JP2023512051A - プレート式熱交換器 - Google Patents

Abstract

プレート式熱交換器は、トップヘッド(2)、ボトムヘッド(3)、4つのサイドパネル(11、12、13、14)、および、4つのコーナーガーダー(21、22、23、24)を含む。サイドパネル(11、12、13、14)およびコーナーガーダー(21、22、23、24)は、ボトムヘッド(3)からトップヘッド(2)まで長手方向(4)に沿って延在しており、それぞれのサイドパネル(11、12、13、14)は、2つのコーナーガーダー(21、22、23、24)に関連付けられている。トップヘッド(2)、ボトムヘッド(3)、4つのサイドパネル(11、12、13、14)、および4つのコーナーガーダー(21、22、23、24)が互いに結合され、スタックされた熱交換プレート(27)のプレートパック(5)を収容するための密封されたエンクロージャーを形成している。連続的なガスケットアッセンブリ(6、7、8、9)が、少なくとも1つのサイドパネル(11、12、13、14)と2つのコーナーガーダー(21、22、23、24)、トップヘッド(2)、およびボトムヘッド(3)との間の接触領域に配置されている。ガスケットアッセンブリ(6、7、8、9)は、溝部(46)の中に位置付けされている。その上、ガスケットアッセンブリ(6、7、8、9)は、複数のガスケットセグメントから構成されたセグメント化されたガスケットアッセンブリ(6、7、8、9)であり、それぞれのガスケットセグメントは、グラファイト材料から作製されている。また、本開示は、そのようなプレート式熱交換器を組み立てるための方法に関する。

Description

本開示は、トップヘッドと、ボトムヘッドと、4つのサイドパネルと、4つのコーナーガーダー(corner girder)とを含むプレート式熱交換器であって、サイドパネルおよびコーナーガーダーは、ボトムヘッドからトップヘッドまで長手方向に沿って延在しており、それぞれのサイドパネルは、2つのコーナーガーダーに関連付けられており、トップヘッド、ボトムヘッド、4つのサイドパネル、および、4つのコーナーガーダーが互いに結合され、スタックされた熱交換プレートのプレートパックを収容するための密封されたエンクロージャーを形成している、プレート式熱交換器に関する。本開示はさらに、そのようなプレート式熱交換器を組み立てるための方法に関する。

今日では、いくつかの異なるタイプのプレート式熱交換器が存在しており、そのタイプに応じて様々な用途で用いられている。1つの特定のタイプのプレート式熱交換器は、トップヘッド、ボトムヘッド、および、4つのサイドパネルを、1セットのコーナーガーダーに結合し、熱伝達プレートまたは熱交換プレートのスタックの周りに箱状のエンクロージャーを形成することによって組み立てられている。この特定のタイプのプレート式熱交換器は、ブロック型熱交換器と称される。市販のブロック型熱交換器の1つの例は、Compablocという製品名でAlfa Lavalによって提供される熱交換器である。

ブロック型プレート式熱交換器では、2つの熱交換流体のための流体経路が、熱伝達プレートのスタックの中の熱伝達プレート間に形成されており、2つの熱交換流体の間で熱を伝達するようになっている。

ブロック型熱交換器は、一般に、熱交換流体、または、熱交換流体のうちの一方が高い圧力、たとえば最大で40barなどで提供される用途において使用されている。その上、ブロック型熱交換器は、一般に、相対的に言って大きな熱交換器が望まれる場合に使用されている。例として、典型的なブロック型熱交換器のサイドパネルは、数メートルの高さ、および、数メートルの幅であることが可能である。高い圧力は、サイズと組み合わせて、熱伝達流体の圧力から生じる力に耐えるための高強度の箱状のエンクロージャーを要求する。また、より小さなサイズのブロック型熱交換器に関しても、高強度の箱状のエンクロージャーが一般に必要とされる。ブロック型熱交換器の箱状のエンクロージャー、すなわちエンクロージャーを形成するパーツは、一般に、金属、たとえばスチールなどから作製されている。

