JP2001168254A

JP2001168254A - 熱交換器

Info

Publication number: JP2001168254A
Application number: JP35085099A
Authority: JP
Inventors: Minoru Suzuki; 実鈴木; Masakazu Nakanishi; 正和仲西; Tetsuya Tomita; 哲也冨田; Hisashi Goto; 永後藤
Original assignee: Mitsubishi Aluminum Co Ltd
Current assignee: MA Aluminum Corp
Priority date: 1999-12-09
Filing date: 1999-12-09
Publication date: 2001-06-22

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、押出多穴管を利用することで従来
よりも遥かに簡便にセンタープレートを製造できるよう
にして熱交換器の製造を容易とし、製造単価を低減でき
るようにするとともに、熱交換効率を向上させた熱交換
器の提供を目的とする。【解決手段】本発明は、冷媒の流路が形成されたセン
タープレート１０と発熱部材に接続されるベースプレー
ト１２とフィン部材１１とを具備して構成され、前記セ
ンタープレート１０が内部に複数の流路１９を並設した
押出多穴管を主体として構成され、前記センタープレー
トの流路が、前記センタープレートのベースプレート側
に形成された液連結部Ｔと、前記フィン部材側に形成さ
れた蒸気連結部Ｊと、前記液連結部Ｔと蒸気連結部Ｊを
接続して流路を形成する前記流路１９とから構成され、
該流路１９に冷媒が封入されたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＩＧＢＴ、ＧＴＯ
等の半導体素子などのような発熱部材を冷却するために
用いて好適な熱交換器に係り、特に、冷媒が沸騰する際
の気化熱を利用して効率良く冷却することが可能な熱交
換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、インバータ、サイリスタ、トラ
ンジスタ、工作機械等の各種機器の発熱部位に対し、フ
ァン等によって気体の冷却流体を強制的に流通させて強
制冷却するか、または、前記発熱部位を自然空冷するこ
とのできるアルミニウム製の熱交換器として、沸騰冷却
式と称される熱交換器が知られている。

【０００３】図７は、この種の沸騰冷却式熱交換器の一
例を示すもので、この例の熱交換器Ａは、起立状態で設
置される板状のセンタープレート１と、このセンタープ
レート１の上部両面に取り付けられたフィン部材３、３
と、センタープレート１の下部側の一側面に取り付けら
れたアルミからなるベースプレート５とから構成されて
いる。また、該ベースプレート５には半導体素子などの
発熱性を有する素子６が取り付けられるように構成され
ている。

【０００４】前記センタープレート１は、図８に示すよ
うにアルミニウム板からなる本体部１Ａと、この本体部
１Ａの一面にろう付けされた蓋板１Ｂから構成されてい
る。前記センタープレート１の本体部１Ａは、その表面
に切削加工により直線状の溝１ａが複数形成されて冷媒
用の流路が構成されている。また、センタープレート１
の流路の内底部側には冷媒が封入されている。

【０００５】図７に示す熱交換器Ａにあっては、素子６
から受けた熱でセンタープレート１の底部に封入されて
いる液体冷媒の一部が気化され、気化された冷媒がセン
タープレート１の溝１ａ…に沿って上部側に移動する。
そして、前記センタープレート１の上部側において気化
冷媒はフィン部材３、３と熱交換されることで冷却され
ると同時に液化され、液化された液体冷媒は溝１ａ…に
沿ってセンタープレート１の底部側に落下される。図７
に示す熱交換器Ａにあっては、以上のような冷媒の気化
作用と液化作用が繰り返しなされ、液体冷媒が気化する
際にベースプレート５の熱を奪うことで素子６を冷却す
ることができるように構成されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来、図７に示す構成
の熱交換器Ａのセンタープレート１を製造するためには
アルミニウムの板材の一面を機械加工で切削して複数の
溝１ａ…を並列形成し、この後に蓋板１Ｂをアルミニウ
ムの板材の一面にろう付けすることで溝１ａ…と蓋板１
Ｂとで囲まれる冷媒回路を形成することで製造していた
が、アルミニウムの板材の１枚１枚に機械加工で溝加工
を施していたのでは、必要以上に製造時間がかかり、極
めて製造効率が悪い問題があった。また、図７に示す熱
交換器Ａにおいてセンタープレート１の冷媒の回路を図
８とは別の回路形状に加工し、熱交換効率を向上させる
ことも検討されているが、冷媒の回路を図８に示す形状
から変更して更に複雑にすると、加工に更に手間取るこ
ととなり、更に製造が難しくなる問題がある。

