特許 7472564 積層体及び積層体の製造方法

(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】2024-04-15

(45)【発行日】2024-04-23

(54)【発明の名称】積層体及び積層体の製造方法

(51)【国際特許分類】

   F28F 3/08 20060101AFI20240416BHJP

   B32B 7/027 20190101ALI20240416BHJP

   B32B 15/01 20060101ALI20240416BHJP

   F28F 3/04 20060101ALI20240416BHJP

   F28D 9/00 20060101ALI20240416BHJP

   B23K 20/00 20060101ALI20240416BHJP

【ＦＩ】

F28F3/08 311

B32B7/027

B32B15/01 K

F28F3/04 A

F28D9/00

B23K20/00 310L

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020045936

(22)【出願日】2020-03-17

(65)【公開番号】P2021148323

(43)【公開日】2021-09-27

【審査請求日】2023-01-31

(73)【特許権者】

【識別番号】000006611

【氏名又は名称】株式会社富士通ゼネラル

(74)【代理人】

【識別番号】110003339

【氏名又は名称】弁理士法人南青山国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100104215

【弁理士】

【氏名又は名称】大森 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100196575

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 満

(74)【代理人】

【識別番号】100144211

【弁理士】

【氏名又は名称】日比野 幸信

(72)【発明者】

【氏名】高橋 俊彦

(72)【発明者】

【氏名】王 凱建

(72)【発明者】

【氏名】富田 浩介

(72)【発明者】

【氏名】佐川 賢太郎

【審査官】大谷 光司

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１６３９０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－３０４０６１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２８Ｆ３／００－３／１４，９／００－９／２６

Ｆ２８Ｄ９／００－９／０４

Ｆ１６Ｌ２３／００－２３／２４

Ｂ３２Ｂ７／０２７，１５／０１

Ｂ２３Ｋ２０／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

積層型マイクロ流路熱交換器に適用される積層体であって、
複数の伝熱板と複数の金属板とが積層され、前記複数の伝熱板と前記複数の金属板のそれぞれが拡散接合により接合された積層ブロック本体と、
複数の金属板が積層され、前記複数の金属板のそれぞれが拡散接合により接合された継手体と
を具備し、
前記複数の伝熱板のそれぞれには、流体が流れる流路が形成され、
前記積層ブロック本体には、前記複数の伝熱板が積層された第１方向に沿って側面が形成され、前記側面には開口が設けられ、
前記継手体は、前記開口に挿入することが可能であり、
前記継手体を前記開口に挿入したとき、前記積層ブロック本体を形成する前記複数の伝熱板と前記複数の金属板の積層方向と、前記継手体を形成する前記複数の金属板の積層方向とが一致し、前記積層ブロック本体の前記積層方向における厚さと、前記継手体の前記積層方向における厚さとが同じである
積層体。

【請求項2】

請求項１に記載された積層体であって、
前記継手体においては、前記複数の金属板が積層された第２方向に対して交差する方向に突出する凸部を有し、前記凸部が前記開口に挿入され得る
積層体。

【請求項3】

請求項１または２に記載された積層体であって、
前記複数の伝熱板及び前記複数の金属板は、同じ材料で形成された
積層体。

【請求項4】

積層型マイクロ流路熱交換器に適用される積層体を製造する製造方法であって、
少なくとも１つの第１金属板と、少なくとも１つの第２金属板との間に、流体が流れる流路が形成された第１領域と、前記第１領域外の第２領域とを有する複数の第３金属板を挟んで積層し、
少なくとも１つの前記第１金属板、少なくとも１つの前記第２金属板、及び前記複数の第３金属板のそれぞれを拡散接合により接合して、積層ブロック体を形成し、
前記積層ブロック体を前記第１領域を含む第１ブロック体と、前記第２領域を含む第２ブロック体とに分割し、
前記第２ブロック体の少なくとも一部を前記第１ブロック体に接続される継手体として利用し、
前記第１ブロック体の側面に形成された開口に前記継手体を挿入し、
前記継手体を前記第１ブロック体の前記側面に接続した後において、前記第１ブロック体を形成する前記第１金属板、前記第２金属板、及び前記複数の第３金属板の積層方向と、前記継手体を形成する前記第１金属板、前記第２金属板、及び前記複数の第３金属板の積層方向とが一致している
積層体の製造方法。

【請求項5】

請求項４に記載された積層体の製造方法であって、
前記積層ブロック体が前記第１ブロック体と前記第２ブロック体とに分割される前に、
前記第１ブロック体の前記積層ブロック体の積層方向に沿った前記側面には前記開口が形成され、
前記開口に対向する前記第２ブロック体の部分を前記継手体の一部として利用する
積層体の製造方法。

