特許 6310306 熱交換器および熱交換器の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6310306

(24)【登録日】2018年3月23日

(45)【発行日】2018年4月11日

(54)【発明の名称】熱交換器および熱交換器の製造方法

(51)【国際特許分類】

   F28F 3/08 20060101AFI20180402BHJP

   F28F 21/06 20060101ALI20180402BHJP

   F28F 21/08 20060101ALI20180402BHJP

   F28D 9/02 20060101ALI20180402BHJP

   F28D 15/02 20060101ALI20180402BHJP

   F28D 20/02 20060101ALI20180402BHJP

   F28F 3/04 20060101ALI20180402BHJP

【ＦＩ】

   F28F3/08 301B

   F28F21/06

   F28F21/08 A

   F28F21/08 E

   F28F21/08 F

   F28D9/02

   F28D15/02 P

   F28D20/02 D

   F28F3/08 311

   F28F3/04 Z

【請求項の数】13

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2014-78479(P2014-78479)

(22)【出願日】2014年4月7日

(65)【公開番号】特開2015-200445(P2015-200445A)

(43)【公開日】2015年11月12日

【審査請求日】2017年2月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005290

【氏名又は名称】古河電気工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】391045897

【氏名又は名称】古河ＡＳ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100096091

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 誠一

(72)【発明者】

【氏名】田中 賢吾

(72)【発明者】

【氏名】岩野 勇輝

【審査官】 伊藤 紀史

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−２９３８９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２７５８６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２８０８８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 英国特許出願公開第０１５９４７４０（ＧＢ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１０６９７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２７１１６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１３７５７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０３１８９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２９２１９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０７９７７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０３９２５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１７８０７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２８Ｆ ３／０８

Ｆ２８Ｆ ３／０４

Ｆ２８Ｄ ９／０２

Ｆ２８Ｄ １５／０２

Ｆ２８Ｄ ２０／０２

Ｆ２８Ｆ ２１／０６

Ｆ２８Ｆ ２１／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱交換器であって、
金属製の仕切り部材と、
樹脂製の枠部材と、
前記仕切り部材と前記枠部材とが交互に積層され、
前記仕切り部材同士の間に流路が形成され、
前記枠部材と略同一の高さである筒状体をさらに具備し、
前記仕切り部材には、熱媒体の流路となる孔が設けられ、
対向する前記仕切り部材の前記孔同士の間には、前記筒状体が配置され、
前記仕切り部材同士の間に前記仕切り部材の面方向に流路が形成されるとともに、
前記孔及び前記筒状体により、前記仕切り部材の積層方向に流路が形成され、
前記筒状体は、
前記枠部材と略同一の高さであり、側面に流体通過用の孔を有する第１の筒状体と、
前記枠部材と略同一の高さであり、側面に流体通過用の孔を有さない第２の筒状体と、
からなり、
前記仕切り部材には、熱媒体の流路となる少なくとも２対の孔が設けられ、
対向する前記仕切り部材の孔同士の間には、少なくとも一対の前記第１の筒状体と、少なくとも一対の前記第２の筒状体が配置され、
前記仕切り部材と前記枠部材との積層方向には、前記第１の筒状体と前記第２の筒状体とが交互に配置され、
前記仕切り部材同士の間に流路が形成され、
前記枠部材と、前記第１の筒状体および前記第２の筒状体とが、一体で形成されることを特徴とする熱交換器。

【請求項2】

前記仕切り部材の表面は、粗面化処理が施され、
前記仕切り部材と、前記枠部材、前記第１の筒状体および前記第２の筒状体とが、溶着していることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。

【請求項3】

前記枠部材は、外周部を形成する枠部で囲まれた内部において、前記枠部同士を連結する補強部を具備し、
前記補強部には、流路が形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱交換器。

【請求項4】

前記枠部材の少なくとも一部には、側面に流通孔が形成されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱交換器。

【請求項5】

前記仕切り部材の少なくとも一部に凹凸形状が形成されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の熱交換器。

【請求項6】

前記仕切り部材には、支持部が形成され、
互いに対向する前記仕切り部材同士は、前記支持部によって互いに接触することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の熱交換器。

【請求項7】

前記仕切り部材には、少なくとも一部にフィンが起立することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の熱交換器。

【請求項8】

前記仕切り部材の内部には、蓄熱材が封入されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の熱交換器。

【請求項9】

前記仕切り部材の内部には、ヒートパイプが埋設されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の熱交換器。

【請求項10】

熱交換器の製造方法であって、
金属製の仕切り部材と、前記仕切り部材と略同一のサイズの樹脂製の枠部材と、を用い、
前記仕切り部材と前記枠部材とを交互に積層し、
前記仕切り部材を加熱することで、前記仕切り部材と、前記枠部材を溶着し、
前記仕切り部材同士の間に流路を形成することを特徴とする熱交換器の製造方法。

