JP6531325B2

JP6531325B2 - 熱交換器

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Publication number: JP6531325B2
Application number: JP2015029876A
Authority: JP
Inventors: 庸人和氣; 大西　人司; 人司大西
Original assignee: Waki Factory Inc
Current assignee: Waki Factory Inc
Priority date: 2015-02-18
Filing date: 2015-02-18
Publication date: 2019-06-19
Anticipated expiration: 2035-02-18
Also published as: JP2016151392A

Description

本発明は、熱交換器に関し、詳しくは、扁平に形成された熱交換部材を複数積層することにより構成された熱交換器に関する。

従来、この種の熱交換器としては、扁平な熱交換部材を複数積層して構成するものにおいて、熱交換部材の熱交換媒体が流通する媒体流路に外側に凸の円錐形状のエンボスが複数形成されたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この熱交換部材では、複数のエンボスの頂部が隣接する熱交換部材に形成された複数のエンボスの頂部と当接した状態でロウ付けされている。こうした複数のエンボスのロウ付けにより、熱交換部材の間隔を一定に保持することができると共に熱交換部材を積層してなる熱交換器の十分な強度を保持している。

特開２０１４−０２０６７２号公報

こうした扁平な熱交換部材を積層してなる熱交換器では、熱交換効率を向上させるために、薄板を用いて形成された熱交換部材の媒体流路に流通する熱交換媒体に高圧を作用させることが考えられている。この場合、熱交換部材の換媒流路を高圧に耐えられるように流路幅を狭くする必要が生じる。一方、隣接する熱交換部材の間隔は、空気などの熱交換する流体を流通させる必要から、ある程度の間隔（例えば、０．８ｍｍ〜２ｍｍ程度）が必要となる。エンボスは、一般的には、形成の容易さから頂部が平たい円錐形状に形成される。頂部が平たい円錐形状のエンボスでは、その立ち上がりの角度を４５度とし、頂部の直径を１ｍｍとし、高さを０．４ｍｍとすると、エンボスの裾は直径１．８ｍｍとなる。このため、熱交換部材の媒体流路に外側に凸の円錐形状のエンボスを形成する場合、媒体流路の幅を１．８ｍｍより小さくすることは困難となる。このため、熱交換部材の媒体流路に流通する熱交換媒体に作用させる圧力を制限するか、熱交換部材を形成する薄板の厚みを厚くする必要が生じ、熱交換効率の向上を図ることが困難となる。

本発明の熱交換器では、熱交換効率の向上を図りつつ、熱交換部材の間隔を一定に保持したり、熱交換器の十分な強度を保持することを主目的とする。

本発明の熱交換器は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の第１の熱交換器は、
第１金属による中心材に前記第１金属より融点の低い第２金属が両面に接合され厚みが０．３ｍｍ以下としたクラッド板材を用いて熱交換媒体の２つの流出入口と前記２つの流出入口を連通する少なくとも１つの連通流路とを有するように扁平に形成された熱交換部材を、隣接する熱交換部材と前記２つの流出入口が整合するように且つ前記連通流路が整合しないように複数積層することにより構成された熱交換器であって、
前記熱交換部材は、前記連通流路が形成されていない部位に、隣接する熱交換部材の連通流路が形成されていない部位または隣接する熱交換部材の連通流路の一部と当接する複数の突出部を有する、
ことを特徴とする。

この本発明の第１の熱交換器では、クラッド板材を用いて熱交換媒体の２つの流出入口とこの２つの流出入口を連通する少なくとも１つの連通流路とを有するように扁平に形成された熱交換部材を、隣接する熱交換部材と２つの流出入口が整合するように、且つ、連通流路が整合しないように複数積層することにより熱交換器を構成する。そして、熱交換部材には、連通流路が形成されていない部位に、隣接する熱交換部材の連通流路が形成されていない部位と当接する複数の突出部や、隣接する熱交換部材の連通流路の一部と当接する複数の突出部が形成されている。連通流路が形成されていない部位に複数の突出部を形成するから、連通流路に流通する熱交換媒体に高圧を作用させるために連通流路の幅を必要に応じて小さくすることができる。これにより、熱交換効率の向上を図ることができると共に、隣接する熱交換部材との間隔を所望の間隔に保持することができる。もとより、熱交換器の十分な強度を保持することができる。

