JPH0633969B2 - プレートフィン熱交換器 - Google Patents
プレートフィン熱交換器Info
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- JPH0633969B2 JPH0633969B2 JP1114890A JP11489089A JPH0633969B2 JP H0633969 B2 JPH0633969 B2 JP H0633969B2 JP 1114890 A JP1114890 A JP 1114890A JP 11489089 A JP11489089 A JP 11489089A JP H0633969 B2 JPH0633969 B2 JP H0633969B2
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- JP
- Japan
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- fluid
- opening
- heat exchanger
- front surface
- flow
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
- F28F9/026—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
- F28F9/0278—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits in the form of stacked distribution plates or perforated plates arranged over end plates
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D9/0062—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by spaced plates with inserted elements
- F28D9/0068—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by spaced plates with inserted elements with means for changing flow direction of one heat exchange medium, e.g. using deflecting zones
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F19/00—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
- F28F19/006—Preventing deposits of ice
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、熱交換器に関し、特に、極寒環境において
も作動可能なプレートフィン熱交換器に関するものであ
る。
も作動可能なプレートフィン熱交換器に関するものであ
る。
［従来の技術］ プレートフィン熱交換器は、一般に、複数の積層から成
るコアから構成されている。この各層は連続的な波形あ
るいは微細構造の構成要素から形成され仕切り室を構成
している。一層内に形成される複数の仕切り室は隣接す
る層内の仕切り室に対して直角または平行に配置されて
おり、仕切り用薄板により隣接する層から分離してい
る。熱エネルギーを流体から流体に伝達させるため、異
なる熱エネルギー量を有する流体が仕切り室内を流れる
ようになっており、流体の分離する締め切り棒が、仕切
り室に平行な各層の側部に取り付けられている。上部と
底部に薄板及び補強棒を設けてコアを構造的に支持して
いる。このような典型的な熱交換器の構造に関しては、
この出願の譲り受け人に対して譲渡された米国特許第
３，３６５，１２９号に開示されているもの等がある。
るコアから構成されている。この各層は連続的な波形あ
るいは微細構造の構成要素から形成され仕切り室を構成
している。一層内に形成される複数の仕切り室は隣接す
る層内の仕切り室に対して直角または平行に配置されて
おり、仕切り用薄板により隣接する層から分離してい
る。熱エネルギーを流体から流体に伝達させるため、異
なる熱エネルギー量を有する流体が仕切り室内を流れる
ようになっており、流体の分離する締め切り棒が、仕切
り室に平行な各層の側部に取り付けられている。上部と
底部に薄板及び補強棒を設けてコアを構造的に支持して
いる。このような典型的な熱交換器の構造に関しては、
この出願の譲り受け人に対して譲渡された米国特許第
３，３６５，１２９号に開示されているもの等がある。
空気サイクル等を使用するシステムとして公知なもの
に、環境管理システム（ＥＣＳ）等がある。このシステ
ムは、たとえば航空機の客室等の閉塞された環境におけ
る空気温度及び湿度を制御するものである。一般に、空
気サイクル環境管理システムは、供給された空気を圧縮
する圧縮機と、この圧縮機を駆動するとともに空気を膨
張及び冷却するタービンから構成されており、このター
ビンの幾つかは零下１００゜Ｆの温度で空気を送り出す
ことができるように構成されている。
に、環境管理システム（ＥＣＳ）等がある。このシステ
ムは、たとえば航空機の客室等の閉塞された環境におけ
る空気温度及び湿度を制御するものである。一般に、空
気サイクル環境管理システムは、供給された空気を圧縮
する圧縮機と、この圧縮機を駆動するとともに空気を膨
張及び冷却するタービンから構成されており、このター
ビンの幾つかは零下１００゜Ｆの温度で空気を送り出す
ことができるように構成されている。
［発明が解決しようとする課題］ 上記した低温においては、空気に含まれている湿気が霜
（雪）または氷に凝結し、その下流側に設けられている
構成装置を詰まらせて作動を不能にしてしまう。このよ
うに熱交換器が詰まった場合には熱交換器内を流れる流
体間の熱伝達は著しく低下するようになり、タービンか
ら送り出された空気は下流に設けられた他の構成装置に
必要な温度まで上昇せず、熱交換器内でタービンからの
空気を暖める流体の冷却は下流側の構成装置の効果的な
作動に対して不足するようになる。
