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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024017269
(43)【公開日】2024-02-08
(54)【発明の名称】プレート積層型熱交換器
(51)【国際特許分類】
F28F 9/22 20060101AFI20240201BHJP
F28F 3/08 20060101ALI20240201BHJP
F28D 9/02 20060101ALI20240201BHJP
【ＦＩ】
F28F9/22
F28F3/08 301Z
F28D9/02
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022119801
(22)【出願日】2022-07-27
(71)【出願人】
【識別番号】000222484
【氏名又は名称】株式会社ティラド
(72)【発明者】
【氏名】松坂 周平
【テーマコード（参考）】
3L065
3L103
【Ｆターム（参考）】
3L065DA17
3L103AA18
3L103BB39
3L103CC09
3L103DD15
3L103DD18
3L103DD55
(57)【要約】
【課題】 Ｕ字型の出入り口配置を有するプレート積層型熱交換器における各段間の偏流傾向を抑制すること。
【解決手段】 プレート１、２の積層方向の一方の端部に、第１流体３の入口１０及び出口１１が形成されたプレート積層型熱交換器において、第１流体３がコア９に流入する入口１０に、第１流体３の流れを各段の第１流路４の流入部４ａから離れる方向に偏向する偏向機構を形成する。
【選択図】図４
【解決手段】 プレート１、２の積層方向の一方の端部に、第１流体３の入口１０及び出口１１が形成されたプレート積層型熱交換器において、第１流体３がコア９に流入する入口１０に、第１流体３の流れを各段の第１流路４の流入部４ａから離れる方向に偏向する偏向機構を形成する。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
皿状の多数のプレート（１、２）が積層されて、
プレート（１、２）の積層方向の一枚おきに第１流体（３）が流通する第１流路（４）と、第２流体（５）が流通する第２流路（６）とが交互に形成され、
各プレート（１、２）には、互いに離間して第１連通孔（７）と第２連通孔（８）とが設けられており、
第１流体（３）が第１連通孔（７）から第１流路（４）を介して第２連通孔（８）に導かれるコア（９）を有するプレート積層型熱交換器において、
プレート（１、２）の積層方向の一方の端部に、第１流体（３）の入口（１０）及び出口（１１）が形成されており、
入口（１０）は第１連通孔（７）に連結され、出口（１１）は第２連通孔（８）に連結されており、
第１流体（３）がコア（９）に流入する入口（１０）には、第１流体（３）の流れを各段の第１流路（４）の流入部（４ａ）から離れる方向に偏向する偏向機構を有するプレート積層型熱交換器。
プレート（１、２）の積層方向の一枚おきに第１流体（３）が流通する第１流路（４）と、第２流体（５）が流通する第２流路（６）とが交互に形成され、
各プレート（１、２）には、互いに離間して第１連通孔（７）と第２連通孔（８）とが設けられており、
第１流体（３）が第１連通孔（７）から第１流路（４）を介して第２連通孔（８）に導かれるコア（９）を有するプレート積層型熱交換器において、
プレート（１、２）の積層方向の一方の端部に、第１流体（３）の入口（１０）及び出口（１１）が形成されており、
入口（１０）は第１連通孔（７）に連結され、出口（１１）は第２連通孔（８）に連結されており、
第１流体（３）がコア（９）に流入する入口（１０）には、第１流体（３）の流れを各段の第１流路（４）の流入部（４ａ）から離れる方向に偏向する偏向機構を有するプレート積層型熱交換器。
