JP2022181053A - 面接触型熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】 構成部品点数が少なく、組立て作業性が良く、漏れリスクの少ない、構成の簡単な、二次熱交換部を有する熱交換器を提供すること。【解決手段】 熱交換対象物が接触する伝熱面１の内部に第１熱媒体３が流通する第１熱交換部４と、それに隣接する設置面７に一体的に配置されて、内部に第２熱媒体５が循環する第２熱交換部６とを具備し、両熱媒体間に熱交換が行なわれる。【選択図】図２

Description

本発明は、面接触型熱交換器であり、その外面に平坦な伝熱面を有し、その伝熱面と電池等の熱交換対象物とを接触させることにより、熱交換するものに関し、特に、二次熱交換部を有するものに関する。

従来の面接触型熱交換器は、チラー等の二次熱交換器を別体に配置し、両熱交換器間を配管で接続していた。

そのため、従来の面接触型熱交換器は、全体として構造が複雑となり、その構成部品点数が多くなる。それとともに、配管を必要とし、その点からも構成部品が多くなる。
そして、配管接続作業を要するとともに、接続部が多くなり、漏れのリスクも高くなる欠点があった。

そこで本発明は、構成部品点数が少なく、組立て作業性が良く、漏れリスクの少ない、構成の簡単な、二次熱交換部を有する面接触型熱交換器を提供することを課題とする。

請求項１に記載の本発明は、外面に伝熱面１が形成されて、その伝熱面１に熱交換対象物２が接触し、内部に第１熱媒体３が流通して循環し、熱交換対象物２との間に熱交換する第１熱交換部４と、
前記第１熱交換部４に隣接した前記外面の設置面７に一体的に配置され、内部に第２熱媒体５が循環して流通し、前記設置面７を介して第１熱媒体３と第２熱媒体５とが熱交換する一以上の第２熱交換部６と、を具備する面接触型熱交換器である。

請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の面接触型熱交換器において、
前記設置面７には、伝熱向上手段８が形成された面接触型熱交換器である。

請求項３に記載の本発明は、請求項２に記載の面接触型熱交換器において、
前記伝熱向上手段８は、前記設置面７に形成された凹凸である面接触型熱交換器である。

請求項４に記載の本発明は、請求項３に記載の面接触型熱交換器において、
前記伝熱向上手段８は、ヘリンボーン状に形成された凹凸である面接触型熱交換器である。

請求項５に記載の本発明は、請求項１に記載の面接触型熱交換器において、
前記設置面７の第２熱交換部６は、積層された複数のプレート９を有し、その積層方向の一枚おきに第１熱媒体３と第２熱媒体５とが交互に流通する面接触型熱交換器である。

請求項１に記載の発明は、熱交換対象物２が接触する伝熱面１の内部に、第１熱媒体３が流通する第１熱交換部４と、
それに隣接する設置面７に一体的に配置されて、内部に第２熱媒体５が循環する第２熱交換部６と、を具備し、二つの熱媒体間に熱交換するものである。
これにより、第２熱交換部６は面接触型熱交換器に一体に形成され、それらを接続する配管が不要となるので、配管用部品および配管作業が不要となり、また配管接続部からの漏れのリスクも無くなる。
また、第２熱交換部６の内部の第１熱媒体３の流路も不要となるので、二次熱交換器の構造は簡単となり、その構成部品の点数が少なくてすむ。
なお、第２熱交換部６は面接触型熱交換器と一体化されるので、第２熱交換部６の外表面と外気（例えば、大気）との接触面積が減り、その間の不要な熱伝達（例えば、第２熱交換部６がチラーの場合は、大気からの入熱）が減少する。

請求項２に記載の発明は、さらに、設置面７に伝熱向上手段８が形成されたものである。
これにより、簡単な構成であっても、十分な熱交換を実現できる。

請求項３に記載の発明は、さらに、伝熱向上手段８を設置面７に形成された凹凸としたことにより、伝熱向上手段を、プレス加工等で容易に成形することが可能となる。

請求項４に記載の発明は、さらに、伝熱向上手段８を、ヘリンボーン状に形成された凹凸としたことにより、容易に高い伝熱向上効果を得ることができる。

請求項５に記載の発明は、設置面７の第２熱交換部６を、積層された複数のプレート９で構成し、その積層方向の一枚おきに第１熱媒体３と第２熱媒体５とが交互に流通するものとしたことにより、両媒体の熱交換を効率的に行なうことができる。

