JP6159219B2 - 熱交換器及び熱交換器コアの製造方法 - Google Patents

Description

ここに開示する技術は、熱交換器及び熱交換器コアの製造方法に関する。

特許文献１には、扁平状熱交換管とコルゲートフィンとを上下方向に積層して構成したコアを、前後方向に２つ並設した上で、各コアの端部同士を接合して２つのコアに共通のヘッダタンクを取り付けることにより、１つの熱交換器を構成することが記載されている。

また、特許文献２には、いわゆるプレートフィン型である積層構造の単位コアを、ろう付けによって作成すると共に、その単位コアを積層方向に複数個積み重ねることによって、１つのコアを構成することが記載されている。特許文献２には、単位コアを積み重ねる際にスペーサを介在させることで、単位コアと単位コアとの間に隙間を設け、それによってコアの熱変形を低減することも記載されている。

特開平６−１４６８７７号公報 特開２０１２−２５５６４６号公報

ところで、特許文献２には、単位コア同士を互いに接合する具体的な手法については明示されていないが、ろう付けによって作成したプレートフィン型の単位コア同士は、接合箇所における全周縁部を溶接することによって、接合することが考えられる。つまり、プレートフィン型の単位コアは、直交流型の場合、熱交換を行う第１流体の流入口が開口する側面、第１流体の流出口が開口する側面、第２流体の流入口が開口する側面、及び、第２流体の流出口が開口する側面の４つの側面を有しているが、その各側面に対応する４辺の縁部を溶接する。こうすることで、隣り合う単位コア同士を隙間無く接合することが可能になり、第１及び第２流体の流入口及び流出口が開口する側面において、所定のシール性が確保される。これにより、第１流体及び第２流体が混合してしまうことが回避される。

しかしながら、接合箇所における全周縁部を溶接することによって、コアに熱ひずみが生じる虞がある。単位コアを接合することによってコアを製造する手法は、特に大型のコアを製造する場合に有効である。そのため、各単位コアのサイズも比較的大きくて、溶接を行う４辺の縁部の全長も長くなり得る。この場合、溶接による熱ひずみがさらに生じ易い。そのため、単位コアを接合することによってコアを製造する手法は、溶接後のコアの歪み取りに、時間や手間がかかってしまうという問題がある。

ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複数の単位コアを接合することによって、熱交換器のコアを作成する構成において、製造効率を高めることにある。

ここに開示する技術は、第１流体と第２流体との間での熱交換を行うと共に、前記第１及び第２流体の少なくとも一方の流体用ヘッダタンク又はダクトが取り付けられるコアを備えた熱交換器に係る。

前記コアは、第１方向に流れる前記第１流体の流入口が設けられた第１流入側面、及び、前記第１流体の流出口が設けられた第１流出側面と、前記第１方向に交差する第２方向に流れる前記第２流体の流入口が設けられた第２流入側面、及び、前記第２流体の流出口が設けられた第２流出側面とを有し、前記コアは、前記第１流体が流れる流路と前記第２流体が流れる流路とがチューブプレートを介して交互に積層するプレートフィン型の単位コアを、前記第１及び第２方向に直交する積層方向に、複数、積層しかつ、互いに接合することにより構成されている。

そして、前記積層方向に隣り合う一対の前記単位コアは、その接合箇所における縁部を接合されており、前記第１流入側面及び前記第１流出側面における接合縁部は、接合部材を用いた機械的な接合によって互いに接合されていると共に、前記第２流入側面及び前記第２流出側面における接合縁部は、前記接合部材を用いずに、所定のシール性を確保するよう、冶金的接合又は接着剤接合によって接合されている。

ここで、「接合部材を用いた機械的な接合」とは、例えばボルト・ナットやリベットを含む締結部材を用いて接合を行うこと、また、クリップやクランプを含む挟持部材を用いて接合を行うことをそれぞれ含む。

これに対し、「冶金的接合」とは、例えば溶接及び摩擦攪拌接合等を含む。また、「接着剤接合」とは、接合面同士の間に接着剤を介在させることによって、両接合面同士を互いに接着（つまり、接合）することを含む。

冶金的接合及び接着剤接合は共に、単位コアにおける接合面同士の隙間を埋めて、後述するように、第２流入側面及び第２流出側面においてシール性を確保することが可能である。これに対し、機械的接合は、単位コアにおける接合面同士の隙間を完全に埋めることができず、第１流入側面及び第１流出側面においてはシール性を確保することはできない。

