JPH0634283A - 宇宙用熱交換器の製作方法 - Google Patents

宇宙用熱交換器の製作方法

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JPH0634283A
JPH0634283A JP4181733A JP18173392A JPH0634283A JP H0634283 A JPH0634283 A JP H0634283A JP 4181733 A JP4181733 A JP 4181733A JP 18173392 A JP18173392 A JP 18173392A JP H0634283 A JPH0634283 A JP H0634283A
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JP
Japan
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heat exchanger
fluid
space
electroforming
heat
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JP4181733A
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English (en)
Inventor
Katsunori Yuzawa
克宜 湯澤
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IHI Corp
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IHI Corp
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F7/00Elements not covered by group F28F1/00, F28F3/00 or F28F5/00
    • F28F7/02Blocks traversed by passages for heat-exchange media
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0093Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プレートとフィンの接合が確実になされ、流
体ごとに流路の形状や材料を変えることもでき、高効率
で信頼性が高い宇宙用熱交換器の製作方法を提供するこ
と。 【構成】 プレート11,13,14とコア部分12
A,12B,12Cとを電鋳法により形成するようにし
ている。各プレート11,13,14とコア部分12と
を電鋳で一体にして完全な接合とし、電鋳できる材料で
あればそれぞれの流体A,B,Cごとに材料の選択がで
き、しかも流体流路3A,3B,3Cの形状も熱伝達の
解析結果に合わせた形状にできるようにして高効率で信
頼性の高い宇宙用熱交換器を製作することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は宇宙用熱交換器の製作
方法の改良に関し、熱交換する流体に応じて材料や流路
の形状を任意に変えることができ、熱性能及び信頼性の
向上を図るようにしたものである。
【0002】
【従来の技術】現在計画が進行している宇宙ステーショ
ンでは、外部の宇宙環境から受ける熱や宇宙ステーショ
ン内部で発生する熱があり、これらの熱を効率的に運用
し、不用な熱をラジエータを介して宇宙に放熱すること
で宇宙ステーション内温度を常に許容範囲内に維持する
必要がある。
【0003】このため主熱輸送系のほか複数の熱制御系
統を設け、それぞれの熱制御系統で条件に応じた冷媒を
循環させて熱交換を行ない、不用な熱は熱交換器を介し
て主熱輸送系に伝達し宇宙ステーション全体のラジエー
タにより宇宙へ放出するようにしている。
【0004】このように宇宙で使用される熱交換器は、
たとえば図2に示すように、高い伝熱面密度を得ること
ができる熱交換器として知られているプレートフィン熱
交換器で構成され、プレ―ト1とフィン2とを交互に積
層した熱交換部3を備え、この熱交換部3の両端部にヘ
ッダ4を設け、3つの流体A,B,Cの流体入口5A,
5B,5Cと流体出口6A,6B,6Cが設けられてい
る。
【0005】そして、流体Aとして、たとえばフロンが
用いられ、図2(b)に示すように、流体入口5Aから
ヘッダ4内に流入し、熱交換部3のフロン用の流体流路
3Aを通って流体出口6Aから外部に排出され、同様に
して、流体Bとして、たとえばアンモニア、流体Cとし
て、たとえば水が用いられ、図2(c),(d)に示す
ように、それぞれが流体入口5B,5Cからヘッダ4内
に流入し、熱交換部3のアンモニアようの流体流路3
