(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外面部に付設した冷却器又は加熱器と内部に流通させた流体との熱交換を行う熱交換器において、本体ブロックの内部に、独立した複数の流通空間を配列させて設けるとともに、外部より一端に位置する流通空間から他端に位置する流通空間まで貫通する往路形成孔と復路形成孔をそれぞれ異なる位置に設け、前記他端に位置する流通空間（折返流通空間）を除く他の流通空間（共有流通空間）に往復路仕切板を配設して往路空間と復路空間に仕切り、かつ前記往路空間と前記復路空間の内部に一又は二以上の流路形成板を配設してそれぞれジグザグ流路を形成するとともに、前記折返流通空間に一又は二以上の流路形成板を配設して前記往路形成孔から前記復路形成孔に至るジグザグ流路を形成してなることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記本体ブロックは、前記流通空間を構成する複数の開孔を順次形成したインナプレートと、このインナプレートを両側から挟む一対のアウタプレートを備えることを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
【請求項３】
前記往路形成孔と前記復路形成孔は、前記流通空間の配列方向に対して直角方向両側にそれぞれ設けることを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
【請求項４】
前記冷却器又は加熱器は、電子モジュールであることを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内部に流通する溶液等の流体を加熱又は冷却するための熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、外面部に付設した冷却器又は加熱器と内部に流通させた流体との熱交換を行う熱交換器としては、既に、本出願人が提案した特開平９−１９６５８９号公報で開示される熱交換器が知られている。
【０００３】
同公報で開示される熱交換器は、仕切板の伝熱基板と当接する辺を切り欠いて熱交換流路間を連通する通路を形成し、仕切板の側壁体と当接する辺に小孔または小切り欠きからなる副通路を形成したものであり、これにより、熱交換効率及び制御応答性が良く、かつ構造が簡単で不純物が溜まりにくい利点を得ることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の熱交換器は、加工性の要求から内部に設ける流通空間を円形に形成し、この流通空間内に仕切板を設けてジグザグ流路を形成している。
【０００５】
このため、熱交換能力を大きくするには、流通空間の径を大きくする必要があり、比較的幅の狭いスペースに設置する場合には、必要な熱交換能力を確保することが困難になるなど、設置条件に対する柔軟性，汎用性及び発展性に難があるとともに、反面、必要な熱交換能力を確保するには、この熱交換能力に応じて大きさや形状が決められてしまうため、設置する部位の設計変更や設置スペースの拡大を強いられるなど、コストアップや大型化を招いてしまうという改善すべき課題も残されていた。
【０００６】
本発明は、このような従来の技術に存在する課題を解決したものであり、設置条件に対する柔軟性，汎用性及び発展性に優れるとともに、コストダウン及び小型化に寄与できる熱交換器の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び実施の形態】
本発明は、外面部２ｐ，２ｑに付設した冷却器又は加熱器と内部に流通させた流体Ｆとの熱交換を行う熱交換器１を構成するに際して、本体ブロック２の内部に、独立した複数の流通空間３ａ（３ｂ），３ｕを配列させて設けるとともに、外部より一端に位置する流通空間３ａから他端に位置する流通空間３ｕまで貫通する往路形成孔４ｉと復路形成孔４ｏをそれぞれ異なる位置に設け、他端に位置する流通空間（折返流通空間）３ｕを除く他の流通空間（共有流通空間）３ａ（３ｂ）に往復路仕切板１５を配設して往路空間３ａｉ（３ｂｉ）と復路空間３ａｏ（３ｂｏ）に仕切り、かつ往路空間３ａｉ（３ｂｉ）と復路空間３ａｏ（３ｂｏ）の内部に一又は二以上の流路形成板１６…を配設してそれぞれジグザグ流路Ｒｉ，Ｒｏを形成するとともに、折返流通空間３ｕに一又は二以上の流路形成板１７…を配設して往路形成孔４ｉから復路形成孔４ｏに至るジグザグ流路Ｒｕを形成してなることを特徴とする。
