JPH063352B2 - パネル型熱交換器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、所定間隔置きに並設されたプレートによって
区画された熱交換流路を交互に流通する第一流体と第二
流体との間で前記プレートを介して熱交換させるパネル
型熱交換器に関するものである。

（従来の技術及びその問題点） この種のパネル型熱交換器に於ける熱交換効率を高める
ためには、各熱交換流路を区画するプレートの表面積を
増加させなければならない。このプレート表面積を増加
させる方法としては、例えば実願昭５８−１５０２３１
号（実開昭６０−６０５９２号）のマイクロフィルムに
記載されているように、前記プレートの表面に谷状又は
山状の突条部をプレス加工により一体成形させて当該プ
レートの表面積を増加させる方法や、例えば特開昭５２
−１２１８４３号公報に記載されているように、プレー
トの表面にフィンを溶接固着する方法等が知られてい
る。

しかしながら、第一のプレス加工方法では突条部の高さ
や間隔に制約を受けるため、十分な表面積増加効果が得
られない。第二のフィン溶接方法でも、各フィンを溶接
するための空間を隣接フィン間に確保しなければならな
いので、フィンの間隔を十分に挟めてフィン数を多くし
ようとしても限りがある。

また、先に説明したようなパネル型熱交換器の問題点と
して、一つのプレートの両側の熱交換流路の内圧に差が
ある場合、薄板から成る前記プレートが低圧の流路側へ
変形する可能性があり、耐圧性に於いて劣っていること
が挙げられている。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記のような従来の問題点を解決し得るパネル
型熱交換器を提案するものであって、その特徴を後述す
る実施例の参照符号を括弧付きで付して示すと、本発明
のパネル型熱交換器は、熱交換流路(7a〜8c)を形成する
両側プレート(9,10)の流路側に多数の並列する突出板部
を形成して成るパネル型熱交換器に於いて、 前記突出板部が、前記プレート(9,10)に底板部(26c)を
介して固着した断面コの字形の溝形板材(26)の両側突出
板部(26a,26b)から構成されていること、 前記突出板部(26a,26b)は、その長さ方向が熱交換流路
(7a〜8c)内の流体流れ方向と略平行していること、 両側プレート(9,10)の各溝形板材(26)は、夫々の突出板
部(26a,26b)が相手側溝形板材(26)の両側突出板部(26a,
26b)間に嵌合するように、互いに齟齬嵌合しているこ
と、 各突出板部(26a,26b)の先端は、相手側溝形板材(26)の
底板部(26c)または相手側プレート(9,10)に当接してい
ること、 を特徴とする。

（実施例） 以下に本発明の一実施例を添付の例示図に基づいて説明
する。

第１図〜第３図に示すように、この実施例のパネル型熱
交換器１は４つのパネルユニット２ａ〜２ｄを積層して
構成したものであり、その長手方向の一端表側には第一
流体の流入口３と第二流体の流出口４とが並設され、同
裏側には前記第一流体の流入口３と同心位置で第一流体
の流出口５が設けられ、更に長手方向の他端裏側には、
前記第一流体の流出口５の真下位置で第二流体の流入口
６が設けられている。

第４図及び第６図に示すように、各パネルユニット２ａ
〜２ｄの内部には第一流体の熱交換流路７ａ〜７ｄが形
成され、各パネルユニット２ａ〜２ｄの間には第二流体
の熱交換流路８ａ〜８ｃが形成されている。前記各パネ
ルユニット２ａ〜２ｄの構造を、第５図、第７図及び第
８図に示すパネルユニット２ｃを例にとって説明する
と、２枚のプレート９，１０を、その周辺にそって形成
した凹入溝部１１，１２の相対接底部に於いてシーム溶
接１３により気密に固着一体化し、前記凹入溝部１１，
１２よりも外側のプレート周縁部には、プレート９，１
０の外側面よりも外方に位置し且つプレート９，１０の
外側面と平行な接合部１４，１５を形成している。又、
両プレート９，１０の四隅の内、一方の対角線上の二隅
には、外側へ同心状に突出する円形の外向き突出部１６
〜１９が設けられ、プレート９側の外向き突出部１６，
１８には原則的に開口１６ａ，１８ａが同心状に設けら
れ、プレート１０側の外向き突出部１７，１９には前記
開口１６ａ，１８ａよりも若干大径の開口１７ａ，１９
ａが同心状に設けられている。両プレート９，１０の他
方の対角線上の二隅には、内側へ同心状に突出して互い
に当接する円形の内向き突出部２０〜２３が設けられ、
プレート１０の内向き突出部２１，２３には原則的に開
口２１ａ，２３ａが同心状に設けられ、プレート９の内
向き突出部２０，２２には前記開口２１ａ，２３ａより
も若干大径の開口２０ａ，２２ａが同心状に設けられ、
互いに対接する内向き突出部２０，２１及び２２，２３
が前記開口２０ａ，２２ａの内周縁部に於いて互いに溶
接２４，２５により気密に固着されている。

