JP2002323295A - Plate fin type heat exchanger - Google Patents

Plate fin type heat exchanger

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JP2002323295A
JP2002323295A JP2001126364A JP2001126364A JP2002323295A JP 2002323295 A JP2002323295 A JP 2002323295A JP 2001126364 A JP2001126364 A JP 2001126364A JP 2001126364 A JP2001126364 A JP 2001126364A JP 2002323295 A JP2002323295 A JP 2002323295A
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temperature fluid
low
heat exchanger
fin
plate
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Fumiko Kawashima
▲ふ▼美子 川島
Toshihide Igari
敏秀 猪狩
Yoshimi Kamito
好美 上戸
Sunao Koyama
直 小山
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0062—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by spaced plates with inserted elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plate in type heat exchanger, having a fin structure of high strength with respect to external load and a fin structure of high strength with respect to thermal stress. SOLUTION: The heat exchanger comprises a channel layer, having fins 13 between a plurality of plates 12, and high-temperature fluid layers 10, in which a high-temperature fluid flows and low-temperature fluid layers 11 in which a low-temperature fluid flows, alternately laminated. In this case, when a fin width direction is defined as (X), a fluid flowing direction is (Y) and a channel laminating direction is (Z), an upper bottom surface 13a formed in a ruggedness in a substantially trapezoidal shape, in the fin width direction is closely contacted with the plates 12, and the rugged phase of the fins 13 at the position where the fluid flowing direction becomes identical is brought to coincident with the channel laminating direction.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば発電シス
テムにおける再生熱交換器等として適用されるプレート
フィン型熱交換器に係り、特に、耐久性や強度面で優れ
たフィンの配列構造に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plate fin type heat exchanger used as a regenerative heat exchanger in a power generation system, and more particularly to a fin arrangement having excellent durability and strength.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来より、たとえばガスタービン発電シ
ステム等の発電システムにおいては、一般に再生熱交換
器と呼ばれる熱交換器を用いて熱エネルギを有効利用
し、システムの効率向上が図られている。図８は、再生
熱交換器を用いた発電プラント例を示す図で、高温ガス
炉ヘリウムタービンシステムにおいて直接サイクルガス
タービン発電プラントシステムと呼ばれているものの構
成図である。なお、図中の符号５０は発電機、５１はタ
ービン、５２は高圧圧縮機、５３は低圧圧縮機、５４は
再生熱交換器、５５は中間冷却器、５６は前置冷却器、
５７はボイラである。2. Description of the Related Art Conventionally, in a power generation system such as a gas turbine power generation system, a heat exchanger generally called a regenerative heat exchanger is used to effectively utilize heat energy to improve the efficiency of the system. FIG. 8 is a diagram showing an example of a power plant using a regenerative heat exchanger, and is a configuration diagram of what is called a direct cycle gas turbine power plant system in a HTGR helium turbine system. In the figure, reference numeral 50 denotes a generator, 51 denotes a turbine, 52 denotes a high-pressure compressor, 53 denotes a low-pressure compressor, 54 denotes a regenerative heat exchanger, 55 denotes an intermediate cooler, 56 denotes a pre-cooler,
57 is a boiler.

【０００３】この発電プラントでは、タービン５１で仕
事をしたヘリウムガスが高温（加熱側）流体として、高
圧圧縮機５２で仕事をしたヘリウムガスが低温（被加熱
側）流体として、それぞれ再生熱交換器５４に導入され
る。再生熱交換器５４では、高温流体と低温流体とを熱
交換させて高圧圧縮機５２から導入した低温のヘリウム
ガスを加熱し、原子炉５７に戻すようになっている。上
述した発電プラントにおける高温流体及び低温流体の温
度及び圧力の具体例を挙げると、タービン５１から導入
する高温流体はたとえば４７７℃／１．９１Ｍｐａ程度
の高温・低圧、高圧圧縮機５２から導入する低温側流体
は１３１℃／６．２５Ｍｐａ程度の低温・高圧であり、
両者が熱交換することで４６０℃／６．１Ｍｐａ程度の
高温・高圧ヘリウムガスをボイラ５７に戻すことができ
る。なお、再生熱交換器５４から前置冷却器５６に送ら
れる蒸気は、たとえば１４９℃／１．８７Ｍｐａ程度の
低温・低圧になる。In this power plant, the helium gas working in the turbine 51 is used as a high-temperature (heating side) fluid, and the helium gas working in the high-pressure compressor 52 is used as a low-temperature (heating side) fluid. 54. The regenerative heat exchanger 54 exchanges heat between the high-temperature fluid and the low-temperature fluid to heat the low-temperature helium gas introduced from the high-pressure compressor 52 and return it to the nuclear reactor 57. To give a specific example of the temperature and pressure of the high-temperature fluid and the low-temperature fluid in the power plant described above, the high-temperature fluid introduced from the turbine 51 is, for example, a high-temperature low-pressure of about 477 ° C./1.91 Mpa and a low-temperature fluid introduced from the high-pressure compressor 52. The side fluid has a low temperature and high pressure of about 131 ° C./6.25 Mpa,
By performing heat exchange between the two, high-temperature and high-pressure helium gas of about 460 ° C./6.1 Mpa can be returned to the boiler 57. The steam sent from the regenerative heat exchanger 54 to the pre-cooler 56 has a low temperature and low pressure of, for example, about 149 ° C./1.87 Mpa.

【０００４】このような再生熱交換器５４としては、従
来よりヘリカルコイル型熱交換器と呼ばれるものを使用
してきたが、近年においては、発電効率のさらなる向上
に加えて経済性や安全性をより一層向上させることが望
まれている。このため、再生熱交換器５４においても、
熱交換効率のさらなる向上やより一層の小型化が求めら
れている。このような背景から、本発明者らはプレート
フィン型熱交換器に着目し、これを再生熱交換器５４と
して採用するための研究を進めてきた。ここで従来のプ
レートフィン型熱交換器の構成を図面に基づいて簡単に
説明する。プレートフィン型熱交換器ＨＥは、図９に示
すように、１または複数のコア部１及び一対のヘッダ２
よりなる熱交換器本体部３と、熱交換器本体部３を収納
するケーシング４とを具備して構成される。ケーシング
４には、それぞれがヘッダ２に連結されて高温流体側の
入口及び出口となる高温流体入口管５及び高温流体出口
管６と、低温流体側の入口及び出口となる低温流体入口
管７及び高温流体出口管８とが設けられている。As such a regenerative heat exchanger 54, a so-called helical coil type heat exchanger has been used. However, in recent years, economic efficiency and safety have been improved in addition to further improvement of power generation efficiency. It is desired to further improve. For this reason, also in the regenerative heat exchanger 54,
Further improvement in heat exchange efficiency and further miniaturization are required. From such a background, the present inventors have paid attention to a plate fin type heat exchanger, and have been researching to adopt this as the regenerative heat exchanger 54. Here, a configuration of a conventional plate fin type heat exchanger will be briefly described with reference to the drawings. As shown in FIG. 9, the plate fin type heat exchanger HE includes one or a plurality of cores 1 and a pair of headers 2.
And a casing 4 for housing the heat exchanger body 3. The casing 4 includes a high-temperature fluid inlet pipe 5 and a high-temperature fluid outlet pipe 6 which are connected to the header 2 and serve as an inlet and an outlet on the high-temperature fluid side, respectively, and a low-temperature fluid inlet pipe 7 and an inlet and an outlet on the low-temperature fluid side. A hot fluid outlet tube 8 is provided.

