JP4565694B2 - プレート式熱交換器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸収冷凍機の低温熱交換器・高温熱交換器などに使用することのでき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】
この種のプレート式熱交換器としては、例えば特許第２８９３６２９号のように、重ね合わせた２枚の薄板成形板の周囲と通路口を接合して袋状の伝熱板とし、その袋状伝熱板を複数積層した伝熱板群をケース部材に収納設置し、前記薄板成形板を挟んで温度の異なる２種類の流体を流し、熱交換させるようにした構造のものが周知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許第２８９３６２９号のプレート式熱交換器においては、重ね合わせた２枚の薄板成形板の全周と通路口を溶接、ロー付けなどの手段で接合して袋状の伝熱板を作成し、薄板成形板を挟んで流す温度の異なる２種類の流体が混ざり合わないようにしていたので、溶接、ロー付けなどで欠陥が生じないように接合するために機械加工に高い精度が要求されると共に、接合部が長くなってコストアップを招くと云った問題点があり、その解決が課題となっていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明は、一面に出入口をそれぞれ２個備えたケース部材に、ケース部材の前記出入口と同じ位置に開口部を有する複数の伝熱板を収納し、ケース部材の一方の入口から流入した流体と他方の入口から流入した流体が各伝熱板の異なる面の側に案内され、ケース部材の対応する出口から流出する過程で熱交換するプレート式熱交換器において、
前記各伝熱板は、互いに対向する両端側の外周部のうち一方側が上方で他方側が下方へ屈曲されたフラップを備え、
前記ケース部材は、前記各伝熱板を、ケース部材に収納させる際に、フラップの変形により生じる弾性応力でケース部材の側板の内面に、上下互いに異なる方向に屈曲したフラップの端部を密着させることで、上下の空間が水密状態に区画され、各伝熱板の両面に形成する液体の流路同士が分離されている、
第１の構成のプレート式熱交換器と、
【０００５】
前記第１の構成のプレート式熱交換器において、伝熱板が弾性部材からなるようにした第２の構成のプレート式熱交換器と、
【０００６】
前記第１または第２の構成のプレート式熱交換器において、伝熱板の周端部を屈曲形成するようにした第３の構成のプレート式熱交換器と、
【０００７】
前記第１〜第３何れかの構成のプレート式熱交換器において、ケース部材の入口と出口との離間寸法を、入口同士および出口同士の離間寸法より大きく形成するようにした第４の構成のプレート式熱交換器と、
を提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。
【０００９】
図１と図２に例示したプレート式熱交換器１００は、剛性の大きい素材、例えば鉄製のケース部材１０に複数、例えば９枚の伝熱板２０を収納したものである。
【００１０】
ケース部材１０の表面積が大きい１面には、流入口１１Ｌと１１Ｒ、流出口１２Ｌと１２Ｒが図示したように、すなわち流入口１１Ｌと１１Ｒ同士、流出口１２Ｌと１２Ｒ同士はそれぞれ接近して設けられ、流入口１１Ｌと流出口１２Ｌ、流入口１１Ｒと流出口１２Ｒはそれらより離間して設けられている。そして、各流出入口には連結用パイプ１３が設けられ、図示しないパイプが接続できるように構成してある。
【００１１】
伝熱板２０は、板厚が例えば０．５ｍｍの鉄製であり、ケース部材１０の流入口１１Ｌと１１Ｒ、流出口１２Ｌと１２Ｒに対応する部位に開口２１を備えている。また、伝熱板２０は、流入口１１Ｌ、流出口１２Ｌの側と、流入口１１Ｒ、流出口１２Ｒの側とが段違い２２に形成され、図１右側の高面部２０Ｈの高い部分には図１左側の低面部２０Ｌの低い側から底面が低面部２０Ｌのレベルの溝２３が延設され、低面部２０Ｌの低い部分には高面部２０Ｈの高い側から頂面が高面部２０Ｈのレベルの隆起部２４が延設されて、流入口１１（Ｌ、Ｒ）と流出口１２（Ｌ、Ｒ）の間が波形に形成されている。
