JP2014005960A - Heat exchange device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱交換される流体を流通させる熱交換室を設けた熱交換ブロック部を備える熱交換装置に関する。 The present invention relates to a heat exchanging device including a heat exchanging block portion provided with a heat exchanging chamber for circulating a fluid to be heat exchanged.
従来、熱交換される流体を流通させる熱交換室を内部に設けた所定の厚さの熱交換ブロック部と、この熱交換ブロック部の厚さ方向における一対の熱交換面にそれぞれ付設して前記流体に対して熱交換を行う一対の温調部とを備える熱交換装置としては、特許文献1で開示される熱交換装置が知られている。
Conventionally, a heat exchange block part with a predetermined thickness provided inside a heat exchange chamber for circulating a fluid to be heat exchanged, and a pair of heat exchange surfaces in the thickness direction of the heat exchange block part are respectively attached to the heat exchange block part. A heat exchange device disclosed in
同文献1に開示される熱交換装置は、少なくとも、熱交換される流体を流通させる所定の流路パターンを内部に設けた熱交換室を有する所定の厚さの熱交換ブロック部と、この熱交換ブロック部の厚さ方向における一対の熱交換面にそれぞれ付設して流体に対して熱交換を行う一対の温調部とを備える熱交換装置であって、熱交換室の内部に仕切壁を設けることにより、熱交換室を熱交換面に対して直角方向に二分して一対の熱交換分室部に形成するとともに、各熱交換分室部に所定の流路パターンをそれぞれ設け、かつ仕切壁に貫通孔を設けて各熱交換分室部の流路パターンの一端部同士を直列接続するとともに、一対の熱交換分室部における一方の流路パターンの他端部を流体の流入端とし、かつ他方の流路パターンの他端部を流体の流出端とした少なくとも一つの熱交換部を設けて構成したものである。
The heat exchange device disclosed in the
しかし、上述した従来における所定の流路パターンを用いた熱交換構造は、次のような解決すべき課題が存在した。 However, the conventional heat exchange structure using the predetermined flow path pattern described above has the following problems to be solved.
第一に、基本的には流路パターンに対応した一本の流路が渦巻状或いはジグザグ状に形成されるため、流路の断面積を大きくするには限界があり、単位時間当たりの処理流量を増加させることができない。この場合、処理流量を増加させるには、熱交換装置全体を大型化すればよいが、大型化は、即使用材料の増加となり、熱交換装置全体の重量アップ及びコストアップを招く。 First, since one flow path corresponding to the flow path pattern is basically formed in a spiral or zigzag shape, there is a limit to increasing the cross-sectional area of the flow path, and processing per unit time The flow rate cannot be increased. In this case, in order to increase the processing flow rate, it is only necessary to increase the size of the entire heat exchange device. However, the increase in the size of the heat exchange device increases the weight and cost of the entire heat exchange device.
第二に、渦巻状或いはジグザグ状に形成した一本の流路を用いるため、流路の断面積が小さくなるのみならず、流路の全長が長くなるとともに、非直線流路も多くなる。結局、流体が流れる際における全体の流路抵抗(圧損)が大きくなり、消費電力の増加を招くなど、省エネルギ化を推進するにも限界がある。 Secondly, since one flow path formed in a spiral shape or a zigzag shape is used, not only the cross-sectional area of the flow path is reduced, but the total length of the flow path is increased and the number of non-linear flow paths is increased. Eventually, there is a limit to promoting energy saving, such as an increase in overall channel resistance (pressure loss) when the fluid flows and an increase in power consumption.
本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した熱交換装置の提供を目的とするものである。 The object of the present invention is to provide a heat exchange device that solves such problems in the background art.
