JPS61191885A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、向流型、対向流型および直交流型（または
斜交流産）でもない特有の熱交換流体方式を持つプレー
ト・フィン凰熱交換器に係シ、特に熱交換すべき２つの
流体が集中する個所が正・逆運転状態のいずれの場合に
も最長の流体流路を形成するように各流体を案内させる
ことによシ。

正・逆両運転状態で共に高効率の熱交換作用が得られる
ようＫした熱交換器に関するものである。

〔従来の技術〕

第３図ないし第７図は本発明の基本を成す熱交換器を示
すものであるので、まず、その基本について説明する。

第３図は基本の熱交換器を構成するための単位部材を示
す斜視図であシ、その熱交換素子（９）はまず流れを制
御するために複数の平行流路（７ａ）を形成する波形板
状のフィン（７）の上下両側に熱交換すべき２つの流体
を仕切るプレート（８）を接着剤等で固定する。次に、
上記のフィン部における静圧損失の所定の分布状態を与
えるために、後方を短辺とする台形状に切断した熱交換
素子（９）を作成する゛。

最後に、斜めに切断した一方の斜辺部の端部にスペーサ
ーと流体のガイド機能を兼ね備えた制御体＋１１を接着
剤等で固定して単位部材（１１）を完成している。なお
、プレート（８）の材料としては薄い金属板。

セラミック板、プラスチック板等積々のものが使用でき
るが、空調分野で給気と排気の間で温度と共に湿度の交
換を行わせる場合には多孔質材料として紙を薬剤で処理
した透湿性を有する加工紙が好適である。またフィン（
７）の材料も同様のものが用いられるが、空調用の場合
にはクラフト紙が好適である。さらに制御体ａｌの材料
も同様のものが用いられるが、空調用の場合には厚紙ま
たはプラスチック板が好適である。一方、プレート（Ｂ
）およびフィン（７）の厚さは機械的強度の許す範囲で
薄い方が好ましく、具体的には０．０５〜０．２ｆｉ程
度が好適であシ、さらにフィン（７）の高さくプレート
（８）相互の間隔に相当する。）およびピッチ（実施例
のような波形ではその山と山の間隔）は大き過ぎると流
体の整流効果が少さく、小さ過ぎると静圧損失が大きく
なるので、具体的には１〜１０８１１の範囲が適する。

なお実施例では高さを２．０ＩＩＩＫあるいは２−ｙｌ
Ｅｌｌとし、ピッチを４１ｉｌとした。一方、制御体制
の厚さは上記フィン（））を２枚のプレート（８）で挟
んだ厚さに精度良くそろえる必要があり、また積層する
段数すなわち層数が実施例のように１００段以上ある場
合は、制御体−の厚さがそろっていないと形状の整った
熱交換器を得ることができない。なお、制御体（１０の
固定には市販の接着剤が用いられる。

次に、第３図のように構成した単位部材Ｉを積層した。

いわゆる平面形状が台形の本発明の基本を成す熱交換器
（Ｈｌ）の斜視図を第４図に示す。

すなわち、この図において１図中の（ａ）（ａｌ）は一
次流体（Ｍ）の吸込口および吹出口を、また（ｂ）（ｂ
ｌ）は二次流体（Ｎ）の吸込口および吹出口を表わす。

ところで、上記の熱交換素子（９）は後方を短辺とする
台形状を成しておシ、フィン（７）部における静圧損失
は前方側が最も大きく、後方に行く程小さくなる。この
ため一次流体ＣＭ）および二次流体（Ｎ）は、フィン（
７）部においては図中矢印のように静圧損失の小さな後
方側に集中するような流速分布状態を形成し、隣接する
プレー）（８１（８１相互の間に形成される空間部ａａ
においても矢印のように後方側に集中しながら上記の制
御体α呻に沿って吹出口（ａｌ）（ｂｌ）に導出される
。

