JP3526321B2 - プレート式熱交換器 - Google Patents

プレート式熱交換器

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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、複数のプレートを積層
してなるプレート式熱交換器に関するものである。 【0002】 【従来の技術】一般に、プレート式熱交換器は、複数枚
のプレートをガスケットを介して積層して相互間に複数
の流路を形成し、これらの流路に異種の流体を交互に流
通して両流体間でプレートを介して熱交換する構成とな
っている。 【0003】このようなプレート式熱交換器において
は、例えば、図10に示す如き、プレート(1)が使用さ
れている。このプレート(1)は、伝熱性の良好な金属
薄板で長方形状に形成され、中央部に伝熱面(2)を有
し、四隅に流体の出入口となる開口(3)が夫々穿設さ
れている。また、プレート(1)には、一側上下の開口
(3)を伝熱面(2)と連通し、かつ、他側上下の開口
(3)を伝熱面(2)と遮断するように合成ゴム等の耐
熱性を有する弾性材料から製作されたガスケット(4)
を装着されている。 【0004】上記プレート(1)の伝熱面(2)は、中
央の矩形形状をした主伝熱面部(2a)とこれの上下の
略三角形状をした三角堰部(2b)とからなり、主伝熱
面部(2a)には、伝熱性能の向上とプレート強度の向
上を図るため、例えばヘリンボーン状の波形(5)を並
列して装設し、三角堰部(2b)には、図11に示すよう
に、液分散および液集合の働きと伝熱の働きをする長さ
の異なった複数のビード状の突起(6)を、伝熱面
(2)と連通する一側上下の開口(3)に向い斜めに装
設している。尚、図11において、プレート(1)を上下
反転させて積層したときに、表面側に隣接するプレート
の三角堰部に装設した突起(6’)を点線で表してい
る。 【0005】これにより、プレート(1)の開口(3)
から伝熱面(2)に流入した流体は、上部の三角堰部
(2b)で突起(6)により分散されて主伝熱面部(2
a)に流下し、この主伝熱面部(2a)を流下する間に
他の流体との間で熱交換した後、下部の三角堰部(2
b)で突起(6)により集合されて開口(3)から流出
する。尚、熱交換は主伝熱面部(2a)だけでなく三角
堰部(2b)においても当然に行われている。 【0006】ところで、プレート式熱交換器では、プレ
ート(1)の主伝熱面部(2a)に装設した波形(5)
の角度(θ)を変更させることにより、プレート(1)
の性能の特性を変えることができる。例えば、波形
(5)の角度(θ)を大きくすると、流動抵抗を少なく
することができ、また、波形(5)の角度(θ)の小さ
くすると、伝熱性能を高くすることができる。そして、
プレート(1)の性能の特性を変えることにより、目
的、用途に応じて最適なプレート式熱交換器を提供する
ことができる。この場合、主伝熱面(2a)の波形
(5)は同じ角度(θ)同士、或いは異なる角度(θ)
で組み合わせて使用される。 【0007】 【発明が解決しようとする課題】ところで、従来は上述
したように、主伝熱面部(2a)に装設した波形(5)
の角度(θ)の変更によってのみプレート(1)の性能
特性を変化させていた。即ち、三角堰部(2b)に装設
した突起(6)が一定であった。そのため、主伝熱面部
(2a)の波形(5)の角度(θ)を変更しても、三角
堰部(2b)の流動抵抗および伝熱性能に大きな差がな
く、そのため、主伝熱面部(2a)の性能特性を十分に
発揮できない場合がある。このように、主伝熱面部(2
a)の性能特性を十分に発揮できない場合には、プレー
ト(1)の伝熱面積を大きくする必要があり、プレート
式熱交換器全体が大型になり、不経済である。 【0008】そこで、プレート(1)の主伝熱面部(2
a)の性能を十分に発揮するためには、主伝熱面部(2
