JP2010529408A - シールストリップなしのプレートフィン式熱交換 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は、シールストリップなしのプレートフィン式熱交換器であり、外遮板（２）と、ノズル（３）と、フィン（９）を有する複数の伝熱板（１）と、周縁の密封斜面（５）とを備える。伝熱板（１）には、少なくとも一つの伝熱媒体の流体通路層面に伝熱フィン（９）が横向きに設置される。
【解決手段】
【選択図】図４

Description

本発明は、熱交換器分野に関し、特にシールストリップなしのプレートフィン式熱交換器に関する。

従来のシールストリップなしのプレートフィン式熱交換器では、フィンが伝熱板に設置される方式がフィンのピッチの断面を伝熱媒体に合わせるため、フィンが縦向きに設置される方式を形成し、伝熱媒体をスムーズにフィンに流せ、且つ熱交換を行う。例えば中国特許出願番号200610039927.1及び中国特許出願番号02828683.9の明細書の附図に開示されたフィンの設置方式である。

従来のシールストリップなしのプレートフィン式熱交換器では、フィンがこのような縦向きに設置される方式は、その熱交換効率が低く、媒体流体が熱交換を行う要求を満たすため、一般的に伝熱板及びフィンを増加する方法が採用される。しかし、製品の体積及び重量が大きくなり、コストが高くなる結果となる。

従来のシールストリップなしのプレートフィン式熱交換器では、フィンがこのような縦向きに設置される方式は、よくある媒体が熱交換を行う要求を満たすことができなく、特に冷媒のように伝熱過程の中で相変化を生じた媒体が熱交換を行う要求を満たすことができなく、このような伝熱方式を従来のシールストリップなしのプレートフィン式熱交換器の中へ応用することは制限される。

本発明は、従来技術に存在する上記問題に対して、熱交換効率が高く、体積及び重量が小さく、コストが低く、相変化の性質を有する媒体が熱交換を行うことを満たすことができるシールストリップなしのプレートフィン式熱交換器を提供することを目的とする。

本発明の目的を達成するための技術的方案は以下の通りである。シールストリップなしのプレートフィン式熱交換器は、外遮板と、ノズルと、フィンを有する複数の伝熱板と、周縁の密封斜面とを備える。フィンを有する前記複数の伝熱板には、少なくとも一つの伝熱媒体の流体通路層面に伝熱フィンが横向きに設置されることを特徴とする。

前記伝熱板における伝熱フィンの横向き設置は、伝熱フィンの波形の伸長方向が熱交換器中の伝熱媒体の全体の流れ方向と平行することを指す。

本発明では、伝熱フィンの設置方向を変更することによって、フィンの従来の設置方向を平面で９０°回転させ、伝熱フィンのピッチの断面を熱交換器の中の伝熱媒体の全体の流れ方向と平行させ、伝熱フィンを横向きに設置する方式が形成される。伝熱媒体は伝熱フィンの中でフィンの凸部に妨害及び干渉され、伝熱媒体をフィン上のスリット、又はフィン上の小孔を通らせた後、短距離の横向きの流れが強制され、伝熱媒体は各伝熱層面に横向きに設置されたフィンの中に連続的なS字状の流れの動きを形成する。目的としては、伝熱媒体の流体抵抗を許容する前提で、各種の伝熱媒体がフィンと伝熱板との間の熱交換効率を増加させ、伝熱板及び伝熱フィンの数量を減少し、製品の体積、重量及びコストを低減し、且つ相変化の性質を有する媒体が熱交換を行う要求を満たす。

本発明の目的を達成した技術的方案であるシールストリップなしのプレートフィン式熱交換器は、主に蒸発器、コンデンサー及びその他の熱交換環境に用いることができ、特に冷却分野で各種の冷媒がこのような両相の性質を有する媒体は熱交換を行うことに適用する。

従来のシールストリップなしのプレートフィン式熱交換器は、沢山の隅孔の密封方式を有している。ある隅孔の密封方式は、板材の液圧方式を採用し、伝熱媒体を交互に密封するための隅孔の周縁の平面をそれぞれ低平面と高平面に設け、低平面と高平面との間の高さは前記伝熱フィンの高さに等しい。ある隅孔の密封方式は、伝熱媒体を交互に密封するための隅孔の周縁の平面に一体化の密封ブロックを設けることを採用し、一体化の密封ブロックの厚みは前記伝熱フィンの高さに等しい。ある隅孔の密封方式は、伝熱媒体を交互に密封するための単一の隅孔の周縁の平面に隅孔の密封リングを設けることを採用し、密封リングの厚みは前記伝熱フィンの高さに等しい。

