JP6047800B2 - 熱交換装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱交換される流体を流通させる熱交換室を設けた熱交換ブロック部を備える熱交換装置に関する。

従来、熱交換される流体を流通させる熱交換室を内部に設けた所定の厚さの熱交換ブロック部と、この熱交換ブロック部の厚さ方向における一対の熱交換面にそれぞれ付設して前記流体に対して熱交換を行う一対の温調部とを備える熱交換装置としては、特許文献１で開示される熱交換装置が知られている。

同文献１に開示される熱交換装置は、少なくとも、熱交換される流体を流通させる所定の流路パターンを内部に設けた熱交換室を有する所定の厚さの熱交換ブロック部と、この熱交換ブロック部の厚さ方向における一対の熱交換面にそれぞれ付設して流体に対して熱交換を行う一対の温調部とを備える熱交換装置であって、熱交換室の内部に仕切壁を設けることにより、熱交換室を熱交換面に対して直角方向に二分して一対の熱交換分室部に形成するとともに、各熱交換分室部に所定の流路パターンをそれぞれ設け、かつ仕切壁に貫通孔を設けて各熱交換分室部の流路パターンの一端部同士を直列接続するとともに、一対の熱交換分室部における一方の流路パターンの他端部を流体の流入端とし、かつ他方の流路パターンの他端部を流体の流出端とした少なくとも一つの熱交換部を設けて構成したものである。

特開２０１０−１５１４２７号公報

しかし、上述した従来における所定の流路パターンを用いた熱交換構造は、次のような解決すべき課題が存在した。

第一に、基本的には流路パターンに対応した一本の流路が渦巻状或いはジグザグ状に形成されるため、流路の断面積を大きくするには限界があり、単位時間当たりの処理流量を増加させることができない。この場合、処理流量を増加させるには、熱交換装置全体を大型化すればよいが、大型化は、即使用材料の増加となり、熱交換装置全体の重量アップ及びコストアップを招く。

第二に、渦巻状或いはジグザグ状に形成した一本の流路を用いるため、流路の断面積が小さくなるのみならず、流路の全長が長くなるとともに、非直線流路も多くなる。結局、流体が流れる際における全体の流路抵抗（圧損）が大きくなり、消費電力の増加を招くなど、省エネルギ化を推進するにも限界がある。

本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した熱交換装置の提供を目的とするものである。

本発明は、上述した課題を解決するため、少なくとも、熱交換される流体Ｌを流通させる熱交換室を内部に設けた所定の厚さを有する熱交換ブロック部２と、この熱交換ブロック部２の厚さ方向における一対の熱交換面２ｆ，２ｒにそれぞれ付設して流体Ｌに対して熱交換を行う一対の温調部４ｆ，４ｒとを備える熱交換装置１を構成するに際して、熱交換室の内部に設けることにより熱交換室を熱交換面２ｆ，２ｒに対して直角方向Ｆｓに二分して一対の熱交換分室部３ｆ，３ｒを形成する仕切壁部５と、一方の熱交換面２ｆの直角方向Ｆｓから一方の熱交換分室部３ｆの内部に流体Ｌを流入可能な一又は二以上の流入口部６ｉと、他方の熱交換分室部３ｒの内部の流体Ｌを他方の熱交換面２ｒから直角方向Ｆｓに流出可能な一又は二以上の流出口部６ｅと、仕切壁部５を貫通し、かつ仕切壁部５の周縁５ｃに沿って所定間隔毎に形成した複数の流通孔部７…とを備えてなることを特徴とする。

