JPS63267893A - 積層型熱交換器 - Google Patents

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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、１層型熱交換器に関する。

（従来の技術） 従来、冷凍装置等に組込む小形の熱交換器として積層型
熱交換器が知られている。この積層型熱交換器の主要部
は９通常、第３図に示すように。

熱、伝導の良好なアルミニュウムの薄板等で、たとえば
円板状に形成された伝熱板１と、１１１Ｍ強化プラスチ
ックの薄板等で上記伝熱板１と同径に形成された断熱板
２とを第４図に示すように交互に積層した積層体構成と
なっている。各断熱板２には第１の流体を通流させるた
めのスリット状の孔３が放射状に形成されており、これ
ら孔３相互間に第２の流体を通流させるための孔４がそ
れぞれ形成されている。また、伝熱板１の前記孔３に対
応する位置には複数の孔５が形成されており、さらに孔
４に対応する位置にも複数の孔６が形成されている。そ
して、断熱板２の孔３と伝熱板１の孔５、断熱板２の孔
４と伝熱板１の孔６とがそれぞれ連通するように両板１
，２を接着剤で貼り合わせ、かつ伝熱板１と断熱板２と
が交互に位置するように次々に貼り合わせて第４図に示
すような熱交換器本体７を形成したものとなっている。

したがって、熱交換器本体７中には第５図に示すように
、孔３と孔５とを交互に接続した第１の流体通路８と、
孔４と孔６とを交互に接続した第２の流体通路９とが積
層方向に平行に延びた状態に存在していることになる。

この熱交換器本体７を使用するに当たっては、第１の流
体通路８に図中実線矢印で示すように高温の流体を通流
させるとともに第２の流体通路９に図中破線矢印で示す
ように低温の流体を通流させ９両流体間で伝熱板１を介
して熱交換させるようにしている。

ところで、熱交換器本体７が上記のように構成される積
層型熱交換器にあっては１本体の保護。

本体からの流体漏れ対策、設置の容易化等の而から２通
常、熱交換器本体７を第６図に示すように金属製の耐圧
容器１０内に収容し、この耐圧容器１０内で上述した第
１および第２の流体通路８゜９にマニホールド機構１１
を接続する構造となっている。そして、このように耐圧
容器１０内への収容および耐圧容器１０内でのマニホー
ルド機構１１による接続に際しては９次のような点を考
慮に入れるようにしている。すなわち、熱交換器本体７
は９通常、伝熱板１と断熱板２とを接着剤を介して数１
００枚積層したものとなっている。このため熱交換器本
体７の熱膨張量あるいは熱収縮量と耐圧容器１０のそれ
とを合わせることが困難で。

この問題を解決するために、熱交換器本体７の外径に比
べて耐圧容器１０の内径を大′きく設定している。この
ように設定すると、必然的に、熱交換一本体７の外周面
と耐圧容器１０の内周面との間を間隙１２が生じること
になる。一方、マニホールド機構１１としては、構造の
簡単化を図るために熱交換器本体７の端面とこれに対向
する耐圧容器１０の側壁との間に存在する空間１３を一
方の流路として用いる構造のものが使用される。このた
め、上記一方の流路を通流する流体の一部が熱交換器本
体７内を通らず、熱交換器本体７の外周面と耐圧容器１
０の内周面との間に存在する間隙１２を通ってバイパス
する虞れがある。もしバイパス路が形成されると、必然
的に熱交換効率が低下することになる。したがって、何
等かの手段で間隙１２を実質的になくす必要がある。ま
た、熱交換器本体７は、接着剤と言った厚みの不確定な
ものを介在させた積層体であるため、得られた熱交換器
本体７の積層方向の長さは１つずつ異なったものになり
易い。したがって、何等かの手段で。

上述した不揃いが組み立てに影響を与えないようにする
必要もある。さらに、あらゆる場所で使用できるように
するには、充分な耐震性を備える必要もある。このよう
に耐圧容器１０内に熱交換器本体７を安定に設置するに
は上述した全ての要件を備えていなければならない。

このようなことから、従来の積層型熱交換器にあっては
、耐圧容器１０をステンレス鋼等の金属材で形成すると
ともに一方のマニホールド機構１１の外周面を第６図中
Ａで示すように耐圧容器１０に溶接付けすることによっ
て間隙１２への回り込みを回避させ、さらに他方のマニ
ホールド機構１１にベローズ１４を介在させることによ
って熱交換器本体７の積層方向長さの不揃いの吸収およ
び耐震性の向上化を図る構造が採用されている。

