JPS61110880A - Port bushing for plate heat exchanger with fin, inside thereof is constituted in manifold manner and which is stacked - Google Patents

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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、プレート積み重職型熱交換器に関するもので
あり、更に詳細には、内部マニフォールド（多岐管）構
造を具備するプレート積み重ね型熱交換器に関するもの
である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a stacked plate heat exchanger, and more particularly to a stacked plate heat exchanger with an internal manifold structure.

フィン付プレート熱交換器は主にチャンネル及びリブ型
構造である。向流（Ｃｏｕｎｔｅｒｃｕｒｒｅｎｔ　ｆ
ｌｏｗ）を得ることが可能であるが、入口及び出口にお
いて流体を分離せねばならないプレート積層体をマニフ
ォールド構造とすることは極めて複雑である。Finned plate heat exchangers are mainly channel and rib type structures. Countercurrent f
However, the manifold structure of the plate stack, which requires fluid separation at the inlet and outlet, is extremely complex.

逆流（ｃｒｏｓｓｃｕｒｒｅｎｔ）熱交換器をマニフォ
ールド構造とすることは比較的簡単であるから、この熱
交換器システムは、それが自流システムよりも一層効率
が悪く且つ重要な熱的及び機械的応力を誘起するもので
あっても、一層広く使用されている。Because it is relatively simple to implement a crosscurrent heat exchanger in a manifold configuration, this heat exchanger system is less efficient than a run-flow system and induces significant thermal and mechanical stresses. However, it is becoming more widely used.

向流熱交換器のマニフオー゛ルド構造化の問題を解消す
る為の試みとして１つの逆流システムはＣａｍｐｂａｌ
ｌ等の米国特許第３，３０５，０１０号に開示されてい
るａ　Ｃａｍｐｂｅｌｌ等は重畳させて積み重ねたプレ
ート及びフィン要素と組立体の反対端部内に異なった温
度の流体を導入させる複雑なマニフォールド手段とを持
つた熱交換器を開示している。然し乍ら、Ｃａｍｐｂｅ
ｌｌ等は、プレートとフィンとの両方として機能するプ
レートを開示するものではなく、又プレートの面内のプ
レートを内部的にマニフォ−ルド構成とする手段を開示
するものでもない。In an attempt to overcome the manifold structuring problems of counterflow heat exchangers, one counterflow system is the Campbell
No. 3,305,010 of Campbell et al. discloses a complex manifold means for introducing fluids at different temperatures into opposite ends of the assembly with overlapping stacked plate and fin elements. A heat exchanger having a heat exchanger is disclosed. However, Campbe
Il et al. do not disclose a plate that functions as both a plate and a fin, nor do they disclose a means for internally manifolding the plate in the plane of the plate.

熱交換器の積み重ねプレート型における問題の１つは、
任意の積み重ねレベルにおいて選択した内部ポートの閉
塞であって、これはそのレベル上のチャンネルを介して
選択したポートからの流体の流れを阻止し、従って該流
体をチャンネルを介して流動することが許容される次の
レベルへ該ポートを介して流動させる。One of the problems with stacked plate heat exchangers is that
Occlusion of a selected internal port at any stacking level that prevents fluid flow from the selected port through the channel on that level, thus allowing the fluid to flow through the channel. flow through the port to the next level where it will be stored.

本発明は１以上の点に鑑みなされたものであって、上述
した如き従来技術の欠点を解消し、内部的にマニフォー
ルド（多岐管）構造としたプレート積み重ね型熱交換器
用のフィン付プレートを提供することを目的とする１本
発明の別の目的とするところは、プレート積み重ね型熱
交換器における成るプレートレベルで流体入口ポートか
らの流れを阻止すると共にその流体を次のより高位のプ
レート内の流体入口ポートへ通過させる簡単な手段を提
供することである。The present invention has been made in view of one or more points, and provides a finned plate for a plate-stacked heat exchanger that eliminates the drawbacks of the prior art as described above and has an internal manifold structure. It is an object of the present invention to prevent flow from a fluid inlet port at a plate level in a stacked plate heat exchanger and direct the fluid to the next higher plate. To provide a simple means of passage to the fluid inlet port.