【００１２】
そして、ケース部材１０の内側では、最下部に位置する伝熱板２０１の低面部２０Ｌが図２の左側に位置してその下面がケース部材１０の下板１４の内面に当接し、その伝熱板２０１の高面部２０Ｈが図２の右側に位置してその上に位置する伝熱板２０２の低面部２０Ｌと当接し、その伝熱板２０２の高面部２０Ｈがその上に位置する伝熱板２０３の低面部２０Ｌと当接し、各伝熱板２０は順次このように低面部２０Ｌと高面部２０Ｈとが当接するように向きを変えて配設され、最上部に位置する伝熱板２０９は高面部２０Ｈが図２の右側に位置してその上面が、ケース部材１０の上板１５の内面に当接するように配設してある。
【００１３】
また、伝熱板２０は、外周寸法をケース部材１０の内周寸法より僅かに大きく形成すると共に、その外周部を上方または下方に屈曲してフラップ２５を形成し、ケース部材１０に収納する際にフラップ２５の変形により側板１６の内面に沿わせ、且つ、フラップ２５の変形により生じる弾性応力によって側板１６の内面にフラップ２５の端部が密着し、伝熱板２０によって区画される上下の空間を水密状態で区画できるようにしてある。
【００１４】
9枚の伝熱板２０をケース部材１０の内部に上記のように配設したので、一方の流入口１１Ｌから流入した流体は、最下部に位置する伝熱板２０１とその上に位置する伝熱板２０２との間の空間ＳＬ１と、さらにその上に位置する伝熱板２０３と伝熱板２０４との間の空間ＳＬ２と、伝熱板２０５と伝熱板２０６との間の空間ＳＬ３と、伝熱板２０７と伝熱板２０８との間の空間ＳＬ４と、最上部に位置する伝熱板２０９とケース部材１０の上板１５との間の空間ＳＬ５に入り、他方の流入口１１Ｒから流入した流体は、最下部に位置する伝熱板２０１とケース部材１０の下板１４との間の空間ＳＲ１と、さらにその上に位置する伝熱板２０２と伝熱板２０３との間の空間ＳＲ２と、伝熱板２０４と伝熱板２０５との間の空間ＳＲ３と、伝熱板２０６と伝熱板２０７との間の空間ＳＲ４と、伝熱板２０８と最上部に位置する伝熱板２０９との間の空間ＳＲ５に入る。
【００１５】
また、９枚の伝熱板２０は、低面部２０Ｌと高面部２０Ｈの位置が1枚おきに左右入れ替わるように水平面内で１８０°回転して配設したので、上下に位置する伝熱板２０同士では、溝２３および隆起部２４の形成方向は交差する。
【００１６】
したがって、上下に位置する伝熱板２０同士は、流入口１１（Ｌ、Ｒ）と流出口１２（Ｌ、Ｒ）の間は点接触し、流体が流れるための空間は十分に確保されるので、流入口１１Ｌから器内に流入し、空間ＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ３、ＳＬ４、ＳＬ５に入った流体は、それぞれ伝熱板２０１と伝熱板２０２の間、伝熱板２０３と伝熱板２０４の間、伝熱板２０５と伝熱板２０６の間、伝熱板２０７と伝熱板２０８の間、伝熱板２０９とケース部材１０の上板１５の間を通って流出口１２Ｌから器外に流出し、他方の流入口１１Ｒから器内に流入し、空間ＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３、ＳＲ４、ＳＲ５に入った流体は、それぞれ伝熱板２０１とケース部材１０の下板１４との間、伝熱板２０２と伝熱板２０３との間、伝熱板２０４と伝熱板２０５との間、伝熱板２０６と伝熱板２０７との間、伝熱板２０８と伝熱板２０９との間を通って流出口１２Ｒから器外に流出することになり、流入口１１Ｌから器内に流入する流体と、流入口１１Ｒから器内に流入する流体とは混ざり合うことはなく、温度の異なる流体であれば両者は各伝熱板２０を介して熱交換する。
【００１７】
上記構成のプレート式熱交換器においては、伝熱板２０の屈曲形成したフラップ２５の変形を利用してケース部材１０の側板１６の内面に沿わせ、且つ、フラップ２５の変形により生じる弾性応力によって側板１６の内面にフラップ２５の端部を密着し、伝熱板２０によって区画される上下の空間を水密状態で区画するものであるから、特許第２８９３６２９号のプレート式熱交換器などに比べて部品の加工精度を高くする必要がない。