【請求項6】

請求項４または５に記載された積層体の製造方法であって、
前記第２ブロック体の一部を前記第１ブロック体の前記開口に挿入される前記継手体の凸部として利用し、
前記凸部に含まれる最上層または最下層の金属板の表面をエッチング加工、または、前記凸部に含まれる最上層または最下層の金属板をエッチング加工により除去する
積層体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、積層体及び積層体の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

熱交換器は冷凍サイクルの一つの要素として使用され、冷凍サイクル内の作動流体の温度を目標値にするための不可欠なパーツである。熱交換器には様々な種類が存在する。その中でマイクロ流路熱交換器の卓越した性能が認識されつつあり、実用化に向けて開発が進められている。

【0003】

このようなマイクロ流路熱交換器には積層型マイクロ流路熱交換器がある。この積層型マイクロ流路熱交換器は、例えば、表面に微細な高温流体流路が形成された金属板と、表面に微細な低温流体流路が形成された金属板を交互に積層して形成された積層体の上面と底面に耐圧用の金属板を重ねて、真空の状態で加圧・加熱することによって各伝熱板及び各金属板が互いに拡散接合されて一体化される（例えば、特許文献１参照）。

【0004】

この積層型マイクロ流路熱交換器に高温流体と低温流体を流入及び流出させるために継手体が用いられる。この継手体は、例えば連結管を挿入するための孔部が設けられた金属で例えば、複数の伝熱板と金属板が拡散接合された積層体の側面に切削加工等で開口を形成し、その開口に継手体を挿入した後、ロウ付けにより接合される。このような後加工は煩雑で、また積層体に開口を形成するための切削加工の際には開口から金属積層体の内部に切削粉（切削片）が入り、その切削粉が流路を傷つけたり、熱交換器が接続される冷媒回路に流出することで詰まり等の問題を引き起こしたりするおそれがある。

【0005】

これに対し、例えば、複数の伝熱板や金属板のそれぞれの側部にエッチング加工によって切り欠きを設け、この切り欠きが積層されることにより開口を形成する手法がある。このような手法によれば、開口を形成するための切削加工が必要ないので、開口から積層体の内部に切削粉が入る可能性がなくなる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特許第６０５６９２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、切り欠きが積層されることにより開口を形成した場合、複数の伝熱板や金属板のそれぞれの厚さには、ばらつきがあることから、開口の高さにもばらつきが生じ、ある積層体の開口は、継手体にとって緩くなったり、別の積層体の開口は、継手体にとってきつくなったりする場合がある。この結果、積層体の開口と継手体の間にロウ付けで塞げないような大きさの隙間ができたり、積層体の開口に継手体が挿入できなかったりする場合がある。

【0008】

このため、積層体の開口に継手体を挿入し、ロウ付けにより接合する際の作業が困難であった。また、それを避けるためにはそれぞれの積層体の開口に適合した継手体を積層体ごとに製造する必要が生じ、積層型マイクロ流路熱交換器を製作することが困難であった。

【0009】

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、積層型マイクロ流路熱交換器を製作する際に積層体の開口に継手体を挿入し接合する作業の困難を回避できる積層体、及び積層体の製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る積層体は、積層ブロック本体と、継手体とを具備する。
上記積層ブロック本体では、複数の伝熱板と複数の金属板とが積層され、上記複数の伝熱板と上記複数の金属板のそれぞれが拡散接合により接合されている。
上記継手体では、複数の金属板が積層され、上記複数の金属板のそれぞれが拡散接合により接合されている。
上記積層ブロック本体には、上記複数の伝熱板が積層された第１方向に沿って側面が形成され、上記側面には開口が設けられている。
上記継手体は、上記開口に挿入され得る。

【0011】

このような積層体によれば、積層型マイクロ流路熱交換器を製作する際に積層ブロック本体の開口に継手体を挿入し接合する作業の困難さが回避される。

【0012】

上記の継手体においては、上記複数の金属板が積層された第２方向に対して交差する方向に突出する凸部を有し、上記凸部が上記開口に挿入され得る。

【0013】

このような積層体によれば、積層型マイクロ流路熱交換器を製作する際に積層ブロック本体の開口に継手体を挿入し接合する作業の困難さがより確実に回避される。

【0014】

上記の積層体においては、上記複数の伝熱板及び上記複数の金属板は、同じ材料で形成されてもよい。

【0015】

このような積層体によれば、積層型マイクロ流路熱交換器を製作する際に積層ブロック本体の開口に継手体を挿入し接合する作業の困難さがより確実に回避される。

【0016】

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る積層体の製造方法では、少なくとも１つの第１金属板と、少なくとも１つの第２金属板との間に、流路が形成された第１領域と、上記第１領域外の第２領域とを有する複数の第３金属板を挟んで積層する。
少なくとも1つの上記第１金属板、少なくとも1つの上記第２金属板、及び上記複数の第３金属板のそれぞれを拡散接合により接合して、積層ブロック体が形成される。
上記積層ブロック体が上記第１領域を含む第１ブロック体（積層ブロック本体）と、上記第２領域を含む第２ブロック体（フレーム体）とに分割される。
上記第２ブロック体の少なくとも一部が上記第１ブロック体に接続される継手体として利用される。

