JP4462653B2

JP4462653B2 - プレート式熱交換器

Info

Publication number: JP4462653B2
Application number: JP07973898A
Authority: JP
Inventors: 健司楠; 淳一中村
Original assignee: Hisaka Works Ltd
Current assignee: Hisaka Works Ltd
Priority date: 1998-03-26
Filing date: 1998-03-26
Publication date: 2010-05-12
Anticipated expiration: 2018-03-26
Also published as: JPH11281283A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレート式熱交換器における改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、プレート式熱交換器は、例えば図２に示す如き、矩形状の金属板の中央部にヘリンボーン状の波形断面形状の伝熱面２を有するプレート１を順次積層することで、図３に示す如く、各プレート１，１…間に２つの流体の流路ａ，ｂを交互に形成し、これら流路ａ，ｂにそれぞれ異なる流体を交互に流通して両流体間でプレート１を介して熱交換を行なっている。
【０００３】
図２および図３に示す如き、従来のプレート式熱交換器によれば、プレート１の伝熱面２のヘリンボーン波形形状の断面における山谷の形状が積層方向において上下対称であるため、各プレート１，１…間に交互に形成される２つの流体の流路ａ，ｂの断面積が同じであり、これにより２つの流体の流動性能は同じである。
【０００４】
上述のように２つの流体の流動性能が同じプレート式熱交換器では、許容圧損が同じで２つの流体の流量が異なる場合には、大きな流量側が支配的となってプレート式熱交換器のプレート枚数が決定されるため、他方（少ない流量側）の許容圧損からみれば過剰なプレート枚数となる。しかも、少ない流量側では液流速が低下するため、伝熱性能の低下につながる。
【０００５】
このような状況に鑑み、本出願人は、図４に示す如く、プレート１の伝熱面２のヘリンボーン波形形状を大山からなる波形山部３と２列の小山からなる波形山部３’とを交互に形成して積層方向における断面形状を上下非対称にすることで、各プレート１，１…間に交互に形成される２つの流体の流路ａ，ｂの断面積に大小の相対的な差を設けるようにしたプレート式熱交換器について既に出願している（実願昭４４−５９０４２号、実願昭５２−１６１４６６号等）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図４に示すプレート式熱交換器では、図３に示すものよりも少ないプレート枚数にできるものの、２列の小山からなる波形山部３’が隣接するプレートの波形谷部と当接しない構造であるため、各プレート１，１…間の当たり点ピッチＰが片方（大きな流量側）で大きくなり、耐圧レベルが低くなる問題が生じる。そのため、プレート１の板厚を大きくしなければならず、コスト面に弊害がある。また、２列の小山からなる波形山部３’で形成される各プレート１，１…間の隙間が小さいため、スケールが詰まり易くて流動、伝熱性能の低下につながる。更に、プレート１の伝熱面２の波形断面形状が大山からなる波形山部３と２列の小山からなる波形山部３’とを交互に繰り返す複雑な構造であるため、プレート１のプレス成形金型の加工に多くの時間やコストがかかるなどの問題がある。
【０００７】
本発明は以上の問題点に鑑み、これを改良除去するためになされたもので、その目的とするところは、２つの流体に対して異なる流動、伝熱性能をもたらしながら、従来と同等の耐圧レベルで使用することができ、また、スケールの問題もなく、更に、プレートのプレス成形金型の加工も容易なプレート式熱交換器を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するため、本発明は、伝熱面のヘリンボーン波形形状の断面における山谷の形状が積層方向において上下非対称となるプレートを積層することで、プレート相互間に交互に形成される２つの流体の流路の断面積に大小の相対的な差を設けるようにしたプレート式熱交換器において、プレートの伝熱面のヘリンボーン波形断面形状における波型山部および波型谷部をそれぞれ曲率半径の異なる大円弧面及び小円弧面で構成し、プレート同士の当接部で大円弧面同士及び小円弧面同士を当接させ、小円弧面同士のプレート積層方向と直交する方向で隣接する当接部の間に、プレート積層方向の両側に凸の大円弧面で囲まれた第１流路を設けると共に、大円弧面同士のプレート積層方向と直交する方向で隣接する当接部の間に、プレート積層方向の両側に凸の小円弧面で囲まれ、第１流路よりも流路面積の小さい第２流路とを設け、第１流路の流量を第２流路の流量よりも大きくし、第１流路及び第２流路が、プレート積層方向と直交する方向で円弧面同士の当接部に至るまで先細りになっていることを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態を示し、３枚のプレート１の積層状態における伝熱面２の部分断面図である。
