JP4287169B2

JP4287169B2 - プレート型熱交換器

Info

Publication number: JP4287169B2
Application number: JP2003054549A
Authority: JP
Inventors: 秀孝新長; 真樹斎藤; 啓介岡田; 晋市川
Original assignee: T.RAD CO., L T D.
Current assignee: T.RAD CO., L T D.
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2009-07-01
Anticipated expiration: 2023-02-28
Also published as: JP2004263937A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周縁が立ち上げられた皿状金属板（ドロンカップ型）を互いに逆向きに重ね合わせると共に、内部にインナーフィンを介装し、そのインナーフィンの表面側と裏面側とに異なった流体を流通させたプレート型の熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ドロンカップ型といわれるプレート型熱交換器の一つとして、プレス成形により両端部に出入口を開口すると共に、周縁を立ち上げて皿状に形成した一対のプレートを設け、両プレートを互いに逆向きに重ね合わせてその周縁を接合し、内部に波形に曲折したインナーフィンを介装したものが知られている。このようなインナーフィンを有する熱交換器において、インナーフィンの表面側と裏面側とに夫々異なった流体を流通させ、両流体間に熱交換を行うものが知られている。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１６２１７９号公報
【０００４】
この熱交換器は、インナーフィンの周縁を上下一対のプレートの周縁と一体に接合すると共に、インナーフィンの波形の頂部および谷部となる各凸条が上下一対のプレートの内面に接触し、その接触部が一体にろう付け固定されたものである。そして第１のプレートとインナーフィンの表面側との間に第１の流体が流通し、第２のプレートとインナーフィンの裏面側との間に第２の流体が流通するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のプレート型熱交換器は、一枚のインナーフィンの表面側と裏面側との間のみで熱交換が行われるものであり、伝熱面積を充分確保し得ない欠点があった。また、インナーフィンの波の頂部および谷部は一対のプレートの内面に夫々接触しているため、その接触部には流体が流通できず、伝熱面として機能し得ない構造であった。
そこで本発明は、可能な限り伝熱面をより大きく確保し、熱交換を促進させるプレート型熱交換器を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明は、夫々全周縁が立ち上げられて皿状に形成された一対の互いに整合する第１プレート（４）および第２プレート（５）と、
両プレート（４）（５）と外周が整合する平面を有する一対の第１インナーフィン（６）および第２インナーフィン（７）と、を具備し、
前記両インナーフィン（６）（７）を介して両プレート（４）（５）が逆向きに重ね合わされると共に、両プレート（４）（５）の周縁間に、両インナーフィン（６）（７）の各周縁が挟持された状態で、それらの周縁がろう付け接合され、
その周縁を除き、第１インナーフィン（６）と第２インナーフィン（７）との間に、第１流体（８）が流通する偏平な第１流路（９）が形成されると共に、第１インナーフィン（６）と第１プレート（４）の間および、第２インナーフィン（７）と第２プレート（５）との間に夫々、第２流体（１０）が流通する偏平な第２流路（１１）が形成され、
第１流路（９）および第２流路（１１）に夫々連通する一対づつの第１の出入口（１）および第２の出入口（２）が形成され、
