JPS61191896A - 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
斜交波型）でもない特有の熱交換流体方式を持つプレー
ト・フィン屋熱交換器に係シ、特に各熱交換素子の外側
端に設けた流体の制御体を単一枠体にまとめて組立寸法
の画一化と製作の簡易化を図るようにした熱交換器に関
するものである。

〔従来の技術〕

第３図ないし第８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、まず、その基本について説明する。

第３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、その臓交換素子（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Ｑｌを接着剤
等で固定して単位部材Ｉ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
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。さらに制御体部の材料も
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（７）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８．０５〜Ｑ、２０程式が
好適であり、さらにフィン（７）の高さくプレート（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１〜１０１１１の範囲が適する。なお
、実施例では高さを２．Ｏｆｌ＋あるいはＬＴ、とじピ
ッチを４１１１とした。一方制御体ａｌ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）、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Ｑ
・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＋１（Ｉの固定には市販の接着剤が用いら
れる。

次に、第３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（ＨＦＩ）の斜視図を第４図に示す。

すなわち、この図において１図中の（−）（−１）は一
次光体（Ｍ）の吸込口および吹出口を、また（ｂＫｂｌ
）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。

このため一次光体（Ｍ）および二次流体（Ｎ）はフィン
（７）部においては２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）　（８Ｈ８）相互の間に形成される空間
部α２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α〔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５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、熱交換器（ＨＦＩ）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た部分がフ
ィン（７）部、左側半分が空間部１２を表わす。（第４
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５
図中に記入した角度θ）によシ流体の流速分布状態に差
が現われるため。

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５図に示したＷｌおよびＷ２の値を表１にまとめて示
す。

表１ ところで、これらの画然交換器の奥行寸法りは全て３０
０１１Ｉ＊高さは全て５００ｍにそろえ、伝熱面積も約
２４Ｗ？と一定値にそろえている。またフィン（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９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４００ｍシ′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
ｅ　”１／Ｗ２の値が小さくなる程高い温度交換効率を
示した。なお９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−より　Ｗ１／Ｗ２が１１４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の
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７図に発明
の基本の上記熱交換器における２つの流体の関癲と、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７図中実線の二次流体（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）の流速分布状態は図のように静圧損失の
小さい図中後方に集中し、制御体αのに導かれて前方側
の吹出口から導出されるため、二次流体（Ｎ）の吹出口
におけ不流速分布状態は第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＼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７
図（Ｃ）に示す。

すなわち、これら第７図の（Ｂ康よび（Ｃ）より→曾皆
〜１（温度交換効率１００％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）方吹出
口（１３ａ１　）（１３ｂ１　）を設けたケーシング（
Ｉ３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〕 本発明の基本を成す従来の熱交換器は以上のように構成
されているので、各熱交換素子にその積層状態で外側端
面が面一でかつ同一間隙で同一幅の吹出口を形成するよ
うにそれぞれの制御体を個別に設けねばならず、これに
多くの作業時間がかかるばかシでなく、上記の寸法面で
の画一化が実際的に困難であった。この発明はこのよう
な組立上の問題点を解決すると共に、出来上９寸法面で
の画一化を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明の場合は積層状態にある各熱交換素子の外側端
に位置するそれぞれの制御体を、各フィン部への流体の
側方吸込口を残して形成された単一枠体の内側面に一連
に突設させている。

〔作用〕

この発明の場合は各制御体が単一枠体に予め一連に例え
ば金型等で一体成形されているので１組立完了状態での
各プレート間の間隙および各流体の吹出口の幅寸法が画
一化されると共に所要数の制御体の同時成形が可能にな
る。

〔実施例〕

第１図および第２図はこの発明の熱交換器の一実施例を
示すもので９図中上述の基本のものと同一個所または相
当個所は同一符号で示しているが。

この発明の場合は積層状態にある各熱交換素子（９）の
外側端に位置するそれぞれの制御体−が、各フイ／（７
）部への一次流体（Ｍ）の側方吸込口（ａ）あるい　゛
は二次流体（Ｎ）の側方吸込口（ｂ）を残して形成され
たそれぞれの単一枠体（１４ａ）および（１４ｂ）の組
立状態で対向する各内側面に予め一連に成形されている
点に特徴を有し、またこの発明の場合における各制御体
（１（Ｉの先端には先細りの挿入用案内面（１０ａ）が
形成されておシ、積層状態にある各熱交換素子（９）の
プレート（８）相互間への挿入が容易なるように考慮さ
れており、その他は上述の基本のものと同様に構成され
ている。

要約すれば、所要数の各制御体は各流体の側方吸込口を
残して形成された単一枠体に予め一連に成形されている
ので、製作が容易であるばかりでなく２組立後に形成さ
れる各吹出・口の上下方向の間隙および横方向の開口幅
がすべてＫわたって均一に設定されることになる。

〔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ているので
、熱交換器の組立が簡単になるばかりでなく、各流体の
側方吸込口を含め各吹出口の寸法を均一化することがで
き、これによシ吹出口における流体の分布状態を所望の
ように設定することが可能になるものである。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の基本を成す熱交換器の説明図である。 なお図中、（７）はフィン、　（７ａ）は平行流路、（
８）はプレー）、（９）は熱交換素子、　ａｌは制御体
、　　（１０ａ）はその案内面、ａυは単位部材、０は
空間部、１３はケーシング、　　（１４ａ）（１４ｂ）
は単一枠体、（Ｍ）は一次流体、（Ｎ）は二次流体、　
（ａ）（ｂ）は側方吸込口−　　（−１Ｘｂ１）は前方
吹出口を示す。 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 (2)

【特許請求の範囲】
1. （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、積層状態にある
   各熱交換素子の外側端に位置するそれぞれの制御体を、
   各フィン部への流体の側方吸込口を残して形成された単
   一枠体の一側面に一連に突出成形させたことを特徴とす
   る熱交換器。
2. （２）単一枠体に突設された各制御体の先端に、先細り
   の挿入用案内面を形成させた特許請求の範囲第１項記載
   の熱交換器。