JP2022102192A - 積層体及び積層体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】生産性を向上させた積層体及び積層体の製造方法を提供する。【解決手段】積層体において、積層ブロック本体は、複数の伝熱板のそれぞれと複数の第１金属板のそれぞれとが拡散接合により積層され、複数の伝熱板と複数の第１金属板とが積層された積層方向に沿った側面と、側面に連設し積層方向に対向する第１主面と第２主面とを有し、上記側面に少なくとも１つの第１孔部が設けられる。継手体は、側面に設けられ、第１孔部に挿入される凸部を有する。係止部材は、凸部を第１孔部において係止する。積層ブロック本体には、第１主面または第２主面から積層方向に沿って第１孔部にまで到達する貫通孔が設けられる。凸部には、凸部が第１孔部に挿入されたとき、積層方向に沿って貫通孔に連通する第２孔部が設けられる。係止部材が貫通孔及び第２孔部に挿入され得る。【選択図】図２

Description

本発明は、熱交換器に適用される積層体及び積層体の製造方法に関する。

熱交換器の１つに、積層型のマイクロ流路熱交換器がある。このマイクロ流路熱交換器は、例えば、微細な高温流体流路が形成された複数の金属板と、微細な低温流体流路が形成された複数の金属板を交互に積層して、真空状態で加圧・加熱することによって各金属板を互いに拡散接合することで形成される（例えば、特許文献１参照）。

このようなマイクロ流路熱交換器には、マイクロ流路熱交換器に高温流体または低温流体を流入したり流出させたりする継手体（出入口管）が設けられる場合がある。このような継手体は、例えば、マイクロ流路熱交換器の上面、側面、あるいは下面にロウ付けによって接合される。

特許第６０５６９２８号公報

しかしながら、上記ロウ付けは、真空炉中ロウ付を行う場合、マイクロ流路熱交換器または継手体がロウ付けの際には互いに固定されていないため、運搬中の衝撃や炉中での配置、またはロウ付け中の熱膨張により、継手体が本来装着される位置からずれるおそれがある。このずれを回避するために継手体をマイクロ流路熱交換器に予め仮止めするＴｉｇ溶接等が必要となっているが、この仮止め工程がマイクロ流路熱交換器の生産性向上の妨げとなっていた。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、生産性を向上させた積層体及び積層体の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る積層体は、積層ブロック本体と、継手体と、係止部材を具備する。
上記積層ブロック本体は、複数の伝熱板のそれぞれと複数の第１金属板のそれぞれとが積層され、上記複数の伝熱板と上記複数の第１金属板とが積層された積層方向に沿った側面と、上記側面に連設し上記積層方向に対向する第１主面と第２主面とを有し、上記側面に少なくとも１つの第１孔部が設けられる。
上記継手体は、上記側面に設けられ、上記第１孔部に挿入される凸部を有する。
上記係止部材は、上記凸部を上記第１孔部において係止する。
上記積層ブロック本体には、上記第１主面または上記第２主面から上記積層方向に沿って上記第１孔部にまで到達する貫通孔が設けられる。
上記凸部には、上記凸部が上記第１孔部に挿入されたとき、上記積層方向に沿って上記貫通孔に連通する第２孔部が設けられる。
上記係止部材が上記貫通孔及び上記第２孔部に挿入され得る。

このような積層体であれば、上述したロウ付け前の仮止めが不要となって、積層体の生産性が向上する。

上記の積層体においては、上記継手体と上記積層ブロック本体との間及び上記係止部材と上記積層ブロック本体との間に接合部材をさらに具備してもよい。

このような積層体であれば、ロウ付け前の仮止めが不要となった積層体において、継手体と積層ブロック本体との間及び係止部材と積層ブロック本体との間が接合部材によって接合される。

上記の積層体においては、上記継手体は、複数の第２金属板のそれぞれが拡散接合により積層された積層体であり、上記積層方向において、上記継手体の長さと、上記積層ブロック本体の長さとが同じであってもよい。

