JP2007232305A - Heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱交換器に関するものであり、特に、内部に流路を有する熱交換器に関するものである。 The present invention relates to a heat exchanger, and more particularly to a heat exchanger having a flow path therein.
従来より、パーソナルコンピュータのＣＰＵを冷却するためのヒートシンクなど、内部に形成された流路に流体を流通させることにより、外部の熱と流路の内部の熱とを交換する熱交換器が知られている。例えば、特許文献１には、アルミニウムの押出形材からなるヒートシンクと、このヒートシンクと対向配置され合成樹脂を主成分とする成型材料により形成されたケースとを備える電子部品冷却装置が開示されている。
Conventionally, a heat exchanger such as a heat sink for cooling a CPU of a personal computer is known that exchanges heat between the outside heat and the inside of the flow path by circulating a fluid through the flow path formed inside. ing. For example,
しかしながら、従来の熱交換器では、熱交換器を構成する部材が異なる材料で異なる方法により形成されているため、例えば長さ方向に長くするなど、形状を適宜変更することが困難であった。 However, in the conventional heat exchanger, since the members constituting the heat exchanger are formed of different materials and by different methods, it is difficult to change the shape as appropriate, for example, by increasing the length in the length direction.
そこで、本願発明は、上述したような課題を解消するためになされたものであり、形状を適宜自由に設定することができる熱交換器を提供することを目的とする。 Then, this invention is made | formed in order to solve the above subjects, and it aims at providing the heat exchanger which can set a shape freely freely.
上述したような課題を解決するために、本発明に係る熱交換器は、熱媒体である流体を流通させる流路を内部に少なくとも１つ有し、熱媒の熱と外部との間で熱交換する熱交換器であって、押出形材によって形成された第１の部材と、この第１の部材と組み合わされ流路を形成する第２の部材とからなり、流路は、互いに組み合わされた第１の部材と第２の部材間に形成され、第１の部材と第２の部材とは、押出方向と直交する幅方向の両端で互いに結合されることを特徴とする。この熱交換器によれば、押出形材からなる２つの部材により内部に流路を有する熱交換器を形成することができる。これにより流路の断面形状も容易に設計でき最適な断面形状にすることができる。また、両端の結合部分をインローを付けて嵌め合わせれば精度の高い流路形状を形成できる。 In order to solve the above-described problems, the heat exchanger according to the present invention has at least one flow path for flowing a fluid as a heat medium inside, and heat is generated between the heat of the heat medium and the outside. A heat exchanger to be exchanged, comprising a first member formed by an extruded profile and a second member that is combined with the first member to form a flow path, and the flow paths are combined with each other. The first member and the second member are formed between the first member and the second member, and the first member and the second member are coupled to each other at both ends in the width direction orthogonal to the extrusion direction. According to this heat exchanger, it is possible to form a heat exchanger having a flow path inside by two members made of extruded shape members. As a result, the cross-sectional shape of the flow path can be easily designed and the optimum cross-sectional shape can be obtained. In addition, a highly accurate flow path shape can be formed by fitting the connecting portions at both ends with inlays.
上記熱交換器において、第１の部材および第２の部材の少なくとも流路側面は、防食表面処理が施されているようにしてもよい。したがって、流路に液体を流通させ、その液体に対して熱交換を行うことができる。これにより、液体を熱媒体とする場合であっても、特殊な防食液を用いずとも水道水、工業用水や地下水も利用可能となり、熱媒体を循環式のクローズされた利用以外の熱媒体が循環しない開放された方式で利用される場合にも容易に利用することができる。 In the above heat exchanger, at least the flow path side surfaces of the first member and the second member may be subjected to anticorrosion surface treatment. Therefore, the liquid can be circulated through the flow path, and heat exchange can be performed on the liquid. As a result, even when a liquid is used as a heat medium, tap water, industrial water, and groundwater can be used without using a special anticorrosive solution. Even when used in an open system that does not circulate, it can be used easily.
上記熱交換器において、第１の部材および第２の部材は、幅方向の中間に間隔維持部を有するようにしてもよい。これにより、外力が加わっても第１の部材と第２の部材との間隔を所定の値にすることができ適正な流路形状が維持できる。 In the heat exchanger, the first member and the second member may have an interval maintaining portion in the middle in the width direction. Thereby, even if external force is added, the space | interval of a 1st member and a 2nd member can be made into a predetermined value, and an appropriate flow-path shape can be maintained.
上記熱交換器において、互いに係合する第１の部材と第２の部材に形成し、この係合部が間隔維持部を兼ねるようにしてもよい。第１の部材または第２の部材の間隔維持部と互いに係合する係合部を有するようにしてもよい。これにより、第１の部材と第２の部材との間隔は、所定の値に維持され熱媒体である流体による内圧や外圧により流路が変形することがなく、隣接する流路間で流体がリークすることがなく所定の熱交換効率が得られる。このために第１の部材または第２の部材の強度は低くて済み、強度維持のために肉厚を増加させる等の必要がなく、材料の節約、重量の軽減、熱効率の向上が図れる。 In the heat exchanger, the first member and the second member that are engaged with each other may be formed, and the engaging portion may also serve as the interval maintaining portion. You may make it have an engaging part mutually engaged with the space | interval maintenance part of a 1st member or a 2nd member. As a result, the distance between the first member and the second member is maintained at a predetermined value, and the flow path is not deformed by the internal pressure or the external pressure due to the fluid as the heat medium, and the fluid flows between the adjacent flow paths. A predetermined heat exchange efficiency can be obtained without leakage. For this reason, the strength of the first member or the second member may be low, and there is no need to increase the thickness in order to maintain the strength, and material saving, weight reduction, and improvement in thermal efficiency can be achieved.
上記熱交換器において、第１の部材と第２の部材の幅方向の両端は、かしめ、摩擦攪拌接合、溶融溶接、ろう付けおよび接着のうち少なくとも何れか１つにより互い固定されるようにしてもよい。これにより、第１の部材と第２の部材とはより確実に固定される。 In the above heat exchanger, both ends of the first member and the second member in the width direction are fixed to each other by at least one of caulking, friction stir welding, fusion welding, brazing, and adhesion. Also good. Thereby, the 1st member and the 2nd member are fixed more certainly.
上記熱交換器において、第１の部材および第２の部材は、押出方向に沿った縁部に形成され互いに係合する係合部により結合されるようにしてもよい。これにより、第１の部材と第２の部材とを組み立てる際に位置決めが容易となる。 In the heat exchanger, the first member and the second member may be coupled by an engaging portion that is formed at an edge portion along the extrusion direction and engages with each other. Thereby, positioning becomes easy when the first member and the second member are assembled.
上記熱交換器において、第１の部材および第２の部材は、アルミニウム合金により形成されるようにしてもよい。これにより、確立された押し出し技術により形成することができる。 In the heat exchanger, the first member and the second member may be made of an aluminum alloy. Thereby, it can form by the established extrusion technique.
上記熱交換器において、第１の部材および第２の部材の少なくとも一方は、流路を構成する面と反対側の面に少なくとも１つのフィンを備えるようにしてもよい。これにより、熱交換器の表面に液体または気体が接して熱交換を行う目的に利用する場合は表面積が増大し熱交換効率が向上する。 In the heat exchanger, at least one of the first member and the second member may include at least one fin on a surface opposite to a surface constituting the flow path. Thereby, when using for the purpose of heat-exchange by contacting a liquid or gas on the surface of a heat exchanger, a surface area increases and heat-exchange efficiency improves.
上記熱交換器において、熱媒体は飲料用の液体からなり、第１の部材と第２の部材との外部には、熱媒体の加熱源または冷却源が配設されるようにしてもよい。これにより、流路を流通する飲料用の液体が加熱または冷却される。 In the heat exchanger, the heat medium may be made of a liquid for beverage, and a heat source or a heat source for the heat medium may be disposed outside the first member and the second member. Thereby, the liquid for drinks which distribute | circulates a flow path is heated or cooled.
