JP2000171175A - プレートフィンアンドチューブ形熱交換器 - Google Patents

プレートフィンアンドチューブ形熱交換器

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JP2000171175A
JP2000171175A JP10345207A JP34520798A JP2000171175A JP 2000171175 A JP2000171175 A JP 2000171175A JP 10345207 A JP10345207 A JP 10345207A JP 34520798 A JP34520798 A JP 34520798A JP 2000171175 A JP2000171175 A JP 2000171175A
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tube
plate
heat exchange
plate fin
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Kazuo Taga
和夫 多賀
Keiji Yoshida
惠治 吉田
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Showa Aluminum Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 気温が０度以下になっても熱交換チューブ内
を流れる水が凍結することがないようにする。 【解決手段】 前後に間隔をおいて並べられた多数の垂
直プレートフィン９と、フィン９を貫通しかつ前後方向
に伸びる複数の熱交換チューブ１０とを備えている熱交
換器３である。隣り合うプレートフィン９の間、前端プ
レートフィン９の前および後端プレートフィン９の後の
うちの少なくとも一個所に、金属製プレート状部材１２
を、プレートフィン９より上、下、左および右方向のい
ずれかに突出するように配する。プレート状部材１２を
熱交換チューブ１０が貫通している。プレート状部材１
２は、熱交換チューブ１０を加熱しうるとともに熱交換
チューブ１０が貫通している部分を避けているヒートパ
イプ部１３を有している。プレート状部材１２の突出部
分に熱を供給する熱供給手段を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱交換器に関す
る。詳しくは、例えばエアハンドリングユニットにおい
て空気加熱器として用いられるプレートフィンアンドチ
ューブ形熱交換器に関する。
【０００２】なお、本明細書において、前後左右は、図
３を基準とするものとし、図３の左を後、右を前、紙面
表側を左、紙面裏側を右というものとする。
【０００３】
【従来の技術】単一ダクト方式の空気調和器として、一
般にエアハンドリングユニットが用いられている。この
ようなエアハンドリングユニットには、空気加熱器とし
て、熱交換チューブ内を温水が流れるプレートフィンア
ンドチューブ形熱交換器が用いられるのが通常である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記プレートフィンア
ンドチューブ形熱交換器の場合、冬期に気温が０度以下
になる寒冷地においては、熱交換チューブ内を流れる水
の流量を絞った場合や、水の流れを止めた場合に水が凍
結し、熱交換チューブが破損することがあるという問題
がある。
【０００５】本発明の目的は、上記課題を解決した、冬
期に気温が０度以下になっても熱交換チューブ内を流れ
る水が凍結することがなく、熱交換チューブの破損する
ことのないプレートフィンアンドチューブ形熱交換器を
提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のプレートフィンアンドチューブ形熱交換器
は、前後に間隔をおいて並べられた多数の垂直プレート
フィンと、フィンを貫通しかつ前後方向に伸びる複数の
熱交換チューブとを備え、熱交換チューブ内に温水が流
されるプレートフィンアンドチューブ形熱交換器におい
て、隣り合うプレートフィンの間、前端プレートフィン
の前および後端プレートフィンの後のうちの少なくとも
一個所に、熱交換チューブが貫通しかつ熱交換チューブ
を加熱しうるとともに熱交換チューブが貫通している部
