JP2005288521A - 拡散接合用治具およびこれを用いた拡散接合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 加熱処理時に、熱交換器コアに対して生じる加圧方向を複数発生させ、接合方向の異なる熱交換器コアとタンク部同士を一体として接合可能とする。
【解決手段】 多数の通路溝１０ａを有するプレート１０が複数積層された熱交換器コア２を挟持する一対の挟持部材３、４と、この挟持部材３、４の間隔を一定距離以内に拘束する拘束部材５と、拘束部材５によって拘束される範囲Ｌ１に、熱交換器コア２および挟持部材３、４とともに介在され、拘束範囲Ｌ１から取り外し可能なスペース形成部材６とを有する拡散接合用治具１において、熱交換器コア２に熱処理が施される際の主加圧方向Ｚに加えて、当該主加圧方向Ｚに対して直交する副加圧方向Ｘにも加圧可能な補助治具９を設け、この補助治具９に熱交換器コア２とタンク部１１とをセットする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、被接合部材内の金属と金属とを拡散接合する際に使用される拡散接合用治具およびこれを用いた拡散接合方法に関する。

従来の拡散接合用治具としては、例えば図６に示すようなものがある。すなわち、被接合部材を拡散接合する拡散接合用治具６０は、複数の金属部材が積層されてなる第１の被接合部材としての熱交換器コア６１を挟持する上下一対の挟持部材６２、６３と、この一対の挟持部材６２、６３間の間隔を一定距離以内に拘束する拘束部材６４と、この拘束部材６４によって拘束される範囲Ｌに熱交換器コア６１および一対の挟持部材６２、６３とともに介在され、且つ、介在位置より取り外し自在に設けられたスペース形成部材としてのスペーサ６５とを備えている。そして、これらの構成部品は、全てカーボン材質で形成されている。

上方および下方の挟持部材６２、６３は、偏平直方体のグラファイト板６２ａ、６３ａにて形成され、このグラファイト板６２ａ、６３ａの４隅にはボルト挿通孔（図示せず）が形成されている。また、これら挟持部材６２、６３は、それぞれグラファイト板６２ａの上面側、およびグラファイト板６３ａの下面側にカーボンコンポジット板６２ｂ、６３ｂが積層されて構成され、これらカーボンコンポジット板６２ｂ、６３ｂの４隅にも、前記グラファイト板６２ａ、６３ａと同様にそれぞれボルト挿通孔（図示せず）が形成されている。カーボンコンポジット板６２ｂ、６３ｂは、カーボンコンポジット材（炭素繊維積層材）の繊維に直交する方向を上下方向（挟持方向）とされている。

また、上下位置のグラファイト板６２ａ、６３ａと熱交換器コア６１との間には、反応防止のためにアルミナ塗布などが施されている。

拘束部材６４は、一対の挟持部材６２、６３間に挿通された４本の連結ボルト６６と、この各連結ボルト６６の各挟持部材６２、６３より上下外側に突出した部分にそれぞれ螺入されたナット６７とから構成されている。各連結ボルト６６は、一対の挟持部材６２、６３のボルト挿通孔（図示せず）にそれぞれ挿入されることによって一対の挟持部材６２、６３間に挿通されている。各連結ボルト６６は、カーボンコンポジット材（炭素繊維積層材）にて形成され、その繊維に平行な方向をロッド軸方向とされている。

ナット６７は、カーボンコンポジット材（炭素繊維積層材）にて形成され、連結ボルト６６の各箇所にそれぞれ複数個（例えば、この場合、３個）ずつが重ねて螺入されている。この拘束部材６４では、連結ボルト６６の上方位置に螺入された３個のナット６７の最下面と連結ボルト６６の下方位置に螺入された３個のナット６７の最上面との間が拘束範囲Ｌとされる。

スペーサ６５は、ステンレスなどの金属板にて形成され、所定の厚さの平板をＣ字状に形成したものである。このスペーサ６５は、ボルト６６から側方へ容易に取り外すことができるようになっている。そして、スペーサ６５は、４本の連結ボルト６６にそれぞれ支持され、上方位置のナット６７とカーボンコンポジット板６２ｂとの間に介在されている。４箇所のスペーサ６５は、拘束状態にあっても各連結ボルト６６の介在位置より取り外し可能に設けられている。

このように、この拡散接合用治具６０では、これらカーボンコンポジット板６２ｂ、６３ｂ、連結ボルト６６およびナット６７の各部品が、それぞれ被接合部材としての熱交換器コア６１に較べて熱膨張係数の小さいカーボンコンポジット材（炭素繊維積層材）にて形成されている。

