JP2005326099A - Resin made heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、小型のダイレクトメタノール燃料電池等に流通する流体のような腐蝕性流体を冷却する熱交換器に関する。 The present invention relates to a heat exchanger for cooling a corrosive fluid such as a fluid flowing in a small direct methanol fuel cell or the like.
パソコン等の小型電子機器用の燃料電池として、小型のダイレクトメタノール燃料電池が注目されている。
この燃料電池は、アノード回路の排出燃料を回収して再利用するため、回収した高温の燃料を冷却する熱交換器を必要とする。このアノード回路から排出される燃料は、蟻酸等の腐蝕性の高い物質が含まれているため、熱交換器には耐腐蝕性が要求される。
さらに燃料電池そのものが小型軽量であるため、それに用いられる熱交換器自体も小型軽量で且つ、量産性の高いものが求められている。
As a fuel cell for a small electronic device such as a personal computer, a small direct methanol fuel cell has attracted attention.
This fuel cell requires a heat exchanger for cooling the recovered high-temperature fuel in order to recover and reuse the fuel discharged from the anode circuit. Since the fuel discharged from the anode circuit contains highly corrosive substances such as formic acid, the heat exchanger is required to have corrosion resistance.
Furthermore, since the fuel cell itself is small and lightweight, the heat exchanger itself used for it is also small and light and has high mass productivity.
このような腐蝕性の高い流体を流通させる熱交換器を従来の金属材で造ると、その金属を腐蝕させ、その金属イオンを流体中に溶出し、燃料電池システムの電解質膜の破損や燃料電池の電圧降下を引き起こすことになる。 When a heat exchanger that circulates such highly corrosive fluid is made of a conventional metal material, the metal is corroded and the metal ions are eluted into the fluid, causing damage to the electrolyte membrane of the fuel cell system or fuel cell Will cause a voltage drop.
そこで、その腐食性流体に対して、下記特許文献に記載されている樹脂製熱交換器を用いることが考えられる。これはシェル&チューブ型の熱交換器であり、腐蝕性流体が流通する多数のチューブは、樹脂材から形成されている。そして、その樹脂製チューブをヘッダに接続するために継手を用いるものである。 Therefore, it is conceivable to use a resin heat exchanger described in the following patent document for the corrosive fluid. This is a shell and tube type heat exchanger, and a large number of tubes through which a corrosive fluid flows are formed of a resin material. A joint is used to connect the resin tube to the header.
多数の合成樹脂製チューブを用いた熱交換器は、その製造が面倒であると共に小型化には限界があった。
そこで本発明は、小型軽量にすることができる構造の簡単な量産性の高い樹脂製熱交換器を提供することを課題とする。
A heat exchanger using a large number of synthetic resin tubes is troublesome to manufacture and has a limit to downsizing.
Therefore, an object of the present invention is to provide a resin heat exchanger having a simple structure and a high mass productivity that can be reduced in size and weight.
請求項1に記載の本発明は、夫々合成樹脂の成形体で形成された本体(1) と蓋体(2) とからなり、本体(1) に蓋体(2) を液密に接合することにより、内部に一端から他端に向かう蛇行状または放射状の流路(3) が形成され、その一端および他端に出入口(4) を開口し、内部に腐蝕性流体が流通すると共に、外面側に空気流が流通する樹脂製熱交換器である。
The present invention according to
請求項2に記載の本発明は、請求項1において、
前記本体(1) は、全体が偏平な箱状に形成され、内部に多数の蛇行状の仕切部(5) が一体に形成され、その一端と他端とに前記出入口(4) が形成され、平板状の前記蓋体(2) が本体(1) の箱状の開口を閉塞するように構成された樹脂製熱交換器である。
請求項3に記載の本発明は、請求項1において、
前記本体(1) および蓋体(2) の少なくとも一方は、軸線方向の一方側が開口する中心ヘッダ(6) と、それに同軸で前記一方側に開口する環状で溝状の外周ヘッダ(7) と、両ヘッダ(6)(7)間を放射状に連通する多数の溝形部(8) と、を具備し、
前記本体(1) に蓋体(2) が液密に接合して、夫々の溝形の開口が閉塞されると共に、中心ヘッダ(6) と外周ヘッダ(7) とに夫々前記出入口(4) が形成された樹脂製熱交換器である。
The present invention according to
The main body (1) is formed in a flat box shape as a whole, and a number of meandering partition portions (5) are integrally formed therein, and the entrance (4) is formed at one end and the other end thereof. A flat plate-shaped lid (2) is a resin heat exchanger configured to close a box-shaped opening of the main body (1).