【０００７】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであって、その目的は、押出形材を利用すること
で従来よりも遥かに簡便にセンタープレートを製造でき
るようにして熱交換器の製造を容易とし、製造単価を低
減できるようにするとともに、センタープレート内部の
冷媒流路の形状を工夫して熱交換効率を向上させた熱交
換器の提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は前記事情に鑑み
てなされたもので、内部に冷媒の流路が形成されたセン
タープレートと、該センタープレートの少なくとも一側
に設けられて発熱部材と接触するベースプレートと、該
ベースプレートと離間して前記センタープレートの他側
に取り付けられたフィン部材とを具備して構成され、前
記センタープレートが内部に複数の流路を並設した押出
多穴管を主体として構成され、前記センタープレートの
流路が、前記センタープレートのベースプレート側に形
成された液連結部と、前記フィン部材側に形成された蒸
気連結部と、前記液連結部と蒸気連結部を接続する流路
から構成され、該流路に冷媒が封入されたことを特徴と
する。押出多穴管を用いてセンタープレートを構成する
と、センタープレートに切削加工で溝を形成して作製す
る必要があった従来構造よりも遥かに容易にセンタープ
レートを製造できるようになる。センタープレートには
液連結部と蒸気連結部とこれらを接続する複数の流路が
形成されており、内面溝の伝熱面積の拡大により熱交換
効率が向上する。

【０００９】本発明において、前記センタープレート
に、前記複数の流路の一側どうしを連結する第１副流路
と、前記複数の流路の他側どうしを連結する第２副流路
とが形成され、前記第１副流路側が液連結部とされ、前
記第２副流路側が蒸気連結部とされたことを特徴とす
る。第１副流路が複数の流路の一側に連通され、第２副
流路が複数の流路の他側に連通されていると、第１副流
路を含む液連結部に収容されている液体冷媒が気化した
場合、気化された冷媒は複数の流路のいずれかを介して
第２副流路側の蒸気連結部に移動することができる。即
ち、気化された冷媒は複数の流路のうち、適宜な流路の
いずれかを選択して移動できるので、気化された冷媒の
移動のバランスが保たれる。また、逆に、第２副流路を
含む蒸気連結部に存在している気化された冷媒が液化さ
れた場合、液体状態の冷媒は複数の流路のうち、いずれ
かを選択して第１副流路側の液連結部に還流できるの
で、蒸気連結部側において液化された冷媒の移動もバラ
ンスが保たれる。

【００１０】本発明は、前記センタープレートの流路の
内周面に該流路の長さ方向に沿う複数の溝部が形成され
てなることを特徴とする。流路の内面に流路の長さ方向
に沿う溝部が形成されていると、液化された冷媒が流路
を介して液連結部に移動する際に溝部に沿って円滑に移
動する。また、気化した冷媒は流路を通って速い速度で
上昇し、蒸気連結部まで移動するが、気化された冷媒の
多くは流路の中央部の空間の大きな部分を通過し、流路
の内周面の溝部側を落下する液体冷媒の落下の妨げには
なり難いので、溝部が液体冷媒の液連結部側への移動の
案内を行う結果として液体冷媒の移動が円滑になされ
る。更に流路の内周面に溝部が複数形成されていること
で、流路の内面積が増加するので、発熱部材からセンタ
ープレートを介して冷媒に熱が伝達される場合、及びセ
ンタープレートを介して冷媒からフィンに熱が伝達され
る場合に熱交換効率が向上する。前記溝部が形成された
流路において、１流路全面積に対する溝部面積の割合を
５％以上、３５％以下とすることが好ましい。ただし、
上記全面積は液及び蒸気が通過する空間部分の面積であ
る。溝部の面積割合を５〜３５％の範囲とすることで、
液体冷媒が流れる場合と気体冷媒が通過する場合のいず
れの場合も冷媒の流れを良好とすることができる。