次に、この拡散接合用治具６０を用いた拡散接合処理について説明する。まず、上下一対の挟持部材６２、６３の間、詳しくはグラファイト板６２ａ、６３ａの間に熱交換器コア６１を配置し、図６中のポイントＡ（破線で記す）を拡大した図７（ａ）に示すように、ナット６７を締結方向に回転することによって一対の挟持部材６２、６３をスペーサ６５を介在させた状態で所定寸法に拘束する。この拘束により、一対の挟持部材６２、６３が熱交換器コア６１を挟持する。

その後、スペーサ６５の取り外しが可能な程度の荷重で挟持部材６２を押圧し、４箇所のスペーサ６５を各連結ボルト６６の介在位置より取り外す。そして、図７（ｂ）に示すように、スペーサ６５を取り外した状態で熱交換器コア６１を組み付けた拡散接合用治具６０を図示省略する真空炉内に収容する。

次に、真空炉内を真空雰囲気下として、例えば１０００℃以上に加熱し、拡散接合処理を実行する。すると、拡散接合用治具６０に比較して熱膨張係数の大きい熱交換器コア６１が熱膨張することから、熱交換器コア６１に前記スペーサ６５による隙間分の熱応力による加圧力が作用し、熱交換器コア６１の隣接するプレート１００間が拡散接合される。

このように、拡散接合用治具６０を用いた拡散接合処理においては、熱交換器コア６１の両側に配置した一対の挟持部材６２、６３を、スペーサ６５を介在した状態で拘束部材６４によって拘束し、拘束後にスペーサ６５を取り外して、拘束部材６４による拘束範囲Ｌにスペーサ６５の厚さ分の隙間Ｓを持たせた状態のまま加熱処理を行うため、加熱処理時に熱交換器コア６１に対し過剰な熱応力が作用するのを防止するようになっている。

つまり、スペーサ６５の厚さ分に相当する隙間Ｓの程度に応じて、加熱処理時における熱交換器コア６１への加圧力を可変（調整）することができる。

ここで、熱交換器コア６１は、図８（ａ）、（ｂ）に詳しく示すように、多数の通路溝１００ａが平行に配置された複数のプレート１００から形成され、複数のプレート１００は上下方向に配置される通路溝１００ａが交互に直交方向に配列される方向に積層されている。各プレート１００は例えばステンレス製（ＳＵＳ４３０等）の金属にて形成されており、上方のプレート１００の下面と下方のプレート１００の通路溝１００ａの周縁部分とが接触された状態で積層されている。

そして、熱交換器コア６１は、図９に示すような熱交換器１０１のケース１０２内に収容される。この熱交換器１０１は、高温側流体の流入・流出を行う入口ダクト１０３、出口ダクト１０４と、これら入口ダクト１０３、出口ダクト１０４に対して略直交する方向に設けられ、低温側流体の流入・流出を行う入口タンク１０５、出口タンク１０６とを有し、熱交換器コア６１内を流通する低温側流体と、ケース１０２内を流通する高温側流体との間で熱交換するものである。

因みに、各種材料の熱膨張係数を説明すると、ＳＵＳ４３０のステンレス材（プレート１００）は、約１１×１０_−６／℃、グラファイト材（グラファイト板６２ａ、６３ａ）は約５×１０_−６／℃、カーボンコンポジット材の繊維に直交する方向（カーボンコンポジット板６２ｂ、６３ｂ）は、約５×１０_−６／℃、カーボンコンポジット材の繊維に平行な方向（連結ボルト６６）は、約０．２×１０_−６／℃である。

また、このような拡散接合処理によって製造される熱交換器としては、この他例えば特許文献１に開示されたプレート式熱交換器などがある。
特開２００３−２６２４８９号公報（第５頁、図１）

ところで、かかる従来の拡散接合用治具６０を用いる場合、熱交換器コア６１自体に前記入口タンク１０５および出口タンク１０６に対応したタンク部を第２の被接合部材として接合するには、例えば図１０に示すように、各プレート１１０の外周部に、拡散接合後にタンク部が形成されるようなタンク形成部１１１を予め設けておく方法や、図１１や図１２（ａ）に示すように、熱交換器コア６１をまず拡散接合させた後、プレス等の手法によって形成したタンク部１０７、１０８または１０９を溶接法あるいはろう付け法等の手法を用いて後付けする方法が考えられる。