前記の構成によると、第１流体と第２流体との間で熱交換を行うコアは、プレートフィン型の複数の単位コアを積層方向に積層しかつ、互いに接合することによって構成されている。このように複数の単位コアを接合することにより、１つのコアを構成することは、大型のコアを製造する上で有効である。

前記のコアは、第１流体と第２流体とが交差して流れ、第１流体が流入及び流出する第１流入側面及び第１流出側面は第１方向に沿って位置し、第２流体が流入及び流出する第２流入側面及び第２流出側面は第２方向に沿って位置する。そうして、積層方向に隣り合う単位コア同士を接合する接合箇所においては、その縁部が接合されているものの、第１流入側面及び第１流出側面における接合縁部は、接合部材を用いた機械的な接合によって互いに接合されている。その一方で、第２流入側面及び第２流出側面における接合縁部は、接合部材を用いずに、所定のシール性を確保するよう、冶金的接合又は接着剤接合によって接合されている。

こうして、接合箇所における全ての接合縁部を溶接する場合と比較して、少なくとも一部の接合縁部については溶接を行わないため、溶接箇所は少なくなる。このことによって、溶接後のコアに熱ひずみが生じることが抑制される。その結果、歪み取りの工程を省略又は簡略化して、製造効率が高まる。

その一方で、第２流体が流入する流入口が設けられた第２流入側面、及び、第２流体が流出する流出口が設けられた第２流出側面においては、接合縁部を冶金的接合又は接着剤接合とすることにより、所定のシール性が確保されている。これにより、第２流体が第２流入側面及び第２流出側面から漏れてしまうことは勿論のこと、第１流体が、第２流入側面及び第２流出側面を通じて第１流体の流路側に進入することが防止される。その結果、機械的接合を行う第１流入側面及び第１流出側面においては、シール性を確保することができないものの、第１流体及び第２流体が混合してしまうことが、確実に回避される。

尚、コアに取り付けられるヘッダタンク又はダクトは、第１流体が流入及び流出する第１流入側面及び第１流出側面（つまり、所定のシール性が確保されていない側面）に取り付けてもよいし、第２流体が流入及び流出する第２流入側面及び第２流出側面（つまり、所定のシール性が確保されている側面）に取り付けてもよい。また、第１流入側面及び第１流出側面、並びに、第２流入側面及び第２流出側面の全てに、ヘッダタンク又はダクトを取り付けてもよい。

前記コアは、直方体形状を有しており、前記第１流入側面及び前記第１流出側面における前記接合縁部の長さは、前記第２流入側面及び前記第２流出側面における前記接合縁部の長さよりも長く設定されている、としてもよい。

こうすることで、機械的接合を行う第１流入側面及び第１流出側面における接合縁部の長さが相対的に長くなり、冶金的接合又は接着剤接合を行う第２流入側面及び第２流出側面における接合縁部の長さが相対的に短くなる。つまり、所定のシール性を確保すべき接合箇所の長さが短くなるため、コアの製造が容易化する。また、第２流入側面及び第２流出側面における接合縁部を溶接する場合には、コアにおいて溶接を行う箇所の長さが短くなるため、溶接後の熱ひずみが抑制される。これは、前述したようにコアの製造効率を高める上で有利になる。

前記各単位コアにおいて、前記第１流入側面及び前記第１流出側面における前記接合縁部には、当該側面から外方に突出する突出部が設けられており、前記接合部材は、前記積層方向に隣り合う前記突出部同士を機械的に接合している、としてもよい。

コアの側面から突出する突出部同士を、接合部材によって機械的に接合する、つまり、突出部同士をボルト・ナットやリベットで締結したり、突出部同士をクリップやクランプによって挟持したりするため、その接合を、必要な強度でかつ簡略に行うことが可能になる。突出部は、単位コアを接合するためのフランジとして機能する。