上記熱交換器において、第１の部材および第２の部材の少なくとも一方は、流路を構成する面と反対側の面に平面が形成されるようにしてもよい。これにより、パネル化したり、平面を有する部材を密着して固定することができる。 In the heat exchanger, at least one of the first member and the second member may be formed with a flat surface on a surface opposite to a surface constituting the flow path. Thereby, it can panel-form and the member which has a plane can be stuck and fixed.
上記熱交換器において、第１の部材と第２の部材の端部には、ヘッダが形成され、このヘッダは、熱媒体を各流路で同一方向に流通させる、隣接する流路と反対方向に熱媒体を流通させる、または、隣接する流路群と反対方向に熱媒体を流通させるようにしてもよい。これにより、熱媒体を複数の流路に流通させることができる。 In the above heat exchanger, headers are formed at the end portions of the first member and the second member, and the headers flow in the same direction in the respective flow paths in opposite directions to the adjacent flow paths. You may make it distribute | circulate a heat medium to a flow path in the opposite direction to an adjacent flow path group. Thereby, a heat medium can be distribute | circulated to a some flow path.
上記熱交換器において、流路は、幅方向の断面が略クランク状の形状を有するようにしてもよい。これにより、よどみ点が少なくなる。 In the heat exchanger, the flow path may have a substantially crank-shaped cross section in the width direction. This reduces stagnation points.
本発明によれば、第１の部材と第２の部材とが押出形材から構成されるので、長さ方向の寸法を適宜自由に設定することができる。また、流路を有する熱交換器を第１の部材と第２の部材という２つの部材を互いに組み合わせることによって形成するので、１つの部材よりも容易に形成することができる。これにより、流路の断面形状も容易に設計でき最適な断面形状にすることができる。また、両端の結合部分をインローを付けて嵌め合わせれば精度の高い流路形状を形成できる。 According to the present invention, since the first member and the second member are made of the extruded profile, the dimension in the length direction can be freely set as appropriate. Further, since the heat exchanger having the flow path is formed by combining two members, the first member and the second member, it can be formed more easily than a single member. Thereby, the cross-sectional shape of the flow path can be easily designed, and the optimum cross-sectional shape can be obtained. In addition, a highly accurate flow path shape can be formed by fitting the connecting portions at both ends with inlays.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
［第１の実施の形態］
（熱交換器）
本実施の形態に係る熱交換器１０は、図１（ａ），（ｂ）に示すように、全体として略直方体の形状を有する３枚のプレート２０と、このプレート２０の両端部に設けられたヘッダ３０とから構成される。なお、本実施の形態では、プレート２０を３枚設けるようにしたが、プレート２０の数量はこれに限定されず、適宜自由に設定することができる。
[First Embodiment]
(Heat exchanger)
As shown in FIGS. 1A and 1B, the
プレート２０は、図１（ｂ）の拡大断面図である図２に示すように、全体として略直方体の形状を有し、プレート本体２１０と、このプレート本体２１０の上部に配設された蓋部材２２０とを備える。これらは、ＪＩＳ規格Ｈ４１００の６０６３アルミニウム合金等のアルミニウムまたはアルミニウム合金を押出成形すると共にＴ５処理する等して構成される。
As shown in FIG. 2, which is an enlarged cross-sectional view of FIG. 1B, the
プレート本体２１０は、平面視略矩形の板の形状を有する底壁２１１と、この底壁２１１の向かい合う一対の端部から立設した側壁２１２とを備えており、底壁２１１上面には所定間隔を隔てて立設された複数の壁部材２１３が形成されている。ここで、側壁２１２上端近傍の壁部材２１３と対向する側の面には、凹部および凸部から構成される第１係合部２１４が設けられている。また、底壁２１１の幅方向の略中央部に位置する壁部材は間隔維持部２１９を構成しその上端には、幅方向に突出した第２係合部２１５が形成されている。なお、便宜上、側壁２１２の長手方向を長さ方向、壁部材２１３が並ぶ方向を幅方向、長さ方向と幅方向に垂直な方向を高さ方向という。
The
一方、蓋部材２２０は、平面視略矩形の板の形状を有する蓋本体２２１と、この蓋本体２２１下面の壁部材２１３に対向する位置に形成された複数の凹部２２２とを備える。ここで、蓋本体２２１の幅方向の両端部の近傍には、蓋本体２２１下面から下方に垂設され端部が幅方向に折れ曲がった断面略Ｌ字状の第３係合部２２３が形成されている。この第３係合部２２３の幅方向端部は、プレート２０の外部側に突出している。また、蓋本体２２１下面の幅方向の略中央部には、蓋本体２２１の下面から下方に垂設され端部が幅方向に折れ曲がった断面略Ｌ字状の第４係合部２２４が形成されている。第４係合部２２４は、プレート本体２１０の上面と蓋部材２２０の下面とを対向させたとき、第２係合部２１５と逆の方向に突出している。
On the other hand, the
このようなプレート２０は、プレート本体２１０の上部に蓋部材２２０を配設することにより、内部において壁部材２１３間ないし壁部材２１３と間隔維持部２１９間に複数の流路２０ａが形成される。流路２０ａは、略矩形の断面形状を有しており、隣り合う流路２０ａと所定距離離間し、かつ、平行に形成される。
In such a
ヘッダ３０は、図３の断面図に示すように、底板３０ａと、底板３０ａと同等の形状を有し底板３０ａに対向配置された上板３０ｂと、底板３０ａの一端部とこれに対向する上板３０ｂの一端部とを接続する側板３０ｃとを備えた断面略コの字状の形状を有する。この断面略コの字状の側面３０ｄには、端部塞板３０ｅが配設される。このようなヘッダ３０は、プレート２０と同様にアルミニウムまたはアルミニウム合金の押出形材から構成される。
As shown in the cross-sectional view of FIG. 3, the
（熱交換器の製造方法）
次に、熱交換器１０の製造方法について説明する。熱交換器１０の製造方法は、プレート２０を製造するプレート製造工程と、プレート２０同士を連結すると共にプレート２０にヘッダ３０を固定する組立工程とを主に含んでいる。
(Manufacturing method of heat exchanger)
Next, the manufacturing method of the
プレート製造工程は、まず、プレート本体２１０と蓋部材２２０とを用意することから始まる。プレート本体２１０は、図４に示すように、所定の金型を使用して、基部４０１と、基部４０１の両端から立設した側部４０２と、基部４０１の上面から立設した複数のフィン部４０３とを有する金属製の押出形材４００を作製する。この押出形材４００の側部４０２の上端近傍には凹部および凸部から構成される切り欠き部４０４が形成されている。また、基部４０１の幅方向の略中央部に位置するフィン部４０３の上端には、幅方向に突出した突出部４０５も形成されている。
The plate manufacturing process starts by preparing the plate
