CN103842761A

CN103842761A - 板式热交换器

Info

Publication number: CN103842761A
Application number: CN201280044457.1A
Authority: CN
Inventors: 樋渡功; 岩城爱; 楠健司
Original assignee: Hisaka Works Ltd
Current assignee: Hisaka Works Ltd
Priority date: 2011-09-14
Filing date: 2012-09-13
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2032-09-13
Also published as: JPWO2013039127A1; US20140367075A1; EP2757339A4; EP2757339B1; EP2757339A1; US9927186B2; WO2013039127A1; CN103842761B; JP6163426B2

Abstract

本发明提供避免设置流通高温流体的流路的垫片劣化的板式热交换器。该板式热交换器通过层叠多张在各角部形成有通路孔（21、22、23、24）的传热板（20，20，…），在各传热板（20、20）间的外周部插装流路形成用垫片（31）并插装交替地包围相邻的传热板（20、20）的通路孔（21、21）的连通路形成用垫片（32），从而交替地形成有以传热板（20）为界使高温流体（H）流通的第一流路（1）和使低温流体（C）流通的第二流体、及使高温流体（H）和低温流体（C）分别从通路孔流入流出第一流路（1）和第二流路（2）的连通路（3）。所述流路形成用垫片（31）并列设有内侧垫片部件（31a）和外侧垫片部件（31b）双层。

Description

板式热交换器

关联申请的交叉引用

本申请主张日本国特愿2011-200861号的优先权，其内容通过引用组合在本申请说明书的记载中。

技术领域

本发明涉及使高温流体和低温流体进行热交换的板式热交换器，具体而言，涉及通过层叠多张传热板并在各传热板间的外周部等插装垫片、从而在各传热板间交替地形成流通高温流体的流路以及流通低温流体的流路的板式热交换器。

背景技术

如图7所示，板式热交换器在竖直姿势的长方形板状的固定框11和竖直姿势的长方形板状的移动框12之间以竖直姿势层叠多张长方形状的传热板20，20，…，如图8所示，在该传热板20和传热板20之间交替地形成第一流路1和第二流路2，通过在第一流路1流通高温流体H，在第二流路2流通低温流体C，对高温流体H和低温流体C进行热交换。

而且，在固定框11的四角设有作为流体H、C的出入口的通路孔11a～11d，在移动框12上未设有通路孔。

另外，在传热板20的四角设有作为流体H、C的出入口的通路孔21～24，在中间部设有传热部（无编号），在各传热板20、20间插装垫片130，使得例如连通左侧上、下的通路孔21、22和传热部、且右侧上、下的通路孔23、24不向传热部开口，或者与之相反。

垫片130异体或未图示的一体地形成有包围各传热板20的外周部（沿外周缘的内侧）的流路形成用垫片131以及包围通路孔21～24的周围的连通路形成用垫片132。

而且，板式热交换器通过使右侧上下的连通路形成用垫片132、132包围右侧上下的通路孔23、24而设置与左侧上下的通路孔21、22及第一流路1隔断的连通路3、3，通过使流路形成垫片131包围左侧上下的通路孔21、22和传热部而形成流通高温流体H的第一流路1。

另外，板式热交换器通过使左侧上下的连通路形成用垫片132、132包围左侧上下的通路孔21、22而设置与右侧上下的通路孔23、24及第二流路2隔断的连通路3、3，通过使流路形成用垫片131包围右侧上下的连通路形成用垫片132、132和传热部而设置流通低温流体C的第二流路2。

因此，在图8中，高温流体H从左上的通路孔21向下游经第一流路1内而从左下的通路孔22排出，低温流体C从右下的通路孔24向上游经第二流路2内而从右上的通路孔23排出，从而两流体H、C进行热交换。

