JPH0573996B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は積層板型の熱交換器に関するものであ
る。

従来の技術 従来の積層板型熱交換器は例えば第１３図〜第
１５図に示すように、厚さを有する平板に溝状の
流体通路４１Ａ，４１Ｂを穿設して形成した伝熱
板４２を複数枚積層し、または第１６図に示すよ
うに薄板状伝熱板５３と流体通路５１Ａ，５１Ｂ
が貫設された型板５２とを交互に積層し、その前
後面に前記流体通路４１Ａ，４１Ｂ又は５１Ａ，
５１Ｂにそれぞれ連通する流体供給ノズル４４
Ａ，４５Ａおよび流体排出ノズル４４Ｂ，４５Ｂ
を有する端板４６，４７を設けたものであつた。

また、薄板を一定間隔で積層したものも提案さ
れている。

発明が解決しようとする問題点 上記構成によれば、平板に流体通路４１Ａ，４
１Ｂを形成するには、エツチング、コイニングま
たは切削加工を施すが、エツチング法ではその溝
の深さのコントロールが難しく、またエツチング
により取り除かれた部分の材料が無駄となる。ま
た、コイニング法では深い溝の加工が難しく複雑
な溝型を作りにくい。さらに、溝部を切削加工す
る方法では加工に時間がかかりすぎる。また、前
記型板５２に流体通路５１Ａ，５１Ｂを貫設する
には型板５２の製作精度に限度があり、また接合
部が多いなどの欠点を有する。さらにまた、上記
それぞれの方法では伝熱板の板厚が大きいため熱
交換器の重量が大きくなりがちである。また、薄
板を積層したタイプのものは、熱交換を行う流体
に圧力差があると、薄板が変形して通路を閉塞す
るおそれがあるため、流体に圧力差がある場合に
は使用できなかつた。

本発明は上記問題点を解決するもので、伝熱板
の加工が容易で、また伝熱板と伝熱板の接合部分
が少なく、さらに熱交換器の重量を軽減でき、流
体の圧力差が大きくても使用できる積層板型熱交
換器を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明は、第１伝
熱板の左右部分の上下面に、伝熱板自身の凹凸形
状により形成された渦巻溝を設け、前記左右部分
の渦巻溝のそれぞれの中心に貫通孔を形成すると
ともに、上下面における左右部分の渦巻溝のそれ
ぞれの末端を互いに連通させ、前記第１伝熱板と
面対称な第２伝熱板を設け、これら第１および第
２伝熱板を交互に積重ね、互いに対向する渦巻溝
の底部外面を接合して断面ハニカム構造体を形成
し、第１および第２伝熱板の対向渦巻溝により第
１流体通路を形成するとともに、第１伝熱板と別
の第２電熱板の対向渦巻溝で第２の流体通路を形
成し、各第１流体通路の左および右渦巻中心を前
記貫通孔により連通して第１流体の流入通路およ
び流出通路を形成するとともに、各第２流体通路
の左および右渦巻溝中心を前記貫通孔により連通
して第２流体の流入通路および流出通路を形成し
た構成としたものである。

作 用 上記構成により、各流体は流入通路からそれぞ
れ各流体通路に流送され、流体通路周囲で隣接す
る各流体通路と各伝熱板を介して熱交換をした後
各流出通路から排出される。この時、各流体に圧
力差があつても、流体はハニカム状断面により構
成された流体通路を全区画空間内にわたつて流送
されるので、伝熱板が形成されたりすることなく
良好に熱交換が行える。

実施例 以下本発明の一実施例を第１図〜第７図に基づ
いて説明する。

第１図〜第５図において、１は薄板が凹凸状に
形成された第１伝熱板で、左右部分の上面に断面
が逆台形状の第１渦巻溝２Ａが形成されるととも
に、その下面に第１渦巻溝２Ａの凹凸によつて形
成される断面が逆台形状の第２渦巻溝２Ｂを有す
る。そして、この第１伝熱板１の上面には、第１
渦巻溝２Ａの中心部に第１渦巻溝２Ａが連通する
第１凹部３Ａが形成されるとともに、左右部分の
第１渦巻溝２Ａの末端が連結されて各第１凹部３
Ａが互いに連通され、第１凹部３Ａの中央に第１
貫通孔４Ａが形成される。また、この第１伝熱板
１の下面には、第２渦巻溝２Ｂの中心部に第２渦
巻溝２Ｂが連通する第２凹部３Ｂが形成されると
ともに、左右部分の第２渦巻溝２Ｂの末端が連結
されて各第２凹部３Ｂが互いに連通され、第２凹
部３Ｂの中央の第２貫通孔４Ｂが形成される。前
記各渦巻溝２Ａ，２Ｂおよび各凹部３Ａ，３Ｂの
深さは同一に設定され、第１伝熱板１の周囲には
第２渦巻溝２Ｂの底部外面と面一状の外周縁５が
形成される。