次いで、押出形材４００を所定の切断面ａで切断することによって、図５に示すように、底壁２１１（基部４０１の一部）と、一対の側壁２１２（側部４０２の一部）と、複数の壁部材２１３（フィン部４０３の一部）と、第１係合部２１４（切り欠き部４０４）と、第２係合部２１５（突出部４０５）とを備えるプレート本体２１０を作製することができる。
Next, by cutting the extruded
蓋部材２２０は、上述したプレート本体２１０の場合と同様、所定の金型を使用して押し出し形材を作製し、これを所定の切断面で切断することによって、蓋本体２２１と、凹部２２２と、第３係合部２２３と、第４係合部２２４とを備える蓋部材２２０を作製することができる。
As in the case of the plate
このように、プレート本体２１０および蓋部材２２０は、押し出し技術として確立された製造方法により形成された押出形材から構成されるので、高精度で形成される。
As described above, the
ここで、プレート本体２１０および蓋部材２２０には、防食表面処理として陽極酸化皮膜処理、化成処理、めっき、塗装、真空蒸着または乾式めっき等の表面処理を行うようにしてもよい。特に本実施の形態では、プレート２０がプレート本体２１０と蓋部材２２０という２つの部材から構成されるので、一体形成されているプレートでは困難であった流路内面に対する陽極酸化皮膜処理を行うことができる。これにより、プレート２０内部を流通させる熱媒体を、従来用いてた純水や防錆液などの特定の材質のみならず、例えば、水道水や飲料の液体など各種流体を適宜自由に用いることができる。また、耐腐食性や耐摩耗性を向上させることができる。これにより液体を熱媒体とする場合であっても、特殊な防食液を用いずとも水道水、工業用水、地下水、飲料なども利用可能となり、熱媒体を循環式のクローズされた利用以外の熱媒体が循環しない開放された方式で利用される場合にも容易に利用できる。これにより用途が広がる。
Here, the plate
プレート本体２１０と蓋部材２２０とが作製されると、蓋部材２２０をプレート本体２１０の上部に沿ってスライドさせる、または、プレート本体２１０の上方から蓋部材２２０をプレート本体２１０に嵌め込むことにより、図２（ｂ）に示すように、プレート本体２１０と蓋部材２２０とを組み合わせる。このとき、プレート本体２１０の第１係合部２１４と蓋部材２１２の第３係合部２２３とは、第１係合部２１４の凸部が第３係合部２２３と蓋本体２２１とで構成される凹部に嵌合することにより、互いに掛合する。また、プレート本体２１０の第２係合部２１５と蓋部材２１２の第４係合部２２４とは、第２係合部２１５の端部が第４係合部の端部と蓋本体２２１とで構成される凹部に嵌合することにより、互いに掛合する。
When the plate
このように、プレート本体２１０の端部に設けられた第１係合部２１４と、蓋部材２２０の端部に設けられた第３係合部２２３とを係合させることによりプレート２０を組み立てるので、プレート本体２１０と蓋部材２２０の位置決めを容易に行うことができる。
Thus, the
プレート本体２１０と蓋部材２２０とが組み合わされると、側壁２１２の上部と側壁２１２に接触している蓋部材２２０の端部とを接合する。この接合は、溶融溶接、摩擦攪拌接合、接着剤によるもの、機械的カシメ、ろう付けなどにより行うことができる。これにより、プレート本体２１０と蓋部材２２０とをより確実に固定することができる。
When the plate
以上の工程により、内部に断面略矩形の流路２０ａが幅方向に複数形成されたプレート２０が作製される。このプレート２０は、長さ方向の端部において、流路２０ａが露出した状態となっている。
Through the above steps, the
なお、プレート２０は、連接するようにしてもよい。この場合、図２（ｃ）に示すように、プレート２０を幅方向に隣接させ、隣り合うプレート本体２１０の側壁２１２を接合することにより行うことができる。この接合も、溶融溶接、摩擦攪拌接合、ろう付け、接着剤による接合、機械的カシメ等の各種接合方法により行うことができる。また、図２（ｄ）に示すように、プレート同士の端部にオス・メスの嵌合部２５０，２５１を形成して互いに嵌め合わせて連結させてもよい。このとき、嵌合部２５０．２５１の端部は、面取りをするようにしてもよい。これにより、プレート２０同士をより容易に連結させることができる。
Note that the
このような場合、ヘッダ３０は、プレート２０の数量に応じて、連設したり、連接したプレート２０の大きさに合わせた形状に形成したりする。プレート２０とヘッダの接合は、溶接、ろう付け、摩擦攪拌接合などにより行うことができる。プレート２０の表面は平面に形成されているので、平面からなる大面積の熱交換器１０を作製することができる。
In such a case, the
次に、組立工程は、まず、プレート２０とヘッダ３０とを用意することから始まる。ここで、プレート２０は上述したプレート製造工程により製造される。一方、ヘッダ３０は、上述したプレート本体２１０や蓋部材２２０の場合と同様、所定の金型を使用して押し出し形材を作製し、これを所定の切断面で切断することによって、底板３０ａと、上板３０ｂと、側板３０ｃとを備えるヘッダ３０を作製することができる。
Next, the assembly process starts from preparing the
プレート２０とヘッダ３０とが作製されると、プレート２０の流路２０ａが露出した側の端部と、ヘッダ３０の側板３０ｃと対向する側部、すなわち底板３０ａおよび上板３０ｂの側板３０ｃと接続されていない側の端部とを対向させる。そして、図６に示すように、プレート２０の端部をヘッダ３０で挟む、すなわち底板３０ａと上板３０ｂの端部によりプレート２０のプレート本体２１０と蓋部材２２０の端部を挾ませる。このとき、図６に示すように、ヘッダ３０の断面略コの字状の側面３０ｄは、外部に露出した状態となっている。
When the
なお、ヘッダ３０には、必要に応じて、図７に示すように、熱交換器全体に対し熱媒体となる流体の流れる方向を制御する仕切り板３０ｆが溶接Ｗにより取り付けられている。この仕切り板３０ｆが取り付けられる箇所においては、底板３０ａと上板３０ｂにスリット３０Ｙを形成し、このスリット３０Ｙに仕切り板３０ｆを差し込んで溶接Ｗを施すことにより、仕切り板３０ｆが固定される。また、３０Ｘは、熱媒体となる流体の出口または入口であり、後述する熱交換器全体に対する流体の始点部と終点部に形成される。また、溶接の代わりに、ろう付け、接着、摩擦攪拌接合等により仕切り板３０ｆを固定するようにしてもよい。
In addition, as shown in FIG. 7, the
プレート２０をヘッダ３０に挟むと共に、図８に示すように、側面３０ｄに端部塞板３０ｅを配設し、プレート２０とヘッダ３０間およびヘッダ３０と端部塞板３０ｅ間を接合する。この接合は、例えば、溶接、ろう付け、接着、摩擦攪拌接合等の各種接合方法により行うことができる。これにより、図１に示すように、側面３０ｄが端部塞板３０ｅにより被覆される。このような方法によって、ヘッダ３０をプレート２０の長さ方向の両端部に固定することにより、熱交換器１０が作製される。
While sandwiching the
このように作成された熱交換器１０の流路２０ａに、加熱または冷却した気体または流体からなる熱媒体を流通させることにより、熱媒体と熱交換器１０外部との間で熱交換を行うことができる。
Heat exchange is performed between the heat medium and the outside of the
本実施の形態によれば、熱交換器１０を構成するプレート２０を押出形材から形成することにより、形状、特に長さ方向の寸法を適宜自由に設定することができ、特に確立された押出成形技術により高い精度にて製造できる。また、プレート２０をそれぞれ押出形材からなるプレート本体２１０と蓋部材２２０という２つの部材から構成することにより、容易に形成することができる。
According to the present embodiment, by forming the
また、本実施の形態では、プレート本体２１０の側壁２１２に第１係合部２１４を、蓋部材２２０の端部に第３係合部２２３をそれぞれ形成し、これらを掛合させている。これにより、プレート本体２１０と蓋部材２２０とをより強固に接合することができる。
また、本実施の形態では、間隔維持部２１９を設けることにより、プレート本体２１０と蓋部材２２０との間隔を所定の値に維持することができる。また、流路２０ａの形状も所定の形状とすることができる。すなわちプレート２０の中間にある間隔維持部２１９の厚さを調整することにより、壁部材２１３の板厚を薄くしても外部からの外力によって壁部材が変形することなく流路２０ａの形状が維持できるので、壁部材の板厚を薄くしてプレート２０全体の重量軽減を図ることができる。
In the present embodiment, the first engaging
In the present embodiment, by providing the
