JP6170016B2 - 熱交換器用フィンケースの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、改良された熱交換器用フィンケースの製造方法に関する。

車両の走行中にエンジンで発生する排気ガスの熱により冷却水を温める、熱交換器が知られている。熱交換器は複数のフィンケースを有しており、フィンケースの内部に排気ガスが流され、フィンケースの外周に冷却水が流される。フィンケースを介して、排気ガスの熱が冷却水に伝えられる。このようなフィンケースとして、例えば、特許文献１に開示される技術がある。

特許文献１に開示される技術を図９に基づいて説明する。
図９（ａ）に示されるように、フィンケース１０１は、扁平状のケース１０３にコルゲート型のフィン１０２が収納されてなる。ケース１０３内に排気ガスが流され、ケース１０３外には冷却水が流される。フィン１０２はケース１０３と接合されているため、排気ガスの熱はフィン１０２からケース１０３を通じて冷却水に伝達される。

図９（ａ）のｂ部拡大図である図９（ｂ）に示されるように、フィン１０２は、ろう材１０４を介してケース１０３の内周面に接合されている。即ち、フィン１０２は、ケース１０３にろう付けされている。特に、ケース１０３の中央付近を
通過する排気ガスの熱は、フィン１０２を介してケース１０３に伝わる。このため、フィン１０２を有することにより、効率よく排気ガスの熱を冷却水に伝えることができる。

ところで、一般に、ろう付けの際に溶融したろう材１０４を、ケース１０３の内周面に均一に広げることは難しい。このため、ケース１０３の内周面のうち、ろう材１０４の薄い部位においては、他の部位に比べてフィン１０２の接合している面積が小さくなる。この場合、フィン１０２で吸収した熱が効率よくケース１０３に伝わらない。

特開２００６−１１８８３０公報

本発明は、効率よく熱交換を行うことのできる熱交換器用フィンケースを提供することを課題とする。

請求項１に係る発明によれば、
熱交換器用フィンケースの製造方法において、
第１の板材と、第２の板材と、少なくとも２枚のコルゲート型のフィンを準備する準備工程と、
前記第１の板材の両端を立ち上げて第１のケース半体を形成すると共に、前記第２の板材の両端を立ち上げて第２のケース半体を形成する、ケース半体形成工程と、
前記フィンの谷部が前記第１のケース半体の底面部に接触するよう前記フィンを配置し、第１のフィン付きケース半体を得ると共に、前記フィンの谷部が前記第２のケース半体の底面部に接触するよう前記フィンを配置し、第２のフィン付きケース半体を得るフィン配置工程と、
前記フィンの谷部から前記第１のケース半体に向かってレーザを照射し前記フィンを前記第１のケース半体に溶接することで、第１の溶接ケース半体を得ると共に、前記フィンの谷部から前記第２のケース半体に向かってレーザを照射し前記フィンを前記第２のケース半体に溶接することで、第２の溶接ケース半体を得る、第１溶接工程と、
前記第１の溶接ケース半体及び前記第２の溶接ケース半体を前記フィン同士が向き合うように重ね合わせて、フィンケース仮組体を得る重ね合わせ工程と、
前記フィンケース仮組体の合わせ部をレーザを照射して溶接することにより、前記第１の溶接ケース半体に前記第２の溶接ケース半体を接合し、フィンケースを得る第２溶接工程と、
前記準備工程と前記フィン配置工程との間に、前記第１の板材及び前記第２の板材の互いに対応する部位を、前記両端が立ち上げられるのと同じ方向に向かって隆起させることにより凸部を形成する、凸部形成工程を有し、
前記重ね合わせ工程において、前記凸部の先端同士を接触させ、
前記重ね合わせ工程の後に、前記凸部の先端同士が互いに接する部分をレーザを照射して溶接する凸部溶接工程とを有することを特徴とする熱交換器用フィンケースの製造方法が提供される。