本発明は、内部的にマニフオールド構成とした向流のフ
ィン付プレート積み重ね型熱交換器を提供し、その各内
部プレートはその両端部にマニフオールド区域を持フて
いる。流れ乃至は流体流入ポートが各マニフォールド区
域に少なくとも２つづつ該プレートを貫通して穿設され
ている。該ポート及びフィンは、該プレートを相対的な
全体的外観を変化させること無しに１８０°回転させる
ことが可能であり、即ち２つのプレートが積み重ねられ
た場合に、回転されたプレートのポートは回転されなか
フたプレートのポートと整合する位置にある様に、形成
されている。圧縮性で流体不透過性の物質からなるブッ
シングは各プレート内の２つの対角線的に対向するポー
ト内に挿入されており、且つガスケットが該プレートの
廻りの周壁の上表面内の溝内に挿入されていて、従フて
該流体は該ガスケット及びブッシングの直上のプレート
の低表面との接触表面の間を流れることが無い。The present invention provides a counterflow finned plate stack heat exchanger with an internal manifold configuration, each internal plate having a manifold section at each end thereof. At least two flow or fluid inlet ports are drilled through the plate in each manifold section. The ports and fins allow the plates to be rotated 180° without changing the relative overall appearance, i.e. when two plates are stacked, the ports of the rotated plate It is formed in such a way that it is aligned with the port on the lid plate. Bushings of compressible, fluid-impermeable material are inserted into two diagonally opposite ports in each plate, and gaskets are inserted into grooves in the upper surface of the peripheral wall around the plate. so that the fluid does not flow between the gasket and the contact surface with the lower surface of the plate directly above the bushing.

以下、添付の図面を参考に１本発明の具体的実施の態様
に付いて詳細に説明する。Hereinafter, a specific embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

第１図は、本発明に基づく熱交換器５０（第３図）用の
２つの内部の隣接したフィン付プレート１０及び１２の
概略図である。下側及び上側プレート１０及び１２は好
適には矩形形状であり且つ平行で長手方向に延在し直立
するフィン１６が形成されており、該フィンはそれらの
間に長手方向チャンネル１８を画定している。該プレー
トは引き抜きプロセスによって金属から形成することが
可能であり、且つ区域２０及び２１（第２図参照）は後
に形成することが可能であって、ここでフィン１６はミ
リングによって各端部において切除される。一対の離隔
した流体入口ポート２２及び２４が一端部において該プ
レートの角部に穿設されており、且つ別の対のポート２
６及び２８が他方の端部に同様に穿設されている。FIG. 1 is a schematic illustration of two internal adjacent finned plates 10 and 12 for a heat exchanger 50 (FIG. 3) according to the present invention. The lower and upper plates 10 and 12 are preferably rectangular in shape and are formed with parallel, longitudinally extending, upright fins 16 defining longitudinal channels 18 therebetween. There is. The plate can be formed from metal by a drawing process, and the areas 20 and 21 (see FIG. 2) can be formed later, where the fins 16 are cut out at each end by milling. be done. A pair of spaced apart fluid inlet ports 22 and 24 are drilled into the corners of the plate at one end, and another pair of ports 2
6 and 28 are similarly drilled at the other end.