a)と三角堰部(2b)の流動抵抗および伝熱特性を同
様な特性をもたせることが望ましい。例えば、波形
(5)の角度(θ)が大きな主伝熱面部(2a)におい
ては、流動抵抗の少ない三角堰部(2b)がふさわし
く、また、波形(5)の角度(θ)が小さな主伝熱面部
分(2a)においては、伝熱性能の高い三角堰部(2
b)がふさわしい。 【0009】本発明は、上記問題点に鑑みて提案された
もので、プレートの主伝熱面部の性能を十分に発揮して
経済的でコンパクトなプレート式熱交換器を提供するこ
とを目的としている。 【0010】 【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、複数枚のプレートを、ガスケットを介して積
層して相互間に異種の流体を流通する流路を交互に形成
するとともに、上記プレートの伝熱面の中央の主伝熱面
部および主伝熱面部の上下の三角堰部に、波形形状およ
び凹凸形状を形成し、上記プレートの三角堰部の凹凸形
状を組み合わせて三角堰部の流動抵抗および伝熱性能を
変更したプレート式熱交換器において、上記プレートの
上下の三角堰部に、所定のピッチで、かつ、複数の列状
に凹凸形状を装設し、上記プレートの三角堰部に装設し
た凸部と、その表面側に隣接するプレートの凹部の当り
点の交差角度が異なるものを混合して、上記プレートの
主伝熱部にふさわしい三角堰部を形成したものである。 【0011】 【作用】上記プレートの上下の三角堰部に、所定のピッ
チで、かつ、複数の列状に凹凸形状を装設し、上記プレ
ートの三角堰部に装設した凸部と、その表面側に隣接す
るプレートの凹部の当り点の交差角度が異なるものを混
合して、上記プレートの主伝熱部にふさわしい三角堰部
を形成することができる。 【0012】 【実施例】以下、プレート式熱交換器の実施例を図1〜
図9に基づいて説明する。尚、図10および図11に示した
ものと同一部分には同一符号を付してその説明を省略す
る。 【0013】図1および図2はプレート式熱交換器の一
実施例を示すもので、図1はプレート式熱交換器に使用
するプレート(7)の要部平面図を示すものであり、図
2はそのプレート(7)の積層した状態での図1におけ
るA−A線の要部断面図を示すものであり、図3はプレ
ート(7)の表面側の当り点と対応する隣接するプレー
トの当り点との組み合わせを示す三角堰部(2b)の平
面図である。 【0014】1に示すように、上記プレート(7)の
三角堰部(2b)に、凸部(8)を流体の表流れ方向に
沿って所定ピッチで、かつ、複数の列状に装設するとと
もに、凹部(9)を流体の裏流れ方向に沿って所定ピッ
チで、かつ、複数の列状に装設し、複数枚のプレート
(7)を積層したときに、図2に示すように、凸部
(8)を表面側に隣接するプレート(7’)の凹部
(9’)に当接するとともに、凹部(9)を裏面側に隣
接するプレート(7”)の凸部(8”)に当接すること
により、三角堰部(2b)に凸部(8)および凹部
(9)の当り点を、図3に示すように形成する。尚、図
3において、プレート(7)の表面側に隣接するプレー
ト(7’)の凹部(9’)を点線で表している。 【0015】そして、プレート式熱交換器においては、
プレート(7)の三角堰部(2b)に装設する凸部
(8)および凹部(9)を適当に組み合わせて三角堰部
(2b)の形状を設定することにより、三角堰部(2
b)の流動抵抗および伝熱性能を自由に変更させて主伝
熱面部(2a)の性能を十分に発揮できるプレート
(7)を得ることができる。 【0016】上記実施例の場合、三角堰部(2b)に装
設した凸部(8)および凹部(9)の当り点の液流れに
沿った交差角度(α)が小或いはゼロであるため、流動
抵抗が少ない反面、伝熱性能が低い。そのため、主伝熱
面部(2a)の波形(5)の角度(θ)が大きなプレー
ト(7)に用いれば、主伝熱面部(2a)の性能を十分
