JP2015087023A - 熱交換器及び熱交換器の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】少ない部材の種類で、出入口部、流路変換部、熱交換部を構成することができる熱交換器及び熱交換器の製造方法を提供する。
【解決手段】熱交換器１１において、透孔２５が２列以上の偶数列と３段以上の奇数段に配列される熱交換部用基板１３と、異なる段、異なる列で斜めに隣接する少なくとも２つの透孔同士を連結した連結穴２７を有する流路変換用基板１５と、熱交換部用基板１３を積層して１次流路、２次流路を有する積層体熱交換部１７と、対角線方向両端に位置する一対の透孔２５に応じて透孔２５が穿設され積層体熱交換部１７を挟んで左右反転されて配置される２枚の端部用基板１９と、それぞれの端部用基板１９と積層体熱交換部１７との間に介装され流路変換用基板１５を積層することによって端部用基板１９の一対の透孔２５を１次流路と２次流路とに接続する第１流路変換部２１、第２流路変換部２３と、を設けた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、熱交換器及び熱交換器の製造方法に関する。

複数の孔を有する熱伝導性の薄板を隣接する薄板の孔と孔とが互いに連通するように順次積層していくことにより、積層方向の両端で開口し、積層方向に貫通する複数の流路が形成される熱交換器が知られている（特許文献１等参照）。この熱交換器において、複数の流路は、第１の伝熱媒体が流れる複数の第１の流路からなる第１の流路群と、第２の伝熱媒体が流れる複数の第２の流路からなる第２の流路群とで構成される。二次元投影平面視野において薄板の孔の相対的な位置および形状の少なくとも一方を変えて薄板を積層させることにより、薄板積層体において少なくとも２つの異なる方向に熱移動を生じるように第１の流路群に属する第１の流路と、第２の流路群に属する第２の流路とが互いに隣り合って配置される。

この熱交換器では、薄板積層体において２つの異なる方向、すなわち、一方側から第１の流路群を通って第１の伝熱媒体が一方向に流され、これに対向する他方側から第２の流路群を通って第２の伝熱媒体が前記一方向に対向する対向方向に流される。

この熱交換器によれば、第１の流路群に属する第１の流路と第２の流路群に属する第２の流路とを互いに隣り合わせて配置しているので、第１の流路と第２の流路とが接近し、第１の流路から第２の流路までの相互間距離が短くなる。その結果、熱交換率が向上し、例えば高温領域のほうから第１の流路群に通流させる第１の伝熱媒体と低温領域のほうから第２の流路群に通流させる第２の伝熱媒体との間で高効率な熱移動が生じ、熱交換率の高い熱交換器となる。

特開２０１２−１９３８８２号公報（段落００１３、００１５）

しかしながら、上記した従来の熱交換器は、薄板に穿設される孔のパターン（すなわち、薄板の種類）が多く、組み合わせる薄板の構成数が増え、部材コストが高くなる。また、多数種類の薄板を用いた製造となるため、構造が複雑であり、作業が煩雑となって、製造コストも高くなる。

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、その目的は、少ない部材の種類で、出入口部、流路変換部、熱交換部を構成することができる熱交換器及び熱交換器の製造方法を提供することにある。

次に、上記の課題を解決するための手段を、実施の形態に対応する図面を参照して説明する。
本発明の請求項１記載の熱交換器１１は、複数の透孔２５が２列以上の偶数列と３段以上の奇数段に配列される熱交換部用基板１３と、
前記配列における異なる段、異なる列で斜めに隣接する少なくとも２つの透孔同士を連結して形成した連結穴２７を有する流路変換用基板１５と、
前記熱交換部用基板１３を積層して千鳥配列される前記透孔２５が１次流路２９、前記千鳥配列と逆位相で千鳥配列される前記透孔２５が２次流路３１となる積層体熱交換部１７と、
前記１次流路２９のいずれか１つに対応する位置に穿設される一次用の透孔２５と、前記２次流路３１のいずれか１つに対応する位置に穿設される２次用の透孔２５とを具備し、前記積層体熱交換部１７を挟んで配置される２枚の端部用基板１９と、
前記流路変換用基板１５を積層することによって、一方の前記端部用基板１９に穿設された前記１次用の透孔２５を前記１次流路２９に接続し、前記２次用の透孔２５を前記２次流路３１に接続する第１流路変換部２１と、
前記流路変換用基板１５を積層することによって、他方の前記端部用基板１９に穿設された前記１次用の透孔２５を前記１次流路２９に接続し、前記２次用の透孔２５を前記２次流路３１に接続する第２流路変換部２３と、
を具備することを特徴とする。

