JP2018071938A - 熱交換器の製造方法及び熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】２種の熱交換媒体の流路が形成される熱交換板が積層された熱交換器において、熱交換板の接合不良により発生する熱交換媒体間のクロスリークのおそれがなく、かつ微細流路の閉塞のおそれをなくす。
【解決手段】第１熱交換媒体が流れる第１流路Ａと第２熱交換媒体が流れる第２流路Ｂとが交互に積層されて構成された熱交換器１０の製造方法であって、少なくとも一方の面に溝１６が形成された溝形成板と蓋板とを拡散接合して、第１流路を有する第１熱交換板を形成するステップと、少なくとも一方の面に溝が形成された溝形成板と蓋板とを拡散接合して、第２流路を有する第２熱交換板を形成するステップと、第１熱交換板と第２熱交換板とを交互に重ね合わせ、第１熱交換板と第２熱交換板とをロウ付けで接合するロウ付けステップと、を含む。
【選択図】図１

Description

本開示は、熱交換器及びその製造方法に関する。

産業用の熱供給システムの小型化のために、熱交換器のコンパクト化が図られている。マイクロチャンネル式熱交換器は、熱交換媒体の流路を微細流路とすることで、コンパクト化、熱交換媒体の低減及び熱交換効率の向上とを図ったものである。積層型マイクロチャンネル式熱交換器は、熱交換を行う二種類の熱交換媒体の微細流路が形成された平板が交互に積層された構成を有している。

特許文献１には、微細溝を形成した隣り合う伝熱プレートを拡散接合して微細流路を形成した積層型マイクロチャンネル式熱交換器が開示されている。
特許文献２及び特許文献３には、微細溝などの溝を形成した伝熱プレートをロウ付け又は拡散接合等によって接合する方法が開示されている。

特開２００７−３３３３５３号公報 特開２００９−０３０８７２号公報 特開２０１１−２４７４６４号公報

拡散接合は、接合対象となる母材を密着させ、母材の融点以下の温度条件下で、塑性変形をできるだけ生じない程度に加圧し、接合面間に生じる原子の拡散を利用して接合する方法である。拡散接合は高い接合面の強度が得られるため、高圧の熱交換器の製造に適している。また、母材同士を固体の状態で接合させることから、微細流路を閉塞させることなく接合できる利点がある。
しかし、溝など空間の存在により接合条件を満たす加圧ができない部分があると、その部分が接合不良となり、熱交換媒体のリークが発生するおそれがある。従って、積層型熱交換器の製造に拡散接合を適用する場合、接合不良が他の熱交換媒体のヘッダに近い部位で起こると、他の熱交換媒体に漏れるクロスリークが起こるおそれがある。

ロウ付けによる接合は、接合対象となるプレート間にロウ材を挟んで積層させ、加圧しながらロウ材の融点まで加熱して接合するが、拡散接合と異なり、圧力が加わらない部分にもロウ材が侵入する。従って、毛細管現象により微細流路に溶融したロウ材が集まりやすく、微細流路の閉塞が起こりやすい。

幾つかの実施形態は、２種の熱交換媒体の流路が形成される熱交換板が積層された熱交換器において、熱交換板の接合不良により発生する熱交換媒体間のクロスリークのおそれがなく、かつ微細流路の閉塞のおそれをなくすことを目的とする。

（１）幾つかの実施形態に係る熱交換器の製造方法は、
第１熱交換媒体が流れる第１流路と第２熱交換媒体が流れる第２流路とが交互に積層されて構成された熱交換器の製造方法であって、
少なくとも一方の面に溝が形成された溝形成板と蓋板とを拡散接合して前記第１流路を有する第１熱交換板を形成するステップと、
少なくとも一方の面に溝が形成された溝形成板と蓋板とを拡散接合して前記第２流路を有する第２熱交換板を形成するステップと、
前記第１熱交換板と前記第２熱交換板とを交互に重ね合わせ、前記第１熱交換板と前記第２熱交換板とをロウ付けで接合するロウ付けステップと、
を含む。

