JP6923324B2 - 積層造形物および熱交換器 - Google Patents

Description

この発明は、積層造形物および熱交換器に関し、特に、積層造形法によって造形された積層造形物および積層造形物を含んだ熱交換器に関する。

従来、積層造形法によって造形された積層造形物が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

積層造形法（粉末積層造形法）では、粉末材料を層状に敷き詰め、造形すべき箇所にレーザや電子ビームなどを照射して溶融、凝固させる処理を行い、造形部分を形成する。造形した層の上に粉末材料の層を新たに敷き詰め、造形部分を溶融、凝固させる処理を繰り返すことにより、層状の造形部分が積層方向に積み重ねられて立体構造が造形される。

上記特許文献１では、積層造形された第１の部分に、積層方向と直交する水平方向に延びる板状部材からなる第２の部分を取り付け、第２の部分の上に第３の部分を積層造形することにより、カンチレバー状の積層造形物を造形する技術を開示している。第２の部分の上に造形される第３の部分は、積層方向と直交する水平方向に拡がりを持った形状となる。

特開２０１５−１６５０４４号公報

ここで、粉末積層造形法では、粉末材料に熱を加えて溶融、凝固させることにより造形を行うため、造形部分に熱歪みが発生する。また、粉末積層造形法では、粉末材料の層を単位として造形を行うため、１層当たりの造形部分の面積が大きいほど造形面積が大きくなって、造形部分の熱歪みが大きくなる。そのため、積層造形では、造形方向（積層方向）と直交する水平方向に拡がる平面状または平板状の造形部分で熱歪みが大きくなり、設計寸法とは異なる寸法になりやすい。平面状の造形部分が熱歪みにより変形すると、積層方向の下に連続する他の部分も平面状の造形部分の変形に伴って傾いたり、凹みができたりする原因となる。このような平面状の造形部分は、たとえば上記特許文献１の第３の部分のような立体構造の上面や蓋部分や、仕切板のように立体構造の内部を水平方向に仕切る平板状部分、などが該当する。

熱歪みを抑制するためには、水平方向に拡がる平面が形成されないように造形面を傾斜させたり、平面状の造形部分と接続する周囲の部分の剛性を高めたりする設計変更が必要になり、設計形状に制約が生じてしまうという不都合がある。また、熱交換器では、熱伝導率が高く軽量な材料として、たとえばアルミ材料などを用いて本体部を構成する場合があるが、アルミ材料は弾性率が低く、熱膨張率も大きいため、積層造形により本体部を造形する際に熱歪みが生じ易い傾向がある。そこで、積層方向と直交する平面状の部分を含んだ立体構造を積層造形によって形成する場合でも、設計形状の自由度を低下させることなく熱歪みを抑制することが望まれている。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、積層方向と直交する平面状の部分を含んだ立体構造を積層造形によって形成する場合でも、設計形状の自由度を低下させることなく熱歪みを抑制することが可能な積層造形物および積層造形物を含んだ熱交換器を提供することである。

上記目的を達成するために、第１の発明による積層造形物は、第１方向に積層造形された複数の柱状または壁状の第１部分と、第１方向と略直交する第２方向に延びて複数の第１部分を接続するように、複数の第１部分と一体で積層造形された平面状の第２部分とを備え、第２部分は、第１方向に貫通する複数の孔部を含む平板状部分が第１方向に複数重なる構造を有し、各々の平板状部分は、粉末材料の積層造形部分から構成され、各々の平板状部分の孔部が、他の平板状部分の非孔部と第１方向に重なるように配置されている。なお、平面状の第２部分は、全体として第２方向に沿って平面状に延びる形状を有していることを意味し、第２部分の表面が凹凸を有していてもよい。

第１の発明による積層造形物では、上記のように、第１方向と略直交する第２方向に延びて複数の第１部分を接続するように、複数の第１部分と一体で積層造形された平面状の第２部分を設け、第２部分を、第１方向に貫通する複数の孔部を含んで積層造形された平板状部分が第１方向に複数重なる構造とし、各々の平板状部分の孔部を、他の平板状部分の非孔部と第１方向に重なるように配置する。これにより、積層方向（第１方向）と略直交する第２方向に延びる平面状の第２部分を、中実構造ではなく、それぞれ複数の孔部を有する複数の平板状部分の積み重ねによって構成することができる。そのため、中実構造では輪郭部（外周部）に集中する歪を、複数の孔部の周囲に分散させることができる。その結果、個々の平板状部分の造形時における熱歪みの発生が抑制されるので、第２部分全体での熱歪みを抑制することができる。その結果、第２部分を含む立体構造を形成する場合でも、傾斜面を含む構造や剛性の高い構造に設計変更する必要がなく、設計形状の自由度を低下させることがない。また、各々の平板状部分の孔部を、他の平板状部分の非孔部と第１方向に重なるように配置することによって、孔部が第２部分を貫通しない形状とすることができる。すなわち、個々の平板状部分が複数の孔部を含む構造としながら、第２部分の全体としては貫通孔が形成されない形状とすることも可能となるので、たとえば流体を通過させない機能が要求される隔壁のような構造も第２部分によって構成することができる。そのため、平板状部分に孔部を設ける場合でも、積層造形物のどのような平面状部分にも第２部分の構造を適用することが可能となる。以上の結果、第１の発明によれば、積層方向と直交する平面状の部分（第２部分）を含んだ立体構造を積層造形によって形成する場合でも、設計形状の自由度を低下させることなく熱歪みを抑制することができる。

上記第１の発明による積層造形物において、好ましくは、複数の孔部は、各々の平板状部分の全体に分散するように間隔を隔てて配列されている。ここで、熱歪みは、同一面内で連続する造形部分の面積が大きいほど、熱歪みが蓄積して第２部分の外縁部における大きな寸法（形状）変化となって現れる。一方、間隔を隔てた孔部の間に形成される造形部分で発生する熱歪みは、隣接する孔部の部分の微小な寸法（形状）変化として吸収される。そのため、平板状部分の全体に分散する孔部を形成することにより、非孔部を構成する造形部分が大面積で連続することを抑制して、熱歪みを平板状部分の全体（各孔部）に分散させることができる。その結果、熱歪みを効果的に抑制して、第２部分の寸法精度を向上させることができる。

この場合において、好ましくは、複数の孔部は、各々の平板状部分において略等間隔で配列されている。このように構成すれば、孔部が集中したりばらつくことなく平板状部分全体に孔部を均一に分布させることができるので、熱歪みによる形状変化を平板状部分の全体（各孔部）で均一に分散させることができる。その結果、第２部分の寸法精度をより効果的に向上させることができる。

上記第１の発明による積層造形物において、好ましくは、第２部分は、第１方向から見て、孔部と非孔部との配置が互いに入れ替わった第１平板状部分および第２平板状部分を含む。このように構成すれば、第１平板状部分と第２平板状部分とを重ねて造形することによって、第２部分の全体を貫通する貫通孔が意図しない位置で形成されることを確実に防ぐことができる。また、第１平板状部分と第２平板状部分とは、いわゆるネガとポジの関係になり、孔部と非孔部とを含む平板状部分の形状パターンを共通化する（反転した同一パターンにする）ことができる。平板状部分の形状パターン数が増大するのを抑制できるので、立体構造の設計データを容易に作成できるようになる。