請求項２に記載のごとく、好ましくは、
熱交換器用フィンケースの製造方法において、
第１の板材と、第２の板材と、少なくとも２枚のコルゲート型のフィンを準備する準備工程と、
前記第１の板材の両端を立ち上げて第１のケース半体を形成すると共に、前記第２の板材の両端を立ち上げて第２のケース半体を形成する、ケース半体形成工程と、
前記フィンの谷部が前記第１のケース半体の底面部に接触するよう前記フィンを配置し、第１のフィン付きケース半体を得ると共に、前記フィンの谷部が前記第２のケース半体の底面部に接触するよう前記フィンを配置し、第２のフィン付きケース半体を得るフィン配置工程と、
前記フィンの谷部から前記第１のケース半体に向かってレーザを照射し前記フィンを前記第１のケース半体に溶接することで、第１の溶接ケース半体を得ると共に、前記フィンの谷部から前記第２のケース半体に向かってレーザを照射し前記フィンを前記第２のケース半体に溶接することで、第２の溶接ケース半体を得る、第１溶接工程と、
前記第１の溶接ケース半体及び前記第２の溶接ケース半体を前記フィン同士が向き合うように重ね合わせて、フィンケース仮組体を得る重ね合わせ工程と、
前記フィンケース仮組体の合わせ部を溶接することにより、前記第１の溶接ケース半体に前記第２の溶接ケース半体を接合し、フィンケースを得る第２溶接工程と、
前記準備工程と前記フィン配置工程との間に、前記第１の板材及び前記第２の板材の互いに対応する部位を、前記両端が立ち上げられるのと同じ方向に向かって隆起させることにより凸部を形成する、凸部形成工程を有し、
前記重ね合わせ工程において、前記凸部の先端同士を接触させ、
前記重ね合わせ工程の後に、前記凸部の先端同士が互いに接する部分を溶接する凸部溶接工程を有し、
前記凸部溶接工程は、前記第２溶接工程よりも先の工程である。
請求項３に記載のごとく、好ましくは、
前記凸部の先端は、平面状を呈する。

請求項１及び請求項２に係る発明は、コルゲート型のフィンの谷部がケース半体の底面部に接触するようフィンを配置した上で、フィンの谷部からフィン付きケース半体に向かってレーザを照射し、フィンをケース半体に溶接する。
すなわち、フィンはケース半体にレーザにより溶接される。

ろう付けでは、ろう材の薄い部位については、フィンとケース半体が接合する面積が小さくなってしまい、熱が効率よく伝わらない。また、ろう付けは通常の溶接強度に対し強度が低い。また、隙間が大きくなれば、さらに強度が低下するため、熱応力や振動に対する耐久性の確保が難しくなる。一方、レーザ溶接では、レーザの出力や焦点距離を一定に制御すれば、フィンの谷部とケース半体の底面部とが接触する部位は安定した接合をすることができる。このため、フィンの全体において、フィンとケース半体が接合する面積を大きく確保することができる。結果、フィンで吸収した熱が効率よくケースに伝わる。

また、レーザ溶接では、母材であるフィン及びケース半体そのものを溶解し、凝固することにより両者を接合する。ろう材を介さずに接合されるため、フィンで吸収した熱が効率よくケースに伝わる。

加えて、準備工程とフィン配置工程との間に、第１の板材及び第２の板材の互いに対応する部位を、両端が立ち上げられるのと同じ方向に向かって隆起させることにより凸部を形成する、凸部形成工程を有する。また、重ね合わせ工程において、凸部の先端同士を接触させ、重ね合わせ工程の後に、凸部の先端同士が互いに接する部分を溶接する、凸部溶接工程を有する。
すなわち、凸部が形成されたケース半体を重ね合わせると、両端のみならず、この両端の間の設けられた凸部の先端同士も接触する。そして、これら接触する部分は溶接により接合される。

フィンケース内に第１熱媒体が流された場合には、フィンケースに膨張する方向に力が加わる。この力は、各ケース半体に固定されているフィンを引き離す方向に向かって作用する。フィンが離間した場合には、離間した部位にも第１熱媒体が流れることとなる。フィンの存在しない部位を通過する第１熱媒体の流量が増えることにより、熱交換の効率が低下する。この点、凸部の先端同士を接触させ、溶接することにより、フィンケースの膨張を抑制することができる。各ケース半体に溶接されているフィンが離間し難くなる。これにより、第１熱媒体を確実にフィンに接触させ、熱交換の効率を高めることができる。

