JPS6129696A

JPS6129696A - 熱交換器

Info

Publication number: JPS6129696A
Application number: JP15144484A
Authority: JP
Inventors: Tadayoshi Onuki; 大貫　忠良; Keiichi Harano; 原野　慶一
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1984-07-23
Filing date: 1984-07-23
Publication date: 1986-02-10

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】産業上の利用分野本発明は、プレート式熱交換器の改良に関する。特に、
電子部品を収納する電子回路制御函等の冷却用に使用さ
れるプレート式熱交換器の改良に関する。

従来の技術電子回路制御函等の冷却用に、第７図にその平面図を示
す如きプレート式熱交換器が使用されている。循環型と
なしうるため、塵埃や有害化学物質等の侵入を防ぐこと
が容易だからである０図において、ｌは筒状流体流路で
あり；複数個が順次隣接して相互に平行に図において紙
面に垂直な方向に配列され、その奇数番目には例えば冷
却流体Ａが流され、その偶数番目には例えば被冷却流体
Ｂが流され１、互いに隣接する流体流路を相互に隔て名
隔壁２を介して熱交換される。

か＼る構造のプレート式熱交換器は、従来、薄い金属板
３を第８図に示すように成形し、′第９図に示すように
、熱交換器外殻４内に装入し、その上下の末端部にゴム
パツキン等よりなるシール部材５を挿入して接着剤等を
使用して接着してシールして順次隣接する複数の筒状流
体流路の集合体を形成し、その奇数番目には例えば冷却
流体Ａが流され、その偶数番目には例えば被冷却流体Ｂ
が流され、成形された薄い金属板３よりなる隔壁を介し
て冷却流体Ａと被冷却流体Ｂとの間で、熱交換がなされ
ていた。

なお、冷却流体Ａと被冷却流体Ｂとの流入・流出ｒ、＋
５１が必要であることは言うまでもないが、さらに、こ
の複数の流入・流出口５１を集合するダクト（図示せず
）や、さらには、押し込み用または吸い出し用のファン
等（図示せず）が設けられることが一般である。また、
冷却流体Ａと被冷却流体Ｂの流れの方向は、互いに同一
の方向でも対向する方向でもさしつかえない。

発明が解決しようとする問題点従来技術における、か−る構造を有するプレート式熱交
換器は、上記せるとおり、薄い金属板３を波形に成形し
てネの上下の末端部にゴムノクツキン等のシール部材を
挿入接着して流体流路を製造しているが、シール部材の
シール作業に多大の作業工数を要し、製造効率が低いと
いう欠点があった。

問題点を解決するための手段本発明は、上記の欠点を解消し、順次隣接して相互に平
行に配設される複数の流体流路よりなり、その隣接する
流体流路の奇数番と偶数番とにそれぞれ温度の異なる流
体が流される熱交換器において、製造作業工数が少なく
、製造効率が高く、さらに、平行流型、対向流型のみな
らず、熱交換効率を向上しやすい直交流型ともなしうる
熱交換器を提供するものであり、その手段は、断面が凹
型をなし、該凹型の底面に設けられた複数の突起よりな
るフィンを有するプラスチ・ンク成形体よりなる単位部
材が複数個積層され、該積層された複数の単位部材のそ
れぞれの間の空間が流体流路とされ、該流体流路の奇数
番と偶数番とにそれぞれ温度の異なる流体が流され、互
に隣接する前記流体流路を相互に隔てる前記単位部材の
底面よりなる隔壁を介し、て熱交換がなされる熱交換器
にある６作用本発明は、第１図（ａ）、（ｂ）に示すように、（イ）断面が凹型のプラスチ・ンク成形体よりなる単位
部材６を複数個積層して、この単位部材６の底板を隔壁
６１となし、この積層された単位部材６相互の間やと形
成される空間な流体流路ｌとなし、奇数番目の流体流路
には例えば冷却流体Ａを流し、偶数番目の流体流路には
例えば被冷却流体Ｂを流し、単位部材６の底板よりなる
隔壁θｌを介して熱交換させることとして、上記のシー
ル部材を不要としシール作業を不要となすことにより、
製造作業工数と製造コストとを低減し、（ロ）微細形状体の形成が可能であるというプラスチッ
ク成形加工法の特徴を活用して、断面が凹型の単位部材
６の底面よりなる隔壁６１には複数の突起よりなるフィ
ン６２を設け、このフィン６２を機械的補強材として隔
壁（底板）　８１の厚さを薄くなして隔壁６１を介して
なす流体流路ｌ相互間の熱交換効率を向上し、フィン６
２は帯状とせず隔壁８１上に散在する複数の突起状とな
し、さらには、第２図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すよ
うに、その突起よりなるフィン６２の配置を方形のみな
らず千鳥状等となし、その形状を四角形のみならず三角
形状等となし、流体流路ｌ中を流れる流れを乱流となし
て熱交換効率を向上し、（ハ）さらに、単位部材６の積層方向の選択により平行
流型、対向流型（第１図（ａ）参照）のみならず、熱交
換効率を向上しやすい直交流型（第１図（ｂ）参照）も
可能としたものである。