このような積層体であれば、凸部の高さと第１孔部の高さとが同じになり、第１孔部の高さに適合させた凸部を後加工する工程を略すことができる。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る積層体の製造方法では、複数の第１伝熱板と複数の第１金属板とを積層し、上記複数の第１伝熱板のそれぞれと上記複数の第１金属板のそれぞれとを拡散接合により接合して積層ブロック本体を形成するときに、上記積層ブロック本体に対して、上記積層ブロック本体の積層方向に沿った側面に少なくとも１つの第１孔部を形成するとともに、上記側面に連設する第１主面または第２主面から上記積層方向に沿って上記第１孔部にまで到達する貫通孔が形成される。
上記第１孔部に挿入され、上記第１孔部に挿入されたときに上記積層方向において上記貫通孔と連通する第２孔部が形成された凸部を有する継手体が形成される。
上記凸部と上記第１孔部が嵌合するように上記継手体が上記側面に配置される。
上記貫通孔及び上記第２孔部に係止部材を挿入して、上記凸部が上記第１孔部で係止される。
上記継手体と上記積層ブロック本体との間及び上記係止部材と上記積層ブロック本体との間が接合部材で接合される。

このような積層体の製造方法であれば、ロウ付け前の仮止めが不要となって、積層体の生産性が向上する。

以上述べたように、本発明によれば、生産性を向上させた積層体及び積層体の製造方法が提供される。

本実施形態に係る積層体の概要を示す模式的斜視図である。 図（ａ）は、継手体が積層ブロック本体の側面に接合される前の模式的断面図である。図（ｂ）は、継手体が積層ブロック本体の側面に接合された後の模式的断面図である。 積層体の製造方法を示す模式的斜視図である。 積層体の製造方法を示す模式的斜視図である。 積層体の製造方法を示す模式的斜視図である。 積層体の製造方法を示す模式的斜視図である。 積層体の製造方法を示す模式的斜視図である。 積層体の製造方法を示す模式的斜視図である。 本実施形態の変形例１を示す模式的斜視図である。 本実施形態の変形例２を示す模式的断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。各図面には、ＸＹＺ軸座標が導入される場合がある。また、同一の部材または同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その部材を説明した後には適宜説明を省略する場合がある。

（積層体の構造）
図１は、本実施形態に係る積層体の概要を示す模式的斜視図である。

図１に示す積層体１０は、積層ブロック本体（熱交換器本体）１と、継手体５１～５４とを具備する。積層ブロック本体１は、例えば、略直方体形状をしている。図１では、積層体１０の構造を説明する都合上、継手体５１～５４のそれぞれが積層ブロック本体１から離れて描かれている。継手体５１～５４のそれぞれは、積層ブロック本体１の側面１ｗに接合される。

積層体１０は、例えば、積層型マイクロ流路熱交換器に適用される。例えば、高温の流体が積層体１０の継手体５１から流入すると、流体は、積層ブロック本体１を経由し、継手体５２から流出する。一方、低温の流体が継手体５３から流入すると、流体は、積層ブロック本体１を経由し、継手体５４から流出する。継手体５１～５４のそれぞれの孔部５ｈには、例えば、連結管等が接続される。

積層ブロック本体１は、伝熱板である複数の金属板２Ａａと、伝熱板である複数の金属板２Ｂａと、下側外殻板である複数の金属板３Ａａと、上側外殻板である複数の金属板３Ｂａとを有する。例えば、積層ブロック本体１の主面１ｕ側には複数の金属板３Ｂａが、主面１ｄ側には複数の金属板３Ａａが、それぞれＺ方向に積層されている。複数の金属板３Ａａと複数の金属板３Ｂａとの間では、Ｚ軸方向に、複数の金属板２Ａａと、複数の金属板２Ｂａとが交互に積層されている。金属板３Ａａ及び金属板３Ｂａのそれぞれは、複数の金属板に限らず、１つの金属板でもよい。

積層ブロック本体１は、主面１ｕ（第１主面（上面））と、主面１ｕとは反対側の主面１ｄ（第２主面（下面））と、側面１ｗとを有する。側面１ｗは、複数の金属板３Ａａ、２Ａａ、２Ｂａ、及び３Ｂａが積層された積層方向に沿って形成され、主面１ｕ、１ｄは、側面１ｗに連設される。主面１ｕ、１ｄは、積層方向（Ｚ軸方向）に対向する。

複数の金属板３Ａａ、２Ａａ、２Ｂａ、及び３Ｂａのそれぞれは、このように積層された状態で拡散接合により接合される。拡散接合としては、固相接合、熱間圧接、冷間圧接等があげられる。複数の金属板３Ａａと複数の金属板３Ｂａとの間の複数の金属板２Ａａ、２Ｂａを積層体２とする。なお、図１では、Ｚ軸方向に積層された複数の金属板のそれぞれの境界に実線が描かれているが、拡散接合後、実線は消滅することがある。また、本実施形態では、金属板３Ａａと、金属板３Ｂａとを総括的に第１金属板とする。