さらに、フィンケースの外部に流される第２熱媒体によって、フィンケースは圧縮される方向に力を受ける。この力は、各ケース半体に固定されているフィンを押しつけ合わせる方向に向かって作用する。この点、凸部の先端同士を接触させ、溶接することにより、フィンケースの潰れを抑制する。これにより、フィンを保護することができる。

排熱回収装置の斜視図である。 熱交換器の斜視図である。 熱交換器本体の正面図である。 実施例１に係るフィンケースについて、溶接ケース半体の製造までを示した図である。 実施例１に係るフィンケースについて、フィンケースが完成するまでを示した図である。 フィンとフィンケース半体を溶接する際に、レーザを照射する向きを比較した図である。 実施例２に係るフィンケースについて、溶接ケース半体の製造までを示した図である。 実施例２に係るフィンケースについて、フィンケースが完成するまでを示した図である。 従来の技術におけるロウ付けにより接合されたフィン及びフィンケースを示した図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
＜実施例１＞

図１に示されるように、排熱回収装置１０は、エンジンで発生した排気ガスが導入されガスを２つの流路に分岐する分岐部１１と、この分岐部１１に並列して接続された熱交換器２０及び流路１２と、これらの熱交換器２０及び流路１２の下流側に接続され１つの流路に合流する合流部１３と、この合流部１３に接続されるバルブ室１４と、熱交換器２０の上面に接続され熱交換器２０内に冷却水を導入する冷却水導入管５１と、熱交換器２０の上面に接続され熱交換器２０内の冷却水を熱交換器２０の外部に排出する冷却水排出部５２と、この冷却水排出部５２に一端が接続され冷却水の熱によって作動するサーモアクチュエータ６１と、バルブ室１４に回転可能に設けられサーモアクチュエータ６１によって作動されるバルブ６３と、からなる。

熱交換器２０は、内部に冷却水が流されており、この冷却水を排気ガスの熱によって温めるための装置である。冷却水が所定の温度未満の場合には、バルブ６３は、流路１２の下端を閉じている。流路１２の下端が閉じられていることにより、排気ガスは、分岐部１１から熱交換器２０に流れる。熱交換器２０に導かれた排気ガスの熱が冷却水に伝わることにより、冷却水は温められる。

冷却水が所定の温度に達すると、サーモアクチュエータ６１に充填されているワックスが膨張し、ピストンロッド６２を進出させる。ピストンロッド６２はリンク機構を介してバルブ６３を回転させ、流路１２の下端は開放される。流路１２は、分岐部１１に形成されガスの入り口となる開口部から直線的に延びているため、排気ガスの大部分は、最短の流路を通過する。即ち、熱交換器２０を迂回せずに、流路１２を通過する。排気ガスが熱交換器２０を通過しないため、冷却水は温められない。

その後、再び冷却水が所定の温度を下回ると、サーモアクチュエータ６１のワックスが収縮する。サーモアクチュエータに収納されている戻しばねは、付勢力によりピストンロッド６２を後退させる。ピストンロッド６２はリンク機構を介してバルブ６３を逆回転させ、流路１２の下端は閉じられる。排気ガスは、再び、熱交換器２０を流れるようになり、排気ガスから冷却水への熱の移動が再開される。
図２において、熱交換器２０による排気ガスから冷却水への熱の移動の詳細について説明する。

図２に示されるように、熱交換器２０は、内部に排気ガスが流れる複数のフィンケース３０（熱交換器用フィンケース３０）を有し、これらのフィンケース３０の両端にエンドプレート２１,２１が嵌め合わされ、これらのエンドプレート２１，２１間を繋ぐように、且つ、フィンケース３０の周りを包むようにコアケース２２が配置されることにより、構成される。コアケース２２の上面の後側には、冷却水導入管（図１、符号５１）が接続される水導入孔２３が形成され、コアケース２２の上面の前側には、冷却水排出部（図１、符号５２）と接続される水排出孔２４が形成されている。

排気ガスは、フィンケース３０内を通過し、排気ガスの熱が、フィンケース３０に伝わる。冷却水は、水導入孔２３からコアケース２２の内部に導入され、フィンケース３０の外面と接触する。フィンケース３０の熱は冷却水に伝わり、冷却水は温められる。温められた冷却水は、水排出孔２４からコアケース２２の外部に排出される。
図３において、排気ガスからフィンケース３０への熱の移動について説明する。

