(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレートとフィンとが交互に積層されて各プレート間に低温側流体通路と高温側流体通路とが交互に形成されたプレートフィン式熱交換器において、前記プレートの端部に配置される側板のうち、低温側流体通路を構成する前記プレートの間に配置される側板は同プレートとシール固定するとともに、高温側流体通路を構成する前記プレートの間に配置される側板は同プレートと溶接などで固定しないで接触しているだけの構造とし、かつ、低温側流体の出入口管台付け根に、同出入口管台付け根を加熱するヒータを設置したことを特徴とするプレートフィン式熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、常圧の高温側燃焼ガスと圧力のある空気または流体のような、高温側流体と低温側流体の温度差が大きい流体を熱交換させるプレートフィン式熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３及び図４に従来のプレートフィン式熱交換器の構造を示す。図３に示したプレートフィン式熱交換器では、高温側流体２０が入口ダクト４０から供給され、出口ダクト４１から排出される。一方、低温側流体３０は入口管台５０から流入し、出口管台５１から流出する。入口ダクト４０、出口ダクト４１、入口管台５０、出口管台５１は伝熱エレメント外側に溶接で固定されている。
【０００３】
一方、伝熱エレメント部は図４に端部を拡大して示してあるようにプレート（仕切り板）１０、フィン１１、側板１２より構成され、プレート１０とフィン１１が積層された構造となっている。高温側流体２０と低温側流体３０は積層されたプレート１０の間に形成された流路を１段毎に流れ、プレート１０ならびにフィン１１を介して熱交換される。
【０００４】
プレート１０の間に挟まれたフィン１１はプレート１０にロウ付で固定されており、高温側流体２０と低温側流体３０が流される流路は、プレート１０と側板１２を溶接することにより構成され各流体が混合しない一体構造となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術は、このように高温側流体２０と低温側流体３０が外気へ流出することを防止するため、高温側流路と低温側流路を構成するプレートと側板が全て溶接されているため、高温側流体２０と低温側流体３０の流量アンバランスに起因する温度分布により生じる熱伸び差、熱応力を緩和できないため運転時間が長くなるとクラック等の不具合が生じる。
【０００６】
また、起動時には高温側流体により伝熱エレメントは加熱されるが、低温側流体の出入口管台５０，５１は加熱されないためこの温度差により管台の付け根部にクラックが生じることも考えられる。
【０００７】
本発明は、プレートとフィンとが交互に積層されてそれらプレート間に低温側流体通路と高温側流体通路とが交互に形成されたプレートフィン式熱交換器において、熱伸び差を吸収し、熱応力の発生を防ぎクラック等の発生を防止できるようにした構成を提供することを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、プレートとフィンが交互に積層されてそれらプレート間に低温側流体通路と高温側流体通路とが交互に形成されたプレートフィン式熱交換器における前記課題を解決するため、前記プレート端部に配置される側板のうち、低温側流体通路を構成するプレートの間に配置される側板は同プレートとシール固定するが、高温側流体通路を構成するプレートの間に配置される側板は同プレートと溶接などで固定しないで接触しているだけの構造とし、かつ、低温側流体の出入口管台付け根に、同出入口管台付け根を加熱するヒータを設置した構造を採用する
【０００９】
本発明によるプレートフィン式熱交換器において高温側流体流路を構成するプレートの間に配置される側板はプレートと溶接等により固定しないで接触しているだけの構造とすることにより、温度分布による熱伸び差を吸収することができ、熱応力によるクラック発生を防止することができる。
【００１０】
本発明によるプレートフィン式熱交換器においては、伝熱エレメント外周部に胴を設置することにより高温側流体あるいは低温側流体の外気へのリークを防止することができる構造とするのが好ましい。
【００１１】
また、本発明のプレートフィン式熱交換器では、低温側流体の出入口管台における熱交換器の起動時の温度差を緩和させるため、伝熱部に取り付けた管台付け根にヒータを設置して高温側流体と低温側流体の流量に応じヒータで低温側流体の出入口管台取付け部を加熱する構成とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるプレートフィン式熱交換器について図１及び図２に示した実施の形態に基づいて具体的に説明する。なお、以下の実施の形態において、図３及び図４に示した従来の装置と同じ構成の部分には説明を簡単にするため同じ符号を付してある。
【００１３】
図１に示したプレートフィン式熱交換器は、高温側流体２０が入口ダクト４０から供給され、出口ダクト４１から排出される。低温側流体３０は入口管台５０から流入し、出口管台５１から流出する。入口ダクト４０、出口ダクト４１、入口管台５０、出口管台５１は伝熱エレメント外側に溶接で固定されている。
【００１４】
一方、伝熱エレメント部は図２に示すようにプレート１０、フィン１１、側板１２より構成され、プレート１０とフィン１１が積層された構造となっている。高温側流体２０と低温側流体３０は、プレート１０が積層されてプレート間に形成された流路を１段毎に流れ、プレート１０ならびにフィン１１を介して熱交換される。フィン１１は仕切り板１０にロウ付で固定されている。
以上の構成は、図３に示したプレートフィン式熱交換器と同様である。
【００１５】
しかしながら、各プレート１０と側板１２との間の取付け構造は次のように異なっている。
すなわち、本実施形態によるプレートフィン式熱交換器では、低温側流体３０の側板１２はプレート１０と溶接されており、低温側流体３０の高温側流体２０への混合はない。一方、高温側流体２０の側板１２は低温側流体３０を構成するプレート１０とは溶接されておらず、フィン１１がロウ付で固定されているのみである。
【００１６】
従って、本実施形態のプレートフィン式熱交換器では低温側流路と高温側流路は全体が固定されておらず、熱伸び差を吸収し熱応力を緩和することができる。また、高温側流体２０の流路を形成するフィン１１と側板１２は流路を構成する為の位置決めとしての効果を有する。
【００１７】
高温側流体２０の外気への流出を防止するため、伝熱エレメント外周部に胴６０が配してある。さらに、低温側流体３０の入口管台５０と出口管台５１の伝熱エレメント部との取付け部にはヒータ７０を配設してあり、起動時の伝熱エレメントと管台との温度差をヒータにより緩和させ、管台取付け部のクラック発生を防止することができる。
【００１８】
但し、本ヒータは起動時のみの使用であり、温度が高温に達した定常運転時には使用する必要はない。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように本発明による高温用プレートフィン式熱交換器では、プレート端部の側板のうち、低温側流体通路を構成するプレートの間に配置される側板はプレートとシール固定し、高温側流体通路を構成するプレートの間に配置される側板はプレートと溶接などで固定しないで接触しているだけの構成としているので高温側流体通路と低温側流体通路は固定されておらず、また、低温側流体の出入口管台付け根に、同出入口管台付け根を加熱するヒータを設置しているので、熱応力の発生によるクラックを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態によるプレートフィン式熱交換器の構造図。
【図２】図１のプレートフィン式熱交換器におけるプレートと側板との間の取付け状態を示す拡大断面図。
【図３】従来のプレートフィン式熱交換器の構造図。
【図４】図３のプレートフィン式熱交換器におけるプレートと側板との間の取付け状態を示す拡大断面図。
【符号の説明】
１０    プレート
１１    フィン
１２    側板
２０    高温側流体
３０    低温側流体
４０    入口ダクト
４１    出口ダクト
５０    入口管台
５１    出口管台
６０    胴
７０    ヒータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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