分を避けているヒートパイプ部を有している金属製プレ
ート状部材が、プレートフィンより上、下、左および右
方向のいずれかに突出するように配され、プレート状部
材の突出部分に熱を供給する熱供給手段が設けられ、突
出部分の熱がヒートパイプ部によって熱交換チューブに
輸送されて熱交換チューブが加熱されるようになされて
いることを特徴とするものである。
【０００７】上記プレートフィンアンドチューブ形熱交
換器において、熱供給手段が、プレート状部材における
突出部分の少なくとも一部を覆う蓄熱材と、蓄熱材を貫
通している前後方向に伸びる蓄熱用チューブとを備え、
蓄熱チューブに温水が流されるようになされ熱交換チュ
ーブ内を流れる温水の温度が低下したさいに、蓄熱材か
らプレート状部材における突出部分に熱が与えられるよ
うになされていることがある。
【０００８】また、熱供給手段が、プレート状部材にお
ける突出部分をヒートパイプ部を避けて貫通している熱
供給チューブを備え、熱供給チューブ内に温水が流され
るようになされていることもある。
【０００９】さらに、熱供給手段として、上記の構成に
代えてまたは上記の構成に加えて、電熱ヒータを設けて
もよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図１〜図４を参照して本発
明の第１の実施形態のプレートフィンアンドチューブ形
熱交換器について説明する。
【００１１】図１は、本発明のプレートフィンアンドチ
ューブ形熱交換器が空気加熱器として用いられているエ
アハンドリングユニットの概略構成を示したものであ
り、エアハンドリングユニット(1) は、空気冷却器(2)
、空気加熱器としてのプレートフィンアンドチューブ
形熱交換器(3) 、空気加湿器(4) 、空気吸い込み口に配
されたエアフィルタ(5) およびフィルタ(5) と空気冷却
器(2) との間に配された送風機(6) とを備え、適当な温
度および湿度に調整された空調空気がダクト（図示略）
により必要な空調空間に送られるものである。
【００１２】なお、エアハンドリングユニットにおける
空気加熱器としてのプレートフィンアンドチューブ形熱
交換器(3) 以外の構成は、公知のものと変わりなく、詳
細な説明は省略する。
【００１３】プレートフィンアンドチューブ形熱交換器
(3) は、前後に間隔をおいてかつ隣り合うもの同士が対
向するように並べられた多数の垂直プレートフィン(9)
と、互いに上下に間隔をおいて配された複数（本実施形
態においては５本）の熱交換チューブ(10)と、隣り合う
プレートフィン(9) 間にこれらのプレートフィン(9)と
対向するように、かつ、所定の枚数のプレートフィン
(9) ごとに配されている複数（本実施形態においては５
枚）の金属製、例えばアルミニウム製プレート状部材(1
2)と、これらを収めた右左が開口したケーシング(14)と
を備えている。
【００１４】熱交換チューブ(10)は、前後方向に伸びる
複数のまっすぐな部分と、隣り合ったまっすぐな部分同
士を連結する曲がった部分とからなっている。すなわ
ち、熱交換チューブ(10)は、平面から見て略波形をなし
ている。また、まっすぐな部分は隣り合うもの同士の一
方が高い位置に、他方が低い位置に位置するように、か
つ１つおきに同じ高さに位置するようになっている。そ
して、前後方向に伸びるまっすぐな部分がプレートフィ
ン(9) およびプレート状部材(12)を貫通している。さら
に、熱交換チューブ(10)は、これの左後端および右後端
がケーシング(14)外へ突出して、左後端および右後端に
おいてそれぞれ垂直チューブ(11)に接続されている。
【００１５】左の垂直チューブ(11)は、図示しない温水
供給源の送水口に、右の垂直チューブ(11)は、温水供給
源の吸水口に接続されている。そして、左の垂直チュー
ブ(11)から流入した温水が、熱交換チューブ(10)内を流
れて、右の垂直チューブ(11)へと流出するようになされ
ている。なお、左の垂直チューブ(11)には、バルブ(18)
が取り付けられており、温水供給源から左の垂直チュー
ブ(11)に流入する温水の量を調節しうるようになってい
る。
【００１６】プレート状部材(12)は、プレートフィン
(9) よりも右左および下方に突出しており、後に詳しく
述べるように、プレート状部材(12)における下方に突出
した部分に熱が供給されるようになされている。以下の