本発明は、上述した課題を解決するため、少なくとも、熱交換される流体Lを流通させる熱交換室を内部に設けた所定の厚さを有する熱交換ブロック部2と、この熱交換ブロック部2の厚さ方向における一対の熱交換面2f,2rにそれぞれ付設して流体Lに対して熱交換を行う一対の温調部4f,4rとを備える熱交換装置1を構成するに際して、熱交換室の内部に設けることにより熱交換室を熱交換面2f,2rに対して直角方向Fsに二分して一対の熱交換分室部3f,3rを形成する仕切壁部5と、一方の熱交換面2fの直角方向Fsから一方の熱交換分室部3fの内部に流体Lを流入可能な一又は二以上の流入口部6iと、他方の熱交換分室部3rの内部の流体Lを他方の熱交換面2rから直角方向Fsに流出可能な一又は二以上の流出口部6eと、仕切壁部5を貫通し、かつ仕切壁部5の周縁5cに沿って所定間隔毎に形成した複数の流通孔部7…とを備えてなることを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, the present invention provides at least a heat
この場合、発明の好適な態様により、一又は二以上の流入口部6i,及び一又は二以上の流出口部6eは、熱交換面2f,2rに対して略中央に配することができる。また、熱交換ブロック部2は、一定の厚さを有し、かつ熱交換分室部3f,3rを形成するための熱交換分室用凹部Rf,Rrを有するインナプレート部11と、このインナプレート部11の厚さ方向における一方の面11fに当接し、かつ流入口部6iを内面に設けるための流入口用開口部12hを有する一方のアウタプレート部12と、インナプレート部11の厚さ方向における他方の面11rに当接し、流出口部6eを内面に設けるための流出口用開口部13hを有する他方のアウタプレート部13と、を備えて構成できる。さらに、流入口部6iには、流入口用開口部12hに挿通させた流入管Piの開口端部Pisを用いることができるとともに、流出口部6eには、流出口用開口部13hに挿通させた流出管Peの開口端部Pesを用いることができる。また、一方のアウタプレート部12の内面に一方のライニングシート12pを貼着することにより、この一方のライニングシート12pと流入管Piの開口端部Pisを一体化し、及び(又は)他方のアウタプレート部13の内面に他方のライニングシート13pを貼着しすることにより、この他方のライニングシート13pと流出管Peの開口端部Pesを一体化することができる。この際、一方のライニングシート12pと流入管Piの開口端部Pisを別体に形成して結合により一体化し、及び(又は)他方のライニングシート13pと流出管Peの開口端部Pesを別体に形成して結合により一体化してもよいし、或いは、一方のライニングシート12pと流入管Piの開口端部Pisを一体成形により一体化し、及び(又は)他方のライニングシート13pと流出管Peの開口端部Pesを一体成形により一体化してもよい。なお、好適な流体Lとして、薬液を適用することができる。
In this case, according to a preferred aspect of the invention, the one or more inflow ports 6i and the one or more outflow ports 6e can be arranged substantially in the center with respect to the heat exchange surfaces 2f and 2r. The
このような構成を有する本発明に係る熱交換装置1によれば、次のような顕著な効果を奏する。
According to the
(1) 一方の熱交換面2fの直角方向Fsから一方の熱交換分室部3fの内部に流体Lを流入可能な一又は二以上の流入口部6iと、他方の熱交換分室部3rの内部の流体Lを他方の熱交換面2rから直角方向Fsに流出可能な一又は二以上の流出口部6eと、仕切壁部5を貫通し、かつ仕切壁部5の周縁5cに沿って所定間隔毎に形成した複数の流通孔部7…とを備えてなるため、熱交換室の内部には、パターン上、最もシンプルな流路が形成される。したがって、必要により流路の断面積を大きくすることができ、単位時間当たりの処理流量を増加させることができる。しかも、この際、熱交換装置の大型化はほとんど生じることがなく、装置全体の小型化,軽量化,低コスト化に寄与できる。
(1) One or two or more inflow ports 6i capable of flowing the fluid L into one heat exchange compartment 3f from the direction Fs perpendicular to one heat exchange surface 2f and the inside of the other heat exchange compartment 3r One or two or more outflow port portions 6e that can flow out the fluid L from the other heat exchange surface 2r in the right-angle direction Fs, the
(2) 熱交換室の内部における流路の断面積を容易に大きくできるとともに、流路の全長が短く、かつ単純形状(単純経路)となる。したがって、流体Lが流れる際における全体の流路抵抗(圧損)を小さくできるため、消費電力を低減することにより省エネルギ化を実現できる。 (2) The cross-sectional area of the flow path inside the heat exchange chamber can be easily increased, the total length of the flow path is short, and the shape is simple (simple path). Therefore, since the entire flow path resistance (pressure loss) when the fluid L flows can be reduced, energy saving can be realized by reducing power consumption.
(3) 好適な態様により、一又は二以上の流入口部6i,及び一又は二以上の流出口部6eを、熱交換面2f,2rに対して略中央に配すれば、流体Lは、一方の熱交換分室部3fにおいて、略中央から放射方向に均等に拡散するとともに、他方の熱交換分室部3fにおいて、略中央に放射方向から均等に収束するため、流体Lの全体に対して均等な熱交換を行うことができる。したがって、流体Lが流れる際の圧損をより小さくでき、熱交換効率の向上に寄与できる。 (3) If one or two or more inflow ports 6i and one or two or more outflow ports 6e are arranged substantially in the center with respect to the heat exchange surfaces 2f and 2r according to a preferred embodiment, the fluid L is In one heat exchange chamber 3f, it diffuses evenly in the radial direction from approximately the center, and in the other heat exchange chamber 3f, it converges equally in the radial direction to approximately the center, so that it is equal to the entire fluid L. Heat exchange can be performed. Therefore, the pressure loss when the fluid L flows can be further reduced, and the heat exchange efficiency can be improved.