６は第１伝熱板１と面対称の第２伝熱板で、第
１伝熱板１の第１および第２渦巻溝２Ａ，２Ｂと
第１および第２凹部３Ａ，３Ｂと第１および第２
貫通孔４Ａ，４Ｂと外周縁５にそれぞれ対向する
第３および第４渦巻溝７Ａ，７Ｂと第３および第
４凹部８Ａ，８Ｂと第３および第４貫通孔９Ａ，
９Ｂと外周縁１０とが形成される。

１１は第１伝熱板１と第２伝熱板６とが交互に
複数枚（図面では６枚ずつ）が積層された熱交換
体で、接合部２０ａ〜２０ｃすなわち第２図およ
び第３図に示すように、互いに対向する渦巻溝２
Ａと７Ａ，２Ｂと７Ｂの底部外面２０ａおよび凹
部３Ａと８Ａ，３Ｂと８Ｂの底部外面２０ｂなら
びに外周縁５と１０の内面２０ｃとが接合されて
断面がハニカム状に構成される。１２Ａ，１２Ｂ
は熱交換体１１の端部に伝熱板１，６と平行に配
設される端板で、一方の端板１２Ａには第１およ
び第３貫通孔４Ａ，９Ａおよび対向位置に第１流
体Ａの流入ノズル１３Ａおよび流出ノズル１３Ｂ
が貫設されるとともに、第２および第４貫通孔４
Ｂ，９Ｂの対向位置に第２流体Ｂの流入ノズル１
４Ａおよび流出ノズル１４Ｂが貫設される。そし
て、この端板１２Ａは、端部第２伝熱板６の４渦
巻溝７Ｂの底部外面２０ａおよび第４凹部８Ｂの
底部外面２０ｂが接合され、他方の端板１２Ｂに
は、端部第１伝熱板１の第１渦巻溝１Ａの底部外
面２０ａおよび第１凹部３Ａの底部外面２０ｂが
接合される。

１５は互いに対向する第１および第３渦巻溝２
Ａ，７Ａ、または端板１２Ａ，１２Ｂと端部伝熱
板１，６の第１もしくは第３渦巻溝２Ａ，７Ａと
で形成された第１流体通路で、互いに対向する第
１および第３凹部３Ａ，８Ａ、または端板１７
Ａ，１７Ｂと端部伝熱板１，６の第１もしくは第
３凹部３Ａ，８Ａとで形成されて、第１および第
３貫通孔４Ａ，９Ａにより連通された第１流体Ａ
の流入通路１６Ａおよび流出通路１６Ｂを互いに
連通する。

１７は互いに対向する第２および第４渦巻溝２
Ｂ，７Ｂ、または端板１２Ａ，１２Ｂと端部伝熱
板１，６の第２もしくは第４渦巻溝２Ｂ，７Ｂと
で形成された第２流体通路で、互いに対向する第
２および第４凹部３Ｂ，８Ｂ、または端板１７
Ａ，１７Ｂと端部伝熱板１，６の第２もしくは第
４凹部３Ｂ，８Ｂとで形成されて、第２および第
４貫通孔４Ｂ，９Ｂにより連通された第２流体Ｂ
の流入通路１８Ａおよび流出通路１８Ｂを互いに
連通する。これら流体通路１５，１７において、
各流体Ａ，Ｂは互いに反対方向に、たとえば第１
流体Ａか左部分から右部分の渦巻状第１流体通路
１５に流送された場合には、第２流体Ｂは右部分
から左部分の渦巻状第２流体通路１７に流送さ
れ、左部分の第１流体流入通路１６Ａの近傍には
第２流体流出通路１８Ｂが、右部分の第２流体流
入通路１８Ａの近傍には第１流体流出通路１６Ｂ
が形成される。