また、突出部は、コアの側面から外方に突出して設けられているため、この突出部の突出端が地面に接するような姿勢で単位コアを置いたときに、第１流入口又は第１流出口が設けられている第１流入側面又は第１流出側面はそれぞれ、地面から離れて位置することになる。つまり、各単位コアにおける突出部を脚として利用することが可能であり、例えば単位コア同士を接合する際に、各単位コアを、突出部の突出端が地面に接するような姿勢で水平に並べて配置した上で、隣り合う単位コア同士を、機械的接合、及び、冶金的接合又は接着剤接合によって接合することが可能になる。また、そうして作成したコアを搬送等する際にも、各単位コアにおける突出部を脚として利用することが可能になる。このことは、第１流入側面及び第１流出側面が、熱交換器の製造から、当該熱交換器の設置までの間（つまり、熱交換器の搬送を含む）に、地面に直接触れることを回避して、第１流入口及び第１流出口が変形してしまうことを抑制する上で有効である。特にプレートフィン型の単位コアにおいて流路内にコルゲートフィンが配設される場合には、当該コルゲートフィンが、第１流入口及び第１流出口において露出することになるものの、前述の通り第１流入側面及び第１流出側面が地面に直接触れないため、コルゲートフィンの損傷や変形も抑制される。

前記接合部材によって接合される前記突出部と前記突出部との間には、前記コアの前記積層方向の全長を調整するためのスペーサが介在している、としてもよい。

複数の単位コアを接合することによってコアを作成する構成においては、各単位コアの寸法精度等により、コアの全長が所望の長さよりも短くなる場合がある。特にろう付けによって作成される単位コアは、その積層方向についての寸法精度が相対的に低い。そのため、前記の構成のように、複数の単位コアを接合する際に、突出部と突出部との間にスペーサを介在させることによって、コアの積層方向の全長を調整することが好ましい。機械的に接合される突出部と突出部との間にスペーサを介在させることによって、コアの全長の調整を容易に実現することが可能になる。

ここに開示する技術は、前記の熱交換器のコアを製造する方法に係る。この製造方法は、プレートフィン型の前記単位コアを作成するステップと、複数の前記単位コアを前記積層方向に並べて互いに接合することにより、前記コアを作成するステップと、を備えている。

そして、前記コアを作成するステップは、隣り合う前記単位コア同士の、前記第１流入側面及び前記第１流出側面における前記接合縁部を、前記接合部材を用いて機械的に接合するステップと、前記機械的な接合をするステップの前、又は、後に、隣り合う前記単位コア同士の、前記第２流入側面及び前記第２流出側面における前記接合縁部を、所定のシール性を確保するよう、冶金的接合又は接着剤接合によって接合するステップと、を含んでいる。

この構成によると、前述の通り、複数の単位コアを接合する際に、溶接箇所が少なくなる、又は、無くなるため、熱交換器コア、特に大型の熱交換器コアの製造効率が高まる。

前記コアを作成するステップは、前記単位コア同士を接合する前に、当該単位コアと単位コアとの間に、前記コアの前記積層方向の全長を調整するためのスペーサを介在させるステップをさらに含んでいる、としてもよい。

こうすることで、複数の単位コアを接合することによって、１つのコアを作成する際に、そのコアの積層方向の全長を、所望の長さに、容易かつ正確に調整することが可能になる。

以上説明したように、前記の熱交換器及び熱交換器コアの製造方法によると、プレートフィン型の複数の単位コアを互いに接合することによってコアを構成する上で、コアが有する第１流入側面及び第１流出側面における接合縁部は、接合部材を用いた機械的な接合によって互いに接合する一方、第２流入側面及び第２流出側面における接合縁部は、接合部材を用いずに、所定のシール性を確保するよう、冶金的接合又は接着剤接合によって接合するため、溶接箇所を少なく、又は、無くして、製造効率が高まると共に、コアにおいて第１流体及び第２流体が混合してしまうことは確実に回避することができる。

実施形態に係る熱交換器の全体を概略的に示す斜視図と、単位コア同士の接合部分を拡大して示す斜視図である。 コアの側面図である。 コアの平面図である。 熱交換器の製造手順を示す図である。 （ａ）（ｂ）コアの突出部の変形例を示す平面図である。 （ａ）（ｂ）クリップを利用した単位コアの接合構造を説明する概念図である。

以下、熱交換器の実施形態について、図面を参照しながら説明する。ここで説明する熱交換器は例示である。図１は、熱交換器１００の全体構成を示す斜視図である。この熱交換器１００は、例えば冷却対象の流体（つまり、第２流体）を、空気（つまり、第１流体）によって冷却するように構成される。熱交換器１００は、コア１と、コア１に取り付けられる流入側及び流出側のヘッダタンク２１、２２と、を備えて構成されている。冷却対象流体は、流入側のヘッダタンク２１を介してコア１内に流入し、流出側のヘッダタンク２２を介してコア１外に流出する。一方、空気は、ヘッダタンクを介さずに、図１における紙面左手前から右奥に向かうＹ方向にコア１を通過する。コア１は、直交流型である。

