JP2002310593A - プレートフィン型熱交換器 - Google Patents
プレートフィン型熱交換器Info
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- JP2002310593A JP2002310593A JP2001112580A JP2001112580A JP2002310593A JP 2002310593 A JP2002310593 A JP 2002310593A JP 2001112580 A JP2001112580 A JP 2001112580A JP 2001112580 A JP2001112580 A JP 2001112580A JP 2002310593 A JP2002310593 A JP 2002310593A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
- F28F9/026—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
- F28F9/0265—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits by using guiding means or impingement means inside the header box
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Details Of Heat-Exchange And Heat-Transfer (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 小型化のためにヘッダータンク内の流体通過
面積が流入量に対して通常の熱交換器に比べてかなり狭
い、あるいは流体の導入及び導出の方向が特定されるな
どの種々要因で偏流が生じやすい構成を採用しプレート
フィン型熱交換器において、偏流による熱交換効率の低
下を防止し得る構成。 【解決手段】 ヘッダータンク５の流体入口から最も遠
い奥側の近傍と、長手方向の中央部より奥側のヘッダー
タンク５内にバッフルプレート１０，１１を配置するこ
とにより、流体入口から最も遠い奥側への流体の流入を
減らすことができ、結果として多数の流体通路のヘッダ
ータンク入口側の通路にも高温流体が通過するようにな
り、偏流の改善を図ることが可能となる。
面積が流入量に対して通常の熱交換器に比べてかなり狭
い、あるいは流体の導入及び導出の方向が特定されるな
どの種々要因で偏流が生じやすい構成を採用しプレート
フィン型熱交換器において、偏流による熱交換効率の低
下を防止し得る構成。 【解決手段】 ヘッダータンク５の流体入口から最も遠
い奥側の近傍と、長手方向の中央部より奥側のヘッダー
タンク５内にバッフルプレート１０，１１を配置するこ
とにより、流体入口から最も遠い奥側への流体の流入を
減らすことができ、結果として多数の流体通路のヘッダ
ータンク入口側の通路にも高温流体が通過するようにな
り、偏流の改善を図ることが可能となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、プレートフィン
型熱交換器のヘッダー部の改良に係り、ヘッダータンク
内にバッフルプレートを配置して、導入流体の偏流を改
善して特に高温、高速流体との熱交換を効率よく行うプ
レートフィン型熱交換器に関する。
型熱交換器のヘッダー部の改良に係り、ヘッダータンク
内にバッフルプレートを配置して、導入流体の偏流を改
善して特に高温、高速流体との熱交換を効率よく行うプ
レートフィン型熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】プレートフィン型熱交換器は、平板のチ
ューブプレート間にフィンを挟み、さらにチューブプレ
ートの所要端を閉塞して通路を形成するためのサイドバ
ーを挟み込んで流体通路を形成し、この流体通路を所要
通路数、積層して構成するもので、この通路端開口側に
所要のヘッダータンクなどが設けられる。
ューブプレート間にフィンを挟み、さらにチューブプレ
ートの所要端を閉塞して通路を形成するためのサイドバ
ーを挟み込んで流体通路を形成し、この流体通路を所要
通路数、積層して構成するもので、この通路端開口側に
所要のヘッダータンクなどが設けられる。
【０００３】プレートフィン型熱交換器は、優れた熱変
換特性を発揮できること、また積層する流体通路の流体
方向、積層パターン、適用するヘッダータンクの構成な
どを適宜選定することより、また使用する材質などによ
り、きわめて広範囲の用途にそれぞれ特化することが容
易であため、種々の用途に用いられている。