【００１１】本発明は、前記センタープレートの流路が
センタープレートの長さ方向に直線状に貫通して並設さ
れ、前記センタープレートの一側の端部に前記第１副流
路が該センタープレートの端面に開口して形成され、前
記センタープレートの他側の端部に前記第２副流路が該
センタープレートの端面に開口して形成されるととも
に、前記センタープレートの一側端面に蓋板が固定され
て第１副流路の開口部が閉じられ、前記センタープレー
トの他側端面に蓋板が固定されて第２副流路の開口部が
閉じられ、前記複数の流路と第１副流路と第２副流路に
よってセンタープレート内部に冷媒の流路が形成された
ことを特徴とする。押出多穴管からなるセンタープレー
トに一部加工を施して第１副流路と第２副流路を形成
し、センタープレートの端面に蓋板を固定して第１副流
路と第２副流路の開口部を閉じることでセンタープレー
トの内部に流路が完成する。

【００１２】本発明は、前記センタープレートが複数横
並び状態に接合され、接合されたセンタープレートの一
側にベースプレートが、他側にフィン部材が設けられた
ことを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る熱交換器の第
１実施形態を詳しく説明する。図１〜図４は、本発明に
係る熱交換器の第１実施形態を示すもので、この第１実
施形態の熱交換器Ｂは、図１において起立された状態に
描かれたセンタープレート１０と、このセンタープレー
ト１０の上部表裏面両側に取り付けられたフィン部材１
１と、センタープレート１０の底部側の両面に取り付け
られたベースプレート１２とを主体として構成され、こ
のベースプレート１２に図示略の半導体素子などの発熱
素子（発熱部材）が取り付けられるように構成されてい
る。

【００１４】この実施形態の構造において、起立された
状態のセンタープレート１０は、アルミニウム又はアル
ミニウム合金等の熱伝導率の高い材料からなる縦長の板
状の押出形材（押出多穴管）１３、１４、１５（図５参
照）を横並び状態で接合して１枚物の板状に組み合わせ
て構成されている。これらの押出形材１３、１４、１５
のうち、押出形材１３、１５は同一形状の押出形材から
なり、押出形材１４はこれらの押出形材１３あるいは１
５を切断してその幅を小さくされたものであり、これら
の押出形材は、図２と図３に示すように、各々縦長の長
方形状の表板１６および裏板１７と、これら表板１６と
裏板１７の間に間欠的に垂設されてこれらを一体的に連
結した柱状の仕切壁１８…からなり、各押出形材１３、
１４、１５の内部には表板１６および裏板１７と仕切壁
１８…から囲まれた複数の流路１９が並設されている。
なお、本実施形態の構造においては３枚の押出形材１
３、１４、１５からセンタープレート１０が構成されて
いるが、１枚ものの押出形材から、あるいは２枚以上の
任意の数の押出形材からセンタープレート１０が構成さ
れていても良い。更に、本実施形態の場合、押出形材１
３、１５は１０個の流路１９を有する構成とされ、押出
形材１４は３個の流路１９を有する構成とされている
が、これは一例であり、１つの押出形材に形成される流
路１９の数は２つ以上の任意の数で良いのは勿論であ
る。

