JPS59173687A - 積層形熱交換器 - Google Patents
積層形熱交換器Info
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- JPS59173687A JPS59173687A JP4714283A JP4714283A JPS59173687A JP S59173687 A JPS59173687 A JP S59173687A JP 4714283 A JP4714283 A JP 4714283A JP 4714283 A JP4714283 A JP 4714283A JP S59173687 A JPS59173687 A JP S59173687A
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- JP
- Japan
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- heat
- fluid
- fins
- heat exchanger
- temperature
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- 238000005452 bending Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 abstract description 2
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- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
- F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
- F28F1/24—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
- F28F1/32—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely the means having portions engaging further tubular elements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/0058—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for only one medium being tubes having different orientations to each other or crossing the conduit for the other heat exchange medium
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
- F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
- F28F1/126—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element consisting of zig-zag shaped fins
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Geometry (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔絽翰騙゛査゛ぞ′”屍″′Ｎ赤体。、、１□。ユイオ
。Ｉ、４回収するときに用いられる積層形熱交換器に関
す層形熱交換器の実施例を第１図に示す。薄板を波形に
折り曲げて成形した波形フィン１とプレート２とを交互
に積重ね、プレート２によって仕切られた第１の流路３
と第２の流路４を形成する構造となっている。そしてプ
レート２によって仕切られた第１の流路３と第２の流路
４を、交互に高温流体、低温流体がそれぞれ矢印５及び
・６の方向に流れ、波形フィン１、プレート２を介して
高温流体から低温流体へ熱が移動し、熱回収される。こ
のため、高温流体は人口から出口の方向に流体温度が低
下し、これとは逆に低温流体は温度が上昇する。高温流
体から低温流体への熱の移動経路を第２図および第３図
によってさらに詳しく説明する。第２図において、第１
の流路３内を流れる高温、流体からフィン１の方向への
熱流７によυフィン１へ熱が移動する。フィン１、プレ
ート２内には高温側から低温側への熱流８が形成されフ
ィン１ａと第２の流路４間にはフィン１／ ａよ、り低
温側流体への熱流９が形成され、最終的に、高温流体か
ら低温流体へ熱が移動する。従来の積層形熱交換器は上
述したように、伝熱経路が複雑となっているために熱抵
抗が大きく、熱交換効率が悪い。
。Ｉ、４回収するときに用いられる積層形熱交換器に関
す層形熱交換器の実施例を第１図に示す。薄板を波形に
折り曲げて成形した波形フィン１とプレート２とを交互
に積重ね、プレート２によって仕切られた第１の流路３
と第２の流路４を形成する構造となっている。そしてプ
レート２によって仕切られた第１の流路３と第２の流路
４を、交互に高温流体、低温流体がそれぞれ矢印５及び
・６の方向に流れ、波形フィン１、プレート２を介して
高温流体から低温流体へ熱が移動し、熱回収される。こ
のため、高温流体は人口から出口の方向に流体温度が低
下し、これとは逆に低温流体は温度が上昇する。高温流
体から低温流体への熱の移動経路を第２図および第３図
