JP6560313B2 - 熱交換器およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱交換器に関し、詳しくは、扁平に形成された熱交換用チューブを複数積層することにより構成される熱交換器およびその製造方法に関する。

出願人は、この種の熱交換器として、熱交換器の熱交換用チューブを、長手方向の中央に短手方向に直列に並ぶように２つの流出入口用貫通孔を有するように、且つ、この２つの流出入口用貫通孔を連通するＵ字形状で鏡像対称の２つの連通流路を有するように形成するものを提案した（特許文献１参照）。この熱交換器は、長手方向に対して垂直方向に被熱交換媒体を給排したときに、矩形の熱交換用チューブの長手方向の両端部に２つの流出入口用貫通孔が形成されると共にこの２つの流出入口用貫通孔を連通する連通流路が形成するものに比して、流出入口用貫通孔の１つ分だけ被熱交換媒体の流路幅を広くすることができ、熱交換に有効な流路幅を広くすることができる。

特開２０１７−０７２３３１号公報

一般的に、この種の熱交換器では、熱交換用チューブを構成するチューブ部材の板厚を薄くすることにより、熱交換効率を向上させることができるが、チューブ部材の板厚を薄くすると、熱交換媒体に作用する圧力により熱交換用チューブが変形する場合を生じる。

本発明の熱交換器では、熱交換用チューブの変形を抑制しつつ熱交換効率を向上させることを主目的とする。また、本発明の熱交換器の製造方法では、熱交換用チューブの変形を抑制しつつ熱交換効率の高い熱交換器をより簡易に製造することを主目的とする。

本発明の熱交換器およびその製造方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の熱交換器は、
金属材料を用いて向かい合わせに接合することにより熱交換媒体の一対の流出入口と該一対の流出入口を連通する連通流路とを有する扁平な熱交換用チューブを構成するよう形成されたチューブ部材を隣接する熱交換用チューブの前記一対の流出入口が整合するように複数積層して構成され、前記熱交換用チューブ内に流れる前記熱交換媒体と隣接する熱交換用チューブの間に流れる被熱交換媒体とで熱交換する熱交換器であって、
前記チューブ部材は、外形が矩形形状に形成されており、前記一対の流出入口が長手方向の中央に短手方向に直列に並ぶように形成されており、前記一対の流出入口の一方から長手方向の両端部に至る一対の第１流路部と前記両端部から前記一対の流出入口の他方に至る一対の第２流路部と前記両端部で前記一対の第１流路部と前記一対の第２流路部とを接続するように折り返す一対の折り返し流路部とを有するように形成されており、前記連通流路として前記一対の第１流路部に流路間の幅が流路の幅より広い一対の複数の第１流路と前記一対の第２流路部に流路間の幅が流路の幅より広い一対の複数の第２流路とを有するように形成されており、前記一対の流出入口が長手方向の中央で鏡像対象となるように形成されており、
前記チューブ部材が、隣接する熱交換用チューブの一方の前記一対の複数の第１流路が他方の前記一対の複数の第１流路の間の部位と向き合うように、隣接する熱交換用チューブの一方の前記一対の複数の第２流路が他方の前記一対の複数の第２流路の間の部位と向き合うように、複数積層されている、
ことを特徴とする。

この本発明の熱交換器では、複数積層された熱交換用チューブ内に流れる熱交換媒体と隣接する熱交換用チューブの間に流れる被熱交換媒体とで熱交換する。熱交換用チューブを構成するチューブ部材は、外形が矩形形状に、一対の流出入口が長手方向の中央に短手方向に直列に並ぶように形成されている。このように一対の流出入口を形成することにより、一対の流出入口を被熱交換媒体の流れの方向に対して垂直な方向に直列に並ぶように形成するものに比して、流出入口の１つ分だけ被熱交換媒体の流路幅を広くすることができ、熱交換に有効な流路幅を広くすることができる。また、チューブ部材は、一対の流出入口の一方から長手方向の両端部に至る一対の第１流路部と両端部から一対の流出入口の他方に至る一対の第２流路部と両端部で一対の第１流路部と一対の第２流路部とを接続するように折り返す一対の折り返し流路部とを有するように形成されており、連通流路として一対の第１流路部に流路間の幅が流路の幅より広い一対の複数の第１流路と一対の第２流路部に流路間の幅が流路の幅より広い一対の複数の第２流路とを有するように形成されており、一対の流出入口が長手方向の中央で鏡像対象となるように形成されている。このように、一対の複数の第１流路と一対の複数の第２流路とを形成することにより、一対の流路のみによる場合に比して、流路幅が狭くなり、熱交換媒体の圧力による変形を抑制することができる。そして、本発明の熱交換器は、チューブ部材が、隣接する熱交換用チューブの一方の一対の複数の第１流路が他方の一対の複数の第１流路の間の部位と向き合うように、隣接する熱交換用チューブの一方の一対の複数の第２流路が他方の一対の複数の第２流路の間の部位と向き合うように複数積層されて構成される。これにより、熱交換用チューブの間に一対の複数の第１流路や一対の複数の第２流路を形成することによって凹凸が生じても、隣接する熱交換用チューブの間の隙間を略一定以上に確保することができる。また、一対の流出入口を連通する連通流路を、一対の流出入口の一方から他方にＵ字形状で鏡像対称な流路として形成するから、鏡像対象な連通流路に略均等に熱交換媒体を供給することができ、連通流路で略均等に熱交換を行うことができる。これらの結果、熱交換用チューブの変形を抑制しつつ熱交換効率を向上させることができる。

