JPH09280778A - 積層型熱交換器 - Google Patents

積層型熱交換器

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JPH09280778A
JPH09280778A JP9444896A JP9444896A JPH09280778A JP H09280778 A JPH09280778 A JP H09280778A JP 9444896 A JP9444896 A JP 9444896A JP 9444896 A JP9444896 A JP 9444896A JP H09280778 A JPH09280778 A JP H09280778A
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JP
Japan
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header
tubes
heat exchanger
tubular
strip
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JP9444896A
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English (en)
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Shoichi Watanabe
正一 渡辺
Takayuki Yasutake
隆幸 安武
Mikio Watanabe
幹生 渡辺
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Showa Aluminum Can Corp
Original Assignee
Showa Aluminum Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 帯板状チューブを構成する成形プレートとし
て薄肉状のものを採用するにも拘わらず、ヘッダー部が
所要の強度を有するものとなされ、かつ容易に製造する
ことのできる積層型熱交換器の提供を目的とする。 【構成】 隣接する対応ヘッダー部16どおしを、互い
に挿入嵌合しうる寸法の異なる筒状ヘッダー14、15
に形成する。そして一方の筒状ヘッダー14を他方の筒
状ヘッダー15内に密着状態に挿入嵌合し、かつ接合一
体化することにより、隣接する前記帯板状チューブ10
どおしを連通接続する。あるいは、各帯板状チューブ1
0のヘッダー部16内に、これを形成する両成形プレー
ト11、12を跨ぐ態様で筒状フィン19を内接状態に
挿入配置して接合一体化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えばカーエア
コンディショナー用の熱交換器あるいはルームエアコン
ディショナー用の室外熱交換器等に好適に用いられる積
層型熱交換器に関する。
【0002】
【従来の技術およびその問題点】従来、この種の積層型
熱交換器として、一対の皿状成形プレートが対向状に合
致されて周縁部において接合一体化されることにより、
内部に扁平状の熱交換媒体流通路が形成された複数枚の
帯板状チューブを備え、これらチューブが相互間にアウ
ターフィンを介在させた状態で厚さ方向に積層されると
共に、互いに隣接する前記帯板状チューブどおしがそれ
らの両端部に形成された外方膨出状のヘッダー部を突き
合わせ状に接合して互いに連通接続された形式のものが
既知である。
【0003】ところで、この種の積層型熱交換器は、軽
量化を図る目的で、帯板状チューブとして可及的薄肉状
の成形プレートからなるものが採用されている。そして
そのヘッダー部は、前記成形プレートの端部に絞り加工
を施すことにより一体的に成形するのが普通である。こ
のような薄肉状成形プレートによって構成された帯板状
チューブにあっては、熱交換効率を向上させると共に耐
圧強度を向上させる必要があることから、対向配置され
た上下成形プレートによって形成された熱交換媒体流通
路にインナーフィンを装填せしめ、該フィンを介して前
記両成形プレートどおしをろう付により接合一体化する
ようにしている。
【0004】このようなインナーフィンの装填は、帯板
状チューブの熱交換媒体流通路対応箇所の強度向上には
