JPH0645166Y2 - プレートフィン型熱交換器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、高温燃焼排ガスや蒸気等の高温流体の熱交換
に使用するプレートフィン型熱交換器の改良に関する。

〔従来の技術〕

一般に使用されているプレートフィン型熱交換器は、第
５図に示すように、２枚のチューブプレート（板状隔
壁）1,1の間に形成される空間の両側部にスペーサーバ
2,2を配し、スペーサーバー2,2間にコルゲートフィン
（波状隔壁）３を配して形成した流体通路を数段高さに
積層し、一体ろう着けしたものである。同図に示す熱交
換器は、コルゲートフィン３が一段ごとに直交させて組
立てあり、高温流体Ａと低温流体Ｂは隣接する側面4,5
から流体通路内へ取り入れられ、矢印で示すように互い
に段違いに直交方向へ流動して熱交換される。なお、プ
レートフィン型熱交換器には、上記した直交流型のほ
か、向流型に組立てたもの等がある。

〔考案が解決しようとする課題〕

上記第５図に示したような従来のプレートフィン型熱交
換器は、例えば高温燃焼排ガスや蒸気のような高温流体
の熱交換に用いスタートとストップの激しい条件で使わ
れると、高温流体Ａの流入口である一側面４において各
段のチューブプレート１の左右両端部（○で囲んで示
す）が変形したり破損したりするという問題があった。

これは、第６図に示すように、高温流体Ａが流れるとコ
ルゲートフィン３に接するチューブプレート１の左右両
端部を除く部分は急速に加熱されるのに対し、チューブ
プレート１の左右両端部に接するスペーサーバー２は熱
容量が大きく昇温が遅れるため、第７図に示すようにチ
ューブプレート１の両端部では極端な温度勾配が生じ、
この境界部分に非常に大きな過度熱応力が発生するから
である。

本考案は、このような問題を解決するためになされたも
ので、高温燃焼排ガスや蒸気のような高温流体の熱交換
に使用しても熱応力の発生による変形や破損を生じるこ
とのないプレートフィン型熱交換器の提供を目的とする
ものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本考案では、第１図に示す
ように、チューブプレート1,1間に形成される空間の両
端部にスペーサーバー2,2を配し、スペーサーバー2,2間
に伝熱フィン３を配して形成した流体通路を複数段に積
層し、各流体通路に高温流体Ａと低温流体Ｂとを段違い
に通過させて熱交換を行うプレートフィン型熱交換器に
おいて、高温流体Ａの流入口に設けたヘッダータンク６
内に、その内面より突出し中央部に開口7aを有すると共
に開口7aの少なくとも両側にスペーサーバー2,2および
その近傍の流体通路を覆い得る遮蔽部分を確保したバッ
フル板７を配置した。

〔作用〕

上記の構成によれば、第１図および第２図に示すように
高温流体Ａはバッフル板７中央部の開孔7aより伝熱フィ
ン３の設けた流体通路に流入する。従って、スペーサー
バー２近傍の流体通路へはバッフル板７に阻止されて高
温流体Ａが僅かしか流入しない。その結果、チューブプ
レート１の巾方向の温度分布は、第３図に示すように、
スペーサーバー２に接する付近での温度勾配が著しく緩
和されることとなり、熱応力の発生が防止されるのであ
る。

〔実施例〕

第１図は、本考案を実施したプレートフィン型熱交換器
の一例である。

熱交換器本体は全ステンレス製で、２枚のチューブプレ
ート1,1の間に形成された空間の両側部にスペーサーバ
ー2,2を配し、スペーサーバー2,2間に伝熱フィンとして
のコルゲートフィン３を配して形成した流体通路を数段
高さに積層してなる。チューブプレートフィン1,1間の
コルゲートフィン３が設けられた流体通路は、一段ごと
に流通方向が直交するいわゆる直交流型に構成されてお
り、高温流体Ａと低温流体Ｂとは隣接する側面4,5から
段違いに流体通路内に入り、矢印の如く直交方向へ流れ
て熱交換される。

そして、高温流体Ａの流入口である一側面４には、漏斗
状のヘッダータンク６が溶接にて固着されており、その
内周面には上記一側面４の周縁部を覆うように額縁状の
バッフル板７がろう付により固着されている。図示例の
バッフル板７はステンレス鋼板で、中央部に高温流体Ａ
を取り入れるための矩形の開孔7aを有し、上記一側面４
から僅かに離れた所に位置している。

