JP2007010225A - 板状熱交換器 - Google Patents
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Abstract
【課題】外部への放熱をできるだけ少なくした板状熱交換器を提供することである。
【解決手段】側板10と20との間で第1の複合板状エレメント30と熱交換膜となるスペーサ50と複合体状エレメント40を挾持して密着接合して形成する板状熱交換器において、第1の複合板状エレメント30とスペーサ50及び第2の複合板状エレメント40の側面及び端面の近辺にスリット34a、54、44a及びスリット35a、55、45aを形成し、このスリット内を真空にする。また側板10、20の内面に沿って真空壁を形成することができるので、熱交換部の周囲を真空壁で取り囲むようにして断熱性を向上できる。
【選択図】図1
【解決手段】側板10と20との間で第1の複合板状エレメント30と熱交換膜となるスペーサ50と複合体状エレメント40を挾持して密着接合して形成する板状熱交換器において、第1の複合板状エレメント30とスペーサ50及び第2の複合板状エレメント40の側面及び端面の近辺にスリット34a、54、44a及びスリット35a、55、45aを形成し、このスリット内を真空にする。また側板10、20の内面に沿って真空壁を形成することができるので、熱交換部の周囲を真空壁で取り囲むようにして断熱性を向上できる。
【選択図】図1
Description
この発明は、板状熱交換器、特に断熱性に優れた熱交換器に関する。
薄い板状体にエッチング等の手段で種々のパターンの流体路を形成し、これを複数枚積み重ねて接合した板状熱交換器を特許文献1、2、3等で本発明者は提案している。しかしながら、これらの熱交換器は、内部で熱交換すべき流体の熱が板状体の側面や端面から放熱して、熱交換効率を低下させる問題があった。
特開2004−108690号公報
特開2004−183916号公報
特開2004−333064号公報
そこで、この発明の課題は、外部への放熱をできるだけ少なくした板状熱交換器を提供することである。
上記の課題を解決するために、この発明においては、外周フレーム内部の空間の一端から他端まで多数のリブを設けた単板エレメントを2枚重ね合せて前記空間に一端から他端まで連通する流体通路を形成した複合エレメントを熱交換膜となるスペーサを介して複数積み重ね密着接合し、積み重ねた両面を側板で密封し、前記複合エレメントに前記流体通路を取り囲むように真空壁を形成した構成を採用したのである。
前記真空壁は、単板エレメントのフレームに前記空間を取り囲むように設けられたスリットまたは側板の内面に沿って設けられた面状真空空間によって形成される。また、前記スペーサに前記スリットと同様のスリットを設けてもよい。さらに前記側板と複合板状エレメントとの間に、外周フレームの内部がほぼ空間となった単板エレメントをスペーサを介して挾持しておくのがよい。
前記リブは、ほぼく字形に形成することができ、それぞれのリブを波形にしておくのが好ましい。
この発明によれば、以上のように、流体通路を取り囲むように真空壁を設けたので、断熱性に優れ、熱交換効率が向上する。また、真空壁は、単板エレメントにスリットを設けたり、側板の内側に、空間を有する単板エレメントを配置しておくことによって、単板エレメントを接合する際に同時に形成されるので、特別の加工工程や処理工程を必要とせずコスト的な負担はほとんどない。
以下、この発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。図1はこの発明の板状熱交換器の一実施形態を示す分解斜視図である。図示のように、板状熱交換器は、全体を密封するための平坦な一対の側板10、20と、これらの側板10、20に挾まれて一の流体通路を形成する第1の複合板状エレメント30と、他の流体通路を形成する第2の複合板状エレメント40と、これらの板状エレメント20と30との間に挾持されて、熱交換膜となるスペーサ50より成る。
前記側板10、20は、ほぼ長方形で輪郭が同形の平坦な板状部材であって、一方の側板10の両端隅角部には、ポート11、12が設けられ、他方の側板20の両端隅角部にも、前記ポート11、12と重複しないようにポート21、22が設けられている。これらのポート以外は完全に気密状態である。
