JP2002071288A - プレートフィン型熱交換器 - Google Patents

プレートフィン型熱交換器

Info

Publication number
JP2002071288A
JP2002071288A JP2000204966A JP2000204966A JP2002071288A JP 2002071288 A JP2002071288 A JP 2002071288A JP 2000204966 A JP2000204966 A JP 2000204966A JP 2000204966 A JP2000204966 A JP 2000204966A JP 2002071288 A JP2002071288 A JP 2002071288A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat exchanger
type
fluid passage
fins
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000204966A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsuo Iwata
克雄 岩田
Yasuhiro Fujita
泰広 藤田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Precision Products Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Precision Products Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Precision Products Co Ltd filed Critical Sumitomo Precision Products Co Ltd
Priority to JP2000204966A priority Critical patent/JP2002071288A/ja
Publication of JP2002071288A publication Critical patent/JP2002071288A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/025Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being corrugated, plate-like elements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 激しい熱負荷の変動下における高い熱交換率
と高耐久性を実現でき、かつ量産性に優れた構成からな
るプレートフィン型熱交換器の提供。 【解決手段】 高温側通路内のコルゲートフィンを通路
高さ方向に2段重ねとし、各コルゲートフィンの頂点部
同士を固着することなく当接させることにより、熱応力
を緩和して耐久性が著しく向上し、また、高温側通路内
の各コルゲートフィンをそれぞれ低温通路側チューブプ
レートにろう付けしておくことで、部品のエレメント化
が可能でかつろう付け工程が減少して量産性が向上す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、プレートフィン
型熱交換器に係り、例えば燃焼排気ガスと空気との熱交
換を行う高温用の用途に最適であり、苛酷な使用条件で
も優れた耐久性と高熱交換効率を発揮するプレートフィ
ン型熱交換器に関する。
【0002】
【従来の技術】今日、非常用自家発電装置あるいは中小
規模の分散電源として、マイクロガスタービン発電装置
が見直されて実用化されている。ガスタービンは他の内
燃機関に比べて単純な構成で量産可能であり、また保守
点検が容易で、低NOxであることを特徴としている。
【0003】次世代のマイクロガスタービン発電装置は、ト
ータルの発電効率を向上させるため、一般に一軸式の再
生サイクルガスタービンの構成を採用している。
【0004】すなわち、圧縮機、タービン、発電機が一軸に
配置され、燃焼器からの燃焼ガスはタービンを回転させ
た後、熱交換器で圧縮機を経た空気と熱交換を行い、燃
焼ガスエネルギーをできるだけ回収して、従来のディー
ゼルエンジンによる発電装置と同等以上の熱変換効率と
なるよう工夫されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】一軸式の再生サイクル
ガスタービンの構成では、希薄燃焼による低NOxの実現
と、熱交換器にプレートフィン型を使用して温度効率を
90%程度に高めることが行われている。
【0006】一方、マイクロガスタービン発電装置は、非常
用の場合はもちろん分散電源としての用途から、始動停
止の繰り返しが多いばかりか、始動直後の運転立ち上が
りを良好にして直ちに良質な電力を供給することが求め
られる。
【0007】従って、燃焼ガスと圧縮空気の熱交換に使用さ
れるプレートフィン型熱交換器には、急激な入熱、特に
流体通路内の不均一な温度分布と、激しい熱負荷の変動
に耐えるだけの耐久性を保有しながら、先の優れた熱交
換性能を維持することが要求される。
【0008】この発明は、マイクロガスタービン発電装置に
おける再生用プレートフィン型熱交換器などに要求され
る上記性能、すなわち激しい熱負荷の変動下における高
い熱交換率と高耐久性を実現でき、かつ量産性に優れた
構成からなるプレートフィン型熱交換器の提供を目的と
している。
【0009】
【課題を解決するための手段】発明者らは、プレートフ
ィン型熱交換器において、例えば高温の燃焼ガスが流入
した際の流体通路内及び全体の不均一な温度分布による
熱応力を緩和できる構成について種々検討した結果、高
温側通路内のコルゲートフィンを通路高さ方向に2段重
ねとし、各コルゲートフィンの頂点部同士を固着するこ
となく当接させることにより、熱応力を緩和して耐久性
が著しく向上することを知見した。
【0010】また、発明者らは、高温側通路内の各コルゲー
トフィンをそれぞれ低温通路側チューブプレートにろう
付けしておくことで、部品のエレメント化が可能でかつ
ろう付け工程が減少して量産性が向上することを知見し
た。
【0011】さらに、発明者らは、コルゲートフィンに種々
の形態があり、例えばヘリンボーン型は頂点部の畝が蛇
行した形状を有し、これを上下に組み合せることにより
当接させる頂点部が相手側谷部に落ち込むことがなく、
流体通路内の機械的な強度均一に確保できること知見し
た。
【0012】すなわち、この発明は、チューブプレート間に
配置されるコルゲートフィンが、該プレート間の通路高
さ方向に2段配置され、各コルゲートフィンの折り曲げ
頂点部同士が通路高さ方向で固着されることなく当接配
置された流体通路を有することを特徴とするプレートフ
ィン型熱交換器である。
【0013】
