JP3192720U - 板状部材および熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】熱交換率を向上させる板状部材および熱交換器を提供する。【解決手段】熱交換器は、板状部材４０Ａによる熱交換部材を複数積層してなる積層体を備える。板状部材４０Ａには、積層体を構成したときに熱交換部材の部材内流路と連通する第１，第２の積層方向流路を形成するための孔４３，４４および外側環状突出部４６，４９と、積層体を構成したときに部材内流路と連通しない第３の積層方向流路を形成するための孔４５および外側環状突出部５２および内側環状突出部５５と、が形成されている。そして、第３，第２の積層方向流路は、積層体の一端側で流入管，流出管に接続され、第１，第２の積層方向流路は、積層体の他端側で連絡されている。【選択図】図３

Description

本考案は、板状部材および熱交換器に関し、詳しくは、熱伝導性の良好な金属材料による厚みが０．３ｍｍ以下の薄板を用いてプレス加工により形成された板状部材およびこの板状部材を用いて構成される熱交換器に関する。

従来、第１，第２外殻板の一端部および他端部を膨出して冷却媒体の入口タンクおよび出口タンクを設けると共に第１，第２外殻板間の入口タンクと出口タンクとの間に冷媒通路を配した熱交換器コア（チューブシート組付体）を、入口タンク同士および出口タンク同士を互いに連通し且つ各熱交換器コア間にアウターフィンを介装しつつ複数積層してなる熱交換器が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この熱交換器では、複数の熱交換器コアの積層方向の一端側の入口タンクおよび出口タンクに入口パイプおよび出口パイプが接続されており、入口パイプから導入された冷却媒体（冷却水）は、各熱交換器コアの入口タンク，冷媒通路，出口タンクを流れて出口パイプから排出される。そして、この冷却媒体と、隣接する熱交換器コア間を流れる熱交換媒体と、により熱交換が行なわれる。

特開２００４−９３０２９号公報

こうした熱交換器では、用途に応じて、第１，第２外殻板などを薄くしたりアウターフィンを省略するなどして小型化が図られる。熱交換器を小型化する場合、冷媒通路や隣接する熱交換器コア間（熱交換媒体の流路）が狭いことから、熱交換性能を十分に発揮させて熱交換率を向上させるために、各熱交換器コアの冷媒通路に十分な冷却媒体が流れるようにすることがより要請される。上述の熱交換器では、各熱交換器コアの冷媒通路のうち入口パイプや出口パイプから遠い側の冷媒通路に流れる冷却媒体が近い側の冷媒通路に流れる冷却媒体に比して少なくなりやすく、熱交換率の低下の一因となっている。

本考案の板状部材および熱交換器は、熱交換率を向上させることを主目的とする。

本考案の板状部材および熱交換器は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本考案の板状部材は、
熱伝導性の良好な金属材料による厚みが０．３ｍｍ以下の薄板を用いてプレス加工により形成された第１，第２の孔と該第１，第２の孔を連絡するための連絡溝とを有する板状部材を、前記連絡溝が向かい合うと共に前記第１，第２の孔が整合するように重ねて前記連絡溝により熱交換媒体の部材内流路が形成される熱交換部材とし、該熱交換部材を複数積層してなる積層体を備える熱交換器における板状部材であって、
前記第１，第２の孔の外周には、前記積層体を構成したときに前記第１，第２の孔が前記熱交換部材の積層方向に前記部材内流路と連通する前記熱交換媒体の第１，第２の積層方向流路を形成すると共に隣接する前記熱交換部材間に所定の隙間を形成するための第１，第２の環状突出部が形成されており、
前記積層体を構成したときに前記熱交換部材の積層方向に前記部材内流路と連通しない前記熱交換媒体の第３の積層方向流路を形成するための第３の孔が形成されており、
前記第３の孔の外周には、前記積層体を構成したときに隣接する前記熱交換部材間に前記所定の隙間を形成するための第３の環状突出部が形成されている、
ことを特徴とする。

この本考案の板状部材を用いて構成される熱交換器では、０．３ｍｍ以下の薄板を用いて形成される各板状部材の連絡溝により、各熱交換部材に、熱交換媒体の部材内流路が形成される。また、各板状部材の第１，第２の孔と第１，第２の環状突出部とにより、積層体に、各熱交換部材の部材内流路と連通する熱交換媒体の第１，第２の積層方向流路と、隣接する熱交換部材間の所定の隙間と、が形成される。さらに、各板状部材の第３の孔と第３の環状突出部とにより、積層体に、各熱交換部材の部材内流路と連通しない熱交換媒体の第３の積層方向流路と、隣接する熱交換部材間の所定の隙間と、が形成される。

こうした本考案の板状部材を用いて構成される熱交換器では、第３の積層方向流路を積層体の一端側で流入管に接続し、第２の積層方向流路を積層体の一端側で流出管に接続し、第１の積層方向流路と第３の積層方向流路とを積層体の他端側で連絡部材によって連絡する場合には、流入管から第３の積層方向流路に流入した熱交換媒体は、第３の積層方向流路，連絡管，第１の積層方向流路，各熱交換部材の部材内流路，第２の積層方向流路を経由して流出管に流出する。また、第３の積層方向流路を積層体の一端側で流出管に接続し、第２の積層方向流路を積層体の一端側で流入管に接続し、第１の積層方向流路と第３の積層方向流路とを積層体の他端側で連絡部材によって連絡する場合には、流入管から第２の積層方向流路に流入した熱交換媒体は、第２の積層方向流路，各熱交換部材の部材内流路，第１の積層方向流路，連絡管，第３の積層方向流路を経由して流出管に流出する。これらの場合、第１，第２の積層方向流路のうち部材内流路の上流側の積層方向流路（以下、上流側積層方向流路という）の流入側と部材内流路の下流側の積層方向流路（以下、下流側積層方向流路という）の流出側とは、積層体の一端側と他端側となる。そして、部材内流路の熱交換媒体と隣接する熱交換部材間の隙間を流れる被熱交換媒体との熱交換により、熱交換媒体を加熱または冷却したり被熱交換媒体を冷却または加熱したりする。