【０００５】コア部１は、図１０に示すように、高温流
体流路となる高温流体層１０と、低温流体流路となる低
温流体層１１とが交互に何層も重ねられた構成となって
いる。高温流体層１０及び低温流体層１１は、各層間が
床面及び天井面となるプレート１２によって仕切られて
いる。図１０に示すコア部１では、白抜矢印で示す低温
流体が流れる低温流体層１１に伝熱面積を増すためのフ
ィン１３が設けられている。そして、低温流体層１１の
上下方向に隣接して設けられた高温流体層１０には、低
温流体の流れと直交するようにして、プレート１２，１
２間の支持部材１４が適当な間隔をもって設けられ、支
持部材１４，１４間に形成される空間を矢印で表示した
高温流体が流れるようになっている。As shown in FIG. 10, the core 1 has a structure in which a high-temperature fluid layer 10 serving as a high-temperature fluid passage and a low-temperature fluid layer 11 serving as a low-temperature fluid passage are alternately stacked. ing. The high-temperature fluid layer 10 and the low-temperature fluid layer 11 are separated by a plate 12 having a floor surface and a ceiling surface between each layer. In the core section 1 shown in FIG. 10, a fin 13 for increasing a heat transfer area is provided in a low-temperature fluid layer 11 through which a low-temperature fluid flows as indicated by an outline arrow. The high-temperature fluid layer 10 provided vertically adjacent to the low-temperature fluid layer 11 is provided with the plates 12, 1 so as to be orthogonal to the flow of the low-temperature fluid.
The support members 14 between the two members are provided at appropriate intervals, and a high-temperature fluid, which is indicated by an arrow in a space formed between the support members 14, 14, flows.

【０００６】また、図１１に示すコア部１の構成では、
高温流体層１０及び低温流体層１１のそれぞれに伝熱面
積を大きくするためのフィン１３が設けられている。こ
の場合、高温流体及び低温流体の流れ方向は同一方向
（または同一直線方向逆向き）となる。なお、上述した
フィン１３には、図１０に示した平板フィンの他、波状
フィンや断続面フィン等の種類があり、一般的には、図
１１及び図１２に示すように、フィン１３の上下に存在
するプレート１２に対しろう材１５を用いてろう付けさ
れている。In the configuration of the core unit 1 shown in FIG.
Fins 13 for increasing the heat transfer area are provided in each of the high-temperature fluid layer 10 and the low-temperature fluid layer 11. In this case, the flow directions of the high-temperature fluid and the low-temperature fluid are in the same direction (or in the same linear direction but opposite directions). In addition, the above-mentioned fins 13 include types such as wavy fins and intermittent fins in addition to the flat fins shown in FIG. 10. Generally, as shown in FIG. 11 and FIG. Are brazed using a brazing material 15 to the plate 12 existing at the same time.

【０００７】上述した構成のプレ−トフィン型熱交換器
ＨＥにおいて、高温流体入口管５を通って導入された高
温流体は、一方のヘッダ２から各高温流体層１０に分散
して流れ込み、高温流体層１０を通過する。この時、隣
接する低温流体層１１においては、低温流体入口管７か
ら導入した低温流体が流れているので、高温流体層１０
を流れる高温流体と低温流体層１１を流れる低温流体と
の間では、プレート１２を介して熱交換が行われる。こ
うして熱交換がなされた後には、温度の低下した高温流
体は他方のヘッダ２に集められ、高温流体出口管６を通
ってケーシング４の外部へ流出する。また、温度の上昇
した低温流体は、低温流体出口管８を通ってケーシング
４の外部へ流出する。In the plate fin type heat exchanger HE having the above-described structure, the high-temperature fluid introduced through the high-temperature fluid inlet pipe 5 is dispersed and flows into one of the high-temperature fluid layers 10 from one of the headers 2, and the high-temperature fluid is introduced. Passes through layer 10. At this time, since the low-temperature fluid introduced from the low-temperature fluid inlet pipe 7 flows in the adjacent low-temperature fluid layer 11, the high-temperature fluid layer 10
The heat exchange is performed via the plate 12 between the high temperature fluid flowing through the low temperature fluid layer 11 and the high temperature fluid flowing through the low temperature fluid layer 11. After the heat exchange is performed, the high-temperature fluid whose temperature has decreased is collected in the other header 2 and flows out of the casing 4 through the high-temperature fluid outlet pipe 6. The low-temperature fluid whose temperature has increased flows out of the casing 4 through the low-temperature fluid outlet pipe 8.

【０００８】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のプレートフィン型熱交換器においては、実際に再生
熱交換器として使用する時、以下に説明する２種類の負
荷が作用するものと考えられる。第１の負荷は、各層間
を流れる高温流体または低温流体間の差圧等によってプ
レート１２の面に作用する内圧である。この内圧は、フ
ィン１３に対する圧縮応力として、あるいは、フィン１
３に対する引張応力として作用するものである。すなわ
ち、フィン１３に対して、各層を上下方向に積み重ねて
いる流路積層方向Ｚ（図１２参照）に作用するものであ
る。第２の負荷は、高温流体と低温流体との温度差によ
り発生する熱応力であり、この熱応力はたとえば発電シ
ステムの運転・停止を繰り返すたびに生じる温度変化に
より発生する。従って、この熱応力は応力変化が繰り返
される疲労負荷としてフィン１３に作用する。なお、上
述した従来構造では、母材（フィン及びプレート）とろ
う材とにおける強度特性の差が問題となる可能性もあ
る。By the way, in the above-mentioned conventional plate fin type heat exchanger, when it is actually used as a regenerative heat exchanger, it is considered that two kinds of loads described below act. . The first load is an internal pressure acting on the surface of the plate 12 due to a differential pressure between the high-temperature fluid or the low-temperature fluid flowing between the layers. This internal pressure is applied as a compressive stress to the fins 13 or
3 acts as a tensile stress. That is, it acts on the fin 13 in the channel stacking direction Z (see FIG. 12) in which the respective layers are stacked in the vertical direction. The second load is a thermal stress generated by a temperature difference between the high-temperature fluid and the low-temperature fluid, and the thermal stress is generated, for example, by a temperature change that occurs each time the power generation system is repeatedly operated and stopped. Therefore, this thermal stress acts on the fins 13 as a fatigue load in which the stress changes are repeated. In the above-described conventional structure, a difference in strength characteristics between the base material (fins and plates) and the brazing material may cause a problem.

