JP2007292366A - 板状熱交換器 - Google Patents
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Abstract
【課題】板状熱交換器について、流体の外部への漏れを防止し、製造コストを低減する。
【解決手段】板状エレメント110〜150を重ね合わせて、内部に流体通路を有する板状アセンブリ100を形成する。各板状エレメント110〜150に設けられた、口金差込孔に、口金210を差込み、座金220にねじ合わせ、ボルト差込孔に、ボルト310を差込み、ナット320とねじ合わせ、板状アセンブリ100を厚み方向から挟み込んで締め付け固定し、板状熱交換器10を形成する。各板状エレメント110〜150は鏡面仕上げされており、締め付けにより相互に密着するため、流体は漏れ出すことは無く、これらを接合する必要がないため、製造コストを抑えることができる。
【選択図】図6
【解決手段】板状エレメント110〜150を重ね合わせて、内部に流体通路を有する板状アセンブリ100を形成する。各板状エレメント110〜150に設けられた、口金差込孔に、口金210を差込み、座金220にねじ合わせ、ボルト差込孔に、ボルト310を差込み、ナット320とねじ合わせ、板状アセンブリ100を厚み方向から挟み込んで締め付け固定し、板状熱交換器10を形成する。各板状エレメント110〜150は鏡面仕上げされており、締め付けにより相互に密着するため、流体は漏れ出すことは無く、これらを接合する必要がないため、製造コストを抑えることができる。
【選択図】図6
Description
この発明は、板状熱交換器に関する。
従来から、重ね合わせることにより、その内部に、複数の流体がそれぞれ別個に流通可能な、厚み方向に隔離された複数の流体通路を形成可能な複数の板状エレメントを重ね合わせて形成された板状の熱交換器が知られている。
これらの板状熱交換器は、チューブ型やフィン型などの他の熱交換器と比較して熱交換の効率がよいので、小型化、省スペース化が可能であるため、広く利用されている。
これらの板状熱交換器は、チューブ型やフィン型などの他の熱交換器と比較して熱交換の効率がよいので、小型化、省スペース化が可能であるため、広く利用されている。
ところで、このような板状熱交換器は、板状エレメント間から流体が外部へ漏れ出すと危険であり、また熱交換の効率も低下する。
そのため、従来は、漏れが無いように、板状エレメント同士を接合することにより、これらを密着させていた(特許文献1参照)。
そのため、従来は、漏れが無いように、板状エレメント同士を接合することにより、これらを密着させていた(特許文献1参照)。
ところが、板状エレメント同士を接合するには、高温高圧のもと、特殊な炉に入れて拡散接合するなどしなければならず、設備が大掛かりとなり、製造コストがかさむ問題があった。
特開2004−108690号公報
そこでこの発明は、板状熱交換器において、流体の外部への漏れを防止しつつ、製造コストを低減することをその課題とする。
上記した課題を解決するため、発明にかかる板状熱交換器を、重ね合わせることにより、その内部に、複数の流体がそれぞれ別個に流通可能な、厚み方向に隔離された複数の流体通路を形成可能な複数の板状エレメントと、板状エレメントを重ね合わせてなる板状アセンブリを厚み方向から挟み込んで保持する保持具とから形成したのである。
このように板状アセンブリを、保持具により、厚み方向から挟み込んで保持する構成を採用したことにより、板状エレメント同士が押圧されて密着するため、その間から流体が外部へと漏れ出すことを防止できる。
また、このような無接合方式を採用したため、特殊な設備が不要となり、拡散接合する場合等と比較して、板状熱交換器の製造コストを格段に抑えることができる。
また、このような無接合方式を採用したため、特殊な設備が不要となり、拡散接合する場合等と比較して、板状熱交換器の製造コストを格段に抑えることができる。
保持具を、外周面にねじ山が形成されたパイプ状の口金と、この口金をねじ合わせ可能な座金から形成すると、流体を板状熱交換器内部に給排する口金に保持具としての役割を併せ持たせることができるため、部品点数を削減でき、熱交換器の製造コストを抑えることができる。
具体的には、板状アセンブリに、流体通路と連通した厚み方向に貫通する口金差込孔を設け、この口金差込孔に口金を差し込み、座金にねじ合わせて板状アセンブリを挟み込み、締め付けることで保持する。
具体的には、板状アセンブリに、流体通路と連通した厚み方向に貫通する口金差込孔を設け、この口金差込孔に口金を差し込み、座金にねじ合わせて板状アセンブリを挟み込み、締め付けることで保持する。
また、保持具を、汎用されているボルトとナットから形成すると、専用の部品が不要であるため、コストがかからず、修理が容易でもある。
具体的には、板状アセンブリに、流体通路から隔離された厚み方向に貫通する差込孔を設け、この差込孔にボルトを差込み、ナットにねじ合わせて板状アセンブリを挟み込み、締め付けることで保持する。