（雪）または氷に凝結し、その下流側に設けられている
構成装置を詰まらせて作動を不能にしてしまう。このよ
うに熱交換器が詰まった場合には熱交換器内を流れる流
体間の熱伝達は著しく低下するようになり、タービンか
ら送り出された空気は下流に設けられた他の構成装置に
必要な温度まで上昇せず、熱交換器内でタービンからの
空気を暖める流体の冷却は下流側の構成装置の効果的な
作動に対して不足するようになる。
上述したように、従来のプレートフィンは氷および霜に
起因する詰まり及び熱交換器のコア内での露点等の発生
により、極寒環境における使用に関しては問題がある。
したがって、極寒環境に対応できるプレートフィン熱交
換器が期待されている。
起因する詰まり及び熱交換器のコア内での露点等の発生
により、極寒環境における使用に関しては問題がある。
したがって、極寒環境に対応できるプレートフィン熱交
換器が期待されている。
そこで、この発明は、極寒環境においても連続的に作動
可能な熱交換器を提供することを目的とする。
可能な熱交換器を提供することを目的とする。
また、この発明は、熱交換器の霜及び氷等に起因する機
能不全を防止するとともに、熱交換器内を流れる空気流
及び冷却された流体間の熱伝達率を最大限に高めること
を目的とする。
能不全を防止するとともに、熱交換器内を流れる空気流
及び冷却された流体間の熱伝達率を最大限に高めること
を目的とする。
さらに、この発明は、熱交換器の前面または交換器内で
の霜または氷の付着、成長を防止することを目的とす
る。
の霜または氷の付着、成長を防止することを目的とす
る。
［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するためにこの発明によれば、第１流体
の流れを案内する複数の第１層と、この第１流体に対し
て比較的に高温の第２流体の流れを案内する複数の第２
層とから構成されるプレートフィン熱交換器が提供され
る。この第１流体は熱交換器の前面部から流入して背面
部から排出されるとともに、第２層は、熱交換器の前面
部においてこの前面部に対して略平行な第２流体の最初
の流れを形成することができる。さらに、第２層は第１
流体の流れ方向に対して実質的に向流となるように熱交
換器の背面部から前面部に向かって第２流体の流れを案
内する。また、背面部においてはバッフルが設けられて
おり、このバッフルは、熱交換器の前面部において発生
しやすい霜及び氷の成長を抑えるように、第１流体の流
れが熱交換器の前面部の一面にわたり分散するような高
圧領域を形成する。
の流れを案内する複数の第１層と、この第１流体に対し
て比較的に高温の第２流体の流れを案内する複数の第２
層とから構成されるプレートフィン熱交換器が提供され
る。この第１流体は熱交換器の前面部から流入して背面
部から排出されるとともに、第２層は、熱交換器の前面
部においてこの前面部に対して略平行な第２流体の最初
の流れを形成することができる。さらに、第２層は第１
流体の流れ方向に対して実質的に向流となるように熱交
換器の背面部から前面部に向かって第２流体の流れを案
内する。また、背面部においてはバッフルが設けられて
おり、このバッフルは、熱交換器の前面部において発生
しやすい霜及び氷の成長を抑えるように、第１流体の流
れが熱交換器の前面部の一面にわたり分散するような高
圧領域を形成する。
また、相互に隣接する第２層間のフィンに対して霜及び
氷が衝突して、熱交換器の前面部に配置された締め切り
バーから放熱を抑えるように、前面部に位置する第１層
のフィンにおいて凹部を設けることが好ましい。
氷が衝突して、熱交換器の前面部に配置された締め切り
バーから放熱を抑えるように、前面部に位置する第１層
のフィンにおいて凹部を設けることが好ましい。
さらに、バッフルは、コアの前面部及び内部において一
様に第１流体の流れが分散するように、コアの中心領域
を通る第１流体の流れを規制することができる。
様に第１流体の流れが分散するように、コアの中心領域
を通る第１流体の流れを規制することができる。
［作 用］ 上記した課題を解決する手段は以下のように作用する。
第１流体は熱交換器の前面部より流入し、熱交換器内を
通過して背面部より流出する。一方、第１流体より比較
的高温の第２流体は、第２層に形成された熱交換器の前
面部に隣接する第１流路内を通り、前面部に流入した第
１流体と熱伝達が行なわれる。次に、この第２流体は第
１流路の流れ方向に対して実質的に向流となるように第
２流路内を流れて、効率のよい熱交換が行なわれる。さ
らに、前面部より流入する第１流体は、熱交換器の前面
部に生じやすい霜及び氷、さらには、内部に生じやすい
霜などの付着、成長を抑制するように背面部に設けられ
たバッフルにより流れが規制される。
通過して背面部より流出する。一方、第１流体より比較
的高温の第２流体は、第２層に形成された熱交換器の前
面部に隣接する第１流路内を通り、前面部に流入した第
１流体と熱伝達が行なわれる。次に、この第２流体は第
１流路の流れ方向に対して実質的に向流となるように第
２流路内を流れて、効率のよい熱交換が行なわれる。さ
らに、前面部より流入する第１流体は、熱交換器の前面
部に生じやすい霜及び氷、さらには、内部に生じやすい
霜などの付着、成長を抑制するように背面部に設けられ
たバッフルにより流れが規制される。
［実施例］ 以下、添付図面に基づいてこの発明の実施例を説明す
る。
る。
第１図は、この発明に係るプレートフィン熱交換器１０
を示す。この種の熱交換器は一般的に、空気サイクル装
置（ＡＣＭ図示せず）のタービンからの空気等の比較的
低温の第１流体とこの第１流体に対して比較的暖かい高
温の第２流体間における熱エネルギー交換に使用される
ものであり、当業者においては容易に理解できることで
あるが、熱交換器に関する種々の使用目的に適用するこ
とができ、特に、著しい低温環境における使用が可能な
ものである。
を示す。この種の熱交換器は一般的に、空気サイクル装
置（ＡＣＭ図示せず）のタービンからの空気等の比較的
低温の第１流体とこの第１流体に対して比較的暖かい高
温の第２流体間における熱エネルギー交換に使用される
ものであり、当業者においては容易に理解できることで
あるが、熱交換器に関する種々の使用目的に適用するこ
とができ、特に、著しい低温環境における使用が可能な
ものである。
この発明に係る熱交換器１０は、前面部１４及び裏面部
