WO2018225692A1 - 熱交換器 - Google Patents

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WO2018225692A1
WO2018225692A1 PCT/JP2018/021394 JP2018021394W WO2018225692A1 WO 2018225692 A1 WO2018225692 A1 WO 2018225692A1 JP 2018021394 W JP2018021394 W JP 2018021394W WO 2018225692 A1 WO2018225692 A1 WO 2018225692A1
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WO
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heat exchanger
tube
tubes
laminated
end plate
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/021394
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
岩崎　充
栄樹 林
勉 古川
清水　聡
回谷　雄一
真由美 山中
Original Assignee
カルソニックカンセイ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2017112856A external-priority patent/JP2018204903A/ja
Priority claimed from JP2017112857A external-priority patent/JP2018204904A/ja
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/06—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with the heat-exchange conduits forming part of, or being attached to, the tank containing the body of fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/007—Auxiliary supports for elements
    • F28F9/013—Auxiliary supports for elements for tubes or tube-assemblies
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger.
  • JP 61-190287A discloses a heat exchanger in which a heat exchange part in which both ends of a plurality of tubes are respectively supported by end plates is accommodated in an outer box.
  • the present invention aims to make it possible to easily assemble a heat exchanger.
  • a housing case, and a pair of end plate portions that hold the plurality of tubes spaced apart from each other and define a second fluid flow path between the plurality of tubes in the case, and
  • the pair of end plate portions are formed by a laminated member that is formed integrally with or separately from the tube.
  • the end plate portion is formed by a laminated member that is formed integrally with the tube or is laminated separately. Therefore, for example, there is no need to insert a tube into a hole formed in the end plate, and the heat exchanger can be assembled by simply laminating the laminated member and the tube in order. Therefore, the heat exchanger can be easily assembled.
  • FIG. 1 is a side view of a heat exchanger according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a part of the heat exchanger shown in FIG.
  • FIG. 3 is a perspective view of a heat exchange part in the heat exchanger.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an end plate of the heat exchange unit.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an end plate of a heat exchange unit according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a side view of a heat exchanger according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the heat exchanger shown in FIG.
  • FIG. 8 is a perspective view of a heat exchange part in the heat exchanger.
  • FIG. 1 is a side view of a heat exchanger according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a part of the heat exchanger shown in FIG.
  • FIG. 3 is a perspective view
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a tube of a heat exchange unit.
  • FIG. 10A is a configuration diagram illustrating a configuration of the heat exchange unit.
  • FIG. 10B is a configuration diagram illustrating a configuration of a heat exchange unit according to a modification.
  • FIG. 11A is a diagram illustrating a tube of a heat exchange unit according to a modification.
  • FIG. 11B is a diagram illustrating a tube of a heat exchange unit according to another modification.
  • the heat exchanger 1 is applied to a vehicle (not shown), for example, and warms up a lubricating oil (hereinafter referred to as “engine oil”) that circulates in an engine (not shown) by exchanging heat with cooling water.
  • engine oil a lubricating oil
  • a water-cooled oil cooler that performs cooling.
  • the first fluid is cooling water
  • the second fluid is engine oil.
  • the heat exchanger 1 includes a heat exchange part 2, a pair of end members 3, a case 4, and a spacer 5.
  • the heat exchange unit 2 performs heat exchange between the cooling water and the engine oil.
  • the heat exchanging unit 2 includes a plurality of tubes 21 that are arranged in parallel with an interval between each other, and a pair of end plate portions 22 that hold the vicinity of the ends of the tubes 21.
  • the heat exchange unit 2 is formed of a metal material such as stainless steel.
  • a cooling water passage 28 through which cooling water flows is formed in each tube 21, and an oil passage 29 through which engine oil flows is formed between the plurality of tubes 21.
  • the tube 21 is formed in a cylindrical shape having an annular cross section. Not only this but the tube 21 may be formed so that it may have a polygonal cross section.
  • the tube 21 is a tube having an outer diameter of 1.0 mm or less. Here, the tube 21 has an outer diameter of 0.4 mm. 2 and 3, the outer diameter of the tube 21 is shown larger than the actual diameter in order to facilitate understanding.
  • the pair of end plates 22 hold the plurality of tubes 21 at intervals and define an oil flow path 29 between the plurality of tubes 21 in the case 4.
  • the configuration of the end plate portion 22 will be described in detail later with reference to FIG.
  • An end member 3 is provided on the outer periphery of the end plate portion 22.
  • the end members 3 are respectively attached to the end plate portions 22 of the heat exchange unit 2.
  • the end member 3 is formed in an annular shape that covers the entire outer periphery of the end plate portion 22.
  • the end member 3 is provided on the outer periphery of the region where the tube 21 is provided so as not to prevent the cooling water from being guided to the tube 21. Further, the pair of end members 3 are provided outside the end plate portion 22 in the cooling water flow direction. Thereby, the end member 3 holds both ends of the heat exchange part 2 from the outside.
  • An annular groove portion 31 in which an O-ring 32 as a seal member is accommodated is formed on the outer periphery of the end member 3.
  • the O-ring 32 housed in the annular groove 31 is crushed between the case 4 and seals between the cooling water passage 28 and the oil passage 29.
  • Case 4 houses the heat exchanging part 2 and the engine oil circulates inside.
  • the case 4 includes a case main body 41 and a pair of header members 42 and 43.
  • the case 4 is formed of, for example, an aluminum alloy.
  • the case body 41 is formed in a cylindrical shape.
  • the case main body 41 faces the outer periphery of the heat exchanging unit 2 through the spacer 5.
  • the case body 41 includes an inflow passage 41c through which engine oil supplied from the outside to the heat exchange unit 2 flows, and an outflow passage 41d through which engine oil cooled by cooling water in the heat exchange unit 2 and discharged to the outside flows. Have.
  • the header member 42 is provided upstream of the heat exchanging unit 2 in the flow direction of the cooling water.
  • the header member 42 is fastened to the case body 41 with a plurality of bolts 44.
  • the header member 42 disperses cooling water guided from a radiator (not shown) in the plurality of tubes 21.
  • the header member 43 is provided downstream of the heat exchanging unit 2 in the flow direction of the cooling water.
  • the header member 43 is fastened to the case main body 41 by a plurality of bolts 44.
  • the header member 43 circulates the plurality of tubes 21 and merges the cooling water that has cooled the engine oil, and again guides it to the radiator.
  • the spacer 5 fills the gap between the case 4 and the heat exchanging portion 2 formed by providing the end member 3.
  • the spacer 5 is made of, for example, a foam metal such as foam aluminum.
  • the spacer 5 prevents drift of engine oil flowing through the oil passage 29.
  • the spacer 5 has an inflow passage 5a that communicates with the inflow passage 41c of the case body 41 and through which engine oil flows, and an outflow passage 5b that communicates with the outflow passage 41d of the case body 41 and through which engine oil flows.
  • the end plate portion 22 has a plurality of laminated members 23 that are formed separately from the tube 21 and laminated.
  • the laminated member 23 is a block material that holds the plurality of tubes 21 in the laminating direction.
  • the laminated member 23 is brazed together with the tube 21 and the end member 3 in a state of being laminated with the tube 21 in between.
  • the laminated member 23 and the tube 21 are laminated while applying a brazing material, an adhesive, or the like. Therefore, brazing is possible by simply laminating the laminated member 23 and the tube 21 and placing them in a furnace for brazing.
  • the laminated member 23 and the tube 21 may be formed of a clad material having a surface provided with a brazing material layer in advance.
  • the laminated member 23 is laminated in the vertical direction (first direction).
