JPH11148730A - 積層式熱交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蒸発流路部と凝縮流路を有し加熱または冷却
を行う積層熱交換装置を小型で高性能で、容易に製造で
きる構成とすることを課題とする。 【解決手段】 一枚の平板を打ち抜いて形成される凝縮
流路部１０と絞り流路部１１と蒸発流路部１２と圧縮流
路部１３とが順に接続される様に設けられた流路板１４
と、流路板１４を挟む様に接合保持された上板１５と、
下板１６とから形成される密閉回路に冷媒を充填して構
成されるものである。従って、少なくとも３枚の平板で
流路を構成することが出来、個々の要素部品を溶接等の
手段で接続する必要もなく、製造が容易で信頼性が高
く、小型で高性能な積層熱交換装置を実現することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加熱冷却プレー
ト，クーラーボックス，保温箱及び配管内の気体と液体
を加熱したり冷却するために用いられる熱交換装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の熱交換装置は、図８に示す
様に、管によって形成される凝縮流路部１と、キャピラ
リーチューブを用いた絞り流路部２と、管によって形成
される蒸発流路部３と、圧縮機４を用いた圧縮流路部５
とを順に環状に接続して構成される密閉回路に冷媒を充
填して、用いられていた。そして凝縮流路部１を形成し
ている部分は上板６と下板７が接合され、また蒸発流路
部３を形成している部分は上板８と下板９が接合されて
いた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記する従来の熱交換
装置では、凝縮流路部１と絞り流路部２と蒸発流路部３
と圧縮機４の部品を個々に製造した上で接続しなければ
ならず、溶接接合等の技術を必要とするもので製造工程
が複雑であった。

【０００４】また、積層式熱交換装置を冷却または加熱
プレートとして構成する場合には、凝縮流路部１と蒸発
流路部３の管に夫々上板６と下板７及び上板８と下板９
などの板状部品を接触させて構成しなければならず、そ
の上別に圧縮機４等の部品類を固定するための別部品が
必要になるという問題を有していた。

【０００５】また、積層式熱交換装置でクーラーボック
ス等の箱状空間部を冷却する場合には、凝縮流路部１お
よび蒸発流路部３に上板６，８、下板７，９などの板状
部品が必要になるとともに、箱の内と外を接続する配管
の強度を補強するために別の補強部材が必要になり構成
が複雑になるという問題を有していた。

【０００６】また、管内の流体を冷却または加熱する場
合は、特に管の形状に合わせるための特別の部品を追加
製作しなければならない。

【０００７】また、高性能化を図るためには、凝縮流路
部１および蒸発流路部３において管の外側の伝熱面積を
拡大しなければならないが、この場合、管にフィンを接
合しなければならず構成も複雑になってしまう。

【０００８】さらに、能力の異なる装置を製作する場合
には、凝縮流路部１および蒸発流路部３の大きさを変更
するなど新たに個々の部品を初めから設計し直さなけれ
ばならず、新しい装置を製作するために多くの時間と費
用を必要としていた。

【０００９】以上のように従来の構成では多くの問題点
があった。そこで本発明はこれらの従来の問題点を解消
することを課題とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、請求項１に特定した発明は一枚の平板内に
凝縮流路部と絞り流路部と蒸発流路部と圧縮手段を内蔵
する圧縮流路部とが順に接続される様に流路を打ち抜い
て流路板を形成し、この流路板を上板と、下板で挟む様
に接合保持して密閉回路を形成するとともに内部に冷媒
を充填して積層式熱交換装置を構成したものである。

【００１１】従って上記発明によれば、流路板と上板と
下板の３枚の平板により冷媒回路を構成することができ
るので、簡単な構成で小型の熱交換装置を実現出来ると
ともに、部品同士の接合工程も大幅に省略できるため大
量生産に適した構成を実現できる。

【００１２】また、請求項２に特定する発明は、請求項
１記載の発明に加えて、凝縮流路部と蒸発流路部とが分
離される様に流路板と上板と下板とをＬ字状に折り曲げ
て形成したものである。