１６を有するコア１２、流入口１８、バッフル（隔壁）
２０（第５図参照）及び排出口２２から概略構成されて
いる。通常、比較的低温の第１流体は、コア１２の前面
１４方向に向かって流れており、コア内を通過後コアの
裏面部１６から排出されるようになっている。第１流体
より比較的高温の第２流体は流入口１８からコア内に供
給されて、排出口２２より流れ出る。
１６を有するコア１２、流入口１８、バッフル（隔壁）
２０（第５図参照）及び排出口２２から概略構成されて
いる。通常、比較的低温の第１流体は、コア１２の前面
１４方向に向かって流れており、コア内を通過後コアの
裏面部１６から排出されるようになっている。第１流体
より比較的高温の第２流体は流入口１８からコア内に供
給されて、排出口２２より流れ出る。
コア１２は、比較的低温の第１流体が流れる２５個の低
温層２４から構成されており、この低温層は比較的高温
の第２流体が流れる２５個の高温層２６の間に介在して
いる。各低温層は、コア内を流れる低温空気の流れに対
して平行に配列されたひだえりの付いた複数のラッフル
フィン２８、上部締め切り棒３０（コアの平面図である
第４図参照）及び底部締め切り棒３２から構成されてい
る。
温層２４から構成されており、この低温層は比較的高温
の第２流体が流れる２５個の高温層２６の間に介在して
いる。各低温層は、コア内を流れる低温空気の流れに対
して平行に配列されたひだえりの付いた複数のラッフル
フィン２８、上部締め切り棒３０（コアの平面図である
第４図参照）及び底部締め切り棒３２から構成されてい
る。
次ぎに、第１図及び第３図に基づいて高温層について説
明する。
明する。
各高温層２６は、第２流体の流れ方向に平行に配列され
た複数のラッフルフィン３４を有している。この各高温
層のラッフルフィンは、高温層から低温層への熱エネル
ギーの伝達効率を高めるために、各低温層内のラッフル
フィンより緻密に配置されている。また、各層は前面締
め切りバー３６及び背面締め切りバーを有している。以
下に詳述するように、低温層同様に高温層においても上
面締め切りバー４０（第４図参照）及び底面締め切りバ
ー４２が設けられている。
た複数のラッフルフィン３４を有している。この各高温
層のラッフルフィンは、高温層から低温層への熱エネル
ギーの伝達効率を高めるために、各低温層内のラッフル
フィンより緻密に配置されている。また、各層は前面締
め切りバー３６及び背面締め切りバーを有している。以
下に詳述するように、低温層同様に高温層においても上
面締め切りバー４０（第４図参照）及び底面締め切りバ
ー４２が設けられている。
第２図は、コアの前面部１４の一部を示す部分拡大図で
ある。低温層２４のフィン２８は、高温層２６ととの両
側面で接しており、各高温層は締め切りバー３６でシー
ルされている。このフィンは、反円形の端部４８及びこ
の端部よりコアの前面方向外方に分岐する一対の脚部４
９を有している。
ある。低温層２４のフィン２８は、高温層２６ととの両
側面で接しており、各高温層は締め切りバー３６でシー
ルされている。このフィンは、反円形の端部４８及びこ
の端部よりコアの前面方向外方に分岐する一対の脚部４
９を有している。
第３図は、各高温層２６を流れる第２流体の流れ方向を
示す。第１フィン仕切り室５０は上部５２及び底部５４
を有しており、コア１２の前面部１４に対して接すると
ともに、各冷温層２４のフィン２８に対して直角に配置
している。（すなわち、この第１フィン仕切り室は、第
２流体の最初の流れを案内する第１流路を形成する。）
前面締め切りバー３６は第１フィン仕切り室５０をコア
の前面からシールし、この第１仕切り室５０は、後述す
るように、第２流体の流入及び排出用にその上部及び底
部において各々開口している。第２フィン仕切り室５６
は、略Ｍ字形状をしており、基本的にはコアを通る第１
流体の流れ方向に対して第２流体が実質的に向流になる
ように構成されている。なお、この第１及び第２仕切り
室は締め切りバー５７によって分離されている。
示す。第１フィン仕切り室５０は上部５２及び底部５４
を有しており、コア１２の前面部１４に対して接すると
ともに、各冷温層２４のフィン２８に対して直角に配置
している。（すなわち、この第１フィン仕切り室は、第
２流体の最初の流れを案内する第１流路を形成する。）
前面締め切りバー３６は第１フィン仕切り室５０をコア
の前面からシールし、この第１仕切り室５０は、後述す
るように、第２流体の流入及び排出用にその上部及び底
部において各々開口している。第２フィン仕切り室５６
は、略Ｍ字形状をしており、基本的にはコアを通る第１
流体の流れ方向に対して第２流体が実質的に向流になる
ように構成されている。なお、この第１及び第２仕切り
室は締め切りバー５７によって分離されている。
第２仕切り室５６は、第１外部区間５８、第２外部区間
６０（外部区間は相互に平行に延在している。）、第１
内部区間６２及び第２内部区間６４（各内部区間は相互
に、及び隣接する外部区間に対向する傾斜面を有してい
る。）の４つの区間から形成されている。（すなわち、
この第２仕切り室は、第２流体の第１流路通過後の流れ
を案内する第２流路を形成する。）各内外区間と二つの
内部区間は三角形部６６によって連通しており、後述す
るように、第２仕切り室を通る流体流の方向転換を行う
ように構成されている。この三角形部は各区間のラッフ
ルフィン３４と相互に一致しないようにタブ６８により
区画されている。また、第２締め切り室の第１外部区間
の上部から第２外部区間は、締め切りバーによりシール
されている（第４図参照）。締め切りバー４２は、三角
形部により内部第１及び第２区間が連通している範囲に
わたり第２仕切り室の底部をシールしており、後部締め
切りバー３８は、コア１２の背面部１６から第１外部区
間をシールしている。なお、後述するように、第２仕切
り室は第２流体の流入出入口として第１外部区間の底部
７０及び第２外部区間の底部７２において開口してい
る。
６０（外部区間は相互に平行に延在している。）、第１
内部区間６２及び第２内部区間６４（各内部区間は相互
に、及び隣接する外部区間に対向する傾斜面を有してい
る。）の４つの区間から形成されている。（すなわち、
この第２仕切り室は、第２流体の第１流路通過後の流れ
を案内する第２流路を形成する。）各内外区間と二つの
内部区間は三角形部６６によって連通しており、後述す
るように、第２仕切り室を通る流体流の方向転換を行う