しかしながら、上記のように構成された従来の積層型熱
交換器にあっては、耐圧容器１０を金属材で形成してい
るので、この耐圧容器１ｏを介しての伝熱量が多く、こ
れが原因して熱交換効率が低いと言う問題があった。ま
た、ベローズ１４を使用しているので、金体の高価化お
よび複雑化を招き、しかも信頼性が低いと言う問題もあ
った。

（発明が解決しようとする問題点） 上述の如く、従来の積層型熱交換器にあっては、熱交換
効率が低いばかりか、構造が複雑で製作にも困難が伴い
、しかも全体が高価格化する問題があった。

そこで本発明は、上述した問題点を全て解消できる積層
型熱交換器を提供することを目的としている。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、外商と、この外筒内に収容され。

伝熱板と断熱板とを交互に、かつ相互間に接着剤を介在
させて積層した積層体中に上記伝熱板、上記断熱板およ
び上記接着剤によって仕切られた流体通路を積層方向に
形成してなる熱交換器本体と。

この熱交換器本体の前記流体通路を外部配管に接続する
ために上記熱交換器本体の積層方向両端面にそれぞれ接
続された少なくとも一対のマニホールド機構とを備えて
なるＭ４層型熱交換器において。

前記外筒およびマニホールド機構を繊維強化プラスチッ
クで形成している。

（作用） ［ｆｆ強化プラスチック層は一般に金属材に比べて熱伝
導率が小さい。したがって、外筒を介しての伝熱量を少
なくできるので、熱交換効率を向上させることができる
。また、＃Ａ維プラスチック層は、基材の繊維方向を調
整することによって熱膨張率を調整できる。したがって
、予め熱交換器本体と、！ＩＮ強化プラスチック製のマ
ニホールドｉ横とを製作しておき、熱交換器本体の両端
面にマニホールド機構を当てがった状態で熱交換器本体
の外周およびマニホールド機構の外周に熱交換器本体の
熱膨張率に合うように繊維方向を調整しながら未硬化の
繊維強化プラスチツク層を設けた後、これを熱硬化させ
れば、熱交換器本体との間に熱膨張率差がなり、シかも
熱交換器本体の外周面との間に間隙が存在しない外筒を
形成できることになる。また、上記のようにして熱交換
器本体形成後に、この本体に適合するように外筒を形成
することが可能となるので、熱交換器本体の積層方向の
長さが不揃いであっても同等支障がない。

したがって、ベローズのように信頼性の低い要素の使用
を不要化でき、しかも製作の容易化にも寄与できる。

（実施例） 以下１図面を参照しながら実施例を説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る積層型熱交換器を示す
もので、第６図と同一部分は同一符号で示しである。

すなわち１図中７は従来の積層型熱交換器と同様に構成
された熱交換器本体である。この熱交換器本体７の両端
面には、熱交換器本体７内に形成された２系統の流体通
路を外２部配管に接続するためのマニホールド機構２１
ａ、２１ｂが接着材等を介して接続されている。マニホ
ールド機構２１ａ、２１ｂは、繊維強化プラスチックで
形成された要素２２．２３．２４で構成され、これら各
要素は接着材等を介して図示関係に接続されている。

一方、熱交換器本体７の外周面およびマニホールド機構
２１ａ、２１ｂにおける各要素２２の外周面は、外筒２
５によって一体に覆われている。

外筒２５は、繊維強化プラスチックで形成されたもので
、具体的には次のように設けられている。

すなわち、まず熱交換器本体７の両端面にマニホールド
ｉ構２１ａ、２１ｂを接着接続し、この結合物における
熱交換器本体７の外周面および各マニホールド２１ａ、
２１ｂの各要素２２の外周面に未硬化繊維強化ブしスチ
ック層を設ける。このとき、［Ｉ方向等を調整して最終
的に形成される外ｖ！４２５の熱膨張率を熱交換器本体
７の熱膨張率に一致させるようにする。上記のように未
硬化の繊維プラスチック層を所定の厚みに設け、その後
このプラスチック層を熱硬化させている。