複数の金属板２Ａａのそれぞれ及び複数の金属板２Ｂａのそれぞれには、流路が形成されている（後述）。積層ブロック本体１の側面１ｗのそれぞれには、流体が出入りする少なくとも１つの開口２ｈが設けられている。例えば、図１の例では、４つの側面１ｗに、それぞれ１つの開口２ｈが設けられる。開口２ｈは、１つの側面１ｗ当たりに１つとは限らず、複数設けることもできる。

継手体５１、５２と、継手体５３、５４とは、積層ブロック本体１の側面１ｗに挿入されて、例えば、側面１ｗにロウ付けにより接合される。例えば、継手体５１、５２は、Ｙ軸方向において積層ブロック本体１の側面１ｗに配置され、継手体５３、５４は、Ｘ軸方向において積層ブロック本体１の側面１ｗに配置される。すなわち、継手体５１から継手体５２に向かう方向と、継手体５３から継手体５４に向かう方向とは、交差する。

また、積層ブロック本体１の側面１ｗのそれぞれには、例えば、少なくとも１つの孔部１１（第１孔部）が設けられている。例えば、孔部１１は、開口２ｈの周辺に、複数設けられる。側面１ｗを側面１ｗに対して垂直な方向から見たときに、孔部１１の開口面積は、開口２ｈの開口面積よりも小さい。また、継手体５１～５４のそれぞれは、孔部１１に挿入される凸部５５を有する。

図２（ａ）は、継手体が積層ブロック本体の側面に接合される前の模式的断面図である。図２（ｂ）は、継手体が積層ブロック本体の側面に接合された後の模式的断面図である。図２（ａ）、（ｂ）では、一例として、図１に例示した継手体５２を含むＡ１－Ａ１線に沿った断面が示されている。図２（ａ）、（ｂ）に示される断面構造は、他の継手体５１、５３、５４にも適用される。

図２（ａ）に示すように、積層ブロック本体１の側面１ｗには、流体の出入口となる開口２ｈが設けられている。さらに、側面１ｗには、継手体５２の凸部５５が挿入される孔部１１が設けられている。凸部５５は、積層方向に対し交差する方向（例えば、直交する方向）に突出する。凸部５５は、積層方向に直交する方向において孔部１１に挿入される。側面１ｗを側面１ｗに対して垂直な方向から見たときに、開口２ｈ、孔部１１の形状は、例えば、矩形状である。

また、積層ブロック本体１には、主面１ｕまたは主面１ｄから積層方向に沿って孔部１１にまで到達する貫通孔１１０が設けられている。また、凸部５５には、凸部５５が孔部１１に挿入されたとき、積層方向に沿って貫通孔１１０に連通する孔部５５０（第２孔部）が設けられている。孔部５５０は、図示するように積層方向に貫通した無底の孔でもよく、有底の孔でもよい。凸部５５が孔部１１に挿入されたとき、係止部材５１０は、貫通孔１１０及び孔部５５０に積層方向において挿入され得る。これにより、係止部材５１０によって、凸部５５が孔部１１において係止される。

例えば、凸部５５が孔部１１に挿入された後、主面１ｕの側から係止部材５１０が貫通孔１１０及び孔部５５０に打ち込み等の手段によって挿入される。また、主面１ｄの側においても、係止部材５１０が貫通孔１１０及び孔部５５０に同手段によって挿入される。これらの孔部１１、凸部５５、及び係止部材５１０の組は、積層ブロック本体１の主面１ｕ側のみに設けてもよく、積層ブロック本体１の主面１ｄ側のみに設けてもよい。

また、図２（ｂ）の例では、継手体５２と積層ブロック本体１との間及び係止部材５１０と積層ブロック本体１との間に、継手体５２と積層ブロック本体１との間及び係止部材５１０と積層ブロック本体１との間を接合する接合部材５０１が設けられている。

例えば、継手体５２と積層ブロック本体１との間及び係止部材５１０と積層ブロック本体１との間には、ロウ材等の接合部材５０１が配置される。この後、孔部１１に継手体５２の凸部５５が挿入され、凸部５５が係止部材５１０によって孔部１１に係止され、接合部材５０１によって継手体５２が積層ブロック本体１の側面１ｗに接合される（図２（ｂ））。