具体的には、板状アセンブリに、流体通路から隔離された厚み方向に貫通する差込孔を設け、この差込孔にボルトを差込み、ナットにねじ合わせて板状アセンブリを挟み込み、締め付けることで保持する。
保持具を、リベットから形成した場合も同様に、専用の部品が不要であるため、コストがかからず、また、修理も容易である。
具体的には、板状アセンブリに、流体通路から隔離された厚み方向に貫通する差込孔を設け、この差込孔にリベットを差込み、その端部をつぶして板状アセンブリを挟み込む。
具体的には、板状アセンブリに、流体通路から隔離された厚み方向に貫通する差込孔を設け、この差込孔にリベットを差込み、その端部をつぶして板状アセンブリを挟み込む。
保持具と板状アセンブリの間に弾性部材を挟み込むと、板状熱交換器を流通する流体の持つ熱が伝導して、板状アセンブリを構成する各板状エレメントが膨張または収縮する場合にも、この弾性部材がその変化分を吸収する。
そのため直接保持具で挟み込んだ場合と異なり、温度変化に伴って板状エレメントが膨張し保持具により過大な荷重がかかって破損等するのを防ぐことができる。
また、板状エレメントの寸法に誤差がある場合にも、弾性部材がその誤差を吸収し、板状エレメント同士を漏れの無い状態に密着させることができる。
そのため直接保持具で挟み込んだ場合と異なり、温度変化に伴って板状エレメントが膨張し保持具により過大な荷重がかかって破損等するのを防ぐことができる。
また、板状エレメントの寸法に誤差がある場合にも、弾性部材がその誤差を吸収し、板状エレメント同士を漏れの無い状態に密着させることができる。
具体的な弾性部材としては、皿ばねを用いると、均等な圧力で偏りなく押圧することができ、安価でもあるため好ましい。
ここで、流体通路を、流れ方向にほぼ直交する複数の階段状リブにより区画すると、階段状リブに流れが乱され、乱流が生じやすくなるため、熱交換の効率が向上する。
各板状エレメントの表面粗さを、算術平均粗さ(Ra)で0.1μm以下、より好ましくは0.01μm以下とすると、板状エレメント表面の凹凸が少ないため、とくに相互の密着性が良好なものとなり、板状熱交換器からの流体の漏れの防止に万全を期すことができる。
板状エレメントはプレス加工により打ち抜いて形成するのが、エッチング等の他の方法と比較して製造が容易であり、精度よく作れ、しかもコストもかからない。
重ね合わせた板状エレメントを保持具により厚み方向から挟み込んで保持する構成を採用したことにより、流体の漏れ出しを防ぎつつ、その製造コストを抑えることができる。
以下、図面を参照しつつこの発明の実施の形態について説明する。
図5、6のように板状熱交換器10は、側板110、120と、伝熱板130と、流路形成板140(141、142)、150(151、152)とを重ね合わせてなる板状アセンブリ100と、口金210と座金220と、ボルト310とナット320と、皿ばね400とからなる。
以下、それぞれの部材について説明するが、ボルト310とナット320および皿ばね400については、汎用物であるため、詳細を省く。
板状アセンブリ100は、図6のように、流路形成板140、150の間に伝熱板130を挟み込み、さらにこれを上下から側板110、120で挟み込むことにより形成されている。
これら板状エレメント110〜150は、その表面粗さが、算術平均粗さ(Ra)でほぼ0.01μmとなるように鏡面仕上げされている。
図5、6のように板状熱交換器10は、側板110、120と、伝熱板130と、流路形成板140(141、142)、150(151、152)とを重ね合わせてなる板状アセンブリ100と、口金210と座金220と、ボルト310とナット320と、皿ばね400とからなる。
以下、それぞれの部材について説明するが、ボルト310とナット320および皿ばね400については、汎用物であるため、詳細を省く。
板状アセンブリ100は、図6のように、流路形成板140、150の間に伝熱板130を挟み込み、さらにこれを上下から側板110、120で挟み込むことにより形成されている。
これら板状エレメント110〜150は、その表面粗さが、算術平均粗さ(Ra)でほぼ0.01μmとなるように鏡面仕上げされている。
図1のように、一対の側板110、120は、厚みが均一で平滑な方形のフレーム110a、120a内に、その外縁に沿って、口金差込孔110b、120bとボルト差込孔110c、120cとが、ほぼ方形を描くように配置されて設けられている。
なお、後述する伝熱板130の口金差込孔130bとボルト差込孔130c、第一の流路形成板140の口金差込孔141c、142cとボルト差込孔141d、142d、第二の流路形成板150の口金差込孔141c、142cとボルト差込孔141d、142dは、すべてこの口金差込孔110b、120bとボルト差込孔110c、120cに対応する位置に設けられている。
なお、後述する伝熱板130の口金差込孔130bとボルト差込孔130c、第一の流路形成板140の口金差込孔141c、142cとボルト差込孔141d、142d、第二の流路形成板150の口金差込孔141c、142cとボルト差込孔141d、142dは、すべてこの口金差込孔110b、120bとボルト差込孔110c、120cに対応する位置に設けられている。
