JPH04138560U - プレートフイン熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は積層体を備えたプレートフィン熱交
換器に関するものであり、その目的は積層体の熱膨張及
び熱収縮を緩和して積層体の耐久性を向上させたプレー
トフィン熱交換器を提供するものである。 【構成】 本考案は高温流体が流れる複数の高温流体プ
レートフィンと、低温流体が流れる複数の低温流体プレ
ートフィンを交互に多段に積層した積層体を形成すると
共に、該積層体の上下にこれを支持する端板を設け、か
つ各段の高温流体プレートフィンの高温流体流入口を上
記積層体の一側面に開口させて設けたプレートフィン熱
交換器において、上記端板近傍に位置する高温流体プレ
ートフィンの流入口に所定の間隔を隔てて高温流体の流
入量を規制するための流量規制板を設けたことを特徴と
している。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は高温流体が流れる複数の高温流体プレートフィンと、低温流体が流れ る複数の低温流体プレートフィンを交互に多段に積層して熱交換を行うプレート フィン熱交換器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、高温流体と低温流体間で熱交換を行う熱交換器の一つとして高温流体 が流れる複数の高温流体プレートフィンと、低温流体が流れる複数の低温流体プ レートフィンを交互に多段に積層したプレートフィン熱交換器がある。

【０００３】 図３はこのプレートフィン熱交換器ａの一例を示したものである。図示するよ うに、このプレートフィン熱交換器ａは高温流体Ｋが流れる複数の高温流体プレ ートフィンｂと、低温流体Ｔが流れる複数の低温流体プレートフィンｃを交互に 上下多段に積層した積層体ｄを、その上下から二つの端板ｅ₁ ，ｅ₂ によって支 持して構成されている。この高温流体プレートフィンｂは耐久性及び熱伝達性に 優れている金属の薄板で形成されており、それぞれ同一方向に高温流体Ｋを流す ように積層されていると共に、積層体ｄの対向する両側面にそれぞれ高温流体Ｋ の流入口ｇ、流出口ｈが開口されている。そして、図中黒い矢印に示すように、 高温流体Ｋは流入口ｇから積層体ｄの各高温流体プレートフィンｂに分流されて 、これを略直線的に通過した後、流出口ｈより排出されることになる。

【０００４】 一方、低温流体プレートフィンｃも高温流体プレートフィンｂと同様に耐久性 及び熱伝達性に優れている金属の薄板で形成されており、それぞれ同一方向に低 温流体を流すように積層されていると共に、積層体ｄの他の両側面にそれぞれ低 温流体の流入口ｉ、流出口ｊが開口されている。

【０００５】 また、この端板ｅ₁ には低温流体Ｔを上記各低温流体プレートフィンｃに流入 させるための流入管台ｆ₁ と、上記各低温流体プレートフィンｃから流出した低 温流体Ｔを流出するための流出管台ｆ₂ が取り付けられている。従って、図中白 い矢印に示すように、流入管台ｆ₁ よりプレートフィン熱交換器ａ内に流入した 低温流体Ｔは流入口ｉから積層体ｄの各低温流体プレートフィンｃに分流されて 、これを通過する際に、各高温流体プレートフィンｂを流れる高温流体Ｋにより 加熱された後、流出口ｊから排出され、他方の流出管台ｆ₂ からプレートフィン 熱交換器ａ外に排出されることになる。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上述したように端板ｅ₁ ，ｅ₂ は積層体ｄを上下から支持すると共 に、低温液体の流入出管台ｆ₁ 、ｆ₂ を接続するようになっているため、適度な 強度を得るために、厚板の鋼板で形成する必要がある。しかしながら、この端板 ｅ₁ ，ｅ₂ の板厚を厚くすると、その熱容量が、この積層体ｄの熱容量に比較し て大きくなるため、高温流体プレートフィンｂへの高温流体Ｋの流入初期や流入 停止時に、端板ｅ₁ ，ｅ₂ と、積層体ｄとの間に大きな温度差が生じることにな る。すなわち、熱容量の小さい積層体ｄは加熱、冷却が急激であるのに対して、 厚板で形成された熱容量の大きい端板ｅ₁ ，ｅ₂ は積層体ｄに比較して加熱され にくく、また冷めにくい特性を有している。

【０００７】 このため、高温流体流入初期には積層体ｄが急激に熱膨張を起し、端板ｅ₁ ， ｅ₂ による積層体ｄへの圧縮応力が働き、また流入停止時には積層体ｄが急激に 熱収縮を起して端板ｅ₁ ，ｅ₂ による積層体ｄへの引張応力が働くことになり、 これの繰り返しにより積層体ｄが疲労して損傷し、熱交換器の耐久性が低下する 問題があった。

