CN1163389A - 热交换器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的热交换器(1)，其板式热交换器由热交换板(10)所构成，热交换板(10)具有成椭圆形或圆形的传热面，而且隔着该传热面穿设有第一流体的流体过流口(15a，15b)和第二流体的流体过流口(16a，16b)，通过使这些过流口分别开设于上述热交换板的周缘部(11)附近，从流开口向平板周缘部流动的流体被引导着沿成弧状的周缘部流动，因此不会出现流体停滞现象，也没有压力损失和异物沉积、附着在传热面上的现象。

Description

热交换器

本发明涉及一种板式热交换器，更详细地说是板式热交换器的改进和该板式热交换器在特定的热交换用途中的应用。

板式热交换器的优点是热通过率大、结构紧凑。例如，公知的如图7、8所示典型的板式热交换器是将热交换板60进行搭接，且通过垫片61、61a进行气体密封和液体密封，在前框架板71和后框架板72之间通有螺栓孔71a、…，72a，72a，…，穿上紧固螺栓而紧固固定的。板式热交换器是这样的热交换板60、60、…，在前框架板71和后框架板72之间，通过垫片61进行气体和液体密封、重叠在一起而形成的。在这样的热交换器中，从前框架板71下侧的第一入口75进入开口64的第一流体，如箭头73所示，分流到第1流体流路(该第1流体流路是在热交换板之间隔一片而形成的)且向上升，在开口65再次合流，从第一出口76流出。另一方面，与第一流体进行热交换的第二流体，从前框架板上部的第二入口78进入到带开口63的流路，在通过热交换板与第一流体的分流流路邻接的第二流体的分流流路上，一边下降一边以逆流状态与第一流体进行热交换，在开口62合流，从第二出口77流到热交换器的外面。

这种类型的板式热交换器中，其容量的增减，由于增减其热交换板即可，所以很自由，另外，由于热交换板60的表面完全能够进行清洗，所以适于处理结晶容易在热交换板的表面析出的溶液、必须保持无菌状态和清洗状态的流体、或高纯度的流体等。69是插通导杆的缺口，垫片61a用于将一方的形口对62、63和另一方的开口对64、65隔开。

相反，板式热交换器的缺点是：由于流体通过的传热面间的间隙狭窄，所以每单位流程的压力损失与其他类型的热交换器相比格外地大，难于大型化，另外，上述使用垫片的类型，从耐热性方面考虑，使用温度存在界限、而且使用压力的限度低等。

为了克服这些缺点，现有技术中，取代将热交换板收纳于壳体中、或者采用垫片的密封，可以在搭接部通过硬钎焊(钎焊)将相互搭接的热交换板制成一个整体的等等。特别是，后者的用硬钎焊制成整体型式的热交换器，其耐压性很好，但与垫片型式的不同，不能进行分解清理，物质向传热面上附着和沉积很难除去，根据其用途的不同恐怕这是一个致命的缺点。

本发明人为了克服这些板式热交换器的缺点，在反复进行尝试时试过，例如，上述那样的具有传热面(该传热面压形成有“人”字形突起68)的现有的热交换板60中，在不怎么改变从一侧的开口62至另一侧开口63的传热面的长度的状态下，为扩大传热面的目的，在图6使热交换板60的形状、即将纵向长的矩形向横向(换言之使其接近正方形)扩大。

现在假设应当进行热交换的一方的流体从位于最下部的开口62向位于最上部的开口63流动，则热交换板60的形状越接近于正方形，倾斜的流路67(该流路67从开口62朝向远处的侧缘66)越接近于水平、且变得平缓，侧缓66阻止液流从开口62向该侧缘流动的力增大。因此，难题是从开口62向侧缘66的流动与其他方向的流动相比，压力损失变大了，而且出现液流的停滞现象，要么，热交换流体中的成分析出、附着于热交换板上，要么热交换流体中的固体沉积附着，容易出现堵塞现象。尤其是，本发明者发现异物的沉积和析出现象的发生在为流体的出入口的开口的周边部尤为显著，成为产生堵塞(它保持原对不动会产生压力损失)的最主要原因，从而完成了本发明的中心课题。

另外，本发明人就本发明的板式热交换器，探求其在最适当的具体用途方面的应用时发现，作为其第一具体用途，是通过将本发明的热交换器组装到冷冻回路中，能够解决以往的冷冻机中所出现的未解决的技术问题。例如，图9所示是现有的冷冻装置的一个例子。图9中冷冻回路的构成是：用制冷剂导管将制冷剂压缩机80、冷凝器81、感热式膨涨阀83、蒸发器84、蓄热器85连接起来，使其成为闭环回路。蓄热器(或气液分离器)85将从蒸发器84的出口84a出去的制冷剂中的液态冷剂成分分离、贮存起来，由来自外部大气的热和附设在蓄热器外面的热源等将其气化。防止液体返回到压缩机80这一现象的出现。

