JPH0425477B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えばヒートポンプに使用される熱
交換器に関し、特にそのコンパクト化及びメイン
テナンス性の改善に関する。

〔従来の技術〕

従来から熱交換器には各種のものがあり、その
１例としてプレートフイン型のものがある。これ
は第５図に示すように、アルミ合金プレート製で
波形状のプレートフイン２１の両側方にサイドバ
ー２２を、上下面にカバープレート２３を配設
し、これらをろう付けにより相互に固着したもの
を一ユニツトとし、該ユニツトを必要な容量に応
じた数だけ積層固着して構成されている。そして
このプレートフイン型熱交換器では例えばフレオ
ンガス等の冷却媒体と、これを冷却するための冷
却空気とを１つのユニツト（層）おきに流せば、
この際に両流体間で熱交換行われる。

上記プレートフイン型熱交換器は、通常の多管
式熱交換器に比較すると、単位体積あたりの伝熱
面積収容力が約10倍以上にもなり、そのためこの
プレートフイン型熱交換器は多管式のものに比較
して非常にコンパクトで、また耐圧力も80Kg／cm²
と大きいという利点がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで上記従来のプレートフイン型熱交換器
において、冷却容量を拡大する場合は、冷却媒体
を水で冷却することが行われる。ところが、この
ように水を使用して冷却するようにした構造のも
のでは、冷却水通路に水垢等が溜まり易く、その
ため冷却水通路が目詰まりするという問題があ
る。しかも上記波形のプレートフインを密に配設
している構造上の特性から、この水垢等を洗浄に
より除去するのは困難であり、そのため従来のプ
レートフイン型熱交換器ではメインテナンス性が
悪いという問題がある。

本発明は、このような従来の問題点を解消する
ためになされたもので、メインテナンス性に優
れ、かつコンパクトな熱交換器を提供することを
目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者は、プレートフイン型熱交換器の各ユ
ニツトは相互にろう付け固定するのが当然という
従来の固定概念に対して発想を転換し、各ユニツ
トを分離可能にしても問題はなく、逆にプレート
フイン型本来の利点を保持し、かつプレート型の
利点も得られるという点に想到し、これを簡単な
構成で実現したものである。

即ち、一般にプレート型熱交換器は、薄い平面
板であるプレートに波形パターン等をプレス成形
し、このプレートをガスケツトを介して多数枚積
層し、ボルト締め等によつて分離可能に固定した
ものである。このプレート型熱交換器は水垢等を
洗浄する場合はプレートを分離することにより容
易に行うことができ、メインテナンス性に優れて
いる。しかし、逆に薄板を積層する構造であるの
で耐圧性が低く、しかも伝熱面積を大きくするに
も限度があり、容量の大きいものは得がたい。

そこで本発明は、プレートフイン型の熱交換器
をプレート型構造にすることにより、プレートフ
イン型の利点を保持しつつプレート型の利点も得
られるようにしたものである。即ち本発明はプレ
ートフイン型の伝熱ユニツトを少なくとも２組用
意し、これらをガスケツトを介して積層し、これ
を連結具により分離可能に固定し、この各伝熱ユ
ニツトを第１流体、例えばフレオンガス等の冷却
媒体を流す第１流体通路とし、上記隣接する伝熱
ユニツト間の空隙室を第２流体、例えば冷却水を
流す第２流体通路としたことを特徴とする熱交換
器である。

