JPS62112990A - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

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JPS62112990A
JPS62112990A JP60252747A JP25274785A JPS62112990A JP S62112990 A JPS62112990 A JP S62112990A JP 60252747 A JP60252747 A JP 60252747A JP 25274785 A JP25274785 A JP 25274785A JP S62112990 A JPS62112990 A JP S62112990A
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JP
Japan
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heat exchanger
fluid
flow
sheet
corrugations
Prior art date
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Pending
Application number
JP60252747A
Other languages
English (en)
Inventor
Nobuhiko Tada
多田 信彦
Shinobu Watanabe
忍 渡辺
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPS62112990A publication Critical patent/JPS62112990A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/04Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element
    • F28F3/042Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of local deformations of the element
    • F28F3/046Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of local deformations of the element the deformations being linear, e.g. corrugations
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、プレートフィンを積層して構成した積層構造
形熱交換器に関するものであり、特に、熱交換する流体
の流動が伝熱板を介して並流もしくは自流となる熱交換
器に使用するに好適なプレートフィン式熱交換器に関す
る。
〔発明の背景〕
従来、一般的に用いられているプレートフィン式熱交換
器は、平板または波板を多数積み重ねて平面状または条
状の空間を形成し、この空間を熱交換しようとする2種
類の流体A、Bの流路とし、波板または平板または波板
と平板を介して2種類の流体A、B間の熱交換を行うも
のである(特開昭53−22645)。また、伝熱性能
の向上と組立性の改善を目的として第9図のプレート式
熱交換器(実開昭57−127188)も提案されてい
る。
第9図に示したプレート式熱交換器は、波形シート1と
平面状シート2を図示のように交互に積層して、波形シ
ート1の両面に同一方向に延びる多数の小透孔を形成し
、この相隣合う小透孔に流体Aと流体Bとを流すことに
より波形シート1を介して流体A、B間の熱交換を行う
ものである。
しかしながら、波形シート1と平面状シート2を積層し
て形成される多数の条状流路は、入口から出口まで細長
く独立して区切られているため、流路の途中にゴミや不
純物が付着した場合や波形形状の寸法不良などによって
流路断面積が狭くなると、熱交換する流体の流量が減少
するために伝熱性能が低下する。特に、大形の熱交換器
では、熱交換器の入口から出口までの熱交換部の流路長
さが非常に長いため、前述のゴミ付着や波形形状率良に
流量減少による性能悪化が顕著である。
例えば、空気中の酸素や窒素を液化して分離するガス液
化プラントに用いられる可逆熱交換器、発電プラントに
用いられる廃熱回収用熱交換器などには大形のプレート
フィン式熱交換器が用いられる。このような用途に用い
られる大形熱交換器は、大流量、高い温度差及び大きな
圧力差のある2種類の流体に対して高い伝熱性能と低い
エネルギー損失で熱交換しなければならない。そのため
、熱交換器の寸法は、流路断面が1 m X 1 m、
流路長さが2mに対して、細かく区切られた流体の流路