The present invention according to
At least one of the main body (1) and the lid (2) includes a central header (6) that is open on one side in the axial direction, and an annular and groove-shaped outer peripheral header (7) that is coaxial and opens on the one side. A plurality of groove-shaped portions (8) communicating radially between the headers (6) (7),
The lid (2) is liquid-tightly joined to the main body (1), the respective groove-shaped openings are closed, and the inlet / outlet (4) is connected to the central header (6) and the outer peripheral header (7), respectively. Is a resin heat exchanger in which is formed.
請求項4に記載の本発明は、請求項1において、
内部が空洞に形成され、全体平面が櫛状に形成され、その内部を厚み方向に二分する仕切部(5) が設けられると共に、櫛歯部(9) の先端部のみにその仕切部が存在せず、櫛元部(10)の厚み方向の一方側と他方側とに夫々前記出入口(4) が開口された樹脂製熱交換器である。
請求項5に記載の本発明は、請求項1〜請求項4のいずれかにおいて、
本体(1) と蓋体(2) の少なくとも一方の表面に放熱用のフィン(11)が突設形成された樹脂製熱交換器である。
The present invention according to
The inside is formed in a cavity, the entire plane is formed in a comb shape, a partition part (5) that bisects the inside in the thickness direction is provided, and the partition part exists only at the tip of the comb tooth part (9) In other words, the heat exchanger is a resin heat exchanger in which the inlet / outlet (4) is opened on one side and the other side in the thickness direction of the comb base (10).
The present invention according to
This is a resin heat exchanger in which heat dissipating fins (11) are formed projectingly on at least one surface of the main body (1) and the lid (2).
本発明の樹脂製熱交換器は、夫々合成樹脂の成形体からなる本体1と蓋体2とを接合することにより、内部に一端から他端に向かう蛇行状または放射状の流路3が形成され、その一端および他端に出入口4を開口するものである。そして内部に腐蝕性流体が流通すると共に、外面側に空気流が流通するものである。そのため製造し易く且つ、腐蝕性流体に対して耐蝕性の高いものとなる。
また、構造が簡単で量産性の高い樹脂製熱交換器を提供できる。
In the resin heat exchanger of the present invention, a meandering or
In addition, a resin heat exchanger having a simple structure and high mass productivity can be provided.
上記構成において、本体1を偏平な箱状に形成し、その内部に蛇行状の仕切部5を一体形成し、その本体1に平板状の蓋体2を閉塞したものにおいては、成形が容易で且つ、腐蝕性流体の流路長が長くなり、熱交換性能の高いものとなり得る。
上記構成において、本体1および蓋体2の少なくとも一方を中心ヘッダ6と外周ヘッダ7と、両ヘッダ6,ヘッダ7間を放射状に連通する多数の溝形部8とにより形成することができる。この場合には、放熱性が高く且つ、製造し易い樹脂製熱交換器となる。
In the above configuration, when the
In the above-described configuration, at least one of the
上記構成において、内部を空洞にした平面櫛状に形成し、その内部空間を厚み方向に二分する仕切部5を設けたものにおいては、成形および組立てが容易で熱交換性能の高いものを提供できる。
上記いずれかの構成において、本体1,蓋体2の少なくとも一方側に放熱用のフィン11を突設形成したものにおいては、さらに熱交換性能を向上できる。
In the above configuration, in the case where the inner space is formed in the shape of a plane comb and the
In any one of the above-described configurations, the heat exchange performance can be further improved in the case where the
