JP3451160B2 - プレ−ト式熱交換器 - Google Patents
プレ−ト式熱交換器Info
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- JP3451160B2 JP3451160B2 JP09506696A JP9506696A JP3451160B2 JP 3451160 B2 JP3451160 B2 JP 3451160B2 JP 09506696 A JP09506696 A JP 09506696A JP 9506696 A JP9506696 A JP 9506696A JP 3451160 B2 JP3451160 B2 JP 3451160B2
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば吸収式冷凍
機の蒸発器における冷媒と冷水の熱交換もしくは吸収器
における吸収液と冷却水との熱交換などに使用されるプ
レ−ト式熱交換器に関する。
機の蒸発器における冷媒と冷水の熱交換もしくは吸収器
における吸収液と冷却水との熱交換などに使用されるプ
レ−ト式熱交換器に関する。
【0002】
【従来の技術】吸収式冷凍機の蒸発器もしくは吸収器に
おいて、蒸発器の冷媒と冷水の熱交換、もしくは吸収器
の吸収液と冷却水の熱交換のために、伝熱面を単に一方
向に傾斜する波形形状の突起部(ビ−ド)に形成した伝
熱板を組み込んだプレ−ト式熱交換器がある。このプレ
−ト式熱交換器は、垂直に設置して伝熱板面の外側上部
から液(冷媒もしくは吸収液)を散布するものである。
そのため、伝熱面の外側上部に液を散布するための散布
装置を設け、上部から下部への液の流下に対し突起部で
流動抵抗を生じさせて内外の伝熱面の熱交換の向上を図
ろうとするものである。
おいて、蒸発器の冷媒と冷水の熱交換、もしくは吸収器
の吸収液と冷却水の熱交換のために、伝熱面を単に一方
向に傾斜する波形形状の突起部(ビ−ド)に形成した伝
熱板を組み込んだプレ−ト式熱交換器がある。このプレ
−ト式熱交換器は、垂直に設置して伝熱板面の外側上部
から液(冷媒もしくは吸収液)を散布するものである。
そのため、伝熱面の外側上部に液を散布するための散布
装置を設け、上部から下部への液の流下に対し突起部で
流動抵抗を生じさせて内外の伝熱面の熱交換の向上を図
ろうとするものである。
【0003】また、散布装置は、その液溜部に形成した
分配穴から定量の液を滴下しようとするものである。
分配穴から定量の液を滴下しようとするものである。
【0004】なお、この種のものとして関連するもの
に、例えば特表平7−503057号公報、特開平6−
11209号公報及び特開平6−147696号公報に
記載するものが挙げられる。
に、例えば特表平7−503057号公報、特開平6−
11209号公報及び特開平6−147696号公報に
記載するものが挙げられる。
【0005】
【発明が解決しょうとする課題】単に一方向に傾斜する
突起部を形成したものにおいては、散布した液は傾斜す
る突起部の下端部に集まり、その位置から直下に流れ落
ちて伝熱板の内外面間での有効な伝熱作用が行なわれな
い。
突起部を形成したものにおいては、散布した液は傾斜す
る突起部の下端部に集まり、その位置から直下に流れ落
ちて伝熱板の内外面間での有効な伝熱作用が行なわれな
い。
【0006】更に、ゴミなどが散布装置の分配孔に詰ま
る、ということに対して配慮されていない。
る、ということに対して配慮されていない。
【0007】更に詳細に説明すれば、性能の高い熱交換
器を得るには、基本プレ−トを構成する伝熱板の内側及
び外側において(1)伝熱面積が大きいこと、(2)伝
熱板の内側に流す液は全面に亘り乱流が生じること、
(3)液の流下する外側の伝熱面は全面で濡れること、
などが要求される。
器を得るには、基本プレ−トを構成する伝熱板の内側及
び外側において(1)伝熱面積が大きいこと、(2)伝
熱板の内側に流す液は全面に亘り乱流が生じること、
(3)液の流下する外側の伝熱面は全面で濡れること、
