JP2023079296A - 積層体の製造方法、熱交換器の製造方法、積層体、及び熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】積層型マイクロ流路熱交換器に適用される積層体を形成するときに、作業の困難性、コストの上昇を回避する。【解決手段】積層体の製造方法は、それぞれの厚さが最小板厚ｄｍｉｎから最大板厚ｄｍａｘの範囲でばらつく、流路が形成されたＮ枚（Ｎは３以上の整数）の伝熱板を積層し、積層方向に沿った側面に前記流路に連通する孔部を形成し、前記側面に前記孔部に連通するフランジ付きパイプが接合可能な積層体を製造する方法である。上記の方法は、条件Ｂで特定され第２積層領域を形成するｎ２枚の前記伝熱板を積層する工程と、条件Ａで特定され第１積層領域を形成するｎ１枚の前記伝熱板を前記第２積層領域に積層する工程と、条件Ｃで特定され第３積層領域を形成するｎ３枚の前記伝熱板を前記第１積層領域に積層する工程と、前記第２積層領域と前記第１積層領域と前記第３積層領域とを拡散接合により接合する工程とを含む。【選択図】図１

Description

本発明は、熱交換器に適用することができる積層体を製造する方法、熱交換器の製造方法、積層体、及び熱交換器に関する。

熱交換器の１つに、積層型マイクロ流路熱交換器がある。積層型マイクロ流路熱交換器は、例えば、高温流体流路が形成された伝熱板と、低温流体流路が形成された伝熱板とを交互に積層して形成される。それぞれの伝熱板は、拡散接合によって一体化される（例えば、特許文献１参照）。

積層型マイクロ流路熱交換器には、高温流体と低温流体とを流入出させるために、その積層体の側面に、高温流体流路または低温流体流路に連通する孔部が形成される場合がある。この孔部は、例えば、拡散接合前に、複数の伝熱板のそれぞれの側部に予め切り欠きが設けられ、この切り欠きが拡散接合によって積層方向に繋がることにより形成される。また、積層体の側面には、孔部に連通する継手体、例えば、フランジ付きのパイプが接合される。

特許第６０５６９２８号公報

しかしながら、積層される伝熱板の厚さは誤差（公差）があり、それぞれの厚さにばらつきがある。このような伝熱板を積層して形成された積層体は、その高さにおいては、伝熱板１枚当たりにおける板厚の誤差が累積され、積層枚数が多数になるほど、その高さの寸法誤差が大きくなりやすい。同様に、積層体の側面に形成される孔部においても、積層枚数が多数になるほど積層方向における寸法誤差が大きくなりやすい。

例えば、比較的厚めの伝熱板が多数含まれた積層体と、比較的薄めの伝熱板が多数含まれた積層体とでは、同じ枚数の伝熱板が用いられたとしても、切り欠きを繋げて形成した孔部の高さが同じになるとは限らない。これにより、継手体を積層体の側面に接合しようとしても、厚めの伝熱板が積層に多数含まれた積層体の場合には、フランジ径よりも切り欠きを繋げて形成した孔部の高さが大きくなる場合がある。この結果、孔部をフランジで覆うことができず継手体と積層体との気密性が保たれなくなり、継手体を積層体に接合する作業に困難性をもたらす。また、これらを解決する手法として、個々の積層体に適合した継手体を個別に準備する手法が考えられる。しかし、この方法では継手体を複数準備することが必要となり、コストの上昇を招いてしまう。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、積層型マイクロ流路熱交換器に適用される積層体を形成するときに、その側面に継手体を接合する場合の作業の困難性、コストの上昇を回避できる積層体の製造方法、熱交換器の製造方法、積層体、及び熱交換器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の製造方法は、それぞれの厚さが最小板厚ｄ_ｍｉｎから最大板厚ｄ_ｍａｘの範囲でばらつく、流路が形成されたＮ枚（Ｎは３以上の整数）の伝熱板を積層し、積層方向に沿った側面に前記流路に連通する孔部を形成し、前記側面に前記孔部に連通するフランジ付きパイプが接合可能な積層体を製造する方法である。
上記の方法は、
条件Ｂで特定され第２積層領域を形成するｎ_２枚の前記伝熱板を積層する工程と、
条件Ａで特定され第１積層領域を形成するｎ_１枚の前記伝熱板を前記第２積層領域に積層する工程と、
条件Ｃで特定され第３積層領域を形成するｎ_３枚の前記伝熱板を前記第１積層領域に積層する工程と、
前記第２積層領域と前記第１積層領域と前記第３積層領域とを拡散接合により接合する工程とを含む。
上記条件Ｂは、
前記第２積層領域と前記第３積層領域とに含まれる前記伝熱板の枚数の合計ｎ（ｎは２以上の整数）を、前記最小板厚ｄ_ｍｉｎに前記Ｎを乗じた第１値から前記フランジ付きパイプのパイプ部の内径を減じた第２値をさらに前記最小板厚ｄ_ｍｉｎで除した第３値の小数点以下を切り捨てた値とし、ｎ_２（ｎ_２は１以上の整数）をｎより小さい整数とする条件である。
上記条件Ａは、
前記第１積層領域に含まれる前記伝熱板の枚数ｎ_２（ｎ_２は１以上の整数）を前記第１値から前記最小板厚ｄ_ｍｉｎに前記ｎを乗じた値を減じた第４値を前記最小板厚ｄ_ｍｉｎで除した値とする条件である。
上記条件Ｃは、
前記第３積層領域に含まれる前記伝熱板の枚数ｎ_３（ｎ_３は１以上の整数）をｎ－ｎ_２とする条件である。

このような積層体の製造方法によれば、積層体の側面に継手体（フランジ付きパイプ）を接合する場合の作業の困難性、コストの上昇を回避できる。

上記の積層体の製造方法においては、
前記積層方向に対し直交し前記側面に沿った第１方向における前記孔部の幅Ｗが前記パイプ部の内径よりも大きい第５値に設定され、
前記幅Ｗを横方向の長さとする１組の対辺と、前記最大板厚ｄ_ｍａｘに前記Ｎを乗じた第６値から、前記最大板厚ｄ_ｍａｘに前記合計枚数ｎを乗じた値を減じた第７値を縦方向の長さとする１組の対辺とからなる仮想矩形を想定した場合、
前記仮想矩形の下辺及び左辺に、前記パイプ部の内径を直径とする円を接触させたとき、前記円の中心点から前記仮想矩形の右辺と上辺との交点までの距離Ｄの２倍を前記フランジ付きパイプのフランジ部の外径よりも小さくしてもよい。

このような積層体の製造方法によれば、積層体の側面に継手体（フランジ付きパイプ）を接合する場合の作業の困難性、コストの上昇をより回避できる。

上記の積層体の製造方法においては、前記第１値を前記積層方向における前記フランジ部の外径以上にしてもよい。

このような積層体の製造方法によれば、積層体の側面に継手体（フランジ付きパイプ）を接合する場合の作業の困難性、コストの上昇をより回避できる。

上記の積層体の製造方法においては、前記拡散接合の前に、前記複数の伝熱板は、床板と天井板との間に積層され、前記拡散接合によって、前記床板、前記複数の伝熱板、及び前記天井板が前記積層方向に接合され、前記床板、前記複数の伝熱板、及び前記天井板の前記積層方向における高さを前記フランジ部の外径よりも大きくしてもよい。