ここで、「クラッド板材」としては、、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接合したりメッキしたものや、ステンレスの板材の両面に銅やニッケルなどのロウ材を接合したりメッキしたもの、銅の板材の両面にロウ材を接合したり、メッキしたものなどが含まれる。「隣接する熱交換部材と２つの流出入口が整合するように」とは熱交換部材を積層したときに全ての熱交換部材の２つの流出入口の位置が一致することを意味している。従って、熱交換器（積層体）としたときに、熱交換器を積層方向に貫通する２つの流出入流路が形成される。この２つの流出入流路が熱交換媒体の流入流路および流出流路となる。「隣接する熱交換部材と連通流路が整合しないように」とは、隣接する２つの熱交換部材のうちの一方の熱交換部材に形成された連通流路と他方の熱交換部材に形成された連通流路とが整合しないことを意味している。即ち、一方の熱交換部材に形成された連通流路は他方の熱交換部材の連通流路が形成されていない部位に整合し、他方の熱交換部材に形成された連通流路は一方の熱交換部材の連通流路が形成されていない部位に整合することを意味している。こうすることにより、隣接する熱交換部材のうちの一方の熱交換部材の連通流路が形成されていない部位に形成した複数の突出部を他方の熱交換部材の連通流路に当接させることができ、他方の熱交換部材の連通流路が形成されていない部位に形成した複数の突出部を一方の熱交換部材の連通流路に当接させることができる。なお、熱交換部材の連通流路が形成されていない部位に形成された複数の突出部の一部が隣接する熱交換部材の連通流路が形成されていない部位に当接する場合、隣接する熱交換部材の連通流路が形成されていない部位に形成された複数の突出部の一部と当接するものとしてもよい。即ち、隣接する熱交換部材のうちの一方の熱交換部材に形成されたいずれかの突出部が他方の熱交換部材に形成されたいずれかの突出部に当接するもの、突出部同士が当接するものとしてもよいのである。

こうした本発明の第１の熱交換器において、前記熱交換部材は、前記クラッド板材を用いて前記２つの流出入口を形成する２つの貫通孔と前記連通流路を形成する連通溝とを有するように形成された板状部材を向かい合わせに接合することにより形成されているものとすることもできる。こうすれば、熱交換部材を単一の板状部材により形成することができる。この場合、前記連通流路は、扁平面を水平にしたときに所定方向に向けた第１方向の熱交換部材と前記第１方向の熱交換部材を鉛直軸回りに１８０度回転させた方向に向けた第２方向の熱交換部材とを積層したときに、前記第１方向の熱交換部材の連通流路が形成されている部位と前記第２方向の熱交換部材の連通流路が形成されていない部位とが対向するように、形成されているものとすることもできる。こうすれば、第１方向の熱交換部材と第２方向の熱交換部材とを交互に積層することにより熱交換器を構成することができる。また、熱交換器は、隣接する熱交換部材の前記２つの流出入口が整合するように且つ前記連通流路が整合しないように前記板状部材を複数積層して積層体を構成し、前記積層体を前記第２金属の融点より高く前記第１金属の融点より低い温度の炉に入れて隣接する板状部材の接触部分を接合することによって形成されているものとすることもできる。こうすれば、クラッド板材を用いて形成した板状部材を向かい合わせに組み付けて熱交換部材を構成し、これを積層して積層体を構成し、この積層体を炉に入れるだけでロウ付けにより必要な接合を行なって熱交換器を構成することができる。

本発明の第２の熱交換器は、
第１金属による中心材に前記第１金属より融点の低い第２金属が両面に接合され厚みが０．３ｍｍ以下としたクラッド板材を用いて熱交換媒体の２つの流出入口と前記２つの流出入口を連通する少なくとも１つの連通流路とを有するように扁平に形成された熱交換部材を、隣接する熱交換部材と前記２つの流出が整合するように且つ前記連通流路が整合するように複数積層することにより構成された熱交換器であって、
前記熱交換部材は、前記連通流路が形成されていない部位に、隣接する熱交換部材の連通流路が形成されていない部位と当接する複数の突出部を有する、
ことを特徴とする。

