JP2007093137A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】熱交換換気装置、またはその他の空気調和装置に用いられる熱交換器において、通気抵抗の増加を抑制することができる熱交換器を提供する。
【解決手段】伝熱板Ａ１０１と伝熱板Ｂ１０２の積層により風路Ａ１および風路Ｂ２１１５が交互に形成される熱交換器において、前記風路Ａ１および前記風路Ｂ２を流れる流体が対向流となる部分の風路保持手段の形状を曲線状とし、略等間隔に配置したことにより、より風路高さを確保し通気抵抗の増加を抑制し、風路幅が減少せず通気抵抗の増加を抑制する。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱交換換気装置、またはその他の空気調和装置に用いられ、多数の伝熱板を交互に積層して風路Ａおよび風路Ｂを交互に形成する熱交換器に関する。

本出願人は、従来のこの種の対向流方式の熱交換器として、ポリスチレンシートの真空成形加工により加工された伝熱板Ａ１０１と伝熱板Ｂ１０２を交互に積層した熱交換器を提案した（特許文献１参照）。

以下、その熱交換器について図１０を参照しながら説明する。

伝熱板Ａ１０１および伝熱板Ｂ１０２は平面形状が方形をなし、ポリスチレンシートの真空成形加工により成形された後、トムソン型等で余分なシートを切断することで得られ、伝熱板Ａ１０１は中空凸状に形成された略Ｌ字状の風路リブ１０３を略平行、略等間隔に備え、風路リブ１０３により略Ｌ字状の風路Ａ１０４および伝熱面１０５が形成される。

風路Ａ１０４の出入口部分には伝熱板Ａ１０１の縁を風路リブ１０３の凸方向とは逆方向へ折り曲げられた風路端面１０６が設けられ、風路リブ１０３の両端に風路リブ１０３の凸方向と同方向に中空凸状の複数の突起Ａ１０７が設けられている。

伝熱板Ａ１０１の風路Ａ１０４の入口と出口以外の外周縁部であって、風路Ａ１０４の入口と出口に挟まれ、対向流となる風路部分と略平行をなす外周縁部に風路リブ１０３の凸方向と同方向に中空凸状に形成した外周リブＡ（図示省略）を備え、前記外周リブＡの対角に同形状の外周リブＡ１０８ｂを有す。

外周リブＡ１０８ｂの外側側面は風路端面１０６と同位置まで折り曲げた構成とする。

伝熱板Ａ１０１の風路Ａ１０４の出入口および外周リブＡ１０８ｂ以外の外周縁部に同形状の外周リブＢ１０９を設け、外周リブＢ１０９のうち外周リブＢ１０９ａは外周リブＡ１０８と略平行をなし、外周リブＢ１０９ｂは外周リブＡ１０８と略直交をなす。

なお、符号末尾の英小文字の添字は同一番号と同機能を有するが配置等の差異により区別するためのものであり、以降同様の記載方法とする。

外周リブＢ１０９の形状は風路リブ１０３の凸方向と同方向に中空凸状であり、外周リブＢ１０９ｂの外側側面の中央部は伝熱面１０５と同位置まで折り曲げられ風路開口部１１０が形成され、両端部分は風路端面１０６と同位置まで折り曲げられ風路端面カバー１１１が形成される。

外周リブＢ１０９ａの風路端面１０６側には風路リブ１０３の凸方向と同方向に中空凸状の突起Ｂ１１２ａを備え、突起Ｂ１１２ａとその上方に位置する伝熱板Ｂ１０２に設けられた突起Ｂ１１２ｂとが略直交し、突起Ｂ１１２ａの上面とその上方に位置する伝熱板Ｂ１０２に設けられた外周リブＢ１０９ａ、１０９ｂの下面とが当接する構成である。

伝熱板Ｂ１０２は伝熱板Ａ１０１と相似関係をなしており、伝熱板Ｂ１０２の形状のうち伝熱板Ｂ１０２の外周リブＡ１０８ｃ、１０８ｄの高さを風路リブ１０３の高さと等しい高さとし、さらに伝熱板Ｂ１０２の外周リブＡ１０８ｃ、１０８ｄの幅を伝熱板Ａ１０１の外周リブＡ１０８ｂの幅よりも広い形状に形成されている。

伝熱板Ａ１０１と伝熱板Ｂ１０２の外周リブＡ１０８ｂと略平行な風路リブ１０３において、風路リブ１０３の凸方向と同方向に中空凸状に形成した複数の突起Ｃ１１３を設け、あるいは風路リブ１０３の幅を断続的に広くした風路リブ積層部１１４を設け、突起Ｃ１１３の上面とその上方に位置する伝熱板Ｂ１０２の風路リブ１０３の下面あるいは風路リブ積層部１１４の上面と上方に位置する伝熱板Ａ１０１の下面とが当接するように伝熱板Ａ１０１および伝熱板Ｂ１０２の突起Ｃ１１３と風路リブ積層部１１４は積層方向に対してずらした構成とされている。

上記のように成形された伝熱板Ａ１０１と伝熱板Ｂ１０２を交互に積層し、風路Ａ１０４と風路Ｂ１１５を交互に形成し、外周側面を熱溶着する等により熱交換器を構成し、風路Ａ１０４を流れる流体と風路Ｂ１１５を流れる流体の間で熱交換が行われる。
特開２００４−２８６４１９号公報

このような従来の熱交換器では、伝熱板の面積が大きくなるとたわみやすくなり、風路を流れる流体から受ける圧力が大きくなった場合、隣接する風路リブ同士が嵌合してしまい、風路高さが低くなり通気抵抗が増加する可能性があるという課題があり、風路高さを確保し通気抵抗の増加を抑制することが要求されている。

また、風路リブ積層部が風路リブよりも幅が広いため、風路リブ積層部部分で風路幅が狭まり通気抵抗が増加するという課題があり、風路幅を減少させずに通気抵抗の増加を抑制することが要求されている。