などが要求される。
【0008】かかる観点より、波形形状の突起部を形成
した伝熱板による、いわゆるヘリンボ−ン形プレ−ト式
熱交換器が用いられる。しかし、伝熱面積の増加と液の
流れの乱流化は実現できても、伝熱面の十分な濡れ性の
向上を図ることは困難である。
した伝熱板による、いわゆるヘリンボ−ン形プレ−ト式
熱交換器が用いられる。しかし、伝熱面積の増加と液の
流れの乱流化は実現できても、伝熱面の十分な濡れ性の
向上を図ることは困難である。
【0009】吸収式冷凍機の蒸発器を例にとると、プレ
−ト式熱交換器を用いて十分な蒸発作用を達成するため
には、伝熱面上部より下部に向かい散布される冷媒の濡
れ性について、まず伝熱面自体に対し向上策を講じるこ
と、そして伝熱面における冷媒の流下速度と蒸発速度と
の間でバランスがとれる波形形状にすることが必要であ
る。そしてこの条件により冷媒の適正な散布量が決ま
り、蒸発器の性能が決定される。
−ト式熱交換器を用いて十分な蒸発作用を達成するため
には、伝熱面上部より下部に向かい散布される冷媒の濡
れ性について、まず伝熱面自体に対し向上策を講じるこ
と、そして伝熱面における冷媒の流下速度と蒸発速度と
の間でバランスがとれる波形形状にすることが必要であ
る。そしてこの条件により冷媒の適正な散布量が決ま
り、蒸発器の性能が決定される。
【0010】また、複数枚の基本プレ−トを組み合わせ
て構成する蒸発器及び吸収器への冷媒、吸収液の散布量
は、基本プレ−トごとに均一で、かつ信頼性の高い定量
供給が可能なことが要求される。従ってこれを満足する
ことのできる信頼性の高い液散布装置が要求される。
て構成する蒸発器及び吸収器への冷媒、吸収液の散布量
は、基本プレ−トごとに均一で、かつ信頼性の高い定量
供給が可能なことが要求される。従ってこれを満足する
ことのできる信頼性の高い液散布装置が要求される。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的は、伝熱面を波
形形状に形成した伝熱板を波形が互いに交差するように
組み合わせ、前記伝熱板の下部に液の入口を形成し上部
に液の出口を形成して基本プレ−トをつくり、この基本
プレ−トを複数枚接続して構成するプレ−ト式熱交換器
において、前記伝熱面を蛇行した山形形状に形成し液の
出入口の周辺を接合した伝熱板を組み合わせて基本プレ
−トをつくり、この基本プレ−トを複数枚接続したもの
を垂直に配置し、各基本プレ−トの外側の伝熱面上部に
液を上部より下部へ流下させる散布装置を設ける、こと
によって達成される。
形形状に形成した伝熱板を波形が互いに交差するように
組み合わせ、前記伝熱板の下部に液の入口を形成し上部
に液の出口を形成して基本プレ−トをつくり、この基本
プレ−トを複数枚接続して構成するプレ−ト式熱交換器
において、前記伝熱面を蛇行した山形形状に形成し液の
出入口の周辺を接合した伝熱板を組み合わせて基本プレ
−トをつくり、この基本プレ−トを複数枚接続したもの
を垂直に配置し、各基本プレ−トの外側の伝熱面上部に
液を上部より下部へ流下させる散布装置を設ける、こと
によって達成される。
【0012】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施例について図1
ないし図6を用いて説明する。
ないし図6を用いて説明する。
【0013】図1はプレ−ト式熱交換器を構成する基本
プレ−トの平面図、図2は図1のA−A′における断面
図、図3は図1のB−B′における断面図、図4は基本
プレ−トの一部拡大平面図、図5及び図6は基本プレ−
トの突起の説明図である。
プレ−トの平面図、図2は図1のA−A′における断面
図、図3は図1のB−B′における断面図、図4は基本
プレ−トの一部拡大平面図、図5及び図6は基本プレ−
トの突起の説明図である。
【0014】基本プレ−ト1は伝熱板2a,2bを組み
合わせて構成され、伝熱板2a,2bには全幅に多数列
からなり蛇行して内側及び外側に突起もしくは窪む突起