なお、凸部５５は、１つの金属板３Ａｂまたは１つの金属板３Ｂｂから突出させるほか、複数に重ねた金属板３Ａｂまたは複数に重ねた金属板３Ｂｂからまとめて突出させてもよい。この場合、凸部５５の厚みが金属板３Ａｂまたは金属板３Ｂｂの積層数に比例して厚くなる。この場合、凸部５５を受ける孔部１１は、凸部５５の厚みに適合するように複数に重ねた金属板３Ａａまたは複数に重ねた金属板３Ｂａに形成される。凸部５５の厚みを増加させることで、凸部５５の機械的強度が増加する。

なお、継手体５２は、複数の金属板２Ａｂと、複数の金属板２Ｂｂと、下側外殻板である複数の金属板３Ａｂと、上側外殻板である複数の金属板３Ｂｂとを有する。複数の金属板３Ａｂと複数の金属板３Ｂｂとの間では、Ｚ軸方向に、複数の金属板２Ａｂと、複数の金属板２Ｂｂとが交互に積層されている。複数の金属板３Ａｂ及び複数の金属板３Ｂｂのそれぞれは、１つの金属板でもよい。複数の金属板３Ａｂ、２Ａｂ、２Ｂｂ、３Ｂｂのそれぞれは、このように積層された状態で拡散接合により接合される。すなわち、継手体５２も、複数の金属板３Ａｂ、２Ａｂ、２Ｂｂ、３Ｂｂのそれぞれが拡散接合により接合された積層体である。なお、本実施形態では、金属板２Ａｂと、金属板２Ｂｂと、金属板３Ａｂと、金属板３Ｂｂとを総括的に第２金属板とする。

また、積層体１０においては、積層方向において、継手体５２の長さと、積層ブロック本体１の長さとが同じである。例えば、積層方向において、複数の金属板３Ａａが積層された長さは、複数の金属板３Ａｂが積層方向に積層された長さと一致している。また、積層方向において、複数の金属板２Ａａ、２Ｂａが交互に積層された長さは、複数の金属板２Ａｂ、２Ｂｂが交互に積層方向に積層された長さと一致している。また、積層方向において、複数の金属板３Ｂａが積層された長さは、複数の金属板３Ｂｂが積層方向に積層された長さと一致している。なお、ここでの「長さ」とは、各々の金属板を積層し拡散接合を行って一体化したときの長さのことである。また、長さが「同じ」とは、長さが実質的に同じの意味であり、長さが完全に同じであるほか、原材料板の積み重ねの位置によって生じる寸法誤差を含める。

金属板２Ａａ、２Ｂａ、３Ａａ、３Ｂａ、２Ａｂ、２Ｂｂ、３Ａｂ、３Ｂｂは、熱伝導率が高く、例えば、同じ材料の金属板である。これらの金属板は、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼板、銅、アルミニウム合金、チタン、マグネシウム合金等のいずれかでよい。金属板２Ａａと金属板２Ａｂ、金属板２Ｂａと金属板２Ｂｂ、金属板３Ａａと金属板３Ａｂ、金属板３Ｂａ及びと金属板３Ｂｂのそれぞれの組み合わせは、同じ原材料板から形成される。従ってそれぞれの組み合わせにおける金属板の板厚は、原材料板の寸法誤差を含めて同一である。

継手体５２には、外部の冷媒管等と接続するための継手管（不図示）が接続される孔部５ｈが設けられている。継手体５２が側面１ｗに接合されると、孔部５ｈは、開口２ｈに連通する。孔部５ｈは、例えば、継手体５２の拡散接合後、エンドミル、ドリル等の加工冶具により形成される。

（積層体の製造方法）

図３（ａ）～図８（ｂ）は、積層体の製造方法を示す模式的斜視図である。

例えば、積層ブロック本体１及び継手体５１～５４を形成する金属板としては、図３（ａ）に示す金属板２Ａと、図３（ｂ）に示す金属板２Ｂと、図４（ａ）に示す金属板３Ａと、図４（ｂ）に示す金属板３Ｂと、図５（ａ）に示す金属板３Ａと、図５（ｂ）に示す金属板３Ｂとが使用される。

図３（ａ）に示す金属板２Ａは、金属板２Ａａと、金属板２Ａａを囲む金属板２ＡＢと、金属板２Ａａと金属板２ＡＢとを繋ぐリブ部２Ａｒとを有する。金属板２Ａａと金属板２ＡＢとの間では、リブ部２Ａｒ以外の部分において貫通溝が形成されている。

金属板２Ａは、主面２ｕと、主面２ｕとは反対側の主面２ｄと、主面２ｕと主面２ｄとに連続する側面２ｗとを有する。金属板２Ａａ、金属板２ＡＢ、及びリブ部２Ａｒは、一体物であり、同じ材料で形成される。

