JP2007189146A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】小型で熱交換特性がよい熱交換器を提供する。
【解決手段】発熱体からの熱を流体に伝える伝熱壁３、伝熱壁に対向して設置された非伝熱壁１１、非伝熱壁の両端であって伝熱壁と非伝熱壁との間に設置された側壁１２、および非伝熱壁の上に配置される板状の基板７と前記基板の上に設置された複数の突起６とを有し伝熱壁と非伝熱壁との間に設置される乱流促進体５を備え、伝熱壁と基板と側壁とで流体が流れる通流路を構成する熱交換器１であって、非伝熱壁は、基板に対向する面に突出する位置決め用突部８ａを有し、基板は、非伝熱壁に対向する面に位置決め用突部が収納されるように窪んだ位置決め用窪みを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品などで構成される発熱体を冷却するための熱交換器に係るもので、特に、強制対流を利用して発熱体を冷却する熱交換器に関するものである。

従来の熱交換器においては、内部を流体が通流する伝熱容器の内面に突起を有する乱流促進体を設け、この突起が伝熱容器内で三次元的な流れを引き起こし、流体の強制対流熱伝達および流体の顕熱変化に加えて、撹拌効果によって、熱交換特性を向上させているものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、流体が通流する熱交換流路内に装着された波形のインナーフィンの両面を流体が通流し、両方の通流路内で伝熱部と流体が熱交換する構成になっている熱交換器もある（例えば、特許文献２参照）。このような熱交換器においては、インナーフィンが取付けられる熱交換流路内の四隅に突起を設け、インナーフィンが移動しないように位置決めを行っている。

特開２００５−３０２８９８号公報（第４−９頁、図１） 特開平６−１２３５７８号公報（第５頁、図１および図３）

しかしながら、特許文献１のような熱交換器においては、流体の流れによって乱流促進体が流体の流れ方向だけでなく、流体の流れ方向に直行する方向にも移動し、所望する高熱伝達特性であるべき領域の位置を規定できず、熱交換特性が低下するという問題があった。また、特許文献２のような熱交換器においては、突起の幅の分だけ熱交換器が大きくなるという問題があった。

この発明は、上述のような問題を解決するためになされたものであり、小型で熱交換特性がよい熱交換器を得ることを目的とする。

この発明の熱交換器は、発熱体からの熱を流体に伝える伝熱壁、伝熱壁に対向して設置された非伝熱壁、非伝熱壁の両端であって伝熱壁と非伝熱壁との間に設置された側壁、および非伝熱壁の上に配置される板状の基板と前記基板の上に設置された複数の突起とを有し伝熱壁と非伝熱壁との間に設置される乱流促進体を備え、伝熱壁と基板と側壁とで流体が流れる通流路を構成する熱交換器であって、非伝熱壁は、基板に対向する面に突出する位置決め用突部を有し、基板は、非伝熱壁に対向する面に位置決め用突部が収納されるように窪んだ位置決め用窪みを有するものである。

また、この発明の熱交換器は、発熱体からの熱を流体に伝える伝熱壁、伝熱壁に対向して設置された非伝熱壁、非伝熱壁の両端であって伝熱壁と非伝熱壁との間に設置された側壁、および非伝熱壁の上に配置される板状の基板と基板の上に設置された複数の突起とを有し伝熱壁と非伝熱壁との間に設置される乱流促進体を備え、伝熱壁と基板と側壁とで流体が流れる通流路を構成する熱交換器であって、基板は、非伝熱壁に対向する面に突出する位置決め用突部を有し、非伝熱壁は、基板に対向する面に位置決め用突部が収納されるように窪んだ位置決め用窪みを有するものである。

さらに、この発明の熱交換器は、発熱体からの熱を流体に伝える伝熱壁、伝熱壁に対向して設置された非伝熱壁、非伝熱壁の両端であって伝熱壁と非伝熱壁との間に設置された側壁、および非伝熱壁の上に配置される板状の基板と基板の上に設置された複数の突起とを有し伝熱壁と非伝熱壁との間に設置される乱流促進体を備え、伝熱壁と基板と側壁とで流体が流れる通流路を構成する熱交換器であって、側壁は、前記基板に対向する面に突出する位置決め用突部を有し、基板は、側壁に対向する面に位置決め用突部が収納されるように窪んだ位置決め用窪みを有するものである。

また、発熱体からの熱を流体に伝える伝熱壁、伝熱壁に対向して設置された非伝熱壁、非伝熱壁の両端であって伝熱壁と非伝熱壁との間に設置された側壁、および非伝熱壁の上に配置される板状の基板と基板の上に設置された複数の突起とを有し伝熱壁と非伝熱壁との間に設置される複数の乱流促進体を備え、伝熱壁と基板と側壁とで流体が流れる通流路を構成する熱交換器であって、非伝熱壁は、基板に対向する面に突出する位置決め用突部を有し、位置決め用突部は、複数の乱流促進体の間または側壁と乱流促進体との間に配置されるものである。

