(57)【要約】【課題】  直線状の折り目を相互に平行に設けた蛇腹状の仕切り板によって流体路部を隔板の間に設けた隔板式熱交換器において、熱効率を向上する。【解決手段】  第１の隔板２、第２の隔板４を第１の間隙３を介して多段に積み重ね、直線状の第１の折り目17を相互に平行に形成した蛇腹状の第１の仕切り板16を前記第１の隔板２、第２の隔板４間に設けて前記第１の間隙３の第１の１次側と第１の２次側との間に第１の流体路18を設ける。第１の間隙３の第１の１次側10の一側に第１の流体路18の第１の始端側18Ａを対向して接続すると共に、第１の間隙３の第１の２次側の他側に第１の流体路18の第１の終端開口部を対向して接続する。第１の流体路18の中間部を一側から他側に向けて設けたことにより、第１の流体路18を第１の１次側10の一側から、一側から他側に向けて設けた中間流体路分割部36を介して第１の２次側14の他側の第１の終端側18Ｂに接続する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
隔板を間隙を介して多段に積み重ね、直線状の折り目を相互に平行に形成した蛇腹状の仕切り板を前記隔板間に設けて前記間隙の１次側と２次側との間に流体路を設けた隔板式熱交換器において、前記間隙の１次側の一側に前記流体路の始端を対向して接続すると共に、前記間隙の２次側の他側に前記流体路の終端を対向して接続し、かつ前記流体路の中間部を一側から他側に向けて設けたことを特徴とする隔板式熱交換器。
【請求項２】
隔板を間隙を介して多段に積み重ね、直線状の折り目を相互に平行に形成した蛇腹状の仕切り板を前記隔板間に設けて前記間隙の１次側と２次側との間に流体路を設けた隔板式熱交換器において、前記仕切り板は、前記間隙の１次側の一側に設けられ該１次側に前記流体路の始端側を対向して接続する始端側分割板部と、前記間隙の２次側の他側に設けられ該２次側に前記流体路の終端側を対向して接続する終端側分割板部と、前記始端側分割板部と終端側分割板部との間に介在し前記始端側分割板部に形成された始端側流体路分割部と前記終端側分割板部に形成された終端側流体路分割部とを接続する一側及び他側方向の中間流体路分割部を備えた中間分割板部からなることを特徴とする隔板式熱交換器。
【請求項３】
隔板を間隙を介して多段に積み重ね、直線状の折り目を相互に平行に形成した蛇腹状の仕切り板を前記隔板間に設けて前記間隙の１次側と２次側との間に流体路を設けた隔板式熱交換器の製造方法において、上下一対の隔板間の前記間隙の１次側の一側に該１次側に前記流体路の始端側を対向して接続する始端側分割板部を配置し、前記間隙の２次側の他側に該２次側に前記流体路の終端側を対向して接続する終端側分割板部を配置し、前記始端側分割板部と終端側分割板部との間に前記始端側分割板部に形成された始端側流体路分割部と前記終端側分割板部に形成された終端側流体路分割部とを接続し一側及び他側方向の中間流体路分割部を設けた中間分割板部を配置し、前記上下一対の隔板間に前記始端側分割板部と前記終端側分割板部と前記中間分割板部を一体に設けることを特徴とする隔板式熱交換器の製造方法。
【請求項４】
前記隔板と前記仕切り板を両者間に設けたろう材によってろう付けしたことを特徴とする請求項３記載の隔板式熱交換器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温流体及び低温流体が平板状の隔板によって互いに接触することなく完全に仕切られて、その熱通過によって熱交換を行なう隔板式熱交換器及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
隔板式熱交換器として、隔板の縁に沿って設けたスペーサーを介して多段に隔板を設けると共に、前記隔板間に流体を流して熱交換を行なうものが公知である（例えば特許文献１）。
【０００３】
また、図８に示すように隔板41の間に蛇腹状の仕切り板42を設け、高温流体Ａ及び低温流体Ｂを直交させて熱交換するものも知られている。
【特許文献１】特開２００１−１７０７６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図８に示すような従来技術においては、高温流体Ａ及び低温流体Ｂが直交して両者間に熱交換を行うというもので、隔板41の間に仕切り板42を設けて流体が隔板41のみならず仕切り板42に接触することで、流体の接触面積を大きくして熱交換率の向上を図ることができるものの、熱交換する長さは仕切り板42によって形成された直線状の流体路の長さとなり、熱交換量を大きくするには直線状の流体路の長さを大きくしなければならず、この結果熱交換器が大型化してしまうおそれがある。
