JP5409056B2 - プレート式熱交換器 - Google Patents

Description

この発明は、燃焼排気や蒸気等から潜熱を回収するための熱交換器等、熱交換する一方の流体が高温気体であるプレート式熱交換器に関するものである。

プレート式熱交換器は、金属板のプレス加工で波型や半球殻型等の連続する凹凸面を形成した伝熱板を多層に重ね、周縁を気密に接合して製作され、２枚の伝熱板の間の層状空間で流体の流通層を形成し、熱交換する流体を流通層に交互に流通させて熱交換を行うものである（特許文献１参照）。その特徴として、小型、薄型に形成されるとともに、伝熱面積の飛躍的な増大により熱効率に優れることから、各種熱関連装置や器具に用途が拡大している。

一方、燃焼排気や蒸気等から潜熱を回収するための熱交換器として、プレートフィンアンドチューブタイプの熱交換器（特許文献２参照）やシェルアンドチューブタイプの熱交換器が従来から使用されている。こうした熱交換する一方の流体が高温気体である熱交換器においては、熱交換の過程で高温気体が低温下して結露による凝縮液を生じ、熱交換器の性能低下や故障の原因となっている。前者の場合、凝縮液の対応手段として、捕集タンクである外部容器を別途設ける必要があり、装置としての構造が複雑化する。後者の場合、構造は簡単であるが、伝熱面積が比較的小いので熱効率に劣り、熱交換器自体が大型化する。これに対し、プレート式熱交換器は、熱交換する流体が液−液の熱交換器として使用され、液−ガスの熱交換器としての用途は希であった。これは、従来構造のプレート熱交換器は、凝縮液が滞留することなく速やかに捕集し、これを外部に導出可能な構造ではないことに起因する。

特開２０００−１６１８７７号公報 特許第３８６８６４４号公報

この発明は、燃焼排気や蒸気等から潜熱を回収するための熱交換器等、熱交換する一方の流体が高温気体である熱交換器として用いるプレート式熱交換器に関し、熱交換の過程で生じる凝縮液を捕集することができ、これを速やかに外部に導出することで、凝縮液が滞留することがない新規構造のプレート式熱交換器を提案することを目的とするものである。

こうした目的を達成するため、この発明は、金属板のプレス加工で連続する凹凸面１２を形成した伝熱板１０を多層に重ね、周縁を気密に接合して製作され、２枚の伝熱板１０の間で流体の流通層を形成し、熱交換する流体を流通層に交互に流通させて熱交換し、熱交換する一方の流体が高温気体であるプレート式熱交換器において、伝熱板１０をその長手方向を横にして立てた状態で設置し、熱交換の過程で高温気体が低温下して生じる凝縮液の捕集部１７を、高温気体の流通層の底部に形成するように、凝縮液の滞留スペース１５を有する形状に伝熱板１０を形成し、捕集部１７にて捕集された凝縮液を外部に導出可能とし、前記滞留スペース１５は、前記伝熱板１０の長辺が中央から外方向へ屈曲し、その半分程は外方向へ漸次広がる面積部分が形成されることにより形成されたことを特徴とする。

この発明のプレート式熱交換器は、熱交換の過程で高温気体が低温下して生じる凝縮液の滞留スペースを有する形状に伝熱板を形成し、この伝熱板を多層に重ね、周縁を気密に接合して製作され、高温気体の流通層の底部に凝縮液の捕集部を形成し、捕集された凝縮液を外部に導出可能としたので、凝縮液を速やかに捕集して外部に導出することができ、凝縮液が滞留したまま残留することがなく、プレート式熱交換器の性能低下や故障の要因を取り除くことができる。

また、この発明のプレート式熱交換器は、凝縮液の滞留スペースを有するように、伝熱板の外形形状を変えるだけで製作され、従来のプレート式熱交換器に対して製作コストが高価となることはない。したがって、熱交換する一方の流体が高温気体である熱交換器に、プレートフィンアンドチューブタイプの熱交換器及びシェルアンドチューブタイプの熱交換器に代えて適用し、小型、薄型、熱効率に優れる等、プレート式熱交換器特有の効果を奏するものである。

この発明の最初の実施例の正面図。 側面図。 伝熱板の平面図。 他の実施例の正面図。 側面図。

以下に、この発明の実施形態について、図面の実施例に基づいて具体的に説明する。

図１から３はこの発明の最初の実施例で、図１に伝熱板１０、図２及び３にプレート式熱交換器２０を示す。図１に示すように、伝熱板１０は、略矩形の金属板をプレス成形して形成され、波型が連続する凹凸面１２を一面に形成し、周縁を折り曲げてリム部１３を設けて皿状に形成され、四隅に流体の通孔１４を開孔している。伝熱板１０の長辺は中央から外方向へ屈曲し、その半分程は外方向へ漸次広がる面積部分が形成され、これにより凝縮液の滞留スペース１５（図中のハッチング部分）が形成され、滞留スペース１５に通孔１６が開孔されている。

プレート式熱交換器２０は、伝熱板１０を順次その向きを反転させ、波型を交差させて所定の枚数積層し、リム部１３、通孔１４の周縁、凹凸面１２の当接部等を接合して製作される。２枚の伝熱板１０で仕切られた層状間隔で流体の流通層が形成され、熱交換する流体を流通層に交互に流通させて熱交換する。

このプレート式熱交換器２０は、長手方向を横にして伝熱板１０を立てた状態で機器内に設置し、熱交換する流体の管路を配管する。伝熱板１０に形成した滞留スペース１５により、高温気体の流通層の底部に、熱交換の過程で高温気体が低温下して生じる凝縮液の捕集部１７（図中のハッチング部分）が形成され、捕集された凝縮液を外部に導出する排水管１８が設けられている。

図４、５はこの発明の他の実施例である。このプレート式熱交換器２０は、長手方向を縦にして伝熱板１０を立てた状態で機器内に設置し、熱交換する流体の管路を配管するものである。前例と同様に、高温気体の流通層の底部に、熱交換の過程で生じる凝縮液の捕集部１７（図中のハッチング部分）が形成され、捕集された凝縮液を外部に導出する排水管１８が設けられている。

１０ 伝熱板
１５ 滞留スペース
１７ 捕集部
２０ プレート式熱交換器

Claims (1)

1. 金属板のプレス加工で連続する凹凸面１２を形成した伝熱板１０を多層に重ね、周縁を気密に接合して製作され、２枚の伝熱板１０の間で流体の流通層を形成し、熱交換する流体を流通層に交互に流通させて熱交換し、熱交換する一方の流体が高温気体であるプレート式熱交換器において、
   伝熱板１０をその長手方向を横にして立てた状態で設置し、熱交換の過程で高温気体が低温下して生じる凝縮液の捕集部１７を、高温気体の流通層の底部に形成するように、凝縮液の滞留スペース１５を有する形状に伝熱板１０を形成し、捕集部１７にて捕集された凝縮液を外部に導出可能とし、前記滞留スペース１５は、前記伝熱板１０の長辺が中央から外方向へ屈曲し、その半分程は外方向へ漸次広がる面積部分が形成されることにより形成されたことを特徴としたプレート式熱交換器。

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