この発明によれば、小型で熱交換特性がよい熱交換器を提供することができる。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による熱交換器を模式的に示す断面図であり、図１（ａ）は、熱交換通路の断面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面における断面図、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂ断面における断面図である。図２は、この発明の実施の形態１による熱交換器の乱流促進体の構成を示す図であり、図２（ａ）は、乱流促進体の下面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＣ−Ｃ断面におけるの断面図である。図３は、この発明の実施の形態１による熱交換器の非伝熱部の構成を示す図であり、図３（ａ）は、非伝熱部の上面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＤ−Ｄ断面におけるの断面図である。図において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することである。さらに、明細書全文に表れている構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。

図１から図３に示すように、熱交換器１は、発熱体からの熱を受け入れ流体へ伝える板状の伝熱壁３、伝熱壁３とともに熱交換器１の外壁を構成する非伝熱部４および流体を撹拌して伝熱を促進する乱流促進体５を有する。非伝熱部４は、板状の非伝熱壁１１と板状の非伝熱壁１１の両端に垂直に設けられた２つの側壁１２とを有し、非伝熱部４の非伝熱壁１１と伝熱壁３とは対向するように配置されている。乱流促進体５は、伝熱壁３と非伝熱部４との間に配置され、非伝熱壁１１上に接して設置される板状の基板７と基板７上に垂直に連結された複数の円柱状の突起６とを有する。基板７の下面から突起６の先端までの高さは、非伝熱壁１１の上面から側壁１２の上面までの高さにほぼ等しい。また、非伝熱壁１１の基板７に対向する（接する）面には、乱流促進体５の位置を決めるための円柱状の位置決め用突部８ａが、非伝熱壁１１に垂直に設けられている。また、基板７の非伝熱壁１１に対向する（接する）面には、乱流促進体５の位置を決めるための円柱状に窪んだ位置決め用窪み９ａが基板７に垂直に設けられている。非伝熱壁１１の位置決め用突部８ａは、基板７の位置決め用窪み９ａに収納され、熱交換器１内で乱流促進体５の位置を決めている。伝熱壁３、非伝熱部４の側壁１２および乱流促進体５で流体が通流する通流路２を構成する。なお、発熱体は図示していないが、伝熱壁３の非伝熱部４とは反対側の面に設置されている。

次に、この実施の形態１の熱交換器１の動作を説明する。図１において、白抜きの矢印は、流体の流れ方向を示しており、側壁１２と平行である。図１から図３において、熱交換器１に送入された流体は、基板７上に設けられた突起６を避けつつ通流路２内を通流し、撹拌される。その際、流体と伝熱壁３との間の温度差によって伝熱壁３と流体とは熱交換し、伝熱壁３の温度は流体の温度に近づく一方、流体の温度は伝熱壁３の温度に近づき、流体は熱交換器１から送出される。

この発明の実施の形態１による熱交換器１においては、位置決め用突部８ａが位置決め用窪み９ａ内に収容され、乱流促進体５の位置が規定されるので、流体の流れ方向への乱流促進体５の移動を抑制できる上に、流体の流れ方向と直交する方向（熱交換器１の幅方向）への乱流促進体５の移動も抑制することもできる。そのため、乱流促進体５が装着された高熱伝達特性を示す領域をより確実に規定することができるので、熱交換特性が向上する。また、乱流促進体５が所望の位置から外れて、熱交換器１の通流特性を悪化する（圧力損失を増加する）ことも抑制することができる。さらに、熱交換器１内に複数の乱流促進体５を装着する場合には、乱流促進体５のそれぞれが確実に位置決めされることによって、乱流促進体５を装着する際の作業性が向上するという効果もある。

また、インナーフィン装着位置の外側に設けられた位置決め用突部とインナーフィン角部とが接する従来の熱交換器とは異なり、この発明の実施の形態１による熱交換器１においては、位置決め用突部８ａが位置決め用窪み９ａ内に収容されるよう構成されている。そのため、位置決め用窪み９ａを設けず位置決め用突部８ａのみ設けた熱交換器よりも位置決め用突部８ａの幅の分だけ熱交換器を小型化することができる。したがって、単位体積当りの乱流促進体５の装着割合が向上できるので、熱交換器１の熱交換特性を向上することができる。

図１では熱交換器１を模式的に示しているが、熱交換器１に流体送入口および流体送出口を直接設けたり、分流用ヘッダおよび合流用ヘッダを介してそれぞれ流体送入口および流体送出口を設けたりしてもよい。また、接続流路（または接続口）を介して複数の熱交換器１を並列または直列に連結したり、より小型化するために積層構造にしたりしてもよい。