は2 nwn X 5 nnである。そのため、細かく
区切られた流路がゴミや不純物などによって局部的に狭
くなると、との流路を流れる流体の流量はこの局部的な
断面積減少に伴ない減少する。熱交換すべき流体の流量
が減少すれば、流量に応じて熱交換される熱量が減少す
るために伝熱性能が悪くなる。
このように、大形の熱交換器では局部的な流路断面積の
減少による伝熱性能の低下が流路の全長にわたって悪影
響を与えるために伝熱性能が低下しく4) やすい。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、大面積でかつ伝熱性能の良い積層構造
最熱交換器を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明は、波板と平板とで形成する多数の条状流路の途
中に流体の合流と再分配するための合流部を設けること
により、熱交換する流体の流れを均一化することによっ
て伝熱性能を向上させるとともに、流路へゴミや不純物
の付着、流路形状不良などによる局部的な流路断面積減
少による悪影響を極力少なくしようとするものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
第1図は本発明のプレートフィン式熱交換器の一実施例
の構造を示す。本発明の熱交換器は、波形状のシート3
、平面状のシート4を交互に積み重ね、波形が形成する
細長い空間を熱交換する流体の流路とする。また、本発
明の熱交換器には、細長い流路の途中に適宣の間隔で合
流部3aを設ける。細長い流路を流れる熱交換用の流体
は、合流部3aを通過する毎に、合流と各流路への再分
配を繰返されるため、本発明の熱交換器は流れの均一化
、流路的温度分布の解消、及び流体と伝熱板間の熱交換
器では、適宣に合流部3aが設けられているため、流路
の一部にゴミや不純物が付着するとか流路断面形状不良
などが原因で流路断面積が狭くなって流れが不均一とな
っても、下流にある合流部3Rで流体は合流と再分配に
よって均一化される。また、流体を流路の途中で合流と
再分配することにより流体の流線が乱されるため、伝熱
板表面近傍の境界層の発達が抑えられて流体と伝熱板間
の熱伝達性能が向」ニする。第2図は第3図は、本発明
の熱交換器の各流路断面における流体の流れ状況を示し
たものであり、第2図が条状に細分割された流路断面、
第3図が合流部の流路断面を示す。波形状のシート5と
平面状のシート6を交互に積み重ねて流体Aと流体Bの
流路7゜8を形成する。流体A、B間の熱交換は、波形
状のシート5を介して行われるとともに平面状のシート
6の一部を介しても行われる。流体Aと流体Bの流路7
,8は波形状のシート5によって分離されており、平面
状のシート6によっては分離されてない。また、合流部
では第3図に示すように第2図の波形で細分割されてい
た流体が合流しているとともに、平面状のシート6の両
面を同一の伝熱流体が流れている。それ故、平面状のシ
ート6の表面に適当な切欠き部を設けて、平面状のシー
ト6のシート面を貫通するように流路を構成することに
より、伝熱流体A、Bの流線を乱して熱伝達性能を向上
することができる。
第4図(a)、’(b)と第5図(a)、(b)は、本
発明の熱交換器に用いる波形状のシート9の別の実施例
を示す。波形状のシート9は、突状の波形10と溝状の
波形11がシート9の長手方向に隣合せに形成されると
ともにこれらの波形10.11を適宣の間隔で横切る平
担部12が形成されている。第5図(a)、(b)はそ
れぞれ第4図に示した波形状のシート9のA−A’断面
とB−B’断面を示す。また、シート9の周辺部13は
平面状をなし、流体A、B間の気密分離を行うための接
合面またはパツキン材のシール面として利用される。
第6図(a)、(b)と第7図(a) 、  (b) 
(c)は、本発明の熱交換器に用いる波形状のシート1
4の別の実施例を示す。波形状のシート14は、長手方
向と平行に多数の波形15を形成するとともに、この波
形15を適宣の間隔を保って横切る溝部16と、この波
形15を連結する突起部17とを有している。第7図(
a)〜(c)は第6図に示したA−A’断面、B−B’
断面。
c−c’断面を示す。また、シー1〜14の周辺部18
は、第4図の場合と同様に流体A、B間の気密分離を行
うための接合面またはパツキン材のシール面である。さ
らに、シート14の波形15と突起部17は平板の片面
側にのみ張出し成形された場合の例を示したが、これ以
外の形状も可能である。第8図は、第6図にポした波形
状のシー1〜14を用いて構成した積層構造形のプレー
ト式熱交換器の長手方向断面を示したものである。第8
図において、7は流体A、8は流体B、14は波形状の
シート、19は平面状のシートである。流体Aと流体B
の流れ状態は、矢印に示すように互に反対方向に流れる
とともに平面状シート19に設けた切欠き部(図示せず
