JP6680224B2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

本開示は熱交換器に関する。

例えば冷凍サイクルの蒸発器や凝縮器として用いられる熱交換器は、冷媒等の流体が流れる流路が内部に形成された複数のチューブや、当該チューブが接続されたタンク等を備える。このような熱交換器では、上記のチューブやタンク等が例えばアルミニウム合金からなる複数の板状部材により形成されており、これら複数の板状部材がろう材によって互いに接合された構成となっている。ろう材としては、アルミニウムにシリコンを含有させたＡｌ−Ｓｉ系合金が用いられることが多い。

ところで、複数の板状部材をろう材によって接合する際においては、溶融したろう材が板状部材の一部に対して多く流入し、当該部分がろう材によって浸食されてしまう現象が生じることがある。このような現象は「エロージョン」とも称される。

車両に搭載される熱交換器においては、燃費を向上させる目的で、板状部材を薄肉化して全体を軽量化することが強く求められている。しかしながら、薄肉化された板状部材において上記のようなエロージョンが生じると、板状部材の一部に穴が開いてしまい、熱交換器として機能し得なくなってしまうことがある。

下記特許文献１に記載の熱交換器では、ろう付け前においてチューブの表面にはろう材を配置する一方で、チューブと接合されるタンクの表面にはろう材を配置しないこととしている。このような構成においては、タンクの表面からチューブの表面に向かって多量のろう材が流入してしまうことが無いので、エロージョンによってチューブの一部が浸食されてしまう現象を防止することができる。

特開２０１３−２３１５７９号公報

上記特許文献１に記載されている構成の熱交換器では、エロージョンの発生を防止するために、上記のようにタンクの表面にはろう材を配置しないこととしている。このような構成においては、ろう付け前において予め配置されるろう材の量が少なくなるので、チューブとタンクとの接合部分の全体においてろう材が十分に回り込まず、一部においてろう付け不良が生じてしまう可能性がある。ろう付け不良が生じると、当該部分から冷媒等の流体が外部に漏出してしまうので好ましくない。

本開示は、エロージョンの発生を防止しながらも、ろう付け不良が生じることを防止することのできる板状部材により一部が形成された熱交換器を提供することを目的とする。

本開示に係る熱交換器は、板状部材（２０）によって一部が形成された熱交換器（１０）である。板状部材（２０）は、第１表面（２１０）において外部に露出する第１芯材層（２１）と、第１表面とは反対側の表面である第２表面（２２０）において外部に露出する第２芯材層（２２）と、第１芯材層及び第２芯材層のいずれよりも融点の低い材料により形成されたろう材層（２３）と、を有している。板状部材では、ろう材層が、第１芯材層と第２芯材層との間に形成されており、第１表面と第２表面との間を繋ぐ側面（２３０）において板状部材の外部に露出している。この熱交換器では、板状部材とは別の部材である被接合体（３００，１００）が、側面に当接した状態で板状部材に接合されている。この熱交換器は、流体が流れる流路（ＦＰ）が内部に形成された複数のチューブ（３００）と、それぞれの前記チューブが接続されたタンク（１００，２００）と、を備える。この熱交換器では、タンクのうちチューブが接続されている部分、であるヘッダプレート（１２０）が、板状部材によって形成されている。タンクは、ヘッダプレートに対してろう接されるタンクプレート（１１０）を有している。ヘッダプレートの側面のうち、タンクプレートと当接する部分においては、ろう材層がタンクプレートに当接することを防止するための当接防止加工が施されている。

このような構成の熱交換器では、加熱時において板状部材の内部のろう材層を溶融させ、溶融したろう材層によって被接合体との接合（ろう付け）を行うことができる。つまり、溶融したろう材層が、板状部材を被接合体に接合するための「ろう材」として機能する。

ろう付け時において、ろう材層は板状部材の側面において露出しており、板状部材の表面（第１表面、第２表面）には存在しない。このため、熱交換器等における他の接合箇所に配置されたろう材が加熱時において溶融し、板状部材の表面を経由して側面まで到達してしまうようなことが防止される。つまり、他の接合箇所からろう材が流入する経路を、ろう材を有さない第１表面や第２表面によって遮断することができる。

その結果、板状部材の側面においては、ろう材層から供給されるろう材のみにより、被接合体とのろう付けが行われる。このため、多量のろう材が一部に流入することによるエロージョンの発生を防止することができる。

また、被接合体に接合される側面の全体において、ろう材層を予め露出させておくことができるので、一部においてろう材が不足することによるろう付け不良を確実に防止することができる。