【００１５】また、これらの流路１９はこの実施形態で
は矩形孔状に形成されており、流路１９の内周面を構成
する表板１６の内面と裏板１７の内面と仕切壁１８の両
面または片面には、流路１９の全長にわたり溝部２０が
複数形成されていて、流路１９の内周面は凹凸型に形成
されている。更に詳細に述べると、本実施形態において
は、横断面矩形状の流路１９を構成する表板１６の内面
と裏板１７の内面と仕切壁１８、１８の一面において、
各々流路１９の全長にわたる５本の突条２１を所定の間
隔で形成することで流路１９の内面部に複数の溝部２０
が形成され、これらの突条２１…と溝部２０…とによっ
て流路１９の内面が凹凸状に形成されている。また、矩
形状の流路１９のコーナ部分にも突条２１、２１に挟ま
れた状態で溝部２２が形成されている。これらの溝部２
０、２２はセンタープレート１０に後述の如く封入され
る液体冷媒が落下する（還流する）際の主な流路とな
る。また、蒸気冷媒と液体冷媒がお互いに円滑に流れる
ように１流路全面積に対する溝部面積の割合を５％以
上、３５％以下程度とすることが好ましい。この面積割
合が前記５％よりも小さいと液体冷媒の流れが悪くな
り、また、大きいと蒸気の流れが悪くなる。即ち、１流
路全面積に対する溝部面積の割合を５％〜３５％の範囲
内とすることで、液体冷媒が流れる場合と気体冷媒が通
過する場合のいずれの場合であっても良好な流れとする
ことができる。なお、流路１９の断面形状は本実施形態
では矩形状に形成されているが、流路１９の横断面形状
は矩形状に限らず、他の多角形状あるいは円形状などの
形状であっても差し支えない。

【００１６】次に、図４に示すようにセンタープレート
１０の底部側には、センタープレート１０の左右両端部
に位置する仕切壁１８、１８の内側、即ち、センタープ
レート１０の内側に位置する複数の仕切壁１８の底部を
高さ１〜数１０ｍｍ程度切り欠いて第１副流路２７が形
成されるとともに、センタープレート１０の上部側に
は、センタープレート１０の両端部に位置する仕切壁１
８、１８の内側、即ち、センタープレート１０の内側に
位置する複数の仕切壁１８の上部を高さ１〜数１０ｍｍ
程度切り欠いて第２副流路２８が形成されている。前述
の第１副流路２７はセンタープレート１０の底部側に形
成されているので、センタープレート１０の内部に隣接
形成されている全ての流路１９の底部側を連通して設け
られるとともに、前記第２副流路２８はセンタープレー
ト１０の上部側に形成されているので、センタープレー
ト１０の内部に隣接形成されている全ての流路１９の上
部側を連通するように設けられている。また、前記第１
副流路２７とそれに連通する複数の流路１９の底部側の
部分に液体冷媒が収納されて、液体冷媒が存在するこれ
らの領域が液連結部（液化部）Ｔとされており、前記第
２副流路２８とそれに連通する複数の流路１９の上部側
の部分が冷媒の蒸気連結部（気化部）Ｊとされている。

【００１７】更に、センタープレート１０の底面（一側
端面）にその底面を覆うように蓋板２５がろう付けさ
れ、第１副流路２７の開口部が蓋板２５によって閉じら
れるとともに、センタープレート１０の上面（他側端
面）にその上面を覆うように蓋板２６がろう付けされ、
第２副流路２８の開口部が蓋板２６によって閉じられて
いる。従って、センタープレート１０の内部には、第１
副流路２７と流路１９と第２副流路２８とが連続されて
構成された流路が形成されている。なお、図１に符号３
０で示すようにセンタープレート１０の上部の蓋板２６
上には、Ｌ型のチャネル材が取り付けられ、更にチャネ
ル材３０の中央部にはセンタープレート１０の各流路に
連結された金属管などの冷媒注入管３１が形成されてい
る。

【００１８】前記フィン部材１１は、この実施形態では
格子型フィンを複数組み合わせて構成されている。ただ
し、このフィン部材１１はモジュールフィンとは異なる
構成のフィンから構成されていても良く、波形フィンあ
るいは板フィンなどからなる他の形式のフィン部材から
構成して良いのは勿論である。なお、モジュールフィン
とは、アルミニウムあるいはアルミニウム合金を格子状
に組み合わせて立体形になるように押出形成して構成さ
れたものである。このような立体型のフィンをろう付け
等の接合手段で必要数組み合わせて所望の大きさに形成
することにより図１に示すフィン部材１１が構成されて
いる。

