JPH08508332A - 予備成形パネルより形成されたパネル熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 パネル熱交換器用のパネル（１１）、並びに予備成形されたパネルから形成されたパネル熱交換器が明らかにされる。パネル（１１）は、マニホルド（１２、１３）に接合されかつこれらの連通を与えるように、横並びで間隔を空けられかつ単一の層内にある複数の管（１４）を持つ。パネル（１１）は、パネル熱交換器を形成するように積層状に一緒に接合されるように作られる。従って、パネル熱交換器は、選択的に在庫のパネルを使用して好ましいパネルより形成される。流体の種々の流れの形状を使用することができる。構成材料は、好ましくは熱可塑性ポリマーである。最終用途は構造のポリマーに依存するが、冷凍用及び自動車用を含むことができる。

Description

【発明の詳細な説明】 予備成形パネルより形成されたパネル熱交換器 本発明は、熱交換器、及び特にパネル熱交換器用のパネルであって、接続され たマニホルドを有する管より形成されたパネルに関する。かかる予備成形された 複数のパネルがパネル熱交換器の形成に使用される。好ましくは、総てのパネル は熱可塑性ポリマーより形成される。 熱可塑性ポリマーより形成されたパネル熱交換器及びかかる熱交換器の製造方 法は公知である。例えば、熱可塑性ポリマーより形成された多くの熱交換器及び その製造方法が、エー・ジェー・セサロニの１９９１年２月２１日付けＰＣＴ特 許出願ＷＯ９１／０２２０９、及びここに引用された公告特許明細書において明 らかにされる。管式の熱交換器もまた１９９０年５月８日付け米国特許４９２３ ００４においてイー・エル・フレッチャー及びティー・エッチ・コーにより説明 される。構造の好ましい材料は脂肪族ポリアミドである。 熱可塑性ポリマーより形成されたパネル熱交換器は上述の公告文書に説明され た技術により作られてきたが、パネル熱交換器の製造及び使用に更なる融通性と 経済性とを加えるため、構造及び製造方法の改良が有益である。 今日では、管とマニホルドとを有する予備成形されたパネルより形成されたパ ネル熱交換器が見いだされている。 従って、本発明は、パネル熱交換器用のパネルであって： 単一の層内にあってかつ横並びで間隔を空けられた複数の管；及び第１と第２ のマニホルドであって、前記マニホルドの各が連続した周囲壁を有する板状のも のでありかつ前記板状体の少なくも一方の面が平面で あり、前記第１と第２のマニホルドの各の前記平面の少なくも一方が開口し更に 前記壁の一部分が板状体の面内でこれを貫通する複数の通路を有する前記第１と 第２のマニホルドを備え、 前記第１と第２のマニホルドの開口面の間を管により連通するように前記複数 の管の各がその両側の端部において前記第１と第２のマニホルドの通路に接合さ れ； 前記マニホルドは、これを同様なマニホルドに面と面とを合わせて接合するこ とができ、マニホルドの周囲壁は接合面において管の平面と同一面にありそして 前記マニホルドは少なくも前記接合されている面において開口しているパネルで ある。 本発明のパネルの好ましい実施例では、通路は平行であり更に管は好ましくは 平行である。 別の実施例においては、管の直径は一平面内にある。 更に別の実施例では、管が直線である。 更に、本発明は、 積層状に重ねられた関係で一緒に接合された少なくも２個のパネルを備え、各 パネルが単一の層内の複数の管と第１、第２のマニホルドとを備え、前記管は横 並びで間隔を空けられ更に前記マニホルドの各は連続した周囲壁を有する板状の ものでありかつ前記板状体の少なくも一方の面が平面であり、前記第１と第２の マニホルドの各の前記平面の少なくも一方が開口し更に前記壁の一部分が板状体 の面内でこれを貫通する複数の通路を有する前記第１と第２のマニホルドを備え 、 前記第１と第２のマニホルドの開口面の間を管により連通するように前記複数 の管の各がその両側の端部において前記第１と第２のマニホル ドの通路に接合され； 一方のパネルの前記マニホルドが面と面とを合わせかつ水密状態にある第２の パネルのマニホルドに接合され、マニホルドの前記周囲壁は接合面において管の 平面と同一面にあり更に前記マニホルドは少なくも前記接合面において開口して いる パネル熱交換器を提供する。 