本発明の第１実施例の面接触型熱交換器の分解斜視図。 同熱交換器の組立状態を示す斜視図（Ａ）、および図２（Ａ）のＢ－Ｂ矢視断面図（Ｂ）。 本発明の第２実施例の面接触型熱交換器の分解斜視図。 同熱交換器の組立状態を示す斜視図（Ａ）、および図４（Ａ）のＢ－Ｂ矢視断面図（Ｂ）。

次に、図面に基づいて本発明の実施の形態につき、熱交換対象物２を冷却する例について、説明する。

図１および図２は、本発明の第１実施例の面接触型熱交換器を示し、図１はその分解斜視図であり、図２（Ａ）は同熱交換器の組立状態を示す斜視図であり、図２（Ｂ）は同図（Ａ）のＢ－Ｂ矢視断面図である。
この面接触型熱交換器は、一対のプレートからなる第１熱交換部４とその第１熱交換部４の一端部に設けた設置面７にろう付により一体的に接続された第２熱交換部６とを具備する。この熱交換器は、皿状に形成された下プレート１０と、その下プレート１０のフランジ部に接続された上プレート１１とを有する。
下プレート１０及び上プレート１１は、この例では長方形に形成され、下プレート１０の外周にはフランジ部１０ａが設けられるとともに、下プレート１０の長手方向の端部よりに仕切部１０ｂが突設され、その仕切部１０ｂと外周のフランジ部１０ａとの間に、流通部１０ｃが形成されている。

仕切部１０ｂの一端よりには、ヘリンボーン状に形成された凹凸である伝熱向上手段８が設けられ、仕切部１０ｂの他端側には多数のディンプル１３が下プレート１０の内面側に突設されている。さらに、下プレート１０の長手方向の両端の隅には冷却水出入口１４が穿設され、そこにパイプ１２が接続される。

次に上プレート１１はその長手方向の一端に形成された設置面７を除いて平坦に形成された伝熱面１を形成する。その伝熱面１の端部の設置面７にはヘリンボーン状に形成された凹凸である伝熱向上手段８が設けられている。下プレート１０には、上プレート１１に対向する伝熱向上手段８が設けられ、両者の伝熱向上手段８はその波のＶ字の向きが逆向きである。そして、上プレート１１の設置面７には、第２熱交換部６が一体にろう付接合される。この第２熱交換部６表面には、ヘリンボーン状に形成された凹凸である伝熱向上手段８が形成され、この伝熱向上手段８と上プレート１１上の伝熱向上手段８とはＶ字の向きが互いに逆向きである。
第２熱交換部６の上面には、一対の冷媒出入口１５が形成され、そこにパイプ１２が接続される。

このような各プレートは一体的にろう付されて、図２に示す如く、第１熱交換部４と第２熱交換部６とが一体化された面接触型熱交換器となる。そして、上プレート１１の平坦面に形成された伝熱面１上に熱交換対象物２が接触される。また、下プレート１０の下面側に設けた一対のパイプ１２の一方側から第１熱媒体３として、この例ではエンジン冷却水が流入し、それが図１において、冷却水出入口１４から仕切部１０ｂの一端側に流入し、次いで、伝熱面１の平面側に導かれて、それが他方のパイプ１２から外部に放出され、循環する。

また、第２熱交換部６の一方のパイプ１２からは、この例では第２熱媒体５として空調用の冷媒が流入し、伝熱面１表面にヘリンボーン状に形成された凹凸である伝熱向上手段８と、第２熱交換部６の外周の伝熱向上手段８との間に流通して、それが外部に導かれる。そして、第２熱媒体５と第１熱媒体３との間に熱交換が行われる。
この例では、熱交換対象物２として、電池セルの集合体を用いたが、それに替えて、インバータ、その他の電子部品の冷却を行うこともできる。