図2のように、伝熱板130は、厚みが均一で平滑な方形のフレーム130a内に、その外縁に沿って、口金差込孔130bとボルト差込孔130cとが、ほぼ方形を描くように配置されて設けられている。
図3のように、第一の流路形成板140は、一対の単板エレメント141、142を重ね合わせて形成される。
図3(a)のように、第一の流路形成板140の一方単板エレメント141は、厚みが均一で平滑なフレーム141aに囲まれた内部に、流路141bおよび口金差込孔141cおよびボルト差込孔141dがプレス加工により打ち抜かれることにより形成されている。
流路141bは、詳しくは、ほぼ横長方形の貫通孔であって、対角線上において対向する角隅が、対角線方向に膨らんで給排ポート141eとなっている。
流路141bは、その流れ方向にほぼ並列する多数のくの字状のリブ141fによって不連続に仕切られている。
このリブ141fとフレーム141aとは厚みが同じであるため、この単板エレメント141単体では、両流体給排ポート141e間が連通しておらず、流体を流通させることはできない。
また、図示のように、口金差込孔141cは隔離された円形の貫通孔であって、流路141bを取り囲むように配置されている。ボルト差込孔141dも同様に隔離された円形の貫通孔であって、給排ポート141eが設けられていない流路の角隅に隣接して配置されている。
流路141bは、詳しくは、ほぼ横長方形の貫通孔であって、対角線上において対向する角隅が、対角線方向に膨らんで給排ポート141eとなっている。
流路141bは、その流れ方向にほぼ並列する多数のくの字状のリブ141fによって不連続に仕切られている。
このリブ141fとフレーム141aとは厚みが同じであるため、この単板エレメント141単体では、両流体給排ポート141e間が連通しておらず、流体を流通させることはできない。
また、図示のように、口金差込孔141cは隔離された円形の貫通孔であって、流路141bを取り囲むように配置されている。ボルト差込孔141dも同様に隔離された円形の貫通孔であって、給排ポート141eが設けられていない流路の角隅に隣接して配置されている。
図3(b)のように、第一の流路形成板140の他方単板エレメント142は、厚みが均一で平滑なフレーム142aに囲まれた内部に、流路142bおよび口金差込孔142cおよびボルト差込孔142dがプレス加工により打ち抜かれることにより形成されている。
流路142bは、詳しくは、ほぼ横長方形の貫通孔であって、対角線上において対向する角隅が、対角線方向に膨らんで流体給排ポート142eとなっている。
流路142bは、その流れ方向に並列する多数の反転くの字状のリブ142fによって不連続に仕切られている。
この他方単板エレメント142は、一方単板エレメント141を紙面において180度回転させたものであり、同じ板状体が用いられている。
このリブ142fとフレーム142aとは厚みが同じであるため、この単板エレメント142単体では、両流体給排ポート142e間が連通しておらず、流体を流通させることはできない。
また、図示のように、口金差込孔142cは隔離された円形の貫通孔であって、流路142bを取り囲むように配置されている。ボルト差込孔142dも同様に、隔離された円形の貫通孔であって、給排ポート142eが設けられていない流路の角隅に隣接して配置されている。
流路142bは、詳しくは、ほぼ横長方形の貫通孔であって、対角線上において対向する角隅が、対角線方向に膨らんで流体給排ポート142eとなっている。
流路142bは、その流れ方向に並列する多数の反転くの字状のリブ142fによって不連続に仕切られている。
この他方単板エレメント142は、一方単板エレメント141を紙面において180度回転させたものであり、同じ板状体が用いられている。
このリブ142fとフレーム142aとは厚みが同じであるため、この単板エレメント142単体では、両流体給排ポート142e間が連通しておらず、流体を流通させることはできない。
また、図示のように、口金差込孔142cは隔離された円形の貫通孔であって、流路142bを取り囲むように配置されている。ボルト差込孔142dも同様に、隔離された円形の貫通孔であって、給排ポート142eが設けられていない流路の角隅に隣接して配置されている。
図3(c)のように、一方単板エレメント141と他方単板エレメント142を重ね合わせると、フレーム141a、142aと、流路141b、142bと、口金差込孔141c、142cと、ボルト差込孔141d、142dと、給排ポート141e、142eとが完全に一致する。
そして、流路形勢溝141b、142bの給排ポート141e、142e間は鏡像関係をなす階段状のリブ141f、142fが重なり合うことによりほぼ斜格子状(杉綾模様状)に仕切られる。
ここで、フレーム141a、142aの合計厚みは、当然のことながらリブ141f、142f単独の厚みの倍である。そのため、リブ141f、142fが重なり合っている個所では、リブ141f、142fの合計厚みがフレーム141a、142aの合計厚みに等しく、流体の流通が阻止されるが、リブ141f、142fのいずれか一方のみしか存在しない個所では、空隙が生じ、流体の流通が許容される。