【0017】

このような積層体の製造方法によれば、積層型マイクロ流路熱交換器を製作する際に積層ブロック本体の開口に継手体を挿入し接合する作業の困難さが回避される。

【0018】

上記の積層体の製造方法においては、上記積層ブロック体が上記第１ブロック体と上記第２ブロック体とに分割される前に、上記第１ブロック体の上記積層ブロック体の積層方向に沿った側面には開口が形成され、上記開口に対向する上記第２ブロック体の部分を上記継手体の一部として利用してもよい。

【0019】

このような積層体によれば、積層型マイクロ流路熱交換器を製作する際に金属積層体の開口に継手体を挿入し接合する作業の困難さがより確実に回避される。

【0020】

上記の積層体の製造方法においては、上記第２ブロック体の一部を上記第１ブロック体の上記開口に挿入される上記継手体の凸部として利用し、上記凸部に含まれる最上層または最下層の金属板の表面をエッチング加工、または、上記凸部に含まれる最上層または最下層の金属板をエッチング加工により除去してもよい。

【0021】

このような積層体によれば、積層型マイクロ流路熱交換器を製作する際に金属積層体の開口に継手体を挿入し接合する作業の困難さがより確実に回避される。

【発明の効果】

【0022】

以上述べたように、本発明によれば、積層型マイクロ流路熱交換器を製作する際に積層ブロック本体の開口に継手体を挿入し接合する作業の困難さを回避できる積層体及び積層体の製造方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本実施形態に係る積層体の模式的斜視図である。

【図2】図（ａ）は、継手体が積層ブロック本体の側面に接合される前の模式的断面図である。図（ｂ）は、継手体が積層ブロック本体の側面に接合された後の模式的断面図である。

【図3】積層体の製造方法を示す模式的斜視図である。

【図4】積層体の製造方法を示す模式的斜視図である。

【図5】積層体の製造方法を示す模式的斜視図である。

【図6】積層体の製造方法を示す模式的斜視図である。

【図7】本実施形態の変形例を示す模式的断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。各図面には、ＸＹＺ軸座標が導入される場合がある。また、同一の部材または同一の機能を有する部材には同一の符号を付す場合があり、その部材を説明した後には適宜説明を省略する場合がある。

【0025】

（積層体の構造）

【0026】

図１は、本実施形態に係る積層体の模式的斜視図である。

【0027】

図１に示す積層体１０は、積層ブロック本体１と、継手体５１～５４とを具備する。積層ブロック本体１は、例えば、略直方体形状をしている。図１では、積層体１０の構造を説明する都合上、継手体５１～５４のそれぞれが積層ブロック本体１から離れて描かれている。継手体５１～５４のそれぞれは、積層ブロック本体１の側面１ｗに接続される。

【0028】

積層体１０は、例えば、積層型マイクロ流路熱交換器に適用される。例えば、高温の媒体が積層体１０の継手体５１から流入すると、媒体は、積層ブロック本体１を経由し、継手体５２から流出する。一方、低温の媒体が継手体５３から流入すると、媒体は、積層ブロック本体１を経由し、継手体５４から流出する。継手体５１～５４のそれぞれの孔部５ｈには、例えば、連結管等が接続される。

【0029】

積層ブロック本体１は、主面１ｕ（上面）と、主面１ｕとは反対側の主面１ｄ（下面）と、主面１ｕと主面１ｄと、側面１ｗとを有する。積層ブロック本体１において、主面１ｕ、１ｄに直交する方向を第１方向とする。第１方向は、本実施形態では、Ｚ軸方向に対応する。

【0030】

積層ブロック本体１は、伝熱板である複数の金属板２Ａａと、伝熱板である複数の金属板２Ｂａと、下側外殻板である複数の金属板３Ａａと、上側外殻板である複数の金属板３Ｂａとを有する。主面１ｕ側には複数の金属板３Ａａが、主面１ｄ側には複数の金属板３Ｂａが、それぞれｚ方向に積層されている。複数の金属板３Ａａと複数の金属板３Ｂａとの間では、Ｚ軸方向に、複数の金属板２Ａａと、複数の金属板２Ｂａとが交互に積層されている。金属板３Ａａ及び金属板３Ｂａのそれぞれは、複数の金属板に限らず、１つの金属板でもよい。なお、図１では、ｚ方向に積層された複数の金属板のそれぞれの境界に実線が描かれているが、拡散接合後、実線は消滅することがある。

