JP2002505734A - プレート熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は．少なくとも二つの熱交換流体のためのプレート熱交換器であって、熱交換器は永久的に結合され、互いの間にプレート空間をつくり出す波形熱交換プレート（１〜４）による少なくとも一つのプレートのコアと、熱交換流体のための入口部材（６）と出口部材（６）だけでなく、少なくとも二つの側端プレート（５）を有するプレート熱交換器に関する。少なくとも一つの側端プレート（５）は、入口流路または出口流路に通ずる少なくとも一つの入出口孔を備える。このプレート熱交換器は、他の形式のものに対して、入口部材（６）と出口部材（６）の少なくとも一つは、流路を備えた連結部（７）と、包絡面をもち流路を備えた遷移部（８）の双方を有する、第１および第２の流体のそれぞれのための入口流路および出口流路を備えることを特徴とする。包絡面と側端プレート（５）との間の各接触点における包絡面の母線方向の前記包絡面の仮想延長線を一方とし、プレートのコア中の遷移部（８）に最も近い二つの熱交換プレート（１、２）間のプレート空間の中の接触領域から成る平面を他方とした場合、双方の交差線は、前記二つの熱交換プレート（１、２）間の複数の連結点１０の周囲を取り囲む。

Description

【発明の詳細な説明】プレート熱交換器 本発明は、少なくとも二種類の熱交換流体のためプレート熱交換器に関し、こ の熱交換器は永久的に結合されており、互いの間にプレート空間をつくり出す波 形熱交換プレートによる少なくとも一つのプレートのコアと、熱交換流体のため の入口部材と出口部材だけでなく少なくとも二つの側端プレートを有するプレー ト熱交換器に関する。 技術分野 永久結合型プレート熱交換器の使用の範囲が増加している。接合はろう付けに よりなされるのみならず、溶接や接着剤も用いられている。圧力が過大となった とき、永久結合型プレート熱交換器に漏洩が起こり、漏洩は一般に入出口領域お よび、または入口および出口流路に連結する熱交換プレートの周囲領域に発生す る。プレート熱交換器は、プレートの入出口領域の中に、熱交換プレート間の接 合部を有しない比較的に大きい突出領域を持つ。これらの領域の上に、パイプの 力が加わり、また流体圧力が働く。プレートの入出口領域に最も近く位置する接 合部は、過負荷となり、引き裂かれる危険に陥る。 従来技術 米国特許、Ａ、５，４６２，１１３は三つの流体のためのプレート熱交換器を 開示している。このプレート熱交換器は、熱交換プレートによるプレートのコア と、側端プレートと、熱交換流体のための入口部材と出口部材とを有する。側端 プレート１２の特別の封止プレート１６への取り付け部は熱交換流体Ｒ１のため の人出路流路に比べて広く、多分圧力負荷に対する抵抗を増加させることに役立 っている。この抵抗はさらに改善されることが可能である。 発明の概要 本発明の目的は、少なくとも二つの熱交換流体のためのより強い永久結合型プ レート熱交換器を作り出すことである。本発明は、互いの間にプレート空間をつ くり出す波形熱交換プレートによる少なくとも一つのプレートのコアと、熱交換 流体のための入口部材と出口部材だけでなく、少なくとも二つの側端プレートを 有するプレート熱交換器に関する。それぞれの各熱交換プレートは、それぞれの 流体のためのプレートのコア内を通ずる入口流路と出口流路を作り出す少なくと も四つの孔を備える。少なくとも一つの側端プレートは、入口流路または出口流 路に通ずる少なくとも一つの入出口孔を備える。第１および第２の流体のための 入口流路および出口流路は、それぞれ、第１および第２のプレート空間の組み合 わせのそれぞれとの流体連絡路である。 前述の入口部材と出口部材の少なくとも一つは、どちらも、流路を有する連絡 部と、包絡面を持ち流路を有する遷移部とを有する連絡部分を備え、遷移部の流 路は、連結部の流路を一つの側端プレートの入出口孔の一つと水密状態で結合さ せる。包絡面と側端プレート５との間のすべての接触点の包絡面の母線方向の上 記の包絡面の仮想延長線を一方とし、プレートのコア中の遷移部に最も近い二つ の熱交換プレート間のプレート空間の中の接触領域から成る平面を他方とした場 合、双方の交差線は、上記熱交換プレート間の複数の連結点の周囲を取り囲む。 