(57)【要約】【課題】設計の自由度を損なうことなく、熱交換性能を格段と向上させ得る熱交換器を提供する。【解決手段】複数の熱交換媒体用の流路１５を設けたプレート１３ａ〜１３ｈが順次積層されてなるコア１１を有する熱交換器１０において、各流路１５がプレート１３ａ〜１３ｈに対しフォトエッチング加工を複数回施して形成されるようにした。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の熱交換媒体用の流路（１５、３１、３２、４１、４２）を設けたプレート（１３ａ〜１３ｈ、３０、４０）が順次積層されてなるコア（１１）を有する熱交換器（１０）において、
各上記流路（１５、３１、３２、４１、４２）が、上記プレート（１３ａ〜１３ｈ、３０、４０）に対しフォトエッチング加工を複数回施して形成される
ことを特徴とする熱交換器（１０）。
【請求項２】
各上記流路（１５、３１、３２、４１、４２）が、各々所望する部分毎に上記フォトエッチング加工を施す回数を増減して形成される
ことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器（１０）。
【請求項３】
上記フォトエッチング加工を上記プレート（３０）の一面側および他面側に施して、上記複数の熱交換媒体用の流路（３１、３２）を上記プレート（３０）の両面に、それぞれ平行する位置関係で形成し、
上記プレート（３０）の一面側の流路（３１）と、当該一面側の流路（３１）に隣り合う他面側の流路（３２）とが部分的に貫通してなる
ことを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器（１０）。
【請求項４】
上記フォトエッチング加工を上記プレート（４０）の一面側および他面側に施して、上記複数の熱交換媒体用の流路（４１、４２）を上記プレート（４０）の両面に、それぞれ直交する位置関係で形成し、
これら各流路（４１、４２）の交差しない部分が交差する部分に比べて、上記フォトエッチング加工を施す回数を増して形成される
ことを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器（１０）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は熱交換器に関し、特に熱交換媒体用の流路が設けられたプレートが積層されてなるコアを具備した熱交換器に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、熱交換器は例えば図８に示すように、熱交換媒体である冷媒等を流通するための流路３が設けられたプレート２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｆ、２ｇ、２ｈを順次積層し、最上段に流路３が形成されることのないプレート４を積層してコア１を形成し、このコア１の端部に図外のタンクを取り付けるなどして形成されている。
【０００３】
そして、これらプレート２ａ〜２ｈに設けられる流路３は、例えば非特許文献１に記載されているようなフォトエッチング加工を各プレート２ａ〜２ｈに対して施すことにより形成されている。
【０００４】
【非特許文献１】
最新表面処理技術総覧    初版  昭和６２年１２月２１日
第１０８９頁〜第１０９５頁
編集    最新表面処理技術総覧編集委員会
発行人  平野  英樹
株式会社  産業技術サービスセンター
印刷    株式会社  美巧社
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる非特許文献１の技術では、前記フォトエッチング加工を施したプレート２ａ〜２ｈの母材が、当該流路３の深さ方向とともに幅方向にもエッチングされる、所謂サイドエッチング現象が生ずることから、隣り合う流路３、３間のピッチを小さくしつつ、これら各流路３の冷媒流れ方向に対して直交する方向における断面のアスペクト比を大きくする、すなわちプレート２ａ〜２ｈの厚みに対して有効な深さでなる流路３を形成することが困難であった。
【０００６】
つまり、このアスペクト比を大きくするためには、各流路３、３間のピッチを小さくすることが難しいため、１つのプレート２ａ〜２ｈに設けることの可能な流路３の数に限界が生じ、当該１つのプレート２ａ〜２ｈにおける熱交換面積を拡大することが困難であった。
【０００７】
このことから、熱交換器における熱伝達率や熱交換効率等の熱交換性能を向上するのが困難となるばかりか、熱交換器における設計の自由度が損なわれる問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は上述した問題点に鑑みてなされたもので、設計の自由度を損なうことなく、熱交換性能を格段と向上させ得る熱交換器を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１にあっては、複数の熱交換媒体用の流路を設けたプレートが順次積層されてなるコアを有する熱交換器において、各流路がプレートに対しフォトエッチング加工を複数回施して形成されるようにした。
【００１０】
請求項２にあっては、各流路が、各々所望する部分毎にフォトエッチング加工を施す回数を増減して形成されるようにした。
【００１１】
請求項３にあっては、フォトエッチング加工をプレートの一面側および他面側に施して、複数の熱交換媒体用の流路をプレートの両面に、それぞれ平行する位置関係で形成し、プレートの一面側の流路と、当該一面側の流路に隣り合う他面側の流路とが部分的に貫通してなるようにした。
【００１２】
