JP4765619B2 - 熱交換器及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は冷却システム、放熱システムや加熱システム等用の熱交換器に関するもので、特にコンパクト性を要求されるシステムで使用される熱交換器及びその製造方法に関するものである。

従来、この種の熱交換器としては、管とフィンとから構成されたものが一般的であるが、近年はそのコンパクト化を図るために、管径及び管ピッチを小さくし、管を高密度化する傾向にある。その極端な形態としては、管外径が０．５ｍｍ程度の非常に細い管のみから熱交換部が構成されたものがある（例えば、特許文献１参照）。

図１４は、特許文献１に記載された従来の熱交換器の正面図である。図１５は、図１４のＡ−Ａ断面図である。

図１４に示すように、従来の熱交換器は、所定間隔を置いて対向配置される入口タンク１と出口タンク２と、入口タンク１と出口タンク２の間に断面円環の複数の管３が配置され、管３の外部を外部流体が流通されるコア部４が構成されている。管３内を流通する内部流体としては主に水や不凍液が用いられ、外部流体としては空気が主流であり、それぞれが流通し、熱交換を行う。

そして、管３を碁盤目状に配置するとともに、管３の外径を０．２ｍｍ以上０．８ｍｍ以下とし、隣接する管３のピッチを管外径で除した値を０．５以上３．５以下とすることで、使用動力に対する熱交換量を大幅に向上できるとしている。
特開２００１−１１６４８１号公報

上記従来の熱交換器を構成する具体的な要素や製造方法については示されていないが、一般的には、多数の細い管３と、特定の面に多数の細かい円孔を予め空けた入口タンク１と出口タンク２を用意し、入口タンク１及び出口タンク２の円孔に管３の両端を挿入し、溶接等によって管３の挿入部を入口タンク１及び出口タンク２に接着する方法が考えられる。しかしながら、長くて細い管３は非常に高価であるばかりでなく、入口タンク１や出口タンク２に管３の挿入用の微細な円孔を所定の微細なピッチで設けることと、非常に多くの管３を入口タンク１や出口タンク２に挿入し接着する工程が非常に困難であり、熱交換性能が高くても、非常に高価でかつ洩れに対する信頼性が低いものになるという課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、非常に優れた熱交換性能を保持しながら、非常に製造が容易な構造で、安価で、かつ信頼性の高い熱交換器を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明の熱交換器は、内部流体と外部流体とが熱交換する熱交換部と、前記熱交換部の両端に取り付けられる出入口ヘッダーとからなり、前記熱交換部は、略同一線上に少なくとも２個以上設けられたスリットＡからなるスリット群と前記スリット群の全長よりも短いスリットＢとを略平行に設けた第１の基板と、前記スリットＢと略同形状のスリットＣと前記スリットＡ相互間の分断部の長さよりも全長が大きいスリットＤとを略平行に前記スリットＢと前記スリットＣとが連通し前記スリットＡ相互間の分断部の投影が前記スリットＤ内に含まれるように設けた第２の基板と、前記スリットＢと略同形状のスリットＥを前記スリットＢと前記スリットＣと連通する位置に略平行に設けた第３の基板とを有し、前記第１の基板の前記スリットＢと前記第２の基板のスリットＣと前記第３の基板のスリットＥとが連通して前記外部流体が流れる管外流路を構成すると共に前記スリット群の両端が前記第２の基板の両端よりも外側になって前記スリット群の両端以外の部分が前記第２の基板に挟まれることにより前記内部流体が流れる管内流路が構成されるように前記第３の基板を両端にして前記第１の基板と前記第２の基板とを複数枚積層して、前記スリット群の両端が前記管内流路の出入り口となる前記熱交換部が構成されるものである。

これにより、管のみによって構成された熱交換部をスリットを設けた基板から構成することができ、容易に製作することができる。また、管内流路をスリットＡとスリットＤで構成することにより、それぞれのスリット長を短くしても管内流路長を長くすることができ、管壁がよれたり、捩れたり、曲がったりして管内流路を塞ぐことがなく、容易かつ正確に製作することができる。

