(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換媒体が流れる流路を板厚間に形成するアルミニウム押出形材からなり、板厚間に仕切り壁で区画された並列する貫通孔を有し、前記貫通孔の両端において前記仕切り壁を切り欠いた切欠部を形成した熱交換器用パネルを用いる熱交換器であって、
前記熱交換器用パネルの両端に保持板を当接させ、隣り合う前記貫通孔を連通させて熱交換媒体が流れる流路を形成し、前記保持板には、前記流路に熱交換媒体を供給し、または、回収するための連通孔を形成すると共に、前記連通孔を覆うヘッダーを設けたことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
熱交換媒体が流れる流路を板厚間に形成するアルミニウム押出形材からなり、板厚間に仕切り壁で区画された並列する貫通孔を有し、前記貫通孔の両端において前記仕切り壁を切り欠いた切欠部を形成した熱交換器用パネルを用いる熱交換器であって、
前記熱交換器用パネルを一つの平面内に複数接合することで、各々の前記熱交換器用パネルの前記貫通孔が平行に配列する接合パネルを形成し、この接合パネルを並列に配置すると共に、前記接合パネルの両端に保持板を当接させ、各々の前記熱交換器用パネルの隣り合う前記貫通孔を連通させて熱交換媒体が流れる流路を形成し、前記保持板には、前記流路に熱交換媒体を供給し、または、回収するための連通孔を形成すると共に、前記連通孔を覆うヘッダーを設けたことを特徴とする熱交換器。
【請求項３】
熱交換媒体が流れる流路を、板厚間に仕切り壁で区画された貫通孔により形成するアルミニウム押出形材からなる熱交換器用パネルを用いる熱交換器において、
前記貫通孔の端部に分割壁により区画された溝を有する流路調整手段を介装して保持板を当接させ、隣り合う前記貫通孔を連通させることで熱交換媒体の流路を形成し、前記保持体には前記流路に熱交換媒体を供給し、または、回収するための連通孔を形成すると共に、前記連通孔を覆うヘッダーを設け、
前記流路調整手段の上部および下部には、前記連通孔と前記貫通孔とを連通させるための貫通口が形成されたことを特徴とする熱交換器。
【請求項４】
前記熱交換器用パネル間に熱交換器用フィンを介装したことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱交換媒体が流れる流路を備えた熱交換器用パネルと、この熱交換器用パネルを用いた熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルミ押出形材を熱交換器の伝熱部に用いた従来の熱交換器としては、特許第２９６３２２２号公報に開示されているものがあげられる。すなわち、このような熱交換器は、内部が仕切り壁により複数個の室に区画された偏平チューブとコルゲートフィンとを並列に上下方向に交互に配置すると共に、その左右両端に一対のヘッダーを配置し、右側のヘッダーには冷媒入口用管を接続し、左側のヘッダーには冷媒出口用管を接続したものである。このような熱交換器において、冷媒は、冷媒入口用管から右側のヘッダーを介して複数の偏平チューブの各々の室の中を流れ、偏平チューブおよびコルゲートフィンを介して対象物と熱交換を行い、左側のヘッダーの冷媒出口用管から排出される。
なお、偏平チューブとヘッダーとの接合部は、ヘッダーに形成された複数のチューブ挿入孔に偏平チューブをそれぞれ挿入した後に、ロウ付けすることで形成していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような熱交換器は、複数の偏平チューブをヘッダーに対して独立に接合するため、偏平チューブとヘッダーとの接合部の形状が複雑になると共に、ロウ付け箇所が増大するので、溶接不良や、熱変形によるクラック発生の原因となる可能性があった。
さらに、熱交換媒体が各偏平チューブのそれぞれの内部を一方向に一回通過するだけであるので、熱交換媒体は、その有する熱量または冷熱量を十分に使いきる前に冷媒出口用管から排出されてしまい、熱交換媒体の利用効率が低かった。これらの課題は、特に、熱交換器の熱交換容量を大きくしようとする際に大きな問題となっていた。
