JP6545920B2

JP6545920B2 - 熱交換器

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Publication number: JP6545920B2
Application number: JP2019517444A
Authority: JP
Inventors: 雅宏加藤; 恭平滝本; 崇金田
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Calsonic Kansei Corp
Priority date: 2017-05-23
Filing date: 2018-04-27
Publication date: 2019-07-17
Anticipated expiration: 2038-04-27
Also published as: DE112018002649B4; JPWO2018216436A1; DE112018002649T5; WO2018216436A1

Description

本発明は、熱交換器に関する。

ＪＰ２０１４−２１４９５５Ａには、気体である第１流体と第１流体より低温の液体である流体との間で熱交換を行う熱交換器が開示されている。ＪＰ２０１４−２１４９５５Ａに記載された熱交換器は、コア部を覆う吸気流路形成部材を複数のプレートをろう付けして構成し、この吸気流路形成部材にタンク部を構成する複数のプレートをろう付けすることで構成されている。

ＪＰ２０１４−２１４９５５Ａに記載された発明では、断面略Ｕ字状の２つのプレートの端部どうしを突き合わせて筐体を形成している。このため、予めＵ字状のプレートを用意しておく必要があるとともに、Ｕ字状の先端部の位置精度が求められる。このため、生産性が良好とは言えなかった。

本発明は、熱交換器において、生産性を向上させることを目的とする。

本発明のある態様によれば、熱交換器は、外部を流通する第１の流体と内部を流通する第２の流体との間で熱交換を行う熱交換部と、熱交換部を収容する筒部と第１の流体が流通する開口部とを有する筒状の本体部と、を備え、筒部は、開口部の外縁の一部を形成する第１側面を有する矩形の第１プレートと、開口部の外縁の一部を形成する第２側面と第１プレートの第１方向の第１端部が入り込む凹部とを有する矩形の第２プレートと、を有し、第１プレートは、平板状のベース部と、ベース部の第１方向と直交する第２方向の端部から延びる第１縁部と、第１縁部から折り曲げられるようにして形成され第１側面を有する第１側面部と、第１方向において第１縁部と並ぶように第１端部に連続して設けられ、凹部に入り込んで第２方向における第１プレートと第２プレートとの位置決めを行う位置決め部と、を有し、第１縁部の第１方向における第１端面と、第１端面と対向する位置決め部の第２端面と、の間隔は、０．５ｍｍ以下である。

この態様によれば、矩形の第１プレートと矩形の第２プレートとを組み合わせて本体部を形成しているので、Ｕ字状のプレートを用いた場合に比べて、簡単な構造とすることができ、生産性が向上する。

図１は、本発明の実施形態に係る熱交換器を示す斜視図である。図２は、熱交換器を分解した状態で示す斜視図である。図３は、位置決め部及び爪部近傍の拡大図である。図４は、開口部近傍の拡大図である。図５は、開口部近傍の断面図である。図６は、一対のプレートとフィンとチューブとを積層した状態を示す斜視図である。図７は、中間組立体を示す斜視図である。図８は、中間組立体を示す斜視図である。図９は、中間組立体を示す斜視図である。図１０は、爪部及び圧接部近傍の拡大図である。図１１は、位置決め部近傍の拡大図である。図１２は、図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線における断面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１に示す熱交換器１００は、例えば、エンジン（図示省略）に過給される吸気を冷却液（媒体）によって冷却する水冷式チャージエアクーラとして用いられる。

熱交換器１００は、流入ポート３ａ及び流出ポート３ｂを有する第１カバー部材３と第２カバー部材４とが取り付けられる筒状の本体部５と、本体部５の両端の開口部５ａ，５ｂ（図７等参照）に枠体４０を介してそれぞれ接続される一対のダクト６，７と、本体部５の内部に収容される熱交換部としてのコア２（図２等参照）と、を備える。

ダクト６，７には、エンジンの吸気管（図示省略）が接続される。エンジンの運転時に、吸気は、吸気管を通じて一方のダクト６から本体部５を介してコア２に流入する。コア２を流通する吸気は、コア２の内部を流通する冷却液に放熱して冷却される。こうして熱交換器１００で冷却された吸気は、他方のダクト７から吸気管を通じてエンジンに吸入される。

コア２に接続する流入ポート３ａ及び流出ポート３ｂには、冷却液が循環する配管（図示省略）が接続される。エンジンの運転時に、ポンプ（図示省略）から配管を通じて送られる冷却液は、流入ポート３ａを通じてコア２の内部に流入する。コア２の内部を流通して熱交換した冷却液は、流出ポート３ｂから流出する。こうして熱交換器１００から流出した冷却液は、配管を通じて放熱器（図示省略）に導かれ、放熱器で外気に放熱した後に、ポンプに吸い込まれて循環するようになっている。

次に、コア２について説明する。コア２は、外部を流通する第１の流体としての吸気と内部を流通する第２の流体としての冷却液との間で熱交換を行う。

図２に示すように、コア２は、流路形成部としての複数のチューブ９と、各チューブ９の間に介装されるフィン８と、を備える。フィン８とチューブ９とは交互に積層され、フィン８とチューブ９との間に吸気が流れる流路が形成される。本実施形態の熱交換器１００では、チューブ９は、吸気の流れ方向に対して直交するように設けられる。コア２がフィン８を備えることにより、チューブ９の外表面と吸気との接触面積を大きくすることができる。なお、コア２は、チューブ９のみが空間を介して積層される構成であれば、フィン８を備えていなくてもよい。