先行技術のブロック熱交換器に伴う1つの特定の問題は、サイドパネルと関連するコーナーガーダー、トップヘッド、およびボトムヘッドとの間に、信頼性が高くコスト効率の良いシーリング構成体を取得することである。WO2012/041287から知られている1つの解決策は、それぞれのサイドパネルと関連するコーナーガーダー、トップヘッド、およびボトムヘッドとの間の接触領域に、ガスケットを設置することを含む。しかし、当技術分野における活動にもかかわらず、信頼性が高くコスト効率の良いシーリング構成体の観点から改善を提供するさらに改善された熱交換器に対する要求が依然として存在している。

WO2012/041287

本開示の目的は、先に述べられた問題が回避されるプレート式熱交換器を提供することである。この目的は、独立請求項の特徴によって少なくとも部分的に実現される。

とりわけ、本開示の第1の態様によれば、トップヘッドと、ボトムヘッドと、4つのサイドパネルと、4つのコーナーガーダーとを含む、プレート式熱交換器であって、サイドパネルおよびコーナーガーダーは、ボトムヘッドからトップヘッドまで長手方向に沿って延在しており、それぞれのサイドパネルは、2つのコーナーガーダーに関連付けられており、トップヘッド、ボトムヘッド、4つのサイドパネル、および4つのコーナーガーダーが互いに結合され、スタックされた熱交換プレートのプレートパックを収容するための密封されたエンクロージャーを形成しており、連続的なガスケットアッセンブリが、少なくとも1つのサイドパネルと2つのコーナーガーダー、トップヘッド、およびボトムヘッドとの間の接触領域に配置されており、ガスケットアッセンブリは、溝部の中に位置付けされており、ガスケットアッセンブリは、複数のガスケットセグメントから構成されたセグメント化されたガスケットアッセンブリであり、それぞれのガスケットセグメントは、グラファイト材料から作製されている、プレート式熱交換器が提供される。

その上、本開示の第2の態様によれば、プレート式熱交換器を組み立てるための方法が提供される。本方法は、トップヘッド、ボトムヘッド、4つのサイドパネル、4つのコーナーガーダー、および、スタックされた熱交換プレートのプレートパックを提供するステップを含む。本方法は、コーナーガーダー、ボトムヘッド、トップヘッド、およびプレートパックをサブユニットに組み立てるステップをさらに含む。加えて、本方法は、少なくとも1つのサイドパネルと2つのコーナーガーダー、トップヘッド、およびボトムヘッドとの間の意図された接触領域に配置されている溝部の中に連続的なガスケットアッセンブリを装着するステップであって、ガスケットアッセンブリは、複数のガスケットセグメントから構成されたセグメント化されたガスケットアッセンブリであり、それぞれのガスケットセグメントは、グラファイト材料から作製されている、ステップを含む。その後に、本方法は、少なくとも1つのサイドパネルを2つのコーナーガーダー、トップヘッド、およびボトムヘッドに結合し、プレートパックを収容する密封されたエンクロージャーを形成するステップを含む。

ガスケットアッセンブリを溝部の中に設置することによって、および、セグメント化されたガスケットアッセンブリを使用することによって、ガスケットアッセンブリのためのシーリング材料としてグラファイトを使用することが可能になる。グラファイトガスケットは、熱交換器の中のシーリング実装にとって有益である多くの有利な特性を有している。たとえば、グラファイトは、弾性でありながら圧縮可能である。これは、グラファイト材料から作製されたガスケットアッセンブリが、熱交換器の組み立ての間に、最初に圧縮され得、高いシーリング性能が取得され得、一方では、熱交換器の金属ケーシングの寸法の大幅な変化にかかわらず、広い温度および圧力範囲にわたって前記シーリング性能を維持することもできることを意味している。その上、グラファイトは、非常に耐熱性が高く、経年変化によってあまり影響を受けず、一方では、ほとんどの化学物質に耐えることができる。

