JPH045920B2 - - Google Patents

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JPH045920B2
JPH045920B2 JP57110551A JP11055182A JPH045920B2 JP H045920 B2 JPH045920 B2 JP H045920B2 JP 57110551 A JP57110551 A JP 57110551A JP 11055182 A JP11055182 A JP 11055182A JP H045920 B2 JPH045920 B2 JP H045920B2
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JP
Japan
Prior art keywords
plate
manifold
fins
fin
closed end
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP57110551A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS599496A (en
Inventor
Ii Rosuman Aauin
Richaado Wagunaa Uiriamu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Boeing North American Inc
Original Assignee
Rockwell International Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Rockwell International Corp filed Critical Rockwell International Corp
Priority to JP11055182A priority Critical patent/JPS599496A/en
Publication of JPS599496A publication Critical patent/JPS599496A/en
Publication of JPH045920B2 publication Critical patent/JPH045920B2/ja
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  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はプレート・フイン型熱交換器に関する
ものであつて、更に詳細には、向流又は並流を使
用したプレート・フイン型熱交換器用の単体面開
放プレートに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a plate and fin heat exchanger, and more particularly to a single face open plate for a plate and fin heat exchanger using countercurrent or cocurrent flow. It is.

プレート・フイン型熱交換器は、主にチヤンネ
ル−リブ構成を有している。この場合に、向流流
れを得ることができるが、入口及び出口に於いて
流体を分離せねばならないプレート積重体をマニ
フオールド構成(多岐構成)とすることは極めて
困難である。交差流熱交換器をマニフオールド構
成とすることは比較的簡単であり、従つてそれは
向流システムよりも低効率であり且つ種々の熱及
び機械的応力を発生させるにもかかわらず一層広
範に使用されている。
Plate-fin heat exchangers primarily have a channel-rib configuration. Although countercurrent flow can be achieved in this case, it is extremely difficult to provide a manifolded configuration of the plate stack where the fluid must be separated at the inlet and outlet. The manifold configuration of cross-flow heat exchangers is relatively simple and therefore more widely used despite being less efficient and generating different thermal and mechanical stresses than counter-flow systems. has been done.

米国特許第3305010号(Campbell et al)は、
向流型熱交換器をマニフオールド構成とする場合
の問題を解決することを試みた1つの向流システ
ムを開示している。この特許に開示されている熱
交換器は、積み重ねられたプレートとフイン要素
とを有しており、且つ両端から異なつた温度の流
体を導入する為の複雑なマニフオールド手段を有
している。しかしながら、このCambellの特許
は、プレート及びフインの両方の機能を有するプ
レートを開示しておらず、且つプレートの平面内
に於いてプレートを内部的にマニフオールド構成
とする手段を開示するものではない。
U.S. Patent No. 3305010 (Campbell et al)
One countercurrent system is disclosed that attempts to solve the problems of manifold configurations of countercurrent heat exchangers. The heat exchanger disclosed in this patent has stacked plate and fin elements and complex manifold means for introducing fluids at different temperatures from both ends. However, the Campbell patent does not disclose a plate having the functions of both a plate and a fin, nor does it disclose a means for internally manifolding the plate in the plane of the plate. .

別の向流システムを第1図に示してあり、これ
はフロリダ州マイアミに於いて1978年2月に開催
された第5回OTEC会議のプロシーデイングズ
288−320頁に記載されているAlfa−Lavalのもの
である。このAlfa−Laval概念は、主に、1組の
薄い金属プレートと、フレームと各部品を一体的
に保持する手段とから構成されている。これらの
プレートは水平担持棒の上部と下部との間に保持
され、且つ定着ボルト及び可動圧力プレートによ
つて固定のフレームプレートに対し圧接されるも
のである。フレームプレートには入口接続体及び
出口接続体へのノズルが設けられている。各プレ
ートはガスケツトでその周辺部が密封され、且つ
プレス成形された溝に固着される。プレートの角
部の各々に設けられた流れ用の開口には個々的に
ガスケツトが設けられており、従つてプレート間
の空間を交互の流れチヤンネルからなる2つの系
統に分割している。これらのチヤンネル系統を介
して、2つの媒体が通過され、前記薄いプレート
を介しての熱伝導により高温媒体が低温媒体へ熱
を供給する。この様なガスケツトを設けた構成と
することにより媒体間の相互の洩れの発生の危険
性を取除いている。このAlfa−Laval概念の基本
的要素であるプレートはプレス成形により形成さ
れた波型パターンを有している。これらの波型は
無数のプレートパターンの形状に構成することが
可能である。しかしながら、圧力降下と対流熱伝
達特性との間の注意深い損益分岐を考慮すること
によつて特定のパターンが決定される。
An alternative countercurrent system is shown in Figure 1, which was taken from the Proceedings of the Fifth OTEC Conference, February 1978, in Miami, Florida.
Alfa-Laval, described on pages 288-320. The Alfa-Laval concept consists primarily of a set of thin metal plates, a frame and means for holding the parts together. These plates are held between the upper and lower parts of the horizontal support rods and are pressed against the fixed frame plate by anchor bolts and a movable pressure plate. The frame plate is provided with nozzles to the inlet and outlet connections. Each plate is sealed around its periphery with a gasket and secured in a press-formed groove. The flow openings in each corner of the plates are individually gasketed, thus dividing the space between the plates into two systems of alternating flow channels. Via these channel systems, two media are passed, the hot one supplying heat to the cold one by heat conduction through the thin plates. By providing such a gasket, the risk of mutual leakage between media is eliminated. The basic element of this Alfa-Laval concept is the plate, which has a corrugated pattern formed by press molding. These corrugations can be configured into a myriad of plate pattern shapes. However, the particular pattern is determined by careful break-even considerations between pressure drop and convective heat transfer characteristics.

Alfa−Lavalのシステムに於けるガスケツトは
プレートのプレス成形された溝に固着されるもの
であり、且つ天然ゴム、ニトリル、ブチル、ネオ
プレン、ビトン等の様なエラストマーで通常構成
されるものである。この場合のガスケツトの物質
選定は使用条件に依存するものであるが、その上
限は約360psiであり約400°Fである。
The gasket in the Alfa-Laval system is secured to a press-formed groove in the plate and is typically constructed of an elastomer such as natural rubber, nitrile, butyl, neoprene, Viton, etc. The choice of material for the gasket in this case depends on the conditions of use, but the upper limit is about 360 psi and about 400°F.

本発明は上述した如きAlfa−Lavalのものとは
著しく異なるものであり、その幾つかの例を挙げ
ると、(1)Alfa−Laval方式ではガスケツトを必要
としており、それにより操作圧力及び温度が制限
される、(2)Alfa−Laval方式では接触フインが設
けられておらずまたプレート底部は基本的に平坦
ではないので、最適な熱伝達係数を得るために必
要なプレート間の接触を得ることができない、(3)
Alfa−Laval方式の入口部及び出口部は反対端に
設けられているがプレートの同じ側に設けられて
いるので、プレートを横切つて流れる流れの分布
状態が良くなく且つ熱伝達効率が悪い、(4)Alfa
−Laval方式に於いてはプレートの面を横切つて
流入する流れを駆動する手段が設けられておら
ず、従つてその本質的な効率の悪さを補正するこ
とが不可能である。更に、上述した先行技術は、
本発明の環状プレート構成体及びプレートセグメ
ントを何等示唆するものではない。
The present invention differs significantly from Alfa-Laval's as described above, to name a few examples: (1) Alfa-Laval requires a gasket, which limits operating pressures and temperatures; (2) Since contact fins are not provided in the Alfa-Laval system and the plate bottoms are basically not flat, it is difficult to obtain the contact between the plates necessary to obtain the optimum heat transfer coefficient. I can't do it (3)
Since the inlet and outlet sections of the Alfa-Laval system are located at opposite ends but on the same side of the plate, the flow distribution across the plate is poor and the heat transfer efficiency is poor. (4)Alfa
- In the Laval system, no means are provided to drive the flow across the face of the plate, so it is not possible to compensate for its inherent inefficiency. Furthermore, the above-mentioned prior art
There is no suggestion whatsoever of the annular plate structures and plate segments of the present invention.

本発明は、以上の点に鑑みなされたものであつ
て、プレート・フイン型熱交換器に使用する内部
的にマニフオールド構成とした単体の面開放フイ
ンプレートを提供することを目的とする。内部的
にマニフオールド構成とした面開放型の単体フイ
ンプレートは、内部マニフオールド手段に隣接す
る側部開口を有しており、該マニフオールド手段
は複数個のチヤンネルに対し横断方向に設けられ
ており、且つ各チヤンネルは端部ポートに隣接し
ている。複数個の前記内部的にマニフオールド構
成とした面開放型単体フインプレートを交互に対
向させて積み重ねるこどが可能である。この内部
的にマニフオールド構成としたプレート積重体を
外部マニフオールドと結合させて、効率の良い低
価格の向流型熱交換器を構成することが可能であ
る。内部をマニフオールド構成とした面開放型単
体プレートの別の実施例に於いては一体的補助入
口マニフオールド及び出口マニフオールドを有し
ており、この様な構成とすることにより別体の外
部マニフオールドを設けることの必要性を取除い
ている。
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a single face-open fin plate having an internal manifold structure for use in a plate-fin type heat exchanger. A unitary open-faced fin plate having an internal manifold configuration has a side opening adjacent an internal manifold means, the manifold means being disposed transversely to the plurality of channels. and each channel is adjacent to an end port. It is possible to alternately stack a plurality of face-open single fin plates internally having a manifold structure so as to face each other. This internally manifolded stack of plates can be combined with an external manifold to form an efficient, low cost countercurrent heat exchanger. Another embodiment of an open-face unitary plate with an internal manifold configuration has an integral auxiliary inlet manifold and an outlet manifold, such that a separate external manifold can be used. This eliminates the need for having an old.