上記第１熱交換板を形成するステップでは、溝形成板と蓋板との接合を拡散接合で行うことで、上記溝が微細溝であっても第１流路を閉塞することなく、第１熱交換板を製造できる。
上記第２熱交換板を形成するステップでは、溝形成板と蓋板との接合を拡散接合で行うことで、上記溝が微細溝であっても第２流路を閉塞することなく、第２熱交換板を製造できる。
上記ロウ付けステップでは、第１熱交換板と第２熱交換板との接合をロウ付けで行うことで、十分な加圧力が付加されないおそれがある周辺部位の接合を確実に行うことができる。また、周辺部位はヘッダに近く、接合不良により他の熱交換媒体と交じるクロスリークが起きるおそれがあるが、ロウ付けにより周辺部位の接合を確実に行うことができるので、クロスリークをなくすことができる。
従って、上記第１流路及び上記第２流路が微細流路であっても、第１流路及び第２流路を閉塞することなく、熱交換器を製造できる。

なお、本明細書において、「微細溝」とは、熱交換器の小型化、熱交換媒体の低減及び熱交換効率の向上のために、開口幅が数ｍｍ以下、好ましくは２ｍｍ以下の溝を言い、溝の深さの寸法は問わない。また、微細溝の断面形状は、例えば、半円形、楕円形、角形でもよく、限定されない。また、「微細流路」とは上記微細溝を蓋板で遮蔽してできた流路を言う。
一実施形態では、上記溝、第１流路及び第２流路は一方向へ直線状に形成される。また、一実施形態では、上記溝、第１流路及び第２流路は、複数個が並列に一方向へ直線状に形成される。

（２）一実施形態では、前記（１）の構成において、
前記第１熱交換板を形成するステップ及び前記第２熱交換板を形成するステップにおいて、
前記溝が前記溝形成板の両面に形成され、前記両面の各々に前記蓋板が接合される。
上記（２）の方法によれば、第１流路又は第２流路を溝形成板の両面に形成するため、第１流路又は第２流路を溝形成板の片面にのみ形成する場合より第１流路又は第２流路の数を増加できる。そのため、熱交換に供される熱交換媒体の流量を増加できるので、熱交換媒体間の交換熱量を増加でき、熱交換器全体として熱交換効率を向上できる。

（３）一実施形態では、前記（１）の方法において、
前記溝が前記溝形成板を板厚方向へ貫通するように形成される。
上記（３）の方法によれば、上記溝が前記溝形成板を板厚方向へ貫通するように形成されるので、第１流路又は第２流路の流路断面を増加できる。従って、第１熱交換媒体又は第２熱交換媒体の流量を増加できる。これによって、第１熱交換媒体と第２熱交換媒体との交換熱量を増加でき、熱交換器全体として熱交換効率を向上できる。

（４）一実施形態では、前記（１）〜（３）の何れかの方法において、
前記第１熱交換板を形成するステップ及び前記第２熱交換板を形成するステップにおいて、
前記溝形成板に形成された前記溝と前記蓋板に形成された溝とで前記第１流路又は前記第２流路が形成される。
上記（４）の方法によれば、溝形成板に形成された溝と蓋板に形成された溝とで第１流路又は第２流路が形成されるので、第１流路又は第２流路の流路面積を増加できる。これによって、第１流路又は第２流路を流れる熱交換媒体の流量を増加できるので、熱交換媒体間の交換熱量を増加でき、熱交換器全体として熱交換効率を向上できる。

（５）一実施形態では、前記（１）〜（４）の何れかの方法において、
前記溝形成板及び前記蓋板に形成される前記溝の開口幅が２ｍｍ以下である。
上記溝の開口幅が２ｍｍ以下の微小幅であるとき、溝形成板と蓋板との接合によって形成される第１流路又は第２流路は、溝形成板と蓋板との結合方法としてロウ付けを用いた場合、閉塞するおそれがある。
これに対し、上記実施形態では、溝形成板と蓋板とを拡散接合するので、第１流路又は第２流路が閉塞するおそれはなくなる。

（６）幾つかの実施形態に係る熱交換器は、
第１熱交換媒体が流れる第１流路と第２熱交換媒体が流れる第２流路とが交互に積層されて構成された熱交換器であって、
少なくとも一方の面に溝が形成された溝形成板と、前記溝形成板の前記溝が形成された面に接合された蓋板とを含み、前記第１流路が形成された第１熱交換板と、
少なくとも一方の面に溝が形成された溝形成板と、前記溝形成板の前記溝が形成された面に接合された蓋板とを含み、前記第２流路が形成された第２熱交換板と、
を備え、
前記第１熱交換板と前記第２熱交換板とは交互に積層され接合されている。