この場合、発明の好適な態様により、一又は二以上の流入口部６ｉ，及び一又は二以上の流出口部６ｅは、熱交換面２ｆ，２ｒに対して略中央に配することができる。また、熱交換ブロック部２は、一定の厚さを有し、かつ熱交換分室部３ｆ，３ｒを形成するための熱交換分室用凹部Ｒｆ，Ｒｒを有するインナプレート部１１と、このインナプレート部１１の厚さ方向における一方の面１１ｆに当接し、かつ流入口部６ｉを内面に設けるための流入口用開口部１２ｈを有する一方のアウタプレート部１２と、インナプレート部１１の厚さ方向における他方の面１１ｒに当接し、流出口部６ｅを内面に設けるための流出口用開口部１３ｈを有する他方のアウタプレート部１３と、を備えて構成できる。さらに、流入口部６ｉには、流入口用開口部１２ｈに挿通させた流入管Ｐｉの開口端部Ｐｉｓを用いることができるとともに、流出口部６ｅには、流出口用開口部１３ｈに挿通させた流出管Ｐｅの開口端部Ｐｅｓを用いることができる。また、一方のアウタプレート部１２の内面に一方のライニングシート１２ｐを貼着することにより、この一方のライニングシート１２ｐと流入管Ｐｉの開口端部Ｐｉｓを一体化し、及び（又は）他方のアウタプレート部１３の内面に他方のライニングシート１３ｐを貼着しすることにより、この他方のライニングシート１３ｐと流出管Ｐｅの開口端部Ｐｅｓを一体化することができる。この際、一方のライニングシート１２ｐと流入管Ｐｉの開口端部Ｐｉｓを別体に形成して結合により一体化し、及び（又は）他方のライニングシート１３ｐと流出管Ｐｅの開口端部Ｐｅｓを別体に形成して結合により一体化してもよいし、或いは、一方のライニングシート１２ｐと流入管Ｐｉの開口端部Ｐｉｓを一体成形により一体化し、及び（又は）他方のライニングシート１３ｐと流出管Ｐｅの開口端部Ｐｅｓを一体成形により一体化してもよい。なお、好適な流体Ｌとして、薬液を適用することができる。

本発明は、上述した課題を解決するため、少なくとも、熱交換される流体Ｌを流通させる熱交換室を内部に設けた所定の厚さを有する熱交換ブロック部２と、この熱交換ブロック部２の厚さ方向における一対の熱交換面２ｆ，２ｒにそれぞれ付設して流体Ｌに対して熱交換を行う一対の温調部４ｆ，４ｒとを備える熱交換装置１を構成するに際して、熱交換室を熱交換面２ｆ，２ｒに対して直角方向Ｆｓに二分し、一対の熱交換分室部３ｆ，３ｒを形成する熱交換分室用凹部Ｒｆ，Ｒｒを有するとともに、周縁５ｃに沿って所定間隔毎に複数の流通孔部７…を形成した仕切壁部５を有するインナプレート部１１と、インナプレート部１１の厚さ方向における一方の面１１ｆに当接し、一方の熱交換面２ｆの直角方向Ｆｓから一方の熱交換分室部３ｆの内部に流体Ｌを流入可能な流入口部６ｉを内面に設ける流入口用開口部１２ｈを有する一方のアウタプレート部１２と、インナプレート部１１の他方の面１１ｒに当接し、他方の熱交換分室部３ｒの内部の流体Ｌを他方の熱交換面２ｒから直角方向Ｆｓに流出可能な流出口部６ｅを内面に設ける流出口用開口部１３ｈを有する他方のアウタプレート部１３とにより熱交換ブロック部２を構成するとともに、一方のアウタプレート部１２の内面に、流入口用開口部１２ｈに挿通した流入管Ｐｉの流入口部６ｉとなる開口端部Ｐｉｓと一体化する一方のライニングシート１２ｐを貼着し、及び（又は）他方のアウタプレート部１３の内面に、流出口用開口部１３ｈに挿通した流出管Ｐｅの流出口部６ｅとなる開口端部Ｐｅｓと一体化する他方のライニングシート１３ｐを貼着してなることを特徴とする。

この場合、発明の好適な態様により、一又は二以上の流入口部６ｉ，及び一又は二以上の流出口部６ｅは、熱交換面２ｆ，２ｒに対して略中央に配することができる。また、ライニングシート１２ｐを流入管Ｐｉに一体化するに際しては、一方のライニングシート１２ｐと流入管Ｐｉの開口端部Ｐｉｓを別体に形成して結合により一体化し、及び（又は）他方のライニングシート１３ｐと流出管Ｐｅの開口端部Ｐｅｓを別体に形成して結合により一体化してもよいし、或いは、一方のライニングシート１２ｐと流入管Ｐｉの開口端部Ｐｉｓを一体成形により一体化し、及び（又は）他方のライニングシート１３ｐと流出管Ｐｅの開口端部Ｐｅｓを一体成形により一体化してもよい。なお、好適な流体Ｌとして、薬液を適用することができる。

（２） 熱交換室の内部における流路の断面積を容易に大きくできるとともに、流路の全長が短く、かつ単純形状（単純経路）となる。したがって、流体Ｌが流れる際における全体の流路抵抗（圧損）を小さくできるため、消費電力を低減することにより省エネルギ化を実現できる。