本考案の板状部材を用いて構成される熱交換器では、上述の構成とすることにより、上流側積層方向流路の流入側と下流側積層方向流路の流出側とが積層体の同一端側となるものに比して、０．３ｍｍ以下の薄板にプレス加工を施して形成した各対の板状部材を重ね合わせて形成される各熱交換部材の比較的狭い部材内流路に、熱交換媒体が十分に流れる（各部材内流路の流量のバラツキが抑制される）ようにすることができる。この結果、熱交換媒体と被熱交換媒体との間の熱交換性能を十分に発揮させることができ、熱交換率の向上を図ることができる。また、上流側積層方向流路の流入側と下流側積層方向流路の流出側とを積層体の一端側と他端側とするために、それぞれに流入管または流出管を接続すると、流入管や流出管の積層体周辺での配管距離が長くなってしまうが、本考案の板状部材を用いて構成される熱交換器では、第３の積層方向流路と連絡部材とによってこれを行なうことにより、流入管や流出管の積層体周辺での配管距離を短くすることができる。

本考案の板状部材において、前記第３の孔は、前記連絡溝内に形成されており、前記第３の環状突出部は、前記連絡溝内における前記第３の孔の外周に形成されており、前記連絡溝内における前記第３の環状突出部の外周には、該第３の環状突出部とは反対側に突出する第４の環状突出部が形成されており、前記第４の環状突出部は、前記熱交換部材を形成したときに対となる前記板状部材と当接して接合される、ものとすることもできる。こうすれば、各板状部材の第４の環状突出部が、その径方向外側（各熱交換部材の部材内流路）と径方向内側（第３の積層方向流路）との隔壁となることにより、積層体に、各熱交換部材の部材内流路と連通しない熱交換媒体の第３の積層方向流路が形成される。また、本考案の板状部材を用いて構成される熱交換器では、０．３ｍｍ以下の薄板にプレス加工を施して形成した板状部材を用いるために、部材内流路内の熱交換媒体の圧力などによって板状部材（熱交換部材）が変形しやすいが、板状部材の連絡溝内に第４の環状突出部が形成されることにより、板状部材（熱交換部材）の変形を抑制することができる。

連絡溝内に第３の孔および第３の環状突出部および第４の環状突出部が形成されている態様の本考案の板状部材において、前記連絡溝および前記第４の環状突出部は、前記連絡溝における前記第１，第２の孔近傍の幅をＬａ、前記連絡溝における前記第４の環状突出部の中心を通る部分の幅をＬｂ、前記第４の環状突出部の幅をｃとしたときに、「Ｌｂ−Ｌｃ≧Ｌａ」を満たすように形成されている、ものとすることもできる。こうすれば、熱交換媒体が第４の環状突出部の近傍で流れにくくなるのを抑制することができる。この結果、部材内流路を流れる熱交換媒体の流量が第４の環状突出部の影響によって低下するのを抑制することができる。

本考案の板状部材において、前記板状部材は、矩形状に形成されており、前記第１，第２の孔は、前記板状部材の四隅のうち対角の２つの隅近傍に形成されており、前記連絡溝は、つづら折り状に形成されており、前記第３の孔は、前記板状部材の中央に形成されている、ものとすることもできる。

また、本考案の板状部材において、前記第１，第２，第３の環状突出部は、前記板状部材の長手方向および短手方向から見たときに、互いに重ならないように形成されている、ものとすることもできる。この場合、前記第１，第２，第３の環状突出部は、同一径に形成されている、ものとすることもできる。これらによれば、積層体を構成したときに、隣接する熱交換部材間の隙間（被熱交換媒体の流路）の、被熱交換媒体の流れに対する開口面積が長手方向や短手方向の各位置で大きく変化するのを抑制することができる。この結果、被熱交換媒体の流路が部分的に極端に狭くなることによる被熱交換媒体の流量の低下を抑制することができる。

さらに、本考案の板状部材において、前記連絡溝内には、前記積層体を構成したときに隣接する前記熱交換部材間に前記所定の隙間を形成するための複数の外側ボス部と、前記熱交換部材を形成したときに対応する前記板状部材と当接して接合される複数の内側ボス部と、が形成されている、ものとすることもできる。こうすれば、熱交換部材の部材内流路を流れる熱交換媒体などによる板状部材の変形をより抑制することができる。この場合、前記第１，第２の環状突出部，前記連絡溝，前記複数の外側ボス部，前記複数の内側ボス部は、それぞれ前記第３の孔を中心として対称となるように形成されている、ものとすることもできる。こうすれば、板状部材の変形をより効果的に抑制することができる。