【0031】

複数の金属板３Ａａ、２Ａａ、２Ｂａ、及び３Ｂａのそれぞれは、このように積層された状態で拡散接合により接合される。拡散接合としては、固相接合、熱間圧接、冷間圧接等があげられる。なお、複数の金属板３Ａａと複数の金属板３Ｂａとの間の複数の金属板２Ａａ、２Ｂａをまとめて積層体２とする。

【0032】

複数の金属板２Ａａのそれぞれ及び複数の金属板２Ｂａのそれぞれには、流路が形成されている（後述）。積層ブロック本体１の側面１ｗには、開口２ｈが設けられている。例えば、図１の例では、４つの側面１ｗに、それぞれ１つの開口２ｈが設けられる。開口２ｈは、１つの側面１ｗ当たりに１つとは限らず、複数設けることもできる。

【0033】

継手体５１、５２と、継手体５３、５４とは、積層ブロック本体１の側面１ｗに挿入されて、例えば、側面１ｗにロウ付けにより接合される。例えば、継手体５１、５２は、Ｙ軸方向において積層ブロック本体１の側面１ｗに挿入され、継手体５３、５４は、Ｘ軸方向において積層ブロック本体１の側面１ｗに挿入される。すなわち、継手体５１から継手体５２に向かう方向と、継手体５３から継手体５４に向かう方向とは、交差する。

【0034】

図２（ａ）は、継手体が積層ブロック本体の側面に接合される前の模式的断面図である。図２（ｂ）は、継手体が積層ブロック本体の側面に接合された後の模式的断面図である。図２（ａ）、（ｂ）では、一例として、図１に例示した継手体５２を含むＡ１－Ａ１線に沿った断面が示されている。図２（ａ）、（ｂ）の断面図は、他の継手体５１、５３、５４及び継手体５１、５３、５４付近の積層ブロック本体１においても適用される。

【0035】

図２（ａ）に示すように、積層ブロック本体１の側面１ｗには、継手体５２の一部、例えば、継手体５２の凸部５ｔが挿入され、嵌合される開口２ｈが設けられている。側面１ｗに向かって見た場合の開口２ｈの形状は、例えば、矩形状である。開口２ｈに継手体５２の凸部５ｔが挿入され嵌合すると、例えば、ロウ材５０１によって継手体５２が積層ブロック本体１の側面１ｗに接合される（図２（ｂ））。

【0036】

継手体５２は、複数の金属板２Ａｂと、複数の金属板２Ｂｂと、下側外殻板である複数の金属板３Ａｂと、上側外殻板である複数の金属板３Ｂｂとを有する。複数の金属板３Ａｂと複数の金属板３Ｂｂとの間では、Ｚ軸方向に、複数の金属板２Ａｂと、複数の金属板２Ｂｂとが交互に積層されている。複数の金属板３Ａｂ及び複数の金属板３Ｂｂのそれぞれは、１つの金属板でもよい。複数の金属板３Ａｂ、２Ａｂ、２Ｂｂ、３Ｂｂのそれぞれは、このように積層された状態で拡散接合により接合される。

【0037】

継手体５２は、凸部５ｔを有する。凸部５ｔは、複数の金属板２Ａｂ、２Ｂｂが積層された方向（第２方向）に対し交差する方向（例えば、直交する方向）に突出する。例えば、凸部５ｔは、複数の金属板３Ａｂと複数の金属板３Ｂｂとの間に配置された、複数の金属板２Ａｂ、２Ｂｂが、複数の金属板３Ａｂと複数の金属板３Ｂｂとの間から突出した部分により形成されている。

【0038】

また、積層体１０においては、凸部５ｔに含まれる複数の金属板が積層方向（第２方向）に並んだ高さが複数の金属板２Ａａ、２Ｂａが積層方向（第１方向）に並ぶ高さに一致する領域が積層ブロック本体１の側面１ｗに存在する。例えば、凸部５ｔを複数の金属板３Ａｂと複数の金属板３Ｂｂとの間の複数の金属板２Ａｂ、２Ｂｂで形成した場合には、複数の金属板２Ａｂ、２Ｂｂの積層方向（第２方向）における高さが積層ブロック本体１の側面１ｗのいずれかの部分における複数の金属板２Ａａ、２Ｂａの積層方向（第１方向）の高さと一致することになる。

