JPS6124995A - 熱交換器の製造方法 - Google Patents

熱交換器の製造方法

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JPS6124995A
JPS6124995A JP14546284A JP14546284A JPS6124995A JP S6124995 A JPS6124995 A JP S6124995A JP 14546284 A JP14546284 A JP 14546284A JP 14546284 A JP14546284 A JP 14546284A JP S6124995 A JPS6124995 A JP S6124995A
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heat exchange
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正一郎 原
Kenichi Azuma
健一 東
Masao Takahashi
孝橋 政雄
Kageharu Takeuchi
景治 武内
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Mitsubishi Electric Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00Heat-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
    • F28D9/0062Heat-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 conduits for one heat-exchange medium being formed by spaced plates with inserted elements
    • F28D9/0068Heat-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 conduits for one heat-exchange medium being formed by spaced plates with inserted elements with means for changing flow direction of one heat exchange medium, e.g. using deflecting zones
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2250/00Arrangements for modifying the flow of the heat exchange media, e.g. flow guiding means; Particular flow patterns
    • F28F2250/10Particular pattern of flow of the heat exchange media
    • F28F2250/108Particular pattern of flow of the heat exchange media with combined cross flow and parallel flow

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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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】 〔発明の技術分野〕 この発明は熱交換器、特にプレート・フィン型熱交換器
に関するものである。
〔従来技術〕
プレート・フィン型熱交換器は単位体積当りの伝熱面積
が大きく、小型で高効率な熱交換器として広く使用され
ている。プレート・フィン型熱交換器の断面の形状を第
1図のように正方形で表わし、熱交換すべき1次流体を
実線の矢印で、2次流体を破線の矢印で表わすと(画然
の事であるが1次流体と2次流体はプレートにより仕切
られている。)、2つの流体が第1図(5)のように同
方向に流れる向流型熱交換器と第1図(B)のように対
向して流れる対向流型熱交換器とこれらの中間に位置し
第1図(C)のように直交(または斜交)して流れる直
交流型(または斜交流星)熱交換器に大別される。
これらのプレート・フィン型熱交換器の熱交換効率ηと
し、1次流体および2次流体の導入口および導出口にお
ける温度を第1図に示したようにそれぞれT1、tl、
T1、t2とすると、ηは次式のように表わすことがで
きる。
熱交換器の導出口における温度T1、t、は流体の流速
により変化するが、極めて低速で流してやればプレート
を介して接触している流体同士の温度ははぼ一致する。
その結果、前記第1図(5)の向流型熱交換器ではT、
〜t、となり、上記(1)式よりT2〜(T1  t、
 )/2となる。従って、η〜50チとなる。即ち、向
流型熱交換器の最大熱交換効率は50チとなる。
また、前記第1図CB)の対向流型熱交換器ではT、〜
t1%t2〜T1となり、上記(1)式よりη〜100
チとなる。即ち、対向流型熱交換器は完全に断熱された
系で理想的な条件で熱交換させることができれば、最大
熱交換効率は100%となる。
一方、前記第1図(C)の直交流型交換器あるいは斜交
流星熱交換器は上記の向流型熱交換器と対向流型熱交換
器の中間に位置するため、最大熱交換効率はその交わる
角度により50〜100チの間にある。