另外，感热式膨涨阀83控制制冷剂流量，以使其将出自蒸发器84的制冷剂气体的过热度(super heat degree)保持在一定值。因此要准确地检测蒸发器出口的制冷剂温度。因此，为了检测其温度，在连接蒸发器出口和蓄热器85的制冷剂管86的上侧，且在尽量靠近蒸发器出口84a的位置，附设、固定感温筒87，并用绝热材料将其覆盖，用毛细管88连接该感温筒87和感热式膨涨阀83，检测出口84a附近的制冷剂温度，将相应于检测温度的感温筒压力加到膨涨阀83的膜片阀上。

这样的现有装置其缺点是，无论如何也需要从蒸发器到蓄热器的制冷剂导管86，在耐压容器--蓄热器85上连接制冷剂导管86的工序需要劳力的时间，而且作为一个整体，装置复杂化了，那种类型体积大。另外，存在的问题是：其结构是感温筒通过制冷剂导管间接地与制冷剂接触，根据安装质量的不同，检测量容易产生误差，感温筒和制冷剂导管的接触部位，要加工其表面，以便很好地传热，而且必须要安装得使其确实接触上了，安装要熟练等。

发明人发现，本发明的热交换器作为第二个具体用途，在将本发明的热交换器作为压缩空气的冷却除湿用热交换器使用时，在现有的压缩空气除湿装置的小型化和性能提高方面贡献显著。例如，图12所示的压缩空气除湿用热交换器是将2组板式热交换器160、180做成一个整体而制成的，该板式热交换器160、180是搭接大致为长方形的热交换板而制成的。在一方的板式热交换器160的端板160a的端板160a上设有冷冻机的制冷剂入口161和制冷剂出口162，制冷剂流路163是由连接入口161和出口162的热交换板间流路所构成的，制冷剂流路163实际上是冷冻机的蒸发器。在另一方的板式热交换器180的端板180a上，设有高温高湿压缩空气的排出空气入口181，该压缩空气是从空气压缩机排出的，预冷流路185是由连接该入口181的热交换板间的流路所构成的，连通口171开设于两热交换器160、180的共同的边界端板170上，压缩空气的冷却流路165与热交换器160中的上述制冷剂流路163相邻，预冷流路185通过连通口171与压缩空气的冷却流路165相连通。

耐压管道172与开设于端板160a下方的除湿压缩空气出口164相连接，除湿压缩空气的入口183开设于热交换器180的端板180a的上部，冷却流路165中的压缩空气穿过耐压管道172排出到热交换器160的外部，在经过设置于该管道中的水分离器175之后，再次从除湿压缩空气的入口183，在与预冷流路185相邻的再热流路184上下降，在逆流状态下与排出压缩空气进行热交换，被再次加热，从干燥压缩空气供给管182供给到负载。

这样的装置能实现热交换部的小型化，但因板式热交换器的结构原因，压力损失大，而且难以将冷凝水(在压缩空气的冷却过程中产生的)的排出装置设置到热交换器内，因此，要与热交换部分开地将水分离器175(外形的大小几乎与热交换单元160的相同，在图12中，水分离器因纸面的限制表示的过小)设置在热交换部的旁边或下方，必须将其安装在耐压管道172的中间，该耐压管道172在从开设于一个端板160a的空气出口164到开设于另一端板180a的空气入口183之间迂回设置，使其绕热交换部半周，其缺点是：必须使整个装置大型化、需要较大的设置空间，而且在管道周围出现无用的空间，还有出自管道的热损失大，另外，包装和运输不方便，而且安装时管道的连接需要劳力和时间等。

本发明的第1目的在于公开一种压力损失小且大型化比较容易的板式热交换器。

本发明的第2目的在于公开一种物质向传热面的附着和析出少的板式热交换器。

本发明的第3目的在于公开一种与现有装置相比，安装空间小也能实施的冷冻装置用热交换器。

本发明的第4目的在于公开一种当组装冷冻机时不需要熟练的、装配容易的冷冻装置的蒸发器用热交换器。

本发明的第5目的在于公开一种检测制冷冻剂温度时没有时间滞后，且能进行准确的制冷剂流量控制的冷冻机装置用蒸发器。

本发明的第6目的在于提供一种整个外形简单且小型化的、制造、包装、运输、安装等容易的压缩空气除湿装置用热交换器。

本发明的第7目的在于公开一种小型、热损失小，且廉价的压缩空气除湿装置用热交换器。

本发明的第8目的在于提供一种耐压性很好、压力损失小、热交换效率高的压缩空气除湿用热交换器。

本发明的第一要点是：板式热交换器，将多个热交换板搭接、固定、且进行气体、液体密封，在上述热交换板之间，以相互相邻的状态交替地设置应相互进行热交换的第一流体和第二流体的第一流路和第二流路，其特征是：各热交换板具有成椭圆形(包含圆形)的传热面，而且隔着该传热面穿设有上述第一流体的一对流体过流口和上述第二流体的一对流体过流口；具有引导面，通过上述2对流体过流口分别开设于平板周缘附近，该引导面引导从该开口向平板周缘部流动的流体沿成弧状的平板周缘部流动。

