JP2018124000A - マイクロ流路熱交換器およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シース管とこれを通す孔との隙間をシールしたり、シース管を取り付けるため溶接などの工程を不要化したりしてマイクロ流路熱交換器の製造コストを低減する。【解決手段】このマイクロ流路熱交換器では、温度センサー１４１を封入するフランジ付きシース管４Ａにフランジ１０３を設け、このフランジ１０３を、上側保護板３Ｂを構成する金属板に拡散接合により接合する。この接合部位がシールとなって、熱交換器本体２内の流体が、フランジ付きシース管４Ａのシース管１０１を通すために上側保護板３Ｂに開けた貫通孔１２１の内壁面とシース管１０１の外周面との隙間を通じて漏れ出すことを防止できる。【選択図】図９

Description

本発明は、熱交換用流体の流路が形成された伝熱板を複数枚積層して構成されるマイクロ流路熱交換器およびその製造方法に関する。

ステンレスなどの金属板にマイクロ流路を形成した２種類の伝熱板を交互に重ね合わせて積層した構造のマイクロ流路熱交換器が知られている。この種の熱交換器では、内部を流れる流体の温度を測るために、熱交換器に孔を開けてシース管などの保護管によって覆われた温度センサーを熱交換器の内部に挿入していた（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１５−１９０７０５号公報

しかしながら、上記のようにして熱交換器に開けられた孔を通じて保護管を熱交換器の内部に挿入する場合、熱交換器に開けられた孔と保護管表面との隙間を通じて熱交換器内から流体が漏れ出ないように隙間をシールしたり、保護管を熱交換器本体に溶接したりするなどの工程が熱交換器を形成した後に別途必要となり、製造工程が複雑となる原因となっていた。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、製造工程の低減を図ることのできるマイクロ流路熱交換器およびその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るマイクロ流路熱交換器は、
高温流体の流路が設けられた複数の第１の伝熱板と低温流体の流路が設けられた複数の第２の伝熱板とが交互に積層された流路層積層体と、
前記流路層積層体の積層方向の少なくとも一方の面に接合された保護板と、
フランジを有し、温度センサーが封入されたシース管とを備え、
前記保護板は、前記保護板の積層方向に貫通した貫通孔と、前記貫通孔の周囲に前記保護板の積層方向に凹んだフランジ収容部とを有し、
前記シース管は前記貫通孔に貫通し、
前記フランジは前記フランジ収容部に収容され、
前記流路積層体と前記保護板と前記フランジとが一体に接合されたものである。

また、本発明の他の形態に係るマイクロ流路熱交換器の製造方法は、
高温流体の流路が設けられた複数の第１の伝熱板と低温流体の流路が設けられた複数の第２の伝熱板とを交互に重ねて積層され、積層方向のうち少なくとも一方の面に、積層方向に貫通する貫通孔を形成するための孔部を有する少なくとも１枚の第１の金属板を配置するステップと、
前記第１の金属板の上に、フランジ収容部を有する第２の金属板を配置するステップと、
前記第１の金属板の上に、一方の端が閉口した金属製のフランジ付きシース管のフランジより他方の側のシース管部分を前記貫通孔に挿通させた状態で前記フランジを前記フランジ収容部に配置するステップと、
拡散接合により、少なくとも前記１以上の第１の金属板、前記フランジ付きシース管のフランジおよび前記第２の金属板を、一体化するステップと
を有する。

さらに、上記のマイクロ流路熱交換器の製造方法においては、
前記第２の金属板の前記フランジ収容部に前記第２の金属板よりも薄い前記フランジを収容する場合、前記フランジを載置するステップの前に、前記第２の金属板の厚さと前記フランジの厚さの差分を厚さとする金属スペーサを前記第１の金属板の上に載置するステップと
を有してもよい。

本発明によれば、保護板のフランジ収容部とこのフランジ収容部に収容されたフランジとの積層方向の対向面同士が接合されてフランジ付きシース管が熱交換器本体に一体に取り付けられているので、シース管を取り付けるため溶接などの工程が不要になり、製造工程を簡単にすることができる。

