特許 7230020 熱交換器及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】

(24)【登録日】2023-02-17

(45)【発行日】2023-02-28

(54)【発明の名称】熱交換器及び熱交換器の製造方法

(51)【国際特許分類】

   F28F 3/08 20060101AFI20230220BHJP

   F28F 3/04 20060101ALI20230220BHJP

【ＦＩ】

F28F3/08 311

F28F3/04 B

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020523551

(86)(22)【出願日】2019-04-12

(86)【国際出願番号】 JP2019016053

(87)【国際公開番号】W WO2019235069

(87)【国際公開日】2019-12-12

【審査請求日】2021-11-11

(31)【優先権主張番号】P 2018109732

(32)【優先日】2018-06-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】390039929

【氏名又は名称】三桜工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 学

【審査官】小川 悟史

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－１１４１７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２０７８９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－３１３０５４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２８Ｆ ３／０８

Ｆ２８Ｆ ３／０４

Ｈ０１Ｌ ２３／４７３

Ｈ０５Ｋ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部に熱媒体を供給するための供給口と、内部の前記熱媒体を外部に排出するための排出口と、を備えたケースと、
前記ケース内に配置されており、前記熱媒体の流れ方向に三角波状に延び、波の振幅方向に間隔をあけて設けられる複数の線状部と、前記線状部の延在方向に間隔をあけて設けられ、前記振幅方向に隣接する前記線状部同士を前記線状部の振幅の頂部よりも前記流れ方向の下流側で連結する連結部と、を有する複数の板材を各々の前記線状部同士を重ねて形成されており、互いに重ねられた前記板材の前記連結部同士が前記延在方向に間隔をあけて配置されている積層コアと、
を有し、
三角波状の前記線状部は、前記振幅方向に対して斜めに延びる複数の直線部を有しており、
一方の前記線状部の振幅の頂部よりも前記流れ方向の下流側の直線部と、前記一方の線状部に対して前記振幅方向に隣接する他方の前記線状部の直線部とが前記連結部によって連結されている、熱交換器。

【請求項2】

前記流れ方向で前記線状部の前記頂部から前記連結部までの距離は、前記線状部の幅の半分以上である、請求項１に記載の熱交換器。

【請求項3】

前記連結部の幅は、前記線状部の幅以上である、請求項１又は請求項２に記載の熱交換器。

【請求項4】

前記延在方向に隣接する前記連結部の間には、前記線状部の前記頂部が２つ以上配置されている、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の熱交換器。

【請求項5】

複数の前記板材は、同形状であり、互いに表裏逆向きに重ねられて前記積層コアを形成している、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の熱交換器。

【請求項6】

請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の熱交換器の製造方法であって、
板材に打ち抜き成形によって、第１方向に三角波状に延び、波の振幅方向に間隔をあけて設けられる複数の線状部と、前記線状部の延在方向に間隔をあけて設けられ、前記振幅方向に隣接する前記線状部同士を前記線状部の振幅の頂部よりも前記第１方向の下流側で連結する連結部と、を形成する第１工程と、
複数の前記板材を、各々の前記線状部同士を重ねつつ、互いに重ねられた前記板材の前記連結部同士が前記延在方向に間隔をあけて配置されるように積層して積層コアを形成する、第２工程と、
を有する熱交換器の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、熱交換器及び熱交換器の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許第６０２６８０８号公報には、冷媒が流れるケース内に積層コアを配置したヒートシンクが開示されている。この積層コアは、第１方向に沿って直線状に延び、第１方向と直交する方向に間隔をあけて設けられる複数の直線部と、第１方向に間隔をあけて設けられ、上記直交する方向に隣接する直線部同士を連結する連結部と、を有する複数の打ち抜き板を、互いの直線部同士を重ねつつ、互いの連結部同士が第１方向に間隔をあけて配置されるように積層して形成されている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

特許第６０２６８０８号公報では、重ねられた打ち抜き板の第１方向と直交する方向に隣接する直線部間に形成される直線状の流路を冷却水が流れる。この流路には、打ち抜き板に形成された連結部が打ち抜き板の１層おきに積層方向で同じ位置に配置されると共に、打ち抜き板の隣接する層では第１方向に間隔をあけて配置されている。このため、冷却水の流れが打ち抜き板の積層方向で乱されて、流路内における冷却水の打ち抜き板の積層方向（ケース上下方向）の温度分布が均一に近づく。しかし、市場では、更なる冷却性能の向上が望まれている。

【0004】

本開示は、上記事実を考慮して、ケース内に複数の板材を重ねて形成された積層コアを配置する構成において、ケース内を流れる熱媒体と熱交換対象との間の熱交換性能を向上させた熱交換器及び熱交換器の製造方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様の熱交換器は、内部に熱媒体を供給するための供給口と、内部の前記熱媒体を外部に排出するための排出口と、を備えたケースと、前記ケース内に配置されており、前記熱媒体の流れ方向に波状に延び、波の振幅方向に間隔をあけて設けられる複数の線状部と、前記線状部の延在方向に間隔をあけて設けられ、前記振幅方向に隣接する前記線状部同士を前記線状部の振幅の頂部よりも前記流れ方向の下流側で連結する連結部と、を有する複数の板材を各々の前記線状部同士を重ねて形成されており、互いに重ねられた前記板材の前記連結部同士が前記延在方向に間隔をあけて配置されている積層コアと、を有している。