以下、各図面において互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚの３軸を設定して説明する。なお、コア２において、吸気がフィン８とチューブ９との間の流路を流れる流れ方向を「Ｘ軸方向」または「第２方向」と呼び、チューブ９の延びる流路幅方向を「Ｙ軸方向」または「第１方向」と呼び、チューブ９が積層される積層方向を「Ｚ軸方向」と呼ぶ。

チューブ９は、流路幅方向（Ｙ軸方向）に開口し、流路方向（Ｘ軸方向）に延びる扁平筒状の部材によって構成される。チューブ９は、熱伝導性の良い金属材料によって形成される。なお、チューブ９の形状は、例えば、断面円形のパイプや、２つのプレート間に流路が形成された構成等、どのようなものであってもよい。

本体部５は、コア２を収容する筒部５ｃと、筒部５ｃの両端に設けられ吸気が流通する開口部５ａ，５ｂと、を有する（図７等参照）。筒部５ｃは、一対の第１プレートとしてのプレート２０ａ，２０ｂと、一対の第２プレートとしてのプレート３０ａ，３０ｂと、を組み合わせることで構成される。

プレート２０ａ，２０ｂは、矩形状のアルミニウムなどの金属板によって形成される。なお、プレート２０ａ，２０ｂは、同一の形状であるので、以下では、プレート２０ａのみについて説明し、プレート２０ｂについての説明は省略する。

図２及び図３に示すように、プレート２０ａは、第１ベース部としての平板状のベース部２１と、ベース部２１のＸ軸方向の端部から延びる第１縁部２７と、第１縁部２７から折り曲げられるようにして形成され、第１側面としての側面２２ａ，２２ｂを有する第１側面部２８と、Ｙ軸方向において、第１縁部２７と並ぶようにプレート２０ａのＹ軸方向の第１端部としての端部２５ａ，２５ｂに連続して設けられ、後述するプレート３０ａ，３０ｂの凹部３４に入り込んでＸ軸方向（第２方向）におけるプレート２０ａとプレート３０ａ，３０ｂとの位置決めを行う位置決め部２６と、を備える。側面２２ａ，２２ｂは、Ｘ軸方向の両端部に形成され、それぞれ開口部５ａ，５ｂの外縁の一部を形成する。

位置決め部２６は、プレート２０ａのＹ軸方向の端部２５ａ，２５ｂの両端、すなわち、プレート２０ａの四隅に形成される。位置決め部２６は、Ｘ軸方向において第１側面部２８よりも内方に設けられる。位置決め部２６は、具体的には、以下のようにして形成される。

まず、平板状のプレート（プレート２０ａ）のＸ軸方向の端部の両端部付近において、せん断加工などによってＸ軸方向に所定の長さの切り込みＣ（図３及び図１１参照）を入れる。そして、切り込みＣによって切り離された部分をそれぞれＺ軸方向に折り曲げることで、Ｙ軸方向に並ぶようにして位置決め部２６と第１側面部２８とが形成される。なお、Ｘ軸方向の両端に位置する位置決め部２６の間の距離は、側面２２ａ及び側面２２ｂ間の距離より短くなるように形成される。より詳細には、位置決め部２６は、プレート２０ａ，２０ｂのＹ軸方向の端部２５ａ，２５ｂを凹部３４に組み付けたときに、プレート２０ａ，２０ｂの側面２２ａ，２２ｂとプレート３０ａ，３０ｂの後述する側面３２ａ，３２ｂが同一平面上に位置するように、つまり、プレート３０ａ，３０ｂの厚み分だけ短くなるようにして形成される。位置決め部２６のＺ軸方向の端面の位置は、端部を切断するなどして第１側面部２８のＺ軸方向の端面の位置とほぼ等しくなるように形成される。

また、切り込みＣの幅、具体的には、第１縁部２７のＹ軸方向（第１方向）における第１端面２７Ａと、第１端面２７Ａと対向する位置決め部２６の第２端面２６Ａと、の間隔Ｇ（図１２参照）は、０にすることが好ましい。これにより、ろう付けの際に溶融したろう材が切り込みＣ（第１端面２７Ａと第２端面２Ａとの間の隙間）を通って内部に流れ落ちてしまうことを防止し、プレート２０ａ，２０ｂの第１縁部２７とプレート３０ａ，３０ｂとの接合部Ｂ（図１２参照）に溶融したろう材を留まらせることができる。なお、間隔Ｇが０．５ｍｍ以下であれば、ろう材の粘性や表面張力によってろう材を接合部Ｂに留まらせることができる。

第１側面部２８には、吸気の流れ方向（Ｘ軸方向）に向かって延在する爪部２３と、爪部２３に連続して設けられ枠体４０に沿って折り曲げられることで枠体４０を開口部５ａ，５ｂに圧接する圧接部２４と、が設けられる（図３参照）。圧接部２４は側面２２ａ、２２ｂと対向するテーパ面２４ａを有する。側面２２ａ，２２ｂから圧接部２４のテーパ面２４ａまでの距離は、枠体４０の板厚よりも短くなるように形成される。爪部２３及び圧接部２４の具体的な作用については後述する。