この熱交換器１１では、複数の熱交換部用基板１３が積層されることで、透孔２５が重なった複数の流路を有する積層体熱交換部１７が構成される。積層体熱交換部１７に形成される複数の流路は、千鳥配列される透孔２５による１次流路２９と、この千鳥配列と逆位相で千鳥配列される２次流路３１となる。
積層体熱交換部１７には、流路の延在方向の両端側に、端部用基板１９がそれぞれ配置される。端部用基板１９には、熱交換部用基板１３に穿設された透孔２５の配列における１次流路２９のいずれか１つに対応する位置に穿設される一次用の透孔２５と、２次流路３１のいずれか１つに対応する位置に穿設される２次用の透孔２５とからなる一対の透孔２５が穿設されている。これら透孔２５は、一方が入口孔３３、他方が出口孔３５となる。
積層体熱交換部１７を挟んで配置される一対の端部用基板１９の一方の端部用基板１９と積層体熱交換部１７との間には、第１流路変換部２１が配置される。また、他方の端部用基板１９と積層体熱交換部１７との間には、第２流路変換部２３が配置される。
第１流路変換部２１と第２流路変換部２３とは、例えば同一のものを左右反転して用いられる。第１流路変換部２１と第２流路変換部２３とは、複数の流路変換用基板１５を積層してなる。流路変換用基板１５は、熱交換部用基板１３の透孔配列における異なる段、異なる列で斜めに隣接する少なくとも２つの透孔同士を連結して形成した連結穴２７を有する。この連結穴２７と、独立する複数の透孔２５とからなる流路パターンを有した流路変換用基板１５は、姿勢が変えられて積層されることで、端部用基板１９に穿設された一対の透孔２５を１次流路２９と、２次流路３１とに接続可能とする。
これにより、一方の端部用基板１９に穿設された一対の透孔２５が、第１流路変換部２１を介して積層体熱交換部１７の複数の１次流路２９及び２次流路３１に分岐された後、第２流路変換部２３を介して他方の端部用基板１９に穿設された一対の透孔２５に集合して接続される。

本発明の請求項２記載の熱交換器１１は、請求項１記載の熱交換器１１であって、
前記第１流路変換部２１および前記第２流路変換部２３が、
前記流路変換用基板１５を、基本姿勢、この基本姿勢に対する上下反転姿勢、左右反転姿勢、上下左右反転姿勢の４つの姿勢で順次に積層することによって、前記端部用基板１９の一対の前記透孔２５のそれぞれを前記１次流路２９または前記２次流路３１に接続することを特徴とする。

この熱交換器１１では、例えば流路変換用基板１５に透孔２５が２列３段で配列されているとする。流路変換用基板１５には、異なる段、異なる列で斜めに隣接する２つの透孔同士を連結した連結穴２７が形成される。この例では、１列目３段目の透孔２５が２列目２段目の透孔２５に連結された連結穴２７とする。従って、１段目の透孔２５は、それぞれが独立のものとなる。この流路変換用基板１５は、姿勢を、基本姿勢と、上下反転姿勢と、左右反転姿勢と、上下左右反転姿勢とに変えることで、４つの流路パターンが得られる。
これら姿勢を変えた４枚の流路変換用基板１５が、上記姿勢の順で積層されることにより、２列３段の配列における対角線方向両端に位置する一対の透孔２５が、積層体熱交換部１７の千鳥配列される１次流路２９と、この千鳥配列と逆位相で千鳥配列される２次流路３１とに接続される。

本発明の請求項３記載の熱交換器１１は、請求項１または請求項２記載の熱交換器１１であって、
前記流路変換用基板１５が四角形に形成され、
前記流路変換用基板１５の３辺部に、他の辺部との判別を可能とする標示部が設けられていることを特徴とする。

この熱交換器１１では、流路変換用基板１５が積層される際の流路変換用基板１５の姿勢が、標示部によって容易に把握可能となる。これにより、基本姿勢、上下反転姿勢、左右反転姿勢、上下左右反転姿勢の順での積層が間違いなく容易に可能となる。

