(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向流部の左右に斜交流部があり斜交流部にはヘッダーが貫通している層からなる層が複数からなり、ヘッダーは１つおきの層と連通し他の層は外部の加熱ガスが通過するプレートフィン熱交換器の構造において、
前記ヘッダーには前記加熱ガスより低温の気体が流れ、前記ヘッダーが連通する前記層では、前記ヘッダーが外部に近い斜交流部の範囲をオフセットフィンとし、他の斜交流部の範囲をストレートフィンとし、
前記ストレートフィンの一部は、前記対向流部との境界から、前記オフセットフィンの前記範囲との境界まで延びている、ことを特徴とするプレートフィン熱交換器の構造。
【請求項２】
斜交流部のフィンと対向流部のフィンとの間には間隙が設けられていることを特徴とする請求項１記載のプレートフィン熱交換器の構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレートフィン熱交換器のフィンの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プレートフィン熱交換器は、図５に示すように対向流部２とこの左右の斜交流部３、各斜交流部３に設けられたヘッダー４からなり、一方の斜交流部３から他方の斜交流部に加熱ガスが流れ、空気が一方のヘッダー４から入り、他方のヘッダーから出てゆく。加熱ガスと空気は対向流部２で熱交換する。
【０００３】
図６は図５の内部構造を示す。図６Ａは周囲が立ち上がった隔離板４、図６Ｂはこの隔離板４に配置された空気用のフィンで、対向流部１にはオフセットフィン６が設けられ、斜交流部２にはヘッダー４と連通するストレートフィン７が設けられている。オフセットフィン６はフィンをずらして並べ、流速を遅くし熱交換を促進する。図６Ｃは周囲が下がった隔離板５、図６Ｄは隔離板５に配置された加熱ガス用のフィンで対向流部２にはオフセットフィン６が設けられ、斜交流部３にはストレートフィン７が設けられている。この隔離板5a,5b を積層し、隔離板5a,5b が接触する部分を接合（ロー付け、ティグ溶接、レーザー溶接などの方法）して、内部に空気用フィンを包み込みヘッダー３に連通させる。加熱ガス用フィンは外部に開放され、ヘッダーとは連通せず、加熱ガスが入出する。隔離板5 a 、５ｂをへだてて対向流部２で加熱ガスと空気の熱交換が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図６Ｂに示すようにへッダーの外部に近い所の隔離板５は加熱ガスと空気の境界になり熱応力が厳しく、破損しやすい。斜交流部３において、隔離板に挟まれ、空気が流れるフィンの構造は、隔離板がプレス成形の場合は、図６Ｂのようにストレートフィン７が設けられている。ストレートフィン７は、流路長さの長い端部で流れが悪く、均一の流れにはなりにくい。また、ディスタンスプレート方式の場合は、ディスタンスプレートのみで、空気流は考慮せず、単に隔離板の高さのみ確保している。このため、空気の流れがなく、更にその部分の熱容量が大きい。このようにヘッダーの外部近傍の部分の空気流路は、過渡変化期などに隔離板とフィンとの間に温度差が生じ、熱サイクルを繰り返すと割れを生ずるなどの不具合が生ずることがある。また、斜交流部３のストレートフィン７と、対向流部２のオフセットフィン７が接近し過ぎていると、ストレートフィンがオフセットフィンの流路を塞ぐなどやストレートフィン部流路長さの違いによる幅方向の不均一流量などの流れが円滑にならないという問題があった。
【０００５】
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたもので、ヘッダーの外部近傍の隔離板の温度変化を少なくするフィンを用いることを目的とする。対向流部と斜交流部との境の流れを円滑にすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、対向流部の左右に斜交流部があり斜交流部にはヘッダーが貫通している層からなる層が複数からなり、ヘッダーは１つおきの層と連通し他の層は外部の加熱ガスが通過するプレートフィン熱交換器の構造において、前記ヘッダーには前記加熱ガスより低温の気体が流れ、前記ヘッダーが連通する前記層では、前記ヘッダーが外部に近い斜交流部の範囲をオフセットフィンとし、他の斜交流部の範囲をストレートフィンとし、他の斜交流部の範囲をストレートフィンとし、前記ストレートフィンの一部は、前記対向流部との境界から、前記オフセットフィンの前記範囲との境界まで延びている。
【０００７】
ヘッダーからの空気流が通過する層のヘッダーとその外部近傍の斜交流部の範囲はオフセットフィンとする。これによりヘッダーに入る空気（低温ガス）、出る空気（低温ガス）が抵抗の多く, 伝熱面積の広いオフセットフィンを通ることにより、これと接する斜交流部を包む隔離板を冷却する。また、他の斜交流部は熱交換はしないので、流れを良くするストレートフィンとする。
【０００８】