（３） 熱交換ブロック部２は、一定の厚さを有し、かつ熱交換分室部３ｆ，３ｒを形成するための熱交換分室用凹部Ｒｆ，Ｒｒを有するインナプレート部１１と、このインナプレート部１１の厚さ方向における一方の面１１ｆに当接し、かつ流入口部６ｉを内面に設けるための流入口用開口部１２ｈを有する一方のアウタプレート部１２と、インナプレート部１１の厚さ方向における他方の面１１ｒに当接し、流出口部６ｅを内面に設けるための流出口用開口部１３ｈを有する他方のアウタプレート部１３と、を備えて構成したため、単純形状の部品及び少ない部品点数により容易に製造できるとともに、メンテナンス性も高めることができる。

（４） 流入口部６ｉには、流入口用開口部１２ｈに挿通させた流入管Ｐｉの開口端部Ｐｉｓを用いるとともに、流出口部６ｅには、流出口用開口部１３ｈに挿通させた流出管Ｐｅの開口端部Ｐｅｓを用いたため、継手等の接続手段が不要となり、構造の単純化を図れるとともに、コストの削減及びシール性の向上に寄与できる。

（５） 一方のアウタプレート部１２の内面に一方のライニングシート１２ｐを貼着することにより、この一方のライニングシート１２ｐと流入管Ｐｉの開口端部Ｐｉｓを一体化し、及び（又は）他方のアウタプレート部１３の内面に他方のライニングシート１３ｐを貼着することにより、この他方のライニングシート１３ｐと流出管Ｐｅの開口端部Ｐｅｓを一体化するようにしたため、継手等の接続手段を使用することなく、熱交換室内における密閉性を容易に確保できるとともに、アウタプレート部１２，１３に対する素材選定の自由度を高めることができる。したがって、好適な流体Ｌとして、薬液を適用することができる。

（６） 好適な態様により、一又は二以上の流入口部６ｉ，及び一又は二以上の流出口部６ｅを、熱交換面２ｆ，２ｒに対して略中央に配すれば、流体Ｌは、一方の熱交換分室部３ｆにおいて、略中央から放射方向に均等に拡散するとともに、他方の熱交換分室部３ｆにおいて、略中央に放射方向から均等に収束するため、流体Ｌの全体に対して均等な熱交換を行うことができる。したがって、流体Ｌが流れる際の圧損をより小さくでき、熱交換効率の向上に寄与できる。

（７） 好適な態様により、一方のライニングシート１２ｐと流入管Ｐｉの開口端部Ｐｉｓを別体に形成して結合により一体化し、及び（又は）他方のライニングシート１３ｐと流出管Ｐｅの開口端部Ｐｅｓを別体に形成して結合により一体化すれば、特に、容易に結合可能な素材を使用する際に利用できるとともに、一方のライニングシート１２ｐと流入管Ｐｉの開口端部Ｐｉｓを一体成形により一体化し、及び（又は）他方のライニングシート１３ｐと流出管Ｐｅの開口端部Ｐｅｓを一体成形により一体化すれば、特に、容易に成形可能な素材を使用する際に利用できる。したがって、製造時の柔軟性に優れ、製造手法の最適化を容易に実現できる。

本発明の好適実施形態に係る熱交換装置の断面正面図、 同熱交換装置の一部を破断して示す平面図、 同熱交換装置におけるインナプレート部を示す平面図、 同熱交換装置を分解して示す断面正面図、 同熱交換装置における流入管（流出管）とライニングシートを結合した状態を示す断面正面図、 同熱交換装置における流入管（流出管）とライニングシートを一体成形した状態を示す断面正面図、 同熱交換装置の作用説明図、 同熱交換装置の使用態様の一例を示す平面図、 本発明の変更実施形態に係る熱交換装置におけるインナプレート部の平面から見た構成説明図、

次に、本発明に係る好適実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。

まず、本実施形態に係る熱交換装置１の構成について、図１〜図６を参照して具体的に説明する。

例示の熱交換装置１は流体Ｌとして薬液を用いる薬液用熱交換装置を示す。本実施形態に係る熱交換装置１は、このような薬液の熱交換に用いて好適である。熱交換装置１は、図１に示すように、熱交換される流体Ｌを流通させる熱交換室を内部に設けた所定の厚さを有する熱交換ブロック部２を備える。この熱交換ブロック部２は、図４に示すように、一定の厚さを有し、かつ図３に示すように、外郭を正方形状に形成したインナプレート部１１と、一定の厚さを有し、かつインナプレート部１１と外郭を同形に形成するとともに、このインナプレート部１１の厚さ方向における各面１１ｆ，１１ｒにそれぞれ当接させる一対のアウタプレート部１２，１３とを備えて構成する。熱交換ブロック部２を、このように構成すれば、単純形状の部品及び少ない部品点数により容易に製造できるとともに、メンテナンス性も高めることができる利点がある。