(4) 好適な態様により、熱交換ブロック部2を、一定の厚さを有し、かつ熱交換分室部3f,3rを形成するための熱交換分室用凹部Rf,Rrを有するインナプレート部11と、このインナプレート部11の厚さ方向における一方の面11fに当接し、かつ流入口部6iを内面に設けるための流入口用開口部12hを有する一方のアウタプレート部12と、インナプレート部11の厚さ方向における他方の面11rに当接し、流出口部6eを内面に設けるための流出口用開口部13hを有する他方のアウタプレート部13と、を備えて構成すれば、単純形状の部品及び少ない部品点数により容易に製造できるとともに、メンテナンス性も高めることができる。
(4) According to a preferred embodiment, the heat exchanging
(5) 好適な態様により、流入口部6iに、流入口用開口部12hに挿通させた流入管Piの開口端部Pisを用いるとともに、流出口部6eに、流出口用開口部13hに挿通させた流出管Peの開口端部Pesを用いれば、継手等の接続手段が不要となり、構造の単純化を図れるため、コストの削減及びシール性の向上に寄与できる。
(5) According to a preferred embodiment, the inlet end Pis of the inlet pipe Pi inserted through the inlet opening 12h is used as the inlet 6i, and the
(6) 好適な態様により、一方のアウタプレート部12の内面に一方のライニングシート12pを貼着することにより、この一方のライニングシート12pと流入管Piの開口端部Pisを一体化し、及び(又は)他方のアウタプレート部13の内面に他方のライニングシート13pを貼着しすることにより、この他方のライニングシート13pと流出管Peの開口端部Pesを一体化するようにすれば、継手等の接続手段を使用することなく、熱交換室内における密閉性を容易に確保できるとともに、アウタプレート部12,13に対する素材選定の自由度を高めることができる。したがって、好適な流体Lとして、薬液を適用することができる。
(6) By adhering one
(7) 好適な態様により、一方のライニングシート12pと流入管Piの開口端部Pisを別体に形成して結合により一体化し、及び(又は)他方のライニングシート13pと流出管Peの開口端部Pesを別体に形成して結合により一体化すれば、特に、容易に結合可能な素材を使用する際に利用できるとともに、一方のライニングシート12pと流入管Piの開口端部Pisを一体成形により一体化し、及び(又は)他方のライニングシート13pと流出管Peの開口端部Pesを一体成形により一体化すれば、特に、容易に成形可能な素材を使用する際に利用できる。したがって、製造時の柔軟性に優れ、製造手法の最適化を容易に実現できる。
(7) According to a preferred embodiment, one
次に、本発明に係る好適実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。 Next, preferred embodiments according to the present invention will be given and described in detail with reference to the drawings.
まず、本実施形態に係る熱交換装置1の構成について、図1〜図6を参照して具体的に説明する。
First, the configuration of the
例示の熱交換装置1は流体Lとして薬液を用いる薬液用熱交換装置を示す。本実施形態に係る熱交換装置1は、このような薬液の熱交換に用いて好適である。熱交換装置1は、図1に示すように、熱交換される流体Lを流通させる熱交換室を内部に設けた所定の厚さを有する熱交換ブロック部2を備える。この熱交換ブロック部2は、図4に示すように、一定の厚さを有し、かつ図3に示すように、外郭を正方形状に形成したインナプレート部11と、一定の厚さを有し、かつインナプレート部11と外郭を同形に形成するとともに、このインナプレート部11の厚さ方向における各面11f,11rにそれぞれ当接させる一対のアウタプレート部12,13とを備えて構成する。熱交換ブロック部2を、このように構成すれば、単純形状の部品及び少ない部品点数により容易に製造できるとともに、メンテナンス性も高めることができる利点がある。
The illustrated
この場合、インナプレート部11は、PFA,PTFE等の耐薬品性に優れたフッ素系樹脂素材により一体形成し、図4に示すように、一方の面11fには、一方の熱交換分室部3fを設けるための熱交換分室用凹部Rfを形成するとともに、他方の面11rには、他方の熱交換分室部3rを設けるための熱交換分室用凹部Rrを形成する。なお、各熱交換分室用凹部Rf,Rrは、図3に示すように、正方形状に形成する。これにより、熱交換分室用凹部RfとRr間は、熱交換室の内部に設けることにより熱交換室を熱交換面2f,2rに対して直角方向Fsに二分して一対の熱交換分室部3f,3rを形成するための仕切壁部5となる。そして、この仕切壁部5には、当該仕切壁部5を貫通し、かつ仕切壁部5の周縁5cに沿って所定間隔毎に配した複数の流通孔部7…を形成する。さらに、仕切壁部5の周縁5cからインナプレート部11の外縁間は、各アウタプレート部12,13に当接する面11f,11rとなるため、この面11f(11r)には、後述する固定用ボルトナットBn…を挿通させる複数(例示は十二)のボルト挿通孔11s…を所定間隔おきに形成する。