寄与するものの、ヘッダー部の強度向上にまで寄与する
ものではない。
【0005】而して、かかるヘッダー部の強度向上対策
として、例えばヘッダー部のパイプ径を小さく設定して
所要の強度を確保する方法も考えられる。しかしなが
ら、このようにヘッダー部が径小に形成された帯板状チ
ューブを用いて熱交換器を組み立てる場合、隣接する帯
板状チューブのヘッダー部どおしをより一層正確に位置
決めした突き合わせ状態にセッティングしなければなら
ず、そのセッティング作業が些か面倒になる。そのため
チューブ相互間にずれが発生し易く、ろう付後に隣接チ
ューブ間で芯ずれが発生して良品歩留まりが極めて悪く
なるものであり、到底採用し難いものであった。
【0006】この発明は、上述の問題点に鑑みてなされ
たものであり、帯板状チューブを構成する成形プレート
として薄肉状のものを採用するにも拘わらず、ヘッダー
部が所要の強度を有するものとなされ、かつ容易に製造
することのできる積層型熱交換器の提供を目的とするも
のである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的は、一対の皿状
成形プレートが対向状に合致されて周縁部において接合
一体化されることにより内部に扁平状の熱交換媒体流通
路が形成された複数枚の帯板状チューブを備え、これら
帯板状チューブが相互間にアウターフィンを介在させた
状態で厚さ方向に積層されると共に、互いに隣接する前
記帯板状チューブどおしがそれらの両端部に形成された
外方膨出状のヘッダー部において互いに連通接続された
積層型熱交換器において、隣接する対応ヘッダー部どお
しが、互いに挿入嵌合しうる寸法の異なる筒状ヘッダー
に形成され、一方の筒状ヘッダーが他方の筒状ヘッダー
内に密着状態に挿入嵌合され、かつ接合一体化されるこ
とにより、隣接する前記帯板状チューブどおしが連通接
続されていることを特徴とする積層型熱交換器によって
達成される。
【0008】かかる構成によれば、ヘッダー部の肉厚が
帯板状プレートの肉厚の2倍となり、ヘッダー部の強度
が向上される。このためチューブを構成する成形プレー
トとして板厚の薄いものを採用することができ、ひいて
は熱交換器の軽量化が図られる。また、成形プレートど
おしの位置合わせがヘッダーどおしを挿入嵌合すること
により容易に行われ、セッティング作業が容易となる。
【0009】また、上記目的は、一対の皿状成形プレー
トが対向状に合致されて周縁部において接合一体化され
ることにより内部に扁平状の熱交換媒体流通路が形成さ
れた複数枚の帯板状チューブを備え、これら帯板状チュ
ーブが相互間にアウターフィンを介在させた状態で厚さ
方向に積層されると共に、互いに隣接する前記帯板状チ
ューブどおしがそれらの両端部に形成された外方膨出状
のヘッダー部において互いに連通接続された積層型熱交
換器において、前記各帯板状チューブは、そのヘッダー
部内に前記両成形プレートを跨ぐ態様でインナーフィン
が内接状態で挿入配置されて接合一体化されていること
を特徴とする積層型熱交換器によっても同様に達成する
ことができる。
【0010】かかる構成によれば、帯板状チューブの内
圧が上昇した際にヘッダーが膨らむ方向に変形するのを
筒状フィンが防ぐように作用するため、ヘッダー部の耐
圧性が向上される。このためチューブを構成する成形プ
レートとして板厚の薄いものを採用することができ、ひ
いては熱交換器の軽量化が図られる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、この発明を図示実施形態に
基づいて説明する。
【0012】図1ないし図3は、この発明の第1実施形
態を示すものである。図1は、カーエアコンディショニ
ングシステムにおいて凝縮器として好適に用いられる熱
交換器(H)の正面図を示すものである。
【0013】この熱交換器(H)は、複数枚の帯板状チ
ューブ(10)と、それら相互間に介在配置されたアウ
ターフィン(20)とからなるものである。そして、こ
れら帯板状チューブ(10)が相互間にアウターフィン
(20)を介在させた状態で厚さ方向に積層されると共
に、互いに隣接する前記帯板状チューブ(10)どおし
がそれらの両端部に形成された外方膨出状のヘッダー部
(16)において互いに連通接続されている。
【0014】前記帯板状チューブ(10)は、図2およ
び図3に示すように、上下一対の皿状成形プレート(1