また、本発明の熱交換器は前記第２の基板で前記第１の基板を挟むように配置したものである。

これにより、スリット群の両端部を残して第２の基板で挟むことにより簡素な構成で容易に管外流路を構成することができる。

また、本発明の熱交換器は前記スリット群と前記スリットＢとを交互に配置したものである。

これにより、管外流路と管内流路とが交互に配置されるようにして熱交換効率をより高め、かつ基板全体領域を効率よく活用できるようになる。

また、本発明の熱交換器は前記管内流路の出入り口を前記管外流路方向に拡大したものである。

これにより、内部流体の出入り口の開口面積を大きくすることができ、管内抵抗を低減し、内部流体の流量を増加させることにより、熱交換器の能力を向上させることができるため、熱交換器を小さくすることができる。

また、本発明の熱交換器は少なくとも前記スリットＢまたは前記スリットＣのいずれかが全長方向に分断されたものである。

これにより、管外流路が捩れることがなく、容易かつ正確に製作することができる。また、スリットの分断部分が管外側を流れる流体の境界層を分断し、伝熱性能を促進することができるため、熱交換器を小さくすることができる。

また、本発明の熱交換器は前記スリットＢが分断され、それと略同形状に前記スリットＣが分断されたものである。

これにより、分断部でも第１の基板と第２の基板が接合できるため、接合強度を向上することができ、信頼性を向上することができる。

また、本発明の熱交換器の製造方法は前記基板をプレスにより加工したものである。

これにより、容易且つ安価に基板を製作することができる。

また、本発明の熱交換器の製造方法は前記基板相互を熱溶着接合により接合したものである。

これにより、ロウ材を用いず容易に接合することができ、管内流路を目詰まりさせることがなく、信頼性が向上する。

また、本発明の熱交換器の製造方法は前記基板相互を超音波接合により接合したものである。

これにより、接合部のみ基材が溶融するため溶融した基材で管内流路を目詰まりさせることがなく、さらに信頼性が向上する。

また、本発明の熱交換器の製造方法は前記基板相互を拡散接合により接合したものである。

これにより、基材も溶融しないため、管内流路を目詰まりさせることはなくさらに信頼性が向上する。

本発明の熱交換器は、製造が容易な構造のため、安価に熱交換器を提供することができる。

また、本発明の熱交換器の製造方法は、容易かつ信頼性の高い熱交換器を提供することができる。

請求項１に記載の発明は、内部流体と外部流体とが熱交換する熱交換部と、前記熱交換部の両端に取り付けられる出入口ヘッダーとからなり、前記熱交換部は、略同一線上に少なくとも２個以上設けられたスリットＡからなるスリット群と前記スリット群の全長よりも短いスリットＢとを略平行に設けた第１の基板と、前記スリットＢと略同形状のスリットＣと前記スリットＡ相互間の分断部の長さよりも全長が大きいスリットＤとを略平行に前記スリットＢと前記スリットＣとが連通し前記スリットＡ相互間の分断部の投影が前記スリットＤ内に含まれるように設けた第２の基板と、前記スリットＢと略同形状のスリットＥを前記スリットＢと前記スリットＣと連通する位置に略平行に設けた第３の基板とを有し、前記第１の基板の前記スリットＢと前記第２の基板のスリットＣと前記第３の基板のスリットＥとが連通して前記外部流体が流れる管外流路を構成すると共に前記スリット群の両端が前記第２の基板の両端よりも外側になって前記スリット群の両端以外の部分が前記第２の基板に挟まれることにより前記内部流体が流れる管内流路が構成されるように
前記第３の基板を両端にして前記第１の基板と前記第２の基板とを複数枚積層して、前記スリット群の両端が前記管内流路の出入り口となる前記熱交換部が構成される熱交換器であり、管のみによって構成された熱交換部をスリットを設けた基板から構成することができ、容易に製作することができる。また、管内流路をスリットＡとスリットＤで構成することにより、それぞれのスリット長を短くしても管内流路長を長くすることができ、管壁がよれたり、捩れたり、曲がったりして管内流路を塞ぐことがなく、容易かつ正確に製作することができる。これらにより、安価に熱交換器を提供することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、本発明の熱交換器は前記スリット群と前記スリットＢとを交互に配置したものであり、管外流路と管内流路とが交互に配置されるようにして熱交換効率をより高め、かつ基板全体領域を効率よく活用できるようになる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記管内流路の出入り口を前記管外流路方向に拡大したものであり、内部流体の出入り口の開口面積を大きくすることができ、管内抵抗を低減し、内部流体の流量を増加させることにより、熱交換器の能力を向上させることができるため、熱交換器を小さくすることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、少なくとも前記スリットＢ、前記スリットＣまたは前記スリットＥのいずれかが全長方向に分断されたものであり、管外流路が捩れることがなく、容易かつ正確に製作することができる。また、スリットの分断部分が管外側を流れる流体の境界層を分断し、伝熱性能を促進することができるため、熱交換器を小さくすることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、少なくとも前記スリットＢまたは前記スリットＣのいずれかが全長方向に分断されたものであり、管外流路が捩れることがなく、容易かつ正確に製作することができる。また、スリットの分断部分が管外側を流れる流体の境界層を分断し、伝熱性能を促進することができるため、熱交換器を小さくすることができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、前記スリットＢが分断され、それと略同形状に前記スリットＣが分断されたものであり、分断部でも第１の基板と第２の基板が接合できるため、接合強度を向上することができ、信頼性を向上することができる。