フレーム３０が各フィン付プレートの上表面の周囲に固
着して位置されており、該プレートの回りに壁３１を形
成すると共にフィン１６がミリングで切除されている各
端部に井戸乃至はマニフォールド３２．３３を形成して
いる。各プレート上の２つの対角線的に対向するポート
にはブッシングインサート３４が嵌合されており、該イ
ンサートはフレーム３０の壁３１の上部及びフィン１６
の上部に迄上方へ延在しており、これらの部材の上表面
は平坦な面を形成している。ブッシング３４は好適には
圧縮性物質、例えば耐熱性エラストマー、等から形成さ
れており、その場合、それらは前述した平坦面の上方へ
多少延在することか可能であり、又は上表面内に溝を具
備する金属から形成することが可能であり、その場合円
形ガスケット３６又は０リングを挿入させることが可能
である。フレーム３０も又好適にはその上表面に溝が形
成され、その中にガスケット３８が挿入される。上部プ
レート１４のみならず内部プレート１０及び１２の底部
表面は平坦な表面でなければならず、従って該表面下側
のプレートのフレーム３０及びブッシング３４のガスケ
ット３８及び３６と良好な接触をすることが可能である
。勿論、ガスケット３６及び３８は流体の通過を阻止す
る。A frame 30 is fixedly positioned around the upper surface of each finned plate forming a wall 31 around the plate and a well or manifold 32 at each end where the fins 16 are milled. .33 is formed. The two diagonally opposite ports on each plate are fitted with bushing inserts 34 that are connected to the top of the wall 31 of the frame 30 and to the fin 16.
The upper surfaces of these members form a flat surface. The bushings 34 are preferably formed from a compressible material, such as a heat resistant elastomer, in which case they may extend somewhat above the aforementioned flat surface, or may have grooves in the upper surface. It can be made of metal with a circular gasket 36 or an O-ring inserted therein. Frame 30 also preferably has a groove formed in its upper surface into which gasket 38 is inserted. The bottom surfaces of the inner plates 10 and 12 as well as the top plate 14 must be flat surfaces so that they can make good contact with the gaskets 38 and 36 of the frame 30 and bushing 34 of the plate below. It is possible. Of course, gaskets 36 and 38 prevent passage of fluid.

プレート積み重ね体内の底部プレート１０’（第３図参
照）は内部プレート１０．１２等とは多少異なって形成
されている。底部プレート１０′には２つのポート２４
′及び２８′のみが形成されており、その各々は異なっ
たマニフォールド区域に有り且つ該プレートの同じ長手
方向側に位置している。一方のポート２４′は一方の流
体（Ｂ）、例えば低温空気、用の入口ポートであり、他
方のポート２８′は第２流体（Ａ）、例えば冷却される
べき高温油、用の入口ポートである。ブッシング３４は
、底部プレート１０′内のチャンネル１８を介して循環
されるべきでない流体に対しての入口ポート２４′を介
して挿入されており、その際にこのポートを非分散ポー
ト、即ちそれを介して流体が底部プレート１０′上方の
次のプレート１２へのみ流れ−るポート、へ変換させて
いる。The bottom plate 10' (see FIG. 3) within the plate stack is constructed somewhat differently from the inner plates 10, 12, etc. The bottom plate 10' has two ports 24.
' and 28' are formed, each in a different manifold section and located on the same longitudinal side of the plate. One port 24' is the inlet port for one fluid (B), e.g. cold air, and the other port 28' is the inlet port for a second fluid (A), e.g. hot oil to be cooled. be. The bushing 34 is inserted through the inlet port 24' for fluids that are not to be circulated through the channels 18 in the bottom plate 10', thereby defining this port as a non-dispersive port, i.e. through which fluid flows only to the next plate 12 above the bottom plate 10'.

矢印は流体の流れの方向を示している。従って、加圧流
体Ａは入口ポート２８′を介して底部プレート１０′に
流入し、マニフォールド３３を充填し、その一部がフィ
ン１６間のチャンネル１８を介して進行し且つ第２プレ
ート１２内の入口ポート２２を介して流れる。第２部分
は、第２プレート１２内の非分散ポート２８を介し第３
プレート１ｏ内の入口ポート２８を介して直接的に進行
し、そこで第１プレートにおける如く左への流体の流れ
を供給する。Arrows indicate the direction of fluid flow. Pressurized fluid A thus enters the bottom plate 10' via the inlet port 28', filling the manifold 33, a portion of which passes through the channels 18 between the fins 16 and into the second plate 12. Flows through inlet port 22. The second portion connects the third portion through the non-dispersive port 28 in the second plate 12.
It proceeds directly through the inlet port 28 in plate 1o, where it provides fluid flow to the left as in the first plate.

