JPS61191894A - 熱交換器 - 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
斜交流産）でもない特有の熱交換流体方式を持つプレー
ト・フィン型熱交換器に係り、特に熱交換器を構成する
その単位部材の製作が簡単にできるようにしたものであ
る。

〔従来の技術〕

第４図ないし第８図は本発明の基本の熱交換器を示すも
のであるので、ｔず、その基本について説明する。

第４図は基本の熱交換器を構成するための単位部材を示
す斜視図であシ、その熱交換素子（９）はまず流れを制
御するために複数の平行流路（７＆）を形成する波形板
状のフィン（７）の上下両側に熱交換すべき２つの流体
を仕切るプレート（８）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α・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（８）の材料としては薄い金属板。

゛セラミック板、プラスチック板等種々のものが使−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
処理した透湿性を有する加工紙が好適である。またフィ
ン（７）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ａ１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
紙またはプラスチック板が好適である。一方、プレート
（８）およびフィン（））の厚さは機械的強度の許す範
囲で薄い方が好ましく、具体的には０．０５〜０２ｉＩ
ＩＥ程度が好適であシ、さらにフィン（７）の高さ”（
プレート（８）相互の間隔に相当する。）およびピッチ
（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さく、小さ過ぎると静圧損失
が大きくなるので、具体的には１〜１０關の範囲が適す
る。なお、実施例では高さを２．　Ｏｙｓｗ、あるいは
１７ｍとしピッチを４諺とした。一方、制御体ａ１の厚
さは上記フィン（７）を２枚のプレート（８）で挟んだ
厚さに精度良くそろえる必要があり、また積層する段数
すなわち層数が実施例のように１００段以上ある場合は
、制御体α呻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。なお、制御体α呻の固定
には市販の接着剤が用いられる。

次に、第４図のように構成した単位部材αυ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（ＨＢ）の斜視図を第１図に示す。

すなわち、この図において２図中の（ａ）（ａｌ）は一
次流体（Ｍ）の吸込口および吹出口を、また（ｂ）（ｂ
ｌ）は二次流体（Ｎ）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）は後方を短辺とする
台形状を成しており、フィン（７）部における静圧損失
は前方側が最も大きく、後方に行く程小さくなる。この
ため一次流体（Ｍ）および二次流体（Ｎ）は、フィン（
７）部においては図中矢印のように静圧損失の小さな後
方側に集中するような流速分布状態を形成し、隣接する
プレート（８Ｈ８）相互の間に形成される空間部ａ乃に
おいても矢印のように後方側に集中しながら上記の制御
体部に沿って吹出口（ａｌ）（ｂｌ）に導出される。

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。

第７図はこの熱交換器における流体の流速分布状態の説
明図で２図（Ａ）は熱交換器（ＨＢ）の横断面形状を表
わし、この図（人）において中央から半分の右側の横線
を入れた部分がフィン（７）部、左側半分が空間部ａの
を表わす。（第５図の上から２段目の断面に相当する）
なお、フィン（７）部を平行流路に対して斜めに切断し
た時の角度θ（第７図（Ａ）中に記入した角度θ）によ
多流体の流速分布状態に差が現れるため、θが４５°と
６０″の２種類のものを試作している。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７図（Ａ）に
示したＷｌおよびＷｌの値を表１にまとめて示す。

表１ ところで、これらの画然交換器の奥行寸法りは全て３０
０１１ｍ１＊高さは全て５ｏｎｎｙにそろえ、伝熱面積
も約２４−と一定値にそろえている。またフイン（７）
部における静圧損失の分布状態は、フィン部の後方側の
長さと前方側の長さの比Ｗ１　／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
４０　Ｇ　、１７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６図に示す。こ
の図かられかるように、測定値は直線（Ｈ）に良く載り
、Ｗ１／ｖ２の値が小さくなる程高い温度交換効率を示
した。なお２図中の破線には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。

この第６図よりＷ１／Ｗ２がＱ、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らかである
。

上記事実は熱交換器のフィン（７）部および空間部αり
における流体の流速分布関係に基づくものであり、流体
の流速分布関係沓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７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。具
体的には、第１図（Ａ）中実線の二次流体（Ｎ）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（Ｍ）の流速分布状態は２図のように静圧損失の小さ
い図中後方に集中し、制御体αＩＫ導かれて前方側の吹
出口から導出されるため、二次流体（Ｎ）の吹出口にお
ける流速分布状態は第１図（Ｂ）のようになる。但し。