その上、複数のガスケットセグメントから作製されたガスケットアッセンブリを有することによって、連続的な比較的大きく無傷のガスケットアッセンブリが提供され得、それによって、この形態のガスケットの比較的脆く容易に破壊される特性によって引き起こされる、大きく厚いグラファイトガスケットのときには困難な取り扱いを克服することが可能である。加えて、溝部は、ガスケットアッセンブリの装着を簡易化する。その理由は、溝部が、一般的に、その中に装着されているガスケットセグメントに対して特定の保持効果を有するからである。

結果として、本開示は、非常に信頼性の高い長持ちするシーリング解決策を可能にする、たとえば石油化学産業などのために、熱交換器の中のシーリング材料としてグラファイトを使用するための解決策を提供する。結果的に、熱交換器サービス間隔は引き延ばされ得、熱交換器のより信頼性の高い全体的な動作、すなわち漏出のリスクおよび/または予定外の動作の停止の低減が提供され得る。

さらなる利点は、従属請求項の特徴のうちの1つまたはいくつかを実装することによって実現される。

いくつかの例示的な実施形態において、少なくとも1つのサイドパネルは、ねじ山付きの部材によって、押圧方向において、前記2つのコーナーガーダー、トップヘッド、およびボトムヘッドに押し付けられており、弛緩状態における前記押圧方向へのガスケットアッセンブリの高さ寸法は、前記押圧方向への溝部の合計深さ寸法よりも大きくなっており、具体的には5～50%大きくなっており、より具体的には15～35%大きくなっている。結果として、ガスケットアッセンブリは、前記押圧方向において、圧縮されることとなり、ガスケットアッセンブリ形状にマッチする形状を有するように構成され得る溝部に起因して、圧縮は、主に、ガスケットアッセンブリとサイドパネルに関連付けられる押圧部材との間に高い接触力を結果として生じさせることとなり、高い弾性的なシーリング特性および高いシーリング性能が達成されるようになっている。

いくつかの例示的な実施形態において、少なくとも1つのサイドパネルが装着され、前記2つのコーナーガーダー、トップヘッド、およびボトムヘッドに押し付けられているときに、ガスケットアッセンブリは圧縮状態になっており、少なくとも1つのサイドパネルに関連付けられる当接表面は、ガスケットアッセンブリの過剰締め付けに対する保護を提供するために、前記2つのコーナーガーダー、トップヘッド、およびボトムヘッドに関連付けられる対応する当接表面との金属同士の接触を有している。

いくつかの例示的な実施形態において、溝部は、少なくとも1つのサイドパネル、少なくとも1つのサイドパネルに取り付けられているサイドパネルライニング、2つのコーナーガーダー、2つのコーナーガーダーのガーダーライニング、トップヘッド、ボトムヘッド、プレートパックのトッププレート、または、プレートパックのボトムプレートのうちの1つまたは複数の中に配置されており、または、それに関連付けられている。これらのパーツのいずれかの中に溝部を有することで、ガスケットアッセンブリの所望の高いシーリング能力を提供する。

いくつかの例示的な実施形態において、溝部は、少なくとも1つのサイドパネルに取り付けられているサイドパネルライニングの中に配置されている。それによって、ガスケットアッセンブリを保持するための強固な、形状安定した、および連続的な溝部が、高いシーリング性能を可能にするように提供され得る。

いくつかの例示的な実施形態において、サイドパネルライニングは、少なくとも6mmの厚さ、具体的には、少なくとも8mmの厚さを有している。代替的に、サイドパネルライニングは、6～20mmの範囲の、具体的には8～15mmの範囲の厚さを有することが可能である。それによって、比較的厚い、ひいては比較的弾性的なガスケットアッセンブリを圧縮状態で収容するために、比較的深い溝部がサイドパネルライニングの中に形成され得る。