上記第１の発明による積層造形物において、好ましくは、非孔部は、一の第１部分と、一の第１部分の周囲の他の第１部分との間を接続するように設けられ、孔部は、一の第１部分と他の第１部分とを接続する非孔部の間に配置されている。このように構成すれば、個々の第１部分を、非孔部によって周囲の他の第１部分に確実に接続することができるので、積層造形物の強度を容易に確保することができる。そして、各第１部分同士を接続する非孔部の間の部分に孔部を配置して、第１部分同士を接続する非孔部において発生する熱歪みを孔部によって吸収することができる。その結果、積層造形物の強度を確保しつつ、第２部分の熱歪みの影響が第１部分にも及ぶことを効果的に抑制することができる。

上記第１の発明による積層造形物において、好ましくは、第１部分および第２部分が、熱交換器の本体部の少なくとも一部を構成している。上記のような積層造形物の第１部分および第２部分によって熱交換器の本体部を構成することによって、設計形状の自由度を低下させることなく熱歪みを抑制することが可能な積層造形物を本体部に含んだ熱交換器を得ることができる。そして、本体部の寸法精度を確保しつつ設計形状を実現することができるので、積層造形法を用いる場合でも所望の熱交換性能を得ることができる。

第２の発明による熱交換器は、複数の流路部を含み、内部を通過する流体間で熱交換を行う本体部を備え、本体部は、流路部を構成し、第１方向に積層造形された複数のチューブと、第１方向と略直交する第２方向に延びるとともに複数のチューブを接続する平面状のバッフルとを含み、かつ、複数のチューブとバッフルとが一体形成された構造を有し、バッフルは、第１方向に貫通する複数の孔部を含む平板状部分が第１方向に複数重なる構造を有し、各々の平板状部分は、粉末材料の積層造形部分から構成され、各々の平板状部分の孔部が、他の平板状部分の非孔部と第１方向に重なるように配置されている。

第２の発明による熱交換器では、上記のように、第１方向に積層造形された複数のチューブと、第１方向と略直交する第２方向に延びるとともに複数のチューブを接続する平面状のバッフルとを、積層造形法によって一体形成された構造とし、バッフルを、第１方向に貫通する複数の孔部を含んで積層造形された平板状部分が第１方向に複数重なる構造を有し、各々の平板状部分の孔部が、他の平板状部分の非孔部と第１方向に重なるように配置された構造とする。これにより、積層方向（第１方向）と略直交する第２方向に延びる平面状のバッフルを、中実構造ではなく、それぞれ複数の孔部を有する複数の平板状部分の積み重ねによって構成することができるので、バッフルの全体での熱歪みを抑制することができる。その結果、平面状のバッフルを含む構造を形成する場合でも、傾斜面を含む構造や剛性の高い構造に設計変更する必要がなく、設計形状の自由度を低下させることがない。さらに、各々の平板状部分の孔部を、他の平板状部分の非孔部と第１方向に重なるように配置することによって、バッフルの全体としては貫通孔が形成されない形状とすることが可能となるので、流体を通過させないバッフルも構成することができ、これによっても設計形状の自由度を低下させることがない。以上の結果、第２の発明によれば、積層方向と直交する平面状の部分（バッフル）を含んだ立体構造を積層造形によって形成する場合でも、設計形状の自由度を低下させることなく熱歪みを抑制することができる。

本発明によれば、上記のように、積層方向と直交する平面状の部分を含んだ立体構造を積層造形によって形成する場合でも、設計形状の自由度を低下させることなく熱歪みを抑制することができる。

本発明の第１実施形態による積層造形物の例を示した正面図（Ａ）および平面図（Ｂ）である。 図１に示した積層造形物の造形方向に沿った断面図（Ａ）および第２部分の拡大断面図（Ｂ）である。 第２部分を構成する平板状部分の構成例（Ａ）および（Ｂ）を示したＢ方向の模式的な断面図である。 第２部分を示した模式的な斜視図である。 本発明の第２実施形態による熱交換器の構成例を示した模式的な正面断面図である。 図５のバッフルを示した拡大縦断面図である。 図６の５００−５００線に沿った部分断面図（Ａ）および５１０−５１０線に沿った部分断面図（Ｂ）である。 バッフルおよびチューブを示した模式的な部分斜視図である。 第２実施形態の第１変形例による熱交換器の本体部を示した斜視図である。 第１変形例における本体部のＡ方向に沿った模式的な拡大断面図である。 第２実施形態の第２変形例による熱交換器の本体部を示した斜視図である。 第２変形例における本体部のＡ方向に沿った模式的な拡大断面図である。 平板状部分における孔部および非孔部の配置の変形例（Ａ）〜（Ｃ）を示した模式図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

［第１実施形態］
まず、図１〜図４を参照して、第１実施形態による積層造形物１について説明する。

（積層造形物の構造）
積層造形物１は、積層造形法によって形成された立体構造を有する物品である。積層造形物１は、粉末材料を層状に敷き詰め、造形すべき箇所にレーザや電子ビームなどを照射して溶融、凝固させることによって層状の造形部分を形成する処理を、積層方向（造形方向、Ａ方向）に繰り返し、層状の造形部分を積層方向に積み重ねて立体構造を造形する粉末積層造形法によって形成されている。

なお、造形時において、積層方向は上下方向に一致し、粉末材料の層は、積層方向と略直交する方向（略水平方向、Ｂ方向）に拡がる層となる。粉末材料は、たとえば樹脂材料や金属材料を用いることができる。積層方向（Ａ方向）は、特許請求の範囲の「第１方向」の一例であり、積層方向と略直交する方向（Ｂ方向）は、特許請求の範囲の「第２方向」の一例である。以下、Ｂ方向のうち直交する２方向をＢｘ方向、Ｂｙ方向とする。

図１（Ａ）および（Ｂ）に示すように、第１実施形態における積層造形物１は、Ａ方向に積層造形された複数の柱状または壁状の第１部分２と、Ａ方向と略直交するＢ方向に延びて複数の第１部分２を接続するように、複数の第１部分２と一体で積層造形された平面状の第２部分３とを備える。

積層造形物１の形状は、複数の第１部分２と第２部分３とを含んでいれば、特に限定されない。図１では、平面視で六角形のテーブル状の積層造形物１の例を示している。図１の例において、第１部分２は、Ａ方向に延びる壁状部分であり、積層造形物１の幅方向（Ｂｘ方向）の両側に一対（２つ）設けられている。第２部分３は、一対の第１部分２のＡ方向の端部からＢ方向に延びて、各第１部分２を接続するように六角形の平板状に形成されている。

積層造形物１において、第１部分２の数は、複数であれば特に限定されない。第１部分２は、中実の構造を有していてもよいし、中空構造を有していてもよい。たとえば、第１部分２は、中空の管状部分または中空の壁部分であってもよい。第１部分２の大きさや外形形状は、特に限定されない。図１では、第１部分２がＡ方向に延びているが、Ａ方向から傾斜したＢ方向以外の斜め方向に延びていてもよい。