上述第一要点的板式热交换器，对传热面来说，即使仅仅是原封不动的平板也行，或者是由为扩大传热面积而设计的凹凸面、例如由“人”字形突起或皱纹突起等所构成的凹凸面也行。在流体从流体过流口向形成或于传热面间的热交换流路流出时，在其流出方向上实际上不存在与液流相撞、削弱其流势的侧缘，从一个开口流出的液流由于即使是其流出方向与另一开口的方向相反，也能被诱导着沿成弧状的周缘部平滑地流动，所以不会存在液流停滞现象，压力强失也少，能防止以往常常发生的异物向传热面上沉积、附着和晶体析出现象。这样的效果在热交换板的传热面形状大致为圆形时变得最大。因此，在热交换板的传热面形状为椭圆形的情况下，该椭圆的长轴和短轴的长度比越接近于1，换言之形状越接近于圆形，上述效果越优异。

本发明的第二要点在于，上述第一要点所确定的板式热交换器中，其特征是：设置于该热交换板上的流体过流口分别大致为椭圆形，该椭圆沿成弧状的平板周缘部延伸，相互邻接的热交换板的搭接部用硬钎焊结合为一体。

上述第二要点的板式热交换器，当气体、液体密封地相互搭接时，为了在2对流体过流口中气体、液体密封地将一方的一对过流口与另一方的一对过流口隔离，当使邻接的热交换板的开口相互贴紧时，不需要相当于象图7所示那样的垫片61a的密封材料，因为2对过流口的相互隔离可以通过将过流口周缘部的极小范围紧固为一体来实现，所以阻挡流体沿现有的圆弧状周缘部流动势头的主要原因进一步减少。另外，因为大致成椭圆形状的流体过流口也不改变开口面积，保证有充分的开口面积，能充分地获得其开口和圆弧状周缘部之间的距离，所以其结果是加强了平板周缘部的导引流体的效果。因此，防止因导物而引起的热交换器污物的附着和堵塞的效果很好，通过将热交换板结合为一体。能大幅度地缓解因不能分解、清洗的缺点，能在某些方面扩大其用途，如要求高纯度方面的、厌忌杂菌繁殖等方面的、或者在高压流体方面的用途。

本发明的第三要点在于将上述第二要点所确定的板式热交换器作为冷冻机的制冷剂冷凝器和/或制冷剂蒸发器使用。因为上述第二要点所确定的板式热交换器具有大致为圆筒形状的外形，各热交换板之间的接合部被结合为一体，所以与现有的板式热交换器相比有极高的耐压力，可以作为冷冻机的热交换部件组装到冷冻机中。因此，冷冻机可以小型化，组装也容易。

本发明的第四要点在于，上述第2要点所确定的板式热交换器中，其特征是：该板式热交换器是将其第一流体流路作为冷冻循环的制冷剂流路的制冷剂蒸发器，在该板式热交换器上没有制冷剂分流流路、制冷剂蒸发流路、制冷剂合流流路和制冷剂出口；在其正面板上开设有制冷剂入口，制冷剂分流流路与该制冷剂入口相连接；制冷剂蒸发流路通过热交换板与被冷却流体相邻接；制冷剂合流流路使该制冷剂蒸发流路合流；在该制冷剂合流流路的端部，制冷剂出口开设于上述板式热交换器的端面板上，在该端面板上形成有具有耐压容器和制冷剂管路的蓄热器；该耐压容器内含制冷剂出口，从该端面板上延伸设置；制冷剂管路使该耐压容器内上部空间对该耐压容器的外部敞开。

板式热交换器，由于热交换效率高，所以蒸发器容易小型化，与其形成为一体的蓄热器，由于两者的大小能取得平衡，所以极有一体感，而且，因为成为蓄热器的压力容器与蒸发器一体地形成于开设有蒸发器的制冷剂出口的面上，且在该压容器内直接开设蒸发器的制冷剂出口，所以，没有必要设置以往所必需的，连通蒸发器的制冷剂出口和蓄热器的制冷剂导管，装置可以小型轻量化而且简单化，装配也容易，还能降低成本。还有，作为板式热交换器，若采用由具有大致圆形的传热面的热交换板所形成的板式热交换器的话，可以将制冷剂出口开设于该板式热交换器的圆形端面板上，若保持气体、液体密封地从该端面板的周缘部设置圆筒容器(一侧闭塞的圆筒)，则压力容器能极容易地形成，而且蒸发器的端面板也是蓄热器的壁面，所以小型轻量化是可能的。当然也有压力容器和蒸发器没有共有同一部件的场合。但是，在共有同一部件的情况下，在部件的节省和轻量化，制造容易化等方面有一些优点。