また、図１から図３に示すように、熱交換器１は、非伝熱壁１１と２つの側壁１２とでコの字断面を形成する非伝熱部４および平板状の伝熱壁３を接合した構成としているが、この構成に特に限定されるものではない。通流路２の流体の流れ方向に垂直な断面の形状は、三角形、矩形、円形、半円形などでもよく、また通流路２の流体の流れ方向に垂直な断面の形状と熱交換器１の外形形状とが一致する必要性もなく、熱交換器１内に複数の通流路２が形成されてもよい。さらに、熱交換器１は、一体構成であっても、分割構成であっても、一部開口を有する構成であってもよく、一部開口を有する場合には、該開口を蓋（例えば、伝熱壁３）で覆った構成でもよく、流体が熱交換器１の外部に漏れず、通流することができるものであればよい。また、側壁１２は、非伝熱壁１１に垂直である必要はなく、非伝熱壁１１に対して傾斜していてもよい。

伝熱壁３の非伝熱壁１１と反対側の面には、構造物（例えば、ヒータ、電子機器、電子部品等の発熱体、およびそれらを集積した発熱体、またそれらの発熱体から熱輸送する機器の放熱部、熱交換器さらに吸熱源となる熱輸送機器の受熱部、ヒートシンク等）または周囲空気や熱交換用流体が直接または熱的に接合されており、伝熱壁３を介して構造体または流体と通流路２を流れる流体とが熱交換することができればよく、外部構成、形状、寸法等は、特に限定されない。

伝熱壁３の材料は、流体が通過せず、熱伝導率の高い材料からなることが望まれ、銅、アルミニウムなどの金属、それらの合金またはセラミックなどが用いられる。一方、非伝熱部４の非伝熱壁１１および側壁１２の材料は、流体が通過しないものであればよく、伝熱壁３と同様の材料でもＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＢＳ（ポリブチレンサクシネート）などの樹脂から構成されていてもよい。なお、伝熱壁３と非伝熱部４とが分割して構成されている場合には、伝熱壁３と非伝熱部４とを溶接、半田付、ロウ付、圧接、溶着、接着等によって固着してもよく、またガスケットやＯリングを用いて脱着可能に装着してもよく、流体の漏れを防止することができればその接合方法は特に限定されない。

図１および図２に示すように、乱流促進体５の基板７は、平板として示しているが、突起６を連結し、非伝熱壁１１とほぼ合致し熱交換器１に内装される形状であればよく、形状、寸法等は特に限定されない。突起６は、図１では円柱として示しているが、平板、四角柱、円錐、球体、半球体などでもよい。また、突起６は、特に軸対称形や線対象形である必要はなく、また、基板７に垂直に設置する必要もなく、通流する流体を撹拌する役割をするものであればよい。突起６と基板７とは、同じ材料である必要はなく、別々の材料から構成されていてもよく、銅、アルミニウムなどの金属またはセラミック、樹脂などの非金属から構成されていてもよい。したがって、突起６は、基板７と一体で形成される必要はなく、ねじなどの構造によって基板７に取り付けてもよい。

位置決め用突部８ａと位置決め用窪み９ａとは、基板７と非伝熱部４との間に設けられるもので、位置決め用突部８ａが位置決め用窪み９ａ内に収容される構成であればよい。なお、基板７に設けた位置決め用窪み９ａは、基板７を貫通する穴であってもよく、位置決め用窪み９ａが貫通穴の場合には、位置決め用突部８ａが基板７の面より突き出していてもよい。また、図１から図３においては、複数の突起６の間に位置決め用突部８ａと位置決め用窪み９ａとを配設している。しかしながら、位置決め用突部８ａおよび位置決め用窪み９ａを突起６の直下に配置してもよく、突起６の内部に位置決め用突部８ａおよび位置決め用窪み９ａを配置してもよい。さらに、図１から図３においては、位置決め用突部８および位置決め用窪み９をそれぞれ２つずつ設けたが、それぞれの個数および取付け位置は、特に限定されない。また、位置決め用突部８ａは、非伝熱壁１１と一体で形成される必要はなく、ねじなどの構造によって非伝熱壁１１に取り付けてもよい。

位置決め用突部８ａの断面形状は、特に円形である必要は無く、三角形、矩形などでも良い。また、特に柱状である必要もなく、錐状または任意の一部の側面が傾斜した突起形状でも良い。さらに、位置決め用窪み９ａは、位置決め用突部８ａを収容し、位置決め用突部８ａと位置決め用窪み９ａとによって、非伝熱部４上の基板７の移動を抑制できる形状・寸法のものであれば良い。なお、位置決め用突部８ａと非伝熱部４とが一体構造である必要はなく、位置決め用突部８ａを非伝熱部４に固着しても良く、また、非伝熱部４に設けた装着用の窪みに位置決め用突部８ａを装着しても良く、さらに位置決め用突部８ａと非伝熱部４とが異なる材料で構成されても良い。

