JPH0518621Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は、熱交換器、特に３種以上の流体間
で同時に熱交換を行うことのできる多板式熱交換
器に関連する。

従来の技術 例えば、多板式熱交換器１０は、第７図に示す
ように、底面に２対の開口部１２，１３及び１
４，１５が穿設された複数の平皿形プレート１１
を有し、これらのプレート１１は、辺縁に立上り
部１１ａが形成され、立上り部１１ａを互いに嵌
合して積層される。積層されたプレート１１の隣
接する底面の間には、一対の厚板状の間隔片１
６，１７が配置される。間隔片１６，１７にはそ
れぞれ貫通孔１８，２１及び切欠き部１９，２０
が形成され、貫通孔１８及び２１は、プレート１
１の底面に穿設された開口部１２及び１５と同一
中心上に配置されると共に、切欠き部１９及び２
０は、プレート１１の底面に穿設された開口部１
３及び１４と同一中心上に配置される。貫通孔１
８と２１及び切欠き部１９と２０は、プレート１
１の対角線上に配置され、上下に隣接するプレー
ト１１の間隔片１６，１７の貫通孔１８と２１及
び切欠き部１９と２０は、異なる対角線上に交互
に設けられる。最下段のプレート１１ｌには開口
部を形成せずに、最上段のプレート１１ｕは、辺
縁立上り部のない平板状としてその辺縁が次段の
プレート１１の立上り部１１ａに篏合される。

最上段のプレート１１ｕの上面には、一対の厚
板２４，２５が固定され、各厚板２４，２５に
は、それぞれ一対の孔２６，２７及び２８，２９
が形成されている。孔２６，２７，２８及び２９
は、隣接する下段の間隔片１６，１７の貫通孔１
８，１９，２０及び２１にそれぞれ連絡する。各
プレート１１の底面には、山部３０ａと谷部３０
ｂとを有するコルゲートフイン３０が形成される
が、山部３０ａは、隣接する上方のプレート１１
の底面と接触し、谷部３０ｂは、隣接する下方の
プレート１１の底面と接触する。熱交換器１０の
各接触部及び篏合部は、第８図に示す形状にろう
材で固着される。

上記構成を有する熱交換器１０は、熱移動が行
われる液体ＡとＢの２液のうち、液体Ａは、第７
図の矢印Ａで示すように、各層の開口部１２及び
貫通孔１８で形成される入口通路から対応するプ
レート１１内に流入し、開口部１５及び貫通孔２
１で形成される出口通路から送出される。その間
において、一段おきの切欠き部１９からプレート
１１の中央部に流入し、コルゲートフイン３０の
沿つて流れ、切欠き部２０から貫通孔２１に至
る。また、液体Ｂは、第７図の矢印Ｂで示すよう
に、各層の開口部１４及び貫通孔２３で形成され
る入口通路を通り、各層の切欠き部２０からプレ
ート１１の中央部に流入し、コルゲートフイン３
０の沿つて流れ、一段おきの切欠き部２０から貫
通孔２２に至り、出口通路から送出される。この
ように、隣接するプレート１１の底面間には１段
おきに液体ＡとＢとが交互に層を成して逆方向に
流れ、プレート１１の底面を介して液体間の熱移
動が行われる。

考案が解決しようとする問題点 ところで、上記熱交換器１０を水−水熱交換器
として使用する場合、第９図に示すように、ガス
−水熱交換器３１の高温通路３２を内燃機関３３
の排気管３４に接続すると共に、内燃機関３３の
冷却水を通す管３５を入口３６に接続し、出口３
７を水−水熱交換器１０を通じて内燃機関３３に
接続することにより、内燃機関３３の冷却が行わ
れる。水−水熱交換器１０は、貯熱水槽３８に接
続される。内燃機関３３を冷却するとき、熱交換
器３１において排気ガスを冷却水で冷却すると共
に、冷却水を更に熱交換器１０で冷却するため、
複数の熱交換器が必要となる。このように、従来
の熱交換器では２流体間でのみ熱交換を行うこと
ができ、例えば、ガスエンジンヒートポンプシス
テムのような排気ガスの熱と内燃機関の冷却水の
熱とを同時に回収するためには、ガス−水熱交換
器及び水−水熱交換器の２種類の熱交換器が必要
となる。しかし、２種類の熱交換器を使用する
と、配管が複雑になるばかりでなく熱損失が増加
するから、回収熱量が著しく低下する。

この考案は、３種以上の流体間で同時に複数の
熱移動作用を同時に行うことのできる多板式熱交
換器を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 この考案による多板式熱交換器は、第一流体が
通過する第一通路と、第二流体が通過する第二通
路と、第一流体及び第二流体に対し熱交換可能に
第三流体が通過する第三通路とを有する。第一通
路、第二通路及び第三通路は、互いに平行にかつ
積層状に形成された第一熱交換室、第二熱交換室
及び第三熱交換室を有する。第一通路は、第一熱
交換室に対し平行に形成された第一入口と第一出
口とに接続され、第二通路及び第三通路は、第二
熱交換室及び第三熱交換室に対し直角に形成され
た第二入口と第二出口及び第三入口と第三出口と
にそれぞれ接続される。第一通路、第二通路及び
第三通路を形成する複数のプレート間に第一の間
隔片と第二の間隔片とが配置される。第一の間隔
片は少なくとも１個の貫通孔及び幅方向に凹む切
欠き部が形成され、第二の間隔片は少なくとも２
個の貫通孔及び厚さ方向に凹む少なくとも１個の
切欠き部とが形成されている。