【０００９】しかしながら、上述したプレートフィン型
熱交換器の従来技術においては、内圧等の外荷重に対し
て強度の高いフィン構造や熱応力の繰り返しに対して耐
久性の高いフィン構造が明確にされていないというのが
実状である。このため、たとえば発電プラント等におけ
る再生熱交換器として実機に採用する上で必要な安全性
や耐久性の向上を達成するためには、外荷重に対して強
度の高いフィン構造や熱応力の繰り返しに対して耐久性
の高いフィン構造を明確にすることで設計に反映させる
ことが望まれる。本発明は、上記の事情に鑑みてなされ
たもので、内圧等の外荷重に対する強度の高いフィン構
造及び熱応力に対する強度の高いフィン構造を備えたプ
レートフィン型熱交換器を提供するものである。However, in the above-mentioned prior art of the plate fin type heat exchanger, a fin structure having high strength against an external load such as an internal pressure and a fin structure having high durability against repetition of thermal stress are clarified. The fact is that they are not. For this reason, for example, in order to achieve the required safety and durability improvement when used as a regenerative heat exchanger in a power plant or the like, a fin structure with a high strength against external loads or a repetitive thermal stress It is desired to clarify the fin structure with high durability and reflect it in the design. The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a plate-fin heat exchanger including a fin structure having high strength against external loads such as internal pressure and a fin structure having high strength against thermal stress. .

【００１０】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、以下の手段を採用した。請求項１に記載の
プレートフィン型熱交換器は、複数枚の板状部材間にそ
れぞれフィンを備えた流路層を形成し、高温流体を流す
高温流体層と低温流体を流す低温流体層とが交互に積層
されてなるプレートフィン型熱交換器において、フィン
幅方向（Ｘ）、流体流れ方向（Ｙ）、流路積層方向
（Ｚ）とした時、前記フィンをフィン幅方向へ略台形状
に凹凸させてなる上底部面を前記板状部材に密着させ、
流体流れ方向が同一となる位置における前記フィンの凹
凸位相を流路積層方向に一致させたことを特徴とするも
のである。The present invention employs the following means in order to solve the above-mentioned problems. The plate fin type heat exchanger according to claim 1, wherein a flow path layer having fins is formed between a plurality of plate-like members, and a high-temperature fluid layer through which a high-temperature fluid flows and a low-temperature fluid layer through which a low-temperature fluid flows. When the fin width direction (X), the fluid flow direction (Y), and the flow path stacking direction (Z) are used, the fins are substantially trapezoidal in the fin width direction. The upper bottom surface, which is made uneven, is brought into close contact with the plate-like member,
The uneven phase of the fin at the position where the fluid flow direction is the same is matched with the flow channel laminating direction.

【００１１】このようなプレートフィン型熱交換器によ
れば、フィンの凹凸位相を流路積層方向に一致させたの
でプレートの変形により熱応力を吸収でき、従って、熱
応力に対する強度の高いプレートフィン型熱交換器とな
る。According to such a plate fin type heat exchanger, the unevenness phase of the fins is made to coincide with the lamination direction of the flow path, so that the thermal stress can be absorbed by the deformation of the plate, and therefore, the plate fin having high strength against the thermal stress can be absorbed. Type heat exchanger.

【００１２】請求項１に記載のプレートフィン型熱交換
器においては、前記高温流体層の高さｈ１を前記低温流
体層の高さｈ２より大（ｈ１＞ｈ２）とするのが好まし
く、これにより、体積の大きい高温気体と体積の小さい
低温気体を同重量熱交換に用いることができ、熱効率が
向上する。また、請求項１または２に記載のプレートフ
ィン型熱交換器においては、前記高温流体層または前記
低温流体層のいずれか一方の凹凸が、他方の１個と起点
及び終点を一致させて複数個設けられるようにしてもよ
く、これにより、伝熱面積が増すので熱交換効率を向上
させることができる。In the plate fin type heat exchanger according to the present invention, it is preferable that the height h1 of the high-temperature fluid layer is larger than the height h2 of the low-temperature fluid layer (h1> h2). In addition, a high-temperature gas having a large volume and a low-temperature gas having a small volume can be used for the same weight heat exchange, and the thermal efficiency is improved. Further, in the plate fin type heat exchanger according to claim 1 or 2, the unevenness of one of the high-temperature fluid layer and the low-temperature fluid layer is plural by matching the start point and the end point with the other one. The heat transfer area may be increased, so that the heat exchange area can be increased, so that the heat exchange efficiency can be improved.

【００１３】請求項４に記載のプレ−トフィン型熱交換
器は、複数枚の板状部材間にそれぞれフィンを備えた流
路層を形成し、高温流体を流す高温流体層と低温流体を
流す低温流体層とが交互に積層されてなるプレートフィ
ン型熱交換器において、フィン幅方向（Ｘ）、流体流れ
方向（Ｙ）、流路積層方向（Ｚ）とした時、前記フィン
をフィン幅方向へ略台形状に凹凸させてなる上底部面を
前記板状部材に密着させ、流体流れ方向が同一となる位
置で前記フィンの凹凸位相を流路積層方向に半ピッチず
らしたことを特徴とするものである。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a plate-fin type heat exchanger in which a flow path layer having fins is formed between a plurality of plate-like members, and a high-temperature fluid layer and a low-temperature fluid flow through a high-temperature fluid. In a plate-fin type heat exchanger in which low-temperature fluid layers are alternately stacked, when the fin width direction (X), the fluid flow direction (Y), and the flow path stacking direction (Z), the fins are oriented in the fin width direction. The upper bottom surface formed in a substantially trapezoidal shape is closely adhered to the plate-shaped member, and the unevenness phase of the fin is shifted by a half pitch in the flow path laminating direction at a position where the fluid flow direction is the same. Things.

【００１４】このようなプレートフィン型熱交換器によ
れば、フィンの凹凸位相を流路積層方向に半ピッチずら
したので、全体としてハニカム構造となって剛性が向上
するので、内圧に対する強度の高いプレートフィン型熱
交換器となる。According to such a plate fin type heat exchanger, the unevenness phase of the fins is shifted by a half pitch in the flow channel laminating direction, so that the overall structure becomes a honeycomb structure and the rigidity is improved, so that the strength against internal pressure is high. It becomes a plate fin type heat exchanger.

【００１５】請求項４に記載のプレートフィン型熱交換
器においては、前記高温流体層の高さｈ１を前記低温流
体層の高さｈ２より大（ｈ１＞ｈ２）とするのが好まし
く、これにより、体積の大きい高温気体と体積の小さい
低温気体を同重量熱交換に用いることができ、熱効率が
向上する。また、請求項４または５に記載のプレートフ
ィン型熱交換器においては、前記高温流体層または前記
低温流体層のいずれか一方の凹凸が、起点及び終点を一
致させて複数個設けられるようにしてもよく、これによ
り、伝熱面積が増すので熱交換効率を向上させることが
できる。In the plate fin type heat exchanger according to the present invention, it is preferable that the height h1 of the high temperature fluid layer is larger than the height h2 of the low temperature fluid layer (h1> h2). In addition, a high-temperature gas having a large volume and a low-temperature gas having a small volume can be used for the same weight heat exchange, and the thermal efficiency is improved. Further, in the plate-fin type heat exchanger according to claim 4 or 5, a plurality of irregularities of either the high-temperature fluid layer or the low-temperature fluid layer are provided so that a starting point and an end point are coincident. As a result, the heat transfer area increases, so that the heat exchange efficiency can be improved.