従来のシールストリップなしのプレートフィン式熱交換器では、大部分は二種の媒体を交互に熱交換を行う方式であるが、一台のシールストリップなしのプレートフィン式熱交換器には、三種の媒体が相対的に熱交換を行う方式も有する。

従来のシールストリップなしのプレートフィン式熱交換器には、伝熱媒体が対角的流れの伝熱方式を採用するものがあり、伝熱媒体が同側的流れの伝熱方式を採用するものもある。

従来のシールストリップなしのプレートフィン式熱交換器では、ある伝熱板は表面に低融点のはんだを複合した板材を採用し、伝熱フィンの材料は普通箔材であり、フィンの材料には低融点のはんだを有していない。

従来のシールストリップなしのプレートフィン式熱交換器では、ある伝熱板は表面に低融点のはんだを有していない普通板材を採用するが、伝熱フィンの箔材に低融点のはんだを複合している。

従来のシールストリップなしのプレートフィン式熱交換器では、ある伝熱板は表面に低融点のはんだを有していない普通板材を採用し、伝熱フィンの表面にも低融点のはんだを複合していない普通箔材であるが、伝熱板と伝熱フィンとの間に箔状の低融点はんだを添加している。

シールストリップなしのプレートフィン式熱交換器では、隅孔が何れの密封方式を使用しても、一台の熱交換器で二種又は三種の媒体で交互に熱交換を行っても、対角的流れ又は同側的流れの伝熱方式を採用しても、及び低融点のはんだの何れの添加方式を採用しても、伝熱板の伝熱領域にフィンを全て横向きに設置することができ、本発明の技術的方案を達成することができる。

本発明の更なる改良として、前記伝熱フィンには各規格の鋸歯状タイプの伝熱フィンと孔抜きフラットタイプの伝熱フィンが含まれる。

本発明の更なる改良として、同一の熱交換器において、二種以上の伝熱媒体に対応する二つ以上の流体通路層面では、各流体通路層面がそれぞれ同じ規格の伝熱フィン、又は異なる規格の伝熱フィンに対応する。即ち同一の熱交換器中において、異なる伝熱媒体に対応する異なる流体通路層面は、同じ規格の伝熱フィンを採用してもよく、異なる規格の伝熱フィンを採用してもよい。一般的に伝熱フィンの規格はフィンの高さ、材料の厚み及びピッチなどを指し、鋸歯状タイプの伝熱フィンに対して、その規格はスリットの長さなどのパラメーターを含む。孔抜きフラットタイプの伝熱フィンに対して、その規格は孔の孔径とピッチなどのパラメーターも含む。

本発明の更なる改良として、同一の熱交換器中において、二種以上の伝熱媒体に対応する二つ以上の流体通路層面では、各流体通路層面がそれぞれ同じ規格の伝熱フィン、又は異なる規格の伝熱フィンに対応する。即ち同一の熱交換器中において、異なる伝熱媒体に対応する異なる流体通路層面は、同じタイプの伝熱フィンを採用してよい。また同じ規格又は異なる規格の伝熱フィンを採用してもよく、異なるタイプの伝熱フィンを採用してもよい。

本発明の更なる改良として、同一の熱交換器中において、少なくとも一つの伝熱媒体の流体通路層面の各伝熱板には、異なる規格又は異なるタイプを有する伝熱フィンの組合わせをと共に横向きに設置する。即ち同一の熱交換器中において、異なる伝熱媒体に対応する異なる流体通路層面では、少なくともある一種の伝熱媒体は流れる各伝熱板に、異なる規格を有する鋸歯状タイプの伝熱フィンと孔抜きフラットタイプの伝熱フィンをと共に横向きに設置することができる。

本発明の更なる改良として、同一の熱交換器中において、少なくとも一つの伝熱媒体の流体通路層面の各伝熱板では、異なる規格又は異なるタイプを有する伝熱フィンの組合わせを横向きに設置し、また縦向きに設置する。即ち同一の熱交換器中において、異なる伝熱媒体に対応する異なる流体通路層面では、少なくともある一種の伝熱媒体は流れる各伝熱板に、異なる規格の鋸歯状タイプの伝熱フィンを横向きに設置し、また異なる規格を有する孔抜きフラットタイプの伝熱フィンを縦向きに設置することができる。又は異なる規格を有する鋸歯状タイプの伝熱フィンを縦向きに設置し、また異なる規格を有する孔抜きフラットタイプの伝熱フィンを横向きに設置することができる。

