である。前述のようにＷ、Ｐ１、Ｐ２が設定されているチューブ１５において、距離Ｌと歪み許容限界値Ｘａとの関係は図９に示すようになる。嵌合孔２１の縁の面取り部７６の寸法、嵌合孔２１の短手方向の幅、各嵌合孔２１の中心間距離などにより定まる歪み許容限界値Ｘａが０．１３ｍｍである場合、距離Ｌは７．４ｍｍ以下にすべきである。本実施形態では、距離Ｌは例えば７ｍｍに設定されている。
【００４０】
（製造方法）
次に、熱交換器１０の製造方法について図１０を参照して説明する。以下、変形抑制用凸部６８Ａと変形抑制用凸部ＷＢとを区別しないとき、単に「変形抑制用凸部６８」と記載する。
図１０に示すように、熱交換器１０の製造方法は、チューブ成形工程Ｐ１、歪み矯正工程Ｐ２、嵌合工程Ｐ３、ケーシング組付工程Ｐ４、パイプ組付工程Ｐ５、フランジ組付工程Ｐ６および接合工程Ｐ７を含む。
【００４１】
チューブ成形工程Ｐ１では、先ず、変形抑制用凸部６８および矯正用突起６９を有する第１板部材６１と、変形抑制用凸部６８および矯正用突起６９を有する第２板部材６２とが例えばプレス加工によって成形される。続いて、第１板部材６１と第２板部材６２との間にインナーフィン６７が挟まれつつ、一対の第１短辺部６４の間に一対の第２短辺部６６が嵌めつけられることによって、チューブ１５が成形される。第１板部材６１および第２板部材６２とインナーフィン６７との間、および、第１短辺部６４と第２短辺部６６との接触部には、ペースト状のろうが塗布される。
【００４２】
歪み矯正工程Ｐ２では、短手方向へ並ぶように積層された複数のチューブ１５がまとめて押圧治具７０によって短手方向へ押圧されて矯正用突起６９が他の矯正用突起６９に当接させられる。このとき、矯正用突起６９によって、短手方向で隣接する一対の端部１６の間隔が一定に保たれつつ一対の端部１６間で押圧力が伝達されて端部１６の歪みが矯正される。チューブ１５の積層時、互いに当接する一対の変形抑制用凸部６８間、および、互いに当接する一対の矯正用突起６９間には、ペースト状のろうが塗布される。
【００４３】
嵌合工程Ｐ３では、全てのチューブ１５の一端部１６Ａが第１嵌合孔２１Ａに同時に嵌められる。また、全てのチューブ１５の他端部１６Ｂが第２嵌合孔２１Ｂに同時に嵌められる。本実施形態では、端部１６は嵌合孔２１に圧入される。矯正用突起６９とコアプレート２０との間のクリアランスＣは例えば１ｍｍに設定される。押圧治具７０は、端部１６が嵌合孔２１に圧入された後、チューブ１５から取り外される。端部１６と嵌合孔２１との接触部には、ペースト状のろうが塗布される。
【００４４】
ケーシング組付工程Ｐ４では、先ず、第１ケーシング部材３１と第２ケーシング部材３４とが各チューブ１５の外側で組み合わされる。続いて、第１ケーシング部材３１と第２ケーシング部材３４とが例えば溶接により仮接合され、また、第１ケーシング部材３１および第２ケーシング部材３４とコアプレート２０とが例えば溶接により仮接合される。第１ケーシング部材３１と第２ケーシング部材３４との接触部、第１ケーシング部材３１とコアプレート２０との接触部、および、第２ケーシング部材３４とコアプレート２０との接触部には、ペースト状のろうが塗布される。
【００４５】
パイプ組付工程Ｐ５では、先ず、流入パイプ４０の一端がケーシング３０の流入孔３３に嵌合され、また、流出パイプ４５の一端がケーシング３０の流出孔３６に嵌合される。続いて、流入パイプ４０および流出パイプ４５とケーシング３０とが例えば溶接により仮接合される。流入パイプ４０とケーシング３０との接触部、および、流出パイプ４５とケーシング３０との接触部には、ペースト状のろうが塗布される。
【００４６】
フランジ組付工程Ｐ６では、第１フランジ５０と第１コアプレート２０Ａとが例えば溶接により仮接合され、また、第２フランジ５５と第２コアプレート２０Ｂとが例えば溶接により仮接合される。第１フランジ５０と第１コアプレート２０Ａとの接触部、および、第２フランジ５５と第２コアプレート２０Ｂとの接触部には、ペースト状のろうが塗布される。
接合工程Ｐ７では、工程Ｐ１〜Ｐ５で組み付けられた組み付け体が炉の中に投入され、各部材同士がろう付けにより接合される。
