JP7419087B2 - プレート積層コア型熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は、半導体素子等の熱交換対象物との間で伝熱を行う熱交換器に関する。

下記特許文献１には、半導体素子等の熱交換対象物を冷却する熱交換器の一例として、スリットを多数穿設した複数のプレートを積層すると共に、その外周をケーシングで被嵌するものが提案されている。
その熱交換対象物は、ケーシングの外表面に配置され、ケーシング内を流通する流体との間に熱交換が行われる。

国際公開第２０１７／１３１２４０

このような熱交換器の内部に配置されたコアは、各プレート同士を仮固定する手段が外周に形成されているため、その外周は平端ではなく異形に形成されることが多い。すると、その異形部分の外周近傍には、図６に示す如く、流体が流通できない部分が生じる。
そのため、異形部分の近傍では伝熱性能が低下し、異形部分の近傍に配置された熱交換対象物との熱交換を効果的に行うことができない場合がある。
そこで本発明は、簡単な構造で、上記問題を解決することを課題とする。

請求項１に記載の本発明は、それぞれ多数のスリット３が穿設された平坦な複数の第１プレート１と第２のプレート２を有し、各プレート１，２が互いに接触して積層されると共に、隣接する各プレート１，２の各スリット３が平面方向に位置ずれされたコア４と、
そのコア４の外周を被嵌し、前記コア４の両端に流体のマニホールド部７を有するケーシング６と、を具備し、
それらの各部品間が一体にろう付固定されて、
流体１５が各プレート１，２の各スリット３内を前記プレートの積層方向に蛇行しつつ全体として平面方向に流通する流通路５を有するプレート積層コア型熱交換器において、
前記各プレート１，２の端部８には複数の切欠き９が設けられると共に、
前記コア４の隣接する各プレート１，２の各切欠き９が位置ずれされており、
前記ケーシング６を構成する周壁部６ａに前記各プレート１，２の端部８が当接されており、各切欠き９と前記周壁部６ａとの間に端部流通路１２が形成されていることを特徴とするプレート積層コア型熱交換器である。

請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載のプレート積層コア型熱交換器において、
前記ケーシング６の周壁部６ａの内面には、前記各プレート１，２の端部８が当接する位置に、一対の突条１０が前記ケーシング６の内側に向けて離間して突設されており、
前記各プレート１，２の端部８には、前記一対の突条１０の間に当接する突出部８ａが形成され、その突出部８ａに前記切欠き９が形成されているプレート積層コア型熱交換器である。

請求項１に記載の発明は、コア４を形成する第１プレート１と第２プレート２の端部８に複数の切欠き９が設けられると共に、隣接する各プレート１，２の各切欠き９が位置ずれされており、端部８がケーシング６の周壁部６ａの内面に当接し、各切欠き９と周壁部６ａとの間に端部流通路１２が形成されている熱交換器である。
この構造により、熱交換器の端部に流体１５を流通させることができるため、熱交換器の端部まで伝熱部を拡張することができ、熱交換対象物１７が熱交換器の端部に配置された場合の伝熱性能を向上させることができる。

請求項２に記載の発明は、ケーシング６の周壁部６ａの内面には、一対の突条１０の間にコア４の位置決め部１１が形成されており、各プレート１，２の端部８に位置決め部１１に当接する突出部８ａが形成され、その突出部８ａに切欠き９が形成されているものである。
この構造により、コア４をケーシング６内に位置決めしつつ、その位置決めの部分に簡単な構造で端部流通路１２を形成できる。

本発明の熱交換器に収納されるコア４の要部斜視図。 同熱交換器の分解斜視図。 同熱交換器の要部平面図。 同熱交換器の端部流通路１２を示す説明図であり、図３のＩＶ－ＩＶ矢視断面図。 同熱交換器の流通路５を示す説明図であり、図３のＶ－Ｖ矢視断面図。 従来型熱交換器のコア４の端部の状態を示す図。

次に、図面に基づいて本発明の各実施の形態につき説明する。
図１は、熱交換器に収納されるコア４の要部斜視図であり、図２は同熱交換器の分解斜視図である。図３は同熱交換器の要部平面図であり、図４は同熱交換器の端部流通路１２を示す説明図（図３のＩＶ－ＩＶ矢視断面図）であり、図５は同熱交換器の流通路５を示す説明図（図３のＶ－Ｖ矢視断面図）である。
なお、図１及び図３は一方のコア４の端部のみが記載されており、他方の端部も同一形状に形成されるため、記載を省略している。

この熱交換器は、図１に記載の如く、それぞれ多数のスリット３が穿設された平坦な第１プレート１と第２プレート２とが交互に積層されてコア４を構成する。
この例では、各プレート１、２には、互いに平行に並列して配置された縦リブ３ａと、隣接する縦リブ３ａ間を複数の個所で連結する横リブ３ｂとを有し、それらのリブ３ａ，３ｂ間に同一形状の長方形の小孔からなるスリット３が穿設されている。
積層方向に隣接する各プレート１，２の縦リブ３ａは整合して接触し、各プレート１，２のスリット３は、図５に記載のように、流体１５の流通方向に平面的に位置ずれしている。即ち、一方のプレートのスリット３内に、他方のプレートの横リブ３ｂが位置する。これにより、流通路５が形成され、その流通路５に流体１５が流通する。