この場合、インナプレート部１１は、ＰＦＡ，ＰＴＦＥ等の耐薬品性に優れたフッ素系樹脂素材により一体形成し、図４に示すように、一方の面１１ｆには、一方の熱交換分室部３ｆを設けるための熱交換分室用凹部Ｒｆを形成するとともに、他方の面１１ｒには、他方の熱交換分室部３ｒを設けるための熱交換分室用凹部Ｒｒを形成する。なお、各熱交換分室用凹部Ｒｆ，Ｒｒは、図３に示すように、正方形状に形成する。これにより、熱交換分室用凹部ＲｆとＲｒ間は、熱交換室の内部に設けることにより熱交換室を熱交換面２ｆ，２ｒに対して直角方向Ｆｓに二分して一対の熱交換分室部３ｆ，３ｒを形成するための仕切壁部５となる。そして、この仕切壁部５には、当該仕切壁部５を貫通し、かつ仕切壁部５の周縁５ｃに沿って所定間隔毎に配した複数の流通孔部７…を形成する。さらに、仕切壁部５の周縁５ｃからインナプレート部１１の外縁間は、各アウタプレート部１２，１３に当接する面１１ｆ，１１ｒとなるため、この面１１ｆ（１１ｒ）には、後述する固定用ボルトナットＢｎ…を挿通させる複数（例示は十二）のボルト挿通孔１１ｓ…を所定間隔おきに形成する。

一方、アウタプレート部１２は、アルミニウム素材等の伝熱性に優れた剛性素材により一体形成する。そして、図４に示すように、アウタプレート部１２の略中央には、流入口部６ｉを内面に設けるための流入口用開口部１２ｈを形成するとともに、上述したインナプレート部１１の各ボルト挿通孔１１ｓ…に対応するアウタプレート部１２の位置には、同様のボルト挿通孔１２ｓ…を形成し、さらに、熱交換面２ｆとなるアウタプレート部１２の外面には、後述する温調部４ｆを取付けるための複数（例示は四）の取付用ボルトＢｓ…を螺着させる複数のネジ孔部１２ｎ…をそれぞれ形成する。

また、アウタプレート部１２の内面にはライニングシート１２ｐを貼着する。ライニングシート１２ｐは、インナプレート部１１と同じ素材、即ち、ＰＦＡ，ＰＴＦＥ等の耐薬品性に優れたフッ素系樹脂素材を使用し、厚さ２５０〜３３０〔μｍ〕に形成したものを用いることができる。そして、ライニングシート１２ｐは、接着材Ｊを利用してアウタプレート部１２の内面に貼着する。なお、ライニングシート１２ｐにも、アウタプレート部１２に設けた開口部１２ｈ及び各ボルト挿通孔１２ｓ…に対応した開口部及び挿通孔をそれぞれ設ける。

他方、熱交換分室部３ｆに流体Ｌを流入させるための流入管Ｐｉを用意する。この流入管Ｐｉはライニングシート１２ｐと同じ素材を使用し、流入口用開口部１２ｈに挿通可能、望ましくは隙間なく挿通可能な外径に形成する。そして、流入管Ｐｉの一端側となる開口端部Ｐｉｓ側を、ライニングシート１２ｐにおける熱交換面２ｆ側から流入口用開口部１２ｈに挿入し、流入管Ｐｉの開口端部Ｐｉｓをライニングシート１２ｐに一体化させる。即ち、図５に示すように、ライニングシート１２ｐに対して、別体に形成した流入管Ｐｉの開口端部Ｐｉｓを、溶接等による溶着部Ｃｘを介して結合（一体化）する。これにより、流入管Ｐｉの開口端部Ｐｉｓが流入口部６ｉとなり、一方の熱交換面２ｆの直角方向Ｆｓから一方の熱交換分室部３ｆの内部に流体Ｌを流入可能な流入口部６ｉが設けられる。

このように、流入口部６ｉに、流入口用開口部１２ｈに挿通させた流入管Ｐｉの開口端部Ｐｉｓを用いれば、継手等の接続手段が不要となり、構造の単純化を図れるため、コストの削減及びシール性の向上に寄与できる。また、アウタプレート部１２の内面にライニングシート１２ｐを貼着することにより、ライニングシート１２ｐと流入管Ｐｉの開口端部Ｐｉｓを一体化するようにすれば、継手等の接続手段を使用することなく、熱交換分室部３ｆ内における密閉性を容易に確保できるとともに、アウタプレート部１２に対する素材選定の自由度を高めることができる。この場合、図５に示すように、ライニングシート１２ｐと流入管Ｐｉの開口端部Ｐｉｓを別体に形成し、結合することにより一体化する製作態様は、特に、容易に結合可能な素材を使用する際に利用できる。これに対して、図６に示すように、ライニングシート１２ｐと流入管Ｐｉの開口端部Ｐｉｓを一体成形により一体化することも可能である。この製作態様は、特に、容易に成形可能な素材を使用する際に利用できる。このように、製作態様を選定できるため、製造時の柔軟性に優れ、製造手法の最適化を容易に実現できる利点がある。