ヘッダータンク６に流入した高温流体Ａは、バッフル７
中央の開孔7aを通って上記一側面４よりコルゲートフィ
ン３の設けられた流体通路内に入る。その結果、スペー
サーバー２近傍の流体通路内へ高温流体Ａが多量に流入
するのが阻止される。また、一部の高温流体Ａは僅かで
はあるが、バッフル板７を迂回してスペーサーバー２近
傍の流体通路内にも流入する。その結果、スペーサーバ
ー２近傍への流体流入を完全に阻止した場合と比べて、
熱耐久性は幾分低下するのの、伝熱効率の低下は最小限
に抑制される。

バッフル板７の配設位置は、ヘッダータンク６の奥行き
をＬとすれば、上記一側面４からの距離が０〜L/10とな
るよう設定するのが望ましい。上記一側面４からバッフ
ル板７までの距離がL/10を超えると、バッフル板７の後
方に回り込む高温流体Ａが増加し、バッフル板７を設け
たことの意味が薄くなる。

なお、高温流体Ａの流出口、低温流体Ｂの流入口および
流入口にも同様のヘッダータンクが設けられているが、
それらのヘッダータンクにバッフル板は内蔵されていな
い。

バッフル板７における開孔7aの形状については、図示例
のように矩形に限らず、例えば第４図（イ）に示す正四
角形や、（ロ）に示す八角形、（ハ）に示す円形等でも
よい。また（ニ）に示すようにコルゲートフィン３の左
右両端部のみを板片状のバッフル7,7で覆うようにした
構成であってもよい。そしていずれの場合にも開孔7aの
少なくとも左右両側には、スペーサーバー２およびその
近傍の流体通路を完全に覆い得るだけの遮蔽部分を残し
ておくことが必要である。

〔考案の効果〕

以上に説明したとおり、本考案のプレートフィン型熱交
換器は、高温流体の流入口付近にバッフル板を設け、ス
ペーサーバー近傍の流体通路に高温流体が多量に流入し
ないように構成したから、チューブプレートがスペーサ
ーバー近傍で大きな温度勾配を生じることがない。した
がって、熱応力が発生せず、熱応力を原因とするチュー
ブプレートの変形や破損等の事故を防止することができ
る。また、バッフル板を迂回してスペーサーバー近傍の
流体通路にも少量の高温流体を流入させることができる
ので、バッフル板の付設にともなう伝熱効率の低下を最
小限に抑制することも可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案プレートフィン型熱交換器の斜視図、第
２図は本考案プレートフィン型熱交換器における高温流
体の流れを説明する要部平面図、第３図は本考案プレー
トフィン型熱交換器におけるチューブプレートの巾方向
温度分布を示すグラフ、第４図（イ）（ロ）（ハ）
（ニ）は本考案に係るバッフル板の他の例を示す正面
図、第５図は従来のプレートフィン型熱交換器を説明す
る斜視図、第６図は従来のプレートフィン型熱交換器に
おける高温流体の流れを説明する要部平面図、第７図は
従来のプレートフィン型熱交換器におけるチューブプレ
ートの巾方向温度分布を示すグラフである。 1:チューブプレート、2:スペーサーバー、 3:伝熱フィン、4:一側面（高温流体流入口）、 6:ヘッダータンク、7:バッフル板、7a:開孔。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】チューブプレート（１）（１）間に形成さ
   れる空間の両端部にスペーサーバー（２）（２）を配
   し、スペーサーバー（２）（２）間に伝熱フィン（３）
   を配して形成した流体通路を複数段に積層し、各流体通
   路に高温流体Ａと、低温流体Ｂとを段違いに通過させて
   熱交換を行うプレートフィン型熱交換器において、高温
   流体Ａの流入口に設けたヘッダータンク（６）内に、そ
   の内面より突出し中央部に開口（7a）を有すると共に開
   口（7a）の少なくとも両側にスペーサーバー（２）
   （２）およびその近傍の流体通路を覆い得る遮蔽部分を
   確保したバッフル板（７）を配置したことを特徴とする
   プレートフィン型熱交換器。