【０００５】
解決しようとする問題点は、直線状の折り目を相互に平行に設けた蛇腹状の仕切り板によって流体路部を隔板の間に設けた隔板式熱交換器において、熱効率を向上する点である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、隔板を間隙を介して多段に積み重ね、直線状の折り目を相互に平行に形成した蛇腹状の仕切り板を前記隔板間に設けて前記間隙の１次側と２次側との間に流体路を設けた隔板式熱交換器において、前記間隙の１次側の一側に前記流体路の始端を対向して接続すると共に、前記間隙の２次側の他側に前記流体路の終端を対向して接続し、かつ前記流体路の中間部を一側から他側に向けて設けたことを特徴とする隔板式熱交換器である。
【０００７】
請求項２の発明は、隔板を間隙を介して多段に積み重ね、直線状の折り目を相互に平行に形成した蛇腹状の仕切り板を前記隔板間に設けて前記間隙の１次側と２次側との間に流体路を設けた隔板式熱交換器において、前記仕切り板は、前記間隙の１次側の一側に設けられ該１次側に前記流体路の始端を対向して接続する始端側分割板部と、前記間隙の２次側の他側に設けられ該２次側に前記流体路の終端を対向して接続する終端側分割板部と、前記始端側分割板部と終端側分割板部との間に介在し前記始端側分割板部に形成された始端側流体路分割部と前記終端側分割板部に形成された終端側流体路分割部とを接続する一側及び他側方向の中間流体路分割部を備えた中間分割板部からなることを特徴とする隔板式熱交換器である。
【０００８】
請求項３の発明は、隔板を間隙を介して多段に積み重ね、直線状の折り目を相互に平行に形成した蛇腹状の仕切り板を前記隔板間に設けて前記間隙の１次側と２次側との間に流体路を設けた隔板式熱交換器の製造方法において、上下一対の隔板間の前記間隙の１次側の一側に該１次側に前記流体路の始端を対向して接続する始端側分割板部を配置し、前記間隙の２次側の他側に該２次側に前記流体路の終端を対向して接続する終端側分割板部を配置し、前記始端側分割板部と終端側分割板部との間に前記始端側分割板部に形成された始端側流体路分割部と前記終端側分割板部に形成された終端側流体路分割部とを接続し一側及び他側方向の中間流体路分割部を設けた中間分割板部を配置し、前記上下一対の隔板間に前記始端側分割板部と前記終端側分割板部と前記中間分割板部を一体に設けることを特徴とする隔板式熱交換器の製造方法である。
【０００９】
請求項４の発明は、前記隔板と前記仕切り板を両者間に設けたろう材によってろう付けしたことを特徴とする請求項３記載の隔板式熱交換器の製造方法である。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、中間部により流体路を１次側より２次側までの直線状とせずにその長さを大きくすることで、流体の流れの長さを大きくして熱交換率を向上することができる。
【００１１】
請求項２の発明によれば、中間流体路分割部によって流路の長さを大きくでき、流体の流れの長さを大きくして熱交換率を向上することができる。
【００１２】
請求項３の発明によれば、流体路の途中に方向の異なる中間分割板部を介在することで、流体路の長さを大きくでき、流体の流れの長さを大きくして熱交換率を向上することができる。
【００１３】
請求項４の発明によれば、ろう付けにより一体化を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照して説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。
【実施例１】
【００１５】
図１〜７は実施例１を示しており、隔板式熱交換器本体１は、下段より上段に向けて第１の隔板２と、該第１の隔板２に第１の間隙３を介して平行に設けられる第２の隔板４と、該第２の隔板４に第２の間隙５を介して平行に設けられる第３の隔板６と、該第３の隔板６に第３の間隙７を介して平行に設けられる第４の隔板８を設けるように、隔板２，４，６，８が間隙３，５，７を有して多段に設けられている。そして、これら第１の隔板２等からなる隔板式熱交換器本体１はケーシング９に内蔵されている。ケーシング９の一方には高温流体Ａの入口である第１の１次側10が設けられ、他方には出口である第１の２次側11が設けられている。さらに、第１の１次側10と第１の２次側11を結ぶ仮想直線12に直交する一側には低温流体の入口である第２の１次側13が設けられ、他側には低温流体の出口である第２の２次側14が設けられている。
【００１６】