【００１３】従って上記発明によれば、流路板と上板と
下板の３枚の平板により冷媒回路を構成することができ
るとともに装置がＬ字状に形成されているため、特別に
部品を付加させる事無くそのままの状態で冷却プレート
または加熱プレートとして用いることができる。さら
に、蒸発流路部に被冷却体を置いて冷却プレートとして
用いるとともに、凝縮流路部に被加熱体を置いて加熱プ
レートとして用いる事も可能であるので、１つの装置で
２つの機能を有するプレートを簡単な構成で実現するこ
とができる。

【００１４】また、請求項３に特定する発明は、請求項
１記載の発明に加えて、流路板を上板と、下板で挟む様
に接合保持して密閉回路を形成するとともに、凝縮流路
部と蒸発流路部とが分離される様に流路板と上板と下板
とをＵ字状に折り曲げて形成して積層式熱交換装置を構
成したものである。

【００１５】従って上記発明によれば、流路板と上板と
下板の３枚の平板により冷媒回路を構成することができ
るとともに装置がＵ字状に形成されているため、凝縮流
路部または蒸発流路部に断熱された箱を取り付ける事に
より簡単な構成で容易にクーラーボックスまたは保温ボ
ックス等の装置を実現する事ができる。

【００１６】また、請求項４に特定する発明は、請求項
１記載の発明に加えて、凝縮流路部と蒸発流路部とが分
離される様に凝縮流路部または蒸発流路部の流路板と上
板と下板とを共に管状に曲げて形成される密閉回路に冷
媒を充填して積層式熱交換装置を構成したものである。

【００１７】従って、上記発明によれば、流路板と上板
と下板の３枚の平板により冷媒回路を構成することがで
きるとともに凝縮流路部または蒸発流路部が管状に形成
されているため、この管状部または管状部に内接させた
配管に液体または気体を流すことにより簡単な構成で、
液体または気体の流体を加熱したりまたは冷却すること
ができる。

【００１８】また、請求項５に特定する発明は、請求項
１記載の発明に加えて、凝縮流路部と蒸発流路部とにお
いて流路と流路との間の板の一部を切り起こして伝熱フ
ィンを形成したものである。

【００１９】従って、上記発明によれば、流路板と上板
と下板の３枚の平板により冷媒回路を構成することがで
きるとともに、凝縮流路部と蒸発流路部とにおいて流路
と流路との間の板の一部を切り起こして伝熱フィンが形
成されているため新たに別部品の伝熱フィンを付加する
ことなく伝熱面積を拡大する事ができるので、簡単な構
成で高性能の熱交換装置を実現する事ができる。

【００２０】また、請求項６に特定する発明は、一枚の
平板内に凝縮流路部と絞り流路部と蒸発流路部と圧縮手
段を内蔵するが圧縮流路部とが順に接続される様に流路
を打ち抜いて流路板を形成し、この流路板と流路板との
間に隔壁板を設けて複数枚積み上げるとともに、最上部
と最下部を上板と下板で挟む様に接合保持して密閉回路
を形成し、内部に冷媒を充填するとともに、凝縮流路部
と蒸発流路部とにおいて流路と流路との間に空間部を設
けて構成したものである。

【００２１】従って、上記発明によれば大能力の装置の
場合は流路板と隔壁板の積み上げ枚数を多くし、小能力
の装置の場合は流路板と隔壁板の積み上げ枚数を少なく
することにより同一形状の部材で簡易に多くの異なる能
力の装置を製作する事が出来る。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明を実施するには各請求項に
記載する構成とすればよいのであるが、その実施が当業
者において理解し易くするために、以下に構成に加えて
効果を併記する。請求項１記載の発明は一枚の平板を打
ち抜いて形成される凝縮流路部と絞り流路部と蒸発流路
部と圧縮手段が内蔵される圧縮流路部とが順に接続され
る様に設けられた流路板と、流路板を挟む様に接合保持
された上板と、下板とから形成される密閉回路に冷媒を
充填して積層式熱交換装置を構成するものである。