前記第1の複合板状エレメント30は、図2(a)及び(b)に示すような均一な厚みの第1の単板エレメント30aと第2の単板エレメント30bを図2(c)に示すように重ね合せたものである。第1の単板エレメント30aは、外形が側板10と同形のフレーム31aに取り囲まれ、内部がほぼ長方形の空間32aになっており、この空間32aの内部に流体通路を区画する多数のリブ33aが一端から他端まで設けられている。リブ33aの端部はフレーム31aに支持されている。リブ33aは、全体としてく字形に屈曲したものを等間隔に配置したパターンで形成され、またそれぞれのリブ33aは滑らかな波形に屈曲している。この屈曲線は変形サインカーブとするのが好ましい。そして、リブ33aが設けられた空間32aの両端隅角部には、前記一方の側板10のポート11、12と対応する同形の流体出入口11a、12aが設けられている。また、他方の側板20のポート21、22と対応する同形の流体出入口21a、22aが空間32aと隔離して設けられている。
前記単板エレメント30aのフレーム31aには、空間32aを取り囲むようにして、L字形スリット34a、35aが空間32a及び流体出入口21a、22aと隔離して設けられている。
前記第2の単板エレメント30bは、第1の単板エレメント30aを平面上で全体に180°回転させたものである。図中符号31bはフレーム、32bは空間、33bはリブ、34b及び35bはスリット、11b、12b、21b、22bは流体出入口である。これらの単板エレメント30aと30bを重ね合せると、図2(c)のように、リブ33a、33bによってほぼハニカム状に区画された流体通路が形成される。この流体通路は、単板エレメント30aまたは30bだけでは、く字形のリブ33a、33bで行き止まりになっているが、重ね合せることによって、リブ33aと33bが重なり合っていない部分でリブ33a、33bの厚み分だけの空隙が生じるため、流体出入口11a(11b)から流体出入口12a(12b)まで流体通路が連通し、一方の流体出入口から流体を供給すると、ハニカム状の流体通路を通って他方の流体出入口から流体が排出される。
図3に第2の複合板状エレメント40を示す。図示のように、複合板状エレメント40は、均一な厚みの第1の単板エレメント40aと第2の単板エレメント40bより成り、これらを重ね合せたものである。単板エレメント40aは、図3(a)に示すように、外形が側板20と同形のフレーム41aに取り囲まれ、内部がほぼ長方形の空間42aになっており、この空間内に流体通路を区画する多数のく字形リブ43aが一端から他端まで設けられている。これらのリブ43aが設けられた空間42aの両端隅角部には、前記他方の側板20のポート21、22と対応しかつ同形の流体出入口21c、22cが設けられている。また、一方の側板10のポート11、12と対応する同形の流体出入口11c、12cが空間42aと隔離して設けられている。
前記単板エレメント40aのフレーム41aには、空間42aを取り囲むようにして、L字形スリット44a、45aが空間42a及び流体出入口11c、12c、21c、22cと隔離して設けられている。
前記第2の単板エレメント40bは、第1の単板エレメント40aを平面上で全体に180°回転させたものである。図中符号41bはフレーム、42bは空間、43bはリブ、44b及び45bはスリット、11d、12d、21d、22dは流体出入口である。これらの単板エレメント40aと40bを重ね合せると、図3(c)のように、リブ43a、43bによってほぼ杉綾模様に区画された流体通路が形成される。この流体通路は、単板エレメント40aまたは40bだけでは、く字形リブ43a、43bで行き止まりになっているが、重ね合せることによって、リブ43aと43bが重なり合っていない部分でリブ43a、43bの厚み分だけの空隙が生じるため、流体出入口21c(21d)から流体出入口22c(22d)まで流体通路が連通し、一方の流体出入口から流体を供給すると、他方の流体出入口から流体が排出される。
前記熱交換膜となるスペーサ50は、図4に示すように、側板10、20と同形の長方形状板体より成り、側板10、20のポート11、12、21、22に対応する同形の流体出入口11e、12e、21e、22eが設けられ、複合板状エレメント30、40のスリット34a、44aに対応するスリット54、55が設けられている。
上記のような側板10、単板エレメント30a、30b、スペーサ50、単板エレメント40a、40b及び側板20を積層するには、拡散接合法や、ニッケルペーストを塗布したり、ニッケルメッキ等を施して加熱するロウ付け法が採られる。いずれも真空加熱炉に前記板状体を重ね合せて装填し、真空引きした後に加熱される。この真空引きの際に、前記スリット34a、34b、54、44a、44bとスリット35a、35b、55、45a、45bの内部も真空になり、そのままの状態で接合されるため、出来上った板状熱交換器の側面(端面を含む)の内部に真空壁が形成される。従って熱交換部を真空壁で取り囲むようになり、断熱性が向上する。
