JP2001133184A

JP2001133184A - プレート式熱交換器

Info

Publication number: JP2001133184A
Application number: JP31094899A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Uchimura; 知行内村; Toshio Matsubara; 利男松原; Akiyoshi Suzuki; 晃好鈴木; Tomoyoshi Irie; 智芳入江; Norimichi Sugiyama; 憲教杉山; Koichi Kunimasa; 浩一國政
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1999-11-01
Filing date: 1999-11-01
Publication date: 2001-05-18

Abstract

(57)【要約】【課題】構造が簡単で、安価に大量に生産できるプレ
ート式熱交換器を提供する。【解決手段】内側の密閉された空間を第１流体の通路
とし、外面に沿って第２流体を流下させて、第１流体と
第２流体の間で熱交換させる２枚の薄板を組み合わせた
プレート１を、所定の隙間を隔てて複数配置したプレー
ト式熱交換器において、前記第１流体の流体流通路が、
該熱交換器を構成する複数のプレート１を貫く流通管
２、３と、該流通管に設けられた前記プレート内に流体
を流す流通口４からなるものであり、前記流通管２、３
は、プレートの立ち上がり部５とロウ付けで接合でき、
該立ち上がり部５は、立ち上がり方向が全て同方向で、
テーパー状とすることができ、前記流通口４は、プレー
ト毎に設置の有無を選択することができ、また、大きさ
又は設置する数を調整することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、中空のプレートを
熱交換要素とするプレート式熱交換器に係り、特に、吸
収冷凍機の蒸発器、凝縮器、低温再生器、吸収器のよう
に少なくとも一方の流体が低圧蒸気である場合、流体の
一部もしくは全部が相変化して気化もしくは液化する、
あるいは蒸気を発生もしくは吸収する場合に好適なプレ
ート式熱交換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】吸収冷凍機の容積、設置面積を縮小しよ
うとすれば、シェルアンドチューブ型の熱交換器は、伝
熱面積に比して容積がまだまだ大きく、例えばプレート
式熱交換器などの採用が検討される。特に、吸収冷凍機
の蒸発器、吸収器、凝縮器、低温再生器としては、液膜
式のプレート熱交換器が好適であると考えられている。
これまで、吸収式冷温水機などに好適な液膜式プレート
熱交換器の例としては、例えば図６のように、吸収器と
なるプレート熱交換器要素１ａと蒸発器となる熱交換器
要素１ｂのそれぞれの伝熱面を向かい合わせて配置する
案が提案されているが、このような形の熱交換器は、構
造、特に、液体を流通させる構造２ａ、２ｂ、３ａ、３
ｂが複雑であり、また、汎用の材料（鋼管など）を使用
しにくいため、必ずしも実用には適さない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術に鑑み、構造が簡単で、安価に大量に生産できるプレ
ート式熱交換器を提供することを課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、内側の密閉された空間を第１流体の通
路とし、外面に沿って第２流体を流下させて、第１流体
と第２流体の間で熱交換させる２枚の薄板を組み合わせ
たプレートを、伝熱面同士が互いに向い合うように、所
定の隙間を隔てて複数配置したプレート式熱交換器にお
いて、前記第１流体の流体流通路が、該熱交換器を構成
する複数のプレートを貫く流通管と、該流通管に設けら
れた前記プレート内に流体を流す流通口からなることと
したものである。前記プレート式熱交換器において、流
通管は、プレートの立ち上がり部とロウ付けで接合する
のがよく、該立ち上がり部は、立ち上がり方向が全て同
方向で、テーパー状とすることができ、また、前記流通
口は、プレート毎に設置の有無を選択することができ、
それにより、二組以上の流体間の熱交換を同時に行うこ
とができ、さらに、それぞれのプレートヘの流体の流通
量を調節するために、大きさ又は設置する数を調整する
こともできる。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明では、２枚の薄板を組み合
わせて作った中空のプレートを熱交換器要素とし、プレ
ートの間隔に合わせた間隔で流体の流通口を開けた流通
管を、貫くような形で組み合わせ、プレート内部の流体
の流通路とした。該流通管は、鋼管として円管もしくは
矩形管等の任意の形状で用いることができ、プレートに
流通する流体によってプレートの適宜の位置に設置する
ことができる。また、流通口も、流体の種類、流量等を
考慮して適宜の形状、大きさにすることができる。プレ
ートと流通管の接合部は、プレートの２枚の薄板のそれ
ぞれに立たせた立ち上がり部（所謂バーリング）と、流
通管との間をロウ付け（特に、真空炉でロウ材を溶融す
る真空ロウ付け）で接合するのが良く、この場合、立ち
上がり部は流通管をさし込む方向（逆に、プレートを流
通管に差し入れる方向）にそろえて成形するのが良く、
立ち上がり部は、流通管を差し込む方向にテーパー状と
なっているのが良い。