第２部分３は、Ｂ方向に延びて複数の第１部分２同士を直接接続し、複数の第１部分２を構造的に連結するように形成されている。ただし、第２部分３は、積層造形物１に３つ以上の第１部分２がある場合に、全ての第１部分２と接続されている必要はない。第２部分３は、全体として平面状の形状を有していればよく、平面視における形状は特に限定されない。つまり、第２部分３は、六角形状以外の多角形状、楕円形状、円形状など、任意の平面状形状であってよい。第２部分３は、第１部分２のどの位置に形成されていてもよい。図１では、第１部分２のＡ方向における端部（頂部）に第２部分３が設けられているが、第２部分３は、Ａ方向における第１部分２の両端間の任意の位置に設けられていてよい。

また、第２部分３は、Ｂ方向に拡がる面を有していれば、Ａ方向に貫通する貫通孔を有していたり、中央に開口を有する環状の平面状形状を有していてもよい。

積層造形法によって第１部分２および第２部分３を造形する場合、図２（Ａ）に示すように、Ａ方向の下側から上側に向けて粉末材料層ＭＬの積層と、造形部分１４の溶融および凝固を伴う１層分の造形と、が繰り返される。粉末材料層ＭＬの厚みｔ１は、造形装置の仕様に依存するが、たとえば数μｍ〜数百μｍ程度である。第２部分３の総厚みｔ２は、厚みｔ１よりも十分に大きい。たとえば総厚みｔ２は、厚みｔ１の数十倍から数百倍とすることができる。なお、図２における厚みｔ１は、説明のために誇張して図示している。

積層造形によって造形される第１部分２および第２部分３には、造形時のレーザや電子ビームを用いた粉末材料の加熱溶融状態から冷却凝固する時の体積変化（収縮）に起因して、熱歪みが生じる。熱歪みの大きさは、個々の粉末材料層ＭＬにおける造形部分１４の面積（Ｂ方向の面積）に応じるため、特にＢ方向に延びる第２部分３において顕著となる。仮に第２部分３が中実の板状部分と仮定すると、内部の熱歪みが蓄積して第２部分３の輪郭部（外周部）の形状変化および寸法変化として現れる。その結果、第１部分２も、中実板状の第２部分３の形状変化に伴う引張応力によって、意図せずに傾斜したり凹みが形成される場合がある。

そこで、第１実施形態では、第２部分３は、Ａ方向に貫通する複数の孔部１１を含んで積層造形された平板状部分１０がＡ方向に複数重なる構造を有する。すなわち、第２部分３は、複数の平板状部分１０によって構成されている。そして、第１実施形態では、各々の平板状部分１０の孔部１１が、他の平板状部分１０の非孔部１２とＡ方向に重なるように配置されている。

各平板状部分１０は、Ｂ方向に延びる平板形状を有しており、粉末材料層ＭＬから造形された造形部分の積層によって形成された部分である。平板状部分１０の数は、複数であれば任意である。積層造形における厚みの最小単位が粉末材料層ＭＬの厚みｔ１であるので、理論上は、平板状部分１０の数はｔ２／ｔ１とすることができ、平板状部分１０の最小厚みをｔ１とすることができる。

個々の平板状部分１０は、複数の孔部１１と、孔部１１以外の非孔部１２とを含んでいる。孔部１１は、平板状部分１０を貫通する貫通孔として形成されている。非孔部１２は、平板状部分１０において、粉末材料を溶融、凝固させて形成された造形部分１４により形成されている。つまり、平板状部分１０は、貫通孔からなる中空部（孔部１１）と、造形部分１４からなる中実部（非孔部１２）とを含む。孔部１１は、平板状部分１０の外縁部に隣接していてもよく、その場合、完全な貫通孔ではなく平板状部分１０を貫通する切欠となる。

図２の構成例では、第２部分３は、２つの平板状部分１０ａおよび１０ｂにより構成されている。平板状部分１０ａおよび１０ｂは、切欠状の孔部１１を外縁部に含むものの、平面視における外形形状が概ね第２部分３の全体の外形形状と一致する六角形状となっている。平板状部分１０ａおよび１０ｂの厚みｔ３は、互いに異なっていてもよいが、図２では同一で、ｔ３＝ｔ２／２となっている。なお、平板状部分１０ａおよび１０ｂは、それぞれ、特許請求の範囲の「第１平板状部分」および「第２平板状部分」の一例である。

図３（Ａ）および（Ｂ）に、各平板状部分１０ａおよび１０ｂの構成例を示す。図３に示すように、平板状部分１０ａおよび１０ｂは、平面視における孔部１１と非孔部１２の位置が互いに異なっている。これにより、図２に示したように、平板状部分１０ａの孔部１１が、平板状部分１０ｂの非孔部１２と第１方向に重なるとともに、平板状部分１０ｂの孔部１１が、平板状部分１０ａの非孔部１２と第１方向に重なっている。つまり、平板状部分１０ａの各孔部１１は、下側端部で平板状部分１０ｂの非孔部１２に塞がれ、平板状部分１０ｂの各孔部１１は、上側端部で平板状部分１０ａの非孔部１２に塞がれている。その結果、図１〜図３の構成例では、第２部分３は、貫通孔を有しない板状形状に形成されている。なお、図４に示すように、第２部分３の上面は、平板状部分１０ａの各孔部１１によって形成された深さ（ｔ２／２）の凹部と、平板状部分１０ｂの各非孔部１２の上面とによって、凹凸を有する形状になる。

孔部１１の大きさや形状は、特に限定されない。図３では、三角形状の孔部１１の例を示しているが、四角形状などの多角形状、楕円形状、円形状でもよいし、任意の平面形状であってよい。複数の孔部１１の間で、孔部１１の大きさや形状が異なっていてもよい。各平板状部分１０の間で、孔部１１の大きさや形状が異なっていてもよい。

孔部１１の数は、複数であれば限定されない。各平板状部分１０の間で、孔部１１の数が異なっていてもよい。複数の孔部１１は、各々の平板状部分１０の全体に分散するように間隔を隔てて配列されていることが好ましい。図３の構成例では、各々の平板状部分１０において、多数（２７個）の孔部１１が、平板状部分１０の全体に分散するように間隔を隔てて配列されている。孔部１１が全体に分散するとは、たとえば、平板状部分１０を平面視で同一面積の複数領域に区分したときに、各領域当たりの孔部１１の数または面積が、所定範囲内で概ね等しくなることを意味する。

図３では、同一形状の孔部１１が、平板状部分１０にメッシュ状またはタイル状に配列されることにより、平板状部分１０の全体に分散するように間隔を隔てて配列されている例を示している。そのため、複数の孔部１１は、各々の平板状部分１０において略等間隔で配列されている。すなわち、複数の孔部１１の配列ピッチｐが略一定となっている。なお、図３では模式的に図示しているが、各平板状部分１０において、非孔部１２は、合流部分１３で互いに連続して一体となっている。つまり、非孔部１２は、各孔部１１によって分断される形で形成された三角形状の造形部分１４を複数含み、三角形状の頂点部分に相当する合流部分１３で各造形部分１４が互いに連続することにより、一体形成されている。

