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公開番号2024010567
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-01-24
出願番号2022111977
出願日2022-07-12
発明の名称熱交換器
出願人マルヤス工業株式会社
代理人個人
主分類F28F 13/08 20060101AFI20240117BHJP(熱交換一般)
要約【課題】生産性が高く、効率的に熱交換が可能な熱交換室を有する熱交換器を提供することにある。
【解決手段】熱交換器1は、アウターケース2の内部に、一次流路を流通する一次流体と、一次流路と直交する二次流路を流通する二次流体との間で熱交換を行うための熱交換室3が設けられ、一次流路は、両端が熱交換室3の対向する一対の壁を貫通するように設けられ、複数の貫通孔5が直線状に並設された平板状の多穴管4により形成され、二次流路は、多穴管4が、厚み方向に所定距離をおいて複数並設されて形成され、多穴管4は、厚み方向に貫通孔5が所定数ずつ交互にずれることで、厚み方向の両面に段差が形成され、段差が、二次流路における所定距離の50%以下であり、二次流路は、同形状の多穴管4が、厚み方向に所定距離を置いて複数並設されることで形成される。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
アウターケースの内部に、一次流路を流通する一次流体と、前記一次流路と直交する二次流路を流通する二次流体との間で熱交換を行うための熱交換室が設けられた熱交換器であって、
前記一次流路は、両端が前記熱交換室の対向する一対の壁を貫通するように設けられ、複数の貫通孔が直線状に並設された平板状の多穴管により形成され、
前記二次流路は、前記多穴管が、厚み方向に所定距離をおいて複数並設されて形成され、
前記多穴管は、厚み方向に前記貫通孔が所定数ずつずれることで、厚み方向の両面に段差が形成され、
前記段差が、前記二次流路における前記所定距離の５０％以下であることを特徴とする熱交換器。
続きを表示（約 370 文字）【請求項２】
前記多穴管は、厚み方向に前記貫通孔が所定数ずつ交互にずれることで、厚み方向の両面に段差が形成され、
前記二次流路は、同形状の前記多穴管が、厚み方向に所定距離を置いて複数並設されることで形成されることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
２つの前記多穴管を備える解析モデルにおいて、前記一次流体における、前記熱交換室に流入する際の温度を一次流体入口温度とし、前記熱交換室から流出する際の温度を一次流体出口温度とし、前記二次流体における、前記熱交換室に流入する際の温度を二次流体入口温度として、（一次流体入口温度－一次流体出口温度）／（一次流体入口温度－二次流体入口温度）×１００の計算式により算出される冷却効率の値が、１．２４以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱する機器を収容した物体の内部を冷却するための熱交換器に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば、制御盤のように、内部に電源や制御回路といった稼働に発熱を伴う機器を収容した物体では、内部雰囲気と外部雰囲気との間で熱交換を行い、物体の内部の冷却を図るために、熱交換器を搭載することがある。従来より、この種の熱交換器として、隔板式熱交換器やヒートパイプ式熱交換器が知られている。そのような中、出願人は、ヒートパイプ式熱交換器を採用して、入口と出口を設けた筒部と、両端が筒部の異なる壁面を気密に貫通するように設けた伝熱性の高い材料からなる多数の管とを設け、これら管の内側と管の外側であって筒部の内側のうちのいずれか一方に筐体内部の気体を循環させるとともに他方に外気を流通させるようにした冷却装置を開示している（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００３－３７３８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の冷却装置は、製造に際し、多数の管を１本１本組み付ける必要があるため、生産性の悪さが課題であった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、生産性が高く、効率的に熱交換が可能な熱交換室を有する熱交換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、アウターケースの内部に、一次流路を流通する一次流体と、一次流路と直交する二次流路を流通する二次流体との間で熱交換を行うための熱交換室が設