【請求項11】

前記枠部材と略同一の高さである筒状体をさらに用い、
前記仕切り部材には、熱媒体の流路となる孔が設けられ、
対向する前記仕切り部材の前記孔同士の間に、前記筒状体を配置し、
前記仕切り部材同士の間に前記仕切り部材の面方向に流路を形成するとともに、
前記孔及び前記筒状体により、前記仕切り部材の積層方向に流路を形成することを特徴とする請求項１０記載の熱交換器の製造方法。

【請求項12】

前記仕切り部材を、誘導加熱により加熱することを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の熱交換器の製造方法。

【請求項13】

前記仕切り部材に通電することで前仕切り部材を加熱することを特徴とする請求項１０または請求項１１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、例えば自動車等に用いられ、効率よく熱交換を行うことが可能な熱交換器等に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来から、例えば、排熱やエンジン冷却水などを用いて、他の熱媒体の加熱や冷却を行う熱交換器が用いられている。このような熱交換器においては、熱媒体同士を効率よく熱交換する必要がある。

【0003】

このような、熱交換器としては、複数のアルミプレートを積層して、エンジン冷却水流路と、エンジンオイル流路とを形成し、熱交換を行う熱交換器がある（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平８−１７８５７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、特許文献１のような熱交換器は、熱媒体同士の熱交換を効率よく行うため、熱伝導性の良い金属プレートで形成される。しかし、金属プレートでは、熱が外部に逃げてしまうため、熱を有効に利用することが困難であった。

【0006】

また、このような熱交換器は、加工部位が多く、ろう付けなどの作業が必要となることから、製造性が悪い。また、ろう材が熱媒体等に溶け出すため、熱性能の劣化の恐れがある。

【0007】

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、簡易な構造で製造性が良好であり、効率よく熱交換を行うことが可能な熱交換器等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】

【0008】

前述した目的を達成するため、第１の発明は、熱交換器であって、金属製の仕切り部材と、樹脂製の枠部材と、前記仕切り部材と前記枠部材とが交互に積層され、前記仕切り部材同士の間に流路が形成され、前記枠部材と略同一の高さである筒状体をさらに具備し、前記仕切り部材には、熱媒体の流路となる孔が設けられ、対向する前記仕切り部材の前記孔同士の間には、前記筒状体が配置され、前記仕切り部材同士の間に前記仕切り部材の面方向に流路が形成されるとともに、前記孔及び前記筒状体により、前記仕切り部材の積層方向に流路が形成され、前記筒状体は、前記枠部材と略同一の高さであり、側面に流体通過用の孔を有する第１の筒状体と、前記枠部材と略同一の高さであり、側面に流体通過用の孔を有さない第２の筒状体と、からなり、前記仕切り部材には、熱媒体の流路となる少なくとも２対の孔が設けられ、対向する前記仕切り部材の孔同士の間には、少なくとも一対の前記第１の筒状体と、少なくとも一対の前記第２の筒状体が配置され、前記仕切り部材と前記枠部材との積層方向には、前記第１の筒状体と前記第２の筒状体とが交互に配置され、前記仕切り部材同士の間に流路が形成され、前記枠部材と、前記第１の筒状体および前記第２の筒状体とが、一体で形成されることを特徴とする熱交換器である。

【0013】

前記仕切り部材の表面は、粗面化処理が施され、前記仕切り部材と、前記枠部材、前記第１の筒状体および前記第２の筒状体とが、溶着していることが望ましい。

【0014】

前記枠部材は、外周部を形成する枠部で囲まれた内部において、前記枠部同士を連結する補強部を具備し、前記補強部には、流路が形成されてもよい。

【0015】

前記枠部材の少なくとも一部には、側面に流通孔が形成されてもよい。

【0016】

前記仕切り部材の少なくとも一部に凹凸形状が形成されてもよい。

【0017】

前記仕切り部材には、支持部が形成され、互いに対向する前記仕切り部材同士は、前記支持部によって互いに接触してもよい。

【0018】

前記仕切り部材には、少なくとも一部にフィンが起立してもよい。

【0019】

前記仕切り部材の内部には、蓄熱材が封入されてもよい。

【0020】

前記仕切り部材の内部には、ヒートパイプが埋設されてもよい。

【0021】

第１の発明によれば、枠部材が、積層可能な樹脂製であるため、枠部材と仕切り部材とを積層させて熱交換器を形成した際に、外部に対する断熱性が良好である。また、枠部材と仕切り部材とはロウ付けではなく、例えば溶着などによって接合されるため、製造性にも優れる。また、仕切り部材で筒状体を挟み込み、仕切り部材に設けた孔と筒状体を流路とすることで、２方向に流路を形成することができる。また、孔を有する筒状部材と孔を有さない筒状部材とを交互に配置することで、二つの独立した流路を構成することができる。また、筒状部材と枠部材とを一体で構成することで、筒状部材と仕切り部材との位置合わせが容易であり、製造性が優れる。

