JPH1123173A

JPH1123173A - 熱交換器およびその製造方法

Info

Publication number: JPH1123173A
Application number: JP18143997A
Authority: JP
Inventors: Kazuhisa Kaneko; 一久金子; Akihiro Yamashita; 彰広山下; Akio Kitsui; 昭雄橘井; Tadaji Shimizu; 唯二清水
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-07-07
Filing date: 1997-07-07
Publication date: 1999-01-26
Anticipated expiration: 2017-07-07
Also published as: JP3312862B2

Abstract

(57)【要約】【課題】流路の間隔を狭くすることを可能にし、熱交換
効率を向上させた平板型の熱交換器と、その製造方法を
提供する。【解決手段】所定の間隔で、流体の流路となる直線状の
複数の流路穴１２と、この流路穴１２と直交する方向
に、前記流路穴１２の両端部において隣接する流路穴１
２を連通させる複数の連通穴１３が形成された単一の本
体１１と、前記流路穴１２のうち流体の流入口と流出口
となる開口部を残し前記流路穴１２と連通穴１３の開口
部を塞ぐ複数の栓１４、１５とを設け、前記本体１１内
に蛇行状の流路を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば、宇宙往
還機、人工衛星等の宇宙機などに使用される平板型の熱
交換器とその製造方法にかかり、特に、高圧流体を流し
て熱交換を行なうのに好適な平板型の熱交換器とその製
造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】平板型の熱交換器では、その用途に応じ
て長さが数１０ｃｍ〜１ｍを超えるものまで各種の大き
さのものが要求され、そこに形成される流路穴の径も数
〜１０数ｍｍの大きさが要求されている。また、熱交換
効率を向上させるためには流路穴を長くすることが必要
であり、流路穴はその間隔を数ｍｍで形成することが要
求されることがある。さらに、その用途によっては、た
とえば、圧力が２０〜３０ｋｇ／ｃｍ² −Ｇの高圧流体
を流して熱交換を行なうことも要求されることもある。

【０００３】このような平板型熱交換においては、図１
１に示すように、平板状の本体１の内部に流体を流す蛇
行状の流路穴２を直接形成することが理想である。しか
し、このような加工を行なうことはできない。

【０００４】このため、一般的には、図１２に示すよう
に、平板状の本体１に所定の間隔で直線状の流路穴２を
形成し、各流路穴２の端部をＵ字管３で接続して蛇行状
の流路を形成している。前記Ｕ字管３のを本体１に固定
する方法としては、内部に流れる流体の圧力が、たとえ
ば、数ｋｇ／ｃｍ² −Ｇ以下の低圧である場合には、ろ
う付けなどの方法を採用することができる。しかし、圧
力が２０〜３０ｋｇ／ｃｍ² −Ｇのような高圧流体を流
すような場合には、本体１とＵ字管３を溶接している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図１２に示す
構成では、流路穴の間隔が狭くなった場合、本体とＵ字
管の溶接作業が困難となるため、熱交換効率が低下して
も、溶接作業が可能な間隔を設けることが必要になる。

【０００６】上記の事情に鑑み、本発明の目的は、流路
穴の間隔を狭くすることを可能にし、熱交換効率を向上
させることができる平板型の熱交換器とその製造方法を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本出願の第１の発明は、所定の間隔で、流体を流す
直線状の複数の流路穴と、この流路穴と直交する方向
に、前記流路穴の両端部において隣接する流路穴を連通
させる複数の連通穴が形成された単一の本体と、前記流
路穴のうち流体の流入口と流出口となる開口部を残し前
記流路穴と連通穴の開口部を塞ぐ複数の栓とを設け、前
記本体内に蛇行状の流路を形成した。

【０００８】また、第２の発明は、所定の間隔で、流体
を流す直線状の複数の流路穴と、この流路穴と平行な方
向に、前記流路穴の両端部において隣接する流路穴を連
通させる複数の長穴が形成された単一の本体と、前記長
穴の開口部を塞ぐ複数の栓とを設け、前記本体内に蛇行
状の流路を形成した。