換特性を発揮できること、また積層する流体通路の流体
方向、積層パターン、適用するヘッダータンクの構成な
どを適宜選定することより、また使用する材質などによ
り、きわめて広範囲の用途にそれぞれ特化することが容
易であため、種々の用途に用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】例えば、高温の抽気ガ
スを室外から取り入れた空気で冷却して、空調や機器の
冷却に使用する場合、熱交換率に優れたプレートフィン
型熱交換器を複数個一体化して小型化を図った、デュア
ルやトリプル構成の熱交換装置が採用されている。
スを室外から取り入れた空気で冷却して、空調や機器の
冷却に使用する場合、熱交換率に優れたプレートフィン
型熱交換器を複数個一体化して小型化を図った、デュア
ルやトリプル構成の熱交換装置が採用されている。
【０００５】一例を示すと、高温の抽気ガスを外気で冷
却する場合、プレートフィン型熱交換器の２個を一体化
した熱交換装置の一方向に低温流体を貫通させて冷却す
るが、高温側の抽気ガスは一次側熱交換器に入り、その
一次側熱交換器を出た後に再び２次側熱交換器に入るよ
うに、換言すれば、一方向の低温流体の外気に対して高
温流体の抽気ガスを複数回直交流させることで、熱交換
効率を向上させることができる。
却する場合、プレートフィン型熱交換器の２個を一体化
した熱交換装置の一方向に低温流体を貫通させて冷却す
るが、高温側の抽気ガスは一次側熱交換器に入り、その
一次側熱交換器を出た後に再び２次側熱交換器に入るよ
うに、換言すれば、一方向の低温流体の外気に対して高
温流体の抽気ガスを複数回直交流させることで、熱交換
効率を向上させることができる。
【０００６】前述の複数個を一体化したプレートフィン
型熱交換器において、一次側熱交換器は小型化のために
ヘッダータンク内の流体通過面積が流入量に対して通常
の熱交換器に比べてかなり狭い、あるいは流体の導入及
び導出の方向が特定されるなどの種々要因で偏流が生
じ、熱交換効率が低下する。また、高温流体の偏流によ
ってプレートフィン型熱交換器に生じる熱応力が増大す
るなど装置寿命にも影響が及ぶ問題がある。
型熱交換器において、一次側熱交換器は小型化のために
ヘッダータンク内の流体通過面積が流入量に対して通常
の熱交換器に比べてかなり狭い、あるいは流体の導入及
び導出の方向が特定されるなどの種々要因で偏流が生
じ、熱交換効率が低下する。また、高温流体の偏流によ
ってプレートフィン型熱交換器に生じる熱応力が増大す
るなど装置寿命にも影響が及ぶ問題がある。
【０００７】この発明は、プレートフィン型熱交換器に
おいて、特に小型化のためにヘッダータンク内の流体通
過面積が流入量に対して通常の熱交換器に比べてかなり
狭い、あるいは流体の導入及び導出の方向が特定される
などの種々要因で偏流が生じやすい構成を採用し、特に
高温、高速流体などの単位入熱量が大きなど最も苛酷な
使用条件を要求される用途に用いられるようなプレート
フィン型熱交換器の偏流による熱交換効率の低下を防止
し得る構成を提案することを目的としている。
おいて、特に小型化のためにヘッダータンク内の流体通
過面積が流入量に対して通常の熱交換器に比べてかなり
狭い、あるいは流体の導入及び導出の方向が特定される
などの種々要因で偏流が生じやすい構成を採用し、特に
高温、高速流体などの単位入熱量が大きなど最も苛酷な
使用条件を要求される用途に用いられるようなプレート
フィン型熱交換器の偏流による熱交換効率の低下を防止
し得る構成を提案することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】発明者らは、図１に示す
ごとく、例えば３３段の高温流体通路の積層方向と平行
方向にヘッダータンクが配置されて高温流体を導入する
プレートフィン型熱交換器において、導入される高温、
高速流体の各流体通路の通過状況を調査したところ、流
体入口から最も遠い奥側から１０段手前近傍までの通路
を通過する流体が最も多く、入口側に近い通路ほど流体
の通過量が少ないことを知見した。
ごとく、例えば３３段の高温流体通路の積層方向と平行
方向にヘッダータンクが配置されて高温流体を導入する
プレートフィン型熱交換器において、導入される高温、
高速流体の各流体通路の通過状況を調査したところ、流
体入口から最も遠い奥側から１０段手前近傍までの通路
を通過する流体が最も多く、入口側に近い通路ほど流体
の通過量が少ないことを知見した。
【０００９】そこで発明者らは、かかる偏流を防止でき
る構成について種々検討した結果、ヘッダータンクの流
体入口から最も遠い奥側の近傍と、長手方向の中央部よ
り奥側のヘッダータンク内にバッフルプレートを配置す
ることにより、流体入口から最も遠い奥側への流体の流
