JP3159451U - 螺旋型熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】ファンの騒音やフィンの汚損の問題をなくし、熱交換効率を向上させ熱交換器を提供する。【解決手段】第一カバー３、第二カバー４、螺旋隔壁セット５１，５２及び駆動ユニット６で構成する。該第一カバー及び第二カバーはそれぞれ上下反対側に面して開口する第一、第二入り口及び、外周近傍に形成した第一、第二出口を具有し、該螺旋隔壁セットは組み合わされてそれぞれ上下の入り口に連通すると共に外周の出口に連通する螺旋状の流路を形成する。該駆動ユニットは接続部品６２によって該第一、第二カバーが共に回転し、回転によって生じる遠心力の働きにより、上記上下の入り口から流入した冷、熱気体を螺旋隔壁セット間の流路を経て外側の出口に導く。【選択図】図２

Description

本考案は熱交換器の構造に関し、特に熱媒体が螺旋状の経路で相互に熱交換が行われることで、熱交換のルートを効果的に延長し、且つ回転することによる遠心力により、冷・熱流体を熱交換器内で流動させるため、従来技術のファンの放熱モジュールに使用されるファンとフィンを必要とせず、放熱フィンの汚れの問題を回避できる螺旋型熱交換器の構造に関する。

従来技術の熱交換器は、ある空間に存在する熱を別の空間に伝える装置である。熱の伝える過程は伝導、対流及び輻射の３種類であり、一般の熱交換器の熱伝達は通常３つの方法が同時に存在するが、異なる場合においても、往々にして一つの方法をメインとすることが多い。工業用の熱交換器の熱の伝え方は、主に熱い放熱フィンエリアから伝動方法或いは導熱管を伝って熱を冷たい放熱フィンエリアに伝え、対流熱伝熱もあり、伝導熱伝熱もある。

公知構造のプレートタイプの熱交換器は、図１に示すように、主な熱交換器１に一つの入り口１１及び一つの出口１２を設け、内部に数層のプレート１３を設ける。プレート１３の間にルート１４を形成し、流動物質(例えば冷媒、水、空気など)は入り口１１から入り、熱交換器１内に分布するルート１４に流動物質を流し、出口１２より流れ出ることで、温度均一化及び温度交換の効果を達成する。

しかし、該熱交換器１は流動物質をルート１４の中に拡散させることはできるが、該流動物質を拡散分布すると同時に、ルート１４が圧力を分散するために、流動物質の分布が不均等となりやすい。また、該熱交換器１を用いて熱交換する面積に限りがあり、複数の片方向のルート１４設置により、全体の熱交換効率及び熱伝導の効果が明らかに不足し、放熱効果も理想的ではないため、更なる改善が必要であった。

特開２００２−１６４４８８号公報 特開昭５８−１３１０００号公報

本考案の第１の目的は、螺旋隔壁を用いて熱伝導力を高めると同時に、熱交換ルートを長くし、ファンの騒音やフィンの汚れを防止する螺旋型熱交換器の構造を提供することにある。
本考案の第２の目的は、駆動ユニットを用いて回転し、熱伝導を強化する螺旋型熱交換器の構造を提供することにある。
本考案の第３の目的は、螺旋隔壁にて熱交換を行う螺旋型熱交換器の構造を提供することにある。
本考案の第４の目的は、攪拌ユニットを使って気体を回転させることで、効果的に気体が螺旋隔壁の中で熱交換を行う螺旋型熱交換器の構造を提供することにある。

前記課題を解決するために、本考案は螺旋型熱交換器を提供するものである。本考案は、螺旋隔壁を使って熱伝導力を高めると同時に、熱交換ルートを長くし、回転する遠心力の働きにより、冷・熱流体を熱交換器内で流動させるため、従来技術のファンタイプの放熱モジュールのように、ファンとフィンを使用することによるファンの騒音や、フィンの汚れなどの問題を無くす。

更に本考案は、駆動ユニットを用いて回転し、その遠心力により、冷、熱流体の二種類の気体をそれぞれ各タイプの熱伝導強化表面(例えば表面がリブ状、窪み、ピンフィン型、螺旋ワイヤ、ツイストタイプなど)の螺旋隔壁に沿って、中から外に流動し、効果的に冷、熱気体間の熱交換を行い、熱伝導を強化する。