本実施形態の熱交換器は、入出口流路と比較して遷移部の側端プレートへの取 り付けが広いので、この露出部における圧力に対する耐久性が従来より大きい。 図面の一覧 図１は二つの熱交換流体のための従来例の永久結合型プレート熱交換器の斜視 図を示す。 図２は入口または出口部材の１個とこの部材に最も近く位置する熱交換器の一 部分を示す本発明の永久結合型プレート熱交換器の部分斜視図を示す。 図３は図２の入口または出口部材と、側端プレートと、プレートのコアの中の 熱交換プレートの４枚の断面図を示す。 実施例 図１のプレート熱交換器は従来例であって、熱交換プレートによるプレートの コア１と、側端プレート５と、二つの熱交換流体のための入口部材６と出口部材 ６とを有する。 図２は本発明の熱交換器の一部分を示している。図面は熱交換プレート１によ るプレートのコアと、熱交換流体のための入口部材または出口部材だけでなく側 端プレートを示し、入口部材または出口部材は連結部７と遷移部８とを有する。 構造の断面は図３により明らかであり、ここでは、簡単のために３枚の熱交換 プレート１〜３が示されている。プレートのコアは、もちろん必要とする効果の ための熱交換プレートの量も含めた厚さの要求や、設置に使用される空間などに 応じて製作される。しかしながら、図２の遷移部８があとで側端プレート５に取 り付けられているのに対して、図３の遷移部８は側端プレート５と一体で製作さ れているという点で図３の構造は図２の構造と相違する。 結合部７は、内部に流路を有し、ある種のプラントの配管システムと連結され るようになっている。遷移部８も同様に内部に流路を有し、結合部７内の流路と 側端プレート５の入出口とを水密状態に連結する。遷移部８は結合部７と、およ びまたは上述したように、側端プレート５と一体で製作されてよい。 遷移部８の包絡面と側端プレート５の間のすべての接触点における包絡面の母 線方向の仮想延長線を一方とし、プレートのコア中の遷移部８に最も近くに位置 する二つの熱交換プレート１、２間のプレート空間の中の接触領域から成る平面 を他方とした場合、双方の交差線は、上述した二つの熱交換プレート１、２間の 複数の連結点１０の周囲を取り囲む。さらに限定を強調すると、遷移部８のため の包絡面のプレート１〜５に垂直な仮想延長線を一方とし、プレートのコア中の 遷移部に最も近くに位置する二つの熱交換プレート１、２間のプレート空間の中 の接触領域から成る上述の平面を他方とした場合、双方の交差線は、上述の熱交 換プレート１、２間の複数の連結点１０の周囲を取り囲む。包絡面の延長線にお いて、出発点として上述の包絡面と側端プレート５との間の接触線をとる。 上述の交差線は、プレートのサイズによって、連結点１０を２〜２００、好ま しくは３〜１００、最も好ましくは５〜５０で外側を囲む。囲まれた連結点１０ は、入口または出口流路の周りを囲んで位置し、円の中心が入口または出口流路 の中心に一致し、少なくとも９０度、好ましくは２２５度以上、最も好ましくは ３６０度の中心角を持つ分割されない扇形の中の与えられた領域の上に主として 均一に配置される。上述の連結点１０は、ろう付けで結合されてよいが、連結の 方法として、先に述べたように、溶接や接着剤であってもよい。 すべての入口部材６と出口部材６とは、同一の側端プレート５に取付けられて よい。もし、これと異なる場合、例えば、その代わりに第１流体のための入口部 材６と第２流体のための出口部材６とは、第１の側端プレート５に取付けられて よく、上述した第２流体のための入口部材６と上述した第１流体のための出口部 材６とは第２の側端プレート５に取付けられてよい。 この側端プレート５の各一枚は、プレートのコア中の熱交換プレート１〜４の 一枚のための面積の半分より小さい面積を備えていてもよい。ここの面積は波形 化のために拡大された面積を意味するものでない。２枚以上の上述した種類の側 端プレートは、プレートのコアの最も近くに位置する熱交換プレートの同一の側 端の、異なる末端や、あるいは、コーナに載せてもよい。側端プレート５はプレ ートのコアに水密状態取り付けられてもよく、プレートのコアの中の最も近くに 位置する熱交換プレート１〜４の同様の端部に接触し、取り付けるために、コア の外側面で主平面の延長に対して角度をもった端部９を有していてもよい。 