In this case, the
一方、アウタプレート部12は、アルミニウム素材等の伝熱性に優れた剛性素材により一体形成する。そして、図4に示すように、アウタプレート部12の略中央には、流入口部6iを内面に設けるための流入口用開口部12hを形成するとともに、上述したインナプレート部11の各ボルト挿通孔11s…に対応するアウタプレート部12の位置には、同様のボルト挿通孔12s…を形成し、さらに、熱交換面2fとなるアウタプレート部12の外面には、後述する温調部4fを取付けるための複数(例示は四)の取付用ボルトBs…を螺着させる複数のネジ孔部12n…をそれぞれ形成する。
On the other hand, the
また、アウタプレート部12の内面にはライニングシート12pを貼着する。ライニングシート12pは、インナプレート部11と同じ素材、即ち、PFA,PTFE等の耐薬品性に優れたフッ素系樹脂素材を使用し、厚さ250〜330〔μm〕に形成したものを用いることができる。そして、ライニングシート12pは、接着材Jを利用してアウタプレート部12の内面に貼着する。なお、ライニングシート12pにも、アウタプレート部12に設けた開口部12h及び各ボルト挿通孔12s…に対応した開口部及び挿通孔をそれぞれ設ける。
A
他方、熱交換分室部3fに流体Lを流入させるための流入管Piを用意する。この流入管Piはライニングシート12pと同じ素材を使用し、流入口用開口部12hに挿通可能、望ましくは隙間なく挿通可能な外径に形成する。そして、流入管Piの一端側となる開口端部Pis側を、ライニングシート12pにおける熱交換面2f側から流入口用開口部12hに挿入し、流入管Piの開口端部Pisをライニングシート12pに一体化させる。即ち、図5に示すように、ライニングシート12pに対して、別体に形成した流入管Piの開口端部Pisを、溶接等による溶着部Cxを介して結合(一体化)する。これにより、流入管Piの開口端部Pisが流入口部6iとなり、一方の熱交換面2fの直角方向Fsから一方の熱交換分室部3fの内部に流体Lを流入可能な流入口部6iが設けられる。
On the other hand, an inflow pipe Pi for flowing the fluid L into the heat exchange compartment 3f is prepared. The inflow pipe Pi is made of the same material as the
このように、流入口部6iに、流入口用開口部12hに挿通させた流入管Piの開口端部Pisを用いれば、継手等の接続手段が不要となり、構造の単純化を図れるため、コストの削減及びシール性の向上に寄与できる。また、アウタプレート部12の内面にライニングシート12pを貼着することにより、ライニングシート12pと流入管Piの開口端部Pisを一体化するようにすれば、継手等の接続手段を使用することなく、熱交換分室部3f内における密閉性を容易に確保できるとともに、アウタプレート部12に対する素材選定の自由度を高めることができる。この場合、図5に示すように、ライニングシート12pと流入管Piの開口端部Pisを別体に形成し、結合することにより一体化する製作態様は、特に、容易に結合可能な素材を使用する際に利用できる。これに対して、図6に示すように、ライニングシート12pと流入管Piの開口端部Pisを一体成形により一体化することも可能である。この製作態様は、特に、容易に成形可能な素材を使用する際に利用できる。このように、製作態様を選定できるため、製造時の柔軟性に優れ、製造手法の最適化を容易に実現できる利点がある。
In this way, if the opening end Pis of the inflow pipe Pi inserted through the
以上、一方のアウタプレート部12側の構成について説明したが、他方のアウタプレート部13側の構成も一方のアウタプレート部12側と同様に構成できる。他方のアウタプレート部13側の構成において、6eは流出口部,13hは流出口用開口部,13s…はボルト挿通孔,13pはライニングシート,13n…はネジ孔部,3rは熱交換分室部,Peは流出管,Pesは流出管の一端側となる開口端部,をそれぞれ示す。したがって、二つのアウタプレート部12,12を用意し、一方をアウタプレート部12、他方をアウタプレート部13として用いることができる。
The configuration on the one