次に、図３および図４は、本発明の面接触型熱交換器の第２実施例であり、この熱交換器は第２熱交換部６が積層型のものであって、それぞれ皿状に形成されたプレート９を積層し、その一枚おきに第１熱媒体３と第２熱媒体５とが流通して、各プレート９間に熱交換を行うものである。
この例では、略方形に形成された下プレート１０の外周にフランジ部１０ａが形成され、そのフランジ部１０ａの内側に一体に複数の仕切部１０ｂが蛇行状に配置されている。そして、第２熱交換部６の流路を流通した第１熱媒体３が、上プレート１１の冷却水出入口１４から、両上下プレート１１、１０内に導かれ、次いでそれが下プレート１０の幅方向に左右に分流して、内部の各仕切部１０ｂ間の流路を蛇行状に流通し、外部に放出されるものである。

また、下プレート１０にはそのフランジ部１０ａに冷却水出入口１４が形成され、蛇行流路の両端に一対の冷却水出入口１４が設けられている。
また、図３に示す如く、上プレート１１の平面には伝熱面１が形成され、その伝熱面１上に、図４に示す如く、熱交換対象物２が載置されて接触する。
この例では熱交換対象物２は電池セルの集合体である。

またこの例では、第１熱媒体３としてのエンジン冷却水が、図４（Ｂ）において、中央に設けたパイプ１２から流入して、それが第２熱交換部６の一枚おきに流通し、次いでそれが下プレート１０の内部に供給され、その内部を蛇行状に流通して一対のパイプ１２から排出される。
この第２熱交換部６の一端から流入する第２熱媒体５は、図３に示す如く、一枚置きの各プレート９を流通して、他方の冷媒出入口１５に流出し、第２熱媒体５と第１熱媒体３との間に熱交換を行なう。この例では、第１熱媒体３として車両のエンジン冷却水が用いられ、それと第２熱媒体５としてエアクーラの冷媒との間で熱交換を行なうことができる。

本発明は、電気自動車またはハイブリッド型自動車の駆動用電池の冷却器等の熱交換器として利用できる。

１ 伝熱面
２ 熱交換対象物
３ 第１熱媒体
４ 第１熱交換部
５ 第２熱媒体
６ 第２熱交換部
７ 設置面
８ 伝熱向上手段
９ プレート
１０ 下プレート
１０ａ フランジ部
１０ｂ 仕切部
１０ｃ 流通部

１１ 上プレート
１２ パイプ
１３ ディンプル
１４ 冷却水出入口
１５ 冷媒出入口

Claims (5)

1. 外面に伝熱面（１）が形成されて、その伝熱面（１）に熱交換対象物（２）が接触し、内部に第１熱媒体（３）が流通して循環し、熱交換対象物（２）との間に熱交換する第１熱交換部（４）と、
   前記第１熱交換部（４）に隣接した前記外面の設置面（７）に一体的に配置され、内部に第２熱媒体（５）が循環して流通し、前記設置面（７）を介して第１熱媒体（３）と第２熱媒体（５）とが熱交換する一以上の第２熱交換部（６）と、を具備する面接触型熱交換器。
2. 請求項１に記載の面接触型熱交換器において、
   前記設置面（７）には、伝熱向上手段（８）が形成された面接触型熱交換器。
3. 請求項２に記載の面接触型熱交換器において、
   前記伝熱向上手段（８）は、前記設置面（７）に形成された凹凸である面接触型熱交換器。
4. 請求項３に記載の面接触型熱交換器において、
   前記伝熱向上手段（８）は、ヘリンボーン状に形成された凹凸である面接触型熱交換器。
5. 請求項１に記載の面接触型熱交換器において、
   前記設置面（７）の第２熱交換部（６）は、積層された複数のプレート（９）を有し、その積層方向の一枚おきに第１熱媒体（３）と第２熱媒体（５）とが交互に流通する面接触型熱交換器。

Images