【0026】

また、仕切り部材の表面に粗面化処理が施されれば、仕切り部材と枠部材とを溶着した際に、接合強度を向上させることができる。

【0027】

また、枠部材の対向する枠部同士を連結する補強部を形成することで、上下の仕切り部材の変形を抑制することができる。この際、補強部に流路を形成することで、熱媒体の流れがせき止められることがない。

【0028】

また、枠部材の側面の一部に流通孔を形成することで、熱媒体を、熱交換器の側方から流入させ、または流出させることができる。

【0029】

また、仕切り部材の少なくとも一部を凹凸形状とすることで、熱媒体との接触面積を増大させることができる。また、熱媒体に乱流を生じさせやすくなるため、より高い熱交換効率を得ることができる。

【0030】

また、仕切り部材に支持部を形成し、上下の仕切り部材同士を支持部によって互いに接触させることで、仕切り部材の変形を抑制することができる。

【0031】

また、仕切り部材にフィンを起立させることで、熱媒体との接触面積を増大させることができる。また、熱媒体に乱流を生じさせやすくなるため、より高い熱交換効率を得ることができる。

【0032】

また、仕切り部材に蓄熱材を封入することで、蓄熱材と熱媒体との熱交換を行うことができる。

【0033】

また、仕切り部材にヒートパイプを埋設することで、熱交換器の使用初期において、より早く熱を仕切り部材の全面に拡散させることができる。

【0034】

第２の発明は、熱交換器の製造方法であって、金属製の仕切り部材と、前記仕切り部材と略同一のサイズの樹脂製の枠部材と、を用い、前記仕切り部材と前記枠部材とを交互に積層し、前記仕切り部材を加熱することで、前記仕切り部材と、前記枠部材を溶着し、前記仕切り部材同士の間に流路を形成することを特徴とする熱交換器の製造方法である。

【0035】

前記枠部材と略同一の高さである筒状体をさらに用い、前記仕切り部材には、熱媒体の流路となる孔が設けられ、対向する前記仕切り部材の前記孔同士の間に、前記筒状体を配置し、前記仕切り部材同士の間に前記仕切り部材の面方向に流路を形成するとともに、前記孔及び前記筒状体により、前記仕切り部材の積層方向に流路を形成してもよい。

【0036】

前記仕切り部材を、誘導加熱により加熱してもよい。

【0037】

前記仕切り部材に通電することで前仕切り部材を加熱してもよい。

【0038】

第２の発明によれば、仕切り部材と枠部材とを積層し、仕切り部材を加熱することで一体化することができるため、外部との断熱性も優れた熱交換器を容易に得ることができる。

【0039】

特に、仕切り部材の加熱を、誘導加熱または通電により行うことで、短時間で容易に仕切り部材と枠部材とを溶着させ一体化することができる。結果、低コストで軽量で熱性能に優れた熱交換器を得ることができる。

【発明の効果】

【0040】

本発明によれば、簡易な構造で製造性が良好であり、効率よく熱交換を行うことが可能な熱交換器等を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0041】

【図1】熱交換器１を示す分解斜視図。

【図2】熱交換器１を示す組立斜視図。

【図3】熱交換器１の断面図であり、（ａ）は図２の３Ａ−３Ａ線断面図、（ｂ）は図２の３Ｂ−３Ｂ線断面図。

【図4】熱交換器１ａを示す組立斜視図。

【図5】熱交換器１ａの断面図であり、は図４の５−５線断面図。

【図6】熱交換器１ａの断面図であり、（ａ）は図４の６Ａ−６Ａ線断面図、（ｂ）は図４の６Ｂ−６Ｂ線断面図。

【図7】枠部材７ｂを示す斜視図。

【図8】枠部材７ｃを示す斜視図。

【図9】熱交換器１ｂの断面図。

【図10】熱交換器１ｃの断面図。

【図11】熱交換器１ｄの断面図。

【図12】熱交換器１ｅの断面図。

【図13】熱交換器１ｆの断面図。

【発明を実施するための形態】

【0042】

（実施形態１）
以下、本発明の実施の形態にかかる熱交換器１について説明する。図１は、熱交換器１を示す分解斜視図であり、図２は、組立斜視図である。熱交換器１は、主に、下蓋部材３、仕切り部材４、枠部材７、筒状部材９ａ、９ｂ等から構成される。なお、図１において、仕切り部材４、枠部材７、筒状部材９ａ、９ｂの繰り返し積層分の図示を省略し、１層分のみを図示する。

【0043】

下蓋部材３は、樹脂製の部材であり、外周部に壁部１１が形成される。壁部１１で囲まれる部位は、凹部となり、熱媒体の流路となる。

【0044】

下蓋部材３の上面には、仕切り部材４が配置される。仕切り部材４は、アルミニウム、銅、ステンレス等の金属製の板状部材である。仕切り部材４の角部近傍には孔１３が４か所形成される。なお、孔１３の個数は、少なくとも４か所（２対）形成されればよく、４つ以上であってもよい。仕切り部材４は、下蓋部材３の外形と略同一の外形を有し、ほぼ同一のサイズである。仕切り部材４は、下蓋部材３の壁部１１の上面と密着する。