入を減らすことができ、結果として多数の流体通路のヘ
ッダータンク入口側の通路にも高温流体が通過するよう
になり、偏流の改善を図ることが可能であることを知見
した。
る構成について種々検討した結果、ヘッダータンクの流
体入口から最も遠い奥側の近傍と、長手方向の中央部よ
り奥側のヘッダータンク内にバッフルプレートを配置す
ることにより、流体入口から最も遠い奥側への流体の流
入を減らすことができ、結果として多数の流体通路のヘ
ッダータンク入口側の通路にも高温流体が通過するよう
になり、偏流の改善を図ることが可能であることを知見
した。
【００１０】すなわち、この発明は、積層配置される流
体通路の両端開口部に当該流体通路の積層方向と平行方
向にヘッダータンクが配置されて所要流体を導入するプ
レートフィン型熱交換器において、積層配置される流体
通路のうち流体の流入量が他通路よりも多い通路群への
流体の流入又は流出を制限するためのバッフルプレート
を導入側と導出側のいずれかまたは両方のヘッダータン
ク内に配置し、各流体通路への流体の流入量を均一化し
たことを特徴とするプレートフィン型熱交換器である。
体通路の両端開口部に当該流体通路の積層方向と平行方
向にヘッダータンクが配置されて所要流体を導入するプ
レートフィン型熱交換器において、積層配置される流体
通路のうち流体の流入量が他通路よりも多い通路群への
流体の流入又は流出を制限するためのバッフルプレート
を導入側と導出側のいずれかまたは両方のヘッダータン
ク内に配置し、各流体通路への流体の流入量を均一化し
たことを特徴とするプレートフィン型熱交換器である。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１に示すプレートフィン型熱交
換器１は、流体の通過方向が図で前後方向の低温流体通
路３と上下方向の高温流体通路４が交互に積層配置され
流体間の熱交換が行われるコア部２と、上下方向の高温
流体通路４の上下の開口端部にそれぞれヘッダータンク
５，６が配置されている。
換器１は、流体の通過方向が図で前後方向の低温流体通
路３と上下方向の高温流体通路４が交互に積層配置され
流体間の熱交換が行われるコア部２と、上下方向の高温
流体通路４の上下の開口端部にそれぞれヘッダータンク
５，６が配置されている。
【００１２】上記コア部２の各流体通路３，４は、平板
のチューブプレート間にフィンを挟み、さらにチューブ
プレートの所要端を閉塞して通路を形成するためのサイ
ドバーを挟み込んで通路を形成する構成である。
のチューブプレート間にフィンを挟み、さらにチューブ
プレートの所要端を閉塞して通路を形成するためのサイ
ドバーを挟み込んで通路を形成する構成である。
【００１３】図２は高温流体が通過するヘッダータンク
５，６と高温流体通路４を模式的に示す説明図であり、
入口ヘッダータンク５から各高温流体通路４を経て出口
ヘッダータンク６へとクランク状に通過する。ここで、
３０ｍ／ｓｅｃの速度で高温流体が流入した場合の入口
ヘッダータンク５内の圧力を解析したところ、圧力は図
示する領域Ｃ、Ｂ、Ａの順に高くなり、タンク５の奥側
が最も高くなった。
５，６と高温流体通路４を模式的に示す説明図であり、
入口ヘッダータンク５から各高温流体通路４を経て出口
ヘッダータンク６へとクランク状に通過する。ここで、
３０ｍ／ｓｅｃの速度で高温流体が流入した場合の入口
ヘッダータンク５内の圧力を解析したところ、圧力は図
示する領域Ｃ、Ｂ、Ａの順に高くなり、タンク５の奥側
が最も高くなった。
【００１４】また、各高温流体通路４を通過する高温流
体の速度を解析したところ、図３に通路長さとして模式
的に下向きのグラフで表すように、入口ヘッダータンク
５の流入口側の高温流体通路４ａを通過する流体が最も
遅く、奥側の高温流体通路４になるほど通過する流体速
度が速くなり、一番奥の高温流体通路４ｂを通過する流
体速度が最も速かった。
体の速度を解析したところ、図３に通路長さとして模式
的に下向きのグラフで表すように、入口ヘッダータンク
５の流入口側の高温流体通路４ａを通過する流体が最も
遅く、奥側の高温流体通路４になるほど通過する流体速
度が速くなり、一番奥の高温流体通路４ｂを通過する流
体速度が最も速かった。
【００１５】そこで、図１に示すごとく、入口ヘッダー
タンク５内の奥から５〜６段目の高温流体通路４の近傍
と、入口ヘッダータンク５内の入口側から８〜１７段目
の高温流体通路４の近傍に、それぞれ入口開口端に傾斜
して望むようにバッフルプレート１０，１１を配置し
た。また、出口ヘッダータンク６内の出口側から１〜８
段目の高温流体通路４の出口開口端に近接して平行に対
向するようバッフルプレート１２を配置した。
タンク５内の奥から５〜６段目の高温流体通路４の近傍
