JPS58136994A - 波形板型熱交換器 - Google Patents

波形板型熱交換器

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JPS58136994A
JPS58136994A JP57178580A JP17858082A JPS58136994A JP S58136994 A JPS58136994 A JP S58136994A JP 57178580 A JP57178580 A JP 57178580A JP 17858082 A JP17858082 A JP 17858082A JP S58136994 A JPS58136994 A JP S58136994A
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plates
plate
heat exchanger
series
stack
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JP57178580A
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ジヨン・ジエイ・マ−テイン
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/08—Elements constructed for building-up into stacks, e.g. capable of being taken apart for cleaning
    • F28F3/086—Elements constructed for building-up into stacks, e.g. capable of being taken apart for cleaning having one or more openings therein forming tubular heat-exchange passages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/08—Heating air supply before combustion, e.g. by exhaust gases
    • 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
    • F28D9/0012—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 apparatus having an annular form
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/60—Structure; Surface texture
    • F05D2250/61—Structure; Surface texture corrugated
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2255/00—Heat exchanger elements made of materials having special features or resulting from particular manufacturing processes
    • F28F2255/10—Heat exchanger elements made of materials having special features or resulting from particular manufacturing processes made by hydroforming
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S165/00—Heat exchange
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、波形板漏熱交換器に関し、特に、値数の同一
の比較的薄い板を電ね合せ、それらの重合した板の間に
交互に画定された一連の＠１流路と第２流路に対してそ
れらの板を介して熱伝達することができるように１ｌＩ
ｆｆｉした熱交換器に関する。
本出願人の米国特許第ｉ％４２４，２０４号には、組合
せ財をなすように形成したシリーズ１１ＪＩとシリーズ
２型の２櫨類の複数の板を交互に槽重し、積重体として
構成した熱交！Ｉ！−が開示されている。
シリーズ１型およびシリーズ２１のそれぞれの板は、槽
重されたとき整列する複数の隔置した開口を有しており
、それらの各開口が、積重板肉に一定されるどちらか一
