JPS6237694A - 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〕 本発明は、例えばヒートポンプに使用される熱交換器に
関し、特にそのコンパクト化及びメインテナンス性の改
善に関する。

〔従来の技術〕

従来から熱交換器には各種のものがあり、その１例とし
てプレートフィン型のものがある。これは第５図に示す
ように、アルミ合金プレート製で波形状のプレートフィ
ン２１の両側方にサイドパー２２を、上下面にカバープ
レート２３を配設し、これらをろう付けにより相互に固
着したものを一ユニットとし、該ユニットを必要な容量
に応じた数だけ積層固着して構成されている。そしてこ
のプレートフィン型熱交換器では例えばフレオンガス等
の冷却媒体と、これを冷却するための冷却空気とを１つ
のユニット（ＩＩ）おきに流せば、この際に両流体間で
熱交換が行われる。

上記プレートフィン型熱交換器は、通常の多管式熱交換
器に比較すると、単位体積あたりの伝熱面積収容力が約
１０倍以上にもなり、そのためこのプレートフィン型熱
交換器は多管式のものに比較して非常にコンパクトで、
また耐圧力も８０ｋｇ／ｊと大きいという利点がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで上記従来のプレートフィン型熱交換器において
、冷却容量を拡大する場合は、冷却媒体を水で冷却する
ことが行われる。ところが、このように水を使用して冷
却するようにした構造のものでは、冷却水通路に水垢等
が溜まり易く、そのため冷却水通路が目詰まりするとい
う問題がある。

しかも上記波形のプレートフィンを密に配設している構
造上の特性から、この水垢等を洗浄により除去するのは
困難であり、そのため従来のプレートフィン型熱交換器
ではメインテナンス性が悪いという問題がある。

本発明は、このような従来の問題点を解消するためにな
されたもので、メインテナンス性に優れ、かつコンパク
トな熱交換器を提供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者は、プレートフィン型熱交換器の各ユニットは
相互にろう付は固定するのが当然という従来の固定概念
に対して発想を転換し、各ユニットを分離可能にしても
問題はなく、逆にプレートフィン型本来の利点を保持し
、かつプレート型の利点も得られるという点に想到し、
これを簡単な構成で実現したものである。

即ち、一般にプレート型熱交換器は、薄い平面板である
プレートに波形パターン等をプレス成形し、このプレー
トをガスケットを介して多数枚積層し、ボルト締め等に
よって分離可能に固定したものである。このプレート型
熱交換器は水垢等を洗浄する場合は各プレートを分離す
ることにより容易に行うことができ、メインテナンス性
に優れている。しかし、逆に薄板を積層する構造である
ので耐圧性が低く、しかも伝熱面積を大きくするにも限
度があり、容量の大きいものは得がたい。

そこで本発明は、プレートフィン型の熱交換器をプレー
ト型構造にすることにより、プレートフィン型の利点を
保持しつつプレート型の利点も得られるようにしたもの
である。即ち本発明はプレートフィン型の伝熱ユニット
を少なくとも２組用意し、これらをガスケットを介して
積層し、これを連結具により分離可能に固定し、この各
伝熱ユニットを第１流体、例えばフレオンガス等の冷却
媒体を流す第１流体通路とし、上記隣接する伝熱ユニッ
ト間の空隙室を第２流体、例えば冷却水を流す第２流体
通路としたことを特徴とする熱交換器である。