【請求項2】
請求項１に記載のプレート積層型熱交換器において、
前記偏向機構は、入口（１０）の中心軸（о）が、入口（１０）が形成されたプレートに隣接するプレートの第１連通孔（７）の中心軸（ｐ）に対して、第１流路（４）の流入部（４ａ）側の方向に位置ずれしており、
入口（１０）の前記位置ずれの方向とは反対側の内周の位置（１０ａ）が、入口（１０）が形成されたプレートに隣接するプレートの第１連通孔（７）の前記位置ずれの方向とは反対側の内周の位置（７ａ）よりも、前記位置ずれの方向の側に位置している構造であるプレート積層型熱交換器。
前記偏向機構は、入口（１０）の中心軸（о）が、入口（１０）が形成されたプレートに隣接するプレートの第１連通孔（７）の中心軸（ｐ）に対して、第１流路（４）の流入部（４ａ）側の方向に位置ずれしており、
入口（１０）の前記位置ずれの方向とは反対側の内周の位置（１０ａ）が、入口（１０）が形成されたプレートに隣接するプレートの第１連通孔（７）の前記位置ずれの方向とは反対側の内周の位置（７ａ）よりも、前記位置ずれの方向の側に位置している構造であるプレート積層型熱交換器。
【請求項3】
請求項１に記載のプレート積層型熱交換器において、
前記偏向機構は、入口（１０）の中心軸（о）が、各段の第１流路（４）の流入部（４ａ）から離れる方向に向いている構造であるプレート積層型熱交換器。
前記偏向機構は、入口（１０）の中心軸（о）が、各段の第１流路（４）の流入部（４ａ）から離れる方向に向いている構造であるプレート積層型熱交換器。
【請求項4】
請求項２または請求項３のいずれかに記載のプレート積層型熱交換器において、
第１流路（４）にインナフィンが設置されていないプレート積層型熱交換器。
第１流路（４）にインナフィンが設置されていないプレート積層型熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、プレート積層型熱交換器に関し、特に流体が流通する流路の各段間の偏流を抑制する構造に関する。
【背景技術】
【0002】
従来型のプレート積層型熱交換器として、プレートの積層方向の一枚おきに第１流体が流通する第１流路と、第２流体が流通する第２流路とが交互に形成されたものが存在する。
図１３Ａは、従来のプレート積層型熱交換器の概略図であって、プレートの積層方向の一方の端部に、第１流体３の入口１０及び出口１１が配置されている（Ｕ字形に流体が流通する出入り口配置）。
図１３Ａは、従来のプレート積層型熱交換器の概略図であって、プレートの積層方向の一方の端部に、第１流体３の入口１０及び出口１１が配置されている（Ｕ字形に流体が流通する出入り口配置）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
従来型のプレート積層型熱交換器は、熱交換器における第１流路の各段を流通する第１流体に偏流が生じることがある。
これは、図１３Ａに示す如く、流体がＵ字形に流通する出入り口配置においては、入口から出口までの流路の流路長が、どの段の間を通るかによってなることに起因する。即ち、図１３Ｂに示すように、前記流路長が短い程、流量が多くなり、各段間の流量が偏ることがある。
また、この偏りは、段間の流通抵抗が小さい場合に、顕著となる。
そこで、本発明は、Ｕ字形に流体が流通する出入り口配置のプレート積層型熱交換器における各段間の偏流傾向を抑制することを課題とする。
これは、図１３Ａに示す如く、流体がＵ字形に流通する出入り口配置においては、入口から出口までの流路の流路長が、どの段の間を通るかによってなることに起因する。即ち、図１３Ｂに示すように、前記流路長が短い程、流量が多くなり、各段間の流量が偏ることがある。
また、この偏りは、段間の流通抵抗が小さい場合に、顕著となる。
そこで、本発明は、Ｕ字形に流体が流通する出入り口配置のプレート積層型熱交換器における各段間の偏流傾向を抑制することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0004】