また、図３の構成例では、平板状部分１０ａおよび平板状部分１０ｂは、孔部１１と非孔部１２との配置が反転したネガとポジの関係になるように形成されている。すなわち、第２部分３は、第１方向から見て、孔部１１と非孔部１２との配置が互いに入れ替わった平板状部分１０ａおよび平板状部分１０ｂを含んでいる。このため、平板状部分１０ａおよび平板状部分１０ｂがＡ方向に重なることによって、平板状部分１０ａおよび平板状部分１０ｂの一方の孔部１１が他方の非孔部１２とＡ方向に重なって塞がれている。

（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第１実施形態では、上記のように、Ａ方向と略直交するＢ方向に延びて複数の第１部分２を接続するように、複数の第１部分２と一体で積層造形された平面状の第２部分３を設け、第２部分３を、Ａ方向に貫通する複数の孔部１１を含んで積層造形された平板状部分１０がＡ方向に複数重なる構造とし、各々の平板状部分１０の孔部１１を、他の平板状部分１０の非孔部１２とＡ方向に重なるように配置する。これにより、積層方向（Ａ方向）と略直交するＢ方向に延びる平面状の第２部分３を、中実構造ではなく、それぞれ複数の孔部１１を有する複数の平板状部分１０の積み重ねによって構成することができる。そのため、中実の平板状部分を造形する場合と比較して、中実構造では輪郭部（外周部）に集中する歪を、複数の孔部１１の周囲に分散させることができる。その結果、個々の平板状部分１０で熱歪みの発生が抑制されるので、第２部分３の全体での熱歪みを抑制することができる。その結果、第２部分３を含む立体構造を形成する場合でも、傾斜面を含む構造や剛性の高い構造に設計変更する必要がなく、設計形状の自由度を低下させることがない。

さらに、各々の平板状部分１０の孔部１１を、他の平板状部分１０の非孔部１２とＡ方向に重なるように配置することによって、孔部１１が第２部分３を貫通しない形状とすることができる。すなわち、個々の平板状部分１０が複数の孔部１１を含む構造としながら、図１および図４のように、第２部分３の全体としては貫通孔が形成されない形状とすることが可能となっている。そのため、平板状部分１０に孔部１１を設ける場合でも、積層造形物１のどのような平面状部分にも第２部分３の構造を適用することが可能となる。以上の結果、第１実施形態では、積層方向と直交する平面状の部分（第２部分３）を含んだ立体構造を積層造形によって形成する場合でも、設計形状の自由度を低下させることなく熱歪みを抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、複数の孔部１１を、各々の平板状部分１０の全体に分散するように間隔を隔てて配列する。これにより、非孔部１２を構成する造形部分１４が大面積で連続することを抑制して、熱歪みによる形状変化を平板状部分１０の全体（各孔部１１）に分散させることができる。その結果、熱歪みを効果的に抑制して、第２部分３の寸法精度を向上させることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、複数の孔部１１を、各々の平板状部分１０において略等間隔（配列ピッチｐ）で配列する。これにより、孔部１１が集中したりばらつくことなく平板状部分１０の全体に孔部１１を均一に分布させることができるので、熱歪みによる形状変化を平板状部分１０の全体（各孔部１１）で均一に分散させることができる。その結果、第２部分３の寸法精度をより効果的に向上させることができる。

また、第１実施形態（図３参照）では、上記のように、第２部分３に、Ａ方向から見て、孔部１１と非孔部１２との配置が互いに入れ替わった平板状部分１０ａおよび平板状部分１０ｂを設ける。これにより、平板状部分１０ａと平板状部分１０ｂとを重ねて造形することによって、第２部分３の全体を貫通する貫通孔が意図しない位置で形成されることを確実に防ぐことができる。また、平板状部分１０ａと平板状部分１０ｂとは、いわゆるネガとポジの関係になるため、孔部１１と非孔部１２とを共通のパターンで配置できる。したがって、孔部１１と非孔部１２とを含む平板状部分１０の形状パターンを独立して別々に設計する必要がなく、孔部１１と非孔部１２とを含む平板状部分１０の形状パターン数が増大するのを抑制できるので、立体構造の設計データを容易に作成できるようになる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態では、上記第１実施形態に示した積層造形物１の構造を、熱交換器１００の本体部２０に適用した例について説明する。第２実施形態では、シェルアンドチューブ型の熱交換器の例について説明する。

（熱交換器の全体構成）
図５に示すように、シェルアンドチューブ型の熱交換器１００は、筒状のシェル２３内に複数のチューブ２２を配置した構造を有する。チューブ２２は、内部に第１流体を流通させる流路部２１（第１流路部２１ａ）として機能する。シェル２３は、内部（チューブ２２との間）に第２流体を流通させる流路部２１（第２流路部２１ｂ）として機能する。チューブ２２内を流れる第１流体と、シェル２３内でチューブ２２の周囲を流れる第２流体との間で熱交換が行われる。

熱交換器１００は、これらの複数の流路部２１を含み、複数の流路部２１のそれぞれを通過する流体間で熱交換を行う本体部２０を備える。また、熱交換器１００は、本体部２０に流体を供給するヘッダ３０を備える。本体部２０は、アルミ合金などの熱伝導性の高い金属材料により構成されている。

第２実施形態では、本体部２０は、第１流体の第１流路部２１ａを構成する複数のチューブ２２と、複数のチューブ２２を収容し、第２流体の第２流路部２１ｂを構成する筒状のシェル２３と、チューブ２２を貫通させた状態でシェル２３の両端の開口を塞ぐエンドプレート２４と、シェル２３内でチューブ２２と直交する方向に延びてシェル２３内の隔壁として設けられる平面上のバッフル２５とを備える。

チューブ２２は、Ａ方向に延びる管状部材であり、シェル２３内に複数設けられている。複数のチューブ２２は、シェル２３内の径方向および周方向に所定の間隔を隔てて配列されている。チューブ２２内の第１流路部２１ａは、一対のエンドプレート２４をＡ方向に貫通し、Ａ方向の両側のヘッダ３０とそれぞれ連通するように設けられている。Ａ方向の両側の一対のヘッダ３０は、チューブ２２内への第１流体の導入口およびチューブ２２からの第１流体の導出口となるポート３１を有する。また、導入側のヘッダ３０は、各チューブ２２への第１流体の分配部として機能し、導出側のヘッダ３０は、各チューブ２２からの第１流体の集合部として機能する。これにより、各々のチューブ２２（第１流路部２１ａ）内を、第１流体が流通する。

シェル２３は、Ａ方向に延びる円筒形状を有する。なお、図５では、シェル２３の一端側のヘッダ３０が、シェル２３と一体で形成されている例を示している。シェル２３のＡ方向の両端は、一対のエンドプレート２４によって区画されている。シェル２３の側面には、シェル２３を貫通するように２つのポート２３ａが形成されている。２つのポート２３ａは、シェル２３の内部（第２流路部２１ｂ）への第２流体の導入口およびシェル２３の内部（流路部２１）からの第２流体の導出口である。各ポート２３ａは、両端の一対のエンドプレート２４の間の位置に設けられている。そのため、一端側のポート２３ａからシェル２３内に導入された第２流体は、シェル２３内でチューブ２２の周囲を通り抜けて第２流路部２１ｂ内を通過し、他端側のポート２３ａから流出する。