本発明の目的とするところは、プレート・フイ
ン型熱交換器に使用する内部をマニフオールド構
成としたフインプレートを提供することである。
本発明の別の目的とするところは、プレート・フ
イン型熱交換器に使用する内部をマニフオールド
構成とした単体のフインプレートを提供すること
である。本発明の更に別の目的とするところは、
単一の金型から製造することの可能な熱交換器用
プレートを提供することである。本発明の更に別
の目的とするところは、高効率の向流型又は並流
型プレート・フイン熱交換器を提供することであ
る。本発明の更に別の目的とするところは、特に
流体流路の長さを増加すべく構成した内部マニフ
オールドへ流体を供給する外部乃至は補助マニフ
オールドを設けることによつて高効率とした点で
ある。本発明の更に別の目的とするところは、単
にプレートを逆転させ同様の1組のプレートを接
着(拡散接合、蝋付、溶接等)乃至はボルト締着
することによつて低価格の組立体を提供すること
である。本発明の別の目的とするところは、プレ
ート間の接触及び表面積を増加させることによつ
て熱伝達を向上させることが可能な複数個のフイ
ン形状を組込んだ面開放型フインプレートを提供
することである。本発明の別の目的とするところ
は、簡単化した補助的マニフオールドを有する熱
交換器を提供することである。本発明の更に別の
目的とするところは、内部をマニフオールド構成
としたプレート積重体用の簡単なマニフオールド
手段を提供することである。本発明の更に別の目
的とするところは、低価格であり且つ効率の良い
向流型又は並流型熱交換器を提供することであ
る。本発明の更に別の目的とするところは、機械
的な及び熱的な応力を比較的受けることのないプ
レートを有する熱交換器を提供することである。
本発明の更に別の目的とするところは、廉価に製
造可能な熱交換器を提供することである。
An object of the present invention is to provide a fin plate with a manifold structure inside for use in a plate-fin heat exchanger.
Another object of the present invention is to provide a single fin plate with a manifold structure inside for use in a plate-fin heat exchanger. A further object of the present invention is to
An object of the present invention is to provide a plate for a heat exchanger that can be manufactured from a single mold. Yet another object of the present invention is to provide a highly efficient countercurrent or cocurrent plate and fin heat exchanger. A further object of the present invention is to achieve high efficiency by providing an external or auxiliary manifold for supplying fluid to the internal manifold, which is particularly designed to increase the length of the fluid flow path. It is. It is a further object of the present invention to create a low cost assembly by simply reversing the plates and gluing (diffusion bonding, brazing, welding, etc.) or bolting together a similar set of plates. The goal is to provide the following. Another object of the present invention is to provide an open-faced fin plate incorporating a plurality of fin shapes capable of improving heat transfer by increasing contact and surface area between the plates. That's true. Another object of the invention is to provide a heat exchanger with a simplified auxiliary manifold. It is a further object of the present invention to provide a simple manifold means for a plate stack having an internal manifold configuration. Yet another object of the present invention is to provide a countercurrent or cocurrent heat exchanger that is inexpensive and efficient. Yet another object of the invention is to provide a heat exchanger having plates that are relatively free from mechanical and thermal stresses.
Yet another object of the present invention is to provide a heat exchanger that can be manufactured at low cost.

以下、添付の図面を参考に本発明の具体的実施
の態様について詳細に説明する。本発明に基づ
き、プレート・フイン型熱交換器に使用する内部
をマニフオールド構成(多岐構成)としたフイン
プレートが提供される。プレート10は単体構成
とすることが望ましいが、複数個の構成部品を結
合させて単一のプレートとすることも可能であ
る。第2a図、第2b図、第2c図に示した如
く、基本的な単体のフインプレート10は開放面
12と、フインプレート10の上端17を介して
横断方向に配設された側部開口14,14を有し
ている。側部開口14,14は、内部マニフオー
ルド手段16と一体的であり、それと隣接してお
り、且つそれによつて接続されている。閉塞端1
8は内部マニフオールド手段16の後端に隣接す
ると共にそれの横方向に存在している。フイン2
2によつて形成されているチヤンネル20は、マ
ニフオールド手段16の前端に隣接すると共にそ
れの横断方向に延在しており、流体の流れを端部
開口24に向かつて方向付けている。底部26は
隣接するプレートのフイン22に接続する為の熱
伝達表面を与えると共に流体を分離する手段及び
プレート積重体に於けるフインプレート10を密
封的に接続する為の手段を与えている。注意すべ
きことは、このプレート積重体は高圧力及び低圧
力状態に対して使用することが可能であり、内部
的な洩れ流路は余り重要ではないということであ
る。プレートカバー15は図示した如く固体物と
することも可能であり、一方単に別の基本的なフ
インプレート10とすることも可能である。更
に、第2b図は、マニフオールドフイン28を示
しているが、これらのフインは所望により設ける
ことが可能なものである。しかしながら、これら
のマニフオールドフイン28はプレートの支持力
を増加させ、且つ熱伝達の為の付加的な手段を与
えることとなる。
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Based on the present invention, a fin plate with a manifold configuration (various configurations) is provided for use in a plate/fin type heat exchanger. Although the plate 10 is preferably constructed as a single unit, it is also possible to combine a plurality of components into a single plate. As shown in FIGS. 2a, 2b and 2c, the basic unitary fin plate 10 has an open surface 12 and a side opening 14 disposed transversely through the upper end 17 of the fin plate 10. , 14. The side openings 14, 14 are integral with, adjacent to, and connected by the internal manifold means 16. Closed end 1
8 is adjacent to and lateral to the rear end of the internal manifold means 16. Finn 2
A channel 20 formed by 2 extends adjacent to and transversely to the forward end of manifold means 16 and directs fluid flow toward end opening 24 . The bottom 26 provides a heat transfer surface for connecting the fins 22 of adjacent plates and provides a means for fluid separation and for sealingly connecting the fin plates 10 in a plate stack. It should be noted that this plate stack can be used for high and low pressure conditions, and internal leakage channels are less important. The plate cover 15 can be a solid object as shown, or it can simply be another basic fin plate 10. Furthermore, although FIG. 2b shows manifold fins 28, these fins can be provided as desired. However, these manifold fins 28 increase the support of the plate and provide additional means for heat transfer.

第2d図は、内部をマニフオールド構成とした
複数個のフインプレート10で構成した内部をマ
ニフオールド構成としたプレート積重体30を示
している。好適実施形態に於いては、フインプレ
ートを交互に対向させて積み重ねる。各実施例に
関し注意すべきことは、フイン22を垂直線上に
整列させて示してあるが、第7b図に示す如くこ
れらを千鳥状の配置とすることも可能である。ま
た、好適実施例に於いては、これらのフインプレ
ートに対し同一のものを使用するが、所望の熱力
学的効果を得る為に交互のフインプレートに関す
る内部構成を変化させることが可能である。好適
実施形態に於いては、交互のフインプレートの側
部開口14を介して第1流体を内部マニフオール
ド16内に給送し、フイン22によつて形成され
たチヤンネル20に沿つて送給し、端部開口24
を介して流出させる。第1流体よりも高温又は低
温の第2流体を同様に次のフインプレートの側部
開口14を介して導入させて向流流れを形成させ
る。この様な流れの方法とすることが好適なもの
であるが、この流れを逆流することも本発明の範
囲内のものであり、即ち流体を端部開口24を介
して流入させ、チヤンネル20から内部マニフオ
ールド16へ流動させて、側部開口14から流出
させることも可能である。また、一方の流体を側
部開口14を介して導入すると共に他方の流体を
隣接するフインプレートの端部開口24を介して
導入させることによつて並流流れとすることも可
能である。注意すべきことであるが、この第1流
体及び第2流体は同一のものでも異なつたもので
も良く、また熱力学的条件に応じて2つ以上の流
体を使用することも可能である。
FIG. 2d shows a plate stack 30 with a manifold structure inside, which is composed of a plurality of fin plates 10 each having a manifold structure inside. In a preferred embodiment, the fin plates are alternately stacked facing each other. It should be noted with respect to each embodiment that although the fins 22 are shown aligned on a vertical line, they may also be arranged in a staggered manner as shown in FIG. 7b. Also, although in the preferred embodiment the finplates are identical, it is possible to vary the internal configuration of alternate finplates to obtain the desired thermodynamic effect. In a preferred embodiment, the first fluid is fed into the internal manifold 16 through side openings 14 in alternating fin plates and along a channel 20 formed by the fins 22. , end opening 24
drain through. A second fluid, either hotter or colder than the first fluid, is similarly introduced through the side openings 14 of the next fin plate to form a countercurrent flow. Although this method of flow is preferred, it is also within the scope of the invention to reverse this flow, i.e., to have the fluid enter through the end opening 24 and exit the channel 20. It is also possible to flow into the internal manifold 16 and exit through the side openings 14. Cocurrent flow can also be achieved by introducing one fluid through the side openings 14 and the other fluid through the end openings 24 of adjacent fin plates. It should be noted that the first fluid and the second fluid may be the same or different, and more than one fluid may be used depending on thermodynamic conditions.

第3a図及び第3b図は、内部マニフオールド
手段16の2つの別の実施例を示している。この
マニフオールド手段16は角度33で決定される
テーパ形状を有することが可能である。第3a図
に示した如く、内部マニフオールド16は2つの
側部開口14,14を有しており、テーパは流体
が中間点32に到達するに従い狭くなつている。
中間点32に、所望により、障壁34を挿入する
ことが可能である。第3b図に示した実施例に於
いては、内部マニフオールド16は1個の側部開
口14を有しており、テーパはフインプレートの
全幅に渡つて延在しており、それは閉塞側部23
に到達するに従い狭くなつている。ここに於いて
は3種類の内部マニフオールド形状を示してある
が、側部開口14からチヤンネル20へ流体を送
給可能なその他の内部マニフオールド形状とする
ことも可能である。
Figures 3a and 3b show two alternative embodiments of the internal manifold means 16. This manifold means 16 may have a tapered shape determined by an angle 33. As shown in FIG. 3a, the internal manifold 16 has two side openings 14, 14 with a taper that narrows as the fluid reaches an intermediate point 32.
A barrier 34 can be inserted at the intermediate point 32, if desired. In the embodiment shown in Figure 3b, the internal manifold 16 has one side opening 14 with a taper extending across the entire width of the fin plate, which 23
It gets narrower as you reach . Although three internal manifold configurations are shown herein, other internal manifold configurations capable of delivering fluid to the channels 20 from the side openings 14 are possible.

第4a図、第4b図及び第4c図は、フイン2
2及びチヤンネル20に関する種々の形状を示し
ている。第4a図に於いて、フイン22とチヤン
ネル20は基本的なフインプレート10の主チヤ
ンネル20内にランダムに配設されている。それ
と比較して、第4b図及び第4c図に於けるフイ
ン形状は整列し且つ間欠的なフイン形状を示して
いる。間欠的なフインの列は第4b図に示した如
く交互に配置することも可能であり、また第4c
図に示した如く整列して配置することも可能であ
る。チヤンネルの表面は、特定の設計条件に従つ
て滑かな表面とすることも可能でありまた粗い表
面とすることも可能である。また、如何なるフイ
ン形状を使用した場合に於いても、フインとチヤ
ンネルとは構造的な一体性を向上すべく構成さ
れ、且つ全体的な熱伝達特性を向上すべく構成さ
れるものである。更に、チヤンネルは深さ方向及
び幅方向の両方に於いてテーパを持たせることが
可能なものである。
Figures 4a, 4b and 4c show the fin 2
2 and various shapes for the channel 20 are shown. In FIG. 4a, the fins 22 and channels 20 are randomly disposed within the main channels 20 of the basic fin plate 10. In FIG. In comparison, the fin shapes in Figures 4b and 4c exhibit aligned and intermittent fin shapes. The intermittent rows of fins can also be arranged alternately as shown in Figure 4b, or as shown in Figure 4c.
It is also possible to arrange them in a line as shown in the figure. The surface of the channel can be smooth or rough depending on the specific design requirements. Also, whatever fin shape is used, the fins and channels are constructed to improve structural integrity and to improve overall heat transfer characteristics. Additionally, the channel can be tapered both in depth and width.

