JP2000337784A - 三液用プレート式熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 三液用プレート式熱交換器の部品の種
類を減らし、熱交換器及び部品を小型化し、その取り扱
いを簡便にする。 【解決手段】 第１の流体用流路の入口及び出口に接
続する開口を伝熱板の一方の短辺近傍に設け、中間層で
この開口を閉塞し、かつ伝熱板の他方の短辺近傍に設け
られた開口にて全ての第１の流体用流路を連通すること
により長い第１の流体用流路が伝熱板の積層方向に折り
返すように形成され、折り返す前の第１の流体と第２の
流体とが熱交換するように第２の流体用流路を形成し、
折り返した後の第１の流体と第３の流体とが熱交換する
ように第３の流体用流路を形成することで、一種類の小
さな伝熱板のみで三液用プレート式熱交換器を構成で
き、部品の種類が少なくなると共に熱交換器がコンパク
トになり、その構成部品をも小型化できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プレート式熱交換
器に関し、特に第１の流体と第２の流体との間及び前記
第１の流体と第３の流体との間で熱交換を行う三液用熱
交換器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、異なる流体間で熱伝達を行う
べく、複数の伝熱板を積層してその間隙に高温流体と低
温流体とを流して熱交換を行うようにしたプレート式の
熱交換器がある。このようなプレート式熱交換器に限ら
ず、熱交換器では効率的に熱交換することが望ましく、
例えば、特開平１０−２５９９９７号公報に示されるよ
うに、流路として波形断面形状にて複数の平行溝を設け
た波板状伝熱板を形成し、その波板状伝熱板を複数枚積
層する際に隣り合うものにおける波形の山と谷とが互い
に交差するようにしたものがある。このように波板状伝
熱板を使用して波形の山と谷とが交差するように積層す
るのは、流体の流れを乱流にして熱交換の促進を図ると
共に、流体間の差圧に耐えるように伝熱板の剛性を高め
るためである。

【０００３】一方、例えば空調装置に於いて１機の室外
機で温度の異なる２カ所を同時に温度調整するものがあ
る。このような装置にあっては、例えば高温の第１の流
体を熱源からの流体として、まずこれと第２の流体との
間で熱交換し、次にやや温度が下がった第１の流体と第
３の流体との間で熱交換する。これにより第２の流体を
高温に、第３の流体を中温にして各部屋の空調に用いる
ことができる。

【０００４】上記熱交換は、２つの異なる熱交換器を用
いて行っても良いが、上記プレート式熱交換器を用いれ
ば１つの熱交換器で行うことができる。上記したよう
に、例えば高温の第１の流体と第２の流体との間で熱交
換し、次にやや温度が下がった第１の流体と第３の流体
との間で熱交換する場合、第２の流体は第１の流体の流
路の前半で熱交換し、第３の流体は第１の流体の流路の
後半で熱交換しなければならないことから、第２の流体
と第３の流体とが交わらないように中間部で仕切られた
伝熱板と、その全長に亘り第１の流体が流れる伝熱板と
を用意し、これらを互い違いに積層するようにしてい
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、伝熱板
を複数種類用いることは部品の種類及び成形する際の型
数が増えるという問題がある。また、上記構造のプレー
ト式熱交換器にて各流体同士が所望の熱交換を行うため
にある程度の流路長が必要であることから、熱交換器が
その流路の延在方向に大型化するばかりでなく、伝熱板
が大型化し、その加工、管理、搬送、交換器の組立に於
ける取り扱いが厄介になりがちであった。