【００２３】そして圧縮手段が動作することにより密閉
回路を冷媒が循環することにより、凝縮流路部は加熱部
として作用し、蒸発流路部は冷却部として作用する。従
って管を用いずに流路板と上板と下板の３枚の平板で冷
媒回路を構成することができる。製造時に部品の接合が
大幅に省略でき量産性に優れた積層式熱交換装置を実現
することができる。

【００２４】また、請求項２記載の発明は一枚の平板を
打ち抜いて形成される凝縮流路部と絞り部流路部と蒸発
流路部と圧縮手段が内蔵される圧縮流路部とが順に接続
される様に設けられた流路板と、流路板を挟む様に接合
保持された上板と、下板とからなり、凝縮流路部と蒸発
流路部とが分離される様にＬ字状に折り曲げて形成する
とともに流路板と上板と下板とから形成される密閉回路
に冷媒を充填して積層式熱交換装置を構成する。

【００２５】そして、凝縮流路部と蒸発流路部の面を９
０度の角度をもって形成すれば１台の装置で角度を代え
て使用することにより、水平に設置された面に被加熱体
または被冷却体を置いて冷却プレートまたは加熱プレー
トとして用いることができる。

【００２６】また、請求項３記載の発明は、一枚の平板
を打ち抜いて形成される凝縮流路部と絞り流路部と蒸発
流路部と圧縮手段が内蔵される圧縮流路部とが順に接続
される様に設けられた流路板と、流路板を挟む様に接合
保持された上板と、下板とからなり、凝縮流路部と蒸発
流路部とが分離される様に流路板と上板と下板とをＵ字
状に折り曲げて形成するとともに流路板と上板と下板と
から形成される密閉回路に冷媒を充填して積層式熱交換
装置を構成しているものである。

【００２７】そして、凝縮流路部と蒸発流路部の面を例
えば１８０度の角度をもって形成すれば、両面とも垂直
面として利用が可能であり、どちらか一方の面を断熱箱
に設けることにより、容易にクーラーボックスまたは保
温箱、加熱箱として用いることができる。

【００２８】また、請求項４記載の発明は、一枚の平板
を打ち抜いて形成される凝縮流路部と絞り流路部と蒸発
流路部と圧縮手段が内蔵される圧縮流路部とが順に接続
される様に設けられた流路板と、流路板を挟む様に接合
保持された上板と、下板とからなり、凝縮流路部と蒸発
流路部とが分離される様に、流路板と上板と下板とが管
状に曲げられて形成されるとともに、流路板と上板と下
板とから形成される密閉回路に冷媒を充填して積層式熱
交換装置を構成しているものである。

【００２９】そして、凝縮流路部と蒸発流路部の一方ま
たは両方が管状に形成されているため、気体または液体
の流体を配管を介しまたは直接流すことができるので、
特別に部品材料を追加することなく簡単に流体の加熱ま
たは冷却をすることができる。

【００３０】また、請求項５記載の発明は、一枚の平板
を打ち抜いて形成される凝縮流路部と絞り流路部と蒸発
流路部と圧縮手段を内蔵する圧縮流路部とが順に接続さ
れる様に設けられた流路板と、流路板を挟む様に接合保
持された上板と、下板とで形成される密閉回路に冷媒が
充填されるとともに、凝縮流路部と蒸発流路部とにおい
て流路と流路との間の板の一部を切り起こして形成され
る伝熱フィンを有するものである。

【００３１】そして、凝縮流路部と蒸発流路部の外表面
積は伝熱フィンにより拡大されているため、自然対流条
件においても小型で高性能の装置を実現することができ
る。

【００３２】また、請求項６記載の発明は、上板と、一
枚の平板を打ち抜いて形成される凝縮流路部と絞り流路
部と蒸発流路部と圧縮装置を内蔵する圧縮流路部とが順
に接続される様に設けられた複数の流路板と、流路板と
流路板との間に設けられた複数の隔壁板と、複数の流路
板を上板とで挟む様に接合保持された下板とで形成され
る密閉回路に冷媒が充填されるとともに、凝縮流路部と
蒸発流路部とにおいて流路と流路との間に空間部が設け
て積層式熱交換装置としたものである。