連結部７は円筒形であり、結合している遷移部８よりも大きい壁厚を持っても よい。遷移部８は、流路を備えた中空の上部を切った円錐形か、または流路を備 えた中空の円筒形であってよい。しかしながら、遷移部８は、回転対称である必 要はない。遷移部８、側端プレート５およびその結果としてフランジ状の側端９ は、特に、熱交換プレートのコーナにおいて、主として同じ厚さが効果的である 。 パイプや接続部の寸法は標準化されている。遷移部８の存在は、現在主として 使用されている寸法や連結部７のための位置はそのままにしておいて、同時に、 入口部材６およびまたは出口部材６の側端プレート５への取付けのための接触領 域を、半径方向外側に広げる、言い換えれば、連結点１０をその周囲に配置した 入出口流路の幾つかの関係を過去のものとする。これらの露出したプレート間の 連結点１０にかかる張力は、その結果減少し、いわゆる引き裂き力はなくなる。 側端プレート５の部材の厚みは、従来のような圧力負荷に関する同様の要求に対 して従来技術と比べて減少される。この様にして、熱サイクルや疲労に対する構 造の敏感性もまた、減少する。 入口部材６と出口部材６を連結部７と遷移部８とに分割することによって、遷 移部８をもつプレート熱交換器が載せられ、ろう付け炉を通過したのち、連結部 ７を後で装着できるという利点が得られる。その結果、さらに効果的に多くの熱 交換器のコアが同時に充填されることにより炉内の容積は小さくでき、誘導型の ろう付けが可能となり、連結部７の材料は後で自由に選択できる。 もし、代わりに、連結部７、遷移部８および側端プレート５が、平板のプレス によって一つの部品に配置されれば、特に低廉な製造コストが達成される。 本発明はここに示した実施状態に制限されるものではなく、次の特許請求の範 囲に従って、変更されてよい。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１１年６月１０日（１９９９．６．１０） 【補正内容】請求の範囲 １． 少なくとも二つの熱交換流体のためのプレート熱交換器であって、該プ レート熱交換器は永久的に結合され、互いの間にプレート空間をつくり出す波形 熱交換プレート（１〜４）による少なくとも一つのプレートのコアと、熱交換流 体のための入口部材（６）と出口部材（６）だけでなく、少なくとも二つの側端 プレート（５）を有し、それに関連して、 熱交換プレート（１〜４）の各々は、プレートのコアを流れるいずれかの流体 のための入口流路と出口流路をつくり出す少なくとも四つの入出口孔を備え、 少なくとも一つの側端プレート（５）は、入口流路または出口流路に通ずる少 なくとも一つの入出口孔を備え、 第１および第２の流体のそれぞれのための入口流路および出口流路は、それぞ れ、第１および第２のプレート空間の流体と接続するプレート熱交換器において 、 前記入口部材（６）と出口部材（６）の少なくとも一つは、流路を備えた連結 部（７）と、包絡面を有し流路を備えた遷移部（８）との双方を有し、遷移部（ ８）の流路は、連結部（７）の流路と側端プレート（５）の前記入出口孔とを水 密状態で連結し、上記遷移部（８）は側端プレート（５）と一体に製作され、 前記包絡面と側端プレート（５）との間のすべての接触点の包絡面の母線方向 の前記包絡面の仮想延長線を一方とし、プレートのコア中の遷移部（８）に最も 近い二つの熱交換プレート（１、２）間のプレート空間の中の接触領域から成る 平面を他方とした場合、双方の交差線は、前記二つの熱交換プレート（１、２） 間の複数の連結点１０の周囲を取り囲み、 第１流体のための入口部材（６）と第２流体のための出口部材（６）は、第１ の側端プレート（５）に取付けられ、第２流体のための入口部材（６）と第１流 体のための出口部材（６）は第２の側端プレート（５）に取付けらており、側端 プレート（５）のそれぞれは、プレートのコア中の熱交換プレート（１〜４）の 一枚の表面面積の半分より小さい表面面積である、ことを特徴とするプレート熱 交換器。 ２． 