いくつかの例示的な実施形態において、溝部は、2つのコーナーガーダーのガーダーライニング、プレートパックのトッププレート、および、プレートパックのボトムプレートに関連付けられている。換言すれば、溝部は、ガーダーライニング、トッププレート、およびボトムプレートに取り付けられているフレームの中に提供され得、または、溝部は、ガーダーライニング、トッププレート、およびボトムプレートの一部分の中に一体的に形成され得る。ガーダーライニングに取り付けられている別個のフレームの中に形成された溝部を有することで、ガスケットアッセンブリを保持するための強固な、形状安定した、および連続的な溝部の提供を可能にし、高いシーリング性能が達成されるようになっている。しかし、ガーダーライニング、トッププレート、およびボトムプレートの一部分の中に一体的に形成された溝部を有することで、前記溝部を有するプレートパックのより簡易化された製造を可能にする。

いくつかの例示的な実施形態において、溝部は、長方形のフレームまたはフランジの中に配置されており、フレームまたはフランジは、サイドパネルライニングにまたは2つのコーナーガーダーの少なくともガーダーライニングに溶接されているか、はんだ付けされているか、または、その他の方法で恒久的に取り付けられている。別個の長方形のフレームは、溝部を取り囲む強力で強固な構造体を可能にし、高いシーリング能力のために、滑らかで連続的な溝部が提供され得るようになっている。

いくつかの例示的な実施形態において、ガスケットアッセンブリは、弛緩状態において実質的に長方形形状の横断方向断面を有しており、ガスケットアッセンブリの意図された圧縮方向に特定の高さ寸法を有しており、意図された圧縮方向に対して垂直に特定の幅寸法を有しており、前記弛緩状態におけるガスケットアッセンブリの横断方向断面の高さ/幅の比は、0.75～1.75の範囲にあり、具体的には1.0～1.5の範囲にあり、より具体的には1.1～1.4の範囲にある。これらの範囲は、ガスケットアッセンブリの圧縮状態において比較的良好な弾性的な特性を有するガスケットアッセンブリを提供すると見なされる。

いくつかの例示的な実施形態において、溝部は、少なくとも1つのサイドパネルの装着された状態および金属同士の接触状態において、実質的に長方形形状の横断方向断面を有しており、ガスケットアッセンブリの意図された圧縮方向に特定の深さ寸法を有しており、意図された圧縮方向に対して垂直に特定の幅寸法を有しており、溝部の横断方向断面の深さ/幅の比は、0.6～1.4の範囲にあり、具体的には0.75～1.25の範囲にあり、より具体的には0.9～1.1の範囲にある。これらの範囲は、ガスケットアッセンブリの圧縮状態において比較的良好な弾性的な特性を有するガスケットアッセンブリを収容することができる溝部を提供すると見なされる。

いくつかの例示的な実施形態において、溝部の幅寸法と弛緩状態におけるガスケットアッセンブリの幅寸法との間の比率は、1.0～1.2の範囲にあり、具体的には1.0～1.1の範囲にあり、より具体的には1.0～1.05の範囲にある。それによって、ガスケットアッセンブリは、ガスケットアッセンブリの変形または圧縮の必要性なしに、溝部の中へ挿入され得る。

その上、いくつかの例示的な実施形態において、弛緩状態におけるガスケットアッセンブリの高さ寸法と溝部の深さ寸法との間の比率は、1.05～1.75の範囲にあり、具体的には1.1～1.5の範囲にあり、より具体的には1.2～1.3の範囲にある。それによって、サイドパネルの装着のときに、高さ寸法におけるガスケットアッセンブリの特定のレベルの圧縮が起こることがあり、良好なシーリング性能が達成されるようになっている。

