(57)【要約】  熱交換器１００は、流路形成体１１及び蛇行管ユニット１３を備えている。流路形成体１１は、第一流体を流すべき蛇行した第一流路１９を有する。蛇行管ユニット１３は、第二流体を流すべき第二流路２０を有するとともに、流路形成体１１の第一流路１９に配置されている。流路形成体１１の少なくとも一部が樹脂発泡体で作られている。流路形成体１１は、例えば、面方向に沿って蛇行した溝部を有する板状の上部材１５と、上部材１５に組み合わされた板状の下部材１５とを有する。下部材１５が上部材１５の１６溝部を覆うことによって第一流路１９が形成されうる。
2012111308.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一流体と第二流体との間の熱交換を行う熱交換器であって、
前記第一流体を流すべき蛇行した第一流路を有する流路形成体と、
前記第二流体を流すべき第二流路を有するとともに、前記流路形成体の前記第一流路に配置された蛇行管ユニットと、を備え、
前記流路形成体の少なくとも一部が樹脂発泡体で構成されている、熱交換器。
【請求項２】
前記樹脂発泡体が、気泡を含む発泡層と、前記発泡層の上に形成され、前記発泡層の密度よりも高い密度を有するスキン層とで構成されており、
前記第一流体が前記スキン層に接するように前記第一流路に前記スキン層が面している、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記樹脂発泡体が、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、液晶ポリマー及びポリプロピレンからなる群より選ばれる少なくとも１つを主な樹脂成分として含む樹脂材料で作られている、請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記樹脂発泡体がフィラーとしてガラス繊維を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記流路形成体は、面方向に沿って蛇行した溝部を有する板状の上部材と、前記上部材に組み合わされた板状の下部材とを有し、
前記下部材が前記上部材の前記溝部を覆うことによって前記第一流路が形成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記上部材及び前記下部材の両方が前記樹脂発泡体で構成されている、請求項５に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記上部材は、前記面方向に平行な表面を有する平坦部をさらに有し、
前記平坦部において、溶着により、前記上部材が前記下部材に接合されている、請求項５又は６に記載の熱交換器。
【請求項８】
前記溝部は、前記上部材と前記下部材との間の接合面から最も離れた位置において最大の厚さを有し、
前記接合面に近づくにつれて前記溝部の厚さが減少している、請求項５〜７のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項９】
前記上部材と前記下部材との間の接合面に関して上下対称の構造が形成されるように、前記下部材が前記上部材の前記溝部及び前記平坦部と同じ形状の溝部及び平坦部を有する、請求項７に記載の熱交換器。
【請求項１０】
前記蛇行管ユニットが、２つの管を含み、
前記２つの管のうち、少なくとも１つの管がらせん形状を有し、
らせん形状を有する管が他の１つの管に巻き付けられている、請求項１〜９のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項１１】
前記流路形成体の少なくとも一部が第一樹脂材料で作られており、
前記熱交換器は、前記流路形成体を補強するように前記流路形成体の周囲に配置され、前記第一樹脂材料の線膨張係数とは異なる線膨張係数を有する第二樹脂材料で作られた支持体と、前記流路形成体と前記支持体との間に配置され、前記流路形成体と前記支持体との間の線膨張係数の相違を緩和する中間層と、をさらに備えている、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項１２】
前記流路形成体は、面方向に沿って蛇行した溝部を有する板状の上部材と、前記上部材に組み合わされた板状の下部材とを有し、
前記下部材が前記上部材の前記溝部を覆うことによって前記第一流路が形成されており、
前記上部材及び前記下部材から選ばれる少なくとも１つが前記第一樹脂材料で作られている、請求項１１に記載の熱交換器。
【請求項１３】
前記中間層が、弾性体で構成されている、請求項１１又は１２に記載の熱交換器。
【請求項１４】
前記弾性体が、多孔体、スポンジ又は布である、請求項１３に記載の熱交換器。
【請求項１５】
前記中間層が、前記第一樹脂材料の線膨張係数と前記第二樹脂材料の線膨張係数との間の線膨張係数を有する材料で作られている、請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項１６】
前記第一樹脂材料が、前記第二樹脂材料の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する、請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項１７】
前記第一樹脂材料が、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド及び液晶ポリマーからなる群より選ばれる少なくとも１つを主な樹脂成分として含む、請求項１１〜１６のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項１８】
前記第二樹脂材料が、ポリプロピレン、ポリエチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体及びポリ塩化ビニルからなる群より選ばれる少なくとも１つを主な樹脂成分として含む、請求項１１〜１７のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項１９】
前記中間層が、ポリアミド、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、メタクリル酸エステル重合体、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート及び変性ポリフェニレンエーテルからなる群より選ばれる少なくとも１つを主な樹脂成分として含む樹脂材料で作られている、請求項１５に記載の熱交換器。
【請求項２０】
前記中間層が、ポリビニルアルコール系接着剤、アクリル樹脂系接着剤、ポリアミド系接着剤、フェノール樹脂系接着剤、エポキシ樹脂系接着剤、メラミン樹脂系接着剤、ユリア樹脂系接着剤、シリコーン樹脂系接着剤、セルロース系接着剤、スチレンブタジエン系接着剤及びクロロプレン系接着剤からなる群より選ばれる少なくとも１つを含む接着剤で構成されている、請求項１５に記載の熱交換器。
【請求項２１】
前記上部材は、前記面方向に平行な表面を有する平坦部をさらに有し、
前記平坦部において、溶着により、前記上部材が前記下部材に接合されている、請求項１２に記載の熱交換器。
【請求項２２】
前記上部材と前記下部材との間の接合面に関して上下対称の構造が形成されるように、前記下部材が前記上部材の前記溝部及び前記平坦部と同じ形状の溝部及び平坦部を有する、請求項２１に記載の熱交換器。
【請求項２３】