本発明の請求項４記載の熱交換器１１の製造方法は、表または裏の少なくともいずれか一方に加熱溶着材の設けられた板材に、２列以上の偶数列と３段以上の奇数段に配列される複数の透孔２５を穿孔して熱交換部用基板１３を得る工程と、
前記配列における異なる段、異なる列で斜めに隣接する少なくとも２つの透孔同士を連結して形成した連結穴２７を有する流路変換用基板１５を得る工程と、
前記熱交換部用基板１３を積層して千鳥配列される前記透孔２５が１次流路２９、前記千鳥配列と逆位相で千鳥配列される前記透孔２５が２次流路３１となる積層体熱交換部１７を仮組みする工程と、
前記１次流路２９のいずれか１つに対応する位置に穿設される一次用の透孔２５と、前記２次流路３１のいずれか１つに対応する位置に穿設される２次用の透孔２５とを具備する２枚の端部用基板１９を前記積層体熱交換部１７を挟んで配置する工程と、
前記流路変換用基板１５を積層した第１流路変換部２１を、一方の前記端部用基板１９の一方の前記透孔２５に前記１次流路２９を一致させ、他方の前記透孔２５に前記２次流路３１を一致させて、一方の前記端部用基板１９と前記積層体熱交換部１７の間に配置する工程と、
前記流路変換用基板１５を積層した第２流路変換部２３を、他方の前記端部用基板１９の一方の前記透孔２５に前記２次流路３１を一致させ、他方の前記透孔２５に前記１次流路２９を一致させて、他方の前記端部用基板１９と前記積層体熱交換部１７の間に配置する工程と、
前記積層体熱交換部１７を前記第１流路変換部２１と前記第２流路変換部２３で挟み、さらにその外側を２枚の前記端部用基板１９で挟んで仮組みした後、加熱することで一体に密着させる工程と、
を含むことを特徴とする。

この熱交換器１１の製造方法では、表または裏の少なくともいずれか一方に加熱溶着材の設けられた板材に、２列以上の偶数列と３段以上の奇数段に配列される複数の透孔２５を穿孔して熱交換部用基板１３を得る。
この熱交換部用基板１３を積層して、千鳥配列される前記透孔２５が１次流路２９、この千鳥配列と逆位相で千鳥配列される透孔２５が２次流路３１となる積層体熱交換部１７を仮組みする。
前記配列における異なる段、異なる列で斜めに隣接する少なくとも２つの透孔同士を連結して形成した連結穴２７を有する流路変換用基板１５を得る。
１次流路２９のいずれか１つに対応する位置に穿設される一次用の透孔２５と、２次流路３１のいずれか１つに対応する位置に穿設される２次用の透孔２５とを具備する２枚の端部用基板１９を、例えば左右反転して使用するなどして、積層体熱交換部１７を挟んで配置する。
流路変換用基板１５を積層した第１流路変換部２１を、一方の端部用基板１９の一方の透孔２５に１次流路２９を一致させ、他方の透孔２５に２次流路３１を一致させて、一方の端部用基板１９と積層体熱交換部１７の間に配置する。
同様に、流路変換用基板１５を積層した第２流路変換部２３を、他方の端部用基板１９の一方の透孔２５に２次流路３１を一致させ、他方の透孔２５に１次流路２９を一致させて、他方の端部用基板１９と積層体熱交換部１７の間に配置する。
最後に、積層体熱交換部１７を第１流路変換部２１と第２流路変換部２３で挟み、さらにその外側を２枚の端部用基板１９で挟んで仮組みする。
仮組みした積層集合体を、加熱炉等によって加熱することで、一体に密着させた熱交換器１１を得る。

本発明に係る請求項１記載の熱交換器によれば、少ない部材の種類で、出入口部、流路変換部、熱交換部を構成することができる。

本発明に係る請求項２記載の熱交換器によれば、一種類の流路変換用基板を用いて、端部用基板の一対の透孔を、複数の１次流路と２次流路とに分岐接続したり、集合接続したりできる。

本発明に係る請求項３記載の熱交換器によれば、一種類の流路変換用基板の４通りの使い分けを、標示部の位置によって容易に行うことができる。

本発明に係る請求項４記載の熱交換器の製造方法によれば、少ない部材の種類で、出入口部、流路変換部、熱交換部を容易に構成することができる。

本発明の実施形態に係る熱交換器の分解斜視図である。 （ａ）は図１に示した端部用基板の正面図、（ｂ）は流路変換用基板の基本姿勢の正面図、（ｃ）は（ｂ）の上下反転姿勢の正面図、（ｄ）は（ｂ）の左右反転姿勢の正面図、（ｅ）は（ｂ）の上下左右反転姿勢の正面図、（ｆ）は熱交換部用基板の正面図である。 図１に示した熱交換器における流路の概念図である。 透孔が１４列１３段で設けられた熱交換部用基板の正面図である。 図４の熱交換部用基板に用いられる端部用基板の正面図である。 図４の熱交換部用基板に用いられる流路変換用基板の正面図である。 （ａ）は最小構成に係る端部用基板の正面図、（ｂ）はその流路変換用基板の基本姿勢の正面図、（ｃ）は（ｂ）の上下反転姿勢の正面図、（ｄ）は（ｂ）の左右反転姿勢の正面図、（ｅ）は（ｂ）の上下左右反転姿勢の正面図、（ｆ）はその熱交換部用基板の正面図である。