通流路２内を流れる流体は、蒸留水、不凍液、油、液化二酸化炭素、アルコール、アンモニアなどの液体または空気、窒素ガスなどの気体である。

図４は、この発明の実施の形態１による熱交換器の他の例を模式的に示す断面図であり、図４（ａ）は、熱交換器の断面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ断面における断面図、図４（ｃ）は、図４（ａ）のＢ−Ｂ断面における断面図である。図５は、図４に示す熱交換器の乱流促進体の構成を示す図であり、図５（ａ）は、乱流促進体の下面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＣ−Ｃ断面におけるの断面図である。図６は、図４に示す熱交換器の非伝熱部の構成を示す図であり、図６（ａ）は、非伝熱部の上面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＤ−Ｄ断面におけるの断面図である。

図１から図３に示す熱交換器１においては、非伝熱壁１１の基板７に対向する面に位置決め用突部８ａを設け、基板７の非伝熱壁１１に対向する面に位置決め用窪み９ａを設けている。一方、図４から図６に示す熱交換器１においては、非伝熱壁１１の基板７に対向する（接する）面に位置決め用窪み９ｂを設け、基板７の非伝熱壁１１に対向する（接する）面に位置決め用突部８ｂを設けている。その他の構成及び機能は、図１から図３に示す熱交換器１と同様である。また、基板７の断面より大きな断面を持つ位置決め用突部８ｂを基板７に設けても良い。なお、基板７自身が位置決め用突部８ｂの役割を担い、この基板７自身を収容できる位置決め用窪み９ｂが非伝熱壁１１に設けられても良い。すなわち、非伝熱壁１１に乱流促進体５の基板７を収容する位置決め用窪み９ｂが設けられ、この位置決め用窪み９ｂ内に基板７を装着させても良い。

さらに、図７および図８は、この発明の実施の形態１による熱交換器の他の例を模式的に示す断面図である。図７（ａ）は、熱交換器の断面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ−Ａ断面における断面図、図７（ｃ）は、図７（ａ）のＢ−Ｂ断面における断面図であり、図７（ｄ）は、図７（ａ）のＥ−Ｅ断面における断面図である。また、図８（ａ）は、熱交換器の断面図、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＡ−Ａ断面における断面図、図８（ｃ）は、図８（ａ）のＢ−Ｂ断面における断面図である。

図１から図３に示す熱交換器１においては、非伝熱壁１１の基板７に対向する面に位置決め用突部８ａを設け、基板７の非伝熱壁１１に対向する面に位置決め用窪み９ａを設けている。一方、図７に示す熱交換器においては、側壁１２の基板７に対向する（接する）面に位置決め用突部８ｃを設け、基板７の側壁１２に対向する（接する）面に位置決め用窪み９ｃを設けている。その他の構成及び機能は、図１から図３に示す熱交換器１と同様である。

図７に示す熱交換器１においては、四角柱の位置決め用突部８ｃは、側壁１２の基板７に対向する面に垂直に設けられている。また、四角柱の位置決め用窪み９ｃは、基板７の側壁１２に対向する面に垂直に窪んで設けられている。非伝熱壁１１の位置決め用突部８ｃは、基板７の位置決め用窪み９ｃに収納され、熱交換器１内で乱流促進体５の位置を決めている。

図８に示す熱交換器１においては、四角柱または三角注の位置決め用突部８ｄ，８ｅ，８ｆが、非伝熱壁１１の基板７と接する面に設けられている点は、図１から図３に示す熱交換器１と同様である。しかしながら、板状の基板７が４つに分割して構成されており、複数の分割された基板７の間に位置決め突起８ｄ，８ｅ，８ｆが配置されており、基板７と側壁１２との間に突起８ｇが配置されている点が異なっている。その他の構成及び機能は、図１から図３に示す熱交換器１と同様である。

実施の形態２。
図９は、この発明の実施の形態２による熱交換器を模式的に示す断面図であり、図９（ａ）は、伝熱壁と非伝熱部とを接合する前の熱交換器の断面図であり、図９（ｂ）は、伝熱壁と非伝熱部とを接合した後の熱交換器の断面図である。

この実施の形態２の熱交換器１においては、図９（ａ）に示すように、基板７の下面から突起６の先端までの高さ（乱流促進体５の高さ）を非伝熱部４の非伝熱壁１１上面から側壁１２の上面までの高さ（非伝熱部４の内部高さ）以上となるように構成している。その他の構成および機能は、実施の形態１の図１から図３に示す熱交換器１と同様である。ここで、乱流促進体５の高さは、製造の際の寸法公差として非伝熱部４の内部高さにプラス公差を付加したものに相当する。なお、乱流促進体５の高さが非伝熱部４の内部高さより大きな余剰部分は、乱流促進体５（主に突起６）の弾性変形または塑性変形（潰れる）によって吸収される。