一対のエンドプレート２４は、Ａ方向と直交するＢ方向に延びる平板状形状を有し、シェル２３の内部の第２流路部２１ｂを区画している。各エンドプレート２４は、シール部材２４ａを介して、シェル２３の内部の流体がシェル２３の端部開口から流出しないようにシールしている。各エンドプレート２４には、各チューブ２２の端部が接続されている。これにより、エンドプレート２４は、各々のチューブ２２の端部を互いに接続して支持している。

バッフル２５は、Ａ方向と直交する平面方向であるＢ方向に延びるとともに、複数のチューブ２２を接続する平面状部材である。なお、複数のチューブ２２は、バッフル２５をＡ方向に貫通している。バッフル２５は、シェル２３内で、Ａ方向に間隔を隔てて複数設けられている。バッフル２５は、複数のチューブ２２をＢ方向に接続して支持する機能を有する。また、バッフル２５は、第２流路部２１ｂが所定の経路となるようにシェル２３の内部を仕切る機能を有する。具体的には、バッフル２５は、シェル２３の内周面に接触するとともに中央に貫通孔を有する円環形状のリングバッフル２５ａと、中央に貫通孔がなくシェル２３の内周面に対して径方向に隙間が形成される円板形状のディスクバッフル２５ｂとを含んでいる。リングバッフル２５ａとディスクバッフル２５ｂとは、Ａ方向に交互に配置されている。リングバッフル２５ａは、シェル２３内における径方向の中央部で第２流体を通過させ、ディスクバッフル２５ｂは、シェル２３内における径方向の外周部で第２流体を通過させる。これにより、第２流体は、各バッフル２５によって、シェル２３内で中央側と外周側とに径方向に蛇行する経路で流れる。第２流体は、各チューブ２２の間を径方向および周方向に横切るように流通する。これによって、シェル２３内を流れる第２流体とチューブ２２内を流れる第１流体との熱交換が効率的に行われる。

このような構造を有する熱交換器１００において、第２実施形態では、熱交換器１００の本体部２０の少なくとも一部が、積層造形物１の第１部分２および第２部分３により構成されている。第２実施形態では、少なくとも複数のチューブ２２と複数のバッフル２５とが、積層造形法によって一体形成された構造を有している。なお、第２実施形態では、さらに一対のエンドプレート２４の一方または両方を含めて積層造形してもよいし、さらにシェル２３を含めて本体部２０の全体を積層造形物１により構成してもよい。図５では、チューブ２２、エンドプレート２４およびバッフル２５が積層造形物１として一体形成された例を示す。

複数のチューブ２２は、Ａ方向に積層造形された中空柱状（管状）の第１部分２であり、一対のエンドプレート２４および複数のバッフル２５は、Ａ方向と直交するＢ方向に延びて複数のチューブ２２を接続するように、複数のチューブ２２と一体で積層造形された平面状の第２部分３である。図５の場合、別途作成されたシェル２３に、チューブ２２、エンドプレート２４およびバッフル２５を一体形成した積層造形物１が組み付けられて、本体部２０が構成される。

（積層造形部分の説明）
第２実施形態では、図６に示すように、各々のチューブ２２は、Ａ方向に直線状に延びる円筒（管）形状を有する。各々のチューブ２２の形状は同一である。なお、チューブ２２は、Ａ方向から傾斜したＢ方向以外の斜め方向に延びていてもよい。

バッフル２５は、Ａ方向に貫通する複数の孔部１１を含んで積層造形された平板状部分１０がＡ方向に複数重なる構造を有している。そして、各々の平板状部分１０の孔部１１が、他の平板状部分１０の非孔部１２とＡ方向に重なるように配置されている。

図６および図７では、バッフル２５は、２つの平板状部分１０ａおよび１０ｂにより構成されている。なお、図５では平板状部分１０の図示を省略しており、図７では、平板状部分１０ａおよび１０ｂのＢ方向に沿う断面の一部のみを図示している。つまり、図７では、図中に示された全てのチューブ２２を接続するように図示しているが、リングバッフル２５ａでは、図７で示す形状が反復して、径方向中央部に開口が形成された円環状形状となり、ディスクバッフル２５ｂでは、外径がリングバッフル２５ａよりも小さい円形状となる。リングバッフル２５ａでは、中央の開口を通過する径方向中央のチューブ２２とは接続されずに外周側のチューブ２２と接続される形状となる。同様に、ディスクバッフル２５ｂでは、外周に配置されたチューブ２２とは接続されずに径方向中央側のチューブ２２と接続される形状となる。

第２実施形態においても、個々の平板状部分１０は、複数の孔部１１と、孔部１１以外の非孔部１２を含んでいる。平板状部分１０ａおよび１０ｂは、平面視における孔部１１と非孔部１２の位置が互いに異なっている。第２実施形態において、複数の孔部１１は、各々の平板状部分１０の全体に分散するように間隔を隔てて配列されている。また、第２実施形態では、複数の孔部１１は、各々の平板状部分１０において略等間隔（配列ピッチｐ）で配列されている。

第２実施形態では、非孔部１２は、一のチューブ２２と、一のチューブ２２の周囲の他のチューブ２２との間を接続するように設けられている。図７の例（破線で囲まれた領域参照）では、あるチューブ２２ａに着目すると、チューブ２２ａの周囲に６つのチューブ２２ｂが配列されている。非孔部１２は、チューブ２２ａと周囲のチューブ２２ｂとを接続するように形成されている。図７の例では、チューブ２２ａから延びる３つの非孔部１２が、それぞれ周囲の２つのチューブ２２ｂに接続している。各々の平板状部分１０では、この３つの非孔部１２によって、チューブ２２ａが周囲の６つのチューブ２２ｂの全てと接続され一体となっている。

また、孔部１１は、一のチューブ２２と他のチューブ２２とを接続する非孔部１２の間に配置されている。すなわち、チューブ２２ａから他のチューブ２２ｂに向けて延びる３つの非孔部１２同士の間の部分に、それぞれ孔部１１が形成されている。１つのチューブ２２ａに着目すると、周囲の６つのチューブ２２ｂとの間で、３つの非孔部１２と３つの孔部１１が、チューブ２２ａを取り囲むように周方向に交互に並んで設けられている。

また、図７の構成例では、平面視における孔部１１の形状と非孔部１２の形状とが略一致する。そのため、１つのチューブ２２ａと周囲のチューブ２２ｂとの間に設けられた孔部１１の総面積と、非孔部１２の総面積とが、略等しい。図７では、各平板状部分１０において、各チューブ２２の間に設けられた孔部１１および非孔部１２の配置および形状は、同一である。