加えて、溝部の幅寸法と弛緩状態におけるガスケットアッセンブリの幅寸法との間の比率は、1.0～1.2の範囲にあり、具体的には1.0～1.1の範囲にあり、より具体的には1.0～1.05の範囲にあり、弛緩状態におけるガスケットアッセンブリの高さ寸法と溝部の深さ寸法との間の比率は、1.05～1.75の範囲にあり、具体的には1.1～1.5の範囲にあり、より具体的には1.2～1.3の範囲にある。それによって、溝部のサイズおよび寸法は、幅方向においてガスケットアッセンブリのサイズおよび寸法にマッチすることが可能であり、押圧方向への圧縮のときに、ガスケットアッセンブリが側部に向けて大幅に変形しないようになっている。結果として、ガスケットアッセンブリの圧縮状態において取得される所望の弾性的な特性、すなわちスプリングバックは、適正にサイズ決めされた溝部の中に閉じ込められたグラファイトガスケットアッセンブリの圧縮に由来する。

いくつかの例示的な実施形態において、ガスケットアッセンブリは、弛緩状態において実質的に長方形形状の横断方向断面を有しており、ガスケットアッセンブリの意図された圧縮方向に特定の高さ寸法を有しており、意図された圧縮方向に対して垂直に特定の幅寸法を有しており、弛緩状態におけるガスケットアッセンブリの高さ寸法は、5～25mmの範囲にあり、具体的には6～17mmの範囲にあり、より具体的には8～12mmの範囲にあり、弛緩状態におけるガスケットアッセンブリの幅寸法は、4～20mmの範囲にあり、具体的には5～15mmの範囲にあり、より具体的には6～10mmの範囲にある。結果的に、ガスケットアッセンブリの断面形態は、圧縮状態におけるガスケットアッセンブリの良好な弾性的な特性を可能にするために、実質的に正方形形状を有することが可能である。

いくつかの例示的な実施形態において、それぞれのガスケットセグメントは、そのそれぞれの長さ方向の端部領域において結合セクションを有しており、近隣のガスケットセグメントの結合セクションは、ガスケットアッセンブリの意図された圧縮方向において見られるように、相互に重なり合う関係で配置されている。相互に重なり合う関係は、改善されたシーリング性能を提供する。

いくつかの例示的な実施形態において、セグメント化されたガスケットアッセンブリを構成する複数のガスケットセグメントは、4つの同一のコーナーガスケットセグメントと、前記コーナーガスケットセグメントを相互接続する1つまたは複数の真っ直ぐなガスケットセグメントとを含む。モジュール式ガスケット構造体は、製造およびサービスの観点から、コスト効率の良いガスケットアッセンブリを可能にする。

いくつかの例示的な実施形態において、ガスケットアッセンブリは、プレート式熱交換器の長手方向に0.5～5メートルの長さ、および、前記長手方向に対して垂直の方向に0.3～2メートルの長さを有する長方形形状を有している。

いくつかの例示的な実施形態において、それぞれのガスケットセグメントは、少なくとも93%、具体的には少なくとも95%、より具体的には少なくとも97%の炭素含有量を有している。それによって、優れた耐熱性および化学的な耐性を有し、低い経年劣化挙動を有し、圧縮状態において弾性的な回復を有するガスケットアッセンブリが達成される。

いくつかの例示的な実施形態において、それぞれのガスケットセグメントは、グラファイト材料の複数のスタックされた層から作製されており、層は、ガスケットアッセンブリの意図された圧縮方向に対して概して平行に配向されている。それによって、良好な弾性的な特性を有するガスケットアッセンブリが達成される。

本発明のさらなる特徴および利点は、添付の特許請求の範囲および以下の説明を検討するときに明らかになることとなる。本開示の異なる特徴は、本開示の範囲から逸脱することなく、上記および下記に明示的に説明されているもの以外の実施形態を作り出すように組み合わせられ得るということを当業者は認識する。