本発明の一実施形態に係るマイクロ流路熱交換器を示す斜視図である。 図１のマイクロ流路熱交換器を一部分解して示す斜視図である。 図１のマイクロ流路熱交換器において高温伝熱板の構成を示す斜視図である。 図１のマイクロ流路熱交換器において低温伝熱板の構成を示す斜視図である。 図１のマイクロ流路熱交換器において高温流路層の高温流路を説明するための斜視図である。 図１のマイクロ流路熱交換器において低温流路層の低温流路を説明するための斜視図である。 フランジ付きシース管の構成を示す断面図である。 図７のフランジ付きシース管の取り付け構造を示す断面図である。 上側保護板に取り付けられたフランジ付きシース管に温度センサーを封入した状態を示す断面図である。 フランジ付きシース管４Ａの変形例を示す断面図である。 フランジ付きシース管４Ａの取り付け構造の変形例を示す断面図である。 フランジ付きシース管４Ａの取り付け構造の別の変形例を示す断面図である。 フランジ付きシース管４Ａの取り付け構造のさらに別の変形例を示す断面図である。 フランジ付きシース管４Ａの別の変形例を示す上面図および側面断面図である。 第２の金属板の拡散接合が失敗する例を示す断面図である。 フランジ付きシース管４Ａの取り付け構造のさらに別の変形例を示す断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るマイクロ流路熱交換器を示す斜視図、図２は図１のマイクロ流路熱交換器を一部分解して示す斜視図である。

［全体の構成］
これらの図に示すように、このマイクロ流路熱交換器１は、流路層積層体である熱交換器本体２と、下側保護板３Ａと、上側保護板３Ｂと、高温流体の入口用の接続部５Ａと、高温流体の出口用の接続部５Ｂと、低温流体の入口用の接続部５Ｃと、低温流体の出口用の接続部５Ｄとを有する。

図中、熱交換器本体２、下側保護板３Ａおよび上側保護板３Ｂなどの各部材の下側の面を「下側の面」または「下面」、各部材の上側の面を「上側の面」または「上面」とする。熱交換器本体２の下側の面には下側保護板３Ａが接合され、熱交換器本体２の上側の面には上側保護板３Ｂが接合されている。接続部５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄは、熱交換器本体２に後述する高温入口管８Ａ、高温出口管８Ｂ、低温入口管８Ｃ、低温出口管８Ｄをそれぞれ取り付けるためのものである。

熱交換器本体２は、２種類の伝熱板２Ａ、２Ｂを交互に複数積層して構成される。熱交換器本体２を構成する２種類の伝熱板２Ａ、２Ｂは、例えば、同じ種類の薄い金属板（フォイル）からなる。金属板（フォイル）としては、例えばステンレス鋼の薄板が用いられる。

下側保護板３Ａは、拡散接合により積層された複数の薄い金属板（フォイル）により構成される。金属板（フォイル）としては、例えばステンレス鋼の薄板が用いられる。

上側保護板３Ｂは、下側保護板３Ａと同様に積層された複数の金属板により構成される。金属板としては、例えばステンレス鋼の薄板が用いられる。

これらの金属板はそれぞれが積層された後、拡散接合によって互いに接合されることによって略直方体形状の積層体とされる。図においては、積層体の各層が描かれているが、実際には各層は拡散接合によって整構造となる。例えるなら各層が一体化し界面が消失する。
熱交換器を構成する材料については、同じ種類に限定するものではない。より具体的には、ステンレス鋼とチタンなどが用いられる。ステンレス鋼とセラミックスの例もある。
積層後の形状については、略直方体に限定するものではない。より具体的には、丸い板を積層すれば円筒状になる。
以降、説明上の必要に応じて、図中にあるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を基に、マイクロ流路熱交換器１のＺ軸に直交する上下の両面を「主面」と呼び、主面以外のＸ軸やＹ軸に直交する四面を「側面」と呼ぶこととする。