金属板２Ａａには、その４辺のそれぞれに、開口部２１２、２２２、２３２、２４２が設けられている。さらに、金属板２Ａａの主面２ｕには、熱交換部分であって高温流体の流路を形成する溝２５Ａ、３０Ａ、３１Ａが設けられている。溝２５Ａ、３０Ａ、３１Ａは、金属板２Ａの一方の面に、例えば、ハーフエッチング技術により形成される。

溝２５Ａ、３０Ａ、３１Ａの深さはいずれの箇所も均一であってよい。複数の溝２５Ａは、Ｘ軸方向に沿って形成される。溝３０Ａ、３１Ａは、Ｙ軸方向に沿って形成される。溝３０Ａは、その一端が開口部２１２と連通する。溝３１Ａは、その一端が開口部２２２と連通する。

すなわち、Ｙ軸方向の両端部に設けられる開口部２１２と開口部２２２との間には、開口部２１２と開口部２２２との間を連通する複数の溝２５Ａ、３０Ａ、３１Ａが形成されている。溝２５Ａの数は、図示される３本には限らない。また、溝２５Ａの形状も図示される直線状に限られず、任意の形状でよい。

金属板２Ａａを囲む金属板２ＡＢには、金属板２ＡＢが加工された後に継手体５１～５４の一部となる金属板２Ａｂがそれぞれ４か所の領域に設けられている。また、金属板２ＡＢには、その四隅に、拡散接合時の位置決め用のピン孔２５１が形成されている。

図３（ｂ）に示す金属板２Ｂは、金属板２Ｂａと、金属板２Ｂａを囲む金属板２ＢＢと、金属板２Ｂａと金属板２ＢＢとを繋ぐリブ部２Ｂｒとを有する。金属板２Ｂａと金属板２ＢＢとの間では、リブ部２Ｂｒ以外の部分において溝が形成されている。金属板２Ｂは、主面２ｕと、主面２ｄと、側面２ｗとを有する。金属板２Ｂａ、金属板２ＢＢ、及びリブ部２Ｂｒは、一体物であり、同じ材料で形成される。例えば、金属板２Ｂの材料は、金属板２Ａの材料と同じである。

金属板２Ｂａには、その４辺のそれぞれに、開口部２１２、２２２、２３２、２４２が設けられている。さらに、金属板２Ｂａの主面２ｕには、熱交換部分であって低温流体の流路を形成する溝２５Ｂが設けられている。溝２５Ｂは、金属板２Ｂの一方の面に、例えば、ハーフエッチング技術により形成される。複数の溝２５Ｂは、Ｘ軸方向に沿って形成される。溝２５Ｂは、その一端が開口部２３２と連通し、他端は、開口部２４２と連通する。

すなわち、Ｘ軸方向の両端部に設けられる開口部２３２と開口部２４２との間には、開口部２３２と開口部２４２との間を連通する複数の溝２５Ｂが形成されている。溝２５Ｂの数は、図示される３本には限らない。また、溝２５Ｂの形状も図示される直線状に限られず、任意の形状でよい。

金属板２Ｂａを囲む金属板２ＢＢには、金属板２ＢＢが加工された後に継手体５１～５４の一部となる金属板２Ｂｂがそれぞれ４か所の領域に設けられている。また、金属板２ＢＢには、その四隅に、拡散接合時の位置決め用のピン孔２５１が形成されている。

上記の溝、開口部を形成する処理は、エッチング処理、レーザ加工、精密プレス加工、切削加工などで行われる。また、該処理として、３Ｄプリンターのような積層造形技術も用いることができる。

また、本実施形態では、金属板２Ａ、２Ｂにおいて、流路が形成された金属板２Ａａ、２Ｂａを金属板２Ａ、２Ｂの第１領域とし、第１領域を囲む金属板２Ａｂ、２Ｂｂを金属板２Ａ、２Ｂの第２領域（後述のフレーム体５を形成する部分）とする。

図４（ａ）に示す金属板３Ａは、金属板３Ａａと、金属板３Ａａを囲む金属板３ＡＢと、金属板３Ａａと金属板３ＡＢとを繋ぐリブ部３Ａｒとを有する。金属板３Ａａと金属板３ＡＢとの間では、リブ部３Ａｒ以外の部分において溝が形成されている。金属板３Ａａ、金属板３ＡＢ、及びリブ部３Ａｒは、一体物であり、同じ材料で形成される。