【０００４】
従って、本発明は前記の問題点に鑑みて創案されたものであり、熱交換を行う熱交換部における熱交換媒体の流路を簡単な構成で形成し、特に流路を蛇行流路とし、全流路に強制的に熱交換媒体を流すことで、熱交換部の全領域を利用し、熱交換部の面積当たりの熱交換媒体の利用効率を向上させると共に、流路を流れる熱交換媒体の流量を場所によらず一定にすることができる熱交換器用パネルおよび熱交換器を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決する手段】
前記の課題を解決するために本発明は、熱交換媒体が流れる流路を板厚間に形成するアルミニウム押出形材からなり、板厚間に仕切り壁で区画された並列する貫通孔を有し、前記貫通孔の両端において前記仕切り壁を切り欠いた切欠部を形成した熱交換器用パネルを用いる熱交換器であって、前記熱交換器用パネルの両端に保持板を当接させ、隣り合う前記貫通孔を連通させて熱交換媒体が流れる流路を形成し、前記保持板には、前記流路に熱交換媒体を供給し、または、回収するための連通孔を形成すると共に、前記連通孔を覆うヘッダーを設けたことを特徴とする熱交換器とした。
【０００６】
このように構成した熱交換器は、熱交換器用パネルの蛇行流路の始点と終点のみをヘッダーに接合すれば足りるので、ヘッダーと熱交換パネルの接合部の数を減らすことできる。また、熱交換器用パネル内を流れる熱交換媒体の流量は場所によらず一定となり、各熱交換部における熱交換効率を均一化させることができる。
【００１３】
また、熱交換媒体が流れる流路を板厚間に形成するアルミニウム押出形材からなり、板厚間に仕切り壁で区画された並列する貫通孔を有し、前記貫通孔の両端において前記仕切り壁を切り欠いた切欠部を形成した熱交換器用パネルを用いる熱交換器であって、前記の熱交換器用パネルを一つの平面内に複数接合することで、各々の前記熱交換器用パネルの前記貫通孔が平行に配列する接合パネルを形成し、この接合パネルを並列に配置すると共に、前記接合パネルの両端に保持板を当接させ、各々の熱交換器用パネルの隣り合う貫通孔を連通させて熱交換媒体が流れる流路を形成し、保持板には、流路に熱交換媒体を供給し、または、回収するための連通孔を形成すると共に、連通孔を覆うヘッダーを設けた熱交換器とした。
【００１４】
このように構成した熱交換器は、複数の熱交換器用パネルを接合した接合パネルが一つの蛇行流路を形成するので、熱交換器を構成する熱交換器用パネルの数が増えても、ヘッダーの数や構成を変更する必要がないため、大型熱交換器であっても、その構造を簡単なものとすることができる。
【００１５】
そして、熱交換媒体が流れる流路を、板厚間に仕切り壁で区画された貫通孔により形成するアルミニウム押出形材からなる熱交換器用パネルを用いる熱交換器において、貫通孔の端部に分割壁により区画された溝を有する流路調整手段を介装して保持板を当接させ、隣り合う貫通孔を連通させることで熱交換媒体の流路を形成し、保持体には、流路に熱交換媒体を供給し、または、回収するための連通孔を形成すると共に、連通孔を覆うヘッダーを設け、前記流路調整手段の上部および下部には、前記連通孔と前記貫通孔とを連通させるための貫通口が形成された熱交換器とした。
【００１６】
このように構成した熱交換器用パネルは、分割壁で区画された流路調整手段の溝を介して隣り合う流路が連通するので、熱交換器用パネルの内部に蛇行流路を簡単に形成することができる。また、分割壁の配置間隔の異なる流路調整手段に取り替えることで、複数列の蛇行流路への変更が容易にできる。
【００１７】
また、前記の熱交換器において、熱交換器用パネル間に熱交換器用フィンを介装した熱交換器とした。
熱交換器用パネルの表面に加えて熱交換器用フィンにおいても熱交換を行うことで、熱交換器の熱交換効率を向上させることができる。この熱交換器用フィンの介装は、空気等の気体との熱交換を行う場合に特に有効である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参考にして詳細に説明する。
図１（ａ）は本実施の形態における熱交換器の斜視図、（ｂ）は図１（ａ）における領域Ａの一部を切り欠いた部分拡大斜視図である。また、図２は図１（ａ）のＩ−Ｉ線断面図であり、図３（ａ）は図１（ａ）のＩＩ―ＩＩ線断面図、（ｂ）は図３（ａ）の部分Ｂの部分拡大図である。