【0039】

例えば、図２（ａ）、（ｂ）の例では、凸部５ｔを形成する複数の金属板２Ａｂ、２Ｂｂが積層方向（第２方向）に並んだ高さが積層体２を形成する複数の金属板２Ａａ、２Ｂａが積層方向（第１方向）に並んだ高さと一致している。仮に、複数として、凸部５ｔを１０組の金属板２Ａｂ、２Ｂｂ（交互に積層された合計２０枚の金属板）からなるとした場合には、この１０組の金属板２Ａｂ、２Ｂｂの積層方向における高さは、側面１ｗにおいて積層方向に連続した、いずれかの１０組の金属板２Ａａ、２Ｂａ（交互に積層された合計２０枚の金属板）の高さと一致する。この場合、開口２ｈは、この１０組の複数の金属板２Ａａ、２Ｂａの位置に形成される。なお、ここでいう高さとは、各々の金属板を積層し拡散接合を行って一体化したときの高さのことである。

【0040】

金属板２Ａａ、２Ｂａ、金属板３Ａａ、３Ｂａ、２Ａｂ、２Ｂｂ、３Ａｂ、３Ｂｂは、熱伝導率が高く、例えば、同じ種類の金属板である。これらの金属板は、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼板、銅、アルミニウム合金、チタン、マグネシウム合金等の少なくともいずれかを含む。金属板２Ａａと金属板２Ａｂ、金属板２Ｂａと金属板２Ｂｂ、金属板３Ａａと金属板３Ａｂ、金属板３Ｂａ及びと金属板３Ｂｂのそれぞれの組み合わせは、同じ原材料板から形成される。従ってそれぞれの組み合わせにおける金属板の板厚は、原材料板の寸法誤差を含めて同一である。

【0041】

継手体５２には、外部の冷媒管等と接続するための継手管が接続される孔部５ｈが設けられている。継手体５２が側面１ｗに接続されると、孔部５ｈは、開口２ｈに連通する。孔部５ｈは、例えば、継手体５２の拡散接合後、エンドミル、ドリル等の加工冶具により形成される。なお、継手体５２の凸部５ｔが積層ブロック本体１に設けられた開口に嵌合される例に限らず、例えば、図１に示す継手体５１～５４のそれぞれの凸部５ｔをなくし、継手体５１～５４のそれぞれの外形が嵌合するように開口２ｈを形成し、継手体５１～５４のそれぞれの外形を開口２ｈに挿入して嵌合させ、継手体５１～５４が積層ブロック本体１に接合された後の形態も実施形態に含まれる。

【0042】

（積層体の製造方法）

【0043】

図３（ａ）～図６（ｂ）は、積層体の製造方法を示す模式的斜視図である。

【0044】

例えば、積層ブロック本体１及び継手体５１～５４を形成する金属板としては、図３（ａ）に示す金属板２Ａと、図３（ｂ）に示す金属板２Ｂと、図４（ａ）に示す金属板３Ａと、図４（ｂ）に示す金属板３Ｂとが使用される。

【0045】

図３（ａ）に示す金属板２Ａは、金属板２Ａａと、金属板２Ａａを囲む金属板２ＡＢと、金属板２Ａａと金属板２ＡＢとを繋ぐリブ部２Ａｒとを有する。金属板２Ａａと金属板２ＡＢとの間では、リブ部２Ａｒ以外の部分において貫通溝が形成されている。

【0046】

金属板２Ａは、主面２ｕと、主面２ｕとは反対側の主面２ｄと、主面２ｕと主面２ｄとに連続する側面２ｗとを有する。金属板２Ａａ、金属板２ＡＢ、及びリブ部２Ａｒは、一体物であり、同じ材料で形成される。

【0047】

金属板２Ａａには、その４辺のそれぞれに、開口部２１２、２２２、２３２、２４２が設けられている。さらに、金属板２Ａａの主面２ｕには、高温流体の流路を形成する溝２５Ａ、３０Ａ、３１Ａが設けられている。溝２５Ａ、３０Ａ、３１Ａは、金属板２Ａの一方の面に、例えば、ハーフエッチング技術により形成される。

【0048】

溝２５Ａ、３０Ａ、３１Ａの深さはいずれの箇所も均一であってよい。複数の溝２５Ａは、Ｘ軸方向に沿って形成される。溝３０Ａ、３１Ａは、Ｙ軸方向に沿って形成される。溝３０Ａは、その一端が開口部２１２と連通する。溝３１Ａは、その一端が開口部２２２と連通する。

【0049】

すなわち、Ｙ軸方向の両端部に設けられる開口部２１２と開口部２２２との間には、開口部２１２と開口部２２２との間を連通する複数の溝２５Ａ、３０Ａ、３１Ａが形成されている。溝２５Ａの数は、図示される３本には限らない。また、溝２５Ａの形状も図示される直線状に限られず、任意の形状でよい。