プレート３０ａ，３０ｂは、略矩形状のアルミニウムなどの金属板によって形成される。なお、プレート３０ａ，３０ｂは、プレート３０ａに後述する隔壁部３６が設けられる点を除いて同一の形状であるので、以下では、プレート３０ａのみについて説明し、プレート３０ｂについての説明は省略する。

プレート３０ａは、第２ベース部としての平板状のベース部３１と、ベース部３１の外縁部から突出し、ベース部３１とともに凹部３４を形成する立接部３１Ａと、それぞれ開口部５ａ，５ｂの外縁の一部を形成する第２側面としての側面３２ａ，３２ｂと、図２におけるＺ軸方向の両端部に形成される第３側面としての側面３３ａ，３３ｂと、各チューブ９の端部が挿入される複数の貫通孔３５と、を備える。側面３２ａ，３２ｂ及び側面３３ａ，３３ｂは、それぞれ立接部３１Ａの側面である。

プレート３０ａの立接部３１Ａ（側面３２ａ，３２ｂ及び側面３３ａ，３３ｂ）は、ベース部３１の外縁部を折り曲げるようにして形成される。側面３２ａ，３２ｂは、開口部５ａ，５ｂ側の端面を構成する。

プレート３０ａは、側面３２ａ，３２ｂに形成されＸ軸方向に向かって延在する爪部３８と、爪部３８に連続して設けられ枠体４０に沿って折り曲げられることで枠体４０を開口部５ａ，５ｂに圧接する圧接部３９と、をさらに備える。凹部３４には、プレート２０ａ，２０ｂとプレート３０ａ，３０ｂとを組み合わせたときに、プレート２０ａ，２０ｂのＹ軸方向の端部２５ａ，２５ｂが入り込む（図１１参照）。圧接部３９は側面３２ａ、３２ｂと対向するテーパ面３９ａを有する。側面３２ａ，３２ｂから圧接部３９のテーパ面３９ａまでの距離は、枠体４０の板厚よりも短くなるように形成される。爪部３８と圧接部３９は、プレート２０ａ，２０ｂの爪部２３と圧接部２４（図３参照）と同一形状に形成される。

プレート３０ａには、ベース部３１に対向するように第１カバー部材３が取り付けられ、プレート３０ｂには、ベース部３１に対向するように第２カバー部材４が取り付けられる。

第１カバー部材３及び第２カバー部材４は、アルミニウムなどの金属板によって形成される。第１カバー部材３及び第２カバー部材４は、Ｚ軸方向の両端部に間隔をおいて設けられる係止部としての複数の係止爪３ｃ，４ｃを備える。第１カバー部材３及び第２カバー部材４は、係止爪３ｃ，４ｃをプレート２０ａ，２０ｂの端部２５ａ，２５ｂとプレート３０ａ，３０ｂの立接部３１Ａとの重複部に形成された段差に係止する、具体的には、プレート３０ａ，３０ｂの立接部３１Ａに設けられた切欠部３７に係止することで取り付けられる。

第１カバー部材３がプレート３０ａに取り付けられることによって、第１カバー部材３の凹部３ｄとプレート３０ａのベース部３１との間に、冷却液が滞留する空間Ｓ（図８及び図９等参照）が形成される。また、第２カバー部材４がプレート３０ｂに取り付けられることによって、第２カバー部材４の凹部４ａとプレート３０ｂのベース部３１との間に、冷却液が滞留する空間Ｓ３が形成される。このように、第１カバー部材３及び第２カバー部材４は、プレート３０ａ，３０ｂに取り付けられることによってタンク部として機能する。

プレート３０ａは、空間Ｓ内を流入ポート３ａと連通する空間Ｓ１と流出ポート３ｂと連通する空間Ｓ２とに仕切る隔壁部３６をさらに備える。これにより、流入ポート３ａから流入した冷却液は、空間Ｓ１及びチューブ９を通じて空間Ｓ３に流入し、さらに、チューブ９及び空間Ｓ２を通じて、流出ポート３ｂから流出する。

枠体４０は、板状の金属部材によって形成され、略矩形の環状をした枠部４１を備える。枠部４１は、本体部５の開口部５ａ，５ｂ（プレート２０ａ，２０ｂ及びプレート３０ａ，３０ｂの側面２２ａ，２２ｂ，３２ａ，３２ｂ）に当接する環状の当接面４１ａを有する（図５等参照）。

枠体４０は、枠部４１の外周端から突出する複数の外側係合部４２をさらに備える。図２等に示すように、外側係合部４２は、枠部４１の内周側に収まるダクト６，７の外面に対峙するように突出し、所定の間隔をもって並ぶ。外側係合部４２は、加締められる（折り曲げられる）ことで、枠体４０と枠部４１に組み付けられたダクト６，７とをカシメ結合する。