この熱交換器１００のコア１は、図１におけるＺ方向（後述する積層方向に対応）に長い大型のコア１であると共に、Ｘ方向の幅が、Ｙ方向の奥行きに比べて長く設定された、全体として直方体形状を有している。このコア１はまた、図１に一点鎖線で示すように、複数の（図１の例では３個の）単位コア１０をＺ方向に積み重ねて、隣り合う単位コア１０同士を互いに接合することによって構成されている（図４も参照）。尚、以下において、複数の単位コアを区別する場合は、符号１０_−１、１０_−２、１０_−３を付し、複数の単位コアを区別しない場合は、符号１０を付す。

単位コア１０は、図１に拡大して示すように、第１流体が流れる流路と第２流体が流れる流路とを、チューブプレート１９を介して交互にかつ、Ｚ方向に積層したプレートフィン型に構成されている。

単位コア１０において、空気の流入口１３１は、単位コア１０（及びコア１）におけるＹ方向手前の側面（つまり、第１流入側面１１１）に開口していると共に、図示されない空気の流出口は、単位コア１０（及びコア１）におけるＹ方向奥の側面（つまり、第１流出側面１１２）に開口している。空気がＹ方向（つまり、第１方向）に流れる流路内には、コルゲートフィン１３２が配設されており、コルゲートフィン１３２の端部は、流入口１３１及び流出口を通じて、第１流入側面１１１及び第１流出側面１１２において、単位コア１０の外部に露出している。

これに対し、単位コア１０において、冷却対象流体の流入口１４１は、単位コア１０（及びコア１）におけるＸ方向手前の側面（つまり、第２流入側面１２１）に開口していると共に、図示されない冷却対象流体の流出口は、単位コア１０（及びコア１）におけるＸ方向奥の側面（つまり、第２流出側面１２２）に開口している。冷却対象流体がＸ方向（つまり、第２方向）に流れる流路内にもまた、コルゲートフィン１４２が配設されており、コルゲートフィン１４２の端部は、流入口１４１及び流出口を通じて、第２流入側面１２１及び第２流出側面１２２において、単位コア１０の外部に露出している。

尚、空気が流れる流路及び冷却対象流体が流れる流路内に配設するコルゲートフィン１３２、１４２の種類については特に限定はなく、任意の種類のコルゲートフィンを適宜採用することが可能である。また、図１における符号１６１は、空気が流れる流路を区画するサイドバーであり、符号１６２は、冷却対象流体が流れる流路を区画するサイドバーである。さらに、図１における符号１８は、単位コア１０の上面又は下面に配設されかつ、図例では空気が流れる流路を区画するサイドプレートである。

各単位コア１０におけるサイドプレート１８は、単位コア１０同士を接合する接合面として機能する。この概略矩形平板のサイドプレート１８を構成する４つの辺（つまり、縁部）の内、第２流入側面１２１及び第２流出側面１２２に対応する２辺は、溶接によって積層方向に隣り合う単位コア１０同士を接合するのに対し、第１流入側面１１１及び第１流出側面１１２に対応する２辺は、ボルト・ナット１５によって積層方向に隣り合う単位コア１０同士を接合する。

つまり、図１に拡大して示すように、第２流入側面１２１及び第２流出側面１２２における縁部において、Ｚ方向に隣り合う単位コア１０のサイドプレート１８とサイドプレート１８とは、図例では、後述する金属製スペーサ１７４をその間に介在させた状態で積層しており、サイドプレート１８とスペーサ１７４、及び、スペーサ１７４とサイドプレート１８とが、それぞれ溶接されている。これにより、コア１における第２流入側面１２１及び第２流出側面１２２については、接合箇所に隙間が無く、所定のシール性が確保されている。尚、金属製スペーサ１７４は省略される場合もあり、その場合は、単位コア１０のサイドプレート１８とサイドプレート１８とが直接、溶接されることになる。