【0050】

金属板２Ａａを囲む金属板２ＡＢには、金属板２ＡＢが加工された後に継手体５１～５４の一部となる金属板２Ａｂがそれぞれ４か所の領域に設けられている。また、金属板２ＡＢには、その四隅に、拡散接合時の位置決め用のピン孔２５１が形成されている。

【0051】

図３（ｂ）に示す金属板２Ｂは、金属板２Ｂａと、金属板２Ｂａを囲む金属板２ＢＢと、金属板２Ｂａと金属板２ＢＢとを繋ぐリブ部２Ｂｒとを有する。金属板２Ｂａと金属板２ＢＢとの間では、リブ部２Ｂｒ以外の部分において溝が形成されている。金属板２Ｂは、主面２ｕと、主面２ｄと、側面２ｗとを有する。金属板２Ｂａ、金属板２ＢＢ、及びリブ部２Ｂｒは、一体物であり、同じ材料で形成される。例えば、金属板２Ｂの材料は、金属板２Ａの材料と同じである。

【0052】

金属板２Ｂａには、その４辺のそれぞれに、開口部２１２、２２２、２３２、２４２が設けられている。さらに、金属板２Ｂａの主面２ｕには、低温流体の流路を形成する溝２５Ｂが設けられている。溝２５Ｂは、金属板２Ｂの一方の面に、例えば、ハーフエッチング技術により形成される。複数の溝２５Ｂは、Ｘ軸方向に沿って形成される。溝２５Ｂは、その一端が開口部２３２と連通し、他端は、開口部２４２と連通する。

【0053】

すなわち、Ｘ軸方向の両端部に設けられる開口部２３２と開口部２４２との間には、開口部２３２と開口部２４２との間を連通する複数の溝２５Ｂが形成されている。溝２５Ｂの数は、図示される３本には限らない。また、溝２５Ｂの形状も図示される直線状に限られず、任意の形状でよい。

【0054】

金属板２Ｂａを囲む金属板２ＢＢには、金属板２ＢＢが加工された後に継手体５１～５４の一部となる金属板２Ｂｂがそれぞれ４か所の領域に設けられている。また、金属板２ＢＢには、その四隅に、拡散接合時の位置決め用のピン孔２５１が形成されている。

【0055】

上記の溝、開口部を形成する処理は、エッチング処理、レーザ加工、精密プレス加工、切削加工などで行われる。また、該処理として、３Ｄプリンターのような積層造形技術も用いることができる。

【0056】

また、本実施形態では、金属板２Ａ、２Ｂにおいて、流路が形成された金属板２Ａａ、２Ｂａを金属板２Ａ、２Ｂの第１領域とし、第１領域を囲む金属板２Ａｂ、２Ｂｂを金属板２Ａ、２Ｂの第２領域（後述のフレーム体５を形成する部分）とする。また、金属板２Ａ、２Ｂを第３金属板とする。

【0057】

図４（ａ）に示す金属板３Ａ（第１金属板）は、金属板３Ａａと、金属板３Ａａを囲む金属板３ＡＢと、金属板３Ａａと金属板３ＡＢとを繋ぐリブ部３Ａｒとを有する。金属板３Ａａと金属板３ＡＢとの間では、リブ部３Ａｒ以外の部分において溝が形成されている。金属板３Ａａ、金属板３ＡＢ、及びリブ部３Ａｒは、一体物であり、同じ材料で形成される。

【0058】

また、金属板３Ａａを囲む金属板３ＡＢには、金属板３ＡＢが加工された後に継手体５１～５４の一部となる金属板３Ａｂがそれぞれ４か所の領域に設けられている。また、金属板３ＡＢには、その四隅に、拡散接合時の位置決め用のピン孔２５１が形成されている。

【0059】

図４（ｂ）に示す金属板３Ｂ（第２金属板）は、金属板３Ｂａと、金属板３Ｂａを囲む金属板３ＢＢと、金属板３Ｂａと金属板３ＢＢとを繋ぐリブ部３Ｂｒとを有する。金属板３Ｂａと金属板３ＢＢとの間では、リブ部３Ｂｒ以外の部分において貫通溝が形成されている。金属板３Ｂａ、金属板３ＢＢ、及びリブ部３Ｂｒは、一体物であり、同じ材料で形成される。

【0060】

また、金属板３Ｂａを囲む金属板３ＢＢには、金属板３ＢＢが加工された後に継手体５１～５４の一部となる金属板３Ｂｂがそれぞれ４か所の領域に設けられている。また、金属板３ＢＢには、その四隅に、拡散接合時の位置決め用のピン孔２５１が形成されている。

