JPH05696Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、伝熱媒体の流れに高さ方向の速度成
分を与えて該伝熱媒体を有効に活用することによ
り伝熱性能の向上を図ることのできたプレートフ
イン式熱交換器に関するものである。

［従来の技術］ 今日熱交換器として用いられているものには蛇
管式熱交換器、開放式熱交換器、２重管式熱交換
器、コンパクト式熱交換器等があげられるが、中
でもコンパクト式熱交換器とりわけプレートフイ
ン式熱交換器は、コンパクト且つ軽量である上に
伝熱効率が優れておりまた流路構成も各種のもの
が選定できるといつた利点を有している。この為
例えば空気分離やガス分離等の低温工業用の熱交
換器としても広く利用されている。

ところでこの様なプレートフイン式熱交換器
は、一般に仕切り板とサイドバーとで構成される
枠体の内部に波形フインを収納してなるユニツト
の組み合わせによつて形成される。そして伝熱媒
体は波形フインに沿いつつ枠体内を流れる。上記
波形フインとしては、その断面形状が長手方向に
渡つて一定である第９図に示す様な波形フイン１
を用いるのが一般的であるが、この様な波形フイ
ン１を用いた場合は伝熱媒体の流れを乱すものが
流路内に存在しないことになるので、該伝熱媒体
を攪乱する作用が働かず伝熱媒体は大略一次元的
に（一方向にのみ）流れることになり、矢印２で
示すフインの高さ方向の温度勾配が生じる。この
ことは、低温側ユニツトと高温側ユニツトを積層
して夫々に熱媒体を流す様に構成された上記プレ
ートフイン式熱交換器の伝熱効率を低下させると
いう結果をもたらす。

第１０図及び第１２図は伝熱性能を向上すべ
く、考慮されたプレートフイン式熱交換器に用い
られる波形フインの例を示す斜視説明図である。
まず第１０図に示される波形フイン５について説
明する。図の波形フイン５，５′はそのいずれか
一方（図では５′）を矢印６で示す様に略Ｈ／２
水平方向へずらして構成されている。その為伝熱
媒体は第１１図（平面図）に模式的に示す様に矢
印７で示す様に水平方向への分流と合流を繰返し
て流れることになり、そのときの混合効果によつ
て伝熱性能向上を期待するものであるが、しかし
ながら垂直方向すなわち波形フイン５の高さ方向
への偏流は期待できない。

次いで第１２図に示される波形フイン８につい
て説明する。この波形フイン８には水平方向へ貫
通する流通孔９が設けられているので伝熱媒体は
この流通孔９を介して同一ユニツト内で移動する
ことができる。しかし移動できる伝熱媒体は波形
フイン８の流路面付近のものに限られると共にフ
イン高さ方向への速度成分が与えられていない。

一方高温側又は低温側の伝熱媒体のいずれかが
多量な場合について以下更に説明する。第１３図
はこの様な場合に通常用いられるプレートフイン
式熱交換器の一例を示す斜視説明図であり、低温
側ユニツトと高温側ユニツトが１：３の割合で積
層されている。尚参照番号１０および１１は低温
側ユニツトを示し参照番号１２〜１４は高温側ユ
ニツトを示すものとする。夫々のユニツトには第
９図で示した汎用タイプの波形フインが用いられ
ており、この為夫々の波形フインに沿いつつ流れ
る伝熱媒体には前述の様に温度勾配が生じてい
る。その上高温側ユニツト１２〜１４は上述の様
に３段重ねとなつているが、中間に位置する高温
側ユニツト１３から低温側ユニツト１０，１１へ
の熱の移動は高温側ユニツト１２，１４を介して
なされるので高温側ユニツト１３の伝熱効率が低
下する。しかも上記で指摘した様に夫々のユニツ
トに温度勾配が生じているので高温側ユニツト１
２〜１４全体としての伝熱効率は到底満足のいく
ものとは言えず、従つて該プレートフイン式熱交
換器としての伝熱効率も好ましいものではなかつ
た。この際１２，１３，１４、３段分の背の高い
フインを作つても、それを前面に適用するには製
作上強度上の問題もあり、またフインの標準化の
意味からもメリツトは少ない。

そこで実公昭59−19875号公報および実公昭59
−19876号公報に示される様に第１３図における
仕切り板１５ｃ，１５ｄに孔やスリツトを設け、
伝熱媒体が夫々のユニツト１２〜１４間を移動で
きる様にすることによつて上述の如き状況に対処
しようとする案もあるが上記孔やスリツトを通し
て移動できる伝熱媒体の量が十分ではない為伝熱
効率も期待される程には向上できないのが実状で
ある。

