JP2012512381A - 補強された熱交換器 - Google Patents

Abstract

熱交換する媒体のための流体チャネルが、隣接するプレート（１００、２００、３００）の間に形成されるように配置される、プレスされたパターンの隆起部（１１０ａ）および溝（１１０ｂ）が設けられる複数の熱交換プレート（１００、２００、３００）を備える、ろう付けした熱交換器。そのプレート（１００、２００、３００）はさらに、前記流体チャネルと選択的に連通するポート開口部（１２０ａ〜ｄ）と、互いに重なる隣接するプレート（１００、２００、３００）のスカート（１３０、２４０、３３５）によって形成される周囲端部と、が設けられる。補強部（１４０、２５０、３４０）が、スカート（１３０、２４０、３３５）の外側に延び、シートメタルのリボンを含む。
【選択図】図４

Description

本発明は、熱交換する媒体のための流体チャネルが、隣接するプレートの間に形成されるように配置されるプレスされたパターンの隆起部および溝が設けられる複数の熱交換プレートを備える、ろう付けした熱交換器であって、そのプレートはさらに、前記流体チャネルと連通するポート開口部と、隣接するプレートのスカートと重なるスカートによって形成される周囲端部と、が設けられる、熱交換器に関する。

ろう付けした熱交換器は、多数の熱交換用途に使用される。他の種類の熱交換器と比較して、ろう付けした熱交換器は費用効率がよく、コンパクトである。

ろう付けした熱交換器は、互いに積み重ねられるので、熱交換する媒体のための流体チャネルが隣接するプレートの間で形成されるように配置されるプレスされた隆起部および溝のパターンが設けられる複数のプレートを備える。ポート開口部が、流体チャネルと選択的な液体連通を提供するように配置される。

通常、プレートには、垂直方向からわずかにオフセットする角度でプレートの周囲に沿って延びるスカートが設けられる。２つの隣接するプレートのスカートは互いに重なり、プレートの周囲に延びるろう付けした端部を形成し、その端部はプレートによって形成される流体チャネルを密封する。

プレートの表面に与えられるろう付け材料を用いて、プレートが互いに積み重ねられた後、熱交換器全体は、一緒に完全にろう付けされるように炉に入れられる。隣接するプレートのプレスされたパターンは、一緒にろう付けされる接触点を与える。

ろう付けした熱交換器が高圧に持ちこたえるようにするために、これまでは、上方または下方に曲がるかまたは動かないようにするために剛性のプレートで熱交換器を囲む必要性があった。このような剛性のプレートは主に、特に高圧に起因して損傷を受けやすいポート開口部周囲の領域を補強する。なぜなら、ポートホールに作用する圧力は、ポート開口部の底部からポート開口部の上部まで移動されなければならない力を生じるからである。剛性のプレートがなければ、全体の力は、プレートのプレスされたパターンの隆起部と溝との間に形成されるろう付け点に移動されなければならない。明白な理由のために、かかる点の密度はポート開口部の領域において低い。

しかしながら、剛性のプレートが設けられる熱交換器は、端部周囲、すなわち重なるスカートによって与えられる密封を破壊する傾向がある。本発明は、ろう付けした熱交換器の端部の強度を増加させることを目的とする。

また、製造技術に関する周知の問題は、ろう付け操作の間の熱交換器の「収縮」の積み重ねである。収縮は、ろう付けの間に溶融するろう付け材料の結果である。従って、積み重ねられた熱交換プレートが互いにより近接し得るような空間になる。収縮はポート開口部の近接で最も激しい。

本発明による、スカートの少なくとも一部の外側に延びる補強部（この補強部はシートメタルのリボンを含む）によって、上記および他の問題が解決されるか、または軽減される。

本発明によれば、これらおよび他の問題は、スカートの少なくとも一部の外側に延びる補強部によって解決または軽減され、前記補強部はシートメタルのリボンを含む。

本発明の一実施形態において、補強部は、上面および下面を備えるプレスされたパターンが設けられる。上面および下面は、第１の熱交換プレートの補強部の上面が、第１の熱交換器の上部に積み重ねられた熱交換プレートの補強部の下面と接触するように配置され得る。

本発明の別の実施形態において、上面および下面は、隣接するプレートの上面および下面が一列に並ぶように配置され得る。

補強部は、熱交換プレートの平面において延び得る。

できるだけ強力な熱交換器を得るために、補強部は、熱交換プレートの周囲全体に沿って延びてもよい。

補強部は、その補強部の少なくとも一部が、リボンおよびスカートがＶ型を形成するような方向において延びるようにプレスされてもよい。

以下において、本発明は添付の図面を参照して記載される。

図１は、本発明の第１の実施形態による端部補強部が設けられている熱交換プレートの概略的な斜視図である。 図２は、本発明の第２の実施形態による端部補強部が設けられている熱交換プレートの概略的な部分断面斜視図である。 図３は、本発明の第３の実施形態を示す、概略的な部分断面図である。 図４は、図１による熱交換プレートから製造された熱交換器を示す、概略的な斜視図である。