〔作用〕

本発明に係る熱交換器では、第２流体通路に水
垢等が溜まつた場合は、従来のプレート型熱交換
器と同様に各伝熱ユニツトを相互に分離すること
により、上記水垢等を容易確実に洗浄することが
でき、メインテナンス性が向上する。また本来単
位体積あたりの伝熱面積収容力が大きく、かつ耐
圧性の高いプレートフイン型の伝熱ユニツトを積
層して構成したので、従来のプレートフイン型熱
交換器と同様に上記伝熱面積収容力が大きい分だ
けコンパクト化でき、逆に大容量のものも容易に
得られ、かつ高耐圧性が得られる。さらにまた伝
熱ユニツトが損傷したときはその伝熱ユニツトだ
けを交換すればよいから、メインテナンスコスト
を低減できる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第１図ないし第３図は、本発明の一実施例を示
す。図において１はヒートポンプ用水冷熱交換器
であり、これは主としてガスケツト３を介して順
次積み重ねられた４つの中間伝熱ユニツト２と、
これらの積層体の上、下面に同じくガスケツト３
を介して配設された２つの上、下部伝熱ユニツト
４ａ，４ｂとから構成されている。そしてこれら
の各伝熱ユニツト２，４ａ，４ｂは連結具である
通しボルト５により相互に分離可能に締め付け固
定されている。

ここで上記各熱ユニツト２，４ａ，４ｂは、従
来のプレートフイン型熱交換器の一ユニツトに相
当するとともに、従来のプレート型熱交換器の各
プレートに相当するものとなつている。

上記各中間伝熱ユニツト２は、２層式のもの
で、以下の構造を有している。即ち、アルミ合金
プレート製のプレートフイン７の周囲に平面額縁
状のサイドフレーム６を配置したもの２組用意
し、これらをアルミニウム合金製の仕切シート８
及びろう材層１８ａを介して積層し、両者をろう
付け固着して積層体を形成する。そしてさらにこ
の積層体の上、下面にアルミニウム合金製のカバ
ープレート９、耐食性材料、例えば純チタン製あ
るいはチタン合金製の保護プレート１０をそれぞ
れろう材層１８ｂを介して順次積層し、これらの
各プレートをろう付け固定し、これによりこの中
間伝熱ユニツト２が構成されている。

そして上記プレートフイン７は横断面波形のも
ので、上記サイドフレーム６の長手方向に延びる
本体部７ａと、これの両端に接続され、サイドフ
レーム６のコーナ部に向けて配設された入口部７
ｂ，出口部７ｃとから構成されている。また上記
サイドフレーム６の上記入口部７ｂ、出口部７ｃ
と対向する各コーナ部には、それぞれ冷媒供給管
７ｄ、排出管７ｅが連通接続されている。さらに
また、上記中間伝熱ユニツト２の入口管７ｄ及び
出口管７ｅに隣接するコーナ部には、該中間伝熱
ユニツト２の上面と下面とを連通する連通管７ｆ
が挿入固着されている。なお、この連通管７ｆの
内面にはチタン合金プレートが内張りされてい
る。

また、上記上、下部伝熱ユニツト４ａ，４ｂ
は、上記中間伝熱ユニツト２と略同じ構造になつ
ている。そこで両ユニツト２と４ａ，４ｂ間の異
なる部分だけを説明すれば、保護プレート１０
は、中間伝熱ユニツト２には上、下面に配設され
ているが、上、下部伝熱ユニツト４ａ，４ｂに
は、それぞれ下面、上面のみに設けられている。
また中間伝熱ユニツト２には連通管７ｆが設けら
れているが、上、下部伝熱ユニツト４ａ，４ｂに
はこれの代わりにそれぞれ上面、下面に冷却水供
給管１６、排出管１７が取り付けられており、こ
れらはそれぞれ上、下部伝熱ユニツト４ａ，４ｂ
の下面、上面に連通している。

そして上記積層された各伝熱ユニツト２と２と
の間、及び２と４ａ又は４ｂとの間には当然ガス
ケツト３の厚さに応じた板状の空隙室１４が形成
されており、この４つの空隙室１４、及び上記４
つの連通管７ｆを介して上記冷却水供給管１６と
排水管１７とが連通している。そして本実施例で
はこの空隙室１４が第２流体、この場合は冷却水
の通路となつており、またこの空隙室１４内には
上記プレートフイン７の本体部７ａと略同じ形状
で、冷却水に乱流を起こさせるための乱流促進体
である乱流促進プレート１５が配設され、これ
は、上、下の伝熱ユニツト２，２により及び２，
４ａ又は４ｂにより挾持されている。