請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載の発明において、基板をプレスにより加工した熱交換器の製造方法であり、容易且つ安価に基板を製作することができ、安価に熱交換器を提供することができる。

請求項８に記載の発明は、請求項１から７のいずれか一項に記載の発明において、基板相互を熱溶着接合により接合した熱交換器の製造方法であり、ロウ材を用いず容易に接合することができるため、ロウ材により管内流路を目詰まりさせることがなく、信頼性が向上するとともに、安価に熱交換器を提供することができる。

請求項９に記載の発明は請求項１から７のいずれか一項に記載の発明において、基板相互を超音波接合により接合した熱交換器の製造方法であり、接合部のみ基材が溶融するため溶融した基材で管内流路を目詰まりさせることがなく、さらに信頼性が向上するとともに、安価に熱交換器を提供することができる。

請求項１０に記載の発明は請求項１から７のいずれか一項に記載の発明において、基板相互を拡散接合により接合した熱交換器の製造方法であり、拡散接合は基材も溶融しないため、管内流路を目詰まりさせることがなく、さらに信頼性が向上するとともに、安価に熱交換器を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明するが、従来例または先に説明した実施の形態と同一構成については同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における熱交換部の斜視図である。熱交換部は第１の基板１０と第２の基板２０とが複数交互に積層され、第３の基板が両端に積層されて構成されている。

図２は、本発明の実施の形態１における第１の基板の正面図である。第１の基板１０にはスリットＡ４０が全長方向の略同一直線上に分断部４１を挟んで３個配置されたスリット群４５とスリット群４５よりも全長が短いスリットＢ５０が略平行に一つずつ交互になるように配置されている。本実施の形態ではスリットＡ４０は３個配置したが、２個以上であればよい。また、スリットＢ５０は全長方向に２分割されており、分断部５５が形成されている。本実施の形態ではスリットＢ５０を２等分しているが、等分でなくともよく、また２分割以上であればよい。

図３は、本発明の実施の形態１における第２の基板の正面図である。第２の基板２０にはスリットＢ５０と略同形状のスリットＣ６０とスリットＡ４０の相互間つまり分断部４１よりも全長が大きいスリットＤ７０とが略平行に一つずつ交互になるように、またスリットＣ６０がスリットＢ５０と連通するように設けられている。また、スリットＣ６０は全長方向に３分割されており、分断部６５が形成されている。本実施の形態ではスリットＣ６０を３等分しているが、等分でなくともよく、２分割以上であればよい。また、第１の基板１０と第２の基板２０とを積層したとき、分断部６５と分断部５５は重ならない。また、スリットＤ７０は分断部４１の投影を含むように配置されており、第１の基板１０と第２の基板２０とを積層したとき、スリットＡ４０とスリットＤ７０が連通している。また、第２の基板２０の全長はスリット群４５よりも小さい。

図４は、本発明の実施の形態１における第３の基板の正面図である。第３の基板３０にはスリットＢ５０と略同形状のスリットＥ８０が積層した場合にスリットＢ５０とスリットＣ６０と連通する位置に略平行に設けられている。

