JP2000337783A - プレート式熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プレート式熱交換器を組み込んだ装置
の小型化を可能とし、またプレート式熱交換器の汎用性
を向上する。 【解決手段】 間に流路を確保し得るように複数枚の
伝熱板を積層し、互いに隣接する流路には異なる流体を
流すようにし、かつ同じ流体を流す流路同士を連通する
べく各伝熱板に複数の開口を形成したプレート式熱交換
器に於いて、伝熱板の最上層及び最下層にて開口を塞ぐ
天板及び底板の各開口に位置する部分を選択的に取り除
くことにより各流体の入口及び出口を上下面いずれにも
開設可能としたことで、例えば空調装置等に組み付ける
際に様々な配管レイアウトに応じて各流体の入口及び出
口を設定できることから、配管の引き回す量を最小限に
でき、コンパクト化が可能になるばかりでなくプレート
式熱交換器の汎用性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱交換器に関し、
特に複数枚の伝熱板を積層してその間隙に流路を確保す
るプレート式熱交換器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、異なる流体間で熱伝達を行う
べく、複数の伝熱板を積層してその間隙に高温流体と低
温流体とを流して熱交換を行うようにしたプレート式の
熱交換器がある。このようなプレート式熱交換器に限ら
ず、熱交換器では効率的に熱交換することが望ましく、
例えば、特開平１０−２５９９９７号公報に示されるよ
うに、流路として波形断面形状にて複数の平行溝を設け
た波板状伝熱板を形成し、その波板状伝熱板を複数枚積
層する際に隣り合うものにおける波形の山と谷とが互い
に交差するようにしたものがある。このように波板状伝
熱板を使用して波形の山と谷とが交差するように積層す
るのは、流体の流れを乱流にして熱交換の促進を図ると
共に、流体間の差圧に耐えるように伝熱板の剛性を高め
るためである。

【０００３】上記構造のプレート式熱交換器にあって
は、その流体入口及び出口が予め同一面上に設けられて
いる。これは、各伝熱板の積層方向最上層及び最下層の
部品を統一するためである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、熱交換
器及びこれを接続する機器のレイアウト等の制限により
配管を必要以上に引き回さなければならないという不具
合があった。またその配管スペース確保のために一回り
小型の熱交換器を用いなければならず、熱交換効率の低
下を余儀なくされる場合もあった。

【０００５】本発明は上記した従来技術の問題点を解決
するべくなされたものであり、プレート式熱交換器を組
み込んだ装置の小型化を可能とし、またプレート式熱交
換器の汎用性を向上することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
べく本発明によれば、間に流路を確保し得るように複数
枚の伝熱板を積層し、互いに隣接する前記流路には異な
る流体を流すようにし、かつ同じ流体を流す流路同士を
連通するべく前記各伝熱板に形成された複数の開口を有
するプレート式熱交換器に於いて、前記各伝熱板の最上
層及び最下層にて前記開口を塞ぐ天板及び底板を有し、
前記天板及び底板の前記開口に位置する部分を選択的に
取り除くことにより前記各流体の入口及び出口を上下面
いずれにも開設可能とした。これにより如何なる配管に
も対応できる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下に添付の図面に示された具体
例に基づいて本発明の実施の形態について詳細に説明す
る。

【０００８】図１は、本発明が適用された熱交換器の外
観を示す斜視図である。この熱交換器は、後記する伝熱
板を積層してなり、後記するソケット７ａから入った高
温流体（実線）が開口２ａから熱交換器の内部を通って
開口２ｃを介してソケット７ｃから出て図示されない外
部機器に送られるようになっている。また、後記するソ
ケット７ｄから入った低温流体（破線）が開口２ｄから
熱交換器の内部を通って開口２ｂを介してソケット７ｂ
から出て図示されない外部機器に送られるようになって
いる。その間に高温流体と低温流体との間で熱交換が行
われる。

【０００９】図２は、本発明が適用されたプレート式熱
交換器の伝熱板の積層要領を示す斜視図であり、積層さ
れる伝熱板の一部（図では３枚）を示している。本プレ
ート式熱交換器にあっては、図に示されるように積層さ
れる複数枚の波板状伝熱板１ａ・１ｂ・１ｃの間に画定
される各空間（流路）に高温または低温の各流体を図の
実線及び想像線の各矢印に示されるように流して、図で
は中間の伝熱板１ｂを介してその両側に流れる各流体間
で熱交換するものであり、積層する伝熱板の枚数は、流
量等の仕様により任意である。