本発明の熱交換器において、前記チューブ部材は、前記連通流路として前記一対の折り返し流路部に前記一対の複数の第１流路と前記一対の複数の第２流路とを連通すると共に前記一対の複数の第１流路の総幅より狭い部分を有する一対の折り返し流路を有するように形成されているものとしてもよい。こうすれば、一対の折り返し流路がオリフィスとして機能するから、積層した複数の熱交換用チューブにより均等に熱交換媒体を供給することができ、熱交換効率を更に向上させることができる。

本発明の熱交換器において、前記チューブ部材は、前記一対の複数の第１流路および前記一対の複数の第２流路における流路の間の部分に複数の貫通孔が、前記熱交換用チューブを構成したときに一方のチューブ部材の前記複数の貫通孔が他方のチューブ部材の前記複数の貫通孔に整合しないように、形成されているものとしてもよい。こうすれば、一対の複数の第１流路および一対の複数の第２流路における流路の間の部分を板厚分だけ薄くすることができ、被熱交換媒体の流路断面積を広くすることができ、熱交換効率を更に向上させることができる。

本発明の熱交換器の製造方法は、
金属材料を用いて向かい合わせに接合することにより熱交換媒体の一対の流出入口と該一対の流出入口を連通する連通流路とを有する扁平な熱交換用チューブを構成するよう形成されたチューブ部材を隣接する熱交換用チューブの前記一対の流出入口が整合するように複数積層して構成され、前記熱交換用チューブ内に流れる前記熱交換媒体と隣接する熱交換用チューブの間に流れる被熱交換媒体とで熱交換する熱交換器の製造方法であって、
第１金属による中心材に前記第１金属より融点の低い第２金属が両面に接合され厚みが０．２ｍｍ以下としたクラッド板材を用いて、外形が矩形形状で、前記一対の流出入口が長手方向の中央に短手方向に直列に並ぶように、前記一対の流出入口の一方から長手方向の両端部に至る一対の第１流路部と前記両端部から前記一対の流出入口の他方に至る一対の第２流路部と前記両端部で前記一対の第１流路部と前記一対の第２流路部とを接続するように折り返す一対の折り返し流路部とを有するように、前記連通流路として前記一対の第１流路部に流路間の幅が流路の幅より広い一対の複数の第１流路と前記一対の第２流路部に流路間の幅が流路の幅より広い一対の複数の第２流路とを有するように、前記一対の流出入口が長手方向の中央で鏡像対象となるように、前記チューブ部材を形成するチューブ部材形成工程と、
前記連通流路および前記一対の流出入口を整合して熱交換用チューブが形成されるように、隣接する熱交換用チューブの一方の前記一対の複数の第１流路が他方の前記一対の複数の第１流路の間の部位と向き合うように、隣接する熱交換用チューブの一方の前記一対の複数の第２流路が他方の前記一対の複数の第２流路の間の部位と向き合うように、前記チューブ部材を複数積層して積層体を組み付ける組み付け工程と、
前記第１金属の融点より低く前記第２金属の融点より高い温度に調整された炉を用いて前記積層体をロウ付けするロウ付け工程と、
を有することを要旨とする。

この本発明の熱交換器の製造方法では、向かい合わせることにより扁平な熱交換用チューブを構成するチューブ部材を、第１金属による中心材に第１金属より融点の低い第２金属が両面に接合され厚みが０．２ｍｍ以下としたクラッド板材を用いて形成する。そして、熱交換用チューブが複数積層された状態となるようにチューブ部材を複数積層して積層体を組み付け、これを第１金属の融点より低く第２金属の融点より高い温度に調整された炉を用いて積層体をロウ付けする。即ち、クラッド板材に対してプレス加工などを施して複数のチューブ部材を形成し、形成した複数のチューブ部材を熱交換用チューブが複数積層された状態となるように複数積層し、この積層体を炉に入れることにより、熱交換器を完成する。完成した熱交換器は、外形が矩形形状で、一対の流出入口が長手方向の中央に短手方向に直列に並ぶように、一対の流出入口の一方から長手方向の両端部に至る一対の第１流路部と両端部から前記一対の流出入口の他方に至る一対の第２流路部と両端部で一対の第１流路部と一対の第２流路部とを接続するように折り返す一対の折り返し流路部とを有するように、連通流路として一対の第１流路部に流路間の幅が流路の幅より広い一対の複数の第１流路と一対の第２流路部に流路間の幅が流路の幅より広い一対の複数の第２流路とを有するように、一対の流出入口が長手方向の中央で鏡像対象となるように、形成したチューブ部材を積層して構成されるから、上述の本発明の熱交換器となる。この結果、熱交換用チューブの変形を抑制しつつ熱交換効率の高い熱交換器をより簡易に製造することができる。