また、方形の伝熱板に形成される複数のＬ字状の風路は風路長に差ができるため、各風路を流れる風量に差が生じ、流出部において各風路の熱交換後の空気の温度差、いわゆる温度分布が発生するという課題があり、温度分布の改善が要求されている。

特に熱交換器を搭載した機器の吹出し口と熱交換器の流出部が近接している場合、低外気温、低風量時などには温度分布で生じた低温空気が吹き出される可能性がある。

また、積層した伝熱板の外周側面を熱溶着する際、熱収縮により外周側の開口高さおよび風路高さが減少する可能性があるという課題があり、外周側の開口高さおよび風路高さを確保し通気抵抗の増加を抑制することが要求されている。

また、熱溶着の際、溶着不良を防止するため、溶着作業に工数がかかるという課題があり、溶着作業の工数を低減し生産性を向上させることが要求されている。

また、伝熱板から余分なシートを切断する際、風路の入口または出口部分にバリが残り、熱溶着の際、バリにより入口または出口部分の開口高さが減少し通気抵抗が増大する可能性があるという課題があり、バリによる開口高さの減少を防ぎ、通気抵抗の増加を抑制することが要求されている。

本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、風路高さを確保し通気抵抗の増加を抑制することができ、温度分布の改善ができ、外周側の開口高さおよび風路高さを確保し通気抵抗の増加を抑制することができ、溶着作業の工数を低減し生産性を向上させることができ、バリによる開口高さの減少を防ぎ通気抵抗の増加を抑制することができる熱交換器を提供することを目的としている。

本発明の熱交換器は上記目的を達成するために、伝熱板Ａと伝熱板Ｂを積層した際、風路Ａおよび風路Ｂを流れる流体が対向流となる部分の風路保持手段の形状を曲線状としたものである。

この手段により、風路高さを確保し通気抵抗の増加を抑制することができ、風路幅が減少せず通気抵抗の増加を抑制することができる熱交換器が得られる。

また、他の手段は、風路Ａおよび風路Ｂを流れる流体が対向流となる部分を形成する風路保持手段を不等間隔に配置したものである。

この手段により、熱交換器の流出部における熱交換後の空気の温度分布を改善することができる熱交換器が得られる。

また、他の手段は、略Ｌ字状に形成された複数の風路のうち、遮蔽手段Ａ側の風路長が短い風路の風路幅が狭く、遮蔽手段Ｂ側の風路長が長い風路の風路幅が広くなるように風路保持手段を不等間隔に配置したものである。

この手段により、風路長が短い風路の風量を減少させ、風路長が長い風路の風量を増加させることができ、熱交換器の流出部における熱交換後の空気の温度分布を改善することができる熱交換器が得られる。

また、他の手段は、熱交換器へ通風する搬送手段または前記熱交換器の前後の風路形状に応じて、略Ｌ字状に形成された複数の風路の風量差を小さくするように、風路保持手段を不等間隔に配置したものである。

この手段により、各風路の風量差を小さくすることができ、熱交換器の流出部における熱交換後の空気の温度分布を改善することができる熱交換器が得られる。

また、他の手段は、略Ｌ字状に形成された複数の風路のうち、遮蔽手段Ａ側の風路長が短い風路の風路幅が広く、遮蔽手段Ｂ側の風路長が長い風路の風路幅が狭くなるように風路保持手段を不等間隔に配置したものである。

この手段により、各風路の風量差を小さくすることができ、熱交換器の流出部における熱交換後の空気の温度分布を改善することができる熱交換器が得られる。

また、他の手段は、略Ｌ字状に形成された複数の風路のうち、中央部分の風路の風路幅が狭く、遮蔽手段Ａ側の風路長が短い風路および遮蔽手段Ｂ側の風路長が長い風路の風路幅が広くなるように風路保持手段を不等間隔に配置したものである。

この手段により、各風路の風量差を小さくすることができ、熱交換器の流出部における熱交換後の空気の温度分布を改善することができる熱交換器が得られる。

また、他の手段は、伝熱板Ｂに形成された遮蔽手段Ａの両端および遮蔽手段Ｂの長手方向の角部および隣接する伝熱板Ａの開口部の端部となる位置に側面保持手段を配置し、前記遮蔽手段Ａの両端および前記遮蔽手段Ａと対向する位置にある前記遮蔽手段Ｂの両端において、伝熱板Ａの前記遮蔽手段Ａの上面が前記伝熱板Ｂの前記遮蔽手段Ｂの下面に当接し、前記伝熱板Ａの前記遮蔽手段Ｂの上面が前記伝熱板Ｂの前記遮蔽手段Ａの下面に当接し、前記側面保持手段の上面が前記伝熱板Ａの前記遮蔽手段Ａおよび前記遮蔽手段Ｂの下面に当接するものである。

この手段により、熱収縮による変形を防止し、外周側の開口高さを確保し通気抵抗の増加を抑制することができる熱交換器が得られる。

また、他の手段は、伝熱板Ａに形成された遮蔽手段Ａおよび遮蔽手段Ｂの側面に面していない箇所に少なくとも１つ以上の外周風路保持手段を設け、前記外周風路保持手段が下方に位置する伝熱板Ｂに形成された遮蔽手段Ａおよび遮蔽手段Ｂに当接するものである。

この手段により、外周側の風路高さを確保し通気抵抗の増加を抑制することができる熱交換器が得られる。

また、他の手段は、外周縁部に形成された気密手段は伝熱面に対し風路高さ以上の長さを有するように折り返され、流入部および流出部の下方の前記気密手段に開口部Ｂを形成したものである。

この手段により、溶着作業の工数を低減し生産性を向上させることができる熱交換器が得られる。

また、他の手段は、流入部および流出部において伝熱面と開口部の端部までの開口高さが風路高さよりも大きくなるように開口部Ａおよび開口部Ｂを形成したものである。

この手段により、バリによる開口高さの減少を防ぎ、通気抵抗の増加を抑制することができる熱交換器が得られる。

本発明によれば、風路Ａおよび風路Ｂを流れる流体が対向流となる部分の風路保持手段の形状を曲線状とすることにより風路高さを確保し、通気抵抗の増加を抑制するという効果のある熱交換器を提供できる。

