JPS61259085A

JPS61259085A - 熱交換器

Info

Publication number: JPS61259085A
Application number: JP10243285A
Authority: JP
Inventors: Hidefumi Saito; 英文斎藤
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1985-05-13
Filing date: 1985-05-13
Publication date: 1986-11-17

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】［産業上の利用分野ｊ本発明は、　ＨｅＱ化装置等に好適に使用できる熱交換
器に関するものである。

「従来の技術」クロードサイクルによるＨｅ液化装ｆｆｌ！Ｊのように
、深冷を利用した機器においては、その装置容積のうち
熱交換器の占める割合が大きい、そのため、熱交換器を
小形化しないと、装置全体をコンパクトにすることがで
きないという問題があった。

しかしながら、熱交＃器を単に小さくするだけでは、熱
交換効率が低下して常温域から低温域への熱侵入が大き
くなるという不都合を招く、そのため、この種装置のコ
ンパクト化は容易には実現し得なかった。

ところで、近年、第５図に示すように、高圧パス用の透
窓ａおよび低圧パス用の透窓すを有した枠体状の断熱ス
ペーサＣと、多数の透孔ｄを有した熱交換プレートｅと
を交互に積層するタイプのいわゆる積層熱交換器が開発
され、これらの問題が解決されつつある。

Ｅ発明が解決しようとする問題点１ところが、前述したＭ層熱交換器は、＠記ｆｒ熱スペー
サＣと熱交換プレー）ｅとの接着または接合が完全でな
いと、高圧パスｆから低圧パスｇへのガス漏れが発生す
る。そのため、組み立てをクリーンルームで行なわなけ
ればならない等の制約があり、製作が容易でないという
問題がある。

本発明は、このような問題点を解消することを目的とし
てなされたもので、従来の積層熱交換器と同等の性能を
発揮させることができ、しかも、特殊な設備を要するこ
となく簡単に製作することができる熱交換器を提供しよ
うとするものである。

［問題点を解決するための手段］本発明は、このような目的を達成するために、熱交換器
を、熱伝導性の悪い材料により作られた断熱芯材と、こ
の断熱芯材を囲繞する筒状のケースと、このケースの内
周または前記断熱芯材の外周に螺旋状に添接したパイプ
部材と、このパイプ部材に周縁を接触支持させて前記ケ
ースと前記断熱芯材との間を多段に区画する流体透過性
を有した熱交換板とを具備してなるものにし、前記パイ
プ部材の内部を高圧流体が通過する高圧流路とするとと
もに、前記ケースの一端から前記各熱交換板を通してケ
ースの他端に至る空間を低圧流体が通過する低圧流路と
なしたことを特徴とする。

［作用］このような構成のものであれば、前記パイプ部材内に形
成された長い高圧流路中を流れる高圧流体と、このパイ
プ部材に内周縁または外周縁を接触支持させた何枚もの
熱交換板を透過しつつ流れる低圧流体との間で熱交換が
行なわれる。そのだめ、多数枚の熱交換プレートを介し
て熱交換を行なう従来の積層熱交換器と同じような性能
を発揮させることができる。

しかも、高圧流体は、パイプ部材の内部を通過するため
、接合面での気密性が不要となる。また、高圧流路は急
拡大、急縮小がないため、部材の圧損を招くことなしに
流体を円滑に流すことかできる。

し実施例」　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　１以下、本発明の一実施例を第１図〜第４図を参
照して説明する。

本発明に係る熱交換器は、第１図および第２図に示すよ
うに、断熱芯材ｌと、この断熱芯材ｌを囲繞する筒状の
ケース２と、前記断熱芯材ｌの外周に螺旋状に添接した
パイプ部材３と、このパイプ部材３に内周縁４ａを接触
支持させて前記ケース２と前記断熱芯材ｌとの間を多段
に区画する流体透過性を有した熱交換板４とを具備して
なる。

断熱芯材１は円柱状のもので、熱伝導の悪い材料により
作られている。ケース２は薄板状のもので、前記断熱芯
材ｌを同心的に囲繞する円筒形状をなしている。パイプ
部材３は、熱伝導の良好な材料により作られた耐圧管で
あり、第３図に示すように螺旋状に成形して前記断熱芯
材ｌの外周に気密に添接させである。そして、前記断熱
芯材１と前記ケース２との間に形成される環状空間を円
周方向−ケ所において区画する仕切板５を設けている。

−万、熱交換板４は、多数の透孔６を有したリング板状
のもので熱伝導の良好な材料により作られており、前記
仕切板５に対応する部位に切除部７を有している。すな
わち、各熱交換板４は。

第４図に示すように、前記パイプ部材３の螺旋ｌピッチ
に対応する形状をなしており、そのパイプ部材３の外周
に嵌合させである。そして、この熱交換板４の前記パイ
プ部材３に対する嵌合部８をロー付により接合している
。しかして、この実施例では、パイプ部材３の螺旋１ピ
ッチ当り３板づつ熱交換板４を取着している。

また、前記ケース２の上端および下端に高圧ポート１１
．１２および低圧ポート１３．１４を有した端蓋１５．
１６を気密に装着している。すなわち、この熱交換器は
、前記パイプ部材３の内部を高圧流路１７とするととも
に、前記ケース２の一端から前記各熱交換板４を通して
ケース２の他端に至る空間を低圧流路１８となしている
。しかして、前記各高圧ポート１１．１２は、前記高圧
流路１７に連通し、前記低圧ポート１３．１４は前記低
圧流路１８に連通している。