ように構成されている。この三角形部は各区間のラッフ
ルフィン３４と相互に一致しないようにタブ６８により
区画されている。また、第２締め切り室の第１外部区間
の上部から第２外部区間は、締め切りバーによりシール
されている（第４図参照）。締め切りバー４２は、三角
形部により内部第１及び第２区間が連通している範囲に
わたり第２仕切り室の底部をシールしており、後部締め
切りバー３８は、コア１２の背面部１６から第１外部区
間をシールしている。なお、後述するように、第２仕切
り室は第２流体の流入出入口として第１外部区間の底部
７０及び第２外部区間の底部７２において開口してい
る。
第１マニホールド７６は略Ｈ字形状をしており、従来の
方法によりコア支持バー７８、８０、８４、８２及び８
６により緊密に懸架されている。この第１マニホールド
は第１導管８８とクロスメンバ９２によって接続されて
いる第２導管９０とから構成されており、導管及びクロ
スメンバの各々の断面形状は、略半円形となっている
（第３図参照）。断面略半円形状の第２マニホールド９
４は、第１導管８８内の第２外部区間６０の底部に配置
されている。排出口２２は第２マニホールド９４及び第
１導管８８から延びており、後述するように、熱交換器
から第２流体を導いている。なお、第２マニホールド
は、従来の方法により支持バー８４及び９６からコアの
底部において緊密に懸架されている。
方法によりコア支持バー７８、８０、８４、８２及び８
６により緊密に懸架されている。この第１マニホールド
は第１導管８８とクロスメンバ９２によって接続されて
いる第２導管９０とから構成されており、導管及びクロ
スメンバの各々の断面形状は、略半円形となっている
（第３図参照）。断面略半円形状の第２マニホールド９
４は、第１導管８８内の第２外部区間６０の底部に配置
されている。排出口２２は第２マニホールド９４及び第
１導管８８から延びており、後述するように、熱交換器
から第２流体を導いている。なお、第２マニホールド
は、従来の方法により支持バー８４及び９６からコアの
底部において緊密に懸架されている。
第１図、第３図及び第４図に示すように、第３マニホー
ルド９８は第１仕切り室５０の上部５２上に設けられて
おり、第２流体は流入口１８より第３マニホールド９８
内に入り高温層２６内に流入する。
ルド９８は第１仕切り室５０の上部５２上に設けられて
おり、第２流体は流入口１８より第３マニホールド９８
内に入り高温層２６内に流入する。
第５図はバッフル２０を示す。このバッフルは従来方法
によりコアの背面部１６に取り付けられている。このバ
ッフルにおいては、複数の貫通穴が設けられており、穴
配列１００及び中心部穴配列１０２を形成している。中
心部穴配列１０２は、穴配列１００内に位置しており正
方形に形成されている。この中心部穴配列内の穴は穴配
列１００の穴より直径が小さくなっている。好適実施例
においては、この中心部穴配列内の穴直径は、０．０７
８±０．００４インチ、他の穴直径は０．１０９±０．
００４インチとすることが好ましい。なお、各穴は低温
層２４の仕切り室内に対応するように配置しており、第
１流体がそれらを通って流れるようになっている。
によりコアの背面部１６に取り付けられている。このバ
ッフルにおいては、複数の貫通穴が設けられており、穴
配列１００及び中心部穴配列１０２を形成している。中
心部穴配列１０２は、穴配列１００内に位置しており正
方形に形成されている。この中心部穴配列内の穴は穴配
列１００の穴より直径が小さくなっている。好適実施例
においては、この中心部穴配列内の穴直径は、０．０７
８±０．００４インチ、他の穴直径は０．１０９±０．
００４インチとすることが好ましい。なお、各穴は低温
層２４の仕切り室内に対応するように配置しており、第
１流体がそれらを通って流れるようになっている。
以下、作用を説明する。まず、空気（すなわち、第１流
体）がＡＣＭタービン（図示せず）から−１００゜Ｆの
低温で排出される。なお、一般的には−７０゜Ｆから−
７５゜Ｆである。上述したように、空気中に含まれた湿
気は、タービンにより第１流体が膨張すると同時に凝結
して氷や霜（雪）となる。この霜、氷及び低温の空気
は、管路系（図示せず）を介してコアの前面部１４に導
かれる。第１流体は、毎分約９０ポンドの割合で低温層
のフィン２８を流れる。なお、コアは第１流体の温度を
約４７゜Ｆまで上昇させるように構成されている。
体）がＡＣＭタービン（図示せず）から−１００゜Ｆの
低温で排出される。なお、一般的には−７０゜Ｆから−
７５゜Ｆである。上述したように、空気中に含まれた湿
気は、タービンにより第１流体が膨張すると同時に凝結
して氷や霜（雪）となる。この霜、氷及び低温の空気
は、管路系（図示せず）を介してコアの前面部１４に導
かれる。第１流体は、毎分約９０ポンドの割合で低温層
のフィン２８を流れる。なお、コアは第１流体の温度を
約４７゜Ｆまで上昇させるように構成されている。
前面部１４に影響を及ぼす霜及び氷とコア内の霜及び氷
を溶かし、第１流体を暖めるために、比較的高温の第２
流体（約９３゜Ｆ）が流入口１８より第３マニホールド
９８内に流入し高温層２６の第１仕切り室内に分流す
る。第２流体は、重量当たり少なくとも６５％のエチレ
ングリコール溶液であり、毎分約８５ポンドの割合で注
入される。この第２流体によりコア内及び前面上に付
着、堆積した霜及び氷が溶解する。
を溶かし、第１流体を暖めるために、比較的高温の第２
流体（約９３゜Ｆ）が流入口１８より第３マニホールド
９８内に流入し高温層２６の第１仕切り室内に分流す
る。第２流体は、重量当たり少なくとも６５％のエチレ
ングリコール溶液であり、毎分約８５ポンドの割合で注
入される。この第２流体によりコア内及び前面上に付
着、堆積した霜及び氷が溶解する。
コアの前面部上に設けられたフィン２８の切り欠き部４
６は、二つの目的のために設けられている。まず第１の
目的は、フィン材料を削り、切り欠き部４６を形成する
ことにより締め切りバーの熱エネルギー放出を低下させ
ることである。これにより締め切りバーの温度を霜及び
氷を溶解可能な比較的高温に維持することができること
になる。第２の目的は、霜及び氷を隣接する高温層間の
フィン２４上に衝突させることにより、霜及び氷を溶解
させる溶解効率をさらに向上させることである。
６は、二つの目的のために設けられている。まず第１の
目的は、フィン材料を削り、切り欠き部４６を形成する