しかしながら、前者の方法では、タンクが丸みを帯びたいわゆるＲ面を有する形状、つまり、前記拡散接合用治具６０における加圧方向に対し、異形形状となる形状などで形成される場合、このタンク形成部１１１に十分な加圧作用を施すことができず、この熱交換器コア６１の外周部にタンク部を形成することが困難となる問題がある。

また、後者の方法では、タンク部１０７、１０８の形状が前記Ｒ面を有する形状である場合にも対応できるとともに、タンク部１０９の形状が図１２（ｂ）に示すように、流通する流体のスムーズな流れを実現するべく、水平断面が変化する略四角錐等の形状からなる場合にも対応できるものの、熱交換器コア６１が極小型（いわゆる、マイクロチャンネルタイプ）のものである場合、溶接法では寸法が小さすぎて望まない部位まで溶かしてしまうおそれがあり、ろう付け法ではろう材が通路溝１００ａを塞いで潰してしまい、所定断面積の通路溝１００ａが確保できなくなってしまうことが懸念されている。

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あり、加熱処理時に被接合部材に対して生じる加圧方向を複数発生させ、接合方向の異なる被接合部材同士を一体に接合可能とし得る拡散接合用治具およびこれを用いた拡散接合方法を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、多数の通路溝を有するプレートが複数積層された熱交換器コアを挟持する一対の挟持部材と、この一対の挟持部材の間隔を一定距離以内に拘束する拘束部材と、前記拘束部材によって拘束される範囲に、前記熱交換器コアおよび前記一対の挟持部材と共に介在され、前記拘束範囲から取り外し可能なスペース形成部材とを有する拡散接合用治具において、前記熱交換器コアに熱処理が施される際の主加圧方向に加えて、当該主加圧方向に対して直交する副加圧方向にも加圧可能な補助治具を、前記一対の挟持部材の間に設け、前記補助治具に、前記熱交換器コアと、該熱交換器コアに取り付けられるタンク部とをセットすることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載の拡散接合用治具であって、前記熱処理時における前記補助治具の副加圧方向の歪み量を、主加圧方向の歪み量よりも大きくしたことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載された拡散接合用治具であって、前記副加圧方向の歪みによって、前記タンク部が潰されるのを防止するスペーサ部材を設け、前記スペーサ部材を、前記熱交換器コアと前記タンク部と共に前記補助治具にセットすることを特徴とする。

請求項４の発明は、多数の通路溝を有するプレートが複数積層された熱交換器コアと、この熱交換器コアに取り付けられるタンク部とを補助治具にセットし、前記補助治具を一対の挟持部材間に配置し、スペース形成部材を介在させた状態で拘束部材によって前記一対の挟持部材間を拘束した後、前記スペース形成部材を取り外して熱処理を施す拡散接合方法であって、前記熱処理時に、前記熱交換器コアに対しては主加圧方向に、前記タンク部に対しては主加圧方向と直交する副加圧方向にそれぞれ圧力を加えて拡散接合させることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項４記載の拡散接合方法であって、前記熱処理時における前記補助治具の副加圧方向の歪み量を、主加圧方向の歪み量よりも大きくしたことを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項４または請求項５に記載された拡散接合方法であって、前記副加圧方向の歪みによって前記タンク部が潰されるのを防止するスペーサ部材を設け、前記スペーサ部材を、前記熱交換器コアと前記タンク部と共に前記補助治具にセットすることを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項４記載の拡散接合方法であって、前記補助治具をカーボンコンポジット材とし、前記拘束部材を、前記一対の挟持部材間に挿通された連結ボルトと、この連結ボルトの各前記挟持部材より外側に突出した部分にそれぞれ螺入されたナットとで構成し、前記ナットを締結方向に螺入することによって前記拘束部材により、前記一対の挟持部材の間を拘束状態にすることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、熱交換器コアに対しては主加圧方向（熱交換器コアの積層方向）に熱応力に応じた面圧力（加圧力）が加えられ、タンク部に対しては副加圧方向（前記積層方向と直交する方向）に前記面圧力（加圧力）が加えられるため、熱交換器コアを構成する各プレート間における熱拡散接合、および、この熱交換器コアとタンク部との熱拡散接合を同時に行うことができる。