本发明的第五要点在于，上述第四要点所确定的板式热交换器中，其特征是：在板式热交换器的制冷剂合流流路内，安装有可以向调节第一流体流路，制冷剂流量的制冷剂流量调节装置发送控制信号的制冷剂温度检测装置。

把上述第五要点的板式热交换器作为制冷剂蒸发器的冷冻装置，因为制冷剂温度检测装置(例如感温筒)被直接插入到制冷剂合流流路内(即气化后向制冷剂出口流动的制冷剂的流路)，所以与以往的测定制冷剂导管温度的情况不同，直接接触蒸发器出口附近的制冷剂，能准确且迅速地感知制冷剂温度，将其检测量传送给制冷剂流量调节装置(例如感热式膨涨阀)，能进一步提高控制的精度。还有，设置制冷剂温度检测装置的场所并不限于热交换器的合流流路，例如，也可在使其面对蓄热器内的制冷剂出口的状态下设置该制冷剂温度检测装置。

本发明的第六要点在于，压缩空气除湿用热交换器，在由横向放置的耐压筒状容器所构成的、底部装有冷凝水排出装置的水分离室两侧，与上述分离室一体地设有具有热交换板的板式第一和第二热交换器，该热交换板具有椭圆形(包括圆形)的传热面，在上述板式第一热交换器上设有制冷剂流路和压缩空气的冷却流路，该冷却流路通过热交换板与该制冷剂流路相邻接，在上述板式第二热交换器上形成有高温度湿压缩空气的预冷流路和除湿压缩空气的再热流路，该高温高湿压缩空气是从空气压缩机排出的，该再热流路通过热交换板与该预冷流路相邻接，由贯通上述水分离室的连通流路连通上述预冷流路的出口和上述冷却流路的入口，而且上述冷却流路的出口通过上述水分离室与上述再热流路的入口相连通。

上述耐压筒状容器两侧的面最好是平面，该面也可以兼做板式第一和第二热交换器的端面板(后框架板)。作为板式热交换器，可以使用使“人”字形板或皱纹板等热交换板重合、通过配设的垫片使其围成流体流路、用螺栓等紧固固定类型的，也可以使用将热交换板收纳于刚性好的壳体内类型的等等，但出于耐压性方面的考虑，压缩空气除湿用热交换器最适合于采用取代上述用垫片密封、而用钎焊(硬钎焊)将接合部结合为一体形成流路这一类型的热交换器。

在水分离室的底部设有开口，作为在气体、液体密封的状态下连接该开口的冷凝水排出装置，可以举出由电磁开关阀等的组合所构成的例子，该电磁开关阀是由浮子式水位传感器或静电容量式水位传感器等适当的水位传感器和该传感器的检测信号使其动作的。连通流路虽然可以是在两端气体、液体密封的状态下连接设置于第二热交换器的预冷流路的出口和第一热交换器的冷却流路入口的管子，但也可以在气体、液体密封的状态下，用隔壁仅将水分离室划分为包含上述预冷流路的出口和冷却流路的入口的空间，和包含冷凝排出用开口、不包含上述两出入口的空间。

上述第六要点的压缩空气除湿装置用热交换器，使第二热交换器的预冷流路的入口与空气压缩机的排气管相连接，而是使再热流路的出口与压缩空气的供给管相连接。另外，使第一热交换器的制冷剂流路的入口与冷冻机的膨涨器的低压侧管路相连接，通过蓄热器使出口与制冷剂压缩机的吸入侧管路相连接。来自空气压缩机的高温高湿压缩空气穿过预冷流路，与穿过再热流路的低温的除湿压缩空气进行热交换，接着从连通流路进入冷却流路，由冷冻机的制冷剂冷却至露点以下。穿过冷却流路的压缩空气在水分离室被散放在很大的空间内，流速被减弱而且在分离室内旋转，此时，分散在气流中的微小的水滴状的冷凝水附着在壁面和连通流路的外面，实现了气液分离。接着除湿干燥压缩空气进入再热流路，在这里被排出压缩空气再加热，在相对湿度降低了的干燥状态下被供给到负载。

上述第六要点的热交换器，因为热交换板传热面的轮廓为椭圆形(包含圆形)，所以实际上热交换流体的流路上不存在拐角部，在从热交换器的流体入口到流体出口的流路上不存在流体滞留的部分。因此，作为第一和第二热交换器，不必担心虽然耐压性和耐制冷剂性很优异，但不能分解清理，即使采用上述用钎焊结合为一体型式的板式热交换器，在热交换器的拐角部也会有堆积物附着，从而招致阻碍流体流动或降低热交换效率。另外，成筒状的水分离器也一样，因为含有水的微小粒子的空气容易旋转、混合，气流不滞留，所以水分的分离效率高、能实现小型化。