上述したフィン８、プレート２０ａ，２０ｂ、プレート３０ａ，３０ｂ、第１カバー部材３、第２カバー部材４、及び枠体４０の各部材は、アルミニウムなどの金属板をプレス成形することによって形成される。また、チューブ９もアルミニウムなどの金属によって形成される。これらの各部材は、接合面にろう材及びフラックスが塗布されたクラッド材が用いられる。

次に、熱交換器１００の組み立て工程について説明する。

まず、プレート２０ａ，２０ｂの間に、フィン８及びチューブ９を交互に積層する（図６参照）。

続いて、プレート２０ａ、チューブ９、フィン８及びプレート２０ｂが積層された積層体６０をプレート３０ａ，３０ｂに組み付ける。具体的には、積層体６０の両端に位置するプレート２０ａ，２０ｂの端部２５ａ，２５ｂをそれぞれプレート３０ａ，３０ｂの凹部３４に挿入するようにして、積層体６０とプレート３０ａ，３０ｂとを組み付ける（図７及び図４参照）。このとき、第１側面部２８のＹ軸方向における端面２８ａ，２８ｂ（図３、図４及び図１１参照）が、凹部３４の開口側の立接部３１Ａの端面３１Ｂに当接するまで、プレート２０ａ，２０ｂの端部２５ａ，２５ｂをそれぞれプレート３０ａ，３０ｂの凹部３４に挿入する。また、このとき、プレート３０ａ，３０ｂに設けられた貫通孔３５に各チューブ９の端部を挿入する。これにより、中間組立体５０が形成される（図７参照）。

このとき、位置決め部２６も凹部３４に入り込むので、位置決め部２６によって、プレート２０ａ，２０ｂとプレート３０ａ，３０ｂとのＸ軸方向の位置ずれ、具体的には、開口部５ａ、５ｂを構成するプレート２０ａ，２０ｂの側面２２ａ，２２ｂとプレート３０ａ，３０ｂの側面３２ａ，３２ｂとの間の位置ずれ（段差の発生）を防止できる。これにより、開口部５ａ，５ｂと枠体４０との間に隙間が生じることを防止できるので、この箇所のろう付け不良や流体漏れを防止できる。

積層体６０をプレート３０ａ，３０ｂに組み付けるときには、積層体６０を積層方向に圧縮した状態、つまり、プレート３０ａ，３０ｂの間に交互に積層されたフィン８及びチューブ９が挟みこまれた状態で、プレート３０ａ，３０ｂの凹部３４に挿入する。このように組み付けることで、チューブ９やフィン８の弾性力によって積層体６０とプレート３０ａ，３０ｂとが組み付けられた状態に維持できる。

次に、中間組立体５０に第１カバー部材３及び第２カバー部材４を取り付ける。具体的には、第１カバー部材３及び第２カバー部材４の係止爪３ｃ，４ｃをプレート３０ａ，３０ｂの立接部３１Ａに設けられた切欠部３７に係止する。これにより、中間組立体５１が形成される（図８参照）。なお、本実施形態では、係止爪３ｃ，４ｃを切欠部３７に係止する構成を例に説明しているが、切欠部３７を設けなくてもよい。この場合、係止爪３ｃ，４ｃをプレート２０ａ，２０ｂの端部２５ａ，２５ｂとプレート３０ａ，３０ｂの立接部３１Ａとの重複部に形成された段差に係止する。

続いて、中間組立体５１に枠体４０を取り付ける。具体的には、本体部５の両端の開口部５ａ，５ｂ（側面２２ａ，２２ｂ，３２ａ，３２ｂ）に当接するように枠体４０を載置する。この状態で、爪部２３，３８の先端部分（圧接部２４）を枠体４０に沿って、かつ、先端側が開口部５ａ，５ｂの外方に向かうようにして折り曲げる（図１０参照）。爪部２３，３８の先端部分（圧接部２４，３９）が開口部５ａ，５ｂの外方に向かうようにして折り曲げられると、圧接部２４，３９のテーパ面２４ａ，３９ａが枠体４０に当接する。

この状態からさらに圧接部２４，３９を折り曲げると、テーパ面２４ａ，３９ａによるくさび効果により、枠体４０は、開口部５ａ，５ｂ（側面２２ａ，２２ｂ，３２ａ，３２ｂ）に圧接される。このように枠体４０が圧接されることで、側面２２ａ，２２ｂ，３２ａ，３２ｂは、互いに同一平面上に位置するようになる。これにより、中間組立体５２が形成される（図９参照）。

爪部２３，３８及び圧接部２４，３９を備えていない場合には、枠体４０を接合する際に、バンドや治具などを用いて枠体４０を本体部５の開口部５ａ，５ｂに取り付けた状態に保持する必要がある。このため、バンドや治具などの取り付け、取り外しの作業を行う必要があり、組立性が悪化してしまう。

そこで、本実施形態の熱交換器１００では、爪部２３，３８及び圧接部２４，３９と、を設けている。これにより、枠体４０を開口部５ａ，５ｂに当接するように載置した状態で圧接部２４，３９を枠体４０に沿って折り曲げることにより、バンドや治具などを用いなくても、枠体４０を開口部５ａ，５ｂに圧接した状態に保持できる。よって、熱交換器１００の組立性が向上する。