方のシリーズの長手流路に対する入口と出口を形成する
ようになされている。
シリーズ１の板は、該隔置した開口と開口の間に線板を
横切って延長した一定のパターンの波形を有しており、
それによってそれらの板の両面に、互いに補完関係をな
すほぼ平行なチャンネル形成波形を呈している。一方、
シリーズ２の板モ、該隔置した開口と開口の間に一定の
パターンの平行な波形を有しており、シリーズ１の１枚
の板とシリーズ２の１枚の板とを重ね合せたときシリー
ズ２の板の波形によって形成されるパターンがシリーズ
１の板の両面の波形に対して横断方向に延長し、シリー
ズ１の板の隔置した各開口とシリーズ２の板の隔置した
各開口とが整列した組合せ対をＷ威する。シリーズ１の
板とシリーズ２の板とは、溶接ｔたはろう付けによって
密封接合される。
上記米国特許ｍ翫４２４，２４０号の熱交換−を−成す
るためのシリーズ１の板とシリーズ２の板を製造する場
合、シリーズ１とシリーズ２の板を形成するための２組
の興るダイを用いなければならない。このような積重板
を形成するのに使用することができる装置の一例は、本
出願人の釆国特許第３，６７２，１９４号に開示されて
いる。米ｒｊｉ特許第４４２４．２４０号の熱交換器に
使用されるシリーズ１′Ｂよびシリーズ２の板の形状は
、それらを製造するために２組のダイを必要とするばか
りでなく、熱交換器を組立てるには同数のシリーズ１の
板とシリーズ２の板を用意しなければならない。しかし
ながら、油圧成形機の設定に要する時間と、機械の操作
者の交替時間の関係から、一定時間内においてシリーズ
１とシリーズ２のどちらかの板の方が他方のシリーズの
板より多く製造されることがあり、時にはどちらか一方
のシリーズの板の枚数が不足することがあり、シリーズ
１とシリーズ２の板の枚数が揃わなくなるので熱交換器
の組立作業に支障をきたすことがある。更に、両方のシ
リーズのための加工ダイか常時利用しうるようにしてお
くためには、各シリーズのダイを竣低２組用意しておか
なければならず、従って、米ａｉｌ特許ａｌＬ４２４２
４ｏ号の波形板蓋熱交換器をｌ１ｉｉＩｌするための加
工設備の初期投資額はそれだけ大きくなる。
従って、本発明の目的は、形状および寸法ともに同一の
板を使用する改良された波形板積重式熱交換器を提供す
ることである。
同一の板を使用する本発明の積重板型熱交換器は、上述
したようなｌ１ｊｌ上の間層を軽減するとともに、加工
ダイの設備費および維持費を削減することができる。
略述すれば、本発明Ｏ熱交換器は、同一形状、同一寸法
の複数の板を重ね合せた積重体から成り、各板は、半径
方向に延長した波形と、円周方向に延長した平行な波形
とを円周方向に交互に有している。更に、各板は、それ
らの板を重ね合せる際最初に整列させるのを容易にす名
ための整列用エンゲスの配列体を有している。各組合せ
対の板は、それらの互いに接触する表面を溶接またはろ
う付けによって接合することにより組合わされる。これ
らの１対の板の接触表面は、均一な厚さの２つの同一の
板から形成されたものであるから、広範囲の温度変動に
おいても該金属板の膨張による内部応力が抑制される。
本発明による熱交換器は、積重体の長手方向に延長する
管状の入口チャンネルおよび出口チャンネルを設ける必
要をなくし、更に、そのような管状チャンネルと各板の
入口開口および出口開口とを接続する接Ｈ部を形成する
必要もない。更に、本発明は、岡−の板を使用するので
、その製造には単一の油圧パンチしか必要とせず、ダイ
の維持費も少くてすむ。また従来の熱交換器のようにシ
リーズ１とシリーズ２の２櫨傾の板を製造しなければな
らない場合のようにダイを交換する必要がないので、本
発明の同一の板は、連続的に製造することができる。
本発明の畝上およびその他の目的、特徴ならびに利点は
、添付図を参照して記述した以下の説明から一層明績に
なろう。
第１図を参照すると、多数の薄い金属板１０を重ね合せ
た積重体１２によって構成した、特にガスタービンのた
めの復熱装置として使用するのに適しｔ−環状熱交換器
が示されている。環状積重体１２の中央には、ガスター
ビン式発電プラントからの高温排ガス（矢印人で示され
る）を受入れるようになされた中央第１流体通路１４が
一定されている。矢印Ａは、高温排ガスが中央の第１流
体通路１４から積重体１２の各隣接した板１０の間の多
数の半径方向の第１流体通路１６を通って積重体の外部
へ連続的に半径方向外方に流れることを示している。こ
の構成によれば、第１流体通路から各１枚の板１０を介
してそれに隣接する交互の第２流体通路１８内へ熱伝達
が行われる。第２流体通路１８は、ガスタービンの圧縮
機から板１０に円周方向に１つ置きに設けられている入
口開口２０を通って積重体１２内に人ってくる空気流を