請求項４にあっては、フォトエッチング加工をプレートの一面側および他面側に施して、複数の熱交換媒体用の流路をプレートの両面に、それぞれ直交する位置関係で形成し、これら各流路の交差しない部分が交差する部分に比べて、フォトエッチング加工を施す回数を増して形成されるようにした。
【００１３】
【発明の効果】
請求項１によれば、複数の熱交換媒体用の流路が、コアを構成するプレートに対しフォトエッチング加工を複数回施して形成されるようにしたことにより、隣り合う流路間のピッチを縮小しても、フォトエッチング加工を複数回施すことによって、各流路をプレートに対し深く形成することができるため、当該１つのプレートを有効活用できるとともに、このプレートにおける熱交換面積を拡大することができ、かくして設計の自由度を損なうことなく、熱伝達率や熱交換効率等の熱交換性能を格段と向上させ得る熱交換器を提供することができる。
【００１４】
請求項２によれば、各流路が、各々所望する部分毎にフォトエッチング加工を施す回数を増減して形成されるようにしたことにより、１つの流路内に熱交換媒体の流れ方向の段差を設けることで、熱交換面積を更に拡大することができ、熱交換性能の更なる向上を図ることができる。
【００１５】
請求項３によれば、フォトエッチング加工をプレートの一面側および他面側に施して、複数の熱交換媒体用の流路をプレートの両面に、それぞれ平行する位置関係で形成することで、このような流路を設けたプレートをチャンネルとして機能させる以外にフィンとして機能させることができ、設計の自由度を増して１つのプレートを有効に活用することができる。しかも、これらプレートの一面側の流路と、当該一面側の流路に隣り合う他面側の流路とが部分的に貫通してなるようにしたことにより、流路における熱交換媒体の流れを攪拌させることで伝熱効率の向上を図ることができる。
【００１６】
請求項４によれば、フォトエッチング加工をプレートの一面側および他面側に施して、複数の熱交換媒体用の流路をプレートの両面に、それぞれ直交する位置関係で形成することによって、１つのプレートに２つのチャンネル分を一体に形成して部品点数を削減することができる分、コアをコンパクト化でき、または従来と同サイズにすることで高性能化を図ることができる。しかも、これら各流路の交差しない部分が交差する部分に比べて、フォトエッチング加工を施す回数を増して形成されるようにしたことにより、１つの流路内に段差を設けて熱交換面積を拡大することができるとともに、設計の自由度を増して１つのプレートを有効に活用することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面に基づき詳述する。
【００１８】
図１〜図３は、本発明を適用した熱交換器の一実施形態を示し、図１は本実施形態による熱交換器の概略構成を示す斜視図、図２および図３は図１の熱交換器におけるコアの流路を形成する手順を示す断面図である。
【００１９】
図１において１０は、本実施形態による積層型の熱交換器を示し、コア１１の端部（この場合、紙面における左右方向の両端部）に一対のステンレス鋼やアルミニウム材等でなるタンク１２ａ、１２ｂを取付けて構成されている。因みに、本図においては、コア１１の構成を見やすくするための便宜上、タンク１２ｂを仮想線で示している。
【００２０】
このコア１１は、複数（この場合、８枚）のステンレス鋼やアルミニウム材等でなるプレート１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１３ｈに、各々熱交換媒体である冷媒等を流通するための流路１５がフォトエッチング加工を複数回施すことによって、第１および第２の段部１５ａ、１５ｂを有して設けられており、これらプレート１３ａ〜１３ｈが、順次流路１５が直交する位置関係となるように、交互に積層されて構成されている。
【００２１】
具体的に、この流路１５は図２および図３に示す以下の手順によって形成されている。なお、ここではプレート１３ａ〜１３ｈを便宜上、単にプレート１３と称し説明する。
【００２２】
すなわち、まず図２（ａ）に示すプレート１３の表面に、図２（ｂ）に示すようにフォトレジストを塗布・乾燥し、第１のフォトレジスト層１４を形成する。次に、この第１のフォトレジスト層１４に目的図形（プレート１３の流路１５（図１参照）を形成する部分に対応した図形）を撮影した写真フィルムや乾板等を密着させて水銀灯等を用いて露光し、水または溶剤で現像することによって、当該第１のフォトレジスト層１４を図２（ｃ）に示すような、流路１５（図１参照）を形成するためのパターン１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅに成形する。
【００２３】
次いで、この状態のプレート１３を加熱処理してレジスト性を高めた後、当該プレート１３のパターン１４ａ〜１４ｅで覆われていない露出した表面に対し、酸・アルカリ・塩化第二鉄液等を用いて化学エッチング処理または電解エッチング処理を施すことにより、図２（ｄ）に示すような第１の段部１５ａを形成する。
【００２４】
次に、この第１の段部１５ａ部分に再度フォトレジストを塗布・乾燥（第１のフォトレジスト層１４の各パターン１４ａ〜１４ｅを除去した後でも構わない）し、図３（ｅ）に示すように、第２のフォトレジスト層１４ｆを形成する。
【００２５】
続いて、上述した手順と同様にして、この第２のフォトレジスト層１４ｆにパターンを成形し、図３（ｆ）に示すように第１の段部１５ａの露出部１６を形成する。次いで、この状態のプレート１３を加熱処理してレジスト性を高めた後、当該プレート１３における第１の段部１５ａの露出部１６に対して、上述と同様の化学エッチング処理または電解エッチング処理を施すことにより、図３（ｇ）に示すような第２の段部１５ｂを形成する。