【００１９】図５は複数の押出形材を一体化する場合の
構造の一例を示すもので、１本タイプの押出形材１３、
１４、１５を横に３本並べ、これらの周面（４側面）と
上面と下面をブレージングシートで鎖線に示す如く覆
い、全体を加熱してブレージングシートのろう材層を溶
融凝固させてろう付けすることで３つの押出形材を一体
化した構造とすることができる。ここでブレージングシ
ートとは、アルミニウム合金箔の片面または両面に、ア
ルミニウム合金層からなるろう材層をクラッド圧着して
なる複合合金シートを意味するもので、従来から広く知
られているものである。これら３本の押出形材１３、１
４、１５をブレージングシートによってろう付けするこ
とで容易に一体化することができる。なお、この例にお
いて３つの押出形材１３、１４、１５の接触させた側面
どうしは特にろう付けしていないが、必要に応じて押出
形材どうしの当接面どうしをろう付けして押出形材どう
しを接合しても良いのは勿論である。

【００２０】次に上述の如く構成された熱交換器の作用
と効果について以下に説明する。図１に示す構成の熱交
換器Ｂは、センタープレート１０のベースプレート１２
に電子部品などの発熱部材を装着するとともに、フィン
部材１１側に送風してフィン部材１１を空気冷却して使
用する。ベースプレート１２に取り付けられた電子部品
等の発熱部品の発熱は、前記センタープレート１０の底
部側にベースプレート１２を介して伝達され、センター
プレート１０内の液連結部Ｔに封入された代替フロン系
などの液体冷媒に伝導され、この熱によって加熱された
冷媒は一部気化して気化熱を奪い、ベースプレート１２
を冷却する。即ち、前記センタープレート１０の前記ベ
ースプレート１２が接合された部分は、冷媒を加熱する
加熱部として機能することになる。この加熱部において
加熱された冷媒は、気化され、気体の状態で流路１９…
を上昇して流路１９…の上部と第２副流路２８とが形成
する蒸気連結部Ｊに到達する。

【００２１】また、このセンタープレート１０の蒸気連
結部Ｊの外部にはフィン部材１１が接合されているの
で、気化された冷媒の熱はセンタープレート１０とフィ
ン部材１１を介して速やかに外部に排出される結果、蒸
気連結部Ｊに存在している気化冷媒は急速に冷却されて
液化され、流路１９の内周面に付着した後、流路１９の
内面の特に溝部２０…、２２…を伝わってセンタープレ
ート１０の底部側の液連結部Ｔ側に戻る。このような冷
媒の気化と液化が繰り返しなされる結果としてベースプ
レート１２に取り付けた発熱素子を連続的に冷却するこ
とができる。なお、フィン部材１１に対し、必要に応じ
て強制冷却用の所望の流体の送風、あるいは空気の送風
を行っても良く、自然空冷によりフィン部材１１を冷却
しても良い。

【００２２】ところで、加熱されて気化された冷媒が流
路１９に沿って上昇してゆく場合の上昇速度は、かなり
速いので、この速い気化冷媒の上昇気流によって流路１
９の内部に存在する液滴状の冷媒を上側に吹き飛ばして
液滴状の冷媒の下降を阻止するおそれがある。このよう
な現象に対して流路１９に溝部２０を複数形成しておく
ならば、これらの溝部２０…を液体冷媒の流路とするこ
とができ、気化冷媒の上昇気流に阻止されることなく液
体冷媒をセンタープレート１０の底部側に速やかに戻す
ことができる。