さらに、本実施の形態にように、間隔維持部２１９の先端の第２係合部２１５と蓋部材２２０に形成した第４係合部２２４が互いに係合されることにより、熱媒体により生じる内圧によってプレート本体２１０と蓋部材２２０の間隔が広がるのを防げるので、流路２０ａの形状を維持することができる。このため、プレート本体２１０または蓋部材２２０の板厚を薄くしてもプレート２０に変形が生じることがなく、熱媒体が隣接する流路２０ａに漏れるのを防ぐことができるので、所定の熱効率を維持することができる。
Furthermore, as in the present embodiment, the
（液冷システム）
次に、上述した熱交換器１０の使用例について説明する。熱交換器１０は、図９（ａ）に示すような、コンピュータ内部に配設されたＣＰＵを冷却する液冷システム１に適用することができる。この液冷システム１は、発熱体であるＣＰＵを表面に固定した熱交換器１０と、熱媒体が輸送する熱を外部に放出するラジエータ１０１と、熱媒体を循環させるマイクロポンプ１０２と、温度変化による熱媒体の膨張や収縮を吸収するリザーブタンク１０３と、これらを接続するパイプ１０４とを主に備えている。ここで、熱媒体としては、例えば、エチレングリコール系の不凍液が使用される。
(Liquid cooling system)
Next, the usage example of the
（液冷システムの動作）
次に、液冷システム１の動作について説明する。まず、液冷システム１が導入されたコンピュータの電源がＯＮにされると、熱交換器１０の上面または下面に配設されたＣＰＵが作動し、発熱し始める。そして、ＣＰＵの熱は、熱交換器１０に伝達する。
(Operation of liquid cooling system)
Next, the operation of the
一方、コンピュータの電源のＯＮに連動して、マイクロポンプ１０２が作動する。すると、熱媒体は、マイクロポンプ１０２から熱交換器１０のヘッダ３０の供給口３０Ｘに送出され、プレート２０の流路２０ａを流通する。
On the other hand, the
このとき、熱媒体がプレート２０の流路２０ａ内部を流通する間に、熱媒体と熱交換器１０のプレート２０との間で熱交換され、ＣＰＵの熱が熱媒体に伝達し、熱媒体は受熱する。プレート２０で受熱した熱媒体は、ヘッダ３０の排出口３０Ｘより排出され、パイプ１０４を経由してラジエータ１０１に供給され、ラジエータ１０１において熱媒体の熱が放熱される。そして、温度が低下した熱媒体は、パイプ１０４を介してマイクロポンプ１０２とに流れた後、再び熱交換器１０に供給される。
At this time, while the heat medium flows through the
（放熱システム〔室内暖房システム〕）
次に、本実施の形態に係る熱交換器１０の放熱板としての使用例について説明する。放熱板の用途としては、ボイラにより加熱した水を流通させて室内暖房に利用したり、地下水を循環させて温室内を加熱したりすることなどが挙げられる。以下においては、前者の室内暖房の使用例について説明する。
(Heat dissipation system [Indoor heating system])
Next, the usage example as a heat sink of the
熱交換器１０は、例えば、図９（ｂ）に示すような室内暖房システムの放熱板に適用することができる。この室内暖房システム２は、放熱板として機能する熱交換器１０を備え、この熱交換器１０を室内に配設して熱交換器１０表面からの輻射または伝熱により室内を加熱するものである。このような室内暖房システム２は、熱交換器１０と、水等の熱媒体を加熱するボイラ１１１と、ボイラ１１１により加熱された熱媒体を貯留し温度変化による熱媒体の膨張や収縮を吸収するリザーブタンク１１２と、リザーブタンク１１２に貯留された熱媒体を熱交換器１０に送出するポンプ１１３と、これらを接続するパイプ１１４とを主に備えている。ここで、熱媒体としては、熱交換器の内面を防食処理することにより、水道水等の各種流体を適宜自由に用いることができる。
The
（放熱システム〔室内暖房システム〕の動作〕
次に、室内暖房システム２の動作について説明する。室内の暖房を行う場合、まず、ボイラ１１１およびポンプ１１３を駆動させる。すると、ボイラ１１１により加熱された熱媒体が、ボイラ１１１、リザーブタンク１１２、ポンプ１１３および熱交換器１０の順で流通する。
(Operation of heat dissipation system [room heating system])
Next, the operation of the
熱交換器１０に供給された熱媒体は、一方のヘッダ３０の供給口３０Ｘに供給され、プレート２０内部の流路２０ａを流通し、ヘッダ３０の排出口３０Ｘから排出され、ボイラ１０１に送出される。このとき、熱媒体が流路２０ａを流通する間に、熱媒体より熱交換器１０熱が伝えられ、熱交換器１０の表面から輻射または伝熱により室内に放熱されて室内の暖房に供せられる。流路２０ａで熱をプレート２０に伝達して冷却された熱媒体は、ヘッダ３０の排出口３０Ｘおよびパイプ１１４を通って、ボイラ１１１に送出され、ボイラ１１１において再加熱される。この再加熱された熱媒体は、リザーブタンク１１２，ポンプ１１３を経由して、再び熱交換器１０に供給される。なお、ボイラ１１１の設置位置を熱交換器の直前に置く設計とすることも可能である。
The heat medium supplied to the
（開放型システムとその動作）
本実施の形態に係る熱交換器１０は、上述した液冷システムや放熱システムのような閉鎖型のシステムのみならず、図９（ｃ）に示すような開放型のシステムに適用することもできる。この開放型システム３は、一例として熱源としての地下水を温室に供給して温室を加熱するものである。具体的には、開放型システム３では、地下水をパイプ１２１を介してポンプ１２２で汲み上げ、汲み上げた地下水を必要に応じてボイラ１２３により加熱し、熱交換器１０にて地下水の熱を利用（温室の場合にあっては温室内の加熱）した後、パイプ１２１により地下水を外部に排出する。このような開放型システム３の場合、熱媒体を循環させて繰り返し利用する必要がないので、液体を熱媒体として利用しようとする場合、防錆性の液体ではなく、地下水、工業用水、水道水等が利用される。このとき、流路２０ａ内に防食処理を施すことで、熱交換器としての利用が可能となる。
(Open system and its operation)
The
ここで、上述した液冷システム１，放熱システム２および開放型システム３で用いられる熱交換器１０における熱媒体の流通動作について図１０を参照して説明する。図１０に示す熱交換器１０は、３つのプレート２０が連接されており、これらの両端部には一対のヘッダ３０−１，３０−２が接続されている。このヘッダ３０は、図１０に示すように、内部に仕切り板３０ｆを備えている。この仕切り板３０ｆは、平板から構成され、仕切り板３０ｆのプレート側端３０ｆｅがプレート２０の壁部材２１３のヘッダ３０側端部２１３ｅおよび側壁２１２のヘッダ３０側端部２１２ｅとが連続して接し、かつ、平行に配設される。このような仕切り板３０ｆは、隣り合う仕切り板３０ｆと所定間隔離間して配設される。この仕切り板３０ｆは、図１０のヘッダ３０−１では左側から１つ目、３つ目・・・と１つおきに形成され、ヘッダ３０−２では左側から２つ目、４つ目、６つ目・・・と１つおきに形成される。
Here, the distribution operation of the heat medium in the
これにより、供給口３０Ｘからヘッダ３０−１を通って流路２０ａ−１に流入しヘッダ３０−２に流入した熱媒体は、ヘッダ３０−２の内壁および仕切り板３０ｆ−１により構成されるスペース３０ｇ−１の外縁に沿って向きを変え、流路２０ａ−２に流出する。このとき、両方のヘッダ３０−１，３０−２に互い違いに仕切り板３０ｆを設けられるので、流路２０ａを流通する熱媒体は、プレート２０の各流路２０ａを流通しながらヘッダ３０−１とヘッダ３０−２の間を複数回往復する。最終的に、排出口３０Ｘに連通するスペース３０ｇ−ｎに到達した熱媒体は、排出口３０Ｘから熱交換器１０外部に排出される。このように、ヘッダ３０内部に仕切り板３０ｆを設けることにより、熱媒体を多数回プレート２０の流路２０ａに流通させることができるので、熱媒体の熱を効率的にプレート２０に伝達することができる。
Thus, the heat medium that flows from the
以上説明したように、本実施の形態に係る熱交換器１０を液冷システム１，放熱システム２および開放型システム３に適用することにより、効果的に熱交換を行うことができる。
As described above, by applying the
なお、本実施の形態において、壁部材２１３の数量、壁部材２１３を形成する位置、および、隣り合う側壁２１２や壁部材２１３との間隔は適宜自由に設定することができる。これにより、流路２０ａの形状を適宜自由に設定することが可能となる。
In the present embodiment, the number of the