前記第１の隔板２、第２の隔板４等は、平面が矩形をなしたステンレス鋼等の金属薄板であって、四隅には辺に沿って突起15が延長して形成されている。前記第１の間隙３に設けられる第１の仕切り板16は、ステンレス鋼等の金属薄板からなり、直線状の第１の折り目17を相互に平行に形成した蛇腹状であって、この蛇腹状の第１の仕切り板16と第１の隔板２との間、さらには第１の仕切り板16と第２の隔板４との間にはそれぞれ第１の流体路18が形成されている。同様に、前記第２の間隙５に設けられる第２の仕切り板19は、直線状の第２の折り目20を相互に平行に形成した蛇腹状であって、この蛇腹状の第２の仕切り板19と第２の隔板４との間、さらには第２の仕切り板19と第３の隔板６との間にはそれぞれ第２の流体路21が形成されている。尚、第３の隔板６と第４の隔板８との間には第１の仕切り板16と同様な図示しない仕切り板が設けられ、第４の隔板８と図示しない第５の隔板との間には第２の仕切り板19と同様な図示しない仕切り板が設けられるようにして、隔板２、第１の仕切り板16、隔板４、第２の仕切り板19、隔板６、第１の仕切り板16、隔板８、第２の仕切り板19のように多段に並設している。
【００１７】
第１の仕切り板16は、始端側分割板部22と終端側分割板部23とこれらの中間に配置する中間分割板部24の３つの分割板部によって形成されている。
【００１８】
前記始端側分割板部22は第１の折り目17を第１の１次側10と第１の２次側11を結ぶ方向と平行に配置した平面が直角三角形状であって、その第１の底辺25となる一方を第１の１次側10の一側に配置している。これにより第１の流体路18の始端側18Ａを第１の１次側10の一側に配置すると共に、該第１の１次側10に始端側18Ａを対向して開口するように設けている。始端側分割板部22の他方は直角三角形状における第１の頂部26となっており、この第１の頂部26は第１の２次側11の一側隅に配置されていて開口しないようになっている。さらに、始端側分割板部22における直角三角形状の第１の斜辺27は他側に向いており、したがって始端側18Ａに接続する始端側分割板部22にある第１の流体路18の一部分である始端側流体路分割部28は、この第１の斜辺27の部位で開口している。尚、始端側分割板部22における直角三角形状の第１の高さ方向は第１の隔板２の一側縁に沿って配置される。
【００１９】
前記終端側分割板部23は第１の折り目17を第１の１次側10と第１の２次側11を結ぶ方向と平行に配置した平面が直角三角形状であって、その第２の底辺29となる他方を第１の２次側11の他側に配置している。これにより第１の流体路18の終端側18Ｂを第１の２次側11の他側に配置すると共に、該第１の２次側11に終端18Ａを対向して開口するように設けている。終端側分割板部23の一方は直角三角形状における第２の頂部30となっており、この第２の頂部30は第１の１次側10の他側隅に配置されて開口しないようになっている。さらに、終端側分割板部23における直角三角形状の第２の斜辺31は一側に向いており、したがって始端側18Ａに接続する終端側分割板部23にある第１の流体路18の一部分である終端側流体路分割部32は、この第２の斜辺31の部位で開口している。尚、直角三角形状の終端側分割板部23における直角三角形状の第２の高さ方向は第１の隔板２の他側縁に沿って配置される。
【００２０】
前記中間分割板部24は、第１の折り目17が仮想直線12と直角に交差するように一側と他側を結ぶ方向と平行に配置した平面が平行４辺形状であって、その一対の第３の辺33となる一方を第１の１次側10の縁に沿って設け、第３の辺33の他方を第１の２次側11の縁に沿って設けている。さらに中間分割板部24の平行４辺形状における一側の第３の斜辺34を、始端側分割板部22の直角三角形状における第１の斜辺27に接続し、他側の第４の斜辺35を終端側分割板部23の直角三角形状における第２の斜辺31に接続している。これにより、中間分割板部24にある第１の流体路18の一部分の中間部である中間流体路分割部36の一端は始端側流体路分割部28に接続し、他端は終端側流体路分割部32に接続している。
【００２１】
前記第２の仕切り板19は第２の折り目20を一側と他側との方向に向けた１枚の蛇腹状の薄板材であって、第２の流体路21の始端21Ａを第２の１次側13に配置すると共に、該第２の１次側13に始端21Ａを対向して開口するように設けている。また、第２の流体路21の終端側21Ｂを第２の２次側14に配置すると共に、該第２の２次側14に終端側21Ｂを対向して開口するように設けている。
【００２２】
尚、第１の隔板２と第２の隔板４間の間隙３，５，７における一方及び他方の縁には、該縁に沿って第１のスペーサ−37が仮想直線12と平行に設けられている。この第１のスペーサ−37の高さは第１の仕切り板16の高さと同じに形成されている。同様に第２の隔板４と第３の隔板６間の間隙における一側及び他側の縁には、該縁に沿って第２のスペーサ−38が設けられている。