更に本考案は、冷、熱気体を螺旋隔壁間を通過させ、且つ螺旋隔壁を介して熱交換を行う。

更に、本考案は、第一攪拌ユニット及び第二攪拌ユニットによって、冷、熱気体を回転させることで、効果的に気体を螺旋隔壁の間で熱交換を行う。

本考案は、第一、第二カバー、第一、第二入り口及び、第一、第二出口、螺旋隔壁セット及び駆動ユニットの構成により、駆動ユニットが回転することによって生じる遠心力の働きにより、螺旋隔壁間に冷、熱２種の流路を形成し、螺旋隔壁セット内にて熱交換することで、熱交換のルートを長くして本考案の螺旋型熱交換の熱伝達力を向上する。

従来技術における熱交換器の略図である。 本考案における最良実施例の立体分解略図である。 本考案における最良実施例の立体分解略図である。 本考案における最良実施例の立体略図である。 本考案における最良実施例の断面略図である。 本考案における最良実施例の第一気流の流向の略図である。 本考案における最良実施例の第二気流の流向の略図である。 本考案の第二最良実施例の立体分解略図である。 本考案の第二最良実施例の断面実施略図である。 本考案の第二最良実施例の気流の流向の略図である。 本考案の第二最良実施例の実施略図である。

本考案による螺旋型熱交換器の構造を明確に示すために図に沿って詳細な説明を行う。

図２、図３、図４及び図５に示すように、本考案は螺旋型の熱交換器２である。本考案の最良実施例に含まれるのは第一カバー３、第二カバー４、螺旋隔壁セット５及び駆動ユニット６である。該第一カバー３に第一入り口３１と、第一出口３２を設け、内壁を第一内面３３とする。該第一入り口３１は、該第一カバー３の中心部に設け、該第一出口３２は該第一カバー３の円周の外側に設ける。
該第二カバー４は前記第一カバー３と結合して該第一カバー３との間にスペース３４を形成する。該第二カバー４に第二入り口４１と、第二出口４２を設け、その内壁を第二内面４３とする。該第二入り口４１は該第二カバー４の中心部に設け、該第二出口４２は該第二カバー４の円周の外側に設ける。また、該第一カバー３の第一内面は該第二カバーに相対し、該第二カバー4の第二内面は該第一カバー３に相対して前記螺旋隔壁との間に後述する流路を形成する。

前記螺旋隔壁セット５は、前記スペース３４内に設置する。該螺旋隔壁セット５は第一カバー３及び第二カバー４と別体でも、或いは該第一カバー３或いは第二カバーの中の一方と一体化して延長した形態でもよい。図の実施例では別体として設置する。該螺旋隔壁セット５は、二つの隣り合う第一螺旋隔壁５１及第二螺旋隔壁５２とでその間に流路を構成するものであり、該第一螺旋隔壁５１は該第一入り口３１から、該第一入り口３１の外側に向かって放射状に第一出口３２まで取り巻いて延伸する。
該第二螺旋隔壁５２は、第二入り口４１から、該第二入り口４１の外側に向かって放射状に第二出口４２まで取り巻いて延伸する。
前記駆動ユニット６は軸６１を具有し、該軸６１の一端に接続部品６２を設置し、該接続部品６２は更に該第一カバー３及び第二カバー４のいずれとも組み合わせ結合する。該接続部品６２は少なくとも一つの穴６２１を具有し、該第一入り口３１及び第二入り口４１のいずれか一つと連結する（該接続部品６２が第一カバー３或いは第二カバー４のどちらと接続するかによる）。

図２、図６及び図７に示すように、本実施例においては、該駆動ユニット６の軸６１は該接続部品６２を通じて該第一カバー３に接続し、該接続部品６２にある複数の穴６２１は該第一入り口３１と連結するため、該駆動ユニット６が回転すると、該駆動ユニット６は該軸６１及び接続部品６２と共に回転し、同時に該軸６１及び接続部品６２が回転すると、共に組み立ててある第一カバー３及び、第一カバー３と結合する第二カバー４も回転する。この時、遠心力により、該螺旋型熱交換器２の周辺の第一環境の第一気流７１は接続部品６２の穴６２１から入り、同時に第一カバー３の第一入り口３１から第一螺旋隔壁５１の中に入る。
一方、熱交換器を介して上記第一環境と反対側にある第二環境の第二気流７２は、第二カバー４の第二入り口４１から第二螺旋隔壁５２の中に入る。該第一環境と第二環境とは、本実施例では冷たい環境及び熱い環境であって、該第一気流７１と第二気流７２はそれぞれこれら二つの螺旋隔壁で隔てられ、熱交換器の反対側に開口した第一及び第二の入り口３１、及び４１から流入する冷気流と熱気流である。