説明においてプレート状部材(12)の下方突出部分を符号
(12a) で示す。プレート状部材(12)には、熱交換チュー
ブ(10)が貫通した部分を避けるようなかつ熱交換チュー
ブ(10)を加熱しうるようなパターンの中空ヒートパイプ
部(13)が形成されている。
【００１７】ヒートパイプ部(13)は、上下の水平部(13
a)(13b)と上下の水平部(13a)(13b)を連結する複数の垂
直部(13c) とよりなり、内部に図示しない作動液が封入
されているとともに作動液がヒートパイプ部(13)内を循
環しうるようになっている。さらに、プレート状部材(1
2)における下方突出部分(12a) には電熱ヒータ(16)が設
けられている。電熱ヒータ(16)は、図示しない電源に接
続され、プレート状部材(12)における下方突出部分(12
a) に熱を供給しうるようになっている。
【００１８】ケーシング(14)は、下部の上方開口箱状部
(14a) 、前後端板および天板により形成されている。上
方開口箱状部(14a) には、発泡性蓄熱材(15)が充填され
ている。そして、平面から見て後方に開口したＵ字状を
なす蓄熱チューブ(17)のまっすぐな部分が、プレート状
部材(12)における下方突出部分(12a) の右左のヒートパ
イプが形成されていない部分および蓄熱材(15)をそれぞ
れ貫通している。さらに、Ｕ字状蓄熱チューブ(17)の左
右後端部は、それぞれ箱状部(14a) に形成された切欠(1
4b) を通ってケーシング(14)外に突出し、蓄熱チューブ
(17)の左後端は左の垂直チューブ(11)に、右後端は右の
垂直チューブ(11)にそれぞれ接続され、蓄熱チューブ(1
7)内を熱交換チューブ(10)と同じ温水供給源から供給さ
れた温水が流れるようになっている。
【００１９】上記のプレートフィンアンドチューブ形熱
交換器においては、冬期など、熱交換チューブ(10)の周
囲空気温度が０℃以下であるさいに、バルブ(18)によ
り、熱交換チューブ(10)内に流される温水の量を絞った
さい、あるいは、温水を止めたさいに、ヒータ(16)から
の熱および蓄熱材(15)に蓄えられた熱がプレート状部材
(12)における突出部分(12a) に供給され、この熱がヒー
トパイプ部(13)により、プレート状部材(12)全体に輸送
される。そして、プレート状部材(12)全体に輸送された
熱が熱交換チューブ(10)に伝わることにより熱交換チュ
ーブ(10)が加熱されて、熱交換チューブ(10)内の水の温
度が０℃以下になるのが防止される。
【００２０】電熱ヒータ(16)を熱供給手段として用いれ
ば、必要時のみに突出部分(12a) に熱を供給することが
でき、一方、蓄熱材(15)とこれに熱を蓄えるための蓄熱
チューブ(17)とを熱供給手段として用いれば、例えば、
停電時などでも突出部分(12a) に熱を供給することがで
きる。熱交換チューブ(10)に温水を供給する供給源とは
別の温水供給源から蓄熱チューブ(17)に温水が供給され
るようにしてもよいが、上記のプレートフィンアンドチ
ューブ形熱交換器のように、蓄熱チューブ(17)と熱交換
チューブ(10)とに同じ供給源から温水を供給するように
すれば、突出部分(12a) に熱を供給する必要がないさい
は、蓄熱材(15)に熱が蓄えられ、蓄熱チューブ(17)と熱
交換チューブ(10)を流れる温水の温度が低下したさいに
のみ蓄熱材(15)から突出部分(12a) に熱が供給されるの
で蓄熱チューブ(17)を流れる温水の量や温度を制御する
必要がない。
【００２１】上記プレートフィンアンドチューブ形熱交
換器のように下方に突出した部分(12a) に熱を供給する
ようにすれば、ヒートパイプ部(13)の下側部分が蒸発
部、上側部分が凝縮部となされるのでヒートパイプ部(1
3)内にウィック等を設ける必要がない。
【００２２】次に図５を参照して、本発明における第２
の実施形態のプレートフィンアンドチューブ形熱交換器
について説明する。なお、以下の説明において第１の実
施形態に示されているものと同一物および同一部分には
同一符号を付して説明を省略する。
【００２３】この、プレートフィンアンドチューブ形熱
交換器(20)は、プレート状部材(12)における突出部分(1
2a) においてヒートパイプ部(13)を避けて突出部分(12
a) を貫通しているＵ字状熱供給チューブ(19)を備えて