［考案が解決しようとする問題点］ 本考案は上述の様な状況に鑑みてなされたもの
であり、伝熱媒体の流れにフイン高さ方向への流
れを加えて伝熱媒体を有効に活用することにより
伝熱性能の向上を達成できる様なプレートフイン
式熱交換器を提供することを目的とするものであ
る。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的に適う本考案のプレートフイン式熱交
換器とは、フイン高さの高い波板とフイン高さの
低い波板を用い、該低い波板にはスペーサープレ
ートを重ねて前記高い波板と同じ高さとし、流体
流れをフイン高さ方向へ蛇行させるため、前記高
い波板と低い波板を流体流れ方向に交互に配設す
ると共に、高い波板を挟んで隣り合う前記スペー
サープレートの配設位置はフイン高さ方向に交互
に変更して設けてなる様に構成したことに要旨が
存在するものである。

［作用］ 本考案のプレートフイン式熱交換器において
は、前述の如く背の高い波板と背の低い波板とを
流体の流れ方向に交互に配置して流路を形成して
いるが、この様な構成のみでは背の低い波板につ
いての固定機能が与えられず、しかも高さ方向へ
の速度成分が生じず伝熱効率の向上に寄与できな
い。そこでこれを防ぐ為スペーサープレートをそ
の上側及び／又は下側或は波板の中間部に設けて
高さを保障し且つフイン高さ方向へ流れが蛇行さ
れるものとしている。このスペーサープレートは
フイン高さの低い波板の上側若しくは下側のいず
れか一方に取り付けても良いし又両側に取り付け
ても良いが、該スペーサープレートとフイン高さ
の高い波板とがフイン高さ方向に同一なる様に該
スペーサープレートを取り付けることによつてユ
ニツトの形成を容易にする。またスペーサープレ
ートは高い波板を隔てて隣り合うものが同じ高さ
位置に配設されるのを防止し、交互に異なる高さ
位置となる様に配設し、流体流れがフイン高さ方
向に蛇行されることとする。

次に上述の様に構成されたプレートフイン式熱
交換器における流路を、伝熱媒体がどの様に流れ
てどの様な作用効果を発揮するかについて説明す
る。流路はフインの高さの低い波板と高い波板が
流れ方向に交互に組み合わされて形成されている
ので該波板の連結部を境界として流路の高さに段
差ができ、その為伝熱媒体はフイン高さ方向に蛇
行して伝熱媒体を攪拌する様な作用が働く。この
攪拌作用により流路内におけるフイン高さ方向温
度勾配が生じるのをおさえることができるので、
仕切り板を介する熱交換効率が向上し結局該プレ
ートフイン式熱交換器の伝熱効率を高めることが
できる。

また本考案のプレートフイン式熱交換器は、背
の高い波板と低い波板を組み合わせて接合し背の
低い波板に前述の如くスペーサープレートを取り
付けた構成を主とするので仕切り板に多数の孔や
スリツト等を設ける工程といつた繁雑な加工工程
を経ることなく上記熱交換器を製作することがで
きる。

以下実施例を示す図面に基づいて本考案の構成
及び作用効果を説明する。

［実施例］ 第１図は、本考案の一実施例の流路部を示す斜
視説明図である。流路部１６はフイン高さの高い
波形フイン１７、これの一方側端１７ａに設置さ
れる分流部１８、他方側端１７ｂに設置される拘
束流部１９で構成される。分流部１８はフイン高
さの低い波形フイン２０，２０、スペーサープレ
ート２１、ブレージングシート２２，２２が夫々
図示される様に積設されたものであり、拘束流部
１９はスペーサープレート２１，２１、低い波形
フイン２０、ブレージングシート２２，２２が
夫々図示される様に積設されたものである。スペ
ーサープレート２１は、前述の如く伝熱媒体流に
高さ方向への速度成分を与え且つ流路を安定なも
のとする為に高さ方向の配設位置を交互に変えて
設けられるが、該スペーサープレート２１の厚み
を選択して流路部１６が面一になる様にすれば、
ユニツトの形成が容易となり仕切り板を介して該
ユニツトを難なく多数積み重ねることができるの
で大型熱交換器であつても容易に製作することが
できる。第２図は第１図における−線矢視断
面説明図であり、伝熱媒体の流れる様子を示すた
めのものである。伝熱媒体は、(1)矢印２３で示す
様にまず流路部１６から導入され、(2)拘束流部１
９における流路内を大略水平に流れ（集合部の両
端部付近は高さ方向の速度成分が生じている）、
(3)高い波形フイン１７で形成される流路内で矢印
２５ａの速度成分が加えられ、更に(4)分流部１８
へ導かれ（ここでも両端部付近は高さ方向の速度
成分が生じている）、(5)高い波形フイン１７に沿
つて形成される流路内で矢印２５ｂの速度成分を
加えられるといつた過程を経て流れていく。この
様に流れに対しフイン高さ方向への速度成分が加
わるので流路を該高さ方向に攪拌しているのと同
様の作用が生じその為高さ方向の温度勾配の発現
を防止することができ、従つてプレートフイン式
熱交換器全体としての伝熱効率の向上を図ること
ができる。