)を通ってシート19の裏側から裏側へ及び裏側から表
側へと貫通状に流れる。流体A、Bの気密分離は、波形
状のシート14によってのみ行われ、平面状のシート1
9では行わない。平面状のシート19を貫通する流れを
与えるとともに、波形状のシート14の流れの合流及び
再分配を頻繁に行うことにより、流体A、Bと伝熱板1
4.19との熱伝達性能を向上することができる。
また、前述したように、本発明の熱交換器に用いる波板
は、長手方向に適宣の間隔で波形を連結または横切って
いるため、波形は細長くかつ細分割されている。それ故
、本発明の波板は、従来の熱交換器に用いられている波
板に比べて、波板に垂直な方向の力に対して波形が押つ
ぶされにくく波形形状が変形しにくい。また、本発明の
熱交換器の波板は、一枚の平板から張出し成形したもの
であるため、平板の面内のあらゆる方向に対しても変形
しにくい。このように、本発明の熱交換器に用いる波板
は、積層方向及び面内方向の力に対する強度が大きいた
め、波板と平板間を接合しないでも熱交換器として使用
することも可能である。
〔発明の効果〕 ″ 本発明の熱交換器は、細長く分割した伝熱流体の流路の
途中に合流部分を設けたことにより、伝熱流体の流れの
均一化を促進するとともに流体と伝熱板間の熱伝達性能
を向上することができるため、大面積でかつ熱交換性能
の良好な熱交換器が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図から第8図は本発明に係る熱交換器の説明図で、
第1図はプレートフィン式熱交換器の実施例の分解図、
第2図と第3図は流路断面図、第4図(a)、(b)は
熱交換器に用いるシートの平面図と側面図、第5図(a
)、(b)はシート(lO) の断面図、第6図(a)、(b)はシートの他の実施例
の平面図と側面図、第7図(a)、(b)。 (c)は第6図のA−A’ 、B−B’ 、C−C’線
に沿う断面図、第8図は流体の流れの説明図、第9図は
従来の熱交換の分解図である。 5.1.4・・・波形状のシート、6,19・・・平面
状の第 l 口 第42 (α) (fl) 第 5 口 第 6 日 第 7 図 β

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.一方向に平行な波形とことの波形に概略直交してこ
    れらの波形を連結する溝部とを有する波形状のシートと
    平面状のシートとを交互に積層し、前記波形状のシート
    と平面状のシートとにより形成される条状の空間を熱交
    換する流体の流路とし、前記波形状シートの表側と裏側
    に2種類の流体を独立に通過させることにより両流体間
    の熱交換を行うよう構成したことを特徴とする積層構造
    形の熱交換器。
  2. 2.特許請求の範囲第1項に記載した熱交換器において
    、波板の長手方向と平行に多数の波形を形成するととも
    に、これらの波形に概略直交するように適宣の間隔でこ
    れらの波形を連結するかまたは横切るように溝部を設け
    た波板を備えたことを特徴とする熱交換器。
  3. 3.特許請求の範囲第1項に記載した熱交換器において
    、平面状のシートの表面に適宣の切欠き部を設けて、平
    面状のシート面を貫通する流体流路を設けたことを特徴
    とする熱交換器。
  4. 4.特許請求の範囲第3項に記載した熱交換器において
    、波板の長手方向と平行に多数の波形を形成するととも
    に、これらの波形に概略直交するように適宣の間隔で、
    これらの波形を連結する突起部と、これらの波形を横切
    る溝部とを設けた波板を備えたことを特徴とする熱交換
    器。
JP60252747A 1985-11-13 1985-11-13 熱交換器 Pending JPS62112990A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0828131A3 (en) * 1996-09-10 1999-07-28 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Opposed flow heat exchanger
JP2002100381A (ja) * 2000-09-26 2002-04-05 Honda Motor Co Ltd 燃料電池用セパレータと燃料電池

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US6076598A (en) * 1996-09-10 2000-06-20 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Opposed flow heat exchanger
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