【００１８】
また、重ね合わせた２枚の伝熱板２０の全周と開口２１に臨む部分を溶接やロー付けなどの手段で接合して袋状にするものではないので、圧力や温度の変化に対する許容度が大きく、また、製造工程の大幅な短縮も図れる。
【００１９】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨から逸脱しない範囲で各種の変形実施が可能である。
【００２０】
例えば、変形により生じる弾性応力によって側板１６の内面に沿わせ、且つ、密着させる伝熱板２０の外周部は、図３（Ａ）に示すようにU字状に形成しても良いし、同図（Ｂ）に示すようにＳ字状に形成したり、同図（Ｃ）に示すように形成することもできる。
【００２１】
また、開口部２１に臨む部分で当接する伝熱板２０同士を、溶接やロー付けなどで一体化し、流体がその間に一切入り込まないようにすることもできる。
【００２２】
また、ケース部材１０の上板１５に臨んで設置する伝熱板２０には、流体を器外から伝熱管２０の間に案内するための適宜の長さのパイプを開口２１の回りに取り付けることも可能である。
【００２３】
また、上記実施形態においては、符号１１（Ｌ、Ｒ）を流体の流入口、符号１２（Ｌ、Ｒ）を流体の流出口として説明したが、２種類の流体が逆方向に流れる対向流となるように、例えば符号１１Ｌを一方の流体の流入口、符号１２Ｌをその流体の流出口、符号１２Ｒを他方の流体の流入口、符号１１Ｒをその流体の流出口として使用することもできる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は伝熱板の外周端部をケース部材の内面に押圧して密着し、各伝熱板の両側に形成する液体の流路同士を水密状態に区画するプレート式熱交換器であるから、特許第２８９３６２９号のプレート式熱交換器などに比べて部品の加工精度を高くする必要がない。
【００２５】
また、重ね合わせた２枚の伝熱板の外周部分などを溶接やロー付けなどの手段で接合して袋状にするものではないので、圧力や温度の変化に対する許容度が大きく、また、製造工程の大幅な短縮も図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態を示す説明図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面を示す説明図である。
【図３】変形実施形態の要部を示す説明図である。
【符号の説明】
１０ ケース部材
１１Ｌ、１１Ｒ 流入口
１２Ｌ １２Ｒ 流出口
１３ 連結用パイプ
１４ 下板
１５ 上板
１６ 側板
２０ 伝熱板
２０Ｈ 高面部
２０Ｌ 低面部
２１ 開口
２２ 段違い
２３ 溝
２４ 隆起部
２５ フラップ
１００ プレート式熱交換器
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸収冷凍機の低温熱交換器・高温熱交換器などに使用することのでき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】
この種のプレート式熱交換器としては、例えば特許第２８９３６２９号のように、重ね合わせた２枚の薄板成形板の周囲と通路口を接合して袋状の伝熱板とし、その袋状伝熱板を複数積層した伝熱板群をケース部材に収納設置し、前記薄板成形板を挟んで温度の異なる２種類の流体を流し、熱交換させるようにした構造のものが周知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許第２８９３６２９号のプレート式熱交換器においては、重ね合わせた２枚の薄板成形板の全周と通路口を溶接、ロー付けなどの手段で接合して袋状の伝熱板を作成し、薄板成形板を挟んで流す温度の異なる２種類の流体が混ざり合わないようにしていたので、溶接、ロー付けなどで欠陥が生じないように接合するために機械加工に高い精度が要求されると共に、接合部が長くなってコストアップを招くと云った問題点があり、その解決が課題となっていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明は、一面に出入口をそれぞれ２個備えたケース部材に、ケース部材の前記出入口と同じ位置に開口部を有する複数の伝熱板を収納し、ケース部材の一方の入口から流入した流体と他方の入口から流入した流体が各伝熱板の異なる面の側に案内され、ケース部材の対応する出口から流出する過程で熱交換するプレート式熱交換器において、