また、風路幅を減少させずに風路高さを確保することにより、通気抵抗の増加を抑制するという効果のある熱交換器を提供できる。

また、風路Ａおよび風路Ｂを流れる流体が対向流となる部分を形成する風路保持手段を不等間隔に配置することにより、温度分布を改善するという効果のある熱交換器を提供できる。

また、略Ｌ字状に形成された複数の風路のうち、遮蔽手段Ａ側の風路長が短い風路の風路幅が狭く、遮蔽手段Ｂ側の風路長が長い風路の風路幅が広くなるように風路保持手段を不等間隔に配置することにより、温度分布を改善するという効果のある熱交換器を提供できる。

また、略Ｌ字状に形成された複数の風路のうち、遮蔽手段Ａ側の風路長が短い風路の風路幅が広く、遮蔽手段Ｂ側の風路長が長い風路の風路幅が狭くなるように風路保持手段を不等間隔に配置することにより、温度分布を改善するという効果のある熱交換器を提供できる。

また、略Ｌ字状に形成された複数の風路のうち、中央部分の風路の風路幅が狭く、遮蔽手段Ａ側の風路長が短い風路および遮蔽手段Ｂ側の風路長が長い風路の風路幅が広くなるように風路保持手段を不等間隔に配置することにより、温度分布を改善するという効果のある熱交換器を提供できる。

また、伝熱板Ｂに形成された遮蔽手段Ａの両端および遮蔽手段Ｂの長手方向の角部および隣接する伝熱板Ａの開口部の端部となる位置に側面保持手段を配置し、前記遮蔽手段Ａの両端および前記遮蔽手段Ａと対向する位置にある前記遮蔽手段Ｂの両端において、伝熱板Ａの前記遮蔽手段Ａの上面が前記伝熱板Ｂの前記遮蔽手段Ｂの下面に当接し、前記伝熱板Ａの前記遮蔽手段Ｂの上面が前記伝熱板Ｂの前記遮蔽手段Ａの下面に当接し、前記側面保持手段の上面が前記伝熱板Ａの前記遮蔽手段Ａおよび前記遮蔽手段Ｂの下面に当接することにより、外周側の風路高さを確保し通気抵抗の増加を抑制するという効果のある熱交換器を提供することができる。

また、伝熱板Ａに形成された遮蔽手段Ａおよび遮蔽手段Ｂの側面に面していない箇所に少なくとも１つ以上の外周風路保持手段を設け、前記外周風路保持手段が下方に位置する伝熱板Ｂに形成された遮蔽手段Ａおよび遮蔽手段Ｂに当接することにより、外周側の風路高さを確保し通気抵抗の増加を抑制するという効果のある熱交換器を提供できる。

また、外周縁部に形成された気密手段は伝熱面に対し風路高さ以上の長さを有する位置まで折り返され、流入部および流出部の下方の前記気密手段に開口部Ｂを形成することにより、溶着作業の工数を低減し生産性を向上させるという効果のある熱交換器を提供することができる。

また、流入部および流出部において伝熱面と開口部の端部までの開口高さが風路高さよりも大きくなるように開口部Ａおよび開口部Ｂを形成することにより、バリによる開口高さの減少を防ぎ、通気抵抗の増加を抑制するという効果のある熱交換器を提供することができる。

本発明の請求項１記載の熱交換器は、ほぼ方形の伝熱板Ａおよび伝熱板Ｂを備え、前記伝熱板Ａは略Ｌ字状であり中空凸状に形成した複数の風路保持手段と、外周部に直線状の遮蔽手段Ａおよび略Ｌ字状の遮蔽手段Ｂを備え、前記複数の風路保持手段と遮蔽手段Ａと遮蔽手段Ｂにより略Ｌ字状の複数の風路と伝熱面と前記風路の両端に流入部および流出部が形成され、前記風路の流入部および流出部に位置する前記風路保持手段の端部には開口保持手段を設け、前記伝熱板Ａの外周縁部には前記伝熱面と略垂直となるように折り返された気密手段が設けられ、前記伝熱板の中心点に関して前記風路の前記流入部および前記流出部と点対称をなす位置の前記気密手段には開口部Ａが設けられ、前記伝熱板Ｂは前記伝熱板Ａと相似関係をなし、前記伝熱板Ｂのうち前記伝熱板Ｂに設けられた前記遮蔽手段Ａおよび前記遮蔽手段Ｂの長手方向に複数の側面保持手段を設け、前記伝熱板Ａおよび前記伝熱板Ｂを１枚のシートを素材として一体成型し、前記伝熱板Ａの前記流入部および前記流出部が前記伝熱板Ｂの前記流入部および前記流出部と対向する位置関係となるように前記伝熱板Ａと前記伝熱板Ｂを１８０°回転させ交互に積層し、前記伝熱板Ａと前記伝熱板Ｂの積層により風路Ａおよび風路Ｂが交互に形成される熱交換器において、前記伝熱板Ａと前記伝熱板Ｂを積層した際、前記風路Ａおよび前記風路Ｂを流れる流体が対向流となる部分の前記風路保持手段の形状を曲線状とし、略等間隔に配置したものであり、対向流部分の前記風路保持手段が曲線状のため、前記伝熱板Ａと前記伝熱板Ｂを交互に積層下した際、隣接する伝熱板の前記風路保持手段は互いに反対方向へ湾曲することとなり、隣接する伝熱板の前記風路保持手段は積層方向で同位置に配置されることがなく、前記風路保持手段の上面が上方に位置する伝熱板の下面に当接し、風路高さを確保するという作用を有する。

