JP2002107089A - プレート式熱交換器 - Google Patents

プレート式熱交換器

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JP2002107089A JP2000300962A JP2000300962A JP2002107089A JP 2002107089 A JP2002107089 A JP 2002107089A JP 2000300962 A JP2000300962 A JP 2000300962A JP 2000300962 A JP2000300962 A JP 2000300962A JP 2002107089 A JP2002107089 A JP 2002107089A
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Katsuaki Kataoka
捷昭 片岡
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Hisaka Works Ltd
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    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0031—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
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    • F28D9/005—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another the plates having openings therein for both heat-exchange media
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28F2265/16—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction for preventing leakage

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２枚の伝熱プレートを積層してろう付けした
プレートユニットの複数枚を積層してろう付けした熱交
換器におけるプレートユニットの通路口シールライン部
分での流体漏洩による２種流体の混合を防止する。 【解決手段】 積層されてろう付けされる２枚のダブル
ウォール式プレートユニット１０の通路口シールライン
５に、通路口３を囲う環状パターンで漏洩流体の逃げ穴
１１を形成して、通路口シールライン５を漏洩する流体
を逃げ穴１１からプレートユニット１０の２枚の伝熱プ
レート１，２の間の隙間ｇに逃がし、隙間ｇを毛細管現
象で流動させて最終的に伝熱プレート周縁端から外部に
排出する。通路口シールライン５に通路口３を囲う漏洩
流体排出用環状溝１２を形成して、この環状の溝１２に
同じ環状にして複数の逃げ穴１１を形成する。

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２枚の伝熱プレートを積層してろう付けするダブルウ
ォール式プレートユニットの複数ユニットを積層してろ
う付けしたダブルウォールブレージング式のプレート式
熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】複数枚の伝熱プレートをろう材を介して
積層し、高温・真空下でろう付けして、各伝熱プレート
間に２種の流体が流通する流体通路を交互に形成したブ
レージング式のプレート式熱交換器は、隣接する２種の
流体流路を仕切る１枚の伝熱プレートに腐食や材料欠陥
等で割れを生じると、この割れから隣接する２つの流体
流路を流れる２種の流体の一方が他方の流体の流体流路
に漏洩して２種の流体が混合することがある。このよう
な熱交換器内での２種の流体の混合を防止するブレージ
ング式のプレート式熱交換器として、例えば図７に示す
ようなダブルウォールブレージング式のプレート式熱交
換器がある。
【０００３】図７の熱交換器は、図８に示すように略同
一形状の２枚一組の伝熱プレート１、２を積層して一体
的に組付けたダブルウォール式プレートユニット１０の