上記課題を解決するための第１の発明は、皿状の多数のプレート１、２が積層されて、
プレート１、２の積層方向の一枚おきに第１流体３が流通する第１流路４と、第２流体５が流通する第２流路６とが交互に形成され、
各プレート１、２には、互いに離間して第１連通孔７と第２連通孔８とが設けられており、
第１流体３が第１連通孔７から第１流路４を介して第２連通孔８に導かれるコア９を有するプレート積層型熱交換器において、
プレート１、２の積層方向の一方の端部に、第１流体３の入口１０及び出口１１が形成されており、
入口１０は第１連通孔７に連結され、出口１１は第２連通孔８に連結されており、
第１流体３がコア９に流入する入口１０には、第１流体３の流れを各段の第１流路４の流入部４ａから離れる方向に偏向する偏向機構を有するプレート積層型熱交換器である。
プレート１、２の積層方向の一枚おきに第１流体３が流通する第１流路４と、第２流体５が流通する第２流路６とが交互に形成され、
各プレート１、２には、互いに離間して第１連通孔７と第２連通孔８とが設けられており、
第１流体３が第１連通孔７から第１流路４を介して第２連通孔８に導かれるコア９を有するプレート積層型熱交換器において、
プレート１、２の積層方向の一方の端部に、第１流体３の入口１０及び出口１１が形成されており、
入口１０は第１連通孔７に連結され、出口１１は第２連通孔８に連結されており、
第１流体３がコア９に流入する入口１０には、第１流体３の流れを各段の第１流路４の流入部４ａから離れる方向に偏向する偏向機構を有するプレート積層型熱交換器である。
【0005】
また、第２の発明は、上記第１の発明のプレート積層型熱交換器において、
前記偏向機構は、入口１０の中心軸оが、入口１０が形成されたプレートに隣接するプレートの第１連通孔７の中心軸ｐに対して、各段の第１流路４の流入部４ａ側の方向に位置ずれしており、
入口１０の前記位置ずれの方向とは反対側の内周の位置１０ａが、入口１０が形成されたプレートに隣接するプレートの第１連通孔７の前記位置ずれの方向とは反対側の内周の位置７ａよりも、前記位置ずれの方向の側に位置している構造であるプレート積層型熱交換器である。
前記偏向機構は、入口１０の中心軸оが、入口１０が形成されたプレートに隣接するプレートの第１連通孔７の中心軸ｐに対して、各段の第１流路４の流入部４ａ側の方向に位置ずれしており、
入口１０の前記位置ずれの方向とは反対側の内周の位置１０ａが、入口１０が形成されたプレートに隣接するプレートの第１連通孔７の前記位置ずれの方向とは反対側の内周の位置７ａよりも、前記位置ずれの方向の側に位置している構造であるプレート積層型熱交換器である。
【0006】
また、第３の発明は、上記第１の発明のプレート積層型熱交換器において、
前記偏向機構は、入口１０の中心軸оが、各段の第１流路４の流入部４ａから離れる方向に向いている構造であるプレート積層型熱交換器である。
前記偏向機構は、入口１０の中心軸оが、各段の第１流路４の流入部４ａから離れる方向に向いている構造であるプレート積層型熱交換器である。
【0007】
また、第４の発明は、上記第２または第３の発明のいずれかのプレート積層型熱交換器において、
第１流路４にインナフィンが設置されていないプレート積層型熱交換器である。
第１流路４にインナフィンが設置されていないプレート積層型熱交換器である。
【発明の効果】
【0008】
上記第１の発明は、第１流体３がコア９に流入する入口１０には、第１流体３の流れを各段の第１流路４の流入部４ａから離れる方向に偏向する偏向機構を有することを特徴とする。
この構成により、コア９の入口１０に近い段への、第１流体３の流入が抑制され、コア９の入口１０から遠い段への流入が促進されるので、Ｕ字型の出入り口配置のプレート積層型熱交換器における段間の偏流が抑制される。