この本発明の第２の熱交換器では、クラッド板材を用いて熱交換媒体の２つの流出入口とこの２つの流出入口を連通する少なくとも１つの連通流路とを有するように扁平に形成された熱交換部材を、隣接する熱交換部材と２つの流出入口が整合するように、且つ、連通流路が整合するように複数積層することにより熱交換器を構成する。そして、熱交換部材には、連通流路が形成されていない部位に、隣接する熱交換部材の連通流路が形成されていない部位と当接する複数の突出部が形成されている。連通流路が形成されていない部位に複数の突出部を形成するから、連通流路に流通する熱交換媒体に高圧を作用させるために連通流路の幅を必要に応じて小さくすることができる。これにより、熱交換効率の向上を図ることができると共に、隣接する熱交換部材との間隔を所望の間隔に保持することができる。もとより、熱交換器の十分な強度を保持することができる。

ここで、「クラッド板材」や「隣接する熱交換部材と２つの流出入口が整合するように」は、本発明の第１の熱交換器と同様である。「隣接する熱交換部材と連通流路が整合するように」とは、隣接する２つの熱交換部材のうちの一方の熱交換部材に形成された連通流路と他方の熱交換部材に形成された連通流路とが整合（対向）することを意味している。即ち、隣接する２つの熱交換部材のうちの一方の熱交換部材の連通流路が形成されていない部位と他方の熱交換部材の連通流路が形成されていない部位とが整合（対向）することを意味している。このため、隣接する熱交換部材のうちの一方の熱交換部材の連通流路が形成されていない部位に形成した複数の突出部を他方の熱交換部材の連通流路が形成されていない部位に当接させることができる。

こうした本発明の第２の熱交換器において、前記熱交換部材は、前記クラッド板材を用いて前記２つの流出入口を形成する２つの貫通孔と前記連通流路を形成する連通溝とを有するように形成された板状部材を向かい合わせに接合することにより形成されているものとすることもできる。こうすれば、熱交換部材を単一の板状部材により形成することができる。この場合、熱交換器は、隣接する熱交換部材の前記２つの流出入口が整合するように且つ前記連通流路が整合するように前記板状部材を複数積層して積層体を構成し、前記積層体を前記第２金属の融点より高く前記第１金属の融点より低い温度の炉に入れて隣接する板状部材の接触部分を接合することによって形成されているものとすることもできる。こうすれば、クラッド板材を用いて形成した板状部材を向かい合わせに組み付けて熱交換部材を構成し、これを積層して積層体を構成し、この積層体を炉に入れるだけでロウ付けにより必要な接合を行なって熱交換器を構成することができる。

上述の本発明の第１の熱交換器や第２の熱交換器において、「複数の突出部」としては、頂部が平坦な円錐形に形成したり、頂部が平坦な楕円錐形に形成したりすることができる。また、「複数の突出部」としては、２段以上の段差をもって突出するように形成してもよい。即ち、頂部が平坦な円錐形を２段や３段に重ねた形状に形成してもよい。さらに、「複数の突出部」としては、平坦面がオフセットするように形成してもよい。

また、本発明の第１の熱交換器や本発明の第２の熱交換器において、前記複数の突出部は、前記熱交換部材の前記２つの流出入口の間の扁平面全体に規則的に分散す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、隣接する熱交換部材との間隔を高い精度で均一に保持することができる。

第１実施例の熱交換器２０の構成の概略を示す構成図である。熱交換部材３０Ａの構成の概略を示す構成図である。熱交換部材３０Ｂの構成の概略を示す構成図である。図１〜図３におけるＡ−Ａ面の断面図である。図１〜図３におけるＢ−Ｂ面の断面図である。変形例の熱交換部材１３０Ａ，１３０Ｂの一部の構成を示す構成図である。変形例の熱交換部材２３０Ａ，２３０Ｂの一部の構成を示す構成図である。変形例の熱交換部材３３０Ａ，３３０Ｂの一部の構成を示す構成図である。第２実施例の熱交換器４２０の構成の概略を示す構成図である。図９におけるＣ−Ｃ面の断面図である。図９におけるＤ−Ｄ面の断面図である。変形例の熱交換部材５３０Ａの一部の構成を示す構成図である。変形例の熱交換部材６３０Ａの一部の構成を示す構成図である。

次に、本発明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、本発明の第１実施例の熱交換器２０の構成の概略を示す構成図である。第１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に示すように、２つの板状部材４０により構成される熱交換部材３０Ａ，３０Ｂを交互に複数積層して構成される積層体２２と、積層体２２の配列方向（図中上下方向）の両側に配置されるプレート２３と、各熱交換部材３０Ａ，３０Ｂの長手方向（図中左右方向）の両側に配置されるプレート２４と、積層体２２およびプレート２３に形成される熱交換媒体の流入用流路２５および流出用流路２６に取り付けられる流入管２７および流出管２８と、を備える。この熱交換器２０は、各熱交換部材３０Ａ，３０Ｂの流路３２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３０Ａ，３０Ｂ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。