前記上部材の前記平坦部及び前記下部材の前記平坦部のそれぞれに前記中間層が設けられ、
前記中間層を介して、前記支持体が前記上部材の前記平坦部と前記下部材の前記平坦部とを厚さ方向に挟んでいる、請求項２２に記載の熱交換器。
【請求項２４】
前記支持体は、前記流路形成体の上側に配置された上支持部材と、前記流路形成体の下側に配置された下支持部材とを有し、
前記上部材と前記上支持部材との間、及び、前記下部材と前記下支持部材との間に、前記中間層がそれぞれ設けられている、請求項１２に記載の熱交換器。
【請求項２５】
前記中間層は、前記流路形成体の上面の全体及び前記流路形成体の下面の全体を覆っている、請求項２４に記載の熱交換器。
【請求項２６】
前記流路形成体、前記中間層及び前記支持体を相互に固定する拘束具又は締結具をさらに備えた、請求項１１〜２５のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項２７】
前記上部材及び前記下部材から選ばれる少なくとも１つが樹脂発泡体で構成されている、請求項１２に記載の熱交換器。
【請求項２８】
前記蛇行管ユニットが、２つの管を含み、
前記２つの管のうち、少なくとも１つの管がらせん形状を有し、
らせん形状を有する管が他の１つの管に巻き付けられている、請求項１１〜２７のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項２９】
前記流路形成体は、（i）前記蛇行管ユニットが内部に配置されたケースと、（ii）前記蛇行管ユニットに沿って前記第一流路が形成されるように前記ケースの内部を仕切っている樹脂製の仕切り部材とを有し、
前記ケース及び前記仕切り部材から選ばれる少なくとも１つが樹脂発泡体で構成されている、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３０】
第一流体を流すべき蛇行した第一流路を有する流路形成体と、第二流体を流すべき第二流路を有するとともに、前記流路形成体の前記第一流路に配置された蛇行管ユニットと、を備えた熱交換器の製造方法であって、
前記流路形成体を作製する工程と、
前記蛇行管ユニットが前記第一流路に配置されるように前記流路形成体と前記蛇行管ユニットとを組み合わせる工程と、を含み、
前記流路形成体を作製する工程が、（i）樹脂材料に発泡剤を混合する工程と、（ii）前記樹脂材料を発泡させつつ前記樹脂材料を成形する工程と、
を含む、熱交換器の製造方法。
【請求項３１】
前記樹脂材料を成形する工程が、前記樹脂材料を金型のキャビティに射出する工程と、前記キャビティに前記樹脂材料を射出した後で前記キャビティの容積を拡大する工程と、を含む、請求項３０に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項３２】
前記発泡剤が超臨界状態の流体である、請求項３０又は３１に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項３３】
前記流路形成体は、面方向に沿って蛇行した溝部を有する板状の上部材と、前記溝部を覆うことによって前記第一流路が形成されるように前記上部材に組み合わされた板状の下部材とを有し、
前記流路形成体を作製する工程が、前記上部材を作製する工程と、前記下部材を作製する工程とを含み、
前記流路形成体と前記蛇行管ユニットとを組み合わせる工程が、前記上部材と前記下部材との間に前記蛇行管ユニットを挟みつつ、前記上部材及び前記下部材を組み合わせる工程を含み、
前記上部材を作製する工程及び前記下部材を作製する工程から選ばれる少なくとも１つが、前記工程（i）及び前記工程（ii）を含む、請求項３０〜３２のいずれか１項に記載の熱交換器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、ヒートポンプ給湯機が広く普及しつつある。ヒートポンプ給湯機は、一般に、冷媒の熱を水に移すための熱交換器を備えている。そのような熱交換器として、特許文献１に記載されているように、内管及び外管を有する二重管式の熱交換器が知られている。内管及び外管は、典型的には銅のような金属で作られている。そのため、この種の熱交換器は非常に重い。また、外管が比較的太いので小型化も難しい。さらに、材料コストも嵩む。【０００３】
特許文献２には、蛇行状に成形された管と、その管を内部に挟み込むように組み合わされた２つの板材とを備えた熱交換器が記載されている。特許文献２に記載された構造は、小型の熱交換器に適している。【０００４】
特許文献３には、屈曲した内管と、この内管を収容する樹脂ケースとを備えた熱交換器が記載されている。特許文献３に記載された構造は、熱交換器の小型化及び軽量化に有利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１４７５６７号公報
【特許文献２】特開２００５−２４９３２５号公報
【特許文献３】特開２００２−３３３２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
樹脂ケースの厚さを減らせば、特許文献３に記載された熱交換器の更なる軽量化及び低コスト化を図ることができる。しかし、樹脂ケースの厚さを減らすと熱交換器の耐圧強度及び曲げ剛性が低下する問題がある。【０００７】
本発明の目的は、流路を形成している部材が樹脂材料で作られている熱交換器の強度を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち、本発明は、
第一流体と第二流体との間の熱交換を行う熱交換器であって、
前記第一流体を流すべき蛇行した第一流路を有する流路形成体と、
前記第二流体を流すべき第二流路を有するとともに、前記流路形成体の前記第一流路に配置された蛇行管ユニットと、を備え、
前記流路形成体の少なくとも一部が樹脂発泡体で構成されている、熱交換器を提供する。【０００９】
他の側面において、本発明は、
第一流体を流すべき蛇行した第一流路を有する流路形成体と、第二流体を流すべき第二流路を有するとともに、前記流路形成体の前記第一流路に配置された蛇行管ユニットと、を備えた熱交換器の製造方法であって、
前記流路形成体を作製する工程と、
前記蛇行管ユニットが前記第一流路に配置されるように前記流路形成体と前記蛇行管ユニットとを組み合わせる工程と、を含み、
前記流路形成体を作製する工程が、（i）樹脂材料に発泡剤を混合する工程と、（ii）前記樹脂材料を発泡させつつ前記樹脂材料を成形する工程と、
を含む、熱交換器の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、流路形成体の少なくとも一部が樹脂発泡体で構成されている。そのため、軽量化及び低コスト化を図りつつ、高い強度を有する熱交換器を提供できる。樹脂発泡体を使用することにより、熱交換器の断熱性も改善する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る熱交換器の平面図
【図２】図１に示す熱交換器のII-II線に沿った断面図
【図３】図１に示す熱交換器の分解平面図
【図４】板状の部材の部分拡大平面図
【図５】板状の部材の部分拡大断面図
【図６】樹脂発泡体の断面図
【図７】板状の部材の作製方法を示す概略工程図
【図８】変形例１に係る熱交換器の断面図
【図９】本発明の第２実施形態に係る熱交換器の斜視図
【図１０】図９に示す熱交換器のX-X線に沿った断面図
【図１１】流路形成体及び蛇行管ユニットの分解平面図
【図１２】板状の部材の部分拡大平面図