第5図には複数個のチヤンネル及びフインの形
状を示してある。最も一般的なチヤンネル及びフ
インの形状はチヤンネル20及びフイン22で示
されたものである。しかしながら、角部を丸くし
たチヤンネル36、U字形状チヤンネル38、V
字形状チヤンネル40、台形状チヤンネル42等
の様な異なつた形状のチヤンネル及びそれに対応
する夫々のフイン形状を使用可能であることは勿
論である。本発明の重要な1特徴としては、チヤ
ンネルとフインとが一体となつて熱伝達特性及び
構造上の一体性を向上させるものであるが、チヤ
ンネルそれ自身は面開放型であり、従つて製造が
容易なものである。更に、注意すべきことである
が、チヤンネルそれ自身は滑かな表面であつても
粗い表面であつても良く、また波形状又は流れ状
態及び熱伝達特性を向上させることが可能なその
他の表面形状を用いることも可能である。
FIG. 5 shows the shapes of a plurality of channels and fins. The most common channel and fin shapes are those shown with channel 20 and fins 22. However, the channel 36 with rounded corners, the U-shaped channel 38, the V
Of course, different shaped channels such as a letter-shaped channel 40, a trapezoidal channel 42, etc., and corresponding fin shapes can be used. An important feature of the invention is that although the channel and fins work together to improve heat transfer properties and structural integrity, the channel itself is open-faced and therefore easier to manufacture. It's easy. Additionally, it should be noted that the channels themselves may have smooth or rough surfaces, and may also include corrugations or other surface shapes capable of improving flow conditions and heat transfer properties. It is also possible to use

第6a図は、内部的且つ補助的にマニフオール
ド構成とした面開放型フインプレート62の平面
を示している。フインプレート62は基本的には
フインプレート10と同一であるが、フインプレ
ート62は、更に、閉塞端外部マニフオールド6
4と、開放端外部マニフオールド66と、二対の
側部マニフオールド68,70とを有している。
側部マニフオールドの各対は、側部入口マニフオ
ールド68と、対角線上に位置された側部閉塞マ
ニフオールド70とを有している。外部マニフオ
ールドの全ては、一体的であり、且つフインプレ
ート10に隣接している。外部マニフオールドは
矩形形状を有するものとして示されているが、フ
インプレートから且つフインプレートへ流体を送
給することが可能な任意の形状を使用可能である
ことは勿論である。
FIG. 6a shows a plan view of an open-faced fin plate 62 which is internally and supplementally manifolded. The fin plate 62 is essentially the same as the fin plate 10, but the fin plate 62 also has a closed end external manifold 6.
4, an open-ended external manifold 66, and two pairs of side manifolds 68,70.
Each pair of side manifolds has a side inlet manifold 68 and a diagonally positioned side closure manifold 70. All of the external manifolds are integral and adjacent to the fin plate 10. Although the external manifold is shown as having a rectangular shape, it will be appreciated that any shape capable of delivering fluid to and from the fin plates can be used.

第6b図は、内部的に且つ内側にマニフオール
ドを構成した面開放型のフインプレート63の平
面を示している。プレート63は、基本的にはフ
インプレート62と同一であるが、フインプレー
ト63は、更に、閉塞端補助マニフオールド64
と、開放端補助マニフオールド66と、二対の内
側側部マニフオールド68,70と、一対の内側
入口部65とを有している。各対の内側側部マニ
フオールドは、側部入口マニフオールド68と、
対角線上に位置された側部閉塞マニフオールド7
0とを有している。
FIG. 6b shows a plan view of an open-faced fin plate 63 which internally and internally constitutes a manifold. The plate 63 is basically the same as the fin plate 62, but the fin plate 63 further includes a closed end auxiliary manifold 64.
, an open-end auxiliary manifold 66 , two pairs of inner side manifolds 68 and 70 , and a pair of inner inlet portions 65 . Each pair of inner side manifolds includes a side inlet manifold 68;
Diagonally located side closure manifold 7
0.

第6c図は、大略67で示した如く内側にマニ
フオールドを形成したフインプレートの別の実施
例を示した斜視図である。フインプレート67は
基本的にはフインプレート63と同じであるが、
フインプレート67は、内側各入口部69と、一
対の内側角マニフオールドとを有しており、各対
は内側角入口部69に位置された内側角入口マニ
フオールド71と、入口マニフオールド71と同
じ側であるがプレート67の反対端に位置された
内側角出口マニフオールド73とを有している。
熱交換用の流体がフインプレート67に流入する
と、その流体は開放マニフオールド71と入口部
69とを通過して流れ、更に内部流れガイド75
を通過し、フイン79によつて形成されたチヤン
ネル77を通過し、また開放端開口81を流れ
て、内側角出口マニフオールド73を介して流出
される。注意すべきことは、流れガイド75はマ
ニフオールドフイン28と類似しており、マニフ
オールドの長さが増加すると共にマニフオールド
のチヤンネル83の幅が増加しているということ
を除いては同一の構造上及び熱力学的な目的を達
成するものである。この様な構成とすることによ
り、プレート67の面全体に渡つて最適な流れ分
布を与えることが可能である。
FIG. 6c is a perspective view of another embodiment of a fin plate having a manifold formed therein, generally indicated at 67. The fin plate 67 is basically the same as the fin plate 63, but
The fin plate 67 has respective inner inlet portions 69 and a pair of inner corner manifolds, each pair including an inner corner inlet manifold 71 located at the inner corner inlet portion 69 and an inlet manifold 71. and an inner corner outlet manifold 73 located on the same side but at the opposite end of plate 67.
As heat exchange fluid enters fin plate 67, it flows through open manifold 71 and inlet 69, and then through internal flow guide 75.
, through the channel 77 formed by the fins 79 and through the open end opening 81 and out through the inner corner outlet manifold 73 . It should be noted that the flow guide 75 is similar to the manifold fin 28 and is of identical construction except that the length of the manifold increases and the width of the manifold channel 83 increases. and thermodynamic objectives. With such a configuration, it is possible to provide an optimal flow distribution over the entire surface of the plate 67.

フインプレート67の全面に渡り最適な流れ分
布を与えることが可能な流れガイド75の別の構
成としては、第6d図に示した如く、流れガイド
75をフイン79と一体的に接続させて個々のチ
ヤンネル77へ流体を供給する様に構成した流れ
ガイド75を使用するものである。第6c図に示
した1組の流れガイドの場合には、流れガイド7
5の間の間隔83はフイン79及びチヤンネル7
7への長さが増加すると共に増加している。フイ
ンプレート67の残りの2つの角の各々には1つ
ずつ一対のタブ・マニフオールド85及び87が
設けられている。タブ・マニフオールド85及び
87は、フインプレートが交互に対向して積み重
ねられた場合にフインプレート67に対する必要
な連続的流路を与える。
Another configuration of the flow guide 75 that can provide an optimal flow distribution over the entire surface of the fin plate 67 is to connect the flow guide 75 integrally with the fins 79 as shown in FIG. A flow guide 75 configured to supply fluid to channel 77 is used. In the case of a set of flow guides shown in FIG. 6c, flow guide 7
The spacing 83 between the fins 79 and the channels 7
It increases with increasing length to 7. A pair of tab manifolds 85 and 87 are provided, one at each of the remaining two corners of fin plate 67. Tab manifolds 85 and 87 provide the necessary continuous flow path for fin plates 67 when the fin plates are stacked opposite each other in alternating fashion.

第7a図及び第7b図と第8a図、第8b図及
び第8c図は、内部をマニフオールド構成とした
フインプレート及びプレートを積み重ねた組立て
体72を示している。好適実施形態に於いては、
フインプレートを交互に対向させて積み重ねる。
第1流体を入口側部マニフオールド68へ給送
し、そこで流体は側部開口14を通過し且つ内部
マニフオールド手段16を通過して、フイン22
で形成されているチヤンネル20を通過すべく方
向転換される。この第1流体は、次いで、端部開
口24から流出し、開放端補助マニフオールド6
6内へ流入する。補助マニフオールド66から流
出した第1流体は、次いで、任意の適宜の位置へ
給送される。第1流体よりも高温か又は低温の第
2流体が隣接するフインプレートへ夫々の側部入
口マニフオールド68を介して送給される。次い
で、第1流体の流れと同様に、第2流体は入口開
口14を介して内部マニフオールド16へ流動さ
れ、次いでチヤンネル20及びフイン22に沿つ
て流される。そこから、第2流体は夫々の開放端
補助マニフオールド66へ流出され、そこから適
宜の位置へ送給される。開放端補助マニフオール
ド64と側部閉塞端マニフオールド70は交互の
フインプレート間の連続的な2次マニフオールド
を形成する為に使用される。注意すべきことは、
側部マニフオールド及び端部マニフオールドは矩
形形状を有するものとして示されているが、所望
の効果を得る為に任意の機能的形状とすることが
可能である。更に、熱交換用の流体は液体又は気
体のどちらでも良く、又は液体と気体との混合流
体であつても良い。
Figures 7a and 7b, 8a, 8b and 8c show an assembly 72 of stacked fin plates and plates with internal manifold configurations. In a preferred embodiment,
Stack the fin plates alternately facing each other.
The first fluid is delivered to the inlet side manifold 68 where the fluid passes through the side opening 14 and through the internal manifold means 16 to the fin 22.
The vehicle is then redirected to pass through a channel 20 formed by This first fluid then flows out of the end opening 24 and into the open end auxiliary manifold 6.
It flows into 6. The first fluid exiting the auxiliary manifold 66 is then delivered to any suitable location. A second fluid, either hotter or colder than the first fluid, is delivered to adjacent fin plates through respective side inlet manifolds 68. Similar to the flow of the first fluid, the second fluid is then flowed through the inlet opening 14 into the internal manifold 16 and then along the channels 20 and fins 22. From there, the second fluid exits into respective open-ended auxiliary manifolds 66, from where it is delivered to the appropriate location. Open end auxiliary manifold 64 and side closed end manifold 70 are used to form a continuous secondary manifold between alternating fin plates. Things to note are:
Although the side and end manifolds are shown as having a rectangular shape, they can have any functional shape to achieve the desired effect. Further, the heat exchange fluid may be either liquid or gas, or may be a mixed fluid of liquid and gas.

