(57)【要約】  【課題】非常に優れた熱交換性能を保持しながら、非常に製造が容易で、安価で、かつ信頼性の高い熱交換器を提供する。  【解決手段】凹み２０加工工程と、凹み２０加工工程に続いて凹み２０相互間の平面上に略平行となるスリット３０を形成するスリット３０加工工程とにより加工された基板１０をスリット３０が重合するように複数枚積層して凹み２０が管内流路７０を構成し、スリット３０が管外流路を構成する熱交換器コアを成形し、熱交換器コアの両外側にヘッダーを取り付ける工程からなる熱交換器の製造方法であり、凹み２０とスリット３０を設けた基板から構成することができ、容易に製作することができる。また最初に凹み２０加工を行うことにより、平板状の基板１０への加工であるため、凹み２０加工の精度が向上する。よって、安価にかつ信頼性の高い熱交換器を製造することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面上の基板に所定の間隔をおいて凹みを形成する凹み加工工程と、前記基板の前記凹み加工工程に続いて前記凹み相互間の平面上に前記凹みと略平行となるスリットを形成するスリット加工工程と、前記基板を前記スリットが重合するように複数枚積層して前記凹みが管内流路を構成し、前記スリットが管外流路を構成する熱交換器コアを成形する工程と、前記熱交換器コアの管内流路の両外側にヘッダーを取り付ける工程と、からなる熱交換器の製造方法。
【請求項２】
平面上の基板に所定の間隔をおいて凹みを形成する凹み加工工程と、前記基板の前記凹み加工工程とほぼ同時に前記凹み相互間の平面上に前記凹みと略平行となるスリットを形成するスリット加工工程と、前記基板を前記スリットが重合するように複数枚積層して前記凹みが管内流路を構成し、前記スリットが管外流路を構成する熱交換器コアを成形する工程と、前記熱交換器コアの管内流路の両外側にヘッダーを取り付ける工程と、からなる熱交換器の製造方法。
【請求項３】
前記凹みは、型形状を転写して加工される請求項１または２に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項４】
前記基板もしくは前記型の少なくともいずれか一方を加熱することを特徴とした請求項３に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項５】
前記スリットが、プレスにより加工される請求項１または４に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項６】
前記スリットは、ローラーカッターにより加工される請求項１または４に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項７】
前記基板の材料は、樹脂材料である請求項１から６のいずれか一項に記載の熱交換器の製造方法で製造された熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は冷却システム、放熱システムや加熱システム等用の熱交換器に関するもので、特にコンパクト性を要求されるシステムで使用される熱交換器及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の熱交換器としては、管とフィンとから構成されたものが一般的であるが、近年はそのコンパクト化を図るために、管径及び管ピッチを小さくし、管を高密度化する傾向にある。その極端な形態としては、管外径が０．５ｍｍ程度の非常に細い管のみから熱交換部が構成されたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図８は、特許文献１に記載された従来の熱交換器の正面図である。図９は、図８のＡ−Ａ線断面図である。
【０００４】
従来の熱交換器は、所定間隔を置いて対向配置される入口ヘッダー１と出口ヘッダー２と、入口ヘッダー１と出口ヘッダー２の間に断面円環の複数の管３が配置され、管３の外部を外部流体が流通される熱交換コア４が構成されている。管３内を流通する内部流体としては主に水や不凍液が用いられ、外部流体としては空気が主流であり、それぞれが流通し、熱交換を行う。
【０００５】
そして、管３を碁盤目状に配置するとともに、管３の外径を０．２ｍｍ以上０．８ｍｍ以下とし、隣接する管３のピッチを管外径で除した値を０．５以上３．５以下とすることで、使用動力に対する熱交換量を大幅に向上できるとしている。
【特許文献１】特開２００１−１１６４８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の熱交換器を構成する具体的な要素や製造方法については示されていないが、一般的には、多数の細い管３と、特定の面に多数の細かい円孔を予め空けた入口ヘッダー１と出口ヘッダー２を用意し、入口ヘッダー１及び出口ヘッダー２の円孔に管３の両端を挿入し、溶接等によって管３の挿入部を入口ヘッダー１及び出口ヘッダー２に接着する方法が考えられる。