さらに断熱性を向上させるため、図6に示すような単板エレメント60を用いるのがよい。図示のように、単板エレメント60は、側板10、20と外周が同形のフレーム61を有し、内部が空間62となっている。フレーム61の内周縁は、図7に示すスペーサ50のスリット54、55の外縁とほぼ一致し、後述するように、スペーサ50と単板エレメント60を重ね合せたとき、スリット54、55と空間62は連通するようになっている。この空間62と隔離された流体出入口11f、12f、21f、22fが側板10のポート11、12及び側板20のポート21、22に対応して設けられている。なお、フレーム61の内周縁から空間62内に突出している多数の突起63は、後述する積層接合の際に、フレーム61の内周縁近辺が他の板状体と密着するよう支持するために設けられたものである。
いま、図1の側板10及び側板20の内面に単板エレメント60をそれぞれ配置し、さらに複合板状エレメント30と40との間にそれぞれ図7に示すようなスペーサ50を挾み込み、前述と同様に真空加熱炉で圧着接合すると、スリット54、55に連通する空間62は真空引きされ、出来上った板状熱交換器の側板10、20の内面に沿って空間62により真空壁が形成される。これによって、流体通路の側面にスリットにより形成された真空壁と共に流体通路の上下両面に真空壁が形成されるので断熱性が大きく向上する。
図5に完成した板状熱交換器を示す。いま板状熱交換器の第1の側板10に設けられた一方のポート11から流体を供給すると、ポート11に連通する複合板状エレメント30の流体出入口11aから流体が複合板状エレメント30の流体通路に流入し流体通路を通って他の流体出入口12aに達し、この出入口12aに連通するポート12から排出される。同様に第2の側板20の一方のポート21から他の流体を供給すると、ポート21に連通する複合板状エレメント40の流体出入口21aからエレメント40内に入って流通し、他の流体出入口22aに達し、これに連通するポート22から排出される。これらの流体がエレメント30及び40を流通する間にスペーサ50を介して熱交換が行なわれる。
図1で示す熱交換器は、複合板状エレメント30、40を2個用いた例を示したが、スペーサ50を介して3以上の複合板状エレメントを積層してもよい。また、流体出入口の位置を変えることによって3流体以上の熱交換も可能である。さらに、図2、図3の符号111a、112a、111b、112b、121c、122c、121d、122dで示すように、全ての流体出入口11a、11b、‥‥‥22d、22eを板状エレメントの端面または側面に開放することによって、流体の供給排出ポートを熱交換器の端面及び側面に形成することができる。勿論、この場合には、側板10、20のポート11、12、21、22は不要である。
なお、図1では長方形の板状体を示したが、長方形以外の多角形や楕円形など、用途に応じて任意の形状を選択することができる。板状体の材料もステンレス、銅、アルミニウム、チタンなどの金属の他、合成樹脂を用いることもできる。厚みは、0.1〜3mm程度が適当である。
適用する流体も、気・気、気・液、液・液、気液混合体と他の流体など種々選択可能である。また、流体通路を区画するリブのパターンも図示に限定されず種々選択可能である。
10、20 側板
11、12、21、22 ポート
11a、11b、11c、11d、11e、11f 流体出入口
12a、12b、12c、12d、12e、12f 流体出入口
21a、21b、21c、21d、21e、21f 流体出入口
22a、22b、22c、22d、22e、22f 流体出入口
30、40 複合板状エレメント
30a、30b、40a、40b 単板エレメント
31a、31b、41a、41b フレーム
32a、32b、42a、42b 空間
33a、33b、43a、43b リブ
34a、34b、44a、44b スリット
35a、35b、45a、45b スリット
50 スペーサ
54、55 スリット
60 単板エレメント
61 フレーム
62 空間
63 突起
11、12、21、22 ポート
11a、11b、11c、11d、11e、11f 流体出入口
12a、12b、12c、12d、12e、12f 流体出入口
21a、21b、21c、21d、21e、21f 流体出入口
22a、22b、22c、22d、22e、22f 流体出入口
30、40 複合板状エレメント