受入れるようになされており、空気流は、板と板の間の
第２ｇＩＬ体通路１８を通って１つ置きの出口開口２２
へ流れる。多数の第２流体通路１８が交互の板１０と１
０の間の第１を体通路１６と交互に連絡しており、それ
によって単一の板厚を通して熱伝達を行う。第１図の概
略図においては、矢印Ｂは、隔置された各入口開口２０
への流入流れを示し、矢印Ｃは各板１０の１つ置きの出
口開口２２を通っての排出流れを示す。図に示されるよ
うに、板１０を貫通した入口開口２ｏと出口開口２２は
、各板１０の円周方向に交互に配列されており、積重体
１２の各板の入口開口２０は整列しており、同様に出口
開口２２も整列している。
更に、入口開口２０は、はぼ三角形であるのに対して、
出口開口２２はほぼ楕円形である。
各版１０は、形状、寸法ともに同じである。即ち、第２
図に示されるように、各板１ｏは、内側縁６２を画定す
る中央日影開口３ｏと外周縁５４を有する環形状である
。はぼ三角形の入口開口２０と、はぼ楕円形の出口開口
２２とは、板１゜の内側縁３２と外周縁５４との間に円
周方向に交互に配列されている。人口開口２０と出口開
口２２との間の板部分には異るパターンの波形３６と波
形３８とが交互に設けられている。波形６６は、内偵縁
３２から外周縁３４へほぼ半径方向に延長した円弧状パ
ターンであり、板１００両面に内側縁３２の近くから外
周縁３４０近くにまで相互に補完間係をなすチャンネル
形成波形賦形部分子：画定する。先に述べたように、半
径方向に延長した波形５６は、環状板１００周りに円周
方向に人口開口２０と出口開口２２との間に１つ置きに
設けられており、積重体１２に第１訛体通路１６ｔｊｌ
ｌＩｉ定する。
波形パターン３Ｂは、交互の入口開口２０と出口開口２
２の間でほぼ円周方向に延長しており、それらのｍ隔し
た開口の間を連絡している。好ましい実−例では、第２
図に示されるように、波形パターン３８は、ワツフル（
格子模様）の形にすることができ、隣接する。人口開口
２０と出口開口２２を相互に連絡する円−、方向ならび
に半径方向の通路が一定されるようにする。この波形パ
ターンは、積重体１２に第２ｆｆ体通路１８を画定する
役割を果す。別法として、パターン３８は、板１０の両
面に人口開口２０と出口開口２２との間に互いに補完関
係をなすチャンネル形成波形賦形部分を一定するように
板１０の円周方向に延長した円弧状の波形配列から成る
ものであってもよい。
第２図に示されるように、環状板１０の内偵縁５２に隣
接して波形の整列用エンボス４０の配列体が形成されて
いる。第３図に詳紀に示されるように、各整列用エンボ
ス４０は、互いに補完関係の断面形状を有し、互いに隣
接した凸部４２と凹部４４を有する。整列用エンボス４
０は、後述するように多数の板１０を整列させて積重体
１２の形に組立てるのを容易にするためのものである。
更に、各板１０の外周縁５４と内側縁３２には、それぞ
れ変位された円周方向の平面状外−縁表面５０および内
情縁表面５２が形成されている。この構成により、２つ
の板１０を隣接させると、それぞれの板の円周方向の縁
表面５０と５０および５２と５２とが面接触し、積重状
態の１対の板を構成する。これらの接触した縁表面を例
えばＩ＠接やろう付けなどによって密封接合し、それら
の接合板対６０から成る槽重体１２を構成することがで
きる。各板対６０を形成する場合、一方の板１０をその
平面内の直径軸線を中心として１８０゜回転させ、即ち
裏返しにして１対の板のそれぞれの波形パターン５６と
３６．３８と５８、および入口開口２０と２０、出口開
口２２と２２を整合させる。これにより、各組合せ板対
６０の互いに対面した波形パターンは、それらの１対の
板の間に積重体に対して横断方向に延びる第１熱伝１ｉ
Ａ流体通路１６を囲むようにして一定するとともに、該
対面した１対の板上に波形パターン３６と３８とを互い
に横断関係に配置する。横断波形は第一流体チャンネル
内に所望の乱流を惹起する。積重した組立対６０の隣接
した板の互いに対面した波形パターン５８は、縁５０と
５０および５２と５２を密封接合することによって組合
わされた板対６０の間に第２流体通路１８を囲むように
国定する。第２ｆｉ体通路１８に対する人口開口２ｏお
よび出口開口２２は積重体１２の長手方向に延びる整列
した人口開口２０および出口開口２２によって交互の板
１０と１０の間へ連絡される。各１対の板１０の対向す
る面の横断波形パターン５８は、整列した入口開口２０
と出口開口２２によって画定される投手方向の通路に対
して入口開口２０と出口開口２２との間の第２ｆｉ体通
路１８を連絡させる。各対面した対の板１０は、波形５
６と３８とを互いに横断関係に配置し、それによって第
２流体熱伝達通路１８に所望の乱流を生じさせるように
する。