(ビ−ド)3が形成され、このように形成することによ
って伝熱板2a,2bの内側を流れる液の乱流化が図ら
れる。伝熱板2a,2bは板厚:0.3〜0.5mm程度
であって、材質は軟鋼,ステンレス鋼,銅板など使用環
境に適合するようにその強度,耐食性,加工性そして経
済性を考慮して用いられる。また、伝熱板2a,2bは
例えば吸収式冷凍機の蒸発器として用いられる場合の冷
水、もしくは吸収器として用いられる場合の冷却水を導
入するための入り口4が下部に形成され、また排出する
ための出口5が上部に形成されている。6は内側に突起
するひも状の突起であって、伝熱板2a,2bの入り口
4及び出口5の周囲に部分的に形成され、かつ整流作用
を行なえるよう放射状に形成している。基本プレ−ト1
は複数枚の伝熱板2a,2bを入り口4及び出口5が一
致するように組み合わせ、その後、突起6同士及び周囲
7をロ−付け,ア−ク・シ−ム・プラズマ・レ−ザ溶
接,拡散接合などの方法により接合されている。
合わせて構成され、伝熱板2a,2bには全幅に多数列
からなり蛇行して内側及び外側に突起もしくは窪む突起
(ビ−ド)3が形成され、このように形成することによ
って伝熱板2a,2bの内側を流れる液の乱流化が図ら
れる。伝熱板2a,2bは板厚:0.3〜0.5mm程度
であって、材質は軟鋼,ステンレス鋼,銅板など使用環
境に適合するようにその強度,耐食性,加工性そして経
済性を考慮して用いられる。また、伝熱板2a,2bは
例えば吸収式冷凍機の蒸発器として用いられる場合の冷
水、もしくは吸収器として用いられる場合の冷却水を導
入するための入り口4が下部に形成され、また排出する
ための出口5が上部に形成されている。6は内側に突起
するひも状の突起であって、伝熱板2a,2bの入り口
4及び出口5の周囲に部分的に形成され、かつ整流作用
を行なえるよう放射状に形成している。基本プレ−ト1
は複数枚の伝熱板2a,2bを入り口4及び出口5が一
致するように組み合わせ、その後、突起6同士及び周囲
7をロ−付け,ア−ク・シ−ム・プラズマ・レ−ザ溶
接,拡散接合などの方法により接合されている。
【0015】8は液を散布するための散布装置であっ
て、伝熱板2a,2bの外側面に設けられており、出口
5と突起部3との間に位置している。この散布装置8
は、多孔質材でつくられ散布バ−9a及び9bと液供給
樋10とから構成され、前記散布バ−9a及び9bは伝
熱板2a,2bの外側に形成されたアリ溝11a,11
bに充填されている。このアリ溝11a,11bの深さ
は突起部3の山寸法(h)の1/2の深さとし、その内
側は液流路になっている。散布バ−9a,9bへの液の
供給は、基本プレ−ト1の両側に設けた液供給樋10に
より行う。これは液供給樋10の液面下までに挿入した
散布バ−9a,9bが毛細管現象で液を吸い上げ伝熱板
2a,2bまで供給するもので、散布バ−9a,9bの
幅寸法を選ぶことで液の供給量を決定できる。従って、
液供給樋10の液面レベルに変動が生じても液の供給量
は散布バ−9a及び9bの吸い上げ能力により決まるの
で、常に安定した性能が得られる。散布バ−9a及び9
bは多孔質状の物質、例えば金属の粉末を焼結処理した
ものでつくられ、若干のゴミ詰まりがあっても性能の低
下を生じさせない程度の粗さとする。
て、伝熱板2a,2bの外側面に設けられており、出口
5と突起部3との間に位置している。この散布装置8
は、多孔質材でつくられ散布バ−9a及び9bと液供給
樋10とから構成され、前記散布バ−9a及び9bは伝
熱板2a,2bの外側に形成されたアリ溝11a,11
bに充填されている。このアリ溝11a,11bの深さ
は突起部3の山寸法(h)の1/2の深さとし、その内
側は液流路になっている。散布バ−9a,9bへの液の
供給は、基本プレ−ト1の両側に設けた液供給樋10に
より行う。これは液供給樋10の液面下までに挿入した
散布バ−9a,9bが毛細管現象で液を吸い上げ伝熱板
2a,2bまで供給するもので、散布バ−9a,9bの
幅寸法を選ぶことで液の供給量を決定できる。従って、
