JP2007232305A - 熱交換器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】熱交換器10を構成するプレート20を押出形材から形成することにより、形状、特に長さ方向の寸法を適宜自由に設定することができる。また、プレート20をそれぞれ押出形材からなるプレート本体と蓋部材という2つの部材から構成することにより、容易に形成することができる。
【選択図】 図1
Description
(熱交換器)
本実施の形態に係る熱交換器10は、図1(a),(b)に示すように、全体として略直方体の形状を有する3枚のプレート20と、このプレート20の両端部に設けられたヘッダ30とから構成される。なお、本実施の形態では、プレート20を3枚設けるようにしたが、プレート20の数量はこれに限定されず、適宜自由に設定することができる。
次に、熱交換器10の製造方法について説明する。熱交換器10の製造方法は、プレート20を製造するプレート製造工程と、プレート20同士を連結すると共にプレート20にヘッダ30を固定する組立工程とを主に含んでいる。
また、本実施の形態では、間隔維持部219を設けることにより、プレート本体210と蓋部材220との間隔を所定の値に維持することができる。また、流路20aの形状も所定の形状とすることができる。すなわちプレート20の中間にある間隔維持部219の厚さを調整することにより、壁部材213の板厚を薄くしても外部からの外力によって壁部材が変形することなく流路20aの形状が維持できるので、壁部材の板厚を薄くしてプレート20全体の重量軽減を図ることができる。
次に、上述した熱交換器10の使用例について説明する。熱交換器10は、図9(a)に示すような、コンピュータ内部に配設されたCPUを冷却する液冷システム1に適用することができる。この液冷システム1は、発熱体であるCPUを表面に固定した熱交換器10と、熱媒体が輸送する熱を外部に放出するラジエータ101と、熱媒体を循環させるマイクロポンプ102と、温度変化による熱媒体の膨張や収縮を吸収するリザーブタンク103と、これらを接続するパイプ104とを主に備えている。ここで、熱媒体としては、例えば、エチレングリコール系の不凍液が使用される。
次に、液冷システム1の動作について説明する。まず、液冷システム1が導入されたコンピュータの電源がONにされると、熱交換器10の上面または下面に配設されたCPUが作動し、発熱し始める。そして、CPUの熱は、熱交換器10に伝達する。
次に、本実施の形態に係る熱交換器10の放熱板としての使用例について説明する。放熱板の用途としては、ボイラにより加熱した水を流通させて室内暖房に利用したり、地下水を循環させて温室内を加熱したりすることなどが挙げられる。以下においては、前者の室内暖房の使用例について説明する。
次に、室内暖房システム2の動作について説明する。室内の暖房を行う場合、まず、ボイラ111およびポンプ113を駆動させる。すると、ボイラ111により加熱された熱媒体が、ボイラ111、リザーブタンク112、ポンプ113および熱交換器10の順で流通する。
本実施の形態に係る熱交換器10は、上述した液冷システムや放熱システムのような閉鎖型のシステムのみならず、図9(c)に示すような開放型のシステムに適用することもできる。この開放型システム3は、一例として熱源としての地下水を温室に供給して温室を加熱するものである。具体的には、開放型システム3では、地下水をパイプ121を介してポンプ122で汲み上げ、汲み上げた地下水を必要に応じてボイラ123により加熱し、熱交換器10にて地下水の熱を利用(温室の場合にあっては温室内の加熱)した後、パイプ121により地下水を外部に排出する。このような開放型システム3の場合、熱媒体を循環させて繰り返し利用する必要がないので、液体を熱媒体として利用しようとする場合、防錆性の液体ではなく、地下水、工業用水、水道水等が利用される。このとき、流路20a内に防食処理を施すことで、熱交換器としての利用が可能となる。
(熱交換器)
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る熱交換器50は、図13に示すように、内部に流路50aが形成されたプレート501と、プレート501の一端に配設された入口ヘッダ502(図示せず)と、プレート501の他端に接続された出口ヘッダ503(図示せず)とを主に備えている。
次に、熱交換器50の製造方法について説明する。熱交換器50の製造工程は、下部材511と上部材512とを用意することから始まる。下部材511と上部材512とは、第1の実施の形態で説明したプレート本体210の場合と同様、所定の金型を使用して押し出し成形により形材を作製し、これを所定の長さで切断することによって作製することができる。
また、下部材511上面に第2係合部511fを、上部材512下面に第4係合部512fをそれぞれ形成し、これらを掛合させている。これにより、流路50aを流通する液体によりプレート501内部の圧力が上昇した場合であっても、所定の流路形状が保持され所定の熱交換性能が得られる。