第9a図は内部をマニフオールド構成とした面
開放型フインプレートの別の実施例を示したもの
である。フインプレート74と76は、楔形状を
しており、密封可能なマニフオールドを介して結
合されて環状構成体72を形成している。注意す
べきことは、最も好適な環状構成体72は円形の
ものであるが、任意の規則的な偶数個の側面を有
する環状幾何学構成体とすることも可能であり、
任意の環状幾何学的構成体は本発明の範囲内に入
るものである。代表的な環状構成体としては、正
方形、六角形、八角形等がある。最も好適な形態
に於いては、6個の相互接続されるフインプレー
トから構成されるものであるが、1個又はそれ以
上のフインプレート数に於いても同様に機能し得
るものである。更に、幾つかのフインプレートは
流体を送給することなく、単にスペーサ等として
機能することも可能である。好適実施形態に於い
ては、環状構成体72は少なくとも1個の出口フ
インプレート74と入口フインプレート76とを
有している。動作について説明すると、第1流体
が側部入口マニフオールド82を介して流入し、
側部開口84を通つて、内部マニフオールド手段
86に沿つて流れ、フイン90によつて形成され
たチヤンネル88に沿つて流れる。次いで、第1
流体は外側周辺部に於ける端部開口92から流出
し開放2次マニフオールド領域78へ流入するも
のであつて、そこには任意の回収手段を設けるこ
とが可能である。第1流体は、次いで、適宜の位
置へ給送される。第1流体よりも高温であるか又
は低温の第2流体が隣接するフインプレート76
へ側部入口マニフオールド94を介して流入さ
れ、側部開口96を介し、且つ内部マニフオール
ド98に沿つて流れ、フイン102によつて形成
されたチヤンネル100に沿つて流れる。そこか
ら、第2流体は内側周辺部に設けられた出口開口
104を通つて流出し、夫々の開口端2次マニフ
オールド80へ流出する。この特定の実施例に於
いては、第9b図に示した如く、向流流れを発生
させる為の内部をマニフオールド構成としたプレ
ートの積重体で構成されている。この様な流れ
は、フインプレート76の上にフインプレート7
4を交互に積み重ねることによつて得ることが可
能である。熱交換器の所望の容量に応じて任意の
数の環状構成体72を積み重ねることが可能であ
る。環状構成体の積重体を完全なものとする為
に、リング形状をしたカバープレートを内部をマ
ニフオールド構成とした環状プレートの積重体の
最上部の環状構成体に密封状に接合させる。注意
すべきことは、このカバープレートは単に別の熱
伝達用環状構成体72とすることが可能であると
いうことである。次いで、熱伝達用流体をプレー
ト・フイン型熱交換器へ送給し且つ該熱交換器か
ら送給させる為の従来の手段を取付ける。第9c
図は、フインとチヤンネルとの近似的な相対的大
きさを示した部分拡大図である。
FIG. 9a shows another embodiment of a face-open type fin plate having a manifold structure inside. Fin plates 74 and 76 are wedge-shaped and are joined through a sealable manifold to form annular structure 72 . It should be noted that while the most preferred annular structure 72 is circular, any regular even-sided annular geometry is possible;
Any annular geometric configuration is within the scope of this invention. Typical annular structures include squares, hexagons, octagons, and the like. In the most preferred form, it is comprised of six interconnected fin plates, although one or more fin plates may function equally well. Additionally, some fin plates may function simply as spacers, etc., without delivering fluid. In a preferred embodiment, the annular structure 72 includes at least one outlet fin plate 74 and an inlet fin plate 76. In operation, a first fluid enters through the side inlet manifold 82;
It flows through side openings 84, along internal manifold means 86, and along channels 88 formed by fins 90. Then, the first
Fluid exits through an end opening 92 in the outer periphery and enters an open secondary manifold region 78, which may be provided with optional collection means. The first fluid is then delivered to the appropriate location. Fin plate 76 adjacent to a second fluid that is hotter or colder than the first fluid
through side inlet manifold 94 , flows through side openings 96 and along internal manifold 98 , and flows along channels 100 formed by fins 102 . From there, the second fluid exits through outlet openings 104 provided in the inner periphery and exits into respective open-ended secondary manifolds 80 . In this particular embodiment, as shown in Figure 9b, it consists of a stack of plates with an internal manifold configuration for generating countercurrent flow. Such a flow causes the fin plate 7 to flow over the fin plate 76.
4 can be obtained by stacking them alternately. Any number of annular structures 72 can be stacked depending on the desired capacity of the heat exchanger. To complete the stack of annular structures, a ring-shaped cover plate is sealingly joined to the top annular structure of the stack of annular plates with an internal manifold configuration. It should be noted that this cover plate can simply be another heat transfer annular structure 72. Conventional means for delivering heat transfer fluid to and from the plate and fin heat exchanger are then installed. 9th c
The figure is a partially enlarged view showing approximate relative sizes of the fins and the channel.

好適実施形態に於いては、環状構成体72を複
数個の環状セグメントから構成する。一方、環状
構成体を単体構成とすることも可能であり、且つ
1種類以上の流体を送給すべく構成することも可
能である。更に、特定の設計パラメータが所望性
を表わしている場合には、環状構成体の積重体を
その軸周りに回転すべく構成することも可能であ
る。
In a preferred embodiment, annular structure 72 is comprised of a plurality of annular segments. On the other hand, it is also possible for the annular structure to be a single unit, and it is also possible to configure it to deliver one or more types of fluid. Additionally, the stack of annular structures may be configured to rotate about its axis if certain design parameters indicate desirability.

第10a図は内部且つ内側をマニフオールド構
成とした面開放型フインプレートの別の実施例を
示している。注意すべきことであるが、環状フイ
ンプレート106は円形形状をしているが、任意
の規則的な環状幾何学形状をしたプレートとする
ことも可能であり、この様な場合も本発明の範囲
内に入るものである。環状構成体72はフインプ
レート106に類似しているが、環状構成体72
の場合には複数個のフインプレートセグメントで
構成されていることに注意すべきである。一方、
第10a図に示したフインプレートは単体の出口
プレートである。動作について説明すると、第1
流体が入口開口108を介して流入し内部マニフ
オールド手段110に沿つて流れる。そこから、
第1流体はフイン114で形成されたチヤンネル
112に沿つて流れるべく方向転換される。この
第1流体は、次いで、外側周辺部に於ける端部開
口116から流出し開放2次マニフオールド領域
118へ流出する。内側開口120が出口フイン
プレート106の外側周辺部に位置されており、
第2流体を次のプレートへ送給する為の手段を与
えている。第10b図は入口フインプレート12
2を示している。前記第1流体よりも高温又は低
温の第2流体が開口120を介してフインプレー
ト122内に送給される。そこから、第2流体は
マニフオールド124に沿つて流れ、フイン12
8で形成されたチヤンネル126に沿つて流れる
べく方向転換される。そこから、第2流体が内側
周辺部に形成された出口開口130を介して流出
し、夫々の開口端第2マニフオールド領域132
に流出する。内側開口108がフインプレート1
22の内側周辺部に位置されており、第1流体を
次のプレートへ送給する為の手段を与えている。
この特定の実施例に於いて、入口フインプレート
122と出口フインプレート106とを交互に積
み重ねて所望のプレート積立て体高さになるまで
積み重ねることによつて内部をマニフオールド構
成としたプレートで環状形状の積重体を得ること
が可能である。注意すべきことは、所望により、
複数個の入口部及び出口部を各プレート内に位置
させることが可能であるということである。プレ
ート積重体を完成させる為に、リング形状をした
カバープレートを内部をマニフオールド構成とし
た環状プレート積重体の最上部プレートに密封状
に接続させる。注意すべきことは、このカバープ
レートを単に別の環状プレートとすることも可能
であり、又は別体の固体プレートとすることも可
能である。次いで熱伝達用の流体をプレート・フ
イン型熱交換器へ給送し、且つ該熱交換器から給
送させる為の従来の任意の送給手段を取付けるこ
とが可能である。
FIG. 10a shows another embodiment of an open-face fin plate having a manifold structure inside and inside. It should be noted that although the annular fin plate 106 has a circular shape, it is possible to have any regular annular geometry and is within the scope of the present invention. It is something that goes inside. Annular formation 72 is similar to fin plate 106, except that annular formation 72
It should be noted that in the case of , it is composed of multiple fin plate segments. on the other hand,
The fin plate shown in Figure 10a is a single outlet plate. To explain the operation, the first
Fluid enters through inlet opening 108 and flows along internal manifold means 110 . From there,
The first fluid is redirected to flow along a channel 112 formed by fins 114 . This first fluid then flows out of the end opening 116 at the outer periphery and into the open secondary manifold region 118. an inner opening 120 is located at the outer periphery of the outlet fin plate 106;
A means is provided for delivering the second fluid to the next plate. Figure 10b shows the inlet fin plate 12.
2 is shown. A second fluid that is hotter or colder than the first fluid is fed into the fin plate 122 through the opening 120 . From there, the second fluid flows along manifold 124 and fins 12
is redirected to flow along a channel 126 formed by 8. From there, the second fluid exits through outlet openings 130 formed in the inner periphery and exits each open end second manifold region 132.
leaks into The inner opening 108 is the fin plate 1
22 and provides a means for delivering the first fluid to the next plate.
In this particular embodiment, the inlet fin plates 122 and the outlet fin plates 106 are stacked alternately until a desired plate stack height is achieved, thereby forming an annular shaped plate with an internal manifold configuration. It is possible to obtain stacks. It should be noted that if desired,
It is possible to locate multiple inlets and outlets within each plate. To complete the plate stack, a ring-shaped cover plate is sealingly connected to the top plate of the annular plate stack with an internal manifold configuration. It should be noted that this cover plate can be simply another annular plate, or it can also be a separate solid plate. Any conventional delivery means can then be fitted for delivering heat transfer fluid to and from the plate and fin heat exchanger.

最終的な使用目的及び所望の熱伝達率に応じ
て、種々のプレート厚さ、チヤンネル及びフイン
の長さ及び幅の割合、及び種々の熱導伝性物質を
使用することが可能である。例えば、金属、セラ
ミツクス、ポリマー等を使用することが可能であ
るが、これらの物質に何等限定されるべきもので
はない。
Depending on the final use and desired heat transfer rate, different plate thicknesses, channel and fin length and width proportions, and different thermally conductive materials can be used. For example, it is possible to use metals, ceramics, polymers, etc., but the material is not limited to these materials in any way.