従って、このような空隙が給排ポート141e、142e間において連通するようなパターンを選択すれば、一方から流体を供給すると他方から排出されることとなる。
そして、流路形勢溝141b、142bの給排ポート141e、142e間は鏡像関係をなす階段状のリブ141f、142fが重なり合うことによりほぼ斜格子状(杉綾模様状)に仕切られる。
ここで、フレーム141a、142aの合計厚みは、当然のことながらリブ141f、142f単独の厚みの倍である。そのため、リブ141f、142fが重なり合っている個所では、リブ141f、142fの合計厚みがフレーム141a、142aの合計厚みに等しく、流体の流通が阻止されるが、リブ141f、142fのいずれか一方のみしか存在しない個所では、空隙が生じ、流体の流通が許容される。
従って、このような空隙が給排ポート141e、142e間において連通するようなパターンを選択すれば、一方から流体を供給すると他方から排出されることとなる。
図4のように、第二の流路形成板150は、一対の単板エレメント151、152を重ね合わせて形成される。
図4(a)のように、第二の流路形成板150の一方単板エレメント151は、厚みが均一で平滑なフレーム151aに囲まれた内部に、流路151bおよび口金差込孔151cおよびボルト差込孔151dがプレス加工により打ち抜かれることにより形成されている。
流路151bは、詳しくは、ほぼ横長方形の貫通孔であって、対角線上において対向する角隅が、第一の流路形成板140の給排ポート141e、142eと重ならないように膨らんで給排ポート151eとなっている。
流路151bは、その流れ方向にほぼ直行する多数の階段状のリブ151fによって不連続に仕切られている。
このリブ151fとフレーム151aとは厚みが同じであるため、この単板エレメント151単体では、両流体給排ポート151e間が連通しておらず、流体を流通させることはできない。
また、図示のように、口金差込孔151cは隔離された円形の貫通孔であって、流路151bを取り囲むように配置されている。ボルト差込孔151dも同様に隔離された円形の貫通孔であって、給排ポート151eが設けられていない流路の角隅に隣接して配置されている。
流路151bは、詳しくは、ほぼ横長方形の貫通孔であって、対角線上において対向する角隅が、第一の流路形成板140の給排ポート141e、142eと重ならないように膨らんで給排ポート151eとなっている。
流路151bは、その流れ方向にほぼ直行する多数の階段状のリブ151fによって不連続に仕切られている。
このリブ151fとフレーム151aとは厚みが同じであるため、この単板エレメント151単体では、両流体給排ポート151e間が連通しておらず、流体を流通させることはできない。
また、図示のように、口金差込孔151cは隔離された円形の貫通孔であって、流路151bを取り囲むように配置されている。ボルト差込孔151dも同様に隔離された円形の貫通孔であって、給排ポート151eが設けられていない流路の角隅に隣接して配置されている。
図4(b)のように、第二の流路形成板150の他方単板エレメント152は、厚みが均一で平滑なフレーム152aに囲まれた内部に、流路152bおよび口金差込孔152cおよびボルト差込孔152dがプレス加工により打ち抜かれることにより形成されている。
流路152bは、詳しくは、ほぼ横長方形の貫通孔であって、対角線上において対向する角隅が、一方単板エレメント151の角隅と同一方向に膨らんで流体給排ポート152eとなっている。
流路152bは、その流れ方向にほぼ直行する多数の階段状のリブ152fによって不連続に仕切られている。
この階段状リブ152fのパターンは、図示のように、一方単板エレメント151の階段状リブ151fのパターンと鏡像関係をなすものである。
すなわち、他方単板エレメント152は、一方単板エレメント151を紙面において180度回転させたものであり、同じ板状体が用いられている。
このリブ152fとフレーム152aとは厚みが同じであるため、この単板エレメント152単体では、両流体給排ポート152e間が連通しておらず、流体を流通させることはできない。
また、図示のように、口金差込孔152cは隔離された円形の貫通孔であって、流路152bを取り囲むように配置されている。ボルト差込孔152dも同様に、隔離された円形の貫通孔であって、給排ポート152eが設けられていない流路の角隅に隣接して配置されている。
流路152bは、詳しくは、ほぼ横長方形の貫通孔であって、対角線上において対向する角隅が、一方単板エレメント151の角隅と同一方向に膨らんで流体給排ポート152eとなっている。
流路152bは、その流れ方向にほぼ直行する多数の階段状のリブ152fによって不連続に仕切られている。
この階段状リブ152fのパターンは、図示のように、一方単板エレメント151の階段状リブ151fのパターンと鏡像関係をなすものである。
すなわち、他方単板エレメント152は、一方単板エレメント151を紙面において180度回転させたものであり、同じ板状体が用いられている。