加圧流体Ｂが非分散ポート２４′を介して底部プレート
１０′に流入し、且つブッシング３４によって底部プレ
ート１０′内に流かれ込むことを阻止している。流体Ｂ
は第２プレート１２内の入口ポート２４を介して進み且
つ左側のマニフォールドを充填する。マニフォールド流
体の一部はチャンネル１８を介して右側へ進み且つプレ
ート１０内の非分散ポート２６及びプレート１１内のポ
ート２６を介して進行する。それは、流体Ａ用の４０と
流体Ｂ用の４２の２つの出口ダクトが形成されている上
部プレート１４内の出口ダクト４２を介してプレート積
み重ね体から流出する。流体Ｂは常に交互のプレート、
例えばプレート１２及び１１、において右側へ流れる。Pressurized fluid B enters the bottom plate 10' through the non-dispersive port 24' and is prevented from flowing into the bottom plate 10' by the bushing 34. Fluid B
passes through inlet port 24 in second plate 12 and fills the left manifold. A portion of the manifold fluid passes to the right through channel 18 and through non-dispersion port 26 in plate 10 and port 26 in plate 11. It exits the plate stack via an outlet duct 42 in the top plate 14 in which two outlet ducts are formed, 40 for fluid A and 42 for fluid B. Fluid B always has alternating plates,
For example, it flows to the right in plates 12 and 11.

流体Ｂの場合、各プレート内のポート２４′及び２４は
入口ポートであり、且つ対角線的に対向するポート２６
は出口ポートである。流体Ａの場合、ポート２８′及び
２８は入口ポートであり、且つポート２２は出口ポート
である。流体Ａ及びＢ用のチャンネル１８内の流れは逆
流である。For fluid B, ports 24' and 24 in each plate are inlet ports, and diagonally opposite port 26
is the exit port. For fluid A, ports 28' and 28 are inlet ports and port 22 is an outlet port. The flow in channel 18 for fluids A and B is countercurrent.

図面からは省略したが、一層多数の内部プレートを設け
ることが可能であることに注意すべきである。全ての内
部プレート１０．１１．１２は同一の構成を有している
が、任意の２つの隣接するプレートは互いに１８０’回
転されている。（プレート１０はポート２６を省略する
点で異なったものとすることが可能である。） 第４図において１周壁の上部に沿う溝内に挿入すること
の可能なガスケット６２とブッシング３４の上部上に載
置させることの可能な円形ガスケット６０の一体的な形
態の構成を示している。Although omitted from the drawings, it should be noted that it is possible to provide a larger number of internal plates. All internal plates 10.11.12 have the same configuration, but any two adjacent plates are rotated 180' relative to each other. (Plate 10 can differ in that port 26 is omitted.) In FIG. 6 shows an integral form of construction of a circular gasket 60 that can be placed on the .

以上、本発明の具体的実施の態様に付いて詳細に説明し
たが、本発明はこれら具体例にのみ限定されるべきもの
では無く、本発明の技術的範囲を逸脱すること無しに種
々の変形が可能であることは勿論である。Although specific embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention should not be limited only to these specific examples, and various modifications may be made without departing from the technical scope of the present invention. Of course, this is possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は本発明に基づく２つの隣接する内部プレートの
構造を示した概略図、第２図はプレートの回りに周壁を
形成する為に使用することの可能なフレームを示した概
略図、第３図は本発明に基づくプレート積み重ね型熱交
換器のプレートの実施例を示した概略図、第４図は壁と
ブッシングガスケットの一体的形態の構造を示した概略
図、である。 （符合の説明） １０．１２：プレ′−ト １６：フィン １８二チヤンネル ２２．２４，２６，２８：ポート ３０：フレーム ３１：壁 ３２．３３：マニフォールド ３４：ブッシング ３６．３８：ガスケット1 is a schematic diagram showing the structure of two adjacent inner plates according to the invention; FIG. 2 is a schematic diagram showing a frame that can be used to form a peripheral wall around the plates; FIG. FIG. 3 is a schematic view showing an embodiment of the plates of the plate-stacked heat exchanger according to the present invention, and FIG. 4 is a schematic view showing the structure of the wall and bushing gasket in an integrated form. (Explanation of symbols) 10.12: Plate 16: Fin 18 Two channels 22. 24, 26, 28: Port 30: Frame 31: Wall 32. 33: Manifold 34: Bushing 36. 38: Gasket

