JPH041276B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はゼツトフロー型プレートフイン熱交換
体を環状に配置した高性能で、堅牢且つ小型の環
状熱交換器にかかるものである。

例えばガスタービンシステムのレキユペレータ
熱交換機等に用いられる従来の環状熱交換器は第
１図に示すように、環板ａに二次流体入側流路ｂ
と二次流体出側流路ｃとを交互に多数設け、該流
路ｂ，ｃ間に周方向の二次流体流路ｄを設けた隔
壁ｅと該流路ｂ，ｃ間に半径方向の一次流体流路
ｆを設けた隔壁ｇとを交互に多数枚重ねたもので
ある。

一次流体は各隔壁ｅ，ｇによつて形成される中
心流路ｈを通つて熱交換器に入り、一枚おきに重
ねた隔壁ｇの一次流体流路ｆを通る際熱交換され
て外部に流出する。又二次流体は二次流体入側流
路ｂを通つて熱交換器に入り、一枚おきに重ねた
隔壁ｅの二次流体流路ｄを通る際熱交換されて二
次流体出側流路ｃに入り、更に該流路ｃを通つて
熱交換器外に出る。

従つて、このような従来の環状熱交換器では以
下の如き問題点が存在していた。

(i) 隔壁ｅの二次流体流路ｄは周方向で、隔壁ｇ
の一次流体流路ｆは半径方向であるので、一次
流体と二次流体とが熱交換部において直交する
ため熱交換性能が低い。

(ii) 隔壁ｅ，ｇには二次流体の入側及び出側流路
ｂ，ｃが多数設けてあるので、流路面積が大き
くなり、熱交換器の体積が大きくなつてしま
う。

(iii) 流体をシールする面が熱交換器の内部にある
ためリーク等の不具合の調査が不能である。

(iv) 流体をシールする面が多く、製作に手間がか
かる。

(v) フインは隔壁を母材としているため、拡大面
積比を大きくとることができず、且つ伝熱を促
進するための適当な方法もない。

本発明は上述の従来の環状熱交換器の問題点を
除去する目的でなしたもので、対向流部と斜交流
部とをもつプレート形或はプレートフイン形伝熱
要素を同心円周上に配列し、一次流体を中心部か
ら導入して伝熱要素にて熱交換せしめた後、外部
に放射状に放出させる一方、二次流体を長手方向
の一側から二次流体流入ダクトに導入し各伝熱要
素に分配して熱交換させた後、二次流体放出ダク
トに集めて長手の片方向或は両方向に放出させる
ようにすることにより、高性能で堅牢、小型且つ
製造容易とした環状熱交換器にかかるものであ
る。

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明
する。

第２図は本発明の一実施例であり、対向流部１
と斜交流部２，２′とを有する断面が６角形のゼ
ツトフロー型のプレートフイン熱交換体３を多数
積層して６角柱状の伝熱要素４となし、２個の該
伝熱要素４の対向流部１側面どうしを互いに固着
せしめて一組とし、該一組を同心円周上に６組、
合計12個の伝熱要素４を環状に配置し、外周側の
各組の伝熱要素４の斜交流部２頂点間に該伝熱要
素４の全長に亘つてダクト５を合計６個所に固着
して二次流体の入側流路６を形成すると共に、内
周側の隣り合う組どうしの伝熱要素の斜交流部
２′頂点間に該伝熱要素４の全長に亘つてダクト
７を合計６個所に固着して二次流体の出側流路８
を形成し環状熱交換器９を構成してある。

前記６角形のゼツトフロー型のプレートフイン
熱交換体３は第３図乃至第５図に示すように、６
角形板状の隔壁１０，１０間にゼツトフロー型の
波板１１を配置し、該波板１１の対向流路１６，
１６′内にねじり板１２を夫々収納し、且つ該波
板１１の両側面部にシールプレート１３を取り付
けてあり、隔壁１０の上下に配置する波板１１の
各入口流路１４，１４′と各出口流路１５′，１５
が夫々互に斜交するようにして複数積層され６角
柱状の伝熱要素４としてある。

第６図には各構成要素の部品を示してあり、隔
壁１０の手前が一次流体の流路でフインの働きを
する波板１１が配置されており、一次流体のシー
ルと二次流体の流路構成とのためシールプレート
１７，１８が設けられている。隔壁１０と隔壁１
０′との間が二次流体の流路であり、二次流体側
と同様にフインの働きをする波板１１が配置さ
れ、更に二次流体のシールのためシールプレート
１９，２０が設けられている。以上において、波
板１１，１１、シールプレート１７，１８，１９
は各流路毎に６個配置されている。

