JP3473181B2 - プレート・フィン型熱交換器及びこれに使用する隔離板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プレート・フィン型熱
交換器、詳細には左右対称形のプレート・フィン型熱交
換器及びこれに使用する隔離板の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のプレート・フィン型熱交換器は、
図10及び図11に示すように低温流体流入用ヘッダ（1a）
と加熱された低温流体流出用ヘッダ（2a）、流入側及び
流出側に設けた斜交流部（3d）と斜交流部（3c）、斜交
流部（3c）に設けた高温流体入口（５）、斜交流部（3
d）に設けた高温流体出口（６）、斜交流部（3c）と斜
交流部（3d）間に設けられ、低温流体（７）と高温流体
（８）とが熱交換をする対向流部（4a）とからなる矩形
型のものである。

【０００３】その内部の構造は、図11のＡ−Ａ断面図で
ある図12、図11のＢ−Ｂ断面図である図13、及び各部材
の斜視図である図14に示すように周囲に縁(25a) を設け
ると共に２つのヘッダ（1a、2a）を挿入する２つの穴
（23a 、24a)を設けた第一隔離板（9a）（図14のａ）
と、低温流体流路（12a)用の伝熱促進体(14a) 及び２個
の斜流路部材（18a 、19a ）（図14のｂ）と、下記ヘッ
ダ（1a、2a）を挿入する２つの穴（23a 、24a)の周囲に
エンボス部(22e、22f)を設けた第二隔離板（10a)（図14
のｃ) と、高温流体流路（13a)用の伝熱促進体(15a) 及
び２個の斜流路部材（20a 、21a ）（図14のｄ）とを繰
り返して２段以上、多いものでは８０段以上に積み重
ね、その上に上記第一隔離板（9a）並びに低温流体流路
（12a)用の上記伝熱促進体（14a)及び２個の斜流路部材
（18a 、19a)を重ね、最上部に下記ヘッダ（1a、2a）を
挿入する穴（23a 、24a)を設けた平板状の第三隔離板
（11a)（図14のｅ) を重ね、各隔離板間に補強部材(26)
を入れて固定し、低温流体導入用ヘッダ（1a）及び低温
流体流出用ヘッダ（2a）を取付け、さらに上下にカバー
（16、17）を固定したものである。

【０００４】上記従来のプレート・フィン型熱交換器
は、流入ヘッダ（1a）から低温流体流路（12a)の斜流路
部材(18a) に入った低温流体（７）が、対向流部（4a）
で高温流体流路(13a）の斜流路部材(20a) の入口（５）
から入った高温流体（８）によって加熱されて、低温流
体流路（12a)の斜交流部（19a)を通って流出ヘッダ（2
a）から流出し、熱交換が終わった高温流体（８）は高
温流体流路(13a）の斜流路部材(21a) の出口（６）から
流出するようになっているものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の矩形型プレ
ート・フィン型熱交換器は、隔離板及び斜流路部材など
の形状が左右対称形でなく、またヘッダが熱交換器の外
にあるために部分的に冷却され、熱応力が発生して変形
する虞があり、さらにヘッダの周囲にフィンがないため
に強度が弱く、補強部材が必要であるという問題があっ
た。本発明は、熱応力の発生がなく、補強部材を必要と
しない熱交換器を提供することを目的としているもので
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のプレート・フィン型熱交換器においては、
周囲に一段高い縁を設けると共に下記２つのヘッダを挿
入する２つの穴を前後に設けた左右対称形の第一隔離板
の上に低温流体流路用の左右対称形の伝熱促進体及び２
個の内部に下記ヘッダを挿入する穴を１個設けた左右対
称形の斜流路部材を載せ、その上に、周囲に一段低くし
た縁を設けると共に下記ヘッダーを挿入する穴を第一隔
離板と同様な位置に設け、かつ下記ヘッダを挿入する穴
の周囲に一段高くしたエンボス部を設けた左右対称形の
第二隔離板と、高温流体流路用の左右対称形の伝熱促進
体及び２個の内部に下記ヘッダを挿入する穴を１個設け
た左右対称形の斜流路部材と、周囲に一段高くした縁を
設けると共に下記ヘッダを挿入する穴を第一隔離板と同
様な位置に設け、かつ下記ヘッダーを挿入する穴の周囲
に一段低くしたエンボス部を設けた左右対称形の第三隔
離板と、低温流体流路用の左右対称形の伝熱促進体及び
２個の内部に下記ヘッダを挿入する穴を１個設けた左右
対称形の斜流路部材とを１回以上繰り返して積み重ね、
その上に第一隔離板を裏返して載せ、低温流体流入用ヘ
ッダ及び低温流体流出用ヘッダを上記２つのヘッダを挿
入する穴に取付け、さらに上下にカバーを乗せて固定し
たことである。