【０００８】
この場合、好適な実施の形態により、本体ブロック２は、流通空間３ａ（３ｂ），３ｕを構成する複数の開孔１１ａ，１１ｕを順次形成したインナプレート１２と、このインナプレート１２を両側から挟む一対のアウタプレート１３，１４を備えて構成できる。また、往路形成孔４ｉと復路形成孔４ｏは、流通空間３ａ（３ｂ），３ｕの配列方向に対して直角方向両側にそれぞれ設けることができる。なお、冷却器又は加熱器には電子モジュール１８…を用いることができる。
【０００９】
これにより、本発明に係る熱交換器１によれば、単独で構成される従来の熱交換器と構成上一致する流通空間を、流体Ｆの流通が反転する折返流通空間３ｕとして利用するとともに、この折返流通空間３ｕに対して一又は二以上の任意に選択した数の共有流通空間３ａ（３ｂ）…を配列させ、かつ各共有流通空間３ａ（３ｂ）…内に、往路空間３ａｉ…と復路空間３ａｏ…を設けて構成したため、例えば、設置スペースの幅が制限されている場合であっても、設置する部位の設計変更等を行うことなく、熱交換能力を高めることができる。しかも、この際における熱交換器１の製作性（量産性）及び加工性は、単独で構成される従来の熱交換器と同様に確保される。
【００１０】
【実施例】
次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
【００１１】
まず、本実施例に係る熱交換器１の構成について、図１〜図４を参照して説明する。
【００１２】
熱交換器１は、本体ブロック２を備え、この本体ブロック２は、図３に示すように、長方形に形成した一定の厚さを有するインナプレート１２と、このインナプレート１２を両側から挟む一対のアウタプレート１３，１４により構成する。インナプレート１２とアウタプレート１３，１４は、熱伝導性の良好な素材、例えば、アルミニウム等を用いて形成するとともに、必要に応じてフッ素樹脂をコーティングして耐薬品性皮膜を設けることができる。
【００１３】
また、インナプレート１２には、共有流通空間（流通空間）３ａ及び折返流通空間（流通空間）３ｂを構成する独立した二つの開孔１１ａ，１１ｕを並べて形成する。開孔１１ａ，１１ｕは円形に形成し、インナプレート１２の表裏面に貫通する。さらに、インナプレート１２には、外部より一端に位置する共有流通空間３ａから他端に位置する流通空間３ｕまで貫通する往路形成孔４ｉと復路形成孔４ｏをそれぞれ異なる位置、具体的には、図２に示すように、共有流通空間３ａと折返流通空間３ｕの配列方向に対して直角方向両側にそれぞれ設ける。この場合、往路形成孔４ｉと復路形成孔４ｏは、比較的長いドリルによる孔明け加工により容易に設けることができる。
【００１４】
一方、共有流通空間３ａの内部には、往復路仕切板１５と流路形成板１６を設ける。往復路仕切板１５と流路形成板１６は、共に、その長さは共有流通空間３ａの直径に略一致し、かつ高さはインナプレート１２の厚さに一致する。往復路仕切板１５と流路形成板１６は、中央に形成した組付用スリット同士を差し込むことにより、十字に組むことができる。往復路仕切板１５は、全体を短冊状に形成し、共有流通空間３ａの内部に組付けた際に、共有流通空間３ａを二分することにより、往路空間３ａｉと復路空間３ａｏを形成する。また、流路形成板１６は、共有流通空間３ａの内部に組付けた際に、往路空間３ａｉと復路空間３ａｏの内部にそれぞれジグザグ流路Ｒｉ，Ｒｏを形成する。このジグザグ流路Ｒｉ，Ｒｏの経路は、図２に示すように、流路形成板１６の長辺部に設けた切欠部２１ａｉ…，２１ａｏ…と往路形成孔４ｉ及び復路形成孔４ｏの位置により決定される。なお、２２…は、往復路仕切板１５及び流路形成板１６の短辺に形成した淀みを防止するための小切欠部である。
【００１５】