【００１０】なお、各伝熱板１ａ・１ｂ・１ｃは、例え
ばステンレス製薄板をプレス加工して形成されており、
同一形状部分にあっては、特に示さない限り１枚の伝熱
板１ａを代表として説明する。

【００１１】上記したように互いに重ね合わされる伝熱
板１の間に流体を流すが、その出入り口として、伝熱板
１ａの長手方向両端部に各一対の開口２ａ・２ｂ及び２
ｃ・２ｄが設けられている。その伝熱板１ａの両端部
は、各開口２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄの対をなすものの間
で伝熱板１ａの厚さ方向に段違いになるように形成され
ていると共に、伝熱板１ａ全体では対称位置の部分同士
が同レベルに形成されている。そして、対をなす一方の
開口２ａと開口２ｃとの間で高温流体を流し、他方の開
口２ｄと開口２ｂとの間で低温流体を流す。

【００１２】また、伝熱板１ａの中央部分には波形断面
形状により表裏両面に表れる平行溝３が伝熱板１ａの主
軸に対して斜行するように設けられている。図における
下の第１の伝熱板１ａの平行溝３と隣り合う中間の第２
の伝熱板１ｂの平行溝３とは、上面から見て互いに交差
するように形成されている。第３の伝熱板１ｃは第１の
伝熱板１ｃと同一であって良く、したがって、第２及び
第３の伝熱板１ｂ・１ｃ同士にあっても互いの平行溝３
が交差する。このようにして、各平行溝３を交差させる
ように所定の枚数の伝熱板を積層し、熱交換器の流体を
流す部分が形成される。

【００１３】各伝熱板１ａ・１ｂ・１ｃの外周には積層
方向に斜めに起立するように折り曲げられた周壁が設け
られており、積層状態で互いに重なり合う各周壁同士を
ろう付けして各伝熱板１ａ・１ｂ・１ｃの周壁部が密閉
状態にされている。さらに、流体圧によって隣り合う伝
熱板１ａ・１ｂ（１ｂ・１ｃ）同士が離反して流路が広
がるのを防止するべく、第１の伝熱板１ａの波形の山と
第２の伝熱板１ｂの波形の谷との各交点部３（図１の×
印）をろう付けしている。これは、第２及び第３の伝熱
板１ｂ・１ｃ同士間でも同じであり、積層される他の各
伝熱板間でも同じである。

【００１４】次に、図３（ａ）、図３（ｂ）を参照し
て、一方の対をなす開口２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄ部分に
おける例えば５枚の伝熱板１ａ・１ｂ・１ｃ・１ｄ・１
ｅの積層状態を示す。同一レベルの開口２ａ・２ｃの一
方の開口２ａから高温流体を流入させると共に他方の開
口２ｃから流出させるように、また同一レベルの開口２
ｂ・２ｄの一方の開口２ｄから低温流体を流入させると
共に他方の開口２ｂから流出させるように各開口２ａ・
２ｂ・２ｃ・２ｄがそれぞれ積層方向に連通している。
また、開口２ａ・２ｂを設けた部分の段違いの高低関係
が図における左右で入れ替わるように、また開口２ｃ・
２ｄを設けた部分の段違いの高低関係が図における左右
で入れ替わるように、各伝熱板１ａ・１ｂ・１ｃ・１ｄ
・１ｅが積層されていることから、積層状態では、各開
口２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄを設けた面がそれぞれ密着ま
たは間隔をあけた状態を交互に繰り返す。図に示される
ように、間隔をあけた状態の部分により、交互に伝熱板
間の各平行溝３を介して対称位置にある開口２ａと開口
２ｃ、開口２ｃと開口２ｄとがそれぞれ連通する各部屋
４ａ・４ｂが画定されている。

【００１５】各開口２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄにあって
は、各部屋４ａ・４ｂの同一の流体を流すもの同士を連
通するように、各開口の周縁部が積層方向に密着状態及
び間隔をあけた状態を繰り返すようにされており、その
密着状態に対応する開口の周縁部同士がろう付けされて
いる。

【００１６】図３（ａ）、図３（ｂ）の最下層の伝熱板
１ａの下面に底板５が貼り付けられ、伝熱板１ａの各開
口２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄはこの底板５により閉塞され
ている。また最上層の伝熱板１ｅの上面に天板６が貼り
付けられ、伝熱板１ｅの各開口２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄ
はこの天板６により閉塞されている。