次に、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図1は本発明の第1の実施の形態を示し、(A)は正面図、(B)は(A)のB−B矢視断面図、(C)は(B)のC−C矢視断面図、(D)は同熱交換器の分解斜視図である。この熱交換器は、射出成形による樹脂製の本体1と蓋体2と、本体1の平面に接着剤等により接合される金属製のフィン11とを有する。
本体1は図1(C)(D)に示す如く、全体が偏平な箱状に形成され、図において、上下一対の対向する一方の辺と他方の辺とから交互に仕切部5が上下方向に一体に延在する。その仕切部5の長さは、両辺の対向長さよりも短く形成され、それによって内部に蛇行状の流路3が形成される。そしてその流路3の一端および他端に出入口4が設けられ、そこにパイプ12が外側に突出する。そして本体1の一方側平面は図1(D)の如く開放され、その開口に整合する蓋体2が接着剤等により、そこに接合される。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1A and 1B show a first embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a front view, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 1A, and FIG. A sectional view, (D) is an exploded perspective view of the heat exchanger. This heat exchanger has a resin-made
As shown in FIGS. 1C and 1D, the
次に、本体1の平面にはフィン11が接着剤等により接合されている。そのフィン11は、円板状の基部を有し、その基部に多数の帯状金属板が突設されている。なお、フィン11の基部と本体1の平面とをビス止めすると共に、それらの間に伝熱性グリースを介在させても良い。
そして本体1の一方のパイプ12から腐蝕性の流体を流通させ、内部の流路3を蛇行状に流通して、他方のパイプ12からそれを流出させる。そして、フィン11に対向して図1(B)の如くファン13を配置し、ファン13による送風によって本体1内の腐蝕性流体を冷却することができる。なお、この例のフィン11の基部表面に放射方向へ突設された多数の帯状金属板は、夫々円弧状に形成されている。これは、ファン13による冷却風が遠心方向および回転方向の分力を有するので、それを効率的に捉えるようにしたものである。
Next,
Then, a corrosive fluid is circulated from one
次に、図2は本発明の第2の実施の形態を示し、(A)はその正面図、(B)は同側面図、(C)同分解斜視図であり、これは本体1および蓋体2が共に内部を中空にした平面ほぼ車輪状のものである。即ち、小径の環状の中心ヘッダ6とその外周に位置された環状の外周ヘッダ7と、中心ヘッダ6,外周ヘッダ7間を連通する溝形部8とを有し、夫々軸線方向の一方側が開口されている。
また、本体1側にはその外周ヘッダ7にパイプ12が突設され、蓋体2側では中心ヘッダ6にパイプ12が図2(A)の如く突設されている。なお、中心ヘッダ6は鍋型に形成しても良い。その場合には、その中心にパイプ12が突設される。
Next, FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention, in which (A) is a front view thereof, (B) is a side view thereof, and (C) is an exploded perspective view thereof. Both
Further, a
このような本体1と蓋体2とを互いに逆向きにして接着剤により接合することにより、本発明の樹脂製熱交換器を構成できる。
そして一例として、中心ヘッダ6側のパイプ12から腐蝕性流体を流入し、中心ヘッダ6および溝形部8を介し、外周ヘッダ7から他方のパイプ12にそれを流出させることができる。そして本体1または蓋体2に対向しファンを設け、その冷却風により内部の腐蝕性流通を冷却するものである。なお、この例ではファンを省略する。
The resin heat exchanger of the present invention can be configured by joining the
And as an example, corrosive fluid can flow in from the
次に、図3は本発明の第3の実施の形態を示し、(A)はその正面図、(B)は(A)のB−B矢視断面図、(C)はその分解斜視図である。
この例の本体1は、図3(A)の如く全体が櫛状に形成され、その櫛元部10が箱状に形成され、その箱状の対向する両縁部および仕切部5の縁部に細長い柵状部15が3列に一体的に立設されて櫛歯部9が形成されている。そして、本体1の櫛元部10の両側にパイプ12が突設されている。3列に並列された柵状部15において、中間列の仕切部5の先端高さは両側に位置するものよりも低く形成されている。
次に、蓋体2は各列の柵状部15の外周縁に整合するように形成され、接着剤等を用いて、本体1の図において上面側に被嵌され、両者間が接合される。この例では、蓋体2の外面側には金属製のフィン11が接着剤等により接合されている。
Next, FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention, where (A) is a front view thereof, (B) is a cross-sectional view taken along line BB of (A), and (C) is an exploded perspective view thereof. It is.
