JP2001099587A

JP2001099587A - プレート式熱交換器

Info

Publication number: JP2001099587A
Application number: JP27986399A
Authority: JP
Inventors: Katsuaki Kataoka; 捷昭片岡
Original assignee: Hisaka Works Ltd
Current assignee: Hisaka Works Ltd
Priority date: 1999-09-30
Filing date: 1999-09-30
Publication date: 2001-04-13

Abstract

(57)【要約】【課題】隣接する２種類の流体の流路を仕切る伝熱プ
レートに欠陥が発生して流路内の流体が漏洩しても、漏
洩流体をプレート外に確実に排出して両流路間での２種
類の流体の混合を確実に回避する。【解決手段】同一形状の３枚の伝熱プレート１、…を
積層し部分的なろう材で接合し一体化した３層プレート
ユニット７の複数を積層して２種類の流体の流路Ｐ，Ｑ
を交互に形成した熱交換器で、３層プレートユニット７
の中間伝熱プレート１’とその両側の伝熱プレート１，
１の間に部分的な接合防止層８を形成し、この接合防止
層８の厚さで部分的な漏洩流体排出用通路９を形成し
て、両側伝熱プレート１，１からの漏洩流体を通路９か
ら確実に外部に排出する。中間伝熱プレート１’の周縁
部に切欠き１０を形成して、ここから漏洩流体を積極的
に排出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ステンレス鋼板等
の複数枚の伝熱プレートを積層して各伝熱プレート間に
２種類の流体の流路を交互に形成したプレート式熱交換
器で、詳しくは、２種類の流体が混合しないように伝熱
プレートの積層構造を改変したブレージングプレート式
熱交換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】多数枚の伝熱プレートと一対の耐圧フレ
ームをろう材を介し積層し、高温・真空下でろう材を溶
融させることで伝熱プレートと耐圧フレームを永久接合
したブレージングプレート式熱交換器の基本構造例を図
５及び図６に示す。同図のプレート式熱交換器は複数枚
の同一外形寸法の伝熱プレート１を積層した積層体の表
裏両面側に一対の耐圧フレーム１１、１２を積層して構
成される。伝熱プレート１は板厚１ｍｍ以下の薄板のス
テンレス鋼板等を図７に示すような略矩形の波板状にプ
レス成形したもので、中央部に波板状の伝熱部２と、こ
の伝熱部２の４隅部に２種類の流体の出入口である通路
穴３、４と、伝熱部２と通路穴３、４を囲う周縁部に裏
面側に屈曲させたリム部５を有する。

【０００３】各伝熱プレート１を上下に積層した場合の
最上層（１層目）から奇数層の各伝熱プレート１を必要
に応じて１ａ−１、１ａ−２、…とし、最上層から偶数
層の各伝熱プレート１を必要に応じて１ｂ−１，１ｂ−
２，…とすると、奇数層の各伝熱プレート１ａ−１、１
ａ−２、…が同一金型でプレス成形された同一形状を成
し、偶数層の伝熱プレート１ｂ−１，１ｂ−２，…が同
一金型でプレス成形された同一形状を成している。上下
で積層する最上層の伝熱プレート１ａ−１と２層目の伝
熱プレート１ｂ−１の波板状伝熱部２、２の波方向が相
違して、この両者を積層すると両者間に１種類の流体の
流路Ｐが形成される。また、２層目と３層目の伝熱プレ
ート１ｂ−１、１ａ−２を積層して接合すると、両者間
に他の１種類の流体の流路Ｑが形成される。このように
して複数の各伝熱プレート間に２種類の流路Ｐ，Ｑが交
互に形成され、一方の流路Ｐは一方の通路穴３に連通
し、他方の流路Ｑは他の通路穴４に連通する。また、一
対の耐圧フレーム１１，１２の例えば一方の耐圧フレー
ム１１の４隅部に貫通させて一対ずつの流体導入導出用
ノズル１３，１４が固定される。一方のノズル１３は通
路穴３に連通して流路Ｐに１種類の流体を流出入させ、
他方のノズル１４は他の通路穴４に連通して流路Ｑに他
の１種類の流体を流出入させる。隣接する２つの流路
Ｐ，Ｑに高温と低温の２種類の流体が流通する間に熱交
換が行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のブレージングプ
レート式熱交換器は、隣接する流路Ｐ，Ｑを仕切るのが
１枚の伝熱プレート１であるため、仮にこの１枚の伝熱
プレート１の一部が腐食や材料欠陥等で割れを生じた場
合に、この割れから隣接する流路Ｐ，Ｑを流れる２種類
の流体が混合する問題がある。そこで、このような熱交
換器内部での２種類の流体の混合を回避するため、隣接
する流体流路間の伝熱プレートを同一形状の２枚を重合
させて構成することが行われている。その具体例を図８
に示し説明する。