図３に示されるように、フィンケース３０は、第１のケース半体３１とこの第１のケース半体３１に溶接されている第２のケース半体３２によって、略長円形状に形成されている。第１のケース半体３１には、コルゲート型フィンである第１のフィン３３（フィン３３）が溶接されている。第２のケース半体３２には、コルゲート型フィンである第２のフィン３４（フィン３４）が溶接されている。

第１のケース半体３１は、正面視において略Ｕ字状を呈し、第１の底部３１ａと、この第１の底部３１ａの両端から立ち上げられている第１の壁部３１ｂ，３１ｂとからなる。第１の壁部３１ｂ，３１ｂは、正面視において、共に略１／４円形状を呈する。

第２のケース半体３２も基本的な構成は、第１のケース半体３１と同様である。即ち、第２のケース半体３２は、正面視において略Ｕ字状を呈し、第２の底部３２ａと、この第２の底部３２ａの両端から立ち上げられている第２の壁部３２ｂ，３２ｂとからなる。第２の壁部３２ｂ，３２ｂは、正面視において、共に略１／４円形状を呈する。第１の壁部３１ｂの先端と第２の壁部３２ｂの先端とは、突き合わされることにより半円形状を描き、これらの先端同士が溶接されている。

第１のフィン３３は、第１のケース半体３１の第１の底部３１ａに溶接されている第１の谷部３３ａ（谷部３３ａ）と、この第１の谷部３３ａの両端からそれぞれ立ち上げられている第１のフィン壁部３３ｂ，３３ｃと、第１のフィン壁部３３ｂ，３３ｃの上端から連続して形成され第１の谷部３３ａに平行に延びる第１の山部３３ｄ，３３ｄとからなる。第１のフィン３３は、第１の谷部３３ａ、第１のフィン壁部３３ｃ、第１の山部３３ｄ、第１のフィン壁部３３ｂが繰り返し形成されている。

第２のフィン３４の構成も同様である。即ち、第２のフィン３４は、第２のケース半体３２の第２の底部３２ａに溶接されている第２の谷部３４ａ（谷部３４ａ）と、この第２の谷部３４ａの両端からそれぞれ立ち上げられている第２のフィン壁部３４ｂ，３４ｃと、第２のフィン壁部３４ｂ，３４ｃの上端から連続して形成され第２の谷部３４ａに平行に延びる第２の山部３４ｄ，３４ｄとからなる。第２のフィン３４は、第２の谷部３４ａ、第２のフィン壁部３４ｃ、第２の山部３４ｄ、第２のフィン壁部３４ｂが繰り返し形成されている。第１の山部３３ｄと、第２の山部３４ｄとは、接触している。

なお、第１のケース半体３１と、第２のケース半体３２とは、異なる部品によって構成してもよいし、同じ部品を用いてもよい。また、第１のケース半体３１と第２のケース半体３２とは、突き合わせ溶接以外にも、一部を重ね合わせた上での隅肉溶接を採用することもできる。さらには、重ね合わせた部分をレーザ溶接により溶接することもできる。この他にも、任意の方法により第１のケース半体３１と、第２のケース半体３２とを溶接することができる。

また、第１の山部３３ｄと、第２の山部３４ｄは接触しないように設けられてもよい。さらに、第１の山部３３ｄを第２の山部３４ｄは、排気ガスの流れ方向において交差するよう設けられていてもよく、フィン３３，３４の表面には連通孔などを設けることもできる。

排気ガスは、フィンケース３０内を流れると、ケース半体３１，３２のみならずフィン３３，３４にも接触する。排気ガスの熱は、フィン３３，３４を通じてもケース半体３１，３２へ移動するため、熱交換の効率が高まる。フィン３３，３４に伝わった熱は、谷部３３ａ，３４ａからケース半体３１，３２に移動する。このため、谷部３３ａ，３４ａのケース半体３１，３２への接触面積の大きさが熱交換の効率に影響を及ぼす。
図４、５において、フィン３３，３４が内蔵されたフィンケース３０の製造方法を説明する。

はじめに、図４（ａ）に示されるように、第１の板材７１を準備する（準備工程）。

次に、プレス成形などにより、この第１の板材７１の両端を同じ向きに曲げる。結果、図４（ｂ）に示されるように、第１の底部３１ａと、第１の壁部３１ｂ,３１ｂとからなる第１のケース半体３１が形成される（ケース半体形成工程）。