このようにして組み立てられた中間組立体５２は、図示しない加熱炉に搬入され、加熱処理が行われる。これにより、中間組立体５２における各部材間のろう材が溶融して、各部材どうしがろう付けされる。

プレート２０ａ，３０ｂの第１縁部２７から第１側面部２８にわたる折り曲げ部の曲率半径と、プレート３０ａ，３０ｂの角部Ｄの曲率半径とが異なるため、図１１に示す領域Ｒに隙間が生じやすい。そして、上述の加熱処理時に、溶融したろう材が領域Ｒの隙間及び切り込みＣを通って本体部５の内部に流れ落ちてしまい、この隙間をろう付けによって塞ぐことができないおそれがある。このように隙間を防ぐことができないと、熱交換器１００の内部からの流体が漏れてしまうおそれがある。

そこで、本実施形態の熱交換器１００では、第１縁部２７の第１端面２７Ａと位置決め部２６の第２端面２６Ａとの間隔Ｇを０．５ｍｍ以下になるように形成する。これにより、溶融したろう材は表面張力によって接合部Ｂに留まることができるので、ろう付けを確実に行うことができる。なお、間隔Ｇが小さければ小さいほど、溶融したろう材がより一層接合部Ｂに留まることができる。さらに、間隔Ｇが０（ゼロ）、つまり隙間がなければ、溶融したろう材が接合部Ｂに確実に留まることができる。

また、位置決め部２６の第２端面２６Ａとの間隔Ｇを０．５ｍｍ以下になるように形成することにより、第１側面部２８の端面２８ａ，２８ｂが、プレート３０ａ，３０ｂに当接していなくても、溶融したろう材を接合部Ｂに留まらせることができるので、ろう付け不良を確実に回避できる。

その後、ろう付けされた中間組立体５２にダクト６，７が取り付けられる。具体的には、枠体４０の枠部４１にダクト６，７を組み付けた状態で、外側係合部４２を開口部５ａ，５ｂの内方に向かって折り曲げる。これにより、枠体４０とダクト６，７とがカシメ結合され、熱交換器１００が完成する。

このように構成された熱交換器１００では、ダクト６から流入した吸気は、筒部５ｃとチューブ９との間の空間、あるいは隣り合うチューブ９の間の空間を流通する間に、チューブ９の外表面に接触することにより、チューブ９の内部を流通する冷却液との間で熱交換が行われる。つまり、ダクト６から流入した高温の吸気は、熱交換部（コア２）によって冷却された後、ダクト７から排出され、図示しないエンジンに供給される。一方、流入ポート３ａから流入した冷却液は、チューブ９において吸気との間で熱交換を行い、吸気の熱を吸収した後、流出ポート３ｂから排出される。流出ポート３ｂから排出された冷却液は、図示しないラジエータなどの冷却装置によって冷却された後、再び、流入ポート３ａに流入する。

以上のように構成された本実施形態の熱交換器１００によれば、以下の効果を奏する。

熱交換器１００では、筒部５ｃは、開口部５ａ，５ｂの外縁の一部を形成する第１側面（側面２２ａ，２２ｂ）を有する矩形の第１プレート（プレート２０ａ，２０ｂ）と、開口部５ａ，５ｂの外縁の一部を形成する第２側面（３２ａ，３２ｂ）と第１プレート（プレート２０ａ，２０ｂ）の第１方向（Ｙ軸方向）の第１端部（端部２５ａ，２５ｂ）が入り込む凹部３４とを有する矩形の第２プレート（プレート３０ａ，３０ｂ）と、を有する。また、第１プレート（プレート２０ａ，２０ｂ）は、平板状のベース部２１と、ベース部２１の第１方向（Ｙ軸方向）と直交する第２方向（Ｘ軸方向）の端部から延びる第１縁部２７と、第１縁部２７から折り曲げられるようにして形成され第１側面（側面２２ａ，２２ｂ）を有する第１側面部２８と、第１方向（Ｙ軸方向）において、第１縁部２７と並ぶように第１端部（端部２５ａ，２５ｂ）に連続して設けられ、凹部３４に入り込んで第２方向（Ｘ軸方向）における第１プレート（プレート２０ａ，２０ｂ）と第２プレート（プレート３０ａ，３０ｂ）との位置決めを行う位置決め部２６と、を有する。

矩形の第１プレート（プレート２０ａ，２０ｂ）と矩形の第２プレート（プレート３０ａ，３０ｂ）とを組み合わせて本体部５を形成しているので、Ｕ字状のプレートを用いた場合に比べて、簡単な構造とすることができ、生産性が向上する。また、熱交換器１００では、従来のようなサイドプレートを用いていないので、部品点数を少なくできる。

さらに、Ｕ字状のプレートどうしの端部を突き合わせる構成では、Ｕ字状のプレートの先端部の位置精度が求められ、加工性が良好とは言えなかった。これに対し、熱交換器１００では、矩形のプレートどうしを組みわせ、第１プレート（プレート２０ａ，２０ｂ）の第１端部（端部２５ａ，２５ｂ）が凹部３４に入り込む構成である。このため、Ｕ字状のプレートどうしの端部を突き合わせる構成に比べて、プレートの加工精度を必要としないので、加工を簡単にできる。よって、生産性が向上する。