また、金属板３Ａａを囲む金属板３ＡＢには、金属板３ＡＢが加工された後に継手体５１～５４の一部となる金属板３Ａｂがそれぞれ４か所の領域に設けられている。金属板３Ａｂには、金属板３Ａａに向けて孔部５５０を持った凸部５５が形成されている。また、凸部５５が対向する金属板３Ａａの位置には、孔部１１が形成されている。また、金属板３ＡＢには、その四隅に、拡散接合時の位置決め用のピン孔２５１が形成されている。凸部５５、孔部１１、ピン孔２５１は、例えば、エッチング技術により形成される。

図４（ｂ）に示す金属板３Ｂは、金属板３Ｂａと、金属板３Ｂａを囲む金属板３ＢＢと、金属板３Ｂａと金属板３ＢＢとを繋ぐリブ部３Ｂｒとを有する。金属板３Ｂａと金属板３ＢＢとの間では、リブ部３Ｂｒ以外の部分において貫通溝が形成されている。金属板３Ｂａ、金属板３ＢＢ、及びリブ部３Ｂｒは、一体物であり、同じ材料で形成される。

また、金属板３Ｂａを囲む金属板３ＢＢには、金属板３ＢＢが加工された後に継手体５１～５４の一部となる金属板３Ｂｂがそれぞれ４か所の領域に設けられている。金属板３Ｂｂには、金属板３Ｂａに向けて孔部５５０を持った凸部５５が形成されている。また、凸部５５が対向する金属板３Ｂａの位置には、孔部１１が形成されている。また、金属板３ＢＢには、その四隅に、拡散接合時の位置決め用のピン孔２５１が形成されている。凸部５５、孔部１１、ピン孔２５１は、例えば、エッチング技術により形成される。

図５（ａ）に示す金属板３Ａは、図４（ａ）に示す金属板３Ａに貫通孔１１０が形成されたものであり、凸部５５、孔部１１が形成されていない。また、図５（ｂ）に示す金属板３Ｂは、図４（ｂ）に示す金属板３Ｂに貫通孔１１０が形成されたものであり、凸部５５、孔部１１が形成されていない。

図６（ａ）に示す金属板３Ａは、図４（ａ）に示す金属板３Ａにある凸部５５、孔部１１予めが形成されていない。また、図６（ｂ）に示す金属板３Ｂは、図４（ｂ）に示す金属板３Ｂにある凸部５５、孔部１１が予め形成されていない。

特に、金属板３Ａｂ、３Ｂａには、流路が設けられないことから、金属板３Ａｂ、３Ｂａに孔部１１または貫通孔１１０が設けられたとしても、流路の配置の自由度を阻害することにならない。

次に、図７（ａ）に示すように、複数の金属板３Ａが積層され、その上に金属板２Ａ、２Ｂが交互に積層され、その上に複数の金属板３Ｂが積層される。ここで、複数の金属板３Ａにおいては、例えば、最下段に図５（ａ）に示す金属板３Ａが配置され、その上に図４（ａ）に示す金属板３Ａが配置され、その上に図６（ａ）に示す金属板３Ａが配置される。また、複数の金属板３Ｂにおいては、例えば、最上段に図５（ｂ）に示す金属板３Ｂが配置され、その下に図４（ｂ）に示す金属板３Ｂが配置され、その下に図６（ｂ）に示す金属板３Ｂが配置される。

この際、各金属板の四隅に形成されたピン孔２５１には、位置決め用のピン（不図示）が挿入される。

次に、図７（ｂ）に示すように、複数の金属板３Ａ、複数の金属板２Ａ、２Ｂ、及び複数の金属板３Ｂのそれぞれを真空の状態で積層方向に加圧・加熱することによって、それぞれの金属板が拡散接合により接合されて、積層ブロック体４が形成される。

積層ブロック体４は、積層ブロック本体１と、積層ブロック本体１を囲むフレーム体５を有する。積層ブロック本体１は、金属板３Ａａ、２Ａａ、２Ｂａ、３Ｂａのそれぞれが積層方向において接合されたものである。フレーム体５は、金属板３ＡＢ、２ＡＢ、２ＢＢ、３ＢＢのそれぞれが積層方向において接合されたものである。また、積層ブロック体４では、リブ部２Ａｒ、２Ｂｒ、３Ａｒ、３Ｂｒのそれぞれが積層方向において接合されてリブ６が形成される。積層ブロック本体１とフレーム体５とは、リブ６によって接続されている。