又、プレート９，１０の両側面には、長手方向両端部の
突出部１６〜２３を形成した部分を除く領域に於いて、
溝形板材２６が、その長さ方向がプレート長手方向と平
行し且つプレート巾方向には溝形板材２６の巾の略1/3
の小間隔を隔てて並列するように溶接固着されている。
このとき第７図Ｂに示すように、プレート９，１０の内
側に固着される各溝形板材２６は、互いに相手側の溝形
板材２６の前記小間隔を隔てて隣接する二つの突出板部
２６ａ，２６ｂに跨がって嵌合している。そしてプレー
ト９，１０の外側に固着されている各溝形板材２６の位
置は、夫々プレート内側に固着されている溝形板材２６
の位置と一致し、プレート９又は１０を挟んで両側に位
置する二つの溝形板部２６は、その底板部２６ｃに於い
てシーム溶接２７により中間位置のプレート９又は１０
に同時に固着される。尚、各溝形板材２６の突出板部２
６ａ，２６ｂの高さは、その先端が相手側の溝形板材２
６の底板部２６ｃに当接するように決定されている。第
６図及び第７図Ａでは、各溝形板材２６の突出板部２６
ａ，２６ｂの先端を相手側の溝形板材２６の底板部２６
ｃに対し若干離しているが、これは各溝形板材２６を見
分け易くするためである。

以下のように構成されたパネルユニット２ａ〜２ｄを第
４図及び第６図に示すように詰み重ねる。このとき図示
のように各パネルユニット間に突出する外向き突出部１
６，１７及び１８，１９が互いに同心状に当接するの
で、パネルユニット２ｄにパネルユニット２ｃを重ねた
状態で、パネルユニット２ｃの外向き突出部１６，１８
の開口１６ａ，１８ａを通じてパネルユニット２ｄ，２
ｃ間で互いに当接している外向き突出部１６と１７及び
１８と１９を開口１７ａ，１９ａの内周縁に於いて溶接
２８により互いに気密に固着し、以下、パネルユニット
２ｂ，２ａを順次重ねて前記のようにパネルユニット２
ｃ，２ｂ間及びパネルユニット２ｂ，２ａ間で互いに当
接している外向き突出部１６と１７及び１８と１９を前
記のように順次溶接する。

同時に各パネルユニット間では、周辺の凹入溝部１１，
１２が互いに対向して環状の膨出空間２９が形成され
る。この環状膨出空間２９を２分割する環状仕切り板３
０（第11図参照）の周辺部を両パネルユニット間で互い
に隣接する周辺接合部１１，１２間に挟み込み、接合部
１１，１２と環状仕切り板３０の３者を外周縁部に於い
て溶接３１により互いに固着一体化する。

以上のようにパネルユニット２ａ〜２ｄを積層一体化し
てパネル型熱交換器１が組み立てられるが、パネルユニ
ット２ａに於いては、外側へ延出する周辺接合部１４と
プレート９の外側に固着される溝形板材２６とは省か
れ、外向き突出部１６と内向き突出部２０には、第一流
体流入口３及び第二流体流出口４を形成する口金３２，
３３が同心状に固着突設され、外向き突出部１７の開口
１７ａ及び外向き突出部１８の開口１８ａはカバープレ
ート３４，３５により夫々閉じられ、そして内向き突出
部２３は開口２３ａが設けられずに閉じられている。パ
ネルユニット２ｂに於いては、外向き突出部１９の開口
１９ａがカバープレート３６により閉じられ、内向き突
出部２１は開口２１ａが設けられずに閉じられている。
パネルユニット２ｃに於いては、パネルユニット２ａと
同様に内向き突出部２３は開口２３ａが設けられずに閉
じられている。そしてパネルユニット２ｄに於いては、
外側へ延出する周辺接合部１５とプレート１０の外側に
固着される溝形板材２６とは省かれ、外向き突出部１７
と内向き突出部２３には、第一流体流出口５及び第二流
体流入口６を形成する口金３７，３８が同心状に固着突
設され、外向き突出部１９と内向き突出部２１は開口１
９ａ，２１ａが設けられずに閉じられている。