【００２３】
次に製造方法について説明する。図１〜図２に示すように第１の隔板２を水平においた状態でその一方及び他方の縁に第１のスペーサ−37を載置し、さらに第１の隔板２の内側一方に始端側分割板部22を、他方に終端側分割板部23を、さらに中間に中間分割板部24を配置する。この際、第１の隔板２上面における第１のスペーサ−37、始端側分割板部22、終端側分割板部23、中間分割板部24とのそれぞれの接触部にはニッケル合金等の粉末状或いは粒状のろう材39を介在しておく。このろう材39によって、同種又は異種金属間に溶融金属（ろう）を添加し、母材とのぬれ性及び流れ性を利用して接合するろう付けを行う。これら始端側分割板部22、終端側分割板部23、中間分割板部24は、ステンレス鋼等の金属薄板からなり、直線状の第１の折り目17を相互に平行に形成した平面が矩形の蛇腹状板をレーザー加工によって切断して形成したものである。
【００２４】
さらに、図３に示すように第１のスペーサ−37、始端側分割板部22、終端側分割板部23、中間分割板部24の上面に第２の隔板４を載置する。この際には第１のスペーサ−37、始端側分割板部22、終端側分割板部23、中間分割板部24における第２の隔板４とのそれぞれの接触部にもろう材39を介在しておく。
【００２５】
次に、図４〜図５に示すように、第２の隔板４上面における一側及び他側の縁に第２のスペーサ−38を載置し、さらに第２の隔板４の内側第２の仕切り板19を載置する。この際、第２の隔板４上面における第２のスペーサ−38、第２の仕切り板19とのそれぞれの接触部にはろう材39を介在しておく。さらに、第２のスペーサ−38、第２の仕切り板19の上面に第３の隔板６を載置する。この際には第２のスペーサ−38、第２の仕切り板19における第３の隔板６とのそれぞれの接触部にろう材39を介在しておく。このようにして隔板２，４，６、仕切り板16，19をろう材39を介在して積み重ねる。
【００２６】
次に、この積み重ねたものを図示しない加熱炉に収容して加熱することにより、ろう材39が溶けて第１の隔板２や第１のスペーサ−37等をろう付け部39Ａを介して一体化し図６〜７のような隔板式熱交換器本体１を形成するものである。この後、第１の流体路18の始端側18Ａを第１の１次側10に、終端側18Ｂを第１の２次側11になるように、さらに第２の流体路21の始端側21Ａを第２の１次側13に、終端側21Ｂを第２の２次側14になるようにケーシング９に一体に収容するものである。
【００２７】
前記構成についてその作用を説明する。高温流体Ａを第１の１次側10から第１の２次側11へ流すと、この高温流体Ａは第１の１次側10に対向して開口している始端側18Ａから第１の流体路18を始端側流体路分割部28、中間流体路分割部36、終端側流体路分割部32通過して終端側18Ｂより第１の２次側11に排出する。この際、高温流体Ａは第２の隔板４、さらには第１の仕切り板16と接触する。一方、低温流体Ｂを第２の１次側13から第２の２次側14へ流すと、この低温流体Ｂは第２の１次側13に対向して開口している始端側21Ａから第２の流体路21を通過して終端側21Ｂより第２の２次側14に排出する。この際、低温流体Ｂは第２の隔板４、第３の隔板６、さらには第２の仕切り板19と接触する。この結果高温流体Ａの熱が第２の隔板４を介して低温流体Ｂへ移動して熱交換がなされる。
【００２８】
この熱交換の際に、第１の流体路18は一方から他方に向う始端側流体路分割部28、終端側流体路分割部32のならず、一側から他側に中間流体路分割部36によって迂回するように流れるので第１の流体路18の長さを大きくでき、したがって熱交換長さを大きくすることで熱交換効率を高めることができる。
【００２９】
以上のように、前記実施例においては第１の隔板２、第２の隔板４…を第１の間隙３…を介して多段に積み重ね、直線状の第１の折り目17を相互に平行に形成した蛇腹状の第１の仕切り板16を前記第１の隔板２、第２の隔板４間に設けて前記第１の間隙３の第１の１次側と第１の２次側との間に第１の流体路18を設けた隔板式熱交換器において、前記第１の間隙３の第１の１次側10の一側に前記第１の流体路18の始端側18Ａを対向して接続すると共に、前記第１の間隙３の第１の２次側の他側に前記第１の流体路18の第１の終端側18Ｂを対向して接続し、かつ前記第１の流体路18の中間部たる中間流体路分割部36を一側から他側に向けて設けたことにより、第１の流体路18を第１の１次側10の一側から、一側から他側に向けて設けた中間流体路分割部36を介して第１の２次側14の他側の第１の終端側18Ｂに接続することにより、第１の流体路18を第１の１次側10より第１の２次側14までの直線状とせずにその長さを大きくすることで、高温流体Ａの流れの長さを大きくして熱交換率を向上することができる。