このような構成部材を用いるため、インナプレート部11の両面11f,11rを、それぞれライニングシート12p,13pが当接するように、各アウタプレート部12,13により挟むとともに、図1に示すように、複数のボルトナットBn…により固定すれば、インナプレート部11に形成した一対の熱交換分室用凹部Rf,Rrが一対のアウタプレート部12,13に挟まれることにより密閉された熱交換分室部3f,3rが形成される熱交換ブロック部2を得ることができ、熱交換ブロック部2の厚さ方向における両面が一対の熱交換面2f,2rとなる。なお、図示を省略したが、インナプレート部11とライニングシート12p,13pを含む各アウタプレート部12,13間には密閉性を高めるためのシールリングを介在させる。
Since such a constituent member is used, both surfaces 11f and 11r of the
他方、熱交換装置1は、熱交換ブロック部2の厚さ方向における一対の熱交換面2f,2rにそれぞれ付設して流体Lに対する熱交換を行う一対の温調部4f,4rとを備える。一方の温調部4fは、図1及び図2に示すように、ペルチェ素子を用いた複数のサーモモジュールMt…を備え、このサーモモジュールMt…の内面側を熱交換ブロック部2における熱交換面2fを構成するアウタプレート部12の外面に配列させるとともに、さらに、このサーモモジュールMt…の外側の面にサーモモジュールMt…の放熱又は放冷を行うウォータジャケット部22を重ねる。例示のウォータジャケット部22は四つのジャケットユニットUj…を使用し、図2に示すように、流入管Piを避けて組合わせている。各ジャケットユニットUj…は、冷却水(温水を含む)の流入口Uji…及び流出口Uje…を有し、内部に、流入口Uji…から流出口Uje…に至る水路Rwを有する。例示のウォータジャケット部22は、各ジャケットユニットUj…を直列接続したが、並列接続してもよい。
On the other hand, the
そして、ウォータジャケット部22の外面に保持プレート23を重ね、取付ボルトBs…を、保持プレート23,ウォータジャケット部22,サーモモジュールMt…の存在しない位置を介して、アウタプレート12の外面に設けたネジ孔部12n…に螺着して、ウォータジャケット部22及びサーモモジュールMt…を固定する。なお、サーモモジュールMt…は、図示を省略した制御部に接続され、温度センサにより検出される流体Lの温度に対するフィードバック制御が行われる。この場合、一対の温調部4fと4rに対して同時に制御を行ってもよいし、それぞれ独立した制御を行ってもよい。独立した制御を行う際には、温調部4f側に対しては粗い制御を行い、温調部4r側に対しては高精度の制御を行うなど、各種制御モードを設定できる。以上、一方の温調部4fについて説明したが、他方の温調部4rも一方の温調部4fと同様に構成する。
Then, the holding
次に、本実施形態に係る熱交換装置1の使用方法及び動作について、図1〜図8を参照して説明する。
Next, the usage method and operation | movement of the
例示は、熱交換装置1により流体(薬液)Lを冷却する場合について説明する。まず、不図示の送液ポンプにより流体(薬液)Lを供給すれば、流体Lは、流入管Piから流入口部6iに至り、流入口部6i(開口端部Pis)から一方の熱交換分室部3fに供給される。この場合、図7に示すように、一方の熱交換分室部3fの略中央であって、仕切壁部5の一方の面に対して面直角方向から供給される。一方の熱交換分室部3fの略中央に供給された流体Lは、図7に示す実線矢印Fwfで示すように、熱交換分室部3fの内部において360〔゜〕の放射方向へ拡散するように流れ、流体Lは熱交換分室部3fの周縁、即ち、仕切壁部5の周縁5cに至る。
The example demonstrates the case where the fluid (chemical | medical solution) L is cooled with the
仕切壁部5の周縁5cには周方向に沿って所定間隔毎に形成した複数の流通孔部7…を有するため、流体Lは各流通孔部7…を通って仕切壁部5の他方の面(反対側の面)における周縁5c、即ち、他方の熱交換分室部3rの周縁に至る。他方の熱交換分室部3rの周縁には次々と連続的に流体Lが供給されるため、流体Lは、図7に示す点線矢印Fwrで示すように、熱交換分室部3rの内部において中心方向へ収束するように流れ、流体Lは熱交換分室部3rの略中央に至る。他方の熱交換分室部3rの略中央には、流出口部6eが臨むため、熱交換分室部3rの略中央に至った流体Lは、流出口部6e(開口端部Pes)から流出管Peを通って流出する。
Since the
