JP2012167844A - 熱交換装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】シート状部材搬送方向と直交する方向に流動媒体が流れる流路が内部に形成された熱交換体と、前記流路の流動媒体流れ方向上流側と下流側それぞれに連通する流入路と排出路とに連結させた配管を通して前記流路に流動媒体を搬送する流動媒体搬送手段とを備え、前記熱交換体の熱交換面にシート状部材を直接または熱伝達部材を介して接触させて該シート状部材と前記流動媒体との間で熱交換を行う熱交換装置において、前記流入路を前記熱交換体のシート状部材搬送方向に複数設けた。
【選択図】図1
Description
また、請求項2の発明は、請求項1の熱交換装置において、上記流路のシート状部材搬送方向の幅をLとし前記流路の高さをGとするとG<Lの関係を満たすことを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項1または2の熱交換装置において、上記配管から分岐された分岐配管部材が設けられており、前記分岐配管部材と上記複数の流入路とをそれぞれ連結したことを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項1または2の熱交換装置において、上記熱交換体内に設けられ複数の上記流入路と上記配管とに連通し該配管から送られてきた流動媒体を各流入路に分配する分配流入路を有することを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項1または2の熱交換装置において、複数の上記流入路の配管側端部が合流していることを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項1、2、3、4または5の熱交換装置において、上記流路の上記流入路近傍に前記流路がシート状部材搬送方向に徐々に広がる扇形形状の領域を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、請求項1、2、3、4、5または6の熱交換装置において、上記流路内の流動媒体を上記排出路に導くガイド部を上記熱交換体内に設けたことを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、請求項1、2、3、4、5、6または7の熱交換装置において、上記流路の上記流入路近傍に前記流入路から前記流路内に流入してきた流動媒体を前記流路のシート状部材搬送方向に拡散させる流動媒体拡散手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項9の発明は、請求項1、2、3、4、5、6、7または8の熱交換装置において、上記熱交換体の上記熱交換面から該熱交換面と対向する外周面までの高さをHとしたとき、前記熱交換体の前記熱交換面からH/2の位置よりも該熱交換面に近い位置に前記流路を形成したことを特徴とするものである。
また、請求項10の発明は、請求項1、2、3、4、5、6、7、8または9の熱交換装置において、上記流入路の直径をDとし、前記流入路の配設数をnとし、前記流路のシート状部材搬送方向の幅をLとし、前記流路の高さをGとすると、L>Gであり、L≒D×nまたはL>D×n、並びに、G≒D×nまたはG<D×nの関係を満たすことを特徴とするものである。
また、請求項11の発明は、請求項1、2、3、4、5、6、7、8または9の熱交換装置において、上記流路の流動媒体流れ方向と直交する方向の断面積をAとし、前記流入路の流動媒体流れ方向と直交する方向の断面積をBとし、前記流入路の配設数をnとすると、A≦B×nの関係を満たすことを特徴とするものである。
また、請求項12の発明は、シート状部材上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、前記シート状部材上に形成されたトナー像を少なくとも熱によって該シート状部材に定着させる熱定着手段と、前記熱定着手段によってトナー像が定着されたシート状部材を冷却する冷却手段とを備えた画像形成装置において、前記冷却手段として、請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10または11の熱交換装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項13の発明は、シート状部材上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、前記シート状部材上に形成されたトナー像を少なくとも熱によって該シート状部材に定着させる熱定着手段と、前記シート状部材を加温する加温手段とを備えた画像形成装置において、前記加温手段として、請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10または11の熱交換装置を用いたことを特徴とするものである。