ことにより締め切りバーの熱エネルギー放出を低下させ
ることである。これにより締め切りバーの温度を霜及び
氷を溶解可能な比較的高温に維持することができること
になる。第２の目的は、霜及び氷を隣接する高温層間の
フィン２４上に衝突させることにより、霜及び氷を溶解
させる溶解効率をさらに向上させることである。
第２流体は、クロスメンバ９２を介して第２導管９０に
導かれる場合に、第１マニホールド７６の第１導管８８
内を通過し、この第２導管から第２仕切り室５６を流れ
ることになる。流体は第１外部区間５８の底部７０内に
流れ込み、第１外部区間５８、第１内部区間６２、第２
内部区間６４及び第２外部区間６０内を、低温層２４を
通る第１流体に対して実質的に逆流して通過する。第２
流体は第２外部区間の底部７２を通過した後に、第２マ
ニホールドにより一箇所に流れ込み排出口２２を流れる
熱交換器の下流側へ導かれるようになっている。
導かれる場合に、第１マニホールド７６の第１導管８８
内を通過し、この第２導管から第２仕切り室５６を流れ
ることになる。流体は第１外部区間５８の底部７０内に
流れ込み、第１外部区間５８、第１内部区間６２、第２
内部区間６４及び第２外部区間６０内を、低温層２４を
通る第１流体に対して実質的に逆流して通過する。第２
流体は第２外部区間の底部７２を通過した後に、第２マ
ニホールドにより一箇所に流れ込み排出口２２を流れる
熱交換器の下流側へ導かれるようになっている。
第２流体が第１流体により冷却される前に、第２流体を
第１仕切り室に流すことにより、コア１２の前面部１４
での詰まりを最小限に抑えることができる。そして、第
２流体を実質的に第２仕切り室において向流することに
より、第１流体と第２流体間の平均温度差（及び伝熱効
率）は最大になり、二つの流体間の熱エネルギーの熱伝
達が効果的に行われていることになる。したがって、コ
アの前面上での氷や霜の付着、コア内の露点及び溶けた
氷や霜のコア内での氷結を抑えることができる。
第１仕切り室に流すことにより、コア１２の前面部１４
での詰まりを最小限に抑えることができる。そして、第
２流体を実質的に第２仕切り室において向流することに
より、第１流体と第２流体間の平均温度差（及び伝熱効
率）は最大になり、二つの流体間の熱エネルギーの熱伝
達が効果的に行われていることになる。したがって、コ
アの前面上での氷や霜の付着、コア内の露点及び溶けた
氷や霜のコア内での氷結を抑えることができる。
第１流体は、コアを通り過ぎた後にバッフル２０を通り
抜ける。第１流体が略放物線の速度プロフィールを呈し
てコアの前面部に導かれるために、第１流体（及びそれ
によって運ばれた霜や氷）はコアの中心部分をより多く
流れるようになる。そこで、霜及び氷はコアの前面中心
領域上で生じやすくなり、詰まりの原因となる。また、
コアの中心部の比較的小さい領域においては、低温の第
１流体の流れによりコア内に露点が生じやすく、コアの
効果的な伝熱能力が低下することになる。この発明に係
るバッフルにおいては、中心部穴配列１０２内の穴が他
方の穴配列１００内の穴より小さく形成されているため
に、コア内部及びその前面部１４における中心部穴配列
に一致する領域内で比較的高い圧力領域が形成される。
この高圧領域を形成することにより、第１流体及びそれ
により搬送された霜や氷は、コアの前面部の一面にわた
り分布するようになり、氷及び霜の成長（付着）が効果
的に防止される。また、バッフルによるコア内部の流体
分布も一面にわたり略均一に分散するようになり、露点
の発生を最小限にする。
抜ける。第１流体が略放物線の速度プロフィールを呈し
てコアの前面部に導かれるために、第１流体（及びそれ
によって運ばれた霜や氷）はコアの中心部分をより多く
流れるようになる。そこで、霜及び氷はコアの前面中心
領域上で生じやすくなり、詰まりの原因となる。また、
コアの中心部の比較的小さい領域においては、低温の第
１流体の流れによりコア内に露点が生じやすく、コアの
効果的な伝熱能力が低下することになる。この発明に係
るバッフルにおいては、中心部穴配列１０２内の穴が他
方の穴配列１００内の穴より小さく形成されているため
に、コア内部及びその前面部１４における中心部穴配列
に一致する領域内で比較的高い圧力領域が形成される。
この高圧領域を形成することにより、第１流体及びそれ
により搬送された霜や氷は、コアの前面部の一面にわた
り分布するようになり、氷及び霜の成長（付着）が効果
的に防止される。また、バッフルによるコア内部の流体
分布も一面にわたり略均一に分散するようになり、露点
の発生を最小限にする。
上述した実施例は、この発明の好適な一実施例に過ぎ
ず、この発明の真の精神及び範囲内に存在する変形例は
すべて特許請求の範囲に含まれるのもである。
ず、この発明の真の精神及び範囲内に存在する変形例は
すべて特許請求の範囲に含まれるのもである。
［発明の効果］ この発明の特有の効果としては、上述したようにこの発
明に係る熱交換器は、熱交換器の前面部において比較的
高温の第２流体を最初に流入する第１流路を設けるとと
もに、第２流路内においては、第１流路通過後の第２流
体の流れを実質的に第１流体の流れに対して対向するよ
うに案内し、さらに、第１流体の熱交換器内の流れを所
望する圧力プロフィールを形成するようにこの第１流体
の流れを規制するバッフルを設けることにより、熱交換
器のコア内及び前面部に生じやすい霜及び氷の付着、成
長等を最小限にすることができる。
明に係る熱交換器は、熱交換器の前面部において比較的
高温の第２流体を最初に流入する第１流路を設けるとと
もに、第２流路内においては、第１流路通過後の第２流
体の流れを実質的に第１流体の流れに対して対向するよ
うに案内し、さらに、第１流体の熱交換器内の流れを所
望する圧力プロフィールを形成するようにこの第１流体
の流れを規制するバッフルを設けることにより、熱交換
器のコア内及び前面部に生じやすい霜及び氷の付着、成
長等を最小限にすることができる。
第１図は、この発明に係る熱交換器の位置部分解斜視図
である。 第２図は、第１図の矢印２から見た熱交換器の前面部の
部分矢視図である。 第３図は、第１図の矢印３から見た熱交換器の側面矢視
図である。 第４図は、第１図に示す熱交換器の平面図である。 第５図は、第１図に示す熱交換器の背面図である。
である。 第２図は、第１図の矢印２から見た熱交換器の前面部の