いる。熱供給チューブ(19)には、図示を省略した温水供
給源から温水が供給される。この温水供給源は、熱交換
チューブ(10)に温水を供給する供給源と別に設けてもよ
いし、同じ供給源であってもよい。同じ供給源である場
合は、熱交換チューブ(10)に供給される温水と熱供給チ
ューブ(19)に供給される温水とは別経路を流れるように
し、熱交換チューブ(10)内を流れる温水の量を絞って
も、あるいは、熱交換チューブ(10)内を流れる温水を止
めても、熱供給チューブ(19)内を流れる温水の量に影響
が出ないようにするとよい。
【００２４】このプレートフィンアンドチューブ形熱交
換器(20)においては、熱供給チューブ(19)によりプレー
ト状部材(12)の下方突出部分(12a) に熱が供給される。
なお、熱供給チューブ(19)に常時、温水を流してもよい
が、冬期の極寒時などにのみ温水を流すようにすること
が好ましい。
【００２５】次に、図６を参照して、本発明における第
３の実施形態のプレートフィンアンドチューブ形熱交換
機について説明する。
【００２６】この熱交換器においては、プレート状部材
(12)は、蓄熱材に埋設された部分において前方に向かっ
て折り曲げられており、前方に向かって伸びている部分
に電熱ヒータ(16)が設けられている。
【００２７】この熱交換器においては、プレート状部材
(12)の高さを低くすることができ、熱交換器の小型化が
可能になる。
【００２８】上記第２および第３の実施形態の熱交換器
のように、電熱ヒータおよび熱交換チューブのうちのい
ずれか一方のみを熱供給手段として用いてもよい。
【００２９】次に図７を参照して、本発明における第４
の実施形態のプレートフィンアンドチューブ形熱交換器
について説明する。
【００３０】この熱交換器においては、プレート状部材
(12)は、蓄熱材に埋設された部分において前方に向かっ
て折り曲げられており、前方に向かって伸びている部分
の下面に接するように熱供給チューブ(19)が設けられて
いる。この熱交換器においては、熱交換チューブ(10)に
温水を供給する供給源とは別の温水供給源から熱供給チ
ューブ(19)に温水が供給されるようになされている。な
お、この熱交換器においては熱供給チューブ(19)は直管
状をなし、蓄熱材(15)を前後に貫通している。熱供給チ
ューブ(19)は左右に間隔をおいて複数設けてもよい。
【００３１】この熱交換器においても、プレート状部材
(12)の高さを低くすることができ、第１および第２実施
形態の熱交換器に比し小型化が可能になる。
【００３２】なお、プレート状部材(12)にヒートパイプ
部(13)を形成する手段として、２枚の金属板を圧着した
後、２枚の金属板における接合面の一部を膨らませてヒ
ートパイプ部(13)を形成する、いわゆるロールボンド法
を用いるとよい。また、２枚の金属板のうちの少なくと
も一方をプレス成形してあらかじめヒートパイプ部形成
用凹部を作り、これらの金属板を圧着することによりヒ
ートパイプ部(13)を形成してもよい。
【００３３】さらに、図８に示したように、プレート状
部材(12)に上下に伸びる直管状ヒートパイプ(21)を複数
取り付けてヒートパイプ部を形成してもよい。この場
合、ヒートパイプ(21)の下端部が、プレート状部材(12)
の下方突出部分(12a) に位置するようにし、ヒートパイ
プ(21)の下端部が蓄熱材(15)に埋設されるようにすると
よい。図８に示したプレート状部材(12)においては２点
鎖線で区切られた部分より下側が蓄熱材(15)に埋設され
る。
【００３４】ヒートパイプ(21)は、図９（ａ）に示した
ように、ろう付けによりプレート状部材(12)に取り付け
ればよい。また、図９（ｂ）に示したように、プレート
状部材(12)の適当な個所に、先端が二股になされたヒー
トパイプ支持部(22)を設け、このヒートパイプ支持部(2
2)により、ヒートパイプ(21)を支持した後、ヒートパイ
プ支持部(22)の先端二股部をかしめてプレート状部材(1
2)にヒートパイプ(21)を固定するようにしてもよい。
【００３５】なお、上記いずれの熱交換器においても、
ヒートパイプ部に封入する作動液の量は、全ての作動液
が蒸発してもヒートパイプ部内の圧力が上がってヒート
パイプ部が破損しない程度にする必要がある。
【００３６】
【発明の効果】本発明のプレートフィンアンドチューブ
