JP2019207081A

JP2019207081A - 多板型熱交換器

Info

Publication number: JP2019207081A
Application number: JP2018103073A
Authority: JP
Inventors: 繁和山本; Shigekazu Yamamoto
Original assignee: T Rad Co Ltd
Current assignee: T Rad Co Ltd
Priority date: 2018-05-30
Filing date: 2018-05-30
Publication date: 2019-12-05

Abstract

【課題】第１流体と第２流体とが方形のプレート内で流通するものにおいて、プレートの各部における熱交換性能を向上させた多板型熱交換器を提供する。【解決手段】各プレート内部にインナーフィンを配置したものにおいて、インナーフィンの稜線方向をプレートの周縁に対して斜めに配置され、その稜線に導かれて立上壁１ａ、１ｂに衝突する各流体１１、１２が、そこで斜めに流路を変えられ、その結果、全体として両流体１１、１２がその入口からその出口に流路を曲折して流通するように構成されたことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、主としてオイルクーラに最適な多板型熱交換器に関し、より詳しくは、プレート全体の熱交換性能の向上を図ったものに関する。

下記特許文献１には、多数の皿状プレートを積層して内部にインナーフィンを配置したプレート式熱交換器が記載されている。この熱交換器は、皿状プレートを交互に積層して一枚置きに第１流体と第２流体とを流通させ、両流体間に熱交換を行うものである。
熱交換器は、第１流体の出入口がプレートの一方の長辺側の両端に配置され、第２流体の出入口が他方の長辺側の両端部に配置されている。そして、各プレートの間にはオフセットフィンが介装されている。
オフセットフィンは、金属板が波形に曲折されると共に、その波の頂部の両側に凹部と凸部とが交互に切り起こしされたものである。そして流体は、その切り起こしの平面に沿って流通する。

特開２００３−１８５３７５号公報

上記の従来技術は、第１流体と第２流体との各出入口が長辺側の両端に夫々配置され、両流体が全体として平行に流通するので、各プレートの各部における熱交換量にバラツキが生じる。
そこで、本発明は可能な限り両流体が金属板を隔てて平面視で交差するように流通させ、各部における熱交換を促進させることを目的とする。

請求項１に記載の本発明は、内周に互いに対向する二対の立上壁１，２を有する略方形で、その内周と相手方の外周とが互いに整合する皿状の第１プレート３と第２プレート４との積層体からなり、その四隅部に一対ずつの流体の出入口５，６が開口し、一枚おきに第１流体１１のための第１流路７と、第２流体１２のための第２流路８とが交互に形成されると共に、各流路７，８に波形に曲折されたインナーフィン９，１０が配置され、第１流体１１の一対の出入口５が第１プレート３の一方側の前記立上壁１ａに隣接して配置されていると共に、第２流体１２の一対の出入口６が第２プレート４の他方側の前記立上壁１ｂに隣接して配置された多板型熱交換器において、
前記各インナーフィン９，１０は、平面外周が第１プレート３および第２プレート４の立上壁１，２の内周に整合するように切断形成されると共に、前記波形の各稜線が方形のプレートの前記立上壁１ａ，１ｂに対して斜め方向に配置され、その稜線に導かれて立上壁１ａ，１ｂに衝突する各流体１１，１２が、そこで斜めに流路を変えられ、
その結果、全体として両流体１１，１２がその入口からその出口に流路を曲折して流通するように構成されたことを特徴とする多板型熱交換器である。

請求項２に記載の本発明の各インナーフィン９，１０は、波形の稜線の両側に凸部１６と凹部１７が波の進行方向に交互に切り起こし形成されて、その両側壁に多数の切り起こし縁部が形成されたものからなり、その波形の各稜線の中心線Ｌは全体として直線的で、各立上壁１，２に対して傾斜して配置され、全体の外周縁が前記立上壁１，２に整合するように切断されてなる請求項１に記載の多板型熱交換器である。

請求項３に記載の本発明の各インナーフィン９，１０は、波形の稜線の中心線Ｌが平面視で、蛇行してなり且つ、稜線全体が前記立上壁１，２に対して斜め方向に配置され、全体の外周が前記立上壁１，２に整合するように切断されてなる請求項１に記載の多板型熱交換器である。

