專利名稱：調(diào)溫裝置用熱交換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及調(diào)溫裝置等中用的熱交換裝置，該調(diào)溫裝置，在半導體相關(guān)制造裝置等中，通過冷卻或加熱流過管子等流路的腐蝕性流體(例如顯影液、光致抗蝕劑等的不希望金屬離子流入的液體)，實現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)。
現(xiàn)有技術(shù)中，對腐蝕性流體進行調(diào)溫的裝置，如

圖10所示，有采用珀爾帖元件(ペルチェ素子)的形式。
圖10所示調(diào)溫裝置中，把作為熱模塊的珀爾帖元件41密接固定在熱容量大的熱交換塊42的表面，該熱交換塊42與流經(jīng)管路44的腐蝕性流體進行熱交換。在該珀爾帖元件41的與熱交換塊42的相反側(cè)，密接固定著熱移送機構(gòu)43，通過該珀爾帖元件41的動作控制，把上述腐蝕性流體調(diào)節(jié)到目標溫度。
上述調(diào)溫裝置中，在珀爾帖元件41的吸熱側(cè)(即冷卻面?zhèn)?配設熱交換塊42，在珀爾帖元件41的散熱側(cè)(即加熱面?zhèn)?配設著熱移送機構(gòu)43，因此，流經(jīng)管路44的腐蝕性流體通過熱交換塊42被珀爾帖元件41冷卻，同時，從腐蝕性流體放出的熱移動到珀爾帖元件41的散熱側(cè)，傳給流經(jīng)熱移送機構(gòu)43的管路45的冷卻水而散熱。
但是，上述調(diào)溫裝置中，來自珀爾帖元件41的冷熱，通過熱交換塊42內(nèi)的管路44，傳給流經(jīng)管路44的腐蝕性流體。來自珀爾帖元件41的散熱，通過熱移送機構(gòu)43內(nèi)的管路45，傳熱給流經(jīng)管路45的冷卻水。所以，珀爾帖元件41的吸熱側(cè)和散熱側(cè)的傳熱面積都不能加大，存在著熱交換效率低的問題。
因此，不能有效利用熱模塊的散熱側(cè)與吸熱側(cè)的溫度差，熱交換器大型化，不能有效利用電力。
另外，傳熱面積的變更不僅在制作后需要，就是在制作前也要設計變更，不能根據(jù)需要簡單地增減傳熱面積。
另外，現(xiàn)有的調(diào)溫裝置中，是通過熱交換塊42內(nèi)的管路44和熱移送機構(gòu)43內(nèi)的管路對流經(jīng)管路內(nèi)的流體傳熱，所以熱交換器的制作成本高。
本發(fā)明的目的是提供一種調(diào)溫裝置用熱交換器，本發(fā)明的熱交換器可實現(xiàn)小型化，并且可增大對流體的傳熱面積，熱交換效率高，能根據(jù)需要簡單地增減傳熱面積，制作成本低。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的調(diào)溫裝置用熱交換器，其特征在于，將板狀的熱交換板和熱板重疊，成為疊層構(gòu)造，上述熱交換板是用殼體將形成有迷宮構(gòu)造流路的流路形成板包住的構(gòu)造，上述流路形成板是將具有多個開口的2塊以上薄板疊置，使相鄰各薄板的一個開口與另一方薄板的相鄰2個開口相互局部重合，這樣，形成迷宮構(gòu)造的流路，上述殼體具有流入孔和流出孔，流入孔供流體流入，流出孔供通過了上述迷宮構(gòu)造流路的流體流出。
本發(fā)明的調(diào)溫裝置用熱交換器中，上述熱交換板的殼體最好采用卷邊加工將薄金屬板周圍密封而形成。另外，挾住由熱模塊構(gòu)成的熱板的2塊熱交換板之中，一方是吸熱側(cè)熱交換板，另一方是散熱側(cè)熱交換板，該吸熱側(cè)熱交換板和散熱側(cè)熱交換板，最好是將熱模塊挾在其間的、交替重疊的多層構(gòu)造。