【図１３】締結具を有する熱交換器の斜視図
【図１４】変形例２に係る熱交換器の断面図
【図１５】変形例３に係る熱交換器の部分断面図
【図１６】変形例４に係る熱交換器の部分断面図
【図１７】変形例５に係る熱交換器の部分断面図
【図１８】本発明の第３実施形態に係る熱交換器の分解斜視図
【図１９】熱交換器を採用できるヒートポンプ給湯機の構成図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付の図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されない。
【００１３】
（第１実施形態）
図１及び図２に示すように、本実施形態の熱交換器１００は、流路形成体１１及び蛇行管ユニット１３を備えている。流路形成体１１（第一流路形成体）は、平面視で矩形の形状を有している。流路形成体１１の内部には、第一流体を流すべき第一流路１９が形成されている。第一流路１９は、蛇行した流路である。流路形成体１１の外周部分には、第一流路１９の入口１１ａ及び出口１１ｂが設けられている。蛇行管ユニット１３（第二流路形成体）は、第二流体を流すべき第二流路２０を有するとともに、流路形成体１１の内部、すなわち、第一流路１９に配置されている。蛇行管ユニット１３の両端部は、図示しないコネクタを介して、流路形成体１１の外に延びている。第一流路１９に第一流体を流しながら第二流路２０に第二流体を流すと、第一流体と第二流体との間で熱交換が行われる。第一流体の例は水であり、第二流体の例は冷媒である。流路形成体１１の少なくとも一部が樹脂発泡体で構成されている。
【００１４】
図２及び図３に示すように、流路形成体１１は、２つの板状の部材１５で構成されている。板状の部材１５は、溝部１６及び平坦部１７で構成されている。溝部１６は、板状の部材１５の面方向に沿って蛇行した部分であり、第一流路１９を形成している。平坦部１７は、板状の部材１５の面方向に平行な表面を有する部分である。下側に位置する板状の部材１５（下部材１５）で上側に位置する板状の部材１５（上部材１５）の溝部１６を覆うことによって第一流路１９が形成されるように、下側に位置する板状の部材１５が上側に位置する板状の部材１５に組み合わされている。２つの板状の部材１５は、例えば溶着により、互いに接合されている。上側に位置する板状の部材１５と下側に位置する板状の部材１５との間の接合面に関して、上下対称の構造が形成されている。つまり、下側に位置する板状の部材１５は、上側に位置する板状の部材１５の溝部１６及び平坦部１７と同じ形状の溝部１６及び平坦部１７を有する。半割り構造を採用すれば、複雑な形状の第一流路１９に蛇行管ユニット１３を容易に配置できる。「面方向」は、熱交換器１００を収容できる最小の直方体の厚さ方向に垂直な方向を意味する。
【００１５】
上側に位置する板状の部材１５は、平坦部１７において、溶着により、下側に位置する板状の部材１５に接合されている。つまり、上側に位置する板状の部材１５の平坦部１７が、下側に位置する板状の部材１５の平坦部１７に溶着されている。このような構造によれば、２つの板状の部材１５の間の接合面積を十分に確保できる。
【００１６】
図４に示すように、溝部１６は、上流部分１６ａ、下流部分１６ｂ及びＵ字部分１６ｃを有する。上流部分１６ａは、板状の部材１５の面方向において、直線状に延びている。下流部分１６ｂは、上流部分１６ａに対して平行かつ直線状に延びている。Ｕ字部分１６ｃは、第一流体の流れ方向に関して上流部分１６ａと下流部分１６ｂとの間に位置している。平坦部１７は、上流部分１６ａと下流部分１６ｂとの間に位置している。平坦部１７によって、上流部分１６ａが下流部分１６ｂに一体化されている。ただし、第一流路１９を形成できる限りにおいて、溝部１６の形状は特に限定されない。
【００１７】
図２及び図５に示すように、本実施形態では、板状の部材１５の厚さ方向及び第一流体の流れ方向（第一流路１９の長手方向）に垂直な断面において、溝部１６は半円形の輪郭を有する。第一流路１９は、円形の断面形状を有する。円形の断面形状は、耐圧強度の観点において好ましい。
【００１８】
溝部１６は、第一流路１９を形成する内面１６ｐ及び内面１６ｐの反対に位置する外面１６ｑを有する。上記断面において、内面１６ｐ及び外面１６ｑは、それぞれ、半円形の輪郭を形成している。外面１６ｑを形成している円弧の曲率半径は、内面１６ｐを形成している円弧の曲率半径よりも少し大きい。内面１６ｐを形成している円弧の中心は、上側に位置する板状の部材１５と下側に位置する板状の部材１５との間の接合面に位置している。外面１６ｑを形成している円弧の中心は、接合面から見て上側にオフセットしている。ただし、溝部１６の形状は特に限定されない。内面１６ｐ及び外面１６ｑは、楕円形、卵形、矩形等の他の形状の輪郭を形成していてもよい。
【００１９】
図５に示すように、溝部１６の厚さは、溝部１６の周方向に沿って変化している。溝部１６は、接合面から最も離れた位置において最大の厚さＤ1を有し、平坦部１７に隣接する位置において最小の厚さＤ3を有する。すなわち、接合面から離れるにつれて、溝部１６の厚さが増加している。溝部１６の厚さが増加していることは、耐圧強度、曲げ剛性及び断熱性の観点で好ましい。これに対し、平坦部１７は、一定の厚さＤ2を有する。溝部１６の最大の厚さＤ1は、平坦部１７の厚さＤ2に一致していてもよい。例えば、厚さＤ1は０．３〜１５ｍｍ、厚さＤ2は０．３〜１５ｍｍ、厚さＤ3は０．３〜３ｍｍである。
【００２０】
図５に示す溝部１６の構造は、熱交換器１００の製造時における振動溶着の信頼性を確保する観点で有利である。振動溶着では、溶着治具の振動エネルギーを溶着部分に伝えて摩擦熱を発生させる。樹脂材料の溶融及び固化によって部材同士が接着される。低効率の溶着は、溶着時間を長引かせたり、溶着バリを発生させたりする。従って、治具の振動エネルギーを効率良く溶着部分に伝えることが重要である。治具の振動エネルギーを効率良く平坦部１７に伝えるためには、溶着治具と平坦部１７との接触面積を十分に確保することが好ましい。特に、板状の部材１５が樹脂発泡体で構成されている場合には、治具と平坦部１７との接触面積は溶着効率に大きな影響を及ぼす。本実施形態において、溝部１６は、平坦部１７に隣接する位置において、相対的に薄肉に形成されている。この構造によれば、平坦部１７の表面積をより十分に確保できる。すなわち、この構造によれば、治具と平坦部１７との接触面積をより十分に確保できる。
【００２１】
本実施形態において、２つの板状の部材１５は、それぞれ、樹脂発泡体で構成されている。すなわち、溝部１６及び平坦部１７が発泡した樹脂材料で作られている。これにより、熱交換器１００の重量が軽減されるとともに、十分な耐圧強度及び曲げ剛性も確保されている。もちろん、２つの板状の部材１５のうち、一方のみが樹脂発泡体で構成されていたとしても、本発明の効果は得られる。例えば、一方の板状の部材１５が樹脂発泡体で構成され、他方の板状の部材１５が非発泡の樹脂で構成されていてもよい。
【００２２】
板状の部材１５を構成する樹脂発泡体は、例えば、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、液晶ポリマー及びポリプロピレンからなる群より選ばれる少なくとも１つを主な樹脂成分として含む樹脂材料で作られている。上記した樹脂（熱可塑性樹脂）は、優れた耐熱性及び化学的耐久性を有しており、水に触れても劣化しにくい。「主な樹脂成分」とは、樹脂材料に含まれた樹脂成分のうち、質量比で最も多く含まれた成分を意味する。樹脂材料には、各種添加剤が含まれていてもよい。