【０００７】また、本発明のプレート・フィン型熱交換
器においては、第一隔離板の代わりに第三隔離板のエン
ボス部を切除した形状と同一の第四隔離板を使用し、最
下部の第二隔離板と下のカバーとの間及び最上部の第三
隔離板と上のカバーとの間で、低温流体導入用ヘッダ及
び低温流体流出用ヘッダの周囲に低温流体が漏出しない
ようにリングを固定したことである。また、本発明のプ
レート・フィン型熱交換器においては、第三隔離板を第
二隔離板を裏返したものと同じ形状にしたことである。
さらに、本発明のプレート・フィン型熱交換器の第四隔
離板の製造方法として、第三隔離板のエンボス部を削除
して製造することである。

【０００８】本発明の伝熱促進体は、図４の（ｂ）及び
（ｄ）に示したようなオフセットフィン、ストレートフ
ィンの中にねじり板を入れたねじり板入りストレートフ
ィン、フィンの通路を上下に波を打ったウエーブフィン
などである。なお、本発明において、左右対称形にする
とは、本発明のプレート・フィン型熱交換器を図２のよ
うに置いた場合に左側と右側を対称形にすることであ
る。また、本発明において、「・・・２つの穴（23、2
4) を前後に設けた左右対称形の第一隔離板（９）の上
に・・・」の「前後」とは本発明のプレート・フィン型
熱交換器を図２のように置いた場合の前（手前）と後
（向こう側）のことである。

【０００９】

【作用】本発明においては、プレート・フィン型熱交換
器の隔離板、伝熱促進体並びに低温用及び高温用の斜流
路部材のそれぞれの形状を左右対称形にすると共に、ヘ
ッダを斜流路部材の内部に設けたことにより、均一に加
熱されることになり、熱応力の発生による変形を防止す
ることができ、また斜流路部材がヘッダの後側にもある
ので、ヘッダの後側の強度が強くなり、補強部材を必要
としない。また、隔離板、伝熱促進体などを左右対称形
にし、低温流体流入用ヘッダ及び低温流体流出用ヘッダ
を同一の形状にすると共に左右対称になるように配置す
ることにより、隔離板、伝熱促進体、斜流路部材などを
共用することができる。また、第三隔離板を第二隔離板
を裏返したものと同じ形状にすることにより、第三隔離
板を設計・製作する必要がなくなる。さらに、第四隔離
板を第三隔離板のエンボス部を削除したものと同じ形状
にしたことにより、第三隔離板のエンボス部を削除する
ことにより製造することができるので、設計・製作が容
易であり、製作日数が少なくてすみ、また製造コストも
安くなる。

【００１０】

【実施例】以下本発明の実施例について図１〜図９を参
照して説明する。図１は本発明の一実施例のプレート・
フィン型熱交換器を説明するための斜視図、図２は本発
明の一実施例のプレート・フィン型熱交換器の上面図、
図３は図２のＡ−Ａ断面拡大図、図４は図２のプレート
・フィン型熱交換器の各部材の斜視図、図５は本発明の
他の実施例のプレート・フィン型熱交換器の断面拡大
図、図６は図５のプレート・フィン型熱交換器の第四隔
離板の斜視図、図７は図６の第四隔離板の製造方法を示
す説明図、図８は図５のプレート・フィン型熱交換器の
リングの斜視図、図９は本発明の他の実施例のプレート
・フィン型熱交換器の斜流路部材の説明図である。

【００１１】実施例１ 本発明の一実施例の熱交換器は、図１〜図３に示すよう
に熱交換する左右対称形の対向流部（４）、低温流体
（７）及び高温流体（８）の流入又は流出する左右対称
形の斜交流部（3a、3b) 、同一形状の低温流体導入用ヘ
ッダ（１）及び低温流体流出用ヘッダ（２）にすると共
に左右対称になるように配置したもので、、流入ヘッダ
（１）から斜交流部（3a）の低温流体流路（12) の斜流
路部材(18)に入った低温流体（７）が、対向流部（４）
で隔離板を介して斜交流部（3b）の高温流体流路(13)の
斜流路部材(20)の入口(5a 、5b）から入った高温流体
（８）によって加熱されて、斜交流部（3b）の低温流体
流路（12）の斜交流部（19) を通って流出ヘッダ（２）
から流出し、熱交換が終わった高温流体（８）は斜交流
部（3a）の高温流体流路(13)の斜流路部材(21)の出口
（6a、6b）から流出するようになっているものである。