ところでこの様なプレートフイン式熱交換器の
流路部１６の組み立て方については第３図を用い
て説明する。第３図は、第１図に示す様な流路部
１６の製作方法の一例を示す斜視説明図である。
第１図においては、ブレージングシート２２が
夫々独立のものであつたが、第３図に示すブレー
ジングシート２２は波形フイン１７に対応する領
域を切りぬいた切りぬき部２６を有するものであ
る。図示する様に夫々の部材を設置してろう付け
することにより組み立ては完了するが、接合部に
おける該ろう付け方法を第４図に示す。第４図は
拘束流部１９の一部断面説明図であり、図示する
様に両面にろう材２７が塗布されたブレージング
シート２２を用いれば有利にろう付けを行なうこ
とができる。また第５図に示す様にアルミニウム
製のろう材２８をスペーサープレート表面に添着
し該ろう付けを行なつても良い。

尚上述したろう付けに真空ろう付け法を採用す
れば一層有利にろう付けを実行することができ
る。この様にして組み立てられた流路部１６に仕
切り板やサイドバー等を取り付けてユニツトを形
成し、さらにこのユニツトを所望に積層すれば所
望のプレートフイン式熱交換器を得ることができ
る。

上述の如く該流路部１６は夫々の部品を設置し
てこれらをろう付けするだけで得られるので、従
来の様に(1)波形フインの形状を複雑なものに加工
する、(2)波形フインに流通孔を設ける、(3)仕切り
板に孔やスリツトを設ける、といつた余分の加工
工程を必要としない為製作が容易であり製作費の
点でも有利である。

第６図は本考案の他の実施例の流路部を示すた
めの斜視説明図であり、第７図は第６図のXII−XII
線矢視断面説明図である。流路部２９は、高い波
板１７の両側に底流量部３０，３１が取り付けら
れて構成されている。底流量部３０，３１は夫々
低い波形フイン２０とスペーサープレート２１と
で構成されているが、互いの流路の上下関係が逆
になつている。この為伝熱媒体は第７図の矢印３
２で示す様に蛇行する。従つて第１図の場合と同
様の作用効果を発揮するので重複する説明は省略
することとする。

さらに第８図に示す様なスペーサープレート３
２を用いることもできる。スペーサープレート３
２の内部には流通部３３が設けられているのでこ
こに別流を流すこともできる。この様にすると孔
３４を通して別流体流路に抽入することもでき熱
交換器内での流体の混合が可能となる上に重量軽
減がはかれコスト節減にも寄与し得る。またスペ
ーサープレートと波形フイン２０との接合はろう
付けにより行なわれるので、強度上の問題も従来
の様に生じることがない。

［考案の効果］ 本考案は上述の様に構成されているので、伝熱
効率の高いプレートフイン式熱交換器を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の流路部を示す斜視
説明図であり、第２図は第１図における−線
矢視断面説明図であり、第３図は第１図に示す様
な流路部の製作方法の一例を示す斜視説明図であ
り、第４図および第５図はろう付方法を示す説明
図であり、第６図は本考案の他の実施例の流路部
を示す為の斜視説明図であり、第７図は第６図の
−線矢視断面説明図であり、第８図は本考案
の他の実施例を示すための斜視説明図であり、第
９図〜第１１図は従来の熱交換器に用いられた波
形フインを示す斜視説明図であり、第１２図は伝
熱媒体の流れる方向を模式的に示す説明図であ
り、第１３図は従来のプレートフイン式熱交換器
を示す斜視説明図である。 １６……流路部、１７……高い波形フイン、２
０……低い波形フイン、２１……スペーサープレ
ート、２２……仕切り板。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 仕切り板と波板を交互に積層してなるプレート
   フイン式熱交換器において、 フイン高さの高い波板とフイン高さの低い波板
   を用い、該低い波板にはスペーサープレートを重
   ねて前記高い波板と同じ高さとし、流体流れをフ
   イン高さ方向へ蛇行させるため、前記高い波板と
   低い波板を流体流れ方向に交互に配設すると共
   に、高い波板を挟んで隣り合う前記スペーサープ
   レートの配設位置はフイン高さ方向に交互に変更
   して設けてなることを特徴とするプレートフイン
   式熱交換器。