JPS61191883A - 熱交換装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、向流型、対向流型および直交流型（または
斜交流麗）でもない特有の熱交換流体方式を持つプレー
ト・フィン型熱交換器を有する熱交換装置に係り、特に
熱交換器とこれにより互いに熱交換される一次流体と二
次流体の駆動源を収納するその外殻ケーシング内の空室
の有効利用を図ヤ、据付は状態で室内外見の突出寸法の
少い薄型でかつ高効率の熱交換作用が得られるようにし
た熱交換装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第２図ないし第６図は本発明の基本を成す熱交換器を示
すものであるので、ｔずその基本について説明する。第
２図は基本の熱交換器を構成するための単位部材を示す
斜視図であり、その熱交換素子（９１ｉｆまず流れを制
御するために複数の平行流路（７ａ）を形成する波形板
状のフィン（７１の上下両俳に熱交換すべき２つの流体
を仕切るプレート１８１を接着剤等で固定する。次に上
記のフィン部における静圧損失の所定の分布状態を与え
るために、後方を短辺とする台形状に切断した熱交換素
子（９）を作成する。最後に斜めに切断した一方の斜辺
部の端部にスペーサーと流体のガイド機能を兼ね備えた
制御体舖を接着剤等で固定して単位部材ａＤを完成して
いる。なおプレートＣ８１の材料としては薄い金属板、
セラミック板、プラスチック板等積々のものが使用でき
るが、空調分野で給気と排気の間で温度と共に湿度の交
換を行わせる場合には多孔質材料として紙を薬剤で処理
１＋透湿性を有する加工紙が好適である。またフィン（
７１の材料も同様のものが用いられるが、空調用の場合
にはクラフト紙が好適である。さらに制御体ａ（Ｉの材
料も同様のものが用いられるが空調用の場合には厚紙ま
たはプラス牛ツク板が好適である。一方プレートＣ８１
およびフィン（７１の厚さは機械的強度の許す範囲で薄
い方が好まＬ（、具体的には０．０５〜０．２ｍ程ｌが
好適であり、さらにフィン（７）の高さくプレート（８
１相互の間隔に相当する。）シよびピッチ（実施例のよ
うな波形ではその山と山の間隔）は大き過ぎると流体の
整流効果が小官〈、小さ過ぎると静圧損失が大きくなる
ので具体的には１〜１０Ｍの範囲が適する。なお実施例
では高さを２．０謔あるいはＺ７ｓａ＋＋とじピッチを
４ｍｍとした。一方制御体ａＧの厚京は上記フィン（７
１を２枚のプレート（８１で挾んだ厚さに精度良くそろ
える必要があり、ｔた積層する段数すなわち暦数が実施
例のようＫ１００段以上ある場合は、制御体舖の厚さが
そろっていないと形状の整った熱交換器を得ることがで
きない。ｆｋｊ？制御体舖の固定には市販の接着剤が用
いられる。

次に第２図のように構成した単位部材ａｎを積層した。

いわゆる平面形状が台形の本発明の基本を成す熱交換器
（ＨＥ）の斜視図をａｇａ図に示す。すなわちこの図に
おりて図中の（ａ）　（ａｌｌ　＃：を一次流体（財）
の吸込口および吹出口を、ｉた（ｂ）　（ｂｌ）は二次
流体に）の吸込口および吹出口を表わす。ところで上記
の熱交換素子（９）け後方を短辺とする台形状を成して
おり、フィン（７１部における静圧損失は前方側が最も
太き（、後方に行（程小さくなる。このため一次流体（
ロ）および二次流体Ｃ）はフィン（７１部においては図
中矢印のように静圧損失の小さな後方＠１に集中するよ
うな流速分布状態を形成し、隣接するプレー）　＋８１
１８１相互の間に形成される空間部ａりにおいても矢印
のように後方１１１に集中りながら上記の制御体舖に沿
って吹出口（ａｌ）（ｂｌ）Ｋ導出される０次に本発明
の基本の上記熱交換器の性能について説明する。県４ａ
２！けこの熱交換器における流体の流速分布状態の説明
図で、熱交換器（ＩＩｌｌｎ）の横断面形状を表わし１
図において中央から半分の右側の横線を入れに部分がフ
ィン（７１部、左側半分が空間部ｒｉりを表わす。（８
３図の上から２段目の断面に相当する）なおフィン（７
１部を平行流路に対して斜めに切断した時の角度θ（第
４図中に記入した角度θ）により流体の流速分布状態に
差が現れるためθが４５°と６００の２種類のものを駄
作している。これらの熱交換器の断面形状の差異を明確
にするため第１−に示したＷｌおよびＷ２の値を表１に
まとめて示す。

