JPS5841439B2 - 伝熱パックおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、組立て時に、熱を一方の流体から他方の流体
に伝える熱交換器をなすシート状材刺の「パック」（即
ち、積層体）に関するものである。

空気調和装置（暖房、冷房の両方）では通常、或る割合
を持った新鮮な空気流が必要であり、時には換気の目的
上、空気調和空間の空気全部を外部の新鮮な空気と入れ
換えるため新鮮な空気を供給する必要がある。

これはエネルギーの無駄使いとなり、そのため効率的な
熱交換器を採用する場合に必要とされるものより大型の
機器を使用することが要求される。

又、蒸発する空気による冷却においては、「空気調和さ
れた」空気が蒸発時の湿気を含有する時に存在する高湿
度に対して難点が生じていた。

これらの難点を克服するため、積層体として配列された
無孔材料製の複数枚の平行に隔置せる板を利用すること
が提案された。

隣接する板の縁部の間には閉鎖装置があり、隣接する任
意の対の板の間の閉鎖装置は反対側の縁部に沿って設け
てあり、隣接する板の次の対の間にある閉鎖装置も交互
の縁部以外の反対側の縁部に沿って設けてあり、かくし
て積層体を２個の多空洞導管に分割する。

コモンウエルス・サイエンティフィック・アンド・イン
ダストリアル・リサーチ・オーガニゼーションを特許権
者とするオーストラリア特許第４２５７０２号を参照す
ると、無駄にされていた熱を応用する場合、流入する新
鮮な空気は積層体の板の片側の排出空気によって加熱さ
れる一方、蒸発冷却を応用する場合、流入する新鮮な空
気は積層体の板の他方の側の蒸発冷却排出空気によって
間接的に冷却されるようになっている。

前述の積層体に見られた諸種の難点の１つは所望の２つ
の導管を形成する目的で板の縁部を接続することが困難
であったことである。

溶接による完全密封は達成が困難であって、接着剤の使
用は時間がかかり、時折り不十分である。

本発明の主目的は、伝熱パックを簡単且つ低コストにて
形成し、板同志間の空間が維持され、板同志の溶接又は
接着又は板同志の間における別々の密封媒質の使用を必
要とせずに２個の導管の間の「密封」を達成することが
出来る改善策を提供することにある。

本発明においては、これら複数枚の板の各板が戻りフラ
ンジを有し、当該戻りフランジは両対向縁部に沿って延
在し且つ隣接の板に当接し、隣接の板のフランジは交互
の流体流路が組合って２組の流体導管を形成し、板は隣
接する通路の間で伝熱装置を構成している。

本装置によれば、漏洩がたとえ生じたとしてもそれは最
低であることが判った。

僅かの圧力を加えただけでも当接面の連続性を維持し即
ちその当接状態を維持し、その圧力が高くなればなる程
、密封状態は良くなることが判った。

本組立て体のコストは板の別々の溶接又は溶着を利用し
た場合のコストより実質的に廉価になることは勿論であ
る。

更に詳細には、本発明は、複数枚の板と、当該板の少な
くとも数枚の板の少なくとも片側から出ている突出部を
含み、前記突出部がスペーサーとして機能し且つ当該板
を隔置平行列に維持し、交互の前記板の少なくとも各板
が少なくとも一対の戻り７ランジを有し、当該戻り７ラ
ンジが個々の両対向縁部に沿って延在し且つ隣接の板に
当接して当該板と共に当該板の片側に流体流路を定め、
当該板の他方の側に別の流体流路を定めるフランジに対
して相対的に成る角度に設定され、かくして交互の前記
流路が組合って一方向に延在する第１流体流導管を形成
し、他方の交互の前記流路が組合って第１流体流導管に
対する相対的な角度を以って延在する第２流体流導管を
、形成し、当該板が隣接の流路の間で伝熱装置を構成す
るようにして成る伝熱パックに係るものである。

導管内を流れる流体の流れに渦を生ぜしめる場合、突出
部は層流を少なくし、多空洞導管内の一方にある流体か
ら他方の多空洞導管内の流体に到る伝熱作用を改善する
。

本発明のその他の実施例によれば、材料片の少なくとも
片側の面から延在する複数個の隔置せる突出部を有する
よう当該付刺片を成型し、当該付刺片を一対の折りたた
み型に通し、少なくとも一対の平行な材料片縁部を折り
たたんで戻りフランジを形成し、戻りフランジが隣接す
る板同志を分離させた状態で当該板を相互の上に位置付
け、相互に対して相対的な角度に設定された２個の導管
を定める複数個の流体流路を形成することから成る伝熱
パック製造方法が提供される。