このようなコア４は、図２に示す如く、その外周にケーシング６が被嵌される。ケーシング６は、底部６ｂとその底部６ｂの外周縁から立ち上がる周壁部６ａとからなる皿状のカッププレート６ｃと、そのカッププレート６ｃの開口を閉塞する蓋６ｄとを有する。
ケーシング６のカッププレート６ｃの底部６ｂにコア４が配置され、そのコア４の両端に流体１５のマニホールド部７が対向して形成されている。
コア４とケーシング６は一体的にろう付固定されている。
コア４の積層方向の上端及び下端に位置するプレートには爪１３を突設し、それが各プレートの凹部１４に嵌着されて、コア４が仮固定されている。

カッププレート６ｃには、図２に記載の如く、流体１５の出入口となる一対のパイプ１６が取付られている。
流体１５は一方のパイプ１６からケーシング６内に供給され、流体１５の流通方向の上流側のマニホールド部７へ導かれる。流体１５は、上流側のマニホールド部７からコア４の各流通路５を流通し、下流側のマニホールド部７へ導かれる。このとき、流体１５はプレートの積層方向に蛇行しながら、各流通路５を直線的に流通する。
そして、流通路５を流通する流体１５によって、ケーシング６の蓋６ｄに接合された熱交換対象物１７から生じる熱を冷却する。

図２及び図３に示す如く、ケーシング６の周壁部６ａの内面には、一対の突条１０の間にコア４の位置決め部１１が形成されている。また、各プレート１，２の異形に形成された端部８には、位置決め部１１に当接する突出部８ａが形成されている。
その突出部８ａには、図１及び図４に示す如く、複数の切欠き９と端部リブ９ａが交互に設けられると共に、積層方向に隣接する各プレート１，２の各切欠き９が位置ずれしている。即ち、一方のプレートの切欠き９内に、他方のプレートの端部リブ９ａが位置する。
図１に示すように、コア４の端部８の側面は、端部リブ９ａが千鳥状に配置された状態になる。この端部８がケーシング６の位置決め部１１の内面に当接しており、各切欠き９とケーシング６の周壁部６ａの当接部分との間に端部流通路１２が形成される。

図４に記載のように、流体１５が上流側のマニホールド部７からコア４の端部流通路１２に流通し、下流側のマニホールド部７へ導かれる。このとき、流体１５はプレートの積層方向に蛇行して端部流通路１２を流通する。
上述のような構成により、図６に記載のような従来型コアでは流体１５を流通させることができなかった異形の端部８の近傍に流体の流通路を確保することができる。そして、その分だけ流路形成範囲を拡大することができ、熱交換対象物１７との熱交換を促進できる。

上記実施例は、熱交換対象物１７を発熱体として、そこから生じる熱を冷却するものとして紹介したが、それに限らず、流体を温熱流体として、熱交換対象物１７に熱を加えることもできる。
また、この実施例は、本発明を実施するのに最適な形態であるが、コア４の端部８の形状、ケーシング６の突条１０の形成の有無、スリット３、各リブ３ａ，３ｂ，９ａ、の形状、パイプ１６の取付位置等は実施例に限定されるものではない。
例えば、ケーシング６の周壁部６ａに設けられる突条１０は形成しなくともよい。その場合、コア４の端部８に突出部８ａを設けない設計に変更することもできる。ケーシング６の周壁部６ａに、コア４の端部８に設けた切欠き９と端部リブ９ａが当接できる状態にあれば、端部流通路１２が形成できる。

１ 第１プレート
２ 第２プレート
３ スリット
３ａ 縦リブ
３ｂ 横リブ
４ コア
５ 流通路

６ ケーシング
６ａ 周壁部
６ｂ 底部
６ｃ カッププレート
６ｄ 蓋
７ マニホールド部

８ 端部
８ａ 突出部
９ 切欠き
９ａ 端部リブ
１０ 突条
１１ 位置決め部
１２ 端部流通路
１３ 爪
１４ 凹部

１５ 流体
１６ パイプ
１７ 熱交換対象物

Claims (2)

1. それぞれ多数のスリット（３）が穿設された平坦な複数の第１プレート（１）と第２のプレート（２）を有し、各プレート（１，２）が互いに接触して積層されると共に、隣接する各プレート（１，２）の各スリット（３）が平面方向に位置ずれされたコア（４）と、
   そのコア（４）の外周を被嵌し、前記コア（４）の両端に流体のマニホールド部（７）を有するケーシング（６）と、を具備し、
   それらの各部品間が一体にろう付固定されて、
   流体（１５）が各プレート（１，２）の各スリット（３）内を前記プレートの積層方向に蛇行しつつ全体として平面方向に流通する流通路（５）を有するプレート積層コア型熱交換器において、
   前記流体（１５）の流通方向に直交する方向における前記各プレート（１，２）の端部（８）には複数の切欠き（９）が設けられると共に、前記コア（４）の隣接する各プレート（１，２）の各切欠き（９）が位置ずれされており、
   前記ケーシング（６）を構成する周壁部（６ａ）に前記各プレート（１，２）の端部（８）が当接されており、各切欠き（９）と前記周壁部（６ａ）との間に端部流通路（１２）が形成されていることを特徴とするプレート積層コア型熱交換器。
2. 請求項１に記載のプレート積層コア型熱交換器において、
   前記ケーシング（６）の周壁部（６ａ）の内面には、前記各プレート（１，２）の端部（８）が当接する位置に、一対の突条（１０）が前記ケーシング（６）の内側に向けて離間して突設されており、
   前記各プレート（１，２）の端部（８）には、前記一対の突条（１０）の間に当接する突出部（８ａ）が形成され、その突出部（８ａ）に前記切欠き（９）が形成されているプレート積層コア型熱交換器。

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