【００１０】
図１に示す実施形態は、プレート１の伝熱面２のヘリンボーン波形断面形状における波形山部３の半径Ｒと波形谷部４の半径ｒとを異なる半径寸法としたものである。詳しくは、波形山部３の半径Ｒを波形谷部４の半径ｒより大径寸法に設定し、波形山部３を半径Ｒの大円弧面で構成すると共に、波形谷部４を半径ｒの小円弧面で構成するようにしたものである。
【００１１】
上述の如く構成すると、伝熱面２の波形断面形状における波形山部３の半径Ｒと波形谷部４の半径ｒの半径寸法が異なるため（Ｒ＞ｒ）、各プレート１，１…間に交互に形成される２つの流体の第１流路ａおよび第２流路ｂの断面積が異なり（ａ＞ｂ）、２つの流体に対して異なる流動、伝熱性能を得ることができる。しかも、波形山部３の半径Ｒと波形谷部４の半径ｒの半径寸法が異なるだけで波形山部３が全て隣接するプレート１の波形谷部４に当接する構造であるため、各プレート１，１…間の当たり点ピッチＰは図４に示す従来のものと同じにでき、耐圧レベルが低下することはない。従って、図４に示す従来のものと同等の耐圧レベルで使用することができ、プレート１の板厚を大きくする必要がなくなり、無駄なコストアップを避けることができる。また、各プレート１，１…間に小さな隙間がないため、スケールの詰まりを防止することができる。更に、プレート１の伝熱面２の波形断面形状が複雑な構造でないため、プレート１のプレス成形金型の加工が容易となり、プレス成形金型の製作における時間やコストを大幅に削減することができる。
【００１２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されることなく種々の構造が可能である。
【００１３】
尚、上述の各実施形態では、プレート間隙（成形深さＨ）が同じプレート１で説明したが、本発明は異なるプレート間隙のプレートに採用することも可能である。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、プレートの伝熱面のヘリンボーン波形断面形状における波形山部と波形谷部の半径を異なる寸法としたので、２つの流体に対して異なる流動、伝熱性能をもたらしながら、従来と同等の耐圧レベルで使用することができ、また、スケールの問題もなく、更に、プレートのプレス成形金型の加工も容易なプレート式熱交換器が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るプレート式熱交換器の第１の実施形態におけるプレート積層状態の図３Ａ−Ａ線の断面図である。
【図２】プレート式熱交換器のプレートの平面図である。
【図３】プレート式熱交換器の第１従来例におけるプレート積層状態の図３Ａ−Ａ線の断面図である。
【図４】プレート式熱交換器の第２従来例におけるプレート積層状態の図３Ａ−Ａ線の断面図である。
【符号の説明】
１プレート
２伝熱面
３波形山部（大円弧面）
４波形谷部（小円弧面）
Ｒ波形山部の半径
ｒ波形谷部の半径
Ｈ成形深さ
ａ第１流路
ｂ第２流路

Claims

伝熱面のヘリンボーン波形形状の断面における山谷の形状が積層方向において上下非対称となるプレートを積層することで、プレート相互間に交互に形成される２つの流体の流路の断面積に大小の相対的な差を設けるようにしたプレート式熱交換器において、
プレートの伝熱面のヘリンボーン波形断面形状における波型山部および波型谷部をそれぞれ曲率半径の異なる大円弧面及び小円弧面で構成し、プレート同士の当接部で大円弧面同士及び小円弧面同士を当接させ、小円弧面同士のプレート積層方向と直交する方向で隣接する当接部の間に、プレート積層方向の両側に凸の大円弧面で囲まれた第１流路を設けると共に、大円弧面同士のプレート積層方向と直交する方向で隣接する当接部の間に、プレート積層方向の両側に凸の小円弧面で囲まれ、第１流路よりも流路面積の小さい第２流路とを設け、第１流路の流量を第２流路の流量よりも大きくし、第１流路及び第２流路が、プレート積層方向と直交する方向で円弧面同士の当接部に至るまで先細りになっていることを特徴とするプレート式熱交換器。