以下、本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施形態に係る熱交換器の分解斜視図、図２（ａ）は図１に示した端部用基板の正面図、（ｂ）は流路変換用基板の基本姿勢の正面図、（ｃ）は（ｂ）の上下反転姿勢の正面図、（ｄ）は（ｂ）の左右反転姿勢の正面図、（ｅ）は（ｂ）の上下左右反転姿勢の正面図、（ｆ）は熱交換部用基板の正面図、図３は図１に示した熱交換器における流路の概念図である。なお、図２に示す（ａ）〜（ｆ）は、図１における端部用基板１９から積層体交換部１７を順に示した図であり、図１における右端の端部用基板１９から第１流路変換部２１を分解し図中左上方向に並ぶ各部を、図２において図中下から順に並べて示したものである。
本実施形態に係る熱交換器１１は、熱交換部用基板１３と、流路変換用基板１５と、積層体熱交換部１７と、端部用基板１９と、第１流路変換部２１と、第２流路変換部２３と、を有する。このうち、熱交換部用基板１３は、積層体熱交換部１７を構成する。流路変換用基板１５は、第１流路変換部２１と、第２流路変換部２３とを構成する。

熱交換部用基板１３は、複数の透孔２５が２列以上の偶数列と３段以上の奇数段に配列される。本実施形態では、６列５段で透孔２５が等間隔に穿設される。熱交換部用基板１３は、厚さ０. ５ｍｍで、７０枚で１組とし、積層体熱交換部１７を構成する。なお、１列、２列は、図２の左側より数え、１段、２段は図２の下側から数えるものとする。

流路変換用基板１５は、熱交換部用基板１３の配列における異なる段、異なる列で斜めに隣接する少なくとも２つの透孔同士を連結して形成した連結穴２７を有する。本実施形態において、連結穴２７は、流路変換用基板１５において、２つのものがジグザグ（波形）に形成される。図２（ｂ）に示す流路変換用基板１５の基本姿勢において、１つ目の連結穴２７は、１列３段目の透孔２５を始端として、２列２段目、３列３段目、４列２段目、５列３段目、６列２段目が連結されている。２つ目の連結穴２７は、１列５段目の透孔２５を始端として、２列４段目、３列５段目、４列４段目、５列５段目、６列４段目が連結されている。

積層体熱交換部１７は、熱交換部用基板１３を積層してなる。熱交換部用基板１３が積層されることで、複数の透孔２５が格子の各交差点に配置される。これらの格子配列された透孔２５は、千鳥配列される透孔２５が１次流路２９となり、この千鳥配列と逆位相で千鳥配列される透孔２５が２次流路３１となる。

端部用基板１９は、熱交換部用基板１３の配列における１次流路２９のいずれか１つに対応する位置と２次流路３１のいずれか１つに対応する位置のそれぞれに穿設される透孔２５、本実施形態では熱交換部用基板１３の配列における対角線方向両端に位置する一対の透孔２５に応じて透孔２５が穿設される。これら一対の透孔２５の穿設された端部用基板１９は、積層体熱交換部１７を挟んで２枚が左右反転されて配置される。一対の透孔２５は、一方が入口孔３３、他方が出口孔３５となる。端部用基板１９は、厚さ０．５ｍｍの薄板を４枚で１組とされる。

熱交換部用基板１３、流路変換用基板１５、端部用基板１９に使用される薄板の素材には、銅、アルミニウム、鉄、ステンレス鋼、チタンおよびチタン合金からなる群のうちから選択される１種または２種以上の金属または合金を用いることが好ましい。とくに高い熱伝導率が要求される熱交換器１１では、銅、鉄、アルミニウムおよびこれらの合金を用いることが好ましい。また、熱交換器１１に耐衝撃性や耐腐食性が要求される場合には、ステンレス鋼やチタン及びチタン合金が好ましい。

そして、薄板は、クラッド材であることがより好ましい。クラッド材は、鉄系合金または銅もしくは銅合金からなる基材の面にはんだを積層してなる。この積層体を圧延し、クラッド材を得る。圧延後のはんだの厚さが圧延後の基材の厚さよりも厚くなるように、圧延前の基材に対するはんだの厚さが制御される。

第１流路変換部２１は、流路変換用基板１５を積層することによって形成される。第１流路変換部２１は、一方の端部用基板１９に穿設された一対の透孔２５の一方（図１中右方の端部用基板１９の左下透孔２５である入口孔３３、及び図２（ａ）の左下透孔２５である入口孔３３）を１次流路２９に接続し、他方の透孔２５（図１中右方の端部用基板１９の右上透孔２５である出口孔３５、及び図２（ａ）の右上透孔２５である出口孔３５）を２次流路３１に接続する。

第２流路変換部２３は、第１流路変換部２１を例えば左右反転して用いられる。第２流路変換部２３は、他方の端部用基板１９に穿設された一対の透孔２５の一方（図１中左方の端部用基板１９の右下透孔２５である入口孔３３）を２次流路３１に接続し、他方の透孔２５（図１中左方の端部用基板１９の左上透孔２５である出口孔３５）を１次流路２９に接続する。