【０００９】また、第３の発明は、所定の間隔で、流体
を流す直線状の複数の流路穴が形成された単一の本体
と、この本体の両端に接合され、前記流路穴と直交する
方向に、前記流路穴の両端部において隣接する流路穴を
連通させる複数の溝が形成された一対の蓋とを設け、前
記本体に形成された流路穴と蓋に形成された溝とによっ
て、前記本体内に蛇行状の流路を形成した。

【００１０】また、第４の発明は、長さ方向もしくは幅
方向の端面から所定の間隔で、流体を流す直線状の複数
の流路穴と、これらの流路穴の内の所定の流路穴の端部
に、厚さ方向の端面から流路穴と直交する方向に、前記
流路穴に連通する複数の連通穴が形成された単一の本体
と、この本体の各端面に接合され、流路穴もしくは連通
穴と直交する方向に、隣接する流路穴もしくは連通穴を
接続する溝が形成された複数の蓋と、連通穴が形成され
た流路穴の開口部を塞ぐ複数の栓とを設け、前記本体に
形成された流路穴と連通穴および蓋に形成された溝とに
よって蛇行状の流路を形成した。

【００１１】また、第５の発明は、単一の本体に流体を
流す直線状の複数の流路穴を形成し、この流路穴と直交
する方向に、前記流路穴の両端部において隣接する流路
穴を連通させる複数の連通穴を形成し、前記本体を洗浄
した後、前記流路穴のうち流体の流入口と流出口となる
開口部を残し前記流路穴と連通穴の開口部を栓で塞ぎ、
この栓を前記本体に接合して、前記本体内に蛇行状の流
路を形成する。

【００１２】さらに、第６の発明は、単一の本体に流体
を流す直線状の複数の流路穴を形成し、蓋に前記流路穴
と直交する方向に、前記流路穴の両端部において隣接す
る流路穴を連通させる複数の溝を形成し、前記本体およ
び蓋を洗浄した後、前記流路穴のうち流体の流入口と流
出口となる開口部を残し、前記本体の両端に前記蓋を接
合して、前記本体に形成された流路穴と蓋に形成された
溝とによって蛇行状の流路を形成する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明による熱交換器の
第１の実施の形態を示し、流路穴の中心を通る平面で切
断した正面断面図である。同図において、１１は本体
で、その長さ方向の端面から本体１１を貫通する複数の
流路穴１２と、本体１１の厚さ方向の端面から流路穴に
直交し、隣接する流路穴１２を接続する複数の連通穴１
３が形成されている。前記流路穴１２の両端には、流路
穴１２より大径の穴１２ａが形成され、前記連通穴１３
の一端も、連通穴１３より大径の穴１３ａが形成されて
いる。

【００１４】１４は栓で、流路穴１２の開口部を塞ぐよ
うに穴１２ａに挿入され、溶接等により本体１１に固定
されている。１５は栓で、連通穴１３の開口部を塞ぐよ
うに穴１３ａに挿入され、溶接等により本体１１に固定
されている。そして、本体１１の流入口から送りこまれ
た流体が、流路穴１２と連通穴１３を交互に通る蛇行状
の流路を形成している。

【００１５】図２ないし図５は、図１に示す熱交換器の
製造工程を示す工程図である。まず、図２に示すよう
に、たとえば、ガンドリル等を用いた機械加工により、
本体１１に複数の流路穴１２を形成する。

【００１６】ついで、図３に示すように、たとえば、エ
ンドミル等を用いた機械加工により、隣接する流路穴１
２を連通させる連通穴１３を形成する。さらに、機械加
工により、図４に示すように、流路穴１２の両端および
連通穴１３の一端を拡径する穴１２ａ、１３ａを形成す
る。

【００１７】機械加工が終了したら、本体１１を十分に
洗浄する。ついで、図５に示すように、穴１２ａのうち
流体の流入口、流出口を残して、栓１４を挿入し本体１
１に溶接して固定する。また、穴１３ａにも栓１５を挿
入し本体１１に溶接して固定する。

【００１８】この本体１１と栓１４、１５の接合は、熱
交換器内を流れる流体の圧力が高い場合には、溶接等の
接合手段を用い、あるいは、穴１２ａ、１３ａをねじ穴
として、栓１４、１５におねじを形成し螺合させるよう
にしてもよい。また、熱交換器内を流れる流体の圧力が
低い場合には、ろう付け、接着などの手段を用いること
もできる。