ここで、本実施例の熱交換器１の組立手順につ
いて説明する。

まず、下部伝熱ユニツト４ｂの上面外周にガス
ケツト３を、及び該上面のガスケツト３内に乱流
促進プレート１５を載置し、これらの上面に中間
伝熱ユニツト２を載置し、さらにガスケツト３及
び乱流促進プレート１５を順次載置し、最後に上
部伝熱ユニツト４ａを載置し、次にこれらの積層
体に多数の通しボルト５を挿通し、ナツト５ａに
より固定する。そして最後に媒体供給ヘツダ１
２、及び排出ヘツダ１３を各伝熱ユニツト２，４
ａ，４ｂの供給管７ｄ、排出管７ｅに継手１２
ａ，１３ａにより接続する。

次に本実施例の作用効果について説明する。

まず本実施例の熱交換器１の媒体供給ヘツダ１
２、排出ヘツダ１３にフレオンガス等の媒体供給
通路、排出通路を接続するとともに、冷却水供給
管１６、排出管１７に冷却水供給通路、排出通路
を接続する。

運転を開始するとフレオンガスは供給ヘツダ１
２から各伝熱ユニツト２，４ａ，４ｂに供給さ
れ、該各ユニツト２，４ａ，４ｂの入口部７ｂか
ら本体部７ａ、出口部７ｂを通つて媒体排出ヘツ
ダ１３に流れ、排出される。

一方、冷却水は供給管１６から連通管７ｆを通
つて各空隙室１４の供給部１４ａ内に供給され、
この供給部１４ａから乱流促進プレート１５に沿
つて上記フレオンガスと逆方向に排出部１４ｂに
流れ、さらにこの排出部１４ｂに位置する連通管
７ｆを通つて冷却水排出管１７から外方に排出さ
れる。

そしてこの際にフレオンガスと冷却水との間に
おいて熱交換が行われ、フレオンガスが冷却され
ることとなる。この場合、本実施例では、各伝熱
ユニツト２，４ａ，４ｂは従来のプレートフイン
型熱交換器における一ユニツトに相当するもので
あり、また空隙室１４内には乱流促進プレート１
５を介挿したので、熱交換効率が高く、そのため
従来の多管式のものに比べて非常にコンパクトな
ものになつており、据付面積が少なくて済むとと
もに、取り扱いが容易で、しかも運転時の応答性
が向上する。また各伝熱ユニツト２，４ａ，４ｂ
そのものの耐圧性は従来のプレートフイン型のも
のと同様に大きくなつている。

また、本実施例においては冷却水を使用してい
るから、この冷却水通路、つまり空隙室１４内に
水垢等が溜まり易いこととなる。この水垢等を除
去する場合は、媒体ヘツダ１２，１３を各伝熱ユ
ニツト２，４ａ，４ｂから外すとともに、ナツト
５ａを外す。すると各伝熱ユニツト２，４ａ，４
ｂは相互に分離されるから、この状態で水垢等を
洗浄すればこれを容易確実に除去でき、メインテ
ナンス性を向上できる。また上記冷却水がアルミ
ニウム合金製カバープレート９に直接接触すれば
腐食し易いが、本実施例では、このカバープレー
ト９の上面に耐食性の高い純チタン製あるいはチ
タン合金製の保護プレート１０をろう付け固定し
たので、冷却水に対する耐食性を向上でき、例え
ば海水を使用することもでき、用途を拡大でき
る。なお、アルミニウム合金製カバープレート９
の耐食性を向上するには、例えば、該プレート９
の表面に亜鉛（Zn）の拡散処理を施すことによ
つても可能である。

さらにまた、本実施例では伝熱ユニツト２，４
ａ，４ｂを分離可能に積層したので、例えば上記
一部の伝熱ユニツトが水洩れ等を生じた場合は、
このユニツトだけを取り代えればよく、メインテ
ナンスコストを低減できる。