【0045】

仕切り部材４の上面には、筒状部材９ａ、９ｂと枠部材７が配置される。枠部材７は樹脂製の部材であり、例えば、耐熱性に優れるポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）で構成される。枠部材７は、略矩形形状であり、各辺を構成する枠部以外は空間となる。枠部材７は、仕切り部材４の外形と略同一の外形を有し、ほぼ同一のサイズである。枠部材７は、仕切り部材４の上面と密着する。

【0046】

筒状部材９ａ、９ｂは樹脂製の部材であり、例えば枠部材７と同一の材質で構成される。筒状部材９ａ、９ｂは、略円筒状の形状である。筒状部材９ａ、９ｂの内径は、仕切り部材４の孔１３の径と略一致する。また、筒状部材９ａ、９ｂの高さは、枠部材７の高さとほぼ一致する。

【0047】

筒状部材９ａは、側面に孔などが形成されない筒体である。一方、筒状部材９ｂは、側面の少なくとも一部に孔１５が形成される。筒状部材９ａ、９ｂは、それぞれ、一対設けられる。すなわち、仕切り部材４上には、筒状部材９ａ、９ｂは少なくとも２つずつ配置される。なお、筒状部材９ａ、９ｂの総数は、孔１３の個数と同数とする。

【0048】

筒状部材９ａ、９ｂは、それぞれ、孔１３上に配置される。すなわち、筒状部材９ａ、９ｂの中空部は、孔１３と連通する。筒状部材９ａ、９ｂは、それぞれ、例えば、互いに対角線上に配置される。すなわち、一方の対角線上に対向するように、筒状部材９ａが配置され、他方の対角線上に対向するように、筒状部材９ｂが配置される。なお、筒状部材９ａ、９ｂは、枠部材７の内部に位置する。また、筒状部材９ａ、９ｂは、仕切り部材４の上面と密着する。

【0049】

ここで、本発明の熱交換器１は、一枚の仕切り部材４および枠部材７と、対応する数の筒状部材９ａ、９ｂを一ユニットとして、複数層に積層される。図２に示す例では、前述したユニットが３層に積層される。なお、本発明では、前述したユニットが複数層に積層されれば、積層数は限定されない。

【0050】

ここで、ユニットを積層する際には、筒状部材９ａ、９ｂが積層方向に交互になるように配置する。すなわち、各層ごとに、筒状部材９ａ、９ｂの位置が入れ替わるように配置される。

【0051】

最上部には、仕切り部材４が配置される。最上部に配置した仕切り部材４の孔１３の内、一対（例えば筒状部材９ａと連通する孔１３）が、第１の熱媒体の流入口及び流出口となる。また、他の一対（例えば筒状部材９ｂと連通する孔１３）が、第２の熱媒体の流入口及び流出口となる。なお、最下部と最上部の構成は、特に限定されない。

【0052】

次に、熱交換器１の製造方法を説明する。前述のように、各パーツを積層する。したがって、熱交換器１は、樹脂製パーツ（下蓋部材３、枠部材７、筒状部材９ａ、９ｂ）と金属製パーツ（仕切り部材４）とが、交互に配置される。

【0053】

この状態で、全体に所定の荷重をかけ、仕切り部材４を加熱する。以上により、仕切り部材４と接触している樹脂が溶融（軟化）して、樹脂製パーツと金属製パーツとが溶着する。すなわち、下蓋部材３、枠部材７および筒状部材９ａ、９ｂと、仕切り部材４との互いの接触が溶着する。したがって、各パーツが一体化するととともに、接合部から熱媒体が漏れ出すことがない。

【0054】

なお、仕切り部材４の加熱方法としては、特に限定されない。例えば、誘導加熱によって仕切り部材４を加熱してもよい。また、仕切り部材４に通電することによって、抵抗により発熱させてもよい。なお、溶着以外の方法で互いを気密に接合してもよい。

【0055】

また、仕切り部材４の表面を、あらかじめ粗面化処理しておくこともできる。このようにすることで、樹脂と仕切り部材４との接合強度を高めることができる。

【0056】

次に、熱交換器１の機能について説明する。図３（ａ）は、熱交換器１の断面図であり、図２の３Ａ−３Ａ線断面図である。また、図３（ｂ）は、図２の３Ｂ−３Ｂ線断面図である。

【0057】

図３（ａ）に示すように、一対の孔１３は、最上部に配置された筒状部材９ａと連通する。また、最上部の筒状部材９ａの下方には、仕切り部材４の孔１３を介して、筒状部材９ｂ、筒状部材９ａの順に交互に連通し、最下部の筒状部材９ａは、下蓋部材３の凹部と連通する。