【０００６】また、本発明の熱交換器は、二組以上の流
体を同時に熱交換する熱交換器として用いることがで
き、その場合、流通管の流通口の開く位置とプレートの
間隔とを調整することにより、流体を選択的にプレート
内に流すことができる。また、流通管の流通口の大きさ
を調整することにより、各プレートに流れる流体の量を
調整することができ、これにより各プレートに供給され
る流体の量をプレート毎に増減したり、位置により生じ
る流体の流れの不均一を補正することもできる。流通路
となる流通管は、円管を用いるのが容易であるが、角管
を用いても差し支えなく、楕円管や長円形断面の鋼管を
用いてもよい。

【０００７】以下、本発明を図面を用いて具体的に説明
する。図１は、一組の流体間で熱交換を行う本発明の熱
交換器の一例を示し、（ａ）は熱交換器ユニットの斜視
図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面拡大図である。図１で
は、２枚の薄板を張り合わせて作った中空のプレート１
を、供給路となる鋼管２が貫いている。鋼管２にはプレ
ート１に対応する位置に流通口４が開けられており、鋼
管２に供給された流体はこの流通口４から各プレート１
に供給される。本熱交換器ユニットは、例えばユニット
全体を別のシェルに収め、熱交換する相手側の流体（例
えば、吸収式冷凍機の吸収溶液の強溶液）などをシェル
内に流すことで熱交換器として動作する。また、プレー
トを鉛直に立て、上部に液の供給器を設け、液膜式の熱
交換器として用いることもできる。

【０００８】図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面拡
大図で、プレートと鋼管との接合部の断面図であり、鋼
管２はプレート１の立ち上がり部５と密着して、この間
はロウ材で結合されている。なお、立ち上がり部５には
密着性を改善し、かつ、組立を簡単にするためにテーパ
ーが設けてある。本図ではわかりやすくするために強調
してあるが、実際はもっと緩やかで良い。ロウ材による
接合６は、いわゆる真空ロウ付けによるのが良い。例え
ば、該当する部分にペースト状のロウ材を塗布し、真空
炉に入れ、適切な時間真空中で加熱することで、ロウ材
が溶融し、部材が結合する。この工程は、プレートを構
成する薄板同士を、同じく真空ロウ付けで接合６するこ
とと同時に行うことができ、これにより工程を大幅に簡
略化し、安価に大量に生産することが可能になる。

【０００９】図２は、二組の流体間で熱交換を行う本発
明の熱交換器の他の例を示し、（ａ）は熱交換器ユニッ
トの斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面拡大図であ
る。図２の熱交換器には、各プレート１ａ、１ｂの外側
に液膜側の流体を供給する供給器と、流体を回収する回
収器が必要であるが、図２では省略している。図２
（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ断面拡大図であり、プレ
ート１ａ、１ｂと鋼管２ａとの接合部の断面で、プレー
ト１ａ、１ｂは一つおきに流通口４が空いており、この
流通口４の空いていない（この供給管２ａからは流体は
供給されない）プレート１ｂには、別の流通路から流体
が供給され、すなわち、プレートには積層された方向に
交互に別々の流体が流れる。

【００１０】なお、２種類の流体が流れるそれぞれのプ
レート１ａ、１ｂは、同一の形状のプレートを用いて構
わない。このように構成されたプレート熱交換器要素の
それぞれのプレート１ａ、１ｂの外側に、熱交換する相
手側の流体を供給することで、二組の流体の熱交換を同
時に行うことのできる熱交換器となる。このような熱交
換器は、例えば吸収式冷凍機の蒸発／吸収器に有効であ
り、一方のプレート上で蒸発した冷媒蒸気が、伝熱面の
向かい合う反対側のプレート上で直ちに吸収されるよう
にできるため、冷媒蒸気の移動距離／移動速度を最小と
することができ、吸収式冷凍機の小型化、高性能化に寄
与する。