本開示によれば、エロージョンの発生を防止しながらも、ろう付け不良が生じることを防止することのできる板状部材により一部が形成された熱交換器が提供される。

図１は、第１実施形態に係る熱交換器の全体構成を示す図である。 図２は、図１の熱交換器のチューブの構成を示す断面図である。 図３は、図１の熱交換器のうち、チューブとタンクとの接合部分の構成を示す図である。 図４は、図１の熱交換器の一部を形成する板状部材の構成を示す断面図である。 図５は、図１の熱交換器のうち、チューブとタンクとの接合部分の構成を示す断面図である。 図６は、ヘッダプレートに施された当接防止加工について説明するための図である。 図７は、第２実施形態に係る熱交換器のうち、セパレータとタンクとの接合部分の構成を示す断面図である。 図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面を示す図である。 図９は、第３実施形態に係る熱交換器のうち、セパレータとタンクとの接合部分の構成を示す断面図である。 図１０は、図９のＸ−Ｘ断面を示す図である。 図１１は、第４実施形態に係る熱交換器のうち、チューブとタンクとの接合部分の構成を示す図である。 図１２は、タンクプレートに施された当接防止加工について説明するための図である。 図１３は、第５実施形態に係る板状部材の構成を示す断面図である。 図１４は、チューブにおいてエロージョンが生じた状態を示す断面図である。

以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

第１実施形態について説明する。本実施形態に係る熱交換器１０は、車両用空調装置（不図示）に用いられる凝縮器として構成されている。熱交換器１０は、車両用空調装置が有する冷凍サイクルの一部として構成されている。熱交換器１０は、冷凍サイクルを循環する冷媒と、通過する空気との間で熱交換を行い、内部で冷媒を凝縮させるための熱交換器である。図１に示されるように、熱交換器１０は、タンク１００と、タンク２００と、チューブ３００と、フィン１１と、を備えている。

タンク１００は、外部から供給される冷媒を一時的に貯えるための容器である。タンク１００は、略円柱形上の細長い容器として形成されており、その長手方向を上下方向に沿わせた状態で配置されている。

タンク１００のうち、その上下方向において中央となる位置よりも上方側の部分には、受入部１５が形成されている。受入部１５は、外部から供給される冷媒を受け入れて、これをタンク１００の内部に流入させる部分である。受入部１５は、冷凍サイクルにおいて冷媒が流れる配管を接続するためのコネクタとして形成されている。

タンク２００は、タンク１００と同様に、冷媒を一時的に貯えるための容器として設けられている。タンク２００は、略円柱形上の細長い容器として形成されており、その長手方向を上下方向に沿わせた状態で配置されている。タンク２００は、その長手方向がタンク１００の長手方向と平行となるように配置されている。

タンク２００のうち、その上下方向において中央となる位置よりも下方側の部分には、排出部１６が形成されている。排出部１６は、チューブ３００を通ってタンク２００に到達した冷媒を、外部に排出するための部分である。排出部１６は、タンク１００の受入部１５と同様に、冷凍サイクルにおいて冷媒が流れる配管を接続するためのコネクタとして形成されている。

チューブ３００は、筒状に形成された金属製の配管であって、熱交換器１０に複数本備えられている。図２に示されるように、チューブ３００の内部には、冷媒が流れる流路ＦＰが形成されている。冷媒の流れ方向に対して垂直な断面におけるチューブ３００の形状は扁平形状となっており、当該扁平形状の長手方向は空気の流れ方向（図１においては紙面に垂直な方向、図２においては左右方向）に沿っている。

図２に示されるように、チューブ３００は外郭部３１０とインナーフィン３２０とを有している。外郭部３１０は薄いアルミニウム合金からなる板状の部材である。外郭部３１０は、その中央部（図２では右側の部分）において折り曲げられており、その端部同士（図２では左側の部分）を重ね合わせた状態でカシメられている。その結果、外郭部３１０のうち上記のようにカシメられた部分（図２において符号３１１が付された部分）では、チューブ３００の長手方向に沿って伸びる凹状の溝が形成されている。以下では、当該溝のことを「カシメ部３１１」と表記する。

インナーフィン３２０は波状に折り曲げられた金属板であって、チューブ３００の内部、すなわち流路ＦＰに配置されている。インナーフィン３２０により、流路ＦＰにおける冷媒との接触面積が大きくなっている。これにより、流路ＦＰを流れる冷媒への熱伝達が効率的に行われる。