【００２３】
樹脂発泡体には、独立気泡と連続気泡とが混ざって含まれていてもよい。板状の部材１５の厚さ方向に垂直な断面（すなわち、図２の断面）を観察したとき、例えば、単位面積あたりの断面に含まれた独立気泡の割合が連続気泡の割合よりも多い。このことは、耐圧強度、曲げ剛性及び断熱性の観点で好ましい。「独立気泡」とは、他の気泡から独立した気泡を意味する。独立気泡を多く含む構造体は、一般に、極めて小さい吸水性を有するだけでなく、衝撃吸収性、加工性及び浮揚性に優れている。「連続気泡」とは、互いに隣り合う複数の気泡が連続（連通）してできた気泡を意味する。連続気泡を多く含む構造体は、一般に、吸水性、通気性及び吸音性に優れている。
【００２４】
図６は、板状の部材１５に好適な樹脂発泡体の断面構造を示している。樹脂発泡体２４は、気泡を含む発泡層２７と、発泡層２７の上面及び下面にそれぞれ形成された２つのスキン層２９とで構成されていてもよい。スキン層２９は、発泡層２７よりも高い密度を有する。このような樹脂発泡体２４で板状の部材１５が構成されている場合、第一流体がスキン層２９に接するように第一流路１９にスキン層２９が面している。第一流体が樹脂発泡体２４に浸透しにくいので、板状の部材１５の劣化を抑制できる。スキン層２９の密度をｄ1、発泡層２７の密度をｄ2と定義したとき、例えば１．５ｄ2＜ｄ1＜５ｄ2を満たす。
【００２５】
また、２つの板状の部材１５がそれぞれ樹脂発泡体２４で構成されているとき、平坦部１７において、スキン層２９とスキン層２９とが溶着により接合されうる。熱板溶着、振動溶着、超音波溶着、レーザー溶着等の溶着方法で２つの板状の部材１５を互いに接合する場合、２つの板状の部材１５の間の接触状態が溶着の仕上がりに影響を及ぼす。本実施形態によれば、２つの板状の部材１５のスキン層２９の間の良好な接触に基づき、十分な溶着強度が得られる。特に、振動溶着及び超音波溶着のように、摩擦による熱を利用する溶着方法を採用する場合には、高密度のスキン層２９によって振動エネルギーの拡散が抑制され、溶着に必要な熱を効率的に発生させることができる。なお、平坦部１７は、溶着用のリブ（突起）を有していてもよい。
【００２６】
樹脂発泡体２４において、スキン層２９は、実質的に非発泡の構造を有していることが好ましい。「実質的に非発泡」とは、例えば、サブミクロンのオーダーを上回る大きさの直径を有する気泡が存在しないことを意味する。スキン層２９に極微細な孔、例えばオングストロームのオーダーの孔が存在していたとしても、そのような孔は独立気泡である。そのため、第一流路１９の水がスキン層２９を通り抜けることはできない。
【００２７】
樹脂発泡体２４はフィラーを含んでいてもよい。フィラーの添加により、樹脂発泡体２４の特性、例えば、強度、断熱性、耐熱性、絶縁性、寸法安定性、耐紫外線性、難燃性を改善できる。また、フィラーの添加により、成形時における樹脂材料の核化、流動性等も改善できる。さらに、フィラーの添加により、樹脂発泡体２４の材料コストを削減できたり、樹脂発泡体２４に導電性を付与できたり、樹脂発泡体２４に色を付与できたりする。樹脂発泡体２４におけるフィラーの割合は、例えば２０〜５０質量％である。フィラーとして、ガラス繊維、鱗片状ガラス、タルク、エラストマー、炭酸カルシウム等を使用できる。ガラス繊維又は鱗片状ガラスを使用すれば、主に、樹脂発泡体２４の強度を改善できるとともに、樹脂発泡体２４の材料コストを削減できる。タルクを使用すれば、主に、樹脂発泡体２４の強度、耐熱性及び寸法安定性を改善できる。炭酸カルシウムを使用すれば、主に、樹脂発泡体２４の材料コストを削減できる。エラストマーを使用すれば、主に、材料の流動性を改善できる。好適には、フィラーとしてガラス繊維を使用できる。ガラス繊維は、例えば５〜５００μｍの範囲の平均長さ、及び０．５〜３０μｍの範囲の平均径を有する。
【００２８】
樹脂発泡体２４において、発泡層２７は、いわゆるマイクロセルラープラスチックの構造を有していてもよい。「マイクロセルラープラスチック」とは、気泡径が概ね１０μｍ以下、気泡密度が概ね１０9〜１０15個／ｃｍ3の独立気泡を有する発泡体のことであり、１９８１年にマサチューセッツ工科大学のSuh教授らによって提案されたものである。
【００２９】
次に、蛇行管ユニット１３について説明する。
【００３０】
本実施形態において、蛇行管ユニット１３は、２つの管２３（冷媒管）を含む。２つの管２３のうち、少なくとも１つの管２３がらせん形状を有し、らせん形状を有する管２３が他の１つの管２３に巻き付けられている。詳細には、２つの管２３は、二重らせんの形状を有するように成形されている（詳細には、ねじられている）。このような構造を有する蛇行管ユニット１３によれば、高い熱交換効率を達成できる。管２３は、銅、アルミニウム、ステンレス等の優れた熱伝導率を有する金属で作られている。蛇行管ユニット１３は、本実施形態のように複数の管２３で構成されていてもよいし、１つの管２３で構成されていてもよい。２つの管２３の接点は、第一流路１９の中心に一致している。蛇行管ユニット１３における管２３の形状は特に限定されない。例えば、２つの管のうち、１つの管が直管で構成されていてもよい。直管に他の１つの管がらせん状に巻き付けられていてもよい。
【００３１】
管２３は、いわゆる漏洩検知管であってもよい。当業者に知られているように、漏洩検知管は、小径の内管と、内管を覆う大径の内面溝付き管とを有する。漏洩検知管によれば、万が一、内管が破損したとしても、冷媒及び潤滑油が水に混入することを防止できる。
【００３２】
図１に示す熱交換器１００は、以下の方法で製造することができる。
【００３３】
まず、板状の部材１５を作製する。板状の部材１５を樹脂発泡体で構成するために、樹脂材料に発泡剤を混合する工程と、樹脂材料を発泡させつつ樹脂材料を成形する工程とを実施する。発泡剤として、物理的発泡剤及び化学的発泡剤のいずれを使用してもよい。化学発泡は、物理発泡に比べて簡便な手法であり、汎用の成形設備で発泡体を作製できる利点を有する。物理発泡は、化学発泡に比べて高度な技術を必要とするが、（i）化学的発泡剤の耐熱上限温度よりも融点が高いポリフェニレンサルファイドのような樹脂材料を発泡させることができる、（ii）薄肉成形に適している、（iii）数１０μｍ以下の平均径を有する気泡を生じさせることができる、（iv）構造材の成形に適している、（v）独立気泡を生じさせやすい等の利点を有する。物理的発泡剤として、超臨界状態の流体を使用できる。具体的には、超臨界状態の二酸化炭素、超臨界状態の窒素等を樹脂材料に含浸させうる。
【００３４】
好適には、射出成形法によって板状の部材１５を作製できる。図７のＳＴＥＰ１及びＳＴＥＰ２に示すように、発泡剤を含む樹脂材料Ｗを金型３１のキャビティＫＶに射出する。キャビティＫＶに樹脂材料Ｗを射出した後、ＳＴＥＰ３に示すように、キャビティＫＶの容積を拡大する。具体的には、キャビティＫＶに充填された樹脂材料Ｗが発泡するようにキャビティＫＶの容積を拡大しうる。例えば、下金型３５（固定型）に対して上金型３３（可動型）を相対的に動かす。これにより、キャビティＫＶの容積が拡大し、樹脂材料Ｗを発泡させることができる。金型３１は、発泡に応じて上金型３３が樹脂材料Ｗに押され、これによりキャビティＫＶの容積が自然に拡大するように構成されていてもよい。この場合、上金型３３の停止位置で成形品（板状の部材１５）の形状を制御する。
【００３５】
