JPH0566073A - 積層型熱交換器 - Google Patents

積層型熱交換器

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JPH0566073A
JPH0566073A JP3252901A JP25290191A JPH0566073A JP H0566073 A JPH0566073 A JP H0566073A JP 3252901 A JP3252901 A JP 3252901A JP 25290191 A JP25290191 A JP 25290191A JP H0566073 A JPH0566073 A JP H0566073A
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JP
Japan
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tube
tube element
header
heat exchanger
partition member
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JP3252901A
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English (en)
Inventor
Kenichi Sasaki
憲一 佐々木
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Sanden Corp
Original Assignee
Sanden Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱負荷に合ったサイズで多品種少量生産に適
した廉価な積層型熱交換器を提供すること。 【構成】 複数のフィン１２と、該フィンを介在し積層
した複数のチューブエレメント２１と、該チューブエレ
メントの一端側を封止したヘッダー管と、上記チューブ
エレメントの他端側を封止した封止部材とを有してい
る。上記チューブエレメントの内部には第１の仕切部材
２４により流体通路及びＵターン流路を形成されてい
る。上記ヘッダー管はヘッダー仕切部材２８により上記
流体通路のそれぞれに連通するように区画されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、熱交換器、特に、車両
に搭載されるカーエアコン用蒸発器として用いる積層型
熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の積層型熱交換器は、図１３に示す
ように、コアプレート１を有している。コアプレート１
は金型を用いてプレス加工を施すことによって作られて
いる。このコアプレート１は椀状突出部２，３、仕切部
４及び外周部５を有している。このコアプレート１は中
央部分の折曲げ部６を中心として、図１４に示すよう
に、最中（もなか）合わせに密着させる。これにより、
チューブエレメント１０が作られている。チューブエレ
メント１０の内部には、仕切部４を介して並列に内部流
体通路が形成されている。流体通路間は仕切部４の下方
端に形成される連通部７を介して相互に連通しており、
図１３の矢印で示すように、仕切部４の一方側から他方
側へ流体が流れるようにしている。また、チューブエレ
メント１０は、複数個が用意される。これらのチューブ
エレメント１０は、図１５に示すように、コルゲートフ
ィン１２を介して積層される。（特開昭６１−２１７６
９７号公報を参照）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、コアプ
レート１を作るには高価な金型を用いて加工するため、
小品種多量生産には適しているものの、設計の自由度が
ないという問題がある。すなわち、コアプレート１によ
って作られたチューブエレメント１０は、コルゲートフ
ィン１２を介して所望の枚数を積層することにより横方
向（積層方向）の自由度はあるものの、チューブエレメ
ント１０の高さ方向における自由度が制限されてしま
う。
【０００４】さらに、この種の積層型熱交換器の設計に
おいては、熱負荷の程度に応じて適切なサイズを選択す
ることが経済的に有利であるが、上述の積層型熱交換器
であると、プレス加工をするために金型費用の制限から
多品種少量生産に対応した適切なサイズの積層型熱交換
