JPH0362999B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0362999B2 JPH0362999B2 JP57010024A JP1002482A JPH0362999B2 JP H0362999 B2 JPH0362999 B2 JP H0362999B2 JP 57010024 A JP57010024 A JP 57010024A JP 1002482 A JP1002482 A JP 1002482A JP H0362999 B2 JPH0362999 B2 JP H0362999B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- seal ring
- container
- header
- heat exchanger
- working fluid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F2265/00—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction
- F28F2265/26—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction for allowing differential expansion between elements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、積層形熱交換器に係り、特にヘリウ
ム冷凍機の如き極低温発生装置に好適な積層形熱
交換器に関するものである。
ム冷凍機の如き極低温発生装置に好適な積層形熱
交換器に関するものである。
極低温発生装置（例えば空気分離装置、ヘリウ
ム冷凍機）に適用される熱交換器に対する要求機
能の一つにコンパクト性がある。そしてコンパク
トにするには熱交換器の単位体積当りの伝熱面積
を増すのが早道であり、その具体策の一つとして
従来から種々の積層形熱交換器が提案されてい
る。
ム冷凍機）に適用される熱交換器に対する要求機
能の一つにコンパクト性がある。そしてコンパク
トにするには熱交換器の単位体積当りの伝熱面積
を増すのが早道であり、その具体策の一つとして
従来から種々の積層形熱交換器が提案されてい
る。
積層形熱交換器の基本形は熱伝導率の良い金属
製の伝熱板（多孔板またはスクリーン）と熱伝導
率が比較的悪く、流体の通路を高温側と低温側に
仕切るためのスペーサ（プラスチツクまたは樹脂
含浸紙）を交互に積層して接着したものが一般で
ある。
製の伝熱板（多孔板またはスクリーン）と熱伝導
率が比較的悪く、流体の通路を高温側と低温側に
仕切るためのスペーサ（プラスチツクまたは樹脂
含浸紙）を交互に積層して接着したものが一般で
ある。
一方、極低温発生装置における熱交換器は真空
断熱されたコールドボツクス中に配置されるのが
普通であるため、積層形熱交換器の中を流れる作
動流体の漏洩に対しては微量でも許容されないの
が一般である。これまで積層形熱交換器の試作は
多く発表されてもなかなか実際の製品に適用され
なかつたのは、極低温発生装置に適用した場合、
長い年月にわたつて常温から極低温までの温度変
化を繰返されるうちに伝熱板とスペーサの接着層
にわすかでもクラツクが発生すれば、そこから作
動流体が漏洩して、該漏洩により積層体で熱交換
に寄与しないガスが生じて熱交換効率が低下する
ようになるためであり、また、漏洩ガスによりコ
ールドボツクス内に収納されている熱交換器をは
じめとした各機器への熱侵入が増加して極低温は
発生装置の正常運転ができなくなるからである。
断熱されたコールドボツクス中に配置されるのが
普通であるため、積層形熱交換器の中を流れる作
動流体の漏洩に対しては微量でも許容されないの
が一般である。これまで積層形熱交換器の試作は
多く発表されてもなかなか実際の製品に適用され
なかつたのは、極低温発生装置に適用した場合、
長い年月にわたつて常温から極低温までの温度変
化を繰返されるうちに伝熱板とスペーサの接着層
にわすかでもクラツクが発生すれば、そこから作
動流体が漏洩して、該漏洩により積層体で熱交換
に寄与しないガスが生じて熱交換効率が低下する
ようになるためであり、また、漏洩ガスによりコ
ールドボツクス内に収納されている熱交換器をは
じめとした各機器への熱侵入が増加して極低温は
発生装置の正常運転ができなくなるからである。
本発明は、熱交換率の低下並びに真空雰囲気の
真空度の低下を防止できる積層形熱交換器を提供
することを目的としたもので、高温作動流体と低
温作動流体とがそれぞれ流通する流路を形成して
伝熱板とスペーサとが交互に積層され前記作動流