このリブ152fとフレーム152aとは厚みが同じであるため、この単板エレメント152単体では、両流体給排ポート152e間が連通しておらず、流体を流通させることはできない。
また、図示のように、口金差込孔152cは隔離された円形の貫通孔であって、流路152bを取り囲むように配置されている。ボルト差込孔152dも同様に、隔離された円形の貫通孔であって、給排ポート152eが設けられていない流路の角隅に隣接して配置されている。
図4(c)のように、一方単板エレメント151と他方単板エレメント152を重ね合わせると、フレーム151a、152aと、流路151b、152bと、口金差込孔151c、152cと、ボルト差込孔151d、152dと、給排ポート151e、152eとが完全に一致する。
そして、流路形勢溝151b、152bの給排ポート151e、152e間は鏡像関係をなす階段状のリブ151f、152fが重なり合うことによりほぼ格子状に仕切られる。
ここで、フレーム151a、152aの合計厚みは、当然のことながらリブ151f、152f単独の厚みの倍である。そのため、リブ151f、152fが重なり合っている個所では、リブ151f、152fの合計厚みがフレーム151a、152aの合計厚みに等しく、流体の流通が阻止されるが、リブ151f、152fのいずれか一方のみしか存在しない個所では、空隙が生じ、流体の流通が許容される。
従って、このような空隙が給排ポート151e、152e間において連通するようなパターンを選択すれば、一方から流体を供給すると他方から排出されることとなる。
この際に、リブ151f、152fは流れ方向に直交しているため、乱流が生じやすく、熱交換の効率が向上する。
そして、流路形勢溝151b、152bの給排ポート151e、152e間は鏡像関係をなす階段状のリブ151f、152fが重なり合うことによりほぼ格子状に仕切られる。
ここで、フレーム151a、152aの合計厚みは、当然のことながらリブ151f、152f単独の厚みの倍である。そのため、リブ151f、152fが重なり合っている個所では、リブ151f、152fの合計厚みがフレーム151a、152aの合計厚みに等しく、流体の流通が阻止されるが、リブ151f、152fのいずれか一方のみしか存在しない個所では、空隙が生じ、流体の流通が許容される。
従って、このような空隙が給排ポート151e、152e間において連通するようなパターンを選択すれば、一方から流体を供給すると他方から排出されることとなる。
この際に、リブ151f、152fは流れ方向に直交しているため、乱流が生じやすく、熱交換の効率が向上する。
これらを重ね合わせた板状アセンブリ100は、その内部に、第一の流路形成板140と第二の流路形成板150により、流体通路が形成され、それが、伝熱板130により厚み方向に隔離され、かつ伝熱板を介して、それぞれの流体通路を流れる流体の熱が交換される。
また、図6のように、パイプ状の口金210は、その底面は閉塞されて鍔状に広がり、鍔部211となっている。
また、その外周面の底面寄りには、開口212が設けられ、この開口212よりも先端側外周面には、ねじ山が設けられてねじ部213となっている。
鍔部211上面の一部は、窪んでこの窪みにパッキン214がはめ込まれている。
また、リング状の座金220は、その中空部の内面にはねじ山が設けられてねじ部221となっている。
座金220のねじ部221よりも後端側内面は窪んでこの窪みにOリング222がはめ込まれ、底面の一部も同様に窪んでこの窪みにパッキン223がはめ込まれている。
また、その外周面の底面寄りには、開口212が設けられ、この開口212よりも先端側外周面には、ねじ山が設けられてねじ部213となっている。
鍔部211上面の一部は、窪んでこの窪みにパッキン214がはめ込まれている。
また、リング状の座金220は、その中空部の内面にはねじ山が設けられてねじ部221となっている。
座金220のねじ部221よりも後端側内面は窪んでこの窪みにOリング222がはめ込まれ、底面の一部も同様に窪んでこの窪みにパッキン223がはめ込まれている。
図6のように、板状アセンブリ100の口金差込孔110b、120b、130b、141c、142c、151c、152cには、一方側板110(または120)方向から口金210が差し込まれ鍔部211を側板110(または120)に押し当てた状態で、他方側板120(または110)方向から口金210に座金220がはめ込まれ、それぞれのねじ部213、221がねじ合わされている。
このとき、図のように、第一の流路形成板140と第二の流路形成板150の給排ポート141e、142e、151e、152eと口金210の開口212とが合致することにより、板状アセンブリ100内部の流体通路と、口金210内部の空間とが連通する。
このようにして、口金210を通じ、流体が板状アセンブリ100内部に導入および外部に排出可能となっている。
このとき、図のように、第一の流路形成板140と第二の流路形成板150の給排ポート141e、142e、151e、152eと口金210の開口212とが合致することにより、板状アセンブリ100内部の流体通路と、口金210内部の空間とが連通する。