以上、一方のアウタプレート部１２側の構成について説明したが、他方のアウタプレート部１３側の構成も一方のアウタプレート部１２側と同様に構成できる。他方のアウタプレート部１３側の構成において、６ｅは流出口部，１３ｈは流出口用開口部，１３ｓ…はボルト挿通孔，１３ｐはライニングシート，１３ｎ…はネジ孔部，３ｒは熱交換分室部，Ｐｅは流出管，Ｐｅｓは流出管の一端側となる開口端部，をそれぞれ示す。したがって、二つのアウタプレート部１２，１２を用意し、一方をアウタプレート部１２、他方をアウタプレート部１３として用いることができる。

このような構成部材を用いるため、インナプレート部１１の両面１１ｆ，１１ｒを、それぞれライニングシート１２ｐ，１３ｐが当接するように、各アウタプレート部１２，１３により挟むとともに、図１に示すように、複数のボルトナットＢｎ…により固定すれば、インナプレート部１１に形成した一対の熱交換分室用凹部Ｒｆ，Ｒｒが一対のアウタプレート部１２，１３に挟まれることにより密閉された熱交換分室部３ｆ，３ｒが形成される熱交換ブロック部２を得ることができ、熱交換ブロック部２の厚さ方向における両面が一対の熱交換面２ｆ，２ｒとなる。なお、図示を省略したが、インナプレート部１１とライニングシート１２ｐ，１３ｐを含む各アウタプレート部１２，１３間には密閉性を高めるためのシールリングを介在させる。

他方、熱交換装置１は、熱交換ブロック部２の厚さ方向における一対の熱交換面２ｆ，２ｒにそれぞれ付設して流体Ｌに対する熱交換を行う一対の温調部４ｆ，４ｒとを備える。一方の温調部４ｆは、図１及び図２に示すように、ペルチェ素子を用いた複数のサーモモジュールＭｔ…を備え、このサーモモジュールＭｔ…の内面側を熱交換ブロック部２における熱交換面２ｆを構成するアウタプレート部１２の外面に配列させるとともに、さらに、このサーモモジュールＭｔ…の外側の面にサーモモジュールＭｔ…の放熱又は放冷を行うウォータジャケット部２２を重ねる。例示のウォータジャケット部２２は四つのジャケットユニットＵｊ…を使用し、図２に示すように、流入管Ｐｉを避けて組合わせている。各ジャケットユニットＵｊ…は、冷却水（温水を含む）の流入口Ｕｊｉ…及び流出口Ｕｊｅ…を有し、内部に、流入口Ｕｊｉ…から流出口Ｕｊｅ…に至る水路Ｒｗを有する。例示のウォータジャケット部２２は、各ジャケットユニットＵｊ…を直列接続したが、並列接続してもよい。

そして、ウォータジャケット部２２の外面に保持プレート２３を重ね、取付ボルトＢｓ…を、保持プレート２３，ウォータジャケット部２２，サーモモジュールＭｔ…の存在しない位置を介して、アウタプレート１２の外面に設けたネジ孔部１２ｎ…に螺着して、ウォータジャケット部２２及びサーモモジュールＭｔ…を固定する。なお、サーモモジュールＭｔ…は、図示を省略した制御部に接続され、温度センサにより検出される流体Ｌの温度に対するフィードバック制御が行われる。この場合、一対の温調部４ｆと４ｒに対して同時に制御を行ってもよいし、それぞれ独立した制御を行ってもよい。独立した制御を行う際には、温調部４ｆ側に対しては粗い制御を行い、温調部４ｒ側に対しては高精度の制御を行うなど、各種制御モードを設定できる。以上、一方の温調部４ｆについて説明したが、他方の温調部４ｒも一方の温調部４ｆと同様に構成する。