本発明はパネル熱交換器用のパネルに関する。パネル熱交換器は、複数のかか るパネルを層状に一緒に接合することによりパネルから形成される。本発明は特 に図面を参照し説明されるであろう。図面において、 図１はパネルの面の図式的描写であり； 図２及び３はパネルのマニホルドの図式的描写であり； 図４及び５はパネルのマニホルドの別の実施例の図式的描写であり； そして、 図６はパネル熱交換器を形成している層状配列の複数のパネルの図式的描写で ある。 ここでは、第１と第２のマニホルド及び入り口と出口のマニホルドを参照する 。多くの場合、かかる表現は、図２に示された形式の実施例に関するものを除い て同義である。 図１を参照すれば、（一般に１１で示された）パネルは、入り口マニホルド１ ２、出口マニホルド１３及び複数の管１４より形成されたとして示される。入り 口マニホルド１２と出口マニホルド１３との間に管１４が置かれ、これらの管は 互いに平行で間隔を空けて横並び状態にある。複数の管１４は図２−６に容易に 見られるように同一平面内にある。入り口マニホルド１２と出口マニホルド１３ の各は、各マニホルドの周囲 を形成している壁１５によって形成されたとして示される。この壁のない場合は 各マニホルドは開かれる。示された実施例は一方の端部の入り口マニホルド及び 他方の端部の出口マニホルドを有するが、パネルの他方の端部のマニホルド又は 室を流体の流れの反転用として、図２に示されたように入り口と出口のマニホル ドを同じ端部にあるようにすることができる。即ち、管の幾つかを一方の方向の 流れに使用し、残りの管を別の方向の流れに使用する。この実施例の場合は、パ ネルは、一方の端部には図２のマニホルドを、他方の端部には図３のマニホルド を持つであろう。 図２は、第１のマニホルド２２と第２のマニホルド２３とを有するパネル端部 ２１を示す。第１のマニホルド２２は隔壁２４により第２のマニホルド２３から 分離される。管２５は、通路２６を経て第１のマニホルド２２と連通する。同様 に管２７は、通路２８を経て第２のマニホルド２３と連通する。 図３は、マニホルドがただ１個だけであることを除いて図２と同様である。即 ち、図２の隔壁２４がなくされている。図３はマニホルド３２を有するパネル端 部３１を示す。管３３は通路３４を経てマニホルド３２と連通する。 図４は、図２に示されたパネル端部２１と類似設計の端部部分４１を示す。し かし、パネル端部２１を形成するためには、向かい合った２個の端部部分４１が 必要である。図４は、第１のマニホルド４２と第２のマニホルド４３とを有する 端部部分４１を示す。第１のマニホルド４２は、隔壁４４により第２のマニホル ド４３から分離される。端部部分４１は、図２の管２５と２７の位置に相当した 位置に溝４５と４６を持つ。 溝４５と４６とは円形断面のものであり、かつ管２５と２７を受け入れる寸法の ものである。 図５は、図４の線Ａ−Ａに沿った端部部分４１の断面図である。端部部分部材 ５１は、実質的に半円形断面であって管を受け入れるようにされた溝５２を有す るとして示される。 図６は、入り口６２と出口６３とを有するパネル熱交換器６１を示す。入り口 ６２と出口６３とは複数のパネル６４により一緒に連結される。パネル６４の各 は、複数の管６５が入り口６２から出口６３に延びている上述の構造のものであ る。出口６３は、管６５の通路６６を示すために部分的に切り取られて示される 。入り口６２と出口６３とは、特に図２及び３において先に説明された形式のマ ニホルドを面と面とを合わせて一緒に連結することにより形成される。 管は真っすぐでかつ互いに平行であるとして図面に示されるが、これは好まし い実施例であること及び管の横並びの別の配置を使用し得ることを理解すべきで ある。例えば、管を非直線、即ち湾曲又はループ状又はその他の便宜な形状とす ることができる。 ここに説明されたパネルを製造するために多くの製造技術を使用することがで きる。管はその各端部においてマニホルドに接合される。マニホルドは、中に管 を差し込み接合することができる通路のある壁を有することを特徴とすることが できる。