によってさらに詳しく説明する。第２図において、第１
の流路３内を流れる高温、流体からフィン１の方向への
熱流７によυフィン１へ熱が移動する。フィン１、プレ
ート２内には高温側から低温側への熱流８が形成されフ
ィン１ａと第２の流路４間にはフィン１／ ａよ、り低
温側流体への熱流９が形成され、最終的に、高温流体か
ら低温流体へ熱が移動する。従来の積層形熱交換器は上
述したように、伝熱経路が複雑となっているために熱抵
抗が大きく、熱交換効率が悪い。
またフィン１とプレート２との接触部１０は、拡大する
と第３図のようになっており、全面が接触せずに突出部
１０ａのみであるために、接触熱抵抗を生じて熱流８を
阻害し、゛熱抵抗をさらに大きくするので総括熱伝達率
が小さいという欠点がある。また、接触部１０は流体と
接しないので伝熱面積が無駄になシ、伝熱面積を多大に
必要とし熱交換器が必要以上に大形になる。さらに、高
温流体と低温流体の圧力レベルが異なる場合には、差圧
にもとづく曲げ力がプレート２にかかるので、熱交換器
の変形を防止するためには、プレート２の板厚を増す必
要があり、このためプレートの爪弾が増えて、熱交換器
の重量が増加するという欠点もある。
と第３図のようになっており、全面が接触せずに突出部
１０ａのみであるために、接触熱抵抗を生じて熱流８を
阻害し、゛熱抵抗をさらに大きくするので総括熱伝達率
が小さいという欠点がある。また、接触部１０は流体と
接しないので伝熱面積が無駄になシ、伝熱面積を多大に
必要とし熱交換器が必要以上に大形になる。さらに、高
温流体と低温流体の圧力レベルが異なる場合には、差圧
にもとづく曲げ力がプレート２にかかるので、熱交換器
の変形を防止するためには、プレート２の板厚を増す必
要があり、このためプレートの爪弾が増えて、熱交換器
の重量が増加するという欠点もある。
また、従来の積層形態交換器でｔ；１、例えば、熱風乾
燥炉の排気から熱を回収して新鮮空気ｉｌｌへ熱回収す
るような場合、空気とフィンとの熱抵抗が太き乙ので、
熱回収が不完全となる。このため、熱抵抗が小さくて、
コンパクトな水−空気熱交換′器をさらに設け、温水の
形で廃熱を回収している。
燥炉の排気から熱を回収して新鮮空気ｉｌｌへ熱回収す
るような場合、空気とフィンとの熱抵抗が太き乙ので、
熱回収が不完全となる。このため、熱抵抗が小さくて、
コンパクトな水−空気熱交換′器をさらに設け、温水の
形で廃熱を回収している。
このように、高温排気、新鮮空気、水の３流体の熱交換
を必要とするような場合には、熱交換器が２台必要とな
る等の欠点もある。
を必要とするような場合には、熱交換器が２台必要とな
る等の欠点もある。
［発明”ｉ” ’″′Ｉ′
Ｉ孕早 は、 欠点？除去するためになされたもので
、総括熱伝達率が大きく、耐圧強度も強い高性能、軽量
の積層形態交換器を提供することを目的としたものであ
る。
、総括熱伝達率が大きく、耐圧強度も強い高性能、軽量
の積層形態交換器を提供することを目的としたものであ
る。
【発′ＪＪ４案°パ′匣１
フィン間隔を− に保つためのスペーサ部材として、曲
げ剛性の強い中空円筒の伝熱管を用いて積層形態交換器
を構成することにより、フィンを介して直接的に高温流
体と低温流体が熱交換するようにして総括熱伝達率を向
上させるとともに、耐圧強度を増し、さらに、低温・高
温流体の外に第３の流体を伝熱管に流すことにより、３
種の流体の熱交換を可能としたことを特徴とするもので
〜第９図に従って説明する。第４図は本発明による積層
形態交換器の構成図である。薄板を折り曲げて成形した
波形フィン１１の山形頂部１１Ｈには伝熱性のよい中空
円形状管１２を波形フィン１１の折れ目に直交するよう
に配置するための窪み１３が形成されている。第５図は
その詳細を示す。
げ剛性の強い中空円筒の伝熱管を用いて積層形態交換器
を構成することにより、フィンを介して直接的に高温流
体と低温流体が熱交換するようにして総括熱伝達率を向
上させるとともに、耐圧強度を増し、さらに、低温・高
温流体の外に第３の流体を伝熱管に流すことにより、３
種の流体の熱交換を可能としたことを特徴とするもので
〜第９図に従って説明する。第４図は本発明による積層
形態交換器の構成図である。薄板を折り曲げて成形した
波形フィン１１の山形頂部１１Ｈには伝熱性のよい中空
円形状管１２を波形フィン１１の折れ目に直交するよう
に配置するための窪み１３が形成されている。第５図は
その詳細を示す。
そして、この波形フィン１．１と上記の窪み１３にはめ
込まれる管工２を交互に積層することによって、波形フ
ィン１１により仕切られた高温流体が矢印５のように流
れる第１０流路３と低温が矢印６のように流れる流体流
路４を交互に形成する。
込まれる管工２を交互に積層することによって、波形フ
ィン１１により仕切られた高温流体が矢印５のように流
れる第１０流路３と低温が矢印６のように流れる流体流
路４を交互に形成する。
高温流体および低温流体はそれぞれ矢印３および４のよ
うに対向流を形成して流れて熱交換し、低温側の流体が
高温側の流体から熱を回収する。
うに対向流を形成して流れて熱交換し、低温側の流体が
高温側の流体から熱を回収する。
管１２内に他の流体１４を流すことにより、この熱回収
をよシ完全に行なうことができる。
をよシ完全に行なうことができる。
第５図において、高温側流体は矢印３の方向に、低温側
流体は矢印４の方向に流れ波形フィン１１を介して熱交
換し、高温側流体より低温側流体へ熱が移動する。この
ときの熱流を第６図に示す。
流体は矢印４の方向に流れ波形フィン１１を介して熱交