本考案の熱交換器は、上述のいずれかの態様の本考案の板状部材を用いて構成される熱交換器であって、前記第３の積層方向流路は、前記積層体の一端側で流入管と流出管とのうち一方に接続され、前記第２の積層方向流路は、前記積層体の一端側で前記流入管と前記流出管とのうち他方に接続され、前記第１の積層方向流路と前記第３の積層方向流路とは、前記積層体の他端側で連絡部材によって連絡されている、ことを要旨とする。

この本考案の熱交換器では、上述のいずれかの態様の本考案の板状部材を用いて構成され、更に、第３の積層方向流路が積層体の一端側で流入管と流出管とのうち一方に接続され、第２の積層方向流路が積層体の一端側で前記流入管と流出管とのうち他方に接続され、第１の積層方向流路と第３の積層方向流路とが積層体の他端側で連絡部材によって連絡されている。これにより、本考案の板状部材と同様に、熱交換性能を十分に発揮させることができる効果などを奏することができる。

本考案の一実施例としての板状部材を用いて構成される熱交換器２０の構成の概略を示す構成図である。 熱交換器２０を図１の上側から見たときの構成の概略を示す構成図である。 板状部材４０Ａの構成の概略を示す構成図である。 板状部材４０Ａの図３におけるＡ−Ａ断面を示す断面図である。 板状部材４０Ａの図３におけるＢ−Ｂ断面を示す断面図である。 板状部材４０Ａの図３におけるＣ−Ｃ断面を示す断面図である。 実施例の積層体２２Ａにおける熱交換媒体の流れの様子を模式的に示す説明 図である。 比較例の積層体２２Ｃにおける熱交換媒体の流れの様子を模式的に示す説明 図である。 変形例の板状部材１４０Ａの構成の概略を示す構成図である。 変形例の板状部材２４０Ａの構成の概略を示す構成図である。

次に、本考案を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本考案の一実施例としての板状部材を用いて構成される熱交換器２０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、熱交換器２０を図１の上側から見たときの構成の概略を示す構成図である。

実施例の熱交換器２０は、空調装置や冷凍装置などの冷凍サイクルや発熱を伴って作動する機器の冷却装置などに用いられ、図１や図２に示すように、各対の矩形状の板状部材４０Ａ，４０Ｂにより内側に流路（後述の部材内流路３２）が形成される熱交換部材３０を複数積層して構成される積層体２２Ａ，２２Ｂと、積層体２２Ａ，２２Ｂの間に配置されると共に流入管７９および流出管８０が取り付けられる流入流出用部材７０と、積層体２２Ａ，２２Ｂの流入流出用部材７０側とは反対側に配置される連絡部材７５Ａ，７５Ｂと、を備える。この熱交換器２０は、積層体２２Ａ，２２Ｂの各熱交換部材３０の内側の流路を流れるハイドロフルオロカーボンや水などの熱交換媒体と隣接する熱交換部材３０間を流れる空気などの被熱交換媒体との熱交換により、熱交換媒体を加熱または冷却する又は被熱交換媒体を冷却または加熱する。なお、実施例では、板状部材４０Ａ，４０Ｂは、長手方向の長さが５６ｍｍ，短手方向の長さが３５．８ｍｍ，厚みが１．２５ｍｍとした。また、積層体２２Ａ，２２Ｂは、それぞれ熱交換部材３０を６５個積層して構成されるものとした。

図３は、板状部材４０Ａの構成の概略を示す構成図であり、図４は、板状部材４０Ａの図３におけるＡ−Ａ断面を示す断面図であり、図５は、板状部材４０Ａの図３におけるＢ−Ｂ断面を示す断面図であり、図６は、板状部材４０Ａの図３におけるＣ−Ｃ断面を示す断面図である。図４〜図６では、理解を容易にするために、板状部材４０Ａに加えて、熱交換部材３０を構成するときに対となる板状部材４０Ｂや、隣接する熱交換部材３０（板状部材４０Ａ，４０Ｂ）も図示した。なお、板状部材４０Ｂは、板状部材４０Ａを図３中上下反転させた形状に形成されている。したがって、板状部材４０Ｂの各要素については、板状部材４０Ａと同一の符号を用いて説明する。

板状部材４０Ａ，４０Ｂは、アルミニウム材料やステンレス材料などの熱伝導性が良好な金属材料による厚みが０．３ｍｍ以下の薄板にプレス加工や穴開け加工などを施すことにより、図３に示すように、矩形状に形成されており、且つ、孔４３，４４や孔４３，４４を連絡するための連絡溝４２などが形成されている。熱交換部材３０は、一対の板状部材４０Ａ，４０Ｂを、連絡溝４２が向かい合って整合すると共に孔４３，４４が整合する（後述の孔４５も整合する）ように重ねて当接部を接合する、ことによって構成される。積層体２２Ａ，２２Ｂは、この熱交換部材３０を複数積層して当接部を接合することによって構成される。なお、実施例では、薄板として、アルミニウムの板材の両面にアルミシリコン合金などのロウ材を配置して一体に圧延することによって板材とロウ材とを接合した厚さが０．２ｍｍのいわゆるクラッド板を用いるものとした。また、実施例では、積層体２２Ａ，２２Ｂは、各対の板状部材４０Ａ，４０Ｂを積層配置してロウ材の融点より高く板材の融点より低い温度（例えば６１０℃や６２０℃など）で加熱することによって当接部を接合（ロウ付け）して構成されるものとした。即ち、実施例では、熱交換部材３０の構成および積層体２２Ａ，２２Ｂの構成が同時に行なわれるものとした。