形熱交換器においては、熱供給手段により供給された突
出部分の熱が、ヒートパイプにより輸送されて熱交換チ
ューブが加熱されるので、熱交換チューブ内に流されて
いる水が凍結することがない。また、プレート状部材
は、プレートフィンより上、下、右および左方向のいず
れかに突出しており、この部分に熱供給手段を設けるこ
とができるので、狭い間隔をなすプレートフィン間に熱
供給手段を設ける必要がなく、熱供給手段の構成が容易
になる。さらに、熱供給手段がプレートフィン間にない
ので、プレートフィンを通過する空気の空気抵抗は、従
来のプレートフィンアンドチューブ形熱交換器と変わら
ない。また、プレートフィンおよび熱交換チューブの構
成は従来のものと変わらないので、大きなコストアップ
が生じない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態のプレートフィンアン
ドチューブ形熱交換器が用いられているエアハンドリン
グユニットの概略構成図である。
【図２】同プレートフィンアンドチューブ形熱交換器の
概略斜視図である。
【図３】同熱交換器の一部切欠側面図である。
【図４】同熱交換器の一部切欠正面図である。
【図５】本発明における第２の実施形態のプレートフィ
ンアンドチューブ形熱交換器の概略斜視図である。
【図６】本発明における第３の実施形態のプレートフィ
ンアンドチューブ形熱交換器の図３相当の図である。
【図７】本発明における第４の実施形態のプレートフィ
ンアンドチューブ形熱交換器の図３相当の図である。
【図８】プレートフィンの概略斜視図である。
【図９】（ａ）は、図８のIX-IX 線に沿う断面図の一例
であり、（ｂ）は図８のIX-IX線に沿う断面図の他例で
ある。
【符号の説明】
(3)(20) プレートフィンアンドチューブ形熱交換器 (9) 垂直プレートフィン (10) 熱交換チューブ (12) プレート状部材 (12a) 下方突出部分 (13) ヒートパイプ部 (15) 蓄熱材 (16) 電熱ヒータ (17) 蓄熱チューブ (19) 熱供給チューブ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 前後に間隔をおいて並べられた多数の垂
    直プレートフィンと、フィンを貫通しかつ前後方向に伸
    びる複数の熱交換チューブとを備え、熱交換チューブ内
    に温水が流されるプレートフィンアンドチューブ形熱交
    換器において、 隣り合うプレートフィンの間、前端プレートフィンの前
    および後端プレートフィンの後のうちの少なくとも一個
    所に、 熱交換チューブが貫通しかつ熱交換チューブを加熱しう
    るとともに熱交換チューブが貫通している部分を避けて
    いるヒートパイプ部を有している金属製プレート状部材
    が、 プレートフィンより上、下、左および右方向のいずれか
    に突出するように配され、 プレート状部材の突出部分に熱を供給する熱供給手段が
    設けられていることを特徴とするプレートフィンアンド
    チューブ形熱交換器。
  2. 【請求項２】 熱供給手段が、プレート状部材における
    突出部分の少なくとも一部を覆う蓄熱材と、蓄熱材を貫
    通している前後方向に伸びる蓄熱用チューブとを備え、
    蓄熱チューブに温水が流されるようになされていること
    を特徴とする請求項１記載のプレートフィンアンドチュ
    ーブ形熱交換器。
  3. 【請求項３】 熱供給手段が、プレート状部材における
    突出部分をヒートパイプ部を避けて貫通している熱供給
    チューブを備え、熱供給チューブ内に温水が流されるよ
    うになされていることを特徴とする請求項１記載のプレ
    ートフィンアンドチューブ形熱交換器。
  4. 【請求項４】 熱供給手段が、電熱ヒータを備えている
    ことを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一項に記
    載のプレートフィンアンドチューブ形熱交換器。
JP10345207A 1998-12-04 1998-12-04 プレートフィンアンドチューブ形熱交換器 Withdrawn JP2000171175A (ja)

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