一方、温調部4f,4rのサーモモジュールMt…に対しては冷却モードによる通電制御を行う。したがって、熱交換ブロック部2の熱交換面2f,2rはサーモモジュールMt…の冷却作用によりそれぞれ冷却され、各熱交換分室部3f及び3rを流れる流体Lに対する熱交換が行われる。即ち、流体Lに対する冷却が行われる。この際、一方の熱交換分室部3fにおいては、流体Lが中心側から周縁側に流れるため、流体Lは、中心側における温度が相対的に高くなるとともに、周縁側における温度が相対的に低くなる。また、他方の熱交換分室部3rにおいては、流体Lが周縁側から中心側に流れるため、流体Lは、周縁側における温度が相対的に高くなるとともに、中心側における温度が相対的に低くなる。この結果、熱交換ブロック部2における中心側から周縁側に至る全体の温度分布が、より平均化(均一化)される。これにより、熱交換ブロック部2の全体における中心側と周縁側の温度格差(温度ムラ)をより小さくすることが可能となり、中心側と周縁側の間で生じる無用な膨張歪や熱損失を回避できる。特に、ペルチェ素子を用いたサーモモジュールMt…により温調部4f,4rを構成する場合には、熱交換ブロック部2の中心側と周縁側におけるサーモモジュールMt…の負荷度合の格差が小さくなるため、サーモモジュールMt…における全体の劣化防止及び長寿命化に寄与できる。なお、ウォータジャケット部22には冷却水を用いた液体が供給され、サーモモジュールMt…の発熱側が冷却される。
On the other hand, energization control in the cooling mode is performed on the thermo modules Mt of the temperature control units 4f and 4r. Therefore, the heat exchange surfaces 2f and 2r of the
よって、このような本実施形態に係る熱交換装置1によれば、一方の熱交換面2fの直角方向Fsから一方の熱交換分室部3fの内部に流体Lを流入可能な一又は二以上の流入口部6iと、他方の熱交換分室部3rの内部の流体Lを他方の熱交換面2rから直角方向Fsに流出可能な一又は二以上の流出口部6eと、仕切壁部5を貫通し、かつ仕切壁部5の周縁5cに沿って所定間隔毎に形成した複数の流通孔部7…とを備えてなるため、熱交換室の内部には、パターン上、最もシンプルな流路が形成される。したがって、必要により流路の断面積を大きくすることができ、単位時間当たりの処理流量を増加させることができる。しかも、この際、熱交換装置の大型化はほとんど生じることがなく、装置全体の小型化,軽量化,低コスト化に寄与できる。
Therefore, according to such a
また、熱交換室の内部における流路の断面積を容易に大きくできるとともに、流路の全長が短く、かつ単純形状(単純経路)となる。したがって、流体Lが流れる際における全体の流路抵抗(圧損)が小さくなり、消費電力の低減に寄与できるとともに、省エネルギ化をより推進することができる。しかも、流入口部6i及び流出口部6eは、熱交換面2f,2rに対して略中央に配したため、流体Lは、一方の熱交換分室部3fにおいて、略中央から放射方向に均等に拡散するとともに、他方の熱交換分室部3fにおいて、略中央に放射方向から均等に収束する。これにより、流体Lの全体に対して均等な熱交換を行うことができるとともに、流体Lが流れる際の圧損をより小さくでき、熱交換効率の向上に寄与できる。 Further, the cross-sectional area of the flow path inside the heat exchange chamber can be easily increased, the total length of the flow path is short, and a simple shape (simple path) is obtained. Therefore, the overall flow resistance (pressure loss) when the fluid L flows is reduced, which can contribute to reduction of power consumption and further promote energy saving. In addition, since the inlet 6i and the outlet 6e are arranged at substantially the center with respect to the heat exchange surfaces 2f and 2r, the fluid L is diffused evenly in the radial direction from the substantially center in the one heat exchange compartment 3f. At the same time, in the other heat exchange compartment 3f, it converges evenly from the radial direction to the approximate center. Thereby, while being able to perform uniform heat exchange with respect to the whole fluid L, the pressure loss at the time of the fluid L flowing can be made smaller, and it can contribute to the improvement of heat exchange efficiency.