另外，虽未图示，但在专利文献1等中记载了接合型板式热交换器，其以竖直姿势层叠多张通过用激光焊接、钎焊等而永久接合了两张传热板的外周部等的盒式板，并在盒式板的外周部插装垫片，从而在盒式板内形成第一流路或第二流路，在盒式板和盒式板之间形成第二流路或第一流路。

此外，在专利文献2中记载了板式热交换器，其在传热板间插装通过将流路形成用垫片和连通路形成用垫片一体化而成的垫片，在传热部和通路孔的边界部分具有并列插装流路形成用垫片的一部分和连通路形成用垫片的一部分而成的双层（两个）垫片。该板式热交换器的特征在于，双层垫片不使用粘接剂固定到传热板，其它部分的垫片使用粘接剂粘接到传热板。

而且，双层垫片隔一张（交替）地插装在层叠的传热板间，从而形成有无双层垫片地连通传热部和通路孔的流路。未插装该双层垫片的部分的传热板容易因内压而变形，但由于双层垫片未通过粘接剂粘接到传热板，故板式热交换器的耐压性得到提高。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国特开2005-106412号公报。

专利文献2：日本国特开平9-72686号公报。

发明内容

发明要解决的课题

在板式热交换器中，形成第一流路1的流路形成用垫片131如图9所示，在第一流路1内流通高温流体H，处于热负荷环境下，随着长期的使用，因氧化劣化而使流路形成用垫片131的软化或者固化进一步发展。

另外，该流路形成用垫片131由橡胶成形，主成分是高分子（RH），所以被高温流体H加热而与氧气（O₂）反应，生成烷基（R-）。而且，流路形成用垫片131的外侧（非液体接触侧）与大气接触，烷基（R-）与氧气反应生成过氧自由基（ROO-）。该过氧自由基（ROO-）与高分子（RH）反应生成过氧化物（ROOH）。该过氧化物（ROOH）不稳定，容易分解为烷氧基（RO-）和羟基（OH-）。

总之，形成了第一流路1的流路形成用垫片131流通高温流体H而在热负荷环境下非液体接触侧与大气接触，从而作为主成分的高分子因氧化反应而崩塌，基团数增加，促使分子链的切断、交联反应，失去橡胶原有的弹性，且在结构上，由于处于压缩环境下，故压缩永久变形的发展导致的接触压力不足、裂纹的发展导致的断裂往往使得第一流路1内的高温流体H向外部泄漏。

另外，在专利文献2中记载的板式热交换器中，虽然在内部插装有双层垫片，但沿传热板的外周缘的流路形成用垫片未设成双层，因而发生氧化劣化反应，有时高温流体H会向外部泄漏。

而且，在高温流体H为危险的药液的情况下，一旦从板式热交换器泄漏的高温流体H流出至外部，则有时会发生二次灾害。若为了不发生二次灾害而提早更换垫片，则运行成本上升。另外，也考虑了用气密性高的片材等覆盖整个板式热交换器、或向层叠的传热板间的外周缘部的间隙插入橡胶等来抑制氧化劣化而避免高温流体H流出至外部的方法，但这样的方法因成本方面或质量方面存在问题而未得到采用。

因此，本发明的课题在于提供一种使设置高温流体流通的流路的垫片不劣化的板式热交换器。

解决课题的手段

本发明的板式热交换器通过层叠多张在各角部形成有通路孔的传热板，在各传热板间的外周部插装流路形成用垫片，并插装交替地包围相邻的传热板的通路孔的连通路形成用垫片，从而交替地形成有以传热板为界使高温流体流通的第一流路和使低温流体流通的第二流体、以及使流体流入流出第一流路和第二流路的连通路，所述板式热交换器的特征在于：所述流路形成用垫片并列设有内侧垫片部件和外侧垫片部件双层。

依据该板式热交换器，流路形成用垫片并列设有内侧垫片部件和外侧垫片部件双层，从而担当密封性能的内侧垫片部件与高温流体接触但不与大气接触，因此，不会促使因氧化劣化反应导致的分子链的切断、交联反应进一步发展，且压缩永久变形的发展、裂纹的产生得到抑制，能够使第一流路内的高温流体难以向外部泄漏。