表１ ところでこれらの側熱交換器の奥行寸法りは全て３００
ＷＭ、高さは全て５００ＷＫそろえ、伝熱面積も約２４
ｍ２と一定値にそろえて込る。またフィン（７１部にお
ける静圧損失の分布状態はフィン部の後方伸の長さと前
方側の長さの比Ｗｌ／Ｗ２で定量化することが可能であ
るので、この値も表１中に併記した。　　　　　。

上記した２種類の熱交換器の性能を示すものとして表１
に示した各試作熱交換器の温度交換効率を標準処理風量
４００ｍ３７時の条件下で測定した。

その結果を縦軸に、温度交換効率を横軸に、Ｗ１／Ｗ２
の比を対数目盛でプロットした結果を第５図に示す。こ
の図かられかるように測定値は直線（ロ）に良く載り、
　Ｗ１／ｌＦ２の値が小さくなる程高い温度交換効率を
示した。な：！Ｐｇ中の破線Ｋｑ等伝導面積の一般の直
交流型熱交換器を用い同一条件下で測定した温度交換効
率を示すものである。

このｇ５図よりＷ１／Ｗ２が０．１４の台形状の熱交換
器で最高の温度交換効率が得られることが明ちかである
。

上記事実は熱交換器のフィン（７１部および空間部（Ｉ
ｔＪにおける流体の流速分布関係に基ずくものであシ、
流体の流体分布状態および温度分布状態の実測結果から
も、これを説明することができる。すなわち第６図にこ
の発明の基本の上記熱交換器における２つの流体の関係
と、一方の流体の吹出口における流速分布状態および温
度分布状態の実測結果を示す。第６図Ｋ）中実線の二次
流体Ｃ）およびこの流体とプレートを介して接触してい
る破線の一次流体（ロ）の流速分布状態は図のように静
圧損失の小さい図中後方に集中し、制御体ａ１４ｃ導か
ｈて前方側の吹出口から導出されるため、二次流体（場
の吹出口における流速分布状態は第７図（Ｂ）のようＫ
なる。但し縦軸は平均流速Ｖで流速Ｖを規格化した値を
示し、吹出口のはｙ中央の位［ｔＸｓで１となっている
。ｔた二次流体（ロ）および一次流体（ロ）の吸込口に
おける温度ｔ１およびＴ１と、二次流体（ロ）の吹出口
の各位置における温度ｔを測定した結果よ妙瀉度分布状
態′ｔ−第Ｔ図（（りＫ示す。すなわち度交換効率１０
０チに対応）に近い吹出口の位置に流体が集中している
ことが明ちヵ・である。

ところで第７図は直交流型熱交換器＋１：Ｉを内装した
その外殻ケーシングａ６を室内・外の仕切り壁ａ９に貫
通状態に敗付けた従来の熱交換装置の据付は状態を示す
ものであり、上記外殻ケーシングα４内＃−Ｔ４枚の仕
切シ板（１６ａ）（１６ｂ）（１６ｃ）（１ｍ）テその
各隅角部が支承さ？７ｔ−上記の熱交換器（１３を収納
する上部空室（１４ａ）およびこの熱交換器で互いに熱
交換される一次流体（社）と二次流体に）との供給用駆
動源復ηα日を収納する下部空室（ｊ４ｂ）に中央の水
平仕切り板ａｌで上下に分割すれている。（２）は下部
空室（１４ｂ）内を一次流体吸込室体）と二次流体吸込
室（至）とに隔絶するための縦方向の中央仕切シ板であ
り。

上記各駆動源ａη（ＩＩＩＦｉこの中央仕切り板（至）
で隔絶されたそｈぞｈの吸込室ＣＡ）（ロ）内に収納す
れている。

ｒ２υおよび＠け外殻ケーシング（１４における上部空
室（１４ａ）の両俳壁にそｈぞれ開設された一次流体（
Ｍと二次流体に）の吸込口、（至）およびＱ４は下部空
室（１４１））に設けた一次流体（ロ）と二次流体に）
の吹出口である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の熱交換′ｌ１ｉ−置は以上のように構成古れてい
るので、外殻ケーシング内の利用率が悪く、シかもその
据付は状態では外殻ケーシングが例えば室内・外に大き
く突出するという欠点があった。この発明は外殻ケーシ
ング内の利用率を高め、これをできるだけ薄屋忙【て据
付は状態での例えば室内・外見の突出寸法を少くするこ
とを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明の場合は、平面形が台形を成すように檜成され
た本発明の基本の熱交換器を外殻ケーシングの上部に正
立状態に一杯に内装させ、その下半部を利用して熱交換
器の前方吹出口の直下にそれぞれ一次流体と二次流体の
駆動源を隔絶状態に配設させている。