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １、プレート積み重ね型熱交換器用の内部プレートにお
いて、上表面と平坦な下表面とを持ったプレートが設け
られており、該上表面はその両端に平坦な端部を持って
おり、該上表面はそこから直立する周壁を担持しており
、複数個の直立し離隔したフィンが前記上表面上の中央
に位置されると共に前記平坦な端部間に延在しており、
前記フィン間の空間は複数個の離隔したチャンネルを画
定しており、前記フィンの端部及び該直立する周壁は前
記上表面の各端部に１つづつ一対のマニフォールドを画
定しており、該プレートには各マニフォールド区域にお
いてそこを貫通して２つの離隔したポートの組が形成さ
れておりその形成されている位置は該プレートを別のこ
の様なプレートから１８０°回転させると両方のプレー
トにおけるポートはなお整合位置を取る様な位置であり
、該フィン及び該周壁の上表面は同一面状であり、２つ
の対角線的に反対のポート内に嵌合し位置されて一対の
ブッシングが設けられており、該ブッシングは少なくと
も該周壁及びフィンによって形成される面に迄延在して
いることを特徴とする内部プレート。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記プレートが矩
形形状であることを特徴とするプレート。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記ブッシングは
圧縮性で流体不透過性の物質から形成されており、従っ
てそれらが別のプレートの平坦な底部部分と接触すると
、流体が該接触する表面を通過して流れることが不可能
であることを特徴とするプレート。 ４、特許請求の範囲第１項において、前記直立する周壁
は該プレートの上表面の周囲に取り付けられているフレ
ームを有していることを特徴とするプレート。 ５、特許請求の範囲第１項において、該プレートには該
周壁の上表面に沿って溝が形成されており、且つ該プレ
ートは更に該周壁内の溝内に挿入されており且つ少なく
とも該周壁及び該フィンによって形成される面に迄上方
へ延在するガスケットを有していることを特徴とするプ
レート。 ６、特許請求の範囲第５項において、前記ガスケット及
びブッシングは圧縮性で流体不透過性の物質から形成さ
れており、従ってそれらが別のプレートの平坦な底部部
分と接触すると、流体は該接触表面を通過して流れるこ
とが不可能であることを特徴とするプレート。 ７、プレート積み重ね型熱交換器において、互いに積み
重ねられている複数個の内部プレートが設けられており
、各プレートは上表面と平坦な下表面とを持っており、
該上表面はその両端側に平坦な端部を持っており、該上
表面はそこから直立する周壁を担持しており、複数個の
直立し離隔したフィンが前記上表面上の中央に位置され
且つ前記平坦な端部の間に延在しており、前記フィン間
の空間は複数個の離隔したチャンネルを画定しており、
前記フィンの端部及び直立する周壁は前記上表面の各端
部に１つづつ一対のマニフォールドを画定しており、各
プレートは次の下位のプートに関して１８０°回転され
ており、一対のブッシングが２つの対角線的に対向する
ポート内に嵌合し且つ位置されており、該ブッシングは
少なくとも該周壁及びフィンによって形成される面に迄
上方へ延在しており、一方のマニフォールド区域内に２
つと他方のマニフォールド区域内に１つの３つのポート
が形成されていることを除いて前記内部プレートと同様
の底部プレートが設けられており、該２つの対角線的に
対向するポート内にブッシングが挿入されており、平坦
な下表面を持っておりその中に２つのポートを形成した
上部プレートが設けられていてそれら２つのポートの各
々は該上部プレート直下の内部プレートの対向するマニ
フォールド区域に位置された２つの非対角線的に対向す
るポートの各々の上方に位置されていることを特徴とす
るプレート積み重ね型熱交換器。 ８、特許請求の範囲第７項において、前記プレートは全
て矩形形状であることを特徴とするプレート積み重ね型
熱交換器。 ９、特許請求の範囲第７項において、前記ブッシングは
圧縮性の流体不透過性物質から形成されており、従って
それらが別のプレートの平坦な底部表面と接触すると、
流体は該接触表面を通過して流れることが不可能である
ことを特徴とするプレート積み重ね型熱交換器。 １０、特許請求の範囲第７項において、該内部及び底部
プレートの各々の直立する周壁は、該プレートの上表面
の周囲に取り付けられたフレームを有していることを特
徴とするプレート積み重ね型熱交換器。[Claims] 1. An internal plate for a plate-stacked heat exchanger, which includes a plate having an upper surface and a flat lower surface, and the upper surface has flat ends at both ends thereof. the upper surface carries a peripheral wall upright therefrom, and a plurality of upright spaced fins are centrally located on the upper surface and extend between the flat ends. ,
The spaces between the fins define a plurality of spaced apart channels, and the ends of the fins and the upright circumferential wall define a pair of manifolds, one at each end of the upper surface, The plate has two spaced sets of ports formed therethrough in each manifold section, the locations of which are located in both plates when the plate is rotated 180 degrees from another such plate. The ports are still positioned such that they are aligned, the upper surfaces of the fins and the peripheral wall are coplanar, and a pair of bushings are provided in a mating position within the two diagonally opposite ports. An internal plate characterized in that the bushing extends at least to a surface formed by the peripheral wall and the fins. 2. The plate according to claim 1, wherein the plate has a rectangular shape. 