材料片が熱可塑性であれば、折りたたみ部は熱の付加に
よって影響を受けることが時々ある。

本発明の実施例について添付図面を参照しながら以下幾
分詳細に説明する。

本発明の一実施例においては熱で変形することが出来る
熱可塑性材料の薄板１０（本実施態様ではポリ塩化ビニ
ル）が（図示せざる）機械に通され、当該機械は薄板１
０の片側から延在する突出部１１の規則的なパターンを
形成する目的で薄板の熱変形部分を上方へ突出せしめる
。

各突出部１１は形状が全体的に管状になっている。

本願では真空成型工程が利用されるが、薄板は突出部１
１を形成する目的で「高温プレス」することも出来る。

薄板は次に枢着せる締付は板１４によって機械１３（第
４図、）のプラテン１２上にて締付けられ薄板の縁部は
個々の折りたたみ型１５に入れられる。

機械１３には一対の隔置せるアングル断面のランナー１
６が備えてあり、プラテン１２には低摩擦パッド１７が
備えてあり、当該低摩擦パッドはプラテンをランナー１
６に沿って移動させることが出来る。

ランナー１６に沿って個々の折りたたみローラー１９も
設けてあり、当該折りたたみローラーは第７図に示す如
くプラテン１２と協働して折りたたんだ縁部を折りたた
み、その折りたたんだ部分の半径を小さくする。

ポリ塩化ビニル（又は金属）を使用する場合には冷間成
型力任が十分であると考えられるが、ポリプロピレンを
使用する場合には通常熱を加えることが必要である。

この熱は輻射熱、又は高温空気銃の熱でよい。

金属性の各折りたたみ型１５には薄板の厚みより僅かに
広いチャンネル２０を定める隔置された部分が備えてあ
り、その形状は部分的にらせん状であって、その細長い
縁部を外向から内向きにするよう伸長できる。

従って、折りたたみ中の薄板にはその２つの縦方向縁部
に沿って一対の傾斜する戻り７ランジ２２が形成してあ
り、当該戻り７ランジは長手方向の各縁部にあり、本実
施例における各戻りフラップは、上方へ延在する突出部
１１と同じ側にて薄板の上に折りたたまれる。

最外方にある突出部１１は残りの突出部より少なめに突
出して、戻り７ランジ２２を支持している。

薄板１０の折りたたまれていない縁部は、第２図と第３
図に示す如く、戻りフランジ２２の外側面と面対面の接
触をして横たわる傾斜フラップ２３を提供する目的から
僅かに変形している。

端の支持板２４が備えてあり、その厚みは成る程度の堅
牢性を与える目的から突出部１１付きの薄板より厚くな
っている。

次に、薄板１０は一方が他方の上になるよう設置され、
戻りフランジ２２の外面と次の隣接する薄板のフラップ
２３の下面の間に連続した面が形成され、戻りフランジ
２２は異なった平面内で延在するよう交互に配列されて
いるので、作成される積層体は２つの冬空洞導管２６゜
２７を含む。

当該冬空洞導管は本実施例の場合相互に直角に延在して
いる。

薄板は冬空洞導管２６゜２７の間で伝熱装置を構成し、
突出部によって生じる流体（液体、空気又はその他の気
体）の流れの渦流は境界層の層流の形成を破壊する。

図示の実施例の場合、突出部１１は全て同じ高さである
ところから冬空洞導管２６．２７は同一幅を有するが、
多くの適用例においては冬空洞導管２６内の突出部は冬
空洞導管２７内の突出部より高さが高く（又は低く）さ
れているところから一方の冬空洞導管は他方の冬空洞導
管より幅が狭まくなっている。

従って、冬空洞導管の幅は各流体の流れの特徴に応じて
速度、抵抗、渦、伝熱を最適化する目的で変えることが
出来る。

従って、たとえば、一方の冬空洞導管が空気のみを案内
し、他方の冬空洞導管が水滴含有空気のみを案内する場
合には、第−冬空洞導管の幅は３ｍｍ以下にすることが
できるが、第二冬空洞導管の幅は薄板から薄板へ流れて
空気流に対する障壁を成す水滴を防止する目的から３ｍ
ｍ以上でなければならない。

アングル隅部材２８は構造上の強度を生じ、薄板１０の
隅部分の密封作用を助ける。

隅部材は密封することができるが、適当なマスチック密
封剤を使っている薄板の場合は密封の必要がない。

次に、この積層体は２つの冬空洞導管、一方の導管は成
る温度の流体を流し、他方の導管は当該伝熱パックの熱
交換効果により冷却又は加熱される異なった温度の別の
流体を流す、この両多空洞導管の間の交差する帯域内に
挿入することが出来る。