該駆動ユニット６が持続して回転すると、遠心力により、該第一気流７１と第二気流７２は連続的に第一螺旋隔壁５１と第二螺旋隔壁５２の間の流路に流入する。該第一気流７１と第二気流７２はそれぞれ第一螺旋隔壁５１と第二螺旋隔壁５２に沿って、中心部より外側に向かって流れる。流れる過程において、該第一気流７１と第二気流７２の温度は同時に、該第一螺旋隔壁５１と第二螺旋隔壁５２の壁面を介して熱交換を行う。熱交換した後の第一気流７１と第二気流７２はそれぞれ第一カバー３の第一出口３２及び、第二カバー４の第二出口４２より外側に流れ出る。よって、該第一螺旋隔壁５１及び第二螺旋隔壁５２の螺旋型ルートの構造により、熱交換ルートが長くなるため、効果的に熱交換面積を増やし、熱の伝達力の効果を上げる。

図８、図９、図１０及び図１１に示すのは、本考案の第二実施例である。該実施例は大体第一実施例と同じであるため、相違箇所のみを説明する。前記第一カバー３の第一内面３３は該第二カバー４と該螺旋隔壁セット５と対応し、該第一内面３３が該第一螺旋隔壁５１及び該第二螺旋隔壁５２間に形成する流路に対応する部分に、複数の起立した第一攪拌ユニット３３１を具有する。該第二カバー４の第二内面４３は該第一カバー３と該螺旋隔壁セット５と対応し、該第二内面４３が対応する該第一螺旋隔壁５１及び該第二螺旋隔壁５２間に形成する流路に、複数の第二攪拌ユニット４３１を具有する。該第一気流７１と第二気流７２はそれぞれ第一入り口３１と第二入り口４１から第一螺旋隔壁５１と第二螺旋隔壁５２間の流路に入り、それぞれ第一螺旋隔壁５１と第二螺旋隔壁５２の中心より外側に向かって、第一出口３２と第二出口４２まで流れ出ると、該第一気流７１と第二気流７２はそれぞれ第一攪拌ユニット３３１と第二攪拌ユニット４３１を通る。該第一攪拌ユニット３３１と第二攪拌ユニット４３１を越えると、螺旋隔壁と逆方向の渦巻きが生じるため、該第一気流７１と第二気流７２はその渦巻きの影響を受け、気流が混合しやすくなり、効果的に該第一気流７１と第二気流７２が第一螺旋隔壁５１と第二螺旋隔壁５２の内側で熱交換をする効率を上げることができ、更に熱の伝達力を上げる。また、該第一攪拌ユニット３３１と第二攪拌ユニット４３１により、第一気流７１と第二気流７２の第一螺旋隔壁５１と第二螺旋隔壁５２内にあるホコリを隔離することができる。図１１に示すように、該第一カバー３と第二カバー４はそれぞれ相対応する複数の固定穴３５、４４を具有し、それら相対応する固定穴３５、４４はそれぞれ一つの固定部品８を挿入することにより該第一カバー３と第二カバー４を結合する。よって、該螺旋型熱交換器２(図２を参照)を組み立てる際、効率的に該第一カバー３、第二カバー４及び螺旋隔壁セット５を位置決め固定することができる。

本考案の螺旋型熱交換器が具有するメリットは、１、熱交換ルートを長くし、効果的に熱交換面積を増やす。２、気流を均等に分布し、熱交換の効果を上げる。３、渦巻きの発生により、熱交換の効率をアップする。４、効果的に埃を隔離する。５、ファンを使用しないため、フィンの回転による騒音を無くす。６、放熱フィンを使用しないため、汚れの問題が起こらない。７、回転する螺旋隔壁セットにできる渦巻きは、セルフクリーン能力を持つ。

以上の実施例による本考案の詳細な説明は本考案の範囲を制限するものではない。本技術に熟知する者が、本考案の範囲内にて行う変更や調整を行っても、本考案の重要な意義は失われず、本考案の範囲に含まれる。

