JPH0356769Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は、熱交換器、特に３種以上の流体間
で同時に熱交換を行うことのできる熱交換器の関
連する。

従来の技術 例えば、第８図に示すように、多板式熱交換器
１０は、底面に２対の開口部１２，１３及び１
４，１５が穿設された複数の平皿形プレート１１
を有し、これらのプレート１１は、辺縁に立上り
部１１ａが形成され、立上り部１１ａを互いに篏
合して積層される。積層されたプレート１１の隣
接する底面の間には、一対の厚板状の間隔片１
６，１７が配置される。間隔片１６，１７にはそ
れぞれ貫通孔１８，２１及び切欠き部１９，２０
が形成され、貫通孔１８及び２１は、プレート１
１の底面に穿設された開口部１２及び１５と同一
中心上に配置されると共に、切欠き部１９及び２
０は、プレート１１の底面に穿設された開口部１
３及び１４と同一中心上に配置される。貫通孔１
８と２１及び切欠き部１９と２０は、それぞれプ
レート１１の対角線上に配置され、上下の隣接す
るプレート１１の間隔片１６，１７の切欠き部１
９と２０及び貫通孔１８と２１は、異なる対角線
上に交互に設けられる。最下段のプレート１１ｌ
には開口部を形成せずに、最上段のプレート１１
ｕは、辺縁立上り部のない平板状としてその辺縁
が次段のプレート１１の立上り部１１ａに篏合さ
れる。

最上段のプレート１１ｕの上面には、一対の厚
板２４，２５が形成され、各厚板２４，２５に
は、それぞれ一対の孔２６，２７及び２８，２９
が形成されている。孔２６，２７，２８及び２９
は、隣接する下段の間隔片１６，１７の貫通孔１
８，１９，２０及び２１のそれぞれ連絡する。各
プレート１１の底面には、山部３０ａと谷部３０
ｂとを有するコルゲートフイン３０が形成される
が、山部３０ａは、隣接する上方のプレート１１
の底面と接触し、谷部３０ｂは、隣接する下方の
プレート１１の底面と接触する。熱交換器１０の
各接触部及び篏合部は、第９図の示す形状にろう
材で固着される。

上記構成を有する熱交換器１０は、熱移動が行
われる液体ＡとＢの２液のうち、液体Ａは、第８
図の矢印Ａで示すように、各層の開口部１２及び
貫通孔１８で形成される入口通路から対応するプ
レート１１内に流入し、開口部１５及び貫通孔２
１で形成される出口通路から送出される。その間
において、一段おきの切欠き部１９からプレート
１１の中央部に流入し、コルゲートフイン３０に
沿つて流れ、切欠き部２０から貫通孔２１に至
る。また、液体Ｂは、第８図の矢印Ｂで示すよう
に、各層の開口部１４及び貫通孔２３で形成され
る入口通路を通り、各層の切欠き部２０からプレ
ート１１の中央部に流入し、コルゲートフイン３
０の沿つて流れ、一段おきの切欠き部２０から１
９を通り貫通孔２２に至り、出口通路から送出さ
れる。このように、隣接するプレート１１の底面
間には１段おきに液体ＡとＢとが交互に層を成し
て逆方向に流れ、プレート１１の底面を介して液
体間の熱移動が行われる。

考案が解決しようとする問題点 ところで、上記熱交換器１０を水−水熱交換器
として使用する場合、第１０図に示すように、ガ
ス−水熱交換器３１の高温通路３２を内燃機関３
３の排気管３４に接続すると共に、内燃機関３３
の冷却水を通す管３５を入口３６に接続し、出口
３７を水−水熱交換器１０を通じて内燃機関３３
に接続することにより、内燃機関３３の冷却が行
われる。水−水熱交換器１０は、貯熱水槽３８に
接続される。内燃機関３３を冷却するとき、熱交
換器３１において排気ガスを冷却水で冷却すると
共に、冷却水を更に熱交換器１０で冷却するた
め、複数の熱交換器が必要となる。このように、
従来の熱交換器では２流体間でのみ熱交換を行う
ことができ、例えば、ガスエンジンヒートポンプ
システムのような排気ガスの熱と内燃機関の冷却
水の熱とを同時に回収するためには、ガス−水熱
交換器及び水−水熱交換器の２種類の熱交換器が
必要となる。しかし、２種類の熱交換器を使用す
ると、配管が複雑になるばかりでなく熱損失が増
加するから、回収熱量が著しく低下する。