1)(12)が相互間にインナーフィン(13)を介在
配置せしめた状態で対向状に合致されてその周縁部(1
1a)(12a)においてろう付にて接合一体化される
ことにより内部に扁平状の熱交換媒体流通路(a)が形
成されたものである。
【0015】前記上下一対の成形プレート(11)(1
2)は、いずれもアルミニウム製芯材の表裏両面にろう
材層を被覆形成した薄板材をプレス成形することにより
得られたプレス成型品である。該プレート(11)(1
2)には、その両端部にそれぞれ筒状ヘッダー(14)
(15)が絞り成形加工によって外方膨出状に一体的に
形成されている。これらヘッダー(14)(15)は、
相互に寸法が異なるものであり、一方の径大の筒状ヘッ
ダー(15)は、その内径(D)が他方の径小の筒状ヘ
ッダー(14)の外径(d)にろう付許容クリアランス
を足した寸法となるように設定されている。また、径大
ヘッダー(15)の先端部には外方に湾曲形成されたカ
ーリング部(15a)が設けられている。
【0016】上下成形プレート(11)(12)とし
て、上述したように、径の異なる筒状ヘッダー(14)
(15)をそれぞれ備えたものを採用することにより、
同一形状の成形プレートのみをもって帯板状チューブ
(10)を構成することができるので、製造コストの低
減を図ることができる。
【0017】而して、前記上下成形プレート(11)
(12)は、図2に示すように、互いに対向状に合致さ
れてそれらの周縁部(11a)(12a)においてろう
付により液密状態に接合一体化されている。これによ
り、内部に熱交換媒体流通路(a)を有する帯板状チュ
ーブ(10)を構成するものとなされている。
【0018】また、この帯板状チューブ(10)は、図
2に示すように、その長手方向両端部にそれぞれ上下方
向に沿って突出した外方膨出状のヘッダー(14)(1
5)を有するものとなされている。そして、帯板状チュ
ーブ(10)の左上面部と右下面部とにそれぞれ径小ヘ
ッダー(14)(14)が、また同左下面部と右上面部
とにそれぞれ径大ヘッダー(15)(15)が配置され
ている。
【0019】一方、前記インナーフィン(13)は、図
3に示すように、横断面形状が矩形の波形に形成された
アルミニウム薄板からなるものである。このフィン(1
3)は、プレス成形加工により容易に製造されうる。こ
のインナーフィン(13)は、上下両成形プレート(1
1)(12)相互間に形成された前記熱交換媒体流通路
(a)内の略全域を埋めるような対応形状および大きさ
に設定されている。そして該フィン(13)は、その各
波形頂部において前記上下両成形プレート(11)(1
2)にろう付接合されており、前記熱交換媒体流通路
(a)を帯板状チューブ(10)の幅方向に区画して、
図示しない複数の単位流通路を形成するものとなされて
いる。
【0020】また、前記インナーフィン(13)の各ヘ
ッダー対応位置には、図3に示すように、熱交換媒体流
通用の孔部(13a)(13a)が形成されている。こ
の孔部(13a)(13a)の大きさはいずれも径小ヘ
ッダー(14)の外径(d)の寸法から成形プレート
(11)(12)の板厚(t)の2倍に相当する寸法を
差し引いた寸法、すなわちdー2tの寸法に相当する直
径に設定することが望ましい。
【0021】上記インナーフィン(13)は、薄板状の
成形プレート(11)(12)にて構成された帯板状チ
ューブ(10)の耐圧強度を向上せしめるように作用す
るとともに、熱交換媒体流通路(a)の流体直径を小さ
くして熱交換効率を向上するように作用するものであ
る。
【0022】なお、この実施形態では、インナーフィン
(13)として前記熱交換媒体流通路(a)を幅方向に
液密状態に区画する仕切壁(13b)が帯板状チューブ
(10)の長さ方向に沿って連続的に延びたものを示し
たが、これに代えて、仕切壁(13b)の適宜箇所に
孔、スリットあるいはルーバー等を形成したいわゆるパ
ーフォレイトタイプ、あるいは仕切壁(13b)を所定
長毎に帯板状チューブ(10)の幅方向に位相を異にし
た状態で設けたいわゆるオフセットタイプのように、熱
交換媒体が各単位流通路相互を自由にあるいは蛇行状に
流通しうるようにしたタイプのインナーフィンを採用し
ても良い。上記各帯板状チューブ(10)は、特に図2
に示すように、相互間にアウターフィン(20)を介在
させた状態で厚さ方向に積層されている。そしてその積