液供給樋10の液面レベルに変動が生じても液の供給量
は散布バ−9a及び9bの吸い上げ能力により決まるの
で、常に安定した性能が得られる。散布バ−9a及び9
bは多孔質状の物質、例えば金属の粉末を焼結処理した
ものでつくられ、若干のゴミ詰まりがあっても性能の低
下を生じさせない程度の粗さとする。
【0016】更に伝熱板2a,2bの外側面は、液の濡
れ性が十分に高いことが望ましい。濡れ性向上のため、
機械的方法によるものとして素材の段階であらかじめヘ
アライン仕上げしたもの,ショットブラスト処理したも
の,細かな溝を加工をしたもの等を使用する。また、化
学的方法によるものとして、素材の特性を損ねることの
無いよう表層部のみ薬品により腐食する方法を用いる。
更に熱処理方法によるものとして、高温加熱した雰囲気
下で酸化促進ガスを供給することで、伝熱板の表面に薄
い酸化皮膜を生成させる方法を用いる。なお、後者2っ
の方法は、伝熱板2a,2bを組合せて接合し基本プレ
−ト1とした段階で施工するのが精度及び品質面で好ま
しい。
れ性が十分に高いことが望ましい。濡れ性向上のため、
機械的方法によるものとして素材の段階であらかじめヘ
アライン仕上げしたもの,ショットブラスト処理したも
の,細かな溝を加工をしたもの等を使用する。また、化
学的方法によるものとして、素材の特性を損ねることの
無いよう表層部のみ薬品により腐食する方法を用いる。
更に熱処理方法によるものとして、高温加熱した雰囲気
下で酸化促進ガスを供給することで、伝熱板の表面に薄
い酸化皮膜を生成させる方法を用いる。なお、後者2っ
の方法は、伝熱板2a,2bを組合せて接合し基本プレ
−ト1とした段階で施工するのが精度及び品質面で好ま
しい。
【0017】基本プレ−ト1は冷凍機の容量に応じ、垂
直(縦向き姿勢)で順次液の出入口部4及び5の突起6
を接合して組み合わせるが、この基本プレ−ト1の組み
合わせ枚数を変えることによって小容量から中容量まで
自由に対応でき、量産性に富むプレ−ト式熱交換器が得
られる。
直(縦向き姿勢)で順次液の出入口部4及び5の突起6
を接合して組み合わせるが、この基本プレ−ト1の組み
合わせ枚数を変えることによって小容量から中容量まで
自由に対応でき、量産性に富むプレ−ト式熱交換器が得
られる。
【0018】例えば蒸発器における冷媒の散布量と蒸発
量との関係について考察して見ると、伝熱板2a,2b
の全幅に冷媒を均一に散布すると、伝熱面を濡らしつゝ
蒸発作用を開始するが、伝熱板2a,2bの上部は蒸発
量に比べ散布量が多いため、冷媒の多くは蛇行状の突起
部3に沿い比較的短い時間で流下する。その後、中央部
から下部伝熱面へ流下し、突起部3の山部での流動抵抗
と相俟って基本プレ−ト1の全面で熱交換が行われ、有
効な蒸発器を形成する。
量との関係について考察して見ると、伝熱板2a,2b
の全幅に冷媒を均一に散布すると、伝熱面を濡らしつゝ
蒸発作用を開始するが、伝熱板2a,2bの上部は蒸発
量に比べ散布量が多いため、冷媒の多くは蛇行状の突起
部3に沿い比較的短い時間で流下する。その後、中央部
から下部伝熱面へ流下し、突起部3の山部での流動抵抗
と相俟って基本プレ−ト1の全面で熱交換が行われ、有
効な蒸発器を形成する。
【0019】上記現象を完全に達成するために、図5、
図6に示す突起部3の山の高さ(h),ピッチ(p)及
び横ピッチ(α1),縦ピッチ(α2),角度(θ)な
どあらかじめ実験により適正値を選定しておくことで、
高性能な蒸発器が得られる。
図6に示す突起部3の山の高さ(h),ピッチ(p)及
び横ピッチ(α1),縦ピッチ(α2),角度(θ)な
どあらかじめ実験により適正値を選定しておくことで、
高性能な蒸発器が得られる。
【0020】上記構成において、伝熱板2a,2bの外
側の伝熱面に散布される冷媒及び吸収液は内側を上方に
向かって流れる冷水もしくは冷却水と熱交換を行なう。
このとき、入口4の周囲に部分的に接合された突起6が
冷水もしくは冷却水の整流作用を行なう。
側の伝熱面に散布される冷媒及び吸収液は内側を上方に