請求項２に記載の発明によれば、熱処理時における補助治具の副加圧方向の歪み量を、主加圧方向の歪み量よりも大きくしたことにより、主加圧方向（熱交換器コアの積層方向）への加圧開始前に、副加圧方向（前記積層方向と直交する方向）への加圧を開始することができる。また、本発明によれば、タンク部を接合する熱交換器コアのプレート端部の凹凸を極小となるように揃えることができる。

請求項３に記載の発明によれば、副加圧方向の歪み量をスペース部材によって規制することができるとともに、熱処理時に熱交換器コア及びタンク部が補助治具内で回転するのを防止できる。

請求項４に記載の発明によれば、熱交換器コアに対しては主加圧方向（熱交換器コアの積層方向）に熱応力に応じた面圧力（加圧力）が加えられ、タンク部に対しては副加圧方向（前記積層方向と直交する方向）に前記面圧力（加圧力）が加えられるため、熱交換器コア自体の熱拡散接合、および、この熱交換器コアとタンク部との熱拡散接合を同時に行うことができる。

請求項５に記載の発明によれば、熱処理時における補助治具の副加圧方向の歪み量を、主加圧方向の歪み量よりも大きくしたことにより、主加圧方向（熱交換器コアの積層方向）への加圧開始前に副加圧方向（前記積層方向と直交する方向）への加圧を開始することができる。また、本発明によれば、タンク部を接合する熱交換器コアのプレート端部の凹凸を極小となるように揃えることができる。

請求項６に記載の発明によれば、副加圧方向の歪み量をスペース部材によって規制することができるとともに、熱処理時に熱交換器コア及びタンク部が補助治具内で回転するのを防止できる。

請求項７に記載の発明によれば、挟持部材の剛性を確保することができると共に、ナットの螺入作業によって一対の挟持部材の間を拘束できるため、拘束部材の組み付け作業を容易に、且つ、確実に行うことができるとともに、熱交換器コアの歪み量が変化するのを防止できる拡散接合用治具を簡単な構造で実現することができる。

以下、本発明を図面に基づいて説明する。本実施の形態は、自動車の冷却系などで用いられる熱交換器を製造するための拡散接合用治具およびこれを用いた拡散接合方法に、本発明を適用した例である。

図１〜図５は本発明の一実施形態を示し、図１は本実施の形態による拡散接合用治具の正面図、図２は図１の拡散接合用治具におけるＳＡ−ＳＡ断面を示す断面図、図３は被接合部材を拡大して示す斜視図、図４は図１の拡散接合用治具における補助治具を拡大して示す斜視図、図５（ａ）〜（ｃ）は図１の拡散接合用治具を用いた拡散接合時の説明に供する要部拡大断面図である。

図１および図２に示すように、本実施の形態に係る拡散接合用治具１は、熱交換器コア２を挟持する上下一対の挟持部材３、４と、この一対の挟持部材３、４の間隔を一定距離以内に拘束する拘束部材５と、この拘束部材５によって拘束される熱交換器コア２の積層方向（後述する熱処理時における主加圧方向Ｚ）の拘束範囲Ｌ１に、熱交換器コア２および一対の挟持部材３、４とともに介在され、且つ、介在位置より取り外し自在に設けられたスペース形成部材としてのスペーサ６とを備えている。

上方および下方の挟持部材３、４は、それぞれ偏平直方体のグラファイト板３ａ、４ａと、この上面側および下面側に積層されたカーボンコンポジット板３ｂ、４ｂとから構成され、グラファイト板３ａ、４ａおよびカーボンコンポジット板３ｂ、４ｂの４隅には、それぞれボルト挿通孔（図示せず）が形成されている。カーボンコンポジット板３ｂ、４ｂは、カーボンコンポジット材（炭素繊維積層材）の繊維に直交する方向を上下方向（挟持方向）とされている。

また、上下位置のグラファイト板３ａ、４ａと熱交換器コア２との間には、反応防止のためにアルミナ塗布などが施されている。

拘束部材５は、一対の挟持部材３、４間に挿通された４本の連結ボルト７と、この各連結ボルト７の各挟持部材３、４より上下外側に突出した部分にそれぞれ螺入されたナット８とから構成されている。

各連結ボルト７は、一対の挟持部材３、４のボルト挿通孔（図示せず）にそれぞれ挿入されることによって一対の挟持部材３、４間に挿通されている。各連結ボルト７は、カーボンコンポジット材（炭素繊維積層材）にて形成され、その繊維に平行な方向をロッド軸方向とされている。ナット８は、連結ボルト７の各箇所に複数（この場合、３個）ずつ重ねて螺入されている。この拘束部材５では、連結ボルト７の上方位置に螺入された３個のナット８の最下面と連結ボルト７の下方位置に螺入された３個のナット８の最上面との間が前記拘束範囲Ｌ１とされる。