【００１９】また、穴１２ａ、１３ａを形成しないで、
流路穴１２、連通穴１３に直接栓１４、１５を固定する
ようにしてもよい。なお、熱交換器の材料としては、通
常アルミニウム、銅、鉄などを用いるが、熱交換器の用
途によっては、ステンレス鋼、チタン等を用いることも
できる。

【００２０】図６は、本発明による熱交換器の第２の実
施の形態を示し、流路穴の中心を通る平面で切断した正
面断面図である。同図において、１１は本体で、長さ方
向の端面から長さの異なる複数の流路穴１２と、幅方向
の端面から流路穴１２に直交し、隣接する流路穴１２を
接続する複数の連通穴１３が形成されている。

【００２１】１４は栓で、流体の流入口と流出口を残し
て、流路穴１２の開口部を塞ぐよう挿入され、本体１１
に接合されている。１５は栓で、所要の流路穴１１の連
通部を残して連通穴１３の開口部を塞ぐように連通穴１
３に挿入され、本体１０に接合されている。

【００２２】このような構成としても、本体１１内に蛇
行状の流路を形成することができる。なお、上記の構成
において、連通穴１３の径を流路穴１２の径より大きく
してもよい。

【００２３】図７は、本発明による熱交換器の第３の実
施の形態を示し、流路穴の中心を通る平面で切断した正
面断面図である。同図において、１３ｂは連通穴で、本
体１１の流路穴１２が開口する端面に、隣接する流路穴
１２を連通するように長穴状に形成されている。１５ａ
は栓で、連通穴１３ａに嵌合する長円形に形成され、本
体１１に接合されている。

【００２４】このような構成とすることにより、加工を
容易にすることができ、かつ、構成部品の数を少なくす
ることができる。また、栓１５ａの端部を曲線とするこ
とにより、流体の流れを円滑にすることができる。

【００２５】図８は、本発明による熱交換器の第４の実
施の形態を示し、流路穴の中心を通る平面で切断した正
面断面図である。同図において、１１は本体で、その外
形が所要に形状に形成され、たとえば長さ方向の両端面
から長さの異なる複数の流路穴１２と、幅方向の両端面
から流路穴１２に直交し、隣接する流路穴１２を接続す
る複数の連通穴１３が形成されている。

【００２６】１４、１５は栓で、それぞれ流路穴１２と
連通穴１３の開口部を塞ぐように挿入され、本体１１に
溶接されている。

【００２７】このように、本願発明による熱交換器は、
その外形が矩形である必要はなく、図示のような形状の
ほか、流路穴１２と連通路１３を形成できる形状であれ
ば多角形、円形であってもよい。したがって、熱交換器
を配置する空間の形状に合わせて任意の形状の熱交換器
を得ることができる。

【００２８】図９は、本発明による熱交換器の第５の実
施の形態を示し、流路穴の中心を通る平面で切断した正
面断面図である。同図において、１１は本体で、複数の
流路穴１２が形成されている。１８は蓋で、隣接する流
路穴１２を接続する溝１９が形成され、本体１１の両端
に固定されている。

【００２９】このような構成とすることにより、加工を
容易にすることができ、かつ、構成部品の数を少なくす
ることができる。

【００３０】図１０は、本発明による熱交換器の第６の
実施の形態を示す斜視図である。同図において、１１は
本体で、複数の流路穴１２と、本体１１の厚さ方向の端
面と流路穴１２を接続する接続穴１３が形成されてい
る。１４は栓で、接続穴１３が接続された流路穴１２の
端部に挿入され、本体１１に固定されている。１８は蓋
で、隣接する流路穴１２もしくは連通穴１３を接続する
ように本体１１の各端面に固定されている。

【００３１】このような構成にすることによって、流路
穴１２の間隔を狭くしても、蓋１８の取付けが容易であ
り、流路穴１２間の短絡を発生させることなく熱交換器
を構成することができる。

【００３２】

【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、流
路穴の間隔を狭くして、熱交換効率の高い熱交換器を得
ることができる。また、本体に対する穴明けと栓あるい
は蓋の取付け作業だけで熱交換器を形成することができ
るので、製作が容易であり、安価で信頼性の高い熱交換
器を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による熱交換器の第１の実施の形態を示
す正面断面図。