【００１９】
図１（ａ）に示すように、熱交換器１は、熱交換媒体が通流する流路を有する細長の熱交換器用パネル２を一つの平面内において複数接合した接合パネル３と、熱交換器用フィンであるコルゲートフィン４を挟むように等間隔に配置された複数の接合パネル３のそれぞれの両端に配置された保持板５と、各接合パネル３に熱交換媒体を供給するために保持板５の上側に設けられた供給ヘッダー６と、接合パネル３を通流した後の熱交換媒体を回収するために保持板５の下側に設けられた回収ヘッダー７とを有している。
なお、熱交換器用パネル２間に介装されているコルゲートフィン４は空気等の気体との間で熱交換を行う場合に有効であり、用途によってはコルゲートフィン４を設けなくても良い。
【００２０】
次に、熱交換器１の各構成要素について詳細に説明する。
まず、図２、図３（ａ）、（ｂ）および図５に示すように、熱交換器用パネル２は、アルミニウム押出形材からなる長方体の板材からなり、板厚間に仕切り壁８を介して並列に形成された貫通孔９と、熱交換器用パネル２どうしを接合する際の接合代とするための壁部１０とからなっている。
【００２１】
貫通孔９は、保持板５に当接する面である側面１１の一側端面１１ａから他側端面１１ｂまでを貫通するように形成されており、この貫通孔９に熱交換媒体を流すことで熱交換を行うものである。
ここで、仕切り壁８は、熱交換器用パネル２の表面温度を均一にするために、貫通孔９の幅に比べて狭くなっている。また、仕切り壁８には、一側端面１１ａ側または他側端面１１ｂ側における端部のどちらか一方を切り欠いて切欠部１２が形成されている。つまり、仕切り壁８は、一側端面１１ａ側に切欠部１２を有する仕切り壁８と、他側端面１１ｂ側に切欠部１２を有する仕切り壁８とが交互に並ぶような配列となっている。
【００２２】
次に、保持板５は、図４の一部分解斜視図に示すように、熱交換パネル２とは別体の部材であり、熱交換器用パネル２の側面１１に当接する板状の部材であり、その上部には熱交換媒体を熱交換器用パネル２の貫通孔９に供給するための供給口１３（図１（ｂ）参照）が設けられている。また、保持板５の下部には熱交換媒体を回収するための回収口１４（図２参照）が設けられている。そして、この保持板５が熱交換器用パネル２の貫通孔９の開口部分を塞ぐことで、隣り合う貫通孔９が切欠部１２を介して連通し、熱交換器用パネル２の内部に一つの蛇行した流路が形成される。
【００２３】
また、供給ヘッダー６は、図１および図２に示すように、断面形状がコ字状を有し、図１（ａ）に示すように、保持板５の上部で横方向に沿って設けられた細長い部材であり、保持板５の供給口１３を覆うように接合されている。また、供給ヘッダー６の長さ方向の中央部には、図示しない貯蔵槽から送られてくる熱交換媒体を導入するための導入管６ａが設けられている。
同様に、回収ヘッダー７も、熱交換媒体の回収管７ｂを備えたコ字状の細長い部材であり、保持板５の回収口１４を覆うように接合されている。
【００２４】
また、前記のように熱交換器用パネル２は、各々の貫通孔９が平行に並ぶように壁部１０を互いに当接するように同一平面内に３枚接合されて接合パネル３を形成している。ここで、他の熱交換器用パネル２に当接する壁部１０にも切欠部１０ａを形成しておくと、この接合パネル３の側面１１に保持板５を接合した際に、接合パネル３全体として一つの蛇行流路を形成することができる。なお、熱交換器用パネル２を接合する枚数は３枚に限定されるものではなく、任意の枚数を接合することができる。
【００２５】
このような熱交換器１には、供給ヘッダー６から保持板５の供給口１３を介して各接合パネル３に熱交換媒体が供給され、供給された熱交換媒体は、各々の接合パネル３の蛇行流路に沿って、図２の左上から、左下まで蛇行しながら流れ、この間に接合パネル３の表面および接合パネル３に接合されたコルゲートフィン４を介して対象物と熱交換を行う。そして、各々の接合パネル３の左下から排出された熱交換媒体は、回収ヘッダー７から図示しない下流側循環装置を経て循環使用される。