【0058】

一方の孔１３から第１の熱媒体（水や油などの液体や、空気などの気体のいずれでもよい。以下同様）が導入される。最上部の筒状部材９ａに導入された熱媒体は、孔１３を通過して下方の筒状部材９ｂに導入される。ここで、筒状部材９ｂには、側面に孔１５が設けられるため、熱媒体の一部は、孔１５から筒状部材９ｂの外部に流出する（図中矢印Ｃ）。筒状部材９ｂの孔１５から流出した熱媒体は、仕切り部材４同士の間（上から２層目）を通過する。すなわち、仕切り部材４同士の間が流路となる。

【0059】

仕切り部材４同士の間を流れた熱媒体は、対向する位置の筒状部材９ｂの孔１５から筒状部材９ｂに流入する。筒状部材９ｂ内に流入した熱媒体は、上方の孔１３から排出される（図中矢印Ｄ）。

【0060】

同様に、筒状部材９ｂの孔１５から外部に流出しなかった残りの熱媒体は、そのまま、下方の筒状部材９ａに流入する。さらに、最下部の筒状部材９ａに流入した熱媒体は、最下部の下蓋部材３の凹部に流入する。熱媒体は、仕切り部材４と下蓋部材３の間の空間（上から４層目）を流れ、対向する位置の孔１３から、筒状部材９ａに流入し、筒状部材９ｂ、９ａを通過して、上方の孔１３から排出される。以上のように、第１の熱媒体は、上から２層目と４層目を流路として、流入口から流出口へ流れる。

【0061】

一方、図３（ｂ）に示すように、他の一対の孔１３は、最上部に配置された筒状部材９ｂと連通する。また、最上部の筒状部材９ｂの下方には、仕切り部材４の孔１３を介して、筒状部材９ａ、筒状部材９ｂの順に交互に連通する。なお、最下部の仕切り部材４には、４カ所に孔１３が形成されず、筒状部材９ｂに対応する位置には孔１３が形成されない。すなわち、最下部の筒状部材９ｂは下部が塞がれる。

【0062】

一方の孔１３から第２の熱媒体が導入される。最上部の筒状部材９ｂの側面に孔１５が設けられるため、導入された熱媒体の一部は、孔１５から筒状部材９ｂの外部に流出する（図中矢印Ｅ）。筒状部材９ｂの孔１５から流出した熱媒体は、仕切り部材４の間（上から１層目）を通過する。すなわち、仕切り部材４同士の間が流路となる。

【0063】

仕切り部材４同士の間を流れた熱媒体は、対向する位置の筒状部材９ｂの孔１５から筒状部材９ｂに流入する。筒状部材９ｂ内に流入した熱媒体は、上方の孔１３から排出される（図中矢印Ｆ）。

【0064】

同様に、筒状部材９ｂの孔１５から外部に流出しなかった残りの熱媒体は、そのまま、下方の筒状部材９ａに流入する。さらに、筒状部材９ａに流入した熱媒体は、最下部の筒状部材９ｂに流入する。熱媒体は、筒状部材９ｂの孔１５から流出し、仕切り部材４の間（上から３層目）を流れる。熱媒体は、さらに対向する位置の孔１５から、筒状部材９ｂ内部に流入し、筒状部材９ａ、９ｂを通過して、上方の孔１３から排出される。以上のように、第２の熱媒体は、上から１層目と３層目を流路として、流入口から流出口へ流れる。

【0065】

本発明の熱交換器１では、各層交互に、第１の熱媒体の流路と、第２の熱媒体の流路になる。すなわち、上から偶数層の流路が、第１の熱媒体の流路となり、上から奇数層の流路が、第２の熱媒体となる。前述したように、各部材同士は気密に接合されるため、熱媒体同士が混ざり合うことがない。

【0066】

熱媒体同士は、仕切り部材４を介して熱交換を行うことができる。すなわち、熱伝導に優れる仕切り部材４は、両側を流れるそれぞれの熱媒体同士の熱を輸送する。したがって、熱交換器１内で効率よく熱媒体同士の熱交換を行うことができる。

【0067】

以上、本実施の形態によれば、熱媒体同士の間は、熱導電率の高い金属製の仕切り部材４を用いるため、熱交換効率が高い。一方、周囲の枠部材７は樹脂製であるため、外部に熱が放出されることを抑制することができる。

【0068】

また、個々のパーツは、金属と樹脂との熱溶着によって接合されるため、比較的低い温度で接合することができ、製造が容易である。

【0069】

また、２種類の熱媒体が、各層交互に流れるため、効率よく、熱媒体同士の熱交換を行うことができる。この際、各層の流路は、仕切り部材４と枠部材７および筒状部材９ａ、９ｂで構成されるユニットを積層するのみであるため、製造が容易である。