この構成により、コア９の入口１０に近い段への、第１流体３の流入が抑制され、コア９の入口１０から遠い段への流入が促進されるので、Ｕ字型の出入り口配置のプレート積層型熱交換器における段間の偏流が抑制される。
【0009】
第２の発明は、偏向機構を、入口１０の中心軸оが、入口１０が形成されたプレートに隣接するプレートの第１連通孔７の中心軸ｐに対して、各段の第１流路４の流入部４ａ側の方向に位置ずれした構造とすることを特徴とする。
この構成により、簡易な構成で、偏流抑制の効果を得ることができる。
この構成により、簡易な構成で、偏流抑制の効果を得ることができる。
【0010】
第３の発明は、偏向機構を、入口１０の中心軸оが、各段の第１流路４の流入部４ａから離れる方向に向いている構造とすることを特徴とする。
この構成により、簡易な構成で、偏流抑制の効果を得ることができる。
この構成により、簡易な構成で、偏流抑制の効果を得ることができる。
【0011】
第４の発明は、第１流路４にインナフィンが設置されていないものとすることを特徴とする。
このように、段間の流通抵抗が小さく、前記流路長の影響が大きい場合であっても、偏流を抑制することが可能であり、特に有効である。
このように、段間の流通抵抗が小さく、前記流路長の影響が大きい場合であっても、偏流を抑制することが可能であり、特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の第１の実施例のプレート積層型熱交換器の平面図。
【図3】第１の実施例の他の例を示す要部断面図。
【図4】本発明の第２の実施例のプレート積層型熱交換器の要部断面図。
【図5】第２の実施例の他の例を示す要部断面図。
【図6】本発明の第３の実施例のプレート積層型熱交換器の要部断面図。
【図7】第３の実施例の他の例を示す要部断面図。
【図8】本発明の第４の実施例のプレート積層型熱交換器の要部断面図。
【図9】本発明の第５の実施例のプレート積層型熱交換器の要部断面図。
【図10】本発明の第５の実施例の他の例を示す要部断面図。
【図11】本発明の第６の実施例のプレート積層型熱交換器の要部断面図。
【図12】本発明の第６の実施例の他の例を示す要部断面図。
【図13A】従来のプレート積層型熱交換器であって、そのコア９の上端側のみに、入口１０と出口１１が配置された概略図。
【図13B】同熱交換器のコア９における各段の流路分布を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【0013】
次に、図面に基づいて本発明の各実施の形態につき説明する。
各実施例のプレート積層型熱交換器で共通する構成は、次の通りである。
皿状の多数のプレート１、２が積層されて、コア９を構成する。プレート１、２の積層方向の一枚おきに第１流体３が流通する第１流路４と、第２流体５が流通する第２流路６とが交互に形成されている。各プレート１、２には、互いに離間して第１連通孔７と第２連通孔８とが設けられている。第１連通孔７と第２連通孔８は、コア９の第１流路４の各段とつながっている。
第１流体３は、第１連通孔７から第１流路４を介して第２連通孔８に導かれる。第２流体５は、第２流路６内を流通する。そして、第１流体３と第２流体５との間に熱交換が行われる。
各実施例のプレート積層型熱交換器で共通する構成は、次の通りである。
皿状の多数のプレート１、２が積層されて、コア９を構成する。プレート１、２の積層方向の一枚おきに第１流体３が流通する第１流路４と、第２流体５が流通する第２流路６とが交互に形成されている。各プレート１、２には、互いに離間して第１連通孔７と第２連通孔８とが設けられている。第１連通孔７と第２連通孔８は、コア９の第１流路４の各段とつながっている。
第１流体３は、第１連通孔７から第１流路４を介して第２連通孔８に導かれる。第２流体５は、第２流路６内を流通する。そして、第１流体３と第２流体５との間に熱交換が行われる。
【0014】