以上のように構成したので、一次流体は環状熱
交換器９の中心部に流入し、各伝熱要素４の内側
に面した開口部より一次流体の入口流路１４から
伝熱要素４内に入り、対向流路１６を通つて斜交
流部２の出口流路１５から外部に放出される。
又、二次流体は各ダクト５により形成された各入
側流路６に流入し、各伝熱要素４の前記各入側流
路６内に面した開口部より二次流体の入口流路１
４′から伝熱要素４内に入り、対向流路１６′を通
つて斜交流路２′の出口流路１５′から、各ダクト
７により形成された二次流体の出側流路８に流れ
出る。

以上において、一次流体及び二次流体は環状熱
交換器９の中心部及び入側流路６の両端開口部の
いずれか又は両方から流入させることができ、又
二次流体は出側流路８の両端開口部のいずれか又
は両方から流出させることができる。

このように一次流体と二次流体は隔壁で仕切ら
れたゼツト型の流路を対向して流れ、夫々熱交換
される。

第７図は本発明の他の実施例であり、前記実施
例と概略同様の構成において、前記実施例と同様
の伝熱要素４を２個一組とすることなく、同心円
周上に６個環状に配置し、外周側の隣り合う２個
の伝熱要素４の斜交流部２頂点間に該伝熱要素４
の全長に亘つてダクト５′を合計３個所に固着し
て二次流体の入側流路６′を形成すると共に、内
周側には前記ダクト５′を固着した伝熱要素とは
異なる隣接の伝熱要素の斜交流部２′頂点間に該
伝熱要素４の全長に亘つてダクト７′を合計３個
所に固着して二次流体の出側流路８′を形成した
例である。第７図中第２図乃至第６図と同一符号
は同一のものを示す。

本実施例においても、前記実施例と同様の熱交
換効果が得られ、特に本実施例では伝熱要素数が
６個であり前記実施例の半数であるため、環状部
の外径に対して内径が小さくなり、同じ体積に対
して伝熱面積を増加させることができる。

なお、本発明の環状熱交換器は上述の実施例の
みに限定されるものではなく、プレートフイン熱
交換器はゼツトフロー型のものであればいずれも
使用可能であり、フインの作用を果す波板内にね
じり板を使用しないこと、流体の流路ダクトを一
次流体の入側、出側にも設け一次流体の流入、流
出にも対処し得るようにすること等、本発明の要
旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得
ることは勿論である。

以上述べたように本発明の環状熱交換器によれ
ば、下記の如き種々の優れた効果を発揮する。

() 一次流体を中心部から導入して外周部に放
出し、二次流体を外周側ダクトから導入して内
周側ダクトから放出し、主として対向流により
熱交換させることにより、熱交換性能の高い熱
交換器とすることできる。

() 二次流体の流路を環状の内周と外周とに囲
まれる範囲の伝熱要素が占める以外の場所に設
置できるため、熱交換面積を有効に利用でき、
単位体積当りの伝熱面積を大きくすることがで
きる。

() シール面がシールプレートと隔壁との平面
度の良好な面での接合になり、シール性がよ
く、堅牢である。

() 隔壁と波板が別のため、流体の条件に適合
したフイン構造を選択することができる。

() フインの間にねじり板等の伝熱促進体を設
ければ、伝熱性能を向上させることができ、熱
交換器を更に小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の環状熱交換器の説明図、第２図
は本発明の環状熱交換器の一実施例の説明図、第
３図は第２図の部詳細説明図、第４図は第３図
に示した伝熱要素の組立図、第５図は第３図の
−方向矢視図、第６図は第２図における環状熱
交換器の構成要素部品の説明図、第７図は本発明
の環状熱交換器の他の実施例の説明図を示す。 １は対向流部、２，２′は斜交流部、４は伝熱
要素、５，５′，７，７′はダクト、６，６′は入
側流路、８，８′は出側流路、９は環状熱交換器
を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ゼツトフロー型プレートフイン熱交換体を積
   層せしめてなる伝熱要素を環状に配置して該環状
   体の中心部から導入した一次流体を該環状体の外
   周部に放出するようにし、該環状体の外周部に二
   次流体導入用のダクトを設けると共に、該環状体
   の前記中心部内に前記二次流体取出し用のダクト
   を設け、前記一次流体と二次流体とを対向流で熱
   交換するようにしたことを特徴とする環状熱交換
   器。