本发明的第七要点在于，上述第六要点所确定的压缩空气除湿用热交换器，其特征是：构成第一和第二热交换器的各热交换板，具备大致为圆形轮廓的传热面，具有隔着该传热面设置的2对流体过流口，该2对流体过流口分别大致成椭圆形，该椭圆延平板周缘部延伸，而且具有引导面，该引导面引导从该开口向平板周缘部流动的流体沿成圆弧状的平板周缘部引导流动。

上述第七要点的压缩空气除湿用热交换器，实际上不存在当流体从流体过流口向形成于传热面间的热交换热路流出时，在其流出方向上与液流相撞、削弱其流势的侧缘，从一方的开口流出的液流即使是其流出方向是与另一开口的反向流动的液流，也会被诱导着沿成弧状的周缘部流动，所以不存在液流被减速而停滞这一现象，压力损失也小，也能防止以往常常出现的异物向传热面上沉积、附着现象的发生。因此，压缩空气的压力损失极小，在压缩空气的冷却除湿效率和再热干燥效率方面也极其优异。

图1是从图2的A-A断面方向看本发明的热交换器第1实施例的概略说明图。

图2所示是构成图1所示热交换器的热交换板的概略图。

图3是图2B-B断面的说明图。

图4所示是用于测定本发明热交换板效果的装置的简要说明图。

图5是表示本发明的热交换板和现有的热交换板的压力损失的随时间变化的曲线图。

图6是表示将本发明的第2实施例组装到冷冻机中的状态的概略图。

图7是现有的板式热交换器的一个例子与其作用一起表示的分解说明图。

图8是表示组装在图7中的热交换板的细节的概略图。

图9所示是一例现有冷冻装置的说明图。

图10是表示本发明的压缩空气除湿用热交换器一实施例的简略外观的说明图。

图11所示是图10所示的热交换器的结构和作用的模型的说明图。

图12所示是一例现有的压缩空气除湿用热交换器的说明图。

板式热交换器1是将图2所示那样的热交换板10重叠，通过由硬钎焊将其结合部结合为一体而制成的。根据热交换板金属材料的不同，硬钎焊相应采用用钎焊片制成热交换板10本体，然后在炉中加热的方法和将片状的钎料放在中间，然后在真空炉中加热的方法。

热交换板10由大致为圆形的金属板制成，在其周缘部11，以将直径扩大一点且向上立起的状态，形成有上立缘12。该上立缘12的端缘向径向(相对上立缘的上立方向大致成直角的方向)弯曲，从而形成凸缘部12a，该凸缘部12a是从上立缘12构成的大致成圆形的圆周向外延伸一定宽度而制成的。图2中在圆形金属板的上下方留有若干平坦部，通过冲压形成峰状弯曲的“人”字形突起13，构成大致为圆形的传热面14。

夹着该传热面14，在上述平坦部与周缘部11之间留有若干间隔地穿设有一对第一流体过流口15a和15b以及一对第二流体过流口16a和16b。这些过流口15a、15b、16a、16b的位置，是使其在热交换板中心相互正交的2条假想线中，相对水平的假想线，开口15a和15b、开口16a和16b分别成线对称，相对垂直的假想线。开口15a和16a、开口15b和16b分别成线对称。各自的开口大致为椭圆形状，在与上立缘12之间留有流体流动的空间，该椭圆沿上立缘12(或周缘部11)的圆弧伸长的方向延伸。

搭接由这样的结构所构成的热交换板10，使其相邻板之间，“人”字形突起的弯曲方向相互相反，通过由纤焊将搭部结合为一体，在热交换板间交替地形成第一流体的热交换流路和第二流体的热交换流路。在图2中，开口16a、16b的开口周缘16c，16d中，其开口周缘的表面(纸面表面)与另一热交换板10a(参照图3)的开口周缘结合为一体，该热交换板10a从上面与图2的热交换板10重叠。同样，开口15a、15b的开口周缘与从纸面背面相抵接的另一热交换板的开口周缘结合为一体。

若在如此搭接为一体了的热交换板的正面，安装前框架板2、在背面安装后框架板3，在任意一个框架板上设有热交换流体的出入口，则就制成了热交换器，在图2中，若第一流体的入品侧过流口是15a，则在图1中，从开设于后框架反3上的第一流体入口进入的流体，分流到形成于热交换板之间的多条热交换流路，在传热面间流动，而在出口侧过流口15b处合流，与该过流口15b相连通，从设置于任意一框架板上的第一流体出口(图未示)排到热交换器的外面。

在第一流体和第二流体以逆流状态流动的情况下，过流口16b为第二流体的入口，与该入口相对应，在前框架板上设有第二流体入口6，下方的过流口16a为出口。第一和第二流体通过热交换板的传热面以相邻的状态流动，进行热交换。此时，进入热交换器1的流体从过流口15a(或者16b)所形成的分流流路流进热交换流路。这时，来自过流口15a(或者16b)的液流呈放射状不停地从该开口流向四面八方。