これらの第１流路変換部２１および第２流路変換部２３は、図２に示す流路変換用基板１５を、図２（ｂ）に示す基本姿勢、この基本姿勢に対する図２（ｃ）に示す上下反転姿勢、図２（ｄ）に示す左右反転姿勢、図２（ｅ）に示す上下左右反転姿勢の４つの姿勢で順次に積層することによって得られる。これにより、第１流路変換部２１および第２流路変換部２３は、端部用基板１９の一対の透孔２５のそれぞれを１次流路２９または２次流路３１に接続可能にする。

流路変換用基板１５は、例えば四角形に形成されることが好ましい。流路変換用基板１５の３辺部には、他の辺部との判別を可能とする標示部が設けられている。本実施形態において、標示部は、辺部を切り欠いた第１凹部３７、第２凹部３９、第３凹部４１として形成されている。これらの標示部の位置で、連結穴２７のジグザグの向きが４パターンとなる。流路変換用基板１５は、厚さ０．５ｍｍの薄板を４枚で１組とし、厚さ２ｍｍとする。

次に、上記構成を有する熱交換器１１の製造方法を説明する。
熱交換器１１を製造するには、表裏に加熱溶着材（はんだ等）の設けられた板材に、２列以上の偶数列と３段以上の奇数段に配列される複数の透孔２５を穿孔して熱交換部用基板１３を得る。
次に、熱交換部用基板１３を積層して千鳥配列される透孔２５が１次流路２９、千鳥配列と逆位相で千鳥配列される透孔２５が２次流路３１となる積層体熱交換部１７を仮組みする。仮組みは、例えば、端部用基板１９に突設した貫通軸４３を、流路変換用基板１５、熱交換部用基板１３に貫通することにより行う。

次に、上記の配列における対角線方向両端に位置する一対の透孔２５に応じて透孔２５が穿設された２枚の端部用基板１９を例えば左右反転させて積層体熱交換部１７を挟んで配置する。
流路変換用基板１５を積層した第１流路変換部２１を、一方の端部用基板１９の一方の透孔２５に１次流路２９を一致させ、他方の透孔２５に２次流路３１を一致させて、一方の端部用基板１９と積層体熱交換部１７の間に配置する。

次に、流路変換用基板１５を積層した第２流路変換部２３を、他方の端部用基板１９の一方の透孔２５に２次流路３１を一致させ、他方の透孔２５に１次流路２９を一致させて、他方の端部用基板１９と積層体熱交換部１７の間に配置する。
積層体熱交換部１７を第１流路変換部２１と第２流路変換部２３で挟み、さらにその外側を左右反転させた２枚の端部用基板１９で挟んで仮組みした後、加熱することで一体に密着させる。

次に、上記した熱交換器の変形例を説明する。
図４は透孔２５が１４列１３段で設けられた熱交換部用基板４５の正面図、図５は図４の熱交換部用基板４５に用いられる端部用基板４７の正面図、図６は図４の熱交換部用基板４５に用いられる流路変換用基板４９の正面図である。
熱交換器は、図４に示す透孔２５が１４列１３段で設けられた熱交換部用基板４５を用いることができる。図５に示すように、端部用基板４７は、熱交換部用基板４５の対角線方向両端に位置する一対の透孔２５に応じて透孔２５が穿設される。図６に示すように、流路変換用基板４９は、熱交換部用基板４５の配列における異なる段、異なる列で斜めに隣接する少なくとも２つの透孔同士を連結して形成した連結穴５１を有する。

これら、熱交換部用基板４５を積層して千鳥配列される透孔２５が１次流路２９、千鳥配列と逆位相で千鳥配列される透孔２５が２次流路３１となる積層体熱交換部を得る。流路変換用基板４９を上記の４つの姿勢で積層することによって、第１流路変換部を得る。この第１流路変換部によって、一方の端部用基板４７に穿設された一対の透孔２５の一方を１次流路２９に接続し、他方の透孔２５を２次流路３１に接続する。第１流路変換部を左右反転して用いた他方の端部用基板４７に穿設された一対の透孔２５の一方を２次流路３１に接続し、他方の透孔２５を１次流路２９に接続する。これにより、透孔２５が１４列１３段で設けられた熱交換器が得られる。

図７（ａ）は最小構成に係る端部用基板５３の正面図、（ｂ）はその流路変換用基板５５の基本姿勢の正面図、（ｃ）は（ｂ）の上下反転姿勢の正面図、（ｄ）は（ｂ）の左右反転姿勢の正面図、（ｅ）は（ｂ）の上下左右反転姿勢の正面図、（ｆ）はその熱交換部用基板５７の正面図である。
熱交換器は、図７（ｆ）に示す透孔２５が２列３段で設けられた熱交換部用基板５７を用いることができる。図７（ａ）に示すように、端部用基板５３は、熱交換部用基板５７の対角線方向両端に位置する一対の透孔２５に応じて透孔２５が穿設される。図７（ｂ）〜図７（ｅ）に示すように、流路変換用基板５５は、熱交換部用基板５７の配列における異なる段、異なる列で斜めに隣接する少なくとも２つの透孔同士を連結して形成した連結穴５９を有する。