同様に、図４（ａ）に示されるように第２の板材７２を準備し、第２の板材７２にプレス加工をする。図４（ｂ）に示されるように第２の底部３２ａと、第２の壁部３２ｂ,３２ｂとからなる第２のケース半体３２が形成される。

次に、図４（ｃ）に示されるように、コルゲート型フィンである第１のフィン３３の第１の谷部３３ａが、第１のケース半体３１の第１の底部３１ａに接触するよう、第１のフィン３３を第１のケース半体３１に配置する。これにより、第１のフィン付きケース半体３５が得られる（フィン配置工程）。

同様に、第２のフィン３４の第２の谷部が第２のケース半体３２の底部３２ａに接触するように、第２のフィン３４を第２のケース半体３２に配置することにより、第２のフィン付きケース半体３６が得られる。

次に、図４（ｄ）に示されるように、第１のフィン付きケース半体３５について、第１の谷部３３ａから第１のケース半体３１に向かってレーザを照射する。詳細には、図４（ｄ）のｅ部拡大図である図４（ｅ）に示されるように、レーザを照射すると、第１の谷部３３ａのうちレーザの先端周辺と、この第１の谷部３３ａに接触している第１の底部３１ａの一部は溶融し、その後凝固する。これにより、第１の谷部３３ａと第１の底部３１ａは溶接される。同様に、第１のフィン３３の各々の第１の谷部３３ａについてレーザを照射し、第１の谷部３３ａと第１の底部３１ａとを溶接する。これにより、第１の溶接ケース半体３７が得られる（第１溶接工程）。

第１のフィン３３は、第１のケース半体３１にレーザにより溶接されている。仮にろう付けをした場合、ろう材の薄い部位については、第１のフィン３３と第１のケース半体３１が接合する面積が小さくなってしまい、熱が効率よく伝わらない。また、ろう付けは通常の溶接強度に対し強度が低い。また、隙間が大きくなれば、さらに強度が低下するため、熱応力や振動に対する耐久性の確保が難しくなる。一方、レーザ溶接では、レーザの出力や焦点距離を一定に制御すれば、第１のフィンの第１の谷部３３ａと第１のケース半体３１の第１の底部３１ａとが安定した接合をすることができる。このため、第１のフィン３３の全体において、第１のフィン３３と第１のケース半体３１が接合する面積を大きく確保することができる。結果、第１のフィン３３で吸収した熱が効率よく第１のケース半体３１に伝わる。

また、レーザ溶接では、母材である第１のフィン３３及び第１のケース半体そのものを溶解し、凝固することにより両者を接合する。ろう材を介さずに接合されるため、第１のフィン３３で吸収した熱が効率よく第１のケース半体３１に伝わる。
同様に、第２の谷部３４ａと第２の底部３２ａを溶接し、第２の溶接ケース半体３８が得られる。

次に、図５（ａ）に示されるように、第１の溶接ケース半体３７及び第２の溶接ケース半体３８を第１のフィン３３，第２のフィン３４が向き合うように重ね合わせる。これにより、フィンケース仮組体３９が得られる（重ね合わせ工程）。

最後に、図５（ｂ）に示されるように、フィンケース仮組体３９の合わせ部を溶接することにより、第１の溶接ケース半体３７と第２の溶接ケース半体３８とを接合する（第２溶接工程）。結果、図５（ｃ）に示されるフィンケース３０が得られる。

図６において、第１のフィン３３と第１のケース半体３１とを溶接する際のレーザを照射する向きについて説明する。図４（ｄ）及び（ｅ）に示された、第１の谷部３３ａとこの第１の谷部３３ａに接触する第１の底部３１ａとを溶接させる工程においては、図６（ａ）の比較例に示されるように、第１のケース半体３１から第１のフィン３３に向かってレーザを照射し、両者を溶接することもできる。

しかし、第１のケース半体３１側からでは、第１の谷部３３ａは見えないため、第１の谷部３３ａと第１の底部３１ａとの接触面の位置を把握できない。そのため、第１のケース半体３１から第１のフィン３３に向かってレーザを照射すると、照射位置が接触位置とずれるおそれがある。