【００１２】その内部構造を説明すると、図３及び図４
に示すように周囲に一段高い縁(25)を設けると共に下記
２つのヘッダ（１、２）を挿入する２つの穴（23、24)
を前後に設けた左右対称形の第一隔離板（９）（図４の
ａ）の上に低温流体流路（12）用の左右対称形の伝熱促
進体（14) 及び２個の内部に下記ヘッダ（１、２）を挿
入する穴を１個設けた左右対称形の斜流路部材（18、1
9）（図４のｂ）をろう材を挟んで固定し、その上に、
周囲に一段低くした縁(25)を設けると共に下記ヘッダ
（１、２）を挿入する穴(23 、24) を第一隔離板（９）
と同様な位置に設け、かつ上記２つの穴（23、24) の周
囲に一段高くしたエンボス部(22a、22b)を設けた左右対
称形の第二隔離板（10) （図４のｃ）の上に高温流体流
路（13) 用の左右対称形の伝熱促進体（15）及び２個の
内部に下記ヘッダ（１、２）を挿入する穴を１個設けた
左右対称形の斜流路部材（20、21）（図４のｄ）をろう
材を挟んで固定したものと、周囲に一段高くした縁(25)
を設けると共に下記ヘッダ（１、２）を挿入する穴（2
3、24) を第一隔離板（９）と同様な位置に設け、かつ
上記２つの穴（23、24) の周囲に一段低くしたエンボス
部(22c、22d ）を設けた左右対称形の第三隔離板（11)
（図４のｅ）の上に低温流体流路（12）用の左右対称形
の伝熱促進体（14) 及び２個の内部に下記ヘッダ（１、
２）を挿入する穴を１個設けた左右対称形の斜流路部材
（18、19）（図４のｂ）をろう材を挟んで固定したもの
とを２回繰り返して積み重ね、その上に第一隔離板（1
1）を裏返して乗せ、低温流体導入用ヘッダ（１）及び
低温流体流出用ヘッダ（２）を上記２つのヘッダを挿入
する穴（23、24) に挿入して取付け、さらに上下にカバ
ー（16ａ、16ｂ、17ａ、17ｂ）を載せた構造になってい
るものである。

【００１３】各部材の固定方法を説明すると、ろう材を
挟んでいる場合には、高温に加熱してろう材を溶融して
固定する。また第一隔離板（９）と第二隔離板（10) 、
第二隔離板（10) と第三隔離板（11) のそれぞれの外縁
同志、並びに第一隔離板（９）と下カバー（16ａ、16
ｂ）、第二隔離板（10) と第三隔離板（11) 及び第一隔
離板（９）と上カバー（17a 、17b ）のそれぞれの各ヘ
ッダ（１、２）を通す穴の内縁同志は溶接して固定す
る。また各ヘッダ（１、２）は下カバー（16ａ、16ｂ）
及び上カバー（17a 、17b ）に溶接して固定する。

【００１４】実施例２ 図５〜図８に示すように実施例１の第一隔離板（９）の
代わりに第三隔離板（11) のエンボス部(22c、22d)を図
７に示すように切除した図６に示すような第四隔離板
（27) を使用し、最下部の第二隔離板（10）と下のカバ
ー（16a 、16b)との間で、低温流体導入用ヘッダ（１）
及び低温流体流出用ヘッダ（２）の周囲にリング（30
ａ、30b)を溶接し固定し、また最上部の第三隔離板（1
1）と上のカバー（17a 、17b)との間で、低温流体流入
用ヘッダ（１）及び低温流体流出用ヘッダ（２）の周囲
にリング（30ａ、30b)を溶接して固定した構造にしたプ
レート・フィン型熱交換器。 実施例３ 第三隔離板（11) として第二隔離板（10) を裏返したも
のを使用したこと以外は実施例１と同じ構造にしたプレ
ート・フィン型熱交換器。

【００１５】実施例４ 高温流体流路（13）用の２個の斜流路部材（20、21）及
び低温流体流路（12）用の２個の斜流路部材（18、19）
の形状を図９の（ｃ）の形状にしたこと以外は実施例１
と同じ構造にしたプレート・フィン型熱交換器。なお、
図９の（ａ）の斜流路部材は実施例１の高温流体流路
（13）用の２個の斜流路部材（20、21）と同じものであ
り、図９の（ｂ）の斜流路部材は実施例１の低温流体流
路（13）用の２個の斜流路部材（20、21）と同じもので
ある。