次に、本実施形態に係る熱交換装置１の使用方法及び動作について、図１〜図８を参照して説明する。

例示は、熱交換装置１により流体（薬液）Ｌを冷却する場合について説明する。まず、不図示の送液ポンプにより流体（薬液）Ｌを供給すれば、流体Ｌは、流入管Ｐｉから流入口部６ｉに至り、流入口部６ｉ（開口端部Ｐｉｓ）から一方の熱交換分室部３ｆに供給される。この場合、図７に示すように、一方の熱交換分室部３ｆの略中央であって、仕切壁部５の一方の面に対して面直角方向から供給される。一方の熱交換分室部３ｆの略中央に供給された流体Ｌは、図７に示す実線矢印Ｆｗｆで示すように、熱交換分室部３ｆの内部において３６０〔゜〕の放射方向へ拡散するように流れ、流体Ｌは熱交換分室部３ｆの周縁、即ち、仕切壁部５の周縁５ｃに至る。

仕切壁部５の周縁５ｃには周方向に沿って所定間隔毎に形成した複数の流通孔部７…を有するため、流体Ｌは各流通孔部７…を通って仕切壁部５の他方の面（反対側の面）における周縁５ｃ、即ち、他方の熱交換分室部３ｒの周縁に至る。他方の熱交換分室部３ｒの周縁には次々と連続的に流体Ｌが供給されるため、流体Ｌは、図７に示す点線矢印Ｆｗｒで示すように、熱交換分室部３ｒの内部において中心方向へ収束するように流れ、流体Ｌは熱交換分室部３ｒの略中央に至る。他方の熱交換分室部３ｒの略中央には、流出口部６ｅが臨むため、熱交換分室部３ｒの略中央に至った流体Ｌは、流出口部６ｅ（開口端部Ｐｅｓ）から流出管Ｐｅを通って流出する。

一方、温調部４ｆ，４ｒのサーモモジュールＭｔ…に対しては冷却モードによる通電制御を行う。したがって、熱交換ブロック部２の熱交換面２ｆ，２ｒはサーモモジュールＭｔ…の冷却作用によりそれぞれ冷却され、各熱交換分室部３ｆ及び３ｒを流れる流体Ｌに対する熱交換が行われる。即ち、流体Ｌに対する冷却が行われる。この際、一方の熱交換分室部３ｆにおいては、流体Ｌが中心側から周縁側に流れるため、流体Ｌは、中心側における温度が相対的に高くなるとともに、周縁側における温度が相対的に低くなる。また、他方の熱交換分室部３ｒにおいては、流体Ｌが周縁側から中心側に流れるため、流体Ｌは、周縁側における温度が相対的に高くなるとともに、中心側における温度が相対的に低くなる。この結果、熱交換ブロック部２における中心側から周縁側に至る全体の温度分布が、より平均化（均一化）される。これにより、熱交換ブロック部２の全体における中心側と周縁側の温度格差（温度ムラ）をより小さくすることが可能となり、中心側と周縁側の間で生じる無用な膨張歪や熱損失を回避できる。特に、ペルチェ素子を用いたサーモモジュールＭｔ…により温調部４ｆ，４ｒを構成する場合には、熱交換ブロック部２の中心側と周縁側におけるサーモモジュールＭｔ…の負荷度合の格差が小さくなるため、サーモモジュールＭｔ…における全体の劣化防止及び長寿命化に寄与できる。なお、ウォータジャケット部２２には冷却水を用いた液体が供給され、サーモモジュールＭｔ…の発熱側が冷却される。

よって、このような本実施形態に係る熱交換装置１によれば、一方の熱交換面２ｆの直角方向Ｆｓから一方の熱交換分室部３ｆの内部に流体Ｌを流入可能な一又は二以上の流入口部６ｉと、他方の熱交換分室部３ｒの内部の流体Ｌを他方の熱交換面２ｒから直角方向Ｆｓに流出可能な一又は二以上の流出口部６ｅと、仕切壁部５を貫通し、かつ仕切壁部５の周縁５ｃに沿って所定間隔毎に形成した複数の流通孔部７…とを備えてなるため、熱交換室の内部には、パターン上、最もシンプルな流路が形成される。したがって、必要により流路の断面積を大きくすることができ、単位時間当たりの処理流量を増加させることができる。しかも、この際、熱交換装置の大型化はほとんど生じることがなく、装置全体の小型化，軽量化，低コスト化に寄与できる。

また、熱交換室の内部における流路の断面積を容易に大きくできるとともに、流路の全長が短く、かつ単純形状（単純経路）となる。したがって、流体Ｌが流れる際における全体の流路抵抗（圧損）が小さくなり、消費電力の低減に寄与できるとともに、省エネルギ化をより推進することができる。しかも、流入口部６ｉ及び流出口部６ｅは、熱交換面２ｆ，２ｒに対して略中央に配したため、流体Ｌは、一方の熱交換分室部３ｆにおいて、略中央から放射方向に均等に拡散するとともに、他方の熱交換分室部３ｆにおいて、略中央に放射方向から均等に収束する。これにより、流体Ｌの全体に対して均等な熱交換を行うことができるとともに、流体Ｌが流れる際の圧損をより小さくでき、熱交換効率の向上に寄与できる。