W[W]:熱流束
h[W/m2・℃]:冷却プレート内壁面の熱伝達率
X[m2]:冷却プレート内壁面積
Tr[℃]:冷却プレート内壁面温度
Tw[℃]:液温(冷却プレート内壁面より十分離れた位置)
図1(a)は本構成例に係る冷却プレート11を用紙搬送方向と直交する方向から見た場合の断面図であり、図1(b)は本構成例に係る冷却プレート11を上方から見た場合の断面図であり、図1(c)は本構成例に係る冷却プレート11を用紙搬送方向から見た場合の断面図である。
本構成例においては、図9に示すように、複数の流入流導路27cと流入用パイプP3とに連通し流入用パイプP3から流入口25を通って送られてきた冷却液5を、各流入流導路27cに分配して導く流入路である分配流導路27dが、冷却プレート11内に設けられている。そして、流入用パイプP3から流入口25を通って分配流導路27dに送られた冷却液5が、分配流導路27dで各流入流導路27cに分配されて各流入流導路27cから広幅流路27aに流入する。
本構成例では、図10に示すように広幅流路27aと流導路を形成した冷却プレート11において、流入口25から広幅流路27aに冷却液5を導く流導路を、流入口25の位置で5方向に分岐された複数の流入流導路27cのみとし、また、広幅流路27aから排出口28に冷却液5を導く流導路を複数の排出流導路27fのみとして、図9に示した冷却プレート11から分配流導路27d及び合流流導路27gを削除した構成とした。
広幅流路27aの幅方向(用紙搬送方向)の全域において、冷却液5が更に均等にスムースに流れるよう、特に広幅流路27aの幅方向端部付近である内側面11c付近においても十分な流れをより確保できるよう、図13に示すように、流入流導路27bの流入口25とは反対側の端である出口の付近に、冷却液5を広幅流路27aの幅方向に拡散して広げる冷却液拡散手段30を設けた。
本構成例は、構成例1から構成例4で記載した流路形態(流導路、流入口、配管方法、扇形形状ガイド、流動媒体拡散手段などを含む)を設ける広幅流路27aに関する内容(位置設定、間隙設定)である。つまり、冷却プレート11の流路構成を、複数の流入流導路27bを含む構成例1から構成例4の流路形態と、構成例5の広幅流路27aの最適位置設定及び狭間隔流路設定とを組み合わせた構成とすることで、構成例1から構成例4で説明した効果に加えて、構成例5の効果が合わさり、冷却プレート11の冷却性能が更に向上し、用紙4の高い冷却効果が望めるようにした。
また、本実施形態によれば、広幅流路27aの用紙搬送方向の幅をLとし広幅流路27aの高さをGとするとG<Lの関係を満たすことで、広幅流路27aの高さGが広幅流路27aの用紙搬送方向の幅Lよりも小さいので、前記高さGが前記幅Lより大きい場合よりも広幅流路27a内の冷却液5を少なくすることができる。これにより、前記高さGが前記幅Lよりも大きい場合よりも、用紙4と冷却液5との間で熱交換が行われた際に広幅流路27a内で熱が拡散し得る冷却液5の量が少なく、冷却液5の単位体積当たりの熱量が多くなる。よって、排出口28から排出された冷却液5の単位体積当たりの熱量が多くなり、広幅流路27a内の冷却液5中に熱が残留し難くなるので、広幅流路27a内の冷却液5と用紙4との温度差が小さくなるを抑えられ、冷却液5と用紙4との間での熱交換効率を向上させることができる。また、冷却プレート11内に形成した流路をG<Lの関係を満たすような広幅で狭間隙な形状としたので、冷却液5が流路全域でスムースに流れ熱交換効率が向上し、その結果、用紙4の効率的な冷却が可能となる。
また、本実施形態によれば、流入口25が冷却プレート11の用紙搬送方向に複数設けられており、複数の流入口25それぞれに流入流導路27bを繋げて設けたことで、広幅流路27aの冷却面全域に亘って熱交換効率の向上を図ることができ、用紙4をより効率的に冷却することができる。
また、本実施形態によれば、パイプPから分岐された分岐配管部材である中継ジョイントJ1,J2が設けられており、中継ジョイントJ1,J2と複数の流入口25とをそれぞれ連結したことで、複数の流入口25に対して1セットの冷却液循環手段20を共用することができ、低コスト化や省スペース化や省電力化、パイプPの扱い性の向上などを図ることができる。
また、本実施形態によれば、冷却プレート11内に設けられ複数の流入流導路27cとパイプPとに連通しパイプPから送られてきた冷却液5を各流入流導路27cに分配する分配流入路である分配流導路27dを有することで、更なる低コスト化、省スペース化、配管作業性の向上を図ることができる。また、パイプPの連結箇所を大幅に減らせるので、連結箇所からの液漏れの危険性を低減させることができる。