このような積層体の製造方法によれば、積層体の側面に継手体（フランジ付きパイプ）を接合する場合の作業の困難性、コストの上昇をより回避できる。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る熱交換器の製造方法は、それぞれの厚さが最小板厚ｄ_ｍｉｎから最大板厚ｄ_ｍａｘの範囲でばらつく、流路が形成されたＮ枚（Ｎは３以上の整数）の伝熱板を積層し、積層方向に沿った側面に前記流路に連通する孔部を形成した積層体を有し、前記側面に前記孔部に連通するフランジ付きパイプが接合される熱交換器を製造する方法である。
上記の方法は、
条件Ｂで特定され第２積層領域を形成するｎ_２枚の前記伝熱板を積層する工程と、
条件Ａで特定され第１積層領域を形成するｎ_１枚の前記伝熱板を前記第２積層領域に積層する工程と、
条件Ｃで特定され第３積層領域を形成するｎ_３枚の前記伝熱板を前記第１積層領域に積層する工程と、
前記第２積層領域と前記第１積層領域と前記第３積層領域とを拡散接合により接合する工程と、
前記拡散接合によって形成された前記積層体の前記側面に前記フランジ付きパイプを接合する工程と
を含む。
上記条件Ｂは、
前記第２積層領域と前記第３積層領域とに含まれる前記伝熱板の枚数の合計ｎ（ｎは２以上の整数）を、前記最小板厚ｄ_ｍｉｎに前記Ｎを乗じた第１値から前記フランジ付きパイプのパイプ部の内径を減じた第２値をさらに前記最小板厚ｄ_ｍｉｎで除した第３値の小数点以下を切り捨てた値とし、ｎ_２（ｎ_２は１以上の整数）をｎより小さい整数とする条件である。
上記条件Ａは、
前記第１積層領域に含まれる前記伝熱板の枚数ｎ_２（ｎ_２は１以上の整数）を前記第１値から前記最小板厚ｄ_ｍｉｎに前記ｎを乗じた値を減じた第４値を前記最小板厚ｄ_ｍｉｎで除した値とする条件である。
上記条件Ｃは、
前記第３積層領域に含まれる前記伝熱板の枚数ｎ_３（ｎ_３は１以上の整数）をｎ－ｎ_２とする条件である。

このような熱交換器の製造方法によれば、熱交換器に含まれる積層体の側面に継手体（フランジ付きパイプ）を接合する場合の作業の困難性、コストの上昇を回避できる。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る積層体は、それぞれの厚さが最小板厚ｄ_ｍｉｎから最大板厚ｄ_ｍａｘの範囲でばらつく、流路が形成されたＮ枚（Ｎは３以上の整数）の伝熱板が積層され、積層方向に沿った側面に前記流路に連通する孔部が形成され、前記側面に前記孔部に連通するフランジ付きパイプが接合可能な積層体である。
上記の積層体は、
前記側面は、前記積層方向において、前記孔部が形成される第１積層領域と、前記第１積層領域を挟む、第２積層領域及び第３積層領域とを有し、
前記第２積層領域と前記第１積層領域と前記第３積層領域とは、拡散接合により接合され、
前記第２積層領域は、条件Ｂで特定されたｎ_２枚の前記伝熱板によって形成され、
前記第１積層領域は、条件Ａで特定されたｎ_１枚の前記伝熱板によって形成され、
前記第３積層領域は、条件Ｃで特定されたｎ_３枚の前記伝熱板によって形成される。
上記条件Ｂは、
前記第２積層領域と前記第３積層領域とに含まれる前記伝熱板の枚数の合計ｎ（ｎは２以上の整数）を、前記最小板厚ｄ_ｍｉｎに前記Ｎを乗じた第１値から前記フランジ付きパイプのパイプ部の内径を減じた第２値をさらに前記最小板厚ｄ_ｍｉｎで除した第３値の小数点以下を切り捨てた値とし、ｎ_２（ｎ_２は１以上の整数）をｎより小さい整数とする条件である。
上記条件Ａは、
前記第１積層領域に含まれる前記伝熱板の枚数ｎ_２（ｎ_２は１以上の整数）を前記第１値から前記最小板厚ｄ_ｍｉｎに前記ｎを乗じた値を減じた第４値を前記最小板厚ｄ_ｍｉｎで除した値とする条件である。
上記条件Ｃは、
前記第３積層領域に含まれる前記伝熱板の枚数ｎ_３（ｎ_３は１以上の整数）をｎ－ｎ_２とする条件である。

このような積層体によれば、積層体の側面に継手体（フランジ付きパイプ）を接合する場合の作業の困難性、コストの上昇を回避できる。

上記の積層体においては、
前記積層方向に対し直交し前記側面に沿った第１方向における前記孔部の幅Ｗは、前記パイプ部の内径よりも大きく前記側面の前記第１方向における幅よりも小さい第５値であり、
前記フランジ付きパイプのフランジ部の外径は、
前記最大板厚ｄ_ｍａｘに前記Ｎを乗じた第６値を前記第２積層領域、前記第１積層領域、及び前記第３積層領域の前記積層方向における高さＨ_ｍａｘとしたものであり、
前記幅Ｗを横方向の長さとする１組の対辺と、前記高さＨ_ｍａｘから、前記最大板厚ｄ_ｍａｘに前記合計枚数ｎを乗じた値を減じた第７値を縦方向の長さとする１組の対辺とからなる仮想矩形の下辺及び左辺に、前記パイプ部の内径を直径とする円を接触させたとき、前記円の中心点から前記仮想矩形の右辺と上辺との交点までの距離Ｄの２倍よりも大きくてもよい。

このような積層体によれば、積層体の側面に継手体（フランジ付きパイプ）を接合する場合の作業の困難性、コストの上昇をより回避できる。

上記の積層体においては、前記第１値は前記積層方向における前記フランジ部の外径以上であってもよい。

このような積層体によれば、積層体の側面に継手体（フランジ付きパイプ）を接合する場合の作業の困難性、コストの上昇をより回避できる。

上記の積層体においては、前記積層方向において、前記複数の伝熱板は、床板と天井板との間で前記床板と前記天井板とに接合され、
前記床板、前記複数の伝熱板、及び前記天井板の前記積層方向における高さは、前記フランジ部の外径よりも大きくてもよい。

このような積層体によれば、積層体の側面に継手体（フランジ付きパイプ）を接合する場合の作業の困難性、コストの上昇をより回避できる。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る熱交換器は、それぞれの厚さが最小板厚ｄ_ｍｉｎから最大板厚ｄ_ｍａｘの範囲でばらつく、流路が形成されたＮ枚（Ｎは３以上の整数）の伝熱板が積層され、積層方向に沿った側面に前記流路に連通する孔部が形成され、前記側面に前記孔部に連通するフランジ付きパイプが接合された熱交換器である。
前記側面は、前記積層方向において、前記孔部が形成される第１積層領域と、前記第１積層領域を挟む、第２積層領域及び第３積層領域とを有し、
前記第２積層領域と前記第１積層領域と前記第３積層領域とは、拡散接合により接合され、
前記第２積層領域は、条件Ｂで特定されたｎ_２枚の前記伝熱板によって形成され、
前記第１積層領域は、条件Ａで特定されたｎ_１枚の前記伝熱板によって形成され、
前記第３積層領域は、条件Ｃで特定されたｎ_３枚の前記伝熱板によって形成される。
上記条件Ｂは、
前記第２積層領域と前記第３積層領域とに含まれる前記伝熱板の枚数の合計ｎ（ｎは２以上の整数）を、前記最小板厚ｄ_ｍｉｎに前記Ｎを乗じた第１値から前記フランジ付きパイプのパイプ部の内径を減じた第２値をさらに前記最小板厚ｄ_ｍｉｎで除した第３値の小数点以下を切り捨てた値とし、ｎ_２（ｎ_２は１以上の整数）をｎより小さい整数とする条件である。
上記条件Ａは、
前記第１積層領域に含まれる前記伝熱板の枚数ｎ_２（ｎ_２は１以上の整数）を前記第１値から前記最小板厚ｄ_ｍｉｎに前記ｎを乗じた値を減じた第４値を前記最小板厚ｄ_ｍｉｎで除した値とする条件である。
上記条件Ｃは、
前記第３積層領域に含まれる前記伝熱板の枚数ｎ_３（ｎ_３は１以上の整数）をｎ－ｎ_２とする条件である。

このような熱交換器によれば、熱交換器に含まれる積層体の側面に継手体（フランジ付きパイプ）を接合する場合の作業の困難性、コストの上昇を回避できる。

以上述べたように、本発明によれば、積層型マイクロ流路熱交換器に適用される積層体を形成するときに、その側面に継手体（フランジ付きパイプ）を接合する場合の作業の困難性、コストの上昇を回避できる積層体の製造方法、熱交換器の製造方法、積層体、及び熱交換器が提供される。

本実施形態に係る積層体を示す模式的斜視図である。 本実施形態に係る熱交換器を示す模式的斜視図である。 積層体の第１積層領域に含まれる伝熱板の模式的斜視図である。 積層体の第２及び第３積層領域に含まれる伝熱板の模式的斜視図である。 積層体の床板及び天井板を形成する金属板の模式的斜視図である。 仮想矩形と、この仮想矩形にパイプを重ねあわせた図である。 図（ａ）は、第１積層領域、第２積層領域及び第３積層領域に含まれる伝熱板が最大板厚の伝熱板で形成された積層体を示す模式的側面図である。図（ｂ）は、第１積層領域、第２積層領域及び第３積層領域に含まれる伝熱板が最小板厚の伝熱板で形成された積層体を示す模式的側面図である。