発泡倍率は特に限定されないが、板状の部材１５の強度の観点から、例えば２〜４倍である。「発泡倍率」とは、発泡前の厚さに対する発泡後の厚さの比率を意味する。例えば、成形中の部材の厚さが発泡によって１ｍｍから２ｍｍに増加したとき、発泡倍率は２倍である。発泡倍率が４倍で発泡前の寸法が０．５〜１．０ｍｍのとき、発泡後の寸法が２．０〜４．０ｍｍとなる。発泡倍率が高すぎると連続気泡及び断層が発生しやすい。
【００３６】
金型３１を用いた射出成形法によれば、キャビティＫＶに射出された樹脂材料Ｗが上金型３３及び下金型３５に接触して冷却される。これにより、図６を参照して説明した２つのスキン層２９が形成される。金型３１の温度及び／又はコアバック開始時間によって、スキン層２９の厚さを制御できる。「コアバック開始時間」とは、樹脂材料ＷをキャビティＫＶに射出した時点から上金型３３を動かし始める時点までの時間を意味する。
【００３７】
適量のガラス繊維等のフィラーが樹脂材料Ｗに含まれていると、発泡を促す効果が発現する可能性がある。
【００３８】
次に、蛇行管ユニット１３が第一流路１９に配置されるように２つの板状の部材１５の間に蛇行管ユニット１３を挟みつつ、２つの板状の部材１５を互いに組み合わせる。詳細には、溶着により、平坦部１７と平坦部１７とを互いに接合する。これにより、熱交換器１００が得られる。溶着方法としては、コスト、生産性等の観点で振動溶着を好適に採用できる。
【００３９】
なお、板状の部材１５の全部が樹脂発泡体で構成されていることは必須ではない。板状の部材１５は、発泡した部分と非発泡の部分とを含んでいてもよい。
【００４０】
（変形例１）
図８は、変形例１に係る熱交換器の断面図である。熱交換器１０２は、流路形成体２１及び蛇行管ユニット１３を備えている。流路形成体２１は、板状の部材１５（上部材１５）及び板状の部材２５（下部材２５）を有する。上部材１５は、先に説明した板状の部材１５である。下部材２５は、上部材１５の溝部１６に相当する部分を有しておらず、上部材１５の平坦部１７に相当する部分のみで構成されている。下部材２５で上部材１５の溝部１６が閉じられ、これにより第一流路１９が形成されている。このように、下部材２５の構造は、上部材１５の構造と異なっていてもよい。例えば、上部材１５とは異なる形状（詳細には深さ）の溝部を有する下部材を採用できる。また、上部材１５及び下部材２５から選ばれる一方のみが樹脂発泡体で構成されていてもよい。この場合、流路形成体２１の一部のみが樹脂発泡体で構成されることとなる。
【００４１】
（第２実施形態）
特許文献３は、樹脂ケースに使用された樹脂の種類に言及していない。樹脂ケースは水等の液体に触れるので、液体に対して劣化しにくい材料でできていることが好ましい。しかし、そのような材料はしばしば高額である。樹脂ケースの厚さを減らせば、特許文献３に記載された熱交換器の更なる軽量化及び低コスト化を図ることができる。他方、樹脂ケースの厚さを減らすと熱交換器の耐圧強度及び曲げ剛性が低下する問題がある。
【００４２】
本発明者らは、流路を形成するための部材（樹脂ケース）を支持体で補強することを検討した。支持体は、流路を形成するための部材の樹脂材料とは異なる樹脂材料で作ることができる。支持体は水等の液体に触れないので、支持体に使用できる樹脂の種類は多岐にわたる。このことは、熱交換器の低コスト化に有利に働く。ところが、熱交換時の温度変化及び線膨張係数の相違が原因で、以下の問題が新たに生ずる可能性がある。すなわち、流路を形成するための部材に支持体を直接接合すると、使用時の温度変化によって、流路を形成するための部材から支持体が剥離し、補強効果が失われる可能性がある。
【００４３】
本実施形態は、第一流体と第二流体との間の熱交換を行う熱交換器であって、流路形成体、蛇行管ユニット、支持体及び中間層を備えた熱交換器を提供する。流路形成体は、第一流体を流すべき第一流路を有し、少なくとも一部が第一樹脂材料で作られている。蛇行管ユニットは、第二流体を流すべき第二流路を有するとともに、流路形成体の第一流路に配置されている。支持体は、流路形成体を補強するように流路形成体の周囲に配置され、第一樹脂材料の線膨張係数とは異なる線膨張係数を有する第二樹脂材料で作られている。中間層は、流路形成体と支持体との間に配置され、流路形成体と支持体との間の線膨張係数の相違を緩和する。
【００４４】
本実施形態において、流路形成体は樹脂材料で作られているので腐食しにくく、断熱性にも優れる。流路形成体が支持体によって補強されているので、流路形成体の耐圧性及び耐衝撃性も改善する。また、流路形成体の少なくとも一部が第一樹脂材料で作られ、支持体が第二樹脂材料で作られている。中間層は、流路形成体（第一樹脂材料）と支持体（第二樹脂材料）との間の線膨張係数の相違を緩和する。従って、熱交換器の使用によって流路形成体の温度が大きく変化したとしても、支持体は流路形成体を補強し続けることができる。
【００４５】
以下、添付の図面を参照しつつ本実施形態を詳細に説明する。以下、先の実施形態又は変形例と後の実施形態又は変形例とで共通する構成要素には同一の参照符号を付し、その説明を省略することがある。
【００４６】
図９及び図１０に示すように、本実施形態の熱交換器２００は、流路形成体７１、支持体４７、中間層４９及び蛇行管ユニット１３を備えている。流路形成体７１及び支持体４７は、それぞれ、平面視で矩形の形状を有している。従って、熱交換器２００も平面視で矩形の形状を有している。支持体４７は、流路形成体７１を補強するように流路形成体７１の周囲に配置されている。流路形成体７１は、第一樹脂材料で作られている。支持体４７は、第二樹脂材料で作られている。第二樹脂材料は、第一樹脂材料の線膨張係数と異なる線膨張係数を有する。流路形成体７１と支持体４７との間の線膨張係数の相違を緩和するように、中間層４９は、流路形成体７１と支持体４７との間に配置されている。詳細には、中間層４９は、流路形成体７１と支持体４７との間の線膨張係数の相違に基づいて発生する可能性がある応力を緩和する。
【００４７】
流路形成体７１の内部には、第一流体を流すべき第一流路１９が形成されている。流路形成体７１の外周部分には、第一流路１９の入口７１ａ及び出口７１ｂが設けられている。蛇行管ユニット１３は、第二流体を流すべき第二流路２０を有するとともに、流路形成体７１の内部、すなわち、第一流路１９に配置されている。蛇行管ユニット１３の両端部は、それぞれ、コネクタ１４を介して流路形成体７１及び支持体４７の外に延びている。第一流路１９に第一流体を流しながら第二流路２０に第二流体を流すと、第一流体と第二流体との間で熱交換が行われる。第一流体の例は水であり、第二流体の例は冷媒である。
【００４８】
図１０及び図１１に示すように、流路形成体７１は、２つの板状の部材７５で構成されている。板状の部材７５は、溝部７６及び平坦部７７で構成されている。溝部７６は、板状の部材７５の面方向に沿って蛇行した部分であり、第一流路１９を形成している。平坦部７７は、板状の部材７５の面方向に平行な表面を有する部分である。下側に位置する板状の部材７５（下部材７５）で上側に位置する板状の部材７５（上部材７５）の溝部７６を覆うことによって第一流路１９が形成されるように、下側に位置する板状の部材７５が上側に位置する板状の部材７５に組み合わされている。２つの板状の部材７５は、例えば溶着により、互いに接合されている。上側に位置する板状の部材７５と下側に位置する板状の部材７５との間の接合面に関して、上下対称の構造が形成されている。つまり、下側に位置する板状の部材７５は、上側に位置する板状の部材７５の溝部７６及び平坦部７７と同じ形状の溝部７６及び平坦部７７を有する。半割り構造を採用すれば、複雑な形状の第一流路１９に蛇行管ユニット１３を容易に配置できる。「面方向」は、熱交換器１００を収容できる最小の直方体の厚さ方向に垂直な方向を意味する。