図１において、本発明の第１の実施形態による熱交換プレート１００が示される。プレート１００は面全体に延び、隆起部１１０ａおよび溝１１０ｂのプレスされたパターンが設けられる。さらに、プレート１００には、ポート開口部１２０ａ〜ｄ（ポート開口部１２０ａおよび１２０ｂのみを示す）が設けられ、隣接する開口部は異なる高さで設けられ、示した図において、ポート開口部１２０ｂは隆起部１１０ａの高さと等しい高さで設けられるが、ポート開口部１２０ａは溝１１０ｂの高さで設けられる。

スカート１３０が、平面Ｐに対して基本的に垂直方向に設けられる。スカート１３０は、隆起部１１０ａおよび溝１１０ｂおよびポート開口部１２０ａ〜ｄが設けられる領域を囲み、隣接するプレートのスカートは互いに重なるように適合され、プレート間の密封が達成される。プレスされたパターンおよびポート開口部の向かい側のスカートの端部に、補強部１４０が設けられる。補強部は、平面Ｐ全体に平行な外側方向に延びる。

第１の実施形態の補強部１４０には、上側領域１４５および下側領域１５０を備えるプレスされたパターンが設けられる。本発明の第１の態様において、第１のプレート１００の上側領域１４５は、隣接する上側プレート１００の下側領域１５０と接触するように配置され、一方、第１のプレートの補強部１４０の下側領域１５０は、隣接する下側プレートの補強部１４０の上側領域１４５と接触するように配置される。

第１の実施形態による熱交換プレートを製造するために、熱交換プレート１００を互いに積み重ねて、熱交換プレートの積層体を形成させる。ろう付け材料はプレート間に提供される。ろう付け材料は、任意の適切なろう付け材料、例えば、液体抑制剤（例えばシリカ、ホウ素）と混合した銅、スズ、鉛、銀、またはステンレス鋼あるいはそれらの混合物であってもよい。ステンレス鋼の熱交換プレートを使用する場合、ステンレス鋼のろう付け材料が特に適切である。

一部の場合において、熱交換プレートの積層体全体について同一の熱交換プレートを使用することも可能である。そのような場合、１つおきの熱交換プレートは、その隣接するプレートに対して１８０°回転される。この回転により、隣接するプレートのポート領域１２０ａ、ｂが相互作用し、１つのポート開口部から見て、１つおきの流体チャネルがポートに対して開口し、１つおきの流体チャネルが閉じる。この製造方法は、ろう付け熱交換器の分野の当業者に周知である。

第１の態様によれば、第１のプレートの補強部１４０の上側領域１４５は、隣接する上側プレートの補強部１４０の下側領域１５０と接触するように配置される。これは、補強作用の他に、ろう付けの間に、熱交換プレート積層体、特にポート開口部１２０ａ〜ｄ付近の収縮が有意に減少するという有益な作用を与える。第１の態様による熱交換プレート１００から製造される熱交換器を図４に示す。

第２の態様によれば、第１のプレートの補強部１４０の上側領域１４５は、その隣接するプレートの上側領域１４５と一列に並ぶように配置され、次いで隣接するプレートの補強部１４０は、上側領域１４５と下側領域１５０との間の領域に沿って互いに接触する。第２の態様は、隣接する補強パターンの間の接続が互いにより強く接続されるという点で有益であるが、収縮に対する好ましい効果は第１の態様と比べて小さい。第２の態様は、図３を参照して以下により詳細に記載する。

図２に示すように、本発明の第２の実施形態は、熱交換する媒体のための流体チャネルの形成下で互いから離間して熱交換プレートを保持するように配置されるプレスされたパターンの隆起部２１０および溝２２０が設けられる複数の熱交換プレート２００を備える。熱交換プレートは、さらに、ポート開口部２３０（図２に１つのみ部分的に示す）が設けられる。流体チャネルを密封するために、スカート２４０が、熱交換プレートの端部に沿って配置され、かかるスカート２４０は、第１の熱交換プレートのスカートの上側が、第１のプレートに積み重ねられる第２の熱交換プレートのスカートの下側と接触するように配置される。

