JP2011185499A - 熱交換器 - Google Patents
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Abstract
【課題】熱交換する一方の流体に対し、他方の流体が二種類の流体に適用する熱交換器を提案する。
【解決手段】コルゲート板10を側板20、30で挟持して側壁15で区画された流体の流通路を、一方の流体と他方の流体が流通方向が逆方向で交互に流通する2体の熱交換機体A、Bを間隔を対向させ、各熱交換機体A、Bの対向面である側板20の両側端部を連通させ、一端に入口ヘッダー22、他端に出口ヘッダー23を形成し、一方の流体が入口ヘッダー22から各熱交換機体A、Bの流通路を流通して出口ヘッダー23へ至り、各熱交換機体A、Bの外側面である側板30の一端の側端部に入口ヘッダー32a、32b、他端に出口ヘッダー33a、33bを形成し、他方の流体の一種類が熱交換機体Aの入口ヘッダー32aから流通路を流通して出口ヘッダー33aへ至り、他の一種類が熱交換機体Bの入口ヘッダー32bから流通路を流通して出口ヘッダー33bへ至る。
【選択図】図4
【解決手段】コルゲート板10を側板20、30で挟持して側壁15で区画された流体の流通路を、一方の流体と他方の流体が流通方向が逆方向で交互に流通する2体の熱交換機体A、Bを間隔を対向させ、各熱交換機体A、Bの対向面である側板20の両側端部を連通させ、一端に入口ヘッダー22、他端に出口ヘッダー23を形成し、一方の流体が入口ヘッダー22から各熱交換機体A、Bの流通路を流通して出口ヘッダー23へ至り、各熱交換機体A、Bの外側面である側板30の一端の側端部に入口ヘッダー32a、32b、他端に出口ヘッダー33a、33bを形成し、他方の流体の一種類が熱交換機体Aの入口ヘッダー32aから流通路を流通して出口ヘッダー33aへ至り、他の一種類が熱交換機体Bの入口ヘッダー32bから流通路を流通して出口ヘッダー33bへ至る。
【選択図】図4
Description
この発明は、加熱装置や冷却装置等の各種熱関連装置に用いられる熱交換器に関するものである。
流体の加熱や冷却に用いる熱交換の構造として、所定形状に形成した金属板で流体の流通路を形成するものがあり、その代表的なものはプレート式熱交換器である。プレート式熱交換器は、金属板のプレス加工で波形や半球殻形等の連続する凹凸面を形成したプレート(伝熱板)を多層に重ね、伝熱板と伝熱板との間に狭い間隔の流体の流通層を形成し、液−液、液−ガスの2種類の流体を流通層に交互に流通させて熱交換を行うものである。
このプレート式熱交換器の製造方法は、伝熱板の間にろう材を設置して所定治具で組み立て、これを加熱炉に投入し、重ねた伝熱板の凹凸面の頂部をろう付けする手段が用いられている。しかし、当接する頂部の接合面積の不足から接合不良が生じやすく、強度、気密性の確保に課題があり、ろう材の設置、治具による組み立て等の作業が煩雑で、生産性に劣り、製作コストが高価であり、これらの課題を解消するための様々な提案(特許文献1、特許文献2)がされている。また、流体の流通路が複雑となるため、熱交換する流体の圧力損失が比較的大きいことも欠点である。さらに、従来のプレート式熱交換器は、熱交換する一方の流体が水であり、他方の流体が異なる温度のガス(例えば150℃と300℃)であり、この二種類のガスで水を加熱(又はガスを冷却)する熱交換器のように、熱交換する一方の流体に対し、他方の流体が二種類の流体である熱交換器の用途には構造が複雑となり、不適である。
この発明は、所定形状に形成した金属板で流体の流通路を形成する熱交換器において、接合部材を削減し、組立作業性、生産性に優れるとともに、熱交換する流体の圧力損失を低減し、熱効率に優れた新規構成の熱交換器を提案することを目的とするものである。また、熱交換する一方の流体に対し、他方の流体が二種類の流体である熱交換器に適用した新規構造を提案することを目的とするものである。
こうした目的を達成するため、この発明の熱交換器は、熱交換する一方の流体に対し、他方の流体が二種類の流体である熱交換器であって、断面が矩形波形状のコルゲート板10を形成し、このコルゲート板10の両側を側板20、30で挟持してコルゲート板10の側壁15で区画された流体の流通路を形成し、熱交換する一方の流体と他方の流体が、その流通方向が逆方向で流体の流通路を交互に流通する薄箱状の熱交換機体を形成する。そして、2体の熱交換機体A、Bを間隔を設けて対向させ、各熱交換機体A、Bの対向面である一方の側板20の両側端部を連通させ、一端に入口ヘッダー22、他端に出口ヘッダー23を形成し、一方の流体が入口ヘッダー22から各熱交換機体A、Bの流通路を流通して出口ヘッダー23へ至り、各熱交換機体A、Bの外側面である他方の側板30の両側端部に膨出部を形成して一端に入口ヘッダー32a、32bを形成し、他端に出口ヘッダー33a、33bを形成し、他方の流体の一種類が一方の熱交換機体Aの入口ヘッダー32aから熱交換機体Aの流通路を流通して出口ヘッダー33aへ至り、他の一種類が他方の熱交換機体Bの入口ヘッダー32bから熱交換機体Bの流通路を流通して出口ヘッダー33bへ至るように構成するものである。