特别是，由于与出口15b反向的液流也由设置于圆弧状周缘部11的上立缘12所引导，所以也不会有滞留现象。因图2的传热面14的左半部与右半部相比离出口要远一些，所以易受到压力损失的影响，但由于在开口16a和与该开口对置的上立缘12之间也确保有弧状延伸的第一流体通过空间18，所以液流向该方向更加容易流动，不会有滞留现象。因此，提高了热交换率，而且能够防止异物沉积、附着和析出，能防止传热面的污染和堵塞。以上所述，专门对出口阐明了本发明的作用效果，不用说，具有圆弧状周缘部的热交换板其入品也表现出同样的效果，即，流经传热面的流体由圆弧状周缘部引导到入口，从四面八方流入到开口周缘内，因流入的方向不同不会出现滞留。

实施例

本发明人为了比较具有圆形轮廓传热面的热交换板和具有方形传热面的热交换板的性能，进行了以下实验。采用熔模法铸造了在铝平板内部形成有热交换流路的试件S、R，其热交换流路具有由“人”字形突起所构成的传热面，其中试件S的热交换流路的轮廓为方形(短形)，另一试件R的热交换流路的轮廓为圆形，使相同直径的圆形流体过流口21、22分别各形成一对，作为液体的出入口。两试件传热面面积相同。

恒温槽23由液体冷却装置24保持在5℃，贮留槽29贮留有由加热器H保持在60℃的饱和明矾水溶液，将这两个试件S、R浸渍在恒温槽23中，并且用具有泵25，流路开关阀27、压力计26和流量计20的管子连接上述试件S、R的入口和贮留槽29，同时，同样用中间装有压力计28的管子将两试件的出口分别连接到上述贮留槽。在从试件中流过的明矾水溶液的流量为每分钟1.5升、2.5升、3.5升的情况下，测定随时间变化(每10～20)分钟的压力损失(压力计26和28的压差)。将其结果示于图5。

如图5所表明的那样，与矩形的热交换板相比，圆形的热交换板试件压力损失小，尤其是若流量达到一定限度以上时，压力损失几乎不随时间变化。另外，在图5中，○表示圆形热交换板的场合，□表示角形热交换板的场合。

由依据图5所得到的曲线推导出的经验公式P＝a·e^bt(P：压力损失，a、b：常数，t：时间，e：指数函数的底)计算出的时间常数T(T＝1/b)示于表1。时间常数T定量地表示了热交换器不易堵塞的程度。表1明确显示出圆形板式热交换器的优越性。

            表1    时间常数(分)

	每分1.5升	每分2.5升	每分3.5升
				矩形	37	74	74
圆形	79	94	∞

图6所示是在将本发明的板式热交换器的第2实施例作为冷冻机的蒸发器35使用的情况下的模式。冷冻装置31是由制冷剂导管将压缩机32、冷凝器33、感热式的膨涨阀34、蒸发器35和蓄热器38相互连接、连通，以使其构成制冷剂循环流路。蒸发器35由板式热交换器所构成，通过在大致呈圆形的正面板35a和相同形状的端面板36b之间设置与图2所示的热交换板完全相同结构的多个热交换板10、10…而构成。

蒸发器35的这样的热交换板10，是在使“人”字形图案的方向相邻板之间相互相反的状态下进行搭接，通过钎焊(硬钎焊)，在相互相邻的热交换板之间形成热交换流路的。图2的开口16a与开设于正面板35a下部的制冷剂入口相连通，构成分流流路35d。该分流流路35d将从该制冷剂入口35c进入的制冷剂分流到形成于热交换板之间的各制冷剂流路(热交换流路)。另外，开口16b成为合流流路35e，制冷剂从分流流路35d流入各制冷剂流路，在通过热交换板与邻接的水或空气等被冷却流体进行热交换之后，再进行合流。使穿设于该端面板35b上部的制冷剂出口35f面对该合流流路35e的端面板35b侧的端部。

另一方面，图2中，在关于热交换板10的铅垂直径与开口16b、16a对称的位置上设置的开口15b、15a，也同样分别形成分流流路(由开口15b所构成的流路，该分流流路将被冷却流体分流到与上述各制冷剂流路邻接形成的被冷却流体流路)和流经该被冷却流体流路的被冷却流体的合流流路(由开口15a所构成的流路)。该分流流路15b和分流流路15a分别与这两流路的端部相对应设置于正面板5a上的被冷却流体的入口(图未示)和出口(图未示)相连通。

37是作为检测制冷剂温度装置的感温筒，插入在合流流35e内，该感温筒内保持气密和液密，从正面板上部通向突出于蒸发器外部的管37a，与感热式膨涨阀34(是调节流入蒸发器制冷剂流路内的制冷剂流量的制冷剂流量调节装置)内的膜片上侧空间相连通。