上記の隔壁を薄くすることによる熱交換効率の向上と流
体流路の流れを乱流とすることによる熱交換効率の向上
とについて補足説明する。　　−プラスチック材は熱伝
導率が比較的低いため。

プラスチック材よりなる隔壁を厚くすると熱交換効率が
悪化するが、厚さを薄く例えば１ｍ＋ｍ程度以下にする
と、隔壁の存在は熱交換効率に影響しなくなることが知
られている。すなわち、隔壁の厚さがｌｆｆ１ｗ程度以
下である場合の熱交換効率は、流体同志を接触させた場
合の熱交換効率と実質的に同一になる。そこで、隔壁８
１の厚さは１鵬腸程度となすことが望ましい。、た（、
この隔壁６１は断面が凹型の単位部材６の底板をなして
いるので、この底板の面積との関連において自づと限界
がある。

そこで、本発明においては、フィン６２を機械的強度補
強材として活用して、隔壁８１の厚さを薄くし、熱交換
効率を、流体同志の接触の場合の熱交換効率に極力近付
けたものである。

また、熱交換器の熱交換表面に接触する流体内には温度
勾配が存在するので、熱交換表面近傍において流体の滞
留が不存在であることが熱交換効率向−にに有効である
ことが知られている。そして、層流である場合より乱流
である場合の方が熱交換表面に極めて近接した領域にお
ける流体の滞留が少なくなり、熱交換効率が向上するこ
とが知られている。そこで、本発明においては、フィン
６２を連続する帯状のフィンとせず、間隔をおいて断続
的に設けられた複数の突起状となし、流体流路内の流れ
を乱流となして熱交換効率を向上したものである。

実施例以下、図面を参照しつへ、本発明の実施例に係る熱交換
器について説明する。

第３図参照図は、対向流型または平行流型に使用される単位部材６
の部分斜視図であり、この単位部材６はプラスチック成
形法をもって製造される。

隔壁６１をなす底板は薄く作られる。上記せるとおり、
十分薄い場合は、熱交換効率が、隔壁の存在に影響され
なくなり、流体同志の接触である場合と同様、良好な熱
交換効率が実現するからである。た（、隔壁６１の面積
との関連において、極端に薄くすることはできないが、
隔壁６１の面積が大きいときは、以下に述べるフィン６
２の形状・配置を調整して、機械的補強効果を大きくし
、隔壁８１の厚さを１ＩＩ１１程度に近付けている。

フィン６２は図示するように、断続的に（散在して）設
けられる突起状に形成される。すなわち、突起相互間に
は適当な間隔が設けられて、その間の領域を流体が通過
しうるようにされており、ここを流れる流体の流れが乱
流になる。

縁部８３は熱交換器の外殻を構成することになるので、
適当な機械強度が得られる厚さが選択される。

切り欠き６４は、第１図（ａ）に示す平行流型または対
向流型とする場合の筐体流入口であり、６５は、第１図
（ａ）に示す平行流型または対向流型とする場合の端板
である。

ｗＳ３図、第１図（ａ）参照平行流型または対向流型とする場合、熱交換のなされる
流体は切り欠き６４よりなる流入口から流入して、隔９
８１と縁部８３とに囲まれた空間（流体流路）をフィン
６２にそって流れて、端板６５に対向する位置に設けら
れた開放端（図示せず）（流出口）から流出する。そし
て、隔壁６１を介して、隣接する流体流路中を流れる流
体との間で熱交換がなされる。

第４図参照平行流型または対向流型の場合は、単位部材６を第１図
（ａ）に図示するように積層して、その積層体の］ニ下
に、吸い出しファン８を有する流体収集ダクト７を設け
、例えば冷却流体Ａは単位部材６の切り欠き６４よりな
る流入口から流入してフィン６２にそって流下し、開放
端６６を通過して下部流体収集ダクト７に論入し、下部
吸い出しファン８によって外部に排出される。

一方、例えば、被冷却流体Ｂは、紙面の裏面に設けられ
る流入口６４から流入して上昇し、開放端８Ｂを通過し
て上部流体収集ダクト７に流入し、」二部吸い出しファ
ン８によって外部に排出される。