換し、高温側流体より低温側流体へ熱が移動する。この
ときの熱流を第６図に示す。
熱流１５，１６および１７のように、波形フィン面に垂
直に板厚の方向に形成されるので、波形フィン１１の内
部熱抵抗は無視し得る程小さなものとなシ、総括熱伝達
率は大幅に改善され、熱交換器が高性能となる。このた
め伝熱面積を少なくすることが可能となシ、熱交換器が
小形となり、材料費が安価になるという直接的な経済効
果や、設置空間の節約等の間接的効果も生じる。また、
第７図に示すように中空円形状の管１２の後流に生じる
乱流効果により、波形フィン面上に二次流れ１８．１９
が誘起されて、波形フィン面上の温度境界層（図示せず
）が乱されるので波形フィンの熱伝達率が改善され、総
括熱伝達率がさらに改善されることにより、上述した効
果は、なお一層助長される。
直に板厚の方向に形成されるので、波形フィン１１の内
部熱抵抗は無視し得る程小さなものとなシ、総括熱伝達
率は大幅に改善され、熱交換器が高性能となる。このた
め伝熱面積を少なくすることが可能となシ、熱交換器が
小形となり、材料費が安価になるという直接的な経済効
果や、設置空間の節約等の間接的効果も生じる。また、
第７図に示すように中空円形状の管１２の後流に生じる
乱流効果により、波形フィン面上に二次流れ１８．１９
が誘起されて、波形フィン面上の温度境界層（図示せず
）が乱されるので波形フィンの熱伝達率が改善され、総
括熱伝達率がさらに改善されることにより、上述した効
果は、なお一層助長される。
中空円形状の管１２は、構造的に曲げ強度が強いため、
高温流体及び低温流体の圧力差による曲げ力に対して薄
い肉厚の管でも強度が十分保た孔るので材料薄肉化が可
能となり、熱交換器の軽量化を実現できる。また管１２
に第３の流体１４を流すことにより、温度レベルの異な
る３ｓの流体の熱交換が可能となシ、管１２内を通す流
体の温度レベル、流量を制御することによシ、波形フイ
ン１１の温度制御、熱回収量の制御等が容易に行なえる
という効果がある。特に高温流体の温度が高く、かつ変
動が大きい場合に目、波形フィンの温度がフィン材料・
の許容温度を越えないように制御することができるので
、必要以上に高価外耐熱フィン材を使用しなくてもよく
、安価な限界設計ができるので、経゛済的な効果が非常
に大きい。第８図は本発明の積層形態交換器の−・応用
例を示すものであり、第９図は第８図の１（膠よびＣ矢
視図である。筐体２０内には排熱などの高！流体が矢印
５のように流れる流路２１と低温流体が矢印６のように
流れる流路２２が形成され、この二つの流路２１．２２
にのぞむように前述の積層形態交換器が配設されている
。この積層形態交換器の両端側の流路出入口部分の波形
フィン１１間には、耐熱性の充填材２３が一つおきに充
１信され、中央に充填された耐熱性の充填材２４を挾ん
で＜シ、状に第１の流路３と第２の流路４を形成してい
る。
高温流体及び低温流体の圧力差による曲げ力に対して薄
い肉厚の管でも強度が十分保た孔るので材料薄肉化が可
能となり、熱交換器の軽量化を実現できる。また管１２
に第３の流体１４を流すことにより、温度レベルの異な
る３ｓの流体の熱交換が可能となシ、管１２内を通す流
体の温度レベル、流量を制御することによシ、波形フイ
ン１１の温度制御、熱回収量の制御等が容易に行なえる
という効果がある。特に高温流体の温度が高く、かつ変
動が大きい場合に目、波形フィンの温度がフィン材料・
の許容温度を越えないように制御することができるので
、必要以上に高価外耐熱フィン材を使用しなくてもよく
、安価な限界設計ができるので、経゛済的な効果が非常
に大きい。第８図は本発明の積層形態交換器の−・応用
例を示すものであり、第９図は第８図の１（膠よびＣ矢
視図である。筐体２０内には排熱などの高！流体が矢印
５のように流れる流路２１と低温流体が矢印６のように
流れる流路２２が形成され、この二つの流路２１．２２
にのぞむように前述の積層形態交換器が配設されている
。この積層形態交換器の両端側の流路出入口部分の波形
フィン１１間には、耐熱性の充填材２３が一つおきに充
１信され、中央に充填された耐熱性の充填材２４を挾ん
で＜シ、状に第１の流路３と第２の流路４を形成してい
る。
そして、これら第１の流路３と第２の流路４を流れる高
温流体と低温流体の間で熱交換が行われる。
温流体と低温流体の間で熱交換が行われる。
また、中空円形状の管１２ｔ／′ｔその両端側がヘッダ
２５によシ連絡され、第３の流体１４がヘッダ入口２５
ａから流入し、管１２内を流れたのちそこで高温流体の
熱を回収しへ４ダ出ロ２５ｂから流出すと中空円形状の
管を交互に積重ねて積層形態交換器を構成することによ
り、フィンの熱抵抗の軽減、中空円形状の管による乱流
効果によるフィンの熱伝達率の改善が図られるとともに
、−耐圧強度も高くなるので、材料の板厚が薄くなり、
総括熱伝達率の高い、小形軽量の接層形熱交換器を実現
できる。甘た、１台の熱交換器で温度レベルの異なる３
種の流体の熱交換も可能となシ、熱交換器の数を減らす
経済的な効果や、フィン材の温度制御も実現できる等非
常に大きな効果が得られる。
２５によシ連絡され、第３の流体１４がヘッダ入口２５
ａから流入し、管１２内を流れたのちそこで高温流体の
熱を回収しへ４ダ出ロ２５ｂから流出すと中空円形状の
管を交互に積重ねて積層形態交換器を構成することによ
り、フィンの熱抵抗の軽減、中空円形状の管による乱流
効果によるフィンの熱伝達率の改善が図られるとともに
、−耐圧強度も高くなるので、材料の板厚が薄くなり、
総括熱伝達率の高い、小形軽量の接層形熱交換器を実現