スペーサ６は、Ｃ字状の部材であり、所定の厚さの金属板をＣ字状に形成したものである。このスペーサ６は、ボルト７から側方へ容易に取り外すことができるようになっている。そして、スペーサ６は、４本の連結ボルト７にそれぞれ支持され、上方のナット８とカーボンコンポジット板３ｂとの間に介在されている。４箇所のスペーサ６は、拘束状態にあっても各連結ボルト７の介在位置より取り外し可能に設けられている。

かかる構成に加えて、この実施の形態の場合、上下のグラファイト板３ａ、４ａとの間に補助治具９が設けられており、該補助治具９には、熱交換器コア２と、この熱交換器コア２に取り付けられるタンク部１１とがスペーサ部材であるタンク接合用スペーサ１２を介在してセットされている。熱交換器コア２と補助治具９との間には、熱処理時の加圧力によってタンク部１１、１１が潰されない程度の隙間が設けられている。

この実施の形態の場合、グラファイト板３ａ、４ａを補助治具９の形状に応じたコ字状の形状で形成することにより、補助治具９の位置決めを容易にできるとともに、この補助治具９のずれを防止することができるようになされている。

熱交換器コア２は、図３に詳しく示すように、多数の通路溝１０ａが同一面に平行に形成された複数のプレート１０を有し、これら複数のプレート１０を、各通路溝１０ａが上下方向でその向きが互い違いに配置されるように積層されることにより形成される。各プレート１０は、例えばステンレス製（ＳＵＳ４３０等）の金属にて形成されており、上方のプレート１０の下面と下方のプレート１０の通路溝１０ａの周縁部分とが接触された状態で積層される。

また、この熱交換器コア２における各プレート１０の周端部には、入口タンクおよび出口タンクの機能を果たすタンク部１１、１１が接合されるようになっている。この場合、タンク部１１は、例えばステンレス製（ＳＵＳ４３０等）の金属にて形成されており、それぞれ流通する流体のスムーズな流れを実現するべく、水平断面が変化するように、熱交換器コア２との接合面およびこれに対向する面以外の外周面が丸びを帯びた、いわゆるＲ面形状からなる略四角錐の頂点側を切り削いだ形状（より具体的には、かまぼこの上部を下部と水平に切り削るとともに、両端部を上方に向かって内側へ傾斜させた形状）等で形成されている。

そして、これらタンク部１１、１１によって、低温または高温側流体の流入・流出を行うとともに、これらタンク部１１、１１に対して略直交する方向に図示省略する入口ダクト、出口ダクトを設けて、高温または低温側流体の流入・流出を行うことにより、熱交換器コア２内を流通する低温側流体と、高温側流体との間で熱交換するようになされている。

また、熱交換器コア２とタンク部１１、１１とをセットする補助治具９は、図４に示すように、上部アダプタ９ａと下部アダプタ９ｂとからなり、これら上部および下部アダプタ９ａ、９ｂは、それぞれ略コ字状のカーボンコンポジット材（炭素繊維積層材）で形成されている。そして、これら上部および下部アダプタ９ａ、９ｂは、カーボンコンポジット板３ｂ、４ｂと同様に、カーボンコンポジット材の繊維に直交する方向を上下方向として構成されている。

従って、補助治具９は、熱処理時、熱交換器コア２がプレート１０の積層方向に熱膨張するのを押さえ付け、この熱交換器コア２に対して主加圧方向（熱交換器コアの積層方向）Ｚの熱応力に応じた面圧力（加圧力）を加えることができる。

これとともに、この補助治具９は、熱処理時、熱交換器コア２の側面側、すなわち、タンク部１１、１１が配置された側面部がカーボンコンポジット材の繊維方向に熱膨張するため、タンク部１１、１１に対して副加圧方向（前記積層方向と直交する方向）Ｘに前記面圧力（加圧力）を加えることができる。

このため、この拡散接合用治具１では、熱交換器コア２自体の熱拡散接合および、熱交換器コア２とタンク部１１、１１との熱拡散接合を同時に行うことができる。

次に、上述した拡散接合用治具１を用いた拡散接合方法を説明する。図１および図２に示すように、上下一対の挟持部材３、４の間、詳しくは、グラファイト板３ａ、４ａの間に補助治具９を配置する。このとき、この補助治具９の上部アダプタ９ａと下部アダプタ９ｂとの間には、熱交換器コア２とタンク部１１、１１とが所定配置でセットされている。