前記各伝熱板は、互いに対向する両端側の外周部のうち一方側が上方で他方側が下方へ屈曲されたフラップを備え、
前記ケース部材は、前記各伝熱板を、ケース部材に収納させる際に、フラップの変形により生じる弾性応力でケース部材の側板の内面に、上下互いに異なる方向に屈曲したフラップの端部を密着させることで、上下の空間が水密状態に区画され、各伝熱板の両面に形成する液体の流路同士が分離されている、
第１の構成のプレート式熱交換器と、
【０００５】
前記第１の構成のプレート式熱交換器において、伝熱板が弾性部材からなるようにした第２の構成のプレート式熱交換器と、
【０００６】
前記第１または第２の構成のプレート式熱交換器において、伝熱板の周端部を屈曲形成するようにした第３の構成のプレート式熱交換器と、
【０００７】
前記第１〜第３何れかの構成のプレート式熱交換器において、ケース部材の入口と出口との離間寸法を、入口同士および出口同士の離間寸法より大きく形成するようにした第４の構成のプレート式熱交換器と、
を提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。
【０００９】
図１と図２に例示したプレート式熱交換器１００は、剛性の大きい素材、例えば鉄製のケース部材１０に複数、例えば９枚の伝熱板２０を収納したものである。
【００１０】
ケース部材１０の表面積が大きい１面には、流入口１１Ｌと１１Ｒ、流出口１２Ｌと１２Ｒが図示したように、すなわち流入口１１Ｌと１１Ｒ同士、流出口１２Ｌと１２Ｒ同士はそれぞれ接近して設けられ、流入口１１Ｌと流出口１２Ｌ、流入口１１Ｒと流出口１２Ｒはそれらより離間して設けられている。そして、各流出入口には連結用パイプ１３が設けられ、図示しないパイプが接続できるように構成してある。
【００１１】
伝熱板２０は、板厚が例えば０．５ｍｍの鉄製であり、ケース部材１０の流入口１１Ｌと１１Ｒ、流出口１２Ｌと１２Ｒに対応する部位に開口２１を備えている。また、伝熱板２０は、流入口１１Ｌ、流出口１２Ｌの側と、流入口１１Ｒ、流出口１２Ｒの側とが段違い２２に形成され、図１右側の高面部２０Ｈの高い部分には図１左側の低面部２０Ｌの低い側から底面が低面部２０Ｌのレベルの溝２３が延設され、低面部２０Ｌの低い部分には高面部２０Ｈの高い側から頂面が高面部２０Ｈのレベルの隆起部２４が延設されて、流入口１１（Ｌ、Ｒ）と流出口１２（Ｌ、Ｒ）の間が波形に形成されている。
【００１２】
そして、ケース部材１０の内側では、最下部に位置する伝熱板２０１の低面部２０Ｌが図２の左側に位置してその下面がケース部材１０の下板１４の内面に当接し、その伝熱板２０１の高面部２０Ｈが図２の右側に位置してその上に位置する伝熱板２０２の低面部２０Ｌと当接し、その伝熱板２０２の高面部２０Ｈがその上に位置する伝熱板２０３の低面部２０Ｌと当接し、各伝熱板２０は順次このように低面部２０Ｌと高面部２０Ｈとが当接するように向きを変えて配設され、最上部に位置する伝熱板２０９は高面部２０Ｈが図２の右側に位置してその上面が、ケース部材１０の上板１５の内面に当接するように配設してある。
【００１３】
また、伝熱板２０は、外周寸法をケース部材１０の内周寸法より僅かに大きく形成すると共に、その外周部を上方または下方に屈曲してフラップ２５を形成し、ケース部材１０に収納する際にフラップ２５の変形により側板１６の内面に沿わせ、且つ、フラップ２５の変形により生じる弾性応力によって側板１６の内面にフラップ２５の端部が密着し、伝熱板２０によって区画される上下の空間を水密状態で区画できるようにしてある。