上述したごとき構成とすることにより、熱交換
器の製造を初めて自動化させることが可能となる
ものである。そうすることにより、管内蔵シエル
及びプレート・フイン型熱交換器と比較して、切
削、蝋付、溶接、洩れ検査等に必要とされる作業
時間を減少することが可能である。更に、許容設
計のスケーリングによつて広範囲の寸法、物質及
び流体を使用することが可能である。以下に、従
来のものと比べIMPS(内部をマニフオールド構
成とした積重体)構成の熱効率の優秀性を概略説
明する。
By adopting the configuration as described above, it becomes possible to automate the manufacturing of a heat exchanger for the first time. By doing so, it is possible to reduce the working time required for cutting, brazing, welding, leak testing, etc. compared to tube-built-in shell and plate-fin type heat exchangers. Additionally, a wide range of dimensions, materials, and fluids can be used by scaling the permissive design. Below, we will briefly explain the superior thermal efficiency of the IMPS (stacked structure with internal manifold structure) structure compared to conventional ones.

第8c図に示した構成によつて与えられる基本
的な技術的利点としては、基本的な向流熱交換器
構成に於いて全ての操作表面が隣接表面と同じ
ΔTでもつて動作することが可能であるというこ
とである。即ち、各流路(低温又は高温)は両側
に隣接する流路(高温又は低温)を有している。
プレート10間の接合部11はプレートからプレ
ートへの熱伝導を許容し、従つてAlfa−Laval概
念に於ける様な無接触結合に於けるものと比べて
著しく熱交換効率を向上させることが可能であ
る。本構成に於いては、冷却剤通路を調整して可
変流路面積を与えることが可能であり、その際に
幅及び高さを適当に変化させて壁及び支持部の厚
さを変化させることが可能である。基本的な熱交
換工程に於いて、最良の熱交換効率は純粋な摩擦
流れ工程の場合に得られる。波形状や、突出部又
は表面粗さ等による乱流がある場合には圧力効果
が生じ、全体的な熱伝達を実際的に減少させる。
熱交換器を小型化するということが基本的な要請
である場合には、ある程度の流れの圧力損失を犠
牲にして圧印加工、エツチング、ミリング等によ
つてIMPS構成に波型形状、表面粗さ、断続フイ
ン等を取入れることが可能である。単に加工方法
を変えることにより異なつた溝寸法形状が得られ
るという効果も本構成の1特徴である。
The basic technical advantage provided by the configuration shown in Figure 8c is that all operating surfaces can operate with the same ΔT as the adjacent surfaces in the basic countercurrent heat exchanger configuration. That is to say. That is, each flow path (low temperature or high temperature) has adjacent flow paths (hot or low temperature) on both sides.
The joints 11 between the plates 10 allow heat transfer from plate to plate, thus making it possible to significantly improve the heat exchange efficiency compared to a contactless connection such as in the Alfa-Laval concept. It is. In this configuration, the coolant passages can be adjusted to provide a variable flow area by appropriately varying the width and height to vary the thickness of the walls and supports. is possible. In the basic heat exchange process, the best heat exchange efficiency is obtained with a pure frictional flow process. If there is turbulence due to corrugations, protrusions or surface roughness, etc., pressure effects will occur which will actually reduce the overall heat transfer.
If the basic requirement is to miniaturize the heat exchanger, corrugations, surface roughness, etc. can be added to the IMPS configuration by coining, etching, milling, etc. at the expense of some flow pressure loss. , intermittent fins, etc. can be incorporated. Another feature of this configuration is the ability to obtain different groove dimensions and shapes simply by changing the processing method.

添付の図面に示した如く、本発明の内部をマニ
フオールド構成とした特徴により、流れの入口損
失を最小とし且つ内部マニフオールド構成によつ
てマニフオールド部分に於ける熱交換が可能であ
り、従つて与えられた長さの構成に於いて最高の
効率を与えることが可能である。
As shown in the accompanying drawings, the internal manifold configuration feature of the present invention minimizes inlet flow losses and allows for heat exchange in the manifold section due to the internal manifold configuration. It is possible to provide the highest efficiency in a configuration of a given length.

通常の場合に於いては、最良の熱効率は良好な
向流を与えることによつて得ることが可能であ
る。第11図は並流と、交差流と向流の各場合の
基本的な比較を示している。十分な長さを与えた
場合に、並流の場合には効率が50%に近付いてお
り、交差流の場合には80%であり、向流の場合に
は90%にまで近付いていることが分る。多くのフ
イン・プレート型熱交換器は交差流型であるか
ら、本発明で提案されているものはこのことのみ
によつても10乃至15%の効率が向上されることを
意味している。
In normal cases, the best thermal efficiency can be obtained by providing good countercurrent flow. FIG. 11 shows a basic comparison of co-current, cross-flow, and counter-flow cases. Given sufficient length, efficiency approaches 50% for parallel flow, 80% for crossflow, and even 90% for counterflow. I understand. Since most fin-plate heat exchangers are of the cross-flow type, this alone means that the efficiency of the one proposed in the present invention is increased by 10-15%.

しかしながら、IMPS設計に於いては交差流又
は並流とした場合にも取扱うことが可能なもので
あつて、付加的に交差向流流体及び流路を用いる
ことも可能である。
However, the IMPS design can also handle cross-flow or co-current flow, and can additionally use cross-flow and counter-flow fluids and channels.

3種類の異なつた熱交換器の例を第12a図、
第12b図及び第12c図に示してある。これら
3つの構成例の全ては向流型のものであつて、上
述した如く、最良の熱伝達効率を得ることが可能
なものである。
Examples of three different types of heat exchangers are shown in Figure 12a,
This is shown in Figures 12b and 12c. All three configurations are of the countercurrent type and, as mentioned above, are capable of obtaining the best heat transfer efficiency.

第12a図に於いて、波型形状をした壁を有し
ており、波形状は効果は乱流を付加することであ
つて、それにより熱伝達を向上させるものである
が、単なる摩擦損失ではなく流体力学的な水頭損
失に基づく大きな圧力効果を伴うものである。ま
た、高温側表面と低温側表面との間に於いて表面
配列と間隔が等しく整合されない限り、圧力損失
が生じ効率の悪い熱伝達が行なわれることとな
る。更に、この場合の構成に於いては組立体内に
於けるプレート間の熱伝導は生じない。
In Figure 12a, the wall has a wavy shape, and the effect of the wavy shape is to add turbulence, thereby improving heat transfer, but not just friction loss. This is accompanied by a large pressure effect due to hydrodynamic head loss. Also, unless the surface alignment and spacing between the hot and cold surfaces are equally matched, pressure losses will occur and inefficient heat transfer will occur. Furthermore, in this configuration there is no heat transfer between the plates within the assembly.

第12b図に於いては、向流型のリブ付フイン
プレートが図示されている。この場合にはフイン
表面を拡大することの効果が得られるが、プレー
ト間の熱伝導による効果は得られない。更に、流
路間の間隔はプレート間に於いて低圧力差のみ維
持可能なものであつて、従つて熱伝達率はプレー
ト毎に異なり、且つ与えられたプレート表面積に
於いても異なるものである。
In FIG. 12b, a counter-current ribbed fin plate is shown. In this case, the effect of enlarging the fin surface can be obtained, but the effect of heat conduction between the plates cannot be obtained. Furthermore, the spacing between the channels is such that only a low pressure difference can be maintained between the plates, so that the heat transfer coefficient varies from plate to plate and for a given plate surface area. .

本発明によつて提案されるプレート積重体構成
は第12c図に示してあり、この場合の熱交換器
は最適の向流状態を与えると共にフイン付構成と
したことにより拡大表面が得られており、且つ波
型形状は存在しない(最小圧力損失とすることが
可能である)。更に、主要な利点としては、プレ
ート積重体によつて密着した熱的接合が与えられ
ており、その為に(殆ど)全ての場合に於いて熱
効率的改善を与えるものである。高さの高い流路
の場合であつて、熱伝達係数が物質の熱伝導率と
平均特性高さとの比に比べて小さい場合(即ち、
NBi≦1.0)、プレートとプレートとが接触して
るということは、2つの隣接するプレートの間の
みならず直接熱的に接合された箇所から遠く離れ
た他のプレートからも金属の良好な熱伝導特性に
よつて恩恵を被るということを意味している。こ
の様に、熱伝導特性を改善することが可能である
という付加的な能力は、プレート積重体内に於け
る3次元的熱伝導から得られるものである。更
に、本構成に於いて良好な3次元的熱伝導特性が
得られることにより熱応力のピーク値を減少さ
せ、且つ熱交換器内の表面温度のピーク値を比例
的に減少させるものである。
The plate stack configuration proposed by the present invention is shown in Figure 12c, in which the heat exchanger provides optimal countercurrent conditions and is finned to provide an enlarged surface. , and there is no corrugation (minimum pressure loss is possible). Furthermore, a major advantage is that the plate stack provides a close thermal bond, which in (almost) all cases provides improved thermal efficiency. In the case of a high channel height, when the heat transfer coefficient is small compared to the ratio of the thermal conductivity of the material to the average characteristic height (i.e.
N B i≦1.0), plate-to-plate contact means that there is good contact between the metal not only between two adjacent plates, but also from other plates far away from the direct thermal bond. This means that it benefits from its thermal conductivity properties. Thus, the additional ability to improve heat transfer properties results from three-dimensional heat transfer within the plate stack. Furthermore, by obtaining good three-dimensional heat conduction characteristics in this configuration, the peak value of thermal stress is reduced, and the peak value of the surface temperature within the heat exchanger is proportionally reduced.

プレートとプレートとの間を接触させることに
よる効果は次式の向上比で表わすことが可能であ
る。
The effect of contact between the plates can be expressed by the improvement ratio of the following equation.

δ=K/hS′(L/L+W) (1) 尚、Kは物質の伝導率であり、h平均熱伝達係
数であり、Lはリブの幅であり、Wはチヤンネル
幅である。また、S′は近似的に壁の厚さSにチヤ
ンネル高さの半分を加えたものである。上式から
理解される如く、δの値が1.0より大きいという
ことはプレートとプレートとの間を接続させるこ
とによる効果を表わすものである。実際上適切な
幾何学形状を与えることにより10倍程度の間での
δの値を得ることが可能である。このことは、熱
伝達係数を低く押えて圧力効果及び駆動力を節約
せんとする場合に特に重要なことである。
δ=K/hS'(L/L+W) (1) where K is the conductivity of the material, h is the average heat transfer coefficient, L is the width of the rib, and W is the channel width. Also, S' is approximately the wall thickness S plus half the channel height. As understood from the above equation, the value of δ greater than 1.0 represents the effect of connecting the plates. In practice, by giving an appropriate geometrical shape, it is possible to obtain a value of δ that is about 10 times larger. This is particularly important if one wants to keep the heat transfer coefficient low to save on pressure effects and driving forces.

