JPH1151578A - 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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- JPH1151578A JPH1151578A JP20173997A JP20173997A JPH1151578A JP H1151578 A JPH1151578 A JP H1151578A JP 20173997 A JP20173997 A JP 20173997A JP 20173997 A JP20173997 A JP 20173997A JP H1151578 A JPH1151578 A JP H1151578A
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- Japan
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- heat exchanger
- fluid
- low
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- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高温流体と低温流体の温度差が大きい場合
に、高、低温両流体の温度差を縮めるための別の中間温
度流体を用いることなく、高温流路の凝固を防止する。 【解決手段】 高温流体が通される高温流路Ｐ１と、低
温流体が通される低温流路Ｐ２との間に中間温度流路Ｐ
３を設け、低温流路Ｐ２を通って昇温した流体を伝熱抵
抗としてこの中間温度流路Ｐ３に通すように構成した。
に、高、低温両流体の温度差を縮めるための別の中間温
度流体を用いることなく、高温流路の凝固を防止する。 【解決手段】 高温流体が通される高温流路Ｐ１と、低
温流体が通される低温流路Ｐ２との間に中間温度流路Ｐ
３を設け、低温流路Ｐ２を通って昇温した流体を伝熱抵
抗としてこの中間温度流路Ｐ３に通すように構成した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は低温流体の加熱・蒸
発操作、高温流体の冷却・凝縮操作等に用いられるプレ
ートフィン熱交換器に関するものである。
発操作、高温流体の冷却・凝縮操作等に用いられるプレ
ートフィン熱交換器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】プレートフィン熱交換器は、図８に示す
ように、コルゲート状に成型されたフィン１…と仕切り
板２…とを上下に交互に積層して流路Ｐ…を構成する。
ように、コルゲート状に成型されたフィン１…と仕切り
板２…とを上下に交互に積層して流路Ｐ…を構成する。
【０００３】このプレートフィン熱交換器は、シェル＆
チューブ型や二重管型のものと比べて、構造が簡単で、
しかも単位体積当りの伝熱面積が大きくて全体がコンパ
クトとなり、横方向にも縦方向にも設置スペースが小さ
くてすむ上、製作費が安くてすむ等の利点を有する。
チューブ型や二重管型のものと比べて、構造が簡単で、
しかも単位体積当りの伝熱面積が大きくて全体がコンパ
クトとなり、横方向にも縦方向にも設置スペースが小さ
くてすむ上、製作費が安くてすむ等の利点を有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のプレ
ートフィン熱交換器によると、熱交換を行う高温流体と
低温流体の温度差が大きい場合（たとえば液体水素と窒
素ガスの間で熱交換を行う場合）に、フィン１や仕切り
板２に過大な熱応力が作用するとともに、高温流体が凝
固して流路が閉塞するおそれがある。
ートフィン熱交換器によると、熱交換を行う高温流体と
低温流体の温度差が大きい場合（たとえば液体水素と窒
素ガスの間で熱交換を行う場合）に、フィン１や仕切り
板２に過大な熱応力が作用するとともに、高温流体が凝
固して流路が閉塞するおそれがある。
【０００５】なお、高温流路と低温流路との間に中間温
度流路を独立して設け、高温流体と低温流体の中間の温
度を有する別の流体をこの中間温度流路で循環させて温
度差を縮めることが考えられる。
度流路を独立して設け、高温流体と低温流体の中間の温
度を有する別の流体をこの中間温度流路で循環させて温
度差を縮めることが考えられる。
【０００６】しかし、こうすると中間温度流体を中間温
度流路で循環させるためのポンプが別に必要となるため
動力コストが高くつく。
度流路で循環させるためのポンプが別に必要となるため