【０００８】 そこで、本考案の上記課題を有効に解決するために案出されたものであり、そ の目的は昇温時及び降温時における端板とこの端板付近の積層体との温度差を小 さくして、積層体の熱変形を緩和して積層体の損傷を未然に防止したプレートフ ィン熱交換器を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために本考案は高温流体が流れる複数の高温流体プレート フィンと、低温流体が流れる複数の低温流体プレートフィンを交互に多段に積層 した積層体を形成すると共に、該積層体の上下にこれを支持する端板を設け、か つ各段の高温流体プレートフィンの高温流体流入口を上記積層体の一側面に開口 させて設けたプレートフィン熱交換器において、上記端板近傍に位置する高温流 体プレートフィンの流入口に所定の間隔を隔てて高温流体の流入量を規制するた めの流量規制板を設けたものである。

【００１０】

【作用】

本考案は上述したように構成したことにより、端板近傍に位置する高温流体プ レートフィンに流入する高温流体の流量が流量規制板によって減量されることに なり、昇温時には端板近傍に位置する高温流体プレートフィンの昇温率が低減さ れる。従って、積層体の熱膨張率が緩和されて、端板による積層体への圧縮応力 が減少されることとなる。

【００１１】 また、降温時には流量規制板が設けてある高温流体プレートフィン内の高温流 体の排出され難くくなる上に、端板の熱が流量規制板を伝達して積層体へ放熱さ れることになる。従って、積層体全体の熱収縮が緩和されて、端板による積層体 への引張応力が減少されることになる。

【００１２】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。

【００１３】 図１は本考案のプレートフィン熱交換器１の実施例を示したものである。図示 するように、このプレートフィン熱交換器１は、高温流体Ｋを通過させるダクト １３を備えたケーシング１２内に熱交換手段１ａが収納されている。この熱交換 手段１ａは、強度を有する鋼板等の金属で略四角形の平板状に形成された端板２ ａ，２ｂ間に、断面がこれら端板２ａ，２ｂと同一形状に形成された積層体３が 設けられている。

【００１４】 この積層体３は高温流体が流れる複数の高温流体プレートフィン４と、低温流 体が流れる複数の低温流体プレートフィン５とを上下多段に交互に積層して形成 したものであり、その一側面にはダクト１３から導入された高温流体Ｋを各高温 流体プレートフィン４に分流する流入口６が形成されており、さらにこの流入口 ６の反対側の側面には各高温流体プレートフィン４を通過してきた高温流体Ｋを 積層体３の外部に流出する流出口７が形成されている。また、上記端板２ａ，２ ｂの上部端板２ａには積層体３の各低温流体プレートフィン５に低温液体Ｔを供 給する供給口８ａと、各低温流体プレートフィン５を通過してきた低温液体Ｔを 排出する排出口８ｂが設けられており、これらは図示しない低温液体供排配管に 接続されている。

【００１５】 この高温流体プレートフィン４及び低温流体プレートフィン５は図２に示すよ 高温流体プレートフィン４及び低温流体プレートフィン５を上下に区画するため の仕切プレート９と、この間を流通する流体との接触面積を増大させるために略 断面波形に成形されたフィン１０とから成っており、これらの仕切プレート９及 びフィン１０は耐久性及び熱伝達性に優れた金属性の薄板で形成されている。

【００１６】 また、図示するように上記端板２ａ，２ｂ近傍に位置する２〜３段の高温流体 プレートフィン４の流入口６には各端板２ａ，２ｂと低温流体プレートフィン５ の側面を架け渡すように、金属等の耐熱性の流量規制板１１が所定の間隔を隔て て複数設けられており、端板２ａ，２ｂ近傍に位置する２〜３段の高温流体プレ ートフィン４の流入口６から内部に流入する高温流体Ｋの流量を他の高温流体プ レートフィン４の流入口６から内部に流入する高温流体Ｋの流量より減少させる ように規制している。

【００１７】 次に、本実施例の作用を説明する。

【００１８】 図１中、矢印に示すように、低温液体Ｔは端板２ａに形成された供給口８ａか ら積層体３内に流入して各低温流体プレートフィン５に分流され、これらを通過 する際に、各低温流体プレートフィン５の上下に位置する各高温流体プレートフ ィン４を流れる高温液体Ｋと熱交換して加熱された後、端板２ａに形成された一 方の排出口８ｂから積層体３の外部に排出されることになる。