  • the plurality of tubes 21 are arranged in the left-right direction (second direction) intersecting the first direction between a pair of adjacent laminated members 23.
  • the first direction and the second direction are orthogonal to each other, but the present invention is not limited to this, and it is only necessary to intersect.
  • the laminated member 23 has a plurality of concave portions 24 having a shape corresponding to the outer diameter of the tube 21 in the lamination direction.
  • the end surface 25 in the left-right direction of the laminated member 23 is in contact with the inner periphery of the end member 3.
  • the laminated member 23 becomes a rectangle having the end surfaces 25 on the top, bottom, left, and right in a state where all are laminated.
  • the recess 24 is a groove formed in a semicircular shape having a radius of 0.2 mm corresponding to the outer diameter of the tube 21.
  • the recesses 24 of the adjacent laminated members 23 are formed at the same position in the left-right direction so as to face each other. Thereby, the lower concave portion 24A and the upper concave portion 24B are matched to form a circular hole having an inner diameter of 0.4 mm. Therefore, no gap is formed between the tube 21 and the recess 24.
  • the lower concave portion 24A and the upper concave portion 24B are formed to be offset in the vertical direction so as to be alternately positioned along the left-right direction. Therefore, since the tube 21 laminated
  • the tube 21 When assembling the heat exchanging unit 2, first, the tube 21 is placed in the concave portion 24A on the upper side of the laminated member 23A. At this time, a plurality of tubes 21 arranged at equal intervals in advance may be simultaneously placed using a jig or the like, or the tubes 21 may be rolled from the diagonally upper side and placed in the recesses 24A in order.
  • the laminated member 23 in which the concave portions 24 are formed on the upper and lower sides is laminated on the upper side.
  • the tube 21 is fitted into the lower recess 24B.
  • the tube 21 is placed in the upper concave portion 24A.
  • the upper end laminated member 23A is laminated from above the tube 21. Thereby, a plane in which the end surfaces 25 in the vertical direction and the horizontal direction are in contact with the inner periphery of the end member 3 is formed. If the laminated member 23 and the tube 21 assembled in this way are brazed and integrated, the heat exchange part 2 is formed. At this time, the pair of end members 3 may be brazed simultaneously.
  • the end plate portion 22 is formed by the laminated member 23 laminated with the tube 21 interposed therebetween. Therefore, for example, it is not necessary to insert a tube into a hole formed in the end plate, and the heat exchanger 1 can be assembled by simply laminating the laminated member 23 and the tube 21 in order. Therefore, the heat exchanger 1 can be easily assembled.
  • the heat exchanger 1 includes a plurality of tubes 21 through which cooling water circulates, a case 4 that houses the plurality of tubes 21, a plurality of tubes 21 that are spaced apart from each other, and a plurality of tubes in the case 4.
  • a pair of end plate portions 22 that define a flow path for engine oil between the pair of end plates 22, the pair of end plate portions 22 being provided in a stacked manner and holding a plurality of tubes 21 sandwiched in the stacking direction.
  • a laminated member 23 is provided.
  • the heat exchanger 1 can be assembled only by laminating the laminated member 23 and the tube 21. Therefore, the heat exchanger 1 can be easily assembled.
  • the laminated member 23 is laminated in the vertical direction, and the plurality of tubes 21 are provided side by side in the left-right direction intersecting the vertical direction between a pair of adjacent laminated members 23.
  • the heat exchanging section 2 can be formed only by repeating the step of sequentially laminating the laminated member 23 and the plurality of tubes 21 toward the upper side.
  • the laminated member 23 has a plurality of concave portions 24 having a shape corresponding to the outer diameter of the tube 21 in the lamination direction, and the concave portions 24 of the adjacent laminated members 23 are formed at positions facing each other.
  • the recess 24A formed on one side in the up-down direction and the recess 24B formed on the other side in the up-down direction are formed offset in the up-down direction along the left-right direction.
  • the adjacent tubes 21 can be arranged close to each other.
  • the effect of improving the heat exchange efficiency is obtained with a microtube having an outer diameter of about 1.0 mm or less, a plate thickness of about 0.1 mm or less, and an inner diameter of about 0.8 mm or less. It was.
  • the outer diameter is about 0.4 to 0.8 mm
  • the plate thickness is about 0.05 to 0.1 mm
  • the inner diameter is 0.3 to 0.6 mm.
  • the outer diameter is about 0.8 to 1.0 mm
  • the plate thickness is about 0.05 to 0.1 mm
  • the inner diameter is 0.7 to 0.8 mm.
  • the effect of improving the heat exchange efficiency was obtained.
  • the end plate part 22 can be easily assembled as described above, it is particularly effective when a microtube is used.
  • the heat exchanger 201 is different from the heat exchanger 1 according to the first embodiment in that the end plate portion 222 includes a plurality of corrugated plates 223 that are formed separately from the tube 21 and stacked.
  • the end plate 222 includes a corrugated plate 223 as a laminated member formed in a corrugated shape so that the tube 21 fits in the stacking direction, and a joint 225 that fills the gap between the tube 21 and the corrugated plate 223.
  • the end plate portion 222 is provided at an end portion in the stacking direction and has a pair of corrugated blocks 226 having an end surface 25 in the vertical direction that contacts the inner periphery of the end member 3 and a pair of adjacent corrugated plates 223.
  • an end block 227 having an end face 25 in the left-right direction so as to fill the gap at the end.
  • the corrugated plate 223 has a plurality of recesses 224 in which the tubes 21 are placed in the stacking direction. Further, the end portion in the left-right direction of the corrugated plate 223 has a folded portion 223 a that is formed by folding and contacts the end block 227. Since the corrugated plate 223 and the end block 227 are brought into close contact with each other by the springback of the folded portion 223a, brazing can be reliably performed.
  • Adjacent corrugated plates 223 are stacked so that the top and bottom are staggered.
  • the pair of adjacent corrugated plates 223 are in contact with each other between the folded portions 223a or with the end block 227 sandwiched between the folded portions 223a.
  • the concave portions 224 of the adjacent corrugated plates 223 are formed at the same position in the left-right direction so as to face each other. As a result, the lower recess 224A and the upper recess 224B coincide with each other to form a space into which the tube 21 is inserted.
  • the corrugated plate 223 and the tube 21 are laminated while applying a brazing material or an adhesive. Therefore, brazing is possible by simply laminating the corrugated plate 223 and the tube 21 and placing them in a brazing furnace.
  • the corrugated plate 223 and the tube 21 may be formed of a clad material having a brazing material layer provided in advance on the surface.
  • the joint 225 is formed by solidifying a brazing material or an adhesive. In the state before entering the brazing furnace, a minute gap is formed between the corrugated plate 223 and the tube 21. However, when brazing is performed in a brazing furnace, a minute gap is filled with brazing material to form the joint 225. Thereby, the end plate part 222 is formed.
  • the corrugated plate 223 is used instead of the laminated member 23 of the heat exchanger 1 according to the first embodiment.
  • the corrugated plate 223 is easier to process than the laminated member 23. Therefore, the heat exchanger 1 can be easily assembled and the processing cost of the members can be suppressed.
  • the corrugated block 226 has a recess 224 only on one side that does not contact the end member 3.
  • the side surface of the corrugated block 226 constitutes the end surface 25 in the left-right direction of the end plate portion 222.
  • the end block 227 is provided between the folded portions 223a of a pair of adjacent corrugated plates 223.
  • the side surface of the end block 227 constitutes the end surface 25 in the left-right direction of the end plate portion 222.
  • the end plate part 222 has a corrugated plate 223 formed in a corrugated shape so that the tube 21 is fitted in the stacking direction.