また、請求項３記載の熱交換器は、略Ｌ字状に形成された複数の風路のうち、遮蔽手段Ａ側の風路長が短い風路の風路幅が狭く、遮蔽手段Ｂ側の風路長が長い風路の風路幅が広くなるように風路保持手段を不等間隔に配置したものであり、前記風路保持手段を略等間隔に配置した場合に対し、前記風路長の短い風路の幅を狭くすることにより前記風路長の短い風路を流れる流体の風量が減少し、前記風路長が長い風路の風路の幅を広くすることにより前記風路長が長い風路を流れる風量が増加するため、それぞれの風路での風量のバラつきがなくなり各風路の熱交換後の温度差を減少させるという作用を有する。

また、請求項５記載の熱交換器は、略Ｌ字状に形成された複数の風路のうち、遮蔽手段Ａ側の風路長が短い風路の風路幅が広く、遮蔽手段Ｂ側の風路長が長い風路の風路幅が狭くなるように風路保持手段を不等間隔に配置したものであり、熱交換器に空気を送風する送風手段等との位置関係、前記熱交換器の入口または出口部分の風路形状等により、前記風路保持手段を略等間隔に配置した前記熱交換器の長風路側の風路を流れる風量が多い場合に対し、前記風路長の短い風路の幅を広くすることにより前記風路長の短い風路を流れる流体の風量が増加し、前記風路長が長い風路の風路の幅を狭くすることにより前記風路長が長い風路を流れる風量が減少するため、それぞれの風路での風量のバラつきがなくなり各風路の熱交換後の温度差を減少させるという作用を有する。

また、請求項６記載の熱交換器は、略Ｌ字状に形成された複数の風路のうち、中央部分の風路の風路幅が狭く、遮蔽手段Ａ側の風路長が短い風路および遮蔽手段Ｂ側の風路長が長い風路の風路幅が広くなるように風路保持手段を不等間隔に配置したものであり、熱交換器に空気を送風する送風手段等との位置関係、前記熱交換器の入口または出口部分の風路形状等により、前記風路保持手段を略等間隔に配置した前記熱交換器の中央部分の風路を流れる風量が多い場合に対し、前記中央部分の風路の幅を狭くすることにより前記中央部分の風路を流れる流体の風量が増加し、前記遮蔽手段Ａ側の風路長が短い風路および前記遮蔽手段Ｂ側の風路長が長い風路の風路幅を広くすることにより前記風路長が長い風路および前記風路長が短い風路を流れる風量が減少するため、それぞれの風路での風量のバラつきがなくなり各風路の熱交換後の温度差を減少させるという作用を有する。

また、請求項７記載の熱交換器は、伝熱板Ｂに形成された遮蔽手段Ａの両端および遮蔽手段Ｂの長手方向の角部および隣接する伝熱板Ａの開口部の端部となる位置に側面保持手段を配置し、前記遮蔽手段Ａの両端および前記遮蔽手段Ａと対向する位置にある前記遮蔽手段Ｂの両端において、伝熱板Ａの前記遮蔽手段Ａの上面が前記伝熱板Ｂの前記遮蔽手段Ｂの下面に当接し、前記伝熱板Ａの前記遮蔽手段Ｂの上面が前記伝熱板Ｂの前記遮蔽手段Ａの下面に当接し、前記側面保持手段の上面が前記伝熱板Ａの前記遮蔽手段Ａおよび前記遮蔽手段Ｂの下面に当接するものであり、前記伝熱板Ａの前記遮蔽手段Ａの上面が前記伝熱板Ｂの前記遮蔽手段Ｂの下面に当接し、前記伝熱板Ａの前記遮蔽手段Ｂの上面が前記伝熱板Ｂの前記遮蔽手段Ａの下面に当接し、前記側面保持手段の上面が前記伝熱板Ａの前記遮蔽手段Ａおよび前記遮蔽手段Ｂの下面に当接することにより、前記遮蔽手段Ａの両端および前記遮蔽手段Ｂの長手方向の両端、すなわち風路Ａおよび風路Ｂの流入部および流出部の端部において、隣接する伝熱板同士が当接することにより開口高さを確保するという作用を有する。

また、請求項８記載の熱交換器は、伝熱板Ａに形成された遮蔽手段Ａおよび遮蔽手段Ｂの側面に面していない箇所に少なくとも１つ以上の外周風路保持手段を設け、前記外周風路保持手段が下方に位置する伝熱板Ｂに形成された遮蔽手段Ａおよび遮蔽手段Ｂに当接するものであり、側面に熱溶着を行うなどの外周側面が変形する場合においても、前記外周風路保持手段は側面に面していない箇所に設けられているため、前記外周風路保持手段は影響を受けず外周側の風路高さを確保するという作用を有する。

また、請求項９記載の熱交換器は、伝熱板Ａおよび伝熱板Ｂの外周縁部に形成された気密手段は伝熱面に対し風路高さ以上の長さを有するように折り返され、流入部および流出部の下方の前記気密手段に開口部Ｂを形成したものであり、伝熱板Ａおよび伝熱板Ｂを交互に積層した際、流入部および流出部以外の外周側面において隣接する伝熱板との接触面積が大きくなり、前記外周側面に熱溶着等を行う場合には、熱収縮による未溶着部分の発生を低減することができ、溶着温度等の溶着条件の管理値を緩和することができ、溶着作業の工数を低減できるという作用を有する。

また、請求項１０記載の熱交換器は、伝熱板Ａおよび伝熱板Ｂを交互に積層した際、流入部および流出部において伝熱面と開口部の端部までの開口高さが風路高さよりも大きくなるように開口部Ａおよび開口部Ｂを形成したものであり、１枚のシートから伝熱板し、伝熱板と余分なシートを切断した際、開口部Ａおよび開口部Ｂの前記シートとの切断部にバリとして前記シートが残り、前記バリが前記開口部Ａおよび前記開口部Ｂの一部を塞ぐ場合、開口高さを風路高さよりも大きく形成しているため、開口面積の減少を抑制するという作用を有する。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は本実施の形態に用いる熱交換器の概略分解斜視図、図２は伝熱板の積層時の概略斜視図、図３は伝熱板積層時の積層方向からの概略透視図、図４は開口部近傍の遮蔽リブＡと遮蔽リブＢの積層状態の概略断面図、図５は熱溶着前の流入口の概略断面図、図６は熱溶着後の流入口の概略断面図である。

