JPH04278142A - 流体用熱交換器       - Google Patents

流体用熱交換器      

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JPH04278142A
JPH04278142A JP6130591A JP6130591A JPH04278142A JP H04278142 A JPH04278142 A JP H04278142A JP 6130591 A JP6130591 A JP 6130591A JP 6130591 A JP6130591 A JP 6130591A JP H04278142 A JPH04278142 A JP H04278142A
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JP
Japan
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fluid
plate
partition plate
heat exchanger
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Pending
Application number
JP6130591A
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English (en)
Inventor
Kosuke Nakamura
浩介 中村
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Lincstech Circuit Co Ltd
Original Assignee
Hitachi AIC Inc
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Publication date
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  • Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は液体や気体を加熱したり
冷却したりする流体用熱交換器に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の流体用熱交換器は、例えば液体等
を流す溝等の通路を設けた低熱伝導性の通路用板に金属
製仕切板を重ね、この仕切板を通して、熱交換手段を用
い、通路を流れる液体等を加熱したり冷却している。
【0003】そして特に腐食性液体等を熱交換する場合
には、仕切板の表面に耐食性の被覆を設けた金属板を用
いている。また、この流体用熱交換器を瞬間湯わかし装
置の一部として用いる場合には、シーズヒータ等と組み
合わせて用いるため、仕切板の表面に電気絶縁性被覆を
設けた金属板を用いている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、金属板の表面
に耐食性や電気絶縁性の被覆を設けると、熱伝導性が大
幅に低下して熱交換率が低下する欠点があり、瞬間湯わ
かし装置等では昇温に時間がかかる欠点がある。そして
熱交換率を上げようとすると装置が大形化する欠点があ
る。また、従来の液体等が流れる溝等の通路は、底面等
が平らなため、熱等の伝達が低く、熱交換率を低下させ
る原因となっている。
【0005】本発明の目的は、以上の欠点を改良し、熱
交換効率を向上でき、小形化の可能な流体用熱交換器を
提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、上記
の目的を達成するために、流体を流す通路を設けた低熱
伝導性の通路用板と、この通路用板に重ねた高熱伝導性
の仕切板と、通路に連結して設けた流体の注入口と、通
路に連結して設けた流体の排出口と、前記仕切板を通し
て前記通路を流れる流体を加熱又は冷却する熱交換手段
とを有する流体用熱交換器において、炭化ケイ素、酸化
ベリリウム、窒化アルミニウム及び窒化ホウ素のうち一
種類以上を主成分とする仕切板を有することを特徴とす
る流体用熱交換器を提供するものである。
【0007】また、請求項2の発明は、請求項1の発明
において、炭化ケイ素等の仕切板を用いる代りに、通路
用板の通路又はこの通路を覆う仕切板の少なくともどち
らか一方に突起又は凹部を設けることを特徴とする流体