図１に示されるように、それぞれのチューブ３００は、その一端がタンク１００に接続されており、その他端がタンク２００に接続されている。これにより、タンク１００の内部空間は、それぞれのチューブ３００を介して、タンク２００の内部空間と連通されている。

また、それぞれのチューブ３００は、その長手方向がタンク１００等の長手方向とは垂直となっており、タンク１００等の長手方向（つまり上下方向）に沿って互いに積層された状態で保持されている。

フィン１１は、波状に折り曲げられた金属板であって、隣り合うチューブ３００の間に挿入されている。波状となっているフィン１１のそれぞれの頂部は、チューブ３００の側面（上下面）にろう付けされている。冷凍サイクルの動作中においては、冷媒の熱がチューブ３００を介して空気に伝達される他、チューブ３００及びフィン１１を介しても空気に伝達される。つまり、空気との接触面積がフィン１１によって大きくなっており、これにより空気と冷媒との熱交換が効率的に行われる。

積層された全てのチューブ３００及びフィン１１が配置された部分は、空気と冷媒との間で熱交換が行われる部分であって、所謂「熱交換コア部」と称される部分である。熱交換コア部の上下両側となる位置には、金属板であるサイドプレート１３、１４が設けられている。サイドプレート１３、１４は、熱交換コア部を上下両側から挟み込むことにより、熱交換コア部を補強してその形状を維持するためのものである。

タンク１００の内部のうち、その上下方向において中央となる位置よりも上方側の部分には、板状のセパレータ４００が配置されている。タンク１００の内部空間は、このセパレータ４００によって上下２つに分けられている。セパレータ４００が設けられている位置は、受入部１５が形成されている位置よりも低い。

同様に、タンク２００の内部のうち、その上下方向において中央となる位置よりも下方側の部分には、板状のセパレータ４５０が配置されている。タンク２００の内部空間は、このセパレータ４５０によって上下２つに分けられている。セパレータ４５０が設けられている位置は、セパレータ４００が設けられている位置よりも低く、排出部１６が形成されている位置よりも高い。

冷凍サイクルが動作しているときにおける冷媒の流れについて説明する。冷媒は、冷凍サイクルのうち熱交換器１０よりも上流側において圧縮機（不図示）により圧縮され、その温度及び圧力を上昇させた状態で熱交換器１０に供給される。このとき、冷媒はそのほぼ全体が気相の状態となっている。当該冷媒は、受入部１５からタンク１００の内部に流入し、セパレータ４００よりも上方側の空間において一時的に貯えられる。その後、冷媒はそれぞれのチューブ３００の内部に流入し、流路ＦＰを通ってタンク２００に向かって流れる。

タンク２００に到達した冷媒は、タンク２００の内部のうち、セパレータ４５０よりも上方側の空間において一時的に貯えられる。冷媒は、セパレータ４００よりも下方側であり且つセパレータ４５０よりも上方側に設けられたチューブ３００の内部に流入し、流路ＦＰを通ってタンク１００に向かって流れる。

タンク１００に到達した冷媒は、タンク１００の内部のうち、セパレータ４００よりも下方側の空間において一時的に貯えられる。冷媒は、セパレータ４５０よりも下方側に設けられたチューブ３００の内部に流入し、流路ＦＰを通って再びタンク２００に向かって流れる。

タンク２００に到達した冷媒は、タンク２００の内部のうち、セパレータ４５０よりも下方側の空間において一時的に貯えられる。その後、排出部１６から排出され、冷凍サイクルにおいて熱交換器１０よりも下流側に配置された膨張弁（不図示）に向かって流れる。

冷媒は、上記のようにタンク１００とタンク２００との間を往復するような経路で、それぞれのチューブ３００の内部（流路ＦＰ）を通って流れる。その際、冷媒は、熱交換コア部を通過する外部の空気によって冷却される。つまり、冷媒から空気への放熱が行われる。これにより、チューブ３００の内部を通る冷媒はその温度を低下させ、その一部又は全部が気相から液相へと変化する。また、熱交換コア部を通過する空気は加熱され、その温度を上昇させる。

尚、上記のような熱交換器１０は、凝縮器ではなく蒸発器として用いられるものであってもよい。また、熱交換器１０の内部を流れる流体は、冷媒以外の他の流体（例えば冷却水）であってもよい。

タンク１００とチューブ３００との接続部分における構成について、図３を参照しながら説明する。図３では、タンク１００の内部に配置されたチューブ３００の構成を示すために、タンク１００の一部が切り欠かれた状態が示されている。