このように、スリットＢ５０、スリットＣ６０とスリットＥ８０とが投影面上で重なるために相互に連通することになり、管外流路９０が構成される。また、第２の基板２０の寸法に関して、スリットＢ５０の長手方向となる方向の寸法はスリット群４５の長手方向の長さよりも短く、スリット群４５の両端が第２の基板２０の両端よりも外側になるよう設置されており、スリット群４５の両端以外の部分が第２の基板２０に挟まれることにより管内流路１００が構成され、分断部４５では第２の基板２０のスリットＤ７０が分断部４５の投影を含むように設置されており、スリットＤ７０がバイパス回路となり、下流側のスリットＡ４０に連通することとなる。また、スリット群４０の両端が管内流路１００の出入り口となる。なお、本実施の形態では第１の基板１０と第２の基板２０を交互に設置したが、管内流路１００の断面積を大きくしたい場合など、第２の基板２０間に第１の基板１０を複数設置しても良い。管内流路１００の壁となるスリットＡ４０とスリットＢ５０の間隔及び、スリットＣとスリットＤの間隔はできる限り小さくした方が熱抵抗が低減でき、伝熱性能が向上する。この際、スリットＡ４０をスリットＤ７０のバイパス回路で繋げることにより、管内流路１００の全長を短くすることなく、スリットＡの全長を短くすることができ、管の壁を小さくしても壁がよれたり、捩れたり、曲がったりして管内流路１００を防ぐことがなくなり、不良率を低下することができる。よって、熱交換器を安価に提供することができる。

第１の基板１０と第２の基板２０及び第３の基板３０相互は熱溶着接合により接合すれば、ロウ材を用いず、基材を溶融させて接合するため、ロウ材が管内流路１００内に流れ出すことはなく、管内流路１００が目詰まりすることによる不良を低減することができる。特に、超音波接合では接合部分のみを加熱することができるため、さらに信頼性が向上する。また、拡散接合は基材が溶融しない温度までの加熱と加圧を同時に掛けることにより原子の拡散（相互拡散）現象が生じ、原子の結びつきにより接合を行うため、拡散接合で接合すれば基材の溶融もなく、管内流路１００の目詰まりを防止でき、さらに信頼性が向上する。

第１の基板１０と第２の基板２０及び第３の基板３０をプレス加工により成形すれば、比較的容易にかつ大量に成形できるため、熱交換器を安価に提供できる。

図５は、本発明の実施の形態１における熱交換器の正面図であり、図６は同実施の形態の熱交換器の側面図である。また、図７は図５のＢ−Ｂ断面図であり、図８は図５のＣ−Ｃ断面図である。図９は図６のＤ−Ｄ断面図である。通常、熱交換部の両端に内部流体入口ヘッダー１１０および出口ヘッダー１２０を取り付けて使用される。なお、入口ヘッダー１１０と出口ヘッダー１２０を入れ替えても良い。

以上のように構成された熱交換器について、以下その動作、作用を説明する。

入口ヘッダー１１０から流入した内部流体が分岐されて管内流路１００内を流れ、出口ヘッダー１２０から流出する。また外部流体は管外流路９０を第１の基板１０、第２の基板２０及び第３の基板３０の平面方向に流れる。この内部流体と外部流体とが熱交換部において熱交換する。この際、第１の基板１０に設けたスリットＡ４０とスリットＤ７０の幅を微細にし、スリットＡ４０とスリットＢ５０の間隔とスリットＤ７０とスリットＣ６０の間隔とを小さくすることにより、管を細くし、かつスリットＢ５０、スリットＣ６０とスリットＥ８０の幅を小さくすることで、管のピッチを小さくすることが容易にできるので、非常にコンパクトな熱交換器を容易に構成できる。

この際、スリットＡ４０を３個略同一直線上に設置し、スリットＡ４０間をスリットＤ７０でバイパスして、管内流路１００を構成しているため、スリットＡ４０を短くしても有効な管内流路１００の長さを成形することができる。よって、管内流路１００の壁となるスリットＡ４０とスリットＢ５０の間隔を小さくしても、スリットＡ４０が短いために管内流路１００の壁のよれ、ねじれ、曲がりがなく、不良率を低減することができるため、さらに安価に熱交換器を提供することができる。

