JP2002005591A - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

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JP2002005591A
JP2002005591A JP2000190032A JP2000190032A JP2002005591A JP 2002005591 A JP2002005591 A JP 2002005591A JP 2000190032 A JP2000190032 A JP 2000190032A JP 2000190032 A JP2000190032 A JP 2000190032A JP 2002005591 A JP2002005591 A JP 2002005591A
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heat exchanger
fin
heat
fin plates
plate
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JP2000190032A
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Shoichi Kobayashi
正一 小林
Teruhisa Gomyo
輝久 五明
Akira Shimizu
明 清水
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Orion Machinery Co Ltd
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Orion Machinery Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】熱交換効率を飛躍的に高めるとともに、小型化
及び軽量化を実現し、また、材料コスト及び製造コスト
の大幅な削減を図る。 【解決手段】プレート部材をジグザグ状に折曲し、表裏
にスリット状の分流路3…を多数形成した複数のフィン
プレート2…と、内面部5pi,5qiがフィンプレー
ト2…における分流路3…の底板部3d…に接し、かつ
外面部5po,5qoに冷却器又は加熱器を付設する一
対の対面板部5p,5qを有するとともに、内部に複数
のフィンプレート2…を配列させて収容する流通空間4
を設けたハウジング5を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内部に流通する溶
液等の流体を加熱又は冷却するための熱交換器に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、外面部に付設した冷却器又は加熱
器と内部に流通させた流体との熱交換を行う熱交換器と
しては、既に、本出願人が提案した特開平8−1937
66号公報で開示される熱交換器が知られている。
【0003】同公報で開示される熱交換器は、熱電変換
素子を挟んで、その両側に、熱良導性素材からなる伝熱
ブロック体と放熱体とを配設し、伝熱ブロック体に、フ
ッ素樹脂製の薬液導管を貫通して設けるとともに、その
一側端部を、温度調節すべき薬液の流入口を持つ分流室
に連通させ、また、他側端部を、薬液の流出口を持つ合
流室に連通させたものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の熱交換器は、次のような改善すべき課題も残されてい
た。
【0005】第一に、内部の流体は、導管を流通するた
め、熱交換のための伝熱面積が限られ、熱交換効率を高
くすることができない。
【0006】第二に、構造上、熱交換器全体の大型化及
び重量アップを招くとともに、材料コスト及び製造コス
トの上昇を招いてしまう。
【0007】本発明は、このような従来の技術に存在す
る課題を解決したものであり、熱交換効率を飛躍的に高
めるとともに、小型化及び軽量化を実現し、しかも、材
料コスト及び製造コストの大幅な削減を図ることができ
る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及び実施の形態】本発明
は、外面部5po,5qoに付設した冷却器又は加熱器
と内部に流通させた流体Fとの熱交換を行う熱交換器1
を構成するに際して、プレート部材をジグザグ状に折曲
し、表裏にスリット状の分流路3…を多数形成した複数
のフィンプレート2…と、内面部5pi,5qiがフィ
ンプレート2…における分流路3…の底板部3d…に接
し、かつ外面部5po,5qoに冷却器又は加熱器を付
設する一対の対面板部5p,5qを有するとともに、内
部に複数のフィンプレート2…を配列させて収容する流
通空間4を設けたハウジング5を備えることを特徴とす
る。
【0009】この場合、好適な実施の形態により、分流
路3…の底板部3d…は、平坦面に形成し、一対の対面
板部5p,5qの内面部5pi,5qiにそれぞれ溶着
する。また、分流路3…の側板部3s…には、切込によ
り多数の小片部6…を形成し、この小片部6…を所定角
度捻ることにより多数のルーバ7…を設ける。なお、こ
のルーバ7…は、設ける位置によって捻る角度を異なら
せることができる。さらに、冷却部又は加熱部には、電
子モジュール8…を用いることができる。
【0010】よって、表裏にスリット状の分流路3…を
多数形成した複数のフィンプレート2…により、熱交換
のための伝熱面積が確保されるため、熱交換効率が高め
られるとともに、複数のフィンプレート2…と一対の対
面板部5p,5qを有するハウジング5により組立可能
となり、全体の小型軽量化、さらには材料及び製造に係