另外，在所述各本发明的板式热交换器中，也可以是，所述流路形成用垫片仅在形成所述第一流路的传热片之间并列设有内侧垫片部件和外侧垫片部件双层。

鉴于设置流通高温流体的第一流路的流路形成用垫片容易因氧化劣化反应而促使垫片劣化，故仅在形成第一流路的传热板间并列设置内侧垫片部件和外侧垫片部件双层，而在设置流通低温流体的第二流路的流路形成用垫片插装一层。

另外，与上述不同的本发明的板式热交换器通过层叠多张永久连接在各角部形成有通路孔的两张传热板的外周部而成的盒式板，在各盒式板间的外周部插装流路形成用垫片，并插装交替地包围相邻的盒式板的通路孔的连通路形成用垫片，从而在盒式板内和盒式板间交替地形成有使高温流体流通的第一流路或使低温流体流通的第二流体，所述板式热交换器的特征在于：所述流路形成用垫片并列设有内侧垫片部件和外侧垫片部件双层。

依据该板式热交换器，插装在盒式板和盒式板之间的流路形成用垫片并列设有内侧垫片部件和外侧垫片部件双层，从而在盒式板与盒式板之间设置流通高温流体的第一流路的情况下，流路形成用垫片难以发生氧化劣化反应，垫片劣化的发展得到抑制，能够使高温流体不从第一流路泄漏。此外，一般地，在盒式板内流通高温流体，但也有在盒式板内流通药品等、而在盒式板和盒式板之间流通高温流体的情况。

另外，在所述本发明的板式热交换器中，优选在所述传热板上，在所述流路形成用垫片的内侧垫片部件和外侧垫片部件之间形成有排液孔。

依据该板式热交换器，由于在内侧垫片部件和外侧垫片部件之间的传热板上形成有排液孔，因此，能够使从通过内侧垫片形成的第一流路泄漏的高温流体经由排液孔排出。

另外，在所述本发明的板式热交换器中，优选在所述传热板上，在所述流路形成用垫片间的内侧垫片部件和外侧垫片部件之间形成有给气孔，在由内侧垫片部件、外侧垫片部件、以及传热板包围的密闭空间内填充有惰性气体。

依据该板式热交换器，由于在由内侧垫片部件、外侧垫片部件及传热板包围的密闭空间内填充有惰性气体，因此，通过去除存在于该密闭空间内的空气中的氧气，能够极大地抑制内侧垫片部件的氧化劣化反应。

另外，在所述各本发明的板式热交换器中，也可以是，所述流路形成用垫片仅在所述高温流体流入到所述第一流路内的上游一侧并列设有内侧垫片部件和外侧垫片部件双层。

鉴于流经第一流路的下游侧的高温流体降温、而流经上游侧的高温流体为高温，因此，该板式热交换器仅在流入到第一流路内的上游一侧并列设有内侧垫片部件和外侧垫片部件双层，在经热交换而降温后的高温流体所流经的下游一侧设置单层垫片。

发明效果

依据本发明，提供一种流路形成用垫片并列设有内侧垫片部件和外侧垫片部件双层的板式热交换器，从而，因流路形成用垫片中的氧化劣化反应而导致的分子链的切断、交联反应的进展所引起的压缩永久变形的发展及裂纹的产生得到抑制，能够使得第一流路内的高温流体难以泄漏。