動力コストが高くつく。
【０００７】また、使用される低温流体および中間温度
流体によってはこれらの温度差がなお大きくて中間温度
流体の凝固が生じるおそれがある。
流体によってはこれらの温度差がなお大きくて中間温度
流体の凝固が生じるおそれがある。
【０００８】このため、高温流体と低温流体の温度差が
大きい条件下ではプレートフィン熱交換器は使用されて
いないのが現状であった。
大きい条件下ではプレートフィン熱交換器は使用されて
いないのが現状であった。
【０００９】そこで本発明は、高温流体と低温流体の温
度差が大きい場合に、高、低温両流体の温度差を縮める
ための別の中間温度流体を用いることなく、高温流路の
凝固を確実に防止することができるプレートフィン熱交
換器を提供するものである。
度差が大きい場合に、高、低温両流体の温度差を縮める
ための別の中間温度流体を用いることなく、高温流路の
凝固を確実に防止することができるプレートフィン熱交
換器を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、コル
ゲート状に成型された伝熱フィンと仕切り板を交互に積
層して流路を形成するプレートフィン熱交換器におい
て、高温流体が通される高温流路と、低温流体が通され
る低温流路との間に、上記低温流路を通過して昇温した
流体が通される中間温度流路が設けられたものである。
ゲート状に成型された伝熱フィンと仕切り板を交互に積
層して流路を形成するプレートフィン熱交換器におい
て、高温流体が通される高温流路と、低温流体が通され
る低温流路との間に、上記低温流路を通過して昇温した
流体が通される中間温度流路が設けられたものである。
【００１１】請求項２の発明は、請求項１の構成におい
て、高温、中間温度、低温各流路がそれぞれ複数ずつ、
かつ、高温流路と低温流路が隣り合わない状態で設けら
れたものである。
て、高温、中間温度、低温各流路がそれぞれ複数ずつ、
かつ、高温流路と低温流路が隣り合わない状態で設けら
れたものである。
【００１２】請求項３の発明は、請求項１または２の構
成において、高温流路を通る高温流体と中間温度流路を
通る流体とが向流となるように構成されたものである。
成において、高温流路を通る高温流体と中間温度流路を
通る流体とが向流となるように構成されたものである。
【００１３】請求項４の発明は、請求項１または２の構
成において、高温流路を通る高温流体と中間温度流路を
通る流体とが並流となるように構成されたものである。
成において、高温流路を通る高温流体と中間温度流路を
通る流体とが並流となるように構成されたものである。
【００１４】上記構成によると、低温流体は低温流路を
流れて高温流体に冷熱を供給し、自身は昇温して中間温
度流路を高温流体に対して向流（請求項３）または並流
（請求項４）式に流れ、高温流体の凝固を防止する。
流れて高温流体に冷熱を供給し、自身は昇温して中間温
度流路を高温流体に対して向流（請求項３）または並流
（請求項４）式に流れ、高温流体の凝固を防止する。
【００１５】このように、熱交換済みの昇温した低温流
体を高、低温流体間に伝熱抵抗として介在させる構成と
し、中間温度流路を流れる流体の温度を適正値（高温流
体の温度よりも低くて高温流体の凝固温度よりも高い温
度）に設定することにより、別の中間温度流体を用いる
ことなく、高温流体の凝固を防止することができる。
体を高、低温流体間に伝熱抵抗として介在させる構成と
し、中間温度流路を流れる流体の温度を適正値（高温流
体の温度よりも低くて高温流体の凝固温度よりも高い温
度）に設定することにより、別の中間温度流体を用いる
ことなく、高温流体の凝固を防止することができる。
【００１６】ここで、高温流路、中間温度流路、低温流
路がそれぞれ複数ずつ設けられる場合、請求項２のよう
に高温流路と低温流路が隣り合わず、これらの間に必ず
中間温度流路が介在される状態で各流路を配置すること
により、高温流体の凝固防止作用が熱交換器全体として
確実に行われる。
路がそれぞれ複数ずつ設けられる場合、請求項２のよう
に高温流路と低温流路が隣り合わず、これらの間に必ず
中間温度流路が介在される状態で各流路を配置すること
により、高温流体の凝固防止作用が熱交換器全体として
確実に行われる。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図によって説
明する。
明する。
【００１８】第１実施形態（図１〜図４） 第１実施形態では、中間温度流体と高温流体とが向流と
なるように構成されたプレートフィン熱交換器Ａを示し
ている。
なるように構成されたプレートフィン熱交換器Ａを示し