前記両インナーフィン（６）（７）は夫々波形に曲折され、夫々の波が交差するように第１インナーフィン（６）と第２インナーフィン（７）とが重ね合わされ且つ、その交差部が互いにろう付けされ、
前記両プレート（４）（５）および両インナーフィン（６）（７）は平面が細長く形成され、夫々のインナーフィン（６）（７）の各波はその稜線がプレートの長手方向に沿って蛇行状に形成され且つ、その各波は、その長手方向に沿い断続的にその振幅が低く形成され或いは、断続的に波の存在しない波断続部（２１）が形成され、夫々の波断続部（２１）で前記第１流体（８）および第２流体（１０）が両プレート（４）（５）の幅方向に流通できるように構成され、
前記波断続部（２１）は、両インナーフィン（６）（７）の平面で、千鳥に分散配置され、前記第１プレート（４）および第２プレート（５）の内面に、幅方向へ伸びる凸条（１３）が形成され、
その波断続部(２１)以外の位置で、その凸条（１３）と各インナーフィン（６）（７）の各波の頂部との交差部がろう付け固定されたプレート型熱交換器である。
【００１１】
請求項２に記載の本発明は、請求項１において、
第１インナーフィン（６）と第２インナーフィン（７）とは同一形成のものからなり、両者互いに表裏逆向きにして重ね合わされてなるプレート型熱交換器である。
【００１２】
請求項３に記載の本発明は、請求項１または請求項２において、
前記両プレート（４）（５）の厚みが前記両インナーフィン（６）（７）のそれに比べて充分厚く、
第１プレート（４）の長手方向の両端部に夫々一対づつの第１の出入口（１）と第２の出入口（２）とが形成され、
一対の第１の出入口（１）が前記第１インナーフィン（６）の第１の連通孔（１６）を介して、前記第１流路（９）に連通されると共に、一対の第２の出入口（２）が両インナーフィンの第２の連通孔（１７）を介して一対の前記第２流路（１１）に連通されたプレート型熱交換器である。
【００１３】
請求項４に記載の本発明は、請求項３において、
第１プレート（４）の第１の出入口（１）の孔縁は、前記両インナーフィン（６）（７）の第１の連通孔（１６）の孔縁に液密にろう付け固定され、
第１プレート（４）の第２の出入口（２）の孔縁は、前記両インナーフィン（６）（７）の第２連通孔（１７）の孔縁から小隙を有して離間されたプレート型熱交換器である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、図面に基づいて本発明の実施の形態につき説明する。
図１は本発明のプレート型熱交換器の平面図であり、図２はその正面図、図３はその右側面図、図４は図１のIV−IV矢視断面拡大図、図５は図１のＶ−Ｖ矢視断面図、図６は図１のVI−VI矢視断面図である。さらに図７は図１の VII− VII矢視断面図であり、図８は同熱交換器に内装される第１インナーフィン６，第２インナーフィン７の平面図、図９は図８のIX部拡大図、図１０は図９のＸ−Ｘ矢視断面拡大図である。
【００１５】
このプレート型熱交換器は、図４〜図７に示す如く肉厚の一対の第１プレート４，第２プレート５と、それらの間に介装される薄肉の第１インナーフィン６，第２インナーフィン７とを有する。
第１プレート４，第２プレート５は夫々全周縁が立ち上げられた細長い皿状に形成され、その周縁に小フランジ部３が突設されている。その第１プレート４の長手方向両端位置には、一対づつの出入口１，２が形成されている。出入口１の孔縁部は、略円形の凹部18に形成されている。その凹部18に対向する第２プレート５の位置にも、図３および図４に示す如く凹部18が形成されている。そして一対の出入口１の孔縁部に第１パイプ14が接合され、図１で夫々の出入口２に第２パイプ15が接合されている。第１プレート４および第２プレート５の中間部には、定間隔にその内面側に突出する凸条13が幅方向に曲折形成されている。
【００１６】