従って、第一流体流入口３は、パネルユニット２ａ〜２
ｄ内の各熱交換流路７ａ〜７ｄと、外向き突出部１８，
１９の開口１８ａ，１９ａで構成された連通路３９，４
０、及び外向き突出部１６，１７の開口１６ａ，１７ａ
で構成された連通路４１を経由して第一流体流出口５に
連通し、第二流体流入口６は、各パネルユニット２ａ〜
２ｄ間に形成された熱交換流路８ａ〜８ｃと、パネルユ
ニット２ａ，２ｃの内向き突出部２０，２１の開口２０
ａ，２１ａで構成された連通路４２，４３、及びパネル
ユニット２ｂ，２ｄの内向き突出部２２，２３の開口２
２ａ，２３ａで構成された連通路４４，４５を経由して
第二流体流出口４に連通する。

即ち、流入口３に供給された第一流体は、各パネルユニ
ット２ａ〜２ｄ内の熱交換流路７ａ〜７ｄをジグザグ状
に流通して流出口５に至り、流入口６に供給された第二
流体は、各パネルユニット２ａ〜２ｄ間に形成された熱
交換流路８ａ〜８ｃを前記第一流体の流れ方向とは逆方
向にジグザグ状に流通して流出口４に至る。然して、各
熱交換流路７ａ〜７ｄ内を流れる第一流体と各熱交換流
路８ａ〜８ｃ内を流れる第二流体との間で、各流路を仕
切っているプレート９，１０を介して熱交換が行われ
る。この熱交換に際して、前記プレート９，１０にシー
ム溶接２７により固着され且つ各流路７ａ〜７ｄ，８ａ
〜８ｃ内に突出している溝形板材２６が、各流体と各プ
レート９，１０との間の熱伝導フィンとして作用すると
共に、各流路７ａ〜７ｄ，８ａ〜８ｃ内に於ける流体に
対し整流機能を果たす。

更に前記プレート９，１０に固着された溝形板材２６
は、各パネルユニット２ａ〜２ｄ内に於いては勿論のこ
と、各パネルユニット２ａ〜２ｄ間に於いても、その突
出板部２６ａ，２６ｂの先端が相手側の溝形板材２６の
底板部２６ｃに当接して、プレート９，１０間の間隔を
規則しているので、両側の圧力差によってプレート９や
１０が低圧側に変形するのを防止する。この耐圧効果を
より一層高めるためには、パネルユニット２ａの外側プ
レート９とパネルユニット２ｄの外側プレート１０とを
他のプレートよりも厚板で構成するか又は、両端に補強
用厚板を重ね、そしてこのパネル型熱交換器全体をパネ
ルユニット積層方向にボルトナット等で緊締することが
出来る。

又、第９図及び第10図に示すように、前記溝形板材２６
の両突出板部２６ａ，２６ｂを長さ方向に波状にプレス
加工しておくことにより、この突出板部２６ａ，２６ｂ
の座屈強度を大幅に高めることが出来るので、溝形板材
２６を極めて薄い板（例えば0.3mm程度の薄板）で構成
しても、十分な耐圧強度を得ることが出来る。又、熱交
換効率を向上させるのにも役立つ。

尚、各パネルユニット２ａ〜２ｄ間に形成される熱交換
流路８ａ〜８ｃの周辺の環状膨出空間２９を２分割する
環状仕切り板３０は、全体の強度アップと熱交換効率を
高めるのに役立っているが、この環状仕切り板３０が存
在するだけでは、前記環状膨出空間２９内の流通抵抗が
当該熱交換流路８ａ〜８ｃ内の多数の溝形板材２６を内
蔵する流路部分と比較して大幅に低いため、流体が前記
環状膨出空間２９内をショートパスする可能性がある。
そこで第11図及び第12図に示すように、前記環状仕切り
板３０の流体流通方向にそった左右両側辺の両側面に、
流体流通方向にそって前記溝形板材２６と同様の抵抗部
材４６をシーム溶接４７により固着しておくことが出来
る。この抵抗部材４６は如何なる断面形状のものであっ
ても良く、例えば第13図に示すように環状仕切り板３０
の各面に夫々二つの抵抗部材４７，４８を並列固着し、
両抵抗部材４７，４８の隣接部先端が両側のパネルユニ
ットに於けるプレート９，１０の凹入溝部１１，１２の
最深部に当接するように構成することも出来る。