【００１６】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るプレートフィ
ン型熱交換器の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図９はプレートフィン型熱交換器ＨＥの概要を示す斜視
図であり、１または複数のコア部１及び一対のヘッダ２
よりなる熱交換器本体部３が、ケーシング４の中に収納
されている。ケーシング４には、それぞれがヘッダ２に
連結されて高温流体側の入口及び出口となる高温流体入
口管５及び高温流体出口管６と、低温流体側の入口及び
出口となる低温流体入口管７及び高温流体出口管８とが
設けられている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a plate fin type heat exchanger according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 9 is a perspective view showing an outline of the plate fin type heat exchanger HE. One or a plurality of cores 1 and a pair of headers 2 are shown.
The heat exchanger body 3 is housed in a casing 4. The casing 4 includes a high-temperature fluid inlet pipe 5 and a high-temperature fluid outlet pipe 6 which are connected to the header 2 and serve as an inlet and an outlet on the high-temperature fluid side, respectively, and a low-temperature fluid inlet pipe 7 and an inlet and an outlet on the low-temperature fluid side. A hot fluid outlet tube 8 is provided.

【００１７】上述したプレートフィン型熱交換器ＨＥの
コア部１について、本発明の第１の実施形態を図１及び
図２に示して説明する。図１に示したコア部１Ａは、高
温流体流路となる高温流体層１０と、低温流体流路とな
る低温流体層１１とが交互に何層も重ねられた構成（図
示の例では３層のみ表示）となっている。以下の説明で
は、高温流体層１０及び低温流体層１１を交互に積層す
る方向、すなわち紙面の上下方向を流路積層方向（Ｚ）
と定義する。A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2 for the core portion 1 of the above-mentioned plate fin type heat exchanger HE. The core 1A shown in FIG. 1 has a configuration in which a high-temperature fluid layer 10 serving as a high-temperature fluid flow path and a low-temperature fluid layer 11 serving as a low-temperature fluid flow path are alternately layered (three layers in the illustrated example). Only). In the following description, the direction in which the high-temperature fluid layers 10 and the low-temperature fluid layers 11 are alternately laminated, that is, the vertical direction on the paper surface, is the flow path laminating direction (Z).
Is defined.

【００１８】高温流体層１０及び低温流体層１１は、各
層間が床面及び天井面となるプレート１２によって仕切
られている。このプレート１２には、たとえばＳＵＳ３
０６等のステンレス板材などが用いられる。また、高温
流体層１０及び低温流体層１１には、伝熱面積を増すた
めのフィン１３が設けられている。このフィン１３に
は、プレート１２と同様に、たとえばＳＵＳ３０６等の
ステンレス板材などを使用し、プレス成形して略台形状
の凹凸を設けてある。以下の説明では、凹凸が連続して
設けられている方向、すなわち紙面の左右方向をフィン
幅方向（Ｘ）と定義する。なお、一つの凹凸は、起点１
３ｂから終点１３ｃまでを１ピッチ（Ｐ）として順次繰
り返される。The high-temperature fluid layer 10 and the low-temperature fluid layer 11 are separated from each other by a plate 12 having a floor surface and a ceiling surface between each layer. The plate 12 includes, for example, SUS3
A stainless plate material such as 06 is used. Further, the high-temperature fluid layer 10 and the low-temperature fluid layer 11 are provided with fins 13 for increasing the heat transfer area. Similar to the plate 12, the fins 13 are made of, for example, a stainless steel plate such as SUS306, and are press-formed to provide substantially trapezoidal irregularities. In the following description, the direction in which concavities and convexities are continuously provided, that is, the left-right direction on the paper surface is defined as the fin width direction (X). In addition, one unevenness is the starting point 1
The process from 3b to the end point 13c is sequentially repeated as one pitch (P).

【００１９】上述したフィン１３は、略台形状の上底部
面１３ａを上下に配置されたプレート１２に密着させ
て、ろう材１５を用いてろう付けされている。ここで使
用するろう材１５としては、たとえばニッケル（Ｎｉ）
ろう材などがある。また、フィン１３は、図２に示すよ
うに、流体流れ方向（Ｙ）に多数（図２では２列のみ表
示）配列されている。ここで使用する流体流れ方向
（Ｙ）とは、高温流体及び低温流体がコア部１Ａ内を流
れる方向のことであり、図示の例では、矢印で示す高温
流体と白抜矢印で示す低温流体とが、同一直線反対方向
に流れるようになっている。The above-mentioned fins 13 are brazed using a brazing material 15 with the substantially trapezoidal upper bottom surface 13a being in close contact with the plates 12 arranged vertically. The brazing material 15 used here is, for example, nickel (Ni).
There are brazing materials and the like. As shown in FIG. 2, the fins 13 are arranged in a large number (only two rows are shown in FIG. 2) in the fluid flow direction (Y). The fluid flow direction (Y) used here is a direction in which the high-temperature fluid and the low-temperature fluid flow in the core portion 1A. In the illustrated example, the high-temperature fluid indicated by an arrow and the low-temperature fluid indicated by a white arrow are used. Flow in the same straight line but in opposite directions.

【００２０】フィン１３の凹凸は、流体流れ方向（Ｙ）
における同一位置で、各層１０，１１の位相が一致して
いる。すなわち、図２の前列に配置されたフィン１３
は、各層１０，１１の起点１３ｂ及び終点１３ｃが流路
積層方向（Ｚ）において全て一致している。しかし、流
体流れ方向（Ｙ）に配列されるフィン１３は、それぞれ
の凹凸の位相をずらしてある。すなわち、図２の前列と
後列とを比較すると、フィン１３の凹凸は、起点１３ｂ
及び終点１３ｃがフィン幅方向（Ｘ）にずれた不一致の
状態となっている。なお、この実施形態では、高温流体
層１０及び低温流体層１１の高さｈは、全て同じに設定
されている。The unevenness of the fins 13 depends on the fluid flow direction (Y).
, The phases of the layers 10 and 11 coincide with each other. That is, the fins 13 arranged in the front row of FIG.
, The starting point 13b and the ending point 13c of each of the layers 10 and 11 are all the same in the channel laminating direction (Z). However, the fins 13 arranged in the fluid flow direction (Y) are out of phase with each other. That is, comparing the front row and the rear row in FIG.
And the end point 13c is displaced in the fin width direction (X). In this embodiment, the heights h of the high-temperature fluid layer 10 and the low-temperature fluid layer 11 are all set to be the same.