第２実施形態では、第１実施形態と同様、平板状部分１０ａおよび平板状部分１０ｂは、Ａ方向から見て、孔部１１と非孔部１２との配置が互いに入れ替わった形状を有する。すなわち、平板状部分１０ａにおいて孔部１１となる位置に、平板状部分１０ｂの非孔部１２が形成されており、平板状部分１０ａにおいて非孔部１２となる位置に、平板状部分１０ｂの孔部１１が形成されている。このため、図６に示したように、平板状部分１０ａおよび平板状部分１０ｂがＡ方向に重なることによって、平板状部分１０ａおよび平板状部分１０ｂの一方の孔部１１が他方の非孔部１２とＡ方向に重なって塞がれている。これにより、バッフル２５は、チューブ２２の形成箇所、および、リングバッフル２５ａの場合の中央の貫通孔の部分を除いた隔壁となる部分では、孔部１１が非貫通となり第２流体が流通することがない。

図８に示すように、平板状部分１０ａおよび平板状部分１０ｂが重なることによって、バッフル２５の一方の表面は、平板状部分１０ａの各孔部１１によって形成された凹部と、平板状部分１０ｂの各非孔部１２の表面とによって、凹凸を有する形状となっている。バッフル２５の他方の表面（図６参照）も同様に、平板状部分１０ｂの各孔部１１によって形成された凹部と、平板状部分１０ａの各非孔部１２の表面とによって、凹凸を有する形状となっている。

なお、エンドプレート２４も、バッフル２５と同様の構造を有している。そのため、エンドプレート２４の詳細な説明を省略する。

（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第２実施形態では、上記のように、Ａ方向に積層造形された複数のチューブ２２と、Ａ方向と略直交するＢ方向に延びるとともに複数のチューブ２２を接続する平面状のバッフル２５（エンドプレート２４）とを、積層造形法によって一体形成された構造とし、バッフル２５（エンドプレート２４）を、Ａ方向に貫通する複数の孔部１１を含んで積層造形された平板状部分１０がＡ方向に複数重なる構造を有し、各々の平板状部分１０の孔部１１が、他の平板状部分１０の非孔部１２とＡ方向に重なるように配置された構造とすることができるので、バッフル２５（エンドプレート２４）の全体での熱歪みを抑制することができる。その結果、平面状のバッフル２５（エンドプレート２４）を含む構造を形成する場合でも、傾斜面を含む構造や剛性の高い構造に設計変更する必要がなく、設計形状の自由度を低下させることがない。さらに、各平板状部分１０ｂに孔部１１を設けつつ、バッフル２５（エンドプレート２４）の全体としては貫通孔が形成されない形状（流体を通過させない形状）とすることができるので、これによっても設計形状の自由度を低下させる４３ことがない。以上により、第２実施形態では、積層方向と直交する平面状の部分（バッフル２５、エンドプレート２４）を含んだ立体構造を積層造形によって形成する場合でも、設計形状の自由度を低下させることなく熱歪みを抑制することができる。

また、第２実施形態では、上記のように、複数の孔部１１を、各々の平板状部分１０の全体に分散するように間隔を隔てて配列する。これにより、熱歪みによる形状変化を平板状部分１０の全体に分散させることができるので、熱歪みを効果的に抑制して、バッフル２５（エンドプレート２４）の寸法精度を向上させることができる。

また、第２実施形態では、上記のように、複数の孔部１１を、各々の平板状部分１０において略等間隔（配列ピッチｐ）で配列する。これにより、熱歪みによる形状変化を平板状部分１０の全体（各孔部１１）で均一に分散させることができるので、バッフル２５（エンドプレート２４）の寸法精度をより効果的に向上させることができる。

また、第２実施形態では、上記のように、バッフル２５（エンドプレート２４）に、Ａ方向から見て、孔部１１と非孔部１２との配置が互いに入れ替わった平板状部分１０ａおよび平板状部分１０ｂを設ける。これにより、バッフル２５（エンドプレート２４）の全体を貫通する貫通孔が意図しない位置で形成されることを確実に防ぐことができる。また、平板状部分１０ａと平板状部分１０ｂとがネガとポジの関係になるため、孔部１１と非孔部１２とを含む平板状部分１０の形状パターンを共通化することができ、平板状部分の形状パターン数が増大するのを抑制できるので、その結果、立体構造の設計データを容易に作成できるようになる。

また、第２実施形態では、上記のように、非孔部１２を、一のチューブ２２と、一のチューブ２２の周囲の他のチューブ２２との間を接続するように設ける。そして、孔部１１を、一のチューブ２２と他のチューブ２２とを接続する非孔部１２の間に配置する。これにより、個々のチューブ２２を、非孔部１２によって周囲の他のチューブ２２に確実に接続することができるので、積層造形物１（本体部２０）の強度を容易に確保することができる。そして、各チューブ２２同士を接続する非孔部１２の間の部分に孔部１１を配置して、チューブ２２同士を接続する非孔部１２において発生する熱歪みを孔部１１によって吸収することができる。その結果、積層造形物１（本体部２０）の強度を確保しつつ、バッフル２５の熱歪みの影響がチューブ２２にも及ぶことを効果的に抑制することができる。

また、第２実施形態では、上記のように、積層造形物１の第１部分２および第２部分３が、熱交換器１００の本体部２０の少なくとも一部（チューブ２２、エンドプレート２４およびバッフル２５）を構成している。これにより、設計形状の自由度を低下させることなく熱歪みを抑制することが可能な積層造形物１を本体部２０に含んだ熱交換器１００を得ることができる。そして、本体部２０の寸法精度を確保しつつ設計形状を実現することができるので、積層造形法を用いる場合でも所望の熱交換性能を得ることができる。

［第２実施形態の第１変形例］
次に、第２実施形態の第１変形例について説明する。上記第２実施形態では、シェルアンドチューブ型の熱交換器１００の例を示したが、図９および図１０に示す第１変形例のように、積層造形物１の構造を、プレートフィン型の熱交換器１０１の本体部４０に適用してもよい。

（熱交換器の全体構成）
図９に示すように、第１変形例による熱交換器１０１は、プレートフィン型の本体部４０を備えている。プレートフィン型の本体部４０は、平面状（層状）の流路部４１が複数重ねて配列された構造を有する熱交換部である。

本体部４０を構成する流路部４１は、個々の流路（チャンネル）を構成するフィン部４２と、フィン部４２の外周壁を構成するサイドバー４３とを含む平面状（平板状）の構造を有する。フィン部４２の形状は様々であるが、図９では、フィン部４２が波板状のコルゲートフィンである例を示している。サイドバー４３は、流路部４１の入口または出口以外の流路部４１の外周部分を閉塞するように設けられている。また、各流路部４１が、Ａ方向両側の隔壁であるチューブプレート４４によって仕切られている。つまり、流路部４１は、フィン部４２、サイドバー４３およびチューブプレート４４によって仕切られた空間部分である。チューブプレート４４およびフィン部４２は、本体部４０内で熱を伝達する伝熱面として機能する。

また、Ａ方向における複数の流路部４１の最外部（上面および下面）には、一対のエンドプレート４５が設けられている。各流路部４１は、平面視で矩形状に形成され、本体部４０は、全体として矩形箱状（直方体形状）に形成されている。入口および出口には、図示しないヘッダなどが取り付けられ、ヘッダを介して各流路部４１に流体が出入りする。