タンク１００は、ヘッダプレート１２０と、タンクプレート１１０とを有している。ヘッダプレート１２０は、タンク１００のうちチューブ３００が接続されている部分を構成する板状の部材である。ヘッダプレート１２０には、それぞれのチューブ３００に対応する複数の貫通穴ＯＰが形成されている。それぞれの貫通穴ＯＰは、チューブ３００の一端を挿通するための穴として形成されている。

チューブ３００の長手方向に沿って見た場合における、貫通穴ＯＰの内周面の形状は、チューブ３００の外周面の形状と概ね等しい。チューブ３００は、その端部をタンク１００の内部に突出させた状態で貫通穴ＯＰに挿通されている。このような状態において、チューブ３００の外周面と貫通穴ＯＰの内周面との間がろう材（図３では不図示）によって接合されている。

タンクプレート１１０は、ヘッダプレート１２０のうちチューブ３００が挿通されている部分とは反対側の部分を外側から覆うことにより、ヘッダプレート１２０との間に空間を形成する板状の部材である。タンクプレート１１０とヘッダプレート１２０との間は、ろう材ＢＲ（図３では不図示）によって接合されている。

タンクプレート１１０のうち、セパレータ４００が配置される部分には、スリット状の開口１１１が形成されている。セパレータ４００には、タンクプレート１１０側に向かって突出する突出部４１０が形成されている。セパレータ４００は、この突出部４１０をタンクプレート１１０の開口１１１に挿通させた状態で、ヘッダプレート１２０及びタンクプレート１１０の両方に対してろう材ＢＲにより接合されている。

尚、タンク２００の構成は、以上に説明したタンク１００の構成と同一である。また、タンク２００とチューブ３００との接続部分における構成も、以上に説明したタンク１００とチューブ３００との接続部分における構成と同一である。従って、これらの図示や説明については省略する。

以上に説明したように、熱交換器１０は、複数の板状の部材をろう材によって接合することによって形成されている。本実施形態では、これら複数の板状の部材の一部として、図４に示される構成の板状部材２０が用いられている。板状部材２０は、芯材層２１、２２と、ろう材層２３とを有しており、全体が三層構造の板状の部材となっている。

芯材層２１は、図４において最も上方側に形成された層であり、板状部材２０のうち一方の主面である表面２１０において外部に露出する部分となっている。芯材層２１はアルミニウム合金によって形成されている。アルミニウム合金としては、例えばＪＩＳ規格におけるＡ１０５０、Ａ１１００、Ａ３００３，Ａ３２０３等を用いることができる。また、これらに種々の合金元素を添加した材料を、芯材層２１を形成するアルミニウム合金として用いてもよい。芯材層２１は、本実施形態における「第１芯材層」に該当する。また、芯材層２１が露出している表面２１０は、本実施形態における「第１表面」に該当する。

芯材層２２は、図４において最も下方側に形成された層であり、板状部材２０のうち他方の主面、つまり表面２１０とは反対側の表面２２０において外部に露出する部分となっている。芯材層２２は、芯材層２１と同一のアルミニウム合金によって形成されている。芯材層２１と芯材層２２とは、このように互いに同一の材料によって形成されていてもよく、互いに異なる材料によって形成されていてもよい。芯材層２２は、本実施形態における「第２芯材層」に該当する。また、芯材層２２が露出している表面２２０は、本実施形態における「第２表面」に該当する。

ろう材層２３は、芯材層２１と芯材層２２との間に形成された層である。ろう材層２３は、芯材層２１及び芯材層２２のいずれよりも融点の低い材料により形成されている。具体的には、シリコンを１．５重量％から１５重量％の範囲で含有するＡｌ−Ｓｉ系合金によりろう材層２３が形成されており、その液相線温度は、芯材層２１、２２の固相線温度よりも低くなっている。

このように、板状部材２０は、ろう材からなるろう材層２３が、ろう材ではない芯材層２１と芯材層２２との間に挟まれた構成となっている。ろう材層２３は、表面２１０と表面２２０とを繋ぐ側面２３０において外部に露出している。一方、表面２１０及び表面２２０には、少なくともろう付け前の時点においてはろう材が存在しない。

このような板状部材２０は、芯材層２１、ろう材層２３、及び芯材層２２となるそれぞれの材料をこの順に重ね合わせた後、これらを圧延することによって形成することができる。また、芯材層２１、ろう材層２３、及び芯材層２２のそれぞれを個別に形成し、それぞれの層を（圧延することなく）単に重ね合わせただけの構成としてもよい。