本開示は、添付の図面を参照して、以下に詳細に説明されることとなる。

組み立てられたブロック熱交換器の概略的な3D図である。 図1のものと同様の熱交換器の分解図である。 トッププレートおよびボトムプレートの代替的な設計を示す図である。 トッププレートおよびボトムプレートの代替的な設計を示す図である。 ガーダーライニング、トッププレート、およびボトムプレートとともに組み立てられたプレートパックの3D図を概略的に示す図である。 図4の一部分の拡大図である。 図5の一部分のさらなる拡大図である。 熱交換器の端部領域の3D図である。 図7の一部分の拡大図である。 熱交換器の断面の3D図である。 図9の一部分の拡大図である。 コーナーガーダー接続部の様々な例示的な実施形態を示す図である。 コーナーガーダー接続部の様々な例示的な実施形態を示す図である。 コーナーガーダー接続部の様々な例示的な実施形態を示す図である。 コーナーガーダー接続部の様々な例示的な実施形態を示す図である。 さらなる例示的な実施形態による、サイドパネルとトッププレートとの間の接続部の断面図である。 図15の例示的な実施形態による、サイドパネルとコーナーガーダーの間の接続部の断面図である。 コーナーガーダー接続部の様々な例示的な実施形態を示す図である。 コーナーガーダー接続部の様々な例示的な実施形態を示す図である。 コーナーガーダー接続部の様々な例示的な実施形態を示す図である。 コーナーガーダー接続部の様々な例示的な実施形態を示す図である。 サイドパネルライニングの例示的な実施形態を示す図である。 図21の一部分の拡大図である。 組み立てられた状態のガスケットアッセンブリの例示的な実施形態を示す図である。 分解された状態のガスケットアッセンブリの例示的な実施形態を示す図である。 ガスケットアッセンブリの例示的な実施形態の詳細を示す図である。 真っ直ぐなガスケットセグメントを示す図である。 2つのガスケットセグメントの間のジョイントを示す図である。 ガスケットセグメントの間のジョイントの様々な例示的な実施形態を示す図である。 ガスケットセグメントの間のジョイントの様々な例示的な実施形態を示す図である。 ガスケットセグメントの間のジョイントの様々な例示的な実施形態を示す図である。 層状のガスケットセグメントの断面図である。 ガスケットセグメントの断面形状の様々な例示的な実施形態を示す図である。 ガスケットセグメントの断面形状の様々な例示的な実施形態を示す図である。 ガスケットセグメントの断面形状の様々な例示的な実施形態を示す図である。 熱交換器の例示的な実施形態の圧縮の3つのプロセスステップを示す図である。 熱交換器の例示的な実施形態の圧縮の3つのプロセスステップを示す図である。 熱交換器の例示的な実施形態の圧縮の3つのプロセスステップを示す図である。 熱交換器のさらなる例示的な実施形態の圧縮の3つのプロセスステップを示す図である。 熱交換器のさらなる例示的な実施形態の圧縮の3つのプロセスステップを示す図である。 熱交換器のさらなる例示的な実施形態の圧縮の3つのプロセスステップを示す図である。

本開示の様々な態様が、以降において、添付の図面に関連して説明され、本開示を図示することとなり、これらは本開示を限定しておらず、同様の名称は、同様の要素を示しており、説明されている態様の変形例は、具体的に示されている実施形態に制限されるのではなく、本開示の他の変形例にも適用可能である。

本開示によるプレート式熱交換器の例示的な実施形態の外観が、最初に、図1および図2を参照して説明されることとなる。具体的には、図1は、組み立てられた状態のブロック型のプレート式熱交換器1の例示的な実施形態を概略的に示しており、図2は、分解図において、同様のタイプの熱交換器を概略的に示している。