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。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す場合があり、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。また、以下に示す数値は例示であり、この例に限らない。

図１は、本実施形態に係る積層体を示す模式的斜視図である。図１に示す積層体１は、例えば、積層型マイクロ流路熱交換器に適用される。積層体１は、略直方体形状をしている。図１では、天井板４の側を上側、床板３の側を下側とする。

積層体１は、主面１ｕ（上面）と、主面１ｕとは反対側の主面１ｄ（下面）と、主面１ｕと主面１ｄとをつなぐ側面１ｗとを有する。積層体１は、４つの側面１ｗを有する。それぞれの側面１ｗは、第１積層領域１ａと、第２積層領域１ｂと、第３積層領域１ｃとを有する。第１積層領域１ａには、孔部２ｈａ～２ｈｄが形成される。積層方向（Ｚ軸方向）において、第１積層領域１ａは、第２積層領域１ｂと第３積層領域１ｃとによって挟まれる。主面１ｄから主面１ｕに向かって、第２積層領域１ｂ、第１積層領域１ａ、第３積層領域１ｃの順に並ぶ。

第１積層領域１ａ、第２積層領域１ｂ、及び第３積層領域１ｃのそれぞれは、流路が形成された伝熱板が積層方向に積層されることよって形成される。例えば、第１積層領域１ａにおいては、積層方向に伝熱板２１Ａと伝熱板２１Ｂとが交互に積層される。第２積層領域１ｂにおいては、積層方向に伝熱板２２Ａと伝熱板２２Ｂとが交互に積層される。第３積層領域１ｃにおいては、積層方向に伝熱板２３Ａと伝熱板２３Ｂとが交互に積層される。第１積層領域１ａは、伝熱板２１Ａと伝熱板２１Ｂとの合計枚数が後述する条件Ａで特定されたｎ_１枚の伝熱板を含む。第２積層領域１ｂは、伝熱板２２Ａと伝熱板２２Ｂとの合計枚数が後述する条件Ｂで特定されたｎ_２枚の伝熱板を含む。第３積層領域１ｃは、伝熱板２３Ａと伝熱板２３Ｂとの合計枚数が後述する条件Ｃで特定されたｎ_３枚の伝熱板を含む。ここで、第１積層領域１ａに含まれる伝熱板２１Ａと伝熱板２１Ｂとを総称して第１伝熱板とも言う。また、第２積層領域１ｂに含まれる伝熱板２２Ａと伝熱板２２Ｂとを総称して第２伝熱板とも言う。また、第３積層領域１ｃに含まれる伝熱板２３Ａと伝熱板２３Ｂとを総称して第３伝熱板とも言う。

第１積層領域１ａ、第２積層領域１ｂ、及び第３積層領域１ｃに含まれる伝熱板（伝熱板２１Ａ、２１Ｂ、２２Ａ、２２Ｂ、２３Ａ、２３Ｂ）の全枚数は、Ｎ枚（Ｎは３以上の整数）である。伝熱板の全枚数Ｎは熱交換器に要求される熱交換能力や流量などに応じて予め決定される。Ｎ枚の伝熱板のそれぞれの厚さは、最小板厚ｄ_ｍｉｎから最大板厚ｄ_ｍａｘの範囲でばらついている。例えば、伝熱板の標準厚さがｄであり、公差が±５％、つまりｄの９５％から１０５％の範囲で伝熱板の厚さ（板厚）がばらついている。第２積層領域１ｂに含まれる伝熱板２２Ａ、２２Ｂと、第１積層領域１ａに含まれる伝熱板２１Ａ、２１Ｂと、第３積層領域１ｃに含まれる伝熱板２３Ａ、２３Ｂとは、それぞれ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。

また、積層体１においては、積層方向に沿った側面１ｗに孔部２ｈａ～２ｈｄが形成される。例えば、図１手前の右側の側面１ｗには、矩形状の孔部２ｈａが形成され、図１手前の左側の側面１ｗには、矩形状の孔部２ｈｂが形成される。矩形状の孔部は、孔部２ｈａの反対側に位置する側面１ｗにも孔部２ｈｃとして形成され、孔部２ｈｂの反対側に位置する側面１ｗに孔部２ｈｄとして形成される。これら４つの孔部２ｈａ～２ｈｄは、第１積層領域１ａに形成されている。孔部２ｈａ～２ｈｄのそれぞれの横方向（積層方向に直交し、側面１ｗに沿った方向）の幅は、側面１ｗの横方向の幅よりも小さい。

例えば、孔部２ｈａと、この孔部２ｈａの反対側に設けられた孔部２ｈｃとは、伝熱板２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂのそれぞれに設けられた流路に連通する（後述）。また、孔部２ｈｂと、この孔部２ｈｂの反対側に設けられた孔部２ｈｄとは、伝熱板２１Ａ、２２Ａ、２３Ａのそれぞれに設けられた流路に連通する（後述）。

また、積層体１においては、積層方向において、第１積層領域１ａと第２積層領域１ｂと第３積層領域１ｃとを合わせたＮ枚の伝熱板（伝熱板２１Ａ、２１Ｂ、２２Ａ、２２Ｂ、２３Ａ、２３Ｂ）の下側に床板３が設けられ、Ｎ枚の伝熱板の上側に天井板４が設けられる。すなわち、複数の伝熱板２１Ａ、２１Ｂ、２２Ａ、２２Ｂ、２３Ａ、２３Ｂは、床板３と天井板４との間に設けられる。

床板３は、積層方向に積層された複数（例えば、２枚以上６枚以下、７枚以上でもよい。図１では３枚）の金属板３ａを含む。天井板は、図中の積層方向に積層された複数（例えば、２枚以上６枚以下、７枚以上でもよい。図１では３枚）の金属板４ａを含む。複数の金属板３ａのそれぞれ、及び複数の金属板４ａのそれぞれは、積層方向において拡散接合によって接合される。また、床板３と、床板３の上側の第２積層領域１ｂに含まれる伝熱板とは拡散接合によって接合され、天井板４と、天井板４の側の第３積層領域１ｃに含まれる伝熱板とは拡散接合によって接合される。すなわち、積層体１に含まれる、全ての伝熱板と全ての金属板とが積層方向において拡散接合によって接合されている。なお、床板３及び天井板４のそれぞれは、複数の金属板に限らず、１つの金属板で形成してもよい。また、拡散接合後、積層方向に並ぶ破線（複数の金属板と伝熱板それぞれの境界を示す破線）は消滅することがある。本実施形態において床板３および天井板４は必須ではないが、それらのいずれか一方または両方を備えていてもよい。

図２は、本実施形態に係る熱交換器を示す模式的斜視図である。積層体１は、例えば、図２に示す熱交換器１０（積層型マイクロ流路熱交換器）として適用される。積層体１の４つの側面１ｗのそれぞれには、図示しない配管を熱交換器１０に接続する際の継手体となるフランジ付きパイプが接合可能である。図２には、積層体１の４つの側面１ｗのそれぞれに、フランジ付きパイプ１００Ａ～１００Ｄ（以下、単にパイプ１００Ａ～１００Ｄと呼ぶ場合がある）が、例えば、ロウ付けによって接合された後の状態が示されている。

パイプ１００Ａ～１００Ｄのそれぞれは、例えば、パイプ１００Ａにて例示されるように、孔２ｈａに連通するパイプ部１０１と、パイプ部１０１に接続され側面１ｗに接合されるフランジ部１０２とを備える。例えば、高温の流体が積層体１のパイプ１００Ｂから流入すると、この流体は、積層体１を経由し、パイプ１００Ｄから流出する。一方、低温の流体がパイプ１００Ｃから流入すると、この流体は、積層体１を経由し、パイプ１００Ａから流出する。

積層体１に含まれる、伝熱板と金属板とを説明する。図３（ａ）、（ｂ）は、積層体の第１積層領域に含まれる伝熱板の模式的斜視図である。図３（ａ）には、積層体１の第１積層領域１ａに含まれる伝熱板２１Ａが示され、図３（ｂ）には、積層体１の第１積層領域１ａに含まれる伝熱板２１Ｂが示される。