【００１６】上記実施例１においては、本発明の伝熱促
進体として図４の（ｂ）及び（ｄ）に示したオフセット
フィンを用いているが、ストレートフィンの中にねじり
板を入れたねじり板入りストレートフィン、フィンの通
路を上下に波を打ったウエーブフィンなども同様に使用
することができる。

【００１７】また、上記実施例１においては、第一隔離
板（９）の上に低温流体流路（12）用の伝熱促進体（1
4) 及び２個の斜流路部材（18、19）をろう材を挟んで
固定し、その上に第二隔離板（10) の上に高温流体流路
（13) 用の伝熱促進体（15）及び２個の斜流路部材（2
0、21）をろう材を挟んで固定したものと、第三隔離板
（11) の上に低温流体流路（12）用の伝熱促進体（14)
及び２個の斜流路部材（18、19）をろう材を挟んで固定
したものとを２回繰り返して積み重ね、その上に第一隔
離板（９）を裏返して載せて周囲を溶接し、ろう材を溶
融して固定し、低温流体導入用ヘッダ（１）及び低温流
体流出用ヘッダ（２）などを取付てプレート・フィン型
熱交換器を製造しているが、第二隔離板（10) の下に低
温流体流路（12）用の伝熱促進体（14) 及び２個の斜流
路部材（18、19）を載せてろう付けして固定し、第三隔
離板（11) の下に高温流体流路（13) 用の伝熱促進体
（15）及び２個の斜流路部材（20、21）をろう付けして
固定したものと、第一隔離板（９）を裏返したものの下
に低温流体流路（12）用の伝熱促進体（14) 及び２個の
斜流路部材（18、19）をろう付けして固定したものを用
いてプレート・フィン型熱交換器を製造するなど他の方
法で製造することができる。

【００１８】なお、本発明は上記実施例において説明し
たもののみに限定されることなく、本発明の要旨を逸脱
しない限り種々の変更を加え得ることはもちろんであ
る。

【００１９】

【発明の効果】本発明は、プレート・フィン型熱交換器
の隔離板、伝熱促進体、斜流路部材、カバーを左右対称
形にすること、ヘッダを斜流路部材の内部に設けたこ
と、第三隔離板を第二隔離板を裏返したものと同じ形状
にすること、及び第四隔離板を第三隔離板のエンボス部
を削除したものと同じ形状にしたことにより次のような
優れた効果を奏する。 （１）隔離板などを左右対称にすると共に、ヘッダを斜
流路部材の内部に設けたことにより、均一に加熱される
ことになり、熱応力の発生による変形を防止することが
できる。

【００２０】（２）斜流路部材がヘッダの後側にもある
ので、ヘッダ全体が均一に加熱され、またヘッダの後側
の強度が強くなり、補強部材を必要としない。 （３）プレート・フィン型熱交換器の隔離板、伝熱促進
体、斜流路部材、カバーを左右対称にすることにより、
隔離板、斜流路部材、カバーを共用することができる。 （４）第二隔離板を第一隔離板を裏返したものと同じ形
状にすることにより、第二隔離板を設計・製作する必要
がなくなる。 （５）第四隔離板を第三隔離板ののエンボス部を削除し
たものと同じ形状にしたことにより、第三隔離板のエン
ボス部を削除することにより製造することができるの
で、設計・製作が容易であり、製作日数が少なくてす
み、また製造コストも安くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のプレート・フィン型熱交換
器を説明するための斜視図である。

【図２】本発明の一実施例のプレート・フィン型熱交換
器の上面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ断面拡大図である。