次に、一対の第１プレート４，第２プレート５に内装される一対の第１インナーフィン６，第２インナーフィン７は、その平面形状が図８の如く形成されている。これは全周縁に小フランジ部26が形成され、その小フランジ部26と同じレベルで長手方向両端隅部に一対の基面19が形成されている。この基面19には、夫々第２連通孔17が穿設されている。そしてこの基面19および小フランジ部26以外の平面は、外面側に膨出した膨出面20を形成する。この膨出面20には、その長手方向両端に第１連通孔16が穿設されている。そして中間部には、波形に曲折された波形部23がプレス成形により形成されている。この波形部23は平面において、その長手方向にその稜線および谷線が僅かに蛇行している。
【００１７】
さらに図９および図１０の如く、波の山線24，谷線25の一部を長手方向に離間して断続した波断続部21が形成されている。この波断続部21は、平面において千鳥状に形成されている。波断続部21のレベルは、図８において第１連通孔16の孔縁部表面のレベルと同一である。なお、図９で点線は裏側の第２インナーフィン７の山線および谷線を示す。
このようにしてなる第１インナーフィン６，第２インナーフィン７は、夫々同一形状のプレス成形品を表裏逆向きに重ね合わせて形成される。その結果、第１インナーフィン６と第２インナーフィン７とでは、夫々の山線24，谷線25が互いに交差する。そして小フランジ部26の位置および基面19の位置において、一対の第１インナーフィン６，第２インナーフィン７は互いにろう付け接合される。そのため、夫々の第２連通孔17の孔縁部どうしは重ねあわられる。これに対して夫々の第１連通孔16の孔縁部は離間している。
【００１８】
そして一対の第１インナーフィン６，第２インナーフィン７の小フランジ部26が第１プレート４，第２プレート５の小フランジ部３に挟持され、その挟持部が一体にろう付け固定される。このとき、第１プレート４，第２プレート５の内面と第１インナーフィン６，第２インナーフィン７の内面との間は、図４および図６の如く小隙ｔを有する。この小隙ｔは、一例として０．３〜２ｍｍであり、好ましくは０．４〜０．６ｍｍ程度である。また、第１インナーフィン６，第２インナーフィン７の振幅は、１〜３ｍｍ程度であり、好ましくは１．５〜２．５ｍｍである。
【００１９】
なお、夫々の波の高さは図８においてその長手方向両端部では、次第にテーパー状に低くなり、その先端では膨出面20と同一高さになる。また、図４の第１プレート４，第２プレート５の凸条13の位置では、第１インナーフィン６，第２インナーフィン７の波の頂部と交差し、図５の如くその交差部が一体にろう付け固定されている。
さらに第１インナーフィン６，第２インナーフィン７の出入口16は、第１プレート４，第２プレート５の凹部18に接触する。そして第１プレート４の出入口１の孔縁部と、第１インナーフィン６の第１連通孔16の孔縁部とが一体にろう付け固定されている。それと共に、その出入口１に第１パイプ14の一端が接合されている。次に、第１インナーフィン６，第２インナーフィン７の第２連通孔17と、第１プレート４，第２プレート５の内面との間には空間が形成されている。そして、第１プレート４の出入口２に第２パイプ15が接合されている。
【００２０】
【作用】
そして、一方の第１パイプ14から第１流体８が流入し、第１インナーフィン６，第２インナーフィン７に形成された第１流路９内を蛇行状に流通して、他方の第１パイプ14によりそれが流出する。また、一方の第２パイプ15から第２流体10が流入し、第１インナーフィン６，第２インナーフィン７の外面側に形成された一対の第２流路11を蛇行状に流通して、他方の第２パイプ15からそれが流出する。そして、第１流体８と第２流体10との間に熱交換が行われるものである。
この間、夫々の第１流体８，第２流体10は、各インナーフィン６，７の波断続部21においてプレートの幅方向に移動し拡散する。そしてこの波断続部21の存在により、第１流体８，第２流体10の流通抵抗を減少し熱交換を促進し得る。
【００２１】
【発明の効果】