図３（ａ）に示す伝熱板２１Ａは、所定の厚さを有し平面形状が矩形状の金属板で形成される。伝熱板２１Ａには、その４辺のそれぞれに、貫通孔２６に連通する切欠部２１１Ａと、貫通孔２７に連通する切欠部２１２Ａと、貫通孔２８に連通する切欠部２１３Ａと、貫通孔２９に連通する切欠部２１４Ａとが設けられている。また、伝熱板２１Ａにおいては、積層体１の主面１ｕの側の主面に、熱交換部であって高温流体の流路を形成する溝２５５と、複数の溝２５０と、溝２５６とが設けられている。複数の溝２５０のそれぞれは、溝２５５と溝２５６とに連通する。溝２５５、２５０、２５６は、伝熱板２１Ａの主面に、例えば、ハーフエッチングにより形成される。

複数の溝２５０は、Ｘ軸方向に沿って形成される。溝２５５、２５６は、Ｙ軸方向に沿って形成される。溝２５５の一端は、貫通孔２７と連通する。溝２５６は、その一端が貫通孔２９と連通する。すなわち、Ｙ軸方向の両端部に設けられる貫通孔２７と貫通孔２９との間には、貫通孔２７と貫通孔２９との間を連通する、複数の溝２５０と、溝２５５と、溝２５６とが形成されている。

図３（ｂ）に示す伝熱板２１Ｂは、所定の厚さを有し平面形状が伝熱板２１Ａと同じ矩形状の金属板で形成される。伝熱板２１Ｂには、その４辺のそれぞれに、貫通孔２６に連通する切欠部２１１Ｂと、貫通孔２７に連通する切欠部２１２Ｂと、貫通孔２８に連通する切欠部２１３Ｂと、貫通孔２９に連通する切欠部２１４Ｂとが設けられている。また、伝熱板２１Ｂにおいては、積層体１の主面１ｕの側の主面に、熱交換部であって低温流体の流路を形成する溝２５１が設けられている。溝２５１は、伝熱板２１Ｂの主面に、例えば、ハーフエッチングにより形成される。複数の溝２５１は、Ｘ軸方向に沿って形成される。溝２５１は、その一端が貫通孔２６と連通し、他端は、貫通孔２８と連通する。

すなわち、Ｘ軸方向の両端部に設けられる貫通孔２６と貫通孔２８との間には、貫通孔２６と貫通孔２８との間を連通する複数の溝２５１が形成されている。

積層体１の第１積層領域１ａにおいては、伝熱板２１Ａと伝熱板２１Ｂとが積層方向において交互に接合されることから、切欠部２１１Ａと切欠部２１１Ｂとが積層方向に交互に繋がる。これにより、孔部２ｈａが形成される。また、切欠部２１２Ａと切欠部２１２Ｂとが積層方向に交互に繋がることで、孔部２ｈｂが形成される。また、切欠部２１３Ａと切欠部２１３Ｂとが積層方向に交互に繋がることで孔部２ｈｃが形成される。また、切欠部２１４Ａと切欠部２１４Ｂとが積層方向に交互に繋がることで孔部２ｈｄが形成される。

図４（ａ）、（ｂ）は、積層体の第２積層領域及び第３積層領域に含まれる伝熱板の模式的斜視図である。図４（ａ）には、積層体１の第２積層領域１ｂ及び第３積層領域１ｃに含まれる伝熱板２２Ａ、２３Ａが示され、図４（ｂ）には、積層体１の第２積層領域１ｂ及び第３積層領域１ｃに含まれる伝熱板２２Ｂ、２３Ｂが示される。伝熱板２２Ａ、２３Ａのそれぞれの形状は同じであり、伝熱板２２Ｂ、２３Ｂのそれぞれの形状は同じである。以下には、伝熱板２２Ａ、２２Ｂについて詳細に説明する。

図４（ａ）に示す伝熱板２２Ａは、所定の厚さを有し平面形状が伝熱板２１Ａと同じ矩形状の金属板で形成される。伝熱板２２Ａには、その４辺のそれぞれの内側に、貫通孔２６と、貫通孔２７と、貫通孔２８と、貫通孔２９とが設けられている。また、伝熱板２２Ａにおいては、積層体１の主面１ｕの側の主面に、熱交換部であって高温流体の流路を形成する溝２５５と、複数の溝２５０と、溝２５６とが設けられている。複数の溝２５０のそれぞれは、溝２５５と溝２５６とに連通する。溝２５５、２５０、２５６は、伝熱板２１Ａの主面に、例えば、ハーフエッチングにより形成される。

複数の溝２５０は、Ｘ軸方向に沿って形成される。溝２５５、２５６は、Ｙ軸方向に沿って形成される。溝２５５の一端は、貫通孔２７と連通する。溝２５６は、その一端が貫通孔２９と連通する。すなわち、Ｙ軸方向の両端部に設けられる貫通孔２７と貫通孔２９との間には、貫通孔２７と貫通孔２９との間を連通する、複数の溝２５０と、溝２５５と、溝２５６とが形成されている。

図４（ｂ）に示す伝熱板２２Ｂは、所定の厚さを有し平面形状が伝熱板２１Ａと同じ矩形状の金属板で形成される。

伝熱板２２Ｂには、その４辺のそれぞれの内側に、貫通孔２６と、貫通孔２７と、貫通孔２８と、貫通孔２９とが設けられている。また、伝熱板２２Ｂにおいては、積層体１の主面１ｕの側の主面に、熱交換部であって低温流体の流路を形成する溝２５１が設けられている。溝２５１は、伝熱板２２Ｂの主面に、例えば、ハーフエッチングにより形成される。複数の溝２５１は、Ｘ軸方向に沿って形成される。溝２５１は、その一端が貫通孔２６と連通し、他端は、貫通孔２８と連通する。すなわち、Ｘ軸方向の両端部に設けられる貫通孔２６と貫通孔２８との間には、貫通孔２６と貫通孔２８との間を連通する複数の溝２５１が形成されている。

本実施形態での溝、貫通孔を形成する処理は、エッチング処理のほか、レーザ加工、精密プレス加工、切削加工などで行うことが可能である。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。

図５（ａ）、（ｂ）は、積層体の床板及び天井板を形成する金属板の模式的斜視図である。ここで、図５（ａ）には、床板を形成する金属板３ａが示され、図５（ｂ）には、天井板を形成する金属板４ａが示される。

図５（ａ）に示す金属板３ａは、床板３を形成する金属板である。金属板３ａは、所定の厚さを有し平面形状が伝熱板２１Ａと同じ矩形状の金属板で形成される。床板３を形成する金属板３ａの厚さは、伝熱板２２Ａ、２２Ｂ、２１Ａ、２１Ｂ、２３Ａ、２３Ｂの厚さと同じでもよく、同じでなくてもい。また、図５（ｂ）に示す金属板４ａは、天井板４を形成する金属板である。金属板４ａは、所定の厚さを有し平面形状が伝熱板２１Ａと同じ矩形状の金属板で形成される。天井板４を形成する金属板４ａの厚さは、伝熱板２２Ａ、２２Ｂ、２１Ａ、２１Ｂ、２３Ａ、２３Ｂの厚さと同じでもよく、同じでなくてもい。

複数の金属板３ａが積層方向に積層され、この上に伝熱板２２Ａと伝熱板２２Ｂとが交互に積層され、この上に伝熱板２１Ａと伝熱板２１Ｂとが交互に積層され、この上に伝熱板２３Ａと伝熱板２３Ｂとが交互に積層され、この上に複数の金属板４ａが積層されて、それぞれの金属板同士、伝熱板同士、及び、金属板と伝熱板とが拡散接合により接合されて、図１に示す積層体１が形成される。

積層体１では、伝熱板２２Ａ、２２Ｂ、２１Ａ、２１Ｂ、２３Ａ、２３Ｂのそれぞれに形成された貫通孔２６と、伝熱板２２Ａ、２２Ｂ、２１Ａ、２１Ｂ、２３Ａ、２３Ｂのそれぞれに形成された貫通孔２７と、伝熱板２２Ａ、２２Ｂ、２１Ａ、２１Ｂ、２３Ａ、２３Ｂのそれぞれに形成された貫通孔２８と、伝熱板２２Ａ、２２Ｂ、２１Ａ、２１Ｂ、２３Ａ、２３Ｂのそれぞれに形成された貫通孔２９とが積層方向において繋がり、積層体１の内部に積層方向に延びる４つの空間が形成される。これら４つの空間は、図２において、積層体１内の空間２６０、２７０、２８０、２９０として示されている。