第13図は各種の構成に対しS′と熱伝達係数と
の間の関係を示している。最高の熱伝達率条件の
場合を除いた全ての場合に、IMPSプレート積重
体を使用することによつて実際的な厚さを得るこ
とが可能であることが分る。
FIG. 13 shows the relationship between S' and heat transfer coefficient for various configurations. It is found that in all but the highest heat transfer coefficient cases it is possible to obtain practical thicknesses by using IMPS plate stacks.

プレート間の単位表面積当たりのプレート積重
体熱交換器に対する全熱伝導率q/Aは次式で
(近似的に)表わすことが可能である。
The total thermal conductivity q/A for a plate stack heat exchanger per unit surface area between the plates can be expressed (approximately) by the following equation.

q/A=HhΔT/(Hh/Hc)(L+W/h+W)h+(
L+W/h+W)h+Hh/K(S+1/4(hh+hc)) 上式を元にコンピユータ解析によつて更に詳細
な解析を行なうことが可能である。特定の駆動力
に対し、高温側と低温側の熱伝達係数(Hh及び
Hc)を特定した場合に、壁の熱流束は幾何学的
形状と物質選定とによつて最適化することが可能
である。
q/A=H h ΔT/(Hh/Hc) (L+W/h+W) h +(
L+W/h+W) h +Hh/K(S+1/4(h h +h c )) A more detailed analysis can be performed by computer analysis based on the above equation. For a specific driving force, the heat transfer coefficients (H h and
Once H c ) is specified, the wall heat flux can be optimized by geometry and material selection.

プレート積重体熱交換器によつて伝達される熱
と基準平面壁構成(式(2)、管内蔵シエル)との比
は次式の如く表わされる。
The ratio of the heat transferred by the plate stack heat exchanger to the reference plane wall configuration (Equation (2), shell with built-in tubes) is expressed as follows.

φ≡q/A/(q/A)0=(1+Hh/Hc+HhS/K)
/(L+W/h+W)h+Hh/Hc(L+W/h+W)c
(Hh(S+1/4(hh+hc))/K)(3) 低温c及び高温h熱伝達係数が略等しく、且つ
高伝導率Kの壁である場合には、この比φは次式
の如くなる。
φ≡q/A/(q/A) 0 = (1+Hh/Hc+HhS/K)
/(L+W/h+W) h +Hh/Hc(L+W/h+W) c +
(Hh (S + 1/4 (hh + hc)) / K) (3) If the low temperature c and high temperature h heat transfer coefficients are approximately equal and the wall has high conductivity K, this ratio φ is as follows: .

φ=2/(1+L/W/1+h/W)c+(HL/W/
1+h/W)h(4) 但しHh/Hc=1.0 K=∞ 次いで、低温側と高温側の幾何学形状が等し
く、且つリブの幅及びチヤンネルの幅が狭い場合
には、次式の如くなる。
φ=2/(1+L/W/1+h/W) c +(HL/W/
1+h/W) h (4) However, H h /H c = 1.0 K = ∞ Next, if the geometric shapes of the low temperature side and the high temperature side are the same, and the width of the rib and the width of the channel are narrow, the following equation It becomes like this.

φMAX=(1+h/W) (φ最大値) (5) 従つて以下の説明から明らかな如く、上式が理
論的な熱交換向上比の限界を与えるものである。
尚、種々の場合の低温側及び高温側の熱伝達係数
や種々の場合の物質及び実際的な幾何学的形状に
対しては、上式(3)を使用するか又は正確なコンピ
ユータ解析を行なわねばならない。
φMAX=(1+h/W) (φ maximum value) (5) Therefore, as is clear from the following explanation, the above equation gives the limit of the theoretical heat exchange improvement ratio.
In addition, for the heat transfer coefficients on the low-temperature side and high-temperature side in various cases, materials in various cases, and practical geometric shapes, use equation (3) above or perform accurate computer analysis. Must be.

プレート積重体とすることによつて得ることの
可能な最大の理論的熱向上比を第14図から読取
ることが可能である。φの値は、例えば、高伝導
率の物質(銅又は銀)によつて得られる向上の割
合を表わしている。φ=1.0の場合は、通常の
(例えば管内蔵シエル)基準熱交換器構成を表わ
している。その他の限界を表わすものとしては、
理論的な最高線と(典型的な)製造限界線を表わ
すものが付け加えられている。この図に示される
如く、同一の熱伝達係数(同じ駆動力)に対する
典型的な構成に於いて管内蔵シエル型の熱伝達係
数の3乃至4倍の値が典型的な値として得られて
いる。同一のパワー損失でもつてある予測的な状
況下に於いて基準の熱交換値よりも10倍以上のφ
の値を得ることが可能であると期待される。
It is possible to read from FIG. 14 the maximum theoretical heat enhancement ratio that can be obtained by stacking the plates. The value of φ represents, for example, the percentage improvement obtained by high conductivity materials (copper or silver). The case of φ=1.0 represents a standard heat exchanger configuration (for example, a shell with built-in tubes). Other limitations include:
A representation of the theoretical maximum line and (typical) manufacturing limit line has been added. As shown in this figure, in a typical configuration for the same heat transfer coefficient (same driving force), a typical value is obtained that is 3 to 4 times the heat transfer coefficient of the tube built-in shell type. . φ more than 10 times higher than the standard heat exchange value under certain predictive conditions for the same power loss.
It is expected that it will be possible to obtain the value of

第15図はφの公称値が1.4、即ち管内蔵シエ
ルの場合よりも40%向上させた場合の復熱装置形
状をプレート積重体コンピユータ解析によつて決
定する場合の特定例を示したものである。図示し
た如くプレート積重体構成の場合には管内蔵シエ
ルの場合の値の50%へ必要とされる低温側熱伝達
係数を減少させることが可能である(元の駆動力
の25%)。
Figure 15 shows a specific example where the shape of the recuperator is determined by plate stack computer analysis when the nominal value of φ is 1.4, which is 40% better than the shell with built-in tubes. be. In the case of the plate stack configuration as shown in the figure, it is possible to reduce the required cold side heat transfer coefficient to 50% of the value for the tube-in-tube shell (25% of the original driving force).

熱伝導率が低い物質の場合には、第16図に示
した如く性能劣化が発生する。性能劣化係数Ψの
値が0≦Ψ≦0.1の範囲にある場合には、図示し
た如く性能劣化は最小である。このことは、選択
した物質を確保する為のプレート積重体熱交換器
の寸法決め及び厚さ値が積重体に於ける最低の熱
伝達係数(低温側又は高温側)と比べて満足のい
くものであることを意味している。
In the case of a material with low thermal conductivity, performance deterioration occurs as shown in FIG. 16. When the value of the performance deterioration coefficient Ψ is in the range of 0≦Ψ≦0.1, the performance deterioration is minimal as shown. This ensures that the sizing and thickness values of the plate stack heat exchanger to ensure that the selected material is satisfactory compared to the lowest heat transfer coefficient (cold side or hot side) in the stack. It means that.

例えば低温側と高温側のプレート幾何学形状が
同一である場合には、幾つかの導出したパラメー
タを使用することが重要である(これらのパラメ
ータは、また、形状が同一でない場合にも導出す
ることが可能である)。これらのパラメータは以
下の如くである。
For example, it is important to use some derived parameters when the cold and hot side plate geometries are identical (these parameters can also be derived when the geometries are not identical). Is possible). These parameters are as follows.

単位面積当たりの表面積 β=2/W(1+W/H) (6) 前部単位面積当たりの流れ面積 α=1/(1+L/W)(1+S/H) (7) 単位体積当たりの重量 γ=ρ〔1−1/(1+S/H)(1+L/W)〕(8
) これらのパラメータは、熱交換効率、駆動力、
及び重量(価格)等を決定する場合に重要なもの
である。
Surface area per unit area β=2/W (1+W/H) (6) Flow area per front unit area α=1/(1+L/W) (1+S/H) (7) Weight per unit volume γ= ρ[1-1/(1+S/H)(1+L/W)](8
) These parameters include heat exchange efficiency, driving force,
This is important when determining the weight (price), etc.