本発明のプレート型熱交換器は、一対の第１インナーフィン６，第２インナーフィン７の周縁が夫々第１プレート４，第２プレート５の周縁に挟持され、その周縁どうしがろう付け固定されている。そして第１インナーフィン６と第２インナーフィン７との間に偏平な第１流路９が形成され、第１インナーフィン６と第１プレート４および第２インナーフィン７と第２プレート５との間に夫々偏平な第２流体10が形成されたものである。
このようにすることにより、特に第１流路９の耐圧性が向上すると共に、その第１流路を流通する第１流体８は一対の第１インナーフィン６，第２インナーフィン７の両側から熱交換が行われ、熱交換性能の高いものとなる。
即ち、第１インナーフィン６および第２インナーフィン７は夫々の周縁が一対の第１プレート４，第２プレート５にろう付け接合されているため、ろう付けの信頼性が高く且つ、第１インナーフィン６，第２インナーフィン７間に存在する第１流路９の耐圧性が高いものとなる。
【００２２】
そして、第１インナーフィン６，第２インナーフィン７を夫々波形に曲折し、夫々の波が交差するように重ね合わせ且つ、その交差部を互いにろう付けしたので、第１流路９の耐圧性がさらに向上すると共に熱交換が促進される。
【００２３】
さらに、各波をその長手方向に沿い断続的に振幅が低く形成され或いは断続的に波の存在しない波断続部２１を形成し、夫々の波断続部２１で第１流体８および第２流体１０が第１プレート４，第２プレート５の幅方向に流通できるように構成したので、第１流体８および第２流体１０の流通に伴う圧力損失を低下させると共に、第１インナーフィン６，第２インナーフィン７の各部において均一に第１流体８および第２流体１０を流通させることができる。
【００２４】
そして、第１インナーフィン６，第２インナーフィン７の平面で波断続部２１を千鳥に分散配置したので、第１流体８および第２流体１０のバイパスを防ぎその攪拌を行い、熱交換を促進し得る。
【００２５】
また、第１プレート４および第２プレート５の内面に幅方向に伸びる凸条１３を形成し、その凸条１３と各第１インナーフィン６，第２インナーフィン７の各波の頂部との交差部をろう付け固定したので、第２流路１１側の耐圧性も向上し得る。特に、その波断続部２１以外の位置で、凸条１３と各フィン６，７の各波の頂部とをろう付けすることにより、そのろう付けされる頂部の数を多くし、耐圧性を可及的に高めることができる。
【００２６】
上記いずれかの構成において、第１インナーフィン６と第２インナーフィン７とを同一形状のものから構成し、それを互いに表裏逆向きに重ね合わせて熱交換器を作ることができる。
このようにすることにより、部品点数を少なくすると共に金型費用を低下させ、全体として製品コストを低下させることができる。
【００２７】
上記いずれかの構成において、第１プレート４，第２プレート５の厚みを第１インナーフィン６，第２インナーフィン７のそれに比べて充分厚くし、第１プレート４の長手方向両端部に夫々一対づづの出入口１と出入口２とを形成し、第１の出入口１が第１インナーフィン６の第１連通孔16を介して第１流路９に連通させると共に、一対の出入口２を第１インナーフィン６，第２インナーフィン７の第２連通孔17を介して第２流体10を一対の第２流路11に連通することができる。
このようにすることにより、第１流体８と第２流体10とを第１プレート４側から流入させ、それらの配管回りをコンパクトにすることができる。それと共に、第１流路９および第２流路11の耐圧性を向上できる。
【００２８】
上記構成において、第１プレート４の出入口１の孔縁を第１インナーフィン６，第２インナーフィン７の第１連通孔16の孔縁に液密にろう付け固定し、第１プレート４の出入口２の孔縁を第１インナーフィン６，第２インナーフィン７の第２連通孔17の孔縁から小隙を有して離間させることができる。
それにより、簡単な構造で第１流体８を第１流路９に流通させ、第２流体10を第２流路11に流通させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプレート型熱交換器の平面図。
【図２】同正面図。
