JPH08254398A - プレート式熱交換器 - Google Patents

プレート式熱交換器

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JPH08254398A
JPH08254398A JP5875995A JP5875995A JPH08254398A JP H08254398 A JPH08254398 A JP H08254398A JP 5875995 A JP5875995 A JP 5875995A JP 5875995 A JP5875995 A JP 5875995A JP H08254398 A JPH08254398 A JP H08254398A
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fluid
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    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • F28D9/00Heat-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
    • F28D9/0031Heat-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 paired plates touching each other
    • F28D9/0043Heat-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 paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another
    • F28D9/005Heat-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 paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another the plates having openings therein for both heat-exchange media

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 流体の平行流による熱交換効率の低下を未然
に防止する。 【構成】 多数の伝熱プレートP1 〜P19が気密的に重
合され、隣接する伝熱プレートP1 〜P19間に流路X1
〜X9 ,Y1 〜Y9 が形成された熱交換段Z1 ,Z2
3 を多段に連設した多段パス編成のプレート式熱交換
器において、前記各熱交換段Z1 ,Z2 ,Z3 の連設端
部間に、一つの伝熱プレートP7 ,P13の両側に位置す
る流路で平行流となることを阻止する平行流阻止手段を
設ける。この平行流阻止手段は、各熱交換段Z1 ,Z
2 ,Z3 の連設端部に位置する伝熱プレートP7 ,P13
と隣接させてその伝熱プレートP7 ,P13との間で流路
を形成しない平行流阻止プレートQ1 ,Q2 を配置した
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はプレート式熱交換器に関
し、詳しくは、二つの流体間で熱交換を行うため、多数
の伝熱プレートからなる熱交換段を多段に連設した多段
パス編成のプレート式熱交換器に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、プレート式熱交換器は、図4に
示すように多数の伝熱プレートPをガスケット1を介し
て気密的に重合し、それら隣接する伝熱プレートP間に
流路X,Yを形成し、各伝熱プレートP間の流路X,Y
を通路口2により連通させたものである。
【0003】このプレート式熱交換器には、被熱源側と
熱源側の二つの流体が複数のセクションで熱交換を行う
構成となっている多段パス編成を採用したものがある。
【0004】図5は多段パス編成のプレート式熱交換器
の模式図であり、図中、二つの流体のうち、一方の流体
(以下、A流体と称す)を実線、他方の流体(以下、B
流体と称す)を破線で示し、X1 〜X9 は前述の隣接し
た伝熱プレートP1 〜P19間に形成されたA流体の流
路、同様に、Y1 〜Y9 はB流体の流路を示す。
【0005】このプレート式熱交換器は、A流体の3つ
の流路X1 〜X3 ,X4 〜X6 ,X 7 〜X9 とB流体の
3つの流路Y1 〜Y3 ,Y4 〜Y6 ,Y7 〜Y9 を交互
に形成した熱交換段Z1 ,Z2 ,Z3 を3段に連設した
編成を有する。このように編成することにより、例え
ば、低温側(被熱源側)のA流体と高温側(熱源側)の
B流体との熱交換が、第1の熱交換段Z1 から第3の熱
交換段Z3 で行われ、A流体の出口温度を管理するよう
にしている。
【0006】即ち、A流体は、第1の熱交換段Z1 の流
路X1 〜X3 を通過する際に、伝熱プレートP1 〜P6
を介して隣接する流路Y1 〜Y3 を通過するB流体によ
り初期的に昇温され、次に、第2の熱交換段Z2 の流路