図２に示された４つの空間２６０、２７０、２８０、２９０において、Ｙ軸方向に並ぶ２つの空間のうちの一方の空間２７０は、孔部２ｈｂに繋がり、他方の空間２９０は、孔部２ｈｄに繋がる。また、これらＹ軸方向に並ぶ２つの空間２７０、２９０は、溝２５０、２５５、２５６に連通する。また、この４つの空間において、Ｘ軸方向に並ぶ２つの空間２６０、２８０のうちの一方の空間２６０は、孔部２ｈａと繋がり、他方の空間２８０は、孔部２ｈｃと繋がる。また、これらＸ軸方向に並ぶ２つの空間２６０、２８０は、溝２５１に連通する。なお、伝熱板２１Ａ、２１Ｂ、２２Ａ、２２Ｂ、２３Ａ、２３Ｂ及び金属板３ａ、４ａは、ステンレス等の同じ板厚の材料で形成される。また、それぞれの材料には異種の金属が含まれてもよい。

ここで、第１積層領域１ａ、第２積層領域１ｂ及び第３積層領域１ｃに含まれるＮ枚の伝熱板の厚さには誤差（公差）がある。このような伝熱板を使用して積層体を形成すると、第１積層領域１ａ、第２積層領域１ｂ及び第３積層領域１ｃのそれぞれの厚さを足し合わせた高さには伝熱板１枚当たりにおける板厚の誤差が累積され、積層体の高さが積層体ごとにばらつく。同様に、積層体の側面に形成される孔部の高さも、伝熱板１枚当たりにおける板厚の誤差が累積され、積層体ごとにばらつく。これは、孔部が積層体を形成した後に切削等の手法によって形成されるのでなく、複数の伝熱板に予め形成された切欠部を積層方向に繋ぐことによって形成されるためである。特に、積層体の積層枚数が多くなるほど、孔部の高さのばらつきが大きくなる。

例えば、比較的厚めの伝熱板が多数含まれた積層体では、孔部の高さが比較的高く、比較的薄めの伝熱板が多数含まれた積層体では、孔部の高さが比較的低い。これにより、フランジ付パイプを積層体の側面に接合する際、積層体が前者の場合であると、フランジ部によって完全に孔部を覆うことができない現象が起き、この結果、フランジ付パイプと積層体との気密性が保たれなくなる事態が起き得る。これを解決する手法として、個々の積層体に適合したフランジ付パイプを個別に準備する手法が考えられる。しかし、この方法では、個々の積層体に適合した複数種のフランジ付パイプを準備することが必要となり、コストの上昇を招いてしまう。

本実施形態では、上記に掲げられた、気密性が保たれなくなる状況、及び複数種のフランジ付パイプを準備することによるコストの上昇を抑えるために、フランジ付パイプの寸法に応じて、第１積層領域１ａ、第２積層領域１ｂ及び第３積層領域１ｃのそれぞれに含まれる伝熱板の枚数を予め算出する。なお、前述したとおり伝熱板の全枚数Ｎは熱交換器に要求される熱交換能力や流量などに応じて予め決定される。

例えば、複数の金属板３ａを積層方向に積層し、この複数の金属板３ａの上側に第２積層領域１ｂを形成するｎ_２枚の第２伝熱板（伝熱板２２Ａ、２２Ｂ）を積層し、第２積層領域１ｂの上側に第１積層領域１ａを形成するｎ_１枚の第１伝熱板（伝熱板２１Ａ，２１Ｂ）を積層し、第１積層領域１ａの上側に第３積層領域１ｃを形成するｎ_３枚の第３伝熱板（伝熱板２３Ａ、２３Ｂ）を積層し、第３積層領域１ｃの上側に複数の金属板４ａを積層方向に積層する。そして、複数の金属板３ａと、第２積層領域１ｂに含まれるｎ_２枚の伝熱板と、第１積層領域１ａに含まれるｎ_１枚の伝熱板と、第３積層領域１ｃに含まれるｎ_３枚の伝熱板と、複数の金属板４ａとを拡散接合により接合する。ここで、第２積層領域１ｂにおいては、伝熱板２２Ａと伝熱板２２Ｂとが交互に積層され、第１積層領域１ａにおいては、伝熱板２１Ａと伝熱板２１Ｂとが交互に積層され、第３積層領域１ｃにおいては、伝熱板２３Ａと伝熱板２３Ｂとが交互に積層される。

この際、拡散接合が行われる前に、第２積層領域１ｂに含まれる、伝熱板２２Ａと伝熱板２２Ｂとの合計枚数ｎ_２枚は、下記の条件Ｂで特定され、第１積層領域１ａに含まれる、伝熱板２１Ａと伝熱板２１Ｂとの合計枚数ｎ_１枚は、下記の条件Ａで特定され、第３積層領域１ｃに含まれる、伝熱板２３Ａと伝熱板２３Ｂとの合計枚数ｎ_３枚は、下記の条件Ｃで特定される。

以下、拡散接合前に、第１積層領域１ａを形成する伝熱板の枚数（ｎ_１枚）、第２積層領域１ｂを形成する伝熱板の枚数（ｎ_２枚）、第３積層領域１ｃを形成する伝熱板の枚数（ｎ_３枚）のそれぞれを決定する方法について説明する。なお、以下では、パイプ１００Ａを用いて説明するが、パイプ１００Ｂ～１００Ｄのそれぞれを用いた場合にも以下の方法が適用される。まず、条件Ａ～Ｃのうち、条件Ｂから説明し、続いて、条件Ｃ、条件Ａの順で説明する。

(条件Ｂ)
条件Ｂは、以下の条件である。
例えば、第２積層領域１ｂと第３積層領域１ｃとに含まれる伝熱板（伝熱板２２Ａ、２２Ｂ、２３Ａ、２３Ｂ）の合計枚数をｎ（ｎは２以上の整数）枚と置く。また、最小板厚ｄ_ｍｉｎに、第１積層領域１ａ、第２積層領域１ｂ及び第３積層領域１ｃに含まれる伝熱板の合計枚数Ｎ枚（Ｎは３以上の整数）を乗じた値を第１値とする。そして、第１値からフランジ付きパイプのパイプ部１０１の内径を減じた値を第２値とする。

ここで、ｎ枚は、第２値を最小板厚ｄ_ｍｉｎで除した第３値から小数点以下を切り捨てた値とする。そして、第２積層領域１ｂに含まれる伝熱板（伝熱板２２Ａ、２２Ｂ）の枚数は、第２積層領域１ｂと第３積層領域１ｃとに含まれる伝熱板合計枚数ｎより小さいｎ_２（ｎ_２は１以上の整数）とする。第１値、第２値、ｎ及びｎ_２を数式で表すと、以下のようになる。
第１値＝（最小板厚ｄ_ｍｉｎ）×Ｎ
第２値＝第１値－（パイプ部１０１の内径）
ｎ＝第３値＝（第２値／（最小板厚ｄ_ｍｉｎ））の小数点以下を切り捨てた値
ｎ_２＜ｎ、（ｎ_２＞１）

例えば、伝熱板の標準厚さが０．３００ｍｍであり、最小板厚ｄ_ｍｉｎが０．２８５ｍｍ、最大板厚ｄ_ｍａｘが０．３１５ｍｍの範囲でばらついているとする。また、パイプ１００Ａのパイプ部１０１の外径が２２．２２ｍｍ、内径が２０．２２ｍｍであるとする。ここで、Ｎ枚を仮に１４１枚として予め与える。

第１値は、第１積層領域１ａ、第２積層領域１ｂ及び第３積層領域１ｃに含まれる伝熱板の全てが最小板厚ｄ_ｍｉｎで形成されているときの第１積層領域１ａ、第２積層領域１ｂ及び第３積層領域１ｃのそれぞれの厚さを足し合わせた高さＨ_ｍｉｎに相当する。従って、
第１値＝高さＨ_ｍｉｎ＝０．２８５ｍｍ×１４１枚＝４０．１８５ｍｍ、となる。

次に、第２値は、第１値（高さＨ_ｍｉｎ）からパイプ部１０１の内径を差し引いた値に相当する。従って、
第２値＝４０．１８５ｍｍ－２０．２２ｍｍ＝１９．９６５ｍｍ、となる。
第２値は、第２積層領域１ｂの厚さと第３積層領域１ｃの厚さとの合計厚さに近似する値である。

