JPS63210595A - プレ−トフイン型熱交換器 - 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〕 この発明はプレートフィン型熱交換器の改良に関し、ヘ
ッダおよびスペーサを単純な形状にできるようにしたも
のである。

（従来の技術） 中位体積当りの伝熱面積が大ぎく、小形！１ｆｆｌ化を
はかることのできるコンパクト熱交換器のひとつにプレ
ートフィン型熱交換器がある。

このプレートフィン型熱交換部は、フィンとプレートと
を交互に積層して熱交換器を形成し、熱交換部の交互の
フィン部分にｉ３潟流体と低温流体を流してプレートを
介して熱交換するようにしており、通常、交互に積層さ
れるフィンによる流路を互いに直交するよう配置して直
交流型とし、高温流体および低温流体のヘッダを熱交換
部の西側部に取付けられるようにして構造を簡単にして
いる。

ところが、このような直交流型のプレートフィン型熱交
換器では、フィンの両端部に配置するスペーサを棒状に
できるものの、熱交換温度が高い中・高温域で使用する
と、高温流体入口ヘッダと低温流体入口ヘッダの隣接部
分の温度差が大きくなり、大ぎな熱応力が発生してしま
う。

このため、高温流体入口ヘッダと低温流体入口ヘッダと
をＮＩシて設置することのできる向流型のプレー１〜フ
イン型熱交換器が中・高温域用として考えられている。

コノ自流型のプレートフィン型熱交換器は、例えば第３
図および第４図に示１−　Ｊ：うに、６ヘツダ型とさ″
れ、フィン１とプレート２とが交互に積層され、高温流
体流路３と低温流体流路４とが交互に形成された熱交換
部５を具えており、高温流体流路３と低温流体流路４は
いずれも直線上の中央の流路の一端部に両側から中心軸
方向に斜めに連続する流路が形成される一方、他端部に
逆に中心軸方向から両側への斜めの流路が連続して形成
されており、互いに逆方向にＮＦＭされて熱交換部５が
構成されている。

この熱交換部５の一端部の斜めの流路の端部には、高温
流体入口ヘッダ６がそれぞれ取付けられるとともに、そ
の間に隣接する次層の低温流体出口ヘッダ７が取付けら
れ、他端部の斜めの流路の端部には、低湿流体入口ヘッ
ダ８がそれぞれ取付けられるとともに、その間に隣接す
る次層の高温流体出口ヘッダ９が取イ」けられてＪ３す
、両側の入口ヘッダ６．８から流入する流体はフィン部
分を通過しｌこのち、−個の出口ヘッダ７．９に集めら
れて流出づるようになっている。

（発明が解決しようとする問題点〕 このような向流型のプレートフィン型熱交換器では、？
３潟流体入口ヘツダ６ど低湿流体入口ヘッダ８とが熱交
換部５を挾んで対向するためこれらと接するブレー１・
等に大ぎな熱応力が発生することがないが、フィン１を
積層する際、フィン１で形成される流路の両側に配置す
るスペーサ１０が複雅な形状となり、特に熱交換′ｇＡ
度が高い場合には、変形を抑えるため閉ループの中空多
角形状とし、流体の出入口にスリットを形成するＪ：う
にしている。

このため、スペーサ１０を製作するのに多良の板材が必
要となり、歩どまりも悪く、高価になる。

また、このプレートフィン型熱交換器では、高温流体や
低温流体の流量や温度条件等の設計条件が決まると、使
用配管の大きさが決まり、ヘッダの大きさも決まってし
まい、ヘッダの股＝１に対する自由度が少ない。