なお、以上の使用態様は、熱交換装置１を単独で使用する態様となるが、本実施形態に係る流入管Ｐｉ及び流出管Ｐｅは、熱交換面２ｆ，２ｒから突出するため、図８に示すように、多数（例示は九）の熱交換装置１…を同一面方向に密着させて配列させ、一体化させた熱交換装置１００として構成することができ、装置全体の処理能力を用途や目的等に対応して、容易かつ柔軟に変更できる利点がある。

次に、本発明の変更実施形態に係る熱交換装置１について、図９（ａ），（ｂ）及び（ｃ）を参照して説明する。

図９（ａ）は、全体形状を変更した例を示す。前述した図１〜図７に示した実施形態は、熱交換分室部３ｆ，３ｒの全体形状を正方形に形成したものであるが、図９（ａ）は、熱交換分室部３ｆ，３ｒの全体形状を長方形に形成したものである。このため、離間した二つの流入口部６ｉ，６ｉを配設するとともに、離間した二つの流出口部６ｅ，６ｅを配設した。この場合、流入口部６ｉ，６ｉの数は二つとなるが、基本的には流体Ｌを二つに分流した機能となるため、流入口部６ｉと６ｉの二つを一つの流入口部と見做すことができる。したがって、図９（ａ）に示すレイアウトの場合も、流入口部６ｉ（流出口部６ｅ）を熱交換面２ｆ（２ｒ）に対して略中央に配することになる。このように、熱交換装置１は、全体形状が長方形であってもよく、長方形が細長くなるに従って、流入口部６ｉ（流出口部６ｅ）の数を増やせばよい。特に、熱交換装置１は、流入口部６ｉ（流出口部６ｅ）を熱交換面２ｆ（２ｒ）に対して略中央に配することにより、流体Ｌを、略中央から放射方向に均等に拡散させ、かつ放射方向から略中央に均等に収束させることが望ましいため、この機能を最大限実現できるように、流入口部６ｉ（流出口部６ｅ）の数及び位置を選定できる。以上の点を除き、他の細部の構成及び機能は、図１〜図７に示した実施形態と同じになる。このため、図９（ａ）において、図１〜図７と同一部分には同一符号を付してその構成を明確にするとともに、その詳細な説明は省略する。

図９（ｂ）は、熱交換分室部３ｆ，３ｒの全体形状を変更した例を示す。前述した図１〜図７に示した実施形態は、熱交換分室部３ｆ，３ｒの全体形状を正方形に形成したものであるが、図９（ｂ）は、熱交換分室部３ｆ，３ｒの全体形状を円形に形成したものである。この形態を選択した場合、熱交換面積が、図１〜図７に示した実施形態に対して小さくなるが、流体Ｌを、図９（ｂ）に示す点線矢印Ｆｗｅに示すように、略中央から放射方向に均等に拡散させ、かつ放射方向から略中央に均等に収束させる観点からは理想的な形態となる。以上の点を除き、他の細部の構成及び機能は、図１〜図７に示した実施形態と同じになる。このため、図９（ｂ）において、図１〜図７と同一部分には同一符号を付してその構成を明確にするとともに、その詳細な説明は省略する。

図９（ｃ）は、熱交換分室部３ｆ，３ｒに内部に流体Ｌの流れをガイドする複数のガイド条（又はガイド溝）３１…を設けたものである。これにより、流体Ｌは、ガイド条３１…の形状に沿って流れるため、流れを整えることができるとともに、僅かではあるが、熱交換距離（熱交換時間）を長くすることができる。以上の点を除き、他の細部の構成及び機能は、図１〜図７に示した実施形態と同じになる。このため、図９（ｃ）において、図１〜図７と同一部分には同一符号を付してその構成を明確にするとともに、その詳細な説明は省略する。

以上、好適実施形態（変更実施形態を含む）について詳細に説明したが、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，数量，素材等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。