また、本実施形態によれば、複数の流入流導路27cのパイプ側端部が流入口25付近で合流していることで、冷却プレート11内の流導路を複数の流入流導路27cのみとしたので、前述した分配流導路27dと流入流導路27cとの両方を設ける場合よりも、冷却プレート11の小型化を図ることができる。また、流導路の簡略化ができるので、冷却液5の流れの圧力損失が小さくなり、省電力化や冷却液5の流速アップが可能となる。
また、本実施形態によれば、複数の流導路の流入口25側とは反対側の各端から広幅流路27aに至るまでの冷却プレート11内の領域に、広幅流路27aが用紙搬送方向に徐々に広がる扇形形状の領域を有していることで、広幅流路27a全域で冷却液5がスムースに流れ、冷却液5と用紙4との間での熱交換効率が向上し、用紙4の冷却効率が非常に良くなる。
また、本実施形態によれば、広幅流路27a内の冷却液5を排出口28に導くガイド部を冷却プレート11内に設けたことで、冷却液5を排出口28からスムームに排出することができ、冷却液5が広幅流路27aの全域でスムースに流れるようになる。
また、本実施形態によれば、複数の流導路の流入口25側とは反対側の各端から広幅流路27aに至るまでの冷却プレート11内の領域に、流導路のそれぞれから流入してきた冷却液5を広幅流路27aの用紙搬送方向に拡散させる流動媒体拡散手段である冷却液拡散手段30を設けたことで、広幅流路27a全域で冷却液5がスムースに流れ、冷却液5と用紙4との間での熱交換効率が向上し、用紙4の冷却効率が非常に良くなる。
また、本実施形態によれば、冷却プレート11の冷却面19から冷却面19と対向する外周面である外上面11dまでの高さをHとしたとき、冷却プレート11の冷却面19からH/2の位置よりも冷却面19に近い位置に広幅流路27aを形成したことで、冷却面19との高い熱交換応答性、高効率な冷却、或いは加温を可能となる。
また、本実施形態によれば、流入流導路27bの直径をDとし、流入流導路27bの配設数をnとし、広幅流路27aの用紙搬送方向の幅をLとし、広幅流路27aの高さをGとすると、L>Gであり、L≒D×nまたはL>D×n、並びに、G≒D×nまたはG<D×nの関係を満たすことで、広幅流路27aを冷却液5が全域で速くスムースに流れる流路形状に設定したので、冷却液5と用紙4との間での熱交換効率がさらに向上し、用紙4をより効率的に冷却することができる。
また、本実施形態によれば、広幅流路27aの冷却液流れ方向と直交する方向の断面積をAとし、流入流導路27bの冷却液流れ方向と直交する方向の断面積をBとし、流入流導路27bの配設数をnとすると、A≦B×nの関係を満たすことで、広幅流路27aを冷却液5が全域で速くスムースに流れる流路形状に設定したので、冷却液5と用紙4との間での熱交換効率がさらに向上し、用紙4をより効率的に冷却することができる。
また、本実施形態によれば、用紙4上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、用紙4上に形成されたトナー像を少なくとも熱によって用紙4に定着させる熱定着手段である熱定着装置116と、熱定着装置116によってトナー像が定着された用紙4を冷却する冷却手段とを備えた画像形成装置において、前記冷却手段として、本発明の冷却プレート11を有する熱交換装置である冷却装置12を用いることで、高い冷却性能を持つ冷却プレート11を有する冷却装置12を画像形成装置に搭載したので、出力した画像品質や用紙状態品質の高品位化が可能となる。
また、本実施形態によれば、用紙4上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、前記用紙4上に形成されたトナー像を少なくとも熱によって該用紙4に定着させる熱定着手段と、前記用紙4を加温する加温手段とを備えた画像形成装置において、前記加温手段として、本発明の加温プレート211を有する熱交換装置である加温装置212を用いることで、高い加温性能を持つ加温プレート211を有する加温装置212を画像形成装置に搭載したので、出力した画像品質や用紙状態品質の高品位化が可能となる。
7 流速プロファイル
7a 流速プロファイル
7b 流速プロファイル
11 冷却プレート
11a 内底面
11b 内上面
11c 内側面
11d 外上面
12 冷却装置
13 冷却ベルトユニット
14 搬送ベルトユニット
15 冷却ベルト
16 搬送ベルト
17 駆動ローラ
18 ローラ
19 冷却面
20 冷却液循環手段
21 レジストローラ対
23 給紙コロ
25 流入口
26 押圧ローラ
27 流路
27a 広幅流路
27b 流入流導路
27c 流入流導路
27d 分配流導路
27f 排出流導路
27g 合流流導路
27i 側面
27j 排出流導路
28 排出口
29 用紙搬送路
30 冷却液拡散手段
30a 三角形状ガイド
51 中間転写ベルト
52 ローラ
53 ローラ
54 画像ステーション
55 ローラ
56 二次転写ローラ
58 ローラ
59 クリーニング装置
100 ポンプ
101 タンク
103 ラジエータ