上記（６）の構成によれば、第１熱交換板と第２熱交換板とを直接接合して第１流路及び第２流路を形成するのではなく、溝形成板と蓋板とを接合して第１流路又は第２流路を形成するので、第１流路又は第２流路からの熱交換媒体の漏れを抑制できる。従って、第１熱交換媒体と第２熱交換媒体間のクロスリークを防止できる。

（７）一実施形態では、前記（６）の構成において、
前記溝形成板と前記蓋板とが接合される接合面に対応する前記溝形成板及び前記蓋板の外側面が平坦面である。
上記（７）の構成によれば、溝形成板と蓋板とが接合される接合面に対応する溝形成板及び蓋板の外側面は平坦面であって溝が形成されていないので、外側面から加圧力を付与して溝形成板と蓋板とを拡散接合する時に、上記接合面に十分な加圧力を付与できる。従って、第１流路及び第２流路の閉塞を起こすことなく第１熱交換板及び第２熱交換板を製造できる。

（８）一実施形態では、前記（６）又は（７）の構成において、
前記第１流路と第２流路とが互いに交差する方向に配置されている。
上記（８）の構成によれば、第１流路と第２流路とが互いに交差する方向に配置されることで、熱交換媒体間の熱交換効率を維持しつつ、両流路の両端に夫々設けられる入口ヘッダ及び出口ヘッダの配置の自由度を広げることができる。

（９）一実施形態では、前記（６）〜（８）の何れかの構成において、
前記第１熱交換板及び前記第２熱交換板は、前記第１流路の両端に位置し、前記第１流路のみが連通する第１入口ヘッダ用孔及び第１出口ヘッダ用孔と、前記第２流路の両端に位置し、前記第２流路のみが連通する第２入口ヘッダ用孔及び第２出口ヘッダ用孔と、を有し、
積層された複数の前記第１入口ヘッダ用孔及び前記第１出口ヘッダ用孔が前記第１熱交換媒体が流れる第１入口ヘッダ及び第１出口ヘッダを形成し、
積層された複数の前記第２入口ヘッダ用孔及び前記第２出口ヘッダ用孔が前記第２熱交換媒体が流れる第２入口ヘッダ及び第２出口ヘッダを形成する。

上記（９）の構成によれば、第１熱交換板に第１入口ヘッダ用孔及び第１出口ヘッダ用孔を形成し、第２熱交換板に第２入口ヘッダ用孔及び第２出口ヘッダ用孔を形成することで、第１熱交換板及び第２熱交換板を積層するだけで、第１熱交換媒体が流れる第１入口ヘッダ及び第１出口ヘッダ用孔を容易に形成できると共に、第２熱交換媒体が流れる第２入口ヘッダ及び第２出口ヘッダを容易に形成できる。

（１０）一実施形態では、前記（９）の構成において、
積層された前記第１熱交換板及び前記第２熱交換板の積層方向両端に設けられた一対の端板と、
前記一対の端板のどちらかに設けられ、前記第１入口ヘッダに連通し前記第１熱交換媒体が供給される第１入口管及び前記第１出口ヘッダに連通し前記第１熱交換媒体が排出される第１出口管と、
前記端板のどちらかに設けられ、前記第２入口ヘッダに連通し前記第２熱交換媒体が供給される第２入口管及び前記第２出口ヘッダに連通し前記第２熱交換媒体が排出される第２出口管と、
を備える。

上記（１０）の構成によれば、上記一対の端板に第１入口管及び第１出口管を設けることで、第１熱交換媒体を第１入口ヘッダを介して第１流路に供給すると共に、第１流路から第１出口ヘッダを介して排出できる。
また、上記一対の端板に第２入口管及び第２出口管を設けることで、第２熱交換媒体を第２入口ヘッダを介して第２流路に供給すると共に、第２流路から第２出口ヘッダを介して排出できる。
従って、第１熱交換媒体及び第２熱交換媒体を第１流路及び第２流路にスムーズに供給でき、第１熱交換媒体と第２熱交換媒体との熱交換を支障なくかつ効率良く行うことができる。