【００２３】即ち、流路１９の中央部側は広い体積であ
るので気体冷媒が通過する場合の流路抵抗は少なく、溝
部２０…とその周辺を流下する液体冷媒は気化冷媒の上
昇気流に妨げられることなく確実にセンタープレート１
０の底部側に流れ落ちる。従って冷媒の上昇と下降をセ
ンタープレート１０の内部で複数の流路１９…を利用し
て速やかに行うことができるので、センタープレート１
０を利用した熱交換を効率良く行うことができる。

【００２４】更に、本実施形態の熱交換器Ｂにおいて
は、センタープレート１０の底部側の液連結部Ｔに第１
副流路２７を形成して複数の流路１９…を連結した構造
としたので、冷媒をいずれかの流路１９を介して確実に
センタープレート１０の上部側に移動させることができ
る。即ち、気化した冷媒が上昇しようとする場合、複数
の流路１９…のいずれかを適宜選択して自由に上昇する
ことができるので、気化した冷媒の蒸気連結部Ｊへの上
昇を円滑に行うことができる。また、逆にセンタープレ
ート１０の上部側に第２副流路２８を形成して複数の流
路１９…を連結した構造としたので、液化した冷媒をい
ずれかの流路１９を介して確実にセンタープレート１０
の下部側に移動させることができる。即ち、液化した冷
媒が落下しようとする場合、複数の流路１９…のいずれ
かを適宜選択して自由に落下することができるので、液
化した冷媒の液連結部Ｔへの落下を円滑に行うことがで
きる。これらの結果としてセンタープレート１０の内部
を上昇または落下する冷媒の流れのバランスを保つこと
ができる。

【００２５】先の実施形態において用いるセンタープレ
ート１０を製造する方法の一例としては、複数の流路１
９…を有するセンタープレート１０を押出成形するため
の押出型として、偏平の中空状の押出型を用い、この押
出型に形成されたセンタープレート１０の外形寸法に対
応する押出孔を利用して押し出す方法を採用することが
できる。

【００２６】このような押出型を用い、アルミニウムあ
るいはアルミニウム合金をこの押出孔を介して押出成形
することでセンタープレート１０形成用の母材を得るこ
とができる。そして、この母材の両端であって流路１９
…の開口部が形成された部分の間の仕切壁１８を数ｍｍ
から数１０ｍｍ、機械切削加工により削り取ることで図
１〜図４に示す構成であり、第１副流路２７と第２副流
路２８を備えたセンタープレート１０を得ることができ
る。そして、センタープレート１０の両端面に蓋板２
５、２６をろう付けすることで本発明に適用することが
できる。

【００２７】図６は本発明に係る熱交換器の第２実施形
態を示すもので、この第２実施形態の熱交換器Ｃは、図
１に示す第１実施形態の熱交換器Ｂの一部を変更した構
造であり、同一の構成要素には同一の符号を付してそれ
らの部分の説明を省略する。この第２実施形態の熱交換
器Ｃは、センタープレート１０の片面側にのみフィン部
材１１を設け、フィン部材１１を設けていない側のセン
タープレート１０の一面を解放するとともに、解放され
た側のセンタープレート１０の下部側にベースプレート
１２を設け、ベースプレート１２に半導体素子等の発熱
素子６、６を接続して設けた構造である。

【００２８】図６に示す熱交換器Ｃの構造においても先
の第１実施形態の熱交換器Ｂと同様にセンタープレート
１０の内部が図２、図３に示す構造とされているので、
冷媒の流れを円滑にすることができ、第１実施形態の熱
交換器Ｂと同様の効果を得ることができる。

