JPS61191886A - 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産（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・フィン製熱交換器に係シ、特に各熱交換素子におけ
るフィンを有しない空間部にスペーサーを兼用する各流
体の案内翼を設けるととＫよシ、空間部の補強と各流体
の乱流防止により高効率の熱交換作用が得られるように
した熱交換器に関するものである。

〔従来の技術〕

第５図ないし第１０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、−＆ず、その基本について説明す
る。第５図は基本の熱交換器を構成するための単位部材
を示す斜視図であり、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Ｋ。

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部
を接着剤等で固定して単位部材αυ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、セラミシ
フ板、プラスチック板等。

種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、空調用の場合には紙またはプラスチック板
が好適である。一方、プ′　レート（８）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Ｑ、０５〜０２ｍ程度が好適でちゃ、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１〜１０１１１１の範囲が適する。なお、実施例では
高さを２．０ｆｉあるいは２−Ｔｍとしピッチを４ｍと
した。

一方、制御体Ｑｌの厚さは上記フィン（７）を２枚のプ
レート（８）で挾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１
００段以上ある場合は、制御体ａ０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Ｑｌの固定には市販の接着剤が用いられる。

次に、第５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
（Ｈｍ）の斜視図を第６図に示す。

すなわち、この図において２図中の（ａ）Ｃ−１）は−
水流体（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
台形状を成しており、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−水流体ＣＭ）および二次流体（Ｎ）はフィン（７
）部においては１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）　（Ｂ）（８）相互の間に形成される空間部０
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−に沿って吹出口（ａｌＸｂｌ）に導出される。

次に９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１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（ａＢ）の横断面形状を表わし
２図において、中央から半分の右側の横線を入ルだ部分
がフィン（７）部、左側半分が空間部ａａｔ−表わす。

（第６図の上から２段目の断面に相当する）なおフィン
（７）部を平行流路に対して斜めに切断した時の角度θ
（第７図中に記入した角度θ）により、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１図に示したＷｌおよびＷｌ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テ３０
０ｉｕａｔ　高さは全テ５００ｍＶＣそろえ、伝熱面積
も約２４ｒＩ？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
４００ＴｒＬシ′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Ｋｍ　”１／Ｗ
２の比を対数目盛でプロットした結果を、第８図に示す
。この図かられかるように、測定値は直線（Ｈ）Ｋ良く
載υｅ　Ｗ１／Ｗ２の値が小さくなる椙高い温度交換効
率を示した。なお２図中の破線には等伝導面積の一般の
直交流産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８図よＩり　Ｗ１／Ｗ２が０．１４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（
Ｌｌ〉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９図にこの発明の基本の上記熱交換器にお
ける２つの流体の関係と、一方の流体の吹出口における
流速分布状態および温度分布状態の実測結果を示す。第
９図中、実線の二次流体（Ｎ）およびこの流体とプレー
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２図のように静圧損失の小さい図中後方に集中
し、制御体四に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９図
（Ｂ）のようＫ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
より温度分布状態を第３図（Ｃ）に示す。すなわち、こ
れら第９図の（Ｂ）および（Ｃ）よシーーー〜１（温度
交換効率１００チ１−ｔｌ 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。

その他、上記した本発明の基本の熱交換器（ＨＢ）を空
調用熱交換器として用いる場合には、第１０図のように
流体の側方吸込口（１３ａ）（１５ｂ）および前方吹出
口（１５ａ１）（１３ｂ１）を設は九ケーシング（１３
の中に納めて用いるのが普通である。

〔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
されているので、各熱交換素子のフィン部から出た平行
流体が空間部内で拡散され、特に熱交換すべき２つの流
体が集中する後方部におけ為流路が有効に作用しないば
か）でなく、熱交換器の組立状態でフィンを有しない空
間部側が機械的に弱く各熱交換素子の大型化に問題を生
じていた。この発明はこれらの問題点を解決することを
目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明の場合は一次流体あるいは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に。

対向プレートに挟持され核部でのスペーサーの役目を兼
用する上記各流体の案内翼を所定の長さに複数枚配設さ
せている。

〔作用〕

この発明の場合は各熱交換素子の空間部に配設した案内
翼がプレート相互間のスペーサーとなって核部の補強の
目的が達成されるばかシでなく。

フィン部から出た平行流体の空間部内での急激な拡散に
よる流体の圧力損失を低減させることができると共に、
最も熱交換効率の高い後方部における流体流路の長さを
最大長さにしてその有効利用を図れることＫなる。

〔実施例〕

第１図および第２図はこの発明の熱交換器の一実施例を
示すもので１図中上述の基本のものと同一または相当個
所は同一符号で示しているが、この発明の場合は一次流
体（Ｍ）あるいは二次流体（Ｎ）が通る各熱交換素子（
９）のフィン（７）を有しない空間部αのにはフィン（
７）部の平行流路（７ａ）と一連に構成され、かつ対向
プレート（８）間のスペーサーの役目を兼用する各流体
の案内翼ａ◆を複数枚配設すると共に、それぞれの案内
翼の長さを各流体の前方吹出口から後方側に向うにした
がってその長さを増大させ、互いに熱交換すべき一次流
体と二次流体が集中する後方部における流路が最長にな
るように設定されている点に特徴があシ、他は従来のも
のと同様に構成されている。

また第３図および第４図はこの発明の他の実施例を示す
ものであシ、この場合は各熱交換素子（９）の空間部＠
に配設したそれぞれの案内翼α４の終端部（１４ａ）を
湾曲中心が前方吹出口の中央寄多側に有する円弧状部（
１４ｂ）を経てそれぞれ当該前方吹出口に向って延長さ
せている点に特徴があシ、この場合は空間部ｔ１り内で
の流体の圧力損失が大幅に低下されるものであシ、その
他は第１図、第２図の場合と同様になっている。

〔発明の効果〕

この発明の熱交換器は以上のように構成されているので
、各熱交換素子における空間部が補強され、これによシ
熱交換素子の大型化が容易になるばかシでなく、フィン
部から出た流体が空間部内で急激に拡散されることがな
いので核部の圧力損失が少なく、さらに熱交換効率の高
い後方部における流体流路の長さを最長にすることによ
り、高効率の熱交換作用が期待できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の熱交換器を示す斜視図、第２図は本
発明のものくおける熱交換作用を示す説第１０図はこの
発明の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、顛は制御体、ａ
Ｄは単位部材、　ａａは空間部、収３はケーシング、（
Ｌ４は案内翼、　　（１４ａ）はその終端部、　　（１
ａｂ）は中間の円弧状部、（Ｍ）は一次流体、（Ｎ）は
二次流体、　　（ａＸｂ）は側方吸込口、（ｅＬｌ）（
ｂｌ）は前方吹出口を示１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 (3)

【特許請求の範囲】
1. （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、その間隙の中に上記流体の
   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の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
   い空間部には、対向プレート間のスペーサーの役目を兼
   用する各流体の案内翼をフィン部の平行流路から一連に
   配設させたことを特徴とする熱交換器。
2. （２）各熱交換素子のフィンを有しない空間部に配設し
   たそれぞれの案内翼の長さを、各流体の前方吹出口から
   後方側に向うにしたがつてその長さを増大させるように
   した特許請求の範囲第１項記載の熱交換器。
3. （３）各熱交換素子の空間部に設けたそれぞれの案内翼
   の終端部を、その湾曲中心が前方吹出口の中央寄り側に
   有する円弧状部を経てそれぞれ前方吹出口に向つて延長
   させた特許請求の範囲第２項記載の熱交換器。