【０００６】本発明は上記した従来技術の問題点を解決
するべくなされたものであり、三液用プレート式熱交換
器の部品の種類を減らし、熱交換器及び部品を小型化
し、その取り扱いを簡便にすることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
べく本発明によれば、第１の流体と第２の流体との間及
び前記第１の流体と第３の流体との間で熱交換を行うべ
く、間に複数の第１乃至第３の流体用流路を確保し得る
ように略長方形をなす複数枚の伝熱板を積層し、互いに
隣接する前記流路には異なる流体を流すようにし、かつ
同じ流体を流す流路同士を連通するべく前記各伝熱板に
形成された６つの開口を有する三液用プレート式熱交換
器であって、前記第１の流体用流路の一対の前記開口が
その入口及び出口に接続するべく前記伝熱板の一方の短
辺近傍に設けられ、中間層の伝熱板の前記一対の開口を
閉塞することにより前記第１の流体用流路が２つに区分
され、かつ前記伝熱板の他方の短辺近傍に設けられた開
口にて全ての前記第１の流体用流路が連通していること
により前記伝熱板の積層方向に折り返す長い流路が形成
され、折り返す前の前記第１の流体と前記第２の流体と
が熱交換するように該第２の流体用流路が形成されると
共にその入口及び出口に接続する一対の開口は前記伝熱
板の一方及び他方の短辺近傍に離間して設けられ、折り
返した後の前記第１の流体と前記第３の流体とが熱交換
するように該第３の流体用流路が形成されると共にその
入口及び出口に接続する一対の開口は前記伝熱板の一方
及び他方の短辺近傍に離間して設けられていることを特
徴とする三液用プレート式熱交換器を提供する。

【０００８】これによれば、第１の流体については長い
流路を折り返して重ねた構造のものと同様になり、この
第１の流体を、折り返し前と折り返し後で別々の流体と
熱交換させることで、１種類の伝熱板を組み合わせて構
成でき、しかも熱交換器、その構成部品とも構造が簡単
であり、小型化される。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に添付の図面に示された具体
例に基づいて本発明の実施の形態について詳細に説明す
る。

【００１０】図１は、本発明が適用された熱交換器の外
観を示す分解斜視図である。この熱交換器は、一対のプ
レート式熱交換ユニットＡ、Ｂを後記する伝熱板の厚さ
方向（積層方向）に背中合わせに重ね合わせてなり、プ
レート式熱交換ユニットＢに後記するソケット１７ａか
ら入った高温の第１の流体（実線）がその内部を通って
更にプレート式熱交換ユニットＡに入り、このプレート
式熱交換ユニットＡを通り、ソケット７ａから出て図示
されない外部機器に送られるようになっている。また、
プレート式熱交換ユニットＡに後記するソケット７ｂか
ら入った第２の流体（破線）がその内部を通ってソケッ
ト７ｄから出て図示されない外部機器に送られるように
なっている。更に、プレート式熱交換ユニットＢに後記
するソケット１７ｄから入った第３の流体（２点鎖線）
がその内部を通ってソケット１７ｂから出て図示されな
い外部機器に送られるようになっている。その間に第１
の流体と第２の流体との間及び第１の流体と第３の流体
との間で熱交換が行われる。

【００１１】プレート式熱交換ユニットＡ、Ｂの内部構
造は同様であるので、以下に一方のプレート式熱交換ユ
ニットＡについて説明する。図２は、プレート式熱交換
ユニットＡの伝熱板の積層要領を示す斜視図であり、積
層される伝熱板の一部（図では３枚）を示している。本
プレート式熱交換ユニットにあっては、図に示されるよ
うに積層される複数枚の波板状伝熱板１ａ・１ｂ・１ｃ
の間に画定される各空間（流路）に高温または低温の各
流体を図の実線及び想像線の各矢印に示されるように流
して、図では中間の伝熱板１ｂを介してその両側に流れ
る各流体間で熱交換するものであり、積層する伝熱板の
枚数は、流量等の仕様により任意である。

【００１２】なお、各伝熱板１ａ・１ｂ・１ｃは、例え
ば略長方形をなすステンレス製薄板をプレス加工して形
成されており、同一形状部分にあっては、特に示さない
限り１枚の伝熱板１ａを代表として説明する。

【００１３】上記したように互いに重ね合わされる伝熱
板１の間に流体を流すが、その出入り口として、伝熱板
１ａの長手方向両端部、即ち短辺近傍に２つずつの開口
２ａ・２ｂ及び２ｃ・２ｄが設けられている。その伝熱
板１ａの両端部は、各開口２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄの対
をなすものの間で伝熱板１ａの厚さ方向に段違いになる
ように形成されていると共に、伝熱板１ａ全体では点対
称位置の部分同士が同レベルに形成されている。そし
て、開口２ｃと開口２ａとの間で高温の第１の流体を流
し、開口２ｂと開口２ｄとの間で第２の流体を流す。