他方、折返流通空間３ｕの内部には、二つの流路形成板１７…を設ける。流路形成板１７…の長さは、折返流通空間３ｕの直径よりも短く、かつ高さはインナプレート１２の厚さに一致する。各流路形成板１７…は、折返流通空間３ｕの内部に組付けた際に、図２に示すように、往路形成孔４ｉ（復路形成孔４ｏ）に対して所定角度傾斜させ、かつ相互に平行に配することにより折返流通空間３ｕを三分してジグザグ流路Ｒｕを形成する。ジグザグ流路Ｒｕの経路は、図２に示すように、長辺部に設けた切欠部２３ｕ…と往路形成孔４ｉ及び復路形成孔４ｏの位置により決定される。なお、２４…は、流路形成板１７…の短辺に形成した淀みを防止するための小切欠部である。
【００１６】
よって、組立てる際は、一方のアウタプレート１３の上にインナプレート１２を重ね、さらに、共有流通空間３ａの内部に、十字に組んだ往復路仕切板１５と流路形成板１６を組付けるとともに、折返流通空間３ｕの内部に、流路形成板１７…を組付ける。この場合、往復路仕切板１５は、往路形成孔４ｉ（復路形成孔４ｏ）に対して平行に配するとともに、流路形成板１７…は、往路形成孔４ｉ（復路形成孔４ｏ）に対して所定角度傾斜させ、相互に平行に配する。なお、往復路仕切板１５と流路形成板１６，１７…は、例えば、各流通空間３ａ，３ｕの内周面に設けた凹部等に両端辺を係止させて固定できる。
【００１７】
さらに、インナプレート１２の上に他方のアウタプレート１４を重ね、このアウタプレート１４からアウタプレート１３まで貫通する不図示のボルト・ナットにより締め付ければ、本体ブロック２を得ることができる。なお、図１中、２５…は、共有流通空間３ａと折返流通空間３ｕの周りに設けた複数のボルト貫通孔を示す。そして、本体ブロック２の外部に開口する往路形成孔４ｉに、パイプ状の流入口（流入管）２６を圧入して固定するとともに、外部に開口する復路形成孔４ｏに、パイプ状の流出口（流出管）２７を圧入して固定すれば、熱交換器１の組立は終了する。
【００１８】
また、図５に示すように、本体ブロック２の上下面となる外面部２ｐ，２ｑに、ペルチェ素子を用いた電子モジュール１８…（冷却部又は加熱部）の冷却面１８ｃ…をそれぞれ不図示の取付ねじ等により取付けるとともに、冷却面１８ｃ…に対して反対側の放熱面１８ｈ…に、それぞれ水冷式の冷却器３１，３２を取付ければ、冷却装置Ｍ（図５）を得ることができる。
【００１９】
次に、本実施例に係る熱交換器１の使用方法について、各図を参照して説明する。
【００２０】
本実施例に係る熱交換器１（冷却装置Ｍ）は、例えば、半導体製造装置におけるエッチャーの加工部分の冷却を行う冷却溶液（流体）Ｆの冷却装置などとして用いることができ、流入口２６に、戻りの冷却溶液Ｆを流入させれば、冷却溶液Ｆは、最初に、往路空間３ａｉに流入し、図２に示すジグザグ流路Ｒｉを流れた後、往路形成孔４ｉを経て折返流通空間３ｕに流入する。そして、折返流通空間３ｕでは、ジグザグ流路Ｒｕを流れた後、復路形成孔４ｏを経て復路空間３ａｏに流入する。さらに、復路空間３ａｏでは、ジグザグ流路Ｒｏを流れた後、流出口２６から流出する。この際、アウタプレート１３，１４は、電子モジュール１８…の冷却面１８ｃ…により冷却されているため、戻りの冷却溶液Ｆに対する冷却（熱交換）が効率的に行われる。
【００２１】
このように、本実施例に係る熱交換器１によれば、単独で構成される従来の熱交換器と構成上一致する流通空間を、流体Ｆの流通が反転する折返流通空間３ｕとして利用するとともに、この折返流通空間３ｕに対して共有流通空間３ａを並べて設け、かつ共有流通空間３ａ内に、往路空間３ａｉと復路空間３ａｏを設けて構成したため、例えば、設置スペースの幅が制限されている場合であっても、設置する部位の設計変更等を行うことなく、熱交換能力を高めることができる。しかも、この際における熱交換器１の製作性（量産性）及び加工性は、単独で構成される従来の熱交換器と同様に確保される。また、熱交換効率及び制御応答性が良く、かつ構造が簡単で不純物が溜まりにくいという基本的な作用効果も享受できる。
【００２２】