作 用 第一通路を通過する第一流体と第三通路を通過
する第三流体との間で熱移動が行われると同時
に、第二通路を通過する第二流体と第三通路と通
過する第三流体との間で熱移動が同一熱交換器内
で行われる。第一の間隔片及び第二の間隔片を使
用することにより多板式熱交換器により３流体以
上の流体間で熱交換を行うことができる。

実施例 以下、この考案の実施例を第１図〜第６図につ
いて説明する。

第１図はこの考案による多板式熱交換器５０の
正面図、第２図は側面図、第３図は第２図のＡ−
Ａ線に沿う断面の端面図、第４図は第１図のＢ−
Ｂ線に沿う断面図である。第３図と第４図は、プ
レートの下部を省略して示す。この考案による多
板式熱交換器５０のプレートは、基本的には第７
図に示す多板式熱交換器１０と同様に組み立てら
れる。多板式熱交換器５０は、第一流体が通過す
る第一通路５１と、第二流体が通過する第二通路
５２と、第一流体及び第二流体に対し熱交換可能
に第三流体が通過する第三通路５３とを有する。
第一通路５１、第二通路５２及び第三通路５３
は、互いに平行にかつ積層状に形成された第一熱
交換室６１、第二熱交換室６２及び第三熱交換室
６３を有する。第一通路５１は、第一熱交換室６
１に対し平行に形成された第一入口７１と第一出
口８１とに接続され、第二通路５２及び第三通路
５３は、第二熱交換室６２及び第三熱交換室６３
に対し直角に形成された第二入口７２と第二出口
８２及び第三入口７３と第三出口８３とにそれぞ
れ接続される。第１図と第３図から明かな通り、
多板式熱交換器５０は全体に矩形断面を有し、第
一入口７１は断面が徐々に拡大する形状を有し、
第一出口８１は断面が徐々に縮小する形状を有す
る。

第１図〜第４図に示す多板式熱交換器５０は、
第７図に示すプレート１１、間隔片１６と１７、
最上段のプレート１１ｕ及び厚板２４，２５と同
様に、第６図に示すように、層状に固定されたプ
レート５４、間隔片５５、最上段のプレート５４
ｕ及び厚板５８，５９を有する。但し、第５図１
−Ａ，１−Ｂに示すように、この考案の多板式熱
交換器５０に使用する間隔片５５は、少なくとも
１個の貫通孔６４及び幅方向に凹む切欠き部６５
が形成された第一の間隔片５５ａと、第５図２−
Ａ，２−Ｂに示すように、第一の間隔片５５ａに
おいて貫通孔６４と切欠き部６５が逆に形成され
た第一の間隔片５５ｂと、第５図３−Ａ，３−Ｂ
に示すように、少なくとも２個の貫通孔６６，６
７及び厚さ方向に凹む少なくとも１個の切欠き部
６８とが形成された第二の間隔片５５ｃとを有す
る。これらの貫通孔と切欠き部の数と位置は各プ
レートの層によつて相違するが、第４図及び第６
図の詳細な説明から貫通孔と切欠き部の数と位置
が明かになろう。

次に、この考案の多板式熱交換器において第一
流体、第二流体及び第三流体の流れを第４図及び
第６について説明する。第４図及び第６図では、
プレートの層を最上段から最下段まで、(1)，(2)，
(3)，(4)，(5)，……で表す。第４図及び第６図に示
すように、第一流体は第一入口７１から多板式熱
交換器５０内に流入し、第二流体及び第三流体
は、第(1)層において、第一入口７２及び７３から
多板式熱交換器５０に流入する。第(2)層では第三
流体が切欠き部７４から６５へ第三熱交換室６３
を対角線方向に右から左へ流れる。第(3)層では第
二流体が切欠き部６５から７４へ第二熱交換室６
２を対角線方向に左から右へ流れる。従つて、第
三熱交換室６３を通る第三流体と第二熱交換室６
２を通る第二流体との間で熱交換が行われる。第
(4)層では第一流体が第二の間隔片５５ｃの切欠き
部６８から第一熱交換室６１を通つて左から右に
流れる。第(5)層では第(2)層と同様に第三流体が切
欠き部７４から６５へ第三熱交換室６３を対角線
方向に右から左へ流れる。従つて、第一熱交換室
６１を通る第一流体と第三熱交換室を通る第三流
体との間で熱交換が行われる。図示しないが、第
(6)層以下の層でも上記第(1)層〜第(5)層と同様に流
体が流れることが理解できよう。最終的に、第一
流体、第二流体及び第三流体は、第一出口８１、
第二出口８２及び第三出口８３を通り、多板式熱
交換器５０から他の装置へ送出される。