請求項４に記載の本発明の各インナーフィン９，１０は、前記立上壁１，２に対して、波形の稜線の中心線Ｌが平面視で、斜め方向に直線的に配置されてなり、全体の外周が前記立上壁１，２に整合するように切断されてなる請求項１に記載の多板型熱交換器である。

本発明の熱交換器は、第１プレート３の一方側の立上壁１ａに隣接して第１流体１１の出入口５が存在し、第２プレート４の他方側の立上壁１ｂに隣接して第２流体１２の出入口６が存在する。そして各プレート３，４内のインナーフィン９，１０の稜線が方形のプレートの立上壁に対して斜め方向に配置されている。そのため、各入口から稜線に沿って導かれた各流体は夫々対向する反対側の立上壁１，２に衝突し、そこで斜めに流路を変えられる。そして全体として両流体がその入口からその出口に流路を曲折するので、互いの流路が平面視で交わるように流通する。それにより、両流体の熱交換が促進される。

本発明の多板型熱交換器であって、（Ａ）はインナーフィン９を内装した第１プレート３の平面図、（Ｂ）はインナーフィン１０を内装した第２プレート４の平面図。第１プレート３，第２プレート４に収納されるインナーフィン９，１０の斜視略図。第１流体１１の流線と第２流体１２の流線との概略を示す平面図。同多板型熱交換器の分解斜視図。本発明の第２実施例の多板型熱交換器であって、（Ａ）はインナーフィン９を内装した第１プレート３の平面図、（Ｂ）はインナーフィン１０を内装した第２プレート４の平面図。本発明の第３実施例の多板型熱交換器であって、（Ａ）はインナーフィン９を内装した第１プレート３の平面図、（Ｂ）は同インナーフィン９の斜視略図。本発明の第４実施例の多板型熱交換器であって、（Ａ）はインナーフィン９を内装した第１プレート３の平面図、（Ｂ）はインナーフィン９の斜視略図。

次に、図面に基づいて本発明の実施の形態につき説明する。
この多板型熱交換器は、主としてオイルクーラに最適なものに関する。
熱交換器は、図４に示す如く、第１プレート３と第２プレート４とが交互に積層されると共に、その積層方向の上下両端に端板１４とベースプレート１５とが配置される。そして、第１プレート３，第２プレート４にはインナーフィン９，１０が内装される。
第１プレート３及び第２プレート４並びに端板１４は、夫々略長方形の皿状に形成され、その外周が外向きのテーパーに形成されて、その長辺である立上壁１と短辺である立上壁２とが一対ずつ対向する。第１プレート３の一方側の立上壁１ａには、一対の出入口５がその両端部に開口する。また、第２プレート４には一対の出入口６が他方側の立上壁１ｂの両端に開口する。

さらに、第１プレート３には前記他方側に一対の連通孔１３が膨出され、第２プレート４には一対の連通孔１３が前記一方側に膨出する。そして第１プレート３内にはインナーフィン９が、第２プレート４内にはインナーフィン１０が内装される。インナーフィン９，１０は、出入口５，出入口６，連通孔１３に整合する位置に孔が形成されている。
そして、第１流体１１として例えばオイルが一方のパイプ１９から他方のパイプ１９にインナーフィン９を介して供給される。また、第２流体１２として例えば冷却水が一方のパイプ１９から他方のパイプ１９にインナーフィン１０を介して、図４の如く供給される。

(発明の特徴)
ここにおいて本発明の特徴とするところは、インナーフィン９，１０の配列の向きにある。インナーフィン９，１０は、図２に示す如く、金属板を波形に折り曲げると共に、その波の両側に凸部１６と凹部１７とが交互に切り起こされてオフセット型のフィンに形成される。この形状自体は公知のものであるが、その波の頂部及び底部の稜線の中心線Ｌの向きに特徴がある。即ち、図１において、インナーフィン９，１０の稜線の中心線Ｌ（図１（Ａ））の向きが、立上壁１及び立上壁２に夫々斜めに配置されている。