また、この発明の熱交換器は、熱効率の向上を図るため、折り返し面12、14に、内側に突出する突起17を配置するものである。
また、この発明の熱交換器は、熱交換を行う流体の特性に応じ、熱交換する一方の流体の流通路の幅Aと他方の流体の流通路の幅Bとが相違するようにコルゲート板10を形成してもよい。
また、この発明の熱交換器は、一方の流体が水であり、他方の流体が異なる温度のガスである熱交換器に特に適用するものである。
この発明の熱交換器は、コルゲート板10の側壁15で区画された流体の流通路を、熱交換する一方の流体と他方の流体が、その流通方向が逆方向で交互に流通し、コルゲート板10の側壁15を介して両流体の熱交換が行われる。このように、両流体は極めて狭間隔の流通路を交互に流通し、伝熱面積の増大により熱効率に優れるとともに、流体の流通路が単純であるから、従来のプレート式熱交換器に比べて流体の圧力損失が大幅に低減される。
また、熱交換器体は、コルゲート板10を側板20、30で挟持して簡単に組み立てられ、折り返し面12、14が側板20、30に当接するので接合性に優れ、接合部材が削減され、組立作業性、生産性に優れるので製作コストが安価である。
また、この発明の熱交換器は、2体の熱交換機体A、Bを間隔を設けて対向させ、熱交換する一方の流体が入口ヘッダー22から各熱交換機体A、Bの流通路を流通して出口ヘッダー23へ至り、他方の流体の一種類が一方の熱交換機体Aの入口ヘッダー32aから熱交換機体Aの流通路を流通して出口ヘッダー33aへ至り、他の一種類が他方の熱交換機体Bの入口ヘッダー32bから熱交換機体Bの流通路を流通して出口ヘッダー33bへ至るように構成したので、熱交換機体Aでは一方の流体と他方の流体の一種類との間で、熱交換機体Bでは一方の流体と他方の流体の他の一種類との間で熱交換が行われる。したがって、熱交換する一方の流体に対し、他方の流体が二種類の流体である熱交換器に適用し、特に、熱交換する一方の流体が水であり、他方の流体が異なる温度のガスである熱交換器に適用するものである。
また、コルゲート板10の折り返し面12、14に、内側に突出する突起17を配置することで、流通路を流通する流体に乱流を生じさせ、さらなる熱効率の向上を図ることができる。
また、この発明の熱交換器は、熱交換する一方の流体の流通路の幅Aと他方の流体の流通路の幅Bとが相違するようにコルゲート板10を形成することで、熱交換を行う流体の種類・流速・流量・温度等の特性に適するように流通路の幅寸法を設定し、効率的な熱交換の促進を図ることができる。
以下に、この発明を実施するための最良の形態について、実施例に基づいて具体的に説明する。
図1から6は、この発明の最初の実施例で、水−ガスの流体が熱交換する熱交換器であり、熱交換する一方の流体である水に対し、他方の流体が異なる温度のガス例えば150℃と300℃)である熱交換器である。
図において、金属板(例えばアルミの薄板)を波形成形したコルゲート板10が形成され、コルゲート板10は、折り返し面12、14が平坦状で断面が矩形波形状に形成されている。コルゲート板10の両側を側板20、30で挟持し、折り返し面12、14に側板20、30が当接し、コルゲート板10の側壁15で区画された流体の流通路を形成した薄箱状の熱交換機体が形成されている。コルゲート板10の前後端面は端板11で閉塞され、図4に示すように、水の流通路Wとガスの流通路Gが交互に形成されている。図6に示すように、水の流通路Wの幅Aとガスの流通路Gの幅Bは同一寸法となるように、コルゲート板10が形成されている。なお、熱交換を行う流体の種類・流速・流量・温度等の特性に適するように、一方の流体の流通路の幅Aと他方の流体の流通路の幅Bとが相違するように、折り返し面12、14の幅寸法を設定してもよい。
2体の熱交換機体A、Bが間隔を設けて対向され、各熱交換機体A、Bの対向面である一方の側板20の両側端部が連結路で連通され、連結路に各熱交換機体A、Bの水の流通路Wが開孔し、一端に入口ヘッダー22を形成して入口管25を設け、他端に出口ヘッダー23を形成して出口管26を設けている。
各熱交換機体A、Bの外側面である他方の側板30の両側端部に膨出部が形成され、この膨出部によって形成される膨出空間に各熱交換機体A、Bのガスの流通路Gが開孔し、一端に入口ヘッダー32a、32bを形成して入口管35a、35bを設け、他端に出口ヘッダー33a、33bを形成して出口管36a、36bを設けている。なお、水とガスがそれぞれの流通路W、Gを逆方向へ流通するように、入口ヘッダーと出口ヘッダーの位置関係は両側板20、30で反対である。