体の出入口端にヘツダーが設けられた積層体を、
密閉された容器内に前記ヘツダーと前記容器の両
端部分とで空間を保持した設け、該空間にそれぞ
れ連通して前記作動流体の一方の給排管を前記容
器に連結し、端部を前記空間に位置させて前記容
器を連結された前記作動流体の他方の給排管の少
なくとも一つを伸縮手段を介して前記ヘツダーに
連結し、前記空間で前記作動流体の一方が排出さ
れる空間を形成する前記ヘツダーの側面と前記容
器の内壁面との間に前記作動流体の一方のシール
部材を摺動可能に配設したことを特徴とするもの
である。
真空度の低下を防止できる積層形熱交換器を提供
することを目的としたもので、高温作動流体と低
温作動流体とがそれぞれ流通する流路を形成して
伝熱板とスペーサとが交互に積層され前記作動流
体の出入口端にヘツダーが設けられた積層体を、
密閉された容器内に前記ヘツダーと前記容器の両
端部分とで空間を保持した設け、該空間にそれぞ
れ連通して前記作動流体の一方の給排管を前記容
器に連結し、端部を前記空間に位置させて前記容
器を連結された前記作動流体の他方の給排管の少
なくとも一つを伸縮手段を介して前記ヘツダーに
連結し、前記空間で前記作動流体の一方が排出さ
れる空間を形成する前記ヘツダーの側面と前記容
器の内壁面との間に前記作動流体の一方のシール
部材を摺動可能に配設したことを特徴とするもの
である。
本発明の一実施例を第１図により説明する。
１は金属製の伝熱板（多孔板またはスクリー
ン）、２はプラスチツク製のスペーサ、３は伝熱
板１とスペーサ２を交互に積層していくことによ
つて構成される高温作動流体、例えば、高温ガス
が流通する高温ガス流路４は同じく低温作動流
体、例えば、低温ガスが流通する低温ガス流路、
５，６はヘツダー、７，８は高温ガス配管、９は
伝熱板１、スペーサ２によつて構成される積層
体、１０は積層体９を収納する容器筒部、１１，
１２は容器端部、１３，１４は容器端部に連結さ
れた低温ガス配管、１５，１６はヘツダー５，６
に設けられた低温ガス流通孔、１７は積層体９が
低温になるとき収縮するので配管の熱応力を緩和
するためのペローズ、１８は積層体９と容器筒部
１０との隙間を、この場合、低温ガスがバイパス
するのを防止するためのシールリングである。
ン）、２はプラスチツク製のスペーサ、３は伝熱
板１とスペーサ２を交互に積層していくことによ
つて構成される高温作動流体、例えば、高温ガス
が流通する高温ガス流路４は同じく低温作動流
体、例えば、低温ガスが流通する低温ガス流路、
５，６はヘツダー、７，８は高温ガス配管、９は
伝熱板１、スペーサ２によつて構成される積層
体、１０は積層体９を収納する容器筒部、１１，
１２は容器端部、１３，１４は容器端部に連結さ
れた低温ガス配管、１５，１６はヘツダー５，６
に設けられた低温ガス流通孔、１７は積層体９が
低温になるとき収縮するので配管の熱応力を緩和
するためのペローズ、１８は積層体９と容器筒部
１０との隙間を、この場合、低温ガスがバイパス
するのを防止するためのシールリングである。
次にこの積層形熱交換器の作用について説明す
ると、高温ガスは一方の高温ガス配管７から供給
され、ベローズ１７、ヘツダー５、高温ガス流路
３、ヘツダー６および他方の高温ガス配管８を通
つて次の機器へ送られる。また低温ガス配管１４
からヘツダー６と容器端部１２とでなる空間に供
給され、該空間、ヘツダー６の低温ガス流通孔１
６、低温ガス流路４、ヘツダー５の低温ガス流通
孔１５、ヘツダー５と容器端部１１とでなる空間
および他方の低温ガス配管１３を通つて次の機器
へ送られる。このような積層形熱交換器におい
て、熱は高温ガス流路３を流れる高温ガスから伝
熱板１に伝えられ、伝熱板１を通つて低温ガス流
路４に対向して流れている低温ガスへと伝達され
る。
ると、高温ガスは一方の高温ガス配管７から供給
され、ベローズ１７、ヘツダー５、高温ガス流路
３、ヘツダー６および他方の高温ガス配管８を通
つて次の機器へ送られる。また低温ガス配管１４
からヘツダー６と容器端部１２とでなる空間に供
給され、該空間、ヘツダー６の低温ガス流通孔１
６、低温ガス流路４、ヘツダー５の低温ガス流通
孔１５、ヘツダー５と容器端部１１とでなる空間
および他方の低温ガス配管１３を通つて次の機器
へ送られる。このような積層形熱交換器におい
て、熱は高温ガス流路３を流れる高温ガスから伝
熱板１に伝えられ、伝熱板１を通つて低温ガス流
路４に対向して流れている低温ガスへと伝達され
る。
本実施例では、積層体が容器内に低温ガス、高
温ガスの流通方向にベローズにより伸縮可能に設
けられているため、常温から極低温までの温度変
化を繰り返し受けても積層体にクラツクが発生す
るのを防止でき、積層体からの低温ガス等の漏洩
を防止できる。従つて、それによる熱交換率の低
