CN107525424A - 热交换器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种热交换器，即使在不能使用含有硅的材料的场所，也能够进行热交换。由拐角构件(12)、顶板(13)、底板(14)固定热交换层叠体(11)，在拐角构件(12)与热交换层叠体(11)的拐角部分之间的接合部，插入混合有硫化剂的未硫化的橡胶，对该未硫化的橡胶进行加热，使该未硫化的橡胶硫化来发泡，从而使橡胶膨胀。由此，能够在短时间内提高热交换器的气密保持效果，能够容易地制造如下热交换器，即，即使在不能使用含有硅的材料的涂装工厂等也能够使用。

Description

热交换器及其制造方法

技术领域

本发明涉及静止式热交换器及其制造方法。

背景技术

在工厂的干燥炉等换气时，如果通过热交换器回收干燥炉等所排出的排出气体的热，则能够减少能量的损失，从而能够提高节能效果。也就是说，对工厂的干燥炉等的高温的排出气体、与外部气体等常温的空气进行热交换，将温度上升的外部气体供给至干燥炉等，从而节省用于对外部气体进行加热的能量。

作为这样的用于工厂或者机械装置的热交换器，考虑到热回收效率，优选使用层叠铝传热片而成的正交叉式的热交换器。作为这种热交换器，已知将矩形传热片层叠而成的热交换器，在该情况下，矩形的拐角部分的气密保持手段变得重要。就气密保持手段而言，通常使用含有环氧树脂的嵌缝填料(calking compound)，尤其在要求耐热性的情况下，使用含有硅的嵌缝填料。

但是，在这种热交换应用于向涂装工厂、或涂装工序的干燥器、薄膜涂敷装置、薄膜印刷干燥机、饮料罐用金属片印刷干燥机等进行的空气供给的情况下，当供给的干燥空气中含有硅时，在涂面上附着硅，即使是微量的硅也会产生涂膜被推移那样的凹部，产生涂膜的一部分露出基底而成的凹陷等涂装不良。因此，用于热交换器的材料需要不含有硅，气密保持手段不能使用含有硅的嵌缝填料。

另外，在热交换器中，为了防止外部气体和回风空气的气体转移或者来自铝片本身的泄露，有时使用空隙率大的热交换层叠体。在该情况下，考虑上述涂装不良的问题，在矩形的拐角部分的气密保持中使用氟橡胶类嵌缝填料或者涂料，来代替使用含有硅的嵌缝填料等，则因包含于嵌缝填料的大量的溶剂蒸发而变得壁薄，有时会失去气密保持效果。另外，若使嵌缝填料的溶剂含有量变少，则嵌缝填料变硬而不能进行涂敷。此外，在代替嵌缝填料，来将氟橡胶海绵插入间隙部来加压的方法中，因热交换层叠体的强度变小而发生变形，难以发挥气密保持效果。

相对于此，在专利文献1所公开的技术中，通过使用未硫化至半硫化的热固性弹性体或氟橡胶，来进行硫化粘接。

现有技术文献

专利文献：

专利文献1：日本特开2001－341206号公报

在上述专利文献1所公开的技术中，在进行硫化粘接的情况下，需要在进行加热的同时进行加压。在该专利文献1所记载的发明中，将因具有足够的强度而容易加压的板式热交换器的单板构造作为对象，因此能够在进行加热的同时进行加压。但是，就与该加热同时进行的加压而言，存在如下问题，即，并不适用于对特定热交换层叠体的侧面部进行密封的方法，其中，所述特定热交换层叠体将多个薄的传热片层叠而成，如果对该特定热交换层叠体施加过大的外力就可能会发生变形。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供：热交换器，能够充分实现将多个传热片层叠而成的热交换层叠体的拐角部分的气密保持；热交换器制造方法，通过仅进行一次加热，就能够简单地在热交换层叠体的拐角部分产生气密保持效果。

在本发明公开的热交换器中，在热交换器中作为热交换对象的流体容易泄露的拐角部分，插入混合有硫化剂的未硫化状态的橡胶，在不加压的状态下进行加热来使橡胶硫化，从而使橡胶同时膨胀来确保气密状态。

本发明的热交换器的制造方法具有如下优点，即，在层叠多个传热片之后，在热交换层叠体的拐角部分与拐角构件之间，以不加压的方式插入混合有硫化剂的未硫化状态的橡胶，通过仅进行一次加热来使未硫化状态的橡胶发泡而膨胀，使发泡而膨胀的橡胶进入层叠体拐角部分的空隙中，从而能够具有气密保持效果，由此，即使在传热片的强度低的情况下，通过不加压来不会产生变形，在气密保持手段中完全不使用含有硅的物质，从而能够容易且可靠地获得气密保持效果，并且能够从用于热交换器的材料中排除硅，还抑制涂装不良的产生。