積層ブロック本体１では、金属板２Ａａ、２Ｂａのそれぞれの開口部２１２、金属板２Ａａ、２Ｂａのそれぞれの開口部２２２、金属板２Ａａ、２Ｂａのそれぞれの開口部２３２、及び金属板２Ａａ、２Ｂａのそれぞれの開口部２４２が積層方向に重なることで、図１に示す４つの開口２ｈが形成される。また、積層ブロック本体１では、積層ブロック本体１の積層方向に沿った側面１ｗに少なくとも１つの孔部１１が形成されるとともに、主面１ｕまたは主面１ｄから積層方向に沿って孔部１１にまで到達する貫通孔１１０が形成される（図２（ａ））。

また、フレーム体５には、金属板３Ａｂ、２Ａｂ、２Ｂｂ、３Ｂｂのそれぞれが積層方向において接合することで、継手体５１Ａ、５２Ａ、５３Ａ、５４Ａが形成される。この段階では、継手体５１Ａ～５４Ａには、孔部５ｈが形成されていない。

次に、図８（ａ）に示すように、積層ブロック体４の一部である図7（ｂ）に示すリブ６を切除することにより、積層ブロック体４が金属板２Ａａ、２Ｂａを含む積層ブロック本体１と、金属板２Ａｂ、２Ｂｂを含むフレーム体５とに分割される。リブ６の切除は、例えば、放電加工による。

次に、図８（ｂ）に示すように、フレーム体５が機械加工されて、フレーム体５の一部が積層ブロック本体１の側面１ｗに接合される継手体５１～５４として加工される。継手体５１～５４には、凸部５５が設けられる。この後、継手体５１～５４のそれぞれには、機械加工によって孔部５ｈが形成される。この後、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、凸部５５と孔部１１とが嵌合するように、継手体５１～５４のそれぞれが側面１ｗに配置され、貫通孔１１０及び孔部５５０に係止部材５１０が挿入されて、凸部５５が孔部１１で係止される。そして、継手体５１～５４と積層ブロック本体１との間及び係止部材５１０と積層ブロック本体１との間が接合部材５０１で接合される。

なお、図８（ａ）、（ｂ）では図示を省略しているが、図7（ｂ）に示すリブ６を切除して分割した後の積層ブロック本体１の側面１ｗとフレーム体５の内周面には、リブ６を切除した痕跡が例えば凸状痕として残る場合がある。

本実施形態の効果の例について説明する。

本実施形態によれば、積層ブロック本体１に凸部５５が勘合する孔部１１が設けられ、孔部１１に凸部５５を勘合させて、係止部材５１０を貫通孔１１０及び孔部５５０に差し込み、凸部５５を孔部１１に固定してから、継手体５１～５４と積層ブロック本体１との間の接合を実行している。これにより、従来行われていた、継手体５１～５４と積層ブロック本体１とを接合する前に、継手体５１～５４と積層ブロック本体１とをＴｉｇ溶接等で仮止めする工程が不要となり、積層体１０の生産性が向上する。

さらに、本実施形態によれば、積層ブロック本体１の厚さと、フレーム体５の厚さとが同じ積層ブロック体４から分割されているため、両者の厚さがほぼ同じになる。そして、同じ金属板３Ａ（または、金属板３Ｂ）から、金属板３Ａａと金属板３Ａｂ（または、金属板３Ｂａと金属板３Ｂｂ）を切り出すため、継手体５１～５４のそれぞれにおいて、凸部５５の高さと、孔部１１の高さとが一致する。

これにより、継手体５１～５４のそれぞれにおいて、孔部１１の高さに適合させた凸部５５を後加工で製作する手間が省け、積層体１０の生産性が向上する。

（変形例１）
図９（ａ）、（ｂ）は、本実施形態の変形例１を示す模式的斜視図である。図９（ａ）、（ｂ）に示す例は、継手体５１～５３にも適用される。

例えば、図９（ａ）に示すフレーム体５中の継手体５４Ａにおいては、凸部５５が形成された側面とは反対側の側面を機械加工することにより、孔部５ｈに連通する管部５６が一体的に形成された継手体５４が形成される。

このような手法によれば、継手体５１～５４の孔部５ｈに連通する管部５６を継手体５１～５４から機械加工で形成することで、管５６を別部品として用意する必要がなくなり部品点数を削減することができる。さらに継手体５１～５４と管部５６とをＴｉｇ溶接等で仮止めする工程が不要となり、積層体１０の生産性が向上する。