複数の流路部４１は、第１流体を流通させる第１流路部４１ａと、第２流体を流通させる第２流路部４１ｂとを含む。本体部４０は、第１流路部４１ａを流れる第１流体と、第２流路部４１ｂを流れる第２流体との間で熱交換をさせる。図９は、第１流体の流通方向と第２流体の流通方向とがＢ方向において直交する直交流型の熱交換器の例を示している。熱交換器１０１は、第１流体の流通方向と第２流体の流通方向とが同じ方向になる並行流型、または第１流体の流通方向と第２流体の流通方向とが反対方向になる対向流型であってもよい。

この第１変形例では、このような構造を有するプレートフィン型の熱交換器１０１の本体部４０の少なくとも一部が、積層造形物１の第１部分２および第２部分３により構成されている。ここでは一例として、本体部４０の全体が、積層造形された積層造形物１である例を示す。本体部４０は、熱伝導性の高いアルミなどの金属材料により形成されている。

（積層造形部分の説明）
図９の例では、フィン部４２およびサイドバー４３が、Ａ方向に積層造形された壁状の部分であり、第１部分２により構成されている。チューブプレート４４およびエンドプレート４５が、Ａ方向と直交するＢ方向に延びて複数のフィン部４２およびサイドバー４３を接続するように、フィン部４２およびサイドバー４３と一体で積層造形された平面状の部分であり、第２部分３により構成されている。なお、フィン部４２、サイドバー４３およびチューブプレート４４のみが積層造形によって形成され、別途作成されたエンドプレート４５が取り付けられてもよい。

図１０では、チューブプレート４４およびエンドプレート４５は、２つの平板状部分１０ａおよび１０ｂにより構成されている。個々の平板状部分１０は、複数の孔部１１と、孔部１１以外の非孔部１２を含んでいる。平板状部分１０ａおよび１０ｂは、平面視における孔部１１と非孔部１２の位置が互いに異なっている。第１変形例において、複数の孔部１１は、各々の平板状部分１０の全体に分散するように間隔を隔てて配列されている。また、第１変形例では、複数の孔部１１は、各々の平板状部分１０において略等間隔で配列されている。

図１０の構成例においても、第２実施形態と同様、平板状部分１０ａおよび平板状部分１０ｂは、Ａ方向から見て、孔部１１と非孔部１２との配置が互いに入れ替わった形状を有する。すなわち、平板状部分１０ａにおいて孔部１１となる位置に、平板状部分１０ｂの非孔部１２が形成されており、平板状部分１０ａにおいて非孔部１２となる位置に、平板状部分１０ｂの孔部１１が形成されている。このため、平板状部分１０ａおよび平板状部分１０ｂがＡ方向に重なることによって、平板状部分１０ａおよび平板状部分１０ｂの一方の孔部１１が他方の非孔部１２とＡ方向に重なって塞がれている。したがって、チューブプレート４４およびエンドプレート４５は、孔部１１が貫通して流体が通過することがない。

平板状部分１０ａおよび平板状部分１０ｂが重なることによって、チューブプレート４４およびエンドプレート４５の一方の表面は、平板状部分１０ａの各孔部１１によって形成された凹部と、平板状部分１０ｂの各非孔部１２の表面とによって、凹凸を有する形状となっている。チューブプレート４４およびエンドプレート４５の他方の表面も同様に、平板状部分１０ｂの各孔部１１によって形成された凹部と、平板状部分１０ａの各非孔部１２の表面とによって、凹凸を有する形状となっている。

［第２実施形態の第２変形例］
次に、第２実施形態の第２変形例について説明する。図１１および図１２に示す第２変形例では、第１変形例と同様のプレートフィン型の熱交換器であるが、造形方向（Ａ方向）が第１変形例とは異なる例を示す。

（熱交換器の全体構成）
図１１に示すように、第２変形例による熱交換器１０２は、上記第１変形例と同構造のプレートフィン型の本体部４０を備えている。図１１に示す第２変形例では、積層造形物１により構成された本体部４０の造形方向（Ａ方向）が、図９に示した第１変形例とは異なっている。すなわち、図９の第１変形例では、流路部４１が並ぶ方向と、積層造形の造形方向（Ａ方向）とが一致していたが、この第２変形例では、流路部４１が並ぶ方向（Ｂｘ方向）と、積層造形の造形方向（Ａ方向）とが直交している。すなわち、図１１の構成例では、造形方向（Ａ方向）が、流路部４１の延びる平面に沿う方向となっている。

図１１の構成例では、第１流路部４１ａは、本体部４０をＢｙ方向に貫通する通路として形成され、第２流路部４１ｂは、本体部４０をＡ方向に貫通する通路として形成されている。つまり、第２流路部４１ｂの延びる方向と、積層造形物１としての本体部４０の造形方向とが、一致している。第１流路部４１ａの両側部のサイドバー４３ａは、Ｂｙ方向に延びており、第２流路部４１ｂの両側部のサイドバー４３ｂは、Ａ方向に延びている。

（積層造形部分の説明）
図１１の例では、複数のフィン部４２、サイドバー４３ｂ、チューブプレート４４およびエンドプレート４５が、Ａ方向に積層造形された壁状の部分であり、第１部分２により構成されている。そして、第１流路部４１ａのサイドバー４３ａが、Ａ方向と直交するＢ方向（Ｂｙ方向）に延びて複数の第１部分２（フィン部４２、チューブプレート４４またはエンドプレート４５）を接続するように、第１部分２と一体で積層造形された平面状の部分であり、第２部分３により構成されている。なお、図１１の構成例では、第２流路部４１ｂが本体部４０をＡ方向に貫通する構造となっているため、Ｂ方向に延びる第２部分３により構成される部分を備えていない。

図１２は、１つの第１流路部４１ａのＡ方向端部（図１１の上側端部）の部分を拡大して示したＡ−Ｂｘ方向に沿う断面図である。Ｂｘ方向に隣接する第２流路部４１ｂの図示は省略している。図１２の構成例では、サイドバー４３ａ（第２部分３）は、３つの平板状部分１０（１０ａ、１０ｂおよび１０ｃ）により構成されている。個々の平板状部分１０は、複数の孔部１１と、孔部１１以外の非孔部１２を含んでいる。平板状部分１０ａ、１０ｂおよび１０ｃは、平面視における孔部１１と非孔部１２の位置が互いに異なっている。第２変形例では、複数の孔部１１は、各々の平板状部分１０の全体に分散するように間隔を隔てて配列されている。

一方、第２変形例では、複数の孔部１１は、各々の平板状部分１０において非等間隔で配列されている。また、第２変形例では、平板状部分１０ａ、１０ｂおよび１０ｃは、いわゆるネガポジの配置にはなっていない。

すなわち、図１２の構成例では、複数の孔部１１は、各々の平板状部分１０の全体に分散するように配列されているものの、各々の孔部１１の大きさおよび間隔は、必ずしも一致しない。つまり、各々の平板状部分１０の孔部１１が、ランダム性のある配列となっている。ただし、この第２変形例においても、各々の平板状部分１０の孔部１１は、他の少なくともいずれか１つの平板状部分１０の非孔部１２とＡ方向に重なるように配置されている。