【００２９】

【実施例】高さ５１０ｍｍ、幅２８０ｍｍのアルミニウ
ム合金製の図２、３に示す構造の押出形材の上部両面に
奥行き６４ｍｍの格子状のモジュールフィンを装着して
なる全体奥行き１４５ｍｍの図１に示す構造の熱交換器
を用い、この熱交換器のフィン部材に室温空気をファン
により３ｍ／ｓで吹き付け、ベースプレート部分に加熱
ヒータを取り付けてこの加熱ヒータにより所定の熱量
（１５００〜４５００Ｗ）を付加した。アルミニウム合
金形材からなる押出形材の寸法は、全体厚さ１２ｍｍ、
全体幅１２０ｍｍ、表板と裏板と仕切壁の厚さ０.８ｍ
ｍ、仕切壁の間隔１２ｍｍ、正方形状の流路を複数個有
するものを図５に示すようにブレージングシートで一体
化してセンタープレートを作製し、内部に液体冷媒を封
入した。また、比較のために、先のセンタープレートと
同一寸法になるようにアルミニウム合金板の一面を切削
加工して流路と下側の第１副流路のみを形成し、そのア
ルミニウム合金板にアルミニウム合金の蓋板を被せてろ
う付けしてセンタープレートの内部回路を図８に示す構
成とした熱交換器を組み立て、同様な試験に供した。な
お、この比較例のセンタープレートの内部の流路に溝部
は形成されていないものとした。

【００３０】これらの試験においてベースプレート部の
温度を複数箇所にわたり計測し、複数の計測箇所におけ
る最高温度と冷却風入口温度との差（最高温度上昇値）
を加熱ヒータの発熱量別に計測した結果を図９に示す。
図９に示す試験結果から明らかなように、比較例の熱交
換器に対して本発明の熱交換器の最高温度上昇値は１５
００〜３５００Ｗのいずれの発熱量においても低くなり
熱交換効率が優れていることが明らかである。また、図
９に示す結果から、比較例の熱交換器に対して本発明の
熱交換器は約１５％以上冷却効率が向上していることが
明らかである。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の熱交換器
は、センタープレートに液連結部と蒸気連結部と流路を
有する冷媒の流路を形成し、センタープレートの流路を
押出多穴管から構成したので、押出加工により熱交換器
用のセンタープレートを得ることができる。このため、
従来、板材に溝加工を施す切削加工により形成していた
センタープレートを押出成形で得ることができるように
なり、センタープレートの製造作業を簡略化することが
でき、センタープレートの製造単価を削減できるので、
センタープレートを備えた熱交換器を従来よりも遥かに
安価に得ることができる。更に、センタープレートには
液連結部と蒸気連結部とこれらを連結する複数の流路が
形成されており、また、内面溝の伝熱面積の拡大により
熱交換効率が向上する。

【００３２】本発明において、センタープレートの流路
の一側に第１副流路を他側に第２副流路を形成すること
で流路どうしを確実に接続することができ、第１副流路
側を液連結部に第２副流路側を蒸気連結部とすることが
できる。更に本発明において、液体冷媒が気化した場
合、気化された冷媒は複数の流路のいずれかを介して第
２副流路側の蒸気連結部に移動することができる。即
ち、気化された冷媒は複数の流路のうち、適宜な流路の
いずれかを選択して移動できるので、気化された冷媒の
移動のバランスが保たれる。また、逆に、気化された冷
媒が液化された場合、液体状態の冷媒は複数の流路のう
ち、いずれかを選択して第１副流路側の液連結部に落下
できるので、液化された冷媒の移動もバランスが保たれ
る。

【００３３】前記センタープレートの流路の内面に流路
の長さ方向に沿う溝部を複数形成することで、この溝部
に沿って液体の冷媒を流すことができ、流路の中心部を
速い速度で上昇する気化冷媒の流れに妨げられることな
く液体冷媒を液連結部に導くことができる。このため液
体冷媒の液連結部に対する還流を速やかに行なうことが
でき、冷媒の循環を円滑になし得、熱効率が向上する熱
交換器を提供することができる特徴がある。更に流路の
内周面に溝部が複数形成されていることで、流路の内面
積が増加し伝熱面積が拡大されるので、発熱部材からセ
ンタープレートを介して冷媒に熱が伝達される場合、及
びセンタープレートを介して冷媒からフィンに熱が伝達
される場合に冷媒に熱を効率良く伝達できる結果として
熱交換効率を向上できる効果がある。