本実施形態では、熱交換器１０のうちヘッダプレート１２０が、上記の板状部材２０によって形成されている。板状部材２０であるヘッダプレート１２０に接合されているチューブ３００は、本実施形態における「被接合体」に該当する。また、互いに接合されたヘッダプレート１２０とチューブ３００とは、本実施形態における構造体５０１に該当する。熱交換器１０は、このような構造体５０１を一部に備えた構成となっている。

図５に示されるのは、ろう付けが行われる直前におけるタンク１００の断面である。同図に示されるように、ヘッダプレート１２０の内部にはろう材層２３が形成されている。

ヘッダプレート１２０に形成された貫通穴ＯＰの内周面は、表面２１０と表面２２０とを繋ぐ側面２３０に該当する。図４を参照しながら説明したように、側面２３０においてはろう材層２３が露出している。貫通穴ＯＰの内周面において露出しているろう材層２３は、貫通穴ＯＰに挿通されたチューブ３００の側面に対して当接している。一方、ヘッダプレート１２０の外周面（つまり表面２１０）及び内周面（つまり表面２２０）には、ろう材が存在しない。

タンクプレート１１０はアルミニウム合金によって形成されており、その外周面及び内周面の全体にはろう材ＢＲが形成されている。つまり、タンクプレート１１０は、所謂「クラッド材」によって形成されている。本実施形態におけるろう材ＢＲは、ろう材層２３と同一の材料である。

図５に示される状態から、ろう付け炉において熱交換器１０の全体が加熱されると、ろう材層２３及びろう材ＢＲのそれぞれが溶融する。溶融したろう材層２３（つまりろう材）は、貫通穴ＯＰの内周面から外部に漏出し、貫通穴ＯＰの内周面とチューブ３００との間に侵入する。その結果、貫通穴ＯＰの内周面及びチューブ３００は、それぞれがろう材によって濡れた状態となる。

尚、ろう材層２３は、貫通穴ＯＰの内周面の全周に亘って予め露出している。このため、貫通穴ＯＰの内周面、及びチューブ３００のうち当該内周面に対向する部分は、全周に亘りろう材により濡れた状態となる。これにより、ヘッダプレート１２０とチューブ３００との間が接合される。

ろう材ＢＲは、タンクプレート１１０とヘッダプレート１２０とが互いに当接する部分の全体において、当初から介在している。このため、ろう材ＢＲが溶融すると、ヘッダプレート１２０のうちタンクプレート１１０に当接する部分の全体が、ろう材ＢＲにより濡れた状態となる。これにより、タンクプレート１１０とヘッダプレート１２０との間が接合される。

ところで、溶融したろう材が部材の表面に沿って移動し、部材の一部に対して多く流入してしまうと、当該部分がろう材によって浸食されてしまう現象が生じることがある。このような現象は「エロージョン」とも称される。ろう材による部材の浸食は、部材のうちろう材が流入しやすい場所、例えば凹状に後退した部分等において特に生じやすい。チューブ３００においては、凹状の溝であるカシメ部３１１において上記の浸食が生じやすくなっている。

例えば、従来のようにヘッダプレート１２０がクラッド材として形成されており、ヘッダプレート１２０の表面全体にろう材ＢＲが配置されているような構成においては、当該ろう材が溶融してカシメ部３１１に流入することとなる。更に、タンクプレート１１０の表面に配置されていたろう材ＢＲも、ヘッダプレート１２０の表面に沿ってチューブ３００側に移動して、カシメ部３１１に流入することとなる。後者のようなろう材の流入は、ヘッダプレート１２０の表面がろう材により濡れていることに起因して生じるものである。

カシメ部３１１に対し、上記のように多くのろう材が流入してしまうと、カシメ部３１１の近傍においてエロージョンが生じ、外郭部３１０の一部がろう材により浸食される。図１４には、上記のように浸食されたチューブ３００の断面の例が示されている。同図では、外郭部３１０のうちろう材によって浸食された部分に符号３１１Ａが付されている。このような浸食が更に進行すると、チューブ３００の外郭部３１０に穴が開いてしまい、流路ＦＰを流れる冷媒が外部に漏出してしまう。

これに対し本実施形態では、チューブ３００に接合される部分であるヘッダプレート１２０が板状部材２０によって形成されており、これによりエロージョンの発生が防止されている。ヘッダプレート１２０とチューブ３００とが対向する接合部分には、側面２３０において露出しているろう材層２３から、溶融したろう材が適量だけ供給される。