下を防止できる。また、この場合、低温ガスの一
部は、構成上、ヘツダー６、積層体９、ヘツダー
５と容器筒部１０との間に入り込みヘツダー５と
容器筒部１０との間を通つてヘツダー５と容器端
部１１とでなる空間へバイパスしようとするが、
このバイパスはシールリング１８により防止さ
れ、積層体９での熱交換に寄与させられるので、
熱交換効率の低下を防止できる。更に、何等かの
原因で積層体からガスが漏洩しても、該漏洩ガス
のコールドボツクス内への漏出は容器により防止
でき、また、漏洩ガスのバイパスは、シールリン
グにより防止される。
温ガスの流通方向にベローズにより伸縮可能に設
けられているため、常温から極低温までの温度変
化を繰り返し受けても積層体にクラツクが発生す
るのを防止でき、積層体からの低温ガス等の漏洩
を防止できる。従つて、それによる熱交換率の低
下を防止できる。また、この場合、低温ガスの一
部は、構成上、ヘツダー６、積層体９、ヘツダー
５と容器筒部１０との間に入り込みヘツダー５と
容器筒部１０との間を通つてヘツダー５と容器端
部１１とでなる空間へバイパスしようとするが、
このバイパスはシールリング１８により防止さ
れ、積層体９での熱交換に寄与させられるので、
熱交換効率の低下を防止できる。更に、何等かの
原因で積層体からガスが漏洩しても、該漏洩ガス
のコールドボツクス内への漏出は容器により防止
でき、また、漏洩ガスのバイパスは、シールリン
グにより防止される。
上記一実施例において、容器として金属で形成
された容器を、また、シールリングとして高分子
材で形成されたシールリングを用いた積層形熱交
換器を極低温発生装置に適用した場合、極温度に
おいて、高分子材で形成されたシールリングの半
径方向の収縮が金属で形成された容器の半径方向
の収縮よりも大きいために、シールリングと容器
との間で隙間が生じ、したがつて、低温ガスの一
部は積層体の層体からの漏洩ガスは隙間を通つて
バイパスするようになり、また、低温ガス流路を
通らず隙間を通つてバイパスするようになる。こ
のバイパスした漏洩ガスや低温ガスは熱交換に寄
与せず、このため、積層形熱交換器の効率が低下
するといつた問題が生じる。
された容器を、また、シールリングとして高分子
材で形成されたシールリングを用いた積層形熱交
換器を極低温発生装置に適用した場合、極温度に
おいて、高分子材で形成されたシールリングの半
径方向の収縮が金属で形成された容器の半径方向
の収縮よりも大きいために、シールリングと容器
との間で隙間が生じ、したがつて、低温ガスの一
部は積層体の層体からの漏洩ガスは隙間を通つて
バイパスするようになり、また、低温ガス流路を
通らず隙間を通つてバイパスするようになる。こ
のバイパスした漏洩ガスや低温ガスは熱交換に寄
与せず、このため、積層形熱交換器の効率が低下
するといつた問題が生じる。
このような問題を解決できる実施例を次に説明
する。
する。
本発明の第２の実施例を第２図によつて説明す
る。なお、第２図で、第１図と同一部品は同一符
号で示し説明を省略する。
る。なお、第２図で、第１図と同一部品は同一符
号で示し説明を省略する。
１９は金属で環状に形成されたバツクアツプ用
バネで、バツクアツプ用バネ１９は、シールリン
グ１８とシールリング溝２０の底面とに介装さ
れ、シールリング１８を常に容器筒部１０の内壁
にバネ力で押付ける役目をもつている。すなわ
ち、本実施例によれば積層体９が極低温になつて
シールリング１８が収縮し、容器筒部１０の内壁
との間に隙間が生じるようになると、バツクアツ
プ用バネ１９のバネ力によつて押拡げられ、常に
容器筒部１０の内壁に押付けられるので積層体９
から漏洩したガスや低温ガスが積層体９と容器筒
部１０との間の隙間を通つてバイパスすることは
なくなり、熱交換器の効率低下を防止できる。な
お、バツクアツプ用バネ１９の幅は、シールリン
グ溝２０の幅よりも若干余裕をもつて狭くしてお
くのが良い。それによつてヘツダー５とバツクア
ツプ用バネ１９との線膨張係数の差による収縮量
の相違によつてバツクアツプ用バネ１９がシール
リング溝２０の中に冷し嵌めの形で閉じ込められ
るのを防止できる。
バネで、バツクアツプ用バネ１９は、シールリン
グ１８とシールリング溝２０の底面とに介装さ
れ、シールリング１８を常に容器筒部１０の内壁
にバネ力で押付ける役目をもつている。すなわ
ち、本実施例によれば積層体９が極低温になつて
シールリング１８が収縮し、容器筒部１０の内壁
との間に隙間が生じるようになると、バツクアツ
プ用バネ１９のバネ力によつて押拡げられ、常に
容器筒部１０の内壁に押付けられるので積層体９
から漏洩したガスや低温ガスが積層体９と容器筒
部１０との間の隙間を通つてバイパスすることは
なくなり、熱交換器の効率低下を防止できる。な