器を設計することが困難であるという問題がある。
【０００５】それ故に本発明の課題は、熱負荷に合った
サイズで多品種少量生産に適した積層型熱交換器を廉価
に提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、複数の
フィンと、該フィンを介在し積層した複数のチューブエ
レメントと、該チューブエレメントの一端側の開口を封
止したヘッダー管と、上記チューブエレメントの他端側
の開口を封止した封止部材とを含み、上記チューブエレ
メントはその内部を少なくとも２つの流体通路に区画し
かつ該流体通路間を連通させるＵターン流路を形成した
仕切部材を有し、上記ヘッダー管は、上記チューブエレ
メントの上記一端側をそれぞれ挿入するための穴と、上
記流体通路のそれぞれに連通するように区画された少な
くとも二つのヘッダー室を形成するように少なくとも一
つのヘッダー仕切部材を有していることを特徴とする積
層型熱交換器が得られる。
【０００７】また、本発明によれば、上記チューブエレ
メントは押出し成形により形成された押出し管であっ
て、上記チューブエレメントはその内部に複数の仕切壁
を有している積層型熱交換器が得られる。
【０００８】また、本発明によれば、上記チューブエレ
メントは少なくとも一側面がロー材でクラッドされた一
対の板部材を有し、該板部材は上記一面から突出した複
数の突起を有し、上記一対の板部材を互いに対向するよ
うに最中合わせにすることにより、上記突起が当接する
上記一面にもしくは上記突起が相対向する上記突起の当
接部分が相互にロー付けされており、上記一対の板部材
の間に上記仕切部材が挿入されており、該仕切部材によ
って上記流体通路及びＵターン流路が構成されている積
層型熱交換器が得られる。
【０００９】また、本発明によれば、上記チューブエレ
メントは少なくともその一面がロー材でクラッドされた
電縫管であり、該電縫管の内部には波状フィン及び上記
仕切部材が挿入されており、上記波状フィン及び上記仕
切部材は上記チューブエレメントの上記流体通路方向の
長さ寸法よりも短くなっており、上記仕切部材及び波状
フィンによって上記流体通路及び上記Ｕターン流路が形
成されている積層型熱交換器が得られる。
【００１０】また、本発明によれば、上記チューブエレ
メントは電縫管であって、上記チューブエレメントの内
部には両面に突起が形成されたプレートが挿入されてお
り、該プレートは上記仕切部材と共に上記チューブエレ
メントの内部に挿入されている積層型熱交換器が得られ
る。
【００１１】また、本発明によれば、上記封止部材は上
記チューブエレメントの他端側が一対一に挿入される複
数の溝部を有し、該溝部の挿入面側はロー材でクラッド
されており、該ロー材により封止されている積層型熱交
換器が得られる。
【００１２】また、本発明によれば、上記封止部材は両
面クラッド材からなり上記チューブエレメントの他端側
の内部に挿入されており、それらが互いにロー材により
封止されている積層型熱交換器が得られる。
【００１３】
【作用】本発明の積層型熱交換器によると、チューブエ
レメントは押出し成形により形成される押出し管を所定
の長さ寸法に切断することによって得られる。このよう
にして得られた複数のチューブエレメントを積層する。
積層する際に、各チューブエレメント間にフィンを介在
する。さらに、チューブエレメントの一端側の開口には
ヘッダー管を用いて封止する。チューブエレメントの他
端側の開口は封止部材により封止する。チューブエレメ
ントの内部には第１の仕切部材が挿入され２つの流体通
路に区画し流体通路間を連通させるＵターン流路を形成
する。また、ヘッダー管の穴４８には、上記流体通路の
それぞれに連通するように区画された二つのヘッダー室
を形成するようにヘッダー仕切部材が挿入される。これ
らはロー付けにより一体に形成される。
【００１４】また、チューブエレメントは一側面がロー
材でクラッドされた一対の板部材をを用い、板部材の一
面から突出した複数の突起を一対の板部材を互いに対向
するように最中合わせにすることにより、突起が当接す
る一面にもしくは突起が相対向する突起の当接部分が相
互にロー付けさる。このようにして、一対の板部材の間
に仕切部材が挿入され、仕切部材によって流体通路及び
Ｕターン流路が形成される。
【００１５】また、チューブエレメントはその一面がロ
ー材でクラッドされた電縫管として、電縫管の内部には