また、ヘッダプレート１２０の外周面（つまり表面２１０）及び内周面（つまり表面２２０）のそれぞれには、当初からろう材が存在しない。このため、タンクプレート１１０の表面に配置されていたろう材ＢＲが、ヘッダプレート１２０の表面に沿ってチューブ３００側に移動するような現象は生じにくくなっている。つまり、タンクプレート１１０からカシメ部３１１に向けてろう材ＢＲが流入する経路が、ろう材を有さない表面２１０や表面２２０によって遮断されている。

以上のような構成により、本実施形態に係る熱交換器ではカシメ部３１１に多量のろう材が流入することが防止されており、これによりエロージョンの発生が防止されている。

板状部材２０によって形成されたヘッダプレート１２０の側面２３０うち、タンクプレート１１０に当接する部分（図５では上端部分）においても、ろう材層２３を外部に露出させておくことが考えられる。しかしながら、そのような構成においては、タンクプレート１１０の表面に配置されていたろう材ＢＲが溶融し、上記の側面２３０からろう材層２３に流入することとなる。つまり、ろう材ＢＲが、ろう材層２３を通過して貫通穴ＯＰの内周面まで到達し、チューブ３００のカシメ部３１１等に流入してしまうこととなる。ろう材ＢＲがカシメ部３１１に流入すると、やはり図１４に示されるようなエロージョンが生じてしまう。

そこで、本実施形態では、ヘッダプレート１２０の側面２３０のうち、タンクプレート１１０と当接する部分においては、ろう材層２３がタンクプレート１１０に当接することを防止するための「当接防止加工」が施されている。具体的には、図６（Ａ）において拡大して示されるように、ヘッダプレート１２０の上記側面２３０においては板状部材２０が厚さ方向に押しつぶされており、芯材層２１と芯材層２２とが互いに当接した状態となっている。その結果、当該側面２３０においてはろう材層２３が外部に露出していないので、タンクプレート１１０からのろう材ＢＲがろう材層２３に流入することが防止される。

尚、ろう材層２３がタンクプレート１１０に当接することを防止するための当接防止加工として、上記とは異なる態様の加工を行ってもよい。例えば図６（Ｂ）に示されるように、側面２３０の近傍においてろう材層２３の一部を削り落とすことにより、凹状の溝２３Ａを形成してもよい。このような態様でも、ろう材層２３がタンクプレート１１０に当接することを防止し、ろう材層２３に対するろう材ＢＲの流入を防止することができる。

また、図６（Ｃ）に示されるように、タンクプレート１１０のうちタンクプレート１１０の近傍の部分を、内側に向けて曲げておく加工を行ってもよい。このような態様でも、ろう材層２３がタンクプレート１１０に当接することを防止し、ろう材層２３に対するろう材ＢＲの流入を防止することができる。

第２実施形態について、図７及び図８を参照しながら説明する。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

本実施形態に係る熱交換器１０では、ヘッダプレート１２０が板状部材２０によって形成されていることに加えて、セパレータ４００及びセパレータ４５０も板状部材２０によって形成されている。尚、セパレータ４５０の構成はセパレータ４００の構成と同じであるから、以下ではセパレータ４００についてのみ説明する。

図７及び図８には、ろう付けが行われる直前におけるタンク１００の断面が示されている。図８に示されるように、セパレータ４００の内部にはろう材層２３が形成されている。ろう材層２３は、セパレータ４００の側面２３０、すなわちタンク１００の内壁面に当接する部分において外部に露出している。一方、セパレータ４００の表面２１０及び表面２２０には、少なくともろう付け前の時点においてはろう材が存在しない。

図７、８に示される状態から、ろう付け炉において熱交換器１０の全体が加熱されると、ろう材層２３及びろう材ＢＲのそれぞれが溶融する。溶融したろう材層２３（つまりろう材）は、セパレータ４００の側面２３０の全体から外部へと漏出し、側面２３０とタンク１００の内周面との間に侵入する。その結果、側面２３０及びタンク１００の内周面は、それぞれがろう材によって濡れた状態となる。これにより、タンク１００とセパレータ４００との間が接合される。尚、セパレータ４００とタンクプレート１１０との間は、溶融したろう材層２３だけでなく、溶融したろう材ＢＲによっても接合される。

例えば、従来のようにセパレータ４００がクラッド材として形成されており、セパレータ４００の表面全体にろう材が配置されているような構成においては、当該ろう材がタンク１００の内面に沿ってチューブ３００まで移動して、カシメ部３１１に流入することとなる。また、ヘッダプレート１２０の表面に配置されていたろう材ＢＲが、セパレータ４００の表面を経由してチューブ３００まで移動して、カシメ部３１１に流入することも生じ得る。しかしながら、本実施形態ではセパレータ４００の表面２１０や表面２２０にろう材が存在しないので、上記のような現象が防止される。