The
Next, the
このような本体1および蓋体2は合成樹脂材で形成され、射出成形により容易に量産できる。なお、前記第2の実施の形態も同様に容易に製造できる。
図3に示す樹脂製熱交換器は、その図3(B)に示す如く、一方側のパイプ12から腐蝕性流体を内部に流入させると、仕切部5の存在により腐蝕性流体は仕切部5の先端をUターンして流通し、他方のパイプ12よりそれが流出する。そして蓋体2の外面側に送風が行われ、腐蝕性流体を冷却するものである。
The
In the resin heat exchanger shown in FIG. 3, as shown in FIG. 3 (B), when the corrosive fluid is introduced into the inside from the
次に、図4は図3の変形例を示し、(A)はその要部正面図、(B)は(A)のB−B矢視断面図である。この例が図3と異なる点は、蓋体2の形状のみである。図3においては金属製のフィン11を設けたが、それに代えて樹脂製の蓋体2自体に多数の突条部14を突設形成し、それによってフィン11を構成したものである。
なお、この例では互いに対向する平面における夫々の突条部14はその傾斜の向きが逆向きに形成されている。
Next, FIG. 4 shows the modification of FIG. 3, (A) is the principal part front view, (B) is BB arrow sectional drawing of (A). This example is different from FIG. 3 only in the shape of the
In this example, the
次に、図5は図3のさらに他の実施例であり、この例の本体1は内部を中空とした手袋状に形成され、その開口を蓋体2によって閉塞するものである。この蓋体2には、一体に仕切部5が突設されている。
図5の樹脂製熱交換器の本体1,蓋体2も射出成形等により容易に量産できるものである。
Next, FIG. 5 shows still another embodiment of FIG. 3, and the
The
1 本体
2 蓋体
3 流路
4 出入口
5 仕切部
6 中心ヘッダ
7 外周ヘッダ
8 溝形部
DESCRIPTION OF
9 櫛歯部
10 櫛元部
11 フィン
12 パイプ
13 ファン
14 突条部
15 柵状部
9 Comb teeth
10 Comb base
11 fins
12 pipes
13 fans
14 Projection
15 Fence
Claims (5)
前記本体(1) は、全体が偏平な箱状に形成され、内部に多数の蛇行状の仕切部(5) が一体に形成され、その一端と他端とに前記出入口(4) が形成され、平板状の前記蓋体(2) が本体(1) の箱状の開口を閉塞するように構成された樹脂製熱交換器。 In claim 1,
The main body (1) is formed in a flat box shape as a whole, and a number of meandering partition portions (5) are integrally formed therein, and the entrance (4) is formed at one end and the other end thereof. A resin heat exchanger configured such that the flat lid (2) closes the box-shaped opening of the main body (1).
前記本体(1) および蓋体(2) の少なくとも一方は、軸線方向の一方側が開口する中心ヘッダ(6) と、それに同軸で前記一方側に開口する環状で溝状の外周ヘッダ(7) と、両ヘッダ(6)(7)間を放射状に連通する多数の溝形部(8) と、を具備し、
前記本体(1) に蓋体(2) が液密に接合して、夫々の溝形の開口が閉塞されると共に、中心ヘッダ(6) と外周ヘッダ(7) とに夫々前記出入口(4) が形成された樹脂製熱交換器。 In claim 1,
At least one of the main body (1) and the lid (2) includes a central header (6) that is open on one side in the axial direction, and an annular and groove-shaped outer peripheral header (7) that is coaxial and opens on the one side. A plurality of groove-shaped portions (8) communicating radially between the headers (6) (7),
The lid (2) is liquid-tightly joined to the main body (1), the respective groove-shaped openings are closed, and the inlet / outlet (4) is connected to the central header (6) and the outer peripheral header (7), respectively. A heat exchanger made of resin.
内部が空洞に形成され、全体平面が櫛状に形成され、その内部を厚み方向に二分する仕切部(5) が設けられると共に、櫛歯部(9) の先端部のみにその仕切部(5) が存在せず、櫛元部(10)の厚み方向の一方側と他方側とに夫々前記出入口(4) が開口された樹脂製熱交換器。 In claim 1,
The inside is formed in a cavity, the entire plane is formed in a comb shape, a partition part (5) that bisects the inside in the thickness direction is provided, and the partition part (5) is provided only at the tip of the comb tooth part (9). ) And a resin heat exchanger in which the inlet / outlet (4) is opened on one side and the other side in the thickness direction of the comb base (10).
本体(1) と蓋体(2) の少なくとも一方の表面に放熱用のフィン(11)が突設形成された樹脂製熱交換器。
In any one of Claims 1-4,
A resin heat exchanger in which heat dissipating fins (11) are formed projectingly on at least one surface of the main body (1) and the lid (2).
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CN114566674A (en) * | 2022-02-09 | 2022-05-31 | 上海神力科技有限公司 | Electric pile hydrogen inlet heating structure |
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