【図２】熱交換器の製造工程を示す工程図で、（ａ）は
正面図、（ｂ）は側面図。

【図３】熱交換器の製造工程を示す工程図で、（ａ）は
正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は
（ｂ）のＣ−Ｃ断面の拡大図。

【図４】熱交換器の製造工程を示す工程図で、（ａ）は
正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は
（ｂ）のＣ−Ｃ断面の拡大図。

【図５】熱交換器の製造工程を示す工程図で、（ａ）は
正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は
（ｂ）のＣ−Ｃ断面の拡大図。

【図６】本発明による熱交換器の第２の実施の形態を示
す正面断面図。

【図７】本発明による熱交換器の第３の実施の形態を示
す正面断面図。

【図８】本発明による熱交換器の第４の実施の形態を示
す正面断面図。

【図９】本発明による熱交換器の第５の実施の形態を示
す正面断面図。

【図１０】本発明による熱交換器の第６の実施の形態を
示す斜視図。

【図１１】平板型の熱交換器の正面図。

【図１２】従来の熱交換器の正面図。

【符号の説明】

１０…本体、１１…流路穴、１２…連通穴、１５、１６
…栓。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者清水唯二神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地株式会社日立製作所情報通信事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の間隔で、流体を流す直線状の複数の
流路穴と、この流路穴と直交する方向に、前記流路穴の
両端部において隣接する流路穴を連通させる複数の連通
穴が形成された単一の本体と、前記流路穴のうち流体の
流入口と流出口となる開口部を残し前記流路穴と連通穴
の開口部を塞ぐ複数の栓とを設け、前記本体内に蛇行状
の流路を形成したことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】所定の間隔で、流体を流す直線状の複数の
流路穴と、この流路穴と平行な方向に、前記流路穴の両
端部において隣接する流路穴を連通させる複数の長穴が
形成された単一の本体と、前記長穴の開口部を塞ぐ複数
の栓とを設け、前記本体内に蛇行状の流路を形成したこ
とを特徴とする熱交換器。
【請求項３】所定の間隔で、流体を流す直線状の複数の
流路穴が形成された単一の本体と、この本体の両端に接
合され、前記流路穴と直交する方向に、前記流路穴の両
端部において隣接する流路穴を連通させる複数の溝が形
成された一対の蓋とを設け、前記本体に形成された流路
穴と蓋に形成された溝とによって、前記本体内に蛇行状
の流路を形成したことを特徴とする熱交換器。
【請求項４】長さ方向もしくは幅方向の端面から所定の
間隔で、流体を流す直線状の複数の流路穴と、これらの
流路穴の内の所定の流路穴の端部に、厚さ方向の端面か
ら流路穴と直交する方向に、前記流路穴に連通する複数
の連通穴が形成された単一の本体と、この本体の各端面
に接合され、流路穴もしくは連通穴と直交する方向に、
隣接する流路穴もしくは連通穴を接続する溝が形成され
た複数の蓋と、連通穴が形成された流路穴の開口部を塞
ぐ複数の栓とを設け、前記本体に形成された流路穴と連
通穴および蓋に形成された溝とによって蛇行状の流路を
形成したことを特徴とする熱交換器。
【請求項５】単一の本体に流体を流す直線状の複数の流
路穴を形成し、この流路穴と直交する方向に、前記流路
穴の両端部において隣接する流路穴を連通させる複数の
連通穴を形成し、前記本体を洗浄した後、前記流路穴の
うち流体の流入口と流出口となる開口部を残し前記流路
穴と連通穴の開口部を栓で塞ぎ、この栓を前記本体に接
合して、前記本体内に蛇行状の流路を形成することを特
徴とする熱交換器の製造方法。
【請求項６】単一の本体に流体を流す直線状の複数の流
路穴を形成し、蓋に前記流路穴と直交する方向に、前記
流路穴の両端部において隣接する流路穴を連通させる複
数の溝を形成し、前記本体および蓋を洗浄した後、前記
流路穴のうち流体の流入口と流出口となる開口部を残
し、前記本体の両端に前記蓋を接合して、前記本体に形
成された流路穴と蓋に形成された溝とによって蛇行状の
流路を形成することを特徴とする熱交換器の製造方法。