複数枚を積層してろう付けしている。複数枚のプレート
ユニット１０を積層した積層体の表裏両面に耐圧フレー
ム３０が積層されてろう付けされる。さらに、耐圧フレ
ーム３０に流体の出入口となるノズル３１，３２が装着
されてろう付けされる。これら各部材のろう付けが同時
に行われて、図７の熱交換器が製造される。なお、図７
は流体入口用ノズル３１，３２の在る部分での断面図で
ある。
【０００４】各プレートユニット１０を構成する２枚一
組の伝熱プレート１、２は、板厚１ｍｍ以下の略矩形の
ステンレス鋼板等で、各々の平坦な４隅部に２種の流体
の出入口である円形の通路口３，４が形成される。２枚
一組の伝熱プレート１，２はその内面同士を互いに面接
させた状態で組合わされて１枚のプレートユニット１０
が構成される。プレートユニット１０の中央部は波板状
の伝熱部１０ａであり、この伝熱部１０ａの４隅部を通
路口３，４が貫通する。プレートユニット１０の周縁部
１０ｂはリブ状に屈曲させてある。上下に積層された複
数のプレートユニット１０の最上層のプレートユニット
上に直接に、或いは、図７に示すような１枚のカバープ
レート１’を介して耐圧フレーム３０がろう付けされ
る。耐圧フレーム１１にろう付けされたノズル３１，３
２の一方がプレートユニット１０の一方の通路口３に連
通し、他方のノズル３２が別の通路口４に連通する。
【０００５】積層された複数枚のプレートユニット１０
の各伝熱部１０ａの間に２種類の流体Ａ，Ｂが流通する
流体流路Ｐ，Ｑが交互に形成され、一方のノズル３１か
ら１種の流体Ａが複数の各プレートユニット１０の通路
口３を流通する間に通路口３から流体流路Ｐを流通し
て、図示しない流体出口用ノズルから外部に流出する。
他方のノズル３２から他の１種の流体Ｂが複数のプレー
トユニット１０の通路口４を流れ、通路口４から流体流
路Ｑを流通して図示しない流体出口用ノズルから外部に
流出する。隣接する流体流路Ｐ、Ｑを２種の流体Ａ，Ｂ
が流通する間に、プレートユニット１０の伝熱部１０ａ
を介して熱交換が行われる。
【０００６】図７の熱交換器の場合、プレートユニット
１０の伝熱部１０ａを構成する２枚一組の伝熱プレート
１，２のいずれかの伝熱部に割れが生じて、この割れに
２種の流体Ａ，Ｂのいずれかが漏れても、２種の流体
Ａ，Ｂは混合しない。すなわち、プレートユニット１０
の２枚一組の伝熱プレート１，２の一方の伝熱プレート
１で流体流路Ｐが形成され、他方の伝熱プレート２で他
の流体流路Ｑが形成される場合、一方の伝熱プレート１
の伝熱部に発生した割れに流体流路Ｐの流体Ａが漏洩し
たとすると、この漏洩流体Ａは２枚の伝熱プレート１，
２の間の微小な隙間ｇを通って最終的にプレートユニッ
ト１０の周縁部１０ｂの周縁端から外部に排出されるた
め、漏洩流体Ａが流体流路Ｑまで漏洩して別の流体Ｂと
混合することは無い。また、他方の伝熱プレート２の伝
熱部に割れが発生して、この割れに流体流路Ｑの流体Ｂ
が漏れても、この漏洩流体Ｂも２枚の伝熱プレート１，
２の間の微小な隙間ｇを通ってプレートユニット周縁部
１０ｂの周縁端から外部に排出されて、他の流体Ａと混
合しない。
【０００７】また、隣接する２枚のプレートユニット１
０の互いにろう付けされる平坦な通路口周辺部に、この
通路口周辺部同士を気液密にシールするろう材による通
路口シールライン５，６が形成される。一方の通路口３
の通路口シールライン５は、図８に示すように２枚のプ
レートユニット１０の平坦な通路口周辺部の内面同士を
ろう付けする面状のろう材７で形成される。この通路口
シールライン５は、図９の平面図で示すような略矩形の
面状パターンで形成され、これの略中央部に通路口３が
配置される。通路口シールライン５は積層される２枚の
プレートユニット１０の通路口周辺部間をシールして、
通路口３と流体流路Ｑの相互間での流体漏洩を防止す
る。図７に示される他方の通路口４の通路口シールライ
ン６は、上記通路口シールライン５とほぼ同一形状、構
造ゆえ詳細説明は省略する。また、図９のプレートユニ
ット１０の周縁には周縁部１０ｂ同士をろう付けした略
矩形枠状の外周シールライン８が形成され、この外周シ
ールライン８の内側角部に通路口シールライン５が一体
に形成される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、２枚のプレ
ートユニット１０の通路口シールライン５を形成するろ
う材７に局部的に腐食や材料欠陥等で微小な割れが生じ
ると、この割れ目から１種の流体Ａが通路口３側から通