このように、本実施形態では、板状部材２０であるセパレータ４００に接合されているタンク１００が、本実施形態における「被接合体」に該当する。また、互いに接合されたセパレータ４００とタンク１００とは、本実施形態における構造体５０２に該当する。熱交換器１０は、このような構造体５０２を一部に備えた構成となっている。

第３実施形態について、図９及び図１０を参照しながら説明する。以下では、第２実施形態と異なる点について主に説明し、第２実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

本実施形態に係る熱交換器１０も、図７等に示される第２実施形態と同様に、セパレータ４００及びセパレータ４５０が板状部材２０によって形成されている。尚、セパレータ４５０の構成はセパレータ４００の構成と同じであるから、以下ではセパレータ４００についてのみ説明する。

図９及び図１０には、ろう付けが行われる直前におけるタンク１００の断面が示されている。本実施形態では、セパレータ４００の表面２１０に対して垂直な方向（つまり、タンク１００の長手方向）に沿って見た場合において、セパレータ４００の中央となる円形の部分４２０が、その厚さ方向に押しつぶされている。このため、この部分４２０においてはろう材層２３が非常に薄くなっており、ろう材がほとんど存在しない状態となっている。

図９、１０に示される状態から、ろう付け炉において熱交換器１０の全体が加熱されると、ろう材層２３及びろう材ＢＲのそれぞれが溶融する。溶融したろう材層２３（つまりろう材）は、セパレータ４００の側面２３０の全体から外部へと漏出し、側面２３０とタンク１００の内周面との間に侵入する。この点については、第２実施形態と同様である。

本実施形態においては、セパレータ４００の中央の部分４２０が押しつぶされている。このため、溶融したろう材層２３が、部分４２０を通過するような経路（図９に矢印ＡＲで示されるような経路）を経て流れることができなくなっている。その結果、ろう材層２３は、セパレータ４００の中心から外周側（つまり側面２３０側）に向かって放射状に広がるような経路を経て外部に漏出する。これにより、側面２３０から漏出するろう材の量が、全周に亘って均等なものとなるので、接合部におけるフィレットの形状を均等とすることができる。

板状部材２０の一部を押しつぶすことによって形成された部分４２０は、溶融したろう材層２３が当該部分を通過して流れることを防止するための部分となっている。このような部分４２０を形成する加工は、本実施形態における「通過防止加工」に該当する。本実施形態では、セパレータ４００の一部に通過防止加工が施されていることにより、上記のように側面２３０の全体から均等にろう材を漏出させることができる。

第４実施形態について、図１１を参照しながら説明する。以下では、第１実施形態と異なる点について主に説明し、第１実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。

図５に示される第１実施形態においては、チューブ３００の外周面が全周に亘って貫通穴ＯＰの内周面（つまり、板状部材２０の側面２３０）に当接した状態で、ろう付けが行われる。このため、カシメ部３１１に対しても、ろう材層２３からのろう材が直接供給されることとなる。

しかしながら、カシメ部３１１は、溶融したろう材が毛管現象によって流入しやすい部分となっている。このため、エロージョンを防止するという観点からは、当該部分にろう材が直接供給されるのは好ましくない。

そこで、本実施形態では、貫通穴ＯＰの内周面の一部に当接防止部１２５が形成されており、これによりカシメ部３１１にろう材層２３が当接することが防止されている。当接防止部１２５は、貫通穴ＯＰの内周面の一部を、図１２に示されるように予め貫通穴ＯＰの内側に向けて突出するように形成しておき、当該部分を、タンク１００の内側に向けて折り曲げることによって形成された部分となっている。尚、図１１においては、構造が理解しやすいように、当接防止部１２５の先端面及び側面にも、ヘッダプレート１２０の切断面と同様のハッチングを付してある。

このような構成においては、貫通穴ＯＰの内周面のうちカシメ部３１１と当接する部分においては、カシメ部３１１には当接防止部１２５の表面２１０が当接しており、ろう材層２３は当接していない。このように、当接防止部１２５は、ろう材層２３がカシメ部３１１に当接することを防止するための部分として機能する。このような当接防止部１２５を形成する加工は、本実施形態における「当接防止加工」に該当する。本実施形態では、ヘッダプレート１２０の側面２３０の一部に対し、上記のような当接防止加工が施されていることにより、カシメ部３１１にろう材層２３が当接することが防止されている。