〔作用〕

本発明に係る熱交換器では、第２流体通路に水垢等が溜
まった場合は、従来のプレート型熱交換器と同様に各伝
熱ユニットを相互に分離することにより、上記水垢等を
容易確実に洗浄することができ、メインテナンス性が向
上する。また本来単位体積あたりの伝熱面積収容力が大
きく、かつ耐圧性の高いプレートフィン型の伝熱ユニッ
トを積層して構成したので、従来のプレートフィン型熱
交換器と同様に上記伝熱面積収容力が大きい分だけコン
パクト化でき、逆に大容量のものも容易に得られ、かつ
高耐圧性が得られる。さらにまた伝熱ユニットが損傷し
たときはその伝熱ユニットだけを交換すればよいから、
メインテナンスコストを低減できる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第１図ないし第３図は、本発明の一実施例を示す。図に
おいて１はヒートポンプ用水冷熱交換器であり、これは
主としてガスケット３を介して順次積み重ねられた４つ
の中間伝熱ユニット２と、これらの積層体の上、下面に
同じくガスケット３を介して配設された２つの上、下部
伝熱ユニット４ａ、４ｂとから構成されている。そして
これらの各伝熱ユニット２，４ａ、、４ｂは連結具であ
る通しボルト５により相互に分離可能に締め付は固定さ
れている。

ここで上記各熱ユニット２．４ａ、４ｂは、従来のプレ
ートフィン型熱交換器の一ユニットに相当するとともに
、従来のプレート型熱交換器の各プレートトに相当する
ものとなっている。

上記各中間伝熱ユニット２は、２層式のもので、以下の
構造を有している。即ち、アルミ合金プレート製のプレ
ートフィン７の周囲に平面額縁状のサイドフレーム６を
配置したもの２組用意し、これらをアルミニウム合金製
の仕切シート８及びろう材層１８ａを介して積層し、両
者をろう付は固着して積層体を形成する。そしてさらに
この積層体の上、下面にアルミニウム合金製のカバープ
レート９．耐食性材料、例えば純チタン製あるいはチタ
ン合金製の保護プレート１０をそれぞれろう材層１８ｂ
を介して順次積層し、これらの各プレートをろう付は固
定し、これによりこの中間伝熱ユニット２が構成されて
いる。

そして上記プレートフィン、７は横断面波形のもので、
上記サイドフレーム６の長手方向に延びる本体部７ａと
、これの両端に接続され、サイドフレーム６のコーナ部
に向けて配設された入口部７ｂ、出口部７Ｃとから構成
されている。また上記サイドフレーム６の上記入口部７
ｂ、出口部７Ｃと対向する各コーナ部には、それぞれ冷
媒供給管７ｄ、排出管７ｅが連通接続されている。さら
にまた、上記中間伝熱ユニット２の入口管７ｄ及び出口
管７ｅに隣接するコーナ部には、該中間伝熱ユニット２
の上面と下面とを連通ずる連通管７ｆが挿入固着されて
いる。なお、この連通管７ｒの内面にはチタン合金プレ
ートが内張すされている。

また、上記上、下部伝熱ユニッ）４ａ、４ｂは、上記中
間伝熱ユニット２と略同じ構造になっている。そこで両
ユニット２と４ａ、４ｂ間の異なる部分だけを説明すれ
ば、保護プレート１０は、中間伝熱ユニット２には上、
下面に配設されているが、上、下部伝熱ユニット４ａ、
４ｂには、それぞれ下面、上面のみに設けられている。

また中間伝熱ユニット２には連通管７ｆが設けられてい
るが、上、下部伝熱ユニッ）４ａ、４ｂにはこれの代わ
りにそれぞれ上面、下面に冷却水供給管１６゜排出管１
７が取り付けられており、これらはそれぞれ上、下部伝
熱ユニット４ａ、４ｂの下面、上面に連通している。

そして上記積層された各伝熱ユニット２と２との間、及
び２と４ａ又は４ｂとの間には当然ガスケット３の厚さ
に応じた板状の空隙室１４が形成されており、この４つ
の空隙室１４．及び上記４つの連通管７ｒを介して上記
冷却水供給管１６と排水管１７とが連通している。そし
て本実施例ではこの空隙室１４が第２流体、この場合は
冷却水の通路となっており、またこの空隙室１４内には
上記プレートフィン７の本体部７ａと略同じ形状で、冷
却水に乱流を起こさせるための乱流促進体である乱流促
進プレート１５が配設され、これは、上、下の伝熱ユニ
ット２．２により及び２．４１又は４ｂにより挟持され
ている。