このようにして、口金210を通じ、流体が板状アセンブリ100内部に導入および外部に排出可能となっている。
図5および6のように、板状アセンブリ100のボルト差込孔110c、120c、130c、141d、142d、151d、152dには、ボルト310が差し込まれ、ナット320にねじ合わされている。
また、図示のように、各ボルト310の頭部311と側板110との間、およびナット320と側板120との間には、台錐状の皿ばね400が挟みこまれている。
また、図示のように、各ボルト310の頭部311と側板110との間、およびナット320と側板120との間には、台錐状の皿ばね400が挟みこまれている。
板状熱交換器10は以上の構成であり、第一の流路形成板140と第二の流路形成板150により形成される流体通路を取り囲むように、口金210と座金220により、板状アセンブリ100は厚み方向から締め付けられている。
このとき、各板状エレメント110〜150は鏡面仕上げされているため、隙間無く密着しており、間から内部を流通する流体が漏れ出すのが防がれている。
また、流体が漏れ出すおそれのある側板110、120と口金210および座金220とが接する部分には、パッキン214、223がはめ込まれている。
そして、口金210と座金220とが接する部分には、Oリング222がはめ込まれている。
このため、これらの部分は気密かつ水密となっており、漏れ出し防止に万全が期されている。
さらに、板状熱交換器10に流体が流通し、その温度により各板状エレメント110〜150が膨張または収縮した場合にも、皿ばね400によりその変化分が吸収されるため、支障が生じることは無い。
このとき、皿ばね400の押圧には偏りがないため、板状エレメント110〜150同士を常時一定以上のレベルの密着度に保つことができる。
このとき、各板状エレメント110〜150は鏡面仕上げされているため、隙間無く密着しており、間から内部を流通する流体が漏れ出すのが防がれている。
また、流体が漏れ出すおそれのある側板110、120と口金210および座金220とが接する部分には、パッキン214、223がはめ込まれている。
そして、口金210と座金220とが接する部分には、Oリング222がはめ込まれている。
このため、これらの部分は気密かつ水密となっており、漏れ出し防止に万全が期されている。
さらに、板状熱交換器10に流体が流通し、その温度により各板状エレメント110〜150が膨張または収縮した場合にも、皿ばね400によりその変化分が吸収されるため、支障が生じることは無い。
このとき、皿ばね400の押圧には偏りがないため、板状エレメント110〜150同士を常時一定以上のレベルの密着度に保つことができる。
この板状熱交換器10は小型であるため、家庭用のヒートポンプ式給湯器に用いるのに好適であり、この場合には、第一の流路形成板140を流通する流体は水となり、第二の流路形成板150を流通する流体は二酸化炭素となる。
ヒートポンプ式給湯器の概要を説明すると、まず、外気と熱交換してその熱を吸収した二酸化炭素を、コンプレッサで圧縮してさらに温度を上昇させ、これを板状熱交換器10の第二の流路形成板150に送り込む。
第一の流路形成板140には水を流通させ、伝熱板130を介して二酸化炭素は水を温める。
水との熱交換後、冷えた二酸化炭素を膨張させて、さらに温度を下げて外気の温度よりも低くした上で、再度外気と熱交換してその熱を吸収させ、コンプレッサで圧縮昇温後、板状熱交換器10に送り込み、水を温める。
このサイクルを繰り返すことにより、適温の湯が連続的に供給可能となり、家庭での利用に供される。
ヒートポンプ式給湯器の概要を説明すると、まず、外気と熱交換してその熱を吸収した二酸化炭素を、コンプレッサで圧縮してさらに温度を上昇させ、これを板状熱交換器10の第二の流路形成板150に送り込む。
第一の流路形成板140には水を流通させ、伝熱板130を介して二酸化炭素は水を温める。
水との熱交換後、冷えた二酸化炭素を膨張させて、さらに温度を下げて外気の温度よりも低くした上で、再度外気と熱交換してその熱を吸収させ、コンプレッサで圧縮昇温後、板状熱交換器10に送り込み、水を温める。
このサイクルを繰り返すことにより、適温の湯が連続的に供給可能となり、家庭での利用に供される。
なお、この実施形態においては、ボルト310とナット320で板状アセンブリ100を保持したが、これに限定されず、たとえばリベットで保持してもよい。
リベットの場合においても、板状アセンブリとの間に皿ばねを挟みこむと同様のクッション効果を得ることができる。
リベットの場合においても、板状アセンブリとの間に皿ばねを挟みこむと同様のクッション効果を得ることができる。
さらに、実施形態のように、板状エレメント110〜150に差込孔110c、120c、130c、141d、142d、151d、152dを設ける構成には限定されず、板状アセンブリ100を厚み方向から挟みこんで保持できればよい。