幾つかの実施形態によれば、熱交換媒体の流路が微細流路であっても流路の閉塞を起こすことなく、かつ熱交換媒体の流路が形成される熱交換板間の接合不良をなくすことができる熱交換器を製造できる。

一実施形態に係る熱交換器の平面図である。 一実施形態に係る熱交換器の側面図である。 図１中のＡ―Ａ線に沿う断面図である。 図１中のＢ―Ｂ線に沿う断面図である。 一実施形態に係る熱交換器の第１熱交換板の平面図である。 一実施形態に係る熱交換器の第２熱交換板の平面図である。 一実施形態に係る熱交換器の製造方法の工程図である。 一実施形態に係る熱交換板の断面図である。 一実施形態に係る熱交換板の断面図である。 一実施形態に係る熱交換板の断面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載され又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一つの構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

図１及び図２は一実施形態に係る熱交換器１０の平面図及び側面図である。図３は図１中のＡ―Ａ線に沿う断面図であり、図４は図１中のＢ―Ｂ線に沿う断面図である。
図１及び図２において、熱交換器１０は、第１熱交換板１２と第２熱交換板１４とを備え、第１熱交換板１２と第２熱交換板１４とが交互に積層され互いに接合されている。
図３及び図４に示すように、第１熱交換板１２は、少なくとも一方の面に溝１６が形成された溝形成板１８と蓋板２０とが接合されて構成され、第１流路Ａを形成する。第２熱交換板１４は、少なくとも一方の面に溝２２が形成された溝形成板２４と蓋板２６とが接合されて構成され、第２流路Ｂが形成される。

図５は、一実施形態に係る第１熱交換板１２の平面図であり、図６は、一実施形態に係る第２熱交換板１４の平面図である。
図５及び図６に示す実施形態では、第１流路Ａと第２流路Ｂとは互いに交差する方向（例えば実質的に直行する方向）に配置されているが、第１流路Ａと第２流路Ｂとは同一方向に配置してもよい。
また、第１流路Ａを第１熱交換媒体と第２流路Ｂを流れる第２熱交換媒体の流れ方向は同一方向又は交流方向に流れるようにしてもよい。
一実施形態では、溝１６，２２、第１流路Ａ及び第２流路Ｂは一方向へ直線状に形成される。また、一実施形態では、溝１６，２２、第１流路Ａ及び第２流路Ｂは、複数個が並列に一方向へ直線状に形成される。
溝１６及び２２は一方向へ直線状に形成される溝であり、第１流路Ａ及び第２流路Ｂは一方向へ直線状に形成される流路である。

上記構成において、第１熱交換媒体は第１流路Ａを流れ、第２熱交換媒体は第２流路Ｂを流れる。第１熱交換媒体と第２熱交換媒体とは、第１流路Ａ及び第２流路Ｂを流れる間に熱交換する。

上記構成によれば、熱交換器１０は、第１熱交換板１２と第２熱交換板１４とを直接接合して第１流路Ａ及び第２流路Ｂを形成するのではなく、溝形成板１８と蓋板２０とを拡散接合で接合して第１流路Ａを形成し、溝形成板２４と蓋板２６とを拡散接合で接合して第２流路Ｂを形成するので、第１流路Ａ及び第２流路Ｂからの熱交換媒体の漏れを抑制できると共に、第１流路Ａ及び第２流路Ｂの閉塞を防止できる。従って、第１熱交換媒体と第２熱交換媒体間のクロスリークを防止できる。

一実施形態に係る熱交換器１０の製造方法は、図７に示すように、少なくとも一方の面に溝１６が形成された溝形成板１８と蓋板２０とを拡散接合して第１流路Ａを有する第１熱交換板１２を形成する（第１熱交換板形成ステップＳ１０）。
また、少なくとも一方の面に溝２２が形成された溝形成板２４と蓋板２６とを拡散接合して第２流路Ｂを有する第２熱交換板１４を形成する（第２熱交換板形成ステップＳ１２）。
次に、第１熱交換板１２と第２熱交換板１４とを交互に重ね合わせ、第１熱交換板１２と第２熱交換板１４とをロウ付けで接合する（ロウ付けステップＳ１４）。