  • the corrugated plate 223 is easier to process than the laminated member 23, the heat exchanger 1 can be easily assembled and the processing cost of the member can be suppressed.
  • end plate portion 222 has a joint portion 225 that fills the gap between the tube 21 and the corrugated plate 223.
  • the end plate part 222 can be formed only by brazing.
  • the heat exchanger 301 includes a heat exchange unit 302, a pair of ring members 303, and a case 4.
  • the heat exchange unit 302 exchanges heat between the cooling water and the engine oil.
  • the heat exchanging unit 302 includes a plurality of tubes 321 arranged in parallel at intervals, and a pair of end plate portions 322 that hold the vicinity of the ends of the tubes 321.
  • the heat exchange unit 302 is formed of a metal material such as stainless steel.
  • a cooling water flow path 28 through which cooling water flows is formed, and an oil flow path 29 through which engine oil flows is formed between the plurality of tubes 321.
  • the tube 321 is formed in a cylindrical shape having an annular cross section. Not limited to this, the tube 321 may be formed to have a polygonal cross section.
  • the tube 321 has an intermediate part 21a and a pair of large diameter parts 21b.
  • the intermediate portion 21 a is disposed with a space therebetween, and defines an oil flow path 29 in the case 4.
  • the tube 321 is a microtube whose outer diameter of the intermediate part 21a is 1.0 mm or less.
  • the outer diameter of the intermediate part 21a is 0.4 mm. 7 and 8, the outer diameter of the tube 321 is shown larger than the actual diameter for easy understanding.
  • the large diameter portion 21b is formed to have a larger diameter at both ends of the intermediate portion 21a than the intermediate portion 21a.
  • the large diameter portion 21b is arranged in the left-right direction (first direction) and the up-down direction (second direction) to form the end plate portion 22.
  • the large diameter portion 21b corresponds to the laminated member.
  • the first direction and the second direction are orthogonal to each other, but the present invention is not limited to this, and it is only necessary to intersect.
  • the pair of end plate portions 22 hold the intermediate portions 21a of the plurality of tubes 321 with a space therebetween, and define an oil flow path 29 between the plurality of tubes 321 in the case 4.
  • the configuration of the end plate portion 322 will be described in detail later with reference to FIG. 10A.
  • a ring member 303 is provided on the outer periphery of the end plate portion 322.
  • the ring members 303 are attached to the end plate portions 322 of the heat exchange unit 302, respectively.
  • the ring member 303 is formed in an annular shape that covers the entire outer periphery of the end plate portion 322.
  • the ring member 303 is brazed integrally with the tube 321. Note that the tubes 321 may be directly arranged in a case body 41 (described later) of the case 4 without providing the ring member 303.
  • Case 4 houses the heat exchanging part 2 and the engine oil circulates inside.
  • the case 4 includes a case main body 41 and a pair of header members 42 and 43.
  • the case 4 is formed of, for example, an aluminum alloy.
  • the case body 41 has a pair of shells 41a and 41b having an arcuate cross-sectional shape.
  • the case main body 41 is formed in a substantially cylindrical shape by abutting the shell 41a and the shell 41b.
  • the case body 41 faces the outer periphery of the heat exchange unit 2.
  • the case body 41 includes an inflow passage 41c through which engine oil supplied from the outside to the heat exchange unit 2 flows, and an outflow passage 41d through which engine oil cooled by cooling water in the heat exchange unit 2 and discharged to the outside flows. Have.
  • the header member 42 is provided upstream of the heat exchanging unit 2 in the flow direction of the cooling water. As shown in FIG. 6, the header member 42 has a flange portion 42 a that is attached to the flange portion 41 e of the case main body 41 by brazing, welding, or the like. The header member 42 disperses cooling water guided from a radiator (not shown) in the plurality of tubes 321.
  • the header member 43 is provided downstream of the heat exchanging unit 2 in the flow direction of the cooling water. As shown in FIG. 6, the header member 43 has a flange portion 43 a that is attached to the flange portion 41 e of the case body 41 by brazing, welding, or the like. The header member 43 circulates the plurality of tubes 321 to merge the cooling water that has cooled the engine oil, and again guides it to the radiator.
  • the pair of large diameter portions 21b are formed by expanding both ends of the tube 321. That is, the large diameter portion 21b is formed to have a large diameter in a state where both end portions of the tube 321 are continuous with the intermediate portion 21a.
  • the end plate portion 322 is integrally formed with the tube 321 by the large-diameter portion 21b of the tube 321 arranged (stacked) in the left-right direction and the up-down direction. Moreover, the end plate part 322 has the joining part 22a which joins the large diameter parts 21b and fills the space
  • the large-diameter portion 21b of the tube 321 may be formed to have a polygonal cross section (in FIG. 10B, a quadrangular shape) instead of a circular shape.
  • the end plate portions 322 can be reliably formed by brazing the large diameter portions 21b.
  • the large diameter portions 21b are arranged in the left-right direction, and the upper large diameter portion 21b is arranged so as to enter between a pair of adjacent large diameter portions 21b in the lower step.
  • the adjacent tubes 321 can be arranged close to each other.
  • the end plate part 322 is brazed together with the ring member 303 in a state where the large diameter part 21b of the tube 321 is arranged in the left and right direction and the up and down direction on the inner periphery of the ring member 303.
  • the tube 321 is laminated while applying a brazing material or an adhesive. Therefore, brazing is possible only by arranging the tubes 321 and placing them in a brazing furnace together with the ring member 303.
  • the tube 321 and the ring member 303 may be formed of a clad material having a surface provided with a brazing material layer in advance.
  • the joining portion 22 a fills the gap between the large diameter portions 21 b of the tube 321 and the gap between the tube 321 and the ring member 303.
  • the joint portion 22a is formed by solidifying a brazing material or an adhesive. In a state before entering the brazing furnace, a minute gap is formed between the large diameter portions 21b of the tubes 321 and between the tubes 321 and the ring member 303. However, when brazing is performed in a brazing furnace, a minute gap is filled with brazing material to form the joint portion 22a. Thereby, the end plate part 322 is formed.
  • the large-diameter portion 21b may be formed by the large-diameter member 323 that is provided separately from the tube 321 and attached to both ends of the intermediate portion 21a of the tube 321. Good. In this case, the large-diameter portion 21b is formed by attaching the large-diameter member 323 formed in a cylindrical shape or a polygonal shape to both ends of the intermediate portion 21a, rather than expanding the both ends of the tube 321. .
  • the large diameter member 323 is formed in a complicated shape such as a polygonal shape, and the large diameter portion 21b.
  • the space between them can be further reduced. Therefore, the degree of freedom of the shape of the large diameter portion 21b can be improved, and the gap between the large diameter portions 21b can be further reduced.
  • the large diameter portion 21b is formed by expanding both ends of the tube 321, the outer diameter between the intermediate portion 21a and the large diameter portion 21b is gradually increased. Part is formed.
  • the large-diameter portion 21b is formed using the large-diameter member 323 as in the modification shown in FIGS. 11A and 11B, the length of the intermediate portion 21a can be maximized. The volume of the oil passage 29 can be increased.
  • the tubes 321 are arranged in the left-right direction so that the large-diameter portion 21b is positioned on the inner periphery of the pair of ring members 303. At this time, a brazing material is applied to the large-diameter portion 21b of the tube 321.
  • the upper tube 321 is arranged so that the large-diameter portion 21b sticks between a pair of adjacent large-diameter portions 21b arranged in the left-right direction in the lower step.
  • the tubes 321 are arranged (stacked) in the left-right direction and the up-down direction without gaps up to the upper ends of the pair of ring members 303.