本發(fā)明的調(diào)溫裝置用熱交換器中，上述吸熱側(cè)熱交換板和散熱側(cè)熱交換板分別設有2塊以上，上述殼體的流入孔和流出孔在吸熱側(cè)熱交換板之間、或散熱側(cè)熱交換板之間分別與挾入熱交換板間的共同的總管連接。另外，上述吸熱側(cè)熱交換板和散熱側(cè)熱交換板也可以分別設有3塊以上，上述殼體的流入孔和流出孔在吸熱側(cè)熱交換板之間、或散熱側(cè)熱交換板之間分別與共同的總管連接，上述總管以液密地嵌合在熱交換板的流入孔或流出孔的狀態(tài)被挾持固定在熱交換板之間，在未嵌合著總管的熱交換板的流入孔或流出孔上，液密地嵌合著連接配管，該連接配管在上述吸熱側(cè)熱交換板之間、或散熱側(cè)熱交換板之間供流過流入孔或流出孔的流體通過。
另外，本發(fā)明的調(diào)溫裝置用熱交換器，上述熱交換板的、挾住熱模塊構(gòu)成的熱板的一方是吸熱側(cè)熱交換板，另一方是散熱側(cè)熱交換板，該吸熱側(cè)熱交換板和散熱側(cè)熱交換板是將熱板挾在其間的、相互交替重疊的多層構(gòu)造，該吸熱側(cè)熱交換板和散熱側(cè)熱交換板分別設有1塊以上。
另外，本發(fā)明的調(diào)溫裝置用熱交換器，上述吸熱側(cè)熱交換板和散熱側(cè)熱交換板分別設有2塊以上，上述殼體的流入孔和流出孔在吸熱側(cè)熱交換板之間、或散熱側(cè)熱交換板之間分別與挾入熱交換板間的共同的總管連接。
具有上述構(gòu)造的調(diào)溫裝置用熱交換器中，流路形成板中的迷宮構(gòu)造流路是將具有多個開口的2塊以上薄板疊置、并使相鄰各薄板的一個開口與另一方薄板的相鄰2個開口相互局部重合而形成的，用薄殼體包住該流路形成板，形成熱交換板，所以流過熱交換板中迷宮構(gòu)造流路的流體朝殼體壁的內(nèi)面?zhèn)攘鞒鰰r，常時地與殼體壁的傳熱面碰撞而被混合、攪拌，這樣，在流體與殼體壁傳熱面間不僅有效地、無遺漏地傳遞熱，而且借助迷宮構(gòu)造增大傳熱面積，可大幅度提高傳熱效率。
另外，根據(jù)本發(fā)明的調(diào)溫裝置用熱交換器，由于是將板狀的熱交換板與若干熱模塊交替重疊成為疊層構(gòu)造，所以，可簡單地變更熱交換板的數(shù)目，因此，可根據(jù)需要簡單地增減傳熱量。
另外，上述流路形成板是將具有多個開口的薄板疊置、并使相鄰各薄板的開口中位置相互局部重合，這樣形成迷宮構(gòu)造的流路，所以，可簡單、低價地制造具有迷宮構(gòu)造流路的流路形成板。
圖1是表示本發(fā)明調(diào)溫裝置用熱交換器一實施例的縱斷面圖。
圖2是圖1的A-A斷面圖。
圖3是圖1的B-B線視圖。
圖4是圖1的C-C線視圖。
圖5是本發(fā)明熱交換器中所用的熱交換板的平面圖。
圖6是圖5的正面斷面圖。
圖7是表示構(gòu)成流路形成板的薄板11構(gòu)造的平面圖。
圖8是表示構(gòu)成流路形成板的另一薄板12構(gòu)造的平面圖。
圖9是表示本發(fā)明調(diào)溫裝置用熱交換器另一實施例的縱斷面圖。
圖10的(a)和(b)表示現(xiàn)有的裝置，(a)是(b)中的D-D斷面圖，(b)是(a)中的E-E斷面圖。
下面，參照附圖詳細說明。
圖1是表示本發(fā)明調(diào)溫裝置用熱交換器一實施例的縱斷面圖。本發(fā)明的調(diào)溫裝置用熱交換器1是板狀熱交換板2、3和熱板4交替重疊的疊層構(gòu)造，熱板4由若干熱模塊4A形成。
即，上述熱交換板2、3挾住由熱模塊4A構(gòu)成的熱板4，其一方是吸熱側(cè)熱交換板2，另一方是散熱側(cè)熱交換板3，該吸熱側(cè)熱交換板2和散熱側(cè)熱交換板3是為相同構(gòu)造，將熱模塊4A挾在中間的交替重疊的該吸熱側(cè)熱交換板2和散熱側(cè)熱交換板3分別設有一塊以上，形成為圖示的多層構(gòu)造。