この熱交換器において、熱交換する一方の流体である水は、入口ヘッダー22から各熱交換機体A、Bの流通路Wを流通して出口ヘッダー23へ至る。熱交換する他方の流体であるガスの一種類(ガスA)は、一方の熱交換機体Aの入口ヘッダー32aから熱交換機体Aの流通路Gを流通して出口ヘッダー33aへ至り、他の一種類(ガスB)は、他方の熱交換機体Bの入口ヘッダー32bから熱交換機体Bの流通路Gを流通して出口ヘッダー33bへ至る。水とガスは逆方向(クロス方向)へ流通し、極めて狭間隔の流通路W、Gを交互に流通し、コルゲート板10の側壁15を介して熱交換し、熱交換機体Aでは水とガスの一種類との間で、熱交換機体Bでは水とガスの他の一種類との間で熱交換が行われるように構成されている。
図7及び8は、コルゲート板の他の実施例である。この実施例のコルゲート板10は、折り返し面12、14に内側に突出する突起17を配置したものである。突起17は、隣接する流通路に同位置になるように配置されている。突起17により流通路を流通する流体に乱流を生じさせることで、熱効率の向上が図られる。突起17は、図に示すように、内側に膨出して形成する他、切り欠いた小片を内側に起こした切り起こし片で形成してもよい。突起17は、隣接する流通路に同位置になるように配置する他、千鳥の位置に配置することもでき、一方の流通路にのみ設けてもよい。また、流通路を流通する流体に同じく乱流を生じさせ、熱交換の促進を図るために、流通路にコイルバネやネジリ板を挿入する手段も有益である。
A 熱交換機体
B 熱交換機体
10 コルゲート板
12 折り返し面
14 折り返し面
15 側壁
17 突起
20 側板
22 入口ヘッダー
23 出口ヘッダー
30 側板
32a 入口ヘッダー
32b 入口ヘッダー
33a 出口ヘッダー
33b 出口ヘッダー
B 熱交換機体
10 コルゲート板
12 折り返し面
14 折り返し面
15 側壁
17 突起
20 側板
22 入口ヘッダー
23 出口ヘッダー
30 側板
32a 入口ヘッダー
32b 入口ヘッダー
33a 出口ヘッダー
33b 出口ヘッダー
Claims (4)
- 熱交換する一方の流体に対し、他方の流体が二種類の流体である熱交換器であって、
断面が矩形波形状のコルゲート板10を形成し、このコルゲート板10の両側を側板20、30で挟持してコルゲート板10の側壁15で区画された流体の流通路を形成し、熱交換する一方の流体と他方の流体が、その流通方向が逆方向で流体の流通路を交互に流通する薄箱状の熱交換機体を形成し、
2体の熱交換機体A、Bを間隔を設けて対向させ、各熱交換機体A、Bの対向面である一方の側板20の両側端部を連通させ、一端に入口ヘッダー22、他端に出口ヘッダー23を形成し、一方の流体が入口ヘッダー22から各熱交換機体A、Bの流通路を流通して出口ヘッダー23へ至り、
各熱交換機体A、Bの外側面である他方の側板30の両側端部に膨出部を形成して一端に入口ヘッダー32a、32bを形成し、他端に出口ヘッダー33a、33bを形成し、他方の流体の一種類が一方の熱交換機体Aの入口ヘッダー32aから熱交換機体Aの流通路を流通して出口ヘッダー33aへ至り、他の一種類が他方の熱交換機体Bの入口ヘッダー32bから熱交換機体Bの流通路を流通して出口ヘッダー33bへ至る熱交換器。 - 折り返し面12、14に、内側に突出する突起17を配置した請求項1に記載の熱交換器。
- 一方の流体の流通路の幅Aと他方の流体の流通路の幅Bとが相違するようにコルゲート板10を形成した請求項1又は2に記載の熱交換器。
- 一方の流体が水であり、他方の流体が異なる温度のガスである請求項1、2又は3に記載の熱交換器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010049954A JP2011185499A (ja) | 2010-03-05 | 2010-03-05 | 熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010049954A JP2011185499A (ja) | 2010-03-05 | 2010-03-05 | 熱交換器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011185499A true JP2011185499A (ja) | 2011-09-22 |
Family
ID=44792009
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010049954A Pending JP2011185499A (ja) | 2010-03-05 | 2010-03-05 | 熱交換器 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2011185499A (ja) |
-
2010
- 2010-03-05 JP JP2010049954A patent/JP2011185499A/ja active Pending
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