また、通常であれば、ケースの素材の厚みの方が、フィンの厚みよりも厚い。即ち、第１の底部３１ａは、第１の谷部３３ａよりも厚いことが一般的である。このため、第１の底部３１ａを溶融させるのに十分なエネルギを加えることにより、第１の谷部３３ａが過度に溶融する虞がある。過度に溶融され、第１の谷部３３ａの厚みが薄くなると、第１の底部３１ａへの接合面積が小さくなる。これにより、第１のフィン３３から第１のケース半体３１への熱の移動がおこり難くなる。即ち、熱交換の効率が低下し得る。

一方、図６（ｂ）に示されるように、第１のフィン３３側からだと、接触位置となる第１の谷部３３ａが見えるため、第１の谷部３３ａに向かってレーザを照射すればよい。また、第１の底部３１ａは第１の谷部３３ａよりも厚みがある。そのため、第１の谷部３３ａを貫通させつつ、第１の底部３１ａの一部を溶融させるようにレーザを照射させることは容易である。
第２のフィン付きケース半体の溶接（図４（ｄ）、符号３６）についても、同様である。

図４も参照し、フィン３３，３４の谷部３３ａ，３４ａからフィンケース３１，３２の底部３１ａ，３２ａに向かってレーザを照射する。これにより、確実に谷部３３ａ，３４ａを底部３１ａ，３２ａに接合させることができると共に、高い熱交換効率を確保することができる。

＜実施例２＞
次に、本発明の実施例２を図面に基づいて説明する。実施例２による製造方法は、実施例１による製造方法に加え、凸部形成工程及び凸部溶接工程を有する。実施例１と同じ工程については、符号を流用すると共に説明を省略する。

はじめに、図７（ａ）に示されるように、第１の板材７１を準備する。

次に、プレス成形などにより、この第１の板材７１の両端を同じ向きに曲げ、第１の底部３１ａと、第１の壁部３１ｂ,３１ｂが形成される。

その後、第１の板材７１の中央付近を、この第１の板材７１の両端が立ち上げられるのと同じ方向に向かって隆起させる。これにより、第１の板材７１の中央付近に第１の凸部３１ｃが形成される（凸部形成工程）。第１の底部３１ａは、第１の凸部３１ｃを境界として２つに区切られる。これにより、図７（ｂ）に示されるように、第１のケース半体３１Ａが形成される。

なお、第１の板材７１をプレス成形する際には、第１の底部３１ａ及び第１の壁部３１ｂを形成する前に、第１の凸部３１ｃを形成してもよい。さらには、第１の底部３１ａ及び第１の壁部３１ｂの形成と同じ工程によって、同時に形成してもよい。即ち、凸部形成工程は、準備工程とフィン配置工程との間に行われればよい。

同様に、第２の板材７２を準備し、第２の板材７２についても、プレス加工をする。その際、第１の板材７１に形成された凸部３１ｃに対応する部位に、第２の凸部３２ｃを形成する。これにより、第２のケース半体３２Ａが形成される。

次に、図７（ｃ）に示されるように、第１の凸部３１ｃにより区切られた第１の底部３１ａに合わせて、２つの第１のフィン３３，３３を第１のケース半体３１Ａに配置する。これにより、第１のフィン付きケース半体３５Ａが得られる。
同様に、２つの第２のフィン３４，３４を第２のケース半体３２Ａに配置することにより、第２のフィン付きケース半体３６Ａが得られる。

次に、図７（ｄ）に示されるように、第１の谷部３３ａから第１のケース半体３１Ａに向かってレーザを照射する。詳細には、図７（ｅ）に示されるように、レーザを照射すると、第１の谷部３３ａのうちレーザの先端周辺と、この第１の谷部３３ａに接触している第１の底部３１ａの一部は、溶融し、その後凝固する。これにより、第１の谷部３３ａと第１の底部３１ａは溶接される。

第１のフィン３３の各々の第１の谷部３３ａについてもレーザを照射し、第１の谷部３３ａと第１の底部３１ａとを溶接する。これにより、第１の溶接ケース半体３７Ａが得られる。
同様に、第２の谷部３４ａと第２の底部３２ａも溶接をし、第２の溶接ケース半体３８Ａが得られる。