通过从这样的蒸发器35的端面板35b的周缘部延设与该端面板一体的、用封头部36a将一侧封闭而制成的圆筒部36b，形成有耐压容器36，在蒸发器侧面由该耐压容器36和端面板35b构成由开有制冷剂出口35f的压力容器所构成的蓄热器38。在该蓄热器38内的上部空间，吸入管39的一端39a敞着口，该吸入管39贯通压力容器的上部36c突出至压力容器之外，且进行气体、液体密封，其另一端与压缩机32的吸入口相连通。

上述冷冻装置31中，从膨涨阀34进入蒸发器35的分流流路35d的制冷剂一边在制冷剂流路中上升一边通过热交换板10与其两侧相邻接的被冷却流体进行热交换，在合流流路35e从感温筒37的周围流过，从制冷剂出口进入蓄热器38内。因为感温筒37直接与刚刚进行热交换的气化了的制冷剂相接触，所以能迅速地检测制冷剂温度、感热式膨涨阀34的动作不会存在时间滞后，也能进一步提高制冷剂流量的控制精度。

上述本发明的冷冻装置，因为蒸发器和蓄热器做成整体结构，所以没有连接两者的制冷剂导管，体积小、简单、能节省装配管路的劳力和时间，而且放置的空间小也能实施。另外，在蒸发器具有大致为圆形侧面的情况下，用构成其圆形侧面的部件和圆形容器极容易将蓄热器做成一体。特别是，在将板式热交换器(该板式热交换器具有圆形传热面的热交换板)作为蒸发器使用的情况下，图2中出入蒸发器35的流体在热交换板10的开口15a、15b、16a、16b的周围不存在流体容易滞流的拐角处、流体由弧状的上立缘12所导引从开口流向四面八方，所以能够防止流动停止、在热交换板的表面附着堆积污物、从而使蒸发器的性能降低。另外，因为感温筒直接检测制冷剂的温度，所以能提高流量控制的精度。

图10和图11是本发明的压缩空气除湿用热交换器的一个例子。在图10，本发明的压缩空气除湿用热交换器100是通过在为圆筒形的水分离器102的左右两侧，将板式第一热交换器103和板式第二热交换器104设计成一体而制成的。水分离器102有耐压圆筒容器121。该容器121的中心线横向卧置，其圆形侧板123、124分别兼做第一热交换器103和第二热交换器104一侧的端板。第一热交换器103和第二热交换器104是通过用硬钎焊同时将与图2所示的圆形热交换板10相同的热交换板搭接为一体而构成的。在其结构、作用、效果方面，实际上与实施例1所公开的热交换器1相同。

在图11中，第二热交换器104把水分离器102的侧板124当做热交换器的端板，在第二热交换器104端板140的下方，开有预冷流路入口141，该入口141连接空气压缩机的排气管。该预冷流路入口141从分流流路142a连向热交换流路即预冷流路142、进而从合流流路142b连通预冷流路出口143，该合流流路142b位于第二热交换器的上部，该预冷流路出口143开设于侧板124上。另外，在第二热交换器104上，除湿压缩空气出口144设置于正面板140的上部，该出口144与在侧板124的下部开设的再热流路入口146相连通，使其按顺序通过除湿压缩空气的再热流路145和分流流路145a，该再热流路145和分流流路145a通过热交换板与集合流路145b、上述预冷流路142相邻接。

另一方面，在第一热交换器103的正面板130上，在其下部设有制冷剂入口131，该制冷剂入口131上连接着来自冷冻机200的制冷剂膨涨器(图未示)的低压管路。该制冷剂入口131经过热交换流路—制冷剂蒸发流路133与正面板130上部的制冷剂出口132相连接。另外，侧板123兼做第一热交换器103的端板，在侧板123的上部开设有冷却流路入品134，该入口134经过冷却流路135与冷却流路出口136连通着，该冷却流路135通过热交换板与制冷剂蒸发流路133相邻接，该冷却流路出口开设于侧板123的下部。

开设于侧板124的上部的预冷流路出口143和上述冷却流路入口134，在与水分离室102内的空间隔绝的状态下，用连通管125相互连接着，该连通管125在管体的两端靠气密和液密围住这两个开口且紧固于侧板123、124上。122是冷凝水排放手段，与穿设于水分离室102底部的冷凝水流出孔126相连接，内藏有靠浮子进行检测的水位检测器，备有用信号控制其开闭的电磁阀。

上述压缩空气除湿用热交换器100用于连接空气压缩机和冷冻机200。从空气压缩机排出的高温高湿的压缩空气，在从预冷流路入口141通过预冷流路142的过程中，与被除湿处理后的低温压缩空气进行热交换，在被预冷之后，经过连通管125进入冷却流路135。在从该流路135流下的过程中被冷冻机200的制冷剂冷却至露点以下，伴随着雾状分散的冷凝水从狭窄的冷却流路出口136进入宽广的水分离室。气流沿分离室周壁旋转，在使水分附着于壁面从而分离之后，在从再热流路入品146经过第二热交换器104的再热流路145上升的过程中，温度上升，使相对湿度降低，作为干燥的压缩空气从出口144排出。还有，在分离室内，设有捕捉水滴的气流接触部件，例如障碍板，若使从冷却流路出口向再热流路入口运动的气流不规则地移动，可提高水的分离效率。