  • the tubes 321 are not arranged in order from the lower stage to the upper stage in the ring member 303, but a predetermined number of tubes 321 are bundled together and simultaneously inserted into the inner periphery of the ring member 303. May be.
  • the large-diameter portions 21b formed at both ends of the tube 321 are arranged in the left-right direction and the up-down direction to form the end plate portion 322. Therefore, for example, there is no need to insert a tube into a hole formed in the end plate, and the large diameter portion 21b forms the end plate portion 322 simply by arranging the tubes 321. Therefore, the heat exchange unit 302 can be assembled. it can. Therefore, the heat exchanger 301 can be easily assembled.
  • the heat exchanger 1 includes a plurality of tubes 321 through which cooling water circulates, a case 4 that houses the plurality of tubes 321, a plurality of tubes 321 that are spaced apart from each other, and a plurality of tubes in the case 4. And a pair of end plate portions 322 that define a flow path of engine oil between 321.
  • the plurality of tubes 321 are arranged at a distance from each other, and an intermediate part 21a that defines a flow path for engine oil, and a pair of large diameters formed at both ends of the intermediate part 21a with a larger diameter than the intermediate part 21a. And a diameter portion 21b.
  • the pair of end plate portions 322 are formed by large-diameter portions 21b arranged in the left-right direction and the up-down direction.
  • the large-diameter portion 21b forms the end plate portion 322 simply by arranging the tubes 321, so that the heat exchange portion 302 can be assembled. Therefore, the heat exchanger 301 can be easily assembled.
  • end plate portion 322 further includes a joint portion 22a that joins the large diameter portions 21b to fill the gap therebetween.
  • the end plate part 322 can be formed only by brazing.
  • the heat exchanger 301 further includes an annular ring member 303 that covers the outer periphery of the end plate portion 322.
  • the heat exchanging portion 302 can be formed simply by arranging the tubes 321 so that the large diameter portion 21b extends along the inner periphery of the ring member 303. Therefore, the heat exchange part 302 can be easily formed in a desired shape.
  • first direction left-right direction
  • second direction up-down direction
  • the heat exchanging section 302 can be formed only by repeating the step of arranging the plurality of tubes 321 in order in the upper stage so as to overlap the lower stage.
  • the pair of large diameter portions 21b are formed to have a large diameter in a state where both end portions of the tube 321 are continuous with the intermediate portion 21a.
  • the large diameter portion 21b can be formed only by expanding the both end portions of the tube 321, the formation of the large diameter portion 21b is easy.
  • the pair of large diameter portions 21b are formed by large diameter members 323 attached to both end portions of the intermediate portion 21a.
  • the large diameter member 323 is formed in a complicated shape such as a polygonal shape, and the large diameter portion 21b.
  • the space between them can be further reduced. Therefore, the degree of freedom of the shape of the large diameter portion 21b can be improved, and the gap between the large diameter portions 21b can be further reduced.
  • the end plate portion 322 can be easily assembled as described above, and thus is particularly effective when a microtube is used.
  • the heat exchanger 1 is an oil cooler
  • the heat exchangers 1, 201, and 301 may be other heat exchangers such as a radiator.
  • a divide plate (not shown) that prevents the engine oil supplied from 41a from being biased to a part of the oil flow path 29 is provided in the vicinity of the center in the flow direction of the cooling water in the heat exchange units 2, 202, and 302. It may be provided.