【発明の実施の形態】この発明による高温用プレートフ
ィン型熱交換器の構成例を図面に基づいて説明する。図
1に示す例は、ここでは高温流体と低温流体が直交流で
熱交換する場合を示す。図1Aに示すごとく、熱交換器コ
ア1に対して高温流体の燃焼排ガスが図の上から下へ通
過し、低温流体の空気が熱交換器コア1の右側面より流
入して左側面より流出する構成である。
【0014】熱交換器コア1は、図1Bに示すごとく、容器2内
に高温流体通路3と低温流体通路4が交互に積層配置され
た構成からなる。高温流体通路3内は一般に、図2Aに示
すごとく2枚のチューブプレート5,5間にコルゲートフィ
ン6を挟み、所要側面にスペーサーバー7を配置してろう
付けされる。低温流体通路4は、かかる従来と同様構成
からなり、図では通路方向が左右方向であるためスペー
サーバー7のみが見えている。
【0015】この発明では、図2Bに示すごとく、高温流体通
路3は、コルゲートフィンを2枚のチューブプレート5,5
間の通路高さ方向に2段配置する。すなわち、2つのコル
ゲートフィン8a,8bを各フィンの折り曲げ頂点部同士が
通路高さ方向で固着されることなく当接するように2段
重ねで配置する。
【0016】組立てに際しては、ろう材を成膜したチューブ
プレート5,5間にコルゲートフィン8a,8bを挟みろう付け
するほか、先に組み立てた低温流体通路4のチューブプ
レート5外面にコルゲートフィン8a,8bをろう付けしてお
き、この組立てエレメントを積層して熱交換器コアを組
み立てることができる。
【0017】また、2段重ねで配置するコルゲートフィン8a,
8bをろう付けすることなく、スペーサーバーをろう付け
して積層組立てすることも可能である。
【0018】以上の構成からなるこの発明によるプレートフ
ィン型熱交換器において、例えば、高温流体の燃焼排ガ
スが急激に流入して来た場合、容器2の高温流体通路3入
口側が急激に加熱される。ここで高温流体通路3は、低
温流体通路4の外面に設けたコルゲートフィン8a,8bで構
成され、これらは高温流体通路3内で当接するが固着拘
束されておらず、急激に加熱されても熱応力を蓄積する
ことなく、低温流体通路4内に燃焼排ガスの熱を効率よ
く伝導できる。
【0019】一方、低温流体通路4内では、例えば無方向性
ディストリビュータを設けて、ここよりから流入する低
温流体の空気が偏流することなく高温流体と直交流で熱
交換し、出口側の無方向性ディストリビュータを経て高
温に加熱されて導出することができる。この際、前記の
ごとく高温流体通路3のコルゲートフィン8a,8bは高温に
晒されても熱応力を低温流体通路4に蓄積することな
く、また低温流体通路4自体の急激な加熱も同構造のた
め熱応力を蓄積することがない。
【0020】また、高温流体通路3入口に望む低温流体通路4
前面に、種々の構成の遮蔽カバーを付設して、前記の高
温流体が急激に流入して来た際の急激な入熱を緩和する
ことができる。例えば、整流を兼ねたルーバー部材を付
設したり、断熱部材を付設したり、あるいは低温流体通
路4のチューブプレートを延ばして折り曲げて形成する
などの手段を採用することができる。
【0021】なお、低温流体通路4の無方向性ディストリビ
ュータ部の構成において、チューブプレートにディンプ
ルを設け、通路内でディンプル部の突起同士が当接接合
された構成を採用することにより、ディストリビュータ
部の剛性を向上させることができる。
【0022】この発明において、コルゲートフィンには公知
のいずれの形態も採用可能であり、例えば、図3Aに示す
ごとく頂点部の畝が直線状のプレーン型のほか、プレー
ン型に種々パターンで貫通孔を設けたパーホレート型、
プレーン型の畝を分断するよう切れ目が所定間隔で配置
されたルーバー型、ルーバー型と同様であるが、さらに
分断された畝の位置が交互にずれた構成のセレート型、
さらに図3Bに示すごとく頂点部の畝が蛇行したヘリンボ
ーン型等がある。これら各種コルゲートフィンを同種で
用いる他、異種の組合せで用いることが可能である。
【0023】この発明において、コアにおける低温流体用通
路と高温流体用通路との積層配置方法も交互に通路が配
置される他、向流や直交流などの組合せで、種々の配置
が採用でき、流体種や温度などに応じて適宜選定でき
る。
【0024】この発明において、熱交換器の材料は、アルミ
ニウム材はもちろんいずれの材料も採用できる。耐熱性
を考慮する場合、公知のFe基、Ni基、Co基の耐熱合金を
採用でき、例えばオーステナイト系耐熱鋼、Co3Ti、Ni3
Alなど、さらには10wt%以下Al含有のステンレス鋼など
が適宜採用できる。
【0025】
【実施例】マイクロガスタービン発電装置の再生器とし
て、図1〜図2の構成からなる高温用プレートフィン型熱
交換器を採用した。燃焼排ガス用ダクトにこの熱交換器
の容器入口を直接嵌め込むように寸法形状を設定構成す
ることにより、フランジなどが不要になり、かつ燃焼排
ガスの圧力損失を最小にすることができた。
【0026】燃焼排ガス温度は、800℃と900℃の2種を設定
し、これと圧縮吸気(0.4MPa)との熱交換を行ったとこ
ろ、いずれの場合も80%の熱交換効率を得ることができ
た。なお、熱交換器の材料には、排ガス温度が800℃の
場合は、オーステナイト系ステンレス鋼、900℃の場合
は、5wt%Al含有のステンレス鋼を用いた。
【0027】また、室温まで冷却している装置に始動を行
い、所定時間後に所定温度まで冷却し、再度起動する耐
久性の加速試験を行ったところ、燃焼排ガスの圧力損
失、圧縮吸気圧、熱交換効率のいずれも変動することな
く、熱交換器の各部の剥離、クラックも発生しなかっ
た。
【0028】
【発明の効果】この発明によるプレートフィン型熱交換
器は、高温流体用通路に2つのコルゲートフィンを各フ
ィンの折り曲げ頂点部同士が通路高さ方向で固着される
ことなく当接するように2段重ねで配置した構成を採用
することにより、高温の燃焼ガスが流入した際の流体通
路内及び全体の不均一な温度分布による熱応力を緩和で
き、例えばマイクロガスタービン発電装置における再生
用プレートフィン型熱交換器などに要求される、激しい
熱負荷の変動下における高い熱交換率と高耐久性を実現
でき、かつ実施例に示すごとくユニット化でき、ろう付
け工程が削減でき、量産性に優れた構成からなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】Aはこの発明による高温用プレートフィン型熱交
換器の一例を示す説明図であり、Bは高温流体通路の外
観を示す説明図であり、フィンは一部のみ図示してい
る。
【図2】図1Bの高温流体通路の外観を示す拡大説明図で
あり、Aは従来のコルゲートフィンの配置、Bはこの発明
による配置を示す。
【図3】A,Bはコルゲートフィンの構成を示す斜視説明図
である。
【符号の説明】
1 熱交換器コア 2 容器 3 高温流体通路 4 低温流体通路 5 チューブプレート 6,8a,8b コルゲートフィン 7 スペーサーバー