【０００５】図８はダブルウォールブレージング熱交換
器を示し、これは図６の熱交換器の各伝熱プレート１，
…を同一形状の２枚を重合した２層プレートユニットで
構成したものである。すなわち、図８の熱交換器におい
ては、奇数層目の伝熱プレート１ａ−１、１ａ−２，…
の各々に同一形状の１枚の伝熱プレート１ａ’−１、１
ａ’−２、…を重合して部分的なろう付けで接合一体化
した複数の２層プレートユニット６，…と、偶数層目の
伝熱プレート１ｂ−１、…の各々に同一形状の１枚の伝
熱プレート１ｂ’−１、…を重合して部分的なろう付け
で接合一体化した複数の２層プレートユニット６，…と
を交互に積層して、各プレートユニット間に２種類の流
体の流路Ｐ，Ｑを交互に形成している。

【０００６】図８の熱交換器によると、仮に２層プレー
トユニット６の２枚伝熱プレートの一方、例えば１枚の
伝熱プレート１ｂ−１に割れが生じてこの割れに流路Ｐ
の流体が漏れても、この漏洩流体は部分的なろう材で接
合された２枚の伝熱プレート１ｂ−１，１ｂ’−１の間
のろう付けされていない部分的な微少間隙を通って伝熱
プレート周縁端から外部に排出される。この漏洩流体の
外部排出により、隣接する流路Ｐ，Ｑ間での２種類の流
体の混合が回避され、また、外部に排出された漏洩流体
の目視確認で伝熱プレートの欠陥発生等が検知される。

【０００７】しかし、２枚の伝熱プレート１ｂ−１，１
ｂ’−１が板厚１ｍｍ以下の同一形状の薄板であるた
め、この２枚をろう付け接合すると２枚のプレートがほ
ぼ全面的に気液密に接合一体化されて、２枚の両プレー
ト間に形成されるべき漏洩流体排出用微少間隙が閉塞さ
れ、両プレート間に漏洩した流体の外部排出機能が不十
分となって、熱交換器内で２種類の流体が混合する可能
性があった。

【０００８】本発明の目的は、隣接する２種類の流体の
流路を仕切る伝熱プレートに割れ等の欠陥が生じて流体
が漏洩しても、この漏洩流体を確実に伝熱プレート外に
排出して２種類の流体の混合を確実に回避させるように
した高信頼度のプレート式熱交換器を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、複数の伝熱プレートを積層して隣接する各伝
熱プレート間に熱交換させるべき２種類の流体が流通す
る流路を交互に形成したプレート式熱交換器において、
隣接する２種類の流体の流路を仕切る伝熱プレートを、
同一形状の３枚の伝熱プレートを間に部分的な接合防止
層を介して１枚のプレート状に接合一体化した３層プレ
ートユニットで構成したことを特徴とする。

【００１０】ここで、同一形状の３枚の伝熱プレートは
ろう材を介して積層され接合一体化されて３層プレート
ユニットとなり、この３層プレートユニットの１つが隣
接する２種類の流体の流路を仕切る。３層プレートユニ
ットにおける中間の伝熱プレートとその表裏両面の２枚
の伝熱プレートの３枚はステンレス鋼板等の薄板を同一
金型でプレス成形された同一形状のもので、プレート間
に部分的に接合防止層を形成することで各プレートが全
面的に気液密に接合されることが無く、各プレート間に
確実に漏洩流体の通路が形成されて、伝熱プレート外へ
の漏洩流体排出機能が確保される。

【００１１】また、本発明においては、３層プレートユ
ニットにおける中間の伝熱プレートとその表裏両面の各
伝熱プレートの間に部分的に形成された接合防止層の厚
さで、３層プレートユニットの各伝熱プレート間に流体
流路から伝熱プレートを漏洩した流体を伝熱プレート周
縁側へと流出させる漏洩流体排出用通路を形成したこと
を特徴とする。このような漏洩流体排出用通路は、伝熱
プレート間の接合防止層のパターン形状の選択で、漏洩
流体を確実、早期にプレート外へ排出する最適なパター
ン形状で簡単に形成される。

【００１２】また、本発明においては、３層プレートユ
ニットの中間伝熱プレートの表裏両面に部分的に接合防
止層を塗布又はコーティングして３枚の伝熱プレートを
接合一体化したことを特徴とする。

【００１３】更に、本発明においては、３層プレートユ
ニットの中間伝熱プレートの周縁部に部分的に切欠き
を、３枚の伝熱プレート間の流体排出用通路に連通させ
て形成したことを特徴とする。このような中間伝熱プレ
ートの切欠きは、３層プレートユニットの周縁部に２枚
の伝熱プレートの周縁部で囲まれたスリット状の開口を
形成することになり、かかるスリット状開口はプレート
間の漏洩流体排出用通路を流れてきた漏洩流体を集中的
に外部に自然排出する機能に優れ、また、熱交換器側面
からの漏洩流体の排出箇所が切欠き箇所で決まって漏洩
流体排出の有無の目視確認が容易になる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図１乃至図３
を参照して説明する。なお、図１乃至図３に示される実
施形態の熱交換器は図８の熱交換器に適用したもので、
図８と同一、又は、相当部分には同一符号を付して説明
の重複を避ける。