ている。
【００１９】また、この熱交換器Ａの流路構成を図１
に、具体的な構造を図２に、具体的流路配列を図３にそ
れぞれ示している。
に、具体的な構造を図２に、具体的流路配列を図３にそ
れぞれ示している。
【００２０】この熱交換器Ａは、従来のプレートフィン
熱交換器と同様に、フィン１１…と仕切り板１２…が交
互に上下に積層されて構成され、高温流体（たとえば窒
素ガス）が通される高温流路Ｐ１と、低温流体（たとえ
ば液体水素）が通される低温流路Ｐ２と、これらの間の
伝熱抵抗となる中間温度流体が通される中間温度流路Ｐ
３がそれぞれ複数ずつ形成されている。
熱交換器と同様に、フィン１１…と仕切り板１２…が交
互に上下に積層されて構成され、高温流体（たとえば窒
素ガス）が通される高温流路Ｐ１と、低温流体（たとえ
ば液体水素）が通される低温流路Ｐ２と、これらの間の
伝熱抵抗となる中間温度流体が通される中間温度流路Ｐ
３がそれぞれ複数ずつ形成されている。
【００２１】高温流路Ｐ１…は、この熱交換器Ａの上端
を入口、下端を出口として上下貫通状態で設けられてい
る。
を入口、下端を出口として上下貫通状態で設けられてい
る。
【００２２】低温流路Ｐ２…は、熱交換器Ａの下端を入
口、中間部を出口として形成されている。
口、中間部を出口として形成されている。
【００２３】中間温度流路Ｐ３…は、熱交換器Ａの下端
部を入口、上端部を出口として形成され、この中間温度
流路Ｐ３…の入口（冷端）と低温流路Ｐ２…の出口（温
端）とが外部配管１３…によって接続されている。
部を入口、上端部を出口として形成され、この中間温度
流路Ｐ３…の入口（冷端）と低温流路Ｐ２…の出口（温
端）とが外部配管１３…によって接続されている。
【００２４】ここで、図３に示すように、高温流路Ｐ１
…と低温流路Ｐ２…が直接隣り合わないでこれらの間に
中間温度流路Ｐ３が介在されるように、すなわち、熱交
換作用が高・低温流体間で直接行われずに中間温度流体
を介して行われるように、各流路Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３が配
置されている。
…と低温流路Ｐ２…が直接隣り合わないでこれらの間に
中間温度流路Ｐ３が介在されるように、すなわち、熱交
換作用が高・低温流体間で直接行われずに中間温度流体
を介して行われるように、各流路Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３が配
置されている。
【００２５】図３中、太線矢印が高温流体（「高」で表
示）、実線矢印が低温流体（「低」で表示）、破線矢印
が中間温度流体（「中」で表示）をそれぞれ示す。
示）、実線矢印が低温流体（「低」で表示）、破線矢印
が中間温度流体（「中」で表示）をそれぞれ示す。
【００２６】この構成において、低温流体は低温流路Ｐ
２を通って、高温流路Ｐ１を流れる高温流体に冷熱を供
給し、自身は昇温（液体水素の例でいえば蒸発）して、
出口では高温流体と低温流体の中間温度で、かつ、高温
流体の凝固温度よりも高い温度となる。
２を通って、高温流路Ｐ１を流れる高温流体に冷熱を供
給し、自身は昇温（液体水素の例でいえば蒸発）して、
出口では高温流体と低温流体の中間温度で、かつ、高温
流体の凝固温度よりも高い温度となる。
【００２７】そして、この昇温した流体が中間温度流路
Ｐ３を通ることにより、高温流路Ｐ１の高温流体が加熱
され、その凝固が防止される。
Ｐ３を通ることにより、高温流路Ｐ１の高温流体が加熱
され、その凝固が防止される。
【００２８】図４は、この熱交換器Ａの適用例として、
高温流路Ｐ１を流れる高温流体として窒素ガス、低温流
路Ｐ２を流れる低温流体として液体水素を用い、この液
体水素が昇温（蒸発）したもの（水素ガス）を中間温度
流路Ｐ３に流した場合における熱交換器コア長さ方向の
温度分布のイメージを表している。
高温流路Ｐ１を流れる高温流体として窒素ガス、低温流
路Ｐ２を流れる低温流体として液体水素を用い、この液
体水素が昇温（蒸発）したもの（水素ガス）を中間温度
流路Ｐ３に流した場合における熱交換器コア長さ方向の
温度分布のイメージを表している。
【００２９】同図中、ＴＨ2inは低温流路Ｐ２の入口で
の液体水素温度、ＴＬｍは低温流路Ｐ２の出口での水素
温度、ＴＨ2outは中間温度流路Ｐ３の出口での水素ガス
温度、ＴＮ2は窒素温度をそれぞれ示す。
の液体水素温度、ＴＬｍは低温流路Ｐ２の出口での水素
温度、ＴＨ2outは中間温度流路Ｐ３の出口での水素ガス
温度、ＴＮ2は窒素温度をそれぞれ示す。
【００３０】このように、低温流体が昇温したものを高