路口シールライン５を漏洩して流体流路Ｑ側に流出し、
或いは、流体流路Ｑの流体Ｂが通路口シールライン５を
漏洩して通路口４側に流出して、２種の流体Ａ，Ｂが混
合することがあり、同様なことが他の通路口シールライ
ン６においても発生する。このような熱交換器内の２種
流体の混合は、２種流体の混合が少ないことを特徴とし
ているダブルウォールブレージング熱交換器の品質を低
下させ、寿命を短くする要因となっている。また、各通
路口シールライン５、６での流体漏洩の現象が熱交換器
の外部から目視等で検知することができず、熱交換器内
の流体漏洩に対する対処作業等のメンテナンス作業を的
確に行うことが難しい。
【０００９】本発明は、ダブルウォール式プレートユニ
ットの通路口シールラインに流体漏洩が生じても、２種
の流体が混合しないようにした信頼性の高いダブルウォ
ールブレージング式のプレート式熱交換器を提供するこ
とを目的とする。
【００１０】
【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、流体の通路口を有する一対の伝熱プレートを
積層してろう付けするダブルウォール式プレートユニッ
トの複数枚を積層してろう付けしたプレート式熱交換器
において、隣接するプレートユニットの通路口周辺部内
面をろう付けして成る通路口シールラインに、プレート
ユニットの一対の伝熱プレート間の隙間に通路口シール
ラインの漏洩流体を逃がす逃げ穴を、通路口を囲む配列
で形成したことを特徴とする。
【００１１】ここで、積層される２枚のプレートユニッ
トの通路口周辺部同士をろう付けしてシールした通路口
シールラインに形成される漏洩流体の逃げ穴は、２枚の
各プレートユニットの互いにろう付けされる内側１枚の
伝熱プレートの通路口周辺部に板厚方向に貫通させて形
成され、この逃げ穴から２枚一組の伝熱プレートの間の
隙間に通路口シールライン側から流入した漏洩流体は伝
熱プレート周縁へと流れて外部に排出されるため、通路
口シールラインでの２種流体の混合が回避される。伝熱
プレートの周縁から外部に排出される漏洩流体は、熱交
換器の側面に沿って流れるので、これを目視すれば熱交
換器内の通路口シールラインでの流体漏洩が簡単に検知
される。
【００１２】また、本発明は、上記逃げ穴を、通路口シ
ールラインに通路口を囲む環状の漏洩流体排出用溝に形
成したことを特徴とする。この場合、環状の溝に流入し
た漏洩流体は溝方向に流れ、この流動の際に逃げ穴に流
れて２枚一組の伝熱プレートの隙間から外部に排出され
る。
【００１３】また、本発明は、上記逃げ穴を、プレート
ユニットの一対の伝熱プレートの通路口周辺部間に通路
口を囲む環状パターンで形成された接合防止層に対面さ
せて形成したことを特徴とする。ここでの接合防止層
は、２枚一組の伝熱プレートの一方或いは両方に塗布や
コーティングで形成されて、伝熱プレートとの間に漏洩
流体が毛細管現象で流通する隙間を形成し、この隙間に
逃げ穴が対面して、隙間を流れる漏洩流体が逃げ穴に流
入して外部に排出される。
【００１４】
【発明の実施の形態】図７のダブルウォールブレージン
グ式のプレート式熱交換器に適用した第１の実施の形態
を図１乃至図４に、第２の実施の形態を図５及び図６に
示し、順に説明する。なお、図７熱交換器と同一部分、
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の熱交換器は、図２及び図３に示すよ
うに積層される２枚のプレートユニット１０の通路口３
の周辺部にろう材７で形成される通路口シールライン５
に、通路口３を囲む環状パターンで漏洩流体逃がし用逃
げ穴１１を形成したことを特徴とする。この逃げ穴１１
は、積層される２枚のプレートユニット１０の少なくと
も一方に形成され、図２では両方のプレートユニット１
０に形成した形態が示される。また、図１の熱交換器
は、通路口シールライン５に通路口３を囲む環状の溝１
２を形成して、この環状の溝１２に逃げ穴１１を形成し
たことを第２の特徴とする。環状溝１２は、２枚一組の
伝熱プレート１，２の通路口３の周辺部を通路口３を囲
む円形パターンでプレス成形したプレス溝１３で形成す
ればよい。
【００１６】なお、図１の熱交換器のプレートユニット
１０の他の通路口４に形成される通路口シールライン６
にも上記同様の漏洩流体逃がし用逃げ穴（図示せず）
と、図１に図示される環状溝１２が形成される。この通
路口シールライン６の構造詳細は、次に詳述する通路口