【００１１】また、図３に、図２と同様に、二組の流体
間で同時に熱交換を行う本発明の熱交換器の別の例を示
し、（ａ）は部分斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面
拡大図である。図３のような断面形状を用いることもで
き、この場合、プレートの中空部は供給路に達していな
いため、プレートに設けられた穴は単に位置決めの役割
だけを果たしている。なお、図３の熱交換器も図２と同
様の効果をもたらす。図４は、大型の熱交換器に本発明
を適用した場合の熱交換器ユニットの正断面図である。
図４のような大型の熱交換器で、内部の流体の供給路
（流通管）２と回収路（流通管）３が同一の方向にある
場合、供給路２の圧損によりプレート内への流体の供給
量が不均一となる場合がある。図４では、流通管２、３
に設けた流通口４の数を、段階的に変化させることでこ
の供給量を補正している。これは、流通口の数ではな
く、穴の大きさを用いて補正してもよい。

【００１２】図５は、比体積の大きく変化する流体の熱
交換器に、本発明を用いた場合の熱交換器ユニットの斜
視図である。図５では、例えば二重効用吸収式冷凍機の
低温再生器のように、プレート内部の流体が凝縮し、比
体積が大きく変化するような用途に、本発明を応用して
おり、比体積の大きい気相の流体の流通管２を複数用い
て、供給の圧力損失を抑えている。このように、供給す
る流体の比体積の大きい場合は、流通管２の本数を増減
することで対応することが可能である。これは、回収す
る流体であっても同様である。

【００１３】

【発明の効果】本発明によれば、既成の鋼管などを材料
とすることができ、また、真空炉で成形できるため量産
に向き、安価で小型の液膜式プレート熱交換器を製造す
ることができる。また、プレート間の間隔を自由に設定
でき、プレート別に流体の供給量を設定することや、選
択的に流体を流すことができるため応用が広く、例えば
二組以上の流体間で同時に熱交換を行ったり、大型化す
ることも容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の熱交換器の一例を示し、（ａ）は熱交
換器ユニットの斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面拡
大図。

【図２】本発明の熱交換器の他の例を示し、（ａ）は熱
交換器ユニットの斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面
拡大図。

【図３】本発明の熱交換器の別の例を示し、（ａ）は部
分斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面拡大図。

【図４】本発明の熱交換器の大型の熱交換器ユニットの
正断面図。

【図５】本発明の熱交換器を比体積の大きく変化する流
体に適用した熱交換器ユニットの斜視図。

【図６】公知のプレート式熱交換器の斜視図。

【符号の説明】

１、１ａ、１ｂ：プレート、２、２ａ、２ｂ：供給路と
なる流通管（鋼管）、３、３ａ、３ｂ：回収路となる流
通管（鋼管）、４：流通口、５：立ち上がり部、６：接
合部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ２５Ｂ 37/00 Ｆ２５Ｂ 37/00 39/00 39/00 Ｋ (72)発明者鈴木晃好東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内 (72)発明者入江智芳東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内 (72)発明者杉山憲教東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内 (72)発明者國政浩一東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内Ｆターム(参考） 3L103 AA01 AA05 BB42 CC02 CC18 CC30 DD15 DD56

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内側の密閉された空間を第１流体の通路
とし、外面に沿って第２流体を流下させて、第１流体と
第２流体の間で熱交換させる２枚の薄板を組み合わせた
プレートを、伝熱面同士が互いに向い合うように、所定
の隙間を隔てて複数配置したプレート式熱交換器におい
て、前記第１流体の流体流通路が、該熱交換器を構成す
る複数のプレートを貫く流通管と、該流通管に設けられ
た前記プレート内に流体を流す流通口からなることを特
徴とするプレート式熱交換器。
【請求項２】前記流通管は、プレートの立ち上がり部
とロウ付けで接合されている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】前記プレートの立ち上がり部は、立ち上
がり方向が全て同方向で、テーパー状であることを特徴
とする請求項２記載のプレート式熱交換器。
【請求項４】前記流通口は、プレート毎に設置の有無
を選択することを特徴とする請求項１、２又は３記載の
プレート式熱交換器。
【請求項５】前記流通口は、それぞれのプレートヘの
流体の流通量を調節するために、大きさ又は設置する数
を調整することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１
項記載のプレート式熱交換器。