これら、熱交換部用基板５７を積層して千鳥配列される透孔２５が１次流路２９、千鳥配列と逆位相で千鳥配列される透孔２５が２次流路３１となる積層体熱交換部を得る。流路変換用基板５５を上記の４つの姿勢で積層することによって、第１流路変換部を得る。この第１流路変換部２１によって、一方の端部用基板５３に穿設された一対の透孔２５の一方を１次流路２９に接続し、他方の透孔２５を２次流路３１に接続する。第１流路変換部を例えば左右反転して用い他方の端部用基板５３に穿設された一対の透孔２５の一方を２次流路３１に接続し、他方の透孔２５を１次流路２９に接続する。これにより、透孔２５が２列３段で設けられた熱交換器が得られる。

次に、上記構成を有する熱交換器１１の作用を説明する。
熱交換器１１では、複数の熱交換部用基板１３が積層されることで、透孔２５が重なった複数の流路を有する積層体熱交換部１７が構成される。積層体熱交換部１７に形成される複数の流路は、千鳥配列される透孔２５による１次流路２９と、この千鳥配列と逆位相で千鳥配列される２次流路３１となる。

積層体熱交換部１７には、流路の延在方向の両端側に、端部用基板１９が左右反転されて配置される。端部用基板１９には、熱交換部用基板１３に穿設された透孔２５の配列における１次流路２９のいずれか１つに対応する位置に穿設される一次用の透孔２５と、２次流路３１のいずれか１つに対応する位置に穿設される２次用の透孔２５とが穿設され、本実施形態では、熱交換部用基板１３に穿設された透孔２５の配列における対角線方向両端に位置する一対の透孔２５が穿設されている。
積層体熱交換部１７を挟んで配置される一対の端部用基板１９の一方の端部用基板１９と積層体熱交換部１７との間には、第１流路変換部２１が配置される。また、他方の端部用基板１９と積層体熱交換部１７との間には、第２流路変換部２３が配置される。

第１流路変換部２１と第２流路変換部２３とは、同一のものが左右反転して用いられる。第１流路変換部２１と第２流路変換部２３とは、複数の流路変換用基板１５を積層してなる。流路変換用基板１５は、熱交換部用基板１３の透孔配列における異なる段、異なる列で斜めに隣接する少なくとも２つの透孔同士を連結して形成した連結穴２７を有する。この連結穴２７と、独立する複数の透孔２５とからなる流路パターンを有した流路変換用基板１５は、姿勢が変えられて積層されることで、端部用基板１９に穿設された一対の透孔２５を１次流路２９と、２次流路３１とに接続可能とする。

これにより、一方の端部用基板１９に穿設された一対の透孔２５が、第１流路変換部２１を介して積層体熱交換部１７の複数の１次流路２９及び２次流路３１に分岐された後、第２流路変換部２３を介して他方の端部用基板１９に穿設された一対の透孔２５に集合して接続される。図２（ａ）〜（ｆ）に示すハッチング（斜線模様）は、この端部用基板１９から積層体熱交換部１７の１次流路２９と２次流路３１の各流体を模式的に表したものであり、左下がり斜線（ハッチング）は１次流路２９を流れる１次流体であり、右下がり斜線（ハッチング）は２次流路３１を流れる２次流体である。すなわち、図２（ａ）に示す一方の端部用基板１９の入口孔３３から流入する流体（左下がり斜線（ハッチング））は図２（ｂ）の透孔２５を通り図２（ｃ）で連結穴２７のジグザグ部分で分岐して流れ、図２（ｄ）の透孔２５を通り図２（ｅ）でさらに連結穴２７にて分岐して、そして図２（ｆ）で示す各透孔２５の１次流路２９へと流れる。なお、本実施形態においては、端部用基板１９の入口孔３３から流入し積層体熱交換部１７の各流路、上記した図２（ａ）〜（ｆ）の例では１次流路２９へ流れる場合では、図２（ｆ）における下から１、２段目に到達するには図２の（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ），（ｆ）の順で、下から３、４段目へは図２の（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ），（ｆ）の順で、下から５段目では図２の（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｂ），（ｃ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ），（ｆ）の順で、流体が流れ、すなわち、図２（ｆ）の下から３段目よりも上段に到達するには、積層される順とは逆の方向である図２（ｃ），（ｂ）の順に連結穴２７を流れて分岐した後、さらに図２（ｂ），（ｃ）の順で連結穴２７にて分岐して流れる必要がある。つまり、流体は、４つの姿勢の流路変換用基板１５（図２（ｂ）〜（ｅ））を１度ずつ通過するのみで入口孔３３から各１次流路２９へ分岐し流れるのではなく、４つの姿勢の各基板１５の連結穴２７を厚み方向で巡るように流れることで１段目から５段目の１次流路２９へ流れるようになっている。