図２に示すように、マイクロ流路熱交換器１の各側面には、各々、熱交換器本体２内の高温流路に高温流体を流入させる高温流体入口２１と、熱交換器本体２内の高温流路から高温流体を流出させる高温流体出口２２と、熱交換器本体２内の低温流路に低温流体を流入させる低温流体入口２３と、熱交換器本体２内の低温流路から低温流体を流出させる低温流体出口２４が形成されている。

図１に示したように、高温流体入口２１、高温流体出口２２、低温流体入口２３および低温流体出口２４にはそれぞれ、接続部５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄが溶接などにより接合されている。高温流体入口２１の接続部５Ａには高温流体の流入のための図示しない管が着脱自在に接続される。高温流体出口２２の接続部５Ｂには高温流体の流出のための図示しない管が着脱自在に接続される。低温流体入口２３の接続部５Ｃには低温流体の流入のための図示しない管が着脱自在に接続される。低温流体出口２４の接続部５Ｄには低温流体の流出のための図示しない管が着脱自在に接続される。

［熱交換器本体２の構成］
次に、熱交換器本体２の構成を説明する。
前述したように、熱交換器本体２は、２種類の第１の伝熱板２Ａと第２の伝熱板２Ｂを交互に複数積層して構成される。これらの伝熱板２Ａ、２Ｂにはエッチング処理によって溝および切り欠き部が形成されている。第１の伝熱板２Ａと第２の伝熱板２Ｂは、溝および切り欠き部のパターンが異なっている。

図３および図４は２種類の伝熱板２Ａ、２Ｂを示す斜視図である。ここで、図３に示す第１の伝熱板２Ａは「高温伝熱板２Ａ」、図４に示す第２の伝熱板２Ｂは「低温伝熱板２Ｂ」である。

（高温伝熱板２Ａの構成）
図３に示すように、高温伝熱板２Ａには、高温流体の流路を形成する溝２５Ａ、３０Ａ、３１Ａおよび切り欠き部２６Ａ、２７Ａ、２８Ａ、２９Ａがそれぞれ設けられている。溝２５Ａ、３０Ａ、３１Ａは高温伝熱板２Ａの一方の面にのみ設けられる。溝２５Ａ、３０Ａ、３１Ａの深さはどこも均一であってよい。切り欠き部２６Ａ、２７Ａ、２８Ａ、２９Ａは、高温伝熱板２Ａの基材の４辺に各々対応する縁端部における所定の部位を基材の厚み分除去することによって形成される。

以後、説明の必要に応じて、高温伝熱板２Ａの各々の切り欠き部２６Ａ、２７Ａ、２８Ａ、２９Ａを、第１の切り欠き部２６Ａ、第２の切り欠き部２７Ａ、第３の切り欠き部２８Ａ、および第４の切り欠き部２９Ａと呼ぶ。

高温伝熱板２Ａにおいて、図中Ｙ軸方向において対向して設けられる第１の切り欠き部２６Ａと第２の切り欠き部２７Ａとの間の領域には、これら第１の切り欠き部２６Ａと第２の切り欠き部２７Ａとの間を連通する複数の溝２５Ａ、３０Ａ、３１Ａが形成されている。なお、図３において、溝２５Ａの数は３本であるが、３本より少ない、または３本よりも多い数の溝を形成するようにしても良い。

高温伝熱板２Ａにおける上記の各溝２５Ａ、３０Ａ、３１Ａは、Ｘ軸方向に沿って形成された複数の溝２５Ａと、Ｙ軸方向に沿って形成された２本の溝３０Ａ、３１Ａである。Ｙ軸方向に沿って形成された２本の溝３０Ａ、３１Ａのうち一方の溝３０Ａは一端が第１の切り欠き部２６Ａと連通し、他方の溝３１Ａは一端が第２の切り欠き部２７Ａと連通する。Ｘ軸方向に沿って形成された複数の溝２５Ａは各々２本の溝３０Ａ、３１Ａの間を連通する。これにより、高温伝熱板２Ａの高温流体入口２１および高温流体出口２２は熱交換器本体２のＸ軸と直交する側面に、後述する低温伝熱板２Ｂの低温流体入口２３および低温流体出口２４は熱交換器本体２のＹ軸と直交する側面に位置する。