4 〜X6 を通過する際に、伝熱プレートP7 〜P13
介して隣接する流路Y4 〜Y6 を通過するB流体により
中間的に昇温され、更に、第3の熱交換段Z3 の流路X
7 〜X9 を通過する際に、伝熱プレートP13〜P19を介
して隣接する流路Y7 〜Y9 を通過するB流体により最
終的に昇温される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した従
来のプレート式熱交換器では、第1〜第3の各熱交換段
1 〜Z3 において、各伝熱プレートP1 〜P19を介し
て相互に隣接するA流体の流路X1 〜X3 ,X4 〜X
6 ,X7 〜X9 とB流体の流路Y1 〜Y3 ,Y4 〜Y
6 ,Y7 〜Y9 とでA流体とB流体とが逆方向に対向し
て流れるようにして良好な熱交換効率を確保するように
している。
【0008】しかしながら、第1と第2の熱交換段Z
1 ,Z2 間及び第2と第3の熱交換段Z2 ,Z3 間に位
置する伝熱プレートP7 ,P13では、その伝熱プレート
7 ,P13の両側で相互に隣接するA流体の流路X4
B流体の流路Y3 、A流体の流路X7 とB流体の流路Y
6 とでA流体とB流体とが同方向に平行して流れること
になる。このようにA流体とB流体とが同方向に平行し
て流れる場合、A流体とB流体とが逆方向に対向して流
れる場合よりも熱交換効率が低下するという問題が生じ
る。
【0009】これは、以下の計算例からも明らかであ
る。即ち、熱交換器における処理温度が同じ場合、低温
側のA流体の入口温度が30℃、出口温度が35℃で、
高温側のB流体の入口温度が50℃、出口温度が40℃
とした場合、対向流での対数平均温度差は、{(50−
35)−(40−30)}/ln{(50−35)−
(40−30)}=12.3℃となり、平行流での対数
平均温度差は、{(50−30)−(40−35)}/
ln{(50−30)−(40−35)}=10.8℃
となる。このように対数平均温度差は、対向流の方が平
行流よりも大きくなることから熱交換効率がよいことが
わかる。
【0010】この両流体の平行流による熱交換効率の低
下は、例えば、1段当たりの伝熱プレートの枚数が多い
場合や熱移動単位数(NTU)が小さい場合にはその影
響が少ない。逆に、1段当たりの伝熱プレートの枚数が
少ない場合や熱移動単位数(NTU)が大きい場合には
その影響が大きく熱交換効率の低下が顕著となる。
【0011】そこで、本発明は上記問題点に鑑みて提案
されたもので、その目的とするところは、両流体の平行
流による熱交換効率の低下を未然に防止し得るプレート
式熱交換器を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の技術的手段として、本発明は、多数の伝熱プレートが
気密的に重合され、隣接する伝熱プレート間に流路が形
成された熱交換段を多段に連設した多段パス編成のプレ
ート式熱交換器において、前記各熱交換段の連設端部間
に、一つの伝熱プレートの両側に位置する流路で平行流
となることを阻止する平行流阻止手段を設けたことを特
徴とする。
【0013】具体的に、前記平行流阻止手段は、各熱交
換段の連設端部に位置する伝熱プレートと隣接させてそ
の伝熱プレートとの間で流路を形成しない平行流阻止プ
レートを配置したものとすることが望ましい。また、前
記各熱交換段の連設端部に位置する伝熱プレートと平行
流阻止プレートとの間に仕切り板を介挿することが望ま
しい。
【0014】
【作用】本発明に係るプレート式熱交換器では、各熱交
換段の連設端部間に平行流阻止手段を設けたことによ
り、一つの伝熱プレートの両側に位置する流路で二つの
流体が同方向に平行して流れることがなくなる。この平
行流の阻止は、各熱交換段の連設端部に位置する伝熱プ
レートと隣接させてその伝熱プレートとの間で流路を形
成しない平行流阻止プレートを配置することにより容易
に達成できる。また、前記各熱交換段の連設端部に位置
する伝熱プレートと平行流阻止プレートとの間に仕切り
板を介挿すれば、前記平行流の阻止がより一層確実とな
る。
【0015】
【実施例】本発明に係るプレート式熱交換器の実施例を
図1乃至図3に示して説明する。尚、図4及び図5と同
一部分には同一参照符号を付して重複説明は省略する。
【0016】図1に示す実施例のプレート式熱交換器
は、A流体の3つの流路X1 〜X3 ,X4 〜X6 ,X7
〜X9 とB流体の3つの流路Y1 〜Y3 ,Y4 〜Y6
7 〜Y9 を交互に形成した熱交換段Z1 ,Z2 ,Z3
を3段に連設した編成を有する。本発明では、第1〜第
3の各熱交換段Z1 ,Z2 ,Z3 の連設端部間に、一つ
の伝熱プレートP7 ,P13の両側に位置する流路で平行
流となることを阻止する平行流阻止手段として平行流阻
止プレートQ1 ,Q2 を設ける。この平行流阻止プレー
トQ1 ,Q2 は、第1と第2の熱交換段Z1 ,Z2 及び
第2と第3の熱交換段Z2 ,Z3 のそれぞれの連設端部
に位置する伝熱プレートP7 ,P13と隣接してその伝熱
プレートP7 ,P13との間で流路を形成しないようにす
る。
【0017】尚、図2(a)に示すように各熱交換段Z