これに対し、サイドプレート１８において、第１流入側面１１１及び第１流出側面１１２に対応する縁部には、図１〜３に示すように、その第１流入側面１１１及び第１流出側面１１２から外方に突出する突出部１８１が設けられている。突出部１８１は、図３に示すように、単位コア１０におけるＸ方向の両端部を除く箇所において、Ｘ方向に連続して設けられている。単位コア１０をＺ方向に積み重ねたときには、隣り合う単位コア１０の突出部１８１同士が、積層方向に相対する。ボルト・ナット１５は、Ｘ方向に所定間隔を空けて、この突出部１８１同士の複数箇所を締結している。つまり、この突出部１８１は、ボルト・ナット１５を締結するための、フランジとして機能し、こうすることで、単位コア１０同士を、ボルト・ナット１５によって、必要な強度でかつ容易に接合することが可能になる。尚、図例では、突出部１８１と突出部１８１との間に、後述するスペーサ１７１を介設しており、ボルト・ナット１５は、突出部１８１、スペーサ１７１及び突出部１８１の３つを共締めしている。

こうして、このコア１においては、溶接と、ボルト・ナット１５による機械的接合とを組み合わせて、単位コア１０同士を互いに接合している。

ここで、図１〜３に示す符号１７１、１７４は、単位コア１０同士の間に介設するスペーサであり、このスペーサ１７１、１７４は、例えば図２に示すように、複数の単位コア１０を接合して構成されるコア１の全長Ｌが、予め設定した長さとなるように調整するためのものである。スペーサは、図３に示すように、突出部１８１同士の間に位置する第１スペーサ１７１と、単位コア１０における第２流入側面１２１付近、及び、第２流出側面１２２付近において単位コア１０同士の間に位置する第２スペーサ１７４と、を含んでいる。この内、第１スペーサ１７１は、突出部１８１の形状に対応するように、Ｘ方向に延びる帯形状を有している。また、第２スペーサ１７４は、単位コア１０の形状に対応するように、平面視で矩形状を有している。尚、第１スペーサ１７１及び第２スペーサ１７４の形状は、図例に限定されるものではなく、適宜の形状を採用することが可能である。例えば、第１スペーサ１７１は、突出部１８１のＸ方向の全域に亘って連続する形状としなくても、Ｘ方向について、複数個に分割してもよい（このことについては後述する）。

次に、図４を参照しながら、前記の熱交換器１００の製造手順について説明する。先ず、最初のステップＰ１では、単位コア１０を作成する。単位コア１０は、プレートフィン型のコアを作成する通常の手順に従って作成することが可能である。具体的には、チューブプレート１９、コルゲートフィン１３２、１４２、サイドバー１６１、１６２、及び突出部１８１付きのサイドプレート１８をそれぞれ用意し、これらの部材を所定の順番で順次積層した上で、ろう付けにより互いに一体化する。このことによって、プレートフィン型の単位コア１０を作成することが可能である。ここで、突出部１８１は、前述の通り、サイドプレート１８におけるＸ方向の両端部を除く箇所に設けられているため、図３においては左側にのみ仮想的に示すように、各部材を積層するときに（つまり、図３においては紙面に直交する方向に各部材を積層するときに）、各部材の位置決めを行う位置決め部材２０を、単位コア１０における４つの隅部それぞれに配置することが可能になる。これは、各部材の位置決め精度の向上と共に、その作業性を向上させる。

こうして単位コア１０を作成すれば、単位コア１０を複数個並べて配置する。このときに、図２に例示するように、各単位コア１０の突出部１８１の突出端が、地面Ｇに接するような向きで各単位コア１０を置くことにより、第１流入側面１１１又は第１流出側面１１２は、地面に対し非接触となる。これにより、第１流入側面１１１に開口する空気の流入口１３１や、その流入口１３１を通じて露出するコルゲートフィン１３２、及び、第１流出側面１１２に開口する空気の流出口や、その流出口を通じて露出するコルゲートフィン１３２が損傷したり、変形したりすることを、効果的に抑制する。つまり、各単位コア１０の突出部１８１は、ボルト・ナット１５を締結するフランジとしての機能の他に、コア１の製造時には、単位コア１０及びコア１を支持する脚としても機能する。

そして、単位コア１０を複数個並べて配置した後、コア１の全長Ｌが所望の長さとなるように、必要に応じて、隣り合う単位コア１０と単位コア１０との間にスペーサ１７１、１７４を介設する。ろう付けによって作成する単位コア１０は、その積層方向の寸法精度が比較的低い。そのため、単位コア１０と単位コア１０との間にスペーサ１７１、１７４を介設することを前提に、各単位コア１０の長さＬ_１、Ｌ_２、Ｌ_３を短めに作成した上で、単位コア１０と単位コア１０との間に、適宜の厚みｔのスペーサ１７１、１７４を介設することによって、コア１の全長Ｌを調整してもよい。こうすることで、コア１の全長Ｌを、所望の長さに、正確にかつ、容易に調整することが可能になる。