【００２１】このように構成されたプレートフィン型熱
交換器ＨＥのコア部１Ａでは、熱応力が作用した場合の
変形を吸収しやすいため、熱応力に対して強い構造とな
る。すなわち、温度変化によってフィン１３が膨張また
は収縮すると、フィン幅方向（Ｘ）及び流路積層方向
（Ｚ）に比較的容易に変形できるので、フィン１３に作
用する熱応力を最小限に抑えることができる。このた
め、たとえば発電プラントの運転・停止により熱応力が
繰り返し負荷されるような場合でも、疲労による破損が
しにくい構造となり、プレートフィン型熱交換器ＨＥの
信頼性や耐久性を向上させることができる。また、フィ
ン１３とろう材１５との間やプレート１２とろう材１５
との間における強度特性の差についても、熱応力が抑制
されることで破損等の問題は生じにくくなるので、熱応
力に対する強度の高い構造となる。The core portion 1A of the plate fin heat exchanger HE having the above-described structure easily absorbs deformation caused by a thermal stress, and thus has a structure that is strong against the thermal stress. That is, when the fin 13 expands or contracts due to a temperature change, the fin 13 can be relatively easily deformed in the fin width direction (X) and the flow path laminating direction (Z), so that the thermal stress acting on the fin 13 can be minimized. it can. For this reason, for example, even when thermal stress is repeatedly applied by operation / stop of the power plant, the structure is hardly damaged by fatigue, and the reliability and durability of the plate-fin heat exchanger HE can be improved. it can. In addition, between the fin 13 and the brazing material 15 or between the plate 12 and the brazing material 15.
Regarding the difference in the strength characteristics between the two, the problem such as breakage is less likely to occur due to the suppression of the thermal stress, so that the structure has high strength against the thermal stress.

【００２２】続いて、上述した第１の実施形態の第１変
形例を図３に示して説明する。この第１変形例のコア部
１Ｂでは、高温流体層１０の高さｈ１と低温流体層１１
の高さｈ２とが異なっている。すなわち、高温流体層１
０の高さｈ１を低温流体層１１の高さｈ２より大（ｈ１
＞ｈ２）とすることで、熱応力に対する強度がより一層
向上している。これは、温度変化の大きい高温流体層１
０側の高さｈ１が大きくなることで、フィン幅方向
（Ｘ）及び流路積層方向（Ｚ）における熱変形の吸収が
より一層容易になるためである。なお、図示の例では２
層のみ示されているが、実際には流路積層方向（Ｚ）に
何層も積層されることとなる。Next, a first modification of the first embodiment will be described with reference to FIG. In the core 1B of the first modification, the height h1 of the high-temperature fluid layer 10 and the low-temperature fluid layer 11
Are different from each other in height h2. That is, the high temperature fluid layer 1
0 is greater than the height h2 of the low-temperature fluid layer 11 (h1
> H2), the strength against thermal stress is further improved. This is a high temperature fluid layer 1 with a large temperature change.
This is because the absorption of thermal deformation in the fin width direction (X) and the flow path laminating direction (Z) is further facilitated by increasing the height h1 on the 0 side. In the example shown, 2
Although only the layers are shown, many layers are actually stacked in the flow channel stacking direction (Z).

【００２３】続いて、上述した第１の実施形態の第２変
形例を図４に示して説明する。この第２変形例のコア部
１Ｃでは、高温流体層１０側に設けられているフィン１
３Ａの凹凸１個に対して、低温流体層１１側のフィン１
３Ｂには３個の凹凸を設けてある（Ｐ＝３Ｐ´）。この
場合、フィン１３Ａにおける１ピッチの起点１３ｂ及び
終点１３ｃに対して、フィン１３Ｂにおける３ピッチの
起点１３ｄ及び終点１３ｅの位置が一致するように配置
する。また、高温流体層１０の高さｈ１と低温流体層１
１の高さｈ２とは、図１に示した実施形態のように同じ
でもよいし、あるいは、図３に示した第１変形例のよう
にｈ１＞ｈ２としてもよい。Next, a second modification of the above-described first embodiment will be described with reference to FIG. In the core portion 1C of the second modified example, the fin 1 provided on the high-temperature fluid layer 10 side is provided.
The fins 1 on the low-temperature fluid layer 11 side are
3B has three irregularities (P = 3P ′). In this case, the fin 13A is arranged such that the starting point 13d and the ending point 13e of the three pitches on the fin 13B coincide with the starting point 13b and the ending point 13c of one pitch. The height h1 of the high-temperature fluid layer 10 and the low-temperature fluid layer 1
The height h2 of 1 may be the same as in the embodiment shown in FIG. 1, or may be h1> h2 as in the first modification shown in FIG.

【００２４】このようなフィン構造にすれば、低温流体
層１１側のフィン１３Ｂで伝熱面積を増すことになるの
で、プレートフィン型熱交換器ＨＥの熱交換効率を向上
させることができる。また、図示の例では高温流体層１
０側の１ピッチに対して低温流体層１１側を３ピッチと
したが、流体流れ方向（Ｙ）に配列されるフィン１３に
ついてはそれぞれの凹凸の位相がずれているので、この
位相のずれなど諸条件を考慮して、熱交換効率が最もよ
くなるように低温流体層１１側のピッチ数ｎ、すなわち
Ｐ＝ｎＰ´という数式で表される凹凸数ｎの最適値を定
めればよい。なお、諸条件によっては、低温流体層１１
側に設けられているフィン１３Ｂの凹凸１個に対して、
高温流体層１０側のフィン１３Ａにｎ個の凹凸を設けて
もよい。With such a fin structure, the heat transfer area is increased by the fins 13B on the low-temperature fluid layer 11, so that the heat exchange efficiency of the plate fin heat exchanger HE can be improved. In the illustrated example, the high-temperature fluid layer 1 is used.
Although the low-temperature fluid layer 11 side has three pitches with respect to one pitch on the zero side, the fins 13 arranged in the fluid flow direction (Y) are out of phase with each other. In consideration of various conditions, the optimum value of the number of pitches n on the low-temperature fluid layer 11 side, that is, the number of irregularities n represented by the equation of P = nP 'may be determined so that the heat exchange efficiency is maximized. Note that, depending on various conditions, the low-temperature fluid layer 11 may be used.
For one unevenness of the fin 13B provided on the side,
The fins 13A on the high-temperature fluid layer 10 side may be provided with n irregularities.

【００２５】上述したプレートフィン型熱交換器ＨＥの
コア部１について、本発明の第２の実施形態を図４に示
して説明する。このコア部１Ｄは、上述した第１の実施
形態と同様に、高温流体流路となる高温流体層１０と、
低温流体流路となる低温流体層１１とが交互に何層も重
ねられた構成（図示の例では３層のみ表示）となってい
る。以下の説明においても、高温流体層１０及び低温流
体層１１を交互に積層する方向（紙面上下方向）を流路
積層方向（Ｚ）と定義する。A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4 for the core portion 1 of the above-mentioned plate-fin heat exchanger HE. This core portion 1D includes a high-temperature fluid layer 10 serving as a high-temperature fluid flow path, as in the first embodiment described above,
A low-temperature fluid layer 11 serving as a low-temperature fluid channel has a configuration in which several layers are alternately stacked (only three layers are shown in the illustrated example). Also in the following description, the direction in which the high-temperature fluid layers 10 and the low-temperature fluid layers 11 are alternately laminated (vertical direction in the drawing) is defined as the flow path laminating direction (Z).