例えば、弾発力を持ったコの字型部材を、板状アセンブリ100の側面(板状エレメント110〜150を重ね合わせることにより形成される面)からはめ込むことにより、クリップで留めるようにして、弾性的に挟持してもよい。
また、フレキシブルなゴムプレートを板状アセンブリ100側面に巻き付け、板状アセンブリ100の上下面(側板110、120により形成される面)から、キャップを被せるようにして、冠状部材をはめ込み保持してもよい。
例えば、弾発力を持ったコの字型部材を、板状アセンブリ100の側面(板状エレメント110〜150を重ね合わせることにより形成される面)からはめ込むことにより、クリップで留めるようにして、弾性的に挟持してもよい。
また、フレキシブルなゴムプレートを板状アセンブリ100側面に巻き付け、板状アセンブリ100の上下面(側板110、120により形成される面)から、キャップを被せるようにして、冠状部材をはめ込み保持してもよい。
また、実施形態では、流路形成板140、150の流体通路をそれぞれ単数としているが、これに限られず、それぞれの流路形成板140、150に、互いに隔離された複数の流体通路を並列して設けてもよい。
そして、それぞれの流体通路に個別に口金210と座金220とを装着し、任意の口金210同士を連結すると、板状熱交換器10全体にわたる流体通路を種々のパターンで形成可能となる。
このようにして、1つの板状熱交換器10を使用状況に応じて、適宜その総熱交換量を調節することが可能となる。
そして、それぞれの流体通路に個別に口金210と座金220とを装着し、任意の口金210同士を連結すると、板状熱交換器10全体にわたる流体通路を種々のパターンで形成可能となる。
このようにして、1つの板状熱交換器10を使用状況に応じて、適宜その総熱交換量を調節することが可能となる。
実施形態においては、プレス加工で打ち抜かれた板状エレメント110〜150を用いているが、これに限られず、たとえば、板状エレメント表面にエッチングで浅く表裏を貫通しない流路を設け、その板状エレメントを重ね合わせることにより流体通路を形成してもよい。
この場合、板状エレメントの厚み方向において、エッチングによる溝が達していない無垢の部分が実施形態における伝熱板130の役割を果たし、上下の流体通路を隔離するとともに、それらを流通する流体相互の熱交換を媒介することとなる。
この場合、板状エレメントの厚み方向において、エッチングによる溝が達していない無垢の部分が実施形態における伝熱板130の役割を果たし、上下の流体通路を隔離するとともに、それらを流通する流体相互の熱交換を媒介することとなる。
また、皿ばね400を、コイルスプリングなど他の弾性部材で代替してもよい。
板状エレメント110〜150の材質は特に限定されないが、ステンレス、チタン、アルミニウム、銅などが伝熱性、耐食性の点で好ましい。
これらの外形は、実施形態の方形に限られず、円形、楕円形など種々選択可能である。
流路141b、142b、151b、152bを区画するリブ141f、142f、151f、152fのパターンも図示に限定されず種々選択可能である。
また、流路形成板140、伝熱板130、流路形成板150の順にそれぞれ複数枚積層することにより、板状熱交換器10の流体通路を多層としてもよい。
さらに、それぞれの流体通路に流通させる流体の種類は水や二酸化炭素に限定されず、相の状態も特に限定されず、気体−気体、液体−液体、気体−液体のいずれでもよい。
これらの外形は、実施形態の方形に限られず、円形、楕円形など種々選択可能である。
流路141b、142b、151b、152bを区画するリブ141f、142f、151f、152fのパターンも図示に限定されず種々選択可能である。
また、流路形成板140、伝熱板130、流路形成板150の順にそれぞれ複数枚積層することにより、板状熱交換器10の流体通路を多層としてもよい。
さらに、それぞれの流体通路に流通させる流体の種類は水や二酸化炭素に限定されず、相の状態も特に限定されず、気体−気体、液体−液体、気体−液体のいずれでもよい。
10 板状熱交換器
100 板状アセンブリ
110、120 側板
110a、120a フレーム
110b、120b 口金差込孔
110c、120c ボルト差込孔
130 伝熱板
130a フレーム
130b 口金差込孔
130c ボルト差込孔
140 第一の流路形成板
141、142 単板エレメント
141a、142a フレーム
141b、142b 流路
141c、142c 口金差込孔
141d、142d ボルト差込孔
141e、142e 給排ポート
141f、142f リブ
150 第二の流路形成板
151、152 単板エレメント
151a、152a フレーム
151b、152b 流路
151c、152c 口金差込孔
151d、152d ボルト差込孔
151e、152e 給排ポート
151f、152f リブ
210 口金
211 鍔部
212 開口
213 ねじ部
214 パッキン
220 座金
221 ねじ部
222 Oリング
223 パッキン
310 ボルト
311 頭部
320 ナット
400 皿ばね
100 板状アセンブリ
110、120 側板
110a、120a フレーム