以上のように、本実施の形態においては、スリットＡ４０を略同一線上に３個設けたスリット群４５と、スリット群４５の全長よりも短いスリットＢ５０とを略平行に設けた第１の基板１０と、スリットＢ５０と略同形状のスリットＣ６０とスリットＡ４０相互間の分断部の長さよりも全長が大きいスリットＤ７０を略平行に設けてかつ第１の基板１０のスリット群４５の全長よりもその全長を短くした第２の基板２０と、スリットＢ５０と略同形状のスリットＥ８０を略平行に設けかつ全長が第２の基板２０よりも大きい第３の基板３０とを有し、第１の基板１０のスリットＢ４０と第２の基板２０のスリットＣ６０と第３の基板３０のスリットＥ８０が連通し、かつスリットＡ４０相互間の分断部４１の投影がスリットＤ７０内に含まれるように第１の基板１０と第２の基板２０とを複数枚積層し、その両端に第３の基板３０を設置し、第１の基板１０のスリットＢ４０と第２の基板２０のスリットＣ６０と第３の基板３０のスリットＥ８０とで管外流路９０を構成し、第１の基板１０のスリットＡ４０と第２の基板２０のスリットＤ７０とが連通することで管内流路１００を構成する構造であり、従来は管のみによって構成された熱交換部をスリットを設けた基板から構成しており、容易に製作することができ、安価に熱交換器を提供することができる。また、管内流路をスリットＡ４０とスリットＤ７０で構成することにより、それぞれのスリット長を短くしても管内流路１００長を長くすることができ、管壁がよれたり、捩れたり、曲がったりして管内流路１００を塞ぐことがなく、容易かつ正確に製作することができる。これらにより、入口ヘッダー１１０と出口ヘッダー１２０間が長い熱交換器でも安価に提供することができる。

なお、本実施の形態では、第１の基板１０と第２の基板２０を積層した両端に第３の基板３０を設置して基板積層方向を密閉したが、この形態に限定されるものではなく、例えば、両端部の基板の管内流路のみを樹脂や接着剤等で埋めてしまってもよい。

また、本実施の形態においては、スリットＢ５０を２等分し、スリットＣ６０を３等分したため、スリットＢ５０の分断部５５とスリットＣ６０の分断部６５が積層したとき重ならないため、外部流体の境界層分断効果が大きくなり、伝熱性能が向上する。ひいては、基板積層枚数を低減しても同等の性能が得られるため、安価に熱交換器を提供することができる。

なお、本実施の形態では、スリットＢ５０を２等分、スリットＣ６０を３等分としたが、分割数や分割割合はこれに限定されるものではない。

また、本実施の形態では、スリットＢ５０の分断部５５とスリットＣ６０の分断部６５が重ならない位置に設けたが、図１０の本発明の実施の形態１における他の場合の第２の基板の正面図に示す第２の基板２０のようにスリットＣ６０を２等分し、分断部６５がスリットＢ５０の分断部５５と重なるように設けてもよく、この場合、外部流体の境界層分断効果は低減するが、分断部５５と分断部６５が接合できるため、熱交換器の強度が向上することとなる。なお、分割数や分割割合はこれに制限されるものではない。

また、本実施の形態では、スリットＢ５０とスリットＣ６０を分断したが、必ずしも分断する必要はなく、設計上や加工上の事情に応じて分断することも可能である。

また、本実施の形態では第１の基板１０と第２の基板２０をプレスにより加工したものであり、容易且つ大量・安価に基板を製作することができ、安価に熱交換器を提供することができる。

また、本実施の形態では、第１の基板１０と第２の基板２０相互は熱溶着接合により接合すれば、ロウ材を用いず、基材を溶融させて接合するため、ロウ材が管内流路１００内に流れ出すことはなく、管内流路１００が目詰まりすることによる不良を低減することができる。特に、超音波接合では接合部分のみを加熱することができるため、さらに信頼性が向上する。また、拡散接合は基材が溶融しない温度までの加熱と加圧を同時に掛けることにより原子の拡散（相互拡散）現象が生じ、原子の結びつきにより接合を行うため、拡散接合で接合すれば基材の溶融もなく、管内流路１００の目詰まりを防止でき、さらに信頼性が向上し、不良品の低減が図れ、安価に熱交換器を提供することができる。

なお、本実施の形態ではスリット群４５とスリットＢ５０とを一つずつ交互になるように配置することにより、管外流路９０と管内流路１００とが交互に配置されるようにして熱交換効率をより高め、かつ基板全体領域を効率よく活用できるようにしたが、この形態に限定されるものではなく、例えばスリットＢ５０相互間にスリット群４５を配置したり、スリット群４５相互間に複数のスリットＢ５０を配置してもよい。