ここで、本実施例の熱交換器ｌの組立手順について説明
する。

まず、下部伝熱ユニン）４ｂの上面外周にガスケット３
を、及び該上面のガスケット３内に乱流促進プレート１
５を載置し、これらの上面に中間伝熱ユニット２を載置
し、さらにガスケット３及び乱流促進プレート１５を順
次載置し、最後に上部伝熱ユニット４ａを載置し、次に
これらの積層体に多数の通しボルト５を挿通し、ナツト
５ａにより固定する。そして最後に媒体供給へ７ダ１２
゜及び排出へ７ダ１３を各伝熱ユニ７ト２．４ａ。

４ｂの供給管７ｄ、排出管７ｅに継手１２ａ、１３ａに
より接続する。

次に本実施例の作用効具について説明する。

まず本実施例の熱交換：（Ｓｌの媒体供給ヘッダ１２、
排出へフダ１３にフレオンガス等の媒体供給通路、排出
通路を接続するとともに、冷却水供給９１６、排出管１
７に冷却水供給通路、排出通路を接続する。

運転を開始するとフレオンガスは供給へフダ１２から各
伝熱ユニット２．４ａ、４ｂに供給され、該各ユニット
２．４ａ、４ｂΦ入ロ部７ｂから本体部７ａ、出口部７
ｂを通って媒体排出ヘッダ１３に流れ、排出される。

一方、冷却水は供給管１６から連通管７ｆを通って各空
隙室１４の供給部１４ａ内に供給され、この供給部１４
ａから乱流促進プレート１５に沿って上記フレオンガス
と逆方向に排出部１４ｂに流れ、さらにこの排出部１４
ｂに位置する連通管７【を通って冷却水排出管１７から
外方に排出される。

そしてこの際にフレオンガスと冷却水との間において熱
交換が行われ、フレオンガスが冷却されることとなる。

この場合、本実施例では、各伝熱ユニット２．４ａ、４
ｂは従来のプレートフィン型熱交換器におけるーユニッ
トに相当するものであり、また空隙室１４内には乱流促
進プレート１５を介挿したので、熱交換効率が高く、そ
のため従来の多管式のものに比べて非常にコンパクトな
ものになっており、据付面積が少なくて済むとともに、
取り扱いが容易で、しかも運転時の応答性が向上する。

また各伝熱ユニット２．４ａ、４ｂそのものの耐圧性は
従来のプレートフィン型のものと同様に大きくなってい
る。

また、本実施例においては冷却水を使用しているから、
この冷却水通路、つまり空隙室１４内に水垢等が溜まり
易いこととなる。この水垢等を除去する場合は、媒体ヘ
ッダ１２．１３を各伝熱ユニット２．４ａ、４ｂから外
すとともに、ナツト５ａを外す、すると各伝熱ユニット
２，４ａ、４ｂは相互に分離されるから、この状態で水
垢等を洗浄すればこれを容易確実に除去でき、メインテ
ナンス性を向上できる。また上記冷却水がアルミニウム
合金製カバープレート９に直接接触すれば腐食し易いが
、本実施例では、このカバープレート９の上面に耐食性
の高い純チタン製あるいはチタン合金製の保護プレート
１０をろう付は固定したので、冷却水に対する耐食性を
向上でき、例えば海水を使用することもてき、用途を拡
大できる。

なお、アルミニウム合金製カバープレート９の耐食４生
を向上するには、例えば、該プレート９の表面に亜鉛（
Ｚ　ｎ）の拡散処理を施すことによっても可能である。

さらにまた、本実施例では伝熱ユニット２．４ａ、４ｂ
を分離可能に積層したので、例えば上記一部の伝熱ユニ
ットが水洩れ等を生じた場合は、このユニットだけを取
り代えればよく、メインテナンスコストを低減できる。

なお、上記実施例では、伝熱ユニットが６組の場合につ
いて説明したが、このユニット数は所要の容量に応じて
選択されるものであり、本発明は少なくとも２＆［ｌの
伝熱ユニットを積層すればよく、上記実施例でいえば上
、］・部伝熱ユニット４ａ。