附图说明

图1是示出本发明的板式热交换器的第一实施方式的概略分解立体图。

图2是示出本发明的板式热交换器的第一实施方式的主要部分的概略分解立体图。

图3是示出本发明的板式热交换器的第三实施方式的概略分解立体图。

图4是示出本发明的板式热交换器的第三实施方式的主要部分放大截面图。

图5是示出本发明的板式热交换器的第四实施方式的分解立体图。

图6是示出本发明的板式热交换器的第五实施方式的主要部分放大截面图。

图7是示出现有的板式热交换器的概略立体图。

图8是示出现有的板式热交换器的概略分解立体图。

图9是示出现有的板式热交换器的主要部分的主要部分放大截面图。

具体实施方式

参照图1及图2说明本发明的板式热交换器的第一实施方式。但是，对与现有技术相同的部分标注相同的符号，并省略详细的说明。此外，以下的说明中叙述的上下左右等位置是各实施方式的一个例子，在实际的使用方式中，当然有时会是不同的位置。

如图1及图2所示，第一实施方式的板式热交换器与现有技术同样，是在传热板20和传热板20之间交替地形成第一流路1和第二流路2、在第一流路1流通高温流体H、而在第二流路2流通低温流体C的装置，利用插装在传热板20和传热板20之间的垫片30来设置第一流路1及第二流路2。

垫片30一体地或异体地（未图示）形成包围传热板20的外周部的流路形成用垫片31、以及包围通路孔21～24的周围的连通路形成用垫片32。一体地形成有流路形成用垫片31和连通路形成用垫片32的垫片30共用传热部和通路孔21～24的边界部分。

而且，在第一实施方式的板式热交换器中，如图2所示，流路形成用垫片31并列设有内侧垫片部件31a和外侧垫片部件31b双层，另外，连通路形成用垫片32也并列设有内侧垫片部件32a和外侧垫片部件32b双层。以下，称双层并列设置内侧垫片部件31a、32a和外侧垫片部件31b、32b的流路形成用垫片31及连通路形成用垫片32为双重垫片30。

此外，在传热板20上，与流路形成用垫片31及连通路形成用垫片32的内侧垫片部件31a、32a和外侧垫片部件31b、32b对应地形成有双层的槽。

通过将这样的流路形成用垫片31插装到传热板20和传热板20之间，从而内侧垫片部件31a包围左侧上下的通路孔21、22和传热部而设置第一流路1，右侧上下的连通路形成用垫片32包围右侧上下的通路孔23、24而设置与第一流路1隔断的连通路3。

而且，流路形成用垫片31包围右侧上下的通路孔23、24和传热部而设置第二流路2，连通路形成用垫片32包围左侧上下的通路孔21、22而设置与第二流路2隔断的连通路3。此外，流路形成用垫片31的外侧垫片部件31b和连通路形成用垫片32的外侧垫片部件32b为共用。

这样地，通过将一体形成有流路形成用垫片31和连通路形成用垫片32的垫片30交替地插装到相邻的传热板20、20之间，从而高温流体H从左侧上的通路孔21流经第一流路1内、并从左侧下的通路孔22排出，另一方面，低温流体C从右侧下的通路孔24流经第二流路2内、并从右侧上的通路孔23排出，高温流体H和低温流体C进行热交换。

此时，流经第一流路1内的高温流体H与流路形成用垫片31的内侧垫片部件31a接触，但该内侧垫片部件31a的外侧被外侧垫片部件31b包围，故不与大气接触，因此，难以发生氧化劣化反应。

另外，连通路形成用垫片32也并列设有内侧垫片部件32a和外侧垫片部件32b双层，因而包围连通孔21而形成连通路3的连通路形成用垫片32的内侧垫片部件32a即便与高温流体H接触，由于其被外侧垫片部件32b包围，故也难以发生氧化劣化反应。

因此，该板式热交换器中，双重垫片30抑制了因氧化劣化反应导致的分子链的切断、交联反应的进展所引起的垫片劣化的发展（压缩永久变形及裂纹等），高温流体H难以泄漏。

接着，未图示地说明本发明的板式热交换器的第二实施方式。在第二流路2内流通低温流体C，设置第二流路2的垫片处于难以发生因热导致的氧化劣化反应的状况下。因此，在第二实施方式的板式热交换器中，将未双层并列设置内侧垫片部件31a和外侧垫片部件31b的以往使用的一般垫片（以下称为“单重垫片”）130插装到两片传热板20、20之间，形成第二流路2。