例えば、立上壁１ａに対し稜線の中心線Ｌが傾斜角θの斜めに配置されている。その結果、第１流体１１は一方の出入口５から流出して、主として斜め方向に導かれ、内周の立上壁１ａに衝突しそこで反射するように方向変更される。そして、他方の出入口５に流入する。同様に一方の出入口６から他方の出入口６へ流通する第２流体１２は、インナーフィン１０の各稜線に案内されて斜めに移動して、他方の出入口６に流出する。
その結果、図３に示す如く、第１流体１１と第２流体１２とは各プレートを挟んで、全体として両流体が中央部で交差するように流通し、それによりプレートの各部における熱交換が促進される。

次に、図５は本発明の第２実施例であり、この例は第１プレート３に一対のインナーフィン９が内装されている。そして、一方のインナーフィン９と他方のインナーフィン９とは、その各稜線の中心線Ｌの向きが逆向きである。そして、両インナーフィン９の中間に中央切断面１８が形成される。そして、各流体はその中央切断面１８で向きが変えられる。それにより、結果として図３に示す如く、平面視で第１流体１１，第２流体１２の交差部が形成される。

次に、図６は本発明の第３実施例であり、この実施例が前記第２実施例と異なる点は、主としてインナーフィン９の形状である。
このインナーフィン９は、その波の稜線の中心線Ｌが蛇行しているものである。

次に、図７は本発明の第４実施例であり、この例ではインナーフィン９の両側には切り起こしが存在しないものである。
このインナーフィン９を図１及び図２のインナーフィン９に変えることができる。

本発明の多板型熱交換器は、オイルクーラその他に利用することができ、特に、高温の流体を冷却水で冷却する熱交換に最適である。

１，２立上壁
１ａ立上壁
１ｂ立上壁
３第１プレート
４第２プレート
５，６出入口
７第１流路
８第２流路
９，１０インナーフィン

１１第１流体
１２第２流体
１３連通孔
１４端板
１５ベースプレート
１６凸部
１７凹部
１８中央切断面
１９パイプ
θ 傾斜角
Ｌ稜線の中心線

Claims

内周に互いに対向する二対の立上壁（１）（２）を有する略方形で、その内周と相手方の外周とが互いに整合する皿状の第１プレート（３）と第２プレート（４）との積層体からなり、その四隅部に一対ずつの流体の出入口（５）（６）が開口し、一枚おきに第１流体（１１）のための第１流路（７）と、第２流体（１２）のための第２流路（８）とが交互に形成されると共に、各流路（７）（８）に波形に曲折されたインナーフィン（９）（１０）が配置され、第１流体（１１）の一対の出入口（５）が第１プレート（３）の一方側の前記立上壁（１ａ）に隣接して配置されていると共に、第２流体（１２）の一対の出入口（６）が第２プレート（４）の他方側の前記立上壁（１ｂ）に隣接して配置された多板型熱交換器において、
前記各インナーフィン（９）（１０）は、平面外周が第１プレート（３）および第２プレート（４）の立上壁（１）（２）の内周に整合するように切断形成されると共に、前記波形の各稜線が方形のプレートの前記立上壁（１ａ）（１ｂ）に対して斜め方向に配置され、その稜線に導かれて立上壁（１ａ）（１ｂ）に衝突する各流体（１１）（１２）が、そこで斜めに流路を変えられ、
その結果、全体として両流体（１１）（１２）がその入口からその出口に流路を曲折して流通するように構成されたことを特徴とする多板型熱交換器。
各インナーフィン（９）（１０）は、波形の稜線の両側に凸部（１６）と凹部（１７）が波の進行方向に交互に切り起こし形成されて、その両側壁に多数の切り起こし縁部が形成されたものからなり、その波形の各稜線の中心線（Ｌ）は全体として直線的で、各立上壁（１）（２）に対して傾斜して配置され、全体の外周縁が前記立上壁（１）（２）に整合するように切断されてなる請求項１に記載の多板型熱交換器。
各インナーフィン（９）（１０）は、波形の稜線の中心線（Ｌ）が平面視で、蛇行してなり且つ、稜線全体が前記立上壁（１）（２）に対して斜め方向に配置され、全体の外周が前記立上壁（１）（２）に整合するように切断されてなる請求項１に記載の多板型熱交換器。
各インナーフィン（９）（１０）は、前記立上壁（１）（２）に対して、波形の稜線の中心線（Ｌ）が平面視で、斜め方向に直線的に配置されてなり、全体の外周が前記立上壁（１）（２）に整合するように切断されてなる請求項１に記載の多板型熱交換器。