（低温伝熱板２Ｂの構成）
図４に示すように、低温伝熱板２Ｂには、低温流体の流路を形成する溝２５Ｂおよび切り欠き部２６Ｂ、２７Ｂ、２８Ｂ、２９Ｂがそれぞれ設けられている。溝２５Ｂは低温伝熱板２Ｂの一方の面にのみ設けられる。溝２５Ｂの深さはどこも均一であってよい。切り欠き部２６Ｂ、２７Ｂ、２８Ｂ、２９Ｂは、低温伝熱板２Ｂの基材の４辺に各々対応する縁端部における所定の部位を基材の厚み分除去することによって形成される。

以後、説明の必要に応じて、低温伝熱板２Ｂの各々の切り欠き部２６Ｂ、２７Ｂ、２８Ｂ、２９Ｂを、第５の切り欠き部２６Ｂ、第６の切り欠き部２７Ｂ、第７の切り欠き部２８Ｂ、および第８の切り欠き部２９Ｂと呼ぶ。

低温伝熱板２Ｂにおいて、図中Ｘ軸方向において対向して設けられる第７の切り欠き部２８Ｂと第８の切り欠き部２９Ｂとの間には、これら第７の切り欠き部２８Ｂと第８の切り欠き部２９Ｂとの間を連通する複数の溝２５Ｂが形成されている。これら複数の溝２５Ｂは、高温伝熱板２Ａに形成された複数の溝２５Ａと、Ｙ軸方向にて同じ位置に各々形成されている。なお、図４において、溝２５Ｂの数は３本であるが、３本より少ない、または３本よりも多い数の溝を形成するようにしても良い。

（高温伝熱板２Ａと低温伝熱板２Ｂとの積層構造）
上記のような構成を有する高温伝熱板２Ａおよび低温伝熱板２Ｂは、図５および図６に示すように、双方の溝２５Ａ、２５Ｂ、３０Ａ、３１Ａが設けられた面の向きを一致させて、複数の高温伝熱板２Ａと低温伝熱板２Ｂを交互に重ね合わせて積層される。このようにして熱交換器本体２が形成される。

この熱交換器本体２において、高温伝熱板２Ａの第１の切り欠き部２６Ａと低温伝熱板２Ｂの第５の切り欠き部２６Ｂは、高温伝熱板２Ａと低温伝熱板２Ｂとが交互に複数積層されることで、高温流体入口２１を形成する。

高温伝熱板２Ａの第２の切り欠き部２７Ａと低温伝熱板２Ｂの第６の切り欠き部２７Ｂは、高温伝熱板２Ａと低温伝熱板２Ｂとが交互に複数積層されることで、高温流体出口２２を形成する。

高温伝熱板２Ａの第３の切り欠き部２８Ａと低温伝熱板２Ｂの第７の切り欠き部２８Ｂは、高温伝熱板２Ａと低温伝熱板２Ｂとが交互に複数積層されることで、低温流体入口２３を形成する。

高温伝熱板２Ａの第４の切り欠き部２９Ａと低温伝熱板２Ｂの第８の切り欠き部２９Ｂは、高温伝熱板２Ａと低温伝熱板２Ｂとが交互に複数積層されることで、低温流体出口２４を形成する。

（高温流路と低温流路について）
図５は熱交換器本体２における高温流路を示す斜視図である。
高温流路は、高温伝熱板２Ａの各溝２５Ａ、３０Ａ、３１Ａと低温伝熱板２Ｂの下側の面との間に形成される。高温流体は、高温流体入口２１から流入し、溝３０Ａを通って複数の溝２５Ａに分配される。複数の溝２５Ａを通過した高温流体は溝３１Ａで合流し、高温流体出口２２より流出する。このような高温流体の流れが各々の高温伝熱板２Ａに対応する高温流路層において生じる。

図６は熱交換器本体２における低温流路を示す斜視図である。
低温流路は、低温伝熱板２Ｂの溝２５Ｂと高温伝熱板２Ａの下側の面もしくは上側保護板４の下側の面との間に形成される。低温流体は、低温流体入口２３から流入し、複数の溝２５Ｂを通って低温流体出口２４から流出する。このような低温流体の流れが各々の低温伝熱板２Ｂに対応する低温流路層において生じる。