こうした本発明の熱交換器の製造方法において、前記チューブ部材形成工程は、前記連通流路として前記一対の折り返し流路部に前記一対の複数の第１流路と前記一対の複数の第２流路とを連通すると共に前記一対の第１流路より幅の狭い部分を有する一対の折り返し流路を有するように前記チューブ部材を形成する工程であるものとしてもよい。こうすれば、一対の折り返し流路がオリフィスとして機能することによって積層した複数の熱交換用チューブに均等に熱交換媒体を供給する熱交換器、即ち、より熱交換効率の高い熱交換器を製造することができる。

また、本発明の熱交換器の製造方法において、前記チューブ部材形成工程は、前記一対の複数の第１流路および前記一対の複数の第２流路における流路の間の部分に貫通孔として、前記熱交換用チューブを構成したときに一方のチューブ部材の貫通孔が他方のチューブ部材の貫通孔に整合しない複数の貫通孔を有するように前記チューブ部材を形成する工程であるものとしてもよい。こうすれば、一対の複数の第１流路および一対の複数の第２流路における流路の間の部分における被熱交換媒体の流路断面積を大きい熱交換器、即ちより熱交換効率の高い熱交換器を簡易に製造することができる。

実施例の熱交換器２０の構成の概略を示す構成図である。 図１におけるＡ−Ａ断面を模式的に示す断面図である。 熱交換用チューブ３０Ａの構成の概略を示す構成図である。 熱交換用チューブ３０Ｂの構成の概略を示す構成図である。 図１におけるＢ−Ｂ面の断面図である。 図１におけるＣ−Ｃ面の断面図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の実施例の熱交換器２０の構成の概略を示す構成図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ断面を模式的に示す断面図である。実施例の熱交換器２０は、空調装置や冷凍装置などの冷凍サイクルや発熱を伴って作動する機器の冷却装置などに用いられ、図１に示すように、２つのチューブ部材４０により構成される熱交換用チューブ３０Ａ，３０Ｂを交互に複数積層して構成される積層体２２と、積層体２２の配列方向（図中上下方向）の両側に配置されるプレート２３と、各熱交換用チューブ３０Ａ，３０Ｂの長手方向（図中左右方向）の両側に配置されるプレート２４と、積層体２２およびプレート２３に形成される熱交換媒体の流入用流路２５および流出用流路２６に取り付けられる供給管２７および排出管２８と、を備える。この熱交換器２０は、流入用流路２５から各熱交換用チューブ３０Ａ，３０Ｂに形成された後述する流路に供給されるハイドロフルオロカーボンや水などの熱交換媒体と隣接する熱交換用チューブ３０Ａ，３０Ｂの間の隙間に流れる空気などの被熱交換媒体との熱交換により、熱交換媒体を加熱または冷却する又は被熱交換媒体を冷却または加熱する。図２中、供給管２７および排出管２８の上に記載された白抜き矢印は、熱交換媒体の供給や排出の方向を示しており、熱交換器２０の左右に記載された白抜き矢印は、被熱交換媒体の流れる方向を示している。

図３は、熱交換用チューブ３０Ａの構成の概略を示す構成図である。図４は、熱交換用チューブ３０Ｂの構成の概略を示す構成図である。図５は、図１におけるＢ−Ｂ面の断面図であり、図６は、図１におけるＣ−Ｃ面の断面図である。

熱交換用チューブ３０Ｂは、図３および図４に示すように、熱交換用チューブ３０Ａの扁平面を水平にしたときに熱交換用チューブ３０Ａを鉛直軸回りに１８０度回転させたものと同一である。即ち、熱交換用チューブ３０Ｂは、熱交換用チューブ３０Ａを１８０度回転させただけで、熱交換用チューブ３０Ａと同一となる。