図３〜図６に示すように、矩形状の板状部材４０Ａ，４０Ｂは、その中心（後述の孔４５の中心）に対して対称となるように形成されている。また、上述の孔４３，４４は、板状部材４０Ａ，４０Ｂの四隅のうち対角の２つの隅近傍に形成されており、連絡溝４２は、つづら折り状（蛇腹状またはＳ字形）に形成されている。板状部材４０Ａ，４０Ｂの連絡溝４２は、熱交換部材３０を構成するときに、互いに整合して熱交換部材３０の内側に部材内流路３２を形成する。なお、実施例では、連絡溝４２の深さは０．３ｍｍとした。

また、板状部材４０Ａ，４０Ｂの孔４３，４４の外周には、隣接する熱交換部材３０側に環状で突出する外側環状突出部４６，４９が形成されている。この外側環状突出部４６，４９は、互いに面一となると共に同一形状（同一径）に形成されており、連絡溝４２や平板部４１から隣接する熱交換部材３０側に径を縮小しながら延びる積層方向延出部４７，５０と、積層方向延出部４７，５０の先端部から径方向内側に延在するフランジ部４８，５１と、を有する。板状部材４０Ａ，４０Ｂの外側環状突出部４６、４９は、積層体２２Ａ，２２Ｂを構成するときに、隣接する熱交換部材３０の外側環状突出部４６、４９と当接して接合される。こうして孔４３，４４と外側環状突出部４６，４９とにより、熱交換媒体の積層方向流路２３（図１，図２，図４参照）および積層方向流路２４（図１，図２，図５参照）が形成される。この積層方向流路２３，２４は、熱交換部材３０の積層方向に連通すると共に各熱交換部材３０の部材内流路３２と連通する。

さらに、板状部材４０Ａ，４０Ｂの中央且つ連絡溝４２内には、孔４３，４４と同一径の孔４５が形成されている。孔４５の外周には、隣接する熱交換部材３０側に環状で突出する外側環状突出部５２と、その外側環状突出部５２の外周に連続して対となる板状部材４０Ｂ，４０Ａ側に環状で突出する内側環状突出部５５と、が形成されている。内側環状突出部５５は、平板部４１と面一となるように形成されている。また、外側環状突出部５２は、上述の外側環状突出部４６，４９と面一となると共に同一形状（同一径）で更に長手方向や短手方向から見たときに外側環状突出部４６，４９とは重ならないように形成されている。この外側環状突出部５２は、内側環状突出部５５の内周に連続して隣接する熱交換部材３０側に径を縮小しながら延びる積層方向延出部５３と、積層方向延出部５３の先端部から径方向内側に延在するフランジ部５４と、を有する。板状部材４０Ａ，４０Ｂの内側環状突出部５５は、熱交換部材３０を形成するときに、対となる板状部材４０Ｂ，４０Ａの内側環状突出部５５と当接して接合され、その径方向内側と径方向外側（部材内流路３２）との隔壁となると共に熱交換媒体の圧力などによる熱交換部材３０の変形を抑制する。また、板状部材４０Ａ，４０Ｂの外側環状突出部５２は、積層体２２Ａ，２２Ｂを構成するときに、隣接する熱交換部材３０の外側環状突出部５２と当接して接合される。こうして孔４５と外側環状突出部５２と内側環状突出部５５とにより、熱交換媒体の積層方向流路２５が形成される。この積層方向流路２５は、熱交換部材３０の積層方向に連通するが、各熱交換部材３０の部材内流路３２とは連通しない。

ここで、板状部材４０Ａ，４０Ｂの連絡溝４２と内側環状突出部５５とは、連絡溝４２における孔４３，４４近傍の部分の幅を値Ｌａ、孔４５の中心を通る部分（中央部分）の幅をＬｂ、内側環状突出部５５の幅をＬｃとしたときに「Ｌｂ−Ｌｃ≧Ｌａ」を満たすように形成されている。したがって、熱交換部材３０を形成したときに、孔４３（積層方向流路２３）と孔４４（積層方向流路２４）とに連通する部材内流路３２は、内側環状突出部５５近傍で、孔４３や孔４４の近傍と同一かそれより広くなるように形成される。これにより、熱交換媒体が内側環状突出部５５近傍で流れにくくなるのを抑制することができる。この結果、部材内流路３２を流れる熱交換媒体の流量が内側環状突出部５５の影響によって低下するのを抑制することができる。

板状部材４０Ａ，４０Ｂの連絡溝４２内には、隣接する熱交換部材３０側に外側環状突出部４６，４９，５２と面一となるように突出する外側ボス部６０，６１，６２，６３が形成されると共に、対となる板状部材４０Ｂ，４０Ａ側に平板部４１や内側環状突出部５５と面一となるように突出する内側ボス部６４，６５が形成されている。外側ボス部６０，６１は、板状部材４０Ａ，４０Ｂの四隅のうち対角の２つの隅近傍に、板状部材４０Ａ，４０Ｂの中心に対して対称となるように形成されており、外側ボス部６２，６３は、孔４５の周囲に、板状部材４０Ａ，４０Ｂの中心に対して対称となるように形成されており、内側ボス部６４，６５は、それぞれ孔４３，４４と外側ボス部６０，６１との間に、板状部材４０Ａ，４０Ｂの中心に対して対称となるように形成されている。板状部材４０Ａ，４０Ｂの外側ボス部６０，６１，６２，６３は、積層体２２Ａ，２２Ｂを構成するときに隣接する熱交換部材３０の外側ボス部６０，６１，６２，６３と当接して接合され、内側ボス部６４，６５は、熱交換部材３０を形成するときに対となる板状部材４０Ｂ，４０Ａの内側ボス部６４，６５と当接して接合され、部材内流路３２内の熱交換媒体の圧力などによる熱交換部材３０の変形を抑制する。