また、上方のカーボンコンポジット板３ｂとナット８との間にはスペーサ６を介在させた状態で、カーボンコンポジット板３ｂをスペーサ６が取り外しできる程度加圧する。

そして、前記加圧した状態において、ナット８を締結方向に回転することによって一対の挟持部材３、４をスペーサ６および補助治具９を介在させた状態で所定寸法（すなわち、主加圧方向Ｚの拘束範囲Ｌ１）に拘束する。この拘束により、一対の挟持部材３、４が熱交換器コア２およびタンク部１１、１１をセットした補助治具９を挟持する。

その後、スペーサ６を各連結ボルト７における介在位置より取り外し、このスペーサ６を取り外した状態で熱交換器コア２およびタンク部１１、１１を組み付けた拡散接合用治具１を図示省略する真空炉内に収容する。

次に、真空炉内を真空雰囲気下として例えば１０００℃以上に真空炉内を加熱して拡散接合処理を実行する。すると、拘束部材５の連結ボルト７および補助治具９に比較してステンレス製の熱交換器コア２、タンク部１１、１１が大きく熱膨張することから、主加圧方向Ｚの拘束範囲Ｌ１においては、スペーサ６によって形成された隙間が無くなった状態となる。また、副加圧方向Ｘの拘束範囲Ｌ２においては、タンク部１１、１１が補助治具９の側面部分に押し付けられると共に、タンク接合用スペーサ１２が熱交換器コア２に押し付けられる状態となる。

従って、補助治具９に配置（セット）された熱交換器コア２に対して主加圧方向Ｚの熱応力による加圧力が作用するとともに、補助治具９にセットされたタンク部１１、１１に対して副加圧方向Ｘの熱応力による加圧力が作用し、熱交換器コア２を構成するプレート１０間、および、これら熱交換器コア２（積層されたプレート１０群）とタンク部１１、１１とが、それぞれ一体的に拡散接合される。

以上説明したように、本実施の形態によれば、拡散接合用治具１では、熱交換器コア２の積層方向両端側に配置した一対の挟持部材３、４を、スペーサ６と補助治具９とを介在した状態で拘束部材５によって拘束した後、スペーサ６を取り除いて拘束部材５による主加圧方向Ｚの拘束範囲Ｌ１に、スペーサ６による隙間を設けた状態で熱処理を施す。

これにより、熱処理時に熱交換器コア２に対しては主加圧方向（熱交換器コアの積層方向）Ｚに熱応力に応じた面圧力（加圧力）が加えられ、タンク部１１、１１に対しては副加圧方向（前記積層方向と直交する方向）Ｘに前記面圧力（加圧力）が加えられるため、熱交換器コア２を構成する各プレート１０間における熱拡散接合、および、この熱交換器コア２とタンク部１１、１１との熱拡散接合を同時に行うことができる。

また、スペーサ６により形成した隙間量に応じて熱交換器コア２へ加わる熱応力を可変できるため、熱処理時における熱交換器コア２への加圧力を調整することができるのは言うまでもない。

また、本実施の形態によれば、熱処理時における補助治具９の副加圧方向Ｘの歪み量を、主加圧方向Ｚの歪み量よりも大きくしたことにより、主加圧方向（熱交換器コアの積層方向）Ｚへの加圧開始前に副加圧方向（前記積層方向と直交する方向）Ｘへの加圧を開始することができるため、図５（ａ）に示すように、タンク部１１、１１を接合する熱交換器コア２のプレート１０端部の凹凸を極小となるように揃えることができる。

このとき、プレート１０の寸法公差に伴う微小の凹凸は残るが、これは図５（ｂ）または図５（ｃ）に示すように、プレート１０端部の出っ張りが小さい場合、または大きい場合においても、タンク部１１を接合する熱交換器コア２のプレート１０端部には、タンク部１１の接合面先端部のくさび効果を生じ、プレート１０端部の全てが必要面圧以上になる（すなわち、プレート１０端部の凹凸の度合いに応じて塑性変形する量が変化する）ので問題ない。

さらに、本実施の形態によれば、これらの効果に加え、タンク接合用スペーサ１２によって、副加圧方向Ｘの歪みによるタンク部１１、１１の潰れを防止する、すなわち、副加圧方向Ｘの歪み量を規制することができるとともに、熱処理時に熱交換器コア２とタンク部１１、１１が補助治具９内で回転するのを防止することができる。