【００１４】また、伝熱板１ａの中央部分には波形断面
形状により表裏両面に表れる平行溝３が伝熱板１ａの主
軸に対して斜行するように設けられている。図における
下の第１の伝熱板１ａの平行溝３と隣り合う中間の第２
の伝熱板１ｂの平行溝３とは、上面から見て互いに交差
するように形成されている。第３の伝熱板１ｃは第１の
伝熱板１ｃと同一であって良く、したがって、第２及び
第３の伝熱板１ｂ・１ｃ同士にあっても互いの平行溝３
が交差する。このようにして、各平行溝３を交差させる
ように所定の枚数の伝熱板を積層し、熱交換器の流体を
流す部分が形成される。

【００１５】各伝熱板１ａ・１ｂ・１ｃの外周には積層
方向に斜めに起立するように折り曲げられた周壁が設け
られており、積層状態で互いに重なり合う各周壁同士を
ろう付けして各伝熱板１ａ・１ｂ・１ｃの周壁部が密閉
状態にされている。さらに、流体圧によって隣り合う伝
熱板１ａ・１ｂ（１ｂ・１ｃ）同士が離反して流路が広
がるのを防止するべく、第１の伝熱板１ａの波形の山と
第２の伝熱板１ｂの波形の谷との各交点部３（図２の×
印）をろう付けしている。これは、第２及び第３の伝熱
板１ｂ・１ｃ同士間でも同じであり、積層される他の各
伝熱板間でも同じである。

【００１６】次に、図３（ａ）に一方の開口２ａ・２ｂ
部分における例えば５枚の伝熱板１ａ・１ｂ・１ｃ・１
ｄ・１ｅの積層状態を示す。開口２ａには第１の流体、
開口２ｂには第２の流体を流すように、各開口２ａ・２
ｂがそれぞれ積層方向に連通している。また、開口２ａ
・２ｂを設けた部分の段違いの高低関係が図における左
右で入れ替わるように各伝熱板１ａ・１ｂ・１ｃ・１ｄ
・１ｅが積層されていることから、積層状態では、各開
口２ａ・２ｂを設けた面がそれぞれ密着または間隔をあ
けた状態を交互に繰り返す。図に示されるように、間隔
をあけた状態の部分により、交互に伝熱板間の各平行溝
３を介して点対称位置にある開口２ｃ・２ｄにそれぞれ
連通する各部屋４ａ・４ｂが画定されている。

【００１７】各開口２ａにあっては、各部屋４ａ・４ｂ
の同一の流体を流すもの同士を連通するように、各開口
２ａの周縁部が積層方向に密着状態及び間隔をあけた状
態を繰り返すようにされており、その密着状態に対応す
る開口２ａの周縁部同士がろう付けされている。

【００１８】プレート式熱交換ユニットＡの最下層の伝
熱板１ａの下面に底板５が貼り付けられ、その最下層の
伝熱板の各開口２ａ・２ｂは底板５により閉塞されてい
る。最上層の伝熱板１ｅの上面には天板６が貼り付けら
れており、その天板６には、開口２ａに対応する位置に
第１の流体出口をなす孔６ａ及び開口２ｂに対応する位
置に第２の流体入口をなす孔６ｂが開けられ、各々外部
機器連結用のソケット７ａ・７ｂが取り付けられてい
る。また、図３（ｂ）に示すように、天板６には、開口
２ｄに対応する位置に第２の流体出口をなす孔６ｄが開
けられ、外部機器連結用のソケット７ｄが取り付けられ
ている。

【００１９】プレート式熱交換ユニットＢは、その内部
構造についてはプレート式熱交換ユニットＡと同様であ
るが、底板５をプレート式熱交換ユニットＡと共用して
いる点と孔の方向が異なる。即ち、図３（ａ）に示すよ
うに、最下層の伝熱板１１ｅの下面に貼り付けられた天
板１６には、開口１２ａに対応する位置に第１の流体入
口をなす孔１６ａ及び開口１２ｂに対応する位置に第３
の流体出口をなす孔１６ｂが開けられ、各々外部機器連
結用のソケット１７ａ・１７ｂが取り付けられている。
また、図３（ｂ）に示すように、天板１６には、開口１
２ｄに対応する位置に第３の流体入口をなす孔１６ｄが
開けられ、外部機器連結用のソケット１７ｄが取り付け
られている。更に、共有の底板５の開口２ｃ及び開口１
２ｃに対応する位置には、孔５ｃが開けられ、開口２ｃ
及び開口１２ｃを介して部屋４ａと部屋１４ａがこれら
開口を介して連通している。