30a、30b、40a、40b 単板エレメント
31a、31b、41a、41b フレーム
32a、32b、42a、42b 空間
33a、33b、43a、43b リブ
34a、34b、44a、44b スリット
35a、35b、45a、45b スリット
50 スペーサ
54、55 スリット
60 単板エレメント
61 フレーム
62 空間
63 突起
Claims (7)
- 外周フレーム内部の空間の一端から他端まで多数のリブを設けた単板エレメントを2枚重ね合せて前記空間に一端から他端まで連通する流体通路を形成した複合板状エレメントを熱交換膜となるスペーサを介して複数積み重ね密着接合し、積み重ねた両面を側板で密封し、前記流体通路の側面と両面またはいずれかの面を取り囲むように前記流体通路と隔離した真空壁を形成した板状熱交換器。
- 前記真空壁が前記単板エレメントのフレームに前記空間を取り囲むように設けられたスリットによって形成された請求項1に記載の板状熱交換器。
- 前記真空壁が側板の内面に沿って設けられた面状真空空間によって形成された請求項1に記載の板状熱交換器。
- 前記スペーサに前記真空壁に対応するスリットを形成した請求項1〜3のいずれかに記載の板状熱交換器。
- 前記側板と複合板状エレメントとの間に、外周フレームの内部がほぼ空間となった単板エレメントをスペーサを介して挾持した請求項1〜4のいずれかに記載の板状熱交換器。
- 前記リブがほぼく字形に形成された請求項1〜5のいずれかに記載の板状熱交換器。
- 前記リブがほぼく字形でかつそれぞれのリブが波形に形成された請求項1〜5のいずれかに記載の板状熱交換器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005191564A JP2007010225A (ja) | 2005-06-30 | 2005-06-30 | 板状熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005191564A JP2007010225A (ja) | 2005-06-30 | 2005-06-30 | 板状熱交換器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2007010225A true JP2007010225A (ja) | 2007-01-18 |
Family
ID=37748975
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005191564A Pending JP2007010225A (ja) | 2005-06-30 | 2005-06-30 | 板状熱交換器 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2007010225A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013543575A (ja) * | 2010-10-06 | 2013-12-05 | ベール ゲーエムベーハー ウント コー カーゲー | 熱交換器 |
US9933214B2 (en) | 2011-11-30 | 2018-04-03 | Mitsubishi Electric Corporation | Plate heat exchanger and refrigeration cycle apparatus including the same |
CN108151559A (zh) * | 2016-12-06 | 2018-06-12 | 电装马斯顿有限公司 | 换热器 |
-
2005
- 2005-06-30 JP JP2005191564A patent/JP2007010225A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2013543575A (ja) * | 2010-10-06 | 2013-12-05 | ベール ゲーエムベーハー ウント コー カーゲー | 熱交換器 |
US9933214B2 (en) | 2011-11-30 | 2018-04-03 | Mitsubishi Electric Corporation | Plate heat exchanger and refrigeration cycle apparatus including the same |
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