さらに、６ヘツダ型のｂのでは、各流体出口ヘッダ７．
９に接する直線状の中央の流路の一部分Ａが熱交換に寄
与しないデッドスペースとなっている。

この発明はかかる従来技術の問題点に鑑みてなされたも
ので、スペーサやヘッダの構造を簡１７にできるととも
に、熱交換性能に優れたプレートフィン型熱交換器を提
供しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するためこの発明のプレートフィン型
熱交換器は、主流路が形成される平行部の少なくとも一
端部に直交方向に流路を連続させた交差部が形成された
フィンを貝え、このフィンの流路の両側部にスベー゛リ
−を配置するとともに、流路両端開口部が徂ならぬよう
プレートを介して交互に積層する一方、交互に位置する
流路に連通ずるヘッダを設【プたことを特徴とするもの
である。

〔作　用〕

フレートフィン型熱交換器のフィンを、はぼＬ字状に流
路が連続する形状にしたり、Ｌ字を２つ逆に接続したほ
ぼ７字状の流路が連続する形状にして直交する流路の接
合点が斜線状で、しがｂ外形が矩形となるようにし、ス
ペーサーを直線状若しくはＬ字状にして製作性Ｊ３よσ
歩どまり向上をはかる一方で、フィンの直交する流路の
接合点を結ぶ斜線の傾きを変えるようにして流路の開口
部の幅を変え、ヘッダの設計に自由度を与えるようにし
ている。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する
。

第１図（ａ）、　（ｂ）、　（ｃ）はこの発明のプレー
トフィン型熱交Ｉ！ｉ！！器の一実施例にかかり、同図
（ａ）は外観斜視図、同図（ｂ）は高温流体流路側の断
面図、同図（Ｃ）は低温流体流路側の断面図である。

このプレートフィン型熱交換器２０は、フィン２１とプ
レート２２とを交互に積層し、高温流体流路２３と低温
流体流路２４とが交互に形成された熱交換部２５を貝え
ている。

この熱交換部２５に使用されるフィン２１は、矩形の波
形の平板フィンで１１４成された主流路どなる平行部２
１ａを具え、この平行部２１ａの両端部が斜めに平行に
切落されており、これら斜めの両端部に流路が３！ｌ！
続１Ｊ゛るにう矩形の波形の平板フィンで構成された交
差部２１ｂが直交方向に接合されている。

したがって、フィン２１上の流路は、はぼ７字状に連続
し、フィン２１の外形は矩形になっている。

また、このフィン２１とプレート２２とを交Ｕに積層す
る場合に使用するスペーサ２Ｇは、Ｌ字状または直線状
のものを２木組合せてＬ字状としたものが使用され、フ
ィン２１の流路の両側部に配置されて流路の両端部のみ
を間口するようにする。

このようなフィン２１とプレート２２およびスペース２
６とで構成される熱交換部２５は、プレー　１−２２上
に高温流体流路２３を形成りるにうフィン２１を流路が
ほぼ７字状となるよう配置し、２個のスペーサ２６を流
路の両側に配置する一方、次層の低温流体流路２４はプ
レート２２上にフィン２１の流路がほぼ７字状を突返し
た形となり、流路の１７ｆｌ　Ｏ端部が重ならぬよう配
置し、流路の両側に２個のスペーサ２６を配置すること
を繰返して積層される。

したがって、熱交換部２５の左側上端部および右側下端
部に高温流体流路２３に連通する間口が位置し、左側下
端部および右側上端部に低温流体流路２４に連通する開
口が位置している。

これら同日を覆うよう熱交換部２５に′Ｂ渇流体入ロヘ
ツダ２７．高温流体出ロヘッダ２８．低温流体入口へラ
ダ２９および低温流体出口ヘッダ３０がそれぞれ取ｆ」
けられており、各ヘッダ２７〜３０は、例えば矩形の箱
形とされ、水平方向または垂直方向に設けたフランジ（
図示「ず）に配管を接続して流体の出し入れを行なう。

かように構成したプレー１−フィン型熱交換器２０では
、左側上端部の高温流体入口ヘッダ２７からｉ！１温流
体流体入させる一方、左側下端部の低温流体入口へラダ
２９から低温流体を流入させて熱交換を行なうが、最も
温度ｔの大きい＾渦流体入ロヘツダ２７と低温流体入口
ヘッダ２９とを離して設置することができ、プレート２
２等に大きな熱応力が発生づ°ることがない。