尚、カシメ部３１１と当接防止部１２５との間には、毛管現象によって周囲からろう材が浸入して来る。カシメ部３１１と当接防止部１２５との間の全体がろう材によって満たされた後は、カシメ部３１１に向けて更に多くのろう材が流入してくる現象が生じ得る。このような現象は、ろう付けの加熱時間を調整することにより、適宜防止することが可能である。

第５実施形態について説明する。これまでの説明においては、板状部材２０が図４に示されるような三層構造の部材として構成されている例について説明した。しかしながら、板状部材２０の構造としては、これとは異なる種々の構造を採用することができる。例えば、図１３に示されるように、芯材層２２の表面２１０を覆うような犠材層２５が形成されていてもよい。犠材層２５は、他の部分に比べて低電位となる金属により形成された層であって、板状部材２０の防食のために形成された層である。このような構成においては、芯材層２２と犠材層２５とを合わせた部分の全体が、本実施形態における「第２芯材層」に該当する。また、犠材層２５のうち芯材層２２とは反対側の表面２５０が、本実施形態における「第２表面」に該当する。

また、板状部材２０の内側に形成されるろう材層２３が、２層以上形成されているような態様としてもよい。このような構成においては、それぞれのろう材層２３をある程度薄く形成しながらも、側面２３０から漏出するろう材の量を比較的多く確保することができる。

以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

１０：熱交換器
２０：板状部材
２１，２２：芯材層
２３：ろう材層
１００：タンク
１１０：タンクプレート
１２０：ヘッダプレート
３００：チューブ
３１１：カシメ部
５０１，５０２：構造体

Claims (4)

1. 第１表面において外部に露出する第１芯材層と、
   前記第１表面とは反対側の表面である第２表面において外部に露出する第２芯材層と、
   前記第１芯材層及び前記第２芯材層のいずれよりも融点の低い材料により形成されたろう材層と、を有する板状部材によって一部が形成された熱交換器（１０）であって、
   前記ろう材層は、
   前記第１芯材層と前記第２芯材層との間に形成されており、前記第１表面と前記第２表面との間を繋ぐ側面において前記板状部材の外部に露出しており、
   前記板状部材とは別の部材である被接合体が、前記側面に当接した状態で前記板状部材に接合されており、
   流体が流れる流路（ＦＰ）が内部に形成された複数のチューブ（３００）と、
   それぞれの前記チューブが接続されたタンク（１００，２００）と、を備え、
   前記タンクのうち前記チューブが接続されている部分、であるヘッダプレート（１２０）が、前記板状部材によって形成されており、
   前記タンクは、前記ヘッダプレートに対してろう接されるタンクプレート（１１０）を有しており、
   前記ヘッダプレートの前記側面のうち、前記タンクプレートと当接する部分においては、前記ろう材層が前記タンクプレートに当接することを防止するための当接防止加工が施されている熱交換器。
2. 前記ヘッダプレートには、前記チューブが挿通される貫通穴（ＯＰ）が形成されており、
   前記貫通穴の内周面において前記ろう材層が露出している、請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記チューブの外表面の一部には凹状のカシメ部（３１１）が形成されており、
   前記貫通穴の内周面のうち、前記カシメ部と当接する部分においては、前記ろう材層が前記カシメ部に当接することを防止するための当接防止加工が施されている、請求項２に記載の熱交換器。
4. 第１表面において外部に露出する第１芯材層と、
   前記第１表面とは反対側の表面である第２表面において外部に露出する第２芯材層と、
   前記第１芯材層及び前記第２芯材層のいずれよりも融点の低い材料により形成されたろう材層と、を有する板状部材によって一部が形成された熱交換器（１０）であって、
   前記ろう材層は、
   前記第１芯材層と前記第２芯材層との間に形成されており、前記第１表面と前記第２表面との間を繋ぐ側面において前記板状部材の外部に露出しており、
   前記板状部材とは別の部材である被接合体が、前記側面に当接した状態で前記板状部材に接合されており、
   流体が流れる流路が内部に形成された複数のチューブと、
   それぞれの前記チューブが接続されたタンクと、を備え、
   前記タンクには、その内部空間を複数の空間に分けるセパレータ（４００，４５０）が設けられており、
   前記セパレータが前記板状部材によって形成されており、
   前記第１表面に対して垂直な方向に沿って見た場合において、前記セパレータの中央となる部分（４２０）には、溶融した前記ろう材層が当該部分を通過して流れることを防止するための通過防止加工が施されている熱交換器。

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