また、本実施の形態において、仕切り板３０ｆを設ける位置や数量は適宜自由に設定することができる。例えば、図１１に示すように、ヘッダ３０−１の隣接するプレート２０−１，２０−２の間と、ヘッダ３０−２の隣接するプレート２０−２，２０−３の間とに設けるようにしてもよい。これにより、ヘッダ３０−１内部に送出された熱媒体は、プレート２０単位で向きを変えながら流通する。具体的には、熱媒体は、プレート２０−１を通り、ヘッダ３０−２により向きを変えてプレート２０−２を通り、ヘッダ３０−１により向きを変えてプレート２０−３を通り、最終的にヘッダ３０−２の排出口３０Ｘから熱交換器１０外部に排出される。これにより、図１０の場合よりも熱媒体が熱交換器１０内部を流通する距離が短くなり流路２０ａの断面積が増えるので、熱媒体の流通量を増やすことができる。
Moreover, in this Embodiment, the position and quantity which provide the
また、図１２に示すように、仕切り板３０ｆを設けないようにしてもよい。この場合、ヘッダ３０−１内部に送出された熱媒体は、プレート２０−１〜３の各流路２０ａを同一方向に流通し、ヘッダ３０−２の排出口（図示せず）から熱交換器１０外部に排出される。これにより、熱媒体が熱交換器１０内部を流通する距離がより短くなるので、より大量の熱媒体を熱交換器１０内部に流通させることができる。
Further, as shown in FIG. 12, the
また、本実施の形態において、第１係合部２１４を両方の側壁２１２に設けるようにしたが、第１係合部２１４を設ける位置はこれに限定されず、適宜自由に設定することができる。同様に、本実施の形態において、第２係合部２１５をプレート本体２１０の略中央部の壁部材２１３に形成するようにしたが、第２係合部２１５を設ける位置および数量はこれに限定されず、側壁２１２の間の壁部材２１３であるならば適宜自由に設定することができる。例えば、第１係合部２１４を一方の側壁２１２のみに設けたり、第１係合部２１４を設けずに第２係合部２１５のみを設けたり、第２係合部２１５を複数設けたりするようにしてもよい。このとき、蓋部材２２０の第３係合部２２３および第４係合部２２４とは、対応する第１係合部２１４または第２係合部２１５に応じて形成される。
In the present embodiment, the
また、第１係合部２１４、第２係合部２１５、第３係合部２２３および第４係合部２２４は、対応する部材と互いに係合することができれば、上述したような形状に限定されず、適宜自由に設定することができる。
Further, the first engaging
［第２の実施の形態］
（熱交換器）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る熱交換器５０は、図１３に示すように、内部に流路５０ａが形成されたプレート５０１と、プレート５０１の一端に配設された入口ヘッダ５０２（図示せず）と、プレート５０１の他端に接続された出口ヘッダ５０３（図示せず）とを主に備えている。
[Second Embodiment]
(Heat exchanger)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 13, the
プレート５０１は、図１３に示すように、下面に複数の大型フィン５１１ｂが形成された下部材５１１と、この下部材５１１上面側に設けられ上面に複数の中型フィン５１２ｂが形成された上部材５１２とを備えている。便宜上、以下において、流路５０ａの流通方向、言い換えると大型フィン５１１ｂまたは中型フィン５１２ｂの長手方向（図１３中の奥行き方向）を長さ方向、大型フィン５１１ｂまたは中型フィン５１２ｂが並ぶ方向を幅方向、長さ方向および幅方向に直交する方向を高さ方向という。
As shown in FIG. 13, the
下部材５１１は、平面視略矩形の板の形状を有する下本体５１１ａと、下本体５１１ａ下面に所定間隔を隔てて立設された複数の大型フィン５１１ｂと、下本体５１１ａ下面の大型フィン５１１ｂの間に所定間隔を隔てて立設された小型フィン５１１ｃと、下本体５１１ａの上面に所定間隔を隔てて立設された第１凸部５１１ｄとを主に備える。また、下本体５１１ａの長さ方向に沿った両端部には、幅方向に突出した凸部を有する第１係合部５１１ｅが形成されている。さらに、下本体５１１ａ上面の所定の箇所には、下本体５１１ａから立設し、端部が幅方向に折れ曲がった第２係合部５１１ｆが形成されている。この第２係合部５１１ｆは、第１凸部５１１ｄと平行に形成されている。また、第２係合部５１１ｆは、間隔維持部として機能する。
The
上部材５１２は、平面視略矩形の板の形状を有する上本体５１２ａと、上本体５１２ａ上面に所定間隔を隔てて立設された複数の中型フィン５１２ｂと、上本体５１２ａ上面の中型フィン５１２ｂの間に所定間隔を隔てて立設された小型フィン５１２ｃと、上本体５１１ａの下面に所定間隔を隔てて立設された第２凸部５１２ｄとを主に備える。また、上本体５１２の長さ方向に沿った両端部には、内部方向に凹部を備えるクランク状の第３係合部５１２ｅが形成されている。さらに、上本体５１２ａ下面の第２係合部５１１ｅと対向する箇所には、上本体５１２ａから立設し、下部材５１１と上部材５１２とを対向配置したとき、その端部が第２係合部５１１ｅの端部と反対方向に折れ曲がった第４係合部５１２ｆが形成されている。この第４係合部５１２ｆは、第２凸部５１２ｄと平行に形成されている。また、第４係合部５１２ｆも第２係合部５１１ｆとともに間隔維持部として機能する。
The
ここで、第２凸部５１２ｄは、下部材５１１の対向する位置に第１凸部５１１ｄが形成されていない位置に形成される。これにより、第１凸部５１１ｄと第２凸部５１２ｄとは、幅方向に互い違いに配設される。
Here, the 2nd
このようなプレート５０１は、下部材５１１と上部材５１２とを組み合わせると、図１３に示すように、下部材５１１の上面と上部材５１２の下面とで構成されるクランク状の断面形状を有する流路５０ａが内部に形成される。この流路５０ａは、第２係合部５１１ｆおよび第４係合部５１２ｆで幅方向に分割されることにより、複数形成される。
When such a
入口ヘッダ５０２は、一の面に開口を有する箱形の形状を有し、他の面にパイプ等と接続される流入孔が形成されている。このような入口ヘッダ５０２は、アルミニウムまたはアルミニウム合金から構成される。
The
出口ヘッダ５０３は、一の面に開口を有する箱形の形状を有し、他の面にパイプ等と接続される流出孔が形成されている。このような出口ヘッダ５０３は、アルミニウムまたはアルミニウム合金から構成される。
The
（熱交換器の製造方法）
次に、熱交換器５０の製造方法について説明する。熱交換器５０の製造工程は、下部材５１１と上部材５１２とを用意することから始まる。下部材５１１と上部材５１２とは、第１の実施の形態で説明したプレート本体２１０の場合と同様、所定の金型を使用して押し出し成形により形材を作製し、これを所定の長さで切断することによって作製することができる。
(Manufacturing method of heat exchanger)
Next, a method for manufacturing the
下部材５１１と上部材５１２とが作製されると、上部材５１２を下部材５１１の上面に沿ってスライドさせることにより、図１３に示すように、下部材５１１と上部材５１２とを組み合わせる。
When the
このとき、下部材５１１の第１係合部５１１ｅと上部材５１２の第３係合部５１２ｅとは、第１係合部５１１ｅの凸部が第３係合部５１２ｅの凹部に嵌合することにより、互いに掛合する。また、下部材５１１の第２係合部５１１ｆと上部材５１２の第４係合部５１２ｆとは、第２係合部５１１ｆの端部と第４係合部５１２ｆの端部とが高さ方向に引っ掛かった状態となることにより、互いに掛合する。
At this time, the first engaging
また、下部材５１１の第１凸部５１１ｄは、上部材５１２に当接しない。同様に、上部材５１２の第２凸部５１２ｄも、下部材５１１に当接しない。したがって、下部材５１１と上部材５１２を組み合わせることにより生成される間隙には、蛇行したクランク状断面形状を有する流路５０ａが形成される。
Further, the first
下部材５１１と上部材５１２とが組み合わされると、第１係合部５１１ｅと第３係合部５１２ｅとを接合する。この接合は、溶接、ろう付け、摩擦攪拌接合、かしめ、接着などにより行うことができる。これにより、プレート５０１が製造される。なお、かしめを行う場合、下部材５１１と上部材５１２との間にパッキンを介在させるようにしてもよい。
When the
プレート５０１が製造されると、このプレート５０１の長さ方向の一端に入口ヘッダ５０２を、他端に出口ヘッダ５０３を接合する。これは、溶接により接合したり、Ａｌ−Ｓｉ系やＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系などのアルミニウム合金から形成されたろう材によりろう付け接合したりするようにしてもよい。
When the
以上の工程により、内面にクランク状の流路５０ａが形成された熱交換器５０が作製される。このように作成された熱交換器５０の流路５０ａに、加熱または冷却した気体または流体を流通させることにより、熱交換器５０の内部と外部との間で熱交換を行うことができる。
Through the above steps, the