【0006】

本開示の他の態様の熱交換器の製造方法は、本開示の一態様の熱交換器の製造方法であって、板材に打ち抜き成形によって、第１方向に波状に延び、波の振幅方向に間隔をあけて設けられる複数の線状部と、前記線状部の延在方向に間隔をあけて設けられ、前記振幅方向に隣接する前記線状部同士を前記線状部の振幅の頂部よりも前記第１方向の下流側で連結する連結部と、を形成する第１工程と、複数の前記板材を、各々の前記線状部同士を重ねつつ、互いに重ねられた前記板材の前記連結部同士が前記延在方向に間隔をあけて配置されるように積層して積層コアを形成する、第２工程と、を有している。

【発明の効果】

【0007】

以上説明したように、本開示によれば、ケース内に複数の板材を重ねて形成された積層コアを配置する構成において、ケース内を流れる熱媒体と熱交換対象との間の熱交換性能を向上させた熱交換器及び熱交換器の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示の一実施形態に係る熱交換器の平面図である。

【図2】図１の２－２線断面図である。

【図3】図２の３－３線断面図である。

【図4】図２の積層コアを形成する打ち抜き板の表面を示す平面図である。

【図5】図４の打ち抜き板の裏面を示す平面図である。

【図6】図２の積層コアの一部を拡大した拡大平面図である。

【図7】図３の７－７線断面図である。

【図8】図６の８－８線断面図である。

【図9】その他の実施形態に係る熱交換器に用いられる積層コアを形成する打ち抜き板の表面を示す平面図である。

【図10】図９の打ち抜き板を積層した積層コアの一部を拡大した拡大平面図である。

【図11】図１０の１１－１１線断面図である。

【図12】その他の実施形態に係る熱交換器に用いられる積層コアを形成する打ち抜き板の表面を示す平面図である。

【図13】図１２の打ち抜き板を積層した積層コアの一部を拡大した拡大平面図である。

【図14】図１３の１４－１４線断面図である。

【図15】その他の実施形態に係る熱交換器に用いられる積層コアを形成する打ち抜き板の表面を示す平面図である。

【図16】図１５の打ち抜き板を積層した積層コアの一部を拡大した拡大平面図である。

【図17】図１６の１７－１７線断面図である。

【図18】実施例１～３と従来例の圧力損失と熱伝達係数を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照しながら本開示に係る一実施形態の熱交換器及び熱交換器の製造方法について説明する。なお、各図において適宜図示される矢印Ｘ、矢印Ｙ、矢印Ｚは、熱交換器の装置幅方向、装置奥行き方向、装置厚さ方向をそれぞれ示している。また、本実施形態では、矢印Ｚ方向を装置上下方向として説明する。

【0010】

図１には、本実施形態の熱交換器２０が示されている。この熱交換器２０は、例えば、ＣＰＵや電力用半導体素子などの発熱体Ｈを冷却するために用いられる。具体的には、熱交換器２０に発熱体Ｈを接触させて、この発熱体Ｈの熱を熱交換器２０の内部を流れる冷媒Ｌに伝達することにより、発熱体Ｈを冷却するものである。なお、本実施形態の発熱体Ｈは、本開示における熱交換対象の一例である。また、本実施形態の冷媒Ｌは、本開示における熱媒体の一例である。

【0011】

図１及び図２に示されるように、本実施形態の熱交換器２０は、ケース２２と、ケース２２内に設置される積層コア３０と、を有している。

【0012】

（ケース２２）
図２に示されるように、ケース２２は、ケース本体２４と、このケース本体２４の装置厚さ方向の開口２４Ａを閉じる蓋体２６と、を有している。

【0013】

ケース本体２４は、板状の底部２４Ｂと、底部２４Ｂの外周縁部に立設された側壁部２４Ｃとで構成されている。このケース本体２４は、金属材料（例えば、アルミニウム、銅）を用いて形成されている。

【0014】

図１及び図２に示されるように、蓋体２６は、板状とされ、ケース本体２４の側壁部２４Ｃの底部２４Ｂ側と反対側の端面に接合されている。なお、本実施形態では、蓋体２６は、ケース本体２４の端面にろう付けによって接合されている。また、蓋体２６は、金属材料（例えば、アルミニウム、銅）を用いて形成されている。

【0015】

また、ケース本体２４の側壁部２４Ｃには、ケース２２の内部に冷媒（例えば、冷却水、オイル）Ｌを供給するための供給口２７Ａが、装置幅方向の一端側に形成されている。この供給口２７Ａには、冷媒供給源に連結された供給パイプ２８（図１参照）が接続されている。