流入流出用部材７０は、その内部に、積層体２２Ａ，２２Ｂの積層方向流路２５および流入管７９と連通する（両者を連絡するための）空間７１と、積層体２２Ａ，２２Ｂの積層方向流路２４および流出管８０と連通する空間７２と、が形成されている。また、連絡部材７５Ａ，７５Ｂは、その内部に、積層体２２Ａ，２２Ｂの積層方向流路２３および積層方向流路２５と連通する空間７６が形成されている。

こうして構成された実施例の熱交換器２０では、流入管７９から流入流出用部材７０の空間７１に流入した熱交換媒体は、積層体２２Ａ，２２Ｂの積層方向流路２５を連絡部材７５Ａ，７５Ｂ側に流れて、連絡部材７５Ａ，７５Ｂの空間７６を経由して積層方向流路２３に流れ、積層方向流路２３，各熱交換部材３０の部材内流路３２，積層方向流路２４を流れて、流入流出用部材７０の空間７２を経由して流出管８０に流出する（図１，図２参照）。また、被熱交換媒体は、積層体２２Ａ，２２Ｂの周囲や、積層体２２Ａ，２２Ｂの隣接する熱交換部材３０間における外側環状突出部４６，４９，５２や外側ボス部６０，６１，６２，６３以外の部分に形成される隙間を流れる。そして、部材内流路３２を流れる熱交換媒体と隣接する熱交換部材３０間の隙間などを流れる被熱交換媒体との間で熱交換が行なわれる。なお、実施例では、厚みが０．２ｍｍの薄板にプレス加工を施して形成した板状部材４０Ａ，４０Ｂは、厚みが１．２５ｍｍで連絡溝４２の深さが０．３ｍｍとしたから、部材内流路３２の積層方向（図４〜図６の上下方向）の長さは０．６ｍｍとなり、隣接する熱交換部材３０間の隙間（被熱交換媒体の流路）の積層方向の長さは、平板部４１や内側環状突出部５５，内側ボス部６４，６５の辺りでは２．１ｍｍとなり、部材内流路３２の辺りでは１．５ｍｍとなる。こうした小型の熱交換器では、各熱交換部材３０の部材内流路３２や隣接する熱交換部材３０間の隙間（被熱交換媒体の流路）が比較的狭いから、熱交換性能を十分に発揮させて熱交換率を向上させるために、各部材内流路３２に十分な熱交換媒体が流れるようにすることがより要請される。

図７は、実施例の積層体２２Ａにおける熱交換媒体の流れの様子を模式的に示す説明図であり、図８は、比較例の積層体２２Ｃにおける熱交換媒体の流れの様子を模式的に示す説明図である。図７では、流入管７９から積層方向流路２５，連絡部材７５Ａを経由して積層方向流路２３に流入した後の熱交換媒体の流れの様子を示す。また、比較例としては、実施例の熱交換器２０における積層方向流路２５や連絡部材７５Ａ，７５Ｂを備えず、且つ、積層方向流路２３，２４が積層体２２Ａ，２２Ｂの同一端側で流入管７９および流出管８０に接続される構成を考えるものとした。比較例の構成では、図８に示すように、部材内流路３２の上流側の積層方向流路２３の流入側と部材内流路３２の下流側の積層方向流路２４の流出側とが積層体２２Ｃの同一端側（図中右端側）となるから、各部材内流路３２のうち流入管７９や流出管８０に近い側の部材内流路には十分な熱交換媒体が流れるが、流入管７９や流出管８０から遠い側の部材内流路には十分な熱交換媒体が流れにくい。このため、熱交換媒体と被熱交換媒体との間の熱交換性能を十分に発揮できない可能性がある。これに対して、実施例では、図７に示すように、部材内流路３２の上流側の積層方向流路２３の流入側と部材内流路３２の下流側の積層方向流路２４の流出側とが積層体２２Ａの一端側（図中左端側）と他端側（図中右端側）とになるから、熱交換媒体が各部材内流路３２に十分に流れる（各部材内流路３２の流量のバラツキが抑制される）ようにすることができる。これにより、熱交換性能を十分に発揮させることができ、熱交換率の向上を図ることができる。なお、積層体２２Ｂについても、積層体２２Ａと同様に考えることができる。

ところで、積層方向流路２３の流入側と積層方向流路２４の流出側とを積層体２２Ａ，２２Ｂの一端側と他端側とにするためには、積層方向流路２３の流入側に流入管７９を接続すると共に積層方向流路２４の流出側に流出管８０を接続することも考えられる。しかしながら、この場合、流入管７９や流出管８０の積層体２２Ａ，２２Ｂ周辺での配管距離が長くなってしまう。これに対して、実施例では、積層体２２Ａに積層方向流路２５を形成すると共に連絡部材７５Ａ，７５Ｂにより積層方向流路２５と積層方向流路２３とを連絡することによって、積層方向流路２３の流入側と積層方向流路２４の流出側とを積層体２２Ａ，２２Ｂの一端側と他端側とするから、流入管７９や流出管８０の積層体２２Ａ，２２Ｂ周辺での配管距離を短くすることができる。