各実施例では、プレート１、２の積層方向の一方の端部に、第１流体３の入口１０及び出口１１が形成されており（Ｕ字型の出入り口配置）、入口１０は第１連通孔７に連結され、出口１１は第２連通孔８に連結されている。
各実施例の特徴は、第１流体３がコア９に流入する入口１０に、第１流体３の流れを各段の第１流路４の流入部４ａから離れる方向に偏向する偏向機構を有する点にある。
各実施例の特徴は、第１流体３がコア９に流入する入口１０に、第１流体３の流れを各段の第１流路４の流入部４ａから離れる方向に偏向する偏向機構を有する点にある。
【0015】
各実施例では、第１流路４は中空となっている（インナフィンが設置されていない）。この第１流路４のように流路が中空の場合、その流通抵抗は小さいので、一般的には段間の偏流が生じやすい。第１流路４には、熱伝達向上のために突起を形成しても良いが、その場合も流路抵抗は比較的小さいので、一般的には段間に偏流が生じる傾向がある。
なお、例えば、第１流体３は水、冷媒等であり、第２流体５はオイル等である。
この例では、図１に示す如く、各プレート１、２の平面形状は円形に形成されているが、この平面形状は円形に限らず、方形等の任意の形状を取ることもできる。
なお、例えば、第１流体３は水、冷媒等であり、第２流体５はオイル等である。
この例では、図１に示す如く、各プレート１、２の平面形状は円形に形成されているが、この平面形状は円形に限らず、方形等の任意の形状を取ることもできる。
【0016】
第２流路６には、図２に記載の如く、インナフィン１６を設置することができる。
プレート１、２の積層方向の最外側に配置されるプレート１、２の厚さは、他の中間部に積層されるプレート１、２の厚さより厚くすることができる。プレート１、２の積層方向の両端には、図１、図２に記載のように、カバープレート１４と、ベースプレート１５を配置されている。
プレート１、２の積層方向の最外側に配置されるプレート１、２の厚さは、他の中間部に積層されるプレート１、２の厚さより厚くすることができる。プレート１、２の積層方向の両端には、図１、図２に記載のように、カバープレート１４と、ベースプレート１５を配置されている。
【実施例0017】
第１の実施例では、図２に示す如く、第１流体３の入口１０及び出口１１がカバープレート１４に形成されている。
この実施例では、前述の偏向機構は、入口１０の中心軸оが、入口１０が形成されたプレートに隣接するプレートの第１連通孔７の中心軸ｐに対して、各段の第１流路４の流入部４ａ側の方向に位置ずれしている。そして、入口１０の前記位置ずれの方向とは反対側の内周の位置１０ａが、入口１０が形成されたカバープレート１４に隣接するプレート２の第１連通孔７の位置ずれの方向とは反対側の内周の位置７ａよりも、位置ずれの方向の側に位置している構造をとる。
上記のように構成することで、第１流体３の流れが各段の第１流路４の流入部４ａから離れる方向に偏向されるので、コア９の入口１０に近い段への、第１流体３の流入が抑制され、コア９の入口１０から遠い段への流入が促進される。その結果、簡易な構造で、Ｕ字型の出入り口配置のプレート積層型熱交換器における段間の偏流が抑制される。
この実施例では、前述の偏向機構は、入口１０の中心軸оが、入口１０が形成されたプレートに隣接するプレートの第１連通孔７の中心軸ｐに対して、各段の第１流路４の流入部４ａ側の方向に位置ずれしている。そして、入口１０の前記位置ずれの方向とは反対側の内周の位置１０ａが、入口１０が形成されたカバープレート１４に隣接するプレート２の第１連通孔７の位置ずれの方向とは反対側の内周の位置７ａよりも、位置ずれの方向の側に位置している構造をとる。
上記のように構成することで、第１流体３の流れが各段の第１流路４の流入部４ａから離れる方向に偏向されるので、コア９の入口１０に近い段への、第１流体３の流入が抑制され、コア９の入口１０から遠い段への流入が促進される。その結果、簡易な構造で、Ｕ字型の出入り口配置のプレート積層型熱交換器における段間の偏流が抑制される。