図１および図２において、伝熱板Ａ１０１と伝熱板Ｂ１０２を交互に積層することにより構成される熱交換器はそれぞれの伝熱板の上下に風路Ａ１と風路Ｂ２とが構成され、風路Ａ１と風路Ｂ２を流れる流体はそれぞれの伝熱板を介して熱交換を行い、それぞれの風路の出入口部分ではお互いが直交して流れ、中央部分ではお互いが対向する方向に流れる対向流型であり、外周側面の熱溶着により一体化される。

実際は多数の伝熱板Ａ１０１と伝熱板Ｂ１０２が交互に積層されているが、簡略のため４つの伝熱板を示している。

伝熱板Ａ１０１および伝熱板Ｂ１０２は平面形状が方形をなし、厚さが例えば０．２ｍｍのハイインパクトポリスチレンシートの真空成形加工により成形されており、伝熱板Ａ１０１は中空凸状に、例えば伝熱面１０５の表面に対し凸高さ２．６ｍｍ、幅２ｍｍに形成され、対向流部分がカーブ形状の略Ｌ字状の風路保持手段としての曲線風路リブ３を略平行、略等間隔に９本備え、曲線風路リブ３により略Ｌ字状の風路Ａ１および伝熱面１０５が形成される。

風路Ａ１の流入口４および流出口５は伝熱板Ａ１０１の縁を曲線風路リブ３の凸方向とは逆方向へ、例えば伝熱面１０５の表面に対し２．４ｍｍの位置まで折り曲げられた気密手段としての風路端面１０６を設け、風路端面１０６の両端、たとえば端から１０ｍｍの部分は風路端面１０６よりも長い、たとえば伝熱面１０５の表面に対し５．２ｍｍの位置まで折り曲げられた気密手段としての風路端面カバー１１１ａを設け、風路端面１０６と風路端面カバー１１１ａにより風路開口部６ａが形成される。

なお、符号末尾の英小文字の添字は同一符号で同機能を有するが配置等の差異により区別するためのものであり、以降同様の記載方法とする。

曲線風路リブ３の両端に曲線風路リブ３の凸方向と同方向に中空凸状であり曲線風路リブ３の高さよりも高い高さの複数の突起Ａ１０７を、例えば高さが伝熱面１０５に対し５．２ｍｍとして１８個設ける。

伝熱板Ａ１０１の風路Ａ１の入口と出口以外の外周縁部であって、風路Ａ１の流入口４と流出口５に挟まれた直線部分に曲線風路リブ３の凸方向と同方向に中空凸状であり突起Ａ１０７と等しい高さに形成した遮蔽手段としての外周リブＡ７ａを例えばその幅が１０ｍｍとなるように備え、外周リブＡ７ａの上面は伝熱面１０５と平行をなし、外側側面は風路端面カバー１１１ａと同位置まで折り曲げた形状とする。

伝熱板Ａ１０１の風路Ａ１の流入口４、流出口５および外周リブＡ７ａ以外の外周縁部にＬ字状の遮蔽手段Ｂとしての外周リブＢ８を外周リブＡ７ａと同じ幅に形成し、外周リブＢ８のうち外周リブＡ７ａと対角にあたる外周リブＢ８ａは外周リブＡ７ａと等しい高さに形成し、それ以外の外周リブＢ８ｂ、８ｃは曲線風路リブ３と等しい高さに形成される。

外周リブＢ８ａの外周側面は風路端面カバー１１１ａと同位置まで折り曲げられ気密手段としての側面カバー９が形成され、外周リブＢ８ｂ、８ｃの外周側面のコーナー部分から外周リブＡ７と同寸法の位置までは風路端面カバー１１１ａと同位置まで折り曲げられ風路端面カバー１１１ｂを形成し、それ以外の部分は外周リブＢ８ｂ、８ｃの上面から例えば２．２ｍｍの位置まで折り曲げられ、風路開口部６ｂが形成される。

流入口４および流出口５と隣接する外周リブＢ８ｂ、８ｃのコーナー部には曲線風路リブ３の凸方向と同方向に中空凸状であり突起Ａ１０７と等しい高さに形成した突起Ｂ１１２を備える。

外周リブＡ７ａおよび外周リブＢ８ａの風路側には外周風路保持手段としての半円状凹部１０を伝熱面１０５と同一面を有する形状にそれぞれ４個備える。

伝熱板Ｂ１０２は伝熱板Ａ１０１と相似関係をなしており、伝熱板Ｂ１０２のうち外周リブＡ７ｂおよび外周リブＢ８ｄ、８ｅ、８ｆの高さを曲線風路リブ３の高さと等しい高さとし、伝熱板Ａの外周リブＡ７ａと同じ幅に形成されている。

伝熱板Ｂ１０２の外周リブＡ７ｂと外周リブＢ８ｄには外周リブＡ７ｂの幅の半分のたとえば５ｍｍの幅であり、伝熱面１０５に対し曲線風路リブ３の凸方向と同方向にたとえば７．８ｍｍの高さに形成された側面保持手段としての側面補強部１１を積層時に伝熱板Ａ１０１に備えられた半円状凹部１０と隣接する位置にそれぞれ４つ備え、両端の側面補強部１１は外周リブＡ７ｂおよび外周リブＢ８ｄの端と一致している。

上記構成において、伝熱板Ａ１０１と伝熱板Ｂ１０２を交互に積層した際、図３に示すように曲線風路リブ３は隣接する伝熱板に形成された曲線風路リブ３と積層方向において一致しないため、隣接する曲線風路リブ３同士が勘合することなく、曲線風路リブ３の上面は必ず上方に配置された伝熱板の下面に当接し、風路高さを確保することができる。