また好ましい実施形態では、斜交流部のフィンと対向流部のフィンとの間には間隙が設けられている。対向流部の縦方向の比較的密に配置されたオフセットフィンに斜交流部の斜めの比較的粗く配置されたストレートフィンが接すると、ストレートフィンがオフセットフィンの流路入口を塞ぐことやストレートフィンの場所による流路長さの違いによる対向流部オフセットフィン部の幅方向の流量の不均一など流れがうまく繋がらない。そこで幅を開くことにより、幅方向の流れがでて均一に流れが分布するようになる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本実施のプレートフィン熱交換器の平面図である。図２は図１のＡ−Ａ断面図である。プレートフィン熱交換器１は対向流部２の左右に斜交流部３を配置した層を積層し、斜交流部３ではヘッダー４が下部まで達し１つおきの層（空気層）と連通しており、空気（または低温流体）を流している。ヘッダー４と連通していない層では、一方の斜交流部３から加熱ガスが入り、他方の斜交流部３から放出される。空気流と加熱ガスとは対向流部２で隔離板を介して熱交換する。フィンおよび隔離板はロー付けされ, 流路の圧力による健全性と伝熱性の向上を図っている。但し, ロー付けされていない場合でも本件の技術を適用できる。
【００１０】
図２において、図６で示した隔離板５ａ，５ｂで挟まれた空気用フィンよりなる空気層１０と、この上に加熱用フィンを重ねた加熱層１１があり、この２つの層１０、１１を積層している。ヘッダー４は空気層１０と連通しており、加熱層１１はヘッダーとはその周囲で隔離されており加熱ガスと空気は混合しない。ヘッダー４は円筒の頂部４ａと内部に設けられたステー４ｂと、下部のエンドプレート４ｃから構成されている。積層部の上下は側板１２で覆われ、ヘッダー円筒４ａとは補強リング１３で接続されている。また下部の側板１２はエンドプレート４ｃに接続されている。エンドプレート４ｃは上部補強リング１３、ヘッダー４とステー４ｂを介して連結し、ヘッダー部の内圧による反力を支える構造としている。ヘッダー４から入る空気は空気層１０へ入る。
【００１１】
図３は空気層１０の平面図である。対向流部２にはオフセットフィン６が設けられ、斜交流部３には対向流部２からヘッダー４に向ってストレートフィン７が設けられている。ヘッダー４の外部近傍の範囲１４にはオフセットフィン６が設けられている。この外部近傍の範囲１４は積層された上下の加熱ガス層１１の加熱ガスが当たり、空気側の熱伝達が悪いと隔離板やフィンは高温になる。一方対向流部に近い部分は熱伝達がよいから低温となり隔離板５には大きな温度差を生ずる。オフセットフィン６は流れる空気に抵抗を与え熱交換を良くし、隔離板５の温度差を少くする。またオフセットフィン６により空気を分散させる効果があるので、ヘッダー４への空気の取り入れと送り出しがスムーズになる。ストレートフィン７はヘッダー４と対向流部２の空気の流れをスムーズに行なうもので、熱交換が目的でないので、フィンピッチを大きくし圧力損失を少くする。斜交流部３のストレートフィン７と対向流部２のオフセットフィン６は隙間ｔを数ｍｍ開けておく。これにより幅方向への空気の流れが生じ、幅方向の圧力が均一化され、ストレートフィンによる閉塞もなくなり、対向流部のオフセットフィン６の流れも均一化され熱交換を効率よく行なうことができる。
【００１２】
図４は加熱ガス層１１の平面図である。対向流部２にはオフセットフィン６が設けられ、斜交流部３には外側から対向流部２へ向ってストレートフィン７が設けられている。空気層１０の場合と同じく斜交流部３のストレートフィン７と対向流部２のオフセットフィン６は隙間ｔを数ｍｍ開けておく。
【００１３】
上記の実施形態ではヘッダーは２本であったが、４本にすれば空気の分布がより均一になる。またヘッダーを通過する気体は空気としたが、他のガスでもよい。上記でストレートフィンと対向流部オフセットライン６の隙間は２〜3mm とし、大きすぎると内圧強度の低下を招く。
【００１４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は、ヘッダーの外側近傍の範囲の空気層のフィンをオフセットフィンにすることにより、熱伝達を良くし、隔離板のヘッダー側からの空気による低温と加熱ガスの高温による温度差を少くしてクラック等の発生を防止する。また対向流部のオフセットフィンと斜交流部のストレートフィンとの間隔を開けることにより、オフセットフィンの流れを均一にして熱効率を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態のプレートフィン熱交換器の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】空気層の平面図である。
【図４】加熱ガス層の平面図である。
【図５】プレートフィン熱交換器の斜視図である。
【図６】プレートフィン熱交換器内部の斜視図である。
【符号の説明】
１  プレートフィン熱交換器
２  対向流部
３  斜交流部
４  ヘッダー
５  隔離板
６  オフセットフィン
７  ストレートフィン
１０  空気層
１１  加熱ガス層
１２  側板
１３  補強リング
１４  外部近傍の範囲
【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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