温流体と低温流体との間で通流させることにより、独立
した中間温度ラインを用いずに高温流体の凝固を防止す
ることができる。
温流体と低温流体との間で通流させることにより、独立
した中間温度ラインを用いずに高温流体の凝固を防止す
ることができる。
【００３１】第２実施形態（図５〜図７参照） 第１実施形態との相違点のみを説明する。
【００３２】第１実施形態の熱交換器Ａでは中間温度流
体とが高温流体が向流となるように構成されたのに対
し、第２実施形態の熱交換器Ｂではこれらが並流となる
ように構成されている。
体とが高温流体が向流となるように構成されたのに対
し、第２実施形態の熱交換器Ｂではこれらが並流となる
ように構成されている。
【００３３】この熱交換器Ｂの場合、中間温度流路Ｐ３
…は、熱交換器Ａの上端部を入口、下端部を出口として
形成され、外部配管（１本のみ示す）１３によって低温
流路Ｐ２…の出口に接続されている。
…は、熱交換器Ａの上端部を入口、下端部を出口として
形成され、外部配管（１本のみ示す）１３によって低温
流路Ｐ２…の出口に接続されている。
【００３４】この構成によっても第１実施形態と基本的
に同じ作用効果を得ることができる。
に同じ作用効果を得ることができる。
【００３５】図７は、図４と同様に、この熱交換器Ｂの
適用例として、高温流路Ｐ１を流れる高温流体として窒
素ガス、低温流路Ｐ２を流れる低温流体として液体水素
を用い、この液体水素が昇温（蒸発）したもの（水素ガ
ス）を中間温度流路Ｐ３に流した場合における熱交換器
コア長さ方向の温度分布のイメージを表している。
適用例として、高温流路Ｐ１を流れる高温流体として窒
素ガス、低温流路Ｐ２を流れる低温流体として液体水素
を用い、この液体水素が昇温（蒸発）したもの（水素ガ
ス）を中間温度流路Ｐ３に流した場合における熱交換器
コア長さ方向の温度分布のイメージを表している。
【００３６】
【発明の効果】上記のように本発明のプレートフィン熱
交換器によるときは、高温流体が通される高温流路と、
低温流体が通される低温流路との間に、この低温流路を
通って昇温した流体が通される中間温度流路を介在させ
る構成としたから、中間温度流路を流れる流体の温度を
適正値、すなわち、高温流体の温度よりも低くて高温流
体の凝固温度よりも高い温度に設定することにより、別
の中間温度流体を用いることなく、高温流体の凝固を防
止することができる。
交換器によるときは、高温流体が通される高温流路と、
低温流体が通される低温流路との間に、この低温流路を
通って昇温した流体が通される中間温度流路を介在させ
る構成としたから、中間温度流路を流れる流体の温度を
適正値、すなわち、高温流体の温度よりも低くて高温流
体の凝固温度よりも高い温度に設定することにより、別
の中間温度流体を用いることなく、高温流体の凝固を防
止することができる。
【００３７】ここで、高温流路、中間温度流路、低温流
路がそれぞれ複数設けられる場合、請求項２の発明のよ
うに高温流路と低温流路が隣り合わず、これらの間に必
ず中間温度流路が介在される状態で配置することによ
り、高温流体の凝固防止作用が熱交換器全体として確実
に行われる。
路がそれぞれ複数設けられる場合、請求項２の発明のよ
うに高温流路と低温流路が隣り合わず、これらの間に必
ず中間温度流路が介在される状態で配置することによ
り、高温流体の凝固防止作用が熱交換器全体として確実
に行われる。
【図１】本発明の第１実施形態にかかる熱交換器の流路
構成図である。
構成図である。
【図２】同熱交換器の具体的構造を示す斜視図である。
【図３】同熱交換器の流路配置図である。
【図４】同熱交換器の高温流体として窒素ガス、低温流
体として液体水素を用いた場合の温度分布イメージを示
す図である。
体として液体水素を用いた場合の温度分布イメージを示
す図である。
【図５】本発明の第２実施形態にかかる熱交換器の流路
構成図である。
構成図である。
【図６】同熱交換器の具体的構造を示す斜視図である。
【図７】同熱交換器の高温流体として窒素ガス、低温流
体として液体水素を用いた場合の温度分布イメージを示
す図である。
体として液体水素を用いた場合の温度分布イメージを示
す図である。
【図８】従来の熱交換器を示す斜視図である。
Ａ，Ｂ 熱交換器 １１ フィン １２ 仕切り板 Ｐ１ 高温流路 Ｐ２ 低温流路 Ｐ３ 中間温度流路 １３ 低温流路の出口と中間温度流路の入口とを接続す
る外部配管
る外部配管
Claims (4)
- 【請求項１】 コルゲート状に成型された伝熱フィンと
仕切り板を交互に積層して流路を形成するプレートフィ
ン熱交換器において、高温流体が通される高温流路と、