  • This divide plate can be formed by laminating the laminated member 23 or the corrugated plate 223 similarly to the end plates 22 and 222 according to the first and second embodiments. Further, the divide plate can be formed by the large-diameter portion 21b of the tube 321 similarly to the end plate portion 322 according to the third embodiment.

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Abstract

第１の流体と第２の流体との間で熱交換を行う熱交換器（１，２０１，３０１）は、内側を第１の流体が流通する複数のチューブ（２１，３２１）と、前記複数のチューブ（２１，３２１）を収容するケース（４）と、前記複数のチューブ（２１，３２１）を互いに間隔をあけて保持すると共に前記ケース（４）内の前記複数のチューブ（２１，３２１）間に第２の流体の流路（２９）を画成する一対の端板部（２２，２２２，３２２）と、を備え、前記一対の端板部（２２，２２２，３２２）は、前記チューブ（２１，３２１）と一体又は別体に形成されて積層される積層部材（２３，２２３，２１ｂ，３２３）によって形成される。

Description

熱交換器
　本発明は、熱交換器に関するものである。
　ＪＰ６１－１９０２８７Ａには、複数のチューブの両端が端板で各々支持されてなる熱交換部が外箱に収容される熱交換器が開示されている。
　しかしながら、ＪＰ６１－１９０２８７Ａの熱交換器では、複数のチューブを端板に形成された孔に挿入するため、組み立て作業が複雑であった。
　本発明は、熱交換器を容易に組み立て可能とすることを目的とする。
　本発明のある態様によれば、第１の流体と第２の流体との間で熱交換を行う熱交換器は、内側を第１の流体が流通する複数のチューブと、前記複数のチューブを収容するケースと、前記複数のチューブを互いに間隔をあけて保持すると共に前記ケース内の前記複数のチューブ間に第２の流体の流路を画成する一対の端板部と、を備え、前記一対の端板部は、前記チューブと一体又は別体に形成されて積層される積層部材によって形成される。
　上記態様では、チューブと一体又は別体に形成されて積層される積層部材によって端板部が形成される。そのため、例えば、端板に形成された孔にチューブを挿入するような必要がなく、積層部材とチューブとを順に積層するだけで、熱交換器を組み立てることができる。したがって、熱交換器を容易に組み立てることができる。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る熱交換器の側面図である。 図２は、図１に示す熱交換器の一部を断面で示した図である。 図３は、熱交換器における熱交換部の斜視図である。 図４は、熱交換部の端板について説明する図である。 図５は、本発明の第２の実施形態に係る熱交換部の端板について説明する図である。 図６は、本発明の第３の実施形態に係る熱交換器の側面図である。 図７は、図６に示す熱交換器の断面図である。 図８は、熱交換器における熱交換部の斜視図である。 図９は、熱交換部のチューブについて説明する図である。 図１０Ａは、熱交換部の構成を示す構成図である。 図１０Ｂは、変形例に係る熱交換部の構成を示す構成図である。 図１１Ａは、変形例に係る熱交換部のチューブについて説明する図である。 図１１Ｂは、他の変形例に係る熱交換部のチューブについて説明する図である。
　以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
　（第１の実施形態）
　以下、図１から図４を参照して、本発明の第１の実施形態に係る熱交換器１について説明する。
　まず、図１から図３を参照して、熱交換器１の全体構成について説明する。
　熱交換器１は、例えば、車両（図示省略）に適用され、冷却水と熱交換を行いエンジン（図示省略）内を循環する潤滑油（以下、「エンジンオイル」と称する。）の暖機や冷却を行う水冷式オイルクーラである。ここでは、第１の流体は冷却水であり、第２の流体はエンジンオイルである。
　図２に示すように、熱交換器１は、熱交換部２と、一対の端部部材３と、ケース４と、スペーサ５と、を備える。
　熱交換部２は、冷却水とエンジンオイルとの間で熱交換を行う。熱交換部２は、互いに間隔をあけて平行に並べられる複数のチューブ２１と、チューブ２１の端部近傍を保持する一対の端板部２２と、を有する。熱交換部２は、例えばステンレスなどの金属材料によって形成される。各々のチューブ２１内には、冷却水が流通する冷却水流路２８が形成され、複数のチューブ２１間には、エンジンオイルが流通するオイル流路２９が形成される。
　チューブ２１は、円環状の断面を有する円筒形に形成される。これに限らず、チューブ２１を、多角形状の断面を有するように形成してもよい。チューブ２１は、外径が１．０ｍｍ以下のチューブである。ここでは、チューブ２１は、外径が０．４ｍｍである。なお、図２及び図３では、理解を容易にするために、チューブ２１の外径を実際よりも大きく示している。
　一対の端板２２は、複数のチューブ２１を互いに間隔をあけて保持すると共にケース４内の複数のチューブ２１間にオイル流路２９を画成する。端板部２２の構成については、図４を参照して後で詳細に説明する。端板部２２の外周には、端部部材３が設けられる。
　端部部材３は、熱交換部２の端板部２２にそれぞれ取り付けられる。端部部材３は、端板部２２の外周を全周にわたって覆う環状に形成される。端部部材３は、チューブ２１に冷却水が導かれるのを妨げないようにチューブ２１が設けられる領域の外周に設けられる。また、一対の端部部材３は、端板部２２における冷却水流れ方向の外側に設けられる。これにより、端部部材３は、熱交換部２の両端を外側から保持する。
　端部部材３の外周には、シール部材としてのＯリング３２が収装される環状の環状溝部３１が形成される。環状溝部３１に収装されたＯリング３２は、ケース４との間で潰されて、冷却水流路２８とオイル流路２９との間をシールする。
　ケース４は、熱交換部２を収容して内側にエンジンオイルが流通する。ケース４は、ケース本体４１と、一対のヘッダ部材４２，４３と、を有する。ケース４は、例えば、アルミニウム合金によって形成される。
　ケース本体４１は、筒状に形成される。ケース本体４１は、スペーサ５を介して熱交換部２の外周に臨む。ケース本体４１は、外部から熱交換部２に供給されるエンジンオイルが流通する流入通路４１ｃと、熱交換部２にて冷却水によって冷却され外部に排出されるエンジンオイルが流通する流出通路４１ｄと、を有する。
　ヘッダ部材４２は、熱交換部２よりも冷却水の流れ方向上流側に設けられる。ヘッダ部材４２は、ケース本体４１に複数のボルト４４によって締結される。ヘッダ部材４２は、ラジエータ（図示省略）から導かれる冷却水を、複数のチューブ２１に分散させる。
　ヘッダ部材４３は、熱交換部２よりも冷却水の流れ方向下流側に設けられる。ヘッダ部材４３は、ケース本体４１に複数のボルト４４によって締結される。ヘッダ部材４３は、複数のチューブ２１を流通してエンジンオイルを冷却した冷却水を合流させ、再びラジエータに導く。
　スペーサ５は、端部部材３が設けられることに伴い形成されたケース４と熱交換部２との間隙を埋める。スペーサ５は、例えば、発泡アルミニウム等の発泡金属によって形成される。スペーサ５は、オイル流路２９を流通するエンジンオイルの偏流を防止する。スペーサ５は、ケース本体４１の流入通路４１ｃと連通してエンジンオイルが流通する流入通路５ａと、ケース本体４１の流出通路４１ｄと連通してエンジンオイルが流通する流出通路５ｂと、を有する。
　次に、図４を参照して、端板部２２の構成について説明する。
　端板部２２は、チューブ２１と別体に形成されて積層される複数の積層部材２３を有する。
　積層部材２３は、複数のチューブ２１を積層方向に挟んで保持するブロック材である。積層部材２３は、チューブ２１を挟んで積層された状態で、チューブ２１及び端部部材３と共にロウ付けされて一体にされる。
　積層部材２３とチューブ２１とは、ロウ材や接着剤等を塗布しながら積層される。よって、積層部材２３とチューブ２１とを積層してロウ付け用の炉に入れるだけでロウ付けが可能である。これに代えて、積層部材２３及びチューブ２１を、あらかじめ表面にロウ材の層が設けられたクラッド材によって形成してもよい。