【0070】

（実施形態２）
次に、第２の実施の形態について説明する。図４は、熱交換器１ａを示す斜視図、図５は、図４の５−５線断面図、図６（ａ）は、図４の６Ａ−６Ａ線断面図、図６（ｂ）は、図４の６Ｂ−６Ｂ線断面図である。なお、以下の説明において、熱交換器１等と同様の機能を奏する構成については、図１〜図３と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0071】

熱交換器１ａは、熱交換器１とほぼ同様の構成であるが、上蓋部材１７が用いられる点と、枠部材７ａが用いられる点で異なる。上蓋部材１７は、樹脂製の部材であり、例えば枠部材７等と同一の材質で構成される。上蓋部材１７は、下蓋部材３に対し、孔１９が形成される点と、筒部１８が形成される点で異なる。

【0072】

上蓋部材１７は、仕切り部材４の外形と略同一の外形を有し、ほぼ同一のサイズである。上蓋部材１７は、仕切り部材４の上面と密着する。上蓋部材１７には、少なくとも一対の孔１９が対角線上に形成される。孔１９が形成される位置には、筒部１８が形成される。すなわち、筒部１８は一対形成される。筒部１８は、筒状部材９ｂとほぼ同様の構成であり、上蓋部材１７と一体で形成される。筒部１８の側面には孔２０が形成される。上蓋部材１７に設けられた孔１９は、筒部１８と連通する。筒部１８の高さは、上蓋部材１７の高さとほぼ同様である。

【0073】

枠部材７ａは、枠部材７とほぼ同様の構成であるが、一方の側面の一部に孔２１が形成される。孔２１は、流通孔である。枠部材７ａは、熱交換器１に対し、最上部と最下部の枠部材７に代えて配置される。なお、上段側の枠部材７ａと下段側の枠部材７ａは、孔２１が逆向きに向くように配置される。

【0074】

次に、熱交換器１ａの機能を説明する。なお、本実施形態では、最上部と最下部の仕切り部材４は、孔１３が４カ所ではなく２か所に配置される。

【0075】

図５に示すように、一対の筒部１８（孔１９）は、仕切り部材４と接合されて、孔１３を介して、最上部に配置された筒状部材９ａと連通する。また、最上部の筒状部材９ａの下方には、仕切り部材４の孔１３を介して、筒状部材９ｂ、筒状部材９ａの順に交互に連通し、最下部の筒状部材９ａは、下蓋部材３の凹部と連通する。

【0076】

一方の孔１９から第１の熱媒体が導入される。筒部１８に流入した熱媒体の一部は、孔２０から上蓋部材１７と仕切り部材４の間（上から１層目）に流出する（図中矢印Ｉ）。１層目を流れた熱媒体は、対向する位置の孔２０から、筒部１８に流入し、上方の孔１９から排出される（図中矢印Ｊ）。

【0077】

筒部１８の孔２０から外部に流出しなかった残りの熱媒体は、そのまま、孔１３を介して下方の筒状部材９ａに流入する。最上部の筒状部材９ａに導入された熱媒体は、孔１３を通過してさらに下方の筒状部材９ｂに導入される。前述したように、熱媒体の一部は、孔１５から筒状部材９ｂの外部に流出し（上から３層目）、さらに、対向する位置の筒状部材９ｂの孔１５から筒状部材９ｂに流入する。筒状部材９ｂ内に流入した熱媒体は、上方の孔１３から排出される。

【0078】

さらに、筒状部材９ｂの孔１５から外部に流出しなかった残りの熱媒体は、そのまま、孔１３を介して下方の筒状部材９ａに流入する。さらに、最下部の筒状部材９ａに流入した熱媒体は、最下部の下蓋部材３の凹部に流入する。熱媒体は、仕切り部材４と下蓋部材３の間の空間（上から５層目）を流れ、対向する位置の孔１３から、筒状部材９ａに流入し、筒状部材９ｂ、９ａを通過して、上方の孔１３から排出される。以上のように、第１の熱媒体は、上から１層目と３層目と５層目を流路として、流入口から流出口へ流れる。

【0079】

一方、図６（ａ）、図６（ｂ）に示すように、２層目と４層目は、１層目、３層目、５層目とは独立する。ここで、２層目と４層目を構成する枠部材７ａの側面には、孔２１が形成される（図６（ｂ））。なお、図４、図６（ａ）、図６（ｂ）では、上段側の枠部材７ａと下段側の枠部材７ａとで、孔２１が互いに対向する面に形成される。

【0080】

一方の孔２１（図６（ｂ））から流入した第２の熱媒体が導入される（上から４層目）。導入された熱媒体の一部は、仕切り部材４同士の間を流れて、対向する位置の筒状部材９ｂに孔１５を介して流入する（図６（ａ））。筒状部材９ｂに流入した熱媒体は、孔１３を介して上方の筒状部材９ａを通過し、さらに上方の筒状部材９ｂに導入される（図中矢印Ｋ）。筒状部材９ｂ内の熱媒体は、さらに、孔１５から筒状部材９ｂの外部に流出する（上から２層目）。筒状部材９ｂから流出した熱媒体は、孔２１から外部に排出される（図６（ｂ））。