必要に応じてスペーサ１７１、１７４を介設した後に、隣り合う単位コア１０同士を互いに接合する（図４のステップＰ２参照）。つまり、第１流入側面１１１及び第１流出側面１１２における接合縁部については、前述の通り、突出部１８１同士をボルト・ナット１５により互いに締結する。第１流入側面１１１及び第１流出側面１１２における接合縁部の長さ（つまり、単位コア１０（及びコア１）におけるＸ方向の長さ）は比較的長いものの、突出部１８１における所定の複数箇所だけを、ボルト・ナット１５により互いに締結するため、その接合を容易かつ短時間で完了することが可能である。

また、第２流入側面１２１及び第２流出側面１２２における接合縁部については、前述の通り、サイドプレート１８同士（スペーサ１７１、１７４を介設していない場合）、又は、サイドプレート１８とスペーサ１７４及びスペーサ１７４及びサイドプレート１８（スペーサ１７１、１７４を介設している場合）を溶接する。第２流入側面１２１及び第２流出側面１２２における接合縁部の長さ（つまり、単位コア１０（及びコア１）におけるＹ方向の長さ）は比較的短いため、溶接によるコア１の熱ひずみを抑制する上で有利になる。

尚、第１流入側面１１１及び第１流出側面１１２についてのボルト・ナット１５による締結は、第２流入側面１２１及び第２流出側面１２２における溶接の前に行ってもよい。逆に、第１流入側面１１１及び第１流出側面１１２についてのボルト・ナット１５による締結は、第２流入側面１２１及び第２流出側面１２２における溶接の後に行ってもよい。また、図２に示すように、単位コア１０の突出部１８１を脚として地面に載置した場合、単位コア１０の下側に位置する突出部１８１同士を、ボルト・ナット１５によって締結することは、作業スペースが狭くて作業性が悪い。そのため、第１流入側面１１１及び第１流出側面１１２の内、単位コア１０の上側に位置する突出部１８１同士を、ボルト・ナット１５によって締結すると共に、単位コア１０の側方に位置する第２流入側面１２１及び第２流出側面１２２における溶接を行い、その後、サイドプレート１８における３辺を接合したコア１の上下をひっくり返した上で、単位コア１０の上側に位置することになった突出部１８１同士を、ボルト・ナット１５によって締結するようにしてもよい。

こうして、ボルト・ナット１５による機械的接合と、溶接による冶金的接合とによって、複数の単位コア１０同士を互いに接合してコア１を作成すれば、図４のステップＰ３に示すように、コア１に対し、ヘッダタンク２１、２２を始めとする各種の部品を、例えば溶接によって取り付ける。ここで、前述の通り、突出部１８１は、コア１におけるＸ方向の両端部を除く箇所に設けられているため、図３の右側に示すように、コア１の第２流入側面１２１及び第２流出側面１２２にヘッダタンク２１、２２を取り付けるときには、ヘッダタンク２１、２２と突出部１８１との間に凹みが形成され、この凹みを通じて、コア１とヘッダタンク２１、２２との溶接が可能になる（図３の矢印参照）。

尚、図示は省略するが、コア１に対しては、ヘッダタンク２１、２２の代わりに、ダクトが取り付けられる場合もある。また、コア１における第１流入側面１１１及び第１流出側面１１２にヘッダタンク又はダクトを取り付けるようにしてもよい。さらに、コア１における、第１流入側面１１１及び第１流出側面１１２、並びに、第２流入側面１２１及び第２流出側面１２２のそれぞれに、ヘッダタンク及び／又はダクトを取り付けてもよい。

このように前記の構成の熱交換器１００は、ろう付けによって作成したプレートフィン型の単位コア１０を、複数個、互いに積層しかつ、接合することによって、大型のコア１を構成している。そして、その単位コア１０同士の接合は、単位コア１０のサイドプレート１８の全ての縁部を溶接するのではなく、冷却対象流体が流入及び流出する第２流入側面１２１及び第２流出側面１２２における縁部のみ溶接を行い、空気が流入及び流出する第１流入側面１１１及び第１流出側面１１２における縁部は、ボルト・ナット１５によって機械的に接合している。これにより、熱交換器１００のコア１において冷却対象流体と空気とが混ざり合うことを回避しつつ、溶接箇所を少なくすることが可能になる。これは、溶接に起因するコア１の熱ひずみを抑制する上で有利になる。特に、前記の構成では、溶接箇所は、単位コア１０において相対的に短い辺に相当する第２流入側面１２１及び第２流出側面１２２の縁部であるため、熱ひずみをさらに抑制し得る。尚、前記とは逆に、単位コア１０において相対的に長い辺に相当する第１流入側面１１１及び第１流出側面１１２における縁部を溶接し、単位コア１０において相対的に短い辺に相当する第２流入側面１２１及び第２流出側面１２２における縁部を機械的に接合してもよい。