部分矢視図である。 第３図は、第１図の矢印３から見た熱交換器の側面矢視
図である。 第４図は、第１図に示す熱交換器の平面図である。 第５図は、第１図に示す熱交換器の背面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン ローレンス ワーナー アメリカ合衆国，コネチカット，シムスバ リー，ヴイニング ドライブ ２ (56)参考文献 実開 昭48−101252（ＪＰ，Ｕ)
Claims (16)
- 【請求項１】第１流体が流入する前面部と、この第１流
体が流出する背面部と、前記第１流体の流れを案内する
複数の第１層とこの第１層の間に配置されて前記第１流
体より高温の第２流体の流れを案内する複数の第２層と
を有するコア部と、から構成される前記第１流体と前記
第２流体間の熱エネルギー交換を行うプレートフィン熱
交換器において、前記第２層は、前記コアの前面部との
熱伝達を行う前面部に対して隣接する第１流路と、前記
コア内を流れる前記第１流体の流れに対して実質的に向
流となるように前記第２流体の流れを案内し、熱交換器
内を流れる前記第１流体及び第２流体間の平均温度差を
大きくする第２流路とを有し、前記第１流体の流れが前
記前面部の全領域にわたるような流体圧力領域を形成す
る手段を前記背面部に設けることを特徴とするプレート
フィン熱交換器。 - 【請求項２】前記前面部において霜及び氷の発生を最小
限にするために、前記第１層は、一部に凹部を設けたフ
ィンを有することを特徴とする請求項１に記載のプレー
トフィン熱交換器。 - 【請求項３】前記流体圧力領域を形成する手段は、前記
第１流体を通す複数の開口部を有し、この開口部は第１
開口部配列とこの第１開口部配列内に形成される第２開
口部配列とを構成し、この第２開口部配列の各開口部は
第１開口部配列の開口部より前記第１流体の流れる領域
を小さく規制するとともに、前記前面部のコア内におい
て前記第１開口部配列を流れる第１流体より高圧となる
領域を形成することを特徴とする請求項１に記載のプレ
ートフィン熱交換器。 - 【請求項４】前記前面部において霜及び氷の発生を最小
限にするために、前記第１層は、一部に凹部を設けたフ
ィンを有することを特徴とする請求項３に記載のプレー
トフィン熱交換器。 - 【請求項５】前記第２流路は断面略Ｍ字形状の仕切り室
からなることを特徴とする請求項１に記載のプレートフ
ィン熱交換器。 - 【請求項６】前記前面部において霜及び氷の発生を最小
限にするために、前記第１層は、一部に凹部を設けたフ
ィンを有することを特徴とする請求項５に記載のプレー
トフィン熱交換器。 - 【請求項７】前記流体圧力領域を形成する手段は、前記
第１流体を通す複数の開口部を有し、この開口部は第１
開口部配列とこの第１開口部配列内に形成される第２開
口部配列とを構成し、この第２開口部配列の各開口部は
第１開口部配列の開口部より前記第１流体の流れる領域
を小さく規制するとともに、前記前面部のコア内におい
て前記第１開口部配列を流れる第１流体より高圧となる
領域を形成することを特徴とする請求項５に記載のプレ
ートフィン熱交換器。 - 【請求項８】前記前面部において雪及び氷の発生を最小
限にするために、前記第１層は、一部に凹部を設けたフ
ィンを有することを特徴とする請求項７に記載のプレー
トフィン熱交換器。 - 【請求項９】第１流体が流入する前面部と、この第１流
体が流出する背面部と、前記前面部と背面部間において
前記第１流体が流れる複数の第１層とこの第１層の間に
配置され、前記第１流体より高温の第２流体が流れる複
数の第２層とを有するコア部と、から構成される前記第
１流体と前記第２流体間の熱エネルギー交換を行うプレ
ートフィン熱交換器において、前記第２層は、前記コア
の前面部に対して平行に隣接して設けられた第１流路を
有するとともに、前記第１流体の流れに対して実質的に
向流となるように前記第２流体の流れを案内する第２流
路とを有し、前記第１流体が前記コア内及び前記前面部
において前記コア内及び前記前面部上に生じる霜及び氷
並びに露点の成長を防止するような圧力プロフィールを
形成するようにこの第１流体の流れを規制する手段を前
記背面部に設けたことを特徴とするプレートフィン熱交
換器。 - 【請求項１０】前記前面部において霜及び氷の発生を最
小限にするために、前記第１層は、一部に凹部を設けた
フィンを有することを特徴とする請求項９に記載のプレ
ートフィン熱交換器。 - 【請求項１１】前記第１流体の流れを規制する手段は、
前記第１流体を通す複数の開口部を有し、この開口は第
１開口部配列とこの第１開口部配列内に形成される第２
開口部配列とを構成し、この第２開口部配列の各開口部
は第１開口部配列の開口部より前記第１流体の流れる領
域を小さく規制するとともに、前記前面部のコア内にお
いて前記第１開口部配列を流れる第１流体より高圧とな
る領域を形成することを特徴とする請求項９に記載のプ
レートフィン熱交換器。 - 【請求項１２】前記前面部において霜及び氷の発生を最
小限にするために、前記第１層は、一部に凹部を設けた
フィンを有することを特徴とする請求項１１に記載のプ
レートフィン熱交換器。 - 【請求項１３】前記第２流路は断面略Ｍ字形状の仕切り
室からなることを特徴とする請求項９に記載のプレート
フィン熱交換器。 - 【請求項１４】前記前面部において霜及び氷の発生を最
小限にするために、前記第１層は、一部に凹部を設けた
フィンを有することを特徴とする請求項１３に記載のプ
レートフィン熱交換器。 - 【請求項１５】前記第１流体の流れを規制する手段は、
前記第１流体を通す複数の開口部を有し、この開口部は
第１開口配列とこの第１開口部配列内に形成される第２
開口部配列とを構成し、この第２開口部配列の各開口部
は第１開口部配列の開口部より前記第１流体の流れる領
域を小さく規制するとともに、前記前面部のコア内にお
いて前記第１開口部配列を流する第１流体より高圧とな
る領域を形成することを特徴とする請求項１３に記載の
プレートフィン熱交換器。 - 【請求項１６】前記前面部において雪及び氷の発生を最
小限にするために、前記第１層は、一部に凹部を設けた
フィンを有することを特徴とする請求項１５に記載のプ
レートフィン熱交換器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US191,460 | 1988-05-09 | ||