スカート２４０の外側に、補強リボン２５０が設けられる。補強リボンは、外面２６０が、スカート２４０に対して、先端を切り取ったＶ型を形成するように延びるようにプレスされる。

好ましくは、１つの熱交換器の外面２６０は、隣接するプレートのスカートと同じように、隣接するプレートの外面２６０と協動する。

したがって、スカート２４０も外面２６０も、熱交換プレート２００の平面Ｐに対して垂直に設けられなくてもよく、その場合、互いに熱交換プレートを積み重ねることは不可能である。実際に、スカートと平面Ｐ、および外面と平面Ｐとの間に特定の角度が存在しなければならない。

その結果として、隣接するプレートの外面２６０は、隣接するプレートのスカートが互いに接触するのと同じように互いに接触する。端部の増加した補強を除いて、これは、漏出に対する付加的な保険を与える。隣接するプレートのスカート２４０の間の接続が漏出する場合、外面２６０が密封を与える可能性が依然として存在する。

図３において、上記の第２の態様と同等の本発明の第３の実施形態による熱交換器３００を示す。熱交換器は、複数の熱交換プレート３１０を備え、その全てに、熱交換器に対する媒体の流体チャネルを形成するための隆起部３２０および溝３３０と、ポート開口部（図示せず）と、熱交換プレートを囲むスカート３３５とが設けられ、隣接するプレート３００のスカート３３５の間を接触することによって流体チャネルのための密封を与える。

さらに、第３の実施形態による熱交換プレート３００は補強部３４０を備え、プレスされた隆起部３５０および溝３６０を備えるという点で第１の実施形態による熱交換プレートの補強領域１４０と同様である。しかしながら、第３の実施形態の隆起部および溝は、第３の実施形態の熱交換プレートの隆起部３５０および溝３６０が、隣接するプレートの隆起部３５０および溝３６０と一列に並んだ位置になるように配置されるという点で第１の実施形態の隆起部および溝と異なる。従って、第３の実施形態の熱交換プレートの隆起部および溝は互いに接触しない。

実際に、隣接する熱交換プレートの補強部３４０の間の接触は、前記隆起部および溝を接続する壁３７０の間で生じる。

図４において、第１の実施形態による熱交換プレートを備える熱交換器ＨＥを示す。ここで、隣接するプレートの補強部１４０の上側領域１４５と下側領域１５０との間の相互作用を明確に示す。

本発明のさらに別の実施形態において、補強部は、ポート領域の周囲に延びるのみである。すなわち、熱交換プレートの長手方向に沿ってではない。この実施形態はポートを補強し、さらに熱交換プレート積層体の収縮を低減させることができる。しかし、側部の補強の増加はほとんど与えられない。上記のように、ポート周囲の領域は特に壊れやすい傾向がある。

当業者は、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲から逸脱せずに本発明の範囲内で可能な多くの改変が存在することを認識するだろう。

Claims (7)

1. 熱交換する媒体のための流体チャネルが、隣接するプレートの間に形成されるように配置されるプレスされたパターンの隆起部および溝が設けられる複数の熱交換プレート（１００、２１０、３１０）を備える、ろう付けした熱交換器（ＨＥ、２００、３００）であって、前記プレートはさらに、前記流体チャネルと選択的に連通するポート開口部と、互いに重なる隣接するプレート（１００、２１０、３１０）のスカート（１３０、２４０、３３０）によって形成される周囲端部とが設けられ、前記スカート（１３０、２４０、３３０）の外側に補強部（１４０、２５０、３４０）が延び、前記補強部はシートメタルのリボンを含むことを特徴とする、ろう付けした熱交換器。
2. 前記補強部は、上面および下面を備えるプレスされたパターンが設けられる、請求項１に記載のろう付けした熱交換器。
3. 前記上面および前記下面は、第１の熱交換プレートの前記補強部の上面が、第１の熱交換器の上部に積み重ねられた熱交換プレートの補強部の下面と接触するように配置される、請求項２に記載のろう付けした熱交換器。
4. 前記上面および前記下面は、隣接するプレートの上面および下面が一列に並ぶように配置される、請求項２に記載のろう付けした熱交換器。
5. 前記補強部は、前記熱交換プレートの平面において延びる、請求項１〜４のいずれかに記載のろう付けした熱交換器。
6. 前記補強部は、前記熱交換プレートの周囲全体に延びる、請求項１〜５のいずれかに記載のろう付けした熱交換器。
7. 前記スカートの外側に延びる前記シートメタルのリボンは、前記リボンの少なくとも一部が、前記リボンおよび前記スカートが先端を切り取ったＶ型を形成するような方向において延びるようにプレスされる、請求項１に記載の熱交換器。

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