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 チューブプレート間に配置されるコルゲ
    ートフィンが、該プレート間の通路高さ方向に2段配置
    され、各コルゲートフィンの折り曲げ頂点部同士が通路
    高さ方向で固着されることなく配置された流体通路を有
    するプレートフィン型熱交換器。
  2. 【請求項2】 2段配置されるコルゲートフィンが、プレ
    ーン型、ルーバー型、セレート型、パーホレート型、ヘ
    リンボーン型のいずれかの同種又は異種の組合せである
    請求項1に記載のプレートフィン型熱交換器。
  3. 【請求項3】 各コルゲートフィンがチューブプレート
    に固着されない請求項1に記載のプレートフィン型熱交
    換器。
JP2000204966A 2000-06-16 2000-07-06 プレートフィン型熱交換器 Pending JP2002071288A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000204966A JP2002071288A (ja) 2000-06-16 2000-07-06 プレートフィン型熱交換器

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000-181062 2000-06-16
JP2000181062 2000-06-16
JP2000204966A JP2002071288A (ja) 2000-06-16 2000-07-06 プレートフィン型熱交換器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002071288A true JP2002071288A (ja) 2002-03-08

Family

ID=26594070

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000204966A Pending JP2002071288A (ja) 2000-06-16 2000-07-06 プレートフィン型熱交換器