（変形例２）
図１０は、本実施形態の変形例２を示す模式的断面図である。図１０に示す例は、継手体５１、５３、５４にも適用される。

図３（ａ）～図８（ｂ）に例示して形成された、積層ブロック本体１及び継手体５２には、同じ金属板を積層し拡散接合した後に積層ブロック本体１と継手体５２とを分離形成したものであるため、積層方向における孔部１１の厚みと、凸部５５の厚みとが同じになる。但し、孔部１１の厚みと凸部５５の厚みとが完全に同じになった場合、凸部５５が孔部１１内に円滑に挿入できなくなる可能性がある。

このような場合、例えば、凸部５５の積層方向における厚さは、ハーフエッチング等の手法により調整してもよい。例えば、図４（ａ）、（ｂ）に示す状態から、凸部５５以外の部分をマスク部材によって被覆して、凸部５５が選択的にハーフエッチングされる。あるいは、マスク部材を用いず、レーザ加工、機械的研磨によって、凸部５５の厚みを調整してもよい。これにより、凸部５５をより確実に孔部１１に篏合させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。各実施形態は、独立の形態とは限らず、技術的に可能な限り複合することができる。

１…積層ブロック本体
１ｄ、１ｕ、２ｄ、２ｕ…主面
１ｗ、２ｗ…側面
２Ａａ、２Ｂａ、２Ａｂ、２Ｂｂ、３Ａ、３Ｂ…金属板
２Ａｒ、２Ｂｒ、３Ａｒ、３Ｂｒ…リブ部
５…フレーム体
５ｈ…孔部
１０…積層体
１１…孔部
２５Ａ、２５Ｂ、３０Ａ、３１Ａ…溝
５１、５１Ａ、５２、５２Ａ、５３、５３Ａ、５４、５４Ａ…継手体
５５…凸部
５６…管部
１１０…貫通孔
２１２、２２２、２３２、２４２…開口部
２５１…ピン孔
５０１…接合部材
５１０…係止部材
５５０…孔

Claims (4)

1. 複数の伝熱板のそれぞれと複数の第１金属板のそれぞれとが積層され、前記複数の伝熱板と前記複数の第１金属板とが積層された積層方向に沿った側面と、前記側面に連設し前記積層方向に対向する第１主面と第２主面とを有し、前記側面に少なくとも１つの第１孔部が設けられた積層ブロック本体と、
   前記側面に設けられ、前記第１孔部に挿入される凸部を有する継手体と、
   前記凸部を前記第１孔部において係止する係止部材と
   を具備し、
   前記積層ブロック本体には、前記第１主面または前記第２主面から前記積層方向に沿って前記第１孔部にまで到達する貫通孔が設けられ、
   前記凸部には、前記凸部が前記第１孔部に挿入されたとき、前記積層方向に沿って前記貫通孔に連通する第２孔部が設けられ、
   前記係止部材が前記貫通孔及び前記第２孔部に挿入され得る
   積層体。
2. 請求項１に記載された積層体であって、
   前記継手体と前記積層ブロック本体との間及び前記係止部材と前記積層ブロック本体との間に接合部材をさらに具備する
   積層体。
3. 請求項１または２に記載された積層体であって、
   前記継手体は、複数の第２金属板のそれぞれが拡散接合により積層された積層体であり、
   前記積層方向において、前記継手体の長さと、前記積層ブロック本体の長さとが同じである
   積層体。
4. 複数の第１伝熱板と複数の第１金属板とを積層し、前記複数の第１伝熱板のそれぞれと前記複数の第１金属板のそれぞれとを拡散接合により接合して積層ブロック本体を形成するときに、前記積層ブロック本体に対して、前記積層ブロック本体の積層方向に沿った側面に少なくとも１つの第１孔部を形成するとともに、前記側面に連設する第１主面または第２主面から前記積層方向に沿って前記第１孔部にまで到達する貫通孔を形成し、
   前記第１孔部に挿入され、前記第１孔部に挿入されたときに前記積層方向において前記貫通孔と連通する第２孔部が形成された凸部を有する継手体を形成し、
   前記凸部と前記第１孔部が嵌合するように前記継手体を前記側面に配置し、
   前記貫通孔及び前記第２孔部に係止部材を挿入して、前記凸部を前記第１孔部で係止し、
   前記継手体と前記積層ブロック本体との間及び前記係止部材と前記積層ブロック本体との間を接合部材で接合する
   積層体の製造方法。

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