以上、実施例について詳細に説明したが、本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、細部の構成，形状，数量，素材等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変更，追加，削除することができる。
【００２３】
特に、実施例は、一つの共有流通空間３ａを設けた場合を示したが、二以上の任意の数量により実施できる。図６は、二つの共有流通空間３ａ，３ｂを設けた変更実施例を示す。複数の共有流通空間３ａ…を設ける場合は、数量に応じて各共有流通空間３ａ…を、図６に示すように順次並べればよく、各共有流通空間３ａ…は図１〜図３に示した共有流通空間３ａと同様に構成できる。また、変更実施例は、各共有流通空間３ａ，３ｂにそれぞれ三つの流路形成板１６…を設けるとともに、折返流通空間３ｕに三つの流路形成板１７…を設け、かつ流路形成板１７…の角度を図２に示した実施例とは異なる角度で実施する場合を例示した。このように、各流路形成板１６…，１７…の数量及び角度等は任意に実施できる。図６中、３ｂｉは往路空間，３ｂｏは復路空間を示す。なお、図６中、図１及び図２と同一部分には同一符号を付し、その構成を明確にした。
【００２４】
さらに、本体ブロック２は、インナプレート１２と、このインナプレート１２を両側から挟む一対のアウタプレート１３，１４により構成した場合を示したが、インナプレート１２とアウタプレート１３を一体形成、即ち、一定の厚さを有するプレート部材の上面に、各流通空間３ａ…に対応する有底の穴を刳り貫いて形成してもよい。
【００２５】
【発明の効果】
このように、本発明に係る熱交換器は、本体ブロックの内部に、独立した複数の流通空間を配列させて設けるとともに、外部より一端に位置する流通空間から他端に位置する流通空間まで貫通する往路形成孔と復路形成孔をそれぞれ異なる位置に設け、他端に位置する折返流通空間を除く他の共有流通空間に往復路仕切板を配設して往路空間と復路空間に仕切り、かつ往路空間と復路空間の内部に一又は二以上の流路形成板を配設してそれぞれジグザグ流路を形成するとともに、折返流通空間に一又は二以上の流路形成板を配設して往路形成孔から復路形成孔に至るジグザグ流路を形成してなるため、次のような顕著な効果を奏する。
【００２６】
（１）  比較的幅の狭いスペースに設置する場合であっても、必要な熱交換能力を確保することが容易となり、設置条件に対する柔軟性，汎用性及び発展性に優れる。
【００２７】
（２）  設置する部位の設計変更や設置スペースの拡大を強いられることなく熱交換能力を高めることができるため、コストダウン及び小型コンパクト化に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施例に係る熱交換器の要部を示す斜視図、
【図２】同熱交換器におけるインナプレートを明示する一部破断平面図、
【図３】同熱交換器における内部構造を一部省略した断面側面図、
【図４】同熱交換器における図２中Ａ−Ａ線断面図、
【図５】同熱交換器を用いた冷却装置の側面図、
【図６】本発明の変更実施例に係る熱交換器の模式的平面図、
【符号の説明】
１      熱交換器
２ｐ    外面部
２ｑ    外面部
３ａ    流通空間（共有流通空間）
３ｂ    流通空間（共有流通空間）
３ｕ    流通空間（折返流通空間）
３ａｉ  往路空間
３ａｏ  復路空間
３ｂｉ  往路空間
３ｂｏ  復路空間
４ｉ    往路形成孔
４ｏ    復路形成孔
１１ａ  開孔
１１ｕ  開孔
１２    インナプレート
１３    アウタプレート
１４    アウタプレート
１５    往復路仕切板
１６…  流路形成板
１７…  流路形成板
１８…  電子モジュール
Ｆ      流体（冷却溶液）
Ｒｉ    ジグザグ流路
Ｒｏ    ジグザグ流路
Ｒｕ    ジグザグ流路
【図１】
0003634241.tif 000002
【図２】
0003634241.tif 000003
【図３】
0003634241.tif 000004
【図４】
0003634241.tif 000005
【図５】
0003634241.tif 000006
【図６】
0003634241.tif 000007