特許文献１〜３に開示された接合方法のように、溝が形成された熱交換板同士を直接拡散接合する場合、溝が形成される部位（例えば図３のＣ点）と重なる接合面は十分な加圧力が加わらず、接合不良となるおそれがある。特に、複数の溝が熱交換板の積層方向で重なる部位（図１で言うと、溝１６と溝２２とが交差する部位）では、十分な加圧力が加わらず、接合不良になるおそれがある。また、第１流路Ａ及び第２流路の上流側及び下流側にヘッダが形成される場合、ヘッダに隣接した接合面に十分な加圧力が作用しないおそれがある。
また、溝形成板１８と溝形成板２４を直接ロウ付けで接合する場合であって、溝１６及び２２が微細溝である場合に、溝１６及び２２にロウ材が侵入して溝１６及び２２が閉塞するおそれがある。

これに対し、上記実施形態に係る方法によれば、溝形成板１８と溝形成板２４とを直接接合せずに、第１熱交換板形成ステップＳ１０では、溝形成板１８と蓋板２０との接合を拡散接合で行うことで、第１流路Ａが微細流路であっても第１流路Ａを閉塞することなく第１熱交換板１２を製造できる。
第２熱交換板形成ステップＳ１２では、溝形成板２４と蓋板２６との接合を拡散接合で行うことで、第２流路Ｂが微細流路であっても第２流路Ｂを閉塞することなく第２熱交換板１４を製造できる。

ロウ付けステップＳ１４では、第１熱交換板１２と第２熱交換板１４との接合をロウ付けで行うことで、十分な加圧力が付加されないおそれがある部位でもロウ材が侵入することで、接合を確実に行うことができる。従って、周辺部位も含めて確実に接合できるので、クロスリークをなくすことができる。
一実施形態では、ロウ付けステップＳ１４において、複数の第１熱交換板１２と複数の第２熱交換板１４とを交互に積層し、一度にロウ付け接合することができる。必要とあれば、各熱交換板の間に剛性のスペーサ板を介在させることで、各熱交換板のたわみによる接合不良を抑制できる。

一実施形態では、溝１６及び２２は、例えば、エッチング（例えば、片面エッチング加工又は両面エッチング加工等）などの方法で形成される。
一実施形態では、図１に示すように、複数の溝１６又は２２が溝形成板１８又は２４の少なくとも一方の面に並列に形成される。
一実施形態では、図２に示すように、溝１６又は２２が形成される前の溝形成板１８又は２４及び蓋板２０又は２６は平坦な表裏面を有する板状体で構成される。
一実施形態では、図１及び図２に示すように、溝形成板１８又は２４及び蓋板２０又は２６は同一の形状及び大きさを有する四角形の板状体で構成される。この場合、組立後の熱交換器１０は平坦面をもつ正方体又は直方体のようなコンパクトな形状とすることができる。

一実施形態では、図３に示すように、溝形成板１８と蓋板２０とが接合される接合面Ｓｊに対応する溝形成板１８及び蓋板２０の外側面Ｓｏ１、Ｓｏ２が平坦面である。また、図４に示すように、溝形成板２４と蓋板２６とが接合される接合面Ｓｊに対応する溝形成板２４及び蓋板２６の外側面Ｓｏ１、Ｓｏ２が平坦面である。
これによって、接合面Ｓｊに対応する外側面Ｓｏ１、Ｓｏ２に溝が形成されていないので、溝形成板１８と蓋板２０との拡散接合時及び溝形成板２４と蓋板２６との拡散接合時に、外側面Ｓｏ１、Ｓｏ２から接合面Ｓｊに十分な加圧力を付与できる。従って、第１流路Ａ及び第２流路Ｂの閉塞を起こすことなく第１熱交換板１２及び第２熱交換板１４を製造できる。

一実施形態では、図１に示すように、第１流路Ａと第２流路Ｂとが互いに交差する方向に配置されている。図１に示す実施形態では、第１流路Ａと第２流路Ｂとは実質的に直交している。
このように、第１流路Ａと第２流路Ｂとを互いに交差する方向に配置することで、熱交換媒体間の熱交換効率を維持しつつ、両流路の両端に設けられるヘッダの配置の自由度を広げることができる。