B,水用の流体流路3Cを通って流体出口6B,6Cか
ら外部に排出される間に3つの流体フロン,アンモニ
ア,水の間で熱交換が行われる。
【0006】このような宇宙用熱交換器は、従来、プレ
ート1とフィン2とを交互に積層して熱交換部3全体を
組み立てるとともに、ヘッダ4や流体入口5や出口6等
を取付けた後、熱交換器全体を加熱炉内に入れてろう付
けによって接合することが行われていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】このような宇宙用熱交
換器の製作方法では、最終的な組み立てが完了した後、
全体を一体として炉内に入れるなどして一体ろう付けを
行っているため、熱交換部3の健全性の検査が最終の製
品段階でしか出来ず、例え、ろう付け不良が発見されて
も、これを補修することが出来ず、積層状態の熱交換部
3全体を廃棄しなければならないという問題がある。
【0008】また、熱交換する3つの流体A,B,Cに
応じて流量や温度などの熱交換条件が異なり、流体流路
3A等の形状や材料を変えることで熱交換器の性能向上
を図ろうとしても、ろう付けによる接合を確実にする
等、製造工程上の制約から、各流体A,B,Cごとに異
なる材料を用いることや異なる形状の流路3A等とする
ことが難しいという問題がある。
【0009】この発明はかかる従来技術の問題点に鑑み
てなされたもので、プレートとフィンの接合が確実にな
されていることを確認しながら制作することもでき、流
体ごとに流路の形状や材料を変えることもでき、高効率
で信頼性も高い宇宙用熱交換器の製作方法を提供しよう
とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めこの発明の宇宙用熱交換器の製作方法は、プレ―トで
仕切られたコア部分を流れる複数の流体間で熱交換を行
う宇宙用熱交換器を製作するに際し、前記プレートとこ
のプレート面に形成されるコア部分とを前記流体の熱交
換条件に応じた材料および形状で電鋳法により交互に形
成することを繰り返すようにしたことを特徴とするもの
である。
【0011】
【作用】この宇宙用熱交換器の製作方法によれば、プレ
ートとコア部分とを電鋳法により形成するようにしてお
り、プレートとコア部分とを一体にするようにして完全
な接合ができるようにし、電鋳できる材料であればそれ
ぞれの流体ごとに材料の選択ができ、しかも流体流路の
形状も熱伝達の解析結果に合わせた形状にできるように
している。
【0012】これにより、高効率で信頼性の高い宇宙用
熱交換器を製作することができる。
【0013】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図面を参照しな
がら詳細に説明する。図1はこの発明の宇宙用熱交換器
の製作方法の一実施例にかかる製作工程図である。
【0014】この宇宙用熱交換器の製造方法で製作され
る宇宙用熱交換器は、図2で説明したものと基本的な構
造は同一であり、同一機能部分には同一記号が記してあ
り、3つの流体A,B,Cで熱交換が行われるが、それ
ぞれの流体流路の形状と使用材料が異なるものである。
【0015】この宇宙用熱交換器の製作方法では、図1
(a)に示すように、まず、熱交換部3の大きさに対応
した金属製のプレート11を用意する。このプレート1
1は、たとえば流体Cである水用の流体流路3Cを構成
するプレートとなり、たとえば銅板上にニッケルを電鋳
することで形成される。
【0016】次に、図1(b)に示すように、この表面
がニッケルのプレート11上に流体流路3Cを形成する
フィン2が一定の間隔で配置されたコア部分12を電鋳
法で形成する。
【0017】この流体流路3Cのコア部分12Cは、水
が流れることからフィン2の間隔が他の流体流路3A,
3Bに比べて大きくしてある。このコア部分12Cの間
隔や高さなどの形状は流量や温度などの熱伝達条件に基
づく熱伝達解析の結果によって定められ、それに沿った
形状とされる。
【0018】このコア部分12Cの電鋳法による製作
は、フィン2の高さが例えば約1.2mmとすると、ニッ
ケルでフィン2の高さより僅かに厚い電鋳層を形成した
後、機械加工により溝を形成して流体流路3Cとした
り、電導性ワックスを中子として用い溝部分を一体に電
鋳するようにしても良い。
【0019】この後、図1(c)に示すように、水用の
コア部分12Cと次のアンモニア用の流体流路3Bであ
るコア部分12Bとを仕切るプレート13を電鋳法で製
作するとともに、コア部分12Bを電鋳法で製作する。
【0020】この流体流路3Bのコア部分12Bは、ア
ンモニアが流れることからフィン2の間隔が他の流体流
路3A,3Cに比べて小さくしてある。このコア部分1
2Bの間隔や高さなどの形状は流量や温度などの熱伝達
条件に基づく熱伝達解析の結果によって定められ、それ
に沿った形状とされる。
【0021】この場合、プレート13の下面は流体流路
