JP2000258084A - プレート式熱交換器 - Google Patents

プレート式熱交換器

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JP2000258084A
JP2000258084A JP11056752A JP5675299A JP2000258084A JP 2000258084 A JP2000258084 A JP 2000258084A JP 11056752 A JP11056752 A JP 11056752A JP 5675299 A JP5675299 A JP 5675299A JP 2000258084 A JP2000258084 A JP 2000258084A
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JP
Japan
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fluid
plate
heat exchanger
heat exchange
elements
Prior art date
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Pending
Application number
JP11056752A
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English (en)
Inventor
Osayuki Inoue
修行 井上
Toshio Matsubara
利男 松原
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Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0093Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D3/00Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium flows in a continuous film, or trickles freely, over the conduits

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品点数が少なくて製造や組立てのコストが
軽減でき、しかも高い熱交換機能を有するプレート式熱
交換器を提供する。 【解決手段】 2組の流体を同時に熱交換するプレート
式熱交換器において、互いに向かい合うプレート2枚を
一組とし、この2枚の内側の密閉された空間を第1流体
の通路とし、プレートの外面に沿って流れる流体を第2
流体とする熱交換要素(A)2と、互いに向かい合うプ
レート2枚を一組とし、この2枚の内側の密閉された空
間を第3流体の通路とし、プレートの外面に沿って流れ
る流体を第4流体とする熱交換要素(B)2’とを有
し、該熱交換要素(A)と(B)とを、所定の隙間を隔
てて、複数交互に並べると共に、前記熱交換要素(A)
と(B)とのプレート面上に、該熱交換要素(A)と
(B)の内側空間同士を別々に連通する連通管6を前記
各要素と一体に形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プレートを積層さ
せてプレート間に交互に2流体を流して熱交換させるプ
レート式熱交換器に係り、特に、低圧冷媒を用いる冷凍
機の蒸発器、低温再生器、凝縮器のように、少なくとも
一方の流体が低圧蒸気である場合(あるいは相変化して
蒸気化、又は蒸気から液化させる場合)に好適なプレー
ト式熱交換器に関する。
【0002】
【従来の技術】図6に、従来のプレート式熱交換器を利
用した吸収器/蒸発器の例を示す。一般に、蒸発器出口
の蒸気流速、あるいは吸収器入口の蒸気流速は、50m
/s以内程度に抑えないと、流動抵抗が増え、冷凍機性
能が低下する。前記従来例では、蒸発器21、吸収器2
2が左右に配置されており、プレート1面に対する蒸気
通路の大きさは、プレート高さ×プレート間隙間/2と
なり、プレート間隙間をかなり大きくする必要があり、
コンパクト化が難しい。
【0003】この問題の解決策として、図7のように、
吸収器要素2’と蒸発器要素2とをプレート面同士を向
かい合わせにして、交互に配置したものが提案されてい
る。この場合のプレート1面に対する蒸気通路の大きさ
は、プレート高さ×プレート幅となり、プレート間隙間
は蒸気流速からの制限を受けずコンパクト化が可能とな
る。図7のような形式の熱交換器においては、2枚のプ
レートを組み合わせた熱交換要素を1個づつ製作し、冷
水ヘッダー、冷却水ヘッダーに1個づつ順次取り付けて
いく必要があり、製作工数がおおきなものになる。ま
た、吸収器と蒸発器の形状が異なり、部品の種類も多く
なる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術に鑑み、部品点数が少なくて製造や組立てのコストが
軽減でき、しかも高い熱交換機能を有するようなプレー
ト式熱交換器を提供することを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、それぞれ異なった温度を有する2組の
流体を同時に熱交換するプレート式熱交換器において、
互いに向かい合うプレート2枚を一組とし、この2枚の
内側の密閉された空間を第1流体の通路とし、プレート
面を伝熱面として、プレートの外面に沿って流れる流体
を第2流体とする熱交換要素(A)と、互いに向かい合
うプレート2枚を一組とし、この2枚の内側の密閉され
た空間を第3流体の通路とし、プレート面を伝熱面とし
て、プレートの外面に沿って流れる流体を第4流体とす
る熱交換要素(B)とを有し、該熱交換要素(A)と
(B)とを、各プレート面が互いに向かい合うようにし
て、所定の隙間を隔てて、複数交互に並べると共に、前
記熱交換要素(A)と(B)とのプレート面上に、該熱
交換要素(A)の内側空間同士と熱交換要素(B)の内
側空間同士とを別々に連通する連通管が前記各要素と一
体に形成されていることとしたものである。
【0006】前記プレート式熱交換器において、各要素
間を連通する連通管が、各要素のプレートの一部分とし
て構成することができ、また、前記交互に配置する2つ
の要素(A)と(B)とが、同一形状であり、向きを逆
にした対称形とすることができる。前記プレート式熱交
換器において、第1流体を冷却水、第2流体を吸収溶
液、第3流体を冷水及び第4流体を冷媒液として、吸収
冷凍機用プレート式吸収・蒸発器とすることができ、ま
た、第1流体を熱源流体(温水、蒸気など)、第2流体
を吸収溶液、第3流体を冷却水及び第4流体を冷媒凝縮
液として、吸収冷凍機用プレート式再生・凝縮器とする
ことができ、さらに、これらのプレート式吸収・蒸発器