また、位置決め部２６が、凹部３４に入り込んで第２方向（Ｘ軸方向）における第１プレート（プレート２０ａ，２０ｂ）と第２プレート（プレート３０ａ，３０ｂ）との位置決めを行うので、プレートどうしの位置ずれを防止することができる。

熱交換器１００では、位置決め部２６は、第２方向（Ｘ軸方向）において第１側面部２８よりも内方に設けられる。また、位置決め部２６は、凹部３４に入り込んだときに、第１プレート（プレート２０ａ，２０ｂ）の第１縁部２７と第２プレート（プレート３０ａ，３０ｂ）との間を接合するろう材を第１プレート（プレート２０ａ，２０ｂ）の第１縁部２７と第２プレート（プレート３０ａ，３０ｂ）との接合部Ｂに留まらせる。

位置決め部２６は、凹部３４に入り込んで第２方向（Ｘ軸方向）における第１プレート（プレート２０ａ，２０ｂ）と第２プレート（プレート３０ａ，３０ｂ）との位置決めを行うとともに、第１プレート（プレート２０ａ，２０ｂ）の第１縁部２７と第２プレート（プレート３０ａ，３０ｂ）との間を接合するろう材を第１プレート（プレート２０ａ，２０ｂ）の第１縁部２７と第２プレート（プレート３０ａ，３０ｂ）との接合部Ｂに留まらせる。これにより、プレートどうしの位置ずれを防止するとともに、ろう付け不良を抑制することができる。

熱交換器１００では、第１縁部２７の第１方向における第１端面２７Ａと、第１端面２７Ａと対向する位置決め部２６の第２端面２６Ａと、の間隔は、０．５ｍｍ以下である。

第１端面２７Ａと第２端面２６Ａとの間隔が０．５ｍｍ以下であれば、ろう材の粘性や表面張力によって、溶融したろう材が、第１端面２７Ａと第２端面２６Ａとの間を通って内部に流れおちてしまうことを防止でき、第１プレート（プレート２０ａ，２０ｂ）の第１縁部２７と第２プレート（プレート３０ａ，３０ｂ）との接合部Ｂに溶融したろう材を留まらせることができる。また、第１端面２７Ａと第２端面２６Ａとの間隔が０．５ｍｍ以下までとすることにより、加工上の寸法誤差をある程度許容できる。

熱交換器１００では、第１端面２７Ａと第２端面２６Ａとの間には、隙間が形成されていない。

この構成では、第１端面２７Ａと第２端面２６Ａとの間隔は０である。これにより、溶融したろう材が、第１端面２７Ａと第２端面２６Ａとの間を通って内部に流れおちてしまうことを確実に防止でき、第１プレート（プレート２０ａ，２０ｂ）の第１縁部２７と第２プレート（プレート３０ａ，３０ｂ）との接合部Ｂに溶融したろう材を留まらせることができる。

熱交換器１００では、流路形成部は、一対の第１プレート（プレート２０ａ，２０ｂ）の間でフィン８と交互に積層され、フィン８との接合面にろう材が塗布された複数のチューブ９を有し、第１プレート（プレート２０ａ，２０ｂ）、チューブ９、及びフィン８が積層された積層体６０は、積層方向に圧縮された状態で、第２プレート（プレート３０ａ，３０ｂ）の凹部３４に入り込んでいる。

積層体６０を第２プレート（プレート３０ａ，３０ｂ）に組み付けるときには、積層体６０を積層方向に圧縮した状態で、第２プレート（プレート３０ａ，３０ｂ）の凹部３４に挿入する。このように組み付けることで、チューブ９やフィン８の弾性力によって積層体６０と第２プレート（プレート３０ａ，３０ｂ）とを組み付けた状態に維持できる。また、このように仮組みすることで、ろう付け後（ろう材が溶融した後）でも、各部材の位置が保持されるので、各部の位置決め精度が向上する。

熱交換器１００は、筒部５ｃに取り付けられ、冷却液をチューブ９へ導くための流入ポート３ａと冷却液をチューブ９から排出するための流出ポート３ｂとを有する第１カバー部材３をさらに備え、筒部５ｃは、プレート２０ａ，２０ｂとプレート３０ａ，３０ｂとの重複部に形成された段差をさらに有し、タンク部は、重複部に設けられた段差に係止される係止爪３ｃを有する。

この構成によれば、第１カバー部材３は、プレート２０ａ，２０ｂの端部２５ａ，２５ｂとプレート３０ａ，３０ｂの立接部３１Ａとの重複部に形成された段差に係止爪３ｃを係止するだけで、第１カバー部材３を筒部５ｃに取り付けた状態に保持することができる。よって、熱交換器１００の生産性が向上する。

熱交換器１００では、筒部５ｃは、開口部５ａ，５ｂ側の端面から吸気の流れ方向に延在する爪部２３，３８と、爪部２３，３８に設けられ、枠体４０に沿って折り曲げられることで枠体４０を開口部５ａ，５ｂに圧接する圧接部２４，３９と、を有する。