【0061】

次に、図５（ａ）に示すように、それぞれに重ねられた複数の金属板３Ａと複数の金属板３Ｂとの間に、金属板２Ａ、２Ｂが交互に配置される。

【0062】

例えば、金属板３Ａ、３Ｂのそれぞれが複数の金属板から形成されているとき、少なくとも１つの金属板３Ａと、少なくとも1つの金属板３Ｂとの間に、複数の金属板２Ａと複数の金属板２Ｂとが交互に挟まれるように金属板２Ａ、金属板２Ｂが積層される。

【0063】

この際、各金属板の四隅に形成されたピン孔２５１には、位置決め用のピン（不図示）が挿入される。金属板３Ａａ、２Ａａ、２Ｂａ、３Ｂａのそれぞれは、積層方向においてずれないように積層される。

【0064】

次に、図５（ｂ）に示すように、少なくとも１つの金属板３Ａ、少なくとも１つの金属板３Ｂ、及び複数の金属板２Ａ、２Ｂのそれぞれを真空の状態で積層方向に加圧・加熱することによって、それぞれの金属板が拡散接合により接合されて、積層ブロック体４が形成される。

【0065】

積層ブロック体４は、積層ブロック本体１（第１ブロック体）と、積層ブロック本体１を囲むフレーム体５（第２ブロック体）を有する。積層ブロック本体１は、金属板３Ａａ、２Ａａ、２Ｂａ、３Ｂａのそれぞれが積層方向において接合されたものである。フレーム体５は、金属板３ＡＢ、２ＡＢ、２ＢＢ、３ＢＢのそれぞれが積層方向において接合されたものである。また、積層ブロック体４では、リブ部２Ａｒ、２Ｂｒ、３Ａｒ、３Ｂｒのそれぞれが積層方向において接合されてリブ６が形成される。積層ブロック本体１とフレーム体５とは、リブ６によって接続されている。

【0066】

積層ブロック本体１では、金属板２Ａａ、２Ｂａのそれぞれの開口部２１２、金属板２Ａａ、２Ｂａのそれぞれの開口部２２２、金属板２Ａａ、２Ｂａのそれぞれの開口部２３２、及び金属板２Ａａ、２Ｂａのそれぞれの開口部２４２が積層方向に重なることで、図１に示す４つの開口２ｈが形成される。

【0067】

また、フレーム体５には、金属板３Ａｂ、２Ａｂ、２Ｂｂ、３Ｂｂのそれぞれが積層方向において接合することで、継手体５１Ａ、５２Ａ、５３Ａ、５４Ａが形成される。なお、この段階での継手体５１Ａ～５４Ａには、孔部５ｈが形成されていない。

【0068】

次に、図６（ａ）に示すように、積層ブロック体４の一部であるリブ６を切除することにより、積層ブロック体４が金属板２Ａａ、２Ｂａを含む積層ブロック本体１と、金属板２Ａｂ、２Ｂｂを含むフレーム体５とに分割される。リブ６の切除は、例えば、放電加工による。

【0069】

次に、図６（ｂ）に示すように、フレーム体５が機械加工されて、フレーム体５の少なくとも一部が積層ブロック本体１の開口２ｈに接続される継手体５１～５４として利用される。例えば、積層ブロック本体１とフレーム体５とに分割される前、すなわち、積層ブロック体４の状態において、積層ブロック本体１の側面１ｗに形成された開口２ｈに対向するフレーム体５の部分が開口２ｈに接続される継手体５１～５４の一部として利用される。この継手体５１～５４の一部とは、例えば、継手体５１～５４の凸部５ｔである。この後、継手体５１～５４のそれぞれには、機械加工によって孔部５ｈが形成される。なお、図６（ａ）、（ｂ）では図示を省略しているが、リブ６を切除して分割した後の積層ブロック本体１の側面とフレーム体５の内周面には、リブ６を切除した痕跡が例えば凸状痕として残る場合がある。

【0070】

本実施形態の効果の一例について説明する。

【0071】

積層ブロック本体１に含まれる、複数の金属板２Ａａ及び複数の金属板２Ｂａのそれぞれは、例えば、その厚さが１ｍｍ以下（例えば、０．３ｍｍ）という薄い金属板で形成されている。

【0072】

但し、複数の金属板２Ａａ及び複数の金属板２Ｂａのそれぞれの厚さは、完全に均一であるとは限らない。複数の金属板２Ａａ及び複数の金属板２Ｂａのそれぞれの厚さは、所定の誤差を持っている場合がある。