及び/又はプレート式再生・凝縮器を吸収冷凍機の吸収
器、蒸発器、再生器、凝縮器に用いて吸収冷凍機とする
ことができる。
【0007】
【発明の実施の形態】次に、本発明を詳細に説明する。
本発明で用いるプレートは、凹凸部を有する2枚のプレ
ートを内部に空間を形成するように重ね、その周縁部及
び両端の開口部の連通管(流体出入口)を単に重ねた時
には、全周にわたって軽く接触し(線接触し)、重ね方
向に力を加えていくと、その接触部の形状が変化して面
接触となり、前記凹凸が接触するまで、力を加えると共
に接触面が大きくなり、ろう接(フレージング)で周縁
を密封するのに好適な形状のものを用いることができ
る。すなわち、前記のプレートは、ろう接の場合、プレ
ート同士を密着させるため、力を加えながらろう接を実
施するが、この力を加えたときに、周縁部が平行とな
り、さらにプレートの凹凸が接触するので好ましい。上
記のような2枚のプレートを、接触予定部にろう材を置
きながら(塗りながら)重ねると、上記プレートの両端
部に形成された開口部から上記空間の間に流体流路を有
する熱交換要素が構成される。
【0008】本発明では、ろう接(フレージング)以外
に、間にガスケットを入れて外部から力を加える場合あ
るいは溶接で密閉する場合等も含む。本発明のプレート
の凹凸は、所定方向に延びる波状パターンとして形成す
ることができ、2次元的に屈曲する複雑な流路が比較的
簡単な構成で形成できる。また、プレート両端の開口部
連通管は、同一流路の熱交換要素と要素の間には他の流
路の熱交換要素が挿入されるので、その要素が挿入でき
る間隔とプレート外面に流路が形成できる間隔を設けた
長さの連通管とし、該連通管をプレートの両端の片側に
設けることができる。このプレート両端の開口部連通管
の一方に、たちあがりを設けることにより、重ね合わせ
のときに、開口部の嵌め合いで位置決めを簡易にするこ
とができる。これにより、プレートを重ねるだけでプレ
ート同士の2次元的な位置決めが自然に行われるので、
製造工程が簡略化される。
【0009】以下、図面を参照して本発明を詳細に説明
する。図1は、本発明のプレート式熱交換器の一例を示
す斜視図で、3つづつの熱交換要素2、2’を交互に結
合した熱交換構造体3、3’で構成されている。熱交換
要素2は、2つのプレート4を重ね合せ、凹凸パターン
の接触部と周縁部の間を溶接又はろう接することによ
り、固着して作成されている。熱交換構造体3、3’
は、この例ではそれぞれ3つの上記熱交換要素2、2’
が向きを逆にしながら重ねられて構成され、開口部7の
連通管6同士を溶接又はろう接することにより一挙に固
着して組み立てられている。図2に、図1のプレート式
熱交換器を一挙に製造するための説明図を示す。図2に
おいて、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A断面
図であり、2つのプレート4を重ね合せた熱交換要素2
を、交互に向きを逆にしながら、それぞれの開口部が互
いに連通するように3組ずつ重ねる。
【0010】その際、熱交換要素2間には、凸部同士を
結んで形成した平面が、幅方向(長手方向と直交)に水
平面と傾斜角を有する空間が形成されるようにしておく
と、該空間にスペーサ10を挿入して、中間部に荷重を
かけて加熱できるようにすれば、2枚のプレートの組み
合わせから全体の重ね合わせまでを一挙にろう接が可能
となる。前記の傾斜角は、300mm幅で、0.1〜1
mm程度が良く、一般的な表現をすると0.3/100
0〜3/1000程度となる。また、スペーサーは熱変
化がなく、しかもろう接されない材料が好ましく、例え
ば、グラファイト材が使用できる。なお、スペーサ表面
には、剥離材を塗っておき、ろう接との接合をさらに抑
え、万全を期しても良い。
【0011】このように、接触部及び/又は接触面の間
にろうを置いて上記プレート及びスペーサを重ね合わ
せ、重ね方向に力を加えながら(重りを乗せながら)、
炉中で加熱して一挙にろう接する。それにより、1つの
工程で熱交換器が製造され、部品点数の削減及び作業工
程が大幅に簡略化される。図3、図4に、本発明のプレ
ート式熱交換器の他の例を示し、(a)は斜視図、
(b)はA−A線断面図である。図3は、プレートの開
口部7の連通管6を図1のプレートきり欠きに対し、プ
レートに穴あけをしたものである。図4は、プレートの
開口部7の連通管6を図1、図3のきり欠き、穴あけに
対し、連通部6をすべて接続するが、伝熱部4への流動
を制限できるようにしたものである。
【0012】図5に、本発明のプレート式熱交換器を吸
収冷凍機の吸収/蒸発器に適用した例を示す。図5にお
いて、熱交換要素2は内部に冷水11が流れ、プレート
外面を冷媒液13が、液分配器15を介して流れてお
り、下部で蒸発しきれない冷媒液13を受け、再循環さ
せている。熱交換要素2’は内部に冷却水12が流れ、
熱交換要素2のプレート外面で蒸発する冷媒は、対向に
設置される熱交換要素2’のプレート外面を流れる吸収
溶液14に吸収される。なお、吸収冷凍機の再生器/凝
縮器の組合わせに適用する場合は、11が熱源流体、1
2が冷却水で熱交換要素2のプレート外面にのみ液分配
器15を設けて吸収溶液を流し、熱交換要素2’のプレ
ート外面には分配器15を設ける必要はなく、熱交換要
素2のプレート外面で蒸発した冷媒が熱交換要素2’の
プレート外面で凝縮して外面上を流下する。液分配器と
しては、側面にオリフィス穴を設けた樋を用いることが
でき、この際、樋の側面としてプレート外面を利用する
ことができる。
【0013】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
1種類又は2種類の部品から構成される熱交換要素の内
外に凹凸により屈折した流路が形成されると共に、異な
った温度の2組の流体から熱交換する複雑なプレート式
熱交換器を、少ない部品点数と簡単な製造工程により、
低コストで効率の良い熱交換性能を持つ交換器を提供す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のプレート式熱交換器の一例を示す斜視
図。
【図2】図1のプレート式熱交換器を製造するための一
例を示す説明図で、(a)平面図、(b)A−A断面
図。
【図3】本発明のプレート式熱交換器の他の例を示し、
(a)斜視図、(b)A−A断面図。
【図4】本発明のプレート式熱交換器の他の例を示し、
(a)斜視図、(b)A−A断面図。
【図5】本発明のプレート式熱交換器を吸収冷凍機の吸
収器/蒸発器に適用した断面構成図。
【図6】従来のプレート式熱交換器を吸収器/蒸発器に
適用した構成図。
【図7】従来のプレート式熱交換器を吸収器/蒸発器に
適用した部分構成図。
【符号の説明】
2、2’:熱交換要素、3:熱交換構造体、4:プレー
ト、5:閉止部、6:連通部、7:開口部、9:周縁接
触部、10:スペーサ、11:冷水、12:冷却水、1
3:冷媒液、14:吸収溶液、15:液分配器、