上記実施例では流体がジグザグ状に流通するように構成
したが、例えば第14図に示すように、上部に第一流体流
入口３と第二流体流出口４とを並設すると共に、下部に
第一流体流出部５と第二流体流入口６とを並設し、第一
流体流入口３は、この流入口３と同心状態で各パネルユ
ニット２ａ〜２ｄ間の流路８ａ〜８ｃを貫通するように
構成した連通路４９ａ〜４９ｃを介して各パネルユニッ
ト２ａ〜２ｄ内の流路７ａ〜７ｄの上部に連通させると
共に、第一流体流出口５は、この流出口５と同心状態で
各パネルユニット２ａ〜２ｄ間の流路８ａ〜８ｃを貫通
するように構成した連通路５０ａ〜５０ｃを介して前記
流路７ａ〜７ｄの下部に連通させ、第二流体流入口６
は、この流入口６と同心状態で各パネルユニット２ｂ〜
２ｄ内の流路７ｂ〜７ｄを貫通するように構成した連通
路５１ａ〜５１ｃを介してパネルユニット２ａ〜２ｄ間
の流路８ａ〜８ｃの下部に連通させると共に、第二流体
流出口４は、この流出口４と同心状態で各パネルユニッ
ト２ａ〜２ｃ内の流路７ａ〜７ｃを貫通するように構成
した連通路５２ａ〜５２ｃを介して前記流路８ａ〜８ｃ
の上部に連通させ、第一流体は各流路７ａ〜７ｄを上か
ら下に流通すると共に第二流体は各流路８ａ〜８ｃを下
から上に流通するように構成することも出来る。

更に本発明は、前記各パネルユニット２ａ〜２ｄ間の周
辺にシール材を挟み込んで前記流路８ａ〜８ｃを構成し
た分解可能なパネル型熱交換器にも適用し得るし、各パ
ネルユニット２ａ〜２ｄ間に夫々独立した閉鎖型の流路
８ａ〜８ｃを形成しないで、連結されたパネルユニット
２ａ〜２ｄを第二流体の流通路内にセットして使用する
タイプのパネル型熱交換器にも適用し得る。この場合
は、両端のパネルユニット２ａ，２ｄの外側にも溝形板
材２６を突設しておくことが出来る。

第15図は、溝形板材２６をその巾と同一の間隔を隔てて
プレート９，１０に並列固着し、プレート９，１０の相
対向面に固着されて同一の流路内に突出する溝形板材２
６は、相手側の溝形板材２６の片側の突出板部２６ａに
対して嵌合するように構成した例を示している。各溝形
板材２６のプレート９，１０に対する固着方法は先に説
明した方法と同一である。この場合、各溝形板材２６の
他方の突出板部２６ｂはプレート９又は１０に当接しな
ければならないので、一方の突出板部２６ａよりもこの
溝形板材２６の板厚分だけ高くしておく必要がある。

（発明の作用及び効果） 以上のように実施し得る本発明のパネル型熱交換器によ
れば、熱交換流路(7a〜8c)を形成する両プレート(9,10)
を波形に加工するのではなく、当該両側プレート(9,10)
の流路側に突出板部（フィン）を設けるのであるから、
当該突出板部の間隔を詰めて多数の突出板部を形成し、
以て、両側プレートの熱伝達表面積を大幅に増大させて
熱交換効率を高めることが出来るのであるが、特に本発
明の構成によれば、次のような格別な作用効果が得られ
る。即ち、 ．前記突出板部を、両側プレート(9,10)に底板部(26
c)を介して固着した断面コの字形の溝形板材(26)の両側
突出板部(26a,26b)から構成するのであるから、２つの
突出板部(26a,26b)を一つの溝形板材(26)の取付けによ
り形成することができる。換言すれば、突出板部(26a,2
6b)の数に比べて両側プレート(9,10)への溶接工数を半
減させることが出来、コストダウンを図ることが出来
る。

．しかも、両側プレート(9,10)の各溝形板材(26)は、
夫々の突出板部(26a,26b)が相手側溝形板材(26)の両側
突出板部(26a,26b)間に嵌合するように、互いに齟齬嵌
合させるのであるから、プレート(9,10)に対する溶接固
着の対象となる溝形板材底板部(26c)の巾が、熱交換流
路内で隣接する突出板部(26a,26b)間の間隔の倍以上と
なり、突出板部(26a,26b)間の間隔を挟めながらプレー
ト(9,10)に対する溶接固着作業が容易に行える。