【0073】

例えば、真の金属板の厚さ（理想の厚さ）をｄ、厚さの誤差分をαとしたとき、複数の金属板２Ａａ及び複数の金属板２Ｂａのそれぞれの厚さがｄ＋αであれば、αに積層枚数を乗算した値が積層ブロック本体１の厚さに上乗せされることになる。一方、複数の金属板２Ａａ及び複数の金属板２Ｂａのそれぞれの厚さがｄ－αであれば、積層ブロック本体１の厚さは、αに積層枚数を乗算した厚さ分、薄くなってしまう。

【0074】

従って、拡散接合で形成した積層ブロック本体１においては、複数の金属板２Ａａ及び複数の金属板２Ｂａのそれぞれの厚さに応じて、厚さが厚くなったり、薄くなったりする。特に、積層ブロック本体１に使用される金属板２Ａａ、２Ｂの枚数は、数百枚にも及ぶ場合があり、積層ブロック本体１の厚さのばらつきが無視できなくなる。そして、積層ブロック本体１の厚さのばらつきに応じて、その側面１ｗに形成される開口２ｈの積層方向における長さ（以下、開口２ｈの高さと呼ぶ。）もばらつくことになる。

【0075】

これにより、開口２ｈに接続する継手体においては、開口２ｈの高さが異なるそれぞれの積層ブロック本体１ごとに、継手体を適合させて製造する必要が生じている。これは、熱交換器の低コスト化の障害となっている。

【0076】

これに対して、本実施形態では、積層ブロック体４を形成した後、同じ積層ブロック体４から積層ブロック本体１とフレーム体５とを形成する。ここで、積層ブロック本体１の厚さと、フレーム体５の厚さとは、同じ積層ブロック体４から分割されているため、ほぼ同じである。そして、フレーム体５の一部を開口２ｈに接続する継手体として利用するため、開口２ｈの高さと、継手体５１～５４のそれぞれの凸部５ｔの積層方向の高さとがほぼ同じである。特に、積層ブロック体４において、開口２ｈに対向するフレーム体５の部分を継手体の凸部５ｔとして利用することで、金属板２Ａａ、金属板２Ｂａの厚さ誤差によらず、開口２ｈの高さと、積層方向の凸部５ｔの高さとがほぼ同じになる。

【0077】

これにより、本実施形態では、開口２ｈの高さが異なるそれぞれの積層ブロック本体１ごとに、継手体を適合させて製造する必要がなくなる。すなわち、本実施形態では、開口２ｈの高さが異なるそれぞれの積層ブロック本体１ごとに適合させた継手体５１～５４を簡便に形成することができる。この結果、積層型マイクロ流路熱交換器を製作する際の困難さを解消し、熱交換器の低コスト化を図ることができる。

【0078】

（変形例）

【0079】

図７は、本実施形態の変形例を示す模式的断面図である。図７には、継手体が積層ブロック本体の側面に挿入される前の状態が示されている。

【0080】

図７に示すように、凸部５ｔに含まれる最上層または最下層の金属板（図では、最上層が金属板２Ｂｂ、最下層が金属板２Ａｂ）の表面をエッチング加工５ｅすることにより、最上層または最下層の金属板の厚さが薄くなるように加工してもよい。あるいは、最上層または最下層の金属板をエッチング加工により除去してもよい。このようにすることで金属板１枚の厚さ（例えば０．３ｍｍ）の範囲で凸部５ｔの高さを調整できる。

【0081】

このように、開口２ｈの高さに積層方向の凸部５ｔの高さがより適合するように、積層方向の凸部５ｔの高さを調整してもよい。

【0082】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。各実施形態は、独立の形態とは限らず、技術的に可能な限り複合することができる。

【符号の説明】

【0083】

１…積層ブロック本体
１ｗ、２ｗ…側面
１ｄ、１ｕ、２ｄ、２ｕ…主面
２…積層体
２Ａａ…金属板（伝熱板）
２Ｂａ…金属板（伝熱板）
２Ａｂ…金属板
２Ｂｂ…金属板
２ｈ…開口
２Ａｒ、２Ｂｒ、３Ａｒ、３Ｂｒ…リブ部
２１２、２２２、２３２，２４２…開口部
２５Ａ、２５Ｂ、３０Ａ、３１Ａ…溝
３Ａａ…金属板（外殻板）
３Ｂａ…金属板（外殻板）
３Ａｂ、３ＡＢ…金属板
３Ｂｂ、３ＢＢ…金属板
４…積層ブロック体
５…フレーム体
５ｈ…孔部
５ｔ…凸部
６…リブ
１０…積層体
５１、５２、５３、５４、５１Ａ、５２Ａ、５３Ａ、５４Ａ…継手体
５０１…ロウ材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】