1 ,Z2 ,Z3 を構成する伝熱プレートP1 〜P6 ,P
8 〜P12,P14〜P19が図示のような形状のガスケット
1を有するのに対して、前記平行流阻止プレートQ1
2 は、隣接する伝熱プレートP7 ,P13との間で流路
を形成しないようにするため、図2(b)に示すように
通路口ガスケット3及びこれと分離したディスタンスピ
ース4を有する。
【0018】このプレート式熱交換器において、A流体
は、第1の熱交換段Z1 の流路X1〜X3 を通過する際
に、伝熱プレートP2 〜P6 を介して隣接する流路Y1
〜Y 3 を通過するB流体により初期的に昇温され、次
に、第2の熱交換段Z2 の流路X4 〜X6 を通過する際
に、伝熱プレートP8 〜P12を介して隣接する流路Y4
〜Y6 を通過するB流体により中間的に昇温され、更
に、第3の熱交換段Z3 の流路X7 〜X9 を通過する際
に、伝熱プレートP14〜P18を介して隣接する流路Y7
〜Y9 を通過するB流体により最終的に昇温される。
【0019】この時、第1〜第3の各熱交換段Z1 ,Z
2 ,Z3 では、各伝熱プレートP2〜P6 ,P8
12,P14〜P18を介して相互に隣接するA流体の流路
1 〜X 3 ,X4 〜X6 ,X7 〜X9 とB流体の流路Y
1 〜Y3 ,Y4 〜Y6 ,Y7 〜Y 9 とでA流体とB流体
とが逆方向に対向して流れる。また、第1と第2の熱交
換段間Z1 ,Z2 及び第2と第3の熱交換段Z2 ,Z3
間でも、平行流阻止プレートQ1 ,Q2 を挿入したこと
により、それら熱交換段Z1 とZ2 ,Z2 とZ3 間に位
置する伝熱プレートP7 ,P13との間で流路が形成され
ず、前記伝熱プレートP7 ,P13の両側でA流体とB流
体との平行流が存在しない。即ち、伝熱プレートP7
13の一方の側では、流路Y3 ,Y6 にB流体が流れる
が、他方の側(平行流阻止プレートQ1 ,Q2 との間)
では流路が形成されず、A流体とB流体との平行流が存
在しない。
【0020】尚、上記実施例の変形例として、図3に示
すように第1と第2の熱交換段Z1,Z2 間及び第2と
第3の熱交換段Z2 ,Z3 間に位置する伝熱プレートP
7 ,P13と平行流阻止プレートQ1 ,Q2 との間に、仕
切り板R1 ,R2 を挿入配置することも可能である。こ
の仕切り板R1 ,R2 と平行流阻止プレートQ1 ,Q 2
とにより、A流体とB流体との平行流をより一層確実に
阻止できる。
【0021】また、上記実施例及び変形例では、第1〜
第3の熱交換段を有する3段のプレート式熱交換器につ
いて説明したが、本発明はこれに限定されることなく、
3段以外で多段のプレート式熱交換器についても適用可
能である。
【0022】
【発明の効果】本発明に係るプレート式熱交換器によれ
ば、各熱交換段の連設端部間に平行流阻止手段を設けた
ことにより、一つの伝熱プレートの両側に位置する流路
で二つの流体が同方向に平行して流れることがなくな
る。この平行流の阻止は、各熱交換段の連設端部に位置
する伝熱プレートと隣接させてその伝熱プレートとの間
で流路を形成しない平行流阻止プレートを配置すること
により容易に達成でき、両流体の平行流による熱交換効
率の低下を未然に防止できて、簡便な手段による熱交換
効率の低下防止を実現した実用的価値大なるプレート式
熱交換器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るプレート式熱交換器の実施例を示
す模式図
【図2】(a)は各熱交換段を構成する伝熱プレートを
示す側面図、(b)は平行流阻止プレートを示す側面図
【図3】本発明の変形例を示すプレート式熱交換器の模
式図
【図4】プレート式熱交換器を構成する各伝熱プレート
を示す斜視図
【図5】プレート式熱交換器の従来例を示す模式図
【符号の説明】
1 〜P19 伝熱プレート X1 〜X9 流路 Y1 〜Y9 流路 Z1 〜Z3 熱交換段 Q1 ,Q2 平行流阻止プレート R1 ,R2 仕切り板

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多数の伝熱プレートが気密的に重合さ
    れ、隣接する伝熱プレート間に流路が形成された熱交換
    段を多段に連設した多段パス編成のプレート式熱交換器
    において、前記各熱交換段の連設端部間に、一つの伝熱
    プレートの両側に位置する流路で平行流となることを阻
    止する平行流阻止手段を設けたことを特徴とするプレー
    ト式熱交換器。
  2. 【請求項2】 前記平行流阻止手段は、各熱交換段の連
    設端部に位置する伝熱プレートと隣接させてその伝熱プ
    レートとの間で流路を形成しない平行流阻止プレートを
    配置したことを特徴とする請求項1記載のプレート式熱
    交換器。
  3. 【請求項3】 前記各熱交換段の連設端部に位置する伝
    熱プレートと平行流阻止プレートとの間に仕切り板を介
    挿したことを特徴とする請求項2記載のプレート式熱交
    換器。
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