波状フィン及び仕切部材が挿入されており、波状フィン
及び上記仕切部材は上記チューブエレメントの上記流体
通路方向の長さ寸法よりも短くして、仕切部材及び波状
フィンによって流体通路及びＵターン流路を形成する。
【００１６】また、チューブエレメントは電縫管とし
て、チューブエレメントの内部には両面に突起が形成さ
れたプレートが挿入されている。プレートは仕切部材と
共にチューブエレメントの内部に挿入される。これによ
り、流体通路及びＵターン流路を形成する。
【００１７】さらに、封止部材はチューブエレメントの
他端側が一対一に挿入される溝部の挿入面側をロー材で
クラッドしたものを用い、ロー材による封止する。
【００１８】また、封止部材は両面クラッド材を用い、
この封止部材をチューブエレメントの他端内に挿入す
る。その後、封止部材とチューブエレメントとをロー材
により封止する。また、チューブエレメントが電縫管で
ある場合には、封止部材はクラッド材でなくてもよい。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の積層型熱交換器について、図
面を参照して説明をする。図１及び図２は本発明の積層
型熱交換器の基本概念を示すものであり、図３は図１及
び図２に示す積層型熱交換器の変形例を示している。
【００２０】各図を参照して、積層型熱交換器は、複数
のコルゲートフィン１２と、これらのコルゲートフィン
１２を介在し積層した複数のチューブエレメント２１
と、チューブエレメントの一端側の開口を封止したヘッ
ダー管２２と、チューブエレメントの他端側の開口を封
止した封止部材２３とを有している。チューブエレメン
ト２１はその内部が少なくとも２つの流体通路２５，２
６に区画されている。流体通路２５，２６は第１の仕切
部材２４によって作られている。また、チューブエレメ
ント２１は第１の仕切部材２４によって流体通路２５，
２６間を連通させるＵターン経路２７を有している。ヘ
ッダー管２２はチューブエレメント２１の一端側をそれ
ぞれ挿入するための長穴４８と、少なくとも一つの第１
のヘッダー仕切部材２８とを有している。ヘッダー管２
２には第１のヘッダー仕切部材２８が流体通路２５，２
６のそれぞれに連通するように区画されており、ヘッダ
ー管２２に少なくとも二つのヘッダー室３２，３３を形
成するようにしている。
【００２１】また、チューブエレメント２１は、アルミ
ニュームのような金属材料を押出し成形することにより
偏平な押出し管が用いられている。この押出し管は所望
する長さ寸法に切断して複数のチューブエレメント２１
が得られる。これらのチューブエレメント２１は並列し
た状態に積層される。チューブエレメント２１の一端側
は、ヘッダー管２２に一定間隔に形成されている長穴４
９に挿入されている。チューブエレメント２１の他端は
封止部材２３に挿入されている。封止部材２３には同一
間隔でコの字状の凹溝部５０が形成されている。第１の
仕切部材２４はチューブエレメント２１の長さよりも短
い全長を有するように切断されており、流路を形成する
ものである。上述したように、第１の仕切部材２４によ
って、チューブエレメント２１には流体通路２５，２６
（図２を参照）及びＵターン流路２７が形成される。
【００２２】さらに、ヘッダー管２２は、上述したチュ
ーブエレメント２１と同様に加工された押出し管であ
る。ヘッダー管２２の長手方向の上面にはスリット（図
示せず）が形成されており、このスリットに第１のヘッ
ダー仕切部材２８が挿入されている。また、第１のヘッ
ダー仕切部材２８の下端にはチューブエレメント２１の
上端に形成されている切り欠き部２９が挿入されてい
る。
【００２３】ところで、冷媒等の流体は、図２の矢印で
示されるように、入口チューブ３０からヘッダー室３２
に流入し、流体通路２５、Ｕターン流路２７及び流体通
路２６を介してヘッダー室３３に導かれる。その後、流
体は出口チューブ３１から外に排出される。なお、図１
及び図２に示す、３４，３５はヘッダー管２２の両端を
封止するキャップ等のヘッダー封止部材である。ヘッダ
ー室３２，３３は第１のヘッダー仕切部材２８と、ヘッ
ダー封止部材３４，３５とにより作られている。
【００２４】ここで、図３においてはヘッダー管２２、
このヘッダー管２２に接続される入口チューブ４１及び
出口チューブ４２とが、図１及び図２に示す入口チュー
ブ３０及び出口チューブ３１を若干変形されている例を
示している。図３において、ヘッダー管２２は４つに仕