次に、図８（ａ）に示されるように、第１の溶接ケース半体３７Ａ及び第２の溶接ケース半体３８Ａを第１のフィン３３，第２のフィン３４が向き合うように重ね合わせる。このとき、第１の凸部３１ｃと第２の凸部３２ｃの先端同士を接触させる。これにより、フィンケース仮組体３９Ａが得られる。

最後に、図８（ｂ）に示されるように、フィンケース仮組体３９Ａの合わせ部をレーザ溶接する。また、第１の凸部３１ｃと第２の凸部３２ｃとの先端同士が接触する部分も溶接する（凸部溶接工程）。これにより、フィンケース３０Ａが得られる。

図５（ｃ）に示される実施例１に係るフィンケース３０内に排気ガスが流された場合には、フィンケース３０に膨張する方向に力が加わる。この力は、第１のケース半体３１と第２のケース半体３２とにそれぞれ固定されている第１のフィン３３と第２のフィン３４とを引き離す方向に向かって作用する。第１のフィン３３と第２のフィン３４とが離間した場合には、離間した部位にも排気ガスが流れることとなる。第１のフィン３３及び第２のフィン３４の存在しない部位を通過する排気ガスの流量が増えることにより、熱交換の効率が低下する。

一方、図８（ｃ）に示される実施例２に係るフィンケース３０Ａでは、第１の凸部３１ｃと第２の凸部３２ｃとの先端同士を接触させ、溶接することにより、フィンケース３０Ａの膨張を抑制することができる。第１のケース半体３１Ａと第２のケース半体３２Ａとに溶接されている第１のフィン３３と第２のフィン３４とが離間し難くなる。これにより、排気ガスを確実に第１のフィン３３及び第２のフィン３４に接触させ、熱交換の効率を高めることができる。

さらに、フィンケース３０Ａの外部に流される冷却水によって、フィンケース３０Ａは圧縮される方向に力を受ける。この力は、第１のケース半体３１Ａと第２のケース半体３２Ａとに固定されている第１のフィン３３と第２のフィン３４とを押しつけ合わせる方向に向かって作用する。この点、第１の凸部３１ｃと第２の凸部３２ｃとの先端同士を接触させ、溶接することにより、フィンケース３０Ａの潰れを抑制する。これにより、フィン３３，３４を保護することができる。

なお、第１のケース半体３１Ａに複数の第１の凸部３１ｃを形成し、これに対応する第２の凸部を第２のケース半体３２Ａに形成してもよい。即ち、第１の凸部３１ｃの数、及び第２の凸部３２ｃの数は、フィンケースの大きさなどにより任意に決定することができる。さらに、凸部は、ケース半体の排気ガスの流れ方向に連続している必要はない。即ち、溝状ではなく、円錐台形状の凸部が形成されていてもよい。

凸部溶接工程は、第２溶接工程よりも先に行ってもよいし、後に行ってもよい。さらには、第２溶接工程と同時に行ってもよい。また、第２溶接工程及び凸部溶接工程は、レーザ溶接やその他の溶接によっても行うことができる。例えば、第２溶接工程をＭＩＧ溶接により行うことができる。さらには、凸部については、ビードが連続している必要がないため、スポット溶接を採用することもできる。仮に、第２溶接工程及び凸部溶接工程についてもレーザ溶接を採用する場合には、全ての溶接を１台のレーザ溶接装置により行うことができるため、有益である。さらには、凸部溶接工程と第２溶接工程とを同じ場所で行うことができる。

さらに、本発明におけるフィンケースが搭載されている熱交換器は、実施の形態では排熱回収装置に適用したが、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）クーラやコージェネレーションシステム、熱電発電装置への適用も可能である。さらに、これらのように、排気ガスの熱と媒体との間で熱交換を行うもの以外の物にも適用が可能である。

本発明のフィンケースが搭載される熱交換器は、排熱回収装置に好適である。

３０…フィンケース
３１…第１のケース半体
３１ｃ…第１の凸部
３２…第２のケース半体
３２ｃ…第２の凸部
３３…第１のフィン
３３ａ…第１の谷部
３４…第２のフィン
３４ａ…第２の谷部
３５…第１のフィン付きケース半体
３６…第２のフィン付きケース半体
３７…第１の溶接ケース半体
３８…第２の溶接ケース半体
３９…フィンケース仮組体