この実施の形態２における熱交換器１においては、乱流促進体５の高さを非伝熱部４の内部高さ以上にしているので、伝熱壁３と非伝熱部４とを接合した後は、突起６の先端が伝熱壁３の下面に押付けられ、基板７の下面（非伝熱壁１１に接する面）に隙間が形成されない。したがって、突起６の周りで生じる流体撹拌効果が十分伝熱壁３に作用し、乱流促進体５の高さを非伝熱部４の内部高さ未満とする場合よりも伝熱壁３の熱交換特性を向上させることができる。また、基板７と非伝熱壁１１との間に隙間が形成されないので、該隙間を通流するバイパス流が生じず、熱交換器１に流入した流体が伝熱壁３と接する通流路２内を通流することができ、バイパス流による熱交換特性の低下を抑制することができる。さらに、熱交換器１を構成する各構成部材の平面度を含む寸法公差および組立のバラツキによって生じる熱交換器１の熱特性および流動特性の個体間におけるバラツキを抑制することもできる。

実施の形態３．
図１０は、この発明の実施の形態３による熱交換器を模式的に示す断面図であり、図１０（ａ）は、伝熱部と非伝熱部とを接合する前の熱交換器の断面図であり、図１０（ｂ）は、伝熱壁と非伝熱部とを接合した後の熱交換器の断面図である。

実施の形態１による熱交換器１においては、基板７は平板状であった。実施の形態３による熱交換器１においては、基板７は上面が凸となるように反った形状であり、伝熱壁３と非伝熱部４とを接合した後は、図１０（ｂ）に示すように、乱流促進体５の突起６の先端が伝熱壁３の下面に押付けられている。また、この実施の形態３に示す熱交換器１においては、実施の形態１に示す熱交換器１および実施の形態２に示す熱交換器１とは異なり、基板７は非伝熱壁１１に接着されず、若干上下方向に移動できる構成になっている。

図１０（ａ）において、基板７は上が凸のアーチ状に反った形状であり、この基板７の反りの力によって、伝熱部３と非伝熱部４とを接合した後は、突起６の先端と伝熱壁３の下面とが接するように構成されている。なお、図１０（ａ）では、基板７は上に凸の反り形状として示しているが、下に凸の反り形状でもよい。また、基板７の縦横長さの比が１でない方が、製造の際に自然に反りを発生させることができるので好ましい。

図１０に示す熱交換器１においては、基板７が反っているので、伝熱壁３と非伝熱部４とを接合した後は、突起６の先端が伝熱壁３の下面に押付けられ接するとともに、基板７の下面（非伝熱壁１１に接する面）に隙間が形成されない。したがって、実施の形態２と同様、突起６の周りで生じる流体撹拌効果が十分伝熱壁３に作用し、伝熱壁３の熱交換特性を向上させることができる。また、熱交換器１を構成する各構成部材の平面度を含む寸法公差および組立のバラツキによって生じる熱交換器１の熱特性および流動特性の個体間におけるバラツキを抑制することもできる。

図１１は、この発明の実施の形態３による熱交換器を他の例を模式的に示す断面図であり、図１２は、図１１に示す熱交換器の非伝熱部を構成に示す図である。図１１（ａ）は、伝熱部と非伝熱部とを接合する前の熱交換器の断面図であり、図１１（ｂ）は、伝熱壁と非伝熱部とを接合した後の熱交換器の断面図である。図１２（ａ）は、非伝熱部の上面図であり、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のＤ−Ｄ断面におけるの断面図である。

図１１および図１２に示す熱交換器１は、基板７の角部が接する非伝熱部４に押付部１０（傾斜面）を設けたものであり、基板７の角部と押付部１０の傾斜面が接することによって上方への反発力が発生し、突起６の先端が伝熱壁３に押付けられる。そのため、伝熱壁３と非伝熱部４とを接合した後は、突起６の先端が伝熱壁３の下面に押付けられ接するとともに、基板７の下面に隙間が形成されない。したがって、実施の形態２と同様の効果を得ることができる。なお、図１１では、押付部１０を傾斜面として示したが、凸曲面や凹曲面であってもよい。また、押付部１０の位置は、非伝熱部４の角部に限定されるものではなく、通流方向に連続的に設けてもよく、断続的に設けてもよい。また、基板７と押付け部１０が接触する基板７の角部も、傾斜面や凸曲面や凹曲面であってもよい。