【００４７】
（効果）
以上説明したように、第１実施形態では、チューブ１５の一端部１６Ａは第１矯正用突起６９Ａを有し、また、他端部１６Ｂは第２矯正用突起６９Ｂを有する。
第１矯正用突起６９Ａは、第１コアプレート２０Ａに近接した位置で短手方向の一方、他方、または、一方および他方へ突き出して他のチューブ１５の一端部１６Ａに当接している。また、第１矯正用突起６９Ａは、複数の一端部１６Ａがまとめて短手方向へ押圧されるとき、短手方向で隣接する一対の一端部１６Ａの間隔を一定に保持可能であるとともに一対の一端部１６Ａ間で押圧力を伝達可能である。
【００４８】
第２矯正用突起６９Ｂは、第２コアプレート２０Ｂに近接した位置で短手方向の一方、他方、または、一方および他方へ突き出して他のチューブ１５の他端部１６Ｂに当接している。また、第２矯正用突起６９Ｂは、複数の他端部１６Ｂがまとめて短手方向へ押圧されるとき、短手方向で隣接する一対の他端部１６Ｂの間隔を一定に保持可能であるとともに一対の他端部１６Ｂ間で押圧力を伝達可能である。
【００４９】
また、第１実施形態による熱交換器１０の製造方法は、チューブ成形工程Ｐ１および歪み矯正工程Ｐ２を含む。
チューブ成形工程Ｐ１では、一端部１６Ａから短手方向の一方、他方、または、一方および他方へ突き出す第１矯正用突起６９Ａ、および、他端部１６Ｂから短手方向の一方、他方、または、一方および他方へ突き出す第２矯正用突起６９Ｂ、を有するチューブ１５が成形される。
【００５０】
歪み矯正工程Ｐ２では、短手方向へ並ぶように設けられた複数の一端部１６Ａがまとめて短手方向へ押圧されて第１矯正用突起６９Ａが他のチューブ１５の一端部１６Ａに当接させられる。このとき、第１矯正用突起６９Ａによって、短手方向で隣接する一対の一端部１６Ａの間隔が一定に保たれつつ一対の一端部１６Ａ間で押圧力が伝達されて一端部１６Ａの歪みが矯正される。また、歪み矯正工程Ｐ２では、短手方向へ並ぶように設けられた複数の他端部１６Ｂがまとめて短手方向へ押圧されて第２矯正用突起６９Ｂが他のチューブ１５の他端部１６Ｂに当接させられる。このとき、第２矯正用突起６９Ｂによって、短手方向で隣接する一対の他端部１６Ｂの間隔が一定に保たれつつ一対の他端部１６Ｂ間で押圧力が伝達されて他端部１６Ｂの歪みが矯正される。
【００５１】
上述の熱交換器１０およびその製造方法によれば、複数のチューブ１５とコアプレート２０とが組み付けられる前に各チューブ１５の端部１６の歪みを矯正用突起６９により矯正可能である。そのため、複数の端部１６をコアプレート２０の嵌合孔２１に同時に挿入するときの端部１６とコアプレート２０との干渉が抑制される。したがって、第１実施形態によれば、端部１６が捲れる等の不具合を発生させることなく、複数のチューブ１５とコアプレート２０とを同時に組み付けることができる。
【００５２】
また、第１実施形態では、一対の第１短辺部６４の間に一対の第２短辺部６６が嵌めつけられることによって第１板部材６１と第２板部材６２とが組み付けられてチューブ１５が成形される。
このような構造の場合、一対の第１短辺部６４の内側寸法のばらつき、および、一対の第２短辺部６６の外側寸法のばらつきに起因して、横断面形状が弧状または樽形状となるように或いは先端が短手方向外側へ開くようにチューブ１５の端部１６が変形し易い。このような場合であっても、第１実施形態によれば、複数のチューブ１５とコアプレート２０とを同時に組み付けるとき、端部１６が捲れる等の不具合の発生を効果的に抑制することができる。
【００５３】
また、第１実施形態では、第１矯正用突起６９Ａは、短手方向の一方および他方へ突き出すように形成され、短手方向で隣に位置する他の第１矯正用突起６９Ａに当接している。また、第２矯正用突起６９Ｂは、短手方向の一方および他方へ突き出すように形成され、短手方向で隣に位置する他の第２矯正用突起６９Ｂに当接している。
このように短手方向の両方へ突き出すように矯正用突起６９を形成して、一対の矯正用突起６９同士を当接させれば、１つの矯正用突起６９の突き出し量が比較的小さくなる。そのため、矯正用突起６９を成形する際のプレス加工が容易となる。