従来のプレートは、流路が矩形断面を有していたので、液体を流通させると流路の断面における四隅によどみが生じるため、その部分で液体とプレートとの熱伝達率が低下し、結果として、液体とプレートとの間で熱交換を効率的に行うことができなかった。一方、本実施の形態では、流路５０ａが蛇行した断面形状を有するので、よどみが生じる箇所が少なくなり、液体と熱交換器５０との接触面積が大きくなると同時によどみによる熱伝達率の低下が抑制される。結果として、液体と熱交換器５０との間で熱交換を効率的に行うことができる。
In the conventional plate, since the flow path has a rectangular cross section, if the liquid is circulated, stagnation occurs at the four corners of the cross section of the flow path, so that the heat transfer coefficient between the liquid and the plate decreases at that portion. As a result, heat exchange between the liquid and the plate could not be performed efficiently. On the other hand, in the present embodiment, since the
また、本実施の形態によれば、熱交換器５０を構成するプレート５０１を押出形材から形成することにより、形状、特に長さ方向の寸法を適宜自由に設定することができる。また、プレート５０１をそれぞれ押出形材からなる下部材５１１と上部材５１２という２つの部材から構成することにより、容易に形成することができる。
Moreover, according to this Embodiment, the shape, especially the dimension of a length direction can be set freely freely by forming the
本実施の形態では、下部材５１１および上部材５１２それぞれの長さ方向に沿った縁部に第１係合部５１１ｅまたは第３係合部５１２ｅを形成し、これらを係合させている。これにより、下部材５１１と上部材５１２をより強固に接合することができる。
また、下部材５１１上面に第２係合部５１１ｆを、上部材５１２下面に第４係合部５１２ｆをそれぞれ形成し、これらを掛合させている。これにより、流路５０ａを流通する液体によりプレート５０１内部の圧力が上昇した場合であっても、所定の流路形状が保持され所定の熱交換性能が得られる。
また、下部材５１１の下面に大型フィン５１１ｂおよび小型フィン５１１ｃ、上部材５１２の上面に中型フィン５１２ｂおよび小型フィン５１２ｃを設けることにより、熱交換器５０外部の表面積が大きくなるので、熱交換器５０外部の流体と熱交換器５０内部を流通する熱媒体との間で熱交換を効率的に行うことができる。
In the present embodiment, the first engaging
Further, the second
Further, by providing the
また、本実施の形態において、熱交換器５０には、陽極酸化皮膜処理、化成皮膜処理、めっき、塗装、真空蒸着または乾式めっき等の表面処理を行うようにしてもよい。本実施の形態では、プレート５１１が下部材５１１と上部材５１２という２つの部材から構成されるので、従来のように一体形成されているプレートでは工業的に困難であった陽極酸化皮膜処理等の防食表面処理を行うことができる。これにより、耐腐食性や耐摩耗性を向上させることができる。
In the present embodiment, the
（飲料サーバ）
次に、上述した熱交換器５０の使用例について説明する。熱交換器５０は、図１４に示すようなビールや炭酸飲料などの飲料サーバ４に適用することができる。この飲料サーバ４は、ベース５１と、このベース５１上に設けられた冷却容器５２と、冷却容器５２内部に収容された熱交換器５０と、ベース５１上に配置されパイプ５３を介して熱交換器５０に接続された飲料タンク５４と、冷却容器５２の一側面に設けられパイプ５５を介して熱交換器５０に接続されたノズル５６と、パイプ５７および減圧弁５８を介して飲料タンク５４に炭酸ガスを供給するガスタンク５９とを主に備えている。
(Beverage server)
Next, the usage example of the
（飲料サーバの動作）
次に、飲料サーバ４の動作について説明する。まず、図１４に示すように、冷却容器５２内部に氷ｉを投入する。この氷ｉが熱交換器５０上に載置されると、氷ｉと熱交換器５０との間で熱交換され、熱交換器５０の熱が中型フィン５１２ｂや小型フィン５１２ｃを介して氷ｉに移動し、熱交換器５０が冷却される。なお、受熱して溶けた氷ｉは、熱交換器５０下方に貯留される。この貯留された水ｗと熱交換器５０との間でも熱交換が行われ、熱交換器５０の熱が大型フィン５１１ｂや小型フィン５１１ｃを介して水ｗに移動し、熱交換器５０が冷却される。
(Beverage server operation)
Next, the operation of the beverage server 4 will be described. First, as shown in FIG. 14, ice i is put into the cooling
熱交換器５０が冷却されると、減圧弁５８を所定の開度に開放して飲料タンク５４内部の圧力を上昇させる。この状態でノズル５６を開けると、飲料タンク５４内部と外部の気圧差により飲料タンク５４内部に貯留されていた飲料がパイプ５３を介して入口ヘッダ５０２に送出される。入口ヘッダ５２に達した飲料は、プレート５１１の流路５０ａ内部を流通して出口ヘッダ５０３に到達し、パイプ５５を介してノズル５６から外部に放出される。
When the
飲料が流路５０ａ内部を流通する際、飲料と熱交換器５０との間で熱交換が行われ、飲料の熱が熱交換器５０に移動し、飲料が冷却される。これにより、ノズル５６からは、冷却された状態の飲料が放出される。
When the beverage flows through the
このように、熱交換器５０を飲料サーバ４に適用することにより、流路５０ａ内部を流通する飲料と熱交換器５０外部との間でより効果的に熱交換を行うことができる。
In this way, by applying the
なお、図１３には、第２係合部５１１ｆおよび第４係合部５１２ｆが等間隔に３つずつ設けられているが、第２係合部５１１ｆおよび第４係合部５１２ｆを設ける位置および数量はこれに限定されず、下本体５１１ａ上面または上本体５１２ａ下面に設けるのであれば、適宜自由に設定することができる。これにより、流路５０ａを流通させる液体の特性や流量等に応じて熱交換器５０を設計することが可能となる。
In FIG. 13, three second engaging
また、本実施の形態において、入口ヘッダ５０２および出口ヘッダ５０３に第１の実施の形態で示した仕切り板３０ｆを設けるようにしてもよい。これにより、熱交換器５０の流路５０ａ内部を流通する液体をより効果的に冷却することができる。
In the present embodiment, the
［第３の実施の形態］
（熱交換器）
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。図１５に示すように、本実施の形態に係る熱交換器６０は、内部に流路６１ａが形成されたプレート６１と、このプレート６１の両端部に設けられたヘッダ６２とから構成される。
[Third Embodiment]
(Heat exchanger)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 15, the
プレート６１は、全体として略直方体の形状を有し、下面に平面が形成された下部材６１１と、上面に平面が形成された上部材６１２とを備える。プレート６１の下部材６１１と上部材６１２とは、アルミニウムまたはアルミニウム合金から構成される。便宜上、以下において、流路６１ａの流通方向を長さ方向、この長さ方向と直交しかつ下部材６１１および上部材６１２の平面と平行な方向を幅方向、長さ方向および幅方向と直交する方向を高さ方向という。
The
下部材６１１は、平面視略矩形の板の形状を有する下本体６１１ａと、下本体６１１ａの長さ方向に沿った両端部から立設された側壁６１１ｂと、下本体６１１ａの上面に所定間隔を隔てて立設された第１凸部６１１ｃとを主に備える。また、下本体６１１ａの幅方向の中央部には、下本体６１１ａの上面から立設し、端部が幅方向に折れ曲がった第１係合部６１１ｄが形成されている。第１係合部６１１ｄは、第１凸部６１１ｃと平行に形成されている。
The
上部材６１２は、平面視略矩形の板の形状を有する上本体６１２ａと、この上本体６１２ａの長さ方向に沿った両端部から立設された側壁６１２ｂと、上本体６１２ａの下面に所定間隔を隔てて立設された第２凸部６１２ｃとを主に備える。また、上本体６１２ａの幅方向の中央部には、上本体６１２ａの下面から立設し、下部材６１１と上部材６１２とを対向配置したとき、その端部が第１係合部６１１ｄと反対方向に折れ曲がった第２係合部６１２ｄが形成されている。この第２係合部６１２ｄは、第２凸部６１２ｃと平行に形成されている。ここで、第１係合部６１１ｄと第２係合部６１２ｄとは、相俟って間隔維持部として機能し、下部材６１１と上部材６１２の間隔が広がる方向への内圧に対して間隔の維持を行う。