【００１７】ここで、各開口２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄに
対応して底板５または天板６に外部連結用の孔を穿設可
能となっており、本構成では図１に併せて示すように、
天板６の開口２ａに対応する位置に高温流体入口をなす
孔６ａ、開口２ｂに対応する位置に低温流体出口をなす
孔６ｂ、開口２ｃに対応する位置に高温流体出口をなす
孔６ｃが穿設されている。また、底板５の開口２ｄに対
応する位置に低温流体入口をなす孔５ｄが穿設されてい
る。各孔には外部機器連結用のソケット７ａ・７ｂ・７
ｃ・７ｄが取り付けられている。

【００１８】プレート式にソケット７ａから入った高温
流体（実線）が開口２ａ、熱交換器の内部を通って開口
２ｃを介してソケット７ｃから出て図示されない外部機
器に送られる。また、ソケット７ｄから入った低温流体
（破線）が開口２ｄ、熱交換器の内部を通って開口２ｂ
を介してソケット７ｄから出て図示されない外部機器に
送られる。そして、その間に各伝熱板を介して隣り合う
両流体間で熱交換が行われることとなる。

【００１９】上記したように各開口２ａ・２ｂ・２ｃ・
２ｄに対応する孔は底板５または天板６のいずれにも選
択的に穿設することができ、例えば図４（ａ）、図４
（ｂ）に示すように、底板５の開口２ａに対応する位置
に高温流体入口をなす孔５ａ、開口２ｂに対応する位置
に低温流体出口をなす孔５ｂを穿設し、天板６の開口２
ｃに対応する位置に高温流体出口をなす孔６ｃ、開口２
ｄに対応する位置に低温流体入口をなす孔６ｄを穿設す
るなど、その組み合わせは自由である。更に、云うまで
もなく各流体の入口と出口を換えることも可能である。
ただし、同方向に各流体を流すと熱交換効率がやや下が
る可能性がある。

【００２０】

【発明の効果】このように本発明によれば、間に流路を
確保し得るように複数枚の伝熱板を積層し、互いに隣接
する流路には異なる流体を流すようにし、かつ同じ流体
を流す流路同士を連通するべく各伝熱板に複数の開口を
形成したプレート式熱交換器に於いて、伝熱板の最上層
及び最下層にて開口を塞ぐ天板及び底板の各開口に位置
する部分を選択的に取り除くことにより各流体の入口及
び出口を上下面いずれにも開設可能としたことで、例え
ば空調装置等に組み付ける際に様々な配管レイアウトに
応じて各流体の入口及び出口を設定できることから、配
管の引き回す量を最小限にでき、コンパクト化が可能に
なるばかりでなくプレート式熱交換器の汎用性が向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用された熱交換器の構成を示す斜視
図。

【図２】本発明が適用された熱交換器を構成するプレー
ト式熱交換器の伝熱板の積層要領を示す斜視図。

【図３】（ａ）は伝熱板の積層状態を示す図１をＩＩＩ
Ａ−ＩＩＩＡ線について見た要部断面図、（ｂ）は伝熱
板の積層状態を示す図１をＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線につい
て見た要部断面図。

【図４】（ａ）、（ｂ）共、本発明の応用例を示す図３
と同様な図。

【符号の説明】

１ａ〜１ｅ 伝熱板 ２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄ 開口 ３ 平行溝 ４ａ・４ｂ 部屋 ５ 底板 ５ａ・５ｂ・５ｄ 孔 ６ 天板 ６ａ・６ｂ・６ｃ・６ｄ 孔 ７ａ・７ｂ・７ｃ・７ｄ ソケット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 間に流路を確保し得るように複数枚の伝
   熱板を積層し、互いに隣接する前記流路には異なる流体
   を流すようにし、かつ同じ流体を流す流路同士を連通す
   るべく前記各伝熱板に形成された複数の開口を有するプ
   レート式熱交換器であって、 前記各伝熱板の最上層及び最下層にて前記開口を塞ぐ天
   板及び底板を有し、 前記天板及び底板の前記開口に位置する部分を選択的に
   取り除くことにより前記各流体の入口及び出口を上下面
   いずれにも開設可能としたことを特徴とするプレート式
   熱交換器。