上述熱交換板2、3是用薄金屬板殼體7包入流路形成板5的構(gòu)造，上述殼體7具有流入孔8和流出孔9(見圖2)，流入孔8供流體流入，流出孔9供通過了上述迷宮式構(gòu)造流路的流體流出。上述熱板4不限于熱模塊，也可以采用進行加熱或冷卻的任意板狀部件。通常采用珀爾帖元件作為熱模塊4A。
借助上述熱模塊4A的動作控制，把流過吸熱側(cè)熱交換板2內(nèi)的腐蝕性流體調(diào)節(jié)到目標溫度，來自腐蝕性流體的熱傳遞給熱模塊加熱面?zhèn)鹊纳醾?cè)熱交換板3，被流經(jīng)散熱側(cè)熱交換板3內(nèi)的流體散熱。
圖1至圖4所示實施例中，該吸熱側(cè)熱交換板2和散熱側(cè)熱交換板3各有2片，上述殼體7的流入孔8和流出孔9在上述吸熱側(cè)熱交換板2之間或散熱側(cè)熱交換板3之間分別與共同的總管31、32、33、34連接。
上述總管31、32或上述總管33、34，液密地嵌合在上述熱交換板的流入孔或流出孔上，被挾持固定在上述吸熱側(cè)熱交換板2、2或散熱側(cè)熱交換板3、3之間，這樣，上述吸熱側(cè)熱交換板2、2或散熱側(cè)熱交換板3、3通過總管相互結(jié)合。
上述總管31、32、33、34為相同構(gòu)造，所以，僅以安裝在吸熱側(cè)熱交換板2上的流入總管31為例，說明其構(gòu)造。
在流入總管31內(nèi)，設有流體流出入用流路孔31c和貫通孔31d。流路孔31c由管周壁31a形成，貫通孔31d由與管周壁31a直交的筒狀壁31b形成，其內(nèi)部與上述流路孔31c直交并連通。在上述筒狀壁31b的兩端，分別設有環(huán)狀突部31e，該環(huán)狀突部31e與熱交換器板2、3的流入孔嵌合，這樣，總管31被挾持固定在熱交換板2、3之間。
在環(huán)狀突部31e的周圍設有環(huán)狀凹部31f，該環(huán)狀凹部31f內(nèi)裝填著由O形環(huán)構(gòu)成的密封墊，液密地安裝著上述吸熱側(cè)熱交換板2和上述流入總管31。
圖2是圖1的A-A斷面圖，如箭頭所示，從總管31通過流入孔8流入了熱交換板2的流體，在圖2中朝右方向流經(jīng)上述迷宮構(gòu)造的流路，在熱交換板2的右端開口17、20的部分轉(zhuǎn)換方向，朝左方向返回，通過流出孔9從總管32流出。
圖3是圖1的B-B線視圖，圖4是圖1的C-C線視圖。圖3中示出了挾在吸熱側(cè)熱交換板2間的流入側(cè)總管31和流出側(cè)總管32。圖4中示出了挾在散熱側(cè)熱交換板3間的流入側(cè)總管33和流出側(cè)總管34。
圖5是熱交換板2的平面圖，透視地表示中心線上半部分構(gòu)成流路形成板5的薄板11(圖7)，透視地表示中心線下半部分構(gòu)成流路形成板5的另一薄板12(圖8)。
圖6是圖5的正剖面圖，上述薄板11、12為它們相互重疊，形成三層的層疊構(gòu)造，由該層疊的薄板11、12形成上述流路形成板5。
圖7和圖8表示構(gòu)成迷宮構(gòu)造的流路形成板的薄板11、12的具體構(gòu)造。構(gòu)成該流路形成板的薄板11、12，在其長度方向和寬度方向有多個開口13、14，在圖中右端側(cè)，分別具有寬度方向長的一個開口17、20，在左端側(cè)分別具有與上述殼體7的流入孔8及流出孔9相連的流入開口15、18及流出開口16、19。上述開口13、14，最好是與殼體7內(nèi)面相接的薄板11的開口13大，殼體7內(nèi)面與流體的接觸面積大。從圖1可知，把具有多個開口的至少2塊以上薄板11、12重疊，使相鄰各薄板11、12的一個開口與另一方薄板的相鄰二個開口相互地局部重疊。
因此，用薄殼體7把由這些薄板11、12構(gòu)成的流路形成板5包住，形成熱交換板，則流過迷宮構(gòu)造流路的流體在朝殼體壁內(nèi)面?zhèn)攘鞒鰰r，常時地與殼體壁的傳熱面碰撞而被混合、攪拌，這樣，流體與殼體壁電熱面間的熱被有效地、無遺漏地傳遞，可大幅度提高傳熱效率。