此外，在传热片的层叠体或者拐角构件的接合部中，在层叠体或者拐角构件的任意一个设置有切口，在该切口插入混合有硫化剂的未硫化状态的橡胶，从而能够在层叠体或者拐角构件的大致以槽状延伸的切口部分，以棒状的连续状态恰当地插入橡胶，通过加热使橡胶硫化，在因硫化所产生的气体而发泡的橡胶膨胀的状况下，恰当地获得在各传热片之间的空隙中进入膨胀的氟橡胶的状态，从而能够使气密状态更可靠。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的热交换器的立体图。

图2是用于本发明的第一实施方式的热交换器的热交换层叠体的主要部分的概略立体图。

图3是用于本发明的第一实施方式的热交换器的热交换层叠体的片端部结构的说明图。

图4是用于本发明的第一实施方式的热交换器的热交换层叠体的片层叠状态的说明图。

图5是将本发明的第一实施方式的热交换器的热交换层叠体与壳体的拐角构件组装时的俯视图。

图6是将本发明的第一实施方式的热交换器的热交换层叠体与壳体的拐角构件组装时的侧视图。

图7是本发明的第一实施方式的热交换器的硫化前后的拐角部分的剖视图。

图8是对本发明的第一实施方式的热交换器的热交换层叠体与壳体的顶板、底板之间赋予气密保持效果后的侧视图。

图9是本发明的第二实施方式的热交换器的立体分解图。

图10是示出本发明的热交换器的拐角构件与热交换层叠体的拐角部分之间的接合部的切口形状例的俯视图。

图11是示出正交叉式的静止式热交换器的例的立体图。

图12是示出逆流式的静止式热交换器的例的立体图。

附图标记说明

10：热交换器；

11：热交换层叠体；

12：拐角构件；

13：顶板；

14：底板；

15：片端部；

16：传热片；

17：肋部；

18：橡胶；

19：泄露防止构件；

20：泄露防止构件。

具体实施方式

在本发明中，在层叠矩形的传热片而成的热交换层叠体的四个拐角部分，分别接合截面大致呈L字形的拐角构件，在该拐角构件与热交换层叠体的拐角部分之间，插入混合有硫化剂的未硫化状态的橡胶，例如氟橡胶，来进行加热并硫化，从而实现如下目的，即，使橡胶膨胀进入热交换层叠体的多个空隙内部，实现拐角构件与层叠体拐角部分之间的气密。

(本发明的第一实施方式)

以下，参照图1至图8，说明本发明的第一实施方式的热交换器。热交换层叠体11是将铝片等传热片16层叠多个而成的。并且，热交换层叠体11通过螺栓或者铆钉等组装在壳体，该壳体由金属制成的拐角构件12、顶板13、底板14构成。另外，作为传热片16，除了采用铝片之外，尤其在进行热交换的空气中含有腐蚀性的物质的情况下，也可以采用实施了耐蚀涂敷的铝片或者不锈钢片等具有耐腐蚀性的金属片。

图2示出了热交换层叠体11的示意图。通过传热片完全隔离回风空气的气流A和外部气体的气流B，并不会产生气体的转移。此外，如图3所示，热交换层叠体11的片端部15通过双重弯曲加工来接合，从而增加层叠体的强度，也不会产生来自片端部的接合部的空气的泄露。

图4示出了用于热交换层叠体11的传热片16的一例。在传热片16设置有朝向上方的肋部17，使回风空气的气流A的传热片和外部气体的气流B的传热片错开90度的角度。另外，这种情况，也可以在传热片上以90度的角度设置凹凸的肋部来实现。如上所述，针对传热片的形状而言，只要考虑热交换效率或压损等来选择最恰当的形状即可。

图5示出了将本实施方式的热交换器的热交换层叠体11和壳体的拐角构件12组装时的俯视图。拐角构件12是作为壳体的一部分而具有足够的强度的金属材料，该拐角构件12的截面呈等边L字形。另外，拐角构件的截面可形成为不等边的L字形，L字形的开角也可以是与热交换层叠体的拐角部分的角度对应的任意角度，只要整体上大致呈L字形即可，截面也可以形成为具有中空部分的形状。

此外，热交换层叠体11的每一层的片端部15进行了双重弯曲加工，因此，在从上方观察时，在四边形的各拐角部分存在切口形状的部分。与该部分对应地，将混合有硫化剂的棒状的未硫化橡胶18夹入热交换层叠体11与拐角构件12之间。

如上所述，在热交换层叠体11或者拐角构件12的接合部中，在热交换层叠体或拐角构件的任意一个形成切口，在因该切口而形成的槽状部分，以不加压的状态插入未硫化橡胶18，然后进行加热来使橡胶硫化，通过伴随该硫化而产生的发泡，使橡胶膨胀来堵塞空隙，从而确保气密状态。

之后，如图6所示，将氟橡胶片等泄露防止构件19夹入底板14与拐角构件12之间，通过螺栓等来固定底板14和拐角构件12。在固定了四处的所有的拐角构件12和底板14之后，也同样固定顶板13。