或いは、図４に示された形式の端部部分を使用し、管の端部を溝内に置 き；次にマニホルドを完成するために管の上に第２の端部部分を置き、接合を行 いマニホルドを形成するためにプレス内で加熱するようにすることができる。 マニホルドのデザインは、熱交換器の構造及び熱交換器を通る流れの 希望のパターンに応じて選定される。例えば、流れのパターンを一方の端部から 他方の端部に直行させる場合は、図３に示された形式のマニホルドを２個、一方 を入り口マニホルドとし他方を出口マニホルドとして使用する。或いは、図２に 示された形式のマニホルドを一方の端部に使用し、図３に示された形式のマニホ ルドを他方の端部に使用することができる。運転の際は、流体は、入り口マニホ ルド２２から管２５を通ってマニホルド３２に流れ、更に管２７を通って出口マ ニホルド２８に戻る。この後者の運転モードにおいては、入り口及び出口のマニ ホルドはパネルの同じ端部にあり、パネルの反対側の端部のマニホルドは単にパ ネルを通る流れの方向を反転させるだけである。マニホルドは少なくも１面で開 口されることが必要であるが、マニホルドのその他の面を覆うようにシムを使用 し、これにより、流体の経路の拘束によりパネル熱交換器内の流体の滞留時間を 希望の如く維持するように、流れのパターンを変え得ることが理解されるであろ う。 パネル熱交換器は、選択的にシムを含んだ所望の形状に必要な数のパネルを取 り上げ、両方のマニホルドが共同作用して水密の入り口及び出口を形成するよう に面と面とを合わせてパネルを置くことにより形成される。次いで、マニホルド 部分が、パネル、特にマニホルドの製造に使用されたポリマーに応じて、熱及び ／又は接着剤を使用して互いに接合される。流体が熱交換器に入りこれを通過し て出ることができるように、入り口及び出口には適切な連結具が必要である。 運転の際は、流体は入り口、例えば入り口６２に入り、管（６５）を通り出口 ６３に至るであろう。パネル熱交換器は、通常は、パネル熱交換器の作動の効率 及び効果を上げるために、流体がパネル熱交換器の一 方の側から他方の側に、例えばジグザグ状に数回通過するような構成のマニホル ドを有するであろう。 具体化の際、隣接し重ねられたパネルの管の中心は整列されず、例えば直径の 半分だけ食い違いにされる。管のこのような食い違いは熱交換の効率化に有利で あると考えられる。 シートは、これを種々の組成のポリマーより形成することができる。選定され る組成は、主として熱交換器に対して意図された最終用途及び特に使用温度及び 熱交換器を通る流体と熱交換器外部の流体、例えば空気を含んだ使用環境に依存 するであろう。自動車用の場合は、流体は時には塩分又はその他の腐食性物質又 は研磨性物質を含んだ空気であり、また流体は液体、例えばラジエーター液であ り得る。管とマニホルドの双方に対して同じ又は類似のポリマー組成物を使うこ とが好ましいが、管とマニホルドとを異なったポリマーより作ることができる。 必要なことは容認し得る接合を達し得ることである。 好ましい構造のポリマーはポリアミドである。ポリアミドの例は、６−１２の 炭素原子を有する脂肪族ジカルボン酸と６−１２の炭素原子を有する脂肪族第一 級ジアミンとの縮合重合により形成されたポリアミドである。或いは、ポリアミ ドは、６−１２の炭素原子を有する脂肪族ラクタム又はα，ω−アミノカルボン 酸の縮合重合により形成することができる。更に、ポリアミドは、かかるジカル ボン酸、ジアミン、ラクタム及びアミノカルボン酸の混合物の共重合により形成 することができる。ジカルボン酸の例は、１，６−ヘキサン二酸（アジピン酸） 、１，７−ヘプタン二酸（ピメリン酸）、１，８−オクタン二酸（スベリン酸） 、１，９−ノナン二酸（アゼライン酸）、１，１０−デカン二酸（セバシ ン酸）及び１，１２−ドデカン二酸である。ジアミンの例は、１，６−ヘキサメ チレンジアミン、２−メチルペンタメチレンジアミン、１，８−オクタメチレン ジアミン、１，１０−デカメチレンジアミン及び１，１２−ドデカメチレンジア ミンである。ラクタムの例はカプロラクタムである。α，ω−アミノカルボン酸 の例は、アミノオクタン酸、アミノデカン酸及びアミノドデカン酸である。