できる。甘た、１台の熱交換器で温度レベルの異なる３
種の流体の熱交換も可能となシ、熱交換器の数を減らす
経済的な効果や、フィン材の温度制御も実現できる等非
常に大きな効果が得られる。
第１因は従来の積層形態交換器の一例の斜視図、第２図
は第１図の要部拡大断面図、第３図は第ｉ図のＡ部を拡
大して示す図、第４図は本発明の積層形態交換器の一例
を示す斜視図、第５図は第４図における波形フィンを拡
大して示す斜視図、第６図は第５図の要部拡大図、第７
図は第４図のＸ−Ｘ矢視断面図、第８図は本発明の積層
形態交換器の一応用例を示す構成図、第９図は第８図ワ
無李桝のＢ、Ｃ矢視図である。 ３・・・第１の流路、４・・・第２の流路、６・・・接
触部、１１・・・波形フィン、１２・・・中空円形状の
管。 第 １ 図 １ ￥Ｊ ｚ 図 第 ３ 国 δ ２ １０ＣＬ 第４図 冨 ５ 口 第 ６ 図 第 ７ 図 １１５ 第 ３ （２）
は第１図の要部拡大断面図、第３図は第ｉ図のＡ部を拡
大して示す図、第４図は本発明の積層形態交換器の一例
を示す斜視図、第５図は第４図における波形フィンを拡
大して示す斜視図、第６図は第５図の要部拡大図、第７
図は第４図のＸ−Ｘ矢視断面図、第８図は本発明の積層
形態交換器の一応用例を示す構成図、第９図は第８図ワ
無李桝のＢ、Ｃ矢視図である。 ３・・・第１の流路、４・・・第２の流路、６・・・接
触部、１１・・・波形フィン、１２・・・中空円形状の
管。 第 １ 図 １ ￥Ｊ ｚ 図 第 ３ 国 δ ２ １０ＣＬ 第４図 冨 ５ 口 第 ６ 図 第 ７ 図 １１５ 第 ３ （２）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、波形フィンと複数枚積重ね、該フィンによシ２流体
の流路を仕切る構成とした積層形熱交換器において前記
波形フィンは平板を折り曲げて成形し、この波形フィン
と該波形フィンの折υ目に直交するように配置した中空
円形の管を交互に積重ねて構成したことを特徴とする積
層形熱交換器。 ２、 中空円形状の管内に温度レベルの異なる第３の流
体を流すことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
積層形熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4714283A JPS59173687A (ja) | 1983-03-23 | 1983-03-23 | 積層形熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4714283A JPS59173687A (ja) | 1983-03-23 | 1983-03-23 | 積層形熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59173687A true JPS59173687A (ja) | 1984-10-01 |
Family
ID=12766853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4714283A Pending JPS59173687A (ja) | 1983-03-23 | 1983-03-23 | 積層形熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59173687A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1540260A2 (en) * | 2002-06-28 | 2005-06-15 | Aavid Thermalloy LLC | Corrugated fin heat exchanger and method of manufacture |
| KR20200009609A (ko) * | 2018-07-19 | 2020-01-30 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 열교환판 |
| JP2020513531A (ja) * | 2016-12-07 | 2020-05-14 | リケア ビーブイ | レキュペレータ |
-
1983
- 1983-03-23 JP JP4714283A patent/JPS59173687A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1540260A2 (en) * | 2002-06-28 | 2005-06-15 | Aavid Thermalloy LLC | Corrugated fin heat exchanger and method of manufacture |
| EP1540260A4 (en) * | 2002-06-28 | 2011-12-21 | Aavid Thermalloy Llc | WOWER EXCHANGERS WITH WAVY RIBS AND METHOD OF MANUFACTURE |
| JP2020513531A (ja) * | 2016-12-07 | 2020-05-14 | リケア ビーブイ | レキュペレータ |
| KR20200009609A (ko) * | 2018-07-19 | 2020-01-30 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 열교환판 |
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