熱交換器本体２において高温流路層と低温流路層は交互に積層されているので、高温流体と低温流体との間での熱交換が行われる。
また、高温伝熱板２Ａの溝２５Ａを流れる高温流体と低温伝熱板２Ｂの溝２５Ｂを流れる低温流体は対向流となっている。
高温伝熱板２Ａの溝２５Ａを流れる高温流体と低温伝熱板２Ｂの溝２５Ｂを流れる低温流体は、対向流に限定するものではなく、並行流や直交流などでもよい。

［流体温度を検出する温度センサーの取り付け構造］
この実施形態のマイクロ流路熱交換器１では、熱交換器本体２内の高温流体および低温流体の温度を、熱交換器本体２内に差し込まれた温度センサーにより測定する。

図１および図２に示したように、マイクロ流路熱交換器１には、高温流体入口２１付近の高温流体の温度を測定する第１の温度センサーを収容するフランジ付きシース管４Ａ、高温流体出口２２付近の高温流体の温度を測定する第２の温度センサーを収容するフランジ付きシース管４Ｂ、低温流体入口２３付近の低温流体の温度を測定する第３の温度センサーを収容するフランジ付きシース管４Ｃ、および低温流体出口２４付近の低温流体の温度を測定する第４の温度センサーを収容するフランジ付きシース管４Ｄが配設される。

図７はフランジ付きシース管４Ａの構成を示す断面図であり、その他のフランジ付きシース管４Ｂ、４Ｃ、４Ｄの構成も同じである。
図８はフランジ付きシース管４Ａの取り付け構造を示す断面図である。同図は図１のＡ−Ａ断面図である。その他のフランジ付きシース管４Ｂ、４Ｃ、４Ｄの取り付け構造も同じである。

図７に示すように、フランジ付きシース管４Ａは、一端が閉じられ他端が開口した金属製の保護管であるシース管１０１と、シース管１０１の他端側の外周面に溶接等により接合された金属製のフランジ１０３とを有する。シース管１０１とフランジ１０３の材料としては、例えばステンレス鋼などが用いられる。フランジ１０３は厚さが均一なプレート状の部材である。なお、本実施形態では、シース管１０１とフランジ１０３を別体で形成しているが、本発明はこれに限定したものではなく、シース管１０１とフランジ１０３を一体に形成してもよい。

このフランジ付きシース管４Ａは、複数の金属板１２７、１３３を積層して得られた上側保護板３Ｂに設けられる後述の貫通孔１２１にシース管１０１が一端側から挿入され、フランジ１０３の下面１３４を上側保護板３Ｂの後述のフランジ受け面１２３に配設される。高温伝熱板２Ａと低温伝熱板２Ｂなどの全てのパーツが積層された後に拡散接合によってフランジ付きシース管４Ａは上側保護板３Ｂに接合される。

ここで、上側保護板３Ｂの貫通孔１２１およびフランジ受け面１２３について説明する。
上側保護板３Ｂは、貫通孔１２１を形成する第１の孔部１２５が設けられた複数の第１の金属板１２７と、フランジ付きシース管４Ａのフランジ１０３を収容可能なフランジ収容部１２９を形成するための第２の孔部１３１が設けられた第２の金属板１３３とを積層して形成される。なお、図８では、５枚の第１の金属板１２７と１枚の第２の金属板１３３との積層体によって上側保護板３Ｂが構成される場合を示しているが、第１の金属板１２７および第２の金属板１３３ともに１枚以上であればよい。