〔作用〕

この発明の場合は外殻ケーシングにおける上部空室の殆
んどが内装熱交換器によって有効に占有され、また下部
空室内には当該熱交換器の前方吹出口の各々の直下に位
置するように一次流体と二次流体の駆動源を隔絶状態に
それぞれ配設させているので外殻ケーシングの厚さを内
装熱交換器の最大幅の帥囲内に抑えることができる。

〔実施例〕

２１ｇ１図はこの発明の熱交Ｉ１１装置の一実施例を示
すものであり、内装熱交換器（ＨＥ）は第２図ないし第
６図で説明１７？作用を有する本発明の基本を成す熱交
換器を使用しているが、この発明の場合は特に平面形が
台形を成すようＫｍ成されたものを外殻ケーシングａ４
の上部空室（１４ａ）内に一杯になるように正立状態に
配設させて、当該熱交換器の側方吸込口（ａ）（ｋ））
はそれぞれ上部空塞（１４ａ）の両側壁に設けた一次流
体および二次流体の吸込口なυ＠に対向寧せ、また一次
流体および二次流体の駆動源Ｏｎ　６１の吐出口は下部
空室（１４１））Ｋ設けた一次流体に）と二次流体（ト
）の吹出口ｃ！１＠にそれぞれ対向させている点に特徴
があり、また必中の（至）は熱交換器（ＨＥ）の外枠、
＠け熱交換器（１１１！りの内装時のクッション兼シー
ル材を示し、その他従来のものと同一個所は同一符号で
示している。

〔発明の効果〕

この発明の熱交換装置は以上のように一成しているので
、外殻ケーシング内が無駄なく熱交換流路に活用すれ、
こｈによりＦｔｇｔ全体を据付は工事の簡単な小型なも
のにまとめることができると共に、一次および二次流体
の流２通抵抗の少い高熱交換効率の熱交換装置が得られ
、さらに据付は状態では例えば室内・外見の突出寸法の
少い熱交換装置が容易に得られるという効果を有するも
のである。

【図面の簡単な説明】

この発明の熱交換装置に使用される熱交換器の説明図、
第１図は従来の直交流型熱交換器を使用した熱交換装置
の据付状態での断面図である。なお図中（ηはフィン、
　　（７ａ）は平行流路、（８−はプレート。 （９）は熱交換素子、α０＃−ｉ制御体、　ａｎは単位
部材、　ａａは空間部、　　（Ｈｌｆｔ）は熱交換器、
α４は外殻ケーシング、　　（１４ａ）は上部空室、　
　（１４ｂ）は下部空室、鰭舖は駆動源、（イ）は中央
仕切９板、Ｑυ（２）は吸込口、（神は一次流体、促）
は二次流体、　（ａ）（１））は側方吸込口。 （ａｌ）　（ｂｌ）は前方吹出口を示す。　その他図中
同−符号は同−ｔｆｃ＃ｉ相轟部分を示すものとする。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 熱交換すべき２つの流体を仕切るため所定の対向間隙を
   もつて対向させたプレート、これらプレート相互間の上
   記間隙に設けられ、その間隙中に上記流体の流れを制御
   するための複数の平行流路を形成したフィンを有し、上
   記プレート相互によつて形成される間隙を複数層形成し
   、かつこれら複数層の間隙のそれぞれに上記流体の上流
   側に位置するフィンのある部分と、流体の下流側に位置
   するフィンのない空間部とを中央の積層軸線に対して左
   右互い違いの配置となるように設けると共に、上記各プ
   レートの外側端に設けられ、これと反対側からそれぞれ
   上記各層の間隙に対して交互に上記一次流体と二次流体
   を分配導入させ同一導出方向に案内する制御体を設け、
   上記各フィンを経て互いに反対方向から対向する方向に
   導入され空間部において同一方向に曲げられて同一方向
   に導出した上記一次流体と二次流体を各層のプレートを
   介して熱交換を行なうようにし、かつ上記フィン部にお
   ける所定の静圧分布状態の設定により、このフィン部お
   よび空間部でそれぞれ個有の流速分布状態を生じさせる
   ようにした熱交換器を備えたものにおいて、この熱交換
   器を平面形が台形をなすように構成すると共にこれを、
   その斜辺部に設けた両側吸込口にそれぞれ対設させた一
   次流体および二次流体の吸込口を両側壁に開設させた外
   殻ケーシングの上部空室内に正立状態に一杯に配設し、
   残された下部空室内を縦方向の中央仕切り板で上記一次
   流体の供給室と二次流体の排出室とに割成し、これら各
   室内には上記熱交換器の前方吹出口の直下に設けたそれ
   ぞれの吹出し各流体の駆動源を隔絶状態に配設させたこ
   とを特徴とする熱交換装置。