一実施形態では、第１流路Ａを流れる第１熱交換媒体と第２流路Ｂを流れる第２熱交換媒体とは、互いに交流の方向に流れる。
一実施形態では、溝形成板１８、２４及び蓋板２０，２６は、例えば、ステンレス鋼のような耐食性が良くかつ熱伝導性が良い材料で構成される。

一実施形態では、図５及び図６に示すように、第１熱交換板１２は、第１入口ヘッダ用孔２８及び第１出口ヘッダ用孔３０を有し、第２熱交換板１４は第２入口ヘッダ用孔３２及び第２出口ヘッダ用孔３４を有する。第１入口ヘッダ用孔２８及び第１出口ヘッダ用孔３０は第１流路Ａの流れ方向両端に位置し、第１流路Ａのみが連通する。第２入口ヘッダ用孔３２及び第２出口ヘッダ用孔３４は第２流路Ｂの流れ方向両端に位置し、第２流路Ｂのみが連通する。
複数の第１熱交換板１２及び第２熱交換板１４が積層されることで、複数の第１熱交換板１２の各々に形成された第１入口ヘッダ用孔２８及び第１出口ヘッダ用孔３０が積層方向へ第１入口ヘッダ３６及び第１出口ヘッダ３８を形成する。また、複数の第２熱交換板１４の各々に形成された第２入口ヘッダ用孔３２及び第２出口ヘッダ用孔３４が積層方向へ第２入口ヘッダ４０及び第２出口ヘッダ４２を形成する。

第１熱交換媒体は第１入口ヘッダ３６から第１熱交換板１２に形成された第１流路Ａに流入し、第１流路Ａから第１出口ヘッダ３８に流出する。第２熱交換媒体は第２入口ヘッダ４０から第２熱交換板１４に形成された第２流路Ｂに流入し、第２流路Ｂから第２出口ヘッダ４２に流出する。
上記構成によれば、第１熱交換板１２に第１入口ヘッダ用孔２８及び第１出口ヘッダ用孔３０を形成し、第２熱交換板１４に第２入口ヘッダ用孔３２及び第２出口ヘッダ用孔３４を形成することで、第１熱交換板１２及び第２熱交換板１４を積層するだけで、第１熱交換媒体が流れる第１入口ヘッダ３６及び第１出口ヘッダ３８を容易に形成できると共に、第２熱交換媒体が流れる第２入口ヘッダ４０及び第２出口ヘッダ４２を容易に形成できる。

一実施形態では、積層された第１熱交換板１２及び第２熱交換板１４の積層方向両端に一対の端板４４及び４６が設けられる。そして、一対の端板４４及び４６のどちらかに、第１入口ヘッダ３６に連通し第１熱交換媒体が供給される第１入口管４８が設けられ、第１出口ヘッダ３８に連通し第１熱交換媒体が排出される第１出口管５０が設けられる。
また、端板４４及び４６のどちらかに、第２入口ヘッダ４０に連通し第２熱交換媒体が供給される第２入口管５２が設けられ、第２出口ヘッダ４２に連通し第２熱交換媒体が排出される第２出口管５４が設けられる。

かかる構成において、第１熱交換媒体は、第１入口管４８から第１入口ヘッダ３６を経て、各第１熱交換板１２に形成された第１流路Ａを流れ、その後、第１出口ヘッダ３８を経て第１出口管５０から流出する。第２熱交換媒体は、第２入口管５２から第２入口ヘッダ４０を経て、各第２熱交換板１４に形成された第２流路Ｂを流れ、その後、第２出口ヘッダ４２を経て第２出口管５４から流出する。第１流路Ａを流れる第１熱交換媒体と第２流路Ｂを流れる第２熱交換媒体とが互いに熱交換する。
上記構成によれば、第１入口管４８、第１出口管５０及び第２入口管５２，第２出口管５４を設けることで、第１熱交換媒体及び第２熱交換媒体を各ヘッダを介して第１流路Ａ及び第２流路Ｂに導くことができる。
これによって、第１熱交換媒体及び第２熱交換媒体を第１流路Ａ及び第２流路Ｂにスムーズに供給でき、第１熱交換媒体と第２熱交換媒体との熱交換を支障なくかつ効率良く行うことができる。