【0016】

また、ケース本体２４の側壁部２４Ｃには、ケース２２の内部の冷媒Ｌを外部に排出するための排出口２７Ｂが装置幅方向の他端側に形成されている。この排出口２７Ｂには、排出パイプ２９（図１参照）が接続されている。

【0017】

図２及び図３に示されるように、供給パイプ２８を通して供給口２７Ａからケース２２の内部に供給された冷媒Ｌは、積層コア３０に形成される後述する流路３８を流れ、排出口２７Ｂから排出パイプ２９を通して外部に排出される。ここで、冷媒Ｌは、ケース２２内において、供給口２７Ａから排出口２７Ｂへ向けて装置幅方向に流れる。

【0018】

（積層コア３０）
図３～図８に示されるように、積層コア３０は、同形状の複数の打ち抜き板３２を表裏逆向きに重ねて形成されている。具体的には、積層コア３０は、一枚目の打ち抜き板３２の裏面３２Ｂ（図５で示される面）に二枚目の打ち抜き板３２の裏面３２Ｂを重ね、二枚目の打ち抜き板３２の表面３２Ａ（図４で示される面）に三枚目の打ち抜き板３２の表面３２Ａを重ね、三枚目の打ち抜き板３２の裏面３２Ｂに四枚目の打ち抜き板３２の裏面３２Ｂを重ねて、積層コア３０が形成されている。なお、本実施形態の積層コア３０は、打ち抜き板３２を板厚方向に４枚重ねて形成されている。すなわち、積層コア３０には、打ち抜き板３２の層が４層形成されている。
なお、本実施形態の打ち抜き板３２は、本開示における板材の一例である。

【0019】

打ち抜き板３２は、金属製の素材板に打ち抜き成形によって複数の貫通孔４４を形成し、複数の線状部３４と複数の連結部３６とを形成したものである。打ち抜き板３２となる板材の材質としては、例えば、アルミニウム、銅を用いることが好ましい。なお、本実施形態では、ろう付けの観点から、両面がろう材層とされたクラッド鋼板（アルミニウム製）を用いている。

【0020】

線状部３４は、冷媒Ｌの流れ方向（本実施形態では、装置幅方向に沿った方向）に波状に延びる帯状部分であり、延在方向の両端間で幅が一定とされている。なお、ここでいう線状部３４の延在方向とは、線状部３４の幅中心を通る中心線ＣＬ１に沿った方向である。また、線状部３４の幅とは、線状部３４の一辺に対して直交する方向に沿って計測した線状部３４の両辺間の長さである。

【0021】

また、線状部３４は、波の振幅方向（本実施形態では、装置奥行き方向に沿った方向）に間隔をあけて複数設けられている。なお、本実施形態の線状部３４は、冷媒Ｌの流れ方向に三角波状（換言すると、ジグザグ状）に延びている。また、振幅方向に隣接する線状部３４は、互いに平行に配置されている。

【0022】

連結部３６は、線状部３４の延在方向に間隔をあけて設けられており、振幅方向に隣接する線状部３４同士を連結している。この連結部３６は、一方の線状部３４から振幅方向に隣接する他方の線状部３４へ直線状に延びる帯状部分であり、延在方向の両端間で幅が一定とされている。なお、ここでいう連結部３６の延在方向とは、連結部３６の幅中心を通る中心線ＣＬ２に沿った方向である。また、連結部３６の幅とは、連結部３６の一辺に対して直交する方向に沿って計測した連結部３６の両辺間の長さである。

【0023】

図６に示されるように、一の連結部３６は、振幅方向に隣接する線状部３４同士において、一方の線状部３４の頂部３４Ａよりも冷媒Ｌの流れ方向の下流側、すなわち、一般部３４Ｂと他方の線状部３４の一般部３４Ｂとを連結している。また、一の連結部３６よりも冷媒Ｌの流れ方向下流側の他の連結部３６は、一方の線状部３４の一般部３４Ｂと他方の線状部３４の頂部３４Ａよりも冷媒Ｌの流れ方向の下流側、すなわち、一般部３４Ｂとを連結している。なお、ここでいう一般部３４Ｂとは、線状部３４の頂部３４Ａと底部３４Ｃとの間の部分を指す。また、本実施形態では、線状部３４を三角波状としているため、頂部３４Ａが三角波の角部であり、底部３４Ｃが三角波の隅部であり、一般部３４Ｂが三角波の角部と隅部をつなぐ直線部である。さらに、図６に示されるように、連結部３６は、振幅方向に隣接する線状部３４同士において、一方の線状部３４の一般部３４Ｂと他方の線状部３４の一般部３４Ｂとを連結している。