また、実施例の熱交換器２０では、板状部材４０Ａ，４０Ｂの外側環状突出部４６，４９，５２が同一形状（同一径）で且つ長手方向や短手方向から見たときに互いに重ならないように形成されているから、積層体２２Ａ，２２Ｂを構成したときに、隣接する熱交換部材３０間の隙間（被熱交換媒体の流路）の、被熱交換媒体の流れに対する開口面積が熱交換部材３０の長手方向や短手方向の各位置で大きく変化するのを抑制することができる。被熱交換媒体が熱交換部材３０の長手方向（図３の左右方向）に流れるときを考えると、図４〜図６より、長手方向における孔４３の中心を通る位置での開口面積（図４中、面積Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の和）と、孔４５の中心を通る位置での開口面積（図６中、面積Ｓ２１，Ｓ２２の和）と、孔４４の中心を通る位置での開口面積（図５中、面積Ｓ３１，Ｓ３２，Ｓ３３の和）とが、外側ボス部６０，６１や内側ボス部６４，６５，内側環状突出部５５の影響を除けば、同程度となることが分かる。被熱交換媒体が熱交換部材３０の短手方向に流れるときについても、これと同様に考えることができる。これにより、被熱交換媒体の流路が部分的に極端に狭くなることによる被熱交換媒体の流量の低下を抑制することができる。実施例では、小型の熱交換器を考えているから、被熱交換媒体の流量を確保することの意義は大きい。

さらに、実施例の熱交換器２０では、対となる板状部材４０Ａ，４０Ｂは、平板部４１と板状部材４０Ａ，４０Ｂの中央の内側環状突出部５５と内側ボス部６４，６５とによって接合され、隣接する熱交換部材３０は、熱交換部材３０（板状部材４０Ａ，４０Ｂ）の四隅近傍の外側環状突出部４６，４９および外側ボス部６０，６１と孔４５の周囲の外側ボス部６２，６３とによって接合されるから、熱交換部材３０の変形をより効果的に抑制することができる。

以上説明した実施例の熱交換器２０では、０．３ｍｍ以下の薄板にプレス加工を施して形成した板状部材４０Ａ，４０Ｂによる熱交換部材３０を複数積層してなる積層体２２Ａ，２２Ｂを備える。そして、この積層体２２Ａ，２２Ｂには、板状部材４０Ａ，４０Ｂの孔４３，４４と外側環状突出部４６，４９とによって熱交換部材３０の部材内流路３２に連通する積層方向流路２３，２４が形成されると共に、板状部材４０Ａ，４０Ｂの孔４５と外側環状突出部５２と内側環状突出部５５とによって部材内流路３２に連通しない積層方向流路２５が形成されており、積層方向流路２５，２４は積層体２２Ａ，２２Ｂの一端側で流入流出用部材７０の空間７１，７２を介して流入管７９，流出管８０に接続され、積層方向流路２３，２５は積層体２２Ａ，２２Ｂの他端側で連絡部材７５Ａ，７５Ｂの空間７６を介して連絡されている。したがって、部材内流路３２の上流側の積層方向流路２３の流入側と部材内流路３２の下流側の積層方向流路２４の流出側とが積層体２２Ａ，２２Ｂの一端側と他端側とになるから、積層方向流路２３の流入側と積層方向流路２４の流出側とが積層体２２Ａ，２２Ｂの同一端側となるものに比して、熱交換媒体が各部材内流路３２に十分に流れるようにすることができ、熱交換性能を十分に発揮させて熱交換率の向上を図ることができる。また、こうした構成とすることにより、流入管７９や流出管８０を積層体２２Ａ，２２Ｂの周囲で配管して積層方向流路２３の流入側と積層方向流路２４の流出側とを積層体２２Ａ，２２Ｂの一端側と他端側とするものに比して、流入管７９や流出管８０の積層体２２Ａ，２２Ｂ周辺での配管距離を短くすることができる。さらに、薄板をプレス加工して形成した板状部材４０Ａ，４０Ｂを用いるために板状部材４０Ａ，４０Ｂが変形しやすいが、連絡溝４２内に、対となる板状部材４０Ｂ，４０Ａと当接して接合される内側環状突出部５５が形成されることにより、部材内流路３２内の熱交換媒体の圧力などによる板状部材の変形を抑制することができる。

実施例の熱交換器２０では、板状部材４０Ａ，４０Ｂの外側環状突出部４６，４９，５２は、板状部材４０Ａ，４０Ｂの長手方向や短手方向から見たときに重ならないように形成されるものとしたが、長手方向または短手方向から見たときに、外側環状突出部５２と外側環状突出部４６，４９のうち少なくとも一方とが重なるように形成されるものとしてもよい。この例としては、孔４３，４４が、板状部材４０Ａ，４０Ｂの四隅のうち隣り合う２つの隅近傍に形成される場合などを考えることができる。また、実施例の熱交換器２０では、外側環状突出部４６，４９，５２は、同一形状（同一径）に形成されるものとしたが、若干異なる径に形成されるものとしてもよい。さらに、実施例の熱交換器では、外側環状突出部４６，４９，５２は、積層方向延出部４７，５０，５３とフランジ部４８，５１，５４とを有するものとしたが、フランジ部４８，５１，５４を有さずに、積層方向延出部４７，５０，５３だけを有するものとしてもよい。