一実施形態では、図１及び図２に示すように、一方の端板４４に第１入口管４８、第２入口管５２及び第１出口管５０、第２出口管５４が設けられ、端板４４にこれら入口管及び出口管と各ヘッダとを連通する孔が形成される。端板４６にはこれら入口管及び出口管が設けられず、端板４６は孔のない平板で構成される。
このように、一方の端板４４に上記入口管及び上記出口管をまとめて配置することで、熱交換器１０の座りを良くすることができる。

一実施形態では、図８に示すように、溝１６又は２２が溝形成板１８又は２４の両面に形成される。そして、第１熱交換板形成ステップＳ１０及び第２熱交換板形成ステップＳ１２では、溝形成板１８又は２４の両面に蓋板２０又は２６が拡散接合される。
上記構成によれば、第１流路Ａ又は第２流路Ｂが溝形成板１８の両面に形成されるため、第１流路Ａ又は第２流路Ｂを溝形成板１８又は２４の片面にのみ形成する場合と比べて熱交換に供される熱交換媒体の流量を増加できるので、第１熱交換媒体と第２熱交換媒体間の交換熱量を増加でき、熱交換器全体として熱交換効率を向上できる。

一実施形態では、図９に示すように、溝１６又は２２が溝形成板１８又は２４を板厚方向へ貫通するように形成される。この場合、溝１６又は２２が互いに連通して貫通孔５６を形成する。
このように、貫通孔５６を形成することで、第１流路Ａ又は第２流路Ｂの流路断面を増加できるので、第１熱交換媒体又は第２熱交換媒体の流量を増加できる。これによって、第１熱交換媒体と第２熱交換媒体との交換熱量を増加でき、熱交換器全体として熱交換効率を向上できる。

一実施形態では、図１０に示すように、第１熱交換板形成ステップＳ１０及び第２熱交換板形成ステップＳ１２において、溝形成板１８又は２４に形成された溝１６又は２２と蓋板２０又は２６に形成された溝５８とで第１流路Ａ又は第２流路Ｂが形成される。
これによって、第１流路Ａ又は第２流路Ｂの断面の面積は溝１６又は２２の断面の面積と溝５８の面積とが合計された面積となるので、第１流路Ａ又は第２流路Ｂの流路面積を増加できる。これによって、第１流路Ａを流れる第１熱交換媒体又は第２流路Ｂを流れる第２熱交換媒体の流量を増加できるので、第１熱交換媒体と第２熱交換媒体間の交換熱量を増加でき、熱交換器全体として熱交換効率を向上できる。

一実施形態では、溝形成板１８、２４及び蓋板２０、２６に形成される溝１６又は２２の開口幅Ｈが数ｍｍ以下、好ましくは２ｍｍ以下である。
溝１６又は２２の開口幅Ｈが数ｍｍ以下であるとき、溝形成板１８と蓋板２０との接合によって形成される第１流路Ａ、及び溝形成板２４と蓋板２６との接合によって形成される又は第２流路Ｂは、前述のように、これらの結合方法としてロウ付けを用いた場合、閉塞するおそれがある。
これに対し、本実施形態では、溝形成板１８と蓋板２０との接合及び溝形成板２４と蓋板２６との接合を拡散接合するので、第１流路Ａ及び第２流路Ｂが閉塞するおそれがなくなる。

上記幾つかの実施形態に係る熱交換器１０は、例えば、ＮＨ_３及びＣＯ_２を熱交換媒体とするＮＨ_３／ＣＯ_２二元冷凍機に組み込まれる蒸発器や、水素ステーションに設けられる熱交換器等に適用できる。

幾つかの実施形態によれば、熱交換媒体の流路が微細流路であっても流路の閉塞を起こすことなく、かつ熱交換媒体の流路が形成される熱交換板間の接合不良をなくすことができる熱交換器を製造できる。

１０ 熱交換器
１２ 第１熱交換板
１４ 第２熱交換板
１６、２２、５８ 溝
１８、２４ 溝形成板
２０、２６ 蓋板
２８ 第１入口ヘッダ用孔
３０ 第１出口ヘッダ用孔
３２ 第２入口ヘッダ用孔
３４ 第２出口ヘッダ用孔
３６ 第１入口ヘッダ
３８ 第１出口ヘッダ
４０ 第２入口ヘッダ
４２ 第２出口ヘッダ
４４、４６ 端板
４８ 第１入口管
５０ 第１出口管
５２ 第２入口管
５４ 第２出口管
５６ 貫通孔
Ａ 第１流路
Ｂ 第２流路
Ｈ 開口幅
Ｓｊ 接合面