るコスト低減が可能となる。
【0011】
【実施例】次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図
面に基づき詳細に説明する。
【0012】まず、本実施例に係る熱交換器1の構成に
ついて、図1〜図6を参照して説明する。
【0013】熱交換器1は、複数のフィンプレート2…
と、ハウジング5を備える。一つのフィンプレート2
は、図4に示すように、例えば、銅,アルミニウム等の
熱伝導性の良好な素材を用いた一枚のプレート部材を、
プレス成形等によりジグザグ状に折曲することにより得
られる。これにより、フィンプレート2の表裏には、ス
リット状の分流路3…が多数形成される。なお、プレー
ト部材は一定の厚さを有し、かつ形状は矩形である。
【0014】また、各分流路3…における底板部3d…
は、平坦面に形成するとともに、分流路3…における側
板部3s…には、多数のルーバ7…を設ける。各ルーバ
7…は、流通方向に対して直角となる多数の切込により
形成した短冊状の小片部6…を、図6に示すように、各
小片部6…の中央を中心に所定角度捻ることにより設け
ることができる。この場合、ルーバ7…は、図6に示す
ように、設ける位置によって捻る角度を異ならせる。実
施例の場合、順次形成される六つのルーバ7…を一組と
し、組毎に捻る方向を反転させている。このようなルー
バ7…を設ければ、レイノルズ数が大きくなり、エッジ
効果により流体Fの流れが乱れるため、熱交換効率が高
められる。
【0015】一方、ハウジング5は、一対の対面板部5
p,5qと、この対面板部5pと5q間に挟まれる複数
の角棒部材12a…を備える。各対面板部5p,5q
は、それぞれ熱伝導性の良好な一定の厚さを有する平坦
な金属板を使用し、全体を矩形状に形成する。また、各
角棒部材12a…の厚さは各フィンプレート2…の厚さ
(高さ)に一致させる。これにより、流通空間4にフィ
ンプレート2…を収容した際は、図1に示すように、各
対面板部5p,5qの内面部5pi,5qiが各分流路
3…における底板部3d…に接する。角棒部材12a…
は計五本使用し、四本の角棒部材12a,12b,12
c,12dは、対面板部5p,5qの四辺に配するとと
もに、一本の角棒部材12eは中央に配する。これによ
り、組付けた際には、内部にU形の流通空間4が形成さ
れ、図3に示すように、角棒部材12eにより仕切られ
る左右の流通空間4に、それぞれ二列に配した計六つの
フィンプレート2…を配列させて収容できる。
【0016】よって、組立てる場合は、角棒部材12a
…とフィンプレート2…を、図3に示す位置関係に配置
し、図2に示すように、角棒部材12a…とフィンプレ
ート2…の両側を、シート状のロー材Bp,Bqを介し
て一対の対面板部5p,5qにより挟み、真空ロー付け
(ブレージング)を行う。これにより、一回のロー付け
工程で、ハンジング5の組立とフィンプレート2…の組
付を同時に行うことができる。この場合、各フィンプレ
ート2…の分流路3…における底板部3d…は平坦面に
形成されるため、対面板部5p,5qに対して良好にロ
ー付け(溶着)できるとともに、伝熱面積を十分に確保
できる。
【0017】また、図3に示すように、U形の流通空間
4の両側が臨む角棒部材12aには、流通空間4の一側
に連通するパイプ状の流入口13を取付けるとともに、
流通空間4の他側に連通するパイプ状の流出口14を取
付ける。これにより、図3に示す熱交換器1の組立が終
了し、対面板部5p,5qの外面部5po,5qoに
は、後述する電子モジュール8…(冷却部又は加熱部)
を付設することができる。なお、図中、15…は電子モ
ジュール8…を取付けるためのねじ孔を示す。
【0018】次に、本実施例に係る熱交換器1の使用方
法について、各図を参照して説明する。
【0019】まず、熱交換器1の外面部5po,5qo
には、それぞれペルチェ素子を用いた電子モジュール8
…の冷却面8c…を取付けるとともに、冷却面8c…に
対して反対側の放熱面8h…には、それぞれ冷却用(放
熱用)の熱交換器1…を取付ける。これにより、複数の
熱交換器1…を組合わせた冷却装置M(図1)が得られ
る。
【0020】よって、例えば、半導体製造装置における
エッチャーの加工部分の冷却を行う冷却溶液(流体)F
の冷却装置などとして用いることができ、流入口13に
戻りの冷却溶液Fを流入させれば、冷却溶液Fは、各フ
ィンプレート2…の分流路3…を流通した後、流出口1
4から流出する。この際、外面部5po,5qoは、電
子モジュール8…の冷却面8c…により冷却されている
ため、各フィンプレート2…も対面板部5p,5qを介
して冷却され、戻りの冷却溶液Fに対する冷却(熱交
換)が行われる。また、各フィンプレート2…に設けた
ルーバ7…によりレイノルズ数が大きくなり、エッジ効
果が生じることによって冷却溶液Fの流れが乱れるた
め、熱交換効率がより高められる。
【0021】このように、本実施例に係る熱交換器1に
よれば、表裏にスリット状の分流路3…が多数形成され
た複数のフィンプレート2…により、熱交換のための伝
熱面積が確保されるとともに、各フィンプレート2…に
設けたルーバ7…によるエッジ効果を期待でき、高い熱
交換効率を得ることができる。また、複数のフィンプレ
ート2…と一対の対面板部5p,5qを有するハウジン
グ5により組立てることができるため、全体の小型化及
び軽量化、さらには材料コスト及び製造コストの大幅な
低減を図ることができる。
【0022】他方、図7〜図9には、本発明に係る変更
実施例を示す。図7は、フィンプレート2の変更実施例
を示す。図4に示したフィンプレート2は、分流路3…
を直線状に形成したが、図7に示すフィンプレート2
は、分流路3…における側板部3s…に膨出部20…を