本発明の更なる改良として、伝熱板では、隅孔と各タイプ、各規格の伝熱フィンとの間に導流フィンを有する。導流フィンの設置方式は伝熱媒体の流動要求によって設置することができる。

本発明の更なる改良として、全部の伝熱層面中の伝熱板上の伝熱フィンを全て横向きに設置する。即ち前記熱交換器中において、異なる伝熱媒体に対する異なる流体通路層面では、各タイプ及び各規格の伝熱フィンを横向きに設置する方式が採用されている。

本発明の更なる改良として、全部の伝熱層面中の伝熱板に、異なる伝熱媒体では、少なくとも一種の伝熱媒体が流される伝熱層面中の伝熱フィンを縦向きに設置する方式が採用される。即ち前記熱交換器中において、異なる伝熱媒体に対する異なる流体通路層面では、ある一部の流体通路層面中の伝熱フィンを横向きに設置する方式が採用され、他の一部の流体通路層面中の伝熱フィンを横向きに設置する従来の方式が採用される。

本発明に係るシールストリップなしのプレートフィン式熱交換器の外形の概略図である。 本発明に係る伝熱板の第一種構造の概略図である。 図２のC-C断面図である。 本発明に係る伝熱板の第二種構造の概略図である。 本発明に係る伝熱板の第三種構造の概略図である。 本発明に係る伝熱板の第四種構造の概略図である。 本発明に係る伝熱板の第五種構造の概略図である。 本発明に係る伝熱板の第六種構造の概略図である。 本発明に係る伝熱板の第七種構造の概略図である。 本発明に係る伝熱板の第八種構造の概略図である。 本発明に係る伝熱板の第九種構造の概略図である。 本発明に係る伝熱板の第十種構造の概略図である。 鋸歯状タイプの伝熱フィンを横向きに設置する方式及び伝熱媒体の流れ方向を示す概略図である。 孔抜きフラットタイプの伝熱フィンを横向きに設置する方式及び伝熱媒体の流れ方向を示す概略図である。

図１に示すように、図１はシールストリップなしのプレートフィン式熱交換器の外形構造を示し、シールストリップなしのプレートフィン式熱交換器は周縁の密封斜面を有する伝熱板１、外遮板２及びノズル３を備える。

図２に示すように、図２は伝熱板１とフィンの一つの構造を示す略図であり、隅孔６、周縁の密封斜面５を含み、伝熱板１上の伝熱領域に鋸歯状タイプの伝熱フィン９を横向きに設置しており、二つの隅孔６はそれぞれ低平面４と高平面７上に設置し、低平面４と高平面７との間の高さは伝熱フィン９の高さに等しい。低平面４、高平面７及び鋸歯状タイプの伝熱フィン９の周縁が囲まれた領域に導流フィン８を設置し、導流フィン８の高さはフィン９の高さと同じである。

図３に示すように、図３は図２のC-C断面の平面図であり、伝熱板１の周縁の密封斜面５と鋸歯状タイプの伝熱フィン９を示している。

図４は伝熱板１とフィンのもう一つの構造を示している。図４と図２との違いは、伝熱板１上の伝熱領域で、鋸歯状タイプの伝熱フィン１０と鋸歯状タイプの伝熱フィン９との規格が違い、特にピッチが違う点にある。図４と図２中の伝熱板１と異なる規格のフィンは、同一の熱交換器の中に設置され、二種の伝熱媒体が交互に伝熱する時、二つの隣接の伝熱流体通路層面を示している。複数の伝熱板１及び各種のフィンは各伝熱層面の組合わせを構成する。

図５に示すように、図５は伝熱板１とフィンのもう一つの構造を示している。図５と図２との違いは、伝熱板１上の伝熱領域に孔抜きフラットタイプの伝熱フィン１１を横向きに設置している点にある。

図６に示すように、図６は伝熱板１と隅孔の密封方式のもう一つの構造を示している。図６と図５との違いは、伝熱媒体を交互に密封するための二つの隅孔６の周縁の平面上に一体化の密封ブロック１２を設置しており、一体化の密封ブロック１２の厚みと孔抜きフラットタイプの伝熱フィン１１との高さは同じである点にある。

図７に示すように、図７は伝熱板１とフィンのもう一つの構造を示している。図７と図６との違いは、伝熱板１上の伝熱領域の伝熱フィンのタイプが違い、図７は鋸歯状タイプの伝熱フィン９を示しており、一体化の密封ブロック１２の厚みと鋸歯状タイプの伝熱フィン９との高さは同じである点にある。