２ 螺旋型熱交換器
３ 第一カバー
３１ 第一入り口
３２ 第一出口
３３ 第一内面
３３１ 第一攪拌ユニット
３４ スペース
３５ 固定穴
４ 第二カバー
４１ 第二入り口
４２ 第二出口
４３ 第二内面
４３１ 第二攪拌ユニット
４４ 固定穴
５ 螺旋隔壁セット
５１ 第一螺旋隔壁
５２ 第二螺旋隔壁
６ 駆動ユニット
６１ 軸
６２１ 穴
７１ 第一気流
７２ 第二気流
８ 固定部品

Claims (13)

1. 第一カバー、第二カバー、螺旋隔壁セット、駆動ユニットからなり、
   第一カバーは、少なくとも一つ第一入り口及び少なくとも一つの第一出口を具有し、該第一入り口は第一カバーの中心部に設け、該第一出口３２は該第一カバー３の円周の外側に設け、
   該第二カバーは、前記第一カバーと結合して該第一カバーと第二カバーの間に一つのスペースを形成し、該第二カバーに少なくとも第二入り口、及び少なくとも一つの第二出口を具有し、該第二入り口は該第二カバーの中心部に設け、該第二出口は該第二カバーの円周の外側に設け、
   該螺旋隔壁セットは、前記スペース内に設置され、二つの隣り合う第一螺旋隔壁及び第二螺旋隔壁で構成して、該第一螺旋隔壁は該第一入り口から、該第一入り口の外側に向かって放射状に第一出口まで取り巻いて延伸し、該第二螺旋隔壁は第二入り口から、該第二入り口の外側に向かって放射状に第二出口まで取り巻いて延伸して、
   該二つの螺旋隔壁間にそれぞれ第一カバーと第二カバーの上記各入り口から出口に至る流路を構成し
   前記駆動ユニットは軸を具有し、該軸に一つの接続部品を設置し、該接続部品は更に該第一カバー及び第二カバーのいずれか一方と結合して、該第一カバー及び第二カバーとを共に回転せしめることを特徴とする螺旋型熱交換器の構造。
2. 前記第一カバーは第一内面を具有し、該第二カバーに相対することを特徴とする請求項１記載の螺旋型熱交換器の構造。
3. 前記第一内面が該第一螺旋隔壁及び第二螺旋隔壁間の流路に相対する部分に、複数の第一攪拌ユニットを具有することを特徴とする請求項２記載の螺旋型熱交換器の構造。
4. 前記第二カバーに第二内面を具有し、該第一カバーと相対することを特徴とする請求項１或いは請求項３に記載の螺旋型熱交換器の構造。
5. 前記第二内面が該第一螺旋隔壁及び第二螺旋隔壁間の流路に対応する部分に、複数の第二攪拌ユニットを具有することを特徴とする請求項４記載の螺旋型熱交換器の構造。
6. 該接続部品は少なくとも一つの穴を具有し、該第一入り口及び第二入り口のいずれか一方と連通せしめたことを特徴とする請求項１記載の螺旋型熱交換器の構造。
7. 前記第一カバーは前記螺旋隔壁セットと一体化して形成されたことを特徴とする請求項１記載の螺旋型熱交換器の構造。
8. 前記第二カバーは前記螺旋隔壁セットと一体化して形成されたことを特徴とする請求項１記載の螺旋型熱交換器の構造。
9. 前記第一カバーと第二カバーはそれぞれ相対応する箇所に相互に固定するための複数の固定穴を具有することを特徴とする請求項１記載の螺旋型熱交換器の構造。
10. 前記相対応する固定穴はそれぞれ一つの固定部品を挿入することで、該第一カバーと第二カバーを結合することを特徴とする請求項９記載の螺旋型熱交換器の構造。
11. 前記第一螺旋隔壁と第二螺旋隔壁間に形成する２つの流路の一方を第一気流の流路とし、他方を第二気流の流路とすることを特徴とする請求項５記載の螺旋型熱交換器の構造。
12. 前記第一気流は冷気流及び熱気流のいずれか一方であり、該第二気流は熱気流及び冷気流のいずれか他方であることを特徴とする請求項１１記載の螺旋型熱交換器の構造。
13. 前記第一螺旋隔壁と第二螺旋隔壁の内側に、表面がリブ状、窪み、ピンフィン型、螺旋ワイヤ、ツイストタイプなどの熱伝導の強化構造を設けたことを特徴とする請求項５記載の螺旋型熱交換器の構造。