熱交換用チューブ３０Ａ，３０Ｂは、アルミニウムの板材の両面にアルミシリコン合金などのロウ材を配置して一体に圧延することによって板材とロウ材とを接合した厚さが０．１５ｍｍのいわゆるクラッド板材に対して、プレス加工や穴開け加工などを施したチューブ部材４０を向かい合わせに接合することによって構成されている。チューブ部材４０には、図３および図４に示すように、外形が矩形形状で、その長手方向（図中左右方向）の中央に短手方向に直列に並ぶように一対の流出入口用貫通孔４３ａ，５３ａが形成されている。また、チューブ部材４０には、一対の流出入口用貫通孔４３ａ，５３ａの一方の流出入口用貫通孔４３ａから両端部に至る一対の第１流路部４４ａ，４４ｂと他方の流出入口用貫通孔５３ａから両端部に至る一対の第２流路部５４ａ，５４ｂとが一対の中央リブ４８ａ，４８ｂにより形成されており、一対の第１流路部４４ａ，４４ｂには一対のリブ４６ａ，４６ｂにより一対の２つの第１流路４５ａ，４５ｂが、一対の第１流路部４４ａ，４４ｂには一対のリブ５６ａ，５６ｂにより一対の２つの第２流路５５ａ，５５ｂが、それぞれ形成されている。チューブ部材４０の長手方向の両端部には、一対の折り返し流路部６３ａ，６３ｂが形成されており、一対の折り返し流路部６３ａ，６３ｂには、一対の２つの第１流路４５ａ，４５ｂを集合して一対の２つの第２流路５５ａ，５５ｂに連通する一対の折り返し流路６４ａ，６４ｂが形成されている。また、一対の流出入口用貫通孔４３ａ，５３ａの周囲にはフランジ部４３ｂ，５３ｂが形成されている。

フランジ部４３ｂ，５３ｂは、ほぼ全周に亘って略同一半径で立ち上がるように形成されており、熱交換用チューブ３０Ａ，３０Ｂを積層したときに隣接するフランジ部４３ｂ，５３ｂと接合する。これにより、図６に示すように、隣接する熱交換用チューブ３０Ａ，３０Ｂの間隔を所定間隔に保持すると共に、熱交換用チューブ３０Ａ，３０Ｂの両端部近傍の一対の流出入口用貫通孔４３ａ，５３ａが積層方向に接続されて熱交換媒体の流入用流路２５および流出用流路２６を形成する。フランジ部４３ｂ，５３ｂをほぼ全周に亘って略同一半径で立ち上がるように形成するのは、薄肉のクラッド板材を用いても、十分な強度を保持することができるようにするためである。

一対の２つの第１流路４５ａ，４５ｂおよび一対の２つの第２流路５５ａ，５５ｂは、一対の流出入口用貫通孔４３ａ，５３ａの中央を通る直線（図３，図４における上下方向の線）で鏡像対称となる一定幅の流路として形成されており、一対の折り返し流路部６３ａ，６３ｂに形成された一対の折り返し流路６４ａ，６４ｂにより連通している。また、一対の２つの第１流路４５ａ，４５ｂは、チューブ部材４０の長手方向に沿った中央ラインを考えたときに、中央ラインで２つに区分けされるチューブ部材の図３における上側（図４における下側）で中央ラインから縁側に偏在するように形成されており、一対の２つの第２流路５５ａ，５５ｂは、中央ラインで２つに区分けされるチューブ部材の図３における下側（図４における上側）で中央ラインから縁側に偏在するように形成されている。一対の２つの第１流路４５ａ，４５ｂの間に形成された一対のリブ４６ａ，４６ｂと、一対の２つの第２流路５５ａ，５５ｂの間に形成された一対のリブ５６ａ，５６ｂと、一対の中央リブ４８ａ，４８ｂは、一対の２つの第１流路４５ａ，４５ｂおよび一対の２つの第２流路５５ａ，５５ｂの３倍程度の幅に形成されている。このように形成することにより、熱交換用チューブ３０Ａ，３０Ｂを交互に積層したときに、図５に示すように、熱交換用チューブ３０Ａ，３０Ｂの間の隙間を、幅が略一定となるように且つ蛇行するように形成することができる。

また、チューブ部材４０の一対の第２流路部５４ａ，５４ｂと縁（図３における下側の縁，図４における上側の縁）との間には、リブ４６ａ，４６ｂ，５６ａ，５６ｂや中央リブ４８ａ，４８ｂと同幅の一対のフィン部６１ａ，６１ｂが形成されている。一対のリブ４６ａ，４６ｂや一対のリブ５６ａ，５６ｂ，一対の中央リブ４８ａ，４８ｂ，一対のフィン部６１ａ，６１ｂには、全体として千鳥状に配置されるように、矩形形状の複数の貫通孔４７ａ〜４７ｃ，５７ａ〜５７ｃ，４９ａ〜４９ｃ，６２ａ〜６２ｃが形成されている。この貫通孔４７ａ〜４７ｃ，５７ａ〜５７ｃ，４９ａ〜４９ｃ，６２ａ〜６２ｃは、熱交換用チューブ３０Ａ，３０Ｂを構成するとリブ４６ａ，４６ｂ，５６ａ，５６ｂや中央リブ４８ａ，４８ｂや一対のフィン部６１ａ，６１ｂの貫通孔４７ａ〜４７ｃ，５７ａ〜５７ｃ，４９ａ〜４９ｃ，６２ａ〜６２ｃが形成されていない部分に整合する。このため、熱交換用チューブ３０Ａ，３０Ｂにおける被熱交換媒体の流路断面積を大きくすることができる。