機械的接合を行う第１流入側面１１１及び第１流出側面１１２における縁部には、突出部１８１を設けることによって、単位コア１０同士の接合を、ボルト・ナット１５によって適切に行うことが可能になる。突出部１８１は、前述の通り、コア１を作成するときには、脚として利用することが可能であり、コア１における第１流体の流入口１３１及び流出口、並びに、その流入口１３１及び流出口において露出するコルゲートフィン１３２の破損や変形を防止する上で有効である。また、突出部１８１は、コア１の作成時に限らず、作成した熱交換器１００を搬送する際にも、脚として利用可能である。つまり、突出部１８１は、熱交換器１００を製造した後、その熱交換器１００を設置するまでの間の搬送等を含めた物流時において、コア１における第１流体の流入口１３１及び流出口、並びに、コルゲートフィン１３２の破損や変形を防止する上で有効である。

尚、突出部１８１の形状は、図３に示すように、Ｘ方向に連続する形状にすることには限定されない。例えば図５（ａ）に示すように、突出部１８２を、Ｘ方向に分割し、その各突出部１８２における複数箇所（図例では２箇所）をボルト・ナット１５によって締結するようにしてもよい。また、図５（ｂ）に示すように、突出部１８３を、Ｘ方向にさらに分割し、その各突出部１８３を１つのボルト・ナット１５によって締結するようにしてもよい。また、図３及び図５（ａ）（ｂ）に示すように、突出部１８１、１８２、１８３の間に配置される第１スペーサ１７１、１７２、１７３の形状は、突出部１８１、１８２、１８３の形状に対応して適宜、設定すればよいが、第１スペーサ１７１、１７２、１７３の形状と、突出部１８１、１８２、１８３の形状とを、対応させる必要性はない。例えば図３に示す突出部１８１に対して、図５（ａ）又は図５（ｂ）に示すように相対的に長さの短いスペーサ１７２、１７３を組み合わせてもよい。また、図５（ａ）に示す突出部１８２に対し、図５（ｂ）に示す、それよりも長さの短いスペーサ１７３を組み合わせてもよい。

前述の通り、第２流入側面１２１及び第２流出側面１２２における縁部を溶接すると共に、第１流入側面１１１及び第１流出側面１１２における縁部をボルト・ナット１５によって締結して、コア１及び熱交換器１００を製造した後、当該熱交換器１００を設置して使用する際には、ボルト・ナット１５を取り外すことも可能である。つまり、単位コア１０同士の溶接と、ヘッダタンク２１、２２の溶接とによって、単位コア１０同士を強固に接合することが可能であれば、熱交換器１００を設置した後には、ボルト・ナット１５による締結は不要になる場合もあり得る。

さらに、前記の構成では、突出部１８１同士を、ボルト・ナット１５を利用して締結しているが、ボルト・ナット１５に代えて、図示は省略するが、リベットを用いてもよい。リベットは、ボルト・ナット１５と同様に、突出部１８１同士を、積層方向に締結することが可能である。

また、例えば図６に概念的に示すようなクリップ３を利用して、突出部１８１同士を締結してもよい。つまり、図６（ａ）における上側は、クリップ３を取り付ける前の状態を示し、図６（ａ）における下側は、クリップ３を取り付けた後の状態を示している。このようなクリップ３を利用することは、単位コア１０同士の接合を、より簡略化して、接合に要する時間をさらに短縮することが可能になる。

また、こうしたクリップ３を利用する構成においては、前述したように、コア１の外方に突出する突出部１８１を設けなくても、図６（ｂ）に示すように、各単位コア１０のけるサイドプレート１８付近に凹部１０１を設け、同図の下側に示すように、クリップ３をその凹部１０１内に挿入するようにして、単位コア１０同士を接合することも可能である。こうした構成は、コア１の側方に突出する部分を無くし、第１流入側面１１１及び第１流出側面１１２をそれぞれ面一にすることを可能にする。