【0081】

また、４層目の孔２１から導入された熱媒体の一部は、手前側の筒状部材９ｂの孔１５から、筒状部材９ｂに流入する（図６（ａ））。筒状部材９ｂに流入した熱媒体は、孔１３を介して上方の筒状部材９ａを通過し、さらに上方の筒状部材９ｂに導入される。筒状部材９ｂ内の熱媒体は、孔１５から筒状部材９ｂの外部（上から２層目）に流出する。熱媒体は、仕切り部材４同士の間を流れ（図中矢印Ｋ）、孔２１から外部に排出される。以上のように、第２の熱媒体は、上から２層目と４層目を流路として、流入口から流出口へ流れる（図６（ｂ））。

【0082】

以上、第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、枠部材７ａを用いることで、側面から熱媒体を導入・排出することができる。なお、熱交換器１に対して、上蓋部材１７のみを適用してもよく、枠部材７ａのみを適用してもよい。

【0083】

（実施形態３）
図７は、枠部材７ｂを示す斜視図である。枠部材７ｂは枠部材７と略同様であるが、筒状部材９ａ、９ｂが一体で構成される点が異なる。すなわち、枠部材７ｂには、筒状部２３ａ、２３ｂが設けられる。筒状部２３ａ、２３ｂは、それぞれ、筒状部材９ａ、９ｂと同様の構造である。すなわち、筒状部２３ｂの側面には孔２５が設けられる。また、筒状部２３ａの側面には孔は形成されない。

【0084】

筒状部２３ａ、２３ｂは、枠部に形成されたアームによって一体化される。また、枠部材７ｂは、筒状部２３ａ、２３ｂおよび枠部がすべて同一高さで構成される。

【0085】

枠部材７ｂと仕切り部材４とを積層することで１層分のユニットが構成される。なお、枠部材７ｂの側面の一部に孔２１を形成してもよい。前述した熱交換器１、１ａに対して、枠部材７、７ａに代えて枠部材７ｂを適用することで、熱交換器を構成することができる。

【0086】

第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、枠部材７ｂを用いることで、筒状部２３ａ、２３ｂの位置決めが容易である。このため、製造が容易である。

【0087】

（実施形態４）
図８は、枠部材７ｃを示す斜視図である。枠部材７ｃは枠部材７ｂと略同様であるが、補強部２７が設けられる点が異なる。補強部２７は、対向する枠部同士を連結するように設けられる。

【0088】

補強部２７は、枠部や筒状部２３ａ、２３ｂと同一高さで構成される。補強部２７には、流路２９が形成される。流路２９は、補強部２７の一部が切り欠かれたように形成される。すなわち、補強部２７で仕切られた、枠部で囲まれた空間同士が、流路２９で連通する。

【0089】

枠部材７ｃと仕切り部材４とを積層することで１層分のユニットが構成される。なお、補強部２７を、前述した他の枠部材に適用してもよい。

【0090】

第４の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、枠部材７ｃを用いることで、補強部２７が上下の仕切り部材４と接触する。このため、仕切り部材４が熱媒体の圧力によって変形することを抑制することができる。また、流路２９が形成されるため熱媒体の流れが堰き止められることがない。

【0091】

（実施形態５）
図９は、熱交換器１ｂを示す断面図である。熱交換器１ｂは熱交換器１と略同様であるが、仕切り部材４ａが用いられる点で異なる。仕切り部材４ａは、少なくとも一部に凹凸形状が形成される。

【0092】

仕切り部材４ａの凹凸形状は、例えば、複数の錐形状に形成される。仕切り部材４ａが金属板である場合には、プレス等で凹凸形状を形成することができる。なお、凹凸形状は、図示したような形状ではなく、矩形形状や円弧形状であってもよく、仕切り部材４ａの表面に溶接で別部材を接合して形成してもよく、切削などで形成してもよい。

【0093】

第５の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、仕切り部材４ａに凹凸形状を形成することで、熱媒体との接触面積を増大させることができる。また、仕切り部材４ａと接触する熱媒体に乱流を発生させることができる。したがって、仕切り部材４ａを挟んで流れる熱媒体同士の熱交換効率が向上する。

【0094】

また、仕切り部材４ａに凹凸形状が形成されることで、凹凸形状がリブの役割を果たし、仕切り部材４ａを補強することができる。

【0095】

（実施形態６）
図１０は、熱交換器１ｃを示す断面図である。熱交換器１ｃは熱交換器１ｂと略同様であるが、仕切り部材４ｂが用いられる点で異なる。仕切り部材４ｂは、少なくとも一部には、支持部３２が形成される。

【0096】

支持部３２は、仕切り部材４ｂの上方または下方に形成される突起状の部位である。支持部３２は、上下の他の仕切り部材４ｂと接触する。すなわち、仕切り部材４ｂ同士は部分的に接触しあう。