と、入口ヘッダータンク５内の入口側から８〜１７段目
の高温流体通路４の近傍に、それぞれ入口開口端に傾斜
して望むようにバッフルプレート１０，１１を配置し
た。また、出口ヘッダータンク６内の出口側から１〜８
段目の高温流体通路４の出口開口端に近接して平行に対
向するようバッフルプレート１２を配置した。
【００１６】高速で高温流体が流入した場合の入口ヘッ
ダータンク５内の圧力は、図４に示すごとく、領域Ｂと
Ａのみになり、中央のバッフルプレートまでの間が最も
高くなるように改善された。
ダータンク５内の圧力は、図４に示すごとく、領域Ｂと
Ａのみになり、中央のバッフルプレートまでの間が最も
高くなるように改善された。
【００１７】さらに、各高温流体通路４を通過する高温
流体の速度は、図５に示すごとく入口ヘッダータンク５
の流入口側の高温流体通路４を通過する流体の速度が上
昇して全ての高温流体通路４で流体の速度が均等化され
てきた。
流体の速度は、図５に示すごとく入口ヘッダータンク５
の流入口側の高温流体通路４を通過する流体の速度が上
昇して全ての高温流体通路４で流体の速度が均等化され
てきた。
【００１８】ヘッダータンク内にバッフルプレートを配
置することにより、各高温流体通路４を通過する高温流
体の流量が均等化されるため、低温流体と熱交換される
熱量も均等化され熱交換器全体の熱交換量が向上する。
置することにより、各高温流体通路４を通過する高温流
体の流量が均等化されるため、低温流体と熱交換される
熱量も均等化され熱交換器全体の熱交換量が向上する。
【００１９】この発明において、バッフルプレートは、
流体通路の積層段数やヘッダータンクの形状、構成並び
に導入される流体速度等に応じて、配置位置や数、その
形状、通路開口端に対する対向向き、距離などを適宜選
定するとよい。また、バッフルプレートを配置するヘッ
ダータンクも導入側、導出側のいずれか、あるいは両方
を適宜選定するとよい。
流体通路の積層段数やヘッダータンクの形状、構成並び
に導入される流体速度等に応じて、配置位置や数、その
形状、通路開口端に対する対向向き、距離などを適宜選
定するとよい。また、バッフルプレートを配置するヘッ
ダータンクも導入側、導出側のいずれか、あるいは両方
を適宜選定するとよい。
【００２０】なお、この発明において、バッフルプレー
トは、前述の図１のバッフルプレート１１のごとく別部
材にてヘッダータンク内に配設して形成、機能させるこ
とはもちろん、ヘッダータンクを例えば外部から凹み変
形させて図１のバッフルプレート１１と同等の機能を持
たせることが可能であり、この発明のバッフルプレート
はかかる構成も包含するものである。
トは、前述の図１のバッフルプレート１１のごとく別部
材にてヘッダータンク内に配設して形成、機能させるこ
とはもちろん、ヘッダータンクを例えば外部から凹み変
形させて図１のバッフルプレート１１と同等の機能を持
たせることが可能であり、この発明のバッフルプレート
はかかる構成も包含するものである。
【００２１】
【実施例】図１に示すヘッダータンク内にバッフルプレ
ートを設けた構成のこの発明によるプレートフィン型熱
交換器について、温度１７８℃、流速２０〜３０ｍ／ｓ
ｅｃの種々の抽気ガスと温度４０℃の空気との熱交換を
行い、熱交換量を解析した。
ートを設けた構成のこの発明によるプレートフィン型熱
交換器について、温度１７８℃、流速２０〜３０ｍ／ｓ
ｅｃの種々の抽気ガスと温度４０℃の空気との熱交換を
行い、熱交換量を解析した。
【００２２】また、バッフルプレートを設けない以外は
図１と同じプレートフィン型熱交換器で同様の熱交換を
行い、熱交換量を解析したところ、バッフルプレートを
設けたこの発明の場合は、上記の比較の熱交換器に比べ
て総熱交換量が２〜３％向上することが分かった。
図１と同じプレートフィン型熱交換器で同様の熱交換を
行い、熱交換量を解析したところ、バッフルプレートを
設けたこの発明の場合は、上記の比較の熱交換器に比べ
て総熱交換量が２〜３％向上することが分かった。
【００２３】
【発明の効果】この発明によると、ヘッダータンク内に
バッフルプレートを配置して、導入流体の偏流を改善で
き、特に高温、高速流体と低温流体との熱交換を効率よ
く行うことができる。特に、実施例に示すごとき航空機
の用途において、空調装置などでは熱交換における数％
の熱交換効率の向上により、当該装置全体の性能を大き
く向上させることができる。
バッフルプレートを配置して、導入流体の偏流を改善で
き、特に高温、高速流体と低温流体との熱交換を効率よ
く行うことができる。特に、実施例に示すごとき航空機
の用途において、空調装置などでは熱交換における数％
の熱交換効率の向上により、当該装置全体の性能を大き
く向上させることができる。