上側保護板３Ｂにおいて、各々の第１の金属板１２７は熱交換器本体２（流路層積層体）の積層方向の面（上面）に熱交換器本体２（流路層積層体）の積層方向と同じ方向に連続して積層され、第２の金属板１３３は積層された第１の金属板１２７の上面つまり熱交換器本体２（流路層積層体）より最も離間した面に積層される。したがって、複数の第１の金属板１２７の第１の孔部１２５が熱交換器本体２（流路層積層体）の積層方向に連続することによって貫通孔１２１が形成される。また、第２の金属板１３３が複数の第１の金属板１２７の積層体の上に積層されることによって、第２の金属板１３３の第２の孔部１３１が貫通孔１２１の流路層積層体とは反対側の周囲に、上側保護板３Ｂの積層方向に凹んだフランジ収容部１２９として形成され、第２の金属板１３３の直下の第１の金属板１２７の上面がフランジ収容部１２９内にフランジ受け面１２３として形成される。

フランジ付きシース管４Ａは、シース管１０１上方に上側保護板３Ｂの貫通孔１２１内に挿入し、フランジ１０３をフランジ収容部１２９内に収容した状態で、熱交換器本体２および下側保護板３Ａおよび上側保護板３Ｂなどを拡散接合することによってフランジ１０３の下面１３４をフランジ受け面１２３とが接合され、フランジ付きシース管４Ａは上側保護板３Ｂと一体化する。

なお、熱交換器本体２および下側保護板３Ａおよび上側保護板３Ｂなどを拡散接合する時にフランジ付きシース管４Ａのフランジ１０３と第２の金属板１３３は第１の金属板１２７の上に同時に拡散接合によって接合される。フランジ１０３と第２の金属板１３３を加熱・加圧するときに接合面に加わる圧力が均一になるように、フランジ付きシース管４Ａと第２の金属板１３３の厚さを等しくする。

貫通孔１２１の内壁面とフランジ付きシース管４Ａのシース管１０１の外周面とは互いに離間していることが好ましい。貫通孔１２１の内壁面とフランジ付きシース管４Ａのシース管１０１の外周面とが接触していると、上側保護板３Ｂの温度が測定温度に影響するためである。

図９は上側保護板３Ｂに取り付けられたフランジ付きシース管４Ａ内に温度センサーを封入した状態を示す断面図である。フランジ付きシース管４Ａのシース管１０１の他端は開口しており、この開口からシース管１０１内にサーミスタなどの温度センサー１４１が挿入される。サーミスタを例に上げるとサーミスタチップはガラスに封入されている。ガラスの端末はセラミック管で補強されている。このようなサーミスタがシース管１０１の先端に配置され、隙間にエポキシ樹脂などの充填剤１４２を充填する。シース管１０１の開口部はシール材１４５によってシールされる。

次に、本実施形態のマイクロ流路熱交換器の組立手順について説明する。初めに、２種類の伝熱板２Ａ、２Ｂを交互に複数積層する。積層されたものに対し、積層方向の上側の面に複数の第１の金属板１２７を積層する。第１の金属板１２７の上にフランジ収容部１２９を有する第２の金属板１３３を積層することで、上側保護板３Ｂが積層される。この時、上側保護板３Ｂにある貫通孔１２１とフランジ収容部１２９は連続するように形成されている。また、２種類の伝熱板２Ａ、２Ｂを交互に複数積層したものに対し、積層方向の下側の面に同様に複数の下側保護板３Ａを積層する。次に、上側保護板３Ｂにある貫通孔１２１にフランジ付きシース管４Ａをシース管１０１の一端側から挿入し、フランジ１０３の下面１３４にあるフランジ受け面１２３の上面に配置することでフランジ収容部１２９にフランジ１０３が配置される。以上の配置の工程により全てのパーツが積層された積層体が形成される。積層体の形成が完了した後、真空中あるいは不活性ガス中で加熱・加圧し、拡散接合によりマイクロ流路熱交換器１を形成する。

以上説明した実施形態のマイクロ流路熱交換器１によれば、温度センサー１４１を封入するフランジ付きシース管４Ａのフランジ１０３を拡散接合によって取り付けることによって、溶接等によるシース管の上側保護板３Ｂへの取り付け作業が不要となり、製造工数を減らすことができる。
また、フランジ付きシース管４Ａのフランジ１０３の下面１３４が上側保護板３Ｂの第１の金属板１２７のフランジ受け面１２３に拡散接合によって一体に接合されるので、その接合部位がシールとなって、熱交換器本体２内の流体が、フランジ付きシース管４Ａのシース管１０１を通すために上側保護板３Ｂに開けた貫通孔１２１の内壁面とシース管１０１の外周面との隙間を通じて漏れ出すことを防止できる。したがって、隙間をシールするための工程が不要となり、製造工数を減らすことができる。