図２は、熱交換部材３０Ａの構成の概略を示す構成図であり、図３は、熱交換部材３０Ｂの構成の概略を示す構成図である。図４は、図１〜図３におけるＡ−Ａ面の断面図であり、図５は、図１〜図３におけるＢ−Ｂ面の断面図である。熱交換部材３０Ｂは、図２および図３に示すように、熱交換部材３０Ａの扁平面を水平にしたときに熱交換部材３０Ａを鉛直軸回りに１８０度回転させたものと同一である。即ち、熱交換部材３０Ｂは、熱交換部材３０Ａを１８０度回転させただけで、熱交換部材３０Ａと同一である。

熱交換部材３０Ａ，３０Ｂは、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材に対して、プレス加工や穴開け加工などを施した板状部材４０を向かい合わせに接合することによって構成されている。板状部材４０には、図２および図３に示すように、長手方向（図中左右方向）の両端部近傍の貫通孔４２や、貫通孔４２の周囲のフランジ部４４，貫通孔４２を連絡すると共に熱交換媒体の４つの連通流路３６ａ〜３６ｄを形成する４つの連絡溝４６ａ〜４６ｄ，連絡溝４６ａ〜４６ｄが形成されていない部位（連絡溝の間や端部）に略均等に配置された複数のエンボス４８ａ〜４８ｄなどが形成されている。

フランジ部４４は、熱交換部材３０Ａ，３０Ｂを積層したときに隣接するフランジ部４４と接合するように、例えば、高さが０．４ｍｍとなるように形成されている。これにより、隣接する熱交換部材３０Ａ，３０Ｂの間隔を所定間隔（例えば、０．８ｍｍ）に保持すると共に、熱交換部材３０Ａ，３０Ｂの両端部近傍の貫通孔４２が積層方向に接続されて熱交換媒体の流入用流路２５および流出用流路２６を形成する。

４つの連絡溝４６ａ〜４６ｄは、直線状の４つの溝が所定間隔をもって配置されるように、全体として両端部近傍の貫通孔４２の中心を結ぶ中心線から一方側に偏心するように形成されている。例えば、４つの連絡溝４６ａ〜４６ｄは、深さが０．２５ｍｍ、幅が１．０ｍｍで３．５ｍｍの間隔をもって配置される。したがって、熱交換部材３０Ａ，３０Ｂには、全体として中心線から一方側に偏心した熱交換媒体の４つの連通流路３６ａ〜３６ｄが形成される。このように熱交換媒体の４つの連通流路３６ａ〜３６ｄを全体として一方側に偏心させるのは、図２の熱交換部材３０Ａと図３の熱交換部材３０Ｂとを交互に積層したときに、隣接する熱交換部材のうちの一方の熱交換部材３０Ａに形成された４つの連通流路３６ａ〜３６ｄと他方の熱交換部材３０Ｂに形成された４つの連通流路３６ａ〜３６ｄとが整合（対向）しないようにするためである。従って、図２の熱交換部材３０Ａを図３の熱交換部材３０Ｂに重ねると、熱交換部材３０Ａに形成された４つの連通流路３６ａ〜３６ｄ（４つの連絡溝４６ａ〜４６ｄ）は、熱交換部材３０Ｂに形成された４つの連通流路３６ａ〜３６ｄの間（連通流路が形成されていない部位であって複数のエンボス４８ａ〜４８ｄが形成されている部位）と対向し、熱交換部材３０Ｂに形成された４つの連通流路３６ａ〜３６ｄ（４つの連絡溝４６ａ〜４６ｄ）は、熱交換部材３０Ａに形成された４つの連通流路３６ａ〜３６ｄの間（連通流路が形成されていない部位であって複数のエンボス４８ａ〜４８ｄが形成されている部位）と対向するようになる。