なお、切欠部１２の大きさは、貫通孔９の断面積と同等以上であり、切欠部１２において、熱交換媒体の流れが律せられることはない。
【００２６】
熱交換器用パネル２または接合パネル３の内部に蛇行流路を形成し、この蛇行流路に熱交換媒体を流すことで、熱交換媒体が熱交換を行うための経路長を十分長くとることができる。従って、熱交換器用パネル２または接合パネル３の面積当たりに対する熱交換媒体の熱量または冷熱量の利用効率を高くすることができる。
また、熱交換器１は、蛇行流路により、各接合パネル３内に流れる熱交換媒体の流路が一通りに定まるので、熱交換媒体の流量および流速を場所によらず一定にすることができる。従って、接合パネル３の表面温度の調整および温度の均一化を行うことができるので、熱交換器１の熱交換効率のばらつきを抑制することができる。
また、接合する熱交換器用パネル２の数や、並列に並べる接合パネル３の数を容易に変更することができるので、熱交換器１の設計の自由度を高めることができる。従って、熱交換容量の大きい熱交換器１を容易に作製することができる。
【００２７】
ここで、蛇行流路は、図６に示すように、二列の流路が蛇行するように構成することもできる。なお、図１と同じ部材には同じ符号を付して説明を省略する。
ここで、仕切り壁８は、一側端面１１ａ側の端部のみに切欠部１２を有する第一仕切り壁８ａと、他側端面１１ｂ側の端部のみに切欠部１２を有する第二仕切り壁８ｂと、一側端面１１ａ側および他側端面１１ｂ側の両方の端部に切欠部１２を有する第三仕切り壁８ｃとからなり、その配列は、第一仕切り壁８ａ、第三仕切り壁８ｃ、第二仕切り壁８ｂ、第三仕切り壁８ｃ、第一仕切り壁８ａの順番となっている。このように仕切り壁８ａ、８ｂ、８ｃを配列することで、切欠部１２が連続するので、一側端面１１ａ側または他側端面１１ｂ側において３つの貫通孔９が連通し、隣り合う二つの貫通孔９からなる流路が蛇行する二列の蛇行流路が形成される。
これにより、熱交換媒体が熱交換器用パネル２内を流れる際の流路の断面積を簡単に増やすことができるので、対象物をすばやく熱したり、冷やしたりすることができる。なお、同様にして三列の蛇行流路や四列の蛇行流路を形成しても良い。
【００２８】
次に、本発明における他の実施の形態を図７（ａ）、（ｂ）に示す。なお、図１または図４と同じ部材には同一の符号を付して説明を省略する。
図７（ａ）に示すように、熱交換器１は、板厚間に仕切り壁８を介して並列に形成された貫通孔９を有する熱交換器用パネル２０と保持板５との間に流路調整手段２１を有している。ここで、仕切り壁８は、図２または図５に示すような切欠部１２を有さずに、熱交換器用パネル２０の一側端面１１ａから他側端面１１ｂまで連続して設けられている。
【００２９】
流路調整手段２１は、熱交換器用パネル２０の一側端面１１ａ、他側端面１１ｂのそれぞれに沿って、その端部を覆うような細長い棒状部材２２からなり、この棒状部材２２には、図７（ｂ）に示すように、その長手方向に沿って分割壁２３により区画された溝２４が形成されている。
区画された溝２４のそれぞれの長さは、隣接する貫通孔９の高さ二個分に相当し、この区画された溝２４により隣り合う貫通孔９が連通する。なお、分割壁２３の配列は熱交換器用パネル２０の一側端面１１ａ側と他側端面１１ｂ側とでは異なっており、より具体的には、貫通孔９の高さ一つ分ずらして配置されており、これにより熱交換器用パネル２０内に蛇行流路が形成される。
【００３０】
流路調整手段２１を熱交換器用パネル２０と保持板５との間に介装することで、仕切り壁８に切欠部１２（図２または図５参照）を形成しなくても簡単に蛇行流路を形成することができる。また、分割壁２３の配列を変更することで、図５のような二列の蛇行流路も容易に形成することができる。
ここで、流路調整手段２１の上部には、保持板５の供給口１３と熱交換器用パネル２０の貫通孔８を連通させるための貫通口２５が形成されている。また、同様にして、流路調整手段２１の下部には、保持板５の回収口１４と熱交換器用パネル２０の貫通孔８を連通させるための図示しない貫通口２５が形成されている。
【００３１】