次に本発明の基本の上記熱交換器の性能について説明す
る。

第５図はこの熱交換器における流体の流速分布状態の説
明図で、熱交換器（ＨＢ）の横断面形状を表わし１図に
おいて中央から半分の右側の横線を入れた部分がフィン
（７）部、左側半分が空間部Ｑ２を表わす。（第４図の
上から２段目の断面に相当する）なお、フィン（））部
を平行流路に対して斜めに切断した時の角度θ（第５図
中に記入した角度θ）によ）流体の流速分布状態に差が
現れるため、θが４５”と６０″の２種類のものを試作
している。これらの熱交換器の断面形状の差異を明確に
するため、第５図に示したＷｌおよびＷ２の値を表１に
まとめて示す。

表１ ところで、これらの画然交換器の奥行寸法りは全て３０
０　ｍ　＋高さは全て５００ｆｉにそろえ、伝熱面積も
約２４ｍ’と一定値にそろえている。またフィン（７）
部における静圧損失の分布状態は１．フィン部の後方側
の長さと前方側の長さの比Ｗ１　／Ｗ２で定量化するこ
とが可能であるので、この値も表１中に併記した。

上記した２種類の熱交換器の性能を示すものとして表１
に示した各試作熱交換器の温度交換効率を標準処理風量
４００７ｒＬ”７時の条件下で測定した。

その結果を縦軸に、温度交換効率を横軸に、Ｗ１／ｗ２
の比を対数目盛でプロットした結果を第６図に示す。こ
の図かられかるように、測定値は直線（）Ｉ）　Ｋ良く
載’）ｔ　”１／ｖ２の値が小さくなる程高い温度交換
効率を示した。なお１図中の破線には等伝導面積の一般
の直交流製熱交換器を用い同一条件下で測定した温度交
換効率を示すものである。

この第６図より”？ｉ１／’Ｈ２がＱ、１４の台形状の
熱交換器で最高の温度交換効率が得られることが明らか
である。

上記事実は熱交換器のフィン（７）部および空間部αり
における流体の流速分布関係に基づくものであシ、流体
の流速分布状態および温度分布状態の実測結果からも、
これを説明することができる。

すなわち、第７図にこの発明の基本の上記熱交換器Ｋ＞
ける２つの流体の関係と、一方の吹出口における流速分
布状態および温度分布状態の一測結果を示す。具体的に
は、第７図（Ａ）中実線の二次流体（Ｎ）およびとの流
体とプレートを介して接触している破線の一次流体（Ｍ
）の流速分布状態は。

図のように静圧損失の小さい図中後方に集中し。

制御体（ＩＩＫ導かれて前方側の吹出口から導出される
ため、二次流体（Ｎ）の吹出口における流速分布状態は
第７図（Ｂ）のようになる。但し、縦軸は平均流速Ｖで
流速Ｖを規格化した値を示し、吹出口のはソ中央の位置
ｘ５で１となっている。また。

二次流体（Ｎ）および一次流体（Ｍ）の吸込口における
温度ｔ１およびＴ１と、二次流体（Ｎ）の吹出口の各位
置における温度ｔを測定した結果よシ温度分布状態を第
７図（Ｃ）に示す。すなわち、これら第７図の（Ｂ）お
よび（Ｃ）よシーｔ　−ｔｌ−〜１（温度交’ｒ１−ｔ
ｌ 換効率１００％に対応）に近い吹出口の位置に流体が集
中していることが明らかである。

〔発明が解決しようとする問題点−〕

本発明の基本を成す従来の熱交換器は以上のように構成
され、その正常運転状態では熱交換すべき２つの流体が
集中する個所が最長の流体流路を形成するようになって
いるが、熱交換器の逆運転状態では各吸込み流体が前方
吹出口の中央部寄シから短い流体流路で吸込まれ、熱交
換すべき２つの流体が集中する個所が必ずしも最長の流
体流路とならず、これがため逆運転状態では熱交換効率
が大幅に低下するという欠点があった。この発明はこの
点に鑑み逆運転状態でも最高の熱交換効率が得られるよ
うにすることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

、この発明の場合は正常運転状態での前方吹出口の各々
には、″逆運転状態での吸込み各流体をそれぞれ各層の
プレートの外側端に設けた制御体側寄りに集中させるた
めの偏向案内翼を特別に配設させている。

〔作用〕

この発明の場合は正常運転状態での前方吹出口の各々に
設けた偏向案内翼の作用により、正・逆運転状態のいず
れの場合にも熱交換すべき２つの流体が集中する個所が
最長の流体流路を形成するものである。