シールライン５の構造と同一ゆえに省略する。
【００１７】図２及び図３に示す通路口シールライン５
は、通路口３を囲む円形の環状溝１２で二分された二重
シール構造となり、環状溝１２の内側の第１シールライ
ン５ａと環状溝１２の外側の第２シールライン５ｂで形
成される。積層される２枚のプレートユニット１０の各
２枚一組の伝熱プレート１，２の流体流路Ｑを形成する
内側の伝熱プレート２の環状溝１２に逃げ穴１１が伝熱
プレート２を貫通させて形成される。この逃げ穴１１
は、外側の伝熱プレート１には形成されない。このよう
な内外２枚の伝熱プレート１，２の通路口３の在る隅部
の斜視図が図４に示される。この２枚の伝熱プレート
１，２は略同一形状に成形されて組合されており、一方
の内側伝熱プレート２だけに逃げ穴１１がエッチングや
打ち抜き等で形成される。また、環状溝１２に逃げ穴１
１は、図３に示すように複数の長穴を同心円状に点在さ
せて形成すればよいが、複数の角穴や丸穴を千鳥配置等
で円環状に形成する等してもよい。
【００１８】上記通路口シールライン５の第１シールラ
イン５ａと第２シールライン５ｂのいずれかに腐食や材
料欠陥等で割れが生じて２種の流体Ａ，Ｂのいずれかが
漏洩すると、この漏洩流体は環状溝１２に流入して環状
溝１２を流動し、流動する間に逃げ溝１１から２枚一組
の伝熱プレート１，２の間の隙間ｇに入り、この隙間ｇ
を毛細管現象で流動して伝熱プレート周縁端から外部に
排出される。例えば、図３に示される内側の第１シール
ライン５ａに通路口３の任意の部所から１種の流体Ａが
漏洩すると、この漏洩流体Ａが第１シールライン５ａの
割れ目を流れて環状溝１２のいずれかの部所に流入して
溝１２を溝方向に流れ、溝１２のいずれかの逃げ穴１１
から隙間ｇに入って伝熱プレート周縁端から外部に排出
されるため、漏洩流体Ａが異種の流体流路Ｑまで漏洩す
ることが無くて、異種の流体Ｂと混合することがない。
また、流体流路Ｑの流体Ｂが第２シールライン５ｂを通
路口３側に向かって漏洩する場合も、この漏洩流体Ｂが
必ず環状溝１２に入り、そのまま逃げ溝１１から外部に
排出されるので、漏洩流体Ｂが別種の流体通路Ａの流体
Ａと混合することがない。
【００１９】上述したように通路口シールライン５を漏
洩する流体を逃げ穴１１から２枚一組の伝熱プレート
１，２の間の隙間ｇに逃がして、最終的に伝熱プレート
周縁端から外部に排出することで、漏洩流体が熱交換器
の側面を流れて目視で検知される。そのため、熱交換器
内の流体漏洩の発生が早期に明確に検知することができ
て、熱交換器のメンテナンス作業が早めに実行できる。
また、漏洩流体が熱交換器の側面を流れることから、こ
の側面を構成するプレートユニット周縁部１０ｂに漏洩
流体を集中させて流出させる切欠き等を形成しておけ
ば、熱交換器側面での漏洩流体の流出現象がより明確に
目視できるようになる。
【００２０】以上の実施の形態は通路口シールライン５
に環状溝１２を一重ラインで形成したが、通路口シール
ライン５の面積が大きい場合には通路口３の周りに同心
円状に二重や三重ラインで形成して通路口シールライン
５を三重や四重シール構造にすることも可能である。ま
た、積層される２枚のプレートユニット１０の両方に逃
げ穴１１と環状溝１２を形成したが、一方にだけ形成す
ることも可能であり、さらに、積層される２枚のプレー
トユニット１０の一方に逃げ穴１１と環状溝１２を形成
し、他方には逃げ穴１１だけを形成するようにしてもよ
い。
【００２１】次に図５と図６に示される第２の実施の形
態のプレート式熱交換器を説明すると、この熱交換器は
プレートユニット１０の通路口シールライン５に通路口
３を囲む環状パターンで接合防止層１５を形成し、この
環状の接合防止層１５に逃げ穴１１を対面させている。
この場合、プレートユニット１０の通路口周辺部は平坦
面で、この平坦面同士をろう付けする際に、図６に示す
ように例えば一方のプレートユニット１０の通路口周辺
部内面側に接合防止層１５を通路口３を囲う環状パター
ンで塗布して、両プレートユニット１０，１０をろう付
けする。
【００２２】２枚のプレートユニット１０，１０の平坦
な通路口周辺部同士を仮に全面的に積層してろう付けす
ると、この両ユニット間のろう材７で逃げ穴１１が気液
密にシールされて、逃げ穴１１に漏洩流体が到達しなく
なることがある。そこで、２枚のプレートユニット１
０，１０の通路口周辺部間に通路口３を囲む環状の接合
防止層１５を形成して、接合防止層１５に逃げ穴１１を
対面させる。このようにすると、接合防止層１５の部所