この構成によれば、バンドや治具などを用いなくても、圧接部２４，３９が枠体４０に沿って折り曲げられることで枠体４０を開口部５ａ，５ｂに圧接した状態に保持することができるので、生産性が向上する。また、枠体４０が開口部５ａ，５ｂに圧接されるので、開口部５ａ，５ｂに枠体４０を取り付けたときに、開口部５ａ，５ｂと枠体４０の当接面４１ａとの間に隙間ができることを防止できる。これにより、本体部５内を流通する吸気が漏れることを防止できる。

また、熱交換器１００では、圧接部２４，３９は、枠体４０に対向するテーパ面２４ａ，３９ａを有し、枠体４０は、テーパ面２４ａ，３９ａが当接することで開口部５ａ，５ｂに圧接される。

この構成によれば、テーパ面２４ａ，３９ａによるくさび効果により、枠体４０を開口部５ａ，５ｂに大きな力で圧接することができる。これにより、本体部５内を流通する吸気の漏れを確実に防止できる。

熱交換器１００では、枠体４０は、板状の部材によって形成され、筒部５ｃの開口部５ａ，５ｂ側の端面から圧接部２４，３９までの距離は、枠体４０の板厚よりも短く設定される。

この構成によれば、圧接部２４，３９によって枠体４０を筒部５ｃの開口部５ａ，５ｂ側の端面に確実に圧接することができる。

熱交換器１００では、筒部５ｃは、開口部５ａ，５ｂの外縁の一部を形成する第１側面（側面２２ａ，２２ｂ）を有する矩形の第１プレート（プレート２０ａ，２０ｂ）と、開口部５ａ，５ｂの外縁の一部を形成する第２側面（３２ａ，３２ｂ）と第１プレート（プレート２０ａ，２０ｂ）の第１方向（Ｙ軸方向）の第１端部（端部２５ａ，２５ｂ）が入り込む凹部３４とを有する矩形の第２プレート（プレート３０ａ，３０ｂ）と、を有する。また、第１プレート（プレート２０ａ，２０ｂ）は、平板状のベース部２１と、ベース部２１の第１方向（Ｙ軸方向）と直交する第２方向（Ｘ軸方向）の端部から延びる第１縁部２７と、第１縁部２７から折り曲げられるようにして形成され第１側面（側面２２ａ，２２ｂ）を有する第１側面部２８と、を有する。第２プレート（プレート３０ａ，３０ｂ）は、平板状のベース部３１と、ベース部３１から突出して設けられ、ベース部３１とともに凹部３４を形成する立接部３１Ａと、を有する。第１プレート（プレート２０ａ，２０ｂ）の第１端部（端部２５ａ，２５ｂ）が第２プレート（プレート３０ａ，３０ｂ）の凹部３４に入り込んだときに、第１側面部２８の第１方向（Ｙ軸方向）における端面が、立接部３１Ａの凹部３４の開口側の端面３１Ｂに当接する。

この構成では、矩形の第１プレート（プレート２０ａ，２０ｂ）と矩形の第２プレート（プレート３０ａ，３０ｂ）とを組み合わせて本体部５を形成しているので、Ｕ字状のプレートを用いた場合に比べて、簡単な構造とすることができ、生産性が向上する。また、熱交換器１００では、従来のようなサイドプレートを用いていないので、部品点数を少なくできる。

さらに、第１端部（端部２５ａ，２５ｂ）が第２プレート（プレート３０ａ，３０ｂ）の凹部３４に入り込んだときに、第１側面部２８の第１方向（Ｙ軸方向）における端面２８ａ，２８ｂが、凹部３４の開口側の立接部３１Ａの端面３１Ｂに当接するので、プレートどうしの位置決めを容易にすることができる。

また、Ｕ字状のプレートどうしの端部を突き合わせる構成では、Ｕ字状のプレートの先端部の位置精度が求められ、加工性が良好とは言えなかった。これに対し、熱交換器１００では、矩形のプレートどうしを組みわせ、第１プレート（プレート２０ａ，２０ｂ）の第１端部（端部２５ａ，２５ｂ）が凹部３４に入り込む構成である。このため、Ｕ字状のプレートどうしの端部を突き合わせる構成に比べて、プレートの加工精度を必要としないので、加工を簡単にできる。よって、生産性が向上する。

熱交換器１００では、第１プレート（プレート２０ａ，２０ｂ）の第１側面（２２ａ，２２ｂ）と、第２プレート（プレート３０ａ，３０ｂ）の第２側面（３２ａ，３２ｂ）とは、同一平面上に設けられる。

第１側面（２２ａ，２２ｂ）と第２側面（３２ａ，３２ｂ）とが同一平面上に設けられることにより、枠体４０を取り付けた時に、枠体４０との間から流体が漏れることを確実に防止できる。

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。

上記実施形態では、プレート２０ａ，２０ｂの端部２５ａ，２５ｂがプレート３０ａ，３０ｂの凹部３４に入り込む構成を例に説明したが、プレート３０ａ，３０ｂの端部が、プレート２０ａ，２０ｂに形成された凹部に入り込むように構成してもよい。この場合、プレート２０ａ，２０ｂが第２プレートに相当し、プレート３０ａ，３０ｂが第１プレートに相当する。

また、上記実施形態では、熱交換器１００が車両に搭載されるチャージエアクーラに用いられる場合を例に説明したが、これに限らず、車両以外に使用される熱交換器にも適用できる。

上記実施形態では、平板状のプレート（プレート２０ａ）に切り込みＣを入れた後に、切り込みＣによって切り離された部分をそれぞれＺ軸方向に折り曲げることで、位置決め部２６と第１縁部２７とを形成する場合を例に説明した。これに代えて、平板状のプレート（プレート２０ａ）をＺ軸方向に折り曲げて第１側面部２８を形成した後、せん断加工によって第１側面部２８と位置決め部２６とを切り離し、位置決め部２６を形成するようにしてもよい。

本願は、２０１７年５月２３日に日本国特許庁に出願された特願２０１７−１０２０６７、２０１７年５月２３日に日本国特許庁に出願された特願２０１７−１０２０６９、及び２０１８年３月３０日に日本国特許庁に出願された特願２０１８−６９１３９に基づく優先権を主張し、こ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

外部を流通する第１の流体と内部を流通する第２の流体との間で熱交換を行う熱交換部と、
前記熱交換部を収容する筒部と第１の流体が流通する開口部とを有する筒状の本体部と、を備え、
前記筒部は、
前記開口部の外縁の一部を形成する第１側面を有する矩形の第１プレートと、
前記開口部の外縁の一部を形成する第２側面と前記第１プレートの第１方向の第１端部が入り込む凹部とを有する矩形の第２プレートと、を有し、
前記第１プレートは、
平板状のベース部と、
前記ベース部の前記第１方向と直交する第２方向の端部から延びる第１縁部と、
前記第１縁部から折り曲げられるようにして形成され前記第１側面を有する第１側面部と、
前記第１方向において前記第１縁部と並ぶように前記第１端部に連続して設けられ、前記凹部に入り込んで前記第２方向における前記第１プレートと前記第２プレートとの位置決めを行う位置決め部と、を有し、
前記第１縁部の前記第１方向における第１端面と、前記第１端面と対向する前記位置決め部の第２端面と、の間隔は、０．５ｍｍ以下である、
熱交換器。
請求項１に記載の熱交換器であって、
前記位置決め部は、前記第２方向において前記第１側面部よりも内方に設けられ、
前記位置決め部は、前記凹部に入り込んだときに、前記第１プレートの前記第１縁部と前記第２プレートとの間を接合するろう材を前記第１プレートの前記第１縁部と前記第２プレートとの接合部に留まらせる、
熱交換器。
請求項１または２に記載の熱交換器であって、
前記第１端面と前記第２端面との間には、隙間が形成されていない、
熱交換器。
請求項１から３のいずれか１つに記載の熱交換器であって、
前記熱交換部は、第２の流体が流通する流路形成部を有し、
第１の流体は、前記筒部と前記流路形成部との間の空間を流通し、
第２の流体は、前記流路形成部の内部を流通する、
熱交換器。
請求項４に記載の熱交換器であって、
前記流路形成部は、一対の前記第１プレートの間でフィンと交互に積層され、前記フィンとの接合面にろう材が塗布された複数のチューブを有し、
前記第１プレート、前記チューブ、及び前記フィンが積層された積層体は、積層方向に圧縮された状態で、前記第２プレートの前記凹部に入り込んでいる、
熱交換器。
請求項４または５に記載の熱交換器であって、
前記筒部に取り付けられ、第２の流体を前記流路形成部へ導くための流入ポートと第２の流体を前記流路形成部から排出するための流出ポートとを有するタンク部をさらに備え、
前記筒部は、前記第１プレートと前記第２プレートとの重複部に形成された段差をさらに有し、
前記タンク部は、前記重複部に形成された段差に係止される係止部を有する、
熱交換器。
請求項１から６のいずれか１つに記載の熱交換器であって、
前記開口部に接続される枠体をさらに備え、
前記筒部は、
前記開口部側の端面から第１の流体の流れ方向に延在する爪部と、
前記爪部に設けられ、前記枠体に沿って折り曲げられることで前記枠体を前記開口部に圧接する圧接部と、を有する、
熱交換器。
請求項７に記載の熱交換器であって、
前記圧接部は、前記枠体に対向するテーパ面を有し、
前記枠体は、前記テーパ面が当接することで前記開口部に圧接される、
熱交換器。
請求項７または８に記載の熱交換器であって、
前記枠体は、板状の部材によって形成され、
前記筒部の前記開口部側の端面から前記圧接部までの距離は、前記枠体の板厚よりも短い、
熱交換器。
請求項１から９のいずれか１つに記載の熱交換器であって、
一対の前記第１プレートを備え、
前記一対の第１プレートの間に交互に積層されたフィン及びチューブが挟まれる、
熱交換器。
請求項１０に記載の熱交換器であって、
前記チューブの端部は、前記第２プレートに設けられた貫通孔に挿入される、
熱交換器。
請求項１から１１のいずれか１つに記載の熱交換器であって、
前記第１プレートの前記第１側面と、前記第２プレートの前記第２側面とは、同一平面上に設けられる、
熱交換器。
請求項１２に記載の熱交換器であって、
前記開口部に接続される枠体をさらに備える、
熱交換器。