これら熱交換部用基板１３、流路変換用基板１５、端部用基板１９のそれぞれを簡略化すると図３に示すようになり、すなわち、熱交換部用基板１３をＡ、流路変換用基板１５をＢ、端部用基板１９をＥとして略記すると、これらが一体に構成された状態では、一方の端部用基板１９（Ｅ）に穿設された入口孔３３から流入する流体は、図３中Ｂで構成された第１流路変換部２１の連結穴２７を通ることで分岐し、図３中Ａの積層体熱交換部１７の各透孔２５よりなる１次流路２９または２次流路３１のそれぞれに流入し、熱交換が行なわれ、その後、Ｂで示される第２流路変換部２３の連結穴２７にて集合して他方の端部用基板１９（Ｅ）に穿設された出口孔３５から流出することとなる。

ここで、熱交換器１１の流路変換用基板１５に穿設される透孔２５が、例えば最小構成の２列３段で配列されているとする。図２（ｂ）に示した１列及び２列の１段から３段までのパターンと同様である。また、これは、図７（ｂ）のパターンとも同様である。
流路変換用基板５５には、異なる段、異なる列で斜めに隣接する２つの透孔２５同士を連結した連結穴５９が形成される。この例では、１列目３段目の透孔２５が２列目２段目の透孔２５に連結された連結穴５９とする（図７（ｂ））。従って、１段目の透孔２５は、それぞれが独立のものとなる。この流路変換用基板１５は、姿勢を、基本姿勢と、上下反転姿勢と、左右反転姿勢と、上下左右反転姿勢とに変えることで、４つの流路パターンが得られる。

これら姿勢を変えた４枚の流路変換用基板５５が、上記姿勢の順で積層されることにより、２列３段の配列における対角線方向両端に位置する一対の透孔２５が、積層体熱交換部１７の千鳥配列される１次流路２９と、この千鳥配列と逆位相で千鳥配列される２次流路３１とに接続される。その結果、一種類の流路変換用基板５５を用いて、端部用基板５３の一対の透孔２５を、複数の１次流路２９と２次流路３１とに分岐接続したり、集合接続したりできる。

また、熱交換器１１では、流路変換用基板５５が積層される際の流路変換用基板２５の姿勢が、標示部３７、３９、４１によって容易に把握可能となる。これにより、基本姿勢（図７（ｂ））、上下反転姿勢（図７（ｃ））、左右反転姿勢（図７（ｄ））、上下左右反転姿勢（図７（ｅ））の順での積層が間違いなく容易に可能となる。その結果、一種類の流路変換用基板５５の４通りの使い分けを、標示部３７、３９、４１の位置によって容易に行うことができる。
なお、この最小構成の２列３段の配列で構成される図７に示す各基板においても、上述した実施形態における図２で示したハッチング（斜線模様）と同様で、図７（ａ）〜（ｆ）に示すハッチング（斜線模様）は、この端部用基板５３から熱交換用基板５７の１次流路２９と２次流路３１の各流体を模式的に表したものであり、左下がり斜線（ハッチング）は１次流路２９を流れる１次流体であり、右下がり斜線（ハッチング）は２次流路３１を流れる２次流体である。

熱交換器１１の製造方法では、表裏に加熱溶着材の設けられた板材に、２列以上の偶数列と３段以上の奇数段に配列される複数の透孔２５を穿孔して熱交換部用基板１３を得る。
この熱交換部用基板１３を積層して、千鳥配列される透孔２５が１次流路２９、この千鳥配列と逆位相で千鳥配列される透孔２５が２次流路３１となる積層体熱交換部１７を仮組みする。

熱交換部用基板１３の配列における対角線方向両端に位置する一対の透孔２５に応じて透孔２５が穿設された２枚の端部用基板１９を、左右反転させ、積層体熱交換部１７を挟んで配置する。
流路変換用基板１５を積層した第１流路変換部２１を、一方の端部用基板１９の一方の透孔２５に１次流路２９を一致させ、他方の透孔２５に２次流路３１を一致させて、一方の端部用基板１９と積層体熱交換部１７の間に配置する。