例えば、流入口部６ｉ，流出口部６ｅを、熱交換面２ｆ，２ｒに対して略中央に配するとは、中央のみならず発明の効果を確保できる中央周辺を含む概念である。また、「直角方向Ｆｓ」とは、正確な直角を意味するものではなく、発明の効果を確保できる僅かな傾斜を含む概念である。一方、ライニングシート１２ｐ（１３ｐ）と流入管Ｐｉ（流出管Ｐｅ）の開口端部Ｐｉｓ（Ｐｅｓ）を一体化する形態は、同一形態により一体化してもよいし、異なる形態により一体化してもよい。他方、熱交換分室部３ｆ，３ｒの形状は、例示した正方形，長方形，円形のみならず、正三角形や六角形等の対称性を有する多角形等をはじめ、各種形状を適用できる。また、温調部４ｆ，４ｒをアウタプレート１２，１３の熱交換面２ｆ，２ｒに直接取付けた形態を例示したが、別途、熱伝導性素材により形成した装着プレートを用意し、この装着プレートの一面に温調部４ｆ，４ｒを取付けるとともに、他面を熱伝導性ペースト等を介在させてアウタプレート１２，１３の熱交換面２ｆ，２ｒに取付けてもよい。さらに、温調部４ｆ，４ｒをサーモモジュールＭｔ…とウォータジャケット部２２の組合わせにより構成した場合を示したが、同様の機能を有する他の温調手段により構成する場合を排除するものではない。なお、ウォータジャケット部２２に流す液体として、冷却水又は温水を例示したが不凍液等の他の各種液体を適用できる。

本発明に係る熱交換装置１は、流体Ｌとして薬液を使用する薬液用熱交換装置に用いて最適であるが、洗浄液や水等の液体、更には空気や不活性ガス等の気体を含む各種流体を適用できるとともに、用途として、半導体製造装置や液晶ガラス基板処理装置等の各種装置における熱交換装置１として利用できる。

１：熱交換装置，２：熱交換ブロック部，２ｆ：熱交換面，２ｒ：熱交換面，３ｆ：熱交換分室部，３ｒ：熱交換分室部，４ｆ：温調部，４ｒ：温調部，５：仕切壁部，５ｃ：仕切壁部の周縁，６ｉ：流入口部，６ｅ：流出口部，７…：流通孔部，１１：インナプレート部，１１ｆ：インナプレート部の一方の面，１１ｒ：インナプレート部の他方の面，１２：アウタプレート部，１２ｈ：流入口用開口部，１２ｐ：ライニングシート，１３：アウタプレート部，１３ｈ：流出口用開口部，１３ｐ：ライニングシート，Ｌ：流体，Ｆｓ：直角方向，Ｒｆ：熱交換分室用凹部，Ｒｒ：熱交換分室用凹部，Ｐｉ：流入管，Ｐｅ：流出管，Ｐｉｓ：開口端部，Ｐｅｓ：開口端部

Claims (5)

1. 少なくとも、熱交換される流体を流通させる熱交換室を内部に設けた所定の厚さを有する熱交換ブロック部と、この熱交換ブロック部の厚さ方向における一対の熱交換面にそれぞれ付設して前記流体に対して熱交換を行う一対の温調部とを備える熱交換装置において、前記熱交換室を前記熱交換面に対して直角方向に二分し、一対の熱交換分室部を形成する熱交換分室用凹部を有するとともに、周縁に沿って所定間隔毎に複数の流通孔部を形成した仕切壁部を有するインナプレート部と、前記インナプレート部の厚さ方向における一方の面に当接し、一方の熱交換面の直角方向から一方の熱交換分室部の内部に流体を流入可能な流入口部を内面に設ける流入口用開口部を有する一方のアウタプレート部と、前記インナプレート部の他方の面に当接し、他方の熱交換分室部の内部の流体を他方の熱交換面から直角方向に流出可能な流出口部を内面に設ける流出口用開口部を有する他方のアウタプレート部とにより熱交換ブロック部を構成するとともに、前記一方のアウタプレート部の内面に、前記流入口用開口部に挿通した流入管の前記流入口部となる開口端部と一体化する一方のライニングシートを貼着し、及び（又は）前記他方のアウタプレート部の内面に、前記流出口用開口部に挿通した流出管の前記流出口部となる開口端部と一体化する他方のライニングシートを貼着してなることを特徴とする熱交換装置。
2. 前記一又は二以上の流入口部，及び前記一又は二以上の流出口部は、前記熱交換面に対して略中央に配することを特徴とする請求項１記載の熱交換装置。
3. 前記一方のライニングシートと前記流入管の開口端部を別体に形成して結合により一体化し、及び（又は）前記他方のライニングシートと前記流出管の開口端部を別体に形成して結合により一体化することを特徴とする請求項１記載の熱交換装置。
4. 前記一方のライニングシートと前記流入管の開口端部を一体成形により一体化し、及び（又は）前記他方のライニングシートと前記流出管の開口端部を一体成形により一体化することを特徴とする請求項１記載の熱交換装置。
5. 前記流体には、薬液を適用することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の熱交換装置。

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