次に上記実施例の製造方法を第６図および第７
図により説明する。

第６図に示すように、各貫通孔４Ａ，４Ｂ，９
Ａ，９Ｂがそれぞれ形成されるとともに、接合部
２０ａ〜２０ｃにろう材が塗付あるいはめつきさ
れた平面状の第１および第２伝熱板１′，６′を交
互に積重ね、それらの端部に、端部伝熱板１′，
６′の接合部２０ａ〜２０ｃとの対向面にろう材
が塗付あるるいはめつきされた端板１２Ａ，１２
Ｂを第７図に示すように、配置し、各伝熱板１′，
６′同志および端板１２Ａ，１２Ｂとをろう付接
合する。端板１２Ａの各ノズル１３Ａ，１３Ｂ，
１４Ａ，１４Ｂは、端板１２Ａにあらかじめ溶接
しておくか、上記ろう付後、溶接して取付ける。
次に各ノルズ１３Ａ，１３Ｂ，１４Ａ，１４Ｂか
らそれぞれ流体を圧入して、第１流体Ａの流入通
路１６Ａ、流体通路１５および流出通路１６Ｂ
と、第２流体Ｂの流入通塗１８Ａ、流体通路１７
および流出通路１８Ｂとを脹らませて所定の形状
に形成する。

次に作用について説明する。

第１流体流入ノズル１３Ａから第１流体流入通
路１６Ａに供給された第１流体Ａは、第２図に示
すように、左右部分の渦巻状第１流体通路１５に
流送される。第２流体流入ノズル１４Ａから第２
流体流入通路１８Ａに供給された第２流体Ｂは、
第３図に示すように、左右部分の渦巻状第２流体
通路１７に流送される。この時、第１図におい
て、点々で示す第１流体Ａと無地の第２流体Ｂ
は、ハニカム状断面を交互に流送されて各流体
Ａ，Ｂはそれぞれほぼ他の流体に囲まれ、各伝熱
板１，６を介して高い効率で熱交換される。熱交
換後の各流体Ａ，Ｂはそれぞれ流出通路１６Ｂ，
１８Ｂを介して流出ノズル１３Ｂ，１４Ｂから排
出される。

第８図〜第１２図は他の実施例を示す。これは
上記実施例において、第１および第２流体通路１
５，１７に流送する流体量を調節するために、各
流体通路１５，１７の流入通路１６Ａ，１８Ａか
らの入口３１，３２にそれぞれ絞り部３３，３４
を形成したものである。この絞り部３３，３４
は、それぞれ第１０図〜第１２図に示すように、
入口３１，３２側部の接合部３５の幅ｅを従来の
接合部１０ｅの幅Ｅより広く入口３１，３２側に
延長した幅方向の絞り部３３ａ，３４ａと、入口
３１，３２の高さｈを対向する溝部２Ａと７Ａ，
２Ｂと７Ｂの底部外面との接合部をなくして、従
来の高さＨより小さくする高さ方向の絞り部３３
ｂ，３４ｂとで入口面積を小さくするように構成
され、この絞り部３４，３５の絞り量を調節する
ことにより、各流体通路１５，１７への流体Ａ，
Ｂの流量を均等に分配する。

上記絞り部３４，３５は、製造時に渦巻溝２
Ａ，２Ｂ，７Ａ，７Ｂの底部外面の接合部を調節
することにより形成する。すなわち、各伝熱板
１，６および端板１２Ａ，１２Ｂの接合時に、入
口３３，３４の側部の互いに対向する渦巻溝２Ａ
と７Ａ，２Ｂと７Ｂの底部外面と、これら底部外
面およびこれに対向する端板１２Ａ，１２Ｂにそ
れぞれ塗付あるいはめつきするろう材の幅ｅを入
口３３，３４側に延長するとともに、入口３３，
３４を形成する渦巻溝２Ａと７Ａ，２Ｂと７Ｂの
底部外面に塗付あるいはめつきするろう材を削除
することにより、流体の圧入した時に入口３３，
３４の幅を狭くし、かつ高さｈ方向の脹らみを小
さくする。