【０００７】
しかしながら、長くて細い管３は非常に高価であるばかりでなく、入口ヘッダー１や出口ヘッダー２に管３の挿入用の微細な円孔を所定の微細なピッチで設けることと、非常に多くの管３を入口ヘッダー１や出口ヘッダー２に挿入し接着する工程が非常に困難であり、熱交換性能が高くても、非常に高価でかつ洩れに対する信頼性が低いものになるという課題を有していた。
【０００８】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、非常に優れた熱交換性能を保持しながら、非常に容易に製造ができる熱交換器の製造方法を提供することにより、安価で、かつ信頼性の高い熱交換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記従来の課題を解決するために、本発明の熱交換器の製造方法は、平面上の基板に所定の間隔をおいて凹みを形成する凹み加工工程と、前記基板の前記凹み加工工程に続いて前記凹み相互間の平面上に前記凹みと略平行となるスリットを形成するスリット加工工程と、前記基板を前記スリットが重合するように複数枚積層して前記凹みが管内流路を構成し、前記スリットが管外流路を構成する熱交換器コアを成形する工程と、前記熱交換器コアの両外側にヘッダーを取り付ける工程と、からなるものである。
【００１０】
これにより、管のみによって構成された熱交換器コアを凹みとスリットを設けた基板から構成することができ、容易に製作することができる。また、スリット加工を先に行うと細管の外形を形成してから凹み加工を行うこととなり、細管の曲がりや歪みによって凹み加工の精度が低下するが、先に凹み加工を行うことにより、平板状の基板への加工であるため、凹み加工の精度が向上する。よって、安価にかつ信頼性の高い熱交換器を製造することができる。
【００１１】
また、本発明の熱交換器の製造方法は、平面上の基板に所定の間隔をおいて凹みを形成する凹み加工工程と、前記基板の前記凹み加工工程とほぼ同時に前記凹み相互間の平面上に前記凹みと略平行となるスリットを形成するスリット加工工程と、前記基板を前記スリットが重合するように複数枚積層して前記凹みが管内流路を構成し、前記スリットが管外流路を構成する熱交換器コアを成形する工程と、前記熱交換器コアの両外側にヘッダーを取り付ける工程と、からなるものである。
【００１２】
これにより、管のみによって構成された熱交換器コアを凹みとスリットを設けた基板から構成することができ、容易に製作することができる。また、凹み加工とほぼ同時にスリット加工を行うことにより、細管の曲がりや歪みによる凹み加工の加工精度の低下を防ぐことができ、安価にかつ信頼性の高い熱交換器を製造することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の熱交換器は、製造が容易なため、安価に熱交換器を提供することができる。
【００１４】
また、本発明の熱交換器の製造方法は、安価にかつ信頼性の高い熱交換器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
請求項１に記載の発明は、平面上の基板に所定の間隔をおいて凹みを形成する凹み加工工程と、前記基板の前記凹み加工工程に続いて前記凹み相互間の平面上に前記凹みと略平行となるスリットを形成するスリット加工工程と、前記基板を前記スリットが重合するように複数枚積層して前記凹みが管内流路を構成し、前記スリットが管外流路を構成する熱交換器コアを成形する工程と、前記熱交換器コアの両外側にヘッダーを取り付ける工程と、からなるものであり、管のみによって構成された熱交換器コアを凹みとスリットを設けた基板から構成することができ、容易に製作することができる。また、スリット加工を先に行うと細管の外形を形成してから凹み加工を行うこととなり、細管の曲がりや歪みによって凹み加工の精度が低下するが、先に凹み加工を行うことにより、平板状の基板への加工であるため、凹み加工の精度が向上する。よって、安価にかつ信頼性の高い熱交換器を製造することができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、平面上の基板に所定の間隔をおいて凹みを形成する凹み加工工程と、前記基板の前記凹み加工工程とほぼ同時に前記凹み相互間の平面上に前記凹みと略平行となるスリットを形成するスリット加工工程と、前記基板を前記スリットが重合するように複数枚積層して前記凹みが管内流路を構成し、前記スリットが管外流路を構成する熱交換器コアを成形する工程と、前記熱交換器コアの両外側にヘッダーを取り付ける工程と、からなるものであり、管のみによって構成された熱交換コアを凹みとスリットを設けた基板から構成することができ、容易に製作することができる。