【００１９】 一方、高温流体Ｋはダクト１３よりケーシング１２内へ導入され、積層体３の 一側面に形成された高温流体プレートフィン４の流入口６からそれぞれ分流され て各高温流体プレートフィン４内を通過し、この高温流体プレートフィン４の上 下に位置する各低温流体プレートフィン５を流れる低温液体Ｔと熱交換して冷却 された後、流入口６の反対に設けられた積層体３の流出口７よりケーシング１２ を介してダクト１３へ流出することになる。

【００２０】 ところで、上述したように端板２ａ，２ｂ近傍の積層体３には各端板２ａ，２ ｂと低温流体プレートフィン５の側面を架け渡すように、金属等の耐熱性の流量 規制板１１が所定の間隔を隔てて複数設けられているため、これら端板２ａ，２ ｂ近傍に位置する２〜３段の高温流体プレートフィン４の流入口６へ流入する高 温流体Ｋの流量は他の高温流体プレートフィン４へ流入する高温流体Ｋの流量よ り減少されることになり、この端板２ａ，２ｂ近傍の積層体３の温度上昇率は他 の積層体３に比較して穏やかとなる。また、反対に高温流体Ｋの流入停止時には 、流量規制板１１が設けられている高温流体プレートフィン４内の高温流体Ｋが 排出され難くなる上に、各端板２ａ，２ｂの熱が流量規制板１１を伝達して積層 体３に放熱されることになるため、端板２ａ，２ｂ近傍の積層体３の温度下降率 は他の積層体３に比較して穏やかとなり、熱容量が大きく加熱及び冷却され難く い端板２ａ，２ｂとの温度差が小さくなる。

【００２１】 すなわち、高温流体Ｋの流入初期における従来の積層体３の温度上昇は図４に 示すように、積層体３の全域に渡って略同様に上昇していたため、積層体３全体 が急激に熱膨張をし、熱容量が大きくて温度上昇率の鈍い端板２ａ，２ｂが積層 体３を圧縮するように応力が働いていた。また、反対に、高温流体Ｋの流入停止 時には積層体３全体が急激に冷却して熱収縮を起こし、熱容量が大きくて温度下 降率の鈍い端板２ａ，２ｂが積層体３全体を引張るするように応力が働いていた 。これに対して本考案では端板２ａ，２ｂ近傍の積層体３に高温流体Ｋの流入量 を規制する規制板１１を設けたため、図３に示すように端板２ａ，２ｂ近傍の積 層体３の温度上昇及び下降が穏やかとなり、積層体３全体の熱膨張及び熱収縮が 緩和されることになる。

【００２２】 従って、端板２ａ，２ｂによる積層体３への圧縮及び引張応力が緩和されるこ とになり、積層体３及び端板２ａ，２ｂへの疲労度が低減されて、熱交換器の耐 久性が向上することになる。

【００２３】

【考案の効果】

以上要するに本考案によれば、積層体の熱膨張及び熱収縮が緩和されるため、 端板による積層体への圧縮及び引張応力が低減されて積層体及び端板の疲労度が 減少し、熱交換器の耐久性が向上するといった優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す斜視図である。

【図２】端板付近の積層体を示す斜視図である。

【図３】本考案の積層体の断面図及び温度分布を示すグ
ラフ図である。

【図４】従来のプレートフィン熱交換器の積層体の断面
図及び温度分布を示すグラフ図である。

【図５】従来のプレートフィン熱交換器を示す概略図で
ある。

【符号の説明】

１ プレートフィン熱交換器 ２ａ，２ｂ 端板 ３ 積層体 ４ 高温流体プレートフィン ５ 低温流体プレートフィン ６ 流入口 １１ 流量規制板 Ｋ 高温流体 Ｔ 低温流体

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 高温流体が流れる複数の高温流体プレー
   トフィンと、低温流体が流れる複数の低温流体プレート
   フィンを交互に多段に積層した積層体を形成すると共
   に、該積層体の上下にこれを支持する端板を設け、かつ
   各段の高温流体プレートフィンの高温流体流入口を上記
   積層体の一側面に開口させて設けたプレートフィン熱交
   換器において、上記端板近傍に位置する高温流体プレー
   トフィンの流入口に所定の間隔を隔てて高温流体の流入
   量を規制するための流量規制板を設けたことを特徴とす
   るプレートフィン熱交換器。