この考案は、３種以上の流体間で同時に複数の
熱移動作用を同時に行うことのできる熱交換器を
提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 この考案は、積層状態に固定された複数のプレ
ートと、該プレートの各々の両端に固定された一
対の間隔片と、前記複数のプレート間の一部のプ
レート間において前記一対の間隔片に接続された
パイプと、該パイプ内に形成された第一熱交換室
と、該第一熱交換室を含み第一流体が通過する第
一通路と、前記複数のプレートの一部のプレート
上でかつ前記パイプの外側に形成された第二熱交
換室と、該第二熱交換室を含みかつ前記第一流体
との間で熱交換を行う第二流体が通過する第二通
路と、前記複数のプレート間で他部のプレート上
に形成された第三熱交換室と、該第三熱交換室を
含みかつ前記第二流体との間で熱交換を行う第三
流体が通過する第三通路と、前記プレートの両端
に前記第一通路の一部として前記プレートと平行
に形成されら第一入口及び第一出口と、それぞれ
前記第二通路及び第三通路として前記プレートと
直角に形成された第二入口、第二出口及び第三入
口、第三出口とを備えた構成を設ける。

作 用 第一通路を通過する第一流体と第二通路を通過
する第二流体との間で熱移動が行われると同時
に、第二通路を通過する第二流体と第三通路を通
過する第三流体との間で熱移動が同一熱交換器内
で行われる。

実施例 以下、この考案の実施例を第１図〜第７図につ
いて説明する。

第１図はこの考案による熱交換器５０の正面
図、第２図は側面図、第３図は第２図のＡ−Ａ線
に沿う断面の端面図、第４図は第１図のＢ−Ｂ線
に沿う断面図である。第３図と第４図は、プレー
トの下部を省略して示す。この考案による熱交換
器５０のプレートは、基本的には第８図に示す多
板式熱交換器１０と同様に組み立てられる。熱交
換器５０は、積層状態に固定された複数のプレー
ト５４と、該プレート５４の各々の両端に固定さ
れた一対の間隔片５５ａ，５５ｂと、複数のプレ
ート５４間の一部のプレート５４ａ間において前
記一対の間隔片５５ａに接続されたパイプ５６
と、パイプ内５６内に形成された第一熱交換室６
１と、第一熱交換室を６１を含み第一流体が通過
する第一通路５１と、パイプ５６の外側に形成さ
れた第二熱交換室６２と、第二熱交換室６２を含
みかつ第一流体との間で熱交換を行う第二流体が
通過する第二通路５２と、複数のプレート５４間
に形成された第三熱交換室６３と、第三熱交換室
６３を含みかつ第二流体との間で熱交換を行う第
三流体が通過する第三通路５３と、プレート５４
の両端に第一通路の一部としてプレート５４と平
行に形成された第一入口７１及び第一出口８１
と、それぞれ第二通路５２及び第三通路５３とし
てプレート５４と直角に形成された第二入口７
２、第二出口８２及び第三入口７３、第三出口８
３とを備えている。第１図と第３図から明かな通
り、熱交換器５０は全体に矩形断面を有し、第一
入口７１は断面が徐々に拡大する形状を有し、第
一出口８１は断面が徐々に縮小する形状を有す
る。第一熱交換室を６１は、パイプ５６の内側に
形成され、第二熱交換室は、パイプ５６の外側で
かつプレート５４の一部のプレート５４ａに形成
される。また、第三熱交換室６３は、プレート５
４の他部のプレート５４ｂに形成される。