切られている。すなわち、ヘッダー管２２の内部に長手
方向に挿入されている第１のヘッダー仕切部材２８と、
このヘッダー管２２の内部に長手方向に対して直交する
向きに挿入されている第２のヘッダー仕切部材５１とに
よって、ヘッダー管２２には４つのヘッダー室４３，４
４，４５，４６が作られている。流体は入口チューブ４
１から４つに仕切られたヘッダー室４３，４４，４５，
４６を、図示の矢印の方向に流して出口チューブ４２へ
導かれる。入口及び出口チューブ４１，４２は外面がク
ラッド材から作られている。入口及び出口チューブ４
１，４２はヘッダー管２２の両端にロー付けされてヘッ
ダー管２２を封止している。チューブエレメント２１の
一端は長穴４８を有するロー付け用のブレージングシー
ト４７を介してヘッダー管２２の長穴４９に挿入され
る。５２はチューブエレメント２１の上端の両側面に形
成されている切り欠き部であって、この切り欠き部５２
はヘッダー管２２とチューブエレメント２１を均等に配
置する。これとともに、切り欠き部５２はチューブエレ
メント２１がヘッダー管２２に挿入されたときのストッ
パーとしての機能を果たす。また、封止部材２３はその
上面側の溝部５０において、チューブエレメント２１を
封止するようになっている。
【００２５】第１及び第２のヘッダー仕切部材２８，５
１は、両面にロー材がクラッドされた板部材である。ロ
ー付け工程において、ヘッダー室４３，４４，４５，４
６を形成するようにヘッダー管２２の内部にロー付けさ
れているものである。また、チューブエレメント２１は
それらの間に積層された両面クラッドのコルゲートフィ
ン１２によってロー付けされ積層されることは言うまで
もない。なお、ヘッダー管２２は、本実施例では押出し
管となっているが、少なくとも片面をロー材でクラッド
した電縫管とすることによりブレージングシート４７を
省略することも可能である。さらに、本実施例において
は、チューブエレメント２１は任意の長さに切断するこ
とができる。したがって、所望の高さを有する積層型熱
交換器が容易に設計可能となる。なお、図３中の白抜き
矢印は、ブロアファンによって積層型熱交換器に送られ
る風の向きを示している。
【００２６】図４（ａ）及び図４（ｂ）は、押出し成形
により形成されたチューブエレメント２１の具体例を示
している。同図において、流体通路２５，２６は各々複
数の仕切壁５３によって複数の流路に分割されている。
仕切壁５３は第１の仕切部材２４と平行となるようにの
びている。第１の仕切部材２４及び仕切壁５３はチュー
ブエレメント２１の他端５５まで伸びていないが、封止
部材（図１２において後述する）を使用した場合にはそ
の限りではない。
【００２７】図５は、上述したチューブエレメントの他
の実施例を示す。図５に示すチューブエレメント６０は
展開形状を示している。このチューブエレメント６０は
少なくとも片面にロー材がクラッドされた一対の板部材
で作られている。チューブエレメント６０の長手方向の
中央部分及び両端部分には長手方向に直交する向きに凸
状に曲げられた外周部６２ａ，６２ｂを有している。中
央部分の外周部６２ａは長手方向に直交する向きに板部
材を折り曲げるための折曲げ線６１を有している。チュ
ーブエレメント６０の一面であるロー材クラッド側には
複数の突起６３が所定間隔で形成されている。また、チ
ューブエレメント６０は、図６（ａ）及び図６（ｂ）に
示すように、折曲げ線６１に沿って最中状に折曲げられ
る。突起６３の頂部は相互に当接される。図２及び図３
のチューブエレメント２１により示したように、チュー
ブエレメント６０には中央部の上端から切り欠き部２９
が形成されている。切り欠き部２９の下端には第１の仕
切部材６５が挿入されることによって流体通路２５，２
６及びＵターン流路２７が形成される。
【００２８】ロー付け工程において、突起６３の相互の
頂部、チューブエレメント６０と第１の仕切部材６５，
及び外周部６２の相互の内面がロー付けされる。同時に
チューブエレメント６０はヘッダー管２２及び封止部材
２３にもロー付けされることは言うまでもない。この実
施例においては突起６３の頂部を相互に当接させている
が、頂部が対面側の平坦な板部分に当接するようにして
もよい。
【００２９】図７は、図５に示したチューブエレメント
６０の突起６３を形成するための加工方法を示す概略図
である。この加工方法では対のロールＲの間に平坦な板
部材を通し突起６３をロール加工する。その後の切断工