〔実施例〕

第１図および第２図はこの発明の基本を成す熱交換器の
説明図であるところの第５図および第７図に相当するも
のであり、熱交換器の正常運転状態での各流体の流速分
布状態および温度分布状態は、ともにこれらのものと同
様になるように各単位部材の構成ならびに積層が行なわ
れている。そして、この発明の場合は第１図に示すよう
に熱交換器の正常運転状態での前方吹出口（ａｌ）（ｂ
ｌ）の各々には、逆運転状態での吸込み各流体（ＣＸＤ
）を第４図における各層のプレート（８）の外側端に設
けた上記の制御体α０側寄りに集中させるだめの偏向案
内翼組３をそれぞれ配設させている点に特徴があリ、ま
たこの図において、α４は各単位部材Ｉの積層用外枠、
ａｌは熱交換器（ＨＲ）とこれを収納するケーシング間
に設けた連通用の流体流通路を示し。

その他は上述の従来のものと同様に構成されているもの
である。

すなわち、この発明の場合は上記した偏向案内翼（１３
の配設によシ、各吸込み流体（ＣＸＤ）の幽該吸込口で
の風速分布状態は第２図の実線で示すように各偏向案内
翼α３の外側寄シのｘＯで大となシ。

内側寄りのＸｍで小となり、各吸込み流体ＣＣ）　（Ｄ
）はいずれも最長の流体流路を通９．最高の熱交換効率
の条件下で熱交換されるようになっておシ。

さらに第２図の点線は上記した本発明の偏向案内翼を有
しない場合の各吸込み流体の分布状態を示すものである
。

〔発明の効果〕

この発明の熱交換器は以上のように構成しているので、
その正・逆運転のいずれの場合においても熱交換すべき
２つの流体が集中する個所は最長の流体流路となシ、こ
れにより最高の熱交換効率の条件下で熱交換器を正・逆
運転させることが可能となり、これＫよシ昼と夜とで正
・逆運転が繰返される例えば蓄熱型温室用の熱交換器と
して好適のものが得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明の熱交換器の作基本を成
す熱交換器の説明図である。 なお図中、（７）はフィン、　（７ａ）は平行流路、（
８）はプレー）、（９）は熱交換素子、ａ・は制御体、
Ｉは単位部材、ａりは空間部、（２）は偏向案内翼、（
Ｍ）は一次流体、（Ｎ）は二次流体、　　（Ｃ）（Ｄ）
は吸込み流体。 （、Ｘｂ）は正常運転状態での側方吸込口、（ａｌ）（
ｂｌ）は正常運転状態での前方吹出口を示す。 その他２図中同一符号は同一または相当部分を示すもの
とする。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 熱交換すべき２つの流体を仕切るため所定の対向間隙を
   もつて対向させたプレートと、これらプレート相互間の
   上記間隙に設けられ、その間隙中に上記流体の流れを制
   御するための複数の平行流路を形成したフィンを有し、
   上記プレート相互によつて形成される間隙を複数層形成
   し、かつこれら複数層の間隙のそれぞれに上記流体の上
   流側に位置するフィンのある部分と、流体の下流側に位
   置するフィンのない空間部とを中央の積層軸線に対して
   左右互い違いの配置となるように設けると共に、上記各
   プレートの外側端に設けられ、これと反対側からそれぞ
   れ上記各層の間隙に対して交互に上記一次流体と二次流
   体を分配導入させ同一導出方向に案内する制御体を設け
   、上記各フィンを経て互いに反対方向から対向する方向
   に導入され空間部において同一方向に曲げられて同一方
   向に導出した上記一次流体と二次流体を各層のプレート
   を介して熱交換を行なうようにし、かつ上記フィン部に
   おける所定の静圧損失分布状態の設定により、このフィ
   ン部および空間部でそれぞれ個有の流速分布状態を生じ
   させるようにしたものにおいて、上記一次流体および二
   次流体が通る各熱交換素子のフィンを有しない空間部の
   上記正常運転状態での前方吹出口の各々には、逆運転状
   態での吸込み各流体を各層のプレートの外側端に設けた
   上記の制御体側寄りに集中させるための偏向案内翼をそ
   れぞれ配設させたことを特徴とする熱交換器。