第５図参照図は直交流型に使用される単位部材６の部分斜視図であ
る。第３図に示す物と異なるところは、切ν欠き６４と
端板８５が存在しないことである。つまり、両端が開放
端６Ｂとされており、冷却流体や被冷却流体はこの開放
端８８を介して隔壁８１にそって流入・流出する。

第６図参照図は直交流型の熱交換器の縦断面図である。第５図に示
す単位部材６を図示するように、互に直交させて積層し
、その積層体の上下と前後（紙面の表面と裏面）とに流
体供給用ダクＩ・７１と吸い出しファン８を有する流体
収集用ダクト７２とを設ける。この図においては、紙面
に直交する方向に設けられる波体供給用ダクト７１と流
体収集用ダクト７２とは図示されていない。

例えば、冷却流体Ａは流体供給用ダクト７１の流体吸入
口９から吸入されて単位部材６の開放端８Ｂを介して、
単位部材６をもって構成される流体流路のそれぞれに分
流し、反対側の開放端６Ｂを介して波体収集用ダクト７
２中に収集され、吸い出しファン８によって排出される
。

例えば、被冷却流体Ｂは、上記と同様にして、紙面に直
交する方向に流れるが、この図においては、図示されて
いない。

第２図参照に記せるとおり、突起状のフィン６２の形状φ配置は、
ヒ記二つの目的（隔壁６１の機械的補強をなす目的と流
体流路中に乱流を発生させる目的）を達成するために種
々に選択される。まづ、機械的補強機能を向−ヒするに
は、断面積をあまり小さくせず、かなり大きくすること
が望ましい、また、乱流を発生させるためには、千鳥型
に配置するなり、その形状を三角形状にするなりするこ
とが有効である。さらに、任意の複雑な形状としてもよ
い。

発明の詳細な説明せるとおり、本発明に係る熱交換器は、断面が凹
型をなしその底面に複数の突起よりなるフィンが散在的
に設けられたプラスチック成形部材を複数個積層してな
り、この積層された複数の単位部材相互の間の空間が流
体流路とされ、その奇数番目と偶数番目とに、それぞれ
温度の異なる流体が流されることとされ、上記のフィン
を機械的補強材として活用して底板（隔壁）の厚さを減
少し、上記フィンをなす突起の形状・配置が種々に選択
されて乱流が発生するようにされているので、（イ）シ
ール部材が不要とされシール作業等多くの製造作業工数
を必要とする作業が不必要とされて製造作業工数が減少
されて製造コス゛トが低減され、（ロ）熱交換効率が向
上され、（ハ）プラスチック材を使用しているので軽量
とされ、（ニ）平行流型、対向流型のみならず、熱交換
効率を向上しやすい直交流型も可能とされる等、多くの
利益が実現される。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ平行流型、対向流型
の本発明に係る熱交換器の断面図である。第２図（ａ）
、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の要旨に係る突起状フィン
の形状争配置の例を示す図である。第３図、第４図は、
本発明の一実施例に係る平行流型、対向流型の熱交換器
の、それぞれ、単位部材の部分斜視図と組み立て状態に
おける正面図である。第５図、第６図は１本発明の一実
施例に係る直交流型の熱交換器の、それぞれ。単位部材の部分斜視図と組み立て状態における縦断面図
である。第７図は従来技術に係るプレート型熱交換器の
平面図である。第８図は従来技術に係るプレート型熱交
換器の熱交換部を構成する薄い金属板の成形体の平面図
である。第９図は従来技術に係るプレート型熱交換器の
末端部の平面図である。ｌ・・・筒状流体流路、　　２・・・隔壁、　　３・・
・薄い金属板、　４・・・外殻、　５・・・シール部材
、　５１・ｅ・流入・流出口、　Ａ・・・冷却流体、　
Ｂ・・・被冷却流体、　６・・・単位部材、　６１・・
・隔壁（底板）６、６２・・・フィン（突起）、　６３
パ１・・縁部（外殻）、６４・・・切り欠き（流入口）
、　６５・・・端板、６６・・・開放端、　　７．７２
・・・流体収集用ダクト、　７１・・・流体供給用ダク
ト、　　８・・・吸い出しファン、　　９・・・流体吸
入口。

Claims

【特許請求の範囲】

断面が凹型をなし、該凹型の底面に設けられた複数の突
起よりなるフィンを有するプラスチック成形体よりなる
単位部材が、複数個、積層され、該積層された複数の単
位部材のそれぞれの間の空間が流体流路とされ、該流体
流路の奇数番と偶数番とにそれぞれ温度の異なる流体が
流され、互に隣接する前記流体流路を相互に隔てる前記
単位部材の底面よりなる隔壁を介して熱交換がなされる
熱交換器。