上述のように賦形され、重ね合され、位置ぎめされた積
重板は、入口開口２０および出口開口２２０周りの接触
表面において、また、円周方向の接触表面５０．５２に
おいて電気抵抗溶接法によって溶接するか、あるいは他
の適当な固着手段によって結合することができる。
第４図は、積重体１２の隣接した板のエンボス４０が相
互に嵌合係合した状態を示す。図示のように、１対の板
１０１と１０ｂの円周方向の接触表面５０と５０および
５２と５２を接合することによって板対６０を形成する
と、板１０ｍと１０ｂのそれぞれの凸部４２１と凹部４
４ｂおよび凹部４４１と凸部４２ｂとが相互に嵌合する
。板１０ｃと１０鑞との結合によって形成された次の板
対６０の場合も同様に、それぞれの凸部４２ｃと凹［４
４ｄおよび凹部４４ｃと凸部４２ｄとが嵌合する。板対
６０と板対６０の間には空間７０が画定される。このよ
うに、板の対６０を形成する隣接板の整列用エンボス４
０は、対６０の間に適正な整列を保証する役割を果し、
上述したように、入口開口２０と出口開口２２の周りの
賦形部分の相互結合によって隣接した板対と板対の間に
適正な整列が設電される。
本発明による積重体１２においては、第１流体の流れは
、積重体の中央第１流体通路１４を通って流れ、板１０
の内偵縁表面から外側縁表面へ流れる。本発明によれば
、同一形状および寸法の板を重ね合せることにより、そ
れらの板の間に第１流体通路と第２流体通路を交互に画
定する、それらの板の互いに対面する表面上の波形３６
と波形３８を互いに横断関係に位置づけする。かくして
、板の賦形部分によって形成された第１ｆＩｔ体通路お
よび第２流体通路に対する入口および出口を備えた単一
の板を介して熱伝達を可能にするとともに、上述した波
形３６と３８の相互横断関係により、熱伝達領域におい
ても流体通路においても望ましい乱流を惹起させ、それ
によって通路内での流れを遅らせ、流れを拡散させるこ
とにより熱伝達の効率を高める。
本発明の板積重体１２を例えばガスタービンエンジンの
ための復熱装置として使用する場合の使用態様について
は、上述した米国特許第４４２４２４０号を参照された
い。
また、板積重体１２をガスタービンエンジンの復熱装置
内に支持するための組立体についても同特許を参照され
たい。
値上のように、本発明の波形棟重板戯熱交換器は、複数
の同一寸法および同一形状の板からなり、交互の板をそ
の直径軸線を中心として１８０°回転させて重ね合せ、
それらを接合して俵数対の板を構成し、それらの板の対
を更に相互に結合することによって得られたものである
。
積重板蓋熱交換器の構成要素として複数の同一形状およ
び同一寸法の板を使用することにより、先己述ぺたよう
な従来技術に随伴する製造上の問題、即ち、異る形状の
板を使用する場合それらの板の製造枚数に不均衡が生じ
、結果的に製造コストが高くなることなどの問題が回避
される。また、本発明によれば、板【製造するための工
具設備は、単一種類の板のための単一のプレードコアと
単一の油圧パンチだけでよいので設備費が安く、ダイを
交換する必要がないので、ダイの維持費が安く、連続流
れ作業が可能であり、ダイの温度および寸法変動による
Ｉｉ！造作業の中断が回避される。更に、本発明の板は
、整列用のエンボスを有しているので、組立および浴接
作業中各対の板の正しい整列を保証する。
以上、本発明を実施例に関連して説明したが、本発明は
、ここに例示した実施例の構造および形態に限定される
ものではなく、本発明の精神および範囲から逸脱するこ
となく、いろいろな実施形態が可能であり、いろいろな
変更および改変を加えることができることは当業者には
明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本究明の熱交換器の分解透視図、第２図は熱
交換器を構成する板の端面図、第３図は第１図の線３−
５に沿ってみた断面図、第４図は複数の瞬接した板の整
列用エンボスの断面図である０ １０：板 １２：積重体 １４：中央第１流体通路 １６：第１ｆｔ、体通路 １８：第２流体通路 ２０：入口開口 ２２：出口開口 ５０：中央円形開口 ５２：内慟縁 ６４：外周縁 ５６．５８：波形パターン ４０：＠列用エンボス ４２：凸部 ４４：凹部 手続補正書（方式） 昭和５８年３月２２日 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 事件の表示　昭和５７年特　願第　１７８５８０　　号
発明の名称　波形板源熱交換器 補正をする者 事件との関係　　　　　　　　　　特許出願人名　称　
　アプコウ・コーポレイシ田ン代理人 〒１０３ 住　所　　東京都中央区日本橋３丁目１３番１１号油脂
工業会館電話２７３−６４３６番 同 住所　　　　同　　上 補正命令通知の日付　昭和５８年２月２２日補正の対象 補正の内容　　別紙の通り 図面の浄書（内容に変更なし）