４ｂだけでもよい、 第４図は本発ｕｒ、の他の実施例を示す。

図において１１図ないし第３図と同一符号は同−又は相
当部分を示し、３０は１層式の伝熱ユニットであり、こ
れは１＆ｌのブし一トフィン７の上。

下面にカバープレート９　保護プレートＩＯをろう付け
してなり、この；云熱ユニット３０がガスケット３を介
して所定数だけ積層されている。また３１はこの伝熱ユ
ニット３０の上、下面を連通ずる連通管であり、これは
アルミ合金製スペーサ３１ａをカバープレート９．９間
にろう付は固着し、その内側にチタン合金製パイプ３１
を挿入し、上。

下端をかしめ加工にて固定して構成されている。

また、上記伝熱ユニット３０の積層体の上、下面にはガ
スケット３を介してステンレス鋼製外板３２が取り付け
られており、該外板３２の上記連通管３１に対向する部
分にはこれもステンレス鋼製の冷却水供給管３２ａ及び
排出管（図示せず）が溶接固着されている。

本実施例でも上記第１ｖないし第３図の実施例と同様の
効果が得られ、５らに冷却水供給管３２ａ、排出管を取
り（ｔｊける外板３２をステンレス鋼製としたので、−
れらの管の溶接固着が容易確実となる。

なお、上記各実施例では、各伝熱ユニット２゜４ａ、４
ｂ、３０の表面にチタン合金製の保護プレートｌＯを貼
着し、また空隙室１４内に乱流促進プレート１５を介挿
したが、本発明ではこの保護プレート１０及び乱流促進
プレート１５は必ずしも必要ないものである。また上記
各実施例では、各伝熱ユニソ）２，４ａ、４ｂ又は３０
が２層又はＩＮのものである場合について説明したが、
これは必ずしも２層又は１層でなくてもよく、３層以上
でもよい。

さらにまた上記各実施例では第２流体が水である場合に
ついて説明したが、該流体は水に限定されるものでない
のは勿論であり、また本発明はヒートポンプ用以外の熱
交換器にも勿論適用できる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明に係る熱交換器によれば、プレート
フィン型伝熱ユニットを少な（とも２組分離可能に積層
し、この各ユニットを第１流体の通路とするとともに、
隣接するユニット間の空隙室を第２流体の通路としたの
で、該第２流体通路の洗浄を容易確実に行うことができ
、メインテナンス性を向上できる効果があり、また非常
にコンパクトで、かつ耐圧性の高いものが得られる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の一実施例による熱交換器
を説明するためのもので、第１図はその分解斜視図、第
２図はその要部断面図、第３図はその斜視図、第４図は
本発明の他の実施例を示す要部断面図、第５図は従来の
プレートフィン型熱交換器の斜視図である。 図において、１はヒートポンプ用水６臥交換器、２．４
ａ、４ｂ、３０は伝熱ユニット、３はガスケット、６は
サイドフレーム、７はプレートフィン、９はカバープレ
ート、１４は空隙室、１５は乱流促進プレート（乱流促
進体）である。 特許出願人　　　　　　　株式会社神戸製鋼所代理人　
弁理士　　　　　下市努 ↓ 第５図 〒４咀

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）横断面波形のプレートフィンの周囲にサイドフレ
   ームを、上、下面にカバープレートを配設し、これらを
   相互にろう付けしてプレートフィン型伝熱ユニットを形
   成し、少なくとも２組の上記伝熱ユニットを所定厚さの
   ガスケットを介して積層し、これらの伝熱ユニットを連
   結具により相互に分離可能に固定し、上記各伝熱ユニッ
   トのカバープレートとサイドフレームとで囲まれた空間
   を第１流体通路とし、上記隣接する伝熱ユニット間の空
   隙室を第２流体通路としたことを特徴とする熱交換器。
2. （２）上記第２流体通路内に、横断面波形で第２流体に
   乱流を生じさせるための乱流促進体を着脱可能に挿入し
   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。