また、フィン２１で形成される流路を平行部２１ａとこ
れと直交する方向の交差部２１ｂとで構成しであるので
、形状が従来の６ヘツダ型に比較して簡単であり、ヘッ
ダ取付部等に熱交換に寄与しないデッドスペースがなく
、熱交換率が高い。

さらに、フィン２１の外形を矩形にできるので、プレー
ト２２との積層に用いるスペーサ２６をＬ字状等の簡単
な形状にでき、製作が容易で安価である。

また、ヘッダ２７〜３０の構造も６ヘツダ型に比べ、簡
単であり、直交流型の場合と同様製作も容易となる。

次に、この発明の他の一実施例について、第２図（ａ）
、　（ｂ）、　（ｃ）に基づいて説明する。

このプレートフィン型熱交換器４０は、熱交換部に取（
＝Ｉけられる各ヘッダの配置を変えたものであり、上記
実施例と同一部分には同一番号を記し、説明は省略する
。

このプレートフィン型熱交換Ｚ４０に使用される高温流
体流路４１を形成するフィン４２は、第２図（ｂ）に示
すように、矩形の波形の平板フィンで構成された主流路
となる平行部４２ａを具え、この平行部４２ａの一端部
が斜めに切落された形状とされ、他端部は平行部４２ａ
と直交するよう直線状となっており、一端部の斜めの部
分に流路が連続するよう矩形の波形の平板フィンで構成
された交差部４２ｂが直交方向に接合されている。

したがって、フィン４２上に形成される流路は、はぼＬ
字状に連続し、フィン４２の外形は矩形になっている。

また、このフィン４２とプレー１〜２２とを交互に積層
する場合に使用するスペーサ４３は、Ｌ字状のものと、
直線状のものの２種類がこのフィン４２の両側部に配置
され、流路の両端部のみを開口するように使用される。

なＪ３、低温流体流路２／ｌを形成するフィン２１は、
上記実施例のものと同一であり、流路の両側部に配置さ
れるスペーサ２６も同一である。

このようなフィン２１およびスペーサ２６゜フィン４２
およびスベーＩＪ−４３とプレート２２とを用いて構成
される熱交換部４４は、第２図（ｂ）に示Ｊように、高
温流体流路４１がプレート２２上にフィン４２およびス
ペーサ４３を配置して形成される−６１次層の低温流体
流路２４がプレート２２上に、第２図（Ｃ）に示すよう
に、フィン２１およびスペーサ２６を配置して形成され
、これら高温流体流路４１と低温流体流路２４とが交互
になるよう積層されて構成されている。

この熱交換部４４の左側上端部の高温流体流路４１の一
端開口部を覆うよう高温流体入口ヘッダ４５が取付けら
れるとともに、下端部の高温流体流路４１の他端開口部
を覆うよう高温流体出口ヘッダ４６が取付けられる一方
、熱交換部４４の左側下端部と右側上端部とにそれぞれ
低温流体入口ヘッダ２９と低温流体出口ヘッダ３０とが
取付けられている。そして、これらヘッダ２９，３０゜
４５、／１６には、水平方向＝Ｊ：　１：は垂直方向に
突き出したフランジ（図示せず）が取付【プられ、流体
の出し入れができるＪ：うにされる。

かにうに構成したプレートフィン型熱交換器４０では、
左側上端部の高温流体入口ヘッダ４５から高温流体を流
入させる一方、左側下端部の低湿流体入口へラダ２９か
ら低温流体を流入さヒて熱交換を行なうが、最も温度差
の大きい８渇流体入ロヘツダ４５と低温流体入口ヘッダ
２９どをｌ１ｉｌｌして設置することができ、プレー１
−２２等に大きな熱応力が発生しないことや熱交換に寄
与しないデッドスペースができないことは上記実施例と
同様であり、スベーＩす４３についてｂ同様に形状が簡
単で製作が容易となり、安価である。