また、下部材511の下面に大型フィン511bおよび小型フィン511c、上部材512の上面に中型フィン512bおよび小型フィン512cを設けることにより、熱交換器50外部の表面積が大きくなるので、熱交換器50外部の流体と熱交換器50内部を流通する熱媒体との間で熱交換を効率的に行うことができる。
次に、上述した熱交換器50の使用例について説明する。熱交換器50は、図14に示すようなビールや炭酸飲料などの飲料サーバ4に適用することができる。この飲料サーバ4は、ベース51と、このベース51上に設けられた冷却容器52と、冷却容器52内部に収容された熱交換器50と、ベース51上に配置されパイプ53を介して熱交換器50に接続された飲料タンク54と、冷却容器52の一側面に設けられパイプ55を介して熱交換器50に接続されたノズル56と、パイプ57および減圧弁58を介して飲料タンク54に炭酸ガスを供給するガスタンク59とを主に備えている。
次に、飲料サーバ4の動作について説明する。まず、図14に示すように、冷却容器52内部に氷iを投入する。この氷iが熱交換器50上に載置されると、氷iと熱交換器50との間で熱交換され、熱交換器50の熱が中型フィン512bや小型フィン512cを介して氷iに移動し、熱交換器50が冷却される。なお、受熱して溶けた氷iは、熱交換器50下方に貯留される。この貯留された水wと熱交換器50との間でも熱交換が行われ、熱交換器50の熱が大型フィン511bや小型フィン511cを介して水wに移動し、熱交換器50が冷却される。
(熱交換器)
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。図15に示すように、本実施の形態に係る熱交換器60は、内部に流路61aが形成されたプレート61と、このプレート61の両端部に設けられたヘッダ62とから構成される。
次に、熱交換器60の製造方法について説明する。熱交換器60の製造工程は、下部材611と上部材612とを用意することから始まる。下部材611と上部材612とは、第1の実施の形態で説明したプレート本体210の場合と同様、所定の金型を使用して押し出し形材を作製し、これを所定の長さに切断することによって作製することができる。なお、本実施の形態においては、下部材611と上部材612とは同じ断面形状の押出形材を利用して作られている。
Claims (12)
- 熱媒体である流体を流通させる流路を内部に少なくとも1つ有し、前記熱媒体の熱と外部との間で熱交換する熱交換器であって、
押出形材によって形成された第1の部材と、
第2の部材と
からなり、
前記流路は、互いに組み合わされた前記第1の部材と前記第2の部材間に形成され、
前記第1の部材と前記第2の部材とは、押出方向と直交する幅方向の両端で互いに結合される
ことを特徴とする熱交換器。 - 前記第1の部材および前記第2の部材の少なくとも流路側面は、防食表面処理が施されている
ことを特徴とする請求項1記載の熱交換器。 - 前記第1の部材および前記第2の部材は、幅方向の中間に間隔維持部を有する
ことを特徴とする請求項1または2記載の熱交換器。 - 互いに係合する係合部が前記第1の部材と前記第2の部材に形成され、この係合部が前記間隔維持部を兼ねている
ことを特徴とする請求項3記載の熱交換器。 - 前記第1の部材と前記第2の部材の幅方向の両端は、かしめ、摩擦攪拌接合、溶融溶接、ろう付けおよび接着のうち少なくとも何れか1つにより互い固定される
ことを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の熱交換器。 - 前記第1の部材および前記第2の部材は、前記押出方向に沿った縁部に形成され互いに係合する係合部により結合される
ことを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の熱交換器。 - 前記第1の部材および前記第2の部材は、アルミニウム合金により形成される
ことを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項に記載の熱交換器。 - 前記第1の部材および前記第2の部材の少なくとも一方は、前記流路を構成する面と反対側の面に少なくとも1つのフィンを備える
ことを特徴とする請求項1乃至7記載の何れか1項に記載の熱交換器。 - 前記熱媒体は飲料用の液体からなり、
前記第1の部材と前記第2の部材との外部には、前記熱媒体の加熱源または冷却源が配設される
ことを特徴とする請求項1乃至8の何れか1項に記載の熱交換器。 - 前記第1の部材および前記第2の部材の少なくとも一方は、前記流路を構成する面と反対側の面に平面が形成される
ことを特徴とする請求項1乃至9の何れか1項に記載の熱交換器。 - 前記第1の部材と前記第2の部材の端部には、ヘッダが形成され、
このヘッダーは、前記熱媒体を各前記流路で同一方向に流通させる、隣接する前記流路と反対方向に前記熱媒体を流通させる、または、隣接する流路群と反対方向に前記熱媒体を流通させる
ことを特徴とする請求項1乃至10の何れか1項に記載の熱交換器。 - 前記流路は、前記幅方向の断面が略クランク状の形状を有する
ことを特徴とする請求項1乃至11の何れか1項に記載の熱交換器。
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