実施例の熱交換器２０では、板状部材４０Ａ，４０Ｂの連絡溝４２は、つづら折り状に形成されるものとしたが、これ以外の形状、例えば、矩形状などに形成されるものとしてもよい。

実施例の熱交換器２０では、板状部材４０Ａ，４０Ｂの連絡溝４２および内側環状突出部５５は、上述の「Ｌｂ−Ｌｃ≧Ｌａ」を満たすように形成されるものとしたが、値（Ｌｂ−Ｌｃ）が値Ｌａより若干小さくなるように形成されるものとしてもよい。

実施例の熱交換器２０では、板状部材４０Ａ，４０Ｂの連絡溝４２，外側環状突出部４６と外側環状突出部４９，外側ボス部６０と外側ボス部６１，外側ボス部６２と外側ボス部６３，内側ボス部６４と内側ボス部６５は、それぞれ板状部材４０Ａ，４０Ｂの中心（孔４５の中心）に対して対称となるように形成されるものとしたが、少なくとも一部、例えば、外側ボス部６２と外側ボス部６３や内側ボス部６４と内側ボス部６５などが板状部材４０Ａ，４０Ｂの中心に対して対称に形成されないものとしてもよい。また、実施例の熱交換器２０では、孔４５は、板状部材４０Ａ，４０Ｂの中央に形成されるものとしたが、中央以外の位置に形成されるものとしてもよい。

実施例の熱交換器２０では、板状部材４０Ａ，４０Ｂの連絡溝４２内には、外側ボス部６０，６１，６２，６３と内側ボス部６４，６５とが形成されるものとしたが、外側ボス部および内側ボス部の数は、４つと２つに限定されるものではなく、熱交換器２０の用途などに応じて、適宜変更されるものとしてよい。また、外側ボス部や内側ボス部が形成されないものとしてもよい。

実施例の熱交換器２０では、板状部材４０Ａ，４０Ｂの連絡溝４２内に、孔４５と外側環状突出部５２と内側環状突出部５５とが形成されるものとしたが、図９や図１０の変形例の板状部材１４０Ａ，２４０Ａに示すようにおよびこれと同様に板状部材１４０Ｂ，２４０Ｂを考えて、連絡溝４２以外の位置に、孔１４５，２４５と外側環状突出部１５２，２５２とが形成されるものとしてもよい。板状部材１４０Ａ，１４０Ｂや板状部材２４０Ａ，２４０Ｂにおける孔４３，４４や外側環状突出部４６，４９の位置や形状は、実施例の板状部材４０Ａ，４０Ｂと同一である。板状部材１４０Ａ，１４０Ｂにおける連絡溝１４２は、孔４３の近傍で２つに分岐して孔４４の近傍で合流することによって孔４３，４４を連絡するように形成されており、孔１４５および外側環状突出部１５２は、連絡溝１４２が２つに分岐することによって形成される中央の平板部１４１に形成されている。また、連絡溝２４２は、矩形の１つの隅を除いた形状で孔４３，４４を連絡するように形成されており、孔２４５および外側環状突出部２５２は、連絡溝２４２より外周側の平板部２４１に形成されている。こうした板状部材１４０Ａ，１４０Ｂや板状部材２４０Ａ，２４０Ｂでは、外側環状突出部１５２，２５２の周囲の平板部１４１，２４１が、実施例の板状部材４０Ａ，４０Ｂの内側環状突出部５５と同様に、連絡溝１４２，２４２と孔１４５，２４５との隔壁（各熱交換部材３０の部材内流路３２と積層方向流路２５との隔壁）となる。なお、図９や図１０では、外側ボス部や内側ボス部については図示を省略したが、これらが形成されるものとしてもよい。

実施例の熱交換器２０では、板状部材４０Ａ，４０Ｂは、矩形状に形成されるものとしたが、矩形以外の多角形状や円形状，楕円形状などに形成されるものとしてもよい。

実施例の熱交換器２０では、積層体２２Ａ，２２Ｂの一端側で、積層方向流路２５が流入管７９に接続されると共に積層交流路２４が流出管８０に接続されるものとしたが、積層方向流路２５が流出管８０に接続されると共に積層方向流路２４が流入管７９に接続されるものとしてもよい。この場合、流入管７９から積層体２２Ａ，２２Ｂの積層方向流路２４に流入した熱交換媒体は、積層方向流路２４，各熱交換部材３０の部材内流路３２，積層方向流路２３，連絡部材７５Ａ，７５Ｂ，積層方向流路２５を経由して流出管８０に流出する。

実施例の熱交換器２０では、２つの積層体２２Ａ，２２Ｂを備えるものとしたが、１つの積層体だけを備えるものとしてもよい。

実施例では、熱交換器２０の形態として説明したが、こうした熱交換器２０の構成に用いられる板状部材４０Ａ，４０Ｂの形態としてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した考案の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、孔４３，４４が「第１，第２の孔」に相当し、連絡溝４２が「連絡溝」に相当し、板状部材４０Ａ，４０Ｂが「板状部材」に相当し、部材内流路３２が「部材内流路」に相当し、熱交換部材３０が「熱交換部材」に相当し、積層体２２Ａ，２２Ｂが「積層体」に相当し、熱交換器２０が「熱交換器」に相当し、積層方向流路２３，２４が「第１，第２の積層方向流路」に相当し、外側環状突出部４６，４９が「第１，第２の環状突出部」に相当し、孔４５が「第３の孔」に相当し、外側環状突出部５２が「第３の環状突出部」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した考案の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した考案を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した考案の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した考案についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した考案の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本考案を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本考案はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本考案の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本考案は、熱交換器の製造産業などに利用可能である。