　積層部材２３は、上下方向（第１の方向）に積層される。複数のチューブ２１は、隣接する一対の積層部材２３の間にて、第１の方向と交差する左右方向（第２の方向）に並べられる。端板部２２では、第１の方向と第２の方向とは直交しているが、これに限らず交差していればよい。
　積層部材２３は、積層方向にチューブ２１の外径に対応した形状の複数の凹部２４を有する。端部部材３の内周と当接する端面２５を有する積層部材２３Ａは、端部部材３と当接しない一方のみに凹部２４を有する。積層部材２３の左右方向の端面２５は、端部部材３の内周と当接する。このように、積層部材２３は、すべて積層された状態で上下左右に端面２５を有する矩形となる。
　凹部２４は、チューブ２１の外径に対応して半径０．２ｍｍの半円形状に形成される溝である。隣り合う積層部材２３の凹部２４どうしは、互いに対向するように左右方向の同じ位置に形成される。これにより、下側の凹部２４Ａと上側の凹部２４Ｂとが合致して、内径が０．４ｍｍの円形の孔を形成する。よって、チューブ２１と凹部２４との間に隙間が形成されることがない。
　単一の積層部材２３では、下側の凹部２４Ａと上側の凹部２４Ｂとが左右方向に沿って交互に位置するように上下方向にオフセットして形成される。これにより、上側に積層されるチューブ２１を下側に積層されるチューブ２１の間にオーバーラップさせることができるので、隣り合うチューブ２１どうしを近接させて配置することができる。
　次に、図４を参照して、熱交換部２の組み立て手順について説明する。
　熱交換部２を組み立てる際には、まず、積層部材２３Ａの上側の凹部２４Ａにチューブ２１を載置する。このとき、あらかじめ等間隔に並べておいた複数のチューブ２１を治具等を用いて同時に載置してもよく、また斜め上方からチューブ２１を転がして順に凹部２４Ａに載置してもよい。
　次に、上下に凹部２４が形成されている積層部材２３を上側に積層する。このとき、下側の凹部２４Ｂにチューブ２１が嵌まるようにする。そして、上側の凹部２４Ａにチューブ２１を載置する。この手順を繰り返すことで、所望の高さまで積層部材２３とチューブ２１とが積層される。
　最後に、チューブ２１の上から、上側の端部の積層部材２３Ａを積層する。これにより、上下方向及び左右方向の端面２５が端部部材３の内周と当接する平面を形成する。このようにして組み立てられた積層部材２３とチューブ２１とをロウ付けして一体にすれば、熱交換部２が形成される。このとき、一対の端部部材３を同時にロウ付けしてもよい。
　このように、熱交換器１では、チューブ２１を挟んで積層される積層部材２３によって端板部２２が形成される。そのため、例えば、端板に形成された孔にチューブを挿入するような必要がなく、積層部材２３とチューブ２１とを順に積層するだけで、熱交換器１を組み立てることができる。したがって、熱交換器１を容易に組み立てることができる。
　以上の第１の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
　熱交換器１は、内側を冷却水が流通する複数のチューブ２１と、複数のチューブ２１を収容するケース４と、複数のチューブ２１を互いに間隔をあけて保持すると共にケース４内の複数のチューブ２１間にエンジンオイルの流路を画成する一対の端板部２２と、を備え、一対の端板部２２は、積層して設けられ複数のチューブ２１を積層方向に挟んで保持する複数の積層部材２３を有する。
　これにより、積層部材２３とチューブ２１とを積層するだけで、熱交換器１を組み立てることができる。したがって、熱交換器１を容易に組み立てることができる。
　また、積層部材２３は、上下方向に積層され、複数のチューブ２１は、隣接する一対の積層部材２３の間にて、上下方向と交差する左右方向に並べて設けられる。
　これにより、積層部材２３と複数のチューブ２１とを上側に向けて順に積層する工程を繰り返すだけで熱交換部２を形成することができる。
　また、積層部材２３は、積層方向にチューブ２１の外径に対応した形状の複数の凹部２４を有し、隣り合う積層部材２３の凹部２４どうしは、互いに対向する位置に形成される。
　これにより、下側の凹部２４（２４Ａ）と上側の凹部２４（２４Ｂ）とが合致して円形の孔を形成するので、チューブ２１と凹部２４との間に隙間が形成されることがない。
　積層部材２３では、上下方向の一方側に形成される凹部２４Ａと、上下方向の他方側に形成される凹部２４Ｂと、は、左右方向に沿って上下方向にオフセットして形成される。
　これにより、上側に積層されるチューブ２１を下側に積層されるチューブ２１の間にオーバーラップさせることができるので、隣り合うチューブ２１どうしを近接させて配置することができる。
　一般に、マイクロチューブを用いた熱交換器では、外径が２．０ｍｍより大きくなると、マイクロチューブを用いない熱交換器と比較して熱交換効率が同等若しくは低くなることが知られている。また、従来のマイクロチューブを用いた熱交換器では、端板に孔を形成し、数百本から数千本のマイクロチューブを挿入する必要があった。
　これに対して、本実施形態では、外径が約１．０ｍｍ以下、板厚が約０．１ｍｍ以下、内径が約０．８ｍｍ以下のマイクロチューブで、熱交換効率の向上の効果が得られた。
　更に好ましくは、アルミニウム材系マイクロチューブを適用した熱交換器において、外径が約０．４～０．８ｍｍ、板厚が約０．０５～０．１ｍｍ、内径が０．３～０．６ｍｍのマイクロチューブで、特に熱交換効率の向上の効果が得られた。
　また、好ましくはステンレス鋼材系マイクロチューブを適用した熱交換器において、外径が約０．８～１．０ｍｍ、板厚が約０．０５～０．１ｍｍ、内径が０．７～０．８ｍｍのマイクロチューブで、特に熱交換効率の向上の効果が得られた。
　なお、アルミニウム材系マイクロチューブを適用した熱交換器では、例えば水冷式オイルクーラなど、ステンレス鋼材系マイクロチューブを適用した熱交換器では、例えばＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ　Ｇａｓ　Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ：排気再循環）クーラなどで、優れた熱交換効率が得られた。
　また、熱交換器１では、上述のとおり端板部２２の組み立てが容易であるため、マイクロチューブを用いた場合に特に有効である。
　（第２の実施形態）
　以下、図５を参照して、本発明の第２の実施形態に係る熱交換器２０１における熱交換部２０２の端板部２２２について説明する。以下に示す各実施形態では、第１の実施形態と異なる点を中心に説明し、同様の機能を有する構成には同一の符号を付して説明を省略する。
　熱交換器２０１は、端板部２２２がチューブ２１と別体に形成されて積層される複数の波型プレート２２３を有する点で、第１の実施形態に係る熱交換器１とは相違する。
　端板部２２２は、積層方向にチューブ２１が嵌まるように波型に形成される積層部材としての波型プレート２２３と、チューブ２１と波型プレート２２３との間隙を埋める接合部２２５と、を有する。また、端板部２２２は、積層方向の端部に設けられて端部部材３の内周と当接する上下方向の端面２５を有する一対の波型ブロック２２６と、隣り合う一対の波型プレート２２３の端部の間隙を埋めて左右方向の端面２５を有する端部ブロック２２７と、を有する。
　波型プレート２２３は、積層方向にチューブ２１が載置される複数の凹部２２４を有する。また、波型プレート２２３の左右方向の端部は、折り返されて形成されて端部ブロック２２７と当接する折り返し部２２３ａを有する。この折り返し部２２３ａのスプリングバックにより、波型プレート２２３と端部ブロック２２７とが密着するので、ロウ付けを確実に行うことができる。
　隣り合う波型プレート２２３どうしは、上下が互い違いになるように積層される。隣り合う一対の波型プレート２２３は、折り返し部２２３ａどうしが直接当接するか、又は折り返し部２２３ａの間に端部ブロック２２７を挟んで当接する。隣り合う波型プレート２２３の凹部２２４どうしは、互いに対向するように左右方向の同じ位置に形成される。これにより、下側の凹部２２４Ａと上側の凹部２２４Ｂとが合致してチューブ２１が挿入される空間を形成する。
　波型プレート２２３とチューブ２１とは、ロウ材や接着剤等を塗布しながら積層される。よって、波型プレート２２３とチューブ２１とを積層してロウ付け用の炉に入れるだけでロウ付けが可能である。これに代えて、波型プレート２２３及びチューブ２１を、あらかじめ表面にロウ材の層が設けられたクラッド材によって形成してもよい。
　接合部２２５は、ロウ材又は接着剤等が固化して形成される。ロウ付け用の炉に入れる前の状態では、波型プレート２２３とチューブ２１との間には微小な空隙が形成されている。しかしながら、ロウ付け用の炉に入れてロウ付けを行うと、微小な空隙をロウ材が埋めて接合部２２５を形成する。これにより、端板部２２２が形成される。