なお、以上の使用態様は、熱交換装置1を単独で使用する態様となるが、本実施形態に係る流入管Pi及び流出管Peは、熱交換面2f,2rから突出するため、図8に示すように、多数(例示は九)の熱交換装置1…を同一面方向に密着させて配列させ、一体化させた熱交換装置100として構成することができ、装置全体の処理能力を用途や目的等に対応して、容易かつ柔軟に変更できる利点がある。
In addition, although the above usage mode turns into the mode which uses the
次に、本発明の変更実施形態に係る熱交換装置1について、図9(a),(b)及び(c)を参照して説明する。
Next, a
図9(a)は、全体形状を変更した例を示す。前述した図1〜図7に示した実施形態は、熱交換分室部3f,3rの全体形状を正方形に形成したものであるが、図9(a)は、熱交換分室部3f,3rの全体形状を長方形に形成したものである。このため、離間した二つの流入口部6i,6iを配設するとともに、離間した二つの流出口部6e,6eを配設した。この場合、流入口部6i,6iの数は二つとなるが、基本的には流体Lを二つに分流した機能となるため、流入口部6iと6iの二つを一つの流入口部と見做すことができる。したがって、図9(a)に示すレイアウトの場合も、流入口部6i(流出口部6e)を熱交換面2f(2r)に対して略中央に配することになる。このように、熱交換装置1は、全体形状が長方形であってもよく、長方形が細長くなるに従って、流入口部6i(流出口部6e)の数を増やせばよい。特に、熱交換装置1は、流入口部6i(流出口部6e)を熱交換面2f(2r)に対して略中央に配することにより、流体Lを、略中央から放射方向に均等に拡散させ、かつ放射方向から略中央に均等に収束させることが望ましいため、この機能を最大限実現できるように、流入口部6i(流出口部6e)の数及び位置を選定できる。以上の点を除き、他の細部の構成及び機能は、図1〜図7に示した実施形態と同じになる。このため、図9(a)において、図1〜図7と同一部分には同一符号を付してその構成を明確にするとともに、その詳細な説明は省略する。
FIG. 9A shows an example in which the overall shape is changed. In the embodiment shown in FIGS. 1 to 7 described above, the overall shape of the heat exchange compartments 3f and 3r is formed in a square shape, but FIG. 9A shows the whole of the heat exchange compartments 3f and 3r. The shape is a rectangle. For this reason, two separated inlet portions 6i, 6i are provided, and two separated outlet portions 6e, 6e are provided. In this case, the number of the inlet portions 6i and 6i is two, but basically, since the fluid L is divided into two, the two inlet portions 6i and 6i are regarded as one inlet portion. Can be seen. Accordingly, also in the layout shown in FIG. 9A, the inlet 6i (outlet 6e) is arranged substantially in the center with respect to the heat exchange surface 2f (2r). Thus, the
図9(b)は、熱交換分室部3f,3rの全体形状を変更した例を示す。前述した図1〜図7に示した実施形態は、熱交換分室部3f,3rの全体形状を正方形に形成したものであるが、図9(b)は、熱交換分室部3f,3rの全体形状を円形に形成したものである。この形態を選択した場合、熱交換面積が、図1〜図7に示した実施形態に対して小さくなるが、流体Lを、図9(b)に示す点線矢印Fweに示すように、略中央から放射方向に均等に拡散させ、かつ放射方向から略中央に均等に収束させる観点からは理想的な形態となる。以上の点を除き、他の細部の構成及び機能は、図1〜図7に示した実施形態と同じになる。このため、図9(b)において、図1〜図7と同一部分には同一符号を付してその構成を明確にするとともに、その詳細な説明は省略する。 FIG. 9B shows an example in which the overall shape of the heat exchange compartments 3f and 3r is changed. In the embodiment shown in FIGS. 1 to 7 described above, the overall shape of the heat exchange chamber portions 3f and 3r is formed in a square shape, but FIG. 9B shows the entire heat exchange chamber portions 3f and 3r. The shape is circular. When this form is selected, the heat exchange area becomes smaller than that of the embodiment shown in FIGS. 1 to 7, but the fluid L is substantially at the center as indicated by the dotted arrow Fwe shown in FIG. 9B. From the viewpoint of evenly diffusing from the radial direction to the radial direction and evenly converging from the radial direction to the approximate center. Except for the above points, the configuration and functions of other details are the same as those of the embodiment shown in FIGS. Therefore, in FIG. 9B, the same parts as those in FIGS. 1 to 7 are denoted by the same reference numerals to clarify the configuration, and detailed description thereof is omitted.
図9(c)は、熱交換分室部3f,3rに内部に流体Lの流れをガイドする複数のガイド条(又はガイド溝)31…を設けたものである。これにより、流体Lは、ガイド条31…の形状に沿って流れるため、流れを整えることができるとともに、僅かではあるが、熱交換距離(熱交換時間)を長くすることができる。以上の点を除き、他の細部の構成及び機能は、図1〜図7に示した実施形態と同じになる。このため、図9(c)において、図1〜図7と同一部分には同一符号を付してその構成を明確にするとともに、その詳細な説明は省略する。 FIG. 9 (c) is provided with a plurality of guide strips (or guide grooves) 31... For guiding the flow of the fluid L inside the heat exchange compartments 3f and 3r. Thereby, since the fluid L flows along the shape of the guide strips 31..., The flow can be adjusted and the heat exchanging distance (heat exchanging time) can be lengthened although it is slight. Except for the above points, the configuration and functions of other details are the same as those of the embodiment shown in FIGS. For this reason, in FIG.9 (c), while attaching the same code | symbol to the same part as FIGS. 1-7, the structure is clarified, The detailed description is abbreviate | omitted.