【００３０】
さらに、前記第１の仕切り板16は、前記第１の間隙３の第１の１次側10の一側に設けられ該第１の１次側10に前記第１の流体路18の第１の始端側18Ａを対向して接続する始端側分割板部22と、前記第１の間隙３の第１の２次側14の他側に設けられ該第１の２次側14に前記第１の流体路18の終端側18Ｂを対向して接続する終端側分割板部23と、前記始端側分割板部22と終端側分割板部23との間に介在し前記始端側分割板部22に形成された始端側流体路分割部28と前記終端側分割板部23に形成された終端側流体路分割部32とを接続する一側及び他側方向の中間流体路を備えた中間分割板部24からなることにより、第１の流体路18を、第１の１次側10より第１の２次側11までの直線状とせずに始端側分割板部22に形成された始端側流体路28、終端側分割板部23に形成された終端側流体路32の他に中間分割板部24に形成された中間流体路分割部36を介在することで、その長さを大きくでき、高温流体Ａの流れの長さを大きくして熱交換率を向上することができる。
【００３１】
また、製造方法において、上下一対の隔板２と隔板４間の前記第１の間隙３の第１の１次側の一側に該第１の１次側10に前記第１の流体路18の始端側18Ａを対向して接続する始端側分割板部22を配置し、前記第１の間隙３の第１の２次側の他側に該第１の２次側11に前記第１の流体路18の終端側18Ｂを対向して接続する終端側分割板部23を配置し、前記始端側分割板部22と終端側分割板部23との間に前記始端側分割板部22に形成された始端側流体路分割部28と前記終端側分割板部23に形成された終端側流体路分割部32とを接続し一側及び他側方向の中間流体路分割部36を設けた中間分割板部24を配置し、前記第１の隔板２、第２の隔板４の間に前記始端側分割板部22と前記終端側分割板部23と前記中間分割板部24を一体に固定することで、例えば直線状の折り目17を相互に平行に形成した蛇腹状の仕切り板を三角形状や平行４辺形状に切断して、これらを配置することで第１の流体路18の途中に方向の異なる中間流体路分割部36を介在することで、第１の流体路18の長さを大きくでき、高温流体Ａの流れの長さを大きくして熱交換率を向上することができる。
【００３２】
しかも、ろう材39によるろう付けにて第１の隔板２、第２の隔板４と始端側分割板部22と終端側分割板部23と中間分割板部24を一体に固定することにより、第１の隔板２、第２の隔板４等を多段に積み重ね、これを加熱炉で加熱することにより一体化を行なうことができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
以上のように本発明にかかる隔板式熱交換器は種々の用途に適用できる。そして、実施例では第１の流体路に高温流体を流したが、低温流体を流してもよい等種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施例１を示す第１工程を示す分解斜視図である。
【図２】本発明の実施例１を示す第１工程を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施例１を示す第２工程を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施例１を示す第３工程を示す分解斜視図である。
【図５】本発明の実施例１を示す第３工程を示す斜視図である。
【図６】本発明の実施例１を示す隔板式熱交換器本体の斜視図である。
【図７】本発明の実施例１を示す要部の断面図である。
【図８】従来技術を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３５】
２  第１の隔板
３  第１の間隙
４  第２の隔板
10  １次側
14  ２次側
16  第１の仕切り板
17  第１の折り目
18  第１の流体路
18Ａ  第１の始端側
18Ｂ  第１の終端側
22  始端側分割板部
23  終端側分割板部
24  中間分割板部
28  始端側流体路分割部
32  終端側流体路分割部
36  中間流体路分割部（中間部）
39  ろう材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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