従って、この第２値を最小板厚ｄ_ｍｉｎで割り、さらに小数点以下を切り捨てることにより、第２積層領域１ｂ及び第３積層領域１ｃに含まれる伝熱板の合計枚数ｎが求まる。従って、第３値は、第２値を最小板厚ｄ_ｍｉｎで割り、さらに小数点以下を切り捨てた値とすると、第２積層領域１ｂ及び第３積層領域１ｃに含まれる伝熱板の枚数ｎは、
第３値＝ｎ＝（１９．９６５ｍｍ／０．２８５ｍｍ）の小数点以下を切り捨てた値＝７０枚、となる。

ここで、パイプ１００Ａについては、パイプ１００Ａの中心が第１積層領域１ａ、第２積層領域１ｂ及び第３積層領域１ｃのそれぞれの厚さを足し合わせた高さのおよそ半分の高さに位置させると想定する。従って、第２積層領域１ｂ及び第３積層領域１ｃに含まれる伝熱板のそれぞれの枚数は、合計枚数の７０枚の半分に振り分けられるとする。従って、第２積層領域１ｂに含まれる伝熱板の枚数ｎ_２は、ｎ_２＜ｎの条件を満たす３５枚に決定される。

（条件Ｃ）
条件Ｃは、以下の条件である。
第３積層領域１ｃに含まれる伝熱板（伝熱板２３Ａ、２３Ｂ）の枚数ｎ_３（ｎ_３は１以上の整数）は、ｎ－ｎ_２とする。ｎ_３を数式で表すと、以下のようになる。
ｎ_３＝ｎ－ｎ_２、（ｎ_３は１以上の整数）

条件Ｂによって、第２積層領域１ｂに含まれる伝熱板の枚数ｎ_２が３５枚とされたので、第３積層領域１ｃに含まれる伝熱板の枚数ｎ_３は、ｎ_３＝ｎ－ｎ_２の条件から３５枚に決定される。

（条件Ａ）
条件Ａは、以下の条件である。
例えば、第４値を第１値から最小板厚ｄ_ｍｉｎにｎを乗じた値を減じた値とする。そして、第１積層領域１ａに含まれる伝熱板（伝熱板２１Ａ、２１Ｂ）の枚数ｎ_１（ｎ_１は１以上の整数）は、第４値を最小板厚ｄ_ｍｉｎで除した値とする。第４値及びｎ_１を数式で表すと、以下のようになる。
第４値＝第１値－（（最小板厚ｄ_ｍｉｎ）×ｎ）
ｎ_１＝第４値／（最小板厚ｄ_ｍｉｎ）、（ｎ_１は１以上の整数）

第４値は、第１値から最小板厚ｄ_ｍｉｎにｎを乗じた値を減じた値、すなわち、高さＨ_ｍｉｎから、第２積層領域１ｂの厚さと第３積層領域１ｃの厚さとの合計厚さを差し引いた値である。従って、
第４値＝４０．１８５ｍｍ－（０．２８５ｍｍ×７０枚）＝２０．２３５ｍｍ
同時に、この第４値は、積層体１が最小板厚ｄ_ｍｉｎの伝熱板で形成された場合の孔部２ｈａの積層方向における高さに相当する。そして、第４値を最小板厚ｄ_ｍｉｎで割った値は、積層体１が最小板厚ｄ_ｍｉｎの伝熱板で形成された場合の第１積層領域１ａに含まれる伝熱板の枚数ｎ_１に相当する。従って、枚数ｎ_１は、
ｎ_１＝２０．２３５ｍｍ／０．２８５ｍｍ＝７１枚、として決定される。
また、孔部２ｈａの高さに対応する第４値（２０．２３５ｍｍ）がパイプ部１０１の内径２０．２２ｍｍよりも大きくなることから、積層方向においては、パイプ部１０１の内部が孔部２ｈａによって塞がれなくなる。

次に、孔部２ｈａの幅Ｗによっても、パイプ部１０１の内部が塞がらないように、幅Ｗがパイプ部１０１の内径よりも大きい第５値に設定される。ここで、幅Ｗとは、積層方向に直交し側面１ｗに沿った第１方向（Ｙ軸方向）における幅である。この幅Ｗは、伝熱板２１Ａ、２１Ｂのそれぞれに形成された切欠部２１１Ａ、２１１ＢのＹ軸方向における幅に対応する。例えば、第５値は、パイプ部１０１の内径２０．２２ｍｍよりも大きい２０．４ｍｍに設定される。

次に、孔部２ｈａの幅Ｗを横方向の長さとする１組の対辺と、最大板厚ｄ_ｍａｘにＮ枚を乗じた第６値から、最大板厚ｄ_ｍａｘに合計枚数ｎを乗じた値を減じた第７値を縦方向の長さとする１組の対辺とからなる仮想矩形を想定する。第６値及び第７値の数式は、以下のようになる。
第６値＝（最大板厚ｄ_ｍａｘ）×Ｎ枚
第７値＝第６値－（最大板厚ｄ_ｍａｘ）×ｎ枚

図６に仮想矩形と、この仮想矩形にパイプ１００Ａを重ねあわせた図を示す。
第６値は、最大板厚ｄ_ｍａｘの伝熱板を用いた場合の第１積層領域１ａの厚さと第２積層領域１ｂの厚さと第３積層領域１ｃとの合計厚さに相当する。換言すれば、この合計厚さは、最大板厚ｄ_ｍａｘの伝熱板を用いた場合の第１積層領域１ａ、第２積層領域１ｂ、及び第３積層領域１ｃのそれぞれの厚さを足し合わせた高さ（Ｈ_ｍａｘ）に相当する。また、第７値は、第１積層領域１ａ、第２積層領域１ｂ及び第３積層領域１ｃに含まれるＮ枚の伝熱板の全てが最大板厚ｄ_ｍａｘで形成された場合の孔部２ｈａの高さに相当する。

例えば、幅Ｗは、２０．４ｍｍに設定されている。
第６値は、第６値＝０．３１５ｍｍ×１４１枚＝４４．４１５ｍｍ、となり、第７値は、第７値＝４４．４１５ｍｍ－（０．３１５ｍｍ×７０枚）＝２２．３６５ｍｍ、となる。

図６では、仮想矩形の下辺をｘ軸、左辺をｙ軸とする２次元座標を導入し、ｘ軸とｙ軸との交点を０点とする。そして、仮想矩形の下辺（ｘ軸）及び左辺（ｙ軸）にパイプ部１０１の内径と同心状の円を接触させる。次に、この円の中心点Ａ（ｘ_１、ｙ_１）から仮想矩形の右辺と上辺との交点Ｂ（ｘ_２、ｙ_２）までの距離Ｄを求め、この距離Ｄの２倍の値をパイプ１００Ａのフランジ部１０２の外径よりも小さく設定する。

例えば、ｘ_１、ｙ_１は、ともにパイプ部１０１の内径の半分であることから、２０．２２ｍｍ／２によって、１０．１１ｍｍとなる。ｘ_２は、幅Ｗであることから、２０．４ｍｍになる。ｙ_２は、第７値であることから、２２．３６５ｍｍとなる。

これにより、距離Ｄは、（（ｘ_２－ｘ_１）^２＋（ｙ_２－ｙ_１）^２）の平方根として求まり、その値は、１６．００２（小数点以下、３桁まで表示）となる。従って、フランジ部１０２の半径が距離Ｄよりも、例えば、２ｍｍ大きければ、すなわち、フランジ部１０２の外径が３６ｍｍであるパイプ１００Ａを用いれば、第１積層領域１ａに含まれる伝熱板が全て最大板厚ｄ_ｍａｘで形成されたとしても、孔部２ｈａは、パイプ１００Ａのフランジ部１０２によって確実に塞がれることになる。

なお、本実施形態においては、フランジ部１０２の外形は円である必要はなく、フランジ部１０２の外形が円以外の形状（例えば矩形（四角形）、六角形、八角形等の多角形）のフランジ付きパイプを用いてよい。この場合、フランジ部１０２は、円の外径に対応する外形寸法（中心点Ａを通過する外形寸法）が最小となる最小外形と、最大となる最大外形とを有する。このような場合、距離Ｄの２倍の値がフランジ部１０２の最小外形よりも小さく設定される。これにより、孔部２ｈａは、フランジ部１０２によって確実に塞がれる。

また、本実施形態においては、フランジ部１０２の平面形状は矩形でもよい。この場合、フランジ部１０２は、矩形の対角線方向において、その外形寸法が最大となる。このような場合、距離Ｄの２倍の値がフランジ部１０２の最大外形よりも小さく設定される。このような場合でも、孔部２ｈａは、フランジ部１０２によって確実に塞がれる。以下、フランジ部１０２の平面形状が円であるとして説明する。