【００３３】そして、能力の異なる装置の製作に於いて
は、流路板と隔壁板との枚数を調整することにより容易
に対応することができる。

【００３４】

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について図面
を用いて説明する。

【００３５】図１は本発明の請求項１の実施例の積層熱
交換装置の要部分解斜視図、図２は同要部外観斜視図で
ある。また、図３は本発明の請求項２の実施例の積層熱
交換装置の構造図である。また、図４は本発明の請求項
３の実施例の積層熱交換装置の構造図である。また、図
５は本発明の請求項４の実施例の積層熱交換装置の構造
図である。また、図６は本発明の請求項５の実施例の積
層熱交換装置の構造図である。また、図７は本発明の請
求項６の実施例の積層熱交換装置の構造図である。

【００３６】図１，図２において、１０は凝縮流路部で
あり、絞り流路部１１と、蒸発流路部１２と、圧縮流路
部１３とが順に環状に接続される様に１枚の平板に流路
が打ち抜かれて流路板１４が形成されている。この流路
板１４を挟む様に上板１５と、下板１６で接合保持して
密閉回路が形成され内部にフロンまたはアンモニア等の
冷媒が充填されている。また、圧縮流路部１３の内部に
は圧縮手段である回転板が設けられてその回転板の回転
軸がモータ１７に接続されている。次に動作，作用を説
明すると、内部に充填された冷媒は、凝縮流路部１０で
冷却され高圧の液になり、絞り流路部１１に流入し圧力
を低下させて蒸発流路部１２内で蒸発し冷媒の気化熱が
発生して蒸発流路部１２表面で冷却効果を得る事ができ
る。ガス化した冷媒は、圧縮流路部１３に設けられた回
転板がモータ１７によって回転させられることにより、
圧縮され圧力が高くなった状態で再び凝縮流路部１０に
送られ冷却液化し、密閉回路内を循環する事となる。従
って、凝縮流路部１０の表面で加熱作用が得られ、蒸発
流路部１２の表面で冷却作用がえられる積層熱交換装置
が実現できる。

【００３７】また、図３において、蒸発流路部１２が水
平面で凝縮流路部１０が垂直面を形成する用に流路板１
４と上板１５と下板１６がＬ字状に折り曲げられてい
る。

【００３８】次に動作，作用を説明すると、モータ１７
による回転板の回転状態では前記の様に冷媒が密閉流路
内を循環するので、垂直面を形成する凝縮流路部１０の
外表面は空気の自然対流によって放熱され、一方では、
水平面を形成する蒸発流路部１２では冷媒の気化熱によ
る冷却効果が得られる。この時、被冷却体１８を蒸発流
路部１２の上に置くと、被冷却体１８が冷却されること
になるので、冷却プレートとして用いることができる。
なお、この装置を９０度回転させて、凝縮流路部１０を
水平面として設置して、凝縮流路部１０の上に被加熱体
を置く事により加熱プレートとして用いることができ
る。この時、加熱に供する熱は蒸発流路部１２を介して
空気より得ることが出来、ヒートポンプによる高効率の
加熱プレートを実現することができる。

【００３９】また、図４において、蒸発流路部１２と凝
縮流路部１０の面がともに垂直面を得られる様に流路板
１４と上板１５と下板１６がＵ字状に折り曲げられてい
るとともに、蒸発流路部１２は断熱箱１９の内部に設置
されている。

【００４０】次に動作，作用を説明すると、モータ１７
による回転板の回転状態で、冷媒は密閉流路内を循環す
るので、垂直面を形成する凝縮流路部１０の外表面は空
気の自然対流で冷却され凝縮熱を空気に放熱するととも
に、垂直面を形成する蒸発流路部１２の外表面において
も自然対流で空気より気化熱として熱を奪うため、断熱
箱１９内の温度が低下する。従って、断熱箱１９をクー
ラーボックスとして用いる事ができる。なお、凝縮流路
部１０を断熱箱１９の中に設置する事により、断熱箱１
９を保温箱または加熱箱として用いることができるとと
もに、ヒートポンプによる高効率の運転が可能となる。