層状態において、帯板状チューブ(10)の径小ヘッダ
ー(14)は、隣接する帯板状チューブ(10)の径大
ヘッダー(15)内に挿入嵌合されている。上述したよ
うに、径大ヘッダー(15)の内径(D)が、径小ヘッ
ダー(14)の外径(d)にろう付許容クリアランスを
足した寸法に設定されているため、径小ヘッダー(1
4)は径大ヘッダー(15)内にしっくりと密着した状
態で挿入嵌合されている。而して両ヘッダー(14)
(15)はその表面に予め形成されたろう材層によって
ろう付接合一体化されている。
【0023】なお、径大ヘッダー(15)の先端部に
は、前述のとおり、外方湾曲状のカーリング部(15
a)が設けられており、このカーリング部(15a)が
上記挿入嵌合状態において径小ヘッダー(14)の基端
部に沿った状態でろう付接合一体化されている。これに
よってヘッダー基端部の強度が向上されると共に、セッ
ティングおよびろう付時における変形、すなわちコア倒
れが効果的に防止される。このように互いに積層配置さ
れるべき隣接帯板状チューブ(10)(10)どおし
が、互いに挿入嵌合しうる寸法の異なる筒状ヘッダー
(14)(15)に形成され、一方の筒状ヘッダー(1
4)が他方の筒状ヘッダー(15)内に密着状態に挿入
嵌合され、かつ接合一体化されることにより連通接続さ
れているので、ヘッダー部(16)の肉厚が成形プレー
ト(11)(12)の肉厚の2倍となり、ヘッダー部
(16)の強度が向上される。しかも、ヘッダー(1
4)(15)どおしの位置合わせを容易に行いうるの
で、セッティング作業が容易になるという利点がある。
【0024】なお、上記成形プレート(11)(1
2)、インナーフィン(13)およびアウターフィン
(20)は、それぞれ上述したように仮組固定されたの
ち、炉中に搬入されて相互に一括ろう付されるものであ
る。
【0025】図4ないし図7は他の実施形態にかかる熱
交換器を示すものである。
【0026】この実施形態にかかる熱交換器も、前記実
施形態と同様に、複数枚の帯板状チューブ(10)と、
それら相互間に介在配置されたアウターフィン(20)
とからなるものである。そして前記帯板状チューブ(1
0)も、上下一対の皿状成形プレート(11)(12)
が相互間にインナーフィン(13)を介在配置せしめた
状態で対向状に合致されてその周縁部(11a)(12
a)においてろう付にて接合一体化されることにより内
部に扁平状の熱交換媒体流通路(a)が形成されたもの
である。
【0027】このようにこの実施形態にかかる熱交換器
は前記実施形態と基本的構成においては同様であり、対
応箇所に同一符号を付してその説明を省略する。
【0028】この実施形態は前記実施形態とヘッダー部
(16)の構造において異なっている。
【0029】この実施形態にかかる帯板状チューブ(1
0)の各ヘッダー(17)(17)(17)(17)
は、図4に示すように、いずれも同一径のカップ状に形
成されたものであり、その端面壁(17a)どおしを突
き合わせた状態にして隣接するものどおしがろう付によ
り接合一体化されている。このヘッダー(17)の端面
壁(17a)には熱交換媒体流通用の孔部(18)が形
成されており、この孔部(18)を介して隣接する帯板
状チューブ(10)(10)どおしが連通接続されてい
る。
【0030】なお、帯板状チューブ(10)(10)ど
おしの位置決めを容易に行いうるようにする目的で、接
合一体化されるべき隣接するヘッダー(17)(17)
の一方に、前記孔部(18)から立上縁部(18a)が
延設されており、該縁部(18a)が対応するヘッダー
(17)の孔部(18)に嵌合配置されている。
【0031】この実施形態におけるヘッダー部(16)
の補強は、ヘッダー部(16)内に上下成形プレート
(11)(12)を跨ぐ態様で挿入配置された筒状フィ
ン(19)によって達成されている。
【0032】この筒状フィン(19)は、図5および図
6に示すように、断面三角形に形成された筒状体であ
る。この筒状フィン(19)は、図5に示すように、上
下両ヘッダー(17)(17)内に内接する態様で挿入
配置され、かつその状態でヘッダー(17)(17)と
ろう付一体化されている。なお、筒状フィン(19)の
大きさをヘッダー(17)(17)の内径より若干大き
く設定して強制的に挿入嵌合させることが望ましい。こ
れは、スプリングバッグによってヘッダー(17)(1