ポリ アミドの好ましい例は、ポリヘキサメチレンアジポアミド及びポリカプロラクタ ムであり、これらはそれぞれナイロン６６及びナイロン６としても知られる。 本発明のパネル及びシートは、特に、それらの製造に使用されるポリマーとし てポリアミドの使用を参照して説明された。しかし、その他のポリマーを使用し 得ることを理解すべきであり、考察すべき主な要点は、パネル熱交換器の使用環 境、例えばパネル熱交換器を通過する流体の特性、使用温度と圧力及び同等事項 である。使用し得るその他の熱可塑性ポリマーの例は、ポリエチレン、ポリプロ ピレン、フルオロカーボンポリマー、ポリエステル、熱可塑性及び熱硬化性エラ ストマー、例えばポリエーテルエステルエラストマー、ネオプレン、クロロスル ホン化ポリエチレン、並びにエチレン／プロピレン／ジエン（ＥＰＤＭ）エラス トマー、ポリ塩化ビニル及びポリウレタンである。管はプラスチック管が好まし いが金属管とすることができることを理解すべきである。 本発明の好ましい実施例においては、パネルの製造に使用される管の厚さは０ .７mm以下、特に０.０７−０.５０mmの範囲、特別には０.１２−０.３０mmであ る。 パネル熱交換器の製造に使用されるポリマーの組成は、安定剤、顔料、ガラス 繊維を含んだ充填剤、及び本技術の熟練者に受け入れられるであ ろう類似品を含むことができる。 管及びマニホルドのポリマー成分は、パネル熱交換器の使用目的に応じて同一 又は異なったものとすることができる。熱交換器からの流体の漏洩防止のため、 パネル熱交換器の総てのシールは水密シールであることが必要である。 このパネル熱交換器及び製造工程が、熱交換器の融通性がありかつ比較的単純 な製造技術を提供する。単純な型及び製造技術を使用することができる。パネル 熱交換器は、予備成形されかつ在庫があり入手容易である。パネルの適切な選定 により異なった形状のパネル組合せを使用でき、複数の流れのパターンが可能と なる。 熱交換器を製造するポリマー及び熱交換器の意図された使用環境に応じて、熱 交換器を種々の最終用途に使用できる。ある実施例では、パネル熱交換器は、こ れを自動車用の最終用途、例えば水及び潤滑油の冷却システムに使用することが できる。別の実施例では、海上を航行する船舶を含んだ海事用の最終用途に使用 できる。パネル熱交換器は、これを需要の少ない最終用途、例えば冷凍、及び部 屋、床及び同等品を含んだ空調用熱交換器、並びに家庭用にも使用することがで きる。 本発明は以下の例により説明される。例１ 本発明の実例として、図６を参照して説明された形式のパネル熱交換器がポリ ヘキサメチレンアジポアミド組成より製造された。マニホルドは図２に示された 形状のものである。各パネルは、１０本の管及び入り口と出口のマニホルドより 構成される。パネル熱交換器は６個のパネルを持つ。管は壁厚が０.３６mmで外 形が４.３mmであり、ポリヘキサメチ レンアジポアミド組成の押出しにより形成された。 パネルは、エー・ジェー・セサロニの１９８８年１０月１９日付け、欧州特許 出願２８７２７１に説明された形式の接着剤を使用して管をマニホルドの通路内 に接合することにより形成された。接合を行うために熱が加えられた。同じ技術 を使用してパネルよりパネル熱交換器が形成された。 出来上がったパネル熱交換器が試験され、水密であることが見いだされた。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９４年１２月１日 【補正内容】 請求の範囲 １．単一の層内にあってかつ横並びで間隔を空けられた複数の管；及び第１と第 ２のマニホルドであって、前記マニホルドの各が連続した周囲壁を有する板状の ものでありかつ前記板状体の少なくも一方の面が平面であり、前記第１と第２の マニホルドの各の前記平面の少なくも一方が開口し更に前記壁の一部分が板状体 の面内でこれを貫通する複数の通路を有する前記第１と第２のマニホルドを備え 、 前記第１と第２のマニホルドの開口面の間を管とマニホルドの室とにより連通 するように前記複数の管の各がその両側の端部において前記第１と第２のマニホ ルドの通路に接合され； 前記マニホルドは、これを同様なマニホルドに面と面とを合わせて接合するこ とができ、マニホルドの周囲壁は接合面において管の平面と同一面にありそして 前記マニホルドは少なくも前記接合されている面において開口し、管及びマニホ ルドが熱可塑性ポリマーより作られる パネル熱交換器用のパネル。 ２．通路が平行である請求項１のパネル。 ３．管が平行である請求項２のパネル。 ４．管の直径が平面内にある請求項１−３のいずれかによるパネル。 ５．管が直線である請求項１−４のいずれかによるパネル。 ６．ポリマーがポリアミドである請求項１−５によるパネル。 ７．積層状に重ねられた関係で一緒に接合された少なくも２個のパネルを備え、 各パネルが単一の層内の複数の管と第１、第２のマニホルドとを備え、前記管は 横並びで間隔を空けられ更に前記マニホルドは室を囲みかつ前記マニホルドの少 なくも一方の面が平面である連続した周囲壁 を有し、前記第１と第２のマニホルドの各の前記平面の少なくも一方が開口し更 に前記壁の一部分が板状体の面内でこれを貫通する複数の通路を有する前記第１ と第２のマニホルドを備え、 前記第１と第２のマニホルドの開口面の間を管とマニホルドの室とにより連通 するように前記複数の管の各がその両側の端部において前記第１と第２のマニホ ルドの通路に接合され； 一方のパネルの前記マニホルドが面と面とを合わせかつ水密状態にある第２の パネルのマニホルドに接合され、マニホルドの前記周囲壁は接合面において管の 平面と同一面にあり更に前記マニホルドは少なくも前記接合面において開口し、 管及びマニホルドが熱可塑性ポリマーより作られる パネル熱交換器。 ８．ポリマーがポリアミドである請求項７のパネル熱交換器。 ９．各パネルの管が直線である請求項８のパネル熱交換器。 １０．各パネルの管の直径が平面内にある請求項８のパネル熱交換器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．単一の層内にあってかつ横並びで間隔を空けられた複数の管；及び第１と第 ２のマニホルドであって、前記マニホルドの各が連続した周囲壁を有する板状の ものでありかつ前記板状体の少なくも一方の面が平面であり、前記第１と第２の マニホルドの各の前記平面の少なくも一方が開口し更に前記壁の一部分が板状体 の面内でこれを貫通する複数の通路を有する前記第１と第２のマニホルドを備え 、 前記第１と第２のマニホルドの開口面の間を管により連通するように前記複数 の管の各がその両側の端部において前記第１と第２のマニホルドの通路に接合さ れ； 前記マニホルドは、これを同様なマニホルドに面と面とを合わせて接合するこ とができ、マニホルドの周囲壁は接合面において管の平面と同一面にありそして 前記マニホルドは少なくも前記接合されている面において開口している パネル熱交換器用のパネル。 ２．通路が平行である請求項１のパネル。 ３．管が平行である請求項２のパネル。 ４．管の直径が平面内にある請求項１−３のいずれかによるパネル。 ５．管が直線である請求項１−４のいずれかによるパネル。 ６．管及びマニホルドが熱可塑性ポリマーより作られる請求項１−５のいずれか によるパネル。 ７．ポリマーがポリアミドである請求項６によるパネル。 ８．積層状に重ねられた関係で一緒に接合された少なくも２個のパネルを備え、 各パネルが単一の層内の複数の管と第１、第２のマニホルドと を備え、前記管は横並びで間隔を空けられ更に前記マニホルドの各は連続した周 囲壁を有する板状のものでありかつ前記板状体の少なくも一方の面が平面であり 、前記第１と第２のマニホルドの各の前記平面の少なくも一方が開口し更に前記 壁の一部分が板状体の面内でこれを貫通する複数の通路を有する前記第１と第２ のマニホルドを備え、 前記第１と第２のマニホルドの開口面の間を管により連通するように前記複数 の管の各がその両側の端部において前記第１と第２のマニホルドの通路に接合さ れ； 一方のパネルの前記マニホルドが面と面とを合わせかつ水密状態にある第２の パネルのマニホルドに接合され、マニホルドの前記周囲壁は接合面において管の 平面と同一面にあり更に前記マニホルドは少なくも前記接合面において開口して いる パネル熱交換器。 ９．管及びマニホルドが熱可塑性ポリマーより作られれる請求項８のパネル熱交 換器。 １０．ポリマーがポリアミドである請求項９のパネル熱交換器。