縦軸は平均流速Ｖで流速Ｖを規格化した値を示し。

吹出口のはソ中央の位置Ｘ５で１となっている。

また、二次流体（Ｎ）および一次流体（Ｍ）の吸込口に
おける温度ｔ１およびＴ１と、二次流体（Ｎ）の吹出口
の各位置における温度ｔを測定した結果より温度分布状
態を第１図（Ｃ）に示す。すなわち、と−ｔ１ れら第７図の（Ｂ）および（Ｃ）より’ｒ１−ｔ１〜１
（温・度交換効率１００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らかである。

その他・上記した本発明の基本の熱交換器（ＨＥ）を空
調用熱交換器として用いる場合には、第８図のように流
体の吸込口および吹出口に設けたケージ゛ング０の中に
納めて用いるのが普通である。　′〔発明が解決しよう
とする問題点〕 従来のものは以上のように各単位部材における制御体は
それぞれ個々別々に熱交換素子に接着剤等で重合固定さ
れているので、その製作ならびに組立作業に手間がかか
るばかシでなく、とかくその重合位置に不揃いが生じや
すいという欠点があった。この発明はこのような欠点を
なくすことを目的とする。

〔問題点を解決するだめの手段〕

この発明の場合は熱交換素子の裁断時に予め制御体とな
る一方のプレートとフィン端部の所定個所に切込みを入
れ、核部が残されたプレートを介してその上に折曲げ重
合されるようにしておシ。

かつその折曲げ重合前において核部に強化用合成樹脂が
充填されている。

〔作用〕

この発明の場合は各熱交換素子に合成樹脂で強化された
制御体が予め折曲げ可能に一連に形成されているので、
その所定個所で折返して核部を残された側のプレート端
部に重合固着させるだけで同一形状・同一寸法の単位部
材ができ上がることになる。

〔実施例〕

第１図ないし第３図はこの発明の熱交換器を成す単位部
材の形成手段の一実施例を示すものであシ、上述の本発
明の基本を成す熱交換器の単位部材としての作用および
積層使用状態は第４図ないし第８図で説明したものと同
様であり、第１図は熱交換素子（９）Ｋおける各フィン
の吸込口側の端部所定個所にその全幅にわたって切込み
（９ａ）を入れ。

当該先端部を別途に用意した強化用合成樹脂Ｉ中に浸漬
させる途中の状態を示し、ｔた第２図は強化後の先端部
を折返してこれを残された側のプレート端部上に重合固
着させ核部で制御体ｔ１・を形成させた状態であシ、さ
らに第３図は第４図に相当する本発明の単位部材ａｍ）
を示す斜視図であシ、これらの構成手段に本発明の特徴
を有するものである。

〔発明の効果〕

この発明の熱交換器は以上のように構成された各単位部
材の積層により構成されているので、各単位部材におけ
る制御体の寸法および設定位置（。

従来の場合のように不揃いが生じることがなく。

しかも単位部材の製作も簡単になシ、その自動化も可能
になるという効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の熱交換器を構成する単位
部材の製作手段を示す説明図、第３図は作用を説明する
ための斜視図および特性図である。 なお５図中、（７）はフィンｔ　（”）は平行流路、（
８）はプレー）、（９）は熱交換素子、　（９ａ）は切
込み、α・は制御体、ａｌ）は単位部材、α■は空間部
、α◆は強化用合成樹脂、　　（、）（ｂ）は側方吸込
口、（ａｌ）（ｂｌ）は前方吹出口、（Ｍ）は一次流体
、（Ｎ）は二次流体を示す。 その他２図中同一符号は同一または相当部分を示すもの
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と、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損失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ものにおいて、上記各層におけるプ
   レートの一方を含めその間における各フィンの吸込口側
   端部に設けた切込み端部に強化用合成樹脂を充填させて
   、これを残された側のプレート端部に折返し重合させて
   該部で各層ごとの上記の制御体を構成したことを特徴と
   する熱交換器。