上述薄板11、12中的開口17、20的長度，可覆蓋沿寬度方向設置的多個開口13、14的整個區(qū)域，而且，開口20使開口17與開口13連通，借助開口17、20形成流體的方向轉(zhuǎn)換流路。
上述熱交換板的殼體7的密閉方法，可采用金屬板的焊接、釬焊來進行，但最好采用罐頭容器的密封邊的密封方法，即卷邊加工進行密封。
采用卷邊加工作為熱交換板的殼體7的密閉方法，可低價地制造上述熱交換板。
上述殼體7的材料是采用不銹鋼。構(gòu)成上述流路形成板的薄板11、12的材料，不僅可以采用不銹鋼，也可以采用聚乙烯、聚丙烯等塑料，但并不局限這些材料。
上述熱交換板2是用薄殼體7包住，即使是薄的殼體，在組裝由熱模塊構(gòu)成的熱板時，也能經(jīng)受被熱板推壓在流路形成板上的流體壓，由于殼體薄，所以熱阻小。
另外，上述流路形成板5，使相鄰各薄板11、12的開口位置相互局部重疊地疊置上述薄板11及12，形成迷宮構(gòu)造的流路，所以，流過這些流路的流體與殼體壁的傳熱面碰撞而被混合、攪拌，借助流體的混合、攪拌，進行熱交換率高的傳熱，熱交換板的構(gòu)造簡單。
圖9是表示本發(fā)明調(diào)溫裝置用熱交換器另一實施例的縱斷面圖。該實施例中，除了各設有3塊吸熱側(cè)熱交換板2和散熱側(cè)熱交換板3外，其余構(gòu)造與圖1所示實施例基本相同。
因此，圖9中，與圖1所示相同的部件，注以相同標記。
圖9所示實施例中，吸熱側(cè)熱交換板2和散熱側(cè)熱交換板3各設有3塊，雖然熱交換板數(shù)目增加，但卻不必與其相應地增加總管的數(shù)目。
即，挾在上述吸熱側(cè)熱交換板2間的流入側(cè)總管31和流出側(cè)總管32各設有一個，上述3塊吸熱側(cè)熱交換板2的流入孔8和流出孔9，分別與共同的流入側(cè)總管31及流出側(cè)總管32連接。
同樣地，挾在上述散熱側(cè)熱交換板3間的流入側(cè)總管33和流出側(cè)總管34也各設有一個，上述3塊散熱側(cè)熱交換板3的流入孔8和流出孔9分別與共同的流入側(cè)總管33及流出側(cè)總管34連接。
上述總管31、32、33、34與圖1至圖4所示實施例同樣地、液密地嵌合在熱交換板的流入孔8或流出孔9上，并挾持固定在吸熱側(cè)熱交換板2、2或散熱側(cè)熱交換板3、3之間。上述未嵌合著總管的熱交換板的流入孔8或流出孔9上，液密地嵌合著連接配管35、37，在吸熱側(cè)熱交換板2之間、或散熱側(cè)熱交換板3之間，供流過各流入孔8或流出孔9的流體通過。這樣，吸熱側(cè)熱交換板2、2或散熱側(cè)熱交換板3、3通過連接配管相互結(jié)合。圖未示的流出孔9上也采用同樣構(gòu)造的連接配管。
上述連接配管35、37的兩端部，其周壁形成臺階，在該臺階部裝填著由O形環(huán)構(gòu)成的密封墊，將上述吸熱側(cè)熱交換板2和上述連接配管液密地安裝著。
圖9所示實施例中，吸熱側(cè)熱交換板2和散熱側(cè)熱交換板3各設有3塊，在吸熱側(cè)熱交換板2和散熱側(cè)熱交換板3分別設有4塊時，只要簡單地增加上述連接配管的數(shù)目即可。
圖9所示實施例中，吸熱側(cè)熱交換板2、2及散熱側(cè)熱交換板3、3通過總管和連接配管相互結(jié)合，其整體作為一個調(diào)溫裝置用熱交換器，所以，可以簡單且低價地增大傳熱面積。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的調(diào)溫裝置用熱交換器，其熱交換板的構(gòu)造是用薄殼體包住形成有迷宮構(gòu)造流路的流路形成板，殼體的熱阻小，流過熱交換板的迷宮構(gòu)造流路的流體，與殼體壁的傳熱面碰撞而被混合、攪拌，可大幅度提高傳熱效率。