| US07/191,460 US4862952A (en) | 1988-05-09 | 1988-05-09 | Frost free heat exchanger |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02118397A JPH02118397A (ja) | 1990-05-02 |
| JPH0633969B2 true JPH0633969B2 (ja) | 1994-05-02 |
Family
ID=22705588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1114890A Expired - Lifetime JPH0633969B2 (ja) | 1988-05-09 | 1989-05-08 | プレートフィン熱交換器 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4862952A (ja) |
| EP (1) | EP0341663B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0633969B2 (ja) |
| DE (1) | DE68905070T2 (ja) |
| IL (1) | IL90027A0 (ja) |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4971137A (en) * | 1989-11-09 | 1990-11-20 | American Energy Exchange, Inc. | Air-to-air heat exchanger with frost preventing means |
| WO1991012990A1 (en) * | 1990-02-20 | 1991-09-05 | Allied-Signal Inc. | Fluid conditioning apparatus and system |
| US5214935A (en) * | 1990-02-20 | 1993-06-01 | Allied-Signal Inc. | Fluid conditioning apparatus and system |
| GB2266950B (en) * | 1992-04-24 | 1995-11-08 | Ingersoll Rand Co | Apparatus for and method of inhibiting formation of frozen condensate in a fluid system |
| IL114613A (en) * | 1995-07-16 | 1999-09-22 | Tat Ind Ltd | Parallel flow condenser heat exchanger |
| EP1762807B2 (de) † | 2005-09-07 | 2016-12-28 | Modine Manufacturing Company | Wärmetauscher |
| US9033030B2 (en) * | 2009-08-26 | 2015-05-19 | Munters Corporation | Apparatus and method for equalizing hot fluid exit plane plate temperatures in heat exchangers |
| US8590603B2 (en) * | 2009-12-08 | 2013-11-26 | Hamilton Sundstrand Corporation | Heat exchanger insulation gap |
| JP5506428B2 (ja) * | 2010-01-27 | 2014-05-28 | 住友精密工業株式会社 | 積層型熱交換器 |
| US10088239B2 (en) * | 2015-05-28 | 2018-10-02 | Hamilton Sundstrand Corporation | Heat exchanger with improved flow at mitered corners |
| US10160545B2 (en) * | 2015-10-19 | 2018-12-25 | Hamilton Sundstrand Corporation | Ram air heat exchanger |
| US20170144767A1 (en) * | 2015-11-20 | 2017-05-25 | Hamilton Sundstrand Corporation | Heat exchanger |
| EP3336469B1 (en) * | 2016-12-16 | 2019-09-18 | HS Marston Aerospace Limited | Profiled joint for heat exchanger |
| US10544997B2 (en) * | 2018-03-16 | 2020-01-28 | Hamilton Sundstrand Corporation | Angled fluid redistribution slot in heat exchanger fin layer |
| US11333438B2 (en) | 2018-06-26 | 2022-05-17 | Hamilton Sundstrand Corporation | Heat exchanger with water extraction |
| US10995997B2 (en) | 2018-06-26 | 2021-05-04 | Hamilton Sunstrand Corporation | Heat exchanger with integral features |
| US11859918B2 (en) * | 2020-04-28 | 2024-01-02 | Hamilton Sundstrand Corporation | Crossflow/counterflow subfreezing plate fin heat exchanger |
| US11668531B2 (en) * | 2020-12-04 | 2023-06-06 | Hamilton Sundstrand Corporation | Subfreezing heat exchanger with separate melt fluid |