向かって流れる冷水もしくは冷却水と熱交換を行なう。
このとき、入口4の周囲に部分的に接合された突起6が
冷水もしくは冷却水の整流作用を行なう。
【0021】
【発明の効果】伝熱面を蛇行状の波形形状に形成したこ
とで伝熱板外側を流下する液の流下速度及び流下方向が
制御され、伝熱板の内側と外側とを流れる液間の熱交換
が効率よく行なわれる。
とで伝熱板外側を流下する液の流下速度及び流下方向が
制御され、伝熱板の内側と外側とを流れる液間の熱交換
が効率よく行なわれる。
【0022】また、伝熱板の表面処理を行なうことによ
って伝熱面の濡れ性の向上が図られ、伝熱板の内側と外
側とを流れる液間の熱交換が効率よく行なわれる。
って伝熱面の濡れ性の向上が図られ、伝熱板の内側と外
側とを流れる液間の熱交換が効率よく行なわれる。
【0023】更にまた、多孔質部材を液の散布装置に用
いることによって、均一に液の散布を行なうことができ
る。
いることによって、均一に液の散布を行なうことができ
る。
【図1】本発明のプレ−ト熱交換器を構成する基本プレ
−トの平面図。
−トの平面図。
【図2】図1のA−A′における断面図。
【図3】図1のB−B′における断面図。
【図4】基本プレ−トの一部拡大平面図。
【図5】図1の基本プレ−トの突起の説明図。
【図6】図1の基本プレ−トの突起の説明図。
1…基本プレ−ト
2a,2b…伝熱板
3…突起部
4…液の入口
5…液の出口
6…突起
8…散布装置
9…散布バ−
10…液供給樋
11a,11b…アリ溝
12・・液供給樋
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 大内 富久
茨城県土浦市神立町603番地 株式会社
日立製作所 土浦工場内
(72)発明者 渡瀬 一雄
茨城県土浦市神立町603番地 株式会社
日立製作所 土浦工場内
(56)参考文献 特開 昭63−25494(JP,A)
特開 平5−166856(JP,A)
実開 平5−69568(JP,U)
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
F28F 3/04
F28F 3/00
Claims (3)
- 【請求項1】伝熱面を波形形状に形成した伝熱板を波形
が互いに交差するように組み合わせ、前記伝熱板の下部
に液の入口を形成し上部に液の出口を形成して基本プレ
ートをつくり、この基本プレートを複数枚接続して構成
するプレート式熱交換器において、 前記伝熱面を蛇行した山形形状に形成し液の出入口の周
辺を接合した伝熱板を組み合わせて基本プレートをつく
り、この基本プレートを複数枚接続したものを垂直に配
置し、各基本プレートの外側の伝熱面上部に液を上部よ
り下部へ流下させる液散布装置を設け、前記液散布装置
が、前記伝熱板の外側上部の伝熱面に横溝を形成し、こ
の横溝に多孔質部材を充填して構成したことを特徴とす
るプレート式熱交換器。 - 【請求項2】伝熱面を波形形状に形成した伝熱板を波形
が互いに交差するように組み合わせ、前記伝熱板の下部
に液の入口を形成し上部に液の出口を形成して基本プレ
ートをつくり、この基本プレートを複数枚接続して構成
するプレート式熱交換器において、 前記伝熱面を蛇行した山形形状に形成し液の出入口の周
辺を接合した伝熱板を組み合わせて基本プレートをつく
り、この基本プレートを複数枚接続したものを垂直に配
置し、各基本プレートの外側の伝熱面上部に液を上部よ
り下部へ流下させる液散布装置を設け、前記基本プレー
トの外側伝熱面に熱処理手段により表層部に酸化皮膜層
を形成し、毛細管作用により流下する液の濡れ性を向上
させることを特徴とするプレート式熱交換器。 - 【請求項3】請求項2記載のプレート式熱交換器におい
て、 前記熱処理手段は高温加熱した雰囲気下で酸化促進ガス
を供給することによって行なうものであることを特徴と