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002071288A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006038304A (ja) * 2004-07-23 2006-02-09 Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd 流体攪拌用フィンおよびその製造方法並びに該フィンを内装した伝熱管および熱交換器または熱交換型ガス冷却装置
EP1739378A1 (de) * 2005-06-23 2007-01-03 Autokühler Gmbh & Co. Kg. Wärmeaustauschelement und damit hergestellter Wärmeaustauscher
WO2014129176A1 (ja) 2013-02-22 2014-08-28 住友精密工業株式会社 触媒反応器及び触媒反応器の製造方法
KR101609688B1 (ko) 2009-12-28 2016-04-06 한온시스템 주식회사 열교환기
DE102023105957A1 (de) 2022-04-25 2023-10-26 Kioxia Corporation Schichtbildungsvorrichtung und schichtbildungsverfahren

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54159354U (ja) * 1978-04-28 1979-11-07
JPS61223223A (ja) * 1985-03-27 1986-10-03 Honda Motor Co Ltd 過給機付内燃機関に於ける過給圧制御構造
JPH0354888U (ja) * 1989-09-29 1991-05-27
JPH04108189U (ja) * 1991-03-01 1992-09-18 東洋ラジエーター株式会社 熱交換器
JPH10253286A (ja) * 1997-03-13 1998-09-25 Kobe Steel Ltd 熱交換器用デストリビュータ

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54159354U (ja) * 1978-04-28 1979-11-07
JPS61223223A (ja) * 1985-03-27 1986-10-03 Honda Motor Co Ltd 過給機付内燃機関に於ける過給圧制御構造
JPH0354888U (ja) * 1989-09-29 1991-05-27
JPH04108189U (ja) * 1991-03-01 1992-09-18 東洋ラジエーター株式会社 熱交換器
JPH10253286A (ja) * 1997-03-13 1998-09-25 Kobe Steel Ltd 熱交換器用デストリビュータ

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006038304A (ja) * 2004-07-23 2006-02-09 Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd 流体攪拌用フィンおよびその製造方法並びに該フィンを内装した伝熱管および熱交換器または熱交換型ガス冷却装置
JP4614266B2 (ja) * 2004-07-23 2011-01-19 臼井国際産業株式会社 流体攪拌用フィン並びに該フィンを内装した伝熱管および熱交換器または熱交換型ガス冷却装置
EP1739378A1 (de) * 2005-06-23 2007-01-03 Autokühler Gmbh & Co. Kg. Wärmeaustauschelement und damit hergestellter Wärmeaustauscher
KR101609688B1 (ko) 2009-12-28 2016-04-06 한온시스템 주식회사 열교환기
WO2014129176A1 (ja) 2013-02-22 2014-08-28 住友精密工業株式会社 触媒反応器及び触媒反応器の製造方法
JP2014161777A (ja) * 2013-02-22 2014-09-08 Sumitomo Precision Prod Co Ltd 触媒反応器及び触媒反応器の製造方法
DE102023105957A1 (de) 2022-04-25 2023-10-26 Kioxia Corporation Schichtbildungsvorrichtung und schichtbildungsverfahren

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2001048432A1 (fr) Echangeur thermique haute temperature a ailette plate
EP1761736B1 (en) Heat exchanger with header tubes
EP0530181B1 (en) Circular heat exchanger
US5081834A (en) Circular heat exchanger having uniform cross-sectional area throughout the passages therein
EP0491876A1 (en) VOLTAGE REDUCTION FOR A RING-SHAPED RECUPERATOR.
KR102506094B1 (ko) 단일 경로 직교류식 열교환기
JP5228215B2 (ja) 一次伝面型熱交換器
JP4473996B2 (ja) 高温用プレートフィン型熱交換器
JP2002071288A (ja) プレートフィン型熱交換器
JP2021500527A (ja) セルのスタックを有する熱交換器
US5555933A (en) Primary surface heat exchanger for use with a high pressure ratio gas turbine engine
US3780800A (en) Regenerator strongback design
JP2002323295A (ja) プレートフィン型熱交換器
US11879691B2 (en) Counter-flow heat exchanger
JP4824994B2 (ja) 一次伝面方式による熱交換用セル構造
JP2001349679A (ja) 高温用プレートフィン型熱交換器
US6769479B2 (en) Primary surface recuperator sheet
US20030116311A1 (en) High temperature primary surface recuperator air cell
JP2002054887A (ja) 高温用プレートフィン型熱交換器
US20100064672A1 (en) Exchange gas heat exchanger
JP2006214598A (ja) 高温用プレートフィン型熱交換器
JP2007139357A (ja) 一次伝面熱交換器およびその製造方法
JP2008249266A (ja) 一次伝面型熱交換器
JP2002090078A (ja) 高温用プレートフィン型熱交換器
JP2004093075A (ja) プレートチューブ型熱交換器

Legal Events

Date Code Title Description
RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20051021

RD05 Notification of revocation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7425

Effective date: 20051021

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070704

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20091224

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100112

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20100518