また、凹み加工とほぼ同時にスリット加工を行うことにより、細管の曲がりや歪みによる凹み加工の加工精度の低下を防ぐことができ、安価にかつ信頼性の高い熱交換器を製造することができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明の前記凹みは、型形状を転写して加工されるものであり、凹みの形状を精度よく加工することができ、信頼性の高い熱交換器を製造することができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明の前記基板もしくは前記型の少なくともいずれか一方を加熱したものであり、型形状が転写しやすくなり、加工精度が向上するとともに加工工数を低減でき安価に熱交換器を製造することができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項１または４に記載の発明の前記スリットが、プレスにより加工されるものであり、スリット形状を精度よく加工することができ、安価にかつ信頼性の高い熱交換器を製造することができる。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、請求項１または４に記載の発明の前記スリットは、ローラーカッターにより加工されるものであり、スリット形状を連続的に加工することができ、加工工数が低減でき、安価に熱交換器を製造することができる。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載の発明の前記基板の材料は、樹脂材料であり、凹み加工やスリット加工が行いやすく、加工工数が低減できるとともに、材料費も安く、安価に熱交換器を提供することができる。
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明するが、従来例または先に説明した実施の形態と同一構成については同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における熱交換器の基板の製造工程の斜視図である。図２は、同実施の形態における熱交換器の熱交換器コアの斜視図である。図３は、同実施の形態における熱交換器の斜視図である。
【００２４】
基板１０には、所定の間隔をおいて凹み２０と、凹み２０相互間の平面上に凹み２０と略平行となるようにスリット３０と、が加工されている。
【００２５】
本実施の形態では、基板１０はＡＢＳ、ＰＣ、ＰＰ等の樹脂材料でシート状に成型されている。
【００２６】
まず初めに、凹み２０形状を転写する型４０を基板１０に押しつけ、凹み２０形状を転写する（工程（１）、工程（２）、工程（３））。
【００２７】
この際、基板１０を軟化点近傍まで加熱することにより、形状転写がしやすくなる。
【００２８】
次に、ローラーカッター５０により、スリット３０を加工する（工程（４）、工程（５）、工程（６））。ローラーカッター５０では連続的に加工ができるため、加工工数が低減できる。
【００２９】
尚、スリット３０は、基板１０の上面と下面が貫通している。
【００３０】
また、ローラーカッター５０は、スリット３０と同形状の歯３２がローラー３５周上に加工されており、基板１０上をローラー３５が回転することによりスリット３０を形成する。尚、ローラー３５周上には歯３２を加工していない個所３７を設けることにより、管を分断せずに基板１０を製作できる。
【００３１】
尚、本実施の形態ではローラー３５周上に歯３２を１つも受けたが、ローラー３５の直径を大きくし、歯３２を加工していない個所３７をはさんで歯３２を複数設けてもよい。
【００３２】
尚、基板１０を軟化点近傍まで加熱したが、型４０を軟化点近傍まで加熱してもよい。
【００３３】
尚、本実施の形態では、スリット３０は、ローラーカッター５０により加工したが、プレスにより加工した場合、スリット形状を精度よく加工することができ、安価にかつ信頼性の高い熱交換器を製造することができる。
【００３４】
このように加工された基板１０を積層し、相互間を接合して熱交換器コア１１が製作される。
【００３５】
接合方法としては、接着剤、熱圧着、熱溶着、超音波接合及び拡散接合等が考えられるが、凹み２０を目詰まりさせなければよい。この際、積層方向端には凹み２０を設けていない基板６０を積層し、端部の管内流路７０をシールしている。
【００３６】
本実施の形態ではこのように端部の管内流路７０をシールしたが、これに限定されるものではない。
【００３７】
次に、図３に示すように、管内流路７０の両端部にヘッダー８０を取り付けて熱交換器が完成することとなる。
【００３８】
尚、基板の材料は、樹脂材料であり、凹み加工やスリット加工が行いやすく、加工工数が低減できるとともに、材料費も安く、安価に熱交換器を提供することができる。
【００３９】
以上のように製造された熱交換器は、凹み２０が管内流路７０となり、水や不凍液等の冷媒が流動し、スリット３０が管外流路９０となって空気等が流動し、冷媒と熱交換する。