図８に示すように、図８は伝熱板１とフィンのもう一つの構造を示している。図８と図７との違いは、伝熱板上の伝熱領域に鋸歯状タイプの伝熱フィン１０を有し、及びその中の一つの隅孔６に導流フィン８を有し、一体化の密封ブロック１２の厚みと導流フィン８の高さ及び鋸歯状タイプの伝熱フィン１０の高さとは同じである点にある。

図９に示すように、図９は伝熱板１と隅孔の密封方式のもう一つの構造を示している。図９と図７との違いは、その中の一つの隅孔６に密封リング１３を設け、密封リング１３の厚みは鋸歯状タイプの伝熱フィン９の高さに等しい点にある。

図１０に示すように、図１０は伝熱板１とフィンのもう一つの構造を示している。図１０と図４との違いは、伝熱板１上の伝熱領域に鋸歯状タイプの伝熱フィン９又は伝熱フィン１０を横向きに設置し、また孔抜きフラットタイプの伝熱フィン９又は伝熱フィン１０を横向きに設置する点にある。

図１１に示すように、図１１は伝熱板１とフィンのもう一つの構造を示している。図１１と図１０との違いは、伝熱板１上の伝熱領域に鋸歯状タイプの伝熱フィン９又は伝熱フィン１０を横向きに設置し、また鋸歯状タイプの伝熱フィン１１を縦向きに設置する点にある。

図１２に示すように、図１２は伝熱板１とフィンのもう一つの構造を示している。図１２と図１０との違いは、伝熱板１上の伝熱領域に鋸歯状タイプの伝熱フィン９又は伝熱フィン１０を横向きに設置し、また孔抜きフラットタイプの伝熱フィン１１を縦向きに設置する点にある。

図１３に示すように、図１３は鋸歯状タイプの伝熱フィン９又は伝熱フィン１０を横向きに設置する方式及び伝熱媒体の流れ方向を示す概略図である。伝熱フィン９又は伝熱フィン１０の波形の伸長方向１５は熱交換器中の伝熱媒体の全体の流れ方向１４と平行している。

図１４に示すように、図１４は孔抜きフラットタイプの伝熱フィン１１を横向きに設置する方式及び伝熱媒体の流れ方向の概略図である。伝熱フィン１１の波形の伸長方向１５は熱交換器中の伝熱媒体の全体の流れ方向１４と平行している。

Claims (10)

1. 外遮板と、ノズルと、伝熱フィンを備える複数の伝熱板と、
   周縁の密封斜面とを備え、
   前記伝熱フィンを設ける前記複数の伝熱板では、少なくとも一つの伝熱媒体の流体通路層面における伝熱板に横向き設置の伝熱フィンが設置されることを特徴とするシールストリップなしのプレートフィン式熱交換器。
2. 前記伝熱フィンは、鋸歯状タイプの伝熱フィンを含むことを特徴とする請求項１記載のシールストリップなしのプレートフィン式熱交換器。
3. 前記伝熱フィンは、孔抜きフラットタイプの伝熱フィンを含むことを特徴とする請求項１又は２記載のシールストリップなしのプレートフィン式熱交換器。
4. 二種以上の伝熱媒体に対応される二つ以上の流体通路層面では、各流体通路層面がそれぞれ一つのタイプの伝熱フィンに対応することを特徴とする請求項１記載のシールストリップなしのプレートフィン式熱交換器。
5. 二種以上の伝熱媒体に対応される二つ以上の流体通路層面では、各流体通路層面がそれぞれ異なるタイプの伝熱フィンに対応することを特徴とする請求項１記載のシールストリップなしのプレートフィン式熱交換器。
6. 少なくとも一つの伝熱媒体の流体通路層面における前記伝熱板に二種のタイプ以上の横向き設置の伝熱フィンが設置されることを特徴とする請求項１記載のシールストリップなしのプレートフィン式熱交換器。
7. 少なくとも一つの伝熱媒体の流体通路層面における前記伝熱板に横向き設置及び縦向き設置の伝熱フィンが設置されることを特徴とする請求項１記載のシールストリップなしのプレートフィン式熱交換器。
8. 前記伝熱フィンが横向きに設置される伝熱板には、導流フィンを有することを特徴とする請求項１記載のシールストリップなしのプレートフィン式熱交換器。
9. 全伝熱層面の中における伝熱板にフィンが全て横向きに設置されることを特徴とする請求項１記載のシールストリップなしのプレートフィン式熱交換器。
10. 二つ以上の伝熱層面における伝熱板には、少なくとも一種の伝熱媒体が流れる伝熱層面に伝熱フィンが縦向きに設置されることを特徴とする請求項１記載のシールストリップなしのプレートフィン式熱交換器。

Images