また、敢えて複数のスリットＢ５０と複数のスリット群４５の領域を分けて配置することも設計上の都合や他の条件とのバランスで可能である。

さらに、形状としてはスリットＢ３０とスリット群４５との代わりに同様の作用が期待できるものであれば必ずしもスリット形状にこだわらない。

また、スリットＢ５０とスリット群４５とを略平行に配置することが、流路の形成においてスペースファクタや熱交換の効率面で好ましくはあるが、この点も必ずしも略平行の配置に限らず設計上や加工上の事情に応じて適宜変形して実施することも可能である。
なお、本実施の形態では、管内流路１００は同じ大きさであるが、この形態に限定されるものではなく、外部流体の流入側ほど管内流路１００を大きくすることにより、温度差が大きく熱交換量が大きい外部流体流入側の内部流体の流量を増加させることにより、効率よく熱交換することができる。管内流路１００の大きさを変える方法としては、第１の基板１０の厚みを大きくする、第２の基板２０間に積層する第１の基板１０の枚数を多くする等があげられる。

（実施の形態２）
図１１は、本発明の実施の形態２における第１の基板の正面図である。第１の基板２００には管内流路入口２１０を含むスリットＡ２２０と管内流路出口２３０を含むスリットＡ２４０と両スリット間に配置されたスリットＡ２５０とからなるスリット群２６０とスリット群２６０よりも短いスリットＢ２７０が略平行に複数設けられている。スリットＡ２２０の管内流路入口２１０とスリットＡ２４０の管内流路出口２３０とが管外流路であるスリットＢ２７０方向に拡大されている。第２の基板２０と第３の基板３０は実施の形態１と同一構成であるため同一符号を付して説明する。第２の基板２０にはスリットＢ２７０と略同形状のスリットＣ６０とスリットＡ４０相互間つまり分断部４１よりも全長が大きいスリットＤ７０とが略平行に一つずつ交互になるように、またスリットＣ６０がスリットＢ２７０と連通するように設けられている。また、スリットＣ６０は全長方向に３分割されており、分断部６５が形成されている。本実施の形態ではスリットＣ６０を３等分しているが、等分でなくともよく、２分割以上であればよい。また、第１の基板１０と第２の基板２０とを積層したとき、分断部６５と分断部５５は重ならない。また、スリットＤ７０は分断部５５の投影を含むように配置されており、第１の基板１０と第２の基板２０とを積層したとき、スリットＡ４０とスリットＤ７０が連通している。また、第２の基板２０の全長はスリット群４５よりも小さい。

第３の基板３０にはスリットＢ２７０と略同形状のスリットＥ８０が積層した場合にスリットＢ２７０と連通する位置に略平行に設けられている。

第１の基板２００と第２の基板２０相互は熱溶着接合により接合すれば、ロウ材を用いず、基材を溶融させて接合するため、ロウ材が管内流路内に流れ出すことはなく、管内流路が目詰まりすることによる不良を低減することができる。特に、超音波接合では接合部分のみを加熱することができるため、さらに信頼性が向上する。また、拡散接合は基材が溶融しない温度までの加熱と加圧を同時に掛けることにより原子の拡散（相互拡散）現象が生じ、原子の結びつきにより接合を行うため、拡散接合で接合すれば基材の溶融もなく、管内流路の目詰まりを防止でき、さらに信頼性が向上する。

第１の基板２００と第２の基板２０をプレス加工により成形すれば、比較的容易にかつ大量に成形できるため、熱交換器を安価に提供できる。

図１２は、本発明の実施の形態２における熱交換器の側面図であり、図１３は図１２のＤ−Ｄ断面図である。本実施の形態２の熱交換器は実施の形態１と同様に、第１の基板２００と第２の基板２０とが複数交互に積層され、第３の基板３０が両端に積層されて熱交換部が構成されており、熱交換部の両端に内部流体入口ヘッダー１１０および出口ヘッダー１２０を取り付けられている。なお、入口ヘッダー１１０と出口ヘッダー１２０を入れ替えても良い。

以上のように構成された熱交換器について、以下その動作、作用を説明する。

入口ヘッダー１１０から流入した内部流体が分岐されて管内流路入口２１０から管内流路１７０内を流れ、管内流路出口２３０を通って出口ヘッダー１２０から流出する。この時、管内流路入口２１０及び管内流路出口２３０が拡大されているため流路抵抗が小さく、同じポンプ動力でも内部流体の循環量を増加させることができる。よって、熱交換量が向上し、熱交換器を小さくすることができるため、安価に熱交換器を提供することができる。また外部流体は管外流路を第１の基板２００や第２の基板２０の平面方向に流れる。この内部流体と外部流体とが熱交換部において熱交換する。