なお、上記のフランジ付きシース管４Ａのフランジ１０３とフランジ受け面１２３の拡散接合は、熱交換器本体２の流路層積層体を構成する複数の伝熱板２Ａ、２Ｂ、上側保護板３Ｂを構成する複数の金属板１２７、１３３、および複数の下側保護板３Ａの拡散接合と同時に行っている。

＜変形例１＞
以下、上記の実施形態のマイクロ流路熱交換器１およびその製造方法の変形例を説明する。
図１０はフランジ付きシース管４Ａの変形例を示す断面図である。
上記実施形態のフランジ付きシース管４Ａでは、シース管１０１の開口側である他端側をフランジ１０３の他端面よりも突出させたが、図１０に示すように、シース管１０１の開口側である他端側の高さをフランジ１０３の他端面の高さと揃えてもよい。これにより、拡散接合に用いる加圧面にシース管１０１の突出部を避ける空間を設ける必要が無くなる。

＜変形例２＞
上記の実施形態のフランジ付きシース管４Ａでは、フランジ付きシース管４Ａのフランジ１０３を収容可能なフランジ収容部１２９を形成するための第２の孔部１３１が設けられた第２の金属板１３３を、複数の第１の金属板１２７の上に積層したが、例えば、図１１に示すように、上から２番目の金属層を第２の金属板１３３とするなど、複数の第１の金属板１２７のうちいずれかの第１の金属板１２７の上面と接する位置に第２の金属板１３３を積層してもよい。

＜変形例３＞
図１２に示すように、フランジ付きシース管４Ａのフランジ１０３の厚さが複数の第２の金属板１３３を重ねた時の厚さと等しくなるようにしてもよい。当然ながら、この場合には第２の孔部１３１が設けられた複数の第２の金属板１３３が連続して積層される。この場合も、フランジ収容部１２９を形成するための第２の孔部１３１が設けられた複数の第２の金属板１３３は、複数の第１の金属板１２７のうちいずれかの第１の金属板１２７の上面と接する位置に積層されてもよい。

＜変形例４＞
図１４に示すように、流体の流れの方向とシース管１０１の断面の楕円の長軸方向を一致させたい場合がある。

そこで、図１３に示すように、第１の金属板１２７のフランジ受け面１２３には、第１の孔部１２５を挟んだ２ヶ所にピン孔１４７が設けられるとともに、フランジ１０３にも積層方向に貫通するピン孔１４８が２ヶ所設けられる。拡散接合する前に、対向するピン孔１４７、１４８同士にピン１４９を挿入することで、ピン１４９によって第１の金属板１２７とフランジ１０３が互いに正確な位置に連結される。これにより、フランジ付きシース管４Ａの層面における位置および軸周り方向の取り付けの向きが決まるので、シース管１０１の軸周り方向の向きが所要の向きからずれることを防止できる。

軸周り方向における取り付けの向きが決められたフランジ付きシース管４Ａとは、例えば次のようなものである。
図１４は軸周り方向における取り付けの向きが決められたフランジ付きシース管４Ａの例を示す上面図および側面断面図である。

ここで、フランジ付きシース管４Ａのシース管１０１が配置された流路における流体の流れは図中左から右への方向とする。シース管１０１は、流路内の流体の流れの向きに沿って長い流線形の横断面形状を有するものとなっている。これにより、シース管１０１が流体の流れに対して抵抗となることを低減することができる。