【００１４】
9枚の伝熱板２０をケース部材１０の内部に上記のように配設したので、一方の流入口１１Ｌから流入した流体は、最下部に位置する伝熱板２０１とその上に位置する伝熱板２０２との間の空間ＳＬ１と、さらにその上に位置する伝熱板２０３と伝熱板２０４との間の空間ＳＬ２と、伝熱板２０５と伝熱板２０６との間の空間ＳＬ３と、伝熱板２０７と伝熱板２０８との間の空間ＳＬ４と、最上部に位置する伝熱板２０９とケース部材１０の上板１５との間の空間ＳＬ５に入り、他方の流入口１１Ｒから流入した流体は、最下部に位置する伝熱板２０１とケース部材１０の下板１４との間の空間ＳＲ１と、さらにその上に位置する伝熱板２０２と伝熱板２０３との間の空間ＳＲ２と、伝熱板２０４と伝熱板２０５との間の空間ＳＲ３と、伝熱板２０６と伝熱板２０７との間の空間ＳＲ４と、伝熱板２０８と最上部に位置する伝熱板２０９との間の空間ＳＲ５に入る。
【００１５】
また、９枚の伝熱板２０は、低面部２０Ｌと高面部２０Ｈの位置が1枚おきに左右入れ替わるように水平面内で１８０°回転して配設したので、上下に位置する伝熱板２０同士では、溝２３および隆起部２４の形成方向は交差する。
【００１６】
したがって、上下に位置する伝熱板２０同士は、流入口１１（Ｌ、Ｒ）と流出口１２（Ｌ、Ｒ）の間は点接触し、流体が流れるための空間は十分に確保されるので、流入口１１Ｌから器内に流入し、空間ＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ３、ＳＬ４、ＳＬ５に入った流体は、それぞれ伝熱板２０１と伝熱板２０２の間、伝熱板２０３と伝熱板２０４の間、伝熱板２０５と伝熱板２０６の間、伝熱板２０７と伝熱板２０８の間、伝熱板２０９とケース部材１０の上板１５の間を通って流出口１２Ｌから器外に流出し、他方の流入口１１Ｒから器内に流入し、空間ＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３、ＳＲ４、ＳＲ５に入った流体は、それぞれ伝熱板２０１とケース部材１０の下板１４との間、伝熱板２０２と伝熱板２０３との間、伝熱板２０４と伝熱板２０５との間、伝熱板２０６と伝熱板２０７との間、伝熱板２０８と伝熱板２０９との間を通って流出口１２Ｒから器外に流出することになり、流入口１１Ｌから器内に流入する流体と、流入口１１Ｒから器内に流入する流体とは混ざり合うことはなく、温度の異なる流体であれば両者は各伝熱板２０を介して熱交換する。
【００１７】
上記構成のプレート式熱交換器においては、伝熱板２０の屈曲形成したフラップ２５の変形を利用してケース部材１０の側板１６の内面に沿わせ、且つ、フラップ２５の変形により生じる弾性応力によって側板１６の内面にフラップ２５の端部を密着し、伝熱板２０によって区画される上下の空間を水密状態で区画するものであるから、特許第２８９３６２９号のプレート式熱交換器などに比べて部品の加工精度を高くする必要がない。
【００１８】
また、重ね合わせた２枚の伝熱板２０の全周と開口２１に臨む部分を溶接やロー付けなどの手段で接合して袋状にするものではないので、圧力や温度の変化に対する許容度が大きく、また、製造工程の大幅な短縮も図れる。
【００１９】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨から逸脱しない範囲で各種の変形実施が可能である。
【００２０】
例えば、変形により生じる弾性応力によって側板１６の内面に沿わせ、且つ、密着させる伝熱板２０の外周部は、図３（Ａ）に示すようにU字状に形成しても良いし、同図（Ｂ）に示すようにＳ字状に形成したり、同図（Ｃ）に示すように形成することもできる。
【００２１】
また、開口部２１に臨む部分で当接する伝熱板２０同士を、溶接やロー付けなどで一体化し、流体がその間に一切入り込まないようにすることもできる。
【００２２】
また、ケース部材１０の上板１５に臨んで設置する伝熱板２０には、流体を器外から伝熱管２０の間に案内するための適宜の長さのパイプを開口２１の回りに取り付けることも可能である。