另外，根據(jù)本發(fā)明的調(diào)溫裝置用熱交換器，由于是板狀的熱交換板與若干熱模塊構(gòu)成的熱板交替重疊的構(gòu)造，所以，可以簡單地變更熱交換板的數(shù)目，因此，可以根據(jù)需要簡單地增減傳熱面積。另外，在上述流路形成板中，使相鄰各薄板的開口位置相互局部重疊地將若干塊薄塊疊置，這樣形成迷宮構(gòu)造的流路，所以，可簡單且低價地形成具有迷宮構(gòu)造流路的流路形成板。
另外，本發(fā)明調(diào)溫裝置用熱交換器中采用的熱交換板，其構(gòu)造與吸熱側(cè)熱交換板和散熱側(cè)熱交換板的構(gòu)造相同，所以，可降低上述熱交換板的制造成本，另外，由于把2塊以上的吸熱側(cè)熱交換板和散熱側(cè)熱交換板分別與共同的總管連接，所以，僅用總管將熱交換板彼此連接，可采用這樣簡單的構(gòu)造將流體供給熱交換板，可降低調(diào)溫裝置用熱交換器的制造成本。
權(quán)利要求
1．一種調(diào)溫裝置用熱交換器，其特征在于，將板狀的熱交換板和熱板重疊，成為疊層構(gòu)造，上述熱交換板是用殼體將形成有迷宮構(gòu)造流路的流路形成板包住而形成的，上述流路形成板是將具有多個開口的2塊以上薄板疊置，使相鄰各薄板的一個開口與另一方薄板的相鄰2個開口相互局部重合，這樣，形成迷宮構(gòu)造的流路，上述殼體具有流入孔和流出孔，流入孔供流體流入，流出孔供通過了上述迷宮構(gòu)造流路的流體流出。
2．如權(quán)利要求1所述的調(diào)溫裝置用熱交換器，其特征在于，上述熱交換板的殼體是用卷邊加工將薄金屬板周圍密封而形成的。
3．如權(quán)利要求1或2所述的調(diào)溫裝置用熱交換器，其特征在于，在挾住由熱模塊構(gòu)成的熱板的2塊熱交換板之中，一方是吸熱側(cè)熱交換板，另一方是散熱側(cè)熱交換板，該吸熱側(cè)熱交換板和散熱側(cè)熱交換板是將熱模塊挾在其間的、交替重疊的多層構(gòu)造，該吸熱側(cè)熱交換板和散熱側(cè)熱交換板，分別設有1塊以上。
4．如權(quán)利要求3所述的調(diào)溫裝置用熱交換器，其特征在于，上述吸熱側(cè)熱交換板和散熱側(cè)熱交換板分別設有2塊以上，上述殼體的流入孔和流出孔在吸熱側(cè)熱交換板之間、或散熱側(cè)熱交換板之間分別與挾入熱交換板間的共同的總管連接。
5．如權(quán)利要求3所述的調(diào)溫裝置用熱交換器，其特征在于，上述吸熱側(cè)熱交換板和散熱側(cè)熱交換板分別設有3塊以上，上述殼體的流入孔和流出孔在吸熱側(cè)熱交換板之間、或散熱側(cè)熱交換板之間分別與共同的總管連接，上述總管以液密地嵌合在熱交換板的流入孔或流出孔的狀態(tài)被挾持固定在熱交換板之間，在未嵌合著總管的熱交換板的流入孔或流出孔上，液密地嵌合著連接配管，該連接配管在上述吸熱側(cè)熱交換板之間、或散熱側(cè)熱交換板之間，供流過流入孔或流出孔的流體通過。
全文摘要
本發(fā)明提供的調(diào)溫裝置用熱交換器,體積小,并且可加大流體的傳熱面積,熱交換效率高,可根據(jù)需要簡單地增減傳熱面積,制作成本低。其中,板狀的熱交換板2、3與若干熱模塊4A交替重疊成為疊層構(gòu)造,上述熱交換板是用薄殼體7將形成有迷宮構(gòu)造流路的流路形成板5包住的構(gòu)造,上述殼體具有流入孔和流出孔,該流入孔供流體流入,該流出孔供通過了上述迷宮構(gòu)造流路的流體流出。上述熱模塊是采用珀爾帖元件。
文檔編號F28F3/10GK1299950SQ0013527
公開日2001年6月20日 申請日期2000年12月8日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月16日
發(fā)明者八重樫重輔, 坂間博之 申請人:速睦喜股份有限公司