一対の折り返し流路６４ａ，６４ｂは、一対の２つの第１流路４５ａ，４５ｂを各々集合する単一の流路として形成されており、その幅は、２つの第１流路４５ａ，４５ｂの幅の総和より狭くなるように、実施例では、第１流路４５ａの幅より狭くなるように形成されている。このように、一対の折り返し流路６４ａ，６４ｂを形成することにより、一対の折り返し流路６４ａ，６４ｂはオリフィスとして機能する。このため、積層した複数の熱交換用チューブ３０Ａ，３０Ｂに均等に熱交換媒体を供給することができる。

なお、実施例の熱交換器２０の熱交換用チューブ３０Ａ，３０Ｂには、図示しないが、隣接する熱交換用チューブ３０Ａ，３０Ｂに形成された複数のエンボスと整合して接合される複数のエンボスが形成されている。この複数のエンボスは、隣接する熱交換用チューブ３０Ａ，３０Ｂの間隔を保持すると共に、一対の２つの第１流路４５ａ，４５ｂや一対の２つの第２流路５５ａ，５５ｂ，一対の折り返し流路部６３ａ，６３ｂの変形（熱交換媒体の圧力による変形）を抑制する。

実施例では、チューブ部材４０を図３の熱交換用チューブ３０Ａと図４の熱交換用チューブ３０Ｂとが交互に積層されるように積層配置して積層体２２とし、これにプレート２３，２４および供給管２７，排出管２８を組み付け、これをロウ材が軟化する軟化点より高く板材の融点より低い温度（例えば５８０℃や６００℃など）で加熱することによって当接部を接合（ロウ付け）して熱交換器２０を完成する。即ち、熱交換用チューブ３０Ａ，３０Ｂを構成するチューブ部材４０の向かい合わせの接触部を接合すると共に隣接する熱交換用チューブ３０Ａ，３０Ｂのフランジ部４４ａ，４４ｂの接触部を接合し、同時にプレート２３，２４や供給管２７，排出管２８を接合するのである。なお、軟化点は、融点より若干低い温度である。

こうして構成された熱交換器２０では、ハイドロフルオロカーボンや水などの熱交換媒体は、供給管２７から一対の流出入口用貫通孔４３ａ，５３ａにより形成される流入用流路２５に供給され、各熱交換用チューブ３０Ａ，３０Ｂの一対の２つの第１流路４５ａ，４５ｂ，一対の折り返し流路６４ａ，６４ｂ，一対の２つの第２流路５５ａ，５５ｂを流れて、一対の流出入口用貫通孔４３ａ，５３ａにより形成される流出用流路２６に流出し、排出管２８から排出される。一方、空気などの被熱交換媒体は、流出用流路２６側から各熱交換用チューブ３０Ａ，３０Ｂの積層体に供給され、各熱交換用チューブ３０Ａ，３０Ｂの間の隙間を蛇行して流れて熱交換媒体と熱交換を行ない、流入用流路２５側から排出される。このように、熱交換媒体と被熱交換媒体とを給排することにより、熱交換媒体の全体としての流れと被熱交換媒体の流れとを対向流とすることができる。

以上説明した実施例の熱交換器２０では、チューブ部材４０を、長手方向の中央に短手方向に直列に並ぶように一対の流出入口用貫通孔４３ａ，５３ａを有するように、且つ、この一対の流出入口用貫通孔４３ａ，５３ａを連通する一対の２つの第１流路４５ａ，４５ｂ，一対の折り返し流路６４ａ，６４ｂ，一対の２つの第２流路５５ａ，５５ｂからなる連通流路を有するように形成して熱交換用チューブ３０Ａ，３０Ｂを構成する。これにより、長手方向に対して垂直方向に被熱交換媒体を給排したときに、矩形の熱交換用チューブの長手方向の両端部に２つの流出入口用貫通孔が形成されていると共にこの２つの流出入口用貫通孔を連通する連通流路が形成されているものに比して、流出入口用貫通孔の１つ分だけ被熱交換媒体の流路幅を広くすることができ、熱交換に有効な流路幅を広くすることができる。この結果、熱交換効率を向上させることができる。また、一対の流出入口用貫通孔４３ａ，５３ａは、被熱交換媒体の流れの方向に直列に並ぶように形成されているから、一対の流出入口用貫通孔４３ａ，５３ａにより形成される２つの流路２５，２６のうち被熱交換媒体の流れの下流側を流入用流路２５として熱交換媒体を供給し、被熱交換媒体の流れの上流側を流出用流路２６として熱交換媒体を排出するようにすれば、熱交換媒体の全体としての流れと被熱交換媒体の流れとを対向流とすることができ、熱交換効率を更に向上させることができる。一対の２つの第１流路４５ａ，４５ｂ，一対の折り返し流路６４ａ，６４ｂ，一対の２つの第２流路５５ａ，５５ｂからなる連通流路は、鏡像対称な流路として形成されているから、連通流路に略均等に熱交換媒体を供給することができ、２つの流路で略均等に熱交換を行うことができる。これらの結果、熱交換効率を向上させることができる。