【００２３】
また、上記実施形態においては、符号１１（Ｌ、Ｒ）を流体の流入口、符号１２（Ｌ、Ｒ）を流体の流出口として説明したが、２種類の流体が逆方向に流れる対向流となるように、例えば符号１１Ｌを一方の流体の流入口、符号１２Ｌをその流体の流出口、符号１２Ｒを他方の流体の流入口、符号１１Ｒをその流体の流出口として使用することもできる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は伝熱板の外周端部をケース部材の内面に押圧して密着し、各伝熱板の両側に形成する液体の流路同士を水密状態に区画するプレート式熱交換器であるから、特許第２８９３６２９号のプレート式熱交換器などに比べて部品の加工精度を高くする必要がない。
【００２５】
また、重ね合わせた２枚の伝熱板の外周部分などを溶接やロー付けなどの手段で接合して袋状にするものではないので、圧力や温度の変化に対する許容度が大きく、また、製造工程の大幅な短縮も図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態を示す説明図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面を示す説明図である。
【図３】変形実施形態の要部を示す説明図である。
【符号の説明】
１０ ケース部材
１１Ｌ、１１Ｒ 流入口
１２Ｌ １２Ｒ 流出口
１３ 連結用パイプ
１４ 下板
１５ 上板
１６ 側板
２０ 伝熱板
２０Ｈ 高面部
２０Ｌ 低面部
２１ 開口
２２ 段違い
２３ 溝
２４ 隆起部
２５ フラップ
１００ プレート式熱交換器
Claims (4)
- 一面に出入口をそれぞれ２個備えたケース部材に、ケース部材の前記出入口と同じ位置に開口部を有する複数の伝熱板を収納し、ケース部材の一方の入口から流入した流体と他方の入口から流入した流体が各伝熱板の異なる面の側に案内され、ケース部材の対応する出口から流出する過程で熱交換するプレート式熱交換器において、
前記各伝熱板は、両端側の外周部のうち一方側が上方で他方側が下方へ屈曲されたフラップを備え、
前記ケース部材は、前記各伝熱板を、ケース部材に収納させる際に、フラップの変形により生じる弾性応力でケース部材の側板の内面に、上下互いに異なる方向に屈曲したフラップの端部を密着させることで、上下の空間が水密状態に区画され、各伝熱板の両面に形成する液体の流路同士が分離されている、
ことを特徴とするプレート式熱交換器。 - 伝熱板が弾性部材からなることを特徴とする請求項１記載のプレート式熱交換器。
- 伝熱板の周端部が屈曲形成されたことを特徴とする請求項１または２記載のプレート式熱交換器。
- ケース部材の入口と出口との離間寸法が、入口同士および出口同士の離間寸法より大きく形成されたことを特徴とする請求項１〜３何れかに記載のプレート式熱交換器。
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| JP2000082756A JP4565694B2 (ja) | 2000-03-23 | 2000-03-23 | プレート式熱交換器 |
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|---|---|---|---|
| JP2000082756A JP4565694B2 (ja) | 2000-03-23 | 2000-03-23 | プレート式熱交換器 |
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|---|---|---|---|---|
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| JP2001263978A (ja) | 2001-09-26 |
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