110b、120b 口金差込孔
110c、120c ボルト差込孔
130 伝熱板
130a フレーム
130b 口金差込孔
130c ボルト差込孔
140 第一の流路形成板
141、142 単板エレメント
141a、142a フレーム
141b、142b 流路
141c、142c 口金差込孔
141d、142d ボルト差込孔
141e、142e 給排ポート
141f、142f リブ
150 第二の流路形成板
151、152 単板エレメント
151a、152a フレーム
151b、152b 流路
151c、152c 口金差込孔
151d、152d ボルト差込孔
151e、152e 給排ポート
151f、152f リブ
210 口金
211 鍔部
212 開口
213 ねじ部
214 パッキン
220 座金
221 ねじ部
222 Oリング
223 パッキン
310 ボルト
311 頭部
320 ナット
400 皿ばね
Claims (9)
- 重ね合わせることにより、その内部に、複数の流体がそれぞれ別個に流通可能な、厚み方向に隔離された複数の流体通路を形成可能な複数の板状エレメントと、
板状エレメントを重ね合わせてなる板状アセンブリを厚み方向から挟み込んで保持する保持具とからなる板状熱交換器。 - 上記保持具の少なくとも一は、外周面にねじ山が形成されたパイプ状の口金と、この口金とねじ合わせ可能な座金からなり、
上記板状アセンブリに、流体通路と連通した厚み方向に貫通する口金差込孔を設け、
この口金差込孔に口金を差し込み、座金にねじ合わせてなる請求項1に記載の板状熱交換器。 - 上記保持具の少なくとも一は、ボルトとナットからなり、
上記板状アセンブリに、流体通路から隔離された厚み方向に貫通する差込孔を設け、
この差込孔を通じてボルト固定した請求項1または2に記載の板状熱交換器。 - 上記保持具の少なくとも一は、リベットからなり、
上記板状アセンブリに、流体通路から隔離された厚み方向に貫通する差込孔を設け、
この差込孔を通してリベット固定した請求項1から3のいずれかに記載の板状熱交換器。 - 上記保持具と板状アセンブリの間の少なくとも一に弾性部材を挟み込んだ請求項1から4のいずれかに記載の板状熱交換器。
- 上記弾性部材は皿ばねである請求項5に記載の板状熱交換器。
- 上記流体通路は、流れ方向にほぼ直交する複数の階段状リブにより区画された請求項1から6のいずれかに記載の板状熱交換器。
- 上記各板状エレメントの表面粗さは、算術平均粗さ(Ra)で0.1μm以下である請求項1から7のいずれかに記載の板状熱交換器。
- 上記板状エレメントは、プレス加工により打ち抜いて形成される請求項1から8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 |
---|---|---|---|
JP2006119418A JP2007292366A (ja) | 2006-04-24 | 2006-04-24 | 板状熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006119418A JP2007292366A (ja) | 2006-04-24 | 2006-04-24 | 板状熱交換器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007292366A true JP2007292366A (ja) | 2007-11-08 |
Family
ID=38763141
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006119418A Pending JP2007292366A (ja) | 2006-04-24 | 2006-04-24 | 板状熱交換器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007292366A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017170091A1 (ja) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | 住友精密工業株式会社 | 拡散接合型熱交換器 |
-
2006
- 2006-04-24 JP JP2006119418A patent/JP2007292366A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017170091A1 (ja) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | 住友精密工業株式会社 | 拡散接合型熱交換器 |
JP2017180984A (ja) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | 住友精密工業株式会社 | 拡散接合型熱交換器 |
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