【００４９】
上側に位置する板状の部材７５は、平坦部７７において、溶着により、下側に位置する板状の部材７５に接合されている。つまり、上側に位置する板状の部材７５の平坦部７７が、下側に位置する板状の部材７５の平坦部７７に溶着されている。このような構造によれば、２つの板状の部材７５の間の接合面積を十分に確保できる。
【００５０】
板状の部材７５の厚さ方向及び第一流体の流れ方向（第一流路１９の長手方向）に垂直な断面において、溝部７６は半円形の輪郭を有する。従って、第一流路１９は、円形の断面形状を有する。円形の断面形状は、耐圧強度の観点において好ましい。ただし、溝部７６の形状は特に限定されない。溝部７６は、楕円形、卵形、矩形等の他の形状の輪郭を有していてもよい。
【００５１】
本実施形態では、２つの板状の部材７５の両方が第一樹脂材料で作られている。このことは必須ではなく、一方の板状の部材７５が第一樹脂材料で作られ、他方の板状の部材７５が他の樹脂材料で作られていてもよい。ただし、２つの板状の部材７５を溶着で互いに接合することを考慮すれば、両者は同じ樹脂材料で作られていることが好ましい。
【００５２】
図１２に示すように、溝部７６は、上流部分７６ａ、下流部分７６ｂ及びＵ字部分７６ｃを有する。上流部分７６ａは、板状の部材７５の面方向において、直線状に延びている。下流部分７６ｂは、上流部分７６ａに対して平行かつ直線状に延びている。Ｕ字部分７６ｃは、第一流体の流れ方向に関して上流部分７６ａと下流部分７６ｂとの間に位置している。平坦部７７は、上流部分７６ａと下流部分７６ｂとの間に位置している。平坦部７７によって、上流部分７６ａが下流部分７６ｂに一体化されている。ただし、第一流路１９を形成できる限りにおいて、溝部７６の形状は特に限定されない。
【００５３】
本実施形態の熱交換器２００に使用された蛇行管ユニット１３は、第１実施形態の熱交換器１００に使用された蛇行管ユニット１３と同じものである。
【００５４】
流路形成体７１及び支持体４７は、それぞれ、中間層４９に接している。支持体４７は、中間層４９を介して、流路形成体７１を被覆している。流路形成体７１は、支持体４７によって補強されている。
【００５５】
図１０に示すように、支持体４７は、流路形成体７１の上側に配置された上支持部材４３と、流路形成体７１の下側に配置された下支持部材４３とを有する。本実施形態では、上支持部材４３と下支持部材４３とが共通の部品で構成されている。熱交換器２００の周縁部において、上支持部材４３は、例えば溶着により、下支持部材４３に接合されている。具体的に、各支持部材４３は、平面視で流路形成体７１の面積よりも広い面積を有する。各支持部材４３は、面方向において、流路形成体７１から突出した外周部分を有している。上支持部材４３の外周部分が、下支持部材４３の外周部分に接合されている。このような構造によれば、流路形成体７１を補強する効果をより十分に得ることができる。
【００５６】
中間層４９は、上部材７５と上支持部材４３との間、及び、下部材７５と下支持部材４３との間にそれぞれ設けられている。本実施形態では、中間層４９は、流路形成体７１の上面の全部及び流路形成体７１の下面の全部を覆っている。さらに、支持体４７が中間層４９の全部を覆っている。
【００５７】
本実施形態において、流路形成体７１は第一樹脂材料で作られており、支持体４７は第二樹脂材料で作られている。第一樹脂材料は、好ましくは、第二樹脂材料の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する。熱交換器２００をヒートポンプ給湯機に使用したとき、流路形成体７１の温度変化は、支持体４７の温度変化よりも大きい。そのため、流路形成体７１に大きい応力が発生することに基づく熱交換器２００の破損を防止する観点で、第一樹脂材料は相対的に小さい線膨張係数を有していることが好ましい。第一樹脂材料と第二樹脂材料との間の線膨張係数の相違の程度は特に限定されないが、例えば２×１０-5／℃〜７×１０-5／℃である。
【００５８】
第一樹脂材料は、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリサルフォン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）及び液晶ポリマー（ＬＣＰ）からなる群より選ばれる少なくとも１つを主な樹脂成分として含む。これらの樹脂（スーパーエンジニアリングプラスチック）は優れた耐熱性及び化学的耐久性を有し、水に触れても劣化しにくいので、第一樹脂材料に好適に使用できる。中でも、容易に入手できる、耐水性が良好である、寸法安定性が特に優れていて複雑な形状に対応できる等の理由から、ＰＰＳを第一樹脂材料に好適に使用できる。「主な樹脂成分」とは、樹脂材料に含まれた樹脂成分のうち、質量比で最も多く含まれた成分を意味する。
【００５９】
上記した樹脂の線膨張係数は、室温２５℃において、次の通りである（単位：×１０-5／℃）。
ＰＰＳ：２．６〜６．９（流動方向によっては０．７）
ＰＥＥＫ：１．１〜５．０
ＰＴＦＥ：４．５〜７．０
ＰＳＦ：１．４〜５．５
ＰＥＳ：２．３〜５．５
ＰＡＲ：６．１〜６．３
ＰＡＩ：２．５〜４．０
ＰＥＩ：２．０〜５．６
ＬＣＰ：０．０１〜１．１６
【００６０】
第二樹脂材料は、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体（ＡＢＳ）及びポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）からなる群より選ばれる少なくとも１つを主な樹脂成分として含む。これらの樹脂は比較的安価なので、これらの樹脂を支持体４７に使用することは、熱交換器２００のコストの削減に寄与する。
【００６１】
上記した樹脂の線膨張係数は、室温２５℃において、次の通りである（単位：×１０-5／℃）。
ＰＰ：１１〜１２
ＰＥ：１２〜１４
ＡＢＳ：７〜１３
ＰＶＣ：６〜８
【００６２】
中間層４９は、例えば弾性体で構成されている。中間層４９が弾性体で構成されていると、流路形成体７１と支持体４７との間の線膨張係数の相違を緩和する効果をより十分に得ることができる。また、中間層４９が弾性体で構成されていると、流路形成体７１と中間層４９との間の線膨張係数の大小関係、及び、中間層４９と支持体４７との間の線膨張係数の大小関係によらず、中間層４９による応力緩和効果が得られる。
【００６３】
弾性体としては、多孔体、スポンジ、布等が挙げられる。すなわち、荷重をかけると体積の減少を伴って変形し、荷重を抜くと元の形状に復帰しうる材料を中間層４９に使用できる。このような材料によれば、線膨張係数の相違を緩和する効果をより十分に得ることができる。中間層４９が弾性体で構成されている場合、弾性体の材料は特に限定されない。弾性体は、任意の樹脂で作られていてもよい。なお、弾性体はゴム弾性を有していてもよい。
【００６４】
中間層４９が弾性体で構成されていることは必須ではない。例えば、中間層４９は、第一樹脂材料の線膨張係数と第二樹脂材料の線膨張係数との間の線膨張係数を有する材料で作られていてもよい。この関係によれば、第一樹脂材料と第二樹脂材料との間の線膨張係数の相違を十分に緩和できるので、実際の使用時に熱交換器２００の温度が大幅に変化したとしても、流路形成体７１と支持体４７との組み合わせ状態を維持できる。従って、支持体４７による流路形成体７１の補強効果が継続的に得られる。
【００６５】