在该第二实施方式中使用的传热板20的一个面上形成双重垫片30用的槽，在另一个面上形成单重垫片130用的槽。因此，第二实施方式的板式热交换器考虑该槽地交替层叠组装而成。

接着，参照图2至图4说明本发明的板式热交换器的第三实施方式。在第三实施方式中，特征是，在被双重垫片30的内侧垫片部件31a、32a和外侧垫片部件31b、32b夹着的部分的传热板20上设置有排液孔25和给气孔26中的两者或仅一者。

排液孔25设于传热板20的下部，用于在双重垫片30的内侧垫片部件31a、32a劣化而高温流体H从第一流路1漏出的情况下排出高温流体H。用于防止从该排液孔25排出的高温流体H流入与相邻的第二流路2隔断的连通路3内的环状的垫片33插装到设置第二流路2的传热板20间。

与该排液孔25连续的喷嘴13安装于固定框11，能够检测高温流体H从该喷嘴13泄漏。

另外，形成给气孔26是为了向由双重垫片30的内侧垫片部件31a、32a和外侧垫片部件31b、32b以及两张传热板20包围的密闭空间内供给氮等惰性气体，除去存在于该密闭空间内的空气中的氧气，从而进一步使内侧垫片部件31a、32a难以发生氧化劣化反应。

给气孔26仅向通过设置第一流路1的双重垫片30形成的密闭空间内进行供给即可，但也可以向通过设置第二流路2的双重垫片30形成的密闭空间内进行供给。

但是，在利用单重垫片130设置第二流路2的情况下，将与第二流路2隔断或用于在第二流路2的外侧供给惰性气体的环状的垫片（未图示）插装在设置第二流路2的传热板20、20间。

另外，虽然给气孔26设于任意的位置即可，但优选在组装状态下设于上部，以便能够上下颠倒地组装传热板20而兼用作所述排液孔25。此外，在固定框11上安装有用于向给气孔26供给惰性气体的喷嘴14。

接着，参照图5说明本发明的板式热交换器的第四实施方式。在第四实施方式中，双重垫片30仅在第一流路1的上游侧并列设有内侧垫片部件31a、32a和外侧垫片部件31b、32b双层。第一流路1内的高温流体H边与低温流体C进行热交换边从左侧上的通路孔23（上游侧）向左侧下的通路孔24（下游侧）流通，因而在下游侧降温。

因此，即使在第一流路1的下游侧插装单重垫片130，该单重垫片130也难以因热而发生氧化劣化反应。因此，通过将双重垫片30仅插装在第一流路1的上游侧、而在第一流路1的下游侧插装单重垫片130，双重垫片30也不会发生因热导致的氧化劣化，因此，能够使高温流体H不泄漏。

此外，可在双重垫片30的下端部形成排液孔（未图示），在内侧垫片部件31a、31a和外侧垫片部件31b、31b之间的任意的传热板20上形成给气孔（未图示）。

接着，参照图6说明本发明的板式热交换器的第五实施方式。第五实施方式的特征是，将双重垫片30插装在以竖直姿势层叠有多张的盒式板200和盒式板200之间。此外，在图6中，仅图示了双重垫片30的流路形成用垫片31。

盒式板200是通过用激光焊接或钎焊等将两张传热板20、20的外周部永久连接（在图6中用黑点表示）而成，在内部设有流通高温流体H的第一流路1或流通低温流体C的第二流路2。

而且，层叠多张盒式板200，在盒式板200和盒式板200之间设有流通低温流体C的第二流路2或流通高温流体H的第一流路1。在该层叠的盒式板200与盒式板200的外周部插装双重垫片30。