3Cを構成するので、まず、ニッケルを電鋳した後、こ
のニッケル上に次のアンモニア用の流体流路3Bを構成
する、たとえば銀を用いてプレート13を電鋳し、次い
でコア部分12Bを同一材料の銀を用いて電鋳する。
【0022】このコア部分12Bの電鋳法は、フィン2
の高さより厚い銀の電鋳層を形成した後、機械加工した
り、中子を用いて銀のフィン2を一体に電鋳する方法の
いずれでも良い。
【0023】次に、図1(d)に示すように、アンモニ
ア用のコア部分12Bと次のフロン用の流体流路3Aで
あるコア部分12Aとを仕切るプレート14を電鋳法で
製作するとともに、コア部分12Aを電鋳法で製作す
る。
【0024】この流体流路3Aのコア部分12Aは、フ
ロンが流れることからフィン2の間隔が他の流体流路3
Aと流体流路3Cの中間の大きさにしてある。このコア
部分12Aの間隔や高さなどの形状は流量や温度などの
熱伝達条件に基づく熱伝達解析の結果によって定めら
れ、それに沿った形状とされる。
【0025】この場合、プレート14の下面は流体流路
3Bを構成するので、まず、銀を電鋳した後、この銀上
に次のフロン用の流体流路3Aを構成する、たとえば銅
を用いてプレート14を電鋳し、次いでコア部分12A
を同一材料の銅を用いて電鋳する。
【0026】このコア部分12Aの電鋳法は、フィン2
の高さより厚い銅の電鋳層を形成した後、機械加工した
り、中子を用いて銅のフィン2を一体に電鋳する方法の
いずれでも良い。
【0027】この後、図1(e)に示すように、プレー
ト11、コア部分12C、プレート13、コア部分12
B、プレート14、コア部分12Aを順に電鋳造するこ
とを繰り返して宇宙用熱交換器のコア12が形成され
る。
【0028】さらに、ヘッダ4をコア12と一体で電鋳
するようにし、流体入口5A,5B,5Cおよび流体出
口6A,6B,6Cを電鋳法で一体に形成したり、後か
ら溶接などで接合するようにして宇宙用熱交換器が完成
する。
【0029】このような宇宙用熱交換器の製作方法によ
れば、プレート11,13,14とコア部分12A,1
2B,12Cが電鋳法で一体に形成されているので、接
合不良が生じることがなく、信頼性の高い熱交換器を製
作することができる。
【0030】また、電鋳法を用いるようにしているの
で、各流体流路3A,3B,3Cによって形状や使用材
料を任意に変えることができ、熱交換性能の大幅な向上
を図ることができる。
【0031】なお、上記実施例では、3つの流体間で熱
交換を行う3重熱交換器に適用した場合で説明したが、
この形式に限るものでなく、使用流体も実施例に限定す
るものでない。
【0032】また、各流体流路の形状や使用材料も上記
実施例に限定するものでなく、電鋳可能な形状や材料で
あれば良い。
【0033】さらに、上記実施例では、製作の際、一方
側にのみ積層するようにしたが、両側に同時に電鋳する
ようにしても良い。
【0034】また、この発明の要旨を変更しない範囲で
各構成要素に変更を加えるようにしても良い。
【0035】
【発明の効果】以上、一実施例とともに具体的に説明し
たようにこの発明の宇宙用熱交換器の製作方法によれ
ば、プレートとコア部分とを電鋳法により形成するよう
にしたので、プレートとコア部分とが一体となり完全な
接合ができるとともに、電鋳できる材料であればそれぞ
れの流体ごとに材料の選択ができ、しかも流体流路の形
状も熱伝達の解析結果に合わせた形状にすることができ
る。
【0036】これにより、接合部の無い一体構造で信頼
性を大幅に高めることができるとともに、流体流路の形
状と材料を任意に選択することで熱性能の高い宇宙用熱
交換器を製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の宇宙用熱交換器の製作方法の一実施
例の製作工程図である。
【図2】従来の宇宙用熱交換器の構造説明図である。
【符号の説明】
2 フィン 3 熱交換部 4 ヘッダ 5A,5B,5C 流体入口 6A,6B,6C 流体出口 11,13,14 プレート 12,12A,12B,12C コア部分 A 流体 B 流体 C 流体

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プレ―トで仕切られたコア部分を流れる
    複数の流体間で熱交換を行う宇宙用熱交換器を製作する
    に際し、前記プレートとこのプレート面に形成されるコ
    ア部分とを前記流体の熱交換条件に応じた材料および形
    状で電鋳法により交互に形成することを繰り返すように
    したことを特徴とする宇宙用熱交換器の製作方法。
JP4181733A 1992-06-16 1992-06-16 宇宙用熱交換器の製作方法 Pending JPH0634283A (ja)

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