以上のように、本実施の形態においては、実施の形態１に加えて、管内流路入口２１０と管内流路出口２３０を管外流路方向に拡大することにより、内部流体の出入り口の開口面積を大きくすることができ、管内抵抗を低減し、内部流体の流量を増加させることにより、熱交換器量を向上させることができるため、熱交換器を小さくすることができ、熱交換器を安価に提供することができる。

以上のように、本発明にかかる熱交換器は、非常に優れた熱交換性能を維持しながら、安価に実現でき、冷凍冷蔵機器や空調機器用の熱交換器や、廃熱回収機器等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における熱交換部の斜視図 本発明の実施の形態１における第１の基板の正面図 本発明の実施の形態１における第２の基板の正面図 本発明の実施の形態１における第３の基板の正面図 本発明の実施の形態１における熱交換器の正面図 本発明の実施の形態１における熱交換器の側面図 図５のＢ−Ｂ断面図 図５のＣ−Ｃ断面図 図６のＤ−Ｄ断面図 本発明の実施の形態１における他の場合の第２の基板の正面図 本発明の実施の形態２における第１の基板の正面図 本発明の実施の形態２における熱交換器の側面図 図１２のＤ−Ｄ断面図 従来の熱交換器の正面図 図１４のＡ−Ａ断面図

符号の説明

１０，２００ 第１の基板
２０ 第２の基板
４０，２２０，２４０，２５０ スリットＡ
４１，５５，６５ 分断部
４５，２６０ スリット群
５０，２７０ スリットＢ
６０ スリットＣ
７０ スリットＤ
９０ 管外流路
１００ 管内流路
２１０ 管内流路入口
２３０ 管内流路出口

Claims (10)

1. 内部流体と外部流体とが熱交換する熱交換部と、前記熱交換部の両端に取り付けられる出入口ヘッダーとからなり、前記熱交換部は、略同一線上に少なくとも２個以上設けられたスリットＡからなるスリット群と前記スリット群の全長よりも短いスリットＢとを略平行に設けた第１の基板と、前記スリットＢと略同形状のスリットＣと前記スリットＡ相互間の分断部の長さよりも全長が大きいスリットＤとを略平行に前記スリットＢと前記スリットＣとが連通し前記スリットＡ相互間の分断部の投影が前記スリットＤ内に含まれるように設けた第２の基板と、前記スリットＢと略同形状のスリットＥを前記スリットＢと前記スリットＣと連通する位置に略平行に設けた第３の基板とを有し、前記第１の基板の前記スリットＢと前記第２の基板のスリットＣと前記第３の基板のスリットＥとが連通して前記外部流体が流れる管外流路を構成すると共に前記スリット群の両端が前記第２の基板の両端よりも外側になって前記スリット群の両端以外の部分が前記第２の基板に挟まれることにより前記内部流体が流れる管内流路が構成されるように前記第３の基板を両端にして前記第１の基板と前記第２の基板とを複数枚積層して、前記スリット群の両端が前記管内流路の出入り口となる前記熱交換部が構成される熱交換器。
2. 前記スリット群と前記スリットＢとを交互に配置した請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記管内流路の出入り口を前記管外流路方向に拡大した請求項１または２に記載の熱交換器。
4. 少なくとも前記スリットＢまたは前記スリットＣのいずれかが全長方向に分断された請求項１から３のいずれか一項に記載の熱交換器。
5. 前記スリットＢが分断され、それと略同形状に前記スリットＣが分断された請求項１から３のいずれか一項に記載の熱交換器。
6. 前記スリットＢが分断された分断位置と前記スリットＣが分断された分断位置が重ならないようにした請求項１から３のいずれか一項に記載の熱交換器。
7. 前記基板をプレスにより加工した請求項１から６のいずれか一項に記載の熱交換器の製造方法。
8. 前記基板相互を熱溶着接合により接合した請求項１から７のいずれか一項に記載の熱交換器の製造方法。
9. 前記基板相互を超音波接合により接合した請求項１から７のいずれか一項に記載の熱交換器の製造方法。
10. 前記基板相互を拡散接合により接合した請求項１から７のいずれか一項に記載の熱交換器の製造方法。

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