複数のエンボス４８ａ〜４８ｄは、図２および図３と図４および図５に示すように、頂部が円形の平坦部を有するように円錐を２段に重ねた形状となるように、且つ、頂部の平坦部が隣接する熱交換部材３０Ａ，３０Ｂの４つの連通流路３６ａ〜３６ｄ（４つの連絡溝４６ａ〜４６ｄ）のいずれかに当接するように形成されている。即ち、熱交換部材３０Ａに形成されたエンボス４８ａ，４８ｂ，４８ｃ，４８ｄは熱交換部材３０Ｂの連通流路３６ｄ，３６ｃ，３６ｂ，３６ａ（連絡溝４６ｄ，４６ｃ，４６ｂ，４６ａ）に当接し、熱交換部材３０Ｂに形成されたエンボス４８ａ，４８ｂ，４８ｃ，４８ｄは、熱交換部材３０Ａの連通流路３６ｄ，３６ｃ，３６ｂ，３６ａ（連通溝４６ｄ，４６ｃ，４６ｂ，４６ａ）に当接するように形成されている。フランジ部４４が高さが０．４ｍｍとなるように形成されていると共に４つの連絡溝４６ａ〜４６ｄが深さが０．２５ｍｍ、幅が１．０ｍｍで３．５ｍｍの間隔をもって配置されるように形成されている場合、複数のエンボス４８ａ〜４８ｄは、頂部の平坦部の直径が４つの連絡溝４６ａ〜４６ｄの幅と同一の１．０ｍｍ、高さが０．５５ｍｍ、段差部の幅が０．２ｍｍ、円錐の角度が４５度となるように形成することができる。この場合、複数のエンボス４８ａ〜４８ｄは裾の直径は２．５ｍｍ（＝１．０＋２×０．５５＋２×０．２）となり、４つの連絡溝４６ａ〜４６ｄの間（間隔は３．５ｍｍ）に形成することができる。なお、複数のエンボス４８ａ〜４８ｄを２段に形成するのは、プレス成形時に延びる屈曲部分を多くしてエンボスの高さを高くしても屈曲部分の厚みをある程度保つためである。

実施例では、こうして形成された板状部材４０を、図２の熱交換部材３０Ａと図３の熱交換部材３０Ｂとが交互に積層されるように積層配置して積層体２２とし、これを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）して構成する。即ち、熱交換部材３０Ａ、３０Ｂを構成する板状部材４０の向かい合わせの接触部を接合すると共に隣接する熱交換部材３０Ａ，３０Ｂのフランジ部４４の接触部を接合し、同時に、隣接する熱交換部材３０Ａ，３０Ｂに形成された複数のエンボス４８ａ〜４８ｄの頂部をこれに接触する連通溝４６ａ〜４６ｄに接合する。このようにすることにより、実施例では、熱交換部材３０Ａ，３０Ｂの構成および積層体２２の構成を同時に行なうことができる。

以上説明した第１実施例の熱交換器２０によれば、熱交換部材３０Ａの連通流路３６ａ〜３６ｄが形成されていない部位に、隣接する熱交換部材３０Ｂの連通流路３６ａ〜３６ｄに当接する複数のエンボス４８ａ〜４８ｄを形成することにより、連通流路３６ａ〜３６ｄに流通する熱交換媒体に高圧を作用させるために連通流路３６ａ〜３６ｄの幅を必要に応じて小さくすることができる。これにより、熱交換効率の向上を図ることができると共に、隣接する熱交換部材３０Ａ，３０Ｂの間隔を所望の間隔に保持することができる。また、クラッド板材を用いて板状部材４０を形成し、板状部材４０を図２の熱交換部材３０Ａと図３の熱交換部材３０Ｂとが交互に積層されるように積層配置して積層体２２とし、積層体２２を炉に入れるだけで熱交換部材３０Ａ，３０Ｂの構成および積層体２２の構成を同時に行なうことができる。さらに、単一形状の板状部材４０により積層体２２を構成することができるから、部品点数を少なくすることができる。

第１実施例の熱交換器２０では、複数のエンボス４８ａ〜４８ｄを、頂部が円形の平坦部を有するように円錐を２段に重ねた形状に形成したが、頂部が円形の平坦部を有する１段の円錐形状に形成してもよいし、頂部が円形の平坦部を有するように円錐を３段以上に重ねた形状に形成してもよい。また、円錐形状に限定されず、楕円錐形状としたり、多角形錐形状としても構わない。また、図６の変形例の熱交換部材１３０Ａ，１３０Ｂに示すように、連通流路１３６ａ〜１３６ｄが形成されていない部位に、その一部をオフセットさせて複数の突出部１４８ａ〜１４８ｄを形成し、複数の突出部１４８ａを隣接する熱交換部材１３０Ａ，１３０Ｂの連通流路１３６ａ〜１３６ｄに当接するようにしてもよい。