【0024】

本実施形態では、複数の打ち抜き板３２を積層した場合に、各々の連結部３６同士が重ならない範囲で、かつ、波の頂点間（山から谷まで）を１ユニットとした場合の装置幅方向（言い換えると、冷媒Ｌの流れ方向）に沿った長さＸＬに基づいて、線状部３４の幅、連結部３６までの距離、連結部３６の幅等の各種寸法が決定されている。
具体的には、図６に示されるように、冷媒Ｌの流れ方向で線状部３４の頂部３４Ａから連結部３６までの距離Ｍは、線状部３４の幅Ｗ１の半分以上で且つ幅Ｗ１の２倍以下の範囲内に設定されることが好ましい。なお、本実施形態では、距離Ｍが幅Ｗ１と同じ値とされている。

【0025】

また、連結部３６の幅Ｗ２は、幅Ｗ１以上で且つ幅Ｗ１の２倍以下の範囲内に設定されることが好ましい。なお、本実施形態では、幅Ｗ１が幅Ｗ２と同じ値とされている。

【0026】

また、流路３８内を流れる冷媒Ｌの圧力損失及び熱交換率（熱伝達率）の観点から、連結部３６の延在方向（中心線ＣＬ２）と線状部３４の延在方向（中心線ＣＬ１）とでなす鈍角側の角度θは、９０度以上で且つ１５０度以下の範囲内に設定されることが好ましい。なお、本実施形態では、角度θが１３０度とされている。

【0027】

前述の積層コア３０は、複数（本実施形態では４枚）の打ち抜き板３２を表裏逆向きに互いの線状部３４同士を重ねつつ、互いに重ねられた打ち抜き板３２の連結部３６同士が線状部３４の延在方向に間隔をあけて配置（言い換えると、連結部３６同士が互いに重なり合わないように配置）されるように積層して形成されている。ここで、打ち抜き板３２の波の振幅方向に隣接する線状部３４間には複数の貫通孔４４が形成されおり、上記のように互いに重ねられた打ち抜き板３２同士ではそれぞれの貫通孔４４の一部分同士が打ち抜き板３２の板厚方向（積層方向）に重なり合っている。これらの貫通孔４４によって冷媒Ｌの流路３８が形成されている。この流路３８は、互いに重ねられた打ち抜き板３２における上記振幅方向に隣接する線状部３４間に複数の貫通孔４４によって形成されているため、打ち抜き板３２の板厚方向（積層方向）から見て線状部３４と同様に三角波状に形成されている。これにより、流路３８には頂部３４Ａと底部３４Ｃとの間に曲がり部が形成され、その曲がり部の頂点を避けた位置に連結部３６が設けられている。また、本実施形態では、冷媒Ｌの流れ方向と打ち抜き板３２の積層方向が直交している。
また、重ねられた打ち抜き板３２は、ろう付けによって互いに接合されている。

【0028】

積層コア３０の上面（装置上側に位置する打ち抜き板３２の面）は、蓋体２６の下面にろう付けされている。一方、積層コア３０の下面（装置下側に位置する打ち抜き板３２の面）は、ケース本体２４の底面にろう付けされている。

【0029】

次に、本実施形態の熱交換器２０の製造方法について説明する。
（第１工程）
まず、打ち抜き板３２となる素材板（両面がろう材層とされたクラッド鋼板）に打ち抜き成形によって複数の貫通孔４４を形成して、第１方向に波状に延び、波の振幅方向に間隔をあけて設けられる複数の線状部３４と、線状部３４の延在方向に間隔をあけて設けられ、上記振幅方向に隣接する線状部３４同士を線状部３４の振幅の頂部３４Ａよりも第１方向の下流側で連結する連結部３６と、を形成する。

【0030】

（第２工程）
次に、同形状の複数（本実施形態では４枚）の打ち抜き板３２を表裏逆向きに互いの線状部３４同士を重ねつつ、互いに重ねられた打ち抜き板３２の連結部３６同士が第１方向に間隔をあけて配置されるように積層して積層コア３０を形成する。その後、積層コア３０を加熱して、重ねられた打ち抜き板３２同士をろう付けにより接合する。

【0031】

（第３工程）
次に、積層コア３０を、ケース本体２４の底部２４Ｂ上に設置する（図２図示状態）。その後、ケース本体２４の開口２４Ａを蓋体２６で閉じる。このとき、積層コア３０の下面がケース２２の底面に接触し、積層コア３０の上面が蓋体２６の下面に接触している。

【0032】

そして、ケース２２を加熱して、ケース２２と積層コア３０をろう付けによって接合する。このようにして熱交換器２０の製造が完了する。

【0033】

次に、本実施形態の熱交換器２０の作用効果について説明する。
熱交換器２０では、図１及び図２に示されるように、ケース２２に接するように発熱体Ｈを配置することで、ケース２２を介してケース２２内を流れる冷媒Ｌと発熱体Ｈとの間で熱交換が行われる。具体的には、発熱体Ｈからの熱がケース２２と、このケース２２を介して積層コア３０に伝達される。ケース２２と積層コア３０は、ケース２２内に供給される冷媒Ｌとの熱交換によって冷却される。これにより、発熱体Ｈの熱が冷媒Ｌに奪われ（伝熱され）、発熱体Ｈが冷却される。