けられた熱交換器であって、一次流路は、両端が熱交換室の対向する一対の壁を貫通するように設けられ、複数の貫通孔が直線状に並設された平板状の多穴管により形成され、二次流路は、多穴管が、厚み方向に所定距離をおいて複数並設されて形成され、多穴管は、貫通孔が厚み方向に所定数ずつずれることで、厚み方向の両面に段差が形成され、段差が、二次流路における所定距離の５０％以下であることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、上記構成において、多穴管は、貫通孔が厚み方向に所定数ずつ交互にずれることで、厚み方向の両面に段差が形成され、二次流路は、同形状の多穴管が、厚み方向に所定距離を置いて複数並設されることで形成されることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、上記構成において、２つの多穴管を備える解析モデルにおいて、一次流体における、熱交換室に流入する際の温度を一次流体入口温度とし、熱交換室から流出する際の温度を一次流体出口温度とし、二次流体における、熱交換室に流入する際の温度を二次流体入口温度として、（一次流体入口温度－一次流体出口温度）／（一次流体入口温度－二次流体入口温度）×１００の計算式により算出される冷却効率の値が、１．２４以上であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、従来の熱交換器において用いられていた多数の管に代わり、平板状の多穴管を用いることで、部品点数を低減できるため、製造の際、組み付けにかかる工数を低減することができ、生産性を向上できる。また、貫通孔を所定数ずつずらし、多穴管の外側に段差をつけることで、二次流体の渦流れや多穴管の外面への付着・剥離が生じさせて熱伝達性を向上させられるため、効率的な熱交換が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明の熱交換器の外観を示す説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は斜視図である。
図１（ａ）におけるＡ－Ａ線断面図である。
図１（ｂ）におけるＢ－Ｂ線断面図である。
解析モデルを示す説明図である。
解析モデルにおける各寸法の名称を示す説明図である。
ファンモータ特性とシステムインピーダンスをまとめたグラフである。
各種条件及び計算結果をまとめた表である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の熱交換器の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の熱交換器の外観を示す説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は斜視図である。図２は、図１（ａ）におけるＡ－Ａ線断面図である。図３は、図１（ｂ）におけるＢ－Ｂ線断面図である。なお、説明の簡単のため、以下、図１（ａ）における紙面側を前、紙面左側を左、紙面右側を右、紙面上側を上、紙面下側を下として説明する。
本発明の熱交換器１は、図１（ａ）～（ｃ）に示すように、アウターケース２の内部に熱交換室３が設けられ、熱交換室３には、複数の多穴管４が備えられている。また、多穴管４は、図２及び３に示すように、平板状に形成され、両端が熱交換室３の上下の壁を貫通するように設けられる。さらに、多穴管４は、左右に延びる直線状に並設された複数の平行な貫通孔５を有している。また、多穴管４は、図３に示すように、厚み方向に所定距離をおいて、隣り合う多穴管４同士の貫通孔５が平行になるよう前後に複数並設されている。多穴管４に設けられた貫通孔５が、本発明における一次流路である。また、隣り合う多穴管４同士の間、及びアウターケース２の内面と多穴管４との間が、本発明における二次流路である。
【００１０】
アウターケース２の上面であって、熱交換室３の直上には、熱交換室３側、すなわち、多穴管４の貫通孔５へ一次流体を誘導する一次ファン６が設けられている。アウターケース２の右側には、二次流体導入孔７が設けられ、左側には二次流体排出孔８が設けられている。また、二次流体導入孔７の内部であって、熱交換室３の右側には、二次流体としての二次流体を二次流路へ誘導する二次ファン９が設けられている。なお、アウターケース２の下面であって、熱交換室３の直下には、熱交換室の下壁を貫通した多穴管４の一端が露出し、貫通孔５が外部と連通している。一次ファン６と二次ファン９とを上述のような配置とすることで、熱交換室３において、一次流体と二次流体とが、直交する方向へ流通する。
（【００１１】以降は省略されています）

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