第１実施例の熱交換器２０では、熱交換部材３０Ａの連通流路３６ａ〜３６ｄが形成されていない部位に、隣接する熱交換部材３０Ｂの連通流路３６ａ〜３６ｄに当接する複数のエンボス４８ａ〜４８ｄを形成するものとしたが、図７の変形例の熱交換部材２３０Ａ，２３０Ｂに示すように、連通流路２３６ａ〜２３６ｄが形成されていない部位に、その一部をオフセットさせて複数の突出部２４８ａ〜２４８ｄを形成し、複数の突出部２４８ａを隣接する熱交換部材２３０Ａ，２３０Ｂの連通流路２３６ａ〜２３６ｄが形成されていない部位に当接するようにしてもよい。この場合、図８の変形例の熱交換部材３３０Ａ，３３０Ｂに示すように、隣接する熱交換部材３３０Ａ，３３０Ｂの連通流路３３６ａ〜３３６ｄが形成されていない部位に形成された突出部３４８ａ〜３４８ｄが互いに当接するようにしてもよい。

第１実施例の熱交換器２０では、４つの連絡溝４６ａ〜４６ｄが所定間隔をもって配置されるように、且つ、全体として両端部近傍の貫通孔４２の中心を結ぶ中心線から一方側に偏心するように形成した単一形状の板状部材４０を向かい合わせに接合することにより熱交換部材３０Ａ，３０Ｂを構成し、熱交換部材３０Ａを扁平面に垂直な軸回りに１８０度回転させることにより熱交換部材３０Ｂを構成するものとした。しかし、熱交換部材の連通流路が形成されていない部位に、隣接する熱交換部材の連通流路が形成されていない部位または隣接する熱交換部材の連通流路の一部と当接する複数の突出部を有するために、複数形状の板状部材を用いて熱交換部材を構成するものとしてもよい。

次に、本発明の第２実施例の熱交換器４２０について説明する。図９は、第２実施例の熱交換器４２０の構成の概略を示す構成図である。第２実施例の熱交換器４２０は、図示するように、複数のエンボス４８ａ〜４８ｄの高さを調整した熱交換部材３０Ａを複数積層することによって構成されており、この点を除いて第１実施例の熱交換器２０と同一の構成をしている。このため、第２実施例の熱交換器４２０の構成のうち第１実施例の構成と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。

図１０は図９のＣ−Ｃ面の断面図（図２のＡ−Ａ面の断面図）であり、図１１は図９のＤ−Ｄ面の断面図（図２のＢ−Ｂ面の断面図）である。図示するように、第２実施例の熱交換器４２０は、熱交換部材３０Ａを複数積層するため、隣接する熱交換部材３０Ａの連通流路３６ａ〜３６ｄは対向（整合）し、連通流路３６ａ〜３６ｄが形成されていない部位に形成されたエンボス４８ａ〜４８ｄは隣接する熱交換部材３０Ａのエンボス４８ａ〜４８ｄに当接する。第２実施例の熱交換器４２０の熱交換部材３０Ａの複数のエンボス４８ａ〜４８ｄは、フランジ部４４が高さが０．４ｍｍとなるように形成されていると共に４つの連絡溝４６ａ〜４６ｄが深さが０．２５ｍｍ、幅が１．０ｍｍで３．５ｍｍの間隔をもって配置されるように形成されている場合、複数のエンボス４８ａ〜４８ｄの頂部の平坦部の直径を１．０ｍｍとすると、高さが０．４ｍｍ、段差部の幅が０．２ｍｍ、円錐の角度が４５度となるように形成することができる。この場合、複数のエンボス４８ａ〜４８ｄは裾の直径は２．２ｍｍ（＝１．０＋２×０．４＋２×０．２）となり、４つの連絡溝４６ａ〜４６ｄの間（間隔は３．５ｍｍ）に形成することができる。

また、第２実施例の熱交換器４２０は、第１実施例の熱交換器２０と同様に、板状部材４０を熱交換部材３０Ａが複数積層するように積層配置して積層体４２２とし、積層体４２２を炉に入れることにより熱交換部材３０Ａの構成および積層体４２２の構成を同時に行なうことができる。