また、位置決め用突部８ａと位置決め用窪み９ａとの接する面の少なくとも一方をテーパー面としても、伝熱壁３方向への反発力が発生し、同様の効果がある。例えば、位置決め用突部８ａおよび位置決め用窪み９ａが円錐形状である組合せや、位置決め用突部８ａが円柱形状であり位置決め用窪み９ａが円錐形状である組合せや、位置決め用突部８ａが矩形断面形状であり位置決め用窪み９ａが三角断面形状である組合せなどである。

また、図１３は、この発明の実施の形態３による熱交換器のさらに他の例を模式的に示す断面図である。図１３（ａ）は、伝熱壁と非伝熱部とを接合する前の熱交換器の断面図であり、図１３（ｂ）は、伝熱壁と非伝熱部とを接合した後の熱交換器の断面図である。
図１３に示す熱交換器は、基板７と非伝熱部４との間に弾性体１３を装着したものであり、弾性体１３の弾性力により、突起６の先端を伝熱壁３の下面に押付ける構成としたものである。そのため、伝熱壁３と非伝熱部４とを接合した後は、少なくとも突起６の先端が伝熱壁３と接するとともに、基板７の下面に隙間が形成されない。したがって、図１０に示す熱交換器と同様の効果を得ることができる。

弾性体１３としては、板バネやコイルバネのようなバネ構造物、ゴムシートやゴム粒子などのゴム弾性体、弾性力が持続する接着剤、接着剤にゴム粒子などを混入したものなど弾性変形し、基板７および突起６を伝熱壁３方向へ押付けるものであればよく、材料、形状、寸法等は特に限定されない。なお、後述の図１４に示すように弾性体を収容する弾性体収容窪みや、弾性体１３の位置を固定する突部とこの突部を収納する窪みとを設ける方が好ましい。このようにすることによって、熱交換器１に乱流促進体５および弾性体１３を取付ける際の作業性が向上する。

以上のように、この発明の実施の形態３に示す熱交換器１は、乱流促進体５の突起６の先端が伝熱壁３に押付けられる押付手段を有することによって、図１０に示す熱交換器１と同様の効果が得られる。また、基板７と非伝熱部４との間に弾性体１３を装着した熱交換器１は、実施の形態２に示す熱交換器１よりも伝熱壁３と非伝熱部４とを接合する際に生じる反発力が小さく、調整し易いので、さらに組立が容易になる。なお、実施の形態２および実施の形態３に示すように、伝熱壁３と乱流促進体５の突起６とが確実に接するまたは押付けられる構成である方が、外部から伝わる振動による伝熱壁３と突起６との衝突が抑制され、伝熱壁３および突起６の先端の損傷を抑制することができる。

また、図１０から図１３に示す熱交換器１には位置決め用突部８ａおよび位置決め用窪み９ａが設けられているが、当然のことながら、これら位置決め用突部８ａおよび位置決め用窪み９ａがなくても乱流促進体５の突起６の先端を伝熱壁３に押付けることは可能である。

実施の形態４．
図１４は、この発明の実施の形態４による熱交換器の構成を模式的に示す断面図であり、図１４（ａ）は、この発明の実施の形態４による熱交換器の断面図、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のＡ−Ａ断面における断面図、図１４（ｃ）は、図１４（ａ）のＢ−Ｂ断面における断面図である。図１５は、図１４に示す熱交換器の乱流促進体の構成を示す図であり、図１５（ａ）は、乱流促進体の下面図であり、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）のＣ−Ｃ断面におけるの断面図である。図１６は、図１４に示す熱交換器の非伝熱部の構成を示す図であり、図１６（ａ）は、非伝熱部の上面図であり、図１６（ｂ）は、図１６（ａ）のＤ−Ｄ断面におけるの断面図である。

実施の形態４による熱交換器１は、非伝熱壁１１の上面であって、基板７の上流側に流体の流れ方向に垂直に板状の堰１５を設けている。この堰１５の上面と基板７の上面とは、ほぼ同じ高さにある。また、基板７の下面に弾性体１３を収容する弾性体収容窪み１４を設けている。この弾性体収容窪み１４によって、弾性体１３の位置が固定され、弾性体１３を取付ける際の作業性が向上する。この実施の形態４に示す熱交換器１においては、弾性体収容窪み１４は、基板７の下面に設けるとしたが、非伝熱壁１１の上面（基板７と対向する面）に設けてもよいし、基板７の下面と非伝熱壁１１の上面との両方に設けてもよい。基板７の下面と非伝熱壁１１の上面との両方に弾性体収容窪み１４を設けることによって、それぞれの弾性体収容窪み１４と弾性体１３とで乱流促進体５の位置が規定されるので、流体の流れ方向への乱流促進体５の移動を抑制できる上に、流体の流れ方向と直交する方向（熱交換器１の幅方向）への乱流促進体５の移動も抑制することもできる。そのため、乱流促進体５が装着された高熱伝達特性を示す領域をより確実に規定することができる。また、乱流促進体５が所望の位置から外れて、熱交換器１の通流特性を悪化する（圧力損失を増加する）ことも抑制することができる。