【図３】同右側面図。
【図４】図１のIV−IV矢視断面拡大図。
【図５】図１のＶ−Ｖ矢視断面拡大図。
【図６】図１のVI−VI矢視断面拡大図。
【図７】図１の VII− VII矢視断面拡大図。
【図８】同熱交換器に内装される第１インナーフィン６，第２インナーフィン７の平面図。
【図９】図８のIX部拡大図。
【図１０】図９のＸ−Ｘ矢視断面拡大図。
【符号の説明】
１，２出入口
３小フランジ部
４第１プレート
５第２プレート
６第１インナーフィン
７第２インナーフィン
８第１流体
９第１流路
10 第２流体
11 第２流路
13 凸条
14 第１パイプ
15 第２パイプ
16 第１連通孔
17 第２連通孔
18 凹部
19 基面
20 膨出面
21 波断続部
23 波形部
24 山線
25 谷線
26 小フランジ部

Claims

夫々全周縁が立ち上げられて皿状に形成された一対の互いに整合する第１プレート（４）および第２プレート（５）と、
両プレート（４）（５）と外周が整合する平面を有する一対の第１インナーフィン（６）および第２インナーフィン（７）と、を具備し、
前記両インナーフィン（６）（７）を介して両プレート（４）（５）が逆向きに重ね合わされると共に、両プレート（４）（５）の周縁間に、両インナーフィン（６）（７）の各周縁が挟持された状態で、それらの周縁がろう付け接合され、
その周縁を除き、第１インナーフィン（６）と第２インナーフィン（７）との間に、第１流体（８）が流通する偏平な第１流路（９）が形成されると共に、第１インナーフィン（６）と第１プレート（４）の間および、第２インナーフィン（７）と第２プレート（５）との間に夫々、第２流体（１０）が流通する偏平な第２流路（１１）が形成され、
第１流路（９）および第２流路（１１）に夫々連通する一対づつの第１の出入口（１）および第２の出入口（２）が形成され、
前記両インナーフィン（６）（７）は夫々波形に曲折され、夫々の波が交差するように第１インナーフィン（６）と第２インナーフィン（７）とが重ね合わされ且つ、その交差部が互いにろう付けされ、
前記両プレート（４）（５）および両インナーフィン（６）（７）は平面が細長く形成され、夫々のインナーフィン（６）（７）の各波はその稜線がプレートの長手方向に沿って蛇行状に形成され且つ、その各波は、その長手方向に沿い断続的にその振幅が低く形成され或いは、断続的に波の存在しない波断続部（２１）が形成され、夫々の波断続部（２１）で前記第１流体（８）および第２流体（１０）が両プレート（４）（５）の幅方向に流通できるように構成され、
前記波断続部（２１）は、両インナーフィン（６）（７）の平面で、千鳥に分散配置され、
前記第１プレート（４）および第２プレート（５）の内面に、幅方向へ伸びる凸条（１３）が形成され、その波断続部(２１)以外の位置で、その凸条（１３）と各インナーフィン（６）（７）の各波の頂部との交差部がろう付け固定されたプレート型熱交換器。
請求項１において、
第１インナーフィン（６）と第２インナーフィン（７）とは同一形成のものからなり、両者互いに表裏逆向きにして重ね合わされてなるプレート型熱交換器。
請求項１または請求項２において、
前記両プレート（４）（５）の厚みが前記両インナーフィン（６）（７）のそれに比べて充分厚く、
第１プレート（４）の長手方向の両端部に夫々一対づつの第１の出入口（１）と第２の出入口（２）とが形成され、
一対の第１の出入口（１）が前記第１インナーフィン（６）の第１の連通孔（１６）を介して、前記第１流路（９）に連通されると共に、一対の第２の出入口（２）が両インナーフィンの第２の連通孔（１７）を介して一対の前記第２流路（１１）に連通されたプレート型熱交換器。
請求項３において、
第１プレート（４）の第１の出入口（１）の孔縁は、前記両インナーフィン（６）（７）の第１の連通孔（１６）の孔縁に液密にろう付け固定され、
第１プレート（４）の第２の出入口（２）の孔縁は、前記両インナーフィン（６）（７）の第２連通孔（１７）の孔縁から小隙を有して離間されたプレート型熱交換器。