【００２６】高温流体層１０及び低温流体層１１は、各
層間が床面及び天井面となるプレート１２によって仕切
られている。このプレート１２には、たとえばＳＵＳ３
０６等のステンレス板材などが用いられる。また、高温
流体層１０及び低温流体層１１には、伝熱面積を増すた
めのフィン１３が設けられている。このフィン１３に
は、プレート１２と同様に、たとえばＳＵＳ３０６等の
ステンレス板材などを使用し、プレス成形して略台形状
の凹凸を設けてある。以下の説明においても、凹凸が連
続して設けられている方向（紙面左右方向）をフィン幅
方向（Ｘ）と定義する。なお、一つの凹凸は、起点１３
ｂから終点１３ｃまでを１ピッチ（Ｐ）として順次繰り
返される。The high-temperature fluid layer 10 and the low-temperature fluid layer 11 are separated by a plate 12 having a floor and a ceiling between each layer. The plate 12 includes, for example, SUS3
A stainless plate material such as 06 is used. Further, the high-temperature fluid layer 10 and the low-temperature fluid layer 11 are provided with fins 13 for increasing the heat transfer area. Similar to the plate 12, the fins 13 are made of, for example, a stainless steel plate such as SUS306, and are press-formed to provide substantially trapezoidal irregularities. Also in the following description, the direction in which the irregularities are continuously provided (the left-right direction on the paper) is defined as the fin width direction (X). In addition, one unevenness is the starting point 13.
The process is repeated sequentially from b to the end point 13c as one pitch (P).

【００２７】上述したフィン１３は、略台形状の上底部
面１３ａを上下に配置されたプレート１２に密着させ
て、ろう材１５を用いてろう付けされている。ここで使
用するろう材１５としては、たとえばニッケル（Ｎｉ）
ろう材などがある。また、フィン１３は、図２に示すよ
うに、流体流れ方向（Ｙ）に多数（図２では２列のみ表
示）配列されている。ここで使用する流体流れ方向
（Ｙ）とは、高温流体及び低温流体がコア部１Ａ内を流
れる方向のことであり、図示の例では、矢印で示す高温
流体と白抜矢印で示す低温流体とが、同一直線反対方向
に流れるようになっている。The above-mentioned fins 13 are brazed using a brazing material 15 with the substantially trapezoidal upper bottom surface 13a being in close contact with the plates 12 arranged vertically. The brazing material 15 used here is, for example, nickel (Ni).
There are brazing materials and the like. As shown in FIG. 2, the fins 13 are arranged in a large number (only two rows are shown in FIG. 2) in the fluid flow direction (Y). The fluid flow direction (Y) used here is a direction in which the high-temperature fluid and the low-temperature fluid flow in the core portion 1A. In the illustrated example, the high-temperature fluid indicated by an arrow and the low-temperature fluid indicated by an outlined arrow Flow in the same straight line but in opposite directions.

【００２８】フィン１３の凹凸は、流体流れ方向（Ｙ）
における同一位置で、高温流体層１０と低温流体層１１
との位相がフィン幅方向（Ｘ）に半ピッチ（０．５Ｐ）
ずれている。すなわち、図２の前列に配置されたフィン
１３は、図５に示すように、高温流体層１０におけるフ
ィン１３Ａの起点１３ｂ及び終点１３ｃに対して、低温
流体層１１におけるフィン１３Ｂの起点１３ｂ´及び１
３ｃ´が流路積層方向（Ｚ）に０．５Ｐずれている。こ
のため、高温流体層１０及び低温流体層１１の高さｈを
同一にしたフィン１３では、プレート１２を挟んで上下
に位置する各層の凹凸が上下対称となるハニカム構造と
なっている。なお、流体流れ方向（Ｙ）に配列されるフ
ィン１３は、上述した第１の実施形態と同様に、それぞ
れの凹凸の位相をずらしてある。すなわち、図２の前列
と後列とを比較すると、フィン１３の凹凸は、起点１３
ｂ及び終点１３ｃがフィン幅方向（Ｘ）にずれた不一致
の状態となっている。The unevenness of the fins 13 depends on the fluid flow direction (Y).
At the same position in the hot fluid layer 10 and the cold fluid layer 11
Phase is half pitch (0.5P) in the fin width direction (X)
It is out of alignment. That is, as shown in FIG. 5, the fins 13 arranged in the front row of FIG. 2 have the starting point 13b ′ of the fin 13B in the low-temperature fluid layer 11 and the starting point 13b ′ 1
3c 'is shifted by 0.5P in the channel stacking direction (Z). For this reason, the fin 13 in which the height h of the high-temperature fluid layer 10 and the low-temperature fluid layer 11 is the same has a honeycomb structure in which the unevenness of each layer located above and below the plate 12 is vertically symmetric. The fins 13 arranged in the fluid flow direction (Y) are shifted in phase from each other as in the first embodiment described above. That is, comparing the front row and the rear row in FIG.
b and the end point 13c are displaced in the fin width direction (X).

【００２９】このように構成されたプレートフィン型熱
交換器ＨＥのコア部１Ｄでは、フィン１３Ａ，１３Ｂが
プレート１２の面に作用する内圧により生じる圧縮応力
や引張応力を受けることになる。しかし、各凹凸におけ
る起点及び終点の位置が一致しているため、各フィン１
３Ａ，１３Ｂには均一に応力が作用するので、部分的に
大きな応力を受ける応力集中箇所がなくなって内圧など
の外荷重に対して強い構造となる。すなわち、流路積層
方向（Ｚ）の外荷重が作用すると、流路積層方向（Ｚ）
において一致する起点及び終点を介して隣接する層で応
力を受けることができるので、図１１のＧ部のように、
部分的な応力集中を受けて破損に至るという問題は解消
される。従って、全体として強度の高いプレートフィン
型熱交換器ＨＥとなるので、信頼性や耐久性を向上させ
ることができる。In the core portion 1D of the plate fin heat exchanger HE thus configured, the fins 13A and 13B receive a compressive stress and a tensile stress generated by the internal pressure acting on the surface of the plate 12. However, since the positions of the starting point and the ending point in each unevenness match, each fin 1
Since the stress acts uniformly on the 3A and 13B, there is no stress concentration portion that receives a large stress partially, and the structure becomes strong against an external load such as an internal pressure. That is, when an external load acts in the flow path stacking direction (Z), the flow path stacking direction (Z)
Since stress can be applied to adjacent layers via the starting point and the ending point that coincide with each other, as shown in the G section of FIG.
The problem of partial stress concentration leading to breakage is eliminated. Therefore, the plate fin type heat exchanger HE having high strength as a whole can be improved in reliability and durability.