上記各実施例によれば、断面をハニカム構造に
して、交互の通路にそれぞれ流体を流送したの
で、流体の圧力差がある場合でも、伝熱板に変形
を生じることなく熱交換が可能である。また接合
部にろう材が塗付あるいはめつきされた平板状の
第１および第２伝熱板１，６を交互に積層し、端
板１２Ａ，１２Ｂおよび各伝熱板１，６同志を接
合し、流体を各ノズル１３Ａ，１３Ｂ，１４Ａ，
１４Ｂから圧入することにより、各流体通路１
５，１７を形成でき、容易かつ短時間で製造で
き、製造コストを低減することができる。さら
に、他の実施例に示すように、流体の流量を調節
する絞り部３３，３４を接合部分を増減するだけ
で、きわめて容易に形成することができ、各流体
通路に流体を均等に分配する構造が可能となる。

なお、上記各実施例では、平板状伝熱板１′，
６′を接合後、流体を圧入することにより流体通
路１５，１７を形成したが、各伝熱板をプレス加
工により成形後、接合するようにしてもよい。

発明の効果 以上に述べたごとく本発明によれば、第１伝熱
板の上下面に渦巻溝を形成し、面対称の第２伝熱
板と交互に積重ねて断面ハニカム構造とし、交互
に位置する流体通路にそれぞれ第１流体および第
２流体を流送するように構成したので、流体に圧
力差がある場合でも伝熱板が変形することなく高
効率で熱交換をすることができる。また、従来の
ように材料のむだや重量が大きいといつた問題点
も解消できる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図は本発明の一実施例を示し、第
１図は正面断面図、第２図および第３図は第１図
に示す−矢視図および−矢視図、第４図
ａ，ｂは第１伝熱板の斜視図、第５図ａ，ｂは第
２伝熱板の斜視図、第６図ａ，ｂは第１伝熱板の
接合部を示す図、第７図は製造方法を示す分解斜
視図、第８図〜第１２図は他の実施例を示し、第
８図は平面断面図、第９図は第８図に示す−
矢視図、第１０図および第１１図はそれぞれ第１
伝熱板の斜視図および第２伝熱板の斜視図、第１
２図は第８図に示す−矢視図、第１３図〜第
１６図は従来例を示し、第１３図は全体斜視図、
第１４図は横断面図、第１５図は第１４図に示す
−矢視図、第１６図は他の従来例を示す平面
断面図である。 １……第１伝熱板、２Ａ……第１渦巻溝、２Ｂ
……第２渦巻溝、３Ａ……第１凹部、３Ｂ……第
２凹部、４Ａ……第１貫通孔、４Ｂ……第２貫通
孔、５……外周縁、６……第２伝熱板、７Ａ……
第３渦巻溝、７Ｂ……第４渦巻溝、８Ａ……第３
凹部、８Ｂ……第４凹部、９Ａ……第３貫通孔、
９Ｂ……第４貫通孔、１０……外周縁、１１……
熱交換体、１２Ａ，１２Ｂ……端板、１５……第
１流体通路、１６Ａ……第１流体流入通路、１６
Ｂ……第１流体流出通路、１７……第２流体通
路、１８Ａ……第２流体流入通路、１８Ｂ……第
２流体流出通路、３１，３２……入口、３３，３
４……絞り部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１伝熱板の左右部分の上下面に、伝熱板自
   身の凹凸形状により形成された渦巻溝を設け、前
   記左右部分の渦巻溝のそれぞれの中心に貫通孔を
   形成するとともに、上下面における左右部分の渦
   巻溝のそれぞれの末端を互いに連通させ、前記第
   １伝熱板と面対称な第２伝熱板を設け、これら第
   １および第２伝熱板を交互に積重ね、互いに対向
   する渦巻溝の底部外面を接合して断面ハニカム構
   造体を形成し、第１および第２伝熱板の対向渦巻
   溝により第１流体通路を形成するとともに、第１
   伝熱板と別の第２伝熱板の対向渦巻溝で第２の流
   体通路を形成し、各第１流体通路の左および右渦
   巻溝中心を前記貫通孔により連通して第１流体の
   流入通路および流出通路を形成するとともに、各
   第２流体通路の左および右渦巻溝中心を前記貫通
   孔により貫通して第２流体の流入通路および流出
   通路を形成したことを特徴とする積層板型熱交換
   器。 ２ 各流体の流体通路の入口近傍にそれぞれ流体
   の流入量を調節する絞り部を設けたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の積層板型熱交換
   器。