【００５４】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態では、図１１に示すように、第１矯正用突起８１Ａは、短手方向の一方へ突き出すように形成されている。図１２に示すように、第２矯正用突起８１Ｂは、第１矯正用突起８１Ａと同様に短手方向の一方へ突き出すように形成されている。このように短手方向の一方へ突き出すように矯正用突起８１が形成されても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５５】
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態では、図１３に示すように、第１矯正用突起８２Ａは半球体状の突起である。図１４に示すように、第２矯正用突起８２Ｂは、第１矯正用突起８２Ａと同様に半球体状の突起である。このように半球体状の矯正用突起８２が形成されても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、矯正用突起８２によれば、矯正用突起が錐台状である形態と比べて、第２流路１２に露出するチューブ１５の表面積を大きくすることができる。
【００５６】
［第４実施形態］
本発明の第４実施形態では、図１５に示すように、矯正用突起６９は、端部１６の嵌合孔２１への挿入方向においてコアプレート２０に当接している。嵌合工程では、矯正用突起６９がコアプレート２０に当接するまで嵌合孔２１に挿入される。このように構成することで、矯正用突起６９は、端部１６を嵌合孔２１に嵌合するときのストッパとして機能する。そのため、ストッパを別途設けることなく、各端部１６の圧入長さを揃えることができる。
【００５７】
［第５実施形態］
本発明の第５実施形態では、チューブ成形工程Ｐ１において、先ず、矯正用突起が無い第１板部材６１および第２板部材６２が成形されて組み合わされる。続いて、図１６に示すように、チューブ１５の端部１６に短手方向の一方および他方へ突き出すように矯正用突起８３が設けられる。矯正用突起８３は固形のろうから構成される。
【００５８】
歪み矯正工程Ｐ２では、第１実施形態と同様に、短手方向へ並ぶように積層された複数のチューブ１５がまとめて押圧治具７０によって短手方向へ押圧される。このとき、図１６、図１７に順に示すように矯正用突起８３が端部１６の歪みを矯正可能であることは第１実施形態と同様である。
【００５９】
接合工程Ｐ７では、矯正用突起８３を構成するろうは、チューブ１５の端部１６とコアプレート２０の嵌合孔２１との隙間に流れ込み、チューブ１５とコアプレート２０とを接合する。
以上のように、矯正用突起８３を第１板部材６１および第２板部材６２とは別体に形成してもよい。そして、矯正用突起８３を固形のろうから構成することで、そのろうを、接合工程Ｐ７でチューブ１５とコアプレート２０とを接合するろう材として利用することができる。
【００６０】
［第６実施形態］
本発明の第６実施形態では、チューブ成形工程Ｐ１において、先ず、矯正用突起が無い第１板部材６１および第２板部材６２が成形されて組み合わされる。
【００６１】
歪み矯正工程Ｐ２では、図１８に示すように、短手方向へ並ぶように積層された複数のチューブ１５の各端部１６間に矯正用突起として機能する治具８４、８５が設けられる。短手方向へ並ぶ一対の治具８４は、互いの対向箇所に斜面８６を有している。一対の斜面８６の間隔は、長手方向の一方から他方に向かって徐々に大きくなっている。治具８５は、一対の斜面８６の間に長手方向の他方から一方へ挿入されている。治具８５は、一対の斜面８６４の間に挿入されるにしたがい一対の斜面８６の間隔を短手方向へ押し広げることによって、一対の治具８４の高さを変えることが可能である。これにより、各端部１６の最小の間隔が所定値に設定されたあと、複数のチューブ１５がまとめて押圧治具７０によって短手方向へ押圧される。このとき、図１８、図１９に順に示すように矯正用突起（治具８４、８５）が端部１６の歪みを矯正可能であることは第１実施形態と同様である。