さらに、本実施の形態によれば、カーボンコンポジット材を挟持部材３、４内に積層させたことにより、挟持部材３、４の剛性を確保することができる。また、拘束部材５は、一対の挟持部材３、４間に挿通された連結ボルト７と、この連結ボルト７の各挟持部材３、４より外側に突出した部分にそれぞれ螺入されたナット８とからなるので、連結ボルト７の両側にナット８を螺入する作業によって一対の挟持部材３、４の間を拘束できる。このため、拘束部材５の組み付け作業を容易に、且つ、確実に行うことができるとともに、熱交換器コア２の歪み量が変化するのを防止できる拡散接合用治具１を簡単な構造で実現することができるため、生産コストを抑えることができる。

因みに、本実施の形態の場合、連結ボルト７は、カーボンコンポジット材（炭素繊維積層材）にて形成され、その繊維に平行な方向をロッド軸方向としたので、熱処理を施すと、連結ボルト７は殆ど熱膨張しないことから主加圧方向Ｚの拘束範囲Ｌ１が熱によって拡大することはない。しかし、連結ボルト７に較べて各挟持部材３、４が大きく熱膨張するため、熱交換器コア２および各挟持部材３、４の熱膨張伸びに相当する熱応力を発生させ、熱交換器コア２に作用させることができる最大加圧力を大きくすることができる。

さらに、この実施の形態の場合、各挟持部材３、４は、グラファイト板３ａ、４ａおよびカーボンコンポジット板３ｂ、４ｂにて形成され、カーボンコンポジット板３ｂ、４ｂにおいては、その繊維に直交する方向を挟持方向としたので、熱処理を施すと、連結ボルト７に較べて各挟持部材３、４が大きく熱膨張するため、各挟持部材３、４の熱膨張に基づく熱応力が加味され、より大きな加圧力を作用させることができる。つまり、熱交換器コア２に作用させることができる最大加圧力を更に大きくすることができる。

また、グラファイト板３ａ、４ａやカーボンコンポジット板３ｂ、４ｂの強度は、高温でも低下しないため、挟持部材３、４の剛性を確保することができ、全域で均一な高さの熱交換器コア２を作製できる。

さらに、上述した実施の形態では、ナット８は、連結ボルト７の各締結箇所に複数個を重ねて螺入したので、ナット８のバックラッシュによる変位量の逃げを防止できる。

なお、本発明の拡散接合用治具およびこれを用いた拡散接合方法として上述した実施の形態を例に取って説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種の実施の形態を採用することができる。

例えば、拘束部材５は、前記構造に限定されるものではなく、一対の挟持部材３、４の間隔を一定距離以内に拘束できるものであれば良い。

また、上述した実施の形態では、上方および下方の挟持部材３、４を、グラファイト板３ａ、４ａとカーボンコンポジット板３ｂ、４ｂとから構成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、上方および下方の挟持部材３、４としては、グラファイト板３ａ、４ａのみで構成するようにした場合についても適用することができる。

本実施の形態による拡散接合用治具の正面図である。 図１の拡散接合用治具におけるＳＡ−ＳＡ断面を示す断面図である。 熱交換器コアの斜視図である。 図１の拡散接合用治具における補助治具を拡大して示す斜視図である。 図１の拡散接合用治具を用いた拡散接合の説明に供する図であり、（ａ）は熱交換器コアのプレート端部を拡大して示す断面図、（ｂ）は熱交換器コアのプレート端部における凹凸が小さい場合のタンク部の接合部分を拡大して示す断面図、（ｃ）は熱交換器コアのプレート端部における凹凸が大きい場合のタンク部の接合部分を拡大して示す断面図である。 従来例の拡散接合用治具を示す正面図である。 図６の拡散接合用治具における要部を拡大して示し、熱処理を施す前の状態を示す正面図である。 （ａ）は熱交換器コアの斜視図、（ｂ）はその分解斜視図である。 図８の熱交換器コアを用いた熱交換器を示す斜視図である。 従来の熱交換器コアの要部を示す分解斜視図である。 さらに従来の熱交換器コアの分解斜視図である。 従来の熱交換器コアを示し、（ａ）はその全体構成を示す分解斜視図、（ｂ）はタンク部のＳＢ−ＳＢ断面を示す断面図である。