7)との密着性を良好にして、接合性を向上させるため
である。このような筒状フィン(19)をヘッダー(1
7)(17)内に装填することにより、帯板状チューブ
(10)の内圧が上昇した際にヘッダー(17)(1
7)が膨らむ方向に変形するのを筒状フィン(19)が
防ぐように作用するため、ヘッダー部(16)の耐圧性
が向上されるものである。
【0033】従って、この発明における筒状フィン(1
9)としては、上記作用効果を奏するものであれば、実
施形態において具体的に示したように形状に限定される
ものではなく、任意の形状のものであっても採用しう
る。
【0034】また、この筒状フィン(19)は、上下成
形プレート(11)(12)を合致させる際にその位置
決めとしても有効に機能する。従って、熱交換器の組立
を容易に行うことができるという利点もある。
【0035】なお、上記筒状フィン(19)は、図7に
示すように、一枚の帯板材に熱交換媒体流通用の孔部
(19a)を形成し、これを長さ方向の2カ所において
屈曲成形することにより容易に製造することができる。
この帯板材としても、アルミニウム製芯材の表裏両面に
ろう材層が被覆形成されたものが好適に用いられる。
【0036】図8ないし図13は、前記第1および第2
の実施形態において用いられる帯板状チューブ(10)
の変形例を示すものである。なお、第1の実施形態にお
いて用いられる帯板状チューブとして使用する場合には
ヘッダー部の形状を適宜変形させることが必要であるこ
とは言うまでもない。
【0037】図8ないし図10に示す実施形態の帯板状
チューブ(10)は、やはり互いに分離した上下一対の
成形プレート(11)(12)からなるものである。
【0038】前記第2の実施形態とは、各成形プレート
(11)(12)の周縁接合構造において異なる。各成
形プレート(11)(12)は、その4辺にそれぞれ外
方に突出した矩形状の接合縁部(e)(f)(g)
(h)が延設されると共に、これら接合縁部(e)
(f)(g)(h)のうち、長手方向の一側縁と幅方向
の一側縁とから更に外方に突出した連結縁部(i)
(j)が延設されている。而して、前記両成形プレート
(11)(12)は、対応する接合縁部(e)(f)
(g)(h)どおしを重ね合わせた状態で、図10に示
すように前記連結縁部(i)(j)を接合縁部側に折り
曲げることにより連結されている。これら両成形プレー
ト(11)(12)相互がろう付一体化されることは前
記実施形態と全く同様である。
【0039】図11ないし図13に示す実施形態の帯板
状チューブ(10)は、一側縁部において互いに連接さ
れた上下一対の成形プレート(11)(12)からなる
ものである。
【0040】この両成形プレート(11)(12)は、
一枚の板材をプレス成形することにより得られたもので
あり、図11に示すように、両成形プレート(11)
(12)が幅方向の一側縁部において連接されている、
いずれの成形プレート(11)(12)にも、その4辺
に接合縁部(e)(f)(g)(h)が延設されている
が、一方の成形プレート(11)にのみその3辺に連結
縁部(k)(l)(m)が延設されている点において、
図8ないし図10に示す実施形態と異なる。そして前記
両成形プレート(11)(12)は互いに重ね合わせ状
に折り重ねられ、3辺において前記実施形態と同様に、
連結縁部(k)(l)(m)を接合縁部側に折り曲げる
ことにより連結され、かつろう付一体化されている。他
の箇所については前記実施形態と同様であるので、対応
箇所に同一符号を付してその説明を省略する。
【0041】
【発明の効果】この発明にかかる積層型熱交換器は、一
対の皿状成形プレートが対向状に合致されて周縁部にお
いて接合一体化されることにより内部に扁平状の熱交換
媒体流通路が形成された複数枚の帯板状チューブを備
え、これらチューブが相互間にアウターフィンを介在さ
せた状態で厚さ方向に積層されると共に、互いに隣接す
る前記帯板状チューブどおしがそれらの両端部に形成さ
れた外方膨出状のヘッダー部において互いに連通接続さ
れたものでありながら、隣接する対応ヘッダー部どおし
が、互いに挿入嵌合しうる寸法の異なる筒状ヘッダーに
形成され、一方の筒状ヘッダーが他方の筒状ヘッダー内
に密着状態に挿入嵌合され、かつ接合一体化されること
により、隣接する前記帯板状チューブどおしが連通接続
されているものである。
【0042】従って、ヘッダー部の肉厚が帯板状プレー