　以上のように、熱交換器２０１では、第１の実施形態に係る熱交換器１の積層部材２３に代えて、波型プレート２２３が用いられる。波型プレート２２３は、積層部材２３と比較して加工が容易である。したがって、熱交換器１を容易に組み立てることができると共に、部材の加工コストを抑制することができる。
　波型ブロック２２６は、端部部材３と当接しない一方のみに凹部２２４を有する。波型ブロック２２６の側面は、端板部２２２における左右方向の端面２５を構成する。
　端部ブロック２２７は、隣り合う一対の波型プレート２２３の折り返し部２２３ａの間に設けられる。端部ブロック２２７の側面は、端板部２２２における左右方向の端面２５を構成する。
　以上の第２の実施形態によれば、上述した第１の実施形態と同様の効果を奏すると共に、以下に示す効果を奏する。
　熱交換器２０１では、端板部２２２は、積層方向にチューブ２１が嵌まるように波型に形成される波型プレート２２３を有する。
　これにより、波型プレート２２３は、積層部材２３と比較して加工が容易であるので、熱交換器１を容易に組み立てることができると共に、部材の加工コストを抑制することができる。
　また、端板部２２２は、チューブ２１と波型プレート２２３との空隙を埋める接合部２２５を有する。
　これにより、ロウ付け用の炉に入れてロウ付けを行うと、微小な空隙をロウ材が埋めて接合部２２５を形成する。これにより、ロウ付けを行うだけで端板部２２２を形成することができる。
　（第３の実施形態）
　以下、図６から図１１Ｂを参照して、本発明の第３の実施形態に係る熱交換器３０１について説明する。
　まず、図６から図８を参照して、熱交換器３０１の全体構成について説明する。
　図７に示すように、熱交換器３０１は、熱交換部３０２と、一対のリング部材３０３と、ケース４と、を備える。
　熱交換部３０２は、冷却水とエンジンオイルとの間で熱交換を行う。熱交換部３０２は、互いに間隔をあけて平行に並べられる複数のチューブ３２１と、チューブ３２１の端部近傍を保持する一対の端板部３２２と、を有する。熱交換部３０２は、例えばステンレスなどの金属材料によって形成される。各々のチューブ３２１内には、冷却水が流通する冷却水流路２８が形成され、複数のチューブ３２１間には、エンジンオイルが流通するオイル流路２９が形成される。
　チューブ３２１は、円環状の断面を有する円筒形に形成される。これに限らず、チューブ３２１を、多角形状の断面を有するように形成してもよい。チューブ３２１は、中間部２１ａと、一対の大径部２１ｂと、を有する。
　中間部２１ａは、互いに間隔をあけて配置され、ケース４内にオイル流路２９を画成する。チューブ３２１は、中間部２１ａの外径が１．０ｍｍ以下のマイクロチューブである。ここでは、チューブ３２１は、中間部２１ａの外径が０．４ｍｍである。なお、図７及び図８では、理解を容易にするために、チューブ３２１の外径を実際よりも大きく示している。
　大径部２１ｂは、中間部２１ａの両端部に中間部２１ａと比較して大径に形成される。大径部２１ｂは、左右方向（第１の方向）と上下方向（第２の方向）とに並べられて端板部２２を形成する。第３の実施形態では、大径部２１ｂが積層部材に該当する。端板部２２では、第１の方向と第２の方向とは直交しているが、これに限らず交差していればよい。
　一対の端板部２２は、複数のチューブ３２１の中間部２１ａを互いに間隔をあけて保持すると共にケース４内の複数のチューブ３２１間にオイル流路２９を画成する。端板部３２２の構成については、図１０Ａを参照して後で詳細に説明する。端板部３２２の外周には、リング部材３０３が設けられる。
　リング部材３０３は、熱交換部３０２の端板部３２２にそれぞれ取り付けられる。リング部材３０３は、端板部３２２の外周を全周にわたって覆う環状に形成される。リング部材３０３は、チューブ３２１と一体にロウ付けされる。なお、リング部材３０３を設けずに、ケース４の後述するケース本体４１内にチューブ３２１を直接並べてもよい。
　ケース４は、熱交換部２を収容して内側にエンジンオイルが流通する。ケース４は、ケース本体４１と、一対のヘッダ部材４２，４３と、を有する。ケース４は、例えば、アルミニウム合金によって形成される。
　ケース本体４１は、円弧状の断面形状を有する一対のシェル４１ａ，４１ｂを有する。ケース本体４１は、シェル４１ａとシェル４１ｂとが突き合わされて、略円筒状に形成される。ケース本体４１は、熱交換部２の外周に臨む。ケース本体４１は、外部から熱交換部２に供給されるエンジンオイルが流通する流入通路４１ｃと、熱交換部２にて冷却水によって冷却され外部に排出されるエンジンオイルが流通する流出通路４１ｄと、を有する。
　ヘッダ部材４２は、熱交換部２よりも冷却水の流れ方向上流側に設けられる。図６に示すように、ヘッダ部材４２は、ケース本体４１のフランジ部４１ｅにロウ付けや溶接等によって取り付けられるフランジ部４２ａを有する。ヘッダ部材４２は、ラジエータ（図示省略）から導かれる冷却水を、複数のチューブ３２１に分散させる。
　ヘッダ部材４３は、熱交換部２よりも冷却水の流れ方向下流側に設けられる。図６に示すように、ヘッダ部材４３は、ケース本体４１のフランジ部４１ｅにロウ付けや溶接等によって取り付けられるフランジ部４３ａを有する。ヘッダ部材４３は、複数のチューブ３２１を流通してエンジンオイルを冷却した冷却水を合流させ、再びラジエータに導く。
　次に、図９から図１１Ｂを参照して、端板部３２２の構成について説明する。
　図９に示すように、一対の大径部２１ｂは、チューブ３２１の両端部が拡径されて形成される。即ち、大径部２１ｂは、チューブ３２１の両端部が中間部２１ａと連続した状態で大径に形成される。
　図１０Ａに示すように、端板部３２２は、左右方向と上下方向とに並べられる（積層される）チューブ３２１の大径部２１ｂによってチューブ３２１と一体に形成される。また、端板部３２２は、大径部２１ｂどうしを接合して間の空隙を埋める接合部２２ａを有する。
　図１０Ｂに示すように、チューブ３２１の大径部２１ｂを、円形ではなく多角形状（図１０Ｂでは四角形状）の断面を有するように形成してもよい。この場合、大径部２１ｂの間には空隙は形成されないので、大径部２１ｂどうしをロウ付けして確実に端板部３２２を形成することができる。
　図１０Ａに示すように、大径部２１ｂは左右方向に並べられ、その上の段の大径部２１ｂは下の段の一対の隣り合う大径部２１ｂの間に入り込むように並べられる。これにより、上側に並べられるチューブ３２１を下側に並べられるチューブ３２１の間にオーバーラップさせることができるので、隣り合うチューブ３２１どうしを近接させて配置することができる。
　端板部３２２は、リング部材３０３の内周にチューブ３２１の大径部２１ｂが左右方向と上下方向とに並べられた状態で、リング部材３０３と共にロウ付けされて一体にされる。
　チューブ３２１は、ロウ材や接着剤等を塗布しながら積層される。よって、チューブ３２１を並べてリング部材３０３と共にロウ付け用の炉に入れるだけでロウ付けが可能である。これに代えて、チューブ３２１及びリング部材３０３を、あらかじめ表面にロウ材の層が設けられたクラッド材によって形成してもよい。
　接合部２２ａは、チューブ３２１の大径部２１ｂどうしの間の空隙と、チューブ３２１とリング部材３０３との間の空隙を埋める。接合部２２ａは、ロウ材又は接着剤等が固化して形成される。ロウ付け用の炉に入れる前の状態では、チューブ３２１の大径部２１ｂどうしの間と、チューブ３２１とリング部材３０３との間とには、微小な空隙が形成されている。しかしながら、ロウ付け用の炉に入れてロウ付けを行うと、微小な空隙をロウ材が埋めて接合部２２ａを形成する。これにより、端板部３２２が形成される。
　なお、図１１Ａ及び図１１Ｂに示す変形例のように、チューブ３２１と別体に設けられてチューブ３２１の中間部２１ａの両端部に取り付けられる大径部材３２３によって大径部２１ｂを形成してもよい。この場合、大径部２１ｂは、チューブ３２１の両端部を拡径するのではなく、円筒形又は多角形形状に形成された大径部材３２３を中間部２１ａの両端部に取り付けることによって形成される。
　これにより、チューブ３２１の両端部を拡径して大径部２１ｂを形成する場合と比較して、大径部材３２３を例えば多角形形状等の複雑な形状に形成して、大径部２１ｂの間の空隙を更に小さくすることができる。よって、大径部２１ｂの形状の自由度を向上させることができると共に、大径部２１ｂの間の空隙を更に小さくすることができる。
　また、図９に示すように、チューブ３２１の両端部を拡径して大径部２１ｂを形成する場合には、中間部２１ａと大径部２１ｂとの間の外径が徐々に拡径される部分が形成される。これに対して、図１１Ａ及び図１１Ｂに示す変形例のように、大径部材３２３を用いて大径部２１ｂを形成する場合には、中間部２１ａの長さを最大にすることができるので、オイル流路２９の容積を大きくすることができる。
　次に、図９を参照して、熱交換部２の組み立て手順について説明する。