こうして構成された第２実施例の熱交換器４２０でも、第１実施例の熱交換器２０と同様の効果を奏することができる。即ち、熱交換部材３０Ａの連通流路３６ａ〜３６ｄが形成されていない部位に複数のエンボス４８ａ〜４８ｄを形成して隣接する熱交換部材３０Ａに同様に形成された複数のエンボス４８ａ〜４８ｄに当接させることにより、連通流路３６ａ〜３６ｄに流通する熱交換媒体に高圧を作用させるために連通流路３６ａ〜３６ｄの幅を必要に応じて小さくすることができる。これにより、熱交換効率の向上を図ることができると共に、隣接する熱交換部材３０Ａの間隔を所望の間隔に保持することができる。また、クラッド板材を用いて板状部材４０を形成し、板状部材４０を熱交換部材３０Ａが積層されるように積層配置して積層体４２２とし、積層体４２２を炉に入れるだけで熱交換部材３０Ａの構成および積層体４２２の構成を同時に行なうことができる。さらに、単一形状の板状部材４０により積層体４２２を構成することができるから、部品点数を少なくすることができる。

第２実施例の熱交換器４２０では、複数のエンボス４８ａ〜４８ｄを、頂部が円形の平坦部を有するように円錐を２段に重ねた形状に形成したが、頂部が円形の平坦部を有する１段の円錐形状に形成してもよいし、頂部が円形の平坦部を有するように円錐を３段以上に重ねた形状に形成してもよい。また、円錐形状に限定されず、楕円錐形状としたり、多角形錐形状としても構わない。また、図１２の変形例の熱交換部材５３０Ａに示すように、連通流路５３６ａ〜５３６ｄが形成されていない部位に、その一部をオフセットさせて複数の突出部５４８ａ〜５４８ｄを形成し、複数の突出部５４８ａ〜５４８ｄを隣接する熱交換部材１３０Ａに形成された複数の突出部５４８ａ〜５４８ｄに当接させるものとしてもよい。

第２実施例の熱交換器４２０や図１２に例示する変形例では、熱交換部材３０Ａ，５３０Ａの連通流路３６ａ〜３６ｄ，５３６ａ〜５３６ｄが形成されていない部位に複数のエンボス４８ａ〜４８ｄや複数の突出部５４８ａ〜５４８ｄを形成し、複数のエンボス４８ａ〜４８ｄや複数の突出部５４８ａ〜５４８ｄを隣接する熱交換部材３０Ａ，５３０Ａに形成された複数のエンボス４８ａ〜４８ｄや複数の突出部５４８ａ〜５４８ｄに当接させるものとした。しかし、図１３の変形例の熱交換部材６３０Ａ，６３０Ｂに示すように、熱交換部材６３０Ａの連通流路６３６ａ〜６３６ｄが形成されていない部位に複数の突出部６４８ａ〜６４８ｄを形成し、この複数の突出部６４８ａ〜６４８ｄを隣接する熱交換部材６３０Ｂの連通流路６３６ａ〜６３６ｄが形成されていない部位に当接させるものとしてもよい。

第２実施例の熱交換器４２０では、４つの連絡溝４６ａ〜４６ｄが所定間隔をもって配置されるように、且つ、全体として両端部近傍の貫通孔４２の中心を結ぶ中心線から一方側に偏心するように形成した単一形状の板状部材４０を向かい合わせに接合することにより熱交換部材３０Ａを構成し、熱交換部材３０Ａが積層するように積層体４２２を構成するものとした。しかし、熱交換部材の連通流路が形成されていない部位に、隣接する熱交換部材の連通流路が形成されていない部位と当接する複数の突出部を有するために、複数形状の板状部材を用いて熱交換部材を構成するものとしてもよい。

第１実施例の熱交換器２０や第２実施例の熱交換器４２０では、貫通孔４２の周囲にフランジ部４４を形成するものとしたが、フランジ部４４に代えてバーリング加工によりバーリング加工部を形成するものとしてもよい。この場合、板状部材の２つのバーリング加工部うちの一方のバーリング加工部が他方のバーリング加工部に嵌合するよう一方のバーリング加工部の径を他方のバーリング加工部の径より若干小さく或いは若干大きく形成するのが好ましい。こうしたバーリング加工部を有する板状部材を、第１実施例の熱交換部材３０Ａと熱交換部材３０Ｂとが交互に重なるように積層すれば、向かい合う板状部材のバーリング加工部が嵌まり合うようにすることができる。