遷移部（８）の包絡面の前記包絡面と側端プレート（５）との間の接触 線から出発し、プレート（１−５）に垂直な方向の仮想延長線を一方とし、プレ ートのコア中の遷移部（８）に最も近い熱交換プレート（１、２）間のプレート 空間の中の接触領域から成る前記平面を他方とした場合、双方の交差線は、前記 二つの熱交換プレート（１、２）間の複数の連結点（１０）の周囲を取り囲む、 請求項１に記載のプレート熱交換器。 ３． 前記交差線は連結点（１０）を２〜２００、好ましくは３〜１００、最 も好ましくは５〜５０で外側を囲む、請求項１または２に記載のプレート熱交換 器。 ４． 前記交差線は、円の中心が入口流路または出口流路の中心に一致し、少 なくとも９０度、好ましくは２２５度以上、最も好ましくは３６０度の中心角を 持つ分割されない扇形の中の入口流路または出口流路の周りの現存するプレート 領域上に主として一様に分布された連結点（１０）を囲む、請求項１から請求項 ３の何れか１項に記載のプレート熱交換器。 ５． 前記連結点（１０）はろう付け点である、請求項１から請求項４のいず れか１項に記載のプレート熱交換器。 ６． 前記遷移部（８）は関連する連結部（７）の一部分として製作されてい る、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のプレート熱交換器。 ７． 側端プレート（５）は二つともプレートのコアの同一の側端に載せられ 、最も近くに位置する熱交換プレートの異なる端部に載せられている、請求項１ から請求項６のいずれか１項に記載のプレート熱交換器。 ８． 側端プレート（５）はプレートのコアに水密状態に連結され、プレート のコアの中の最も近くに位置する熱交換プレート（１）の同様の端部に接触し、 永久的に取付けられるために、コアの外側端に、プレート（１〜５）の延長の主 平面に対しある角度をもった端部（９）を有する、請求項１から請求項７のいず れか１項に記載のプレート熱交換器。 ９． 前記連結部（７）は円筒形であって、結合している遷移部（８）よりも 大きい壁厚をもつ、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のプレート熱交 換器。 １０． 前記遷移部（８）は、中空の上部を切った円錐形である、請求項１か ら請求項９のいずれか１項に記載のプレート熱交換器。 １１． 前記遷移部（８）は、中空の円筒形である、請求項１から請求項１０ のいずれか１項に記載のプレート熱交換器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ， ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，Ｌ Ｓ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ， ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，Ｅ Ｅ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，Ｍ Ｄ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ， ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，Ｕ Ｚ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ 【要約の続き】 二つの熱交換プレート（１、２）間の複数の連結点１０ の周囲を取り囲む。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 少なくとも二つの熱交換流体のためのプレート熱交換器であって、該プ レート熱交換器は永久的に結合され、互いの間にプレート空間をつくり出す波形 熱交換プレート（１〜４）による少なくとも一つのプレートのコアと、熱交換流 体のための入口部材（６）と出口部材（６）だけでなく、少なくとも二つの側端 プレート（５）を有し、それに関連して、 熱交換プレート（１〜４）の各々は、プレートのコアを流れるいずれかの流体 のための入口流路と出口流路をつくり出す少なくとも四つの入出口孔を備え、 少なくとも一つの側端プレート（５）は、入口流路または出口流路に通ずる少 なくとも一つの入出口孔を備え、 第１および第２の流体のそれぞれのための入口流路および出口流路は、それぞ れ、第１および第２のプレート空間の流体と接続するプレート熱交換器において 、 前記入口部材（６）と出口部材（６）の少なくとも一つは、流路を備えた連結 部（７）と、包絡面を有し流路を備えた遷移部（８）との双方を有し、遷移部（ ８）の流路は、連結部（７）の流路と側端プレート（５）の前記入出口孔とを水 密状態で連結し、 前記包絡面と側端プレート（５）との間のすべての接触点の包絡面の母線方向 の前記包絡面の仮想延長線を一方とし、プレートのコア中の遷移部（８）に最も 近い二つの熱交換プレート（１、２）間のプレート空間の中の接触領域から成る 平面を他方とした場合、双方の交差線は、前記二つの熱交換プレート（１、２） 間の複数の連結点１０の周囲を取り囲む、ことを特徴とするプレート熱交換器。 ２． 遷移部（８）の包絡面の前記包絡面と側端プレート（５）との間の接触 線から出発し、プレート（１−５）に垂直な方向の仮想延長線を一方とし、プレ ートのコア中の遷移部（８）に最も近い熱交換プレート（１、２）間のプレート 空間の中の接触領域から成る平面を他方とした場合、双方の交差線は、前記二つ の熱交換プレート（１、２）間の複数の連結点（１０）の周囲を取り囲む、請求 項１に記載のプレート熱交換器。 ３． 前記交差線は連結点（１０）を２〜２００、好ましくは３〜１００、最 も好ましくは５〜５０で外側を囲む、請求項１または２に記載のプレート熱交換 器。 ４． 前記交差線は、円の中心が入口流路または出口流路の中心に一致し、少 なくとも９０度、好ましくは２２５度以上、最も好ましくは３６０度の中心角を 持つ分割されない扇形の中の入口流路または出口流路の周りの現存するプレート 領域上に主として一様に分布された連結点（１０）を囲む、請求項１から請求項 ３の何れか１項に記載のプレート熱交換器。 ５． 前記連結点（１０）はろう付け点である、請求項１から請求項４のいず れか１項に記載のプレート熱交換器。 ６． 前記遷移部（８）は側端プレート（５）の一部分として作られている、 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のプレート熱交換器。 ７． 前記遷移部（８）は関連する連結部（７）の一部分として製作されてい る、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のプレート熱交換器。 ８． すべての入口部材（６）と出口部材（６）が同一の側端プレート（５） に連結されている、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のプレート熱交 換器。 ９． 第１流体のための入口部材（６）と第２流体のための出口部材（６）は 、第１の側端プレート（５）に取付けられ、第２流体のための入口部材（６）と 第１流体のための出口部材（６）は第２の側端プレート（５）に取付けらている 、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のプレート熱交換器。 １０． 側端プレート（５）のそれぞれは、プレートのコア中の熱交換プレー ト（１〜４）の一枚の表面面積の半分より小さい表面面積であり、側端プレート （５）は二つともプレートのコアの同一の側端に載せられ、最も近くに位置する 熱交換プレートの異なる端部に載せられている、請求項９に記載のプレート熱交 換器。 １１． 側端プレート（５）はプレートのコアに水密状態に連結され、プレー トのコアの中の最も近くに位置する熱交換プレート（１）の同様の端部に接触し 、永久的に取付けられるために、コアの外側端に、プレート（１〜５）の延長の 主平面に対しある角度をもった端部（９）を有する、詰求項１から請求項１０の いずれか１項に記載のプレート熱交換器。 １２． 前記連結部（７）は円筒形であって、結合している遷移部（８）より も大きい壁厚をもつ、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のプレート 熱交換器。 １３． 前記遷移部（８）は、中空の上部を切った円錐形である、請求項１か ら請求項１２のいずれか１項に記載のプレート熱交換器。 １４． 前記遷移部（８）は、中空の円筒形である、請求項１から請求項１３ のいずれか１項に記載のプレート熱交換器。