符号の説明

１…拡散接合用治具
２…熱交換器コア
３、４…挟持部材
３ａ、４ａ…グラファイト板
３ｂ、４ｂ…カーボンコンポジット板
５…拘束部材
６…スペーサ（スペース形成部材）
７…連結ボルト
８…ナット
９…補助治具
９ａ…上部アダプタ
９ｂ…下部アダプタ
１０…プレート
１０ａ…通路溝
１１…タンク部
１２…タンク接合用スペーサ（スペーサ部材）
Ｌ１…主加圧方向Ｚの拘束範囲
Ｌ２…副加圧方向Ｘの拘束範囲
Ｓ…隙間

Claims (7)

1. 多数の通路溝（１０ａ）を有するプレート（１０）が複数積層された熱交換器コア（２）を挟持する一対の挟持部材（３、４）と、この一対の挟持部材（３、４）の間隔を一定距離以内に拘束する拘束部材（５）と、前記拘束部材（５）によって拘束される範囲（Ｌ１）に、前記熱交換器コア（２）および前記一対の挟持部材（３、４）と共に介在され、前記拘束範囲（Ｌ１）から取り外し可能なスペース形成部材（６）とを有する拡散接合用治具（１）において、
   前記熱交換器コア（２）に熱処理が施される際の主加圧方向（Ｚ）に加えて、当該主加圧方向（Ｚ）に対して直交する副加圧方向（Ｘ）にも加圧可能な補助治具（９）を、前記一対の挟持部材（３、４）の間に設け、
   前記補助治具（９）に、前記熱交換器コア（２）と、該熱交換器コア（２）に取り付けられるタンク部（１１）とをセットする
   ことを特徴とする拡散接合用治具。
2. 請求項１記載の拡散接合用治具（１）であって、
   前記熱処理時における前記補助治具（９）の副加圧方向（Ｘ）の歪み量を、主加圧方向（Ｚ）の歪み量よりも大きくした
   ことを特徴とする拡散接合用治具。
3. 請求項１または請求項２に記載された拡散接合用治具（１）であって、
   前記副加圧方向（Ｘ）の歪みによって、前記タンク部（１１）が潰されるのを防止するスペーサ部材（１２）を設け、
   前記スペーサ部材（１２）を、前記熱交換器コア（２）と前記タンク部（１１）と共に前記補助治具（９）にセットする
   ことを特徴とする拡散接合用治具。
4. 多数の通路溝（１０ａ）を有するプレート（１０）が複数積層された熱交換器コア（２）と、この熱交換器コア（２）に取り付けられるタンク部（１１）とを補助治具（９）にセットし、
   前記補助治具（９）を一対の挟持部材（３、４）間に配置し、
   スペース形成部材（６）を介在させた状態で拘束部材（５）によって前記一対の挟持部材（３、４）間を拘束した後、前記スペース形成部材（６）を取り外して熱処理を施す拡散接合方法であって、
   前記熱処理時に、前記熱交換器コア（２）に対しては主加圧方向（Ｚ）に、前記タンク部（１１）に対しては主加圧方向（Ｚ）と直交する副加圧方向（Ｘ）にそれぞれ圧力を加えて拡散接合させる
   ことを特徴とする拡散接合方法。
5. 請求項４記載の拡散接合方法であって、
   前記熱処理時における前記補助治具（９）の副加圧方向（Ｘ）の歪み量を、主加圧方向（Ｚ）の歪み量よりも大きくした
   ことを特徴とする拡散接合方法。
6. 請求項４または請求項５に記載された拡散接合方法であって、
   前記副加圧方向（Ｘ）の歪みによって前記タンク部（１１）が潰されるのを防止するスペーサ部材（１２）を設け、
   前記スペーサ部材（１２）を、前記熱交換器コア（２）と前記タンク部（１１）と共に前記補助治具（９）にセットする
   ことを特徴とする拡散接合方法。
7. 請求項４記載の拡散接合方法であって、
   前記補助治具（９）をカーボンコンポジット材とし、
   前記拘束部材（５）を、前記一対の挟持部材（３、４）間に挿通された連結ボルト（７）と、この連結ボルト（７）の各前記挟持部材（３、４）より外側に突出した部分にそれぞれ螺入されたナット（８）とで構成し、
   前記ナット（８）を締結方向に螺入することによって前記拘束部材（５）により、前記一対の挟持部材（３、４）の間を拘束状態にする
   ことを特徴とする拡散接合方法。

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