【図１】この発明によるプレートフィン型熱交換器の構
成を示す一部破断説明図である。
成を示す一部破断説明図である。
【図２】図１の構成における高温流体が通過するヘッダ
ータンクからバッフルを除いた構成における高温流体通
路及び入口ヘッダータンク内の圧力分布を模式的に示す
説明図である。
ータンクからバッフルを除いた構成における高温流体通
路及び入口ヘッダータンク内の圧力分布を模式的に示す
説明図である。
【図３】図２の構成においけ各高温流体通路を通過する
高温流体の速度を通路長さとして模式的に下向きのグラ
フで表す、熱交換器の斜視説明図である。
高温流体の速度を通路長さとして模式的に下向きのグラ
フで表す、熱交換器の斜視説明図である。
【図４】図１の構成における高温流体が通過するヘッダ
ータンクと高温流体通路及び入口ヘッダータンク内の圧
力分布を模式的に示す説明図である。
ータンクと高温流体通路及び入口ヘッダータンク内の圧
力分布を模式的に示す説明図である。
【図５】各高温流体通路４を通過する高温流体の速度を
通路長さとして模式的に下向きのグラフで表す、熱交換
器の斜視説明図である。
通路長さとして模式的に下向きのグラフで表す、熱交換
器の斜視説明図である。
１ プレートフィン型熱交換器 ２ コア部 ３ 低温流体通路 ４，４ａ，ａｂ 高温流体通路 ５ 入口ヘッダータンク ６ 出口ヘッダータンク １０，１１，１２ バッフルプレート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3L065 DA12 DA13 DA17 3L103 AA18 AA37 BB38 CC22 DD15 DD19 DD53
Claims (1)
- 【請求項１】 積層配置される流体通路の両端開口部に
当該流体通路の積層方向と平行方向にヘッダータンクが
配置されて所要流体を導入するプレートフィン型熱交換
器において、積層配置される流体通路のうち流体の流入
量が他通路よりも多い通路群への流体の流入又は流出を
制限するためのバッフルプレートを導入側及び／又は導
出側ヘッダータンク内に配置し、各流体通路への流体の
流入量を均一化したプレートフィン型熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001112580A JP2002310593A (ja) | 2001-04-11 | 2001-04-11 | プレートフィン型熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001112580A JP2002310593A (ja) | 2001-04-11 | 2001-04-11 | プレートフィン型熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002310593A true JP2002310593A (ja) | 2002-10-23 |
Family
ID=18963972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001112580A Pending JP2002310593A (ja) | 2001-04-11 | 2001-04-11 | プレートフィン型熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002310593A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20050079751A (ko) * | 2004-02-06 | 2005-08-11 | 한국델파이주식회사 | 자동차 열교환기용 헤더탱크 어셈블리 |
| JP2007054700A (ja) * | 2005-08-23 | 2007-03-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 除湿装置 |
| JP2007071434A (ja) * | 2005-09-06 | 2007-03-22 | Tokyo Roki Co Ltd | 積層型熱交換器 |
| WO2011132608A1 (ja) * | 2010-04-23 | 2011-10-27 | カルソニックカンセイ株式会社 | 熱交換器のヘッダタンク |
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-
2001
- 2001-04-11 JP JP2001112580A patent/JP2002310593A/ja active Pending
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