また、図１４から図１６に示すように、実施の形態４による熱交換器１は、乱流促進体５と非伝熱部４との間に生じる隙間を通流するバイパス流の流入部（乱流促進体５上流側）に堰１５を設け、バイパス流が発生し難い構成になっているので、熱交換器１に流入した流体が伝熱壁３と接する通流路２内を通流することができ、バイパス流による熱交換特性の低下を抑制することができる。さらに、熱交換器１の熱特性および流動特性の個体間のバラツキを抑制することもできる。なお、図１４から図１６に示す熱交換器１では、乱流促進体５の上流側に堰１５を設けた構成としているが、乱流促進体５と非伝熱部４との間に生じる隙間を通流するバイパス流を抑制することができればよく、乱流促進体５の下流側または基板７直下に堰１５を設けてもよく、複数の乱流促進体５を装着した場合には、乱流促進体５の基板７の間に堰１５を設けてもよい。さらに、位置決め用突部８ａおよび位置決め用窪み９ａの役割を共有化し、乱流促進体５と非伝熱壁１１との間に堰１５を設け、バイパス流を抑制するとともに乱流促進体５の位置決めを行なってもよい。なお、図１４から図１６に示す熱交換器１では、堰１５の側壁１２と平行な断面を長方形としているが、三角形または台形などでもよく、上記乱流促進体５と非伝熱部４との間に生じる隙間を遮る構成のものであればよい。なお、堰１５の流体が流入する面を曲面にしたり、堰1５の断面を三角形または台形として流体が流入する面を傾斜面にしたりした方が、通流に伴う圧力損失が小さくなるので好ましい。

図１７は、この発明の実施の形態４による熱交換器の他の例を模式的に示す断面図であり、図１７（ａ）は、この発明の実施の形態４による熱交換器の断面図、図１７（ｂ）は、図１７（ａ）のＡ−Ａ断面における断面図、図１７（ｃ）は、図１７（ａ）のＢ−Ｂ断面における断面図である。図１８は、図１７に示す熱交換器の乱流促進体の構成を示す図であり、図１８（ａ）は、乱流促進体の下面図であり、図１８（ｂ）は、図１８（ａ）のＣ−Ｃ断面におけるの断面図である。図１９は、図１８に示す熱交換器の非伝熱部の構成を示す図であり、図１９（ａ）は、非伝熱部の上面図であり、図１９（ｂ）は、図１９（ａ）のＤ−Ｄ断面におけるの断面図である。

図１７から図１９に示す熱交換器１においては、非伝熱壁１１の上面に乱流促進体５の基板７を収容する基板収容窪み１６を設けて形成したものである。非伝熱壁１１の上面と基板７の上面とは、ほぼ同じ高さにある。このようにすることにより、基板７と非伝熱壁１１との間の隙間を流れるバイパス流が抑制され、熱交換特性の低下を抑制することができる。さらに、基板７による通流路２における段差がなくなるので、圧力損失が小さくなるという効果もある。なお、特に実施の形態３に示したように、乱流促進体５を伝熱壁３に押付ける場合には、該隙間ができ易いことから、この実施の形態４に示す熱交換器１の熱交換特性は著しく高い。

この発明の実施の形態１による熱交換器を示す断面図である。 この発明の実施の形態１による熱交換器の乱流促進体の構成を示す図である。 この発明の実施の形態１による熱交換器の非伝熱部の構成を示す図である。 この発明の実施の形態１による熱交換器を示す断面図である。 この発明の実施の形態１による熱交換器の乱流促進体の構成を示す図である。 この発明の実施の形態１による熱交換器の非伝熱部の構成を示す図である。 この発明の実施の形態１による熱交換器を示す断面図である。 この発明の実施の形態１による熱交換器を示す断面図である。 この発明の実施の形態２による熱交換器を示す断面図である。 この発明の実施の形態３による熱交換器を示す断面図である。 この発明の実施の形態３による熱交換器を示す断面図である。 この発明の実施の形態３による熱交換器の非伝熱部を示す断面図である。 この発明の実施の形態３による熱交換器を示す構成図である。 この発明の実施の形態４による熱交換器を示す断面図である。 この発明の実施の形態４による熱交換器の乱流促進体の構成を示す図である。 この発明の実施の形態４による熱交換器の非伝熱部の構成を示す図である。 この発明の実施の形態４による熱交換器を示す断面図である。 この発明の実施の形態４による熱交換器の乱流促進体の構成を示す図である。 この発明の実施の形態４による熱交換器の非伝熱部の構成を示す図である。