The
第２凸部６１２ｃは、下部材６１１の対向する位置に第１凸部６１１ｃが形成されていない位置に形成される。これにより、第１凸部６１１ｃと第２凸部６１２ｃとは、幅方向に互い違いに配設される。
The 2nd
このようなプレート６１は、下部材６１１と上部材６１２とを組み合わせると、図１５（ｃ）に示すように、下部材６１１の上面と上部材６１２の下面とで構成されるクランク状の断面形状を有する流路６１ａが内部に形成される。この流路６１ａは、第１係合部６１１ｄおよび第２係合部６１２ｄで幅方向に分割されることにより、複数形成される。
When such a
ヘッダ６２は、一の面に開口６２ａを有する箱形の形状を有し、開口６２ａに対向する面には熱媒体の流出入孔６２ｂが形成されている。このようなヘッダ６２は、アルミニウムまたはアルミニウム合金から構成される。
The
（熱交換器の製造方法）
次に、熱交換器６０の製造方法について説明する。熱交換器６０の製造工程は、下部材６１１と上部材６１２とを用意することから始まる。下部材６１１と上部材６１２とは、第１の実施の形態で説明したプレート本体２１０の場合と同様、所定の金型を使用して押し出し形材を作製し、これを所定の長さに切断することによって作製することができる。なお、本実施の形態においては、下部材６１１と上部材６１２とは同じ断面形状の押出形材を利用して作られている。
(Manufacturing method of heat exchanger)
Next, a method for manufacturing the
下部材６１１と上部材６１２とが作製されると、上部材６１２を下部材６１１の上面に沿ってスライドさせる、または、下部材６１１の上方から上部材６１２を嵌め込むことにより、図１５ｃに示すように、下部材６１１と上部材６１２とを組み合わせる。
When the
このとき、下部材６１１の第１係合部６１１ｄと上部材６１２の第２係合部６１２ｄとは、第１係合部６１１ｄの端部と上部材６１２ｄの端部とが高さ方向に引っ掛かった状態となることにより、互いに掛合する。
At this time, the first engaging portion 611d of the
また、下部材６１１の第１凸部６１１ｃは、上部材６１２に当接しない。同様に、上部材６１２の第２凸部６１２ｃも、下部材６１１に当接しない。したがって、下部材６１１と上部材６１２を組み合わせることにより生成される間隙には、蛇行した断面形状を有する流路６１ａが形成される。
Further, the first convex portion 611 c of the
下部材６１１と上部材６１２とが組み合わされると、下部材６１１の側壁６１１ｂと上部材６１２の側壁６１２ｂとの接触面を接合する。この接合は、溶接、ろう付け、摩擦攪拌接合、接着などにより行うことができる。これにより、プレート６１が製造される。
When the
プレート６１が製造されると、このプレート６１の長さ方向の両端にヘッダ６２を接合する。これは、溶接により接合したり、Ａｌ−Ｓｉ系やＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系などのアルミニウム合金から形成されたろう材により接合したりするようにしてもよい。
When the
以上の工程により、内面にクランク状の流路６１ａが形成されたプレート６０が作製される。このように作成された熱交換器６０の流路６０ａに、加熱または冷却した気体または流体を流通させることにより、熱交換器５０の内部と外部との間で熱交換を行うことができる。
Through the above steps, the
本実施の形態によれば、熱交換器６０を構成するプレート６１を押出形材から形成することにより、形状、特に長さ方向の寸法を適宜自由に設定することができる。また、プレート６１をそれぞれ押出形材からなる下部材６１１と上部材６１２という２つの部材から構成することにより、容易に形成することができる。
According to the present embodiment, by forming the
また、本実施の形態では、下部材６１１上面に第１係合部６１１ｄを、上部材６１２上面に第２係合部６１２ｄをそれぞれ形成し、これらを掛合させている。これにより、下部材６１１または上部材６１２の強度を大きくしなくても流路６１ａを流通する液体によりプレート６１内部の圧力の上昇により下部材６１１と上部材６１２との間隔が維持され熱交換器の機能を損なうことがない。また、下部材６１１と上部材６１２とを同じ断面形状としたことにより、押出形材製造用の金型は一種類で済み、製造コストが低減する。
In the present embodiment, the first engagement portion 611d is formed on the upper surface of the
また、本実施の形態において、熱交換器６０には、陽極酸化皮膜処理、化成皮膜処理、めっき、塗装、真空蒸着または乾式めっき等の表面処理を行うようにしてもよい。本実施の形態では、プレート６１が下部材６１１と上部材６１２という２つの部材から構成されるので、従来のように一体形成されているプレートでは工業上困難であった陽極酸化皮膜処理等の防食表面処理を容易に行うことができる。これにより、耐腐食性や耐摩耗性を向上させることができる。
In the present embodiment, the
また、本実施の形態において、プレート６１の上面または下面には平面が形成されているので、ＣＰＵなどをプレート６１上に容易に配設することができる。結果として、ＣＰＵ等の電子機器を効率的に冷却することができる。
In the present embodiment, since a flat surface is formed on the upper surface or the lower surface of the
従来のヒートシンクは、流路が矩形断面を有していたので、熱媒体を流通させると流路の四隅によどみが生じるため、その部分で熱媒体と熱交換器との熱伝達率が低下し、結果として熱媒体と熱交換器との間で熱交換を効率的に行うことができなかった。本実施の形態では、流路６１ａの断面が蛇行した断面形状を有するので、よどみが生じる箇所が少なくなり熱媒体と熱交換器６０との接触面積が大きくなると同時によどみによる熱伝達率の低下が抑制される。結果として、熱媒体と熱交換器６０との間で熱交換を効率的に行うことができる。
In the conventional heat sink, since the flow path has a rectangular cross section, since the stagnation occurs at the four corners of the flow path when the heat medium is circulated, the heat transfer coefficient between the heat medium and the heat exchanger decreases at that portion. As a result, heat exchange could not be performed efficiently between the heat medium and the heat exchanger. In the present embodiment, since the cross section of the
なお、図１５には、第１係合部６１１ｄおよび第２係合部６１２ｄが１つずつ設けられているが、第１係合部６１１ｄおよび第２係合部６１２ｄを設ける位置および数量はこれに限定されず、下本体６１１ａ上面または上本体６１２ａ下面に設けるのであれば、適宜自由に設定することができる。これにより、流路６１ａを流通させる液体の特性や流量等に応じて熱交換器６０を設計することが可能となる。
In FIG. 15, one first engaging portion 611d and one second engaging
また、本実施の形態において、ヘッダ６２に第３の実施の形態で示した仕切り板３０ｆを設けるようにしてもよい。これにより、熱交換器６０の表面に配設されたＣＰＵをより効果的に冷却することができる。
In this embodiment, the
本発明は、液冷システム等の冷却用熱交換器、放熱装置用熱交換器、熱媒体を閉鎖回路で利用する熱交換器や開放型の回路で利用する熱交換器等の各種熱交換器に適用することができる。 The present invention relates to various heat exchangers such as a cooling heat exchanger such as a liquid cooling system, a heat exchanger for a heat radiating device, a heat exchanger using a heat medium in a closed circuit, and a heat exchanger using an open circuit. Can be applied to.