第１図〜第４図に示す熱交換器５０は、第８図
に示すプレート１１、間隔片１６と１７、最上段
のプレート１１ｕ及び厚板２４，２５と同様に、
第５図に略示するように、層状に固定されたプレ
ート５４ａと５４ｂ、間隔片５５ａと５５ｂ、最
上段のプレート５４ｕ及び厚板５７，５８を有す
る。但し、この考案の熱交換器５０に使用する間
隔片５５は、第７図１−Ａ，１−Ｂに示すよう
に、１個の貫通孔６４、幅方向に凹む切欠き部６
５及び厚さ方向に凹む切欠き部６６が形成された
間隔片５５ａと、第７図２−Ａ，２−Ｂに示すよ
うに、幅方向に凹む切欠き部６７及び貫通孔６８
が形成された間隔片５５ｂとを有する。

次に、この考案の熱交換器において第一流体、
第二流体及び第三流体の流れを第４図及び第５図
について説明する。第４図及び第５図では、プレ
ートの層を最上段から最下段まで、１，２，３，
４……で表す。第４図及び第５図に示すように、
第一流体は第一入口７１から熱交換器５０内に流
入し、第二流体及び第三流体は、第１層におい
て、それぞれ第一入口７２及び７３から熱交換器
５０に流入する。第２層では第一流体が第一熱交
換室６１であるパイプ５６内に流入すると共に、
第二流体が切欠き部６５から第二熱交換室６２を
対角線方向に左から右へ切欠き部６５へ流れる。
第２層では第一流体と第二流体との間で熱交換が
行われる。第３層では第三流体が切欠き部６７か
ら第三熱交換室６３を対角線方向に右から左へ切
欠き部６７に流れる。第２層を流れる第二流体と
第３層を流れる第三流体との間で熱交換が行われ
る。第４層では第２層と同様に第一流体がパイプ
５６内に流入すると共に、第二流体が切欠き部６
５から第二熱交換室を対角線方向に左から右へ切
欠き部６５へ流れる。図示しないが、第５層以下
の層でも上記第１層〜第４層と同様に流体が流れ
ることが理解できよう。最終的に、第一流体、第
二流体及び第三流体は、第一出口８１、第二出口
８２及び第三出口８３を通り、熱交換器５０から
他の装置へ送出される。

上記のように、第一通路５１の第一熱交換室６
１を通過する第一流体と、第二通路５２の第二熱
交換室６２を通過する第二流体との間で熱移動が
行われると同時に、第二通路５２の第二熱交換室
６２を通過する第二流体と、第三通路５３の第三
熱交換室６３を通過する第三流体との間で熱移動
が行われる。上記実施例では、例えば、第二流体
の比熱は、第一流体の比熱及び第三流体の比熱以
上の値を有する。しかし、熱交換器内で移動する
熱量は、各流体の流速、流量又は熱伝達面積等の
フアクタによつて変動するので、上記比熱の関係
は特に重要ではなく、換言すれば、各流体の比熱
は、逆関係の値又は種々の値を採用することがで
きる。例えば、第一流体、第二流体及び第三流体
は、それぞれ内燃機関の排気ガス、内燃機関の冷
却水及び水であり、或いはそれぞれエンジンオイ
ル、水及びトルクコンバータ用オイルである。

この考案の実施例は、変更が可能である。例え
ば、第４図に示す第一熱交換室６１、第二熱交換
室６２及び第三熱交換室６３は、図示しない任意
の積層状態に形成することができる。また、上記
実施例では、第一流体と第二流体との間及び第二
流体と第三流体との間で熱交換する構造を示した
が、更に第一流体と第四流体との間で熱交換を行
つたり、第二流体と第三流体又は第四流体との間
で熱交換を行う単一の熱交換を得られることは、
当業者には自明であろう。また、五流体以上の流
体間で熱移動を行うことも上記実施例から明かで
ある。