特に実施例にも示したように、溝形板材(26)を、その巾
（例、10mm程度）の略1/3の小間隔で並列固着し、この
小間隔で隣接する溝形板材(26)の二つの突出板部(26a,2
6b)に跨がって相手側のプレート(9,10)に固着されてい
る溝形板材(26)が嵌合するように構成すれば、その効果
は甚大である。

．また、各突出板部(26a,26b)の先端は、相手側溝形
板材(26)の底板部(26c)または相手側プレート(9,10)に
当接しているので、プレート(9,10)の両側の熱交換流路
の内圧に差があっても、プレート(9,10)が低圧側へ変形
することを前記のように小間隔で並列する多数の突出板
部(26a,26b)によって確実に防止することが出来る。従
って、熱交換器全体の耐圧性を向上させることが出来
る。

．上記のように、各突出板部(26a,26b)の先端を相手
側溝形板材(26)の底板部(26c)または相手側プレート(9,
10)に当接させると、熱交換流路内の空間が各突出板部
(26a,26b)によって区画されてしまって、流体はこの各
突出板部(26a,26b)で区画された小通路内に分流される
ことになるが、本発明では、突出板部(26a,26b)は、そ
の長さ方向が熱交換流路(7a〜8c)内の流体流れ方向と略
平行しているのであるから、熱交換流路内での流体の円
滑な流れを阻害することはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は概略側面図、第２図は同正面図、第３図は同背
面図、第４図は第２図及び第３図のＸ−Ｘ線での展開断
面図、第５図は一つのパネルユニットの前記Ｘ−Ｘ線で
の展開断面図、第６図は第２図のＹ−Ｙ線での横断面
図、第７図Ａは一つのパネルユニットの前記Ｙ−Ｙ線で
の横断面図、第７図Ｂは剤７図Ａの部分拡大図、第８図
は一つのパネルユニットの正面図、第９図は溝形板材の
変形例を示す横断平面図、第10図は同側面図、第11図は
抵抗部材を取り付けた環状仕切り板の正面図、第12は同
環状仕切り板の要部の拡大横断面図、第13図は第12図の
抵抗部材の変形例を示す横断面図、第14図はパネル型熱
交換器全体の変形例を示し且つ前記Ｘ−Ｘ線展開断面図
に相当する概略断面図、第15図は溝形板材の配列変形例
を示す要部の横断平面図である。 ２ａ〜２ｄ…パネルユニット、３…第一流体流入口、４
…第二流体流出口、５…第一流体流出口、６…第二流体
流入口、７ａ〜７ｄ…第一流体の熱交換流路、８ａ〜８
ｃ…第二流体の熱交換流路、９，１０…パネルユニット
構成用プレート、１１，１２…周辺凹入溝部、１３，２
７…シーム溶接、１４，１５…周辺接合部、１６〜１９
…外向き突出部、２０〜２３…内向き突出部、１６ａ〜
１９ａ，２０ａ〜２３ａ…開口、２４，２５，２６，３
１…溶接、２６…溝形板材、２６ａ，２６ｂ…突出板
部、２６ｃ…底板部、２９…環状膨出空間、３０…環状
仕切り板、３２，３３，３７，３８…口金、３４〜３６
…カバープレート、３９〜４５，４９ａ〜５２ｃ…連通
路、４６〜４８…抵抗部材。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱交換流路(7a〜8c)を形成する両側プレー
   ト(9,10)の流路側に多数の並列する突出板部を形成して
   成るパネル型熱交換器に於いて、 前記突出板部が、前記プレート(9,10)に底板部(26c)を
   介して固着した断面コの字形の溝形板材(26)の両側突出
   板部(26a,26b)から構成されていること、 前記突出板部(26a,26b)は、その長さ方向が熱交換流路
   (7a〜8c)内の流体流れ方向と略平行していること、 両側プレート(9,10)の各溝形板材(26)は、夫々の突出板
   部(26a,26b)が相手側溝形板材(26)の両側突出板部(26a,
   26b)間に嵌合するように、互いに齟齬嵌合しているこ
   と、 各突出板部(26a,26b)の先端は、相手側溝形板材(26)の
   底板部(26c)または相手側プレート(9,10)に当接してい
   ること、 を特徴とするパネル型熱交換器。
2. 【請求項２】前記溝形板材(26)の突出板部(26a,26b)
   が、その長さ方向に於いて波状に加工されて成る、特許
   請求の範囲第項に記載のパネル型熱交換器。