【００２６】
そして、この後、第１のフォトレジスト層１４の各パターン１４ａ〜１４ｅおよび第２のフォトレジスト層１４ｆを熱アルカリ水溶液や有機溶剤等を用いて除去することにより、図３（ｈ）に示すような第１および第２の段部１５ａ、１５ｂでなる流路１５をプレート１３に対し形成する。
【００２７】
なお、上述した手順において、化学または電解エッチング処理を複数回（この場合、２回）施す以外は、一般的な、すなわち前記非特許文献１に記載のフォトエッチング加工と同様の処理を行うため、前記非特許文献１から一部流用してプレート１３に対するフォトエッチング加工について説明したが、本発明はこれに限ることはない。
【００２８】
このように、プレート１３ａ〜１３ｈに対し、フォトエッチング加工を複数回施すことにより、隣り合う流路１５、１５間のピッチを縮小しても、各流路１５をプレート１３に対し深く形成することができるため、当該１つのプレート１３を有効活用できるとともに、このプレート１３における熱交換面積を拡大することができ、かくして設計の自由度を損なうことなく、熱伝達率や熱交換効率等の熱交換性能を格段と向上させることができる。
【００２９】
なお、本発明の熱交換器１０を上述した実施形態を例に取って説明したが、本発明はこれに限ることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種実施形態を採用することができる。
【００３０】
例えば、各プレート１３ａ〜１３ｈの各流路１５を、各々所望する部分毎にフォトエッチング加工を施す回数を増減して形成することにより、１つの流路１５内に冷媒流れ方向の段差を設けることで、熱交換面積を更に拡大することができ、熱交換性能の更なる向上を図り得る利点を得ることができる。
【００３１】
また、図４に示すように、フォトエッチング加工をプレート３０の一面側および他面側に施して、プレートの両面に第１および第２の段部３０ａおよび３０ｂ、３０ｃおよび３０ｄを有する複数の流路３１、３２を、それぞれ平行する位置関係で形成するようにしてもよい。
【００３２】
このような流路３１、３２を設けたプレート３０を、例えば図５に示すように、仕切板３４を介在させて順次積層することによって積層型の熱交換器を形成した場合、各プレート３０をチャンネルとして機能させる以外にフィンとして機能させることができ、設計の自由度を増して１つのプレート３０を有効に活用することができる利点を得ることができる。
【００３３】
その上、これらプレート３０の一面側の流路３１と、当該一面側の流路３１に隣り合う他面側の流路３２とが、貫通部３３によって部分的に貫通してなるようにすることにより、流路３１、３２における熱交換媒体（例えば、冷媒）の流れを攪拌させることができるため、伝熱効率のより一層の向上を図ることができる。
【００３４】
さらに、図６に示すように、フォトエッチング加工をプレート４０の一面側および他面側に施して、プレート４０の両面に第１および第２の段部４０ａおよび４０ｂ、４０ｃおよび４０ｄを有する複数の流路４１、４２をそれぞれ直交する位置関係で形成するようにしてもよい。
【００３５】
このような流路４１、４２を設けたプレート４０を、例えば図７に示すように、仕切板４３を介在させて順次積層することによって積層型の熱交換器を形成した場合、１つのプレート４０に２つ分のチャンネルを一体に形成して部品点数を削減することができる分、コアをコンパクト化できるとともに、コアを従来と同サイズにした場合には、１つのプレート４０で２つ分のチャンネルを有することから高性能化を図ることができる利点を得ることができる。
【００３６】
しかも、これら各流路４１、４２の交差しない部分が交差する部分に比べて、フォトエッチング加工を施す回数を増して形成されるようにすれば、１つの流路４１、４２内に熱交換媒体（例えば、冷媒）の流れ方向の段差を設けて熱交換面積を拡大することができるとともに、設計の自由度を増して１つのプレート４０を有効に活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる熱交換器の一実施形態における概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１の熱交換器におけるコアの流路を形成する手順を示す断面図である。
【図３】図１の熱交換器におけるコアの流路を形成する手順を示す断面図である。
【図４】本発明にかかる熱交換器の他の実施形態におけるコアの流路を示す断面図である。
【図５】図４におけるプレートを用いた熱交換器の概略構成を示す斜視図である。
【図６】本発明にかかる熱交換器の他の実施形態におけるコアの流路を示す断面図である。
【図７】図６におけるプレートを用いた熱交換器の概略構成を示す斜視図である。
【図８】従来の熱交換器におけるコアの概略構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０・・・熱交換器
１１・・・コア
１３ａ〜１３ｈ、３０、４０・・・プレート
１４・・・第１のフォトレジスト層
１４ａ〜１４ｅ・・・パターン
１４ｆ・・・第２のフォトレジスト層
１５、３１、３２、４１、４２・・・冷媒流路（流路）
１５ａ、３０ａ、３０ｃ、４０ａ、４０ｃ・・・第１の段部
１５ｂ、３０ｂ、３０ｄ、４０ｂ、４０ｄ・・・第２の段部
１６・・・露出部
３３・・・貫通部
【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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