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）　複数の比較的薄い板の積重体から成り、積重され
    た交互の板の間に画定された一連の交互の第１流体通路
    と第２１１１体通路の間で鎖板を介して熱伝達を行うよ
    うに構成された熱交換器において、前記各板は、−一形
    状およびｍ−寸法であり、該各ｉｉ＊する１Ｎの板は、
    一方の板が他方の板に対して直径軸線の刷りに１８０°
    −転されて背中合せ関係に重ね合されて互いに結合され
    該積重体形成のための組合せ財を構成し、該各組合せ対
    は、重ね合されたとき蒙檀重体の゛長手方向に延びる前
    記一連の通路の１つへの人口および蒙一連の通路の１つ
    からの出口を一定するように整列する複数の隔置した開
    口を有しており、―各板は、＃１ｌｉｉ＃ｉ１置した開
    口と関口の間に延長した半径方向の波形パターンと円周
    方向の波形パターンとｅ円周方向に交互に形成されてお
    り、それらの波形パターンは、線板の両面に互いに補完
    関係をなすほぼ平行なチャンネル形成波形を一定し、円
    周方向にｌＩ接した波形パターンと波形パターンは互に
    横断間係をなして延長するように配置されていることを
    ４Ｉ黴とする熱交換器◇ ２）　前記各板は、中央円＠譜口を有する環状形態であ
    り、各板は、その内側縁に近接して８馬方向に形成され
    た整列用エンボスの配列体を有している特許請求の範囲
    第１項記載の熱交換器。 ３）前記各整列用エンボスは、互いに同一形状の凸部と
    Ｉｌ！ＩｗＡｔ−有しており、前記各組合せ対の整列用
    エンボスが相互に獣舎するようになされている特許請求
    の範囲第２項記載の熱交換器。 ４）　前記各板の前記開口は、はぼ三角形のものと、は
    ぼ楕円形のものとが交互に配置されている特許請求の範
    囲第１項記載の熱交換器。 ５）　前記各円周方向の波形パターンは、ワツフル形で
    ある特許請求の範囲第１項記載の熱交換器。 ６）　複数の比較的薄い板の積重体から成り、横重され
    た交互の板の間に画定された一連の交互の第１流体通路
    と第２流体通路の閏で蒙板を介して熱伝達を行うように
    構成された熱交換器において・前記各板は、同一形状お
    よび同一寸法であり、該各Ｓ＊する１対の板は、一方の
    板が他方の板に対して直径軸線の膚りに１８０’ｌＪ転
    されて背中合せ関係に慮ね合されて互いに結合され該積
    重体形成のための組合せ対を溝成し、該各組合せ対は、
    重ね合されたとき該棟重体の長手方向に延びる前記一連
    の通路の１つへの入口および該一連の通路の１つからの
    出口を画定するように整列する懐敵の隔置した開口を有
    しており、ｉｉｓ冬板は、その両面に互いに補完関係を
    なすほぼ平行なチャンネルＭ成１ｉＩ形を一定するよう
    に蒙板の半径方向でみて内偵縁と外周縁の該隔置した開
    口と開口の闇に延長した半径方向の波形パターンと、線
    板の両面に互いに補完関係をなすほぼ平行な波形を一定
    するように１１１１隔置した開口と開口の関に延長した
    ワツフル形の波形パターンとを円周方向に交互に形成さ
    れており、蒙各板は、その内側縁に近接して円周方向に
    形成された整列用エンボスの配列体を有していることを
    特徴とする熱交換器。 ７〕　前記各整列用エンプスは、互いに同一形状の凸部
    と四部を有しており、前記各組合せ財の整列用エンボス
    が相互に嵌合するようになされている特許請求の範囲＠
    ６項記載の熱交換器。 ８）前記各板の前記開口は、はぼ三角杉のものと、はぼ
    楕円形のものとが交互に配置されている特許請求の範囲
    第６項記載の熱交換器。
JP57178580A 1981-10-16 1982-10-13 波形板型熱交換器 Pending JPS58136994A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US312309 1981-10-16
US06/312,309 US4431050A (en) 1981-10-16 1981-10-16 Stacked-plate heat exchanger made of identical corrugated plates

Publications (1)

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