用熱交換器を提供するものである。
【0008】さらに、請求項3の発明は、請求項1の発
明と同様に、炭化ケイ素、酸化ベリリウム、窒化アルミ
ニウム及び窒化ホウ素のうち一種類以上を主成分とする
仕切板を設けるとともに、通路用板の通路又はこの通路
を覆う仕切板の少なくともどちらか一方に突起又は凹部
を設けることを特徴とする流体用熱交換器を提供するも
のである。
【0009】
【作用】炭化ケイ素や酸化ベリリウム、窒化アルミニウ
ム等の物質は、耐食性が良好のみならず、熱伝導率が5
0W/mk以上(常温)、抵抗率が1010Ωcm以上
(常温)という高い値を有している。従って、仕切板を
これ等の物質を主成分として形成すれば、耐食性の被覆
や電気絶縁性の被覆が必要なく、高い熱交換率が得られ
る。 また、通路用板に設けた流体の通路やこれを覆う仕切板
に突起又は凹部を形成すると、通路を流れる流体が突起
や凹部により攪拌されるため、流体の全体を加熱したり
冷却し易くなる。
【0010】
【実施例】以下、請求項1の発明を実施例に基づいて説
明する。図1において、1は、低熱伝導性の直径300
mmの円板状の通路用板であり、熱伝導率がlW/mk
以下の金属やセラミックス、塩化ビニール等のプラスチ
ック等の材質からなる。2は、この通路用板1の片面に
設けた幅14mm、深さ2mmの渦巻状の溝からなる流
体の通路である。3は通路用板1の端部を貫通してこれ
にネジ止めし、通路2の一部に連結した注入口である。 4は通路用板1の中央部を貫通してネジ止めし通路2に
連結した排出口である。5は、通路用板1の通路2を設
けた面に重ねた直径300mm、厚さ2mmの高熱伝導
性の仕切板であり、炭化ケイ素や酸化ベリリウム、窒化
アルミニウム、窒化ホウ素のうち一種類を主成分とし、
熱伝導率を50W/mk以上(常温)、電気絶縁抵抗1
010Ωcm以上(常温)にしている。6は、ニクロム
線ヒータからなる熱交換手段であり、仕切板5に接し、
通路2に沿ってかつ通路2と反対側に渦巻状に配置して
いる。7は断熱レンガであり、熱交換手段6の周囲に配
置している。8は通路用板1の通路2を設けた面と反対
側の面に積層したアルミ板である。9は、通路用板1の
端部の通路2を設けた面に形成した凹部にはめ込んだ漏
れ防止用のシリコーンゴム製の0リングである。そして
、アルミ板8、通路用板1及び仕切板5は、熱交換手段
6及び断熱レンガ7を挟み2枚ずつ配置していて、これ
等をボルト10を貫通して一体化している。また、注入
口3及び排出口4も各通路用板1を貫通して別々に2ケ
ずつ設けている。
【0011】次に、上記実施例の作用を述べる。熱交換
手段6は所定の温度に加熱する。注入口3からは、流体
として水等の液体や水蒸気等の気体を流し込む。注入口
3から入った流体は渦巻状の通路2を通って流れ、熱交
換手段6によって加熱される。仕切板5は、炭化ケイ素
等を主成分とする材質からなり、耐腐食性を有するとと
もに、熱伝導率及び電気絶縁抵抗とも高い値を有してい
るため、耐腐食性の被覆等が必要ない。そのため、熱交
換手段6の熱が仕切板5を通して効率よく通路2を流れ
る流体に伝わる。そして、仕切板5を介して熱交換手段
6によって加熱した液体は排出口4から排出する。
【0012】上記実施例について、仕切板5の材質を変
え、流体として水を用いてこれを2l/分で流し、熱交
換手段6には電圧200Vを印加して電流26Aを流し
、通電開始10分後の注入口3と排出口4とにおける水
の温度差を測定し表1にその結果を示した。
【0013】
【表1】
【0014】表1から明らかな通り、本発明の実施例1
〜実施例4によれば水の温度差は20℃〜27℃となり
、比較例1〜比較例2の2℃〜8℃という値に比べて、
より優れた熱交換率が得られることは明らかである。
【0015】また、図1の実施例において、通路用板1
の材質を変え、通路2に水を2l/分で流し、排出口4
の温度がほぼ一定となった時の注入口3と排出口4とに
おける水の温度差を測定し、表2に結果を示した。
【0016】
【表2】
【0017】表2から明らかな通り、ほうろう材質以外
は、熱伝導率が低いほど、温度差が大きく、熱変換率が
よいことが明らかである。
【0018】図2は、請求項1の発明の他の実施例を示
す。この実施例は、炭化ケイ素からなる仕切板11に通
路用板12及び13を重ねて挟む構成となっている。通
路用板12及び13は、ポリプロピレン製の円板からな
り、仕切板11との接触面に、各々幅14mm、平均深
さ0.6mmの渦巻状の溝からなる通路14及び15を