お、バツクアツプ用バネ１９の幅は、シールリン
グ溝２０の幅よりも若干余裕をもつて狭くしてお
くのが良い。それによつてヘツダー５とバツクア
ツプ用バネ１９との線膨張係数の差による収縮量
の相違によつてバツクアツプ用バネ１９がシール
リング溝２０の中に冷し嵌めの形で閉じ込められ
るのを防止できる。
本発明の第３の実施例を第３図で説明する。第
３図で、バツクアツプ用バネ１９が幅方向に少な
くとも２分割され、しかも合せ目２１，２１′が
同じ位置にならないように周方向にずらせてあ
る。
３図で、バツクアツプ用バネ１９が幅方向に少な
くとも２分割され、しかも合せ目２１，２１′が
同じ位置にならないように周方向にずらせてあ
る。
本実施例によれば、バツクアツプ用バネの合せ
目からの積層体からの漏洩ガスや低温ガスの漏れ
が少なくなるうえに、合せ目をずらすことによつ
てシールリングを支える部分が１か所でとぎれ合
せ目でシールリングを傷めることがなくなる。
目からの積層体からの漏洩ガスや低温ガスの漏れ
が少なくなるうえに、合せ目をずらすことによつ
てシールリングを支える部分が１か所でとぎれ合
せ目でシールリングを傷めることがなくなる。
本発明の更に第４の実施例を第４図で説明す
る。第４図で、シールリング溝２０にはシールリ
ング１８′に板バネ２２が内設されたバネ付シー
ルリングが環装され、シールリング１８′とシー
ルリング溝２０の底面とにバツクアつプ用バネ１
９が介装されている。この場合、板バネ２２を内
設したシールリング１８′は、拡げることができ
ないのでヘツダー５の一部を分割して押え板２３
ならびに止めネジ２４を必要とする。
る。第４図で、シールリング溝２０にはシールリ
ング１８′に板バネ２２が内設されたバネ付シー
ルリングが環装され、シールリング１８′とシー
ルリング溝２０の底面とにバツクアつプ用バネ１
９が介装されている。この場合、板バネ２２を内
設したシールリング１８′は、拡げることができ
ないのでヘツダー５の一部を分割して押え板２３
ならびに止めネジ２４を必要とする。
本実施例によれば、バネが２重になつているの
で、更に低温収縮に対する補正機能を増大でき
る。
で、更に低温収縮に対する補正機能を増大でき
る。
尚、以上の各実施例においては、作動流体のバ
イパスをシールリング等を用いて防止するように
しているが、この他に溶接やブレージング等を用
いて治金的にシールするようにしても良く、ま
た、容器部材と熱膨張率が比較的近く極低温下で
も割れ等の不都合を生じにくい、例えば、エポキ
シ系樹脂を用いてシールするようにしても良い。
イパスをシールリング等を用いて防止するように
しているが、この他に溶接やブレージング等を用
いて治金的にシールするようにしても良く、ま
た、容器部材と熱膨張率が比較的近く極低温下で
も割れ等の不都合を生じにくい、例えば、エポキ
シ系樹脂を用いてシールするようにしても良い。
本発明によれば、積層形熱交換器の熱交換効率
の低下並びに真空雰囲気の真空度の低下を防止で
きるという効果がある。
の低下並びに真空雰囲気の真空度の低下を防止で
きるという効果がある。
第１図は、本発明の一実施例の積層形熱交換器
の縦断面図、第２図ないし第４図は、本発明の第
２ないし第４の実施例の積層形熱交換器の部分縦
断面図である。 １……伝熱板、２……スペーサ、５，６……ヘ
ツダー、７，８……高温ガス配管、９……積層
体、１０……容器筒部、１１，１２……容器端
部、１３，１４……低温ガス配管、１８，１８′
……シールリング、１９……バツクアツプ用バ
ネ、２０……シールリング溝、２２……板バネ、
２３……押え板、２４……止めネジ。
の縦断面図、第２図ないし第４図は、本発明の第
２ないし第４の実施例の積層形熱交換器の部分縦
断面図である。 １……伝熱板、２……スペーサ、５，６……ヘ
ツダー、７，８……高温ガス配管、９……積層
体、１０……容器筒部、１１，１２……容器端
部、１３，１４……低温ガス配管、１８，１８′
……シールリング、１９……バツクアツプ用バ
ネ、２０……シールリング溝、２２……板バネ、
２３……押え板、２４……止めネジ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 高温作動流体と低温作動流体とがそれぞれ流
通する通路を形成して伝熱板とスペーサとが交互
に積層され前記作動流体の出入口端にヘツダーが
設けられた積層体を、密閉された容器内に前記ヘ
ツダーと前記容器の両端部分とで空間を保持して
設け、該空間にそれぞれ連通して前記作動流体の
一方の給排管を前記容器に連結し、端部を前記空
間に位置させて前記容器に連結された前記作動流
体の他方の給排管の少なくとも一つを伸縮手段を
介して前記ヘツダーに連結し、前記空間で前記作
動流体の一方が排出される空間を形成する前記ヘ