に発揮して低圧損のプレート式熱交換器が得られる。 【0017】図4〜図9はプレート式熱交換器の目的、
用途に応じて三角堰部(2b)の形状を変形した場合を
しめすものであり、プレート(7)の表面側に隣接する
プレート(7’)の凹部(9’)を点線で表している。 【0018】図4および図5は三角堰部(2b)に装設
した凸部(8)および表面側に隣接プレート(7’)の
凹部(9’)の当り点の交差角度(α)が大きい場合
で、流動抵抗が大きく、伝熱性能が高いため、主伝熱面
部(2a)の波形(5)の角度(θ)が小さなプレート
(7)に用いれば、主伝熱面部(2a)の性能を十分に
発揮して高伝熱性能のプレート式熱交換器が得られる。 【0019】図6は三角堰部(2b)に装設した凸部
(8)および表面側に隣接するプレート(7’)の凹部
(9’)の当り点の交差角度(α)が図3と図4および
図5の中間の場合で、これは図3と図4および図5との
中間の流動抵抗および伝熱性能のプレート式熱交換器が
得られる。 【0020】図7は三角堰部(2b)に装設した凸部
(8)および表面側に隣接するプレート(7’)の凹部
(9’)の当り点の交差角度(α)が異なるものを混合
して流動抵抗および伝熱性能を自由に変更させた場合で
あり、図8および図9は三角堰部(2b)に装設した凸
部(8)および表面側に隣接するプレート(7’)の凹
部(9’)の当り点を間引きして流動抵抗および伝熱性
能を自由に変更させた場合である。 【0021】 【発明の効果】以上説明したように、本発明は、上記プ
レートの上下の三角堰部に、所定のピッチで、かつ、複
数の列状に凹凸形状を装設し、上記プレートの三角堰部
に装設した凸部と、その表面側に隣接するプレートの凹
部の当り点の交差角度が異なるものを混合したから、主
伝熱面部にふさわしい三角堰部の形成が可能であり、熱
交換を効率的に行うことができる。これにより、プレー
ト伝熱面積を最適にして経済的でコンパクトなプレート
式熱交換器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】レート式熱交換器に使用するプレートの要部
平面図を示す。 【図2】図1におけるA−A線の拡大断面図である。 【図3】図1のプレートの表面側の当り点の組み合わせ
を示す三角堰部の平面図である。 【図4】三角堰部の変形例の平面図を示す。 【図5】三角堰部の変形例の平面図を示す。 【図6】三角堰部の変形例の平面図を示す。 【図7】三角堰部の変形例の平面図を示す。 【図8】三角堰部の変形例の平面図を示す。 【図9】三角堰部の変形例の平面図を示す。 【図10】従来のプレート式熱交換器に使用するプレー
トの平面図を示す。 【図11】従来の三角堰部の平面図を示す。 【符号の説明】 2 伝熱面 2a 主伝熱面部 2b 三角堰部 3 開口 4 ガスケット 5 波形 7 プレート 8 凸部 9 凹部

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】複数枚のプレートを、ガスケットを介して
    積層して相互間に異種の流体を流通する流路を交互に形
    成するとともに、上記プレートの伝熱面の中央の主伝熱
    面部および主伝熱面部の上下の三角堰部に、波形形状お
    よび凹凸形状を形成し、上記プレートの三角堰部の凹凸
    形状を組み合わせて三角堰部の流動抵抗および伝熱性能
    を変更したプレート式熱交換器において、上記プレートの上下の三角堰部に、所定のピッチで、か
    つ、複数の列状に凹凸形状を装設し、 上記プレートの三角堰部に装設した凸部と、その表面側
    に隣接するプレートの凹部の当り点の交差角度が異なる
    ものを混合して、上記プレートの主伝熱部にふさわしい
    三角堰部を形成 したことを特徴とするプレート式熱交換
    器。
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