組立て時に薄板による僅かの圧縮作用で当該戻りフラン
ジの折りたたみ部が完成するよう、戻りフランジの折り
たたみ部は非組立て状態時に不完全な状態に残っている
ことが理想である。

従って、折りたたまれた薄板材料は密封作用を助けるば
ね効果をもたらす。

密封面の接触が増加するよう戻り７う／ジに当接する薄
板の縁部に成る角度付きの形状を設けることによって配
列が更に改善される。

その結果上じた戻りフランジと当接面の形状は流体を流
入させる通路の断面より大きい開口部を提供し、そのた
め流体の流れに対する抵抗は少なくなる。

溶接、接着又は別々の密封媒質が無いにも拘わらず、本
発明は、隣接する通路の間に秀れた密封作用を生じ、漏
洩はたとえあっても最低量であるが、接着剤を使用する
場合には、薄板の接触する個所の形状のため接着剤の塗
布は極めて容易である。

流体の間の差圧を利用することによって、通常漏洩はほ
とんどなく、流体のいずれか一方は非汚濁状態に保持出
来る。

殆んどの適用例にふ・いて、これは極めて満足できるこ
とである。

各戻りフランジは薄板の縁部全体ＶＣ￥Ｊって延在して
いるので理論的には本組立て体の隅部分には間隙がない
が、実際上は製造と組立て時の公差のため、僅かの間隙
が生じる。

この間隙は所望ならば隅部分が支持枠又はハウジング内
に保持されるその隅部分に少量の密封材料又は接着剤を
付けることによって簡単に閉じられる。

前述の実施例は管状突出部と関連付けて説明したが、円
錐形突出部としても良い。

突出部はその長さを延在させることも出来、例えば、気
体の流れの方向に延在し又は当該流れの方向に対して僅
かに傾斜して渦流を生とさせる直線状突出部にすること
もできる。

別の薄板のみが当該薄板とは異なった突出部を有する場
合には、突出部は当該各薄板の両面から延在しなければ
ならない。

こうした構造の場合、一対の平行な側部に沿って上方が
曲げられた戻り７ランジと、他方の対の平行な側部に泊
って下方が曲げられた戻りフランジを設けることが簡便
であり、別の薄板の他方のグループは平面状又はほぼ平
面状にすることが出来る。