【００３０】続いて、上述した第２の実施形態の第１変
形例を図６に示して説明する。この第１変形例のコア部
１Ｅでは、高温流体層１０の高さｈ１と低温流体層１１
の高さｈ２とが異なっている。すなわち、高温流体層１
０の高さｈ１を低温流体層１１の高さｈ２より大（ｈ１
＞ｈ２）とすることで、熱応力に対する強度が向上して
いる。これは、温度変化の大きい高温流体層１０側の高
さｈ１が大きくなることで、フィン幅方向（Ｘ）及び流
路積層方向（Ｚ）における熱変形の吸収が容易になるた
めであり、外部応力に対する強度が高い図５の実施形態
と比較すると、熱応力の吸収能力が高くなる分熱応力に
も強い構造となる。なお、図示の例では２層のみ示され
ているが、実際には流路積層方向（Ｚ）に何層も積層さ
れることとなる。Next, a first modification of the above-described second embodiment will be described with reference to FIG. In the core 1E of the first modification, the height h1 of the high-temperature fluid layer 10 and the low-temperature fluid layer 11
Are different from each other in height h2. That is, the high temperature fluid layer 1
0 is greater than the height h2 of the low-temperature fluid layer 11 (h1
> H2), the strength against thermal stress is improved. This is because the absorption of thermal deformation in the fin width direction (X) and the flow path stacking direction (Z) is facilitated by increasing the height h1 on the high temperature fluid layer 10 side where the temperature change is large. As compared with the embodiment of FIG. 5 having a high strength against stress, the structure has a higher resistance to thermal stress due to the higher thermal stress absorption capacity. Although only two layers are shown in the illustrated example, actually, many layers are stacked in the flow channel stacking direction (Z).

【００３１】続いて、上述した第２の実施形態の第２変
形例を図７に示して説明する。この第２変形例のコア部
１Ｆでは、高温流体層１０側に設けられているフィン１
３Ａの凹凸１個に対して、低温流体層１１側のフィン１
３Ｂには３個の凹凸を設けてある（Ｐ＝３Ｐ´）。この
場合、フィン１３Ａにおける１ピッチの起点１３ｂ及び
終点１３ｃに対して、フィン１３Ｂにおける３ピッチの
起点１３ｄ及び終点（不図示）の位置がずれており、図
４に示したフィン１３Ｂの凹凸とはプレート１２を挟ん
で対称に配置されたものとなっている。換言すれば、フ
ィン１３Ｂにおける３ピッチの凹凸は、図５及び図６に
おけるフィン１３Ｂの１個の凹凸と起点及び終点が一致
している。また、高温流体層１０の高さｈ１と低温流体
層１１の高さｈ２とは、図５に示した実施形態のように
同じでもよいし、あるいは、図６に示した第１変形例の
ようにｈ１＞ｈ２としてもよい。Next, a second modification of the above-described second embodiment will be described with reference to FIG. In the core 1F of the second modification, the fins 1 provided on the high-temperature fluid layer 10 side are provided.
The fins 1 on the low-temperature fluid layer 11 side are
3B has three irregularities (P = 3P ′). In this case, the positions of the starting point 13d and the ending point (not shown) of the fin 13B at three pitches are shifted from the starting point 13b and the ending point 13c of the fin 13A at one pitch. They are arranged symmetrically with the plate 12 interposed therebetween. In other words, the starting point and the ending point of the three pitches of the fins 13B are identical to those of one fin 13B in FIGS. 5 and 6. Further, the height h1 of the high-temperature fluid layer 10 and the height h2 of the low-temperature fluid layer 11 may be the same as in the embodiment shown in FIG. 5, or as in the first modification shown in FIG. H1> h2.

【００３２】このようなフィン構造にすれば、低温流体
層１１側のフィン１３Ｂで伝熱面積を増すことになるの
で、プレートフィン型熱交換器ＨＥの熱交換効率を向上
させることができる。また、図示の例では高温流体層１
０側の１ピッチに対して低温流体層１１側を３ピッチと
したが、流体流れ方向（Ｙ）に配列されるフィン１３に
ついてはそれぞれの凹凸の位相がずれているので、この
位相のずれなど諸条件を考慮して、熱交換効率が最もよ
くなるように低温流体層１１側のピッチ数ｎ、すなわち
Ｐ＝ｎＰ´という数式で表される凹凸数ｎの最適値を定
めればよい。なお、諸条件によっては、低温流体層１１
側に設けられているフィン１３Ｂの凹凸１個に対して、
高温流体層１０側のフィン１３Ａにｎ個の凹凸を設けて
もよい。With such a fin structure, the heat transfer area is increased by the fins 13B on the low-temperature fluid layer 11, so that the heat exchange efficiency of the plate fin heat exchanger HE can be improved. In the illustrated example, the high-temperature fluid layer 1 is used.
Although the low-temperature fluid layer 11 side has three pitches with respect to one pitch on the zero side, the fins 13 arranged in the fluid flow direction (Y) are out of phase with each other. In consideration of various conditions, the optimum value of the number of pitches n on the low-temperature fluid layer 11 side, that is, the number of irregularities n represented by the equation of P = nP 'may be determined so that the heat exchange efficiency is maximized. Note that, depending on various conditions, the low-temperature fluid layer 11 may be used.
For one unevenness of the fin 13B provided on the side,
The fins 13A on the high-temperature fluid layer 10 side may be provided with n irregularities.

【００３３】上述したように、第１の実施形態のように
同一位相のフィン構造とすれば、熱応力及びその繰り返
し応力に対する強度が増すので、プレートフィン型熱交
換器の耐久性や信頼性を向上させることができる。ま
た、第２の実施形態のように半ピッチずらしたフィン構
造とすれば、外荷重に対する強度が増すので、プレート
フィン型熱交換器の耐久性や信頼性を増すことができ
る。従って、プレートフィン型熱交換器ＨＥを使用する
荷重等の条件に応じて、最適なフィン構造を選択して設
計することが可能になる。なお、本発明の構成は上述し
た実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を
逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。As described above, if the fin structure has the same phase as in the first embodiment, the strength against thermal stress and its repetitive stress increases, so that the durability and reliability of the plate fin type heat exchanger are improved. Can be improved. Further, if the fin structure is shifted by a half pitch as in the second embodiment, the strength against an external load increases, so that the durability and reliability of the plate-fin heat exchanger can be increased. Therefore, it is possible to select and design an optimal fin structure in accordance with conditions such as the load using the plate fin heat exchanger HE. The configuration of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention.

【００３４】[0034]

【発明の効果】本発明のプレートフィン型熱交換器によ
れば、以下の効果を奏する。 （１）プレートフィン型熱交換器において内圧主体の応
力、すなわち外荷重が作用するような場合には、フィン
幅方向（Ｘ）の凹凸位相を流路積層方向（Ｚ）で一致さ
せた構造とすることで、外荷重に強いプレートフィン型
熱交換器とすることができる。 （２）プレートフィン型熱交換器において熱応力主体の
応力が作用するような場合には、フィン幅方向（Ｘ）の
凹凸位相を流路積層方向（Ｚ）に半ピッチずらした構造
とすることで、熱応力に強いプレートフィン型熱交換器
とすることができる。According to the plate fin type heat exchanger of the present invention, the following effects can be obtained. (1) In a plate-fin heat exchanger, when a stress mainly composed of an internal pressure, that is, an external load acts, a structure in which the unevenness phase in the fin width direction (X) is matched in the flow path laminating direction (Z). By doing so, a plate-fin heat exchanger that is strong against external loads can be obtained. (2) In the case where a stress mainly consisting of thermal stress acts on the plate-fin type heat exchanger, a structure in which the uneven phase in the fin width direction (X) is shifted by half a pitch in the flow path laminating direction (Z). Thus, a plate-fin heat exchanger that is resistant to thermal stress can be obtained.