【0034】

ここで、上記熱交換器２０では、互いに重ねられた打ち抜き板３２における波の振幅方向に隣接する線状部３４間に流路３８が形成されている。この流路３８は、線状部３４と同様に波状に形成されているため、例えば、一直線状に形成されている構成と比べて、ケース２２内を流れる冷媒Ｌの流れを波の振幅方向（装置奥行き方向）に乱すことができる（図６参照）。すなわち、上記流路３８を流れる冷媒Ｌを波の振幅方向に撹拌することができる。

【0035】

また、互いに重ねられた打ち抜き板３２の連結部３６同士が線状部３４の延在方向に間隔をあけて配置されている。具体的には、連結部３６は、打ち抜き板３２の１層おきに積層方向で同じ位置に配置されると共に、打ち抜き板３２の隣接する層では線状部３４の延在方向に間隔をあけて配置されている。このため、上記連結部３６によって、流路３８を流れる冷媒Ｌの流れを打ち抜き板３２の積層方向（重ね方向）に乱すことができる（図７及び図８参照）。すなわち、流路３８を流れる冷媒Ｌを打ち抜き板３２の積層方向に撹拌することができる。
以上のように、熱交換器２０によれば、流路３８を流れる冷媒Ｌの撹拌性能を向上させることができる。その結果、流路３８の温度分布を装置上下方向及び装置奥行き方向で均一に近づけることができ、熱交換器２０の熱交換性能が向上する。

【0036】

さらに、熱交換器２０では、流路３８が波状に形成されていることから、冷媒Ｌが流路３８の屈曲部で流路構成壁４０（複数の線状部３４を重ねて形成される流路構成壁）に衝突しながら流れる。冷媒Ｌと積層コア３０との熱交換は、冷媒Ｌと流路構成壁４０の衝突部分（図６の符号４１で示す部分）で促進される。ここで、熱交換器２０では、連結部３６が打ち抜き板３２において波の振幅方向に隣接する線状部３４同士を線状部３４の振幅の頂部３４Ａよりも冷媒Ｌの流れ方向の下流側で連結している。このため、熱交換器２０では、例えば、連結部３６が打ち抜き板３２において波の振幅方向に隣接する線状部３４同士を線状部３４の振幅の頂部３４Ａで連結するものと比べて、冷媒Ｌが流路構成壁４０に広い範囲で衝突した後で、連結部３６によって打ち抜き板３２の積層方向に攪拌される。このように流路構成壁４０に対する冷媒Ｌの衝突面積が増加することで、冷媒Ｌと積層コア３０との熱交換が促進されて、ケース２２内を流れる冷媒Ｌと発熱体Ｈとの間の熱交換が促進される。これにより、上記熱交換器２０では、ケース２２内を流れる冷媒Ｌと発熱体Ｈとの間の熱交換性能がさらに向上する。

【0037】

また、熱交換器２０では、距離Ｍを幅Ｗ１の半分以上で且つ幅Ｗ１の２倍以下の範囲内に設定していることから、流路構成壁４０に対する冷媒Ｌの衝突面積を増加させつつ、冷媒Ｌの打ち抜き板３２の積層方向における攪拌性能を確保することができる。なお、距離Ｍが幅Ｗ１の半分未満の場合、流路構成壁４０に対する冷媒Ｌの衝突面積を十分に確保できない。一方、距離Ｍが幅Ｗ１の２倍を超える場合、冷媒Ｌが流路構成壁４０に衝突した後、連結部３６で攪拌されるまでに時間を要するため、冷媒Ｌの打ち抜き板３２の積層方向における攪拌性能を確保しにくい。したがって、距離Ｍは、幅Ｗ１の半分以上で且つ幅Ｗ１の２倍以下の範囲内に設定することが好ましい。しかしながら、距離Ｍを幅Ｗ１の半分以上で且つ幅Ｗ１の５倍以下の範囲内に設定してもよい。

【0038】

さらに、熱交換器２０では、幅Ｗ２を幅Ｗ１以上で且つ幅Ｗ１の２倍以下の範囲内に設定していることから、打ち抜き成形後の打ち抜き板３２に反りが発生するのを抑制することができる。なお、幅Ｗ２が幅Ｗ１未満の場合、打ち抜き成形後の打ち抜き板３２に反りが発生しやすくなる。一方、幅Ｗ２が幅Ｗ１の２倍を超える場合、打ち抜き成形後の打ち抜き板３２の反りを抑えられるが、打ち抜き板３２を積層方向で見て、線状部３４の延在方向に沿って隣接する連結部３６間の間隔が狭くなる。すなわち、流路３８の一部において、断面積が過大に狭くなり、冷媒Ｌの圧力損失が増加する。したがって、幅Ｗ２は、幅Ｗ１以上で且つ幅Ｗ１の２倍以下の範囲内に設定することが好ましい。しかしながら、距離Ｍを幅Ｗ１の半分以上で且つ幅Ｗ１の５倍以下の範囲内に設定してもよい。