たとえば、平板状部分１０ａおよび１０ｃの孔部１１のうち、ある孔部１１ｐは、中間の平板状部分１０ｂの非孔部１２ｐとＡ方向に重なっている。一方、平板状部分１０ｂおよび平板状部分１０ｃの孔部１１ｑは、互いにＡ方向に重なって連通しているものの、平板状部分１０ａの非孔部１２ｑ（正確には、さらに孔部１１ｑの周囲の非孔部１２ｐ）と重なっている。このため、サイドバー４３ａは、全体として孔部１１が非貫通となっており流体が通過することがない。

平板状部分１０が重なることによって、サイドバー４３ａの外表面は、平板状部分１０ａの各孔部１１によって形成された凹部と、平板状部分１０ｂの各非孔部１２の表面とによって、凹凸を有する形状となっている。サイドバー４３ａの内表面も同様に、平板状部分１０ｃの各孔部１１によって形成された凹部と、平板状部分１０ｂ（または平板状部分１０ｃ）の各非孔部１２の表面とによって、凹凸を有する形状となっている。

このように、積層造形物の造形方向（Ａ方向）は、流路部４１の配列方向には限られず、任意性がある。また、平板状部分１０の孔部１１および非孔部１２は、必ずしも等間隔や、同一形状の規則的あるいは周期的な配列でなくてもよい。

（変形例）
なお、今回開示された各実施形態および各変形例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した各実施形態および各変形例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記第２実施形態では、熱交換器１００の本体部２０の一部または全部を積層造形物１により構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、上記の第１部分２および第２部分３を備える積層造形物１の構造を、熱交換器以外のどのような物品に適用してもよい。

また、上記第２実施形態ではシェルアンドチューブ型の熱交換器１００の本体部２０の一部または全部を積層造形物１により構成する例を示し、上記第２実施形態の第１変形例および第２変形例では、プレートフィン型の熱交換器１０１（１０２）の本体部４０を積層造形物１により構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、シェルアンドチューブ型およびプレートフィン型の熱交換器に限られず、どのようなタイプの熱交換器であってもよい。

また、上記第１実施形態および第２実施形態では、２つの平板状部分１０を孔部１１および非孔部１２がネガポジ状に反転した構造とした例を示したが、第２実施形態の第２変形例（図１２参照）においても示した通り、平板状部分における孔部および非孔部の配置はこれに限られない。たとえば、図１３では、第２部分３を３つの矩形状の平板状部分１０ａ、１０ｂおよび１０ｃによって構成する場合の、孔部および非孔部の配置例を示している。図１３の例では、平板状部分１０ａ（図１３（Ａ）参照）の３つの隅部に非孔部１２を配置し、平板状部分１０ｂ（図１３（Ｂ）参照）の各辺の中央に合計４つの非孔部１２を配置し、平板状部分１０ｃ（図１３（Ｃ）参照）において残りの１つの隅部および中央部に２つの非孔部１２を配置した例を示す。

図１３のように、各平板状部分における孔部および非孔部の配置は、平板状部分同士で、特定の配列パターンが規則的に変化するような周期性を有している必要はない。また、図１３のように、平板状部分同士を比較した場合に、孔部および非孔部の粗密（全体に対する孔部の面積割合）が異なっていてもよい。つまり、平板状部分同士で孔部１１の個数や大きさが異なっていてもよい。たとえば図１３では、各平板状部分１０において非孔部１２よりも孔部１１の面積割合が大きくなるように構成している。ただし、各平板状部分の熱歪みを平均的に低減させる観点からは、孔部および非孔部の粗密が概ね均一な範囲内に収まる方が好ましい。

また、上記第２実施形態および各変形例では、第１流路部２１ａ（４１ａ）と第２流路部２１ｂ（４１ｂ）とを設けて２種類の流体間で熱交換を行う例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、３種類以上の流体間で熱交換を行うように、３種類以上の流路部を設けてもよい。また、互いに反応や溶解が生じにくい第１流体と第２流体とを、共通の流路部内に流通させて熱交換を行ってもよい。その場合には、１種類の流路部だけを設ければよい。

また、上記第１および第２実施形態では、各第２部分３における各々の平板状部分１０の孔部１１が、他の平板状部分１０の非孔部１２とＡ方向に重なるように配置され、全体として非貫通の構造となる例を示したが、本発明はこれに限られない。積層造形物１の用途において、第２部分３に全体を貫通する貫通孔の存在を許容する場合には、平板状部分１０の孔部１１が完全に塞がっていなくてもよい。

１ 積層造形物
２ 第１部分
３ 第２部分
１０ 平板状部分
１０ａ 平板状部分（第１平板状部分）
１０ｂ 平板状部分（第２平板状部分）
１０ｃ 平板状部分
１１（１１ｐ、１１ｑ） 孔部
１２（１２ｐ、１２ｑ） 非孔部
２０、４０ 本体部
２１、４１ 流路部
２２（２２ａ、２２ｂ） チューブ
２５ バッフル
１００、１０１、１０２ 熱交換器
Ａ方向（第１方向）
Ｂ方向（第２方向）

Claims (7)

1. 第１方向に積層造形された複数の柱状または壁状の第１部分と、
   前記第１方向と略直交する第２方向に延びて前記複数の第１部分を接続するように、前記複数の第１部分と一体で積層造形された平面状の第２部分とを備え、
   前記第２部分は、前記第１方向に貫通する複数の孔部を含む平板状部分が前記第１方向に複数重なる構造を有し、
   各々の前記平板状部分は、粉末材料の積層造形部分から構成され、
   各々の前記平板状部分の前記孔部が、他の前記平板状部分の非孔部と前記第１方向に重なるように配置されている、積層造形物。
2. 前記複数の孔部は、各々の前記平板状部分の全体に分散するように間隔を隔てて配列されている、請求項１に記載の積層造形物。
3. 前記複数の孔部は、各々の前記平板状部分において略等間隔で配列されている、請求項２に記載の積層造形物。
4. 前記第２部分は、前記第１方向から見て、前記孔部と前記非孔部との配置が互いに入れ替わった第１平板状部分および第２平板状部分を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の積層造形物。
5. 前記非孔部は、一の前記第１部分と、一の前記第１部分の周囲の他の前記第１部分との間を接続するように設けられ、
   前記孔部は、一の前記第１部分と他の前記第１部分とを接続する前記非孔部の間に配置されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の積層造形物。
6. 前記第１部分および前記第２部分が、熱交換器の本体部の少なくとも一部を構成している、請求項１〜５のいずれか１項に記載の積層造形物。
7. 複数の流路部を含み、内部を通過する流体間で熱交換を行う本体部を備え、
   前記本体部は、
   前記流路部を構成し、第１方向に積層造形された複数のチューブと、
   前記第１方向と略直交する第２方向に延びるとともに前記複数のチューブを接続する平面状のバッフルとを含み、かつ、前記複数のチューブと前記バッフルとが一体形成された構造を有し、
   前記バッフルは、前記第１方向に貫通する複数の孔部を含む平板状部分が前記第１方向に複数重なる構造を有し、
   各々の前記平板状部分は、粉末材料の積層造形部分から構成され、
   各々の前記平板状部分の前記孔部が、他の前記平板状部分の非孔部と前記第１方向に重なるように配置されている、熱交換器。

Images