【００２０】プレート式熱交換ユニットＢにソケット１
７ａから入った高温の第１の流体（実線）が部屋１４ａ
を通って開口１２ｃ及び開口２ｃを介してプレート式熱
交換ユニットＡに入り、このプレート式熱交換ユニット
Ａの部屋４ａを通り、開口２ａを介してソケット７ａか
ら出て図示されない外部機器に送られるようになってい
る。また、プレート式熱交換ユニットＡにソケット７ｂ
から入った第２の流体（破線）が部屋４ｂを通って開口
２ｄを介してソケット７ｄから出て図示されない外部機
器に送られるようになっている。そして、その間に各伝
熱板を介して第１の流体と第２の流体との間で熱交換が
行われることとなる。同時に、プレート式熱交換ユニッ
トＢにソケット１７ｄから入った第３の流体（２点鎖
線）が部屋１４ｂを通って開口１２ｂを介してソケット
１７ｂから出て図示されない外部機器に送られるように
なっている。そして、その間に各伝熱板を介して第１の
流体と第３の流体との間で熱交換が行われることとな
る。

【００２１】

【発明の効果】このように本発明によれば、第１の流体
用流路の入口及び出口に接続する開口を伝熱板の一方の
短辺近傍に設け、中間層でこの開口を閉塞し、かつ伝熱
板の他方の短辺近傍に設けられた開口にて全ての第１の
流体用流路を連通することにより長い第１の流体用流路
が伝熱板の積層方向に折り返すように形成され、折り返
す前の第１の流体と第２の流体とが熱交換するように第
２の流体用流路を形成し、折り返した後の第１の流体と
第３の流体とが熱交換するように第３の流体用流路を形
成することで、一種類の小さな伝熱板のみで三液用プレ
ート式熱交換器を構成でき、部品の種類が少なくなると
共に熱交換器がコンパクトになり、その構成部品をも小
型化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用された熱交換器の構成を示す分解
斜視図。

【図２】本発明が適用された熱交換器を構成するプレー
ト式熱交換器の伝熱板の積層要領を示す斜視図。

【図３】（ａ）は伝熱板の積層状態を示す図１をＩＩＩ
Ａ−ＩＩＩＡ線について見た要部断面図、（ｂ）は伝熱
板の積層状態を示す図１をＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線につい
て見た要部断面図。

【符号の説明】

１ａ〜１ｅ 伝熱板 ２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄ 開口 ３ 平行溝 ４ａ・４ｂ 部屋 ５ 底板 ６ 天板 ７ａ・７ｂ・７ｄ ソケット １１ａ〜１１ｅ 伝熱板 １２ａ・１２ｂ・１２ｃ・１２ｄ 開口 １４ａ・１４ｂ 部屋 １６ 天板 １７ａ・１７ｂ・１７ｄ ソケット Ａ、Ｂ プレート式熱交換ユニット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の流体と第２の流体との間及び前記
   第１の流体と第３の流体との間で熱交換を行うべく、間
   に複数の第１乃至第３の流体用流路を確保し得るように
   略長方形をなす複数枚の伝熱板を積層し、互いに隣接す
   る前記流路には異なる流体を流すようにし、かつ同じ流
   体を流す流路同士を連通するべく前記各伝熱板に形成さ
   れた６つの開口を有する三液用プレート式熱交換器であ
   って、 前記第１の流体用流路の一対の前記開口がその入口及び
   出口に接続するべく前記伝熱板の一方の短辺近傍に設け
   られ、中間層の伝熱板の前記一対の開口を閉塞すること
   により前記第１の流体用流路が２つに区分され、かつ前
   記伝熱板の他方の短辺近傍に設けられた開口にて全ての
   前記第１の流体用流路が連通していることにより前記伝
   熱板の積層方向に折り返す長い流路が形成され、 折り返す前の前記第１の流体と前記第２の流体とが熱交
   換するように該第２の流体用流路が形成されると共にそ
   の入口及び出口に接続する一対の開口は前記伝熱板の一
   方及び他方の短辺近傍に離間して設けられ、 折り返した後の前記第１の流体と前記第３の流体とが熱
   交換するように該第３の流体用流路が形成されると共に
   その入口及び出口に接続する一対の開口は前記伝熱板の
   一方及び他方の短辺近傍に離間して設けられていること
   を特徴とする三液用プレート式熱交換器。