【００６２】
図２０に矢印Ｐで示すように、治具８４、８５は、治具８５を抜いて一対の治具８４の高さを低くすることによって、各端部１６間から外すことができる。
以上のように、矯正用突起を第１板部材６１および第２板部材６２とは別体に形成してもよい。そして、矯正用突起を治具８４、８５から構成することで、端部１６の歪みを矯正したあと、各端部１６間から治具８４、８５を外すことができる。
【００６３】
［第７実施形態］
本発明の第７実施形態では、チューブ成形工程Ｐ１において、図２１に示すように、第１板部材６１および第２板部材６２は、端部１６に対応する箇所の中央部が凹むように形成される。これにより、歪み矯正工程Ｐ２において複数の端部１６がまとめて押圧治具７０により短手方向へ押圧されるとき、端部１６が外側へ膨らむように変形することを抑制することが可能である。
【００６４】
［第８実施形態］
本発明の第８実施形態では、図２２に示すように、各チューブ１５の端部１６が嵌合孔２１に嵌められるとき、先ず、端部１６のうち長手方向の一端が嵌合孔２１に嵌められる。続いて、上記端部１６の一端を支点にコアプレート２０が図中矢印Ｒに示すように相対回転させられて、端部１６の一端から他端まで徐々に嵌合孔２１に嵌められる。このように端部１６の一端から他端まで徐々に嵌合孔２１に嵌められることによって、端部１６が捲れる等の不具合の発生を一層抑制可能である。
【００６５】
［第９実施形態］
本発明の第９実施形態では、図２３に矢印Ｖで示すように、コアプレート２０と各チューブ１５とが長手方向へ相対的に振動させられながら、各チューブ１５の端部１６が嵌合孔２１に嵌められる。このようにコアプレート２０と各チューブ１５とを振動させることによって、端部１６が捲れる等の不具合の発生を一層抑制可能である。
【００６６】
［他の実施形態］
本発明の他の実施形態では、矯正用突起は、第１板部材および第２板部材とは別部材で構成されてもよい。
本発明の他の実施形態では、突起は、錐台状である場合、円錐台状に限らず、角錐台状であってもよい。
本発明の他の実施形態では、熱交換器を構成する各部材同士のろう付けは、組み付け途中に数回に分けて行われてもよい。
【００６７】
本発明の他の実施形態では、第１板部材および第２板部材は、開口端同士が互いに突き合わされて接合されてもよい。
本発明の他の実施形態では、第１板部材と第２板部材との接合箇所は、短手方向の中央部に限らず、短手方向の一端部または他端部であってもよい。
本発明の他の実施形態では、ケーシングは、１つの筒状部材から構成されてもよい。
本発明の他の実施形態では、第１ケーシング部材と第２ケーシング部材とは、開口端同士が互いに突き合わされて接合されてもよい。
本発明の他の実施形態では、第１ケーシング部材と第２ケーシング部材との接合箇所は、長手方向の中央部に限らず、長手方向の一端部または他端部であってもよい。
【００６８】
本発明の他の実施形態では、第１コアプレートが高温ガス供給管と接続するよう構成されてもよい。また、第２コアプレートが高温ガス排気管と接続するよう構成されてもよい。この場合、第１フランジおよび第２フランジが設けられなくてもよい。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１０・・・・熱交換器                  １１・・・・第１流路
１２・・・・第２流路                  １５・・・・チューブ
１６Ａ・・・一端部                    １６Ｂ・・・他端部
２０Ａ・・・第１コアプレート          ２０Ｂ・・・第２コアプレート
２１Ａ・・・第１嵌合孔                ２１Ｂ・・・第２嵌合孔
３０・・・・ケーシング
６８Ａ、８１Ａ、８２Ａ・・・第１矯正用突起（第１突起）
６８Ｂ、８１Ｂ、８２Ｂ・・・第２矯正用突起（第２突起）
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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