で伝熱プレート１，２に気液密にシールされない微小隙
間が形成され、この微小隙間に漏洩流体が流れ、この漏
洩流体が接合防止層１５と対面する逃げ穴１１に流入し
て２枚一組の伝熱プレート１，２の隙間ｇから排出され
る。
【００２３】図５の実施の形態の熱交換器は、プレート
ユニット１０を構成する伝熱プレート１，２に従来品と
同様な形状のものが使用でき、また、接合防止層１５を
ろう材と同様に塗布やコーティングで形成することがで
きて、製造コストと製造設備の点で有利となる。また、
環状の接合防止層１５を通路口３の周りに二重、三重に
形成して、各々に逃げ穴１１を対面させるようにするこ
とも容易に可能であり、このようにすることで通路口シ
ールラインでの２種流体の混合防止がより確実となる。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、ダブルウォール式プレ
ートユニットの通路口シールラインに欠陥が生じて２種
の流体のいずれかが漏洩しても、この漏洩流体がシール
ラインを流動する間にシールライン途中の逃げ穴に流入
して、プレートユニットの２枚一組の伝熱プレート間の
隙間を流れて伝熱プレート周縁端から外部に排出される
ので、通路口シールラインを介した２種の流体の混合発
生が防止されて、長期に亘り信頼性の良いダブルウォー
ルブレージング式のプレート式熱交換器が提供できる。
【００２５】また、プレートユニットの通路口シールラ
インに通路口を囲む環状パターンで形成された溝に逃げ
穴を形成することで、漏洩流体が環状溝を伝って逃げ穴
に流入するので、通路口シールラインにおける漏洩流体
の外部排出がより確実に、迅速的に行われて、２種流体
の混合防止の信頼性が向上する。
【００２６】また、プレートユニットの通路口シールラ
インに通路口を囲む環状パターンで形成された接合防止
層に逃げ穴を対面させることで、シールラインを漏洩す
る流体がプレートユニットの伝熱プレートと接合防止層
の間を通って逃げ穴に流入するので、通路口シールライ
ンにおける漏洩流体の外部排出がより確実に、迅速的に
行われ、２種流体の混合防止の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態を示すプレート式熱交換器の
部分断面図。
【図２】図１熱交換器の部分拡大図とこの拡大図の部分
拡大断面図。
【図３】図１熱交換器におけるダブルウォール式プレー
トユニットの通路口シールライン部分の平面図。
【図４】図１熱交換器におけるプレートユニットの部分
分解斜視図。
【図５】第２の実施の形態を示すプレート式熱交換器の
部分断面図とこの断面図の部分拡大図。
【図６】図５熱交換器におけるプレートユニットの部分
分解斜視図。
【図７】従来のプレート式熱交換器の部分断面図。
【図８】図７熱交換器の部分拡大図。
【図９】図７熱交換器におけるダブルウォール式プレー
トユニットの通路口シールライン部分の平面図。
【符号の説明】
１ 伝熱プレート ２ 伝熱プレート ３ 通路口 ４ 通路口 ５ 通路口シールライン ６ 通路口シールライン ７ ろう材 １０ ダブルウォール式プレートユニット １１ 逃げ穴 １２ 環状溝 １５ 接合防止層 Ａ 流体 Ｂ 流体 Ｐ 流体流路 Ｑ 流体流路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 流体の通路口を有する一対の伝熱プレー
    トを積層してろう付けするダブルウォール式プレートユ
    ニットの複数枚を積層してろう付けしたプレート式熱交
    換器において、 隣接するプレートユニットの通路口周辺部内面をろう付
    けした通路口シールラインに、プレートユニットの一対
    の伝熱プレート間の隙間に通路口シールラインの漏洩流
    体を逃がす逃げ穴を、通路口を囲んで形成したことを特
    徴とするプレート式熱交換器。
  2. 【請求項２】 上記逃げ穴を、通路口シールラインに通
    路口を囲む環状の漏洩流体排出用溝に形成したことを特
    徴とする請求項１記載のプレート式熱交換器。
  3. 【請求項３】 上記逃げ穴を、プレートユニットの一対
    の伝熱プレートの通路口周辺部間に通路口を囲む環状パ
    ターンで形成された接合防止層に対面させて形成したこ
    とを特徴とする請求項１記載のプレート式熱交換器。
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