中間層４９は、例えば、ポリアミド（ＰＡ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、メタクリル酸エステル重合体（ＰＭＭＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）及び変性ポリフェニレンエーテル（ｍＰＰＥ）からなる群より選ばれる少なくとも１つを主な樹脂成分として含む樹脂材料（第三樹脂材料）で作ることができる。シート状に成形された第三樹脂材料を中間層４９として使用できる。
【００６６】
上記した樹脂の線膨張係数は、室温２５℃において、次の通りである（単位：×１０-5／℃）。
ＰＡ：２．５〜１０
ＰＳ：５〜８
ＰＣ：７
ＰＥＴ：６〜７
ＰＭＭＡ：５〜９
ＰＯＭ：８〜１１
ＰＢＴ：４．５〜７
ｍＰＰＥ：３．３〜７．７
【００６７】
また、中間層４９は、接着剤で構成されていてもよい。例えば、ポリビニルアルコール系接着剤、アクリル樹脂系接着剤、ポリアミド系接着剤、フェノール樹脂系接着剤、エポキシ樹脂系接着剤、メラミン樹脂系接着剤、ユリア樹脂系接着剤、シリコーン樹脂系接着剤、セルロース系接着剤、スチレンブタジエン系接着剤及びクロロプレン系接着剤からなる群より選ばれる少なくとも１つを含む接着剤を中間層４９に使用できる。特に、弾性接着が可能なシリコーン樹脂系接着剤が好適である。
【００６８】
中間層４９が接着剤で構成されている場合、中間層４９によって、流路形成体７１と支持体４７とが互いに接着される。その結果、流路形成体７１は、支持体４７によって確実に補強され、熱交換器２００の耐圧強度及び曲げ剛性は改善される。
【００６９】
他方、中間層４９が接着性を有さない樹脂材料で作られている場合、流路形成体７１と支持体４７とが互いに接着されていなくてもよい。また、流路形成体７１と支持体４７とが部分的に接着されていてもよい。さらに、先に説明したように、熱交換器２００の外周部分において、上支持部材４３と下支持部材４３とが互いに溶着されていてもよい。この構造によれば、支持体４７の内部に流路形成体７１を確実に保持することができる。
【００７０】
ただし、上支持部材４３が下支持部材４３に直接接合されていることは必須ではない。図１３に示すように、熱交換器２００は、流路形成体７１、中間層４９及び支持体４７を相互に固定する拘束具５０を備えていてもよい。拘束具５０としては、例えば、金属製又は樹脂製の結束バンドを使用できる。図１３では、拘束具５０としての結束バンドが支持体４７に巻き付けられている。拘束具５０を使用すれば、流路形成体７１と支持体４７とが直接接合されていない場合、及び／又は、上支持部材４３と下支持部材４３とが直接接合されていない場合にも、流路形成体７１を確実に補強しうる。拘束具５０に代えて、又は拘束具５０とともに、上支持部材４３と下支持部材４３とを固定するためのネジ、ボルト、クランプ等の締結具を使用してもよい。
【００７１】
流路形成体７１、支持体４７及び中間層４９は、それぞれ、フィラーを含んでいてもよい。すなわち、第一樹脂材料、第二樹脂材料及び第三樹脂材料は、それぞれ、フィラーを含んでいてもよい。フィラーの添加により、成形品の特性、例えば、強度、断熱性、耐熱性、絶縁性、寸法安定性、耐紫外線性、難燃性を改善できる。また、フィラーの添加により、成形時における樹脂材料の核化、流動性等も改善できる。さらに、フィラーの添加により、材料コストを削減できたり、成形品に導電性を付与できたり、成形品に色を付与できたりする。各樹脂材料におけるフィラーの割合は、例えば２０〜５０質量％である。第１実施形態で説明したフィラーを本実施形態においても好適に使用できる。
【００７２】
先に説明したように、第一樹脂材料は、スーパーエンジニアリングプラスチックを主な樹脂材料として含んでいることが好ましい。スーパーエンジニアリングプラスチックは比較的高価なものが多いので、フィラーの使用により、第一樹脂材料におけるスーパーエンジニアリングプラスチックの含有率を下げることが好ましい。ガラス繊維等のフィラーは、通常、樹脂よりも小さい線膨張係数を有している。そのため、第一樹脂材料にフィラーが多く含まれていると、第一樹脂材料と第二樹脂材料との間の線膨張係数の相違は益々拡大する。すなわち、中間層４９の役割が益々重要となる。
【００７３】
熱交換器２００は、以下の方法で製造できる。
【００７４】
まず、射出成形法等の公知の樹脂成形方法で板状の部材７５及び支持部材４３をそれぞれ作製する。次に、蛇行管ユニット１３が第一流路１９に配置されるように２つの板状の部材７５の間に蛇行管ユニット１３を挟みつつ、２つの板状の部材７５を互いに組み合わせる。詳細には、熱板溶着、振動溶着、超音波溶着、レーザー溶着等の溶着技術により、一方の板状の部材７５の平坦部７７と他方の板状の部材７５の平坦部７７とを互いに接合する。次に、流路形成体７１の上に中間層４９を配置する。中間層４９が接着剤の場合、流路形成体７１に接着剤を塗布する。中間層４９が弾性体の場合、弾性体で構成されたシート状の部材を準備し、そのシート状の部材を中間層４９として流路形成体７１の表面に配置する。最後に、流路形成体７１及び中間層４９を支持体４７で被覆する。これにより、熱交換器２００が得られる。
【００７５】
以下、いくつかの変形例を説明する。
【００７６】
（変形例２）
図１４は、変形例２に係る熱交換器の断面図である。熱交換器２０２は、図１０〜１２を参照して説明した流路形成体７１に代えて、第１実施形態で説明した流路形成体１１を備えている。つまり、熱交換器２０２は、第１実施形態で説明した熱交換器１００に支持体４７及び中間層４９を追加することによって得られる。
【００７７】
第１実施形態で説明したように、流路形成体１１は、２つの板状の部材１５（上部材及び下部材）で構成されている。板状の部材１５は、溝部１６及び平坦部１７を有する。流路形成体１１及び板状の部材１５の構造、材料、製造方法などは、図１〜７を参照して第１実施形態で詳細に説明した通りである。本変形例によれば、支持体４７及び中間層４９に基づく効果に加え、第１実施形態で説明した効果が得られる。
【００７８】
（変形例３）
図１５は、変形例３に係る熱交換器の断面図である。熱交換器２０４は、流路形成体７１、支持体５７、中間層４９及び蛇行管ユニット１３を備えている。本変形例では、流路形成体７１の平坦部７７の上にのみ中間層４９が設けられている。すなわち、上部材７５の平坦部７７及び下部材７５の平坦部７７のそれぞれに中間層４９が設けられている。中間層４９を介して、支持体５７が上部材７５の平坦部７７と下部材７５の平坦部７７とを厚さ方向に挟んでいる。このように、中間層４９は、流路形成体７１の表面の一部にのみ設けられていてもよい。平坦部７７に中間層４９を設けるとともに、平坦部７７において支持体５７で中間層４９及び流路形成体７１を挟むことにより、流路形成体７１における２つの板状の部材７５の接合を強化することができる。その結果、熱交換器２０４の耐圧強度及び曲げ剛性が改善する。
【００７９】
支持体５７は、２つの支持部材５３によって構成されている。支持部材５３は、流路形成体７１の溝部７６に対応する部分に凹部５８を有する。流路形成体７１の溝部７６が、凹部５８に面している。これにより、流路形成体７１の溝部７６の周囲に空間が形成されている。この空間は、中間層４９に代わって、流路形成体７１と支持体５７との間の線膨張係数の相違を打ち消す役割を担う。
【００８０】
本変形例は、支持体５７が流路形成体７１の一部のみを被覆していたとしても、本発明の効果が得られることを表している。
【００８１】
（変形例４）