以上、本発明の具体的構成について詳細に説明
したが、本発明はこれら具体例に限定されるべき
ものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱するこ
となしに種々の変形が可能であることは勿論であ
る。
Although the specific configuration of the present invention has been described in detail above, the present invention should not be limited to these specific examples, and various modifications can be made without departing from the technical scope of the present invention. Of course.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来技術のAlfa−Lavalの波型形状プ
レートを示した平面図、第2a図は内部をマニフ
オールド構成とした面開放型フインプレートの構
成を示した分解斜視図、第2b図は内部をマニフ
オールド構成とした面開放型のフインプレートを
示した平面図、第2c図は内部をマニフオールド
構成とした面開放型プレートの開放端側の側面
図、第2d図は内部をマニフオールド構成とした
面開放型プレート積重体の1部切欠き斜視図、第
3a図は内部をマニフオールド構成とした面開放
型プレートの内部マニフオールドの1実施例を示
した説明図、第3b図は内部をマニフオールド構
成とした面開放型プレートの内部マニフオールド
の別の実施例を示した説明図、第4a図はフイ
ン・チヤンネル構成の別の実施例を示した説明
図、第4b図はフイン・チヤンネル構成の更に別
の実施例を示した説明図、第4c図はフイン・チ
ヤンネル構成の更に別の実施例を示した説明図、
第5図は種々の形状のチヤンネル及びフインを示
した内部をマニフオールド構成とした面開放型フ
インプレートの正面図、第6a図は一体的外側側
部及び端部マニフオールドを有する内部をマニフ
オールド構成とした面開放型フインプレートを示
した平面図、第6b図は一体的内側側部及び端部
マニフオールドを有する内部をマニフオールド構
成とした面開放型フインプレートを示した平面
図、第6c図は一体的内側角マニフオールドを有
する内部をマニフオールド構成とした面開放型フ
インプレートの別の実施例を示した斜視図、第6
d図は第6c図に示したフインプレートの別の流
れガイドを示した部分斜視図、第7a図はフイン
とチヤンネルとの間の相対的な割合を示した拡大
部分斜視図、第7b図は垂直方向に千鳥配列とし
たフインを示したプレート積重体の説明図、第8
a図は1個の内部的且つ外部的なマニフオールド
構成としたプレートを示した斜視図、第8b図は
内部をマニフオールド構成とした面開放型プレー
トを一体的に接続し側部及び端部マニフオールド
を有する内部をマニフオールド構成とした面開放
型プレート積重体を示した斜視図、第8c図はフ
インとチヤンネルとマニフオールド手段との相対
的割合を示した拡大部分斜視図、第9a図は各環
状構成体が複数個のプレートから構成される場合
の内部をマニフオールド構成とした面開放型環状
構成体の平面図、第9b図は各リング構成体が複
数個のプレートから構成される場合の内部をマニ
フオールド構成とした環状面開放型リング構成体
の1部切断斜視図、第9c図はフインとチヤンネ
ルとの相対的な割合を示した第9a図の拡大部分
斜視図、第10a図は内部をマニフオールド構成
とした環状面開放型プレート用の出口プレートを
示した平面図、第10b図は内部をマニフオール
ド構成とした環状面開放型プレート用の入口プレ
ートを示した平面図、第11図は流れの配列状態
が熱交換器の性能に与える影響を示したグラフ
図、第12a図は向流型波型形状壁熱交換器の構
成を示した説明図、第12b図は向流型リブ付フ
インプレート熱交換器の構成を示した説明図、第
12c図は向流型プレート積重体熱交換器の構成
を示した説明図、第13図は熱交換器壁厚さの限
界を示したグラフ図、第14図は理論的向上比と
フインの高さと幅の比との関係を示したグラフ
図、第15図は内部をマニフオールド構成とした
積重体(IMPSと略称)の全境膜係数とガス境膜
係数との関係を示したグラフ図、第16図は性能
劣化とビオ数との関係を示したグラフ図、であ
る。 符号の説明、10……フインプレート、12…
…開放面、14……側部開口、16……マニフオ
ールド手段、20……チヤンネル、22……フイ
ン、24……端部開口、26……底部。
Fig. 1 is a plan view showing a conventional Alfa-Laval wave-shaped plate, Fig. 2a is an exploded perspective view showing the structure of an open-face fin plate with a manifold structure inside, and Fig. 2b is A plan view showing an open-face type fin plate with a manifold structure inside, Fig. 2c is a side view of the open end side of the face-open type plate with a manifold structure inside, and Fig. 2d shows a manifold structure inside. Fig. 3a is an explanatory view showing one embodiment of the internal manifold of the face-open type plate with a manifold structure inside, Fig. 3b is An explanatory diagram showing another embodiment of the internal manifold of a face-open type plate with a manifold configuration inside, FIG. 4a is an explanatory diagram showing another embodiment of the fin channel configuration, and FIG.・An explanatory diagram showing yet another embodiment of the channel configuration, FIG. 4c is an explanatory diagram showing yet another embodiment of the fin channel configuration,
FIG. 5 is a front view of an open-face fin plate with an internal manifold configuration showing channels and fins of various configurations, and FIG. 6a is a front view of an internal manifold configuration with integral outer side and end manifolds. Fig. 6b is a plan view showing an open face fin plate having an integral inner side and end manifold configuration, Fig. 6c FIG. 6 is a perspective view showing another embodiment of an open-face fin plate having an internal manifold configuration with an integral inner corner manifold;
Figure d is a partial perspective view of an alternative flow guide for the fin plate shown in Figure 6c, Figure 7a is an enlarged partial perspective view showing the relative proportions between the fins and the channel, and Figure 7b is a partial perspective view of the fin plate shown in Figure 6c. Illustration of a plate stack showing vertically staggered fins, No. 8
Fig. 8a is a perspective view showing a plate with one internal and external manifold configuration, and Fig. 8b is a perspective view showing an open-face plate with an internal manifold configuration integrally connected to the sides and ends. FIG. 8c is an enlarged partial perspective view showing the relative proportions of fins, channels, and manifold means; FIG. 9a is a perspective view showing an open-faced plate stack having a manifold structure; is a plan view of an open-face annular structure with a manifold structure inside when each annular structure is composed of a plurality of plates, and FIG. 9b is a plan view of an annular structure in which each ring structure is composed of a plurality of plates. Fig. 9c is an enlarged partial perspective view of Fig. 9a showing the relative proportions of the fins and channels; Fig. 10a The figure is a plan view showing an outlet plate for an annular open type plate with a manifold structure inside, and FIG. 10b is a plan view showing an inlet plate for an annular open plate with a manifold structure inside. Fig. 11 is a graph showing the influence of flow arrangement on heat exchanger performance, Fig. 12a is an explanatory drawing showing the configuration of a counterflow type corrugated wall heat exchanger, and Fig. 12b is a graph showing the influence of flow arrangement on heat exchanger performance. An explanatory diagram showing the configuration of a flow type ribbed fin plate heat exchanger, Fig. 12c is an explanatory diagram showing the configuration of a counterflow type plate stacked heat exchanger, and Fig. 13 shows the limit of the heat exchanger wall thickness. Figure 14 is a graph showing the relationship between the theoretical improvement ratio and the height-to-width ratio of the fins, and Figure 15 is a graph showing the relationship between the theoretical improvement ratio and the height-to-width ratio of the fins. FIG. 16 is a graph showing the relationship between the total film coefficient and the gas film coefficient, and FIG. 16 is a graph showing the relationship between performance deterioration and Biot's number. Explanation of symbols, 10...fin plate, 12...
... open surface, 14 ... side opening, 16 ... manifold means, 20 ... channel, 22 ... fin, 24 ... end opening, 26 ... bottom.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 プレートの1側部に沿つてその一表面から立
設する閉塞端を設けて前記閉塞端に沿つて内部マ
ニフオールド領域を形成し、且つ前記一表面上に
立設し前記内部マニフオールド領域から前記閉塞
端の反対端部に形成した開放端に向かつて延在す
る複数個のフインを設けて複数個のチヤンネルを
形成し、前記複数個のフインの内で最も外側の一
対の外側フインの各々は前記内部マニフオールド
領域に対応して側部開口が形成されると共にそこ
から前記開放端へかけて連続的に延在しており、
前記プレートは前記閉塞端の中心と開放端の中心
とを結ぶ中心線に関して実質的に左右対称に形成
されており、前記内部マニフオールド領域が前記
閉塞端に沿つて設けられ両端において前記夫々の
側部開口に連通する細長い流路を形成しており、
前記流路の1側部が複数個のチヤンネルと連通し
ており、複数個の前記プレートを閉塞端と開放端
とを交互にして積み重ねたことを特徴とする熱交
換器。 2 特許請求の範囲第1項において、前記内部マ
ニフオールド領域が前記閉塞端の中心から前記各
側部開口に向かつて幅広となつていることを特徴
とする熱交換器。 3 特許請求の範囲第1項又は第2項において、
前記一対の外側フインを除き前記複数個のフイン
はその内の少なくとも一部が部分的に途中で切断
されていることを特徴とする熱交換器。 4 プレートの1側部に沿つてその一表面から立
設する閉塞端を設けて前記閉塞端に沿つて内部マ
ニフオールド領域を形成し、且つ前記一表面上に
立設し前記内部マニフオールド領域から前記閉塞
端の反対端部に形成した開放端に向かつて延在す
る複数個のフインを設けて複数個のチヤンネルを
形成し、前記複数個のフインの内で最も外側の一
対の外側フインの各々は前記内部マニフオールド
領域に対応して側部開口が形成されると共に前記
各外側フインは前記開放端へかけて連続的に延在
しており、前記プレートは前記各側部開口に対応
し前記閉塞端と対応する外側フインとに一体的に
連結して側部入口マニフオールドを有すると共に
前記閉塞端側において前記側部入口マニフオール
ドに関して対角線上の位置において対応する外側
フインに一体的に連結して側部閉塞マニフオール
ドを有しており、前記内部マニフオールド領域が
前記閉塞端に沿つて設けられ両端において前記
夫々の側部開口に連通する細長い流路を形成して
おり、前記流路の1側部が複数個のチヤンネルと
連通しており、複数個の前記プレートを閉塞端と
開放端とを交互にして積み重ねたことを特徴とす
る熱交換器。 5 特許請求の範囲第4項において、前記プレー
トは、前記閉塞端に関し前記内部マニフオールド
領域と反対側で且つ前記閉塞端と一体的に形成さ
れている第1補助マニフオールドと、前記開放端
側において前記一対の外側フインと一体的に形成
されている第2補助マニフオールドとを有するこ
とを特徴とする熱交換器。 6 特許請求の範囲第4項又は第5項において、
前記プレートは前記閉塞端の中心と前記開放端の
中心とを結ぶ中心線に関して左右対称に形成され
ていることを特徴とする熱交換器。 7 プレートに互いに離隔して位置し該プレート
を貫通する開口によつて一対の入口及び出口マニ
フオールドを形成し、前記各入口及び出口マニフ
オールドに連通して一対の内部マニフオールド領
域を形成し且つ前記一対の内部マニフオールド領
域間に延在して複数個のフインを設けて前記一対
の内部マニフオールド領域を連通する複数個のチ
ヤンネルを形成し、前記プレートは前記一対の内
部マニフオールド領域及び前記フイン及びチヤン
ネル以外の位置において前記一対の入口及び出口
マニフオールドと同一の位置関係を有し該プレー
トを貫通する開口によつて一対の接続用マニフオ
ールドが形成されており、前記各内部マニフオー
ルド領域は対応する前記入口又は出口マニフオー
ルドとの第1連結部から前記複数個のチヤンネル
の一端部との第2連結部へかけて幅広に形成され
ており、複数個の前記プレートを前記一対の入口
及び出口マニフオールドと前記一対の接続用マニ
フオールドとを交互にして積み重ねたことを特徴
とする熱交換器。 8 特許請求の範囲第7項において、前記各内部
マニフオールド領域内に複数個のマニフオールド
フインが設けられており、前記複数個のマニフオ
ールドフインの少なくとも幾つかは隣接するマニ
フオールドフインの間の距離が前記第1連結部か
ら第2連結部へ向けて幅広となつていることを特
徴とする熱交換器。 9 特許請求の範囲第8項において、前記マニフ
オールドフインは前記チヤンネル形成フインの延
長として形成されており、前記各内部マニフオー
ルド領域を横断して設けられていることを特徴と
する熱交換器。 10 特許請求の範囲第7項乃至第9項の内のい
ずれか1項において、前記一対の入口及び出口マ
ニフオールド及び前記一対の接続用マニフオール
ドの各々が実質的に前記プレートの各角部に位置
していることを特徴とする熱交換器。 11 少なくとも1個の実質的に扇形状の入口フ
インプレートと少なくとも1個の実質的に扇形状
の出口フインプレートとを有する環状構成体を複
数個積み重ねた熱交換器において、前記入口フイ
ンプレートはその外周端に沿つて外側閉塞端が形
成されると共に前記外側閉塞端に沿つてその半径
方向内側に細長い湾曲した流路としての第1内部
マニフオールド領域が形成されており、前記第1
内部マニフオールド領域はその1側部に形成した
第1側部開口を介して前記環状構成体を貫通して
設けられた第1入口マニフオールドに連通してお
り、前記入口フインプレートには第1内部マニフ
オールド領域から前記入口フインプレートの内周
端に形成された内側開放端へ放射状に延在する複
数個のフインを設けて複数個のチヤンネルを形成
してあり、一方前記出口フインプレートはその内
周端に沿つて内側閉塞端が形成されると共に前記
内側閉塞端に沿つてその半径方向外側に細長い湾
曲した流路としての第2内部マニフオールド領域
が形成されており、前記第2内部マニフオールド
領域はその1側部に形成した第2側部開口を介し
て前記環状構成体を貫通して設けられた第2入口
マニフオールドに連通しており、前記出口フイン
プレートには第2内部マニフオールド領域から前
記出口フインプレートの外周端に形成された外側
開放端へ放射状に延在する複数個のフインを設け
て複数個のチヤンネルを形成してあり、隣接する
2個の環状構成体間において一方の環状構成体の
入口フインプレート及び出口フインプレートが他
方の環状構成体の出口フインプレート及び入口フ
インプレートに積み重ねられることを特徴とする
熱交換器。 12 特許請求の範囲第11項において、前記各
環状構成体が単体構成を有することを特徴とする
熱交換器。 13 特許請求の範囲第12項において、前記第
1および第2入口マニフオールド領域は前記入口
及び出口フインプレート間に位置されており且つ
前記第1入口マニフオールド領域は前記第2入口
マニフオールド領域の半径方向外側に位置してい
ることを特徴とする熱交換器。 14 特許請求の範囲第12項又は第13項の内
のいずれか1項において、前記第1側部開口は前
記第1内部マニフオールド領域の両側部に形成さ
れており且つ前記第2側部開口は前記第2内部マ
ニフオールド領域の両側部に形成されていること
を特徴とする熱交換器。 15 第1環状プレートと第2環状プレートとを
積み重ねた熱交換器において、前記第1環状プレ
ートは内周端に沿つて内側閉塞端が形成されると
共に前記内側閉塞端に沿つてその半径方向外側に
細長い環状流路としての環状の第1内部マニフオ
ールド領域が形成されており、前記第1環状プレ
ートを貫通し且つ前記第1内部マニフオールド領
域に連通して第1内側開口が形成されており、前
記第1内部マニフオールド領域から前記第1環状
プレートの外周端に形成された外側開放端へ放射
状に延在して複数個のフインを設けて複数個のチ
ヤンネルを形成しており、更に前記第1環状プレ
ートはその外周端近傍に位置しそれを貫通し且つ
チヤンネルから分離された第1外側開口が形成さ
れており、一方前記第2環状プレートは外周端に
沿つて外側閉塞端が形成されると共に前記外側閉
塞端に沿つてその半径方向内側に細長い環状流路