【００３４】次に、複数の流路を貫通させたセンタープ
レートの第１副流路側の端面を蓋板で閉じ、センタープ
レートの第２副流路側端面を蓋板で閉じる構成とするこ
とで押出形材からなるセンタープレートの内部に第１副
流路と第２副流路と流路からなるなる流路を容易に形成
することができ、センタープレートの製造工程の簡略
化、製造単価の低減に寄与する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係る熱交換器の第１実施形態
の構造を示すための斜視図。

【図２】図２は同実施形態の構造に適用されるセンタ
ープレートの一部を断面とした斜視図。

【図３】図３は同センタープレートの部分拡大断面
図。

【図４】図４は同センタープレートの断面図。

【図５】図５は同センタープレートの接続構造の一例
を示す正面図。

【図６】図６は本発明に係る熱交換器の第２実施形態
の構造を示すための側面図。

【図７】図７は従来の熱交換器の一例を示す斜視図。

【図８】図８は同従来の熱交換器に設けられているセ
ンタープレートの一部を断面とした斜視図。

【図９】図９は実施例の熱交換器と比較例の熱交換器
の最高温度上昇値の発熱量依存性を比較して示す図であ
る。

【符号の説明】

Ｂ、Ｃ…熱交換器、Ｔ…液連結部（液化部）、Ｊ…蒸気
連結部（気化部）、６…発熱素子（発熱部材）、１０…
センタープレート、１１…フィン部材、１２…ベースプ
レート、１３、１４、１５…押出形材（押出多穴管）、
１８…仕切壁、１９…流路、２０…溝部、２１…突条、
２５、２６…蓋板、２７…第１副流路、２８…第２副流
路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者冨田哲也静岡県裾野市千福194番地株式会社エムエーファブテック千福工場内 (72)発明者後藤永静岡県裾野市千福194番地株式会社エムエーファブテック千福工場内Ｆターム(参考） 5F036 AA01 BA08 BB05 BB41

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部に冷媒の流路が形成されたセンター
プレートと、該センタープレートの少なくとも一側に設
けられて発熱部材と接触するベースプレートと、該ベー
スプレートと離間して前記センタープレートの他側に取
り付けられたフィン部材とを具備して構成され、前記センタープレートが内部に複数の流路を並設した押
出多穴管を主体として構成され、前記センタープレートの流路が、前記センタープレート
のベースプレート側に形成された液連結部と、前記フィ
ン部材側に形成された蒸気連結部と、前記液連結部と蒸
気連結部を接続する流路から構成され、該流路に冷媒が
封入されたことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】前記センタープレートに、前記複数の流
路の一側どうしを連結する第１副流路と、前記複数の流
路の他側どうしを連結する第２副流路とが形成され、前
記第１副流路側が液連結部とされ、前記第２副流路側が
蒸気連結部とされたことを特徴とする請求項１記載の熱
交換器。
【請求項３】前記センタープレートの流路の内面に該
流路の長さ方向に沿う複数の溝部が形成されてなること
を特徴とする請求項１または２記載の熱交換器。
【請求項４】前記溝部が形成された流路において、１
流路において液及び蒸気が通過する空間の全面積に対す
る溝部面積の割合を５％以上、３５％以下とすることを
特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項５】前記センタープレートの流路がセンター
プレートの長さ方向に直線状にセンタープレートを貫通
して並設され、前記センタープレートの一側の端部に前
記第１副流路が該センタープレートの端面に開口して形
成され、前記センタープレートの他側の端部に前記第２
副流路が該センタープレートの端面に開口して形成され
るとともに、前記センタープレートの一側端面に蓋板が
固定されて第１副流路の開口部が閉じられ、前記センタ
ープレートの他側端面に蓋板が固定されて第２副流路の
開口部が閉じられ、前記複数の流路と第１副流路と第２
副流路によってセンタープレートの内部に冷媒の流路が
形成されたことを特徴とする請求項２記載の熱交換器。
【請求項６】前記センタープレートが複数横並び状態
に接合され、接合されたセンタープレートの一側にベー
スプレートが、他側にフィン部材が設けられたことを特
徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の熱交換器。