実施例の熱交換器２０では、連通流路を一対の２つの第１流路４５ａ，４５ｂ，一対の折り返し流路６４ａ，６４ｂ，一対の２つの第２流路５５ａ，５５ｂにより形成する。このように、一対の２つの第１流路４５ａ，４５ｂと一対の２つの第２流路５５ａ，５５ｂとを形成することにより、一対の流路のみによる場合に比して、流路幅が狭くなり、熱交換媒体の圧力による変形を抑制することができる。この結果、熱交換用チューブ３０Ａ，３０Ｂを構成するチューブ部材４０の板厚を薄くしたり、熱交換媒体の圧力を高くすることができる。また、実施例の熱交換器２０は、隣接する熱交換用チューブ３０Ａ，３０Ｂの一方の一対の２つの第１流路４５ａ，４５ｂが他方の一対の２つの第１流路４５ａ，４５ｂの間の部位（一対のリブ４６ａ，４６ｂ）と向き合うように、隣接する熱交換用チューブ３０Ａ，３０Ｂの一方の一対の２つの第２流路５５ａ，５５ｂが他方の一対の２つの第２流路５５ａ，５５ｂの間の部位（一対のリブ５６ａ，５６ｂ）と向き合うようにチューブ部材４０を複数積層して構成する。これにより、熱交換用チューブ３０Ａ，３０Ｂの間に一対の２つの第１流路４５ａ，４５ｂや一対の２つの第２流路５５ａ，５５ｂを形成することによって凹凸が生じても、隣接する熱交換用チューブ３０Ａ，３０Ｂの間の隙間を略一定以上に確保することができる。

実施例の熱交換器２０では、熱交換用チューブ３０Ａ，３０Ｂの両端部の一対の折り返し流路部６４ａ，６４ｂに、一対の２つの第１流路４５ａ，４５ｂと一対の２つの第２流路５５ａ，５５ｂとを集合すると共に一対の２つの第１流路４５ａ，４５ｂの総幅より狭いオリフィスとして機能する一対の折り返し流路６４ａ，６４ｂを有する。このため、積層した複数の熱交換用チューブ３０Ａ，３０Ｂに均等に熱交換媒体を供給することができる。

実施例の熱交換器２０では、一対の２つの第１流路４５ａ，４５ｂおよび一対の２つの第２流路５５ａ，５５ｂにおける流路の間の部分（一対のリブ４６ａ，４６ｂ，５６ａ，５６ｂ）や中央リブ４８ａ，４８ｂ，一対のフィン部６１ａ，６１ｂに全体として千鳥状に複数の貫通孔４７ａ〜４７ｃ，５７ａ〜５７ｃ，４９ａ〜４９ｃ，６２ａ〜６２ｃが形成されている。このため、この貫通孔４７ａ〜４７ｃ，５７ａ〜５７ｃ，４９ａ〜４９ｃ，６２ａ〜６２ｃは、熱交換用チューブ３０Ａ，３０Ｂを構成すると、リブ４６ａ，４６ｂ，５６ａ，５６ｂや中央リブ４８ａ，４８ｂ，一対のフィン部６１ａ，６１ｂの貫通孔４７ａ〜４７ｃ，５７ａ〜５７ｃ，４９ａ〜４９ｃ，６２ａ〜６２ｃが形成されていない部分に整合する。このため、熱交換用チューブ３０Ａ，３０Ｂにおける被熱交換媒体の流路断面積を大きくすることができる。この結果、熱交換器２０の熱交換効率を向上させることができる。

実施例の熱交換器２０の製造方法では、向かい合わせることにより扁平な熱交換用チューブ３０Ａ，３０Ｂを構成するチューブ部材４０をクラッド板材を用いて形成し、熱交換用チューブ３０Ａ，３０Ｂを交互に複数積層した状態となるようにチューブ部材４０を複数積層して積層体２２を組み付け、これをロウ材の融点より高く板材の融点より低い温度での炉に入れて当接部を接合（ロウ付け）して実施例の熱交換器２０を完成する。このため、熱交換効率の高い実施例の熱交換器２０をより簡易に製造することができる。