としての環状の第2内部マニフオールド領域が形
成されており、前記第2環状プレートを貫通し且
つ前記第2内部マニフオールド領域に連通すると
共に前記第1外側開口と同一の位置関係で第2外
側開口が形成されており、前記第2内部マニフオ
ールド領域から前記第2環状プレートの内周端に
形成された内側開放端へ放射状に延在して複数個
のフインを設けて複数個のチヤンネルを形成して
おり、更に前記第2環状プレートはそれを貫通し
前記第1内側開口と同一の位置関係で且つチヤン
ネルから分離された第2内側開口が形成されてお
り、前記第1及び第2環状プレートを前記第1及
び第2内側開口と前記第1及び第2外側開口とを
整合させて積み重ねたことを特徴とする熱交換
器。
[Scope of Claims] 1. A closed end is provided along one side of the plate and stands up from one surface of the plate to form an internal manifold region along the closed end, and the plate is upright on the one surface. A plurality of channels are provided with a plurality of fins extending from the internal manifold region toward an open end formed at an opposite end of the closed end, the outermost of the plurality of fins being Each of the pair of outer fins is formed with a side opening corresponding to the inner manifold region and extends continuously from the side opening to the open end;
The plate is formed substantially symmetrically with respect to a center line connecting the center of the closed end and the center of the open end, and the internal manifold region is provided along the closed end and is located on each side at both ends. It forms a long and narrow flow path that communicates with the opening.
A heat exchanger characterized in that one side of the flow path communicates with a plurality of channels, and a plurality of the plates are stacked with closed ends and open ends alternately stacked. 2. The heat exchanger according to claim 1, wherein the internal manifold region becomes wider from the center of the closed end toward each of the side openings. 3 In claim 1 or 2,
A heat exchanger characterized in that at least a portion of the plurality of fins except for the pair of outer fins are partially cut off. 4. A closed end is provided along one side of the plate and stands up from one surface of the plate to form an internal manifold region along the closed end; a plurality of fins extending toward an open end formed at an end opposite to the closed end to form a plurality of channels, each of a pair of outermost outer fins among the plurality of fins; a side opening is formed corresponding to the inner manifold area and each of the outer fins extends continuously toward the open end, and the plate is formed with a side opening corresponding to each of the side openings and extending continuously toward the open end. a side inlet manifold integrally connected to the closed end and a corresponding outer fin, and integrally connected to the corresponding outer fin at a diagonal position with respect to the side inlet manifold on the side of the closed end; and a side-closed manifold, the internal manifold region defining an elongated passage along the closed end and communicating with the respective side openings at both ends; A heat exchanger characterized in that one side communicates with a plurality of channels, and a plurality of the plates are stacked with closed ends and open ends alternately stacked. 5. In claim 4, the plate includes a first auxiliary manifold that is formed integrally with the closed end and on a side opposite to the internal manifold area with respect to the closed end, and a first auxiliary manifold that is formed integrally with the closed end, and a first auxiliary manifold that is formed integrally with the closed end. A heat exchanger comprising: a second auxiliary manifold integrally formed with the pair of outer fins. 6 In claim 4 or 5,
A heat exchanger characterized in that the plate is formed symmetrically with respect to a center line connecting the center of the closed end and the center of the open end. 7 a pair of inlet and outlet manifolds are formed by spaced apart openings extending through the plate, communicating with each of the inlet and outlet manifolds to form a pair of interior manifold regions; a plurality of fins extending between the pair of internal manifold regions to form a plurality of channels communicating the pair of internal manifold regions, and the plate connecting the pair of internal manifold regions and the A pair of connecting manifolds are formed by openings passing through the plate having the same positional relationship as the pair of inlet and outlet manifolds at positions other than the fins and channels, and each of the internal manifold areas is formed wide from a first connecting portion with the corresponding inlet or outlet manifold to a second connecting portion with one end of the plurality of channels, and the plurality of plates are connected to the pair of inlets. and a heat exchanger characterized in that the outlet manifold and the pair of connection manifolds are stacked alternately. 8. In claim 7, a plurality of manifold fins are provided within each of the internal manifold regions, and at least some of the plurality of manifold fins are located between adjacent manifold fins. A heat exchanger characterized in that the distance becomes wider from the first connecting portion to the second connecting portion. 9. The heat exchanger of claim 8, wherein the manifold fins are formed as extensions of the channel-forming fins and are provided across each of the internal manifold regions. 10. According to any one of claims 7 to 9, each of the pair of inlet and outlet manifolds and the pair of connecting manifolds is located substantially at each corner of the plate. A heat exchanger characterized by being located. 11. A heat exchanger comprising a plurality of stacked annular structures having at least one substantially sector-shaped inlet fin plate and at least one substantially sector-shaped outlet fin plate, wherein the inlet fin plate is An outer closed end is formed along the outer peripheral end, and a first internal manifold region as an elongated curved flow path is formed radially inwardly along the outer closed end, and the first inner manifold region is formed as an elongated curved flow path.
The internal manifold region communicates with a first inlet manifold extending through the annular structure through a first side opening formed in one side thereof, and the inlet fin plate includes a first inlet manifold. A plurality of fins extending radially from an internal manifold region to an inner open end formed at an inner circumferential end of the inlet fin plate are provided to form a plurality of channels, while the outlet fin plate is provided with a plurality of channels. An inner closed end is formed along the inner circumferential end, and a second internal manifold region is formed as an elongated curved flow path radially outward along the inner closed end, and the second internal manifold region The old region communicates with a second inlet manifold extending through the annular structure through a second side opening formed in one side thereof, and the outlet fin plate has a second inner manifold. A plurality of fins extending radially from the old region to an outer open end formed at the outer peripheral end of the exit fin plate are provided to form a plurality of channels, and between two adjacent annular structures, a plurality of channels are formed. A heat exchanger characterized in that the inlet fin plates and outlet fin plates of one annular arrangement are stacked on the outlet fin plates and inlet fin plates of the other annular arrangement. 12. The heat exchanger according to claim 11, wherein each of the annular structures has a unitary structure. 13. Claim 12, wherein the first and second inlet manifold regions are located between the inlet and outlet fin plates, and the first inlet manifold region is adjacent to the second inlet manifold region. A heat exchanger characterized in that it is located radially outward. 14. According to any one of claims 12 and 13, the first side openings are formed on both sides of the first internal manifold region, and the second side openings are formed on both sides of the first internal manifold region. are formed on both sides of the second internal manifold region. 15 In a heat exchanger in which a first annular plate and a second annular plate are stacked, the first annular plate has an inner closed end formed along an inner circumferential edge, and a radially outer side formed along the inner closed end. an annular first internal manifold region as an elongated annular flow passageway, and a first internal opening extending through the first annular plate and communicating with the first internal manifold region; , a plurality of fins extending radially from the first inner manifold region to an outer open end formed at an outer peripheral end of the first annular plate to form a plurality of channels; The first annular plate has a first outer opening located near and extending therethrough and separated from the channel, while the second annular plate has an outer closed end formed along the outer circumferential edge thereof. and an annular second internal manifold region as an elongated annular flow path is formed along and radially inwardly of the outer closed end, passing through the second annular plate and forming a second internal manifold region. A second outer opening is formed in communication with the first outer opening and in the same positional relationship as the first outer opening, and the second inner manifold region extends from the inner open end formed at the inner peripheral end of the second annular plate. A plurality of radially extending fins are provided to form a plurality of channels, and the second annular plate extends through the second annular plate in the same positional relationship as the first inner opening and is separated from the channels. a second inner opening formed therein, and the first and second annular plates are stacked with the first and second inner openings aligned with the first and second outer openings. exchanger.
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