【0039】

またさらに、熱交換器２０では、角度θを９０度以上で且つ１５０度以下の範囲内に設定していることから、流路３８内を流れる冷媒Ｌの圧力損失を抑えつつ、熱交換率（熱伝達率）を向上させることができる。なお、角度θが９０度未満の場合、冷媒Ｌの連結部３６に対する衝突角度が厳しく、圧力損失が過大となる。一方、角度θが１５０度を超える場合、冷媒Ｌの連結部３６に対する衝突角度が緩く、熱交換率（熱伝達率）が低下する。必要な熱交換率を確保しようとすると装置が大きくなる。したがって、角度θは、９０度以上で且つ１５０度以下の範囲内に設定することが好ましい。

【0040】

そして、熱交換器２０では、打ち抜き板３２において、線状部３４の延在方向に隣接する連結部３６間に線状部３４の頂部３４Ａを２つ以上配置していることから、例えば、線状部３４の延在方向に隣接する連結部３６間に線状部３４の頂部３４Ａが１つ配置される構成と比べて、冷媒Ｌと流路構成壁４０との間の熱交換を促進することができる。これにより、熱交換器２０では、ケース２２内を流れる冷媒Ｌと発熱体Ｈとの間の熱交換性能がさらに向上する。

【0041】

そして、熱交換器２０では、同形状の複数の打ち抜き板３２が互いに表裏逆向きに重ねられて積層コア３０が形成されるため、例えば、異なる形状の複数の打ち抜き板が重ねられて積層コア３０が形成さられる構成と比べて、部品点数を低減できる。また、同形状の複数の打ち抜き板３２で積層コア３０を形成するため、製造工程において、部品の管理コスト及び金型コストを削減できる。

【0042】

前述の実施形態の熱交換器２０では、同形状の６枚の打ち抜き板３２を積層して積層コア３０を形成しているが、本開示はこの構成に限定されない。その他の実施形態の熱交換器では、少なくとも同形状の２枚の打ち抜き板３２を積層して積層コアを形成してもよい。この構成においても、前述の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

【0043】

また、前述の実施形態の熱交換器２０では、線状部３４を三角波状に形成しているが、本開示はこの構成に限定されない。その他の実施形態の熱交換器では、例えば、線状部３４を正弦波状、台形波状に形成してもよい。

【0044】

さらに、前述の実施形態の熱交換器２０では、同形状の打ち抜き板３２を積層して積層コア３０を形成しているが、本開示はこの構成に限定されない。その他の実施形態の熱交換器では、異なる形状の打ち抜き板を交互に積層して積層コアを形成してもよい。

【0045】

また、前述の実施形態の熱交換器２０では、冷媒Ｌと発熱体Ｈとの熱交換によって発熱体Ｈを冷却する構成としているが、本開示はこの構成に限定されない。その他の実施形態の熱交換器では、例えば、熱媒（本開示における熱媒体の一例）と加熱対象（熱交換対象）との熱交換によって加熱対象を加熱する構成としてもよい。

【0046】

前述の実施形態の熱交換器２０では、打ち抜き板３２の連結部３６の幅Ｗ２を線状部３４の幅Ｗ１と同じ値に設定しているが、本開示はこの構成に限定されない。例えば、図９～図１１に示されるその他の実施形態の熱交換器５０のように、積層コア５１を構成する打ち抜き板５２の連結部５４の幅Ｗ２を線状部５６の幅Ｗ１の２倍に設定し、さらに線状部５６の一般部５６Ｂに対して線状部５６の延在方向で一つ置きに連結部５４を配置する構成としてもよい。この構成とした場合、例えば、線状部毎に連結部を配置する構成と比べて、流路５８を流れる冷媒Ｌの圧力損失を抑制することができる。また、幅Ｗ２を幅Ｗ１の２倍に設定しているため、打ち抜き成形後の打ち抜き板５２に反りが発生するのを抑制することができる。なお、図９～図１１における符号５２Ａは、打ち抜き板５２の表面を示し、符号５３は、貫通孔を示し、符号５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃは、それぞれ線状部５６の頂部、一般部、底部を示している。

【0047】

前述の実施形態の熱交換器２０では、線状部３４の頂部３４Ａから連結部３６までの距離Ｍを線状部３４の幅Ｗ１と同じ値に設定しているが、本開示はこの構成に限定されない。例えば、図１２～図１４に示されるその他の実施形態の熱交換器６０のように、積層コア６１を構成する打ち抜き板６２の線状部６４の頂部６４Ａから連結部６６までの距離Ｍを線状部３４の幅Ｗ１の半分の値に設定してもよい。この構成とした場合、例えば、距離Ｍを幅Ｗ１の半分以下、あるいは、幅Ｗ１の２倍以上としたものと比べて、流路構成壁４０に対する冷媒Ｌの衝突面積の増加と、冷媒Ｌの積層方向の攪拌性能の向上を両立することができる。なお、図１２～図１４における符号６２Ａは、打ち抜き板６２の表面を示し、符号６３は、貫通孔を示し、符号６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃは、それぞれ線状部６４の頂部、一般部、底部を示している。