実施例の熱交換器２０では、一対の２つの第１流路４５ａ，４５ｂをチューブ部材４０の長手方向の縁側に偏在するように縁に沿って流出入口用貫通孔４３ａからチューブ部材４０の端部に至るように形成し、一対の２つの第２流路５５ａ，５５ｂをチューブ部材４０の長手方向の中央ライン側に偏在するように中央ラインに沿って端部から流出入口用貫通孔５３ａに至るように形成し、一対の折り返し流路６４ａ，６４ｂにより一対の２つの第１流路４５ａ，４５ｂと一対の２つの第２流路５５ａ，５５ｂとを接続するように形成したが、複数の第１流路および複数の第２流路部をチューブ部材の縁側や中央ライン側に偏在しないように形成するものとしても構わない。この場合、チューブ部材を向かい合わせた熱交換用チューブは、長手方向の中央ラインで鏡像対称となるから、実施例の熱交換器２０の熱交換用チューブ３０Ａ，３０Ｂに相当するものは同一形状となる場合がある。

実施例の熱交換器２０では、一対の２つの第１流路４５ａ，４５ｂや一対の２つの第２流路５５ａ，５５ｂとして一対の２つの流路としたが、一対の３つ以上の流路としてもよい。

実施例の熱交換器２０では、一対の折り返し流路６４ａ，６４ｂとして、一対の２つの第１流路４５ａ，４５ｂを各々集合すると共に第１流路４５ａの幅より狭くなるように形成した。しかし、一対の折り返し流路６４ａ，６４ｂの幅は、２つの第１流路４５ａ，４５ｂの幅の総和より狭ければよいから、第１流路４５ａの幅より広いものとしてもよい。また、一対の折り返し流路は、一対の２つの第１流路４５ａ，４５ｂを各々一対の２つの第２流路５５ａ，５５ｂに連通する一対の２つの流路としても構わない。

実施例の熱交換器２０では、一対の２つの第１流路４５ａ，４５ｂおよび一対の２つの第２流路５５ａ，５５ｂを段差のない一定の深さとなるように形成すると共に、一対の２つの第１流路４５ａ，４５ｂや一対の２つの第２流路５５ａ，５５ｂにおける流路の間の部分（一対のリブ４６ａ，４６ｂ，５６ａ，５６ｂ），中央リブ４８ａ，４８ｂ，一対のフィン部６１ａ，６１ｂに全体として千鳥状に複数の貫通孔４７ａ〜４７ｃ，５７ａ〜５７ｃ，４９ａ〜４９ｃ，６２ａ〜６２ｃを形成し、熱交換用チューブ３０Ａ，３０Ｂを交互に複数積層した状態とした。しかし、一対の２つの第１流路４５ａ，４５ｂおよび一対の２つの第２流路５５ａ，５５ｂのうち隣接する熱交換用チューブに形成された複数の貫通孔４７ａ〜４７ｃ，５７ａ〜５７ｃ，４９ａ〜４９ｃ，６２ａ〜６２ｃに対向する部分については、クラッド板材の厚みの半分（実施例の場合では０．０７５ｍｍ）だけ深くなるように（対向する貫通孔側に突出するように）形成し、隣接する熱交換用チューブに形成された複数の貫通孔４７ａ〜４７ｃ，５７ａ〜５７ｃ，４９ａ〜４９ｃ，６２ａ〜６２ｃに対向しない部分については、クラッド板材の厚みの半分（実施例の場合では０．０７５ｍｍ）だけ浅くなるように（対向する貫通孔側に突出しないように）形成するものとしてもよい。即ち、一対の２つの第１流路４５ａ，４５ｂおよび一対の２つの第２流路５５ａ，５５ｂは、貫通孔に対向する部分では深くなり、貫通孔に対向しない部分では浅くなるため、段差を有することになる。このように一対の２つの第１流路４５ａ，４５ｂおよび一対の２つの第２流路５５ａ，５５ｂを形成することにより、被熱交換媒体の流路断面積を略一定に保持することができ、被熱交換媒体の流通抵抗を小さくすることができる。

実施例の熱交換器２０では、一対の２つの第１流路４５ａ，４５ｂや一対の２つの第２流路５５ａ，５５ｂにおける流路の間の部分（一対のリブ４６ａ，４６ｂ，５６ａ，５６ｂ），中央リブ４８ａ，４８ｂ，一対のフィン部６１ａ，６１ｂに全体として千鳥状に複数の貫通孔４７ａ〜４７ｃ，５７ａ〜５７ｃ，４９ａ〜４９ｃ，６２ａ〜６２ｃを形成するものとしたが、こうした貫通孔を形成しないものとしても構わない。

実施例の熱交換器２０では、一対の流出入口用貫通孔４３ａ，５３ａの周囲にフランジ部４３ｂ，５３ｂを形成するものとしたが、フランジ部４３ｂ，５３ｂに代えてバーリング加工によりバーリング加工部を形成するものとしてもよい。この場合、チューブ部材の２つのバーリング加工部のうちの一方のバーリング加工部が他方のバーリング加工部に嵌合するよう一方のバーリング加工部の径を他方のバーリング加工部の径より若干小さく或いは若干大きく形成するのが好ましい。こうしたバーリング加工部を有するチューブ部材を、実施例の熱交換用チューブ３０Ａと熱交換用チューブ３０Ｂとが交互に重なるように積層すれば、向かい合うチューブ部材のバーリング加工部が嵌まり合うようにすることができる。