3. As claimed in claim 1, said bushings are formed from a compressible, fluid-impermeable material such that when they come into contact with the flat bottom portion of another plate, fluid flows through said contacting surface. A plate characterized by the impossibility of flowing through it. 4. The plate of claim 1, wherein the upright peripheral wall has a frame attached around the upper surface of the plate. 5. In claim 1, the plate has a groove formed along the upper surface of the peripheral wall, and the plate is further inserted into the groove in the peripheral wall, and at least the peripheral wall has a groove formed therein. and a gasket extending upwardly to the surface formed by the fins. 6. As claimed in claim 5, said gasket and bushing are formed from a compressible, fluid-impermeable material so that when they come into contact with the flat bottom portion of another plate, fluid will flow through said contact. A plate characterized by the impossibility of flowing past its surface. 7. In a stacked plate heat exchanger, there is provided a plurality of internal plates stacked on top of each other, each plate having an upper surface and a flat lower surface;
The upper surface has flat ends on opposite sides thereof, the upper surface carries a peripheral wall upright therefrom, and a plurality of upright spaced apart fins are centrally located on the upper surface. and extending between the flat ends, the spaces between the fins defining a plurality of spaced apart channels;
The ends of the fins and the upstanding circumferential wall define a pair of manifolds, one at each end of the top surface, each plate rotated 180° with respect to the next subordinate putt, and a pair of bushings defined by the manifolds. the bushings are fitted within and located within two diagonally opposite ports, the bushings extending upwardly at least to the plane formed by the peripheral wall and the fins;
A bottom plate is provided which is similar to the inner plate except that three ports are formed in one and one manifold area of the other, and bushings are inserted into the two diagonally opposite ports. and an upper plate having a flat lower surface with two ports formed therein, each of the two ports being located in an opposite manifold area of the inner plate directly below the upper plate. A stacked plate heat exchanger characterized in that the plate is located above each of two non-diagonally opposed ports. 8. A stacked plate heat exchanger according to claim 7, wherein all of the plates have a rectangular shape. 9. According to claim 7, the bushings are formed of a compressible fluid-impermeable material so that when they come into contact with the flat bottom surface of another plate:
Plate stack heat exchanger, characterized in that fluid cannot flow past the contact surfaces. 10. A plate-stacked thermal device as claimed in claim 7, wherein the upright peripheral wall of each of the inner and bottom plates has a frame attached around the upper surface of the plate. exchanger.