【００４１】また、図５において、蒸発流路部１２が管
状に成形され配管２０に接触保持されている。

【００４２】次に動作，作用を説明すると、モータ１７
による回転板の回転状態で、冷媒は密閉流路内を循環す
るので、外表面は空気の自然対流で冷却され凝縮熱を空
気に放熱するとともに、環状に成形された蒸発流路部１
２は伝導熱として配管２０を通して配管２０内を流れる
流体を冷却する。なお、凝縮流路部１０を管状に成形す
ることにより、凝縮流路部１０を用いて配管内の流体を
加熱する加熱装置として運転することも可能である。さ
らに、蒸発流路部１２と凝縮流路部１０の両方を管状に
成形することにより、２本の配管内の流体の熱交換を行
う装置としても実現可能である。

【００４３】また、図６において、凝縮流路部１０と蒸
発流路部１２とにおいて流路と流路との間の板の一部が
切り起こされて伝熱フィン２１が設けられている。

【００４４】次に動作，作用を説明すると、モータ１７
による回転板の回転状態で、冷媒は密閉流路内を循環す
るので、凝縮流路部１０と蒸発流路部１２の外表面では
それぞれ自然対流による空気との熱交換が行われるが、
自然対流による熱交換は熱伝達率が小さいので、熱交換
面積を多く必要とする。上記構成においては流路と流路
との間の板の一部を切り起こして伝熱フィン２１を設け
ているため、伝熱面積の拡大が図れ小型高性能の熱交換
装置を実現する事ができる。

【００４５】また、図７において、１枚の平板に凝縮流
路部１０と、絞り流路部１１と、蒸発流路部１２と、圧
縮流路部１３とが順に環状に接続される様に流路が打ち
抜かれて流路板１４が形成されている。この流路板１４
と流路板１４の間に隔壁板２２を挟んで複数枚積み上げ
るとともに最上部と最下部に上板１５と、下板１６を接
合保持して平行流路を有する密閉回路が形成され、内部
にフロンまたはアンモニア等の冷媒が充填されている。
圧縮流路部１３の内部には回転板が設けられて回転軸が
モータ１７に接続されている。さらに、凝縮流路部１０
と蒸発流路部１２とにおいて流路と流路との間に全体を
貫く様に空間部が設けられている。

【００４６】次に動作，作用を説明すると、モータ１７
による回転板の回転状態で、冷媒は並列流路を循環す
る。凝縮流路部１０では、上板１５と、下板１６の表面
で放熱するとともに、側面及び空間部側面で放熱する。
さらに蒸発流路部１２においても同様に上板１５と、下
板１６の表面で放熱するとともに、側面および空間部側
面で吸熱するため、装置の必要能力に応じて、積層枚数
を設定することにより容易に異なった能力装置の製作に
対応できる。

【００４７】

【発明の効果】以上のように請求項１記載によれば、少
なくとも流路板と上板と下板との３枚の平板で冷媒の流
路を構成することが出来るので、個々の要素部品を溶接
等の手段で接続する必要もなく、製造が容易で信頼性が
高く、小型で高性能な装置を実現することができるとい
う効果を有する。

【００４８】また、請求項２記載によれば蒸発流路と凝
縮流路とを分離して、流路板と上板と下板とをＬ字状に
折り曲げて構成しているため、冷却プレートまたは加熱
プレートとして用いることができるばかりでなく、置き
方を９０度回転させることにより１台の装置で加熱と冷
却どちらのプレートとしても使用することができるとい
う有利な効果を有する。

【００４９】また、請求項３記載によれば蒸発流路と凝
縮流路とを分離して、流路板と上板と下板とをＵ字状に
折り曲げて形成されているため、蒸発流路と凝縮流路の
両流路とも垂直な面を形成することが出来、凝縮流路部
または蒸発流路部とに断熱された箱を取り付ける事によ
り、同一の装置で、簡単な構成で容易にクーラーボック
スまたは保温ボックスのどちらの装置も製作が可能にな
るという有利な効果を有する。