なお、この熱交換器を製作する場合には、断熱芯材ｌの
外周にパイプ部材３を螺旋に巻装するとともに、このパ
イプ部材３の外周に熱交換板４を切除部７を揃えるよう
にして嵌合させてロー付けし、しかる後に、前記各熱交
換板４の切除部７に長尺な仕切板５を嵌着するとともに
、その外周にケース２をかぶせるようにするのが望まし
い。

このｋうな構成のものであれば１例えば、上側の高圧ポ
ー）１１から導入した高圧ガスＨは、パイプ部材３内の
高圧流路１７を流通し、下側の高圧ボー）１２から導出
される。一方、下側の低圧ボート１３から導入した低圧
ガスＬは、複数の熱交換板４の透孔６を順次に通過して
上昇し、上側の低圧ポート１４からケース２外へ排出さ
れる。

そのため、この低圧ガスＬと前記高圧ガスＨとが前記パ
イプ部材３および熱交換板４を介して熱交換を行なうこ
とになる。しかして、このものは、高圧ガスＨを長い高
圧流路１７に導くとともに。

低圧ガスＬを何枚のも熱交換＆４を順次に透過させつつ
流通させるようにしているので、多数枚の熱交換プレー
トを介して熱交換を行なわせる従来の積層熱交換器と同
じような性能を発揮させることができる。そして、機械
的な強度を軸心部に配した断熱芯材ｌにより負担させる
こともでき、ケース２の大幅な薄肉化を図ることが可能
であるので、いわゆる熱侵入を有効に抑制することがで
きる。

しかも、高圧ガスＨは、パイプ部材３の内部を通過する
ようになっており、接合部分において高圧流路１７と低
圧流路１８とを区画する必要がないため、接合面におけ
る気密性が要求されない。

そのため、クリーンルームで組立てを行なう等の配慮が
全く不要となり、製作の容易化を図ることができる。そ
して、前記パイプ部材３は螺旋状に巻装しただけのもの
であるため、この点からも実施の容易化を促進すること
ができる。

また、高圧流路１７は、急拡大および急縮小することが
ないので、圧力損失を小さく抑えることができる。その
為、この熱交換器を組み込んだ機器全体のシステム効率
の向主に寄与し得るものとなる。

なお、断熱芯材は、完全な円柱状のものに限られないの
は勿論であり、例えば、外周にパイプ部材の位置決めを
行なうための螺旋溝を有したちのや、軸心部を中空にし
た円筒体状のもの等であってもよい、断熱芯材を中空円
筒体状のものにし、クロードサイクルによるＨｅ液化装
置等を構成する場合には、この断熱芯材内に膨張エンジ
ンのシリンダを配することも可能である。また、この断
熱芯材の断面形状は、円形に限らず、長円や多角形等で
あってもよい。

また、前記実施例では、断熱芯材の外周にパイプ部材を
添設した場合について説明したが、本発明は必ずしもこ
のようなものに限定されるものではなく１例えば、ケー
スの内周にパイプ部材を添接させてもよい、この場合に
は、前記パイプ部材の内周に熱交換板の外周縁に接触支
持させればよい。

さらに、熱交換板も前記実施例のものに限られるもので
はなく、例えば、熱の伝導をよくするために、厚さに変
化をもたせたり、透孔を設ける代わりに熱交換板全体を
多孔質金属で製作する等の変形例が考えられる。

また、前記実施例では、パイプ部材と熱交換板とをロー
付により接合させる場合について説明したが１本発明は
必ずしもこのようなものに限られないのは勿論であり２
例えば、前記パイプ部材と前記熱交換板とを溶接や拡散
接合あるいは接着等により接続したり、完全に一体化し
たものも本発明に含まれる。

「発明の効果」本発明は、以ヒのような構成であるから、従来の積層熱
交換器と同等の性能を発揮させることができ、しかも、
接合部における気密性が要求されないため特殊な設備を
要することなく簡単に製作することができる優れた熱交
換器を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図から第４図は本発明の一実施例を示し。第１図は一部省略した断面図、第２図は第１図における
■−■線に沿う断面図、第３図は分解した斜視図、第４
図は熱交換板の斜視図である。第５図は従来例を示す斜
視図である。１−＠−ＩｆｉＨ熱芯材２・・・ケース３・・・パイプ部材４−・・熱交換板６・・・透孔１７・・・高圧流路１８１１・・低圧流路Ｈ−・・高圧流体（高圧ガス）Ｌ・・・低圧流体（低圧ガス）

Claims

【特許請求の範囲】

熱伝導性の悪い材料により作られた断熱芯材と、この断
熱芯材を囲繞する筒状のケースと、このケースの内周ま
たは前記断熱芯材の外周に螺旋状に添接したパイプ部材
と、このパイプ部材に周縁を接触支持させて前記ケース
と前記断熱芯材との間を多段に区画する流体透過性を有
した熱交換板とを具備し、前記パイプ部材の内部を高圧
流体が通過する高圧流路とするとともに、前記ケースの
一端から前記各熱交換板を通してケースの他端に至る空
間を低圧流体が通過する低圧流路となしたことを特徴と
する熱交換器。