第１実施例の熱交換器２０や第２実施例の熱交換器４２０では、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接合した厚さが０．２ｍｍのクラッド板材を用いて板状部材４０を形成するものとしたが、０．２ｍｍより薄いアルミニウムとアルミニウム合金によるクラッド板材や０．２ｍｍより厚いアルミニウムとアルミニウム合金によるクラッド板材を用いて板状部材４０を形成するものとしてもよい。また、ステンレスの板材の両面に銅やニッケルなどのロウ材を接合したクラッド板材やステンレスに板材の両面にメッキを施した板材を用いて板状部材を形成するものとしてもよい。さらに、銅の板材の両面にロウ材を接合したりメッキした板材を用いて板状部材を形成するものとしてもよい。

以上、本発明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、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明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。

本発明は、熱交換器の製造産業などに利用可能である。

２０，４２０熱交換器、２２，４２２積層体、２３，２４プレート、２５流入用流路、２６流出用流路、２７流入管、２８流出管、３０Ａ，３０Ｂ，１３０Ａ，１３０Ｂ，２３０Ａ，２３０Ｂ，３３０Ａ，３３０Ｂ，５３０Ａ，６３０Ａ，６３０Ｂ熱交換部材、３６ａ〜３６ｄ，１３６ａ〜１３６ｄ，２３６ａ〜２３６ｄ，３３６ａ〜３３６ｄ，５３６ａ〜５３６ｄ，６３６ａ〜６３６ｄ連通流路、４０板状部材、４２貫通孔、４４フランジ部、４６ａ〜４６ｄ，１４６ａ〜１４６ｄ，２４６ａ〜２４６ｄ，３４６ａ〜３４６ｄ，５４６ａ〜５４６ｄ，６４６ａ〜６４６ｄ連絡溝、４８ａ〜４８ｄエンボス、１４８ａ〜１４８ｄ，２４８ａ〜２４８ｄ，３４８ａ〜３４８ｄ，５４８ａ〜５４８ｄ，６４８ａ〜６４８ｄ突出部。

Claims

第１金属による中心材に前記第１金属より融点の低い第２金属が両面に接合され厚みが０．３ｍｍ以下としたクラッド板材を用いて熱交換媒体の２つの流出入口と前記２つの流出入口を連通する少なくとも１つの連通流路とを有するように扁平に形成された熱交換部材を、隣接する熱交換部材と前記２つの流出入口が整合するように且つ前記連通流路が整合しないように複数積層することにより構成された熱交換器であって、
前記熱交換部材は、前記連通流路が形成されていない部位に、隣接する熱交換部材の連通流路が形成されていない部位または隣接する熱交換部材の連通流路の一部と当接する複数の突出部を有し、
前記熱交換部材は、前記クラッド板材を用いて前記２つの流出入口を形成する２つの貫通孔と前記連通流路を形成する連通溝とを有するように形成された板状部材を向かい合わせに接合することにより形成されており、
前記連通流路は、扁平面を水平にしたときに所定方向に向けた第１方向の熱交換部材と前記第１方向の熱交換部材を鉛直軸回りに１８０度回転させた方向に向けた第２方向の熱交換部材とを積層したときに、前記第１方向の熱交換部材の連通流路が形成されている部位と前記第２方向の熱交換部材の連通流路が形成されていない部位とが対向するように、形成されている、
ことを特徴とする熱交換器。
請求項１記載の熱交換器であって、
隣接する熱交換部材の前記２つの流出入口が整合するように且つ前記連通流路が整合しないように前記板状部材を複数積層して積層体を構成し、前記積層体を前記第２金属の融点より高く前記第１金属の融点より低い温度の炉に入れて隣接する板状部材の接触部分を接合することによって形成されている、
熱交換器。
請求項１または２記載の熱交換器であって、
前記複数の突出部は、２段以上の段差をもって突出するように形成されている、
熱交換器。
請求項１または２記載の熱交換器であって、
前記複数の突出部は、オフセットすることにより形成されている、
熱交換器。
請求項１ないし４のうちのいずれか１つの請求項に記載の熱交換器であって、
前記複数の突出部は、前記熱交換部材の前記２つの流出入口の間の扁平面全体に規則的に分散するように形成されている、
熱交換器。
請求項１ないし５のうちのいずれか１つの請求項に記載の熱交換器であって、
前記熱交換部材は、前記クラッド板材を用いて前記２つの流出入口を形成する２つの貫通孔と前記連通流路を形成する連通溝とを有するように形成された板状部材を向かい合わせに接合することにより形成されている、
熱交換器。