尚、クリップ３に代えて、図示は省略するが、いわゆるシャコ万力のようなクランプ部材を利用して、突出部１８１同士を挟持することも可能である。

また、第２流入側面１２１及び第２流出側面１２２においては、溶接によって単位コア１０を接合する代わりに、例えば摩擦攪拌接合によって単位コア１０を接合するようにしてもよい。こうすることによって、所定のシール性を確保しつつ、単位コア１０同士を接合することが可能になる。

さらに、溶接を行う代わりに、単位コア１０のサイドプレート１８の縁部とサイドプレート１８の縁部との間（スペーサ１７４が介設しているときには、サイドプレート１８とスペーサ１７４との間、及び、スペーサ１７４とサイドプレート１８との間）を、接着剤によって接合してもよい。その場合、接着剤が、サイドプレート１８とサイドプレート１８との隙間を埋めて、所定のシール性が確保されることが望ましい。

１ コア
１０ 単位コア
１００ 熱交換器
１１１ 第１流入側面
１１２ 第１流出側面
１２１ 第２流入側面
１２２ 第２流出側面
１５ ボルト・ナット（接合部材）
１７１ スペーサ
１７２ スペーサ
１７３ スペーサ
１７４ スペーサ
１８ サイドプレート（接合箇所）
１８１ 突出部
１９ チューブプレート
２１ ヘッダタンク
２２ ヘッダタンク
３ クリップ（接合部材）

Claims (6)

1. 第１流体と第２流体との間での熱交換を行うと共に、前記第１及び第２流体の少なくとも一方の流体用ヘッダタンク又はダクトが取り付けられるコアを備えた熱交換器であって、
   前記コアは、第１方向に流れる前記第１流体の流入口が設けられた第１流入側面、及び、前記第１流体の流出口が設けられた第１流出側面と、前記第１方向に交差する第２方向に流れる前記第２流体の流入口が設けられた第２流入側面、及び、前記第２流体の流出口が設けられた第２流出側面とを有し、
   前記コアは、前記第１流体が流れる流路と前記第２流体が流れる流路とがチューブプレートを介して交互に積層するプレートフィン型の単位コアを、前記第１及び第２方向に直交する積層方向に、複数、積層しかつ、互いに接合することにより構成され、
   前記積層方向に隣り合う一対の前記単位コアは、その接合箇所における縁部を接合されており、
   前記第１流入側面及び前記第１流出側面における接合縁部は、接合部材を用いた機械的な接合によって互いに接合されていると共に、前記第２流入側面及び前記第２流出側面における接合縁部は、前記接合部材を用いずに、所定のシール性を確保するよう、冶金的接合又は接着剤接合によって接合されている熱交換器。
2. 請求項１に記載の熱交換器において、
   前記コアは、直方体形状を有しており、
   前記第１流入側面及び前記第１流出側面における前記接合縁部の長さは、前記第２流入側面及び前記第２流出側面における前記接合縁部の長さよりも長く設定されている熱交換器。
3. 請求項１又は２に記載の熱交換器において、
   前記各単位コアにおいて、前記第１流入側面及び前記第１流出側面における前記接合縁部には、当該側面から外方に突出する突出部が設けられており、
   前記接合部材は、前記積層方向に隣り合う前記突出部同士を機械的に接合している熱交換器。
4. 請求項３に記載の熱交換器において、
   前記接合部材によって接合される前記突出部と前記突出部との間には、前記コアの前記積層方向の全長を調整するためのスペーサが介在している熱交換器。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱交換器のコアを製造する方法であって、
   プレートフィン型の前記単位コアを作成するステップと、
   複数の前記単位コアを前記積層方向に並べて互いに接合することにより、前記コアを作成するステップと、を備え、
   前記コアを作成するステップは、
   隣り合う前記単位コア同士の、前記第１流入側面及び前記第１流出側面における前記接合縁部を、前記接合部材を用いて機械的に接合するステップと、
   前記機械的な接合をするステップの前、又は、後に、隣り合う前記単位コア同士の、前記第２流入側面及び前記第２流出側面における前記接合縁部を、所定のシール性を確保するよう、冶金的接合又は接着剤接合によって接合するステップと、を含んでいる熱交換器コアの製造方法。
6. 請求項５に記載の熱交換器コアの製造方法において、
   前記コアを作成するステップは、前記単位コア同士を接合する前に、当該単位コアと単位コアとの間に、前記コアの前記積層方向の全長を調整するためのスペーサを介在させるステップをさらに含んでいる熱交換器コアの製造方法。

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