１…液冷システム、２…放熱システム、３…開放型システム、４…飲料サーバ、１０…熱交換器、２０，２０−１，２０−２，２０−３…プレート、２０ａ，２０ａ−１，２０ａ−２，２０ａ−ｎ…流路、３０，３０−１，３０−２…ヘッダ、３０ａ…底板、３０ｂ…上板、３０ｃ…側板、３０ｄ…側面、３０ｅ…端部塞板、３０ｆ…仕切り板、３０ｆｅ…プレート側端、３０ｇ，３０ｇ−１，３０ｇ−ｈ…スペース、３０Ｘ…供給口，排出口、３０Ｙ…スリット、５０…プレート、５０ａ…流路、５１…ベース、５２…冷却容器、５３…パイプ、５４…飲料タンク、５５…パイプ、５６…ノズル、５７…パイプ、５８…減圧弁、５９…ガスタンク、６０…ヒートシンク、６１…プレート、６１ａ…流路、６２…ヘッダ、６２ｂ…流出入口、１０１…ラジエータ、１０２…マイクロポンプ、１０３…リザーブタンク、１０４…パイプ、１１１…ボイラ、１１２…リザーブタンク、１１３…ポンプ、１１４…パイプ、１２１…パイプ、１２２…ポンプ、１２３…ボイラ、２１０…プレート本体、２１１…底壁、２１２…側壁、２１２ｅ…ヘッダ３０側側端部、２１３…壁部材、２１３ｅ…ヘッダ３０側端部、２１４…第１係合部、２１５…第２係合部、２２０…蓋部材、２２１…蓋本体、２２２…凹部、２２３…第３係合部、２２４…第４係合部、２５０，２５１…嵌合部、４００…押し出し形材、４０１…基部、４０２…側部、５０１…プレート、５０２…入口ヘッダ、５０３…出口ヘッダ、５１１…下部材、５１１ａ…下本体、５１１ｂ…大型フィン、５１１ｃ…小型フィン、５１１ｄ…第１凸部、５１１ｅ…第１係合部、５１１ｆ…第２係合部、５１２…上部材、５１２ａ…上本体、５１２ｂ…中型フィン、５１２ｃ…小型フィン、５１２ｄ…第２凸部、５１２ｅ…第３係合部、５１２ｆ…第４係合部、６１１…下部材、６１１ａ…下本体、６１１ｂ…側壁、６１１ｃ…第１凸部、６１１ｄ…第１係合部、６１２…上部材、６１２ａ…上本体、６１２ｂ…側壁、６１２ｃ…第２凸部、６１２ｄ…第２係合部。
DESCRIPTION OF
Claims (12)
押出形材によって形成された第１の部材と、
第２の部材と
からなり、
前記流路は、互いに組み合わされた前記第１の部材と前記第２の部材間に形成され、
前記第１の部材と前記第２の部材とは、押出方向と直交する幅方向の両端で互いに結合される
ことを特徴とする熱交換器。 A heat exchanger that has at least one flow path through which a fluid as a heat medium flows, and exchanges heat between the heat of the heat medium and the outside,
A first member formed by an extruded profile;
A second member and
The flow path is formed between the first member and the second member combined with each other,
The first member and the second member are coupled to each other at both ends in the width direction orthogonal to the extrusion direction.
ことを特徴とする請求項１記載の熱交換器。 The heat exchanger according to claim 1, wherein at least a flow path side surface of the first member and the second member is subjected to anticorrosion surface treatment.
ことを特徴とする請求項１または２記載の熱交換器。 The heat exchanger according to claim 1 or 2, wherein the first member and the second member have an interval maintaining portion in the middle in the width direction.
ことを特徴とする請求項３記載の熱交換器。 The heat exchanger according to claim 3, wherein an engaging portion that engages with each other is formed on the first member and the second member, and the engaging portion also serves as the interval maintaining portion.
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の熱交換器。 The widthwise ends of the first member and the second member are fixed to each other by at least one of caulking, friction stir welding, fusion welding, brazing, and adhesion. The heat exchanger according to any one of 1 to 4.
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の熱交換器。 The said 1st member and the said 2nd member are couple | bonded by the engaging part which is formed in the edge part along the said extrusion direction, and engages with each other. The heat exchanger as described in.
ことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の熱交換器。 The heat exchanger according to any one of claims 1 to 6, wherein the first member and the second member are formed of an aluminum alloy.
ことを特徴とする請求項１乃至７記載の何れか１項に記載の熱交換器。 8. At least one of the first member and the second member includes at least one fin on a surface opposite to the surface constituting the flow path. The heat exchanger according to item.
前記第１の部材と前記第２の部材との外部には、前記熱媒体の加熱源または冷却源が配設される
ことを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の熱交換器。 The heat medium is composed of a beverage liquid,
The heat according to any one of claims 1 to 8, wherein a heating source or a cooling source for the heat medium is disposed outside the first member and the second member. Exchanger.
ことを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の熱交換器。 The flat surface is formed on at least one of the first member and the second member on a surface opposite to a surface constituting the flow path. The method according to any one of claims 1 to 9, The described heat exchanger.
このヘッダーは、前記熱媒体を各前記流路で同一方向に流通させる、隣接する前記流路と反対方向に前記熱媒体を流通させる、または、隣接する流路群と反対方向に前記熱媒体を流通させる
ことを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の熱交換器。 A header is formed at the end of the first member and the second member,
This header allows the heat medium to flow in the same direction in each of the flow paths, allows the heat medium to flow in the direction opposite to the adjacent flow paths, or allows the heat medium to flow in the direction opposite to the adjacent flow paths. The heat exchanger according to any one of claims 1 to 10, wherein the heat exchanger is distributed.
ことを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載の熱交換器。 The heat exchanger according to any one of claims 1 to 11, wherein the flow path has a substantially crank-shaped cross section in the width direction.
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