　熱交換部３０２を組み立てる際には、まず、一対のリング部材３０３の内周に大径部２１ｂが位置するようにチューブ３２１を左右方向に並べる。このとき、チューブ３２１の大径部２１ｂにロウ材を塗っておく。
　次に、その上の段のチューブ３２１を、下の段にて左右方向に並べられた一対の隣り合う大径部２１ｂの間に大径部２１ｂが張り込むように並べる。この手順を繰り返すことで、左右方向と上下方向とに、一対のリング部材３０３の上端まで隙間なくチューブ３２１が並べられる（積層される）。
　なお、リング部材３０３内にてチューブ３２１を下の段から上の段に向けて順に並べるのではなく、所定の本数のチューブ３２１をまとめて束ねておき、同時にリング部材３０３の内周に挿入してもよい。
　最後に、このようにして組み立てられたチューブ３２１とリング部材３０３とをロウ付けして一体にすれば、熱交換部３０２が形成される。
　このように、熱交換器３０１では、チューブ３２１の両端部に形成される大径部２１ｂが左右方向と上下方向とに並べられて端板部３２２が形成される。そのため、例えば、端板に形成された孔にチューブを挿入するような必要がなく、チューブ３２１を並べるだけで大径部２１ｂが端板部３２２を形成するので、熱交換部３０２を組み立てることができる。したがって、熱交換器３０１を容易に組み立てることができる。
　以上の第３の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
　熱交換器１は、内側を冷却水が流通する複数のチューブ３２１と、複数のチューブ３２１を収容するケース４と、複数のチューブ３２１を互いに間隔をあけて保持すると共にケース４内の複数のチューブ３２１間にエンジンオイルの流路を画成する一対の端板部３２２と、を備える。複数のチューブ３２１は、互いに間隔をあけて配置されエンジンオイルの流路を画成する中間部２１ａと、中間部２１ａの両端部に中間部２１ａと比較して大径に形成される一対の大径部２１ｂと、を有する。一対の端板部３２２は、左右方向と上下方向とに並べられる大径部２１ｂによって形成される。
　これにより、チューブ３２１を並べるだけで大径部２１ｂが端板部３２２を形成するので、熱交換部３０２を組み立てることができる。したがって、熱交換器３０１を容易に組み立てることができる。
　また、端板部３２２は、大径部２１ｂどうしを接合して間の空隙を埋める接合部２２ａを更に有する。
　これにより、ロウ付け用の炉に入れてロウ付けを行うと、微小な空隙をロウ材が埋めて接合部２２ａを形成する。これにより、ロウ付けを行うだけで端板部３２２を形成することができる。
　また、熱交換器３０１は、端板部３２２の外周を覆う環状のリング部材３０３を更に備える。
　これにより、リング部材３０３の内周に大径部２１ｂが沿うようにチューブ３２１を並べるだけで熱交換部３０２を形成することができる。よって、熱交換部３０２を所望の形状に容易に形成することができる。
　また、第１の方向（左右方向）と第２の方向（上下方向）とは、直交する。
　これにより、複数のチューブ３２１を下の段に重ねるように上の段に順に並べる工程を繰り返すだけで熱交換部３０２を形成することができる。
　また、一対の大径部２１ｂは、チューブ３２１の両端部が中間部２１ａと連続した状態で大径に形成される。
　これにより、大径部２１ｂは、チューブ３２１の両端部を拡径するだけで形成できるので、大径部２１ｂの形成が容易である。
　また、一対の大径部２１ｂは、中間部２１ａの両端部に取り付けられる大径部材３２３によって形成される。
　これにより、チューブ３２１の両端部を拡径して大径部２１ｂを形成する場合と比較して、大径部材３２３を例えば多角形形状等の複雑な形状に形成して、大径部２１ｂの間の空隙を更に小さくすることができる。よって、大径部２１ｂの形状の自由度を向上させることができると共に、大径部２１ｂの間の空隙を更に小さくすることができる。
　また、熱交換器３０１では、上述のとおり端板部３２２の組み立てが容易であるため、マイクロチューブを用いた場合に特に有効である。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
　例えば、上記実施形態では、熱交換器１がオイルクーラである場合について説明した。しかしながら、熱交換器１，２０１，３０１は、ラジエータ等の他の熱交換器であってもよい。
　また、熱交換部２，２０２，３０２における冷却水の流れ方向中央近傍に、４１ａから供給されたエンジンオイルがオイル流路２９の一部に偏って流れることを防止するディバイドプレート（図示省略）を設けてもよい。このディバイドプレートを、上記第１及び第２の実施形態に係る端板２２，２２２と同様に、積層部材２３又は波型プレート２２３の積層によって形成することができる。また、ディバイドプレートを、上記第３の実施形態に係る端板部３２２と同様に、チューブ３２１の大径部２１ｂによって形成することができる。
　本願は、２０１７年６月７日に日本国特許庁に出願された特願２０１７－１１２８５６，及び２０１７年６月７日に日本国特許庁に出願された特願２０１７－１１２８５７に基づく優先権を主張し、これらの出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (14)

  1. 　第１の流体と第２の流体との間で熱交換を行う熱交換器であって、
    　内側を第１の流体が流通する複数のチューブと、
    　前記複数のチューブを収容するケースと、
    　前記複数のチューブを互いに間隔をあけて保持すると共に前記ケース内の前記複数のチューブ間に第２の流体の流路を画成する一対の端板部と、を備え、
    　前記一対の端板部は、前記チューブと一体又は別体に形成されて積層される積層部材によって形成される、
    熱交換器。
  2. 　請求項１に記載の熱交換器であって、
    　前記積層部材は、積層して設けられ前記複数のチューブを積層方向に挟んで保持する、
    熱交換器。
  3. 　請求項２に記載の熱交換器であって、
    　前記積層部材は、第１の方向に積層され、
    　前記複数のチューブは、隣接する一対の前記積層部材の間にて、前記第１の方向と交差する第２の方向に並べて設けられる、
    熱交換器。
  4. 　請求項３に記載の熱交換器であって、
    　前記積層部材は、前記第１の方向に前記チューブの外径に対応した形状の複数の凹部を有し、
    　隣り合う前記積層部材の前記凹部どうしは、互いに対向する位置に形成される、
    熱交換器。
  5. 　請求項４に記載の熱交換器であって、
    　前記積層部材では、前記第１の方向の一方側に形成される前記凹部と、前記第１の方向の他方側に形成される前記凹部と、は、前記第２の方向に沿って前記第１の方向にオフセットして形成される、
    熱交換器。
  6. 　請求項３から５のいずれか一つに記載の熱交換器であって、
    　前記積層部材は、前記第１の方向に前記チューブが嵌まるように波型に形成される波型プレートである、
    熱交換器。
  7. 　請求項６に記載の熱交換器であって、
    　前記端板は、前記チューブと前記波型プレートとの空隙を埋める接合部を更に有する、
    熱交換器。
  8. 　請求項１に記載の熱交換器であって、
    　前記複数のチューブは、
    　互いに間隔をあけて配置され第２の流体の流路を画成する中間部と、
    　前記中間部の両端部に前記中間部と比較して大径に形成される一対の大径部と、を有し、
    　前記積層部材は、第１の方向と当該第１の方向と交差する第２の方向とに並べられる前記大径部である、
    熱交換器。
  9. 　請求項８に記載の熱交換器であって、
    　前記端板部は、前記大径部どうしを接合して間の空隙を埋める接合部を更に有する、
    熱交換器。
  10. 　請求項８又は９に記載の熱交換器であって、
    　前記端板部の外周を覆う環状のリング部材を更に備える、
    熱交換器。
  11. 　請求項８から１０のいずれか一つに記載の熱交換器であって、
    　前記第１の方向と前記第２の方向とは、直交する、
    熱交換器。
  12. 　請求項８から１１のいずれか一つに記載の熱交換器であって、
    　前記一対の大径部は、前記チューブの前記両端部が前記中間部と連続した状態で大径に形成される、
    熱交換器。
  13. 　請求項８から１２のいずれか一つに記載の熱交換器であって、
    　前記一対の大径部は、前記中間部の前記両端部に取り付けられる大径部材によって形成される、
    熱交換器。
  14. 　請求項１から１３のいずれか一つに記載の熱交換器であって、
    　前記チューブは、外径が１．０ｍｍ以下のチューブである、
    熱交換器。
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