実施例の熱交換器２０では、アルミニウムの板材の両面にアルミシリコン合金などのロウ材を接合した厚さが０．１５ｍｍのクラッド板材を用いてチューブ部材４０を形成するものとしたが、０．１５ｍｍより薄いアルミニウムとアルミニウム合金によるクラッド板材や０．１５ｍｍより厚いアルミニウムとアルミニウム合金によるクラッド板材を用いてチューブ部材４０を形成するものとしてもよい。また、ステンレスの板材の両面に銅やニッケルなどのロウ材を接合したクラッド板材やステンレスに板材の両面にメッキを施した板材を用いてチューブ部材を形成するものとしてもよい。さらに、銅の板材の両面にロウ材を接合したりメッキした板材を用いてチューブ部材を形成するものとしてもよい。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等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内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、熱交換器の製造産業などに利用可能である。

２０ 熱交換器、２２ 積層体、２３，２４ プレート、２５ 流入用流路、２６ 流出用流路、２７ 供給管、２８ 排出管、３０Ａ，３０Ｂ 熱交換用チューブ、４０ チューブ部材、４３ａ，５３ａ 流出入口用貫通孔、４３ｂ，５３ｂ フランジ部、４４ａ，４４ｂ 第１流路部、４５ａ，４５ｂ 第１流路、４６ａ，４６ｂ リブ、４７ａ〜４７ｃ 貫通孔、４８ａ，４８ｂ 中央リブ、４９ａ〜４９ｃ 貫通孔、５４ａ，５４ｂ 第２流路部、５５ａ，５５ｂ 第２流路、５６ａ，５６ｂ リブ、５７ａ〜５７ｃ 貫通孔、６１ａ，６１ｂ フィン部、６２ａ〜６２ｃ 貫通孔、６３ａ，６３ｂ 折り返し流路部、６４ａ，６４ｂ 折り返し流路、

Claims (2)

1. 金属部材により形成されたチューブ部材を複数積層して構成した熱交換器であって、
   前記チューブ部材は、向かい合わせに接合することにより熱交換媒体の一対の流出入口と該一対の流出入口を連通する連通流路とを有する扁平な熱交換用チューブを構成するよう形成されており、
   前記熱交換器は、隣接する熱交換用チューブの前記一対の流出入口が整合するように前記チューブ部材を複数積層して構成されており、
   前記熱交換器は、前記熱交換用チューブ内に流れる前記熱交換媒体と隣接する熱交換用チューブの間に流れる被熱交換媒体とで熱交換するものであり、
   前記チューブ部材は、外形が矩形形状に形成されており、
   前記チューブ部材は、前記一対の流出入口が長手方向の中央に短手方向に直列に並ぶように形成されており、
   前記チューブ部材には、前記連通流路として、前記一対の流出入口の一方から長手方向の両端部に至る一対の第１流路部と、前記両端部から前記一対の流出入口の他方に至る一対の第２流路部と、前記両端部で前記一対の第１流路部と前記一対の第２流路部とを接続するように折り返す一対の折り返し流路部と、が形成されており、
   前記一対の第１流路部には、流路間の幅が流路の幅より広い一対の複数の第１流路が形成されており、
   前記一対の第２流路部には、流路間の幅が流路の幅より広い一対の複数の第２流路が形成されており、
   前記チューブ部材は、前記一対の流出入口が長手方向の中央で鏡像対象となるように形成されており、
   前記熱交換器は、隣接する熱交換用チューブの一方の前記一対の複数の第１流路が他方の前記一対の複数の第１流路の間の部位と向き合うように、且つ、隣接する熱交換用チューブの一方の前記一対の複数の第２流路が他方の前記一対の複数の第２流路の間の部位と向き合うように、前記チューブ部材を複数積層して構成されており、
   前記チューブ部材は、前記連通流路として前記一対の折り返し流路部に前記一対の複数の第１流路と前記一対の複数の第２流路とを連通すると共に前記一対の複数の第１流路の総幅より狭い部分を有する一対の折り返し流路を有するように形成されている、
   ことを特徴とする熱交換器。
2. 請求項１記載の熱交換器であって、
   前記一対の複数の第１流路および前記一対の複数の第２流路における流路の間の部分には、複数の貫通孔が形成されており、
   前記複数の貫通孔は、前記熱交換用チューブを構成したときに、前記熱交換用チューブを構成する２つのチューブ部材のうち一方のチューブ部材の前記複数の貫通孔が他方のチューブ部材の前記複数の貫通孔に整合しないように形成されている、
   熱交換器。
   

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