順次交互に設けることにより、各分流路3…がジグザグ
状の経路となるように形成した。このような形状によ
り、より熱交換効率を高めることができる。また、図7
に示すフィンプレート2にも、図4に示したフィンプレ
ート2と同様のルーバ7…を設けることができる。な
お、図7において、図4と同一部分については、同一符
号を付してその構成を明確にした。
【0023】図8及び図9は、ハウジング5の変更実施
例を示す。図8に示すハウジング5は、図1に示したハ
ウジング5における一方の対面板部5qと各角棒部材1
2a…を一体化したケーシング21として構成したもの
であり、他方の対面板部5pはケーシング21に対する
カバー部となる。この場合、基本的な形状及び構成は、
図1に示した実施例に準じて実施できる。さらに、図9
に示すハウジング5は、一方の対面板部5qの中央及び
両端部を折曲することにより、各角棒部材12a…の一
部又は全部を一体形成したものである。このように、ハ
ウジング5は、コスト面や加工性を考慮して任意の形態
で実施できる。なお、図8及び図9において、図1と同
一部分には、同一符号を付してその構成を明確にした。
【0024】以上、実施例(変更実施例)について詳細
に説明したが、本発明はこのような実施例に限定される
ものではなく、細部の構成,形状,数量,素材等におい
て、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変更,追
加,削除することができる。
【0025】
【発明の効果】このように、本発明に係る熱交換器は、
プレート部材をジグザグ状に折曲し、表裏にスリット状
の分流路を多数形成した複数のフィンプレートと、内面
部がフィンプレートにおける分流路の底板部に接し、か
つ外面部に冷却器又は加熱器を付設する一対の対面板部
を有するとともに、内部に複数のフィンプレートを配列
させて収容する流通空間を設けたハウジングを備えるた
め、次のような顕著な効果を奏する。
【0026】(1) 表裏にスリット状の分流路が多数
形成された複数のフィンプレートにより、熱交換のため
の伝熱面積が確保されるため、高い熱交換効率を得るこ
とができる。
【0027】(2) 複数のフィンプレートと一対の対
面板部を有するハウジングにより組立てることができる
ため、全体の小型化及び軽量化、さらには材料コスト及
び製造コストの大幅な低減を図ることができる。
【0028】(3) 好適な実施の形態により、分流路
の底板部を平坦面に形成し、一対の対面板部の内面部に
それぞれ溶着すれば、複数のフィンプレートを対面板部
に対して良好に溶着できるとともに、伝熱面積を十分に
確保できる。
【0029】(4) 好適な実施の形態により、分流路
の側板部に、切込により多数の小片部を形成し、この小
片部を所定角度捻ることにより多数のルーバを設けれ
ば、エッジ効果によって熱交換効率をより高めることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の好適な実施例に係る熱交換器を用いた
冷却装置の断面正面図、
【図2】同熱交換器の分解断面図、
【図3】同熱交換器の一部破断平面図、
【図4】同熱交換器におけるフィンプレートの斜視図、
【図5】同フィンプレートにおける側板部の側面図、
【図6】同側板部に設けたルーバの断面平面図、
【図7】本発明の変更実施例に係るフィンプレートの斜
視図、
【図8】本発明の変更実施例に係るハウジングの断面正
面図、
【図9】本発明の他の変更実施例に係るハウジングの断
面正面図、
【符号の説明】
1 熱交換器 2… フィンプレート 3… 分流路 3d… 分流路の底板部 3s… 分流路の側板部 4 流通空間 5 ハウジング 5p 対面板部 5q 対面板部 5qo 対面板部の外面部 5po 対面板部の外面部 5pi 対面板部の内面部 5qi 対面板部の内面部 6… 小片部 7… ルーバ 8… 電子モジュール F 流体(冷却溶液)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 明 長野県須坂市大字幸高246番地 オリオン 機械株式会社内 Fターム(参考) 5F036 AA01 BA05 BB41

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外面部に付設した冷却器又は加熱器と内
    部に流通させた流体との熱交換を行う熱交換器におい
    て、プレート部材をジグザグ状に折曲し、表裏にスリッ
    ト状の分流路を多数形成した複数のフィンプレートと、
    内面部が前記フィンプレートにおける分流路の底板部に
    接し、かつ外面部に前記冷却器又は加熱器を付設する一
    対の対面板部を有するとともに、内部に複数のフィンプ
    レートを配列させて収容する流通空間を設けたハウジン
    グを備えることを特徴とする熱交換器。
  2. 【請求項2】 前記分流路の底板部は、平坦面に形成
    し、前記一対の対面板部の内面部にそれぞれ溶着するこ
    とを特徴とする請求項1記載の熱交換器。
  3. 【請求項3】 前記分流路の側板部には、切込により多
    数の小片部を形成し、この小片部を所定角度捻ることに
    より多数のルーバを設けることを特徴とする請求項1記
    載の熱交換器。
  4. 【請求項4】 前記ルーバは、設ける位置によって捻る
    角度を異ならせることを特徴とする請求項3記載の熱交
    換器。
  5. 【請求項5】 前記冷却部又は前記加熱部は、電子モジ
    ュールであることを特徴とする請求項1記載の熱交換
    器。
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