【0097】

なお、支持部３２は、図示したような、仕切り部材４ｂに形成された凹凸形状を上下の他の仕切り部材まで延長したものには限られない。例えば、支持部３２は、他の部材を接合して形成してもよい。また、支持部３２以外の部位に、凹凸を形成しなくてもよい。

【0098】

第６の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、仕切り部材４ｂに支持部３２を形成することで、熱媒体との接触面積の増大や熱媒体に乱流を発生させることができる。

【0099】

また、仕切り部材４ｂ同士が互いに接触することで、仕切り部材４ｂの変形を抑制することができる。例えば、熱交換を行う熱媒体の圧力が異なる場合、仕切り部材が変形する恐れがあるが、支持部３２によって、この変形を抑制することができる。

【0100】

（実施形態７）
図１１は、熱交換器１ｄを示す断面図である。熱交換器１ｄは熱交換器１ｂと略同様であるが、仕切り部材４ｃが用いられる点で異なる。仕切り部材４ｃは、少なくとも一部には、フィン３１が形成される。

【0101】

仕切り部材４ｃの両面には、複数のフィン３１が起立する。フィン３１は仕切り部材４ｃの両面に形成された突起状の部位である。なお、フィン３１の形状や配置は図示した例には限られない。

【0102】

第７の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、仕切り部材４ｃにフィン３１を形成することで、熱媒体との接触面積の増大や熱媒体に乱流を発生させることができる。したがって、熱交換効率を高めることができる。

【0103】

（実施形態８）
図１２は、熱交換器１ｅを示す断面図である。熱交換器１ｅは熱交換器１ｂと略同様であるが、仕切り部材４ｄが用いられる点で異なる。

【0104】

仕切り部材４ｄは、例えば、一対の板状部材を接合したケース状の部材である。仕切り部材４ｄの内部には、蓄熱材３３が封入される。蓄熱材３３は、一時的に熱を蓄えることができればよく、例えば、パラフィンや関東商事社製の「パッサーモ」（商品名）等を使用することができる。

【0105】

第８の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、仕切り部材４ｄに蓄熱材３３が封入されるため、例えば使用初期において、蓄熱材３３に蓄熱された熱によって熱媒体を加温することができる。

【0106】

（実施形態９）
図１３は、熱交換器１ｆを示す断面図である。熱交換器１ｆは熱交換器１ｂと略同様であるが、仕切り部材４ｅが用いられる点で異なる。

【0107】

仕切り部材４ｅは、例えば、板状の部材に溝加工が施されて、ヒートパイプ３５が接合される。ヒートパイプ３５は、例えば、熱媒体の流れ方向に沿って複数配置される。

【0108】

第１０の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、仕切り部材４ｅにヒートパイプ３５が埋設されるため、例えば使用初期において、直ちに仕切り部材４ｅの部位による温度差を解消して均一にすることができる。このため、熱交換効率を高めることができる。

【0109】

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【0110】

たとえば、各実施形態で示した構成は、互いに組み合わせることができることは言うまでもない。

【0111】

また、上述した各実施形態では、全て筒状体（筒状部材または筒部）を用いた例を示したが、仕切り部材４等と枠部材７等とを積層させて、仕切り部材４同士の間を流路とすることができれば、筒状体は必ずしも必要ではない。この場合には、枠部材７ａの側面に形成した孔２１や、上下の蓋部材の孔１９を流入口および流出口として用い、各層内を流路として利用することができる。

【0112】

また、二種類の筒状体を用いる例を示したが、筒状体は一種類でも良い。筒状体を一種類としても、例えば、仕切り部材同士の間に仕切り部材の面方向に流路が形成することができるとともに、孔１３及び筒状体により、仕切り部材の積層方向にも流路を形成することができる。

【0113】

この場合、仕切り部材へ設ける孔は、一か所のみでもよい。このようにしても、筒状体に形成された孔１５によって、各層に交互に熱媒体を流すことができる。

【0114】

但し、筒状体を積層させて用いる場合において、一方の積層構造を流入口側とし、他方の積層構造を流出口側とする場合には、仕切り部材に少なくとも一対の孔１３を形成することが望ましい。また、さらに、前述した様に、二種類の筒状体を交互に積層し、仕切り部材に少なくとも二対の孔１３を形成すれば、各層を交互に独立した流路を形成することができる。

【符号の説明】

【0115】

１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ………熱交換器
３………下蓋部材
４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ………仕切り部材
７、７ａ、７ｂ、７ｃ………枠部材
９ａ、９ｂ………筒状部材
１１………壁部
１３、１５………孔
１７………上蓋部材
１８………筒状部
１９、２０、２１………孔
２３ａ、２３ｂ………筒状部
２５………孔
２７………補強部
２９………流路
３１………フィン
３２………支持部
３３………蓄熱材
３５………ヒートパイプ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】