以上のことにより、プレート・フィン型熱交換器として
は対向流型熱交換器が理想的であることがわかるが、実
際に使用する場合には熱交換すべき2つの流体の導入部
と導出部が同一の端面にあるので、これらを分離するこ
とができず、このような対向流型熱交換器は実在しない
以下、空調分野で用いられている空気対空気の熱交換器
を例にとって実状を説明する。
近時、冷暖房効果を高めるために居住空間の断熱化、気
密化が進むにつれて換気の重要性が再認識されてきてい
る。冷暖房効果を損わずに換気を行なう方法として、室
内の汚れた空気の排気と新鮮な外気の給気の間で熱交換
する方法が有効である。この時、温度(顕熱)と共に湿
度(潜熱)の交換も同時に行なうことができればその効
果は著しい。
このような目的に第2図に示すような直交流型あるいは
斜交流壓の熱交換器が実用化されている。
第2図中、(1)は給気と排気を仕切るプレート、(2
)は給気あるいは排気を導くための複数の平行流路を形
成するフィンを表わす。
熱交換器の小型化あるいは高性能化を行うためには、前
述のように対向流化することが好ましい。
完全に対向流化され、しかも量産が可能なプレート・フ
ィン型熱交換器を実現することは不可能と考えられるが
、部分的に対向流化を実現した熱交換器がいくつか公開
されている。
この中で最も実用性の高い熱交換器(例えば実公昭52
−56531号)を従来例として説明する。
この熱交換器は第3図(5)に示すような正方形あるい
は長方形状のダンゼール状熱交換素子(3)を互い違い
に積み重ね、その熱交換素子(3)の端部(4)を第3
図(B)に示す閉塞板(5)に開けられた孔(6)に嵌
入し、隣接する熱交換素子(3)間を密閉して形成した
ものである。
なお、第3図中(イ)は1次気流の流れを、同図(ロ)
は2次気流の流れを示す。この熱交換器では、各気流は
熱交換素子(3)を通過した後、中空部を経て閉塞板(
5)に当たり、直角に方向を変える。
従来の熱交換器は以上のように構成されているので、ダ
ンヂール状熱交換素子(3)の端部な閉塞板(5)の孔
(6)に嵌入して熱交換器を製作しなくてはならず、そ
の製作の自動化が難かしく、量産性に欠けていた。
〔発明の概要〕
この発明は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、矩形の熱交換素子の中央部に平行
流路に対して斜めにスペーサな固定して単位部材を構成
し、この単位部材の一端同士を交互に積み重ねて固定し
た後、上記スペーサの中心線に沿って切断することによ
り、生産性が高く、しかも対向流型熱交゛換器と同等の
高い性能を発揮することのできる熱交換器を提案するも
のである。
〔発明の実施例〕
第4図ないし爾6図はこの発明の一実施例を示すもので
あり、空調分野で用いられている空気対空気の熱交換器
の例を挙げて説明する。第4図は単位部材aυを示す斜
視図で、流れを制御するために複数の平行流路を形成す
るフィン(力の両側に熱交換すべき2つの気流を仕切る
プレート(8)を接着剤で固定し、上記平行流路に対し
て垂直に切断して矩形の熱交換素子(9)を作成する。
次に、この熱交換素子(9)の上面中央部に上記平行流
路に対して斜めにスペーサQQlを接着剤で固定する。
しかる後にレーザ加工機により上記スペーサa〔の中心
線に沿ってその両端に若干の切り残しQυを有するよう
に、熱交換素子(9)およびスペーサα〔を切断(ハ)
して単位部材aυを構成する。
上記プレート(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考えられるが、
前述の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。フィン(7
)の材料は上記プレート(8)と同様の材料が用いられ
るが、空調用にはクラフト紙が好適である。また、スペ
ーサGO)の材料も上記プレート(8)と同様のものが
用いられるが、空調用には厚紙またはプラスチック板が
好適である。
プレート(8)およびフィン(力の“厚さは機械強度の
許す範囲で薄い方が好しく、0.05〜0.2xx 程
度が好適である。フィン(力の−高さくプレート間隔に
相当)およびピッチは大き過ぎると空気流の整流効果が
/J%さく、小さ過ぎると静圧損失が大きくなるので1
〜10mの範囲が適する。実施例では高さを2.0ある
いは2.7關としピッチを4.0 xmとした。
スペーサ(10)の厚さは上記フィン(7)を2枚のプ
レート(8)で挾んだ厚さに精度良く揃える必要がある
次に、第5図に示すように、上記単位部材住υをその一
端同士を交互に積み重ねて固定する。積み重ねる方式は
、連続生産方式とノ々ツチ生産方式の2種類がある。積
み重ねた後、上記切断部分四から積み重ね全体を切断し
て、第6図に示す断面形状が台形の熱交換器を得る。
第6図中、a、a’は1次気流の吸込口および吹出口、
b、b/は2次気流の吸込口および吹出口である。
上記熱交換器は断面形状が台形状を成しており、フィン
部における静圧損失は前側が最も大きく、後に行く程小
さくなる。そのため、気流はフィン部においては第6図
中イのように静圧損失の小さな後側に集中するような流
速分布を形成し、中空部において本イ′のように後側に
集中しながら気流のガイド機能を備えたスペーサa0に
沿って滑らかに吹出口に導出される。
第7図は断面形状が台形の熱交換器における気流と一方
の気麓の吹出口における流速分布および温度分布の実測
結果を示す。第7図(5)中、実線の気流イおよびプレ
ートを介して接触している破線の気流口の流速分布は、
図示のように静圧損失の小さい上側に集中し、気流のガ
イド機能を兼ね備えたスペーサに導かれて吹出口から導
出されるため、気流イの吹出口における流速分布は第7