程においてチューブエレメント６０は任意の長さ寸法に
切断する。したがって、任意の高さ寸法のチューブエレ
メント６０を作ることができる。
【００３０】図８（ａ）及び図８（ｂ）はチューブエレ
メントの他の実施例を示す。チューブエレメント７０は
ロー材がチューブの内外面にクラッドされた電縫管によ
って作られている。チューブエレメント７０の両端には
プレス加工によって圧接されることによって外周部７１
が形成されている。第１の仕切部材６５は図６に示した
ものと同様であるため、その説明を省略する。チューブ
エレメント７０の内部には波状フィン７２が挿入されて
いる。波状フィン７２は、ロー付け工程においてチュー
ブエレメント７０の内面にロー付けされる。なお、チュ
ーブエレメント７０は必ずしもクラッド材である必要は
なく、中空押出し管であってもよい。その場合、波状フ
ィン７２及び第１の仕切部材６５をクラッド材とする必
要がある。ロー付け工程において、第１の仕切部材６５
及び波状フィン７２は各々チューブエレメント７０にロ
ー付けが可能である。
【００３１】図９は図８（ａ）及び図８（ｂ）の変更例
を示す。チューブエレメント８０はチューブエレメント
７０と同様の電縫管である。チューブエレメント８０の
内部にはプレート８１が挿入されている。プレート８１
の両面には、図５の突起６３で示すと同様な突起８３が
図７と同様な加工方法で形成されている。プレート８１
は第１の仕切部材６５と共にチューブエレメント８０内
に挿入され、ロー付け工程において電縫管の内面にロー
付けされる。この実施例においても、チューブエレメン
ト７０として電縫管に代えて押出し管を使用した場合に
は、プレート８１及び第１の仕切部材６５はクラッド材
とする必要があることは、図８（ａ）及び図８（ｂ）に
おける実施例と同様である。
【００３２】図１０（ａ）及び図１０（ｂ）はプレート
８１を単独で示している。プレート８１は、図７に示し
た方法と同様に加工でき、任意の長さに容易に切断が可
能であることはいうまでもない。
【００３３】図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、図３に
示した封止部材の他の実施例を示している。封止部材９
０は各々チューブエレメント２１の下端に挿入されるよ
うに形成され、流体の流れを平滑にするように機能して
いる。封止部材９０のロー材クラッドの有無は、チュー
ブエレメント２１の種類によっていずれかを選択するこ
とになる。すなわち、封止部材９０は流体がＵターン通
路２７を円滑に流れるように円弧状の湾曲面９１を形成
している。
【００３４】図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、図３に
示した封止部材の他の実施例を示している。封止部材９
１は各々チューブエレメント２１の下端に被せるように
形成され、流体の流れを平滑にするように機能してい
る。仕切部材２４はチューブエレメント２１の他端まで
のびているが、別体の封止部材９１を他端側に被せるこ
とにより、Ｕターン流路２７を設けることが可能であ
る。
【００３５】
【発明の効果】以上、実施例により説明したように、本
発明の積層型熱交換器によれば、チューブエレメントは
任意の長さに切断することができ、高さ方向の設計の自
由度を増し、多品種少量ロット対応を実現することが可
能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の積層型熱交換器の一実施例であり、基
本概略を示す正面図である。
【図２】図１の側面図である。
【図３】図１の積層型熱交換器の変形例を示す展開斜視
図である。
【図４】（ａ）は図１のチューブエレメントの具体例を
示す平面図、（ｂ）は（ａ）の正面図である。
【図５】チューブエレメントの他の実施例を示し、展開
形状を示す斜視図である。
【図６】（ａ）は図５のチューブエレメントを示す平面
図、（ｂ）は（ａ）の正面図である。
【図７】図５に示すチューブエレメントの突起部を形成
するための加工方法を示す概略図である。
【図８】（ａ）はチューブエレメントの他の実施例を示
す平面図、（ｂ）は（ｂ）の正面図である。
【図９】チューブエレメントの変更例を示す平面図であ
る。
【図１０】（ａ）は図９のプレートを示す平面図、
（ｂ）は（ａ）の正面図である。
【図１１】（ａ）は図３の封止部材の他の実施例を示
し、チューブエレメントに封止部材を挿入した状態の正