Claims (10)

1. 第１熱交換媒体が流れる第１流路と第２熱交換媒体が流れる第２流路とが交互に積層されて構成された熱交換器の製造方法であって、
   少なくとも一方の面に溝が形成された溝形成板と蓋板とを拡散接合して前記第１流路を有する第１熱交換板を形成するステップと、
   少なくとも一方の面に溝が形成された溝形成板と蓋板とを拡散接合して前記第２流路を有する第２熱交換板を形成するステップと、
   前記第１熱交換板と前記第２熱交換板とを交互に重ね合わせ、前記第１熱交換板と前記第２熱交換板とをロウ付けで接合するロウ付けステップと、
   を含むことを特徴とする熱交換器の製造方法。
2. 前記第１熱交換板を形成するステップ及び前記第２熱交換板を形成するステップにおいて、
   前記溝が前記溝形成板の両面に形成され、前記両面の各々に前記蓋板が接合されることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器の製造方法。
3. 前記溝が前記溝形成板を板厚方向へ貫通するように形成されることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器の製造方法。
4. 前記第１熱交換板を形成するステップ及び前記第２熱交換板を形成するステップにおいて、
   前記溝形成板に形成された前記溝と前記蓋板に形成された溝とで前記第１流路又は前記第２流路が形成されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の熱交換器の製造方法。
5. 前記溝形成板及び前記蓋板に形成される前記溝の開口幅が２ｍｍ以下である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の製造方法。
6. 第１熱交換媒体が流れる第１流路と第２熱交換媒体が流れる第２流路とが交互に積層されて構成された熱交換器であって、
   少なくとも一方の面に溝が形成された溝形成板と、前記溝形成板の前記溝が形成された面に接合された蓋板と、を含み、前記第１流路が形成された第１熱交換板と、
   少なくとも一方の面に溝が形成された溝形成板と、前記溝形成板の前記溝が形成された面に接合された蓋板と、を含み、前記第２流路が形成された第２熱交換板と、
   を備え、
   前記第１熱交換板と前記第２熱交換板とは交互に積層され接合されていることを特徴とする熱交換器。
7. 前記溝形成板と前記蓋板とが接合される接合面に対応する前記溝形成板及び前記蓋板の外側面が平坦面であることを特徴とする請求項６に記載の熱交換器。
8. 前記第１流路と前記第２流路とが互いに交差する方向に配置されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の熱交換器。
9. 前記第１熱交換板及び前記第２熱交換板は、前記第１流路の両端に位置し、前記第１流路のみが連通する第１入口ヘッダ用孔及び第１出口ヘッダ用孔と、前記第２流路の両端に位置し、前記第２流路のみが連通する第２入口ヘッダ用孔及び第２出口ヘッダ用孔と、を有し、
   積層された複数の前記第１入口ヘッダ用孔及び前記第１出口ヘッダ用孔が前記第１熱交換媒体が流れる第１入口ヘッダ及び第１出口ヘッダを形成し、
   積層された複数の前記第２入口ヘッダ用孔及び前記第２出口ヘッダ用孔が前記第２熱交換媒体が流れる第２入口ヘッダ及び第２出口ヘッダを形成することを特徴とする請求項６乃至８の何れか１項に記載の熱交換器。
10. 積層された前記第１熱交換板及び前記第２熱交換板の積層方向両端に設けられた一対の端板と、
    前記一対の端板のどちらかに設けられ、前記第１入口ヘッダに連通し前記第１熱交換媒体が供給される第１入口管及び前記第１出口ヘッダに連通し前記第１熱交換媒体が排出される第１出口管と、
    前記端板のどちらかに設けられ、前記第２入口ヘッダに連通し前記第２熱交換媒体が供給される第２入口管及び前記第２出口ヘッダに連通し前記第２熱交換媒体が排出される第２出口管と、
    を備えることを特徴とする請求項９に記載の熱交換器。

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