【0018】
この実施例では、入口１０が形成されたカバープレート１４に隣接するプレート２の第１連通孔７の中心軸ｐと、その他のプレートの第１連通孔７の中心軸ｑとは同軸に形成されていることにより、簡易な構成となっているが、中心軸ｐ、ｑを同軸であることは必須ではない。
【0019】
【実施例0020】
図４は第２の実施例のプレート積層型熱交換器であり、この実施例では、第１流体３の入口１０及び出口１１がカバープレート１４に形成されている。
入口１０の中心軸оの位置ずれする方向は、第１の実施例と同様である。
入口１０の中心軸оと、入口１０が形成されたカバープレート１４に隣接するプレート２以外のプレートの第１連通孔７の中心軸ｑとが同軸となっている点で第１の実施例と異なる
なお、この実施例では入口１０が形成されているカバープレート１４の直近の流路が第１流路４となっている。
入口１０の中心軸оの位置ずれする方向は、第１の実施例と同様である。
入口１０の中心軸оと、入口１０が形成されたカバープレート１４に隣接するプレート２以外のプレートの第１連通孔７の中心軸ｑとが同軸となっている点で第１の実施例と異なる
なお、この実施例では入口１０が形成されているカバープレート１４の直近の流路が第１流路４となっている。
【0021】
図５の実施例は、第２の実施例の他の例であり、この実施例では入口１０が形成されているカバープレート１４の直近の流路が第２流路６となっている。
また、この実施例の場合、カバープレート１４に隣接するプレート１の第１連通孔７の中心軸と、そのプレート１に隣接するプレート２の第１連通孔７の中心軸とが同軸となり、それらの中心軸ｐが各段の第１流路４の流入部４ａ側と反対の方向に位置ずれしている。
また、この実施例の場合、カバープレート１４に隣接するプレート１の第１連通孔７の中心軸と、そのプレート１に隣接するプレート２の第１連通孔７の中心軸とが同軸となり、それらの中心軸ｐが各段の第１流路４の流入部４ａ側と反対の方向に位置ずれしている。
【実施例0022】
図６は、第３の実施例のプレート積層型熱交換器であり、この実施例では、第１流体３の入口１０及び出口１１がベースプレート１５に形成されている。
ベースプレート１５に隣接するプレート１の第１連通孔７の中心軸ｐは、各段の第１流路４の流入部４ａ側と反対の方向に位置ずれしている。
入口１０の中心軸оと、入口１０が形成されたベースプレート１５に隣接するプレート１以外のプレートの第１連通孔７の中心軸ｑとが同軸となっている。
なお、この実施例では、ベースプレート１５の直近の流路が第１流路４となっている。
ベースプレート１５に隣接するプレート１の第１連通孔７の中心軸ｐは、各段の第１流路４の流入部４ａ側と反対の方向に位置ずれしている。
入口１０の中心軸оと、入口１０が形成されたベースプレート１５に隣接するプレート１以外のプレートの第１連通孔７の中心軸ｑとが同軸となっている。
なお、この実施例では、ベースプレート１５の直近の流路が第１流路４となっている。
【0023】
図７は、第３の実施例の他の例である。
この実施例では、入口１０が形成されているベースプレート１５の直近の流路が第２流路６となっている。
また、この実施例の場合、入口１０が形成されたベースプレート１５に隣接するプレート２の第１連通孔７の中心軸と、そのプレート２に隣接するプレート１の第１連通孔７の中心軸とが同軸となり、それらの中心軸ｐが各段の第１流路４の流入部４ａ側と反対の方向に位置ずれしている。
この実施例では、入口１０が形成されているベースプレート１５の直近の流路が第２流路６となっている。
また、この実施例の場合、入口１０が形成されたベースプレート１５に隣接するプレート２の第１連通孔７の中心軸と、そのプレート２に隣接するプレート１の第１連通孔７の中心軸とが同軸となり、それらの中心軸ｐが各段の第１流路４の流入部４ａ側と反対の方向に位置ずれしている。