【0048】

前述の実施形態の熱交換器２０では、打ち抜き板３２において線状部３４の延在方向に隣接する連結部３６の間に頂部３４Ａが１つ配置されているが、本開示はこの構成に限定されない。例えば、図１５～図１７に示されるその他の実施形態の熱交換器７０のように、積層コア７１を構成する打ち抜き板７２において線状部７４の延在方向に隣接する連結部７６の間に頂部７４Ａが２つ以上配置されていてもよい。この構成とした場合、例えば、隣接する連結部３６の間に頂部３４Ａが１つ配置される熱交換器２０と比べて、冷媒Ｌと流路構成壁７８とが衝突する衝突部を複数形成することができるため、冷媒Ｌと発熱体Ｈとの間の熱交換を促進することができる。なお、図１５～図１７における符号７２Ａは、打ち抜き板７２の表面を示し、符号７３は、貫通孔を示し、符号７４Ａ、７４Ｂ、７４Ｃは、それぞれ線状部７４の頂部、一般部、底部を示している。また、積層コア７１における１ユニットは、波の山（頂部７４Ａ）、谷（底部７４Ｃ）、山（頂部７４Ａ）、谷（底部７４Ｃ）までである。

【0049】

（試験例）
次に、本開示の効果を検証するために、本開示を適用した実施例の熱交換器を３種、従来例の熱交換器を１種用意して熱伝達係数と圧力損失を測定した。測定したデータから図１８に示されるグラフが得られた。

【0050】

（供試熱交換器）
実施例１・・図９～図１１に示される熱交換器５０と同じ構造の熱交換器。
実施例２・・図１２～図１４に示される熱交換器６０と同じ構造の熱交換器。
実施例３・・図１５～図１７に示される熱交換器７０と同じ構造の熱交換器。
従来例・・・波状に加工したフィンを間隔をあけて配置した従来構造の熱交換器。

【0051】

図１８に示されるように、本開示を適用した実施例１～３の熱交換器は、いずれも従来例の熱交換器よりも圧力損失が少なく、また熱伝達係数が良好な結果であることが分かる。

【0052】

以上、実施形態を挙げて本開示の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。また、本開示の権利範囲がこれらの実施形態に限定されないことは言うまでもない。

【0053】

なお、本開示の前述の各実施形態は以下の開示としても把握できる。
連結部にて分断された状態で所定方向に延びる貫通孔が形成された複数の板材が、前記貫通孔が互いに重なり合うように板厚方向に積層されることによって、重なり合った前記貫通孔にて流路が形成された積層コアと、
前記積層コアを収容し、前記積層コアに熱媒体を供給するための供給口と前記積層コアを流れた前記熱媒体を排出する排出口とが形成されたケースと、
を備えた熱交換器であって、
前記複数の板材は、前記連結部が互いに重なり合わないように、前記所定方向に関して間隔を空けて積層されており、
前記流路は曲がり部を有するようにして前記所定方向に延びており、前記連結部は前記曲がり部の頂点を避けた位置に設けられている熱交換器。

【0054】

前述の各実施形態と上記開示との対応関係は以下の通りである。
前述の実施形態の熱交換器２０、５０、６０、又は７０が上記熱交換器の一例に、前述の実施形態のケース２２が上記ケースの一例に、積層コア３０、５１、６１、又は７１が上記積層コアの一例に、前述の実施形態の供給口２７Ａが上記供給口の一例に、前述の実施形態の排出口２７Ｂが上記排出口の一例に、前述の実施形態の連結部３６、５４、６６、又は７６が上記連結部の一例に、前述の実施形態の貫通孔４４、５３、６３、又は７３が上記貫通孔の一例に、前述の実施形態の打ち抜き板３２、５２、６２、又は７２が上記複数の板材に、前述の実施形態の流路３８、又は５８が上記流路の一例に、前述の実施形態の冷媒Ｌが上記熱媒体の一例に、それぞれ相当する。また、前述の実施形態の頂部３４Ａと底部３４Ｃとの間に形成された流路３８の一部が上記曲がり部の一例に相当し、前述の実施形態の底部３４Ｃにて規定された箇所が上記頂点の一例に相当する。

【0055】

以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。

【0056】

（付記１）
内部に熱媒体を供給するための供給口と、内部の前記熱媒体を外部に排出するための排出口と、を備えたケースと、
前記ケース内に配置されており、前記熱媒体の流れ方向に波状に延び、波の振幅方向に間隔をあけて設けられる複数の線状部と、前記線状部の延在方向に間隔をあけて設けられ、前記振幅方向に隣接する前記線状部同士を前記線状部の振幅の頂部よりも前記流れ方向の下流側で連結する連結部と、を有する複数の板材を各々の前記線状部同士を重ねて形成されており、互いに重ねられた前記板材の前記連結部同士が前記延在方向に間隔をあけて配置されている積層コアと、
を有する熱交換器。