【００４０】
この際、管内流路７０となる凹み２０を型４０の形状を転写して加工するため、管を微細な形状に加工でき熱交換器の高性能化が図れる。
【００４１】
以上、述べてきたように、スリット加工を先に行うと細管の外形を形成してから凹み加工を行うこととなり、細管の曲がりや歪みによって凹み加工の精度が低下するが、本実施の形態では、先に凹み２０の加工を行うことにより、平板状の基板１０に加工するため、凹み２０加工の精度が向上する。
【００４２】
また、加熱して型４０の形状を転写することによって凹み２０の加工を行うため、微細な形状でも高精度に加工できる。よって、容易にかつ信頼性の高い熱交換器を製造することができる。
【００４３】
また、ローラーカッター５０によりスリット３０を加工することにより、スリット３０形状の加工工数を低減することができる。
【００４４】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における熱交換器の基板の製造工程の斜視図である。図５は、同実施の形態における熱交換器の基板の製造工程の正面図である。図６は、同実施の形態の熱交換器における熱交換器コアの斜視図であり、図７は、同実施の形態における熱交換器の斜視図である。
【００４５】
基板１１０には実施の形態１と同様に、凹み１２０とスリット１３０が加工されている。
【００４６】
本実施の形態では、基板１１０はＡＢＳ、ＰＣ、ＰＰ等の樹脂材料でシート状に成型されている。
【００４７】
型１４０は、凹み１２０を成形する突起形状１４１と、スリット１３０を成形する突起形状１４２と、が設けられており、型１４０を基板１１０に押しつけ凹み１２０形状を転写するとともに、スリット１３０を加工することができる（工程（７）、工程（８）、工程（９））。
【００４８】
尚、スリット１３０は、基板１１０の上面と下面が貫通している。
【００４９】
次に、基板１１０を積層し相互間を接合して、熱交換器コア１１１が製作される。
【００５０】
接合方法としては、接着剤、熱圧着、熱溶着、超音波接合及び拡散接合等が考えられるが、凹み１２０を目詰まりさせなければよい。
【００５１】
この際、積層方向端の基板１１０ａは、一つ手前の基板１１０ｂの凹み１２０と突き合わせる方向に積層接合することによって、管内流路１７０をシールしている。
【００５２】
本実施の形態では、このように端部の管内流路１７０をシールしたが、これに限定されるものではない。
【００５３】
次に、図６に示すように、管内流路１７０の両端部にヘッダー１８０を取り付けて熱交換器が完成することとなる。
【００５４】
以上のように製造された熱交換器は、凹み１２０が管内流路１７０となり、水や不凍液等の冷媒が流動し、スリット１３０が管外流路１９０となって空気等が流動し、冷媒と熱交換する。この際、管内流路１７０となる凹み１２０を型１４０の形状を転写して加工し、同時にスリット１３０を加工するため、管を微細な形状に加工でき熱交換器の高性能化が図れる。また、凹み１２０とスリット１３０の加工工数が低減できるため、安価に熱交換器を製作することができる。
【００５５】
以上、述べてきたように、本実施の形態では、凹み１２０を加工すると同時にスリット１３０の加工を行うことにより、凹み１２０とスリット１３０ともに加工の精度が向上するとともに、加工工数を低減することができ、さらに安価に熱交換器を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
以上のように、本発明にかかる熱交換器は、非常に優れた熱交換性能を維持しながら、安価に実現でき、冷凍冷蔵機器や空調機器用の熱交換器や、廃熱回収機器等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の形態１における熱交換器の基板の製造工程の斜視図
【図２】同実施の形態における熱交換器の熱交換器コアの斜視図
【図３】同実施の形態における熱交換器の斜視図
【図４】本発明の実施の形態２における熱交換器の基板の製造工程の斜視図
【図５】同実施の形態における熱交換器の基板の製造工程の正面図
【図６】同実施の形態における熱交換器の熱交換器コアの斜視図
【図７】同実施の形態における熱交換器の斜視図
【図８】従来の熱交換器の正面図
【図９】図８のＡ−Ａ線断面図
【符号の説明】
【００５８】
１０、６０、１１０、１１０ａ、１１０ｂ  基板
１１、１１１  熱交換器コア
２０、１２０  凹み
３０、１３０  スリット
４０、１４０  型
５０  ローラーカッター
７０、１７０  管内流路
８０、１８０  ヘッダー
９０、１９０  管外流路
【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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