【００３５】従って、プレートフィン型熱交換器を使用
する条件及び状況に応じて最適のフィン構造を選択し、
応力負荷条件に応じた最適設計が可能になるので、安全
性や耐久性を向上させることができる。また、外荷重と
熱応力とが混在するような場合には、外荷重に対して必
要な強度と裕度、熱応力にに対して必要な強度と裕度を
考慮して、最適な設計を選択することができる。Therefore, the most suitable fin structure is selected according to the conditions and conditions for using the plate fin type heat exchanger,
Since an optimal design according to the stress load condition can be performed, safety and durability can be improved. When external loads and thermal stress coexist, the optimal design should be considered in consideration of the strength and tolerance required for external loads and the strength and tolerance required for thermal stress. You can choose.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】 本発明に係るプレートフィン型熱交換器の第
１の実施形態を示すフィン構造の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a fin structure showing a first embodiment of a plate-fin heat exchanger according to the present invention.

【図２】 図１のフィン構造を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing the fin structure of FIG. 1;

【図３】 図１に示した第１の実施形態に係る第１変形
例を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a first modified example according to the first embodiment shown in FIG.

【図４】 図１に示した第１の実施形態に係る第２変形
例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a second modified example according to the first embodiment shown in FIG.

【図５】 本発明に係るプレートフィン型熱交換器の第
２の実施形態を示すフィン構造の断面図である。FIG. 5 is a sectional view of a fin structure showing a second embodiment of the plate-fin heat exchanger according to the present invention.

【図６】 図５に示した第２の実施形態に係る第１変形
例を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a first modified example according to the second embodiment shown in FIG.

【図７】 図５に示した第２の実施形態に係る第２変形
例を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a second modified example according to the second embodiment shown in FIG.

【図８】 再生熱交換器を使用する発電プラントの構成
例を示す系統図である。FIG. 8 is a system diagram showing a configuration example of a power plant using a regenerative heat exchanger.

【図９】 プレートフィン型熱交換器の構成例を示す斜
視図である。FIG. 9 is a perspective view showing a configuration example of a plate-fin heat exchanger.

【図１０】 第１従来例のフィン構造を示す部分断面斜
視図である。FIG. 10 is a partial cross-sectional perspective view showing a fin structure of a first conventional example.

【図１１】 第２従来例のフィン構造を示す断面図であ
る。FIG. 11 is a sectional view showing a fin structure of a second conventional example.

【図１２】 図１１に示したフィン構造の分解斜視図で
ある。12 is an exploded perspective view of the fin structure shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１，１Ａ〜１Ｆ コア部 １０ 高温流体層 １１ 低温流体層 １２ プレート １３，１３Ａ，１３Ｂ フィン １３ａ 上底面部 １５ ろう材 ＨＥ プレートフィン型熱交換器 1, 1A to 1F Core part 10 High temperature fluid layer 11 Low temperature fluid layer 12 Plate 13, 13A, 13B Fin 13a Upper bottom part 15 Brazing material HE Plate fin type heat exchanger

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上戸 好美 長崎県長崎市深堀町五丁目717番１号 三 菱重工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 小山 直 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Yoshimi Ueto Inventor, Nagasaki Research Institute, Nagasaki City, Nagasaki Prefecture No.Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 複数枚の板状部材間にそれぞれフィン
を備えた流路層を形成し、高温流体を流す高温流体層と
低温流体を流す低温流体層とが交互に積層されてなるプ
レートフィン型熱交換器において、 フィン幅方向（Ｘ）、流体流れ方向（Ｙ）、流路積層方
向（Ｚ）とした時、前記フィンをフィン幅方向へ略台形
状に凹凸させてなる上底部面を前記板状部材に密着さ
せ、流体流れ方向が同一となる位置における前記フィン
の凹凸位相を流路積層方向に一致させたことを特徴とす
るプレートフィン型熱交換器。A plate fin in which a flow path layer having fins is formed between a plurality of plate-like members, and a high-temperature fluid layer for flowing a high-temperature fluid and a low-temperature fluid layer for flowing a low-temperature fluid are alternately laminated. When the fin width direction (X), the fluid flow direction (Y), and the flow path laminating direction (Z) are set in the fin width direction (X), A plate fin type heat exchanger, wherein the fins are brought into close contact with the plate-like member and the phase of the fins at the position where the fluid flow direction is the same is matched with the flow path laminating direction. 【請求項２】 前記高温流体層の高さｈ１を前記低温
流体層の高さｈ２より大（ｈ１＞ｈ２）としたことを特
徴とする請求項１に記載のプレートフィン型熱交換器。2. The plate-fin type heat exchanger according to claim 1, wherein the height h1 of the high-temperature fluid layer is larger than the height h2 of the low-temperature fluid layer (h1> h2). 【請求項３】 前記高温流体層または前記低温流体層
のいずれか一方の凹凸が、他方の１個と起点及び終点を
一致させて複数個設けられたことを特徴とする請求項１
または２に記載のプレートフィン型熱交換器。3. A plurality of irregularities of one of the high-temperature fluid layer and the low-temperature fluid layer are provided so that the starting point and the ending point of the other one are coincident with each other.
Or the plate fin type heat exchanger according to 2. 【請求項４】 複数枚の板状部材間にそれぞれフィン
を備えた流路層を形成し、高温流体を流す高温流体層と
低温流体を流す低温流体層とが交互に積層されてなるプ
レートフィン型熱交換器において、 フィン幅方向（Ｘ）、流体流れ方向（Ｙ）、流路積層方
向（Ｚ）とした時、前記フィンをフィン幅方向へ略台形
状に凹凸させてなる上底部面を前記板状部材に密着さ
せ、流体流れ方向が同一となる位置で前記フィンの凹凸
位相を流路積層方向に半ピッチずらしたことを特徴とす
るプレートフィン型熱交換器。4. A plate fin in which a flow path layer having fins is formed between a plurality of plate-like members, and a high-temperature fluid layer for flowing a high-temperature fluid and a low-temperature fluid layer for flowing a low-temperature fluid are alternately laminated. When the fin width direction (X), the fluid flow direction (Y), and the flow path laminating direction (Z) are set in the fin width direction (X), A plate fin type heat exchanger, wherein the fins are brought into close contact with the plate-like member, and the phase of the fins is shifted by a half pitch in the flow path laminating direction at a position where the fluid flow direction is the same. 【請求項５】 前記高温流体層の高さｈ１を前記低温
流体層の高さｈ２より大（ｈ１＞ｈ２）としたことを特
徴とする請求項４に記載のプレートフィン型熱交換器。5. The plate-fin type heat exchanger according to claim 4, wherein the height h1 of the high-temperature fluid layer is larger than the height h2 of the low-temperature fluid layer (h1> h2). 【請求項６】 前記高温流体層または前記低温流体層
のいずれか一方の凹凸が、起点及び終点を一致させて複
数個設けられたことを特徴とする請求項４または５に記
載のプレートフィン型熱交換器。6. The plate fin type according to claim 4, wherein a plurality of irregularities on one of the high-temperature fluid layer and the low-temperature fluid layer are provided so as to coincide with a start point and an end point. Heat exchanger.
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