組立て時に、薄板は当該薄板の間に複数個の流体流路を
形成し、当該流体流路は相互に対して相対的に角度が付
けられた２個の導管を定めている。

殆んどの場合その導管は直角に配列されるが、成る場合
においてはその導管は鋭角を以って配列され、薄板は平
行四辺形の形状になっている。

僅かに改変された別の例においては、薄板は別の薄板の
一方のグループが当該薄板上に突出部を有し、他方のグ
ループが当該薄板上に上方の曲ったフランジと下方の曲
ったフランジを有するように配列することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、伝熱パックの斜視図、第２図は第１図の２−
２−２面における拡大して描いた部分断面図、第３図は
、第１図の３−３−３面における拡大して描いた部分断
面図、第４図は、戻りフランジを形成するため縁部を折
りたたむ装置の斜視図、第５図は第４図の５−５−５面
における拡大して描いた部分断面図、第６図は、第４図
の６−６−６面における拡大して描いた部分断面図。 第７図はローラーの断面図。 主要部分の符号の説明、１０・・・薄板、１１・・・突
出部、１２・・・プラテン、１３・・・機械、１４・・
・締付は板、１５・・・折りたたみ型、１６・・・ラン
ナー、１７・・・低摩擦パッド、１９・・・折りたたみ
ローラー２０・・・チャンネル、２２・・・戻りフラン
ジ、２３・・・フラップ、２４・・・支持板、２６・・
・多空洞導管、２７・・・多空洞導管、２８・・・アン
グル隅部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 両側部に縁部を限定するため該側部を鋭角に湾曲さ
   せると共にその先端部をさらに内側に湾曲させた戻りフ
   ランジを有する複数の板部材、及び前記戻りフランジの
   外側から被覆した際該戻りフランジの上記の両湾曲部間
   に空隙を生ずるよう両側部を鈍角に湾曲させた傾斜フラ
   ップを有する複数個の他の板部材から戒り、該板部材の
   少なくとも一方側面から所定の間隔で突出せしめた小径
   突出部により各個同一形状の２方向の平行な流体通路を
   限定し、各個の通路は隣接する板の間に形成され、該２
   方向の通路は各々流体を挿通することができその間で熱
   交換が行われ、該板部材は熱交換装置として作用するも
   のでアリ、且つ両板部材の密封は、隣接する板の隣接縁
   部間において前記板部材の戻りフランジ及び他方の板部
   材の湾曲部分により共に押圧される該縁部分及び該縁部
   分の−又は両方の死力により上記空隙部が圧縮されこの
   圧縮死力により鉄板の対向側部で形成し且つ積層組合せ
   た板部材の隅部を固定することを特徴とする伝熱パック
   。 ２ 前記隣接する板間の前記密封部材は交互に第一方向
   の積層体と、該第１方向に対しである角度の方向にある
   積層体との間において交互になっていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の伝熱パック。 ３ 前記積層した板部材は、角縁部をアングル隅固定部
   材により保持することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載の伝熱パック。 ４ 前記パックの前記両板部材は各々同一板部材毎に同
   一形状に形成され且つ、合成樹脂部材で作られているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の伝熱パッ
   ク。 ５ 前記板部材は１方側面から所定の間隔で突出し、前
   記押圧により死力を生ずる円錐台状又は逆円錐台状の突
   出部を有し、該突出部は該板部材を隔置平行列に維持せ
   しめることを特徴とする特許項に記載の伝熱パック。 ６ 前記両板部材は１方側面から所定の間隔で突出し、
   前記押圧により死力を生ずる円筒状の突出部を有し、該
   突出部は該板部材を隔置平行列に維持せしめることを特
   徴とする特許 第１項、第２項、第３項又は第４項に記載の伝熱パック
   。 ７ 各対向両側部に縁部分を限定するため１対の対向側
   部を他の１対の対向縁部とは逆方向κ鋭角に湾曲させる
   と共にその先端部をさらに内側に湾曲させた戻りフラン
   ジを有する複数の板部材、及び前記戻りフランジの外側
   から被覆した際該戻りフランジの上記の両湾曲部間に空
   隙を生ずるよう１対の対向縁部を他の対向縁部とは逆方
   向に各側部を鈍角に湾曲させた傾斜フラップを有する複
   数の他の板部材から成り、該両板部材の内の一方の板部
   材は両面から所定間隔で小径突出部を突出せしめると共
   に他方の板部材は平面状にし、両種板部材を交互に組合
   せて各個同一形状の２方向の平行な流体通路を限定し、
   各個の通路は隣接する板の間κ形成され、該２方向の通
   路は各々流体を送通することができその間で熱交換が行
   われ、該板部材は熱交換装置として作用するものであり
   、且つ両板部材の密封は、隣接する板の隣接部間におい
   て前記板部材の戻りフランジ及び前記他方の板部材の湾
   曲部分により共に押圧される該縁部分及び該縁部の一又
   は両方の死力により上記空隙部が圧縮されこの圧縮死力
   により鉄板の対向側部で形成し、且つ積層組合せた板部
   材の隅部を固定することを特徴とする伝熱パック。 ８ 前記突出部は円錐台状又は逆円錐台状であることを
   特徴とする特許請求の範囲の第７項に記載の伝熱パック
   。 ９ 前記突出部は円筒形状であることを特徴とする特許
   請求の範囲第７項κ記載の伝熱パック。 １０ 両対向側部に縁部分を限定するため該側部を鋭
   角に湾曲させると共にその先端部をさらに内側に湾曲さ
   せた戻りフランジを有する複数の板部材及び、前記戻り
   フランジの外側から被覆した際該戻りフランジの上記の
   両湾曲部間に空隙を生ずるよう両側部を鈍角に湾曲させ
   た複数の他の板部材から戒り、該板部材から所定間隔で
   突出せしめた小径の突出部κより各個同一形状の２方向
   の平行な流体通路を限定し、各個の通路を隣接する板の
   間に形成し、該２方向の通路では各々流体を送通するこ
   とができその間で該板部材により熱交換が行われる伝熱
   パックの製造方法であって、該板部材の戻りフランジを
   形成するため、板材の上記側部を成形型器を介して鋭角
   に湾曲すると共に該板材の湾曲部とその側端縁部の中間
   部を、空隙部を形成させるため更に湾曲させて板材に戻
   すフランジを形成する工程と、 隣接板部材として他の側端部に、上記戻りフランジの外
   側に被覆係合する鈍角の湾曲部を設けた縁部分を形成す
   る工程とを含み、 流体通路を形成すると共に該隣接板部材の縁部分を戻り
   フランジに当接せしめ且つ該当接部分の死力により密封
   部分を形成するため戻りフランジに空隙を設けて隣接す
   る板部材を積み重ねると共に該組合せた板部材を積層し
   その縁部を固定する工程から成ることを特徴とする伝熱
   パックの製造方法。 １１ 前記伝熱パックを固定する工程は、前記積層板
   部材の縁部を囲繞するよう該パックの各角縁部にアング
   ル隅部材を押圧固定することを特徴とする特許請求の範
   囲第１０項に記載の伝熱パックの製造方法。