図７（ａ）は、第１積層領域１ａ、第２積層領域１ｂ及び第３積層領域１ｃに含まれる伝熱板が最大板厚ｄ_ｍａｘの伝熱板で形成された積層体を示す模式的側面図である。図７（ｂ）は、第１積層領域１ａ、第２積層領域１ｂ及び第３積層領域１ｃに含まれる伝熱板が最小板厚ｄ_ｍｉｎの伝熱板で形成された積層体を示す模式的側面図である。図７（ａ）、（ｂ）のそれぞれにおいて、第１積層領域１ａ、第２積層領域１ｂ及び第３積層領域１ｃに含まれる伝熱板の枚数は同じである。また、図７（ａ）、（ｂ）には、パイプ１００Ａを積層体の側面１ｗに重ね合わせた状態が示されている。

図７（ａ）に示すように、第１積層領域１ａ、第２積層領域１ｂ及び第３積層領域１ｃに含まれる伝熱板の全てが最大板厚ｄ_ｍａｘの伝熱板で形成されたとしても、パイプ１００Ａのフランジ部１０２の外径は、図６に示された距離Ｄの２倍の値よりも大きい。従って、孔部２ｈａはパイプ１００Ａのフランジ部１０２によって確実に塞がれることになる。

また、図７（ｂ）に示すように、第１積層領域１ａ、第２積層領域１ｂ及び第３積層領域１ｃに含まれる伝熱板の全てが最小板厚ｄ_ｍｉｍの伝熱板で形成されたとしても、孔部２ｈａの高さは、孔部２ｈａはパイプ１００Ａのパイプ部１０１の内径よりも大きくなる。これにより、パイプ部１０１の内部が孔部２ｈａによって塞がれなくなり、孔部２ｈａとパイプ部１０１の内部との段差が抑えられて、流路抵抗の増加が抑えられる。

また、本実施形態によれば、個々の積層体の高さ（第１積層領域１ａ、第２積層領域１ｂ及び第３積層領域１ｃのそれぞれの厚さを足し合わせた高さ）に適合したフランジ付パイプを個別に準備する必要はなく、コストの上昇が抑えられる。

このように、本実施形態では、拡散接合が行われる前に、第１積層領域１ａ、第２積層領域１ｂ及び第３積層領域１ｃのそれぞれの枚数が決定される。その後、第１積層領域１ａ、第２積層領域１ｂ及び第３積層領域１ｃに含まれる複数（Ｎ枚）の伝熱板が床板３を形成する金属板３ａと天井板４を形成する金属板４ａとの間に積層され、複数の伝熱板のそれぞれ及び複数の金属板のそれぞれが拡散接合によって積層方向に接合される（図１）。

次に、積層体１のそれぞれの側面１ｗに孔部２ｈａに連通するパイプ１００Ａ、孔部２ｈｂに連通するパイプ１００Ｂ、孔部２ｈｃに連通するパイプ１００Ｃ、及び孔部２ｈｄに連通するパイプ１００Ｄがロウ付けによって接合される。ロウ付けは、側面１ｗとフランジ部１０２との間で行われる。

ここで、第１積層領域１ａ、第２積層領域１ｂ及び第３積層領域１ｃに含まれる伝熱板の全枚数Ｎについては、伝熱板の全てが最小板厚ｄ_ｍｉｍであったとしても、高さＨ_ｍｉｎよりも大きい外径（フランジ部１０２の外形が円以外の場合には、最大外形寸法）のフランジ部１０２を持ったパイプ１００Ａ～１００Ｄが用いられる。特に、床板３及び天井板４を積層体１に含ませることにより、積層体１の積層方向における高さ（床板３、第１積層領域１ａ、第２積層領域１ｂ、第３積層領域１ｃ及び天井板４のそれぞれの高さを足し合わせた）がフランジ部１０２の外径（フランジ部１０２の外形が円以外の場合には、最大外形寸法）よりもより確実に大きく設定できる。また、積層体１の側面１ｗの幅（積層方向と直交する方向で側面１ｗに沿った方向（第１方向）の幅）は、フランジ部１０２の外径（フランジ部１０２の外径が円以外の場合には、最大外形寸法）よりも広く設定される。

これにより、パイプ１００Ａ～１００Ｄのそれぞれのフランジ部１０２が積層体１からはみ出なくなくなり、熱交換器１０の外観が良好になる。また、熱交換器１０を板金のスタンドに固定する際、フランジ部１０２が積層体１からはみ出ないことから、フランジ部１０２がスタンドに接触しないことになる。これにより、熱交換器１０をスタンドに固定する際、フランジ部１０２による固定への干渉を防止できる。

このように、以上説明した方法によって、図１に示す積層体１、図２に示す積層体１を含む熱交換器１０が形成される。

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…積層体
１ａ…第１積層領域
１ｂ…第２積層領域
１ｃ…第３積層領域
１ｕ…主面
１ｄ…主面
１ｗ…側面
２ｈａ、２ｈｂ、２ｈｃ、２ｈｄ…孔部
３…床板
３ａ…金属板
４…天井板
４ａ…金属板
１０…熱交換器
２１Ａ、２１Ｂ、２２Ａ、２２Ｂ、２３Ａ、２３Ｂ…伝熱板
２６、２７、２８、２９…貫通孔
１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ…フランジ付きパイプ（パイプ）
１０１…パイプ部
１０２…フランジ部
２１１Ａ、２１１Ｂ、２１２Ａ、２１２Ｂ、２１３Ａ、２１３Ｂ、２１４Ａ、２１４Ｂ…切欠部
２５０、２５１、２５５、２５６…溝
２６０、２７０、２８０、２９０…空間

Claims (10)