この風路高さは通気抵抗などの熱交換器の性能面および成型加工性などから設計されている。

また、図４に示すように側面補強部１１の上面が伝熱板Ａ１０１の外周リブＡ７ａの下面と当接し、半円状凹部１０の下面が伝熱板Ｂ１０２の外周リブＢ８ｄの上面と当接し、熱溶着時の熱収縮による開口高さの減少と外周側の風路高さの減少を抑制することができる。

また、隣接する伝熱板の外周リブＡ７ａの外周側面と外周リブＢ８ｄの外周側面の溶着面積を大きくとることができるため、熱溶着の際、熱収縮による未溶着部分の発生を防ぐことができ、生産性を向上させることができる。

また、図５に示すように流入口４の風路開口部６ａおよび風路開口部６ｂは伝熱面からの開口高さｈ２が風路高さｈ１よりも高くなるように、例えばｈ２＝３ｍｍ＞ｈ１＝２．６ｍｍとなるように成形されており、切断時に風路開口部６ａおよび風路開口部６ｂの切断部にバリ１２が残り、熱溶着の際に図６に示すようにバリ１２が流入口４の開口高さを塞ぐように倒れた場合でも、風路高さと同等以上の開口高さを確保できるように、すなわちｈ３≧ｈ１＝２．６ｍｍとなるように設計されており、バリ１２による開口高さの減少を抑制することができる。

また、バリ１２を許容範囲内で伝熱板Ａ１０１および伝熱板Ｂ１０２に残すことができるため生産性も向上する。

なお、本実施の形態１では、伝熱板の材料としてハイインパクトポリスチレンシートを用い、真空成形による一体成形としたが、材料として、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタラート等のその他の熱可塑性樹脂フィルム、アルミニウム等の薄圧金属板、あるいは伝熱性と透湿性を有する紙材、微多孔性樹脂フィルム、樹脂が混入された紙材などを用いてもよく、また成形方法についても、圧空成形、圧空真空成形、プレス成形等の他の工法により伝熱板を一体成形しても、同様の作用効果を得ることができる。

また、シートの厚さを０．２ｍｍとしたが、シート材の厚さは０．０５〜０．５ｍｍの範囲のシートを使用することが好ましい。

その理由としては、０．０５ｍｍ以下となると、凹凸形状の成形時、および成形後の伝熱板の取り扱い時にシート材に破れ等の破損が起こりやすくなり、また成形された伝熱板にコシがなくその取り扱い性が悪くなり、また０．５ｍｍを超えると伝熱性が低下する。

シート厚さが薄くなるほど伝熱性が高くなりかつ成形性が低下する傾向にあり、逆にシート厚さが厚くなるほど伝熱性が低下する傾向にある。

したがって、成形性、伝熱性を満足するにはシート材の厚さは０．０５〜０．５ｍｍの範囲のシートを使用することが好ましく、さらには０．１５〜０．２５ｍｍの範囲であることが最も望ましい。

また、曲線風路リブ３の形状を１山のカーブを有する形状としたが、積層時に隣接する伝熱板の曲線風路リブ３同士が勘合しない形状であれば複数の山数としても同様の作用効果を得ることが出来る。

また、外周風路保持手段として半円状凹部１０としたが、他の形状であっても積層時に下方に位置する伝熱板Ｂ１０２の外周リブＢ８の上面と当接する形状であれば、同様の作用効果を得ることができる。

また、各部の寸法値および個数は一例であり、特にその値に限定されることなく、通気抵抗、熱交換効率などの熱交換器の性能面および成形加工性などから適宜設計された場合でも、同様の作用効果を得ることができる。

（実施の形態２）
図７は伝熱板Ａの平面図である。なお、実施の形態１と同一部分は同一番号とし、同一の作用効果を有するものとし、詳細は説明は省略する。

図７に示すように、伝熱板Ａ１０１に形成される略Ｌ字状の風路Ａ１ａ〜１ｊは外周リブＡ７ａ側の風路Ａ１ａの風路長が最短となり、外周リブＢ８側の風路Ａ１ｊが最長となる。

風路幅は風路長が最短となる風路Ａ１ａの幅が狭く、風路Ａ１ｊの幅が広くなるように配置されており、各風路の幅は風路Ａ１ａの幅＜風路Ａ１ｂの幅＜風路Ａ１ｃの幅＜風路Ａ１ｄの幅＜風路Ａ１ｅの幅＜風路Ａ１ｆの幅＜風路Ａ１ｇの幅＜風路Ａ１ｈの幅＜風路Ａ１ｉの幅＜風路Ａ１ｊの幅の関係となるように設計されており、この各風路の幅寸法は伝熱板の寸法、風量、成形加工性などから適宜設計される。

伝熱板Ｂ１０２に関しても同様に設計されているが、簡略のため伝熱板Ａ１０１のみ示す。

上記構成において、図中矢印Ａの方向から流れてきた流体は風路Ａ１ａ〜１ｊの各風路へそれぞれ流入し、熱交換され流出口５から流出するが、風路長が短い風路の幅が狭く、風路長が長い風路の幅が広いため、各風路を流れる風量差が減少するため、風路幅が均等の場合に対し、流出口での各風路の温度差を減少させることができる。

また、風路Ａ１ａの流入口４ａと風路Ｂ２（図示省略）の流入部における曲線風路リブ３の位置関係が同一線上にある場合でも、対向流部分において隣接する伝熱板の曲線風路リブ３は勘合しないため、各風路幅を任意に設計することができる。

なお、本実施の形態２では、各風路の幅がすべて異なる寸法としたが、たとえば風路Ａ１ｄの幅＝風路Ａ１ｅの幅のように部分的に等しい風路幅としても良い。

（実施の形態３）
以上述べてきた事項は、熱交換器に流入する流体（空気）が均等な風速と静圧を持ち、かつ熱交換器の出口近傍に吹出しを妨げる構造がない場合に有用なものであるが、機器設計上このような理想的な空気を熱交換器に流す風路形状を設けにくい。例えば、送風機の吹出し口と熱交換器の流入口の大きさは一致しないので、送風機の吹出し口から熱交換器の流入口までの距離を充分にとらないと均一な流入気流とならないが、機器が大きくなるのでこのような風路形状を選択しにくい。本発明はこのような状況においても有用なもので、図８および図９に基づいて説明する。