【0057】

付記１の熱交換器では、ケースに接するように熱交換対象を配置することで、ケースを介してケース内を流れる熱媒体と熱交換対象との間で熱交換が行われる。

【0058】

また、上記熱交換器では、互いに重ねられた板材の波の振幅方向に隣接する線状部間に流路が形成される。この流路は、線状部と同様に波状に形成されるため、例えば、一直線状に形成される構成と比べて、内部を流れる熱媒体の流れを波の振幅方向に乱すことができる。すなわち、上記流路を流れる熱媒体を波の振幅方向に撹拌することができる。また、互いに重ねられた板材の連結部同士が線状部の延在方向に間隔をあけて配置されている。このため、上記連結部によって、流路を流れる熱媒体の流れを板材の積層方向（重ね方向）に乱すことができる。すなわち、流路を流れる熱媒体を板材の積層方向に撹拌することができる。

【0059】

さらに、上記熱交換器では、流路が波状に形成されていることから、熱媒体が流路の屈曲部で流路構成壁（複数の線状部を重ねて形成される流路構成壁）に衝突しながら流れる。熱媒体と積層コアとの熱交換は、熱媒体と流路構成壁の衝突部分で促進される。ここで、上記熱交換器では、連結部が板材において波の振幅方向に隣接する線状部同士を線状部の振幅の頂部よりも熱媒体の流れ方向の下流側で連結している。このため、上記熱交換器では、例えば、連結部が板材において波の振幅方向に隣接する線状部同士を線状部の振幅の頂部で連結するものと比べて、熱媒体が流路構成壁に広い範囲で衝突した後で、連結部によって板材の積層方向に攪拌される。このように流路構成壁に対する熱媒体の衝突面積が増加することで、熱媒体と積層コアとの熱交換が促進されて、ケース内を流れる熱媒体と熱交換対象との間の熱交換が促進される。これにより、上記熱交換器では、ケース内を流れる熱媒体と熱交換対象との間の熱交換性能が向上する。

【0060】

（付記２）
前記流れ方向で前記線状部の前記頂部から前記連結部までの距離は、前記線状部の幅の半分以上である、付記１に記載の熱交換器。

【0061】

付記２の熱交換器では、熱媒体の流れ方向で線状部の頂部から連結部までの距離を線状部の幅の半分以上に設定していることから、流路構成壁に対する熱媒体の衝突面積を増加させつつ、熱媒体の板材の積層方向における攪拌性能を確保することができる。

【0062】

（付記３）
前記連結部の幅は、前記線状部の幅以上である、付記１又は付記２に記載の熱交換器。

【0063】

付記３の熱交換器では、連結部の幅を板材の線状部の幅以上に設定していることから、打ち抜き成形後の板材に反りが発生するのを抑制することができる。

【0064】

（付記４）
前記延在方向に隣接する前記連結部の間には、前記線状部の前記頂部が２つ以上配置されている、付記１～付記３のいずれか１項に記載の熱交換器。

【0065】

付記４の熱交換器では、板材において、線状部の延在方向に隣接する連結部間に線状部の頂部を２つ以上配置していることから、例えば、線状部の延在方向に隣接する連結部間に線状部の頂部が１つ配置される構成と比べて、熱媒体と流路構成壁との間の熱交換を促進することができる。これにより、上記熱交換器では、ケース内を流れる熱媒体と熱交換対象との間の熱交換性能がさらに向上する。

【0066】

（付記５）
複数の前記板材は、同形状であり、互いに表裏逆向きに重ねられて前記積層コアを形成している、付記１～付記４のいずれか１項に記載の熱交換器。

【0067】

付記５の熱交換器では、同形状の複数の板材が互いに表裏逆向きに重ねられて積層コアが形成されるため、例えば、異なる形状の複数の板材が重ねられて積層コアが形成さられる構成と比べて、部品点数を低減できる。これにより、製造工程コストの上昇を抑制できる。

【0068】

（付記６）
付記１～付記５のいずれか１項に記載の熱交換器の製造方法であって、
板材に打ち抜き成形によって、第１方向に波状に延び、波の振幅方向に間隔をあけて設けられる複数の線状部と、前記線状部の延在方向に間隔をあけて設けられ、前記振幅方向に隣接する前記線状部同士を前記線状部の振幅の頂部よりも前記第１方向の下流側で連結する連結部と、を形成する第１工程と、
複数の前記板材を、各々の前記線状部同士を重ねつつ、互いに重ねられた前記板材の前記連結部同士が前記延在方向に間隔をあけて配置されるように積層して積層コアを形成する、第２工程と、
を有する熱交換器の製造方法。

【0069】

付記６の熱交換器の製造方法では、第１工程と第２工程を経て、付記１～付記５のいずれか１項の熱交換器で用いられる積層コアが製造される。

【0070】

なお、２０１８年６月７日に出願された日本国特許出願２０１８－１０９７３２号の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

【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】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】