トの肉厚の2倍となり、ヘッダー部の強度が向上され
る。このためチューブを構成する成形プレートとして板
厚の薄いものを採用することができ、ひいては熱交換器
の軽量化を図ることができる。しかも、成形プレートど
おしの位置合わせをヘッダーどおしを挿入嵌合すること
により容易に行いうるので、セッティング作業が容易で
あり、製造効率の向上を図ることができる。
【0043】また、この発明の他の一つは、帯板状チュ
ーブが、そのヘッダー部内に両成形プレートを跨ぐ態様
で筒状フィンが内接状態で挿入配置されて接合一体化さ
れていることを特徴とするものである。
【0044】従って、帯板状チューブの内圧が上昇した
際にヘッダーが膨らむ方向に変形するのを筒状フィンが
防ぐように作用するため、ヘッダー部の耐圧性が向上さ
れる。このためチューブを構成する成形プレートとして
板厚の薄いものを採用することができ、ひいては熱交換
器の軽量化を図ることができる。また、この筒状フィン
は、上下成形プレートを合致させる際にその位置決めと
しても有効に機能する。従って、熱交換器の組立を容易
に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施形態にかかる熱交換器の全体正
面図である。
【図2】前記熱交換器の一部拡大縦断面図である。
【図3】前記熱交換器を構成する帯板状チューブを分離
して示した全体斜視図である。
【図4】他の実施形態にかかる熱交換器のヘッダー部付
近の拡大縦断面図である。
【図5】図4のVーV線の断面図である。
【図6】上記熱交換器を構成する帯板状チューブを分離
して示した全体斜視図である。
【図7】上記熱交換器の帯板状チューブ内に装填される
筒状フィンを展開した状態を示す全体斜視図である。
【図8】変形例にかかる帯板状チューブを構成する、展
開状態における成形プレートの平面図である。
【図9】上記変形例にかかる帯板状チューブを分離して
示した部分斜視図である。
【図10】上記変形例にかかる帯板状チューブの拡大横
断面図である。
【図11】更に他の変形例にかかる帯板状チューブを構
成する成形プレートの平面図である。
【図12】上記他の変形例にかかる帯板状チューブの製
造途上を示す部分斜視図である。
【図13】上記他の変形例にかかる帯板状チューブの拡
大横断面図である。
【符号の説明】
10 帯板状チューブ 11 成形プレート 12 成形プレート 14 ヘッダー 15 ヘッダー 16 ヘッダー部 19 筒状フィン a 熱交換媒体流通路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一対の皿状成形プレートが対向状に合致
    されて周縁部において接合一体化されることにより内部
    に扁平状の熱交換媒体流通路が形成された複数枚の帯板
    状チューブを備え、これら帯板状チューブが相互間にア
    ウターフィンを介在させた状態で厚さ方向に積層される
    と共に、互いに隣接する前記帯板状チューブどおしがそ
    れらの両端部に形成された外方膨出状のヘッダー部にお
    いて互いに連通接続された積層型熱交換器において、 隣接する対応ヘッダー部どおしが、互いに挿入嵌合しう
    る寸法の異なる筒状ヘッダーに形成され、一方の筒状ヘ
    ッダーが他方の筒状ヘッダー内に密着状態に挿入嵌合さ
    れ、かつ接合一体化されることにより、隣接する前記帯
    板状チューブどおしが連通接続されていることを特徴と
    する積層型熱交換器。
  2. 【請求項2】 一対の皿状成形プレートが対向状に合致
    されて周縁部において接合一体化されることにより内部
    に扁平状の熱交換媒体流通路が形成された複数枚の帯板
    状チューブを備え、これら帯板状チューブが相互間にア
    ウターフィンを介在させた状態で厚さ方向に積層される
    と共に、互いに隣接する前記帯板状チューブどおしがそ
    れらの両端部に形成された外方膨出状のヘッダー部にお
    いて互いに連通接続された積層型熱交換器において、 前記各帯板状チューブは、そのヘッダー部内に前記両成
    形プレートを跨ぐ態様で筒状フィンが内接状態で挿入配
    置されて接合一体化されていることを特徴とする積層型
    熱交換器。
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