低温流体が通される低温流路との間に、上記低温流路を
通過して昇温した流体が通される中間温度流路が設けら
れたことを特徴とするプレートフィン熱交換器。 - 【請求項２】 請求項１記載の熱交換器において、高
温、中間温度、低温各流路がそれぞれ複数ずつ、かつ、
高温流路と低温流路が隣り合わない状態で設けられたこ
とを特徴とするプレートフィン熱交換器。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の熱交換器におい
て、高温流路を通る高温流体と中間温度流路を通る流体
とが向流となるように構成されたことを特徴とするプレ
ートフィン熱交換器。 - 【請求項４】 請求項１または２記載の熱交換器におい
て、高温流路を通る高温流体と中間温度流路を通る流体
とが並流となるように構成されたことを特徴とするプレ
ートフィン熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20173997A JPH1151578A (ja) | 1997-07-28 | 1997-07-28 | プレートフィン熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20173997A JPH1151578A (ja) | 1997-07-28 | 1997-07-28 | プレートフィン熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1151578A true JPH1151578A (ja) | 1999-02-26 |
Family
ID=16446145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20173997A Pending JPH1151578A (ja) | 1997-07-28 | 1997-07-28 | プレートフィン熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1151578A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016180552A (ja) * | 2015-03-24 | 2016-10-13 | 住友精密工業株式会社 | 熱交換器および液化ガス蒸発器 |
| JP2017146092A (ja) * | 2012-11-22 | 2017-08-24 | アルファ・ラヴァル・コアヘクス・リミテッド | ３次元チャネルガス熱交換器 |
| KR20170108847A (ko) * | 2016-03-17 | 2017-09-27 | 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 | 적층형 유체 가온기 및 적층형 유체 가온기에 의한 유체의 가온 방법 |
-
1997
- 1997-07-28 JP JP20173997A patent/JPH1151578A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017146092A (ja) * | 2012-11-22 | 2017-08-24 | アルファ・ラヴァル・コアヘクス・リミテッド | ３次元チャネルガス熱交換器 |
| US11391518B2 (en) | 2012-11-22 | 2022-07-19 | Alfa Laval Corhex Ltd. | Method of operating a heat exchanger |
| JP2016180552A (ja) * | 2015-03-24 | 2016-10-13 | 住友精密工業株式会社 | 熱交換器および液化ガス蒸発器 |
| KR20170108847A (ko) * | 2016-03-17 | 2017-09-27 | 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 | 적층형 유체 가온기 및 적층형 유체 가온기에 의한 유체의 가온 방법 |
| US10746473B2 (en) | 2016-03-17 | 2020-08-18 | Kobe Steel, Ltd. | Stacked type fluid heater and method of heating fluid with stacked type fluid heater |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020723 |