Claims (3)

1. 熱交換器用フィンケースの製造方法において、
   第１の板材と、第２の板材と、少なくとも２枚のコルゲート型のフィンを準備する準備工程と、
   前記第１の板材の両端を立ち上げて第１のケース半体を形成すると共に、前記第２の板材の両端を立ち上げて第２のケース半体を形成する、ケース半体形成工程と、
   前記フィンの谷部が前記第１のケース半体の底面部に接触するよう前記フィンを配置し、第１のフィン付きケース半体を得ると共に、前記フィンの谷部が前記第２のケース半体の底面部に接触するよう前記フィンを配置し、第２のフィン付きケース半体を得るフィン配置工程と、
   前記フィンの谷部から前記第１のケース半体に向かってレーザを照射し前記フィンを前記第１のケース半体に溶接することで、第１の溶接ケース半体を得ると共に、前記フィンの谷部から前記第２のケース半体に向かってレーザを照射し前記フィンを前記第２のケース半体に溶接することで、第２の溶接ケース半体を得る、第１溶接工程と、
   前記第１の溶接ケース半体及び前記第２の溶接ケース半体を前記フィン同士が向き合うように重ね合わせて、フィンケース仮組体を得る重ね合わせ工程と、
   前記フィンケース仮組体の合わせ部をレーザを照射して溶接することにより、前記第１の溶接ケース半体に前記第２の溶接ケース半体を接合し、フィンケースを得る第２溶接工程と、
   前記準備工程と前記フィン配置工程との間に、前記第１の板材及び前記第２の板材の互いに対応する部位を、前記両端が立ち上げられるのと同じ方向に向かって隆起させることにより凸部を形成する、凸部形成工程を有し、
   前記重ね合わせ工程において、前記凸部の先端同士を接触させ、
   前記重ね合わせ工程の後に、前記凸部の先端同士が互いに接する部分をレーザを照射して溶接する凸部溶接工程とを有することを特徴とする熱交換器用フィンケースの製造方法。
2. 熱交換器用フィンケースの製造方法において、
   第１の板材と、第２の板材と、少なくとも２枚のコルゲート型のフィンを準備する準備工程と、
   前記第１の板材の両端を立ち上げて第１のケース半体を形成すると共に、前記第２の板材の両端を立ち上げて第２のケース半体を形成する、ケース半体形成工程と、
   前記フィンの谷部が前記第１のケース半体の底面部に接触するよう前記フィンを配置し、第１のフィン付きケース半体を得ると共に、前記フィンの谷部が前記第２のケース半体の底面部に接触するよう前記フィンを配置し、第２のフィン付きケース半体を得るフィン配置工程と、
   前記フィンの谷部から前記第１のケース半体に向かってレーザを照射し前記フィンを前記第１のケース半体に溶接することで、第１の溶接ケース半体を得ると共に、前記フィンの谷部から前記第２のケース半体に向かってレーザを照射し前記フィンを前記第２のケース半体に溶接することで、第２の溶接ケース半体を得る、第１溶接工程と、
   前記第１の溶接ケース半体及び前記第２の溶接ケース半体を前記フィン同士が向き合うように重ね合わせて、フィンケース仮組体を得る重ね合わせ工程と、
   前記フィンケース仮組体の合わせ部を溶接することにより、前記第１の溶接ケース半体に前記第２の溶接ケース半体を接合し、フィンケースを得る第２溶接工程と、
   前記準備工程と前記フィン配置工程との間に、前記第１の板材及び前記第２の板材の互いに対応する部位を、前記両端が立ち上げられるのと同じ方向に向かって隆起させることにより凸部を形成する、凸部形成工程を有し、
   前記重ね合わせ工程において、前記凸部の先端同士を接触させ、
   前記重ね合わせ工程の後に、前記凸部の先端同士が互いに接する部分を溶接する凸部溶接工程を有し、
   前記凸部溶接工程は、前記第２溶接工程よりも先の工程であることを特徴とする熱交換器用フィンケースの製造方法。
3. 前記凸部の先端は、平面状を呈することを特徴とする請求項２に記載の熱交換器用フィンケースの製造方法。
   

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