図(B)のようであった。
但し、第7図(B)の縦軸は平均流速Vで流速Vを規格
化した値を示し、吹出口のほぼ中央の位置X。
で1となった。また、気流イおよび気流口の吸込口にお
ける温度T1およびtlと気流イの吹出口の各位置にお
ける温度tを測定した結果より得られる温度分布を第7
図C)に示す。第7図(B)および第に対応)に近い吹
出口の位置に気流が集中していることが明らかである。
なお、上記実施例では断面形状が台形となる熱交換器に
ついて示したが、断面形状が長方形となを嵩する。
〔発明の効果〕
以上のように。、この発明によれば、予じめ台形に切断
された熱交換素子とスペーサとを順次積み重ねて作る方
法とは異なり、矩形の熱交換素子の中央部に平行流路に
対して斜めにスペーサを固定して単位部材を構成し、こ
の単位部材の一端同士を交互に積み重ねて固定した後、
その積み重ね全体を一度に切断して熱交換器を作るので
、熱交換器の生産性が高い。また、上記単位部材を予じ
め、レーザ加工機で両端に若干の切り残しを有するよう
に切断し、単位部材を積み重ねて固定した後、切り残し
てあった部分のみをカッターで切断すればよいので、切
断面の仕上加工な以要とせず、上記の点とあいまって生
産性が高いうえ、切くず、塵埃の発生が少なく、対向流
型熱交換器と同等の高い性能を有す、る熱交換器が得ら
れる。
なお、このカッターでの切断部分は、着干荒れるが、熱
換換器の性能には全く影響しない。
【図面の簡単な説明】
第1図(5)乃至C)はプレート・フィン型熱交換器の
種類と流体の流れを示す説明図、第2図は従来の直交流
型熱交換器の斜視図、第3図(5)は従来のダンゼール
状熱交換素子を用いた熱交換器の斜視図、第3図(B)
はその熱交換器の構成部材としての閉塞板の斜視図、第
4図はこの発明の1実施例による熱交換器の構成部材と
しての単位部材の斜視図、第5図はこの発明の実施例に
よる熱交換器を生産する過程を説明する斜視図、第6図
はこの発明の実施例である断面形状が台形の熱交換器を
示す斜視図、第7図(5)乃至tc)はこの発明の熱交
換器の個有の気流の流速分布と吹出口における流速分布
および温度分布を示す説明図である。 図において、(7)はフィン、(8)はプレート、(9
)は熱交換素子、QO)はスペーサ、συは単位部材、
t2+)は切り残し、@は切断部である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示すもの
とする。 代理人 弁理士  大 岩 増 雄 (外2名) 第1図 (A) (C) ; 市− 第2図 第3図 (A) CB) 第4図 第5図 第6図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)流れを制御するために複数の平行流路を形成する
    フィンの両側に、熱交換すべき2つの流体を仕切るプレ
    ートを固定し、前記フィンを平行流路に対して垂直に切
    断して矩形の熱交換素子を構成し、前記熱交換素子の中
    央部に前記平行流路に対して斜めに固定したスペーサを
    固定し、前記スペーサを固定した前記熱交換素子を該ス
    ペーサの中心線に沿って一端または両端に若干の切り残
    しを有するように切断して単位部材とし、この単位部材
    をその一端部同士を交互に積み重ねて固定した後、前記
    切り残し部分を切断して構成したことを特徴とする熱交
    換器。
  2. (2)上記熱交換素子の中央部に平行流路に対して垂直
    にスペーサを固定し、前記スペーサを固定した熱交換素
    子を該スペーサの中心線に沿って一端または両端に若干
    の切り残しを有するように切断して単位部材とし、前記
    単位部材の一端同士を交互に積み重ねて固定した後、前
    記切り残し部分を切断して構成したことを特徴とする特
    許請求の範囲第(1)項記載の熱交換器。
  3. (3)上記スペーサを固定した熱交換素子を該スペーサ
    の中心線に沿って、レーザ加工機で一端または両端に若
    干の切り残しを有するように切断して単位部材を構成す
    ることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項または第
    (2)項記載の熱交換器。
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JPH0451759B2 JPH0451759B2 (ja) 1992-08-19

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0387827A (ja) * 1989-08-31 1991-04-12 Fuji Photo Film Co Ltd 感光・感熱性記録材料
JPH03157656A (ja) * 1989-11-16 1991-07-05 Fuji Photo Film Co Ltd 感光・感熱性記録材料

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5674592A (en) * 1979-11-21 1981-06-20 Toshimi Kuma Opposing current type heat exchanger

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JPH03157656A (ja) * 1989-11-16 1991-07-05 Fuji Photo Film Co Ltd 感光・感熱性記録材料

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