上記のように構成された積層型熱交換器では。

外筒２５およびマニホールド機構２１ａ、２１ｂがＩｌ
維強化プラスチックで形成されているので。

外筒やマノホールド機構が金属材で形成された場合に比
べて、これらを介しての伝熱量を少なくできる。したが
って、熱交換効率を向上させることができる。また、繊
維強化プラスチツク層は、基材の繊維方向を調整するこ
とによって熱膨張率を調整できるので、上記のように予
め熱交換器本体７と、繊維強化プラスチック類のマニホ
ールド機構２１ａ、２１ｂとを製作しておき、熱交換器
本体７の両端面にマニホールド機構２１ａ、２１ｂを当
てがった状態で熱交換器本体７の外周およびマニホール
ド１１Ｍ２１ａ、２１ｂの外周に熱交換器本体７の熱膨
張率に合うようにｍ維方向を調整しながら未硬化のＩＩ
Ｎ強化プラスチック層を設けた後、これを熱硬化させれ
ば、熱交換器本体７との間に熱膨張率差がなり、シかも
熱交換器本体７の外周面との間に間隙が存在しない外筒
２５を形成することができる。したがって、熱膨張率の
違いによって起こる不具合を容易に解消することができ
る。また、熱交換器本体７を形成後に、この本体７に適
合するように外筒２５を形成することが可能となるので
、熱交換器本体７の８！ｉｌｌ！方向の長さの不揃いに
容易に対応できる。したがって。

ベローズのように信頼性の低い要素の使用を不要化でき
、製作の容易化も図れ、そのうえ全体の軽量化および積
層方向の寸法を短くすることが可能となる。なお、実験
によると、熱交換器本体の外径、全長を等しくして従来
の熱交換器と熱交換効率を比較したところ、３ＯＮｍ／
ｈの流量で９５％から９７％に向上させることができた
。

第２図は本発明の別の実施例に係る積層型熱交換器を示
すもので、第１図と同一部分は同一符号で示しである。

したがって１重複する部分の説明は省略する。

この実施例が第１図に示した実施例と異なる点は、マニ
ホールド機構１２１ａ、１２１ｂの構成にある。

マニホールド機構１２１ａ、１２１ｂは、それぞれ繊維
強化プラスチック材で外形が円板状に形成された要素１
２２．１２３を主体にして構成されている。要素１２２
，１２３には、これら要素１２２．１２３を位置合わせ
して積層し、この状態で熱交換器本体７の両端面に当て
がっだとき熱交換器本体７に設けられた２系統の流体通
路に接続される流路孔が形成されている。そして、これ
ら要素１２２，１２３の外周面は外＠２５によって共通
に覆われている。なお９図中１２４゜１２５は同じく繊
維強化プラスチツク材で形成され、要素１２３の流路孔
に接着材等を介して接続された接続管を示している。

このような構成であると、前記実施例と同様の効果が得
られるとともに板状の要素１２２゜１２３を組み合わせ
てマニホールド機構１２１ａ。

１２１ｂを構成しているので、マニホールド機構１２１
ａ、１２１ｂが占める容積を少なくでき。

これによって全体の軸方向長さを短くきるばかりかマニ
ホールド機構１２１ａ、１２１ｂでの圧力損失を少なく
できる。

なお１本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。す−なわち、上述した各実施例では熱交換器本体を
円柱状に構成しているが、角柱状に構成してもよい。

［発明の効果］ 以上述べたように２本発明によれば、熱交換器本体以外
の要素を繊維強化プラスチックで形成しているので、熱
交換器本体の熱膨張率および積層方向の長さの不揃いに
容易に対応でき、全体の単純化、製作の容易化、全体の
軽量化、低価格化を図れるばかりか、熱交換器としての
効率向上化も図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る積層型熱交換器の縦断
面図、第２図は本発明の他の実施例に係る積層型熱交換
器の縦断面図、第３図は積層型熱交換器の熱交換器本体
を構成する要素の分解斜視図、第４図は熱交換器本体の
斜視図、第５図は第４図におけるｘ−Ｘ線に沿って切断
し矢印方向に見た局部的な図、第６図は従来の積層型熱
交換器の縦断面図である。 ７・・・熱交換器本体、２１ａ、２１ｂ、１２１ａ。 １２１ｂ・・・マニホールド機構、２５・・・外筒。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第３図　　　　第４図 第５図 第　６　因

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）外筒と、この外筒内に収容され、伝熱板と断熱板
   とを交互に、かつ相互間に接着剤を介在させて積層した
   積層体中に上記伝熱板、上記断熱板および上記接着剤に
   よって仕切られた流体通路を積層方向に形成してなる熱
   交換器本体と、この熱交換器本体の前記流体通路を外部
   配管に接続するために上記熱交換器本体の積層方向両端
   面にそれぞれ接続された少なくとも一対のマニホールド
   機構とを備えてなる積層型熱交換器において、前記外筒
   およびマニホルド機構が繊維強化プラスチックで形成さ
   れてなることを特徴とする積層型熱交換器。
2. （２）前記外筒は、前記熱交換器本体の積層方向両端面
   に前記マニホールド機構を当てがった構造物の外周に未
   硬化の繊維プラスチック層を設けた後、このプラスチッ
   ク層を熱硬化させて形成されたものであることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の積層型熱交換器。