図８および図９は伝熱板Ａ１０１と送風機１３の吹出し口１４の位置関係を示す概略配置図である。

なお、実施の形態１および２と同一部分は同一番号とし、同一の作用効果を有するものとし、詳細な説明は省略する。

図８では、風路Ａ１ａ〜１ｊへ空気を搬送する送風機１３の吹出し口１４は風路Ａ１の風路長が長い風路側に配置されており、風路Ａ１ａ〜１ｊの風路幅は送風機１３の吹出し口１４が下方に配置されている風路長が最長となる風路Ａ１ｊの幅が狭く、風路Ａ１ａの幅が広くなるように曲線風路リブ３が配置されており、各風路の幅は風路Ａ１ａの幅＞風路Ａ１ｂの幅＞風路Ａ１ｃの幅＞風路Ａ１ｄの幅＞風路Ａ１ｅの幅＞風路Ａ１ｆの幅＞風路Ａ１ｇの幅＞風路Ａ１ｈの幅＞風路Ａ１ｉの幅＞風路Ａ１ｊの幅の関係となるように設計されており、この各風路の幅寸法は伝熱板の寸法、風量、成形加工性などから適宜設計される。

伝熱板Ｂ１０２に関しても同様に設計されているが、簡略のため伝熱板Ａ１０１のみ示す。

上記構成において、送風機１３の吹出し口１４から吹出された流体は風路Ａ１ａ〜１ｊの各風路へそれぞれ流入し、熱交換され流出口５から流出するが、吹出し口１４の真上に配置された風路長が長い風路の幅が狭く、吹出し口１４から遠い位置の風路長が短い風路の幅が広いため、送風機１３の吹出し口１４との位置関係から流入する風量が多い風路Ａ１ｊ側の各風路を流れる風量差が減少し、風路幅が均等の場合に対し、流出口での各風路の温度差を減少させることができる。

また、風路Ａ１ａの流入口４ａと風路Ｂ２（図示省略）の流入部における曲線風路リブ３の位置関係が同一線上にある場合でも、対向流部分において隣接する伝熱板の曲線風路リブ３は勘合しないため、各風路幅を任意に設計することができる。

なお、本実施の形態３では、各風路の幅がすべて異なる寸法としたが、送風機と熱交換器の配置関係により各風路間の風量差が小さい箇所などにおいては、たとえば風路Ａ１ｈの幅＝風路Ａ１ｉの幅のように部分的に等しい風路幅としても良い。

次に、図９では風路Ａ１ａ〜１ｊへ空気を搬送する送風機１３の吹出し口１４は風路Ａ１の中央風路部分に配置されており、風路Ａ１ａ〜１ｊの風路幅は送風機１３の吹出し口１４が下方に配置されている中央風路部分の風路Ａ１ｅの幅が狭く、両端の風路Ａ１ａ、風路Ａ１ｊの幅が広くなるように曲線風路リブ３が配置されており、各風路の幅は風路Ａ１ａの幅＞風路Ａ１ｂの幅＞風路Ａ１ｃの幅＞風路Ａ１ｄの幅＞風路Ａ１ｅの幅＜風路Ａ１ｆの幅＜風路Ａ１ｇの幅＜風路Ａ１ｈの幅＜風路Ａ１ｉの幅＜風路Ａ１ｊの幅の関係となるように設計されており、この各風路の幅寸法は伝熱板の寸法、風量、成形加工性などから適宜設計される。

伝熱板Ｂ１０２に関しても同様に設計されているが、簡略のため伝熱板Ａ１０１のみ示す。

上記構成において、送風機１３の吹出し口１４から吹出された流体は風路Ａ１ａ〜１ｊの各風路へそれぞれ流入し、熱交換され流出口５から流出するが、吹出し口１４の真上に配置された中央部分の風路の幅が狭く、吹出し口１４から遠い位置の両端の風路の幅が広いため、送風機１３の吹出し口１４との位置関係から流入する風量が多い中央部の各風路を流れる風量差が減少し、風路幅が均等の場合に対し、流出口での各風路の温度差を減少させることができる。

また、風路Ａ１ａの流入口４ａと風路Ｂ２（図示省略）の流入部における曲線風路リブ３の位置関係が同一線上にある場合でも、対向流部分において隣接する伝熱板の曲線風路リブ３は勘合しないため、各風路幅を任意に設計することができる。

なお、なお、本実施の形態４では、各風路の幅がすべて異なる寸法としたが、送風機と熱交換器の配置関係により各風路間の風量差が小さい箇所などにおいては、たとえば風路Ａ１ｅの幅＝風路Ａ１ｆの幅のように部分的に等しい風路幅としても良い。

本発明は、熱交換換気装置、または移動電話基地局、簡易無線局などの内部に発熱体を有する筐体に取り付けられる冷却装置としての用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１による熱交換器の概略分解斜視図 同伝熱板積層時の概略斜視図 同伝熱板積層時の積層方向からの概略透視図 同開口部近傍の外周リブＡと外周リブＢの積層状態の概略断面図 同熱溶着前の流入口の概略断面図 同熱溶着後の流入口の概略断面図 本発明の実施の形態２による伝熱板Ａの平面図 本発明の実施の形態３による伝熱板Ａと送風機の位置関係を示す概略配置図 同伝熱板Ａと送風機の位置関係を示す概略配置図 従来の熱交換器を示す概略分解斜視図