ツダーの側面と前記容器の内癖面との間に前記作
動流体の一方のシール部材を摺動可能に配設した
ことを特徴とする積層形熱交換器。 ２ 前記高温作動流体が流通する流路の回りに前
記低温作動流体が流通する流路を形成し、該流路
に前記ヘツダー及び前記空間を介して前記低温作
動流体を給排可能とした特許請求の範囲第１項記
載の積層形熱交換器。 ３ 前記低温作動流体が排出される前記空間を形
成する前記ヘツダーの前記容器の内壁面と対応す
る側面全周にシールリング溝を形成し、該シール
リング溝にシールリングを環装した特許請求の範
囲第２項記載の積層形熱交換器。 ４ 前記低温作動流体が排出される前記空間を形
成する前記ヘツダーの前記容器の金属製内壁面と
対応する側面全周にシールリング溝を形成し、該
シールリング溝に高分子材料でなるシールリング
を環装し、該シールリングと前記シールリング溝
の底面との間に金属で形成されたバツクアツプ用
バネを介装した特許請求の範囲第２項記載の積層
形熱交換器。 ５ 前記バツクアツプ用バネの幅を、前記シール
リング溝の幅よりも狭くした特許請求の範囲第４
項記載の積層形熱交換器。 ６ 前記バツクアツプ用バネを幅方法に少なくと
も２分割し、該分割されたバツクアツプ用バネの
それぞれの合せ目を周方向でずらせた特許請求の
範囲第５項記載の積層形熱交換器。 ７ 前記シールリングを、バネ付シールリングと
した特許請求の範囲第３項又は第４項記載の積層
形熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1002482A JPS58129196A (ja) | 1982-01-27 | 1982-01-27 | 積層形熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1002482A JPS58129196A (ja) | 1982-01-27 | 1982-01-27 | 積層形熱交換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58129196A JPS58129196A (ja) | 1983-08-02 |
| JPH0362999B2 true JPH0362999B2 (ja) | 1991-09-27 |
Family
ID=11738824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1002482A Granted JPS58129196A (ja) | 1982-01-27 | 1982-01-27 | 積層形熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58129196A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5174369A (en) * | 1991-09-09 | 1992-12-29 | Custom Metalcraft Inc. | Sanitary concentric tube heat exchanger |
| US10962293B2 (en) * | 2018-02-23 | 2021-03-30 | Unison Industries, Llc | Heat exchanger assembly |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3692099A (en) * | 1968-06-20 | 1972-09-19 | Gen Electric | Ultra low temperature thermal regenerator |
| JPS52156856U (ja) * | 1976-05-24 | 1977-11-29 | ||
| JPS5493659U (ja) * | 1977-12-15 | 1979-07-03 | ||
| JPS5928202Y2 (ja) * | 1978-10-17 | 1984-08-15 | 株式会社明電舎 | 熱交換器 |
| JPS56137093A (en) * | 1980-03-28 | 1981-10-26 | Enaajii Dainamitsukusu Inc | Heat exchanger |
-
1982
- 1982-01-27 JP JP1002482A patent/JPS58129196A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58129196A (ja) | 1983-08-02 |
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