【００１５】図１の部分断面図に示される実施形態のプ
レート式熱交換器は、図８の熱交換器の２層プレートユ
ニットを３層プレートユニット７に置き換えたものに相
当する。１つの３層プレートユニット７は、同一形状の
３枚の伝熱プレート１，…を積層し、ろう材で部分的に
接合してプレート状に一体化したもので、その一部の拡
大図を図１（Ｂ）に示すと、３枚の各伝熱プレート１，
…は各プレート間に部分的な接合防止層８を介して積層
され一体化される。３層プレートユニット７における３
枚の伝熱プレート１，…は、図７と同様な形状で各々が
伝熱部２とリム部５を有し、この３枚共が同一金型でプ
レス成形される。３枚の伝熱プレート１，…を部分的な
接合防止層８を介して積層し、ろう材で接合一体化する
ことで、３枚が全面的に気液密に接合されることが無く
なり、後述する漏洩流体の排出機能が確保される。

【００１６】特に、図１（Ｂ）に示すように各プレート
間に接合防止層８の厚さで漏洩流体排出用通路９を積極
的に形成することが、漏洩流体の排出機能をより安定し
て確保する上で望ましい。また、図１（Ｃ）に示すよう
に積層される３枚の伝熱プレート１，…の周縁部である
リム部５，…の間には接合防止層を形成せず、このリム
部間は漏洩流体排出用間隙ｇとすることが望ましい。ま
た、３枚の伝熱プレート１，…の中間の１枚を特に１’
とすると、この中間伝熱プレート１’のリム部５には図
３に示すように部分的に切欠き１０を形成することが漏
洩流体を集中させて効果的に排出させる上で望ましい。

【００１７】また、３枚の伝熱プレート１，…の積層
は、図２に示すように中間伝熱プレート１’の表裏両面
に接合防止層８を塗布、或いは、コーティングで形成し
ておいて、残り２枚の伝熱プレート１，１を重ねるよう
にして行えばよい。このようにすることで中間伝熱プレ
ート１’に接合防止層８が量産性良く形成でき、また、
接合防止層８の存在で中間伝熱プレート１’が目視確認
できて、接合防止層無しの３層プレートユニットが熱交
換器内に混じる可能性がほぼ無くなる。

【００１８】図１（Ａ）に示す熱交換器においては、奇
数層目の伝熱プレート１ａ−１、…の各々に同一形状２
枚の伝熱プレート１ａ’−１、１ａ”−２、…を重合し
て部分的なろう付けで接合一体化した複数の３層プレー
トユニット７，…と、偶数層目の伝熱プレート１ｂ−
１、…の各々に同一形状２１枚の伝熱プレート１ｂ’−
１、１ｂ”−１、…を重合して部分的なろう付けで接合
一体化した複数の３層プレートユニット７，…とを交互
に積層して、各プレートユニット間に２種類の流体の流
路Ｐ，Ｑを交互に形成している。

【００１９】このような熱交換器において、例えば２層
目相当の３層プレートユニット７の内の流路Ｐ側の伝熱
プレート１ｂ−１に割れ等の欠陥が生じてこの欠陥から
流路Ｐの１種類の流体が漏れると、この漏洩流体は伝熱
プレート１ｂ−１と中間伝熱プレート１ｂ’−１の間の
通路９に入り、通路９内を蛇行して最終的にプレート周
縁のリム部間隙ｇからプレート外に自然排出される。ま
た、他の流路Ｑ側の伝熱プレート１ｂ”−１に割れ等の
欠陥が生じてこの欠陥から流路Ｑの他の１種類の流体が
漏れると、この漏洩流体は伝熱プレート１ｂ”−１と中
間伝熱プレート１ｂ’−１の間の通路９内を蛇行して最
終的にリム部間隙ｇからプレート外に自然排出される。
このような流路Ｐ，Ｑからの漏洩流体の排出は、３層プ
レートユニット７のプレート間の通路９が接合防止剤８
で安定して確保されるために確実となり、これにより２
流路Ｐ，Ｑの内外における２種類の流体の混合が確実に
回避させる。