【００５０】また、請求項４記載によれば蒸発流路と凝
縮流路とを分離して、流路板と上板と下板とを管状に曲
げて形成しているため、この管状部に配管を接触させる
ことにより、簡単な構成で配管内の流体を容易に加熱ま
たは冷却ができるという有利な効果を有する。

【００５１】また、請求項５記載によれば凝縮流路部と
蒸発流路部とにおいて流路と流路との間の板の一部を切
り起こして伝熱フィンを形成しているため新たに別部品
による伝熱フィンを付加しないで伝熱面積を拡大し高性
能化が図れるという有利な効果を有する。

【００５２】また、請求項６記載によれば流路板と流路
板との間に隔壁板を設けて複数枚積み上げるとともに上
板と、下板で挟む様に接合保持して密閉回路を形成する
ととぜち、凝縮流路部と蒸発流路部とにおいて、流路と
流路との間に空間部を設けて積層する構成としているの
で、能力の異なる装置に対して、同一形状の流路板およ
び隔壁板で積層枚数を調整する事で対応が可能という有
利な効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の請求項１の実施例の積層熱交換装置の
要部分解斜視図

【図２】同積層熱交換装置の要部組立斜視図

【図３】本発明の請求項２の実施例の積層熱交換装置の
要部断面構造説明図

【図４】本発明の請求項３の実施例の積層熱交換装置の
要部断面構造説明図

【図５】本発明の請求項４の実施例の積層熱交換装置の
要部斜視説明図

【図６】本発明の請求項５の実施例の積層熱交換装置の
要部斜視説明図

【図７】本発明の請求項６の実施例の積層熱交換装置の
要部斜視説明図

【図８】従来例の積層熱交換装置の要部説明図

【符号の説明】

１，１０ 凝縮流路部 ２，１１ 絞り流路部 ３，１２ 蒸発流路部 ５，１３ 圧縮流路部 ８，１５ 上板 ９，１６ 下板 １４ 流路板 １７ モーター １８ 被冷却体 １９ 断熱箱 ２０ 配管 ２１ 伝熱フィン ２２ 隔壁板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 聡 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一枚の平板を打ち抜いて形成される凝縮
   流路部と絞り流路部と蒸発流路部と圧縮手段が内蔵され
   る圧縮流路部とが順に接続される様に設けられた流路板
   と、前記流路板を挟む様に接合保持された上板と、下板
   とから形成される密閉回路に冷媒を充填して構成される
   積層式熱交換装置。
2. 【請求項２】 凝縮流路部と蒸発流路部とは分離される
   様にＬ字状に折り曲げて形成した請求項１記載の積層式
   熱交換装置。
3. 【請求項３】 凝縮流路部と蒸発流路部とは分離される
   様に流路板と上板と下板とをＵ字状に折り曲げ形成した
   請求項１記載の積層式熱交換装置。
4. 【請求項４】 凝縮流路部と蒸発流路部とは分離される
   様に、流路板と上板と下板とを管状に曲げて形成した請
   求項１記載の積層式熱交換装置。
5. 【請求項５】 凝縮流路部と蒸発流路部とにおいて流路
   と流路との間の板は一部を切り起こして形成される伝熱
   フィンを有する請求項１記載の積層式熱交換装置。
6. 【請求項６】 上板と、一枚の平板を打ち抜いて形成さ
   れる凝縮流路部と絞り流路部と蒸発流路部と圧縮手段が
   内蔵される圧縮流路部とが順に接続される様に設けられ
   た複数の流路板と、前記流路板と流路板との間に設けら
   れた複数の隔壁板と、複数の前記流路板を前記上板とで
   挟む様に接合保持された下板とで形成される密閉回路に
   冷媒が充填されるとともに、前記凝縮流路部と前記蒸発
   流路部とにおいて流路と流路との間に空間部を設けて構
   成した積層式熱交換装置。