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】それぞれ異なった温度を有する2組の流体
    を同時に熱交換するプレート式熱交換器において、互い
    に向かい合うプレート2枚を一組とし、この2枚の内側
    の密閉された空間を第1流体の通路とし、プレート面を
    伝熱面として、プレートの外面に沿って流れる流体を第
    2流体とする熱交換要素(A)と、互いに向かい合うプ
    レート2枚を一組とし、この2枚の内側の密閉された空
    間を第3流体の通路とし、プレート面を伝熱面として、
    プレートの外面に沿って流れる流体を第4流体とする熱
    交換要素(B)とを有し、該熱交換要素(A)と(B)
    とを、各プレート面が互いに向かい合うようにして、所
    定の隙間を隔てて、複数交互に並べると共に、前記熱交
    換要素(A)と(B)とのプレート面上に、該熱交換要
    素(A)の内側空間同士と該熱交換要素(B)の内側空
    間同士とを別々に連通する連通管が前記各要素と一体に
    形成されていることを特徴とするプレート式熱交換器。
  2. 【請求項2】前記各要素間を連通する連通管が、各要素
    のプレートの一部分として構成されていることを特徴と
    する請求項1に記載のプレート式熱交換器。
  3. 【請求項3】前記交互に配置する2つの要素(A)と
    (B)とが、同一形状であり、向きを逆にした対称形で
    あることを特徴とする請求項1又は2に記載のプレート
    式熱交換器。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれか1項に記載のプ
    レート式熱交換器において、第1流体を冷却水、第2流
    体を吸収溶液、第3流体を冷水及び第4流体を冷媒液と
    することを特徴とする吸収冷凍機用プレート式吸収・蒸
    発器。
  5. 【請求項5】 請求項1〜3のいずれか1項に記載のプ
    レート式熱交換器において、第1流体を熱源流体、第2
    流体を吸収溶液、第3流体を冷却水及び第4流体を冷媒
    凝縮液とすることを特徴とする吸収冷凍機用プレート式
    再生・凝縮器。
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US09/926,103 US6817406B1 (en) 1999-03-04 2000-03-06 Plate type heat exchanger
CNB008045615A CN1158499C (zh) 1999-03-04 2000-03-06 板式热交换器
EP00906712A EP1160530A4 (en) 1999-03-04 2000-03-06 HEAT EXCHANGER WITH PLATES

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6564572B1 (en) 1999-11-22 2003-05-20 Ebara Corporation Absorption refrigerator
US9175886B2 (en) 2012-12-26 2015-11-03 Hyundai Motor Company Heat exchanger having thermoelectric element

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US6564572B1 (en) 1999-11-22 2003-05-20 Ebara Corporation Absorption refrigerator
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