104 ファン
111 感光体
112 光書込装置
113 現像装置
114 クリーニング装置
115 一次転写ローラ
116 熱定着装置
117 排紙収容部
119 用紙収納部
128 用紙搬送路
205 加温液
211 加温プレート
212 加温装置
213 加温ベルトユニット
214 搬送ベルトユニット
215 加温ベルト
216 搬送ベルト
219 加温面
220 加温液循環手段
227 流路
227a 広幅流路
227b 流入流導路
Claims (13)
- シート状部材搬送方向と直交する方向に流動媒体が流れる流路が内部に形成された熱交換体と、
前記流路の流動媒体流れ方向上流側と下流側それぞれに連通する流入路と排出路とに連結させた配管を通して前記流路に流動媒体を搬送する流動媒体搬送手段とを備え、
前記熱交換体の熱交換面にシート状部材を直接または熱伝達部材を介して接触させて該シート状部材と前記流動媒体との間で熱交換を行う熱交換装置において、
前記流入路を前記熱交換体のシート状部材搬送方向に複数設けたことを特徴とする熱交換装置。 - 請求項1の熱交換装置において、
上記流路のシート状部材搬送方向の幅をLとし前記流路の高さをGとするとG<Lの関係を満たすことを特徴とする熱交換装置。 - 請求項1または2の熱交換装置において、
上記配管から分岐された分岐配管部材が設けられており、前記分岐配管部材と上記複数の流入路とをそれぞれ連結したことを特徴とする熱交換装置。 - 請求項1または2の熱交換装置において、
上記熱交換体内に設けられ複数の上記流入路と上記配管とに連通し該配管から送られてきた流動媒体を各流入路に分配する分配流入路を有することを特徴とする熱交換装置。 - 請求項1または2の熱交換装置において、
複数の上記流入路の配管側端部が合流していることを特徴とする熱交換装置。 - 請求項1、2、3、4または5の熱交換装置において、
上記流路の上記流入路近傍に前記流路がシート状部材搬送方向に徐々に広がる扇形形状の領域を設けたことを特徴とする熱交換装置。 - 請求項1、2、3、4、5または6の熱交換装置において、
上記流路内の流動媒体を上記排出路に導くガイド部を上記熱交換体内に設けたことを特徴とする熱交換装置。 - 請求項1、2、3、4、5、6または7の熱交換装置において、
上記流路の上記流入路近傍に前記流入路から前記流路内に流入してきた流動媒体を前記流路のシート状部材搬送方向に拡散させる流動媒体拡散手段を設けたことを特徴とする熱交換装置。 - 請求項1、2、3、4、5、6、7または8の熱交換装置において、
上記熱交換体の上記熱交換面から該熱交換面と対向する外周面までの高さをHとしたとき、前記熱交換体の前記熱交換面からH/2の位置よりも該熱交換面に近い位置に前記流路を形成したことを特徴とする熱交換装置。 - 請求項1、2、3、4、5、6、7、8または9の熱交換装置において、
上記流入路の直径をDとし、前記流入路の配設数をnとし、前記流路のシート状部材搬送方向の幅をLとし、前記流路の高さをGとすると、L>Gであり、L≒D×nまたはL>D×n、並びに、G≒D×nまたはG<D×nの関係を満たすことを特徴とする熱交換装置。 - 請求項1、2、3、4、5、6、7、8または9の熱交換装置において、
上記流路の流動媒体流れ方向と直交する方向の断面積をAとし、前記流入路の流動媒体流れ方向と直交する方向の断面積をBとし、前記流入路の配設数をnとすると、A≦B×nの関係を満たすことを特徴とする熱交換装置。 - シート状部材上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
前記シート状部材上に形成されたトナー像を少なくとも熱によって該シート状部材に定着させる熱定着手段と、
前記熱定着手段によってトナー像が定着されたシート状部材を冷却する冷却手段とを備えた画像形成装置において、
前記冷却手段として、請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10または11の熱交換装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。 - シート状部材上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
前記シート状部材上に形成されたトナー像を少なくとも熱によって該シート状部材に定着させる熱定着手段と、
前記シート状部材を加温する加温手段とを備えた画像形成装置において、
前記加温手段として、請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10または11の熱交換装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
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