【００２０】また、図４に示すように、１つの３層プレ
ートユニット７の中間伝熱プレート１’のリム部５に部
分的に切欠き１０を形成して、切欠き１０をプレート間
の通路９と連通させると、切欠き１０が表裏両面側２枚
の伝熱プレート１，１のリム部５，５で囲まれて切欠き
１０の部分にスリット状の開口が形成される。このよう
な開口は流体を集中させて自然流下させる部所である。
したがって、プレート間の通路９を蛇行して流れる漏洩
流体が切欠き１０の部所に至ると、切欠き１０へと集中
して切欠き１０から漏洩流体が積極的に、かつ、スムー
ズに自然排出される。この場合、熱交換器側面における
漏洩流体の排出箇所が切欠き１０の定箇所と決まること
から、漏洩流体排出の目視確認が容易になる。このよう
な切欠き１０の形成箇所は漏洩流体が自然排出し易い１
箇所或いは複数箇所であり、これの形成箇所数や切欠き
サイズは熱交換器の機種によって適宜に設定される。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、隣接する２流路を仕切
る３層プレートユニットの３枚の伝熱プレートが部分的
な接合防止層を介して接合一体化されているので、３枚
の各プレート間に漏洩流体排出用通路が形成され、表裏
両面の２枚の伝熱プレートのいずれかを漏洩した流体は
中間の伝熱プレートとの間の通路を流れてプレート外に
確実に自然排出されて、２流路の２種類の流体の混合が
確実に回避される信頼性の高いプレート式熱交換器が提
供できる。また、漏洩流体が熱交換器側面から確実に排
出されて容易に目視確認されるため、伝熱プレートの欠
陥発生等の検知が容易な、したがって保守点検が容易な
プレート式熱交換器が提供できる。

【００２２】また、３層プレートユニットの中間伝熱プ
レートの表裏両面に接合防止層を塗布やコーティングで
形成しておいて、残り２枚の伝熱プレートを積層するこ
とで、３層プレートユニットの組立が容易となり、接合
防止層の形成忘れ等のトラブル発生が抑制される。

【００２３】また、３層プレートユニットの中間伝熱プ
レートの周縁部に切欠きを形成することで、中間伝熱プ
レートに２枚の伝熱プレートを積層したときに表裏両側
２枚の伝熱プレートの重合周縁部間に切欠きによる流体
排出用開口が形成されて、この切欠きによる開口から漏
洩流体が積極的に排出されて、漏洩流体のよりスムーズ
な排出が可能となり、また、切欠きの在る箇所で漏洩流
体が排出されてその目視確認が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明の実施形態を示すプレート式熱
交換器の部分断面図、（Ｂ）と（Ｃ）は（Ａ）の熱交換
器における３層プレートユニットの部分拡大断面図。

【図２】図１熱交換器における３層プレートユニットの
組立時の部分分解図。

【図３】図１熱交換器における３層プレートユニットの
中間伝熱プレートの側面図。

【図４】（Ａ）は図１式熱交換器の部分断面を含む部分
側面図、（Ｂ）は（Ａ）のＴ１−Ｔ１線に沿う断面図。

【図５】（Ａ）は従来のプレート式熱交換器の正面図、
（Ｂ）は（Ａ）の熱交換器の部分断面を含む側面図。

【図６】図５（Ａ）のＴ２−Ｔ２線に沿う部分拡大断面
図。

【図７】図５熱交換器における伝熱プレートの平面図。

【図８】他の従来のプレート式熱交換器の部分断面図。

【符号の説明】

１伝熱プレート１’ 中間伝熱プレート７３層プレートユニット８接合防止層９漏洩流体排出用通路１０切欠きＰ１種類の流体の流路Ｑ他の１種類の流体の流路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の伝熱プレートを積層して隣接する
各伝熱プレート間に熱交換させるべき２種類の流体が流
通する流路を交互に形成したプレート式熱交換器におい
て、隣接する２種類の流体の流路を仕切る伝熱プレート
を、同一形状の３枚の伝熱プレートを間に部分的な接合
防止層を介して１枚のプレート状に接合一体化した３層
プレートユニットで構成したことを特徴とするプレート
式熱交換器。
【請求項２】３層プレートユニットにおける中間の伝
熱プレートとその表裏両面の各伝熱プレートの間に部分
的に形成された接合防止層の厚さで、３層プレートユニ
ットの各伝熱プレート間に流体流路から伝熱プレートを
漏洩した流体を伝熱プレート周縁側へと流出させる漏洩
流体排出用通路を形成したことを特徴とする請求項１記
載のプレート式熱交換器。
【請求項３】３層プレートユニットの中間伝熱プレー
トの表裏両面に部分的に接合防止層を塗布又はコーティ
ングして３枚の伝熱プレートを接合一体化したことを特
徴とする請求項１又は２記載のプレート式熱交換器。
【請求項４】３層プレートユニットの中間伝熱プレー
トの周縁部に部分的に切欠きを、３枚の伝熱プレート間
の流体排出用通路に連通させて形成したことを特徴とす
る請求項２記載のプレート式熱交換器。