将组装的热交换器在175℃～200℃加热保持一个小时，从而对未硫化橡胶18进行硫化。在以开放(open)状态进行加热时，未硫化橡胶18因硫化所产生的水蒸气或二氧化碳而发泡。由此，如图7所示，能够使橡胶膨胀，来进入热交换层叠体11的多个空隙内部，从而能够确保拐角构件12与热交换层叠体11的拐角部分之间的气密状态。此外，由于橡胶处于开放状态且因发泡而成为多孔质，因此也容易抽出硫化时产生的气体，不需要进行长时间的二次硫化而能够在短时间内结束硫化。

在加热来进行硫化之后，如图8所示，在热交换层叠体11与顶板13、底板14之间压入并填充角绳状的氟橡胶等泄露防止构件20。之后，在该部分涂敷橡胶涂料例如氟橡胶涂料，来提高气密保持效果。此外，在夹入泄露防止构件19的拐角构件12与顶板13、底板14之间也同样地涂敷橡胶涂料。

在橡胶涂料的涂敷结束后，在室温放置20分钟～30分钟，在200℃保持一个小时来使涂料固化。该工序也可以在通过加热使未硫化橡胶18硫化的工序之前实施。

现有的未硫化橡胶的一般使用方法为，将混合有硫化剂的未硫化橡胶通过模具进行加压加热(在170℃～180℃进行10分钟～45分钟)来进行成型一次硫化，然后从模具取出该橡胶再次进行加热(在200℃～230℃进行24小时)来进行二次硫化，从而获得物理性质稳定的成品。本发明与此不同，在本发明中，关注到：在不加压的状态下对混合有硫化剂的未硫化橡胶进行急加热时，因硫化反应而产生的气体使橡胶发泡的现象，从而想到了能够简单且可靠地对具有多个空隙的热交换层叠体的拐角部分实施气密结构的方法。

(本发明的第二实施方式)

图9示出了其他实施方式的热交换器。该热交换器是将平板状传热片和作为隔板(spacer)而进行了波形加工的传热片，以交替地正交的方式层叠而成的正交叉式热交换器。在该热交换器中，也与上述第一实施方式同样地，对设置于热交换层叠体11与拐角构件12之间的未硫化橡胶18进行加热来确保气密状态。

另外，虽然在所述第一实施方式中，拐角构件12与热交换层叠体11的拐角部分之间的接合部的切口，形成为图10中的(a)所示的形状，但是不限于此，能够形成为图10中的(b)～(f)所示的多种形状。并且，也可以恰当地采用上述形状之外的形状。

本发明的热交换器通过上述方法制造，可以用作如下等情况下的热交换器，即，在空气的供给路径上不能使用含有硅的材料的涂装工厂、薄膜印刷干燥机、饮料罐用金属片印刷干燥机、其他干燥装置，或者因硅的环境气体而可能产生继电器的接触不良的房屋等。

此外，在所述各实施方式中，举例说明了图11所示那样的正交叉式热交换器，但是不限于此，本发明也同样适用于图12所示那样的逆流式或斜交叉式热交换器。

本发明能够提供一种高气密性的热交换器，即使在上述那样不能使用含有硅的材料的场所也能够使用。

Claims (5)

1.一种热交换器，至少具有将传热片层叠而成的热交换层叠体，将层叠的各传热片之间的间隙交替地设定为作为热交换对象的第一流体的流路和第二流体的流路，第一流体和第二流体能够通过传热片进行热交换，该热交换器的特征在于，

在所述热交换层叠体的拐角部分，设置有截面大致呈L字形的拐角构件，并且在所述拐角构件与热交换层叠体的拐角部分之间，预先夹入混合有硫化剂的未硫化的橡胶，

未硫化橡胶在拐角构件与热交换层叠体的拐角部分之间被加热，通过该加热使橡胶硫化，通过因伴随着该硫化而产生的发泡而膨胀的橡胶，将拐角构件与热交换层叠体的拐角部分之间以气密状态堵塞。

2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，

在所述热交换层叠体的拐角部分，或者所述拐角构件的与热交换层叠体之间的接合部分，设置有能够配置所述未硫化的橡胶的切口。

3.根据权利要求1或2所述的热交换器，其特征在于，

在所述热交换层叠体的传热片的层叠方向上的两端部，固定设置有平板状构件，

在该平板状构件与热交换层叠体之间，插入设置有绳状的橡胶。

4.根据权利要求1或2所述的热交换器，其特征在于，

在所述热交换层叠体的传热片的层叠方向上的两端部，固定设置有平板状构件，

该平板状构件和所述拐角构件的端部进行接合固定，并且在拐角构件的端部与平板状构件之间涂敷橡胶涂料。

5.一种热交换器的制造方法，其特征在于，

在将传热片层叠而成的热交换层叠体的拐角部分，设置有截面大致呈L字形的拐角构件，并且在拐角构件与热交换层叠体的拐角部分之间，预先夹入混合有硫化剂的未硫化的橡胶，

在热交换层叠体设置未硫化橡胶和拐角构件之后，至少对未硫化橡胶进行加热，通过该加热使橡胶硫化，通过伴随着该硫化而产生的发泡来使橡胶膨胀，通过膨胀的橡胶堵塞拐角构件与热交换层叠体的拐角部分之间的空隙，来形成气密状态。