考案の効果 上記の通り、この考案の熱交換器では、第一流
体と第二流体との間及び第二流体と第三流体との
間で同時に一個の熱交換器で熱移動を行うことが
できるので、熱交換器の小形化を図ることができ
る。このため、従来のように、複数の熱交換器を
使用する場合に比べ、熱伝達効率が向上し、熱損
失を減少することができる。更に、熱交換に必要
な配管長さが短いので、流体漏れを防ぎかつ漏れ
の発見も容易である。特に、この考案の熱交換器
は、第一通路が直線上に形成されるため流路での
圧力損失が小さく、第一通路を内燃機関の排気ガ
ス通路として使用する場合に最適である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案による熱交換器の正面図、第
２図は側面図、第３図は第２図のＡ−Ａ線に沿う
断面の端面図、第４図は第１図のＢ−Ｂ線に沿う
断面図、第５図は層状に固定される多数のプレー
トの分解略示斜視図、第６図は第二熱交換室を含
む第２層を示す斜視図、第７図１−Ａ及び２−Ａ
はこの考案の熱交換器で使用する異なる形状を有
する間隔片の平面図、第７図１−Ｂ及び２−Ｂは
ぞれぞれ第７図１−Ａ及び２−Ａの断面図、第８
図は従来の多板式熱交換器の分解斜視図、第９図
は従来の多板式熱交換器の正面図で、第１０図は
従来の熱交換器の使用例を示すブロツク図であ
る。 ５０……熱交換器、５１……第一通路、５２…
…第二通路、５３……第三通路、５４，５４ａ，
５４ｂ……プレート、５５，５５ａ，５５ｂ……
間隔片、５６……パイプ、６１……第一熱交換
室、６２……第二熱交換室、６３……第三熱交換
室、７１……第一入口、７２……第二入口、７３
……第三入口、８１……第一出口、８２……第二
出口、８３……第三出口。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 積層状態に固定された複数のプレートと、該
   プレートの各々の両端に固定された一対の間隔
   片と、前記複数のプレート間の一部のプレート
   間において前記一対の間隔片に接続されたパイ
   プと、該パイプ内に形成された第一熱交換室
   と、該第一熱交換室を含み第一流体が通過する
   第一通路と、前記複数のプレートの一部のプレ
   ート上でかつ前記パイプの外側に形成された第
   二熱交換室と、該第二熱交換室を含みかつ前記
   第一流体との間で熱交換を行う第二流体が通過
   する第二通路と、前記複数のプレート間の他部
   のプレート上に形成された第三熱交換室と、該
   第三熱交換室を含みかつ前記第二流体との間で
   熱交換を行う第三流体が通過する第三通路と、
   前記プレートの両端に前記第一通路の一部とし
   て前記プレートと平行に形成された第一入口及
   び第一出口と、それぞれ前記第二通路及び第三
   通路として前記プレートと直角に形成された第
   二入口、第二出口及び第三入口、第三出口とを
   備えたことを特徴とする熱交換器。 (2) 上記第一流体、第二流体及び第三流体は、そ
   れぞれ内燃機関の排気ガス、水及び冷却水であ
   る実用新案登録請求の範囲第(1)項に記載の熱交
   換器。 (3) 上記第一流体、第二流体及び第三流体は、そ
   れぞれエンジンオイル、水及びトルクコンバー
   タ用オイルである実用新案登録請求の範囲第(1)
   項に記載の熱交換器。 (4) 上記間隔片の一部は、少なくとも１個の貫通
   孔、幅方向に凹む切欠き部及び厚さ方向に凹む
   切欠き部が形成され、厚さ方向に凹む該切欠き
   部に前記パイプが固定された実用新案登録請求
   の範囲第(1)項〜第(3)項の何れかに記載の熱交換
   器。