設けている。また、通路用板12には、端部で通路14
に連結した注入口16と、中央部で通路14に連結した
排出口17を設けている。そして通路用板13にも、端
部で通路15に連結した注入口18と、中央部で通路1
5に連結した排出口19を設けている。通路用板12と
通路用板13とには各々ダイカスト成形したアルミ板2
0及び21を重ねている。全体はボルト(図面を省略)
で貫通して一体化している。
【0019】この実施例では、通路用板12の通路14
の方に水等の流体を流し、通路用板13の通路15の方
にお湯や蒸気等の熱媒体や冷媒を流す。そして仕切板を
介して流体を加熱したり冷却したりする。
【0020】図3も、請求項1の発明の他の実施例を示
す。この実施例では、フッ素樹脂製の通路用板22の両
面に深さ14mm、平均深さ0.6mmの渦巻状の溝か
らなり中央部で互いに連結した通路23及び24を設け
るとともに、端部でこの通路23及び24に各々連結す
る注入口25及び排出口26を設けている。そして通路
用板22の両面に炭化ケイ素製の仕切板27及び28を
重ねている。また、仕切板27及び28にはステンレス
製のリング29及び30を重ね取り付けている。全体は
ボルト(図面を省略)で貫通して一体化している。
【0021】この実施例では、例えば全体をお湯に浸し
、注入口25と排出口26だけをお湯から出し、通路2
3及び24に水等の流体を流し、これを加熱する。
【0022】また、請求項2の発明の通り、図1の実施
例において、仕切板として従来の金属板を用いても、通
路用板に設ける通路を図4〜図6の通りの構成とするこ
とによって熱交換効率を向上できる。すなわち、図4は
通路用板31に設けた通路32の底面に、流体の流れる
方向と直角にバー状の突起33を形成したものである。 また、図5は通路用板34の通路35の底面に、三角形
の台状の突起36を設けている。図6は通路用板37の
通路38の底面に三角錐状の突起39を設けている。
【0023】これ等の実施例では、いずれも、通路32
,35及び38に各々突起33,36及び39を設けて
いるために、通路32,35及び38を流れる流体は攪
拌され、熱の伝導が良くなる。
【0024】さらに、請求項3の発明の通り、仕切板と
して、図1の実施例の通り、炭化ケイ素等を材質とした
ものを用いるとともに、通路用板の通路に図4〜図6に
示す通りの突起を設けることにより、熱交換効率をより
向上できる。
【0025】例えば、図1の実施例において、通路に図
4〜図6に示す通りの突起を設け、この通路に水を3l
/分で流し、熱交換手段には電圧200Vを印加し、電
流26Aを流し、排出口の水温がほぼ一定となった時の
注入口と排出口との温度差を測定した。表3にその測定
値を示した。
【0026】
【表3】
【0027】表3から明らかな通り、通路の底面に突起
を設けない実施例1よりも、図4〜図6に示す突起を設
けた実施例11〜実施例13の方が温度差が2℃〜4℃
高くなり、熱変換率が良くなる。
【0028】図7は、請求項3の発明の他の実施例を示
す。この実施例では、特に、通路用板40〜42を3枚
、仕切板43〜46を4枚配置する構成となっている。 そして、通路用板40〜42の片面又は両面に幅14m
m、平均深さ0.7mmの渦巻状の溝を通路として設け
ている。また、仕切板43〜46は、熱伝導率270W
/mk、抵抗率1013Ωcmの炭化ケイ素セラミック
スを材質とし、直径300mm、厚さ2mmの円板状に
成形するとともに、通路を覆う箇所に幅2mm、深さ0
.5mmの凹部47〜50を約2mmピッチ間隔に形成
している。なお、通路用板40の両面には、ダイカスト
成形したアルミ板51と仕切板43とを重ねている。こ
の仕切板43と仕切板44との間にはニクロム線ヒータ
からなる熱交換手段52と断熱レンガ53とを配置して
いる。仕切板44には通路用板41と仕切板45とを順
次重ね、通路用板41を仕切板44と仕切板45とによ
り挟んでいる。仕切板45と仕切板46との間には熱交
換手段54と断熱レンガ55とを配置している。仕切板
46には通路用板42を重ね、さらにこの通路用板42
にダイカスト成形したアルミ板56を重ねている。そし
て、通路用板40の端部には通路57に連結した注入口
58を設けるとともに、中央部で通路57に連結した接
続口59を反対側から引き出している。また、通路用板
41には両面に通路60及び61を設けて互いに中央部
で連結するとともに、各々端部で通路60及び61に連