なお、上記実施例では、伝熱ユニツトが６組の
場合について説明したが、このユニツト数は所要
の容量に応じて選択されるものであり、本発明は
少なくとも２組の伝熱ユニツトを積層すればよ
く、上記実施例でいえば上、下部伝熱ユニツト４
ａ，４ｂだけでもよい。

第４図は本発明の他の実施例を示す。

図において第１図ないし第３図と同一符号は同
一又は相当部分を示し、３０は１層式の伝熱ユニ
ツトであり、これは１組のプレートフイン７の
上、下面にカバープレート９、保護プレート１０
をろう付けしてなり、この伝熱ユニツト３０がガ
スケツト３を介して所定数だけ積層されている。
また３１はこの伝熱ユニツト３０の上、下面を連
通する連通管であり、これはアルミ合金製スペー
サ３１ａをカバープレート９，９間にろう付け固
着し、その内側にチタン合金製パイプ３１を挿入
し、上、下端をかしめ加工にて固定して構成され
ている。

また、上記伝熱ユニツト３０の積層体の上、下
面にはガスケツト３を介してステンレス鋼製外板
３２が取り付けられており、該外板３２の上記連
通管３１に対向する部分にはこれもステンレス鋼
製の冷却水供給管３２ａ及び排出管（図示せず）
が溶接固着されている。

本実施例でも上記第１図ないし第３図の実施例
と同様の効果が得られ、さらに冷却水供給管３２
ａ、排出管を取り付ける外板３２をステンレス鋼
製としたので、これらの管の溶接固着が容易確実
となる。

なお、上記各実施例では、各伝熱ユニツト２，
４ａ，４ｂ，３０の表面にチタン合金製の保護プ
レート１０を貼着し、また空隙室１４内に乱流促
進プレート１５を介挿したが、本発明ではこの保
護プレート１０及び乱流促進プレート１５は必ず
しも必要ないものである。また上記各実施例で
は、各伝熱ユニツト２，４ａ，４ｂ又は３０が２
層又は１層のものである場合について説明した
が、これは必ずしも２層又は１層でなくてもよ
く、３層以上でもよい。

さらにまた上記各実施例では第２流体が水であ
る場合について説明したが、該流体は水に限定さ
れるものでないのは勿論であり、また本発明はヒ
ートポンプ用以外の熱交換器にも勿論適用でき
る。

〔発明の効果〕

以上のように本発明に係る熱交換器によれば、
プレートフイン型伝熱ユニツトを少なくとも２組
分離可能に積層し、この各ユニツトを第１流体の
通路とするとともに、隣接するユニツト間の空隙
室を第２流体の通路としたので、該第２流体通路
の洗浄を容易確実に行うことができ、メインテナ
ンス性を向上できる効果があり、また非常にコン
パクトで、かつ耐圧性の高いものが得られる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の一実施例による
熱交換器を説明するためのもので、第１図はその
分解斜視図、第２図はその要部断面図、第３図は
その斜視図、第４図は本発明の他の実施例を示す
要部断面図、第５図は従来のプレートフイン型熱
交換器の斜視図である。 図において、１はヒートポンプ用水冷熱交換
器、２，４ａ，４ｂ，３０は伝熱ユニツト、３は
ガスケツト、６はサイドフレーム、７はプレート
フイン、９はカバープレート、１４は空隙室、１
５は乱流促進プレート（乱流促進体）である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 横断面波形のプレートフインの周囲にサイド
   フレームを、上、下面にカバープレートを配設
   し、これらを相互にろう付けしてプレートフイン
   型伝熱ユニツトを形成し、少なくとも２組の上記
   伝熱ユニツトを所定厚さのガスケツトを介して積
   層し、これらの伝熱ユニツトを連結具により相互
   に分離可能に固定し、上記各伝熱ユニツトのカバ
   ープレートとサイドフレームとで囲まれた空間を
   第１流体通路とし、上記隣接する伝熱ユニツト間
   の空隙室を第２流体通路としたことを特徴とする
   熱交換器。 ２ 上記第２流体通路内に、横断面波形で第２流
   体に乱流を生じさせるための乱流促進体を着脱可
   能に挿入したことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の熱交換器。