また、ヘッダ４５．４６についても大きさは異なるもの
の構造は、上記実施例のヘッダと同様、簡単であり、製
作も容易となる。

さらに、このプレートフィン型熱交換Ｐ’ｉ４０では、
高温流体流路４１をほぼＬ字状の流路としたので、はぼ
７字状の流路の場合に比べ、圧力損失の低減をはかるこ
とができる。

特に、第２図（ａ）、（ｂ）中に２点鎖線で示すように
、フィン４２の平行部４２ａと交差部４２ｂとの接合部
の角度を変え、交差部４２ｂの開口部の幅を大きくし、
高温流体入口ヘッダ４５も大ぎくずれば、一層の圧力損
失の低減がはがれると同時に、Ｒ４流体入ロヘッグ４５
の大ききを自由に選定することができる。

なＪ３、ａ４流体入ロヘッダに限らず、他のヘッダにつ
いてもその大きさをフィンの交差部の幅を変えることで
自由に選定することができるが、その大きさによって交
差部と平行部の面積比が変化、　　することから、交換
熱良と圧力損失との兼合いによってヘッダの大きさを定
めるようにすれば良い。

また、低温流体流路２４についても高温流体流路４１と
同様にほぼＬ字状の流路とし、低湿流体出口ヘッダを、
０４流体出ロヘッダと熱交換部を挾ｌυで対向Ｊる位置
に設けるＪ：うにすることも可能であり、低温流体側の
圧力損失を低減できる。

ざらに、フィンの形状は、平板フィンに限らず、波状フ
ィンやルーバフィン、オフセットフィン。

穴あきフィン等プレートフィン型熱交換器に使用できる
ものであれば良い。

〔発明の効果〕

以上、実施例とともに具体的に説明したようにこの発明
によれば、プレートフィン型熱交換器のフィンを、主流
路を形成する平行部と、この平行部の少なくとも一端部
に直交方向に流路が連続して形成された交差部とから構
成するようにしたので、フィンの両端開口に連通ずるヘ
ッダの構造を簡単にできるとともに、スペーサの形状も
簡単となり、製作が容易で安価となる。

また、フィンの交差部の開口端の大きさく開口幅）を変
えることでヘッダの大きさを自由に選定することができ
、設計時の自由度が増ず。

さらに、フィン部分を全て熱交換に使用することができ
、６ヘツダ型のように熱交換に寄与しないデッドゾーン
が焦く、熱交換効率が高く、プレートフィン型熱交換器
を小形コンパクトにすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図Ｊ３よび第２図はそれぞれこの発明のプレートフ
ィン型熱交換器の一実施例にかかり、各図（ａ）は外観
斜視図、各図（ｂ）は高温流体流路側の断面図、各図（
Ｃ）は低温流体流路側の断面図、第３図および第４図は
従来の６ヘツダ型のプレートフィン型熱交Ｉ！ｔ５器に
かかる外観斜視図Ｊ３よび断面図である。 ２０．４０・・・プレートフィン型熱交換器、２１゜４
２・・・フィン、２２・・・プレート、２３．４１・・
・高温流体流路、２／ｌ・・・低温流体流路、２５．４
／ｌ・・・熱交換部、２６．４３・・・スペーサ、２７
．４５・・・高温流体入口ヘッダ、２８．４６・・・高
温流体出口ヘッダ、２９・・・低温流体入口ヘッダ、３
０・・・低温流体出口ヘッダ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 主流路が形成される平行部の少なくとも一端部に直交方
   向に流路を連続させた交差部が形成されたフィンを具え
   、このフィンの流路の両側部にスペーサを配置するとと
   もに、流路両端開口部が重ならぬようプレートを介して
   交互に積層する一方、交互に位置する流路に連通するヘ
   ッダを設けたことを特徴とするプレートフィン型熱交換
   器。