上記のように、第一通路５１の第一熱交換室６
１を通過する第一流体と第三通路５３の第三熱交
換室６３を通過する第三流体との間で熱移動が行
われると同時に、第二通路５２の第二熱交換室６
２を通過する第二流体と第三通路５３の第三熱交
換室６３を通過する第三流体との間で熱移動が行
われる。更に、第一通路５１の第一熱交換室６１
を通過する第一流体と第二通路５２の第二熱交換
室６２を通過する第二流体との間でも熱移動が行
われ得る。上記実施例では、例えば、第三流体の
比熱は、上記第一流体の比熱及び第二流体の比熱
以上の値を有する。しかし、多板式熱交換器内で
移動する熱量は、各流体の流速、流量又は熱伝達
面積等のフアクタによつて変動するので、上記比
熱の関係は特に重要ではなく、換言すれば、各流
体の比熱は、逆関係の値又は種々の値を採用する
ことができる。例えば、上記第一流体、第二流体
及び第三流体は、それぞれ内燃機関の排気ガス、
冷却水及び水であり、或いはそれぞれエンジンオ
イル、トルクコンバータ用オイル及び水である。

この考案の実施例は、変更が可能である。例え
ば、第４図に示す第一熱交換室６１、第二熱交換
室６２及び第三熱交換室６３は、図示しない任意
の積層状態に形成することができる。また、上記
実施例では、第一流体と第三流体との間、第一流
体と第二流体との間及び第二流体と第三流体との
間で熱交換する構造を示したが、更に第一流体と
第四流体との間で熱交換を行つたり、第二流体と
第三流体又は第四流体との間で熱交換を行う単一
の多板式熱交換器を得られることは、当業者には
自明であろう。また、五流体以上の流体間で熱移
動を行うことも上記実施例から明かである。

考案の効果 上記の通り、この考案の多板式熱交換器では、
第一流体と第三流体との間及び第二流体と第三流
体との間で同時に一個の多板式熱交換器で熱移動
を行うことができるので、多板式熱交換器の小形
化を図ることができる。このため、従来のよう
に、複数の熱交換器を使用する場合に比べ、熱伝
達効率が向上し、熱損失を減少することができ
る。更に、熱交換に必要な配管長さが短いので、
流体漏れを防ぎかつ漏れの発見も容易である。特
に、この考案の多板式熱交換器は、第一通路が直
線上に形成されるため流路での圧力損失が小さ
く、第一通路を内燃機関の排気ガス通路として使
用する場合に最適である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案による多板式熱交換器の正面
図、第２図は側面図、第３図は第２図のＡ−Ａ線
に沿う断面の端面図、第４図は第１図のＢ−Ｂ線
に沿う断面図、第５図１−Ａ，２−Ａ及び３−Ａ
はこの考案の多板式熱交換器で使用する異なる形
状を有する間隔片の平面図、第５図１−Ｂ，２−
Ｂ及び３−Ｂはぞれぞれ第５図１−Ａ，２−Ａ及
び３−Ａの断面図、第６図は層状に固定される多
数の間隔片と第一流体、第二流体及び第三流体の
通過する状態を示す分解斜視図、第７図は従来の
多板式熱交換器の分解斜視図、第８図は従来の多
板式熱交換器の正面図で、第９図は従来の熱交換
器の使用例を示すブロツク図である。 ５０……多板式熱交換器、５１……第一通路、
５２……第二通路、５３……第三通路、５４……
プレート、５５ａ，５５ｂ……第一の間隔片、５
５ｃ……第二の間隔片、６１……第一熱交換室、
６２……第二熱交換室、６３……第三熱交換室、
６４……貫通孔、６５，６８……切欠き部、７１
……第一入口、７２……第二入口、７３……第三
入口、８１……第一出口、８２……第二出口、８
３……第三出口。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 第一流体が通過する第一通路と、第二流体が通
   過する第二通路と、前記第一流体及び第二流体に
   対し熱交換可能に第三流体が通過する第三通路と
   を有し、前記第一通路、第二通路及び第三通路
   は、互いに平行にかつ積層状に形成された第一熱
   交換室、第二熱交換室及び第三熱交換室を有し、
   前記第一通路は、前記第一熱交換室に対し平行に
   形成された第一入口と第一出口とに接続され、前
   記第二通路及び第三通路は、前記第二熱交換室及
   び第三熱交換室に対し直角に形成された第二入口
   と第二出口及び第三入口と第三出口とにそれぞれ
   接続され、前記第一通路、第二通路及び第三通路
   を形成する複数のプレート間に第一の間隔片と第
   二の間隔片とが配置され、前記第一の間隔片は少
   なくとも１個の貫通孔及び幅方向に凹む切欠き部
   が形成され、前記第二の間隔片は少なくとも２個
   の貫通孔及び厚さ方向に凹む少なくとも１個の切
   欠き部とが形成されていることを特徴とする多板
   式熱交換器。