以上、好適実施形態(変更実施形態を含む)について詳細に説明したが、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成,形状,数量,素材等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更,追加,削除することができる。 The preferred embodiment (including the modified embodiment) has been described in detail above. However, the present invention is not limited to such an embodiment, and the detailed configuration, shape, quantity, material, etc. Changes, additions and deletions can be made arbitrarily without departing from the scope.
例えば、流入口部6i,流出口部6eを、熱交換面2f,2rに対して略中央に配するとは、中央のみならず発明の効果を確保できる中央周辺を含む概念である。また、「直角方向Fs」とは、正確な直角を意味するものではなく、発明の効果を確保できる僅かな傾斜を含む概念である。一方、ライニングシート12p(13p)と流入管Pi(流出管Pe)の開口端部Pis(Pes)を一体化する形態は、同一形態により一体化してもよいし、異なる形態により一体化してもよい。他方、熱交換分室部3f,3rの形状は、例示した正方形,長方形,円形のみならず、正三角形や六角形等の対称性を有する多角形等をはじめ、各種形状を適用できる。また、温調部4f,4rをアウタプレート12,13の熱交換面2f,2rに直接取付けた形態を例示したが、別途、熱伝導性素材により形成した装着プレートを用意し、この装着プレートの一面に温調部4f,4rを取付けるとともに、他面を熱伝導性ペースト等を介在させてアウタプレート12,13の熱交換面2f,2rに取付けてもよい。さらに、温調部4f,4rをサーモモジュールMt…とウォータジャケット部22の組合わせにより構成した場合を示したが、同様の機能を有する他の温調手段により構成する場合を排除するものではない。なお、ウォータジャケット部22に流す液体として、冷却水又は温水を例示したが不凍液等の他の各種液体を適用できる。
For example, arranging the inflow port portion 6i and the outflow port portion 6e substantially at the center with respect to the heat exchange surfaces 2f and 2r is a concept including not only the center but also the center periphery that can secure the effect of the invention. The “right angle direction Fs” does not mean an exact right angle but is a concept including a slight inclination that can ensure the effect of the invention. On the other hand, the form in which the
本発明に係る熱交換装置1は、流体Lとして薬液を使用する薬液用熱交換装置に用いて最適であるが、洗浄液や水等の液体、更には空気や不活性ガス等の気体を含む各種流体を適用できるとともに、用途として、半導体製造装置や液晶ガラス基板処理装置等の各種装置における熱交換装置1として利用できる。
The
1:熱交換装置,2:熱交換ブロック部,2f:熱交換面,2r:熱交換面,3f:熱交換分室部,3r:熱交換分室部,4f:温調部,4r:温調部,5:仕切壁部,5c:仕切壁部の周縁,6i:流入口部,6e:流出口部,7…:流通孔部,11:インナプレート部,11f:インナプレート部の一方の面,11r:インナプレート部の他方の面,12:アウタプレート部,12h:流入口用開口部,12p:ライニングシート,13:アウタプレート部,13h:流出口用開口部,13p:ライニングシート,L:流体,Fs:直角方向,Rf:熱交換分室用凹部,Rr:熱交換分室用凹部,Pi:流入管,Pe:流出管,Pis:開口端部,Pes:開口端部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Heat exchange apparatus, 2: Heat exchange block part, 2f: Heat exchange surface, 2r: Heat exchange surface, 3f: Heat exchange compartment part, 3r: Heat exchange compartment part, 4f: Temperature control part, 4r: Temperature control part , 5: partition wall portion, 5c: peripheral edge of partition wall portion, 6i: inlet portion, 6e: outlet portion, 7 ...: flow hole portion, 11: inner plate portion, 11f: one surface of inner plate portion, 11r: The other surface of the inner plate part, 12: Outer plate part, 12h: Inlet opening part, 12p: Lining sheet, 13: Outer plate part, 13h: Outlet opening part, 13p: Lining sheet, L: Fluid, Fs: Right angle direction, Rf: Heat exchange compartment recess, Rr: Heat exchange compartment recess, Pi: Inflow pipe, Pe: Outflow pipe, Pis: Open end, Pes: Open end
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