図１６は、変形例４に係る熱交換器の断面図である。熱交換器２０６は、流路形成体７１、支持体４７、中間層４９及び蛇行管ユニット１３を備えている。本変形例では、流路形成体７１の溝部７６の上にのみ中間層４９が設けられている。すなわち、上部材７５の溝部７６及び下部材７５の溝部７６のそれぞれに中間層４９が設けられている。
【００８２】
（変形例５）
図１７は、変形例５に係る熱交換器の断面図である。熱交換器２０８は、流路形成体６１、支持体６７、中間層４９及び蛇行管ユニット１３を備えている。流路形成体６１は、板状の部材７５（上部材７５）及び板状の部材６５（下部材６５）を有する。下部材６５は、上部材７５の溝部７６に相当する部分を有しておらず、上部材７５の平坦部７７に相当する部分のみで構成されている。下部材６５で上部材７５の溝部７６が閉じられ、これにより第一流路１９が形成されている。このように、下部材６５の構造は、上部材７５の構造と異なっていてもよい。例えば、上部材７５とは異なる形状（詳細には深さ）の溝部を有する下部材を採用できる。
【００８３】
支持体６７は、流路形成体６１を補強するように流路形成体６１の周囲に配置されている。具体的には、上部材７５と同じ側に支持体６７が配置されている。上部材７５と支持体６７との間に中間層４９が設けられている。
【００８４】
（第３実施形態）
図１８に示すように、本実施形態の熱交換器３００は、流路形成体８５及び蛇行管１３０（蛇行管ユニット）を備えている。流路形成体８５は、ケース８０、複数の仕切り部材８１、パッキン８２及び蓋８３を有する。ケース８０は、底部８０ｓ及び開口部８０ｔを有する筒状の部材である。熱交換器３００を組み立てた状態において、蛇行管１３０は、ケース８０の内部に配置されている。複数の仕切り部材８１は、それぞれ、蛇行管１３０に沿って蛇行した第一流路１９が形成されるようにケース８０の内部を仕切っている。ケース８０には、第一流路１９の入口８０ａ及び出口８０ｂが設けられている。第一流路１９が形成されるように、パッキン８２及び蓋８３によってケース８０の開口部８０ｔが閉じられている。ケース８０及び仕切り部材８１は、それぞれ、樹脂材料で作られている。詳細には、ケース８０及び仕切り部材８１から選ばれる少なくとも１つが樹脂発泡体で構成されている。ケース８０及び仕切り部材８１は、第一流体に接触するので、ＰＰＳのように耐水性に優れた樹脂材料で作られていることが好ましい。本実施形態によれば、溶着面積を削減できるので、強度及び生産性の観点で有利である。
【００８５】
以上に説明した実施形態及び変形例から理解できるように、流路形成体の構造は特に限定されない。
【００８６】
以上に説明した実施形態及び変形例は、発明の要旨を逸脱しない範囲内で相互に組み合わせることができる。
【００８７】
次に、熱交換器１００の用途を説明する。図１９は、熱交換器１００を採用できるヒートポンプ給湯機４００の構成図である。
【００８８】
ヒートポンプ給湯機４００は、ヒートポンプユニット４０１及びタンクユニット４０３を備えている。ヒートポンプユニット４０１で作られた湯がタンクユニット４０３に貯められる。タンクユニット４０３から給湯栓４０４に湯が供給される。ヒートポンプユニット４０１は、冷媒を圧縮する圧縮機４０５、冷媒を冷却する放熱器４０７、冷媒を膨張させる膨張弁４０９、冷媒を蒸発させる蒸発器４１１及びこれらの機器をこの順番で接続している冷媒管４１３を備えている。膨張弁４０９に代えて、冷媒の膨張エネルギーを回収可能な容積式膨張機を使用してもよい。放熱器４０７として、熱交換器１００（１０２，２００，２０２，２０４，２０６，２０８又は３００）を使用できる。複数の熱交換器１００を並列に接続して使用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明の熱交換器は、ヒートポンプ給湯機に好適に使用できる。熱交換器の用途はヒートポンプ給湯機に限定されず、温水暖房機等の他の機器に本発明の熱交換器を使用できる。また、給湯以外の用途、例えば冷水機に本発明の熱交換器を使用できる。さらに、熱交換を行うべき流体も水及び冷媒に限定されず、オイル、ブライン等の他の液体同士の熱交換に本発明の熱交換器を広く使用できる。さらに、流体は液体に限定されず、気体と液体との熱交換、気体と気体との熱交換に本発明の熱交換器を使用できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年8月2日(2013.8.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
図２及び図５に示すように、本実施形態では、板状の部材１５の面方向及び第一流体の流れ方向（第一流路１９の長手方向）に垂直な断面において、溝部１６は半円形の輪郭を有する。第一流路１９は、円形の断面形状を有する。円形の断面形状は、耐圧強度の観点において好ましい。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
樹脂発泡体には、独立気泡と連続気泡とが混ざって含まれていてもよい。板状の部材１５の面方向に垂直な断面（すなわち、図２の断面）を観察したとき、例えば、単位面積あたりの断面に含まれた独立気泡の割合が連続気泡の割合よりも多い。このことは、耐圧強度、曲げ剛性及び断熱性の観点で好ましい。「独立気泡」とは、他の気泡から独立した気泡を意味する。独立気泡を多く含む構造体は、一般に、極めて小さい吸水性を有するだけでなく、衝撃吸収性、加工性及び浮揚性に優れている。「連続気泡」とは、互いに隣り合う複数の気泡が連続（連通）してできた気泡を意味する。連続気泡を多く含む構造体は、一般に、吸水性、通気性及び吸音性に優れている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
図１０及び図１１に示すように、流路形成体７１は、２つの板状の部材７５で構成されている。板状の部材７５は、溝部７６及び平坦部７７で構成されている。溝部７６は、板状の部材７５の面方向に沿って蛇行した部分であり、第一流路１９を形成している。平坦部７７は、板状の部材７５の面方向に平行な表面を有する部分である。下側に位置する板状の部材７５（下部材７５）で上側に位置する板状の部材７５（上部材７５）の溝部７６を覆うことによって第一流路１９が形成されるように、下側に位置する板状の部材７５が上側に位置する板状の部材７５に組み合わされている。２つの板状の部材７５は、例えば溶着により、互いに接合されている。上側に位置する板状の部材７５と下側に位置する板状の部材７５との間の接合面に関して、上下対称の構造が形成されている。つまり、下側に位置する板状の部材７５は、上側に位置する板状の部材７５の溝部７６及び平坦部７７と同じ形状の溝部７６及び平坦部７７を有する。半割り構造を採用すれば、複雑な形状の第一流路１９に蛇行管ユニット１３を容易に配置できる。「面方向」は、熱交換器２００を収容できる最小の直方体の厚さ方向に垂直な方向を意味する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
板状の部材７５の面方向及び第一流体の流れ方向（第一流路１９の長手方向）に垂直な断面において、溝部７６は半円形の輪郭を有する。従って、第一流路１９は、円形の断面形状を有する。円形の断面形状は、耐圧強度の観点において好ましい。ただし、溝部７６の形状は特に限定されない。溝部７６は、楕円形、卵形、矩形等の他の形状の輪郭を有していてもよい。
【国際調査報告】
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