现有的压缩空气除湿用热交换器，由于通过管路连接热交换部和水分离器，具有复杂的形状，组装时需要劳力和时间，另外还需要管路周围的无用的设置空间，搬运、设置等也不方便，但本发明的热交换器，通过很均衡地将2个板式热交换器一体地配设于水分离器的两侧的结构，可以实现小型轻量化，而且样式也好，在节省空间、捆包、搬运、组装等方面优点多。另外，现有装置因一旦压缩空气由管路泄漏到热交换器的外面热损失大，所以必须对这些管路进行绝热覆盖，以及定期地更换过滤器，但本发明的装置既无这样的热损失也不需要进行绝热覆盖处理，也不需要过滤器检修和更换，而且因为具有圆形传热面的板式热交换器极少有污物附着于板面上，所以能长期地维持初期的热交换效率，在装置的日常保养方面也很突出。

Claims (7)

1.一种板式热交换器(1)，将多个热交换板(10)搭接、固定，且进行气体、液体密封，在上述热交换板之间，以相互相邻的状态交替地设置应相互进行热交换的第一流体和第二流体的第一流路和第二流路，其特征是：各热交换板(10)具有成椭圆形(包含圆形)的传热面(14)，而且隔着该传热面穿设有上述第一流体的一对流体过流口(15a，15b)和上述第二流体的一对流体过流口(16a，16b)，具有引导面，通过上述2对过流口分别开设于平板周缘部(11)附近，该引导面引导从该开口向平板周缘部(11)流动的流体沿成弧状的平板周缘部流动。

2.权利要求1所记载的板式热交换器，其特征是：设置于该热交换板上的流体过流口(15a，15b，16a，16b)分别大致为椭圆形，该椭圆沿成弧状的平板周缘部(11)延伸，相互邻接的热交换板的搭接部用硬钎焊结合为一体。

3.权利要求2的板式热交换器，其特征是：可构成冷冻机的制冷剂冷凝器、和/或制冷剂蒸发器。

4.权利要求2的板式热交换器，其特征是：板式热交换器(35)是将其第一流体流路作为冷冻循环的制冷剂流路的制冷剂蒸发器(35)，在该板式热交换器上设有制冷剂分流流路(35d)、制冷剂蒸发流路、制冷剂合流流路(35e)和制冷剂出口(35f)；在其正面板上开设有制冷剂入口(35c)，制冷剂分流流路(35d)与该制冷剂入口相连接；制冷剂蒸发流路通过热交换板(10)与被冷却流体相邻接；制冷剂合流流路(35e)使该制冷剂蒸发流路合流；在该制冷剂合流流路(35e)的端部，制冷剂出口(35f)开设于上述板式热交换器的端面板(35b)上；在该端面板(35b)上形成有具有耐压容器(36b)和制冷剂管路(39)的蓄热器；该耐压容器(36b)内含制冷剂出口，从该端面板上延伸设置；制冷剂管路(39)使该耐压容器内上部空间对该耐压容器的外部敞开。

5.权利要求4的板式热交换器，其特征是：在板式热交换器的制冷剂合流流路内，安装有可以向调节第一流体流路制冷剂流量的制冷剂流量调节装置发送控制信号的制冷剂温度检测装置(37)。

6.一种压缩空气除湿用热交换器，其特征是：在由横向放置的耐压筒状容器(121)所构成的、底部装有冷凝水排出装置(122)的水分离室(102)的两侧，与上述水分离室一体地设有具有热交换板(10)的板式第一和第二热交换器，该热交换板(10)具有椭圆形(包括圆形)的传热面；在上述第一热交换器(103)上设有制冷剂流路(133)和压缩空气的冷却流路(135)，该冷却流路(135)通过热交换板与该制冷剂流路相邻接；在上述第二热交换器(104)上形成有高温高湿压缩空气的预冷流路(142)和除湿压缩空气的再热流路(145)，该再热流路(145)通过热交换板与该预冷流路相邻接，由贯通上述水分离室的连通流路(125)连通上述预冷流路的出口和上述冷却流路的入口，而且上述冷却流路的出口(136)通过上述水分离室与上述再热流路的入口(146)相连通。

7.权利要求6的压缩空气除湿用热交换器，其特征是：构成第一和第二热交换器的各热交换板(10)，具有隔着该大致圆形的传热面设置的2对流体过流口(15a，15b，16a，16b)，该2对流体过流口分别大致成椭圆形，并沿平板周缘部(11)延伸，而且具有引导面，该引导面引导从该开口向平板周缘部流动的流体沿成圆弧状的平板周缘部流动。

Images