するプレート式熱交換器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09506696A JP3451160B2 (ja) | 1996-04-17 | 1996-04-17 | プレ−ト式熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09506696A JP3451160B2 (ja) | 1996-04-17 | 1996-04-17 | プレ−ト式熱交換器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09280764A JPH09280764A (ja) | 1997-10-31 |
JP3451160B2 true JP3451160B2 (ja) | 2003-09-29 |
Family
ID=14127641
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP09506696A Expired - Fee Related JP3451160B2 (ja) | 1996-04-17 | 1996-04-17 | プレ−ト式熱交換器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3451160B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4084359B2 (ja) * | 2005-01-25 | 2008-04-30 | リンナイ株式会社 | 液々熱交換器 |
DE102006003317B4 (de) | 2006-01-23 | 2008-10-02 | Alstom Technology Ltd. | Rohrbündel-Wärmetauscher |
US9557119B2 (en) | 2009-05-08 | 2017-01-31 | Arvos Inc. | Heat transfer sheet for rotary regenerative heat exchanger |
JP5710232B2 (ja) * | 2010-12-09 | 2015-04-30 | 株式会社日阪製作所 | プレート式熱交換器 |
US9200853B2 (en) | 2012-08-23 | 2015-12-01 | Arvos Technology Limited | Heat transfer assembly for rotary regenerative preheater |
US10175006B2 (en) | 2013-11-25 | 2019-01-08 | Arvos Ljungstrom Llc | Heat transfer elements for a closed channel rotary regenerative air preheater |
US10094626B2 (en) | 2015-10-07 | 2018-10-09 | Arvos Ljungstrom Llc | Alternating notch configuration for spacing heat transfer sheets |
US20180372425A1 (en) * | 2015-12-28 | 2018-12-27 | The University Of Tokyo | Heat exchanger |
JP2018013262A (ja) * | 2016-07-19 | 2018-01-25 | カルソニックカンセイ株式会社 | 熱交換器 |
WO2024014495A1 (ja) * | 2022-07-13 | 2024-01-18 | ダイキン工業株式会社 | 熱交換器、冷媒サイクル装置、給湯器 |
-
1996
- 1996-04-17 JP JP09506696A patent/JP3451160B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH09280764A (ja) | 1997-10-31 |
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