| US11572433B2 (en) | 2021-03-12 | 2023-02-07 | Covestro Llc | In-situ formed polyols, a process for their preparation, foams prepared from these in-situ formed polyols and a process for their preparation |
| US11718705B2 (en) | 2021-07-28 | 2023-08-08 | Covestro Llc | In-situ formed polyether polyols, a process for their preparation, and a process for the preparation of polyurethane foams |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB867214A (en) * | 1958-07-25 | 1961-05-03 | Marston Excelsior Ltd | Improvements relating to heat exchangers |
| US3161234A (en) * | 1962-10-16 | 1964-12-15 | United Aircraft Corp | Multipass evaporator |
| US3196942A (en) * | 1963-07-05 | 1965-07-27 | United Aircraft Corp | Heat exchanger construction including tubular closure plates |
| US3262496A (en) * | 1964-06-26 | 1966-07-26 | United Aircraft Corp | Heat exchanger construction |
| US3983191A (en) * | 1975-11-10 | 1976-09-28 | The Trane Company | Brazed plate-type heat exchanger for nonadiabatic rectification |
| SE419897B (sv) * | 1975-11-18 | 1981-08-31 | Munters Ab Carl | Saett foer avfrostning eller avisning av vaermevaexlare och anordning foer dess genomfoerande |
| US4301863A (en) * | 1978-11-22 | 1981-11-24 | United Technologies Corporation | Heat exchanger closure bar construction |
| US4344481A (en) * | 1980-01-23 | 1982-08-17 | United Technologies Corporation | Counterflow heat exchanger construction |
| CA1176236A (en) * | 1983-03-29 | 1984-10-16 | Jonathan P. Maendel | Heat exchanger |
| SE456935B (sv) * | 1984-05-24 | 1988-11-14 | Armaturjonsson Ab | Vaermevaexlare daer stroemningsplaatar med strilhaal aer placerade i varje slingaav ett serpentinformat roer samt saett foer framstaellning |
| DE3520548A1 (de) * | 1985-06-07 | 1986-12-11 | Süddeutsche Kühlerfabrik Julius Fr. Behr GmbH & Co KG, 7000 Stuttgart | Heizungs- oder klimaanlage fuer kraftfahrzeuge |
| US4623019A (en) * | 1985-09-30 | 1986-11-18 | United Aircraft Products, Inc. | Heat exchanger with heat transfer control |
-
1988
- 1988-05-09 US US07/191,460 patent/US4862952A/en not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-04-19 IL IL90027A patent/IL90027A0/xx unknown
- 1989-05-08 JP JP1114890A patent/JPH0633969B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1989-05-09 DE DE89108326T patent/DE68905070T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-05-09 EP EP89108326A patent/EP0341663B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4862952A (en) | 1989-09-05 |
| DE68905070T2 (de) | 1993-09-30 |
| JPH02118397A (ja) | 1990-05-02 |
| IL90027A0 (en) | 1989-12-15 |
| EP0341663A1 (en) | 1989-11-15 |
| DE68905070D1 (de) | 1993-04-08 |
| EP0341663B1 (en) | 1993-03-03 |
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