なお、図１４においては、シース管１０１は外形の横断面形状が流線形であればよい。したがって、シース管１０１内の空間の形状は円形であってもよい。

＜変形例５＞
図１５に示すように、フランジ付きシース管４Ａのフランジ１０３の厚さが第２の金属板１３３の厚さよりも小さい場合、拡散接合した時にプレスＰがフランジ１０３と接していないため、プレスＰの圧がフランジ１０３に加わらずフランジ１０３を第１の金属板１２７と一体化することができない。逆に、フランジ１０３の厚さが第２の金属板１３３の厚さよりも大きい場合、拡散接合した時にプレスＰが第２の金属板１３３と接していないため、プレスＰの圧が第２の金属板１３３に加わらず第２の金属板１３３を一体化させることができない。

そこで、図１６に示すように、フランジ１０３の下面１３４と第１の金属板１２７のフランジ受け面１２３との間に例えばメタルガスケットなどの金属スペーサ１５１を介在させて拡散接合を行う方法が考えられる。金属スペーサ１５１は、プレスＰの圧をフランジ１０３を介して受けると、第２の金属板１３３の厚さに対するフランジ１０３の厚さの不足分を補う厚さにまで圧縮されることによって、フランジ１０３と第２の金属板１３３の高さを揃えることができ、フランジ１０３に拡散接合に必要な圧を加わえることができる。これにより、第２の金属板１３３の厚さよりも薄いフランジ１０３でも確実に拡散接合によって熱交換器本体と一体化することができる。

＜変形例６＞
上記の実施形態では、金属製のシース管１０１の外周面にフランジ１０３が溶接されたフランジ付きシース管４Ａを用いたが、例えばフレア加工あるいはバジル加工などによって一体成形されたフランジ付きシース管を用いてもよい。

１…マイクロ流路熱交換器
２…熱交換器本体
３Ｂ…上側保護板
３Ａ…下側保護板
４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ…フランジ付きシース管
２１…高温流体入口
２２…高温流体出口
２３…低温流体入口
２４…低温流体出口
１０１…シース管
１０３…フランジ
１２１…第１の孔部
１２７…第１の金属板
１２９…フランジ収容部
１３１…第２の孔部
１３３…第２の金属板
１４１…温度センサー
１４３…絶縁体
１５１…金属スペーサ

Claims (3)

1. 高温流体の流路が設けられた複数の第１の伝熱板と低温流体の流路が設けられた複数の第２の伝熱板とが交互に積層された流路層積層体と、
   前記流路層積層体の積層方向の少なくとも一方の面に接合された保護板と、
   フランジを有し、温度センサーが封入されたシース管とを備え、
   前記保護板は、前記保護板の積層方向に貫通した貫通孔と、前記貫通孔の周囲に前記保護板の積層方向に凹んだフランジ収容部とを有し、
   前記シース管は前記貫通孔に貫通し、
   前記フランジは前記フランジ収容部に収容され、
   前記流路積層体と前記保護板と前記フランジとが一体に接合されたことを特徴とするマイクロ流路熱交換器。
2. 高温流体の流路が設けられた複数の第１の伝熱板と低温流体の流路が設けられた複数の第２の伝熱板とを交互に重ねて積層され、積層方向のうち少なくとも一方の面に、積層方向に貫通する貫通孔を形成するための孔部を有する少なくとも１枚の第１の金属板を配置するステップと、
   前記第１の金属板の上に、フランジ収容部を有する第２の金属板を配置するステップと、
   前記第１の金属板の上に、一方の端が閉口した金属製のフランジ付きシース管のフランジより他方の側のシース管部分を前記貫通孔に挿通させた状態で前記フランジをフランジ収容部に配置するステップと、
   拡散結合により、少なくとも前記１枚の第１の金属板、前記フランジ付きシース管のフランジおよび前記第２の金属板を、一体化するステップと
   を有するマイクロ流路熱交換器の製造方法。
3. 請求項２に記載のマイクロ流路熱交換器の製造方法であって、
   前記第２の金属板の前記フランジ収容部に前記第２の金属板よりも薄い前記フランジを収容する場合、
   前記フランジを載置するステップの前に、
   前記第２の金属板の厚さと前記フランジの厚さの差分を厚さとする金属スペーサを前記第１の金属板の上に載置するステップ
   を有する
   マイクロ流路熱交換器の製造方法。

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