【図４】図２のプレート・フィン型熱交換器の各部材の
斜視図である。

【図５】本発明の他の実施例のプレート・フィン型熱交
換器の断面拡大図である。

【図６】図５のプレート・フィン型熱交換器の第四隔離
板の斜視図である。

【図７】図６の第四隔離板の製造方法を示す説明図であ
る。

【図８】図６のプレート・フィン型熱交換器ののリング
の斜視図である。

【図９】本発明の他の実施例の斜流路部材の説明図であ
る。

【図１０】従来のプレート・フィン型熱交換器の斜視図
である。

【図１１】図11のプレート・フィン型熱交換器の平面図
である。

【図１２】図12のＡ−Ａ断面図である。

【図１３】図12のＢ−Ｂ断面図である。

【図１４】図11のプレート・フィン型熱交換器の各部材
の斜視図である。

【符号の説明】

１ 低温流体流入用ヘッダ ２ 低温流体流出用ヘッダ 3a、3b、3C、3d 斜交流部 4 、4a 対向流部 ５、5a、5b 高温流体流導入口 ６、6a、6b 高温流体流出口 ７ 低温流体 ８ 高温流体 ９、9a 第一隔離板 10、10a 第二隔離板 11、11a 第三隔離板 12、12a 低温流体流路 13、13a 高温流体流路 14、14a 低温流体流路用伝熱促進体 15、15a 高温流体流路伝熱促進体 16、16a 、16b 下のカバー 17、17a 、17b 上のカバー 18、18a 低温流体流路の流入側の斜流路部材 19、19a 低温流体流路の流出側の斜流路部材 20、20a 高温流体流路の流入側の斜流路部材 21、21a 高温流体流路の流出側の斜流路部材 22a 22b 、22c 、22d エンボス部 23、23a 隔離板のヘッダを挿入する穴 24、24a 隔離板のヘッダを挿入する穴 25、25a 第一隔離板の縁 26 補強材 27 第四隔離板 28 第四隔離板のヘッダを挿入する穴 29 第四隔離板のヘッダを挿入する穴 30a 、30b リング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永盛 和夫 東京都西多摩郡瑞穂町殿ケ谷229番地石 川島播磨重工業株式会社瑞穂工場内 (56)参考文献 特開 平２−275292（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−35492（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−242791（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−175763（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−80484（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−36879（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−175780（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F28D 1/03 F28D 9/00 F28F 3/08 301 F28D 9/02

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 周囲に一段高い縁(25)を設けると共に下
   記２つのヘッダ（１、２）を挿入する２つの穴（23、2
   4) を前後に設けた左右対称形の第一隔離板（９）の上
   に低温流体流路（12）用の左右対称形の伝熱促進体（1
   4) 及び２個の内部に下記ヘッダ（１、２）を挿入する
   穴を１個設けた左右対称形の斜流路部材（18、19）を載
   せ、その上に周囲に一段低くした縁(25)を設けると共に
   下記ヘッダ（１、２）を挿入する２つの穴（23、24) を
   第一隔離板（９）と同様な位置に設け、かつ上記２つの
   穴（23、24) の周囲に一段高くしたエンボス部(22a、22
   b)を設けた左右対称形の第二隔離板（10) と、高温流体
   流路（13) 用の左右対称形の伝熱促進体（15）及び２個
   の内部に下記ヘッダ（１、２）を挿入する穴を１個設け
   た左右対称形の斜流路部材（20、21）と、周囲に一段高
   くした縁（25）を設けると共に下記ヘッダ（１、２）を
   挿入する２つの穴（23、24) を第一隔離板（９）と同様
   な位置に設け、かつ上記２つの穴（23、24) の周囲に一
   段低くしたエンボス部（22c 、22d)を設けた左右対称形
   の第三隔離板（11) と、低温流体流路（12）用の左右対
   称形の伝熱促進体（14) 及び２個の内部に下記ヘッダ
   （１、２）を挿入する穴を１個設けた左右対称形の斜流
   路部材（18、19）とを１回以上繰り返して積み重ね、そ
   の上に第一隔離板（９）を裏返して載せ、低温流体流入
   用ヘッダ（１）及び低温流体流出用ヘッダ（２）を上記
   ２つのヘッダを挿入する穴（23、24) に挿入して取付
   け、さらに上下にカバー（16ａ、16ｂ、17ａ、17ｂ）を
   載せて固定したことを特徴とするプレート・フィン型熱
   交換器。
2. 【請求項２】 第一隔離板（９）の代わりに第三隔離板
   （11）のエンボス部(22c、22d ）を切除したものと同一
   の形状の第四隔離板(27)を使用し、最下部の第二隔離板
   （10）と下のカバー（16a 、16b)との間及び最上部の第
   三隔離板(11)と上のカバー（17a 、17b)との間で、低温
   流体流入用ヘッダ（１）及び低温流体流出用ヘッダ
   （２）の周囲にリング（30a 、30b)を固定したことを特
   徴とする請求項１記載のプレート・フィン型熱交換器。
3. 【請求項３】 第三隔離板（11) を第二隔離板（10）を
   裏返したものと同じ形状にしたことを特徴とする請求項
   １又は請求項２記載のプレート・フィン型熱交換器。
4. 【請求項４】 第四隔離板（27）を第三隔離板(11)のエ
   ンボス部（22c 、22d)を削除して製造することを特徴と
   する請求項３記載のプレート・フィン型熱交換器の最下
   部及び最上部に使用する第四隔離板（27）の製造方法。