即，双重垫片30并列设有液体接触侧的内侧垫片部件31a（虽未图示，但32a也是同样）和非液体接触侧的外侧垫片部件31b双层。外侧垫片部件31b（虽未图示，但32b也是同样）如图示那样插装于永久连接的内侧。

或者，虽未图示，但也可以是，外侧垫片部件插装于永久连接的部分之间201，内侧垫片部件31a插装于永久连接的内侧（在图6中为插装了外侧垫片部件31b的轮廓线）。

层叠盒式板200而成的现有的板式热交换器中，流通高温流体H的第一流路1设于盒式板200内，但在该第五实施方式的板式热交换器中，也可在盒式板200内设置第二流路2，在盒式板200和盒式板200之间设置第一流路1。因为即便这样也是在盒式板200和盒式板200之间插装双重垫片30，该双重垫片30难以因热而发生氧化劣化反应。

而且，在设于盒式板200内的第二流路2中，能够无障碍地流通作为低温流体C的药品。这样，在盒式板200和盒式板200之间流通药品的情况下，该板式热交换器将耐药品性的垫片仅插装于环形垫片即可。

此外，本发明并不限于所述第一至第五实施方式，能够进行各种变更。例如，在所述第五实施方式中说明的层叠有盒式板200的板式热交换器中，也可以具备在第三实施方式中说明的排气孔、给气孔26，另外，也可以如第四实施方式中说明的那样、仅在第一流路1的上游侧插装双重垫片30。另外，与排液孔25连续的喷嘴13及与给气孔26连续的喷嘴14也可不设于固定框11，而设于移动框12。

附图标记说明

1……第一流路

2……第二流路

3……连通路

20……传热板

21、22、23、24……通路孔

25……排液孔

26……给气孔

30……垫片（双重垫片）

31……流路形成用垫片

31a……内侧垫片部件

31b……外侧垫片部件

32……连通路形成用垫片

32a……内侧垫片部件

32b……外侧垫片部件

130……流路形成用垫片（单重垫片）200……盒式板

C……低温流体

H……高温流体

Claims

1.一种板式热交换器，通过层叠多张在各角部形成有通路孔的传热板，在各传热板间的外周部插装流路形成用垫片，并插装交替地包围相邻的传热板的通路孔的连通路形成用垫片，从而所述板式热交换器交替地形成有以传热板为界使高温流体流通的第一流路和使低温流体流通的第二流体、以及使高温流体和低温流体分别从通路孔流入流出第一流路和第二流路的连通路，所述板式热交换器的特征在于：

所述流路形成用垫片并列设有内侧垫片部件和外侧垫片部件双层。

2.根据权利要求1所述的板式热交换器，其特征在于，

所述流路形成用垫片仅在形成所述第一流路的传热板之间并列设有内侧垫片部件和外侧垫片部件双层。

3.一种板式热交换器，通过层叠多张永久连接在各角部形成有通路孔的两张传热板的外周部而成的盒式板，在各盒式板间的外周部插装流路形成用垫片，并插装交替地包围相邻的盒式板的通路孔的连通路形成用垫片，从而所述板式热交换器在盒式板内和盒式板间交替地形成有使高温流体流通的第一流路或使低温流体流通的第二流体，所述板式热交换器的特征在于：

4.根据权利要求1至3中任一项所述的板式热交换器，其特征在于，

在所述传热板上，在所述流路形成用垫片的内侧垫片部件和外侧垫片部件之间形成有排液孔。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的板式热交换器，其特征在于，

在所述传热板上，在所述流路形成用垫片间的内侧垫片部件和外侧垫片部件之间形成有给气孔，在由内侧垫片部件、外侧垫片部件、以及传热板包围的密闭空间内填充有惰性气体。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的板式热交换器，其特征在于，

所述流路形成用垫片仅在所述高温流体流入到所述第一流路内的上游一侧并列设有内侧垫片部件和外侧垫片部件双层。