同様に、流路変換用基板１５を積層して左右反転させた第２流路変換部２３を、他方の端部用基板１９の一方の透孔２５に２次流路３１を一致させ、他方の透孔２５に１次流路２９を一致させて、他方の端部用基板１９と積層体熱交換部１７の間に配置する。
最後に、積層体熱交換部１７を第１流路変換部２１と第２流路変換部２３で挟み、さらにその外側を左右反転させた２枚の端部用基板１９で挟んで仮組みする。
仮組みした積層集合体を、加熱炉等によって加熱することで、一体に密着させた熱交換器１１を得る。
熱交換器１１の製造方法では、クラッド材を使用することで、ロウ付け工程（塗布工程）が不要となる。

なお、１次流路２９、２次流路３１の各入口孔３３、出口孔３５の位置は、隅部分以外に配置してもよい。また、板厚の組み合わせは上記の例に限らず、任意とすることができる。

従って、本実施形態に係る熱交換器１１及び熱交換器１１の製造方法によれば、少ない部材の種類で、出入口部（入口孔３３、出口孔３５）、流路変換部（第１流路変換部２１、第２流路変換部２３）、熱交換部（積層体熱交換部１７）を構成することができる。

１１…熱交換器
１３…熱交換部用基板
１５…流路変換用基板
１７…積層体熱交換部
１９…端部用基板
２１…第１流路変換部
２３…第２流路変換部
２５…透孔
２７…連結穴
２９…１次流路
３１…２次流路
３７…第１凹部（標示部）
３９…第２凹部（標示部）
４１…第３凹部（標示部）

Claims (4)

1. 複数の透孔が２列以上の偶数列と３段以上の奇数段に配列される熱交換部用基板と、
   前記配列における異なる段、異なる列で斜めに隣接する少なくとも２つの透孔同士を連結して形成した連結穴を有する流路変換用基板と、
   前記熱交換部用基板を積層して千鳥配列される前記透孔が１次流路、前記千鳥配列と逆位相で千鳥配列される前記透孔が２次流路となる積層体熱交換部と、
   前記１次流路のいずれか１つに対応する位置に穿設される一次用の透孔と、前記２次流路のいずれか１つに対応する位置に穿設される２次用の透孔とを具備し、前記積層体熱交換部を挟んで配置される２枚の端部用基板と、
   前記流路変換用基板を積層することによって、一方の前記端部用基板に穿設された前記１次用の透孔を前記１次流路に接続し、前記２次用の透孔を前記２次流路に接続する第１流路変換部と、
   前記流路変換用基板を積層することによって、他方の前記端部用基板に穿設された前記１次用の透孔を前記１次流路に接続し、前記２次用の透孔を前記２次流路に接続する第２流路変換部と、
   を具備することを特徴とする熱交換器。
2. 請求項１記載の熱交換器であって、
   前記第１流路変換部および前記第２流路変換部が、
   前記流路変換用基板を、基本姿勢、この基本姿勢に対する上下反転姿勢、左右反転姿勢、上下左右反転姿勢の４つの姿勢で順次に積層することによって、前記端部用基板の一対の前記透孔のそれぞれを前記１次流路または前記２次流路に接続することを特徴とする熱交換器。
3. 請求項１または２記載の熱交換器であって、
   前記流路変換用基板が四角形に形成され、
   前記流路変換用基板の３辺部に、他の辺部との判別を可能とする標示部が設けられていることを特徴とする熱交換器。
4. 表または裏の少なくともいずれか一方に加熱溶着材の設けられた板材に、２列以上の偶数列と３段以上の奇数段に配列される複数の透孔を穿孔して熱交換部用基板を得る工程と、
   前記配列における異なる段、異なる列で斜めに隣接する少なくとも２つの透孔同士を連結して形成した連結穴を有する流路変換用基板を得る工程と、
   前記熱交換部用基板を積層して千鳥配列される前記透孔が１次流路、前記千鳥配列と逆位相で千鳥配列される前記透孔が２次流路となる積層体熱交換部を仮組みする工程と、
   前記１次流路のいずれか１つに対応する位置に穿設される一次用の透孔と、前記２次流路のいずれか１つに対応する位置に穿設される２次用の透孔とを具備する２枚の端部用基板を前記積層体熱交換部を挟んで配置する工程と、
   前記流路変換用基板を積層した第１流路変換部を、一方の前記端部用基板の一方の前記透孔に前記１次流路を一致させ、他方の前記透孔に前記２次流路を一致させて、一方の前記端部用基板と前記積層体熱交換部の間に配置する工程と、
   前記流路変換用基板を積層した第２流路変換部を、他方の前記端部用基板の一方の前記透孔に前記２次流路を一致させ、他方の前記透孔に前記１次流路を一致させて、他方の前記端部用基板と前記積層体熱交換部の間に配置する工程と、
   前記積層体熱交換部を前記第１流路変換部と前記第２流路変換部で挟み、さらにその外側を２枚の前記端部用基板で挟んで仮組みした後、加熱することで一体に密着させる工程と、
   を含むことを特徴とする熱交換器の製造方法。

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