２０ 熱交換器、２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ 積層体、２３，２４，２５ 積層方向流路、３０ 熱交換部材、３２ 部材内流路、４０Ａ，４０Ｂ，１４０Ａ，１４０Ｂ，２４０Ａ，２４０Ｂ 板状部材、４１，１４１，２４１ 平板部、４２，１４２，２４２ 連絡溝、４３，４４，４５，１４５，２４５ 孔、４６，４９，５２，１５２，２５２ 外側環状突出部、４７，５０，５３ 積層方向延出部、４８，５１，５４ フランジ部、５５ 内側環状突出部、６０、６１，６２，６３ 外側ボス部、６４，６５ 内側ボス部、７０ 流入流出用部材、７１，７２，７６ 空間、７５Ａ，７５Ｂ 連絡部材、７９ 流入管、８０ 流出管。

Claims (9)

1. 熱伝導性の良好な金属材料による厚みが０．３ｍｍ以下の薄板を用いてプレス加工により形成された第１，第２の孔と該第１，第２の孔を連絡するための連絡溝とを有する板状部材を、前記連絡溝が向かい合うと共に前記第１，第２の孔が整合するように重ねて前記連絡溝により熱交換媒体の部材内流路が形成される熱交換部材とし、該熱交換部材を複数積層してなる積層体を備える熱交換器における板状部材であって、
   前記第１，第２の孔の外周には、前記積層体を構成したときに前記第１，第２の孔が前記熱交換部材の積層方向に前記部材内流路と連通する前記熱交換媒体の第１，第２の積層方向流路を形成すると共に隣接する前記熱交換部材間に所定の隙間を形成するための第１，第２の環状突出部が形成されており、
   前記積層体を構成したときに前記熱交換部材の積層方向に前記部材内流路と連通しない前記熱交換媒体の第３の積層方向流路を形成するための第３の孔が形成されており、
   前記第３の孔の外周には、前記積層体を構成したときに隣接する前記熱交換部材間に前記所定の隙間を形成するための第３の環状突出部が形成されている、
   ことを特徴とする板状部材。
2. 請求項１記載の板状部材であって、
   前記第３の孔は、前記連絡溝内に形成されており、
   前記第３の環状突出部は、前記連絡溝内における前記第３の孔の外周に形成されており、
   前記連絡溝内における前記第３の環状突出部の外周には、該第３の環状突出部とは反対側に突出する第４の環状突出部が形成されており、
   前記第４の環状突出部は、前記熱交換部材を形成したときに対となる前記板状部材と当接して接合される、
   ことを特徴とする板状部材。
3. 請求項２記載の板状部材であって、
   前記連絡溝および前記第４の環状突出部は、前記連絡溝における前記第１，第２の孔近傍の幅をＬａ、前記連絡溝における前記第４の環状突出部の中心を通る部分の幅をＬｂ、前記第４の環状突出部の幅をＬｃとしたときに、「Ｌｂ−Ｌｃ≧Ｌａ」を満たすように形成されている、
   ことを特徴とする板状部材。
4. 請求項１ないし３のいずれか１つの請求項に記載の板状部材であって、
   前記板状部材は、矩形状に形成されており、
   前記第１，第２の孔は、前記板状部材の四隅のうち対角の２つの隅近傍に形成されており、
   前記連絡溝は、つづら折り状に形成されており、
   前記第３の孔は、前記板状部材の中央に形成されている、
   ことを特徴とする板状部材。
5. 請求項１ないし４のいずれか１つの請求項に記載の板状部材であって、
   前記第１，第２，第３の環状突出部は、前記板状部材の長手方向および短手方向から見たときに、互いに重ならないように形成されている、
   ことを特徴とする板状部材。
6. 請求項５記載の板状部材であって、
   前記第１，第２，第３の環状突出部は、同一径に形成されている、
   ことを特徴とする板状部材。
7. 請求項１ないし６のいずれか１つの請求項に記載の板状部材であって、
   前記連絡溝内には、前記積層体を構成したときに隣接する前記熱交換部材間に前記所定の隙間を形成するための複数の外側ボス部と、前記熱交換部材を形成したときに対応する前記板状部材と当接して接合される複数の内側ボス部と、が形成されている、
   ことを特徴とする板状部材。
8. 請求項７記載の板状部材であって、
   前記第１，第２の環状突出部，前記連絡溝，前記複数の外側ボス部，前記複数の内側ボス部は、それぞれ前記第３の孔を中心として対称となるように形成されている、
   ことを特徴とする板状部材。
9. 請求項１ないし８のいずれか１つの請求項に記載の板状部材を用いて構成される熱交換器であって、
   前記第３の積層方向流路は、前記積層体の一端側で流入管と流出管とのうち一方に接続され、
   前記第２の積層方向流路は、前記積層体の一端側で前記流入管と前記流出管とのうち他方に接続され、
   前記第１の積層方向流路と前記第３の積層方向流路とは、前記積層体の他端側で連絡部材によって連絡されている、
   ことを特徴とする熱交換器。

Images