なお、本発明は実施の形態に限定されるものではなく、広く応用することができる。例えば、図１において、供給ヘッダー６および回収ヘッダー７は、同一の保持板５に設けているが、供給ヘッダー６、または、回収ヘッダー７のどちらか一方を対向する保持板５に設けても良い。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は、アルミニウム押出形材からなる熱交換器用パネルの板厚間に形成された流路の両端において、隣り合う流路の間の壁部を切り欠いた切欠部を設けたので、隣り合う流路を切欠部を介して連通させることができ、特に一方の端部と他方の端部に交互に切欠部を形成することで熱交換器用パネルの内部に蛇行流路を形成できるので、熱交換媒体の保有する熱量または冷熱量を有効に利用できると共に、熱交換器用パネル内を流れる熱交換媒体の流量を場所によらず一定にすることができる。
また、一方の端部に切欠部に有する仕切り壁と、両端に切欠部を有する仕切り壁と、他方の端部に切欠部を有する仕切り壁とを有する熱交換器用パネルとしたので、熱交換媒体の流れる流路を二列の蛇行流路とすることができ、熱交換媒体が熱交換器用パネル２内を流れる際の流路の断面積を簡単に増やすことができる。従って、熱交換を効率良く行うことができる。
【００３３】
さらに、アルミニウム押出形材からなる熱交換器用パネルの板厚間に形成された流路のうちの隣り合う流路を、分割壁により区画された溝を有する流路調整手段を介して連通させたので、熱交換器用パネル内の蛇行流路の形成を容易に行うことができる。また、分割壁の配置間隔の異なる流路調整手段に取り替えることで、蛇行流路の変更を容易に行うことができる。
そして、前記の熱交換器用パネルの両端に保持板を配置すると共に、熱交換媒体を供給し、または回収するためのヘッダーを保持板に設けた熱交換器としたので、ヘッダーと熱交換器用パネルとの接合箇所を減らすことができる。従って、接合部の構造を簡略化できる。また、熱交換器用パネル内を流れる熱交換媒体の流量は場所によらず一定となり、熱交換効率を向上させることができる。
【００３４】
また、前記の熱交換器用パネルどうしを接合した接合パネルを並列に連結した熱交換器としたので、熱交換器を構成する熱交換器用パネルの数が増えても、ヘッダーの数や構成を変更する必要がないため、熱交換容量の大きい熱交換器を作製する場合であっても、その構造を簡単なものとすることができる。また、接合された熱交換器用パネルは一つの蛇行流路を形成するので、接合された熱交換器用パネルの内部を流れる熱交換媒体の流量は場所によらず一定となり、熱交換効率を向上させることができる。
さらに、熱交換器用パネルを接合した接合パネルを用いることで、大きな平面を形成でき、例えば、食品の冷蔵、冷凍に使用する場合に衛生面において優れた構造とすることができる。
そして、熱交換器用パネルまたは接合パネルに熱交換器用フィンの介装することで、熱交換器の熱交換効率を向上させる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （ａ）は本発明の熱交換器を示す斜視図であり、（ｂ）は部分Ａの一部を切り欠いた拡大斜視図である。
【図２】  図１（ａ）のＩ―Ｉ線断面図である。
【図３】  （ａ）は図１（ａ）のＩＩ―ＩＩ線断面図であり、（ｂ）は部分Ｂの拡大図である。
【図４】  熱交換器の分解斜視図である。
【図５】  熱交換器用パネルの一部破断斜視図である。
【図６】  本発明の熱交換器用パネルの別の形態を示す断面図である。
【図７】（ａ）は本発明の熱交換器用パネルの別の形態を示す断面図であり、（ｂ）は流路調整手段の部区画面斜視図である。
【符号の説明】
１      熱交換器
２，２０  熱交換器用パネル
３      接合パネル
５      保持板
６      供給ヘッダー
７      回収ヘッダー
８      仕切り壁
８ａ    第一仕切り壁
８ｂ    第二仕切り壁
８ｃ    第三仕切り壁
９      貫通孔
１１    側面
１１ａ  一側端面
１１ｂ  他側端面
１２    切欠部
２１    流路調整手段
２３    分割壁
２４    溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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