面図、（ｂ）は（ａ）の封止部材の正面図である。
【図１２】（ａ）は図３の封止部材の他の実施例を示
し、チューブエレメントに封止部材を被せる前の状態の
正面図、（ｂ）は（ａ）の封止部材をチューブエレメン
トに被せた状態のの正面図である。
【図１３】従来のチューブエレメントの展開図である。
【図１４】図１２のチューブエレメントの側面図であ
る。
【図１５】従来の積層型熱交換器の側面図である。
【符号の説明】
１ コアプレート ２ 突出部 ３ 突出部 ４ 仕切部 ６ 連通部 １０ チューブエレメント １２ コルゲートフィン ２１ チューブエレメント ２２ ヘッダー管 ２３ 封止部材 ２４ 仕切部材 ２５ 流体通路 ２６ 流体通路 ２８ 第１のヘッダー仕切部材 ２９ 切り欠き部 ３１ 出口チューブ ３２ ヘッダー室 ３３ ヘッダー室 ３４ ヘッダー封止部材 ３５ ヘッダー封止部材 ４１ 出口チューブ ４２ 出口チューブ ４７ ブレージングシート ４９ 長穴 ５１ 第２のヘッダー仕切部材 ６１ 折曲げ線 ６３ 突起 ６５ 仕切部材 ７０ チューブエレメント ７２ 波状フィン ８０ チューブエレメント ８１ プレート ８３ 突起 ９０ 封止部材

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数のフィンと、該フィンを介在し積層
    した複数のチューブエレメントと、該チューブエレメン
    トの一端側の開口を封止したヘッダー管と、上記チュー
    ブエレメントの他端側の開口を封止した封止部材とを含
    み、上記チューブエレメントはその内部を少なくとも２
    つの流体通路に区画しかつ該流体通路間を連通させるＵ
    ターン流路を形成した仕切部材を有し、上記ヘッダー管
    は、上記チューブエレメントの上記一端側をそれぞれ挿
    入するための穴と、上記流体通路のそれぞれに連通する
    ように区画された少なくとも二つのヘッダー室を形成す
    るように少なくとも一つのヘッダー仕切部材を有してい
    ることを特徴とする積層型熱交換器。
  2. 【請求項２】 上記チューブエレメントは押出し成形に
    より形成された押出し管であって、上記チューブエレメ
    ントはその内部に複数の仕切壁を有している請求項１記
    載の積層型熱交換器。
  3. 【請求項３】 上記チューブエレメントは少なくとも一
    側面がロー材でクラッドされた一対の板部材を有し、該
    板部材は上記一面から突出した複数の突起を有し、上記
    一対の板部材を互いに対向するように最中合わせにする
    ことにより、上記突起が当接する上記一面にもしくは上
    記突起が相対向する上記突起の当接部分が相互にロー付
    けされており、上記一対の板部材の間に上記仕切部材が
    挿入されており、該仕切部材によって上記流体通路及び
    Ｕターン流路が構成されている請求項１記載の積層型熱
    交換器。
  4. 【請求項４】 上記チューブエレメントは少なくともそ
    の一面がロー材でクラッドされた電縫管であり、該電縫
    管の内部には波状フィン及び上記仕切部材が挿入されて
    おり、上記波状フィン及び上記仕切部材は上記チューブ
    エレメントの上記流体通路方向の長さ寸法よりも短くな
    っており、上記仕切部材及び波状フィンによって上記流
    体通路及び上記Ｕターン流路が形成されている請求項１
    記載の積層型熱交換器。
  5. 【請求項５】 上記チューブエレメントは電縫管であっ
    て、上記チューブエレメントの内部には両面に突起が形
    成されたプレートが挿入されており、該プレートは上記
    仕切部材と共に上記チューブエレメントの内部に挿入さ
    れている請求項１記載の積層型熱交換器。
  6. 【請求項６】 上記封止部材は上記チューブエレメント
    の他端側が一対一に挿入される複数の溝部を有し、該溝
    部の挿入面側はロー材でクラッドされており、該ロー材
    により封止されている請求項１記載の積層型熱交換器。
  7. 【請求項７】 上記封止部材は両面クラッド材からなり
    上記チューブエレメントの他端側の内部に挿入されてお
    り、それらが互いにロー材により封止されている請求項
    １記載の積層型熱交換器。
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