1. それぞれの厚さが最小板厚ｄ_ｍｉｎから最大板厚ｄ_ｍａｘの範囲でばらつく、流路が形成されたＮ枚（Ｎは３以上の整数）の伝熱板を積層し、積層方向に沿った側面に前記流路に連通する孔部を形成し、前記側面に前記孔部に連通するフランジ付きパイプが接合可能な積層体を製造する方法において、
   条件Ｂで特定され第２積層領域を形成するｎ_２枚の前記伝熱板を積層する工程と、
   条件Ａで特定され第１積層領域を形成するｎ_１枚の前記伝熱板を前記第２積層領域に積層する工程と、
   条件Ｃで特定され第３積層領域を形成するｎ_３枚の前記伝熱板を前記第１積層領域に積層する工程と、
   前記第２積層領域と前記第１積層領域と前記第３積層領域とを拡散接合により接合する工程とを含み、
   上記条件Ｂは、
   前記第２積層領域と前記第３積層領域とに含まれる前記伝熱板の枚数の合計ｎ（ｎは２以上の整数）を、前記最小板厚ｄ_ｍｉｎに前記Ｎを乗じた第１値から前記フランジ付きパイプのパイプ部の内径を減じた第２値をさらに前記最小板厚ｄ_ｍｉｎで除した第３値の小数点以下を切り捨てた値とし、ｎ_２（ｎ_２は１以上の整数）をｎより小さい整数とする条件であり、
   上記条件Ａは、
   前記第１積層領域に含まれる前記伝熱板の枚数ｎ_２（ｎ_２は１以上の整数）を前記第１値から前記最小板厚ｄ_ｍｉｎに前記ｎを乗じた値を減じた第４値を前記最小板厚ｄ_ｍｉｎで除した値とする条件であり、
   上記条件Ｃは、
   前記第３積層領域に含まれる前記伝熱板の枚数ｎ_３（ｎ_３は１以上の整数）をｎ－ｎ_２とする条件である
   積層体の製造方法。
2. 請求項１に記載された積層体の製造方法であって、
   前記積層方向に対し直交し前記側面に沿った第１方向における前記孔部の幅Ｗが前記パイプ部の内径よりも大きい第５値に設定され、
   前記幅Ｗを横方向の長さとする１組の対辺と、前記最大板厚ｄ_ｍａｘに前記Ｎを乗じた第６値から、前記最大板厚ｄ_ｍａｘに前記合計枚数ｎを乗じた値を減じた第７値を縦方向の長さとする１組の対辺とからなる仮想矩形を想定した場合、
   前記仮想矩形の下辺及び左辺に、前記パイプ部の内径を直径とする円を接触させたとき、前記円の中心点から前記仮想矩形の右辺と上辺との交点までの距離Ｄの２倍を前記フランジ付きパイプのフランジ部の外径よりも小さくする
   積層体の製造方法。
3. 請求項１または２に記載された積層体の製造方法であって、
   前記第１値を前記積層方向における前記フランジ部の外径以上にする
   積層体の製造方法。
4. 請求項１～３のいずれか1つに記載された積層体の製造方法であって、
   前記拡散接合の前に、前記複数の伝熱板は、床板と天井板との間に積層され、
   前記拡散接合によって、前記床板、前記複数の伝熱板、及び前記天井板が前記積層方向に接合され、
   前記床板、前記複数の伝熱板、及び前記天井板の前記積層方向における高さを前記フランジ部の外径よりも大きくする
   積層体の製造方法。
5. それぞれの厚さが最小板厚ｄ_ｍｉｎから最大板厚ｄ_ｍａｘの範囲でばらつく、流路が形成されたＮ枚（Ｎは３以上の整数）の伝熱板を積層し、積層方向に沿った側面に前記流路に連通する孔部を形成した積層体を有し、前記側面に前記孔部に連通するフランジ付きパイプが接合される熱交換器を製造する方法において、
   条件Ｂで特定され第２積層領域を形成するｎ_２枚の前記伝熱板を積層する工程と、
   条件Ａで特定され第１積層領域を形成するｎ_１枚の前記伝熱板を前記第２積層領域に積層する工程と、
   条件Ｃで特定され第３積層領域を形成するｎ_３枚の前記伝熱板を前記第１積層領域に積層する工程と、
   前記第２積層領域と前記第１積層領域と前記第３積層領域とを拡散接合により接合する工程と、
   前記拡散接合によって形成された前記積層体の前記側面に前記フランジ付きパイプを接合する工程と
   を含み、
   上記条件Ｂは、
   前記第２積層領域と前記第３積層領域とに含まれる前記伝熱板の枚数の合計ｎ（ｎは２以上の整数）を、前記最小板厚ｄ_ｍｉｎに前記Ｎを乗じた第１値から前記フランジ付きパイプのパイプ部の内径を減じた第２値をさらに前記最小板厚ｄ_ｍｉｎで除した第３値の小数点以下を切り捨てた値とし、ｎ_２（ｎ_２は１以上の整数）をｎより小さい整数とする条件であり、
   上記条件Ａは、
   前記第１積層領域に含まれる前記伝熱板の枚数ｎ_２（ｎ_２は１以上の整数）を前記第１値から前記最小板厚ｄ_ｍｉｎに前記ｎを乗じた値を減じた第４値を前記最小板厚ｄ_ｍｉｎで除した値とする条件であり、
   上記条件Ｃは、
   前記第３積層領域に含まれる前記伝熱板の枚数ｎ_３（ｎ_３は１以上の整数）をｎ－ｎ_２とする条件である
   熱交換器の製造方法。
6. それぞれの厚さが最小板厚ｄ_ｍｉｎから最大板厚ｄ_ｍａｘの範囲でばらつく、流路が形成されたＮ枚（Ｎは３以上の整数）の伝熱板が積層され、積層方向に沿った側面に前記流路に連通する孔部が形成され、前記側面に前記孔部に連通するフランジ付きパイプが接合可能な積層体において、
   前記側面は、前記積層方向において、前記孔部が形成される第１積層領域と、前記第１積層領域を挟む、第２積層領域及び第３積層領域とを有し、
   前記第２積層領域と前記第１積層領域と前記第３積層領域とは、拡散接合により接合され、
   前記第２積層領域は、条件Ｂで特定されたｎ_２枚の前記伝熱板によって形成され、
   前記第１積層領域は、条件Ａで特定されたｎ_１枚の前記伝熱板によって形成され、
   前記第３積層領域は、条件Ｃで特定されたｎ_３枚の前記伝熱板によって形成され、
   上記条件Ｂは、
   前記第２積層領域と前記第３積層領域とに含まれる前記伝熱板の枚数の合計ｎ（ｎは２以上の整数）を、前記最小板厚ｄ_ｍｉｎに前記Ｎを乗じた第１値から前記フランジ付きパイプのパイプ部の内径を減じた第２値をさらに前記最小板厚ｄ_ｍｉｎで除した第３値の小数点以下を切り捨てた値とし、ｎ_２（ｎ_２は１以上の整数）をｎより小さい整数とする条件であり、
   上記条件Ａは、
   前記第１積層領域に含まれる前記伝熱板の枚数ｎ_２（ｎ_２は１以上の整数）を前記第１値から前記最小板厚ｄ_ｍｉｎに前記ｎを乗じた値を減じた第４値を前記最小板厚ｄ_ｍｉｎで除した値とする条件であり、
   上記条件Ｃは、
   前記第３積層領域に含まれる前記伝熱板の枚数ｎ_３（ｎ_３は１以上の整数）をｎ－ｎ_２とする条件である
   積層体。
7. 請求項６に記載された積層体であって、
   前記積層方向に対し直交し前記側面に沿った第１方向における前記孔部の幅Ｗは、前記パイプ部の内径よりも大きく前記側面の前記第１方向における幅よりも小さい第５値であり、
   前記フランジ付きパイプのフランジ部の外径は、
   前記最大板厚ｄ_ｍａｘに前記Ｎを乗じた第６値を前記第２積層領域、前記第１積層領域、及び前記第３積層領域の前記積層方向における高さＨ_ｍａｘとしたものであり、
   前記幅Ｗを横方向の長さとする１組の対辺と、前記高さＨ_ｍａｘから、前記最大板厚ｄ_ｍａｘに前記合計枚数ｎを乗じた値を減じた第７値を縦方向の長さとする１組の対辺とからなる仮想矩形の下辺及び左辺に、前記パイプ部の内径を直径とする円を接触させたとき、前記円の中心点から前記仮想矩形の右辺と上辺との交点までの距離Ｄの２倍よりも大きい
   積層体。
8. 請求項６または７に記載された積層体であって、
   前記第１値は前記積層方向における前記フランジ部の外径以上である
   積層体。
9. 請求項５～８のいずれか1つに記載された積層体であって、
   前記積層方向において、前記複数の伝熱板は、床板と天井板との間で前記床板と前記天井板とに接合され、
   前記床板、前記複数の伝熱板、及び前記天井板の前記積層方向における高さは、前記フランジ部の外径よりも大きい
   積層体。
10. それぞれの厚さが最小板厚ｄ_ｍｉｎから最大板厚ｄ_ｍａｘの範囲でばらつく、流路が形成されたＮ枚（Ｎは３以上の整数）の伝熱板が積層され、積層方向に沿った側面に前記流路に連通する孔部が形成され、前記側面に前記孔部に連通するフランジ付きパイプが接合された熱交換器において、
    前記側面は、前記積層方向において、前記孔部が形成される第１積層領域と、前記第１積層領域を挟む、第２積層領域及び第３積層領域とを有し、
    前記第２積層領域と前記第１積層領域と前記第３積層領域とは、拡散接合により接合され、
    前記第２積層領域は、条件Ｂで特定されたｎ_２枚の前記伝熱板によって形成され、
    前記第１積層領域は、条件Ａで特定されたｎ_１枚の前記伝熱板によって形成され、
    前記第３積層領域は、条件Ｃで特定されたｎ_３枚の前記伝熱板によって形成され、
    上記条件Ｂは、
    前記第２積層領域と前記第３積層領域とに含まれる前記伝熱板の枚数の合計ｎ（ｎは２以上の整数）を、前記最小板厚ｄ_ｍｉｎに前記Ｎを乗じた第１値から前記フランジ付きパイプのパイプ部の内径を減じた第２値をさらに前記最小板厚ｄ_ｍｉｎで除した第３値の小数点以下を切り捨てた値とし、ｎ_２（ｎ_２は１以上の整数）をｎより小さい整数とする条件であり、
    上記条件Ａは、
    前記第１積層領域に含まれる前記伝熱板の枚数ｎ_２（ｎ_２は１以上の整数）を前記第１値から前記最小板厚ｄ_ｍｉｎに前記ｎを乗じた値を減じた第４値を前記最小板厚ｄ_ｍｉｎで除した値とする条件であり、
    上記条件Ｃは、
    前記第３積層領域に含まれる前記伝熱板の枚数ｎ_３（ｎ_３は１以上の整数）をｎ－ｎ_２とする条件である
    熱交換器。

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