符号の説明

１ 風路Ａ
１ａ 風路Ａ
１ｂ 風路Ａ
１ｃ 風路Ａ
１ｄ 風路Ａ
１ｅ 風路Ａ
１ｆ 風路Ａ
１ｇ 風路Ａ
１ｈ 風路Ａ
１ｉ 風路Ａ
１ｊ 風路Ａ
２ 風路Ｂ
３ 曲線風路リブ
４ 流入口
４ａ 流入口
５ 流出口
６ 風路開口部
６ａ 風路開口部
６ｂ 風路開口部
７ 外周リブＡ
７ａ 外周リブＡ
７ｂ 外周リブＡ
８ 外周リブＢ
８ａ 外周リブＢ
８ｂ 外周リブＢ
８ｃ 外周リブＢ
８ｄ 外周リブＢ
８ｅ 外周リブＢ
８ｆ 外周リブＢ
９ 側面カバー
１０ 半円状凹部
１１ 側面補強部
１２ バリ
１３ 送風機
１４ 吹出し口
１０１ 伝熱板Ａ
１０２ 伝熱板Ｂ
１０５ 伝熱面
１０６ 風路端面
１０７ 突起Ａ
１１２ 突起Ｂ

Claims (10)

1. ほぼ方形の伝熱板Ａおよび伝熱板Ｂを備え、前記伝熱板Ａは略Ｌ字状であり中空凸状に形成した複数の風路保持手段と、外周部に直線状の遮蔽手段Ａおよび略Ｌ字状の遮蔽手段Ｂを備え、前記複数の風路保持手段と遮蔽手段Ａと遮蔽手段Ｂにより略Ｌ字状の複数の風路と伝熱面と前記風路の両端に流入部および流出部が形成され、前記風路の流入部および流出部に位置する前記風路保持手段の端部には開口保持手段を設け、前記伝熱板Ａの外周縁部には前記伝熱面と略垂直となるように折り返された気密手段が設けられ、前記伝熱板の中心点に関して前記風路の前記流入部および前記流出部と点対称をなす位置の前記気密手段には開口部Ａが設けられ、前記伝熱板Ｂは前記伝熱板Ａと相似関係をなし、前記伝熱板Ｂのうち前記伝熱板Ｂに設けられた前記遮蔽手段Ａおよび前記遮蔽手段Ｂの長手方向に複数の側面保持手段を設け、前記伝熱板Ａおよび前記伝熱板Ｂを１枚のシートを素材として一体成型し、前記伝熱板Ａの前記流入部および前記流出部が前記伝熱板Ｂの前記流入部および前記流出部と対向する位置関係となるように前記伝熱板Ａと前記伝熱板Ｂを１８０°回転させ交互に積層し、前記伝熱板Ａと前記伝熱板Ｂの積層により風路Ａおよび風路Ｂが交互に形成される熱交換器において、前記伝熱板Ａと前記伝熱板Ｂを積層した際、前記風路Ａおよび前記風路Ｂを流れる流体が対向流となる部分の前記風路保持手段の形状を曲線状とし、略等間隔に配置したことを特徴とする熱交換器。
2. 風路Ａおよび風路Ｂを流れる流体が対向流となる部分を形成する風路保持手段を不等間隔に配置したことを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
3. 略Ｌ字状に形成された複数の風路のうち、遮蔽手段Ａ側の風路長が短い風路の風路幅が狭く、遮蔽手段Ｂ側の風路長が長い風路の風路幅が広くなるように風路保持手段を不等間隔に配置したことを特徴とする請求項２記載の熱交換器。
4. 熱交換器へ通風する搬送手段または前記熱交換器の前後の風路形状に応じて、略Ｌ字状に形成された複数の風路の風量差を小さくするように、風路保持手段を不等間隔に配置したことを特徴とする請求項２または３記載の熱交換器。
5. 略Ｌ字状に形成された複数の風路のうち、遮蔽手段Ａ側の風路長が短い風路の風路幅が広く、遮蔽手段Ｂ側の風路長が長い風路の風路幅が狭くなるように風路保持手段を不等間隔に配置したことを特徴とする請求項４記載の熱交換器。
6. 略Ｌ字状に形成された複数の風路のうち、中央部分の風路の風路幅が狭く、遮蔽手段Ａ側の風路長が短い風路および遮蔽手段Ｂ側の風路長が長い風路の風路幅が広くなるように風路保持手段を不等間隔に配置したことを特徴とする請求項４記載の熱交換器。
7. 伝熱板Ｂに形成された遮蔽手段Ａの両端および遮蔽手段Ｂの長手方向の角部および隣接する伝熱板Ａの開口部の端部となる位置に側面保持手段を配置し、前記遮蔽手段Ａの両端および前記遮蔽手段Ａと対向する位置にある前記遮蔽手段Ｂの両端において、伝熱板Ａの前記遮蔽手段Ａの上面が前記伝熱板Ｂの前記遮蔽手段Ｂの下面に当接し、前記伝熱板Ａの前記遮蔽手段Ｂの上面が前記伝熱板Ｂの前記遮蔽手段Ａの下面に当接し、前記側面保持手段の上面が前記伝熱板Ａの前記遮蔽手段Ａおよび前記遮蔽手段Ｂの下面に当接することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の熱交換器。
8. 伝熱板Ａに形成された遮蔽手段Ａおよび遮蔽手段Ｂの側面に面していない箇所に少なくとも１つ以上の外周風路保持手段を設け、前記外周風路保持手段は下方に位置する伝熱板Ｂに形成された遮蔽手段Ａおよび遮蔽手段Ｂに当接することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の熱交換器。
9. 伝熱板Ａおよび伝熱板Ｂの外周縁部に形成された気密手段は伝熱面に対し風路高さ以上の長さを有するように折り返され、流入部および流出部の下方の前記気密手段に開口部Ｂを形成したことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の熱交換器。
10. 伝熱板Ａおよび伝熱板Ｂを交互に積層した際、流入部および流出部において伝熱面と開口部の端部までの開口高さが風路高さよりも大きくなるように開口部Ａおよび開口部Ｂを形成したことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の熱交換器。

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