結した接続口62及び63を引き出している。特に、接
続口62は接続口59と連結している。さらに、通路用
板42には、端部で通路64に連結した接続口65を設
けるとともに、通路64に中央部で連結した排出口66
を設け、引き出している。そして接続口65は接続口6
3に連結している。各通路用板40〜42の端部には漏
水防止用のフッ素樹脂製の0リング67〜70を設けて
いる。全体はボルト(図面を省略)で貫通して一体化し
ている。
【0029】この実施例において、流体として純水を用
い、5l/分で通路に流すとともに、熱交換手段52及
び54に電力10KWhの電力を加えたところ、注入口
58と排出口66の箇所で純水に30℃の温度差がある
ことがわかった。
【0030】
【発明の効果】以上の通り、請求項1の発明によれば、
仕切板を炭化ケイ素等で形成しているために、熱変換率
を向上でき、小形化も可能な流体用熱交換器が得られる
。また、請求項2の発明によれば、流体の通路やこれを
覆う仕切板に突起や凹部を設けているため流体を攪拌で
き熱交換率を向上等できる流体用熱交換器が得られる。 さらに、請求項3の発明によれば、仕切板を炭化ケイ素
等で形成するとともに、通路等に突起等を設けているた
めに、より熱交換率を向上等できる流体用熱交換器が得
られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1の発明の実施例の断面図を示す。
【図2】請求項1の発明の他実施例の断面図を示す。
【図3】請求項1の発明の他実施例の断面図を示す。
【図4】請求項2の発明の実施例に用いる通路用板の斜
視図を示す。
【図5】請求項2の発明の他実施例に用いる通路用板の
斜視図を示す。
【図6】請求項2の発明の他実施例に用いる通路用板の
斜視図を示す。
【図7】請求項3の発明の他実施例の断面図を示す。
【符号の説明】
1,12,13,22,31,34,37,40,41
,42…通路用板、2,14,15,23,24,32
,35,38,57,60,61,64…通路、3,1
6,18,25,58…注入口、  4,17,19,
26,66…排出口、5,11,27,28,43,4
4,45,46…仕切板、6,52,54…熱交換手段
、  33,36,39…突起、47,48,49,5
0…凹部。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  流体の通路を設けた低熱伝導性の通路
    用板と、この通路用板に重ねた高熱伝導性の仕切板と、
    通路に連結して設けた流体の注入口と、通路に連続して
    設けた流体の排出口と、前記仕切板を通して通路を流れ
    る流体を加熱又は冷却する熱交換手段とを有する流体用
    熱交換器において、炭化ケイ素、酸化ベリリウム、窒化
    アルミニウム及び窒化ホウ素のうち一種類以上を主生成
    分とする仕切板を有することを特徴とする流体用熱交換
    器。
  2. 【請求項2】  流体の通路を設けた低熱伝導性の通路
    用板と、この通路用板に重ねた高熱伝導性の仕切板と、
    通路に連結して設けた流体の注入口と、通路に連結して
    設けた流体の排出口と、前記仕切板を介して通路を流れ
    る流体を加熱又は冷却する熱交換手段とを有する流体用
    熱交換器において、通路用板の通路又はこの通路を覆う
    仕切板の少なくともどちらか一方に突起又は凹部を設け
    ることを特徴とする流体用熱交換器。
  3. 【請求項3】  流体の通路を設けた低熱伝導性の通路
    用板と、この通路用板に重ねた高熱伝導性の仕切板と、
    通路に連結して設けた流体の注入口と、通路に連結して
    設けた流体の排出口と、前記仕切板を介して通路を流れ
    る流体を加熱又は冷却する熱交換手段とを有する流体用
    熱交換器において、仕切板を炭化ケイ素、酸化ベリリウ
    ム、窒化アルミニウム及び窒化ホウ素のうち一種類以上
    を主成分として形成するとともに、通路用板の通路又は
    この通路を覆う仕切板の少なくともどちらか一方に突起
    又は凹部を設けることを特徴とする流体用熱交換器。
JP6130591A 1991-03-01 1991-03-01 流体用熱交換器       Pending JPH04278142A (ja)

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