符号の説明

１ 熱交換器、２ 通流路、３ 伝熱壁、４ 非伝熱部、５ 乱流促進体、６ 突起、７ 基板、８ａ,８ｂ,８ｃ,８ｄ,８ｅ,８ｆ 位置決め用突部、９ａ,９ｂ,９ｃ 位置決め用窪み、１０ 押付部、１１ 非伝熱壁、１２ 側壁、１３ 弾性体、１４ 弾性体収容窪み、１５ 堰、１６ 基板収容窪み。

Claims (10)

1. 発熱体からの熱を流体に伝える伝熱壁、
   前記伝熱壁に対向して設置された非伝熱壁、
   前記非伝熱壁の両端であって前記伝熱壁と前記非伝熱壁との間に設置された側壁、
   および前記非伝熱壁の上に配置される板状の基板と前記基板の上に設置された複数の突起とを有し前記伝熱壁と前記非伝熱壁との間に設置される乱流促進体を備え、
   前記伝熱壁と前記基板と前記側壁とで前記流体が流れる通流路を構成する熱交換器であって、
   前記非伝熱壁は、前記基板に対向する面に突出する位置決め用突部を有し、
   前記基板は、前記非伝熱壁に対向する面に前記位置決め用突部が収納されるように窪んだ位置決め用窪みを有することを特徴とする熱交換器。
2. 発熱体からの熱を流体に伝える伝熱壁、
   前記伝熱壁に対向して設置された非伝熱壁、
   前記非伝熱壁の両端であって前記伝熱壁と前記非伝熱壁との間に設置された側壁、
   および前記非伝熱壁の上に配置される板状の基板と前記基板の上に設置された複数の突起とを有し前記伝熱壁と前記非伝熱壁との間に設置される乱流促進体を備え、
   前記伝熱壁と前記基板と前記側壁とで前記流体が流れる通流路を構成する熱交換器であって、
   前記基板は、前記非伝熱壁に対向する面に突出する位置決め用突部を有し、
   前記非伝熱壁は、前記基板に対向する面に前記位置決め用突部が収納されるように窪んだ位置決め用窪みを有することを特徴とする熱交換器。
3. 発熱体からの熱を流体に伝える伝熱壁、
   前記伝熱壁に対向して設置された非伝熱壁、
   前記非伝熱壁の両端であって前記伝熱壁と前記非伝熱壁との間に設置された側壁、
   および前記非伝熱壁の上に配置される板状の基板と前記基板の上に設置された複数の突起とを有し前記伝熱壁と前記非伝熱壁との間に設置される乱流促進体を備え、
   前記伝熱壁と前記基板と前記側壁とで前記流体が流れる通流路を構成する熱交換器であって、
   前記側壁は、前記基板に対向する面に突出する位置決め用突部を有し、
   前記基板は、前記側壁に対向する面に前記位置決め用突部が収納されるように窪んだ位置決め用窪みを有することを特徴とする熱交換器。
4. 発熱体からの熱を流体に伝える伝熱壁、
   前記伝熱壁に対向して設置された非伝熱壁、
   前記非伝熱壁の両端であって前記伝熱壁と前記非伝熱壁との間に設置された側壁、
   および前記非伝熱壁の上に配置される板状の基板と前記基板の上に設置された複数の突起とを有し前記伝熱壁と前記非伝熱壁との間に設置される複数の乱流促進体を備え、
   前記伝熱壁と前記基板と前記側壁とで流体が流れる通流路を構成する熱交換器であって、
   前記非伝熱壁は、前記基板に対向する面に突出する位置決め用突部を有し、
   前記位置決め用突部は、前記複数の乱流促進体の間または前記側壁と乱流促進体との間に配置されることを特徴とする熱交換器。
5. 突起の先端を伝熱壁の下面に押付ける押付手段を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の熱交換器。
6. 押付手段は、基板の底面から突起の先端までの高さが非伝熱壁の上面から側壁の先端までの高さ以上であることを特徴とする請求項５に記載の熱交換器。
7. 押付手段は、基板の底面から突起の先端までの高さが非伝熱壁の上面から側壁の上面までの高さと略同じであって、前記基板が反った形状であることを特徴とする請求項５に記載の熱交換器。
8. 押付手段は、非伝熱壁と基板との間に設けられた弾性体であることを特徴とする請求項５に記載の熱交換器。
9. 非伝熱壁の基板に対向する面または基板の非伝熱壁に対向する面の少なくとも一方に弾性体を装着する弾性体収容窪みを設けたことを特徴とする請求項８記載の熱交換器。
10. 非伝熱壁は、基板に対向する面上に流体の流れ方向に垂直に堰を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の熱交換器。
    

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