図1および図2の例示的な実施形態によるプレート式熱交換器1は、トップヘッド2、ボトムヘッド3、4つのサイドパネル11、12、13、14、および、4つのコーナーガーダー21、22、23、24を含む。サイドパネル11、12、13、14およびコーナーガーダー21、22、23、24は、ボトムヘッド3からトップヘッド2へ長手方向4に沿って延在している。その上、それぞれのサイドパネル11、12、13、14は、2つのコーナーガーダー21、22、23、24に関連付けられている。そのうえ、トップヘッド2、ボトムヘッド3、4つのサイドパネル11、12、13、14、および、4つのコーナーガーダー21、22、23、24が互いに結合され、スタックされた熱交換プレート27のプレートパック5を収容するための密封されたエンクロージャーを形成している。加えて、一方では少なくとも1つのサイドパネル11、12、13、14と他方では2つのコーナーガーダー21、22、23、24、トップヘッド2、およびボトムヘッド3との間の接触領域に、連続的なガスケットアッセンブリ6、7、8、9が配置されている。たとえば、図2の例示的な実施形態に図示されているように、連続的なガスケットアッセンブリ6、7、8、9は、それぞれのサイドパネル11、12、13、14と2つの関連する2つのコーナーガーダー21、22、23、24、トップヘッド2、およびボトムヘッド3との間の接触領域に配置され得る。しかし、サイドパネル11、12、13、14が関連する2つのコーナーガーダー21、22、23、24、トップヘッド2、およびボトムヘッド3に溶接されている場合には、ガスケットアッセンブリ6、7、8、9は、そのサイドパネル11、12、13、14に関して省略され得る。

下記により詳細に説明されるように、ガスケットアッセンブリ6～9は、溝部の中に位置付けされており、ガスケットアッセンブリ6～9は、複数のガスケットセグメントから構成されたセグメント化されたガスケットアッセンブリであり、それぞれのガスケットセグメントは、グラファイト材料から作製されている。

図2に示されている熱交換器の例示的な実施形態では、熱交換器は、ブロック型熱交換器である。図2に示されている熱交換器の例示的な実施形態では、熱交換器は、溶接されたプレート式熱交換器であり、ここでは、熱交換プレートが互いに溶接されている。

図2に示されている熱交換器の例示的な実施形態では、4つのガーダーライニング31、32、33、34が、プレートパック5のそれぞれの長手方向コーナーに1つずつ提供されており、プレートパック5から、とりわけプレートパック5を通って流れるように構成された流体からコーナーガーダー21、22、23、24をシールドするように構成されている。たとえば、プレートパック5を通って流れるように構成された流体は、腐食性である可能性があり、高価な耐腐食性材料で完全なコーナーガーダー21、22、23、24を製造することを回避するために、耐腐食性材料から作製された単に比較的薄いガーダーライニング31、32、33、34が、コーナーガーダー21～23の内側、すなわち熱交換器を通って流れる流体に面する側の層として配置され得る。それによって、比較的厚く大きなコーナーガーダー21～24は、より安価な材料(たとえば、従来のスチールなど)から作製され得る。

同様に、サイドパネル11～14も、同じ目的のために内側ライニングを提供され得る(すなわち、より耐性のある材料(たとえば、より耐腐食性のある材料)から作製された比較的薄いライニングを提供することによって、および、よりコストの低い従来のスチール材料の比較的厚く大きなサイドパネルを製造することによって、コストを低減させる)。

たとえば、図2に示されているように、4つのサイドパネルライニング41、42、43、44が、それぞれのサイドパネル11、12、13、14の内側に(すなわち、熱交換器の内部に面するそれぞれのサイドパネル11～14の側に)1つずつ提供され得る。示されているサイドパネルライニング41～44は、プレートパック5を通って流れるように構成された流体からサイドパネル11～14をシールドするために、サイドパネル11～14の内部表面積をカバーしている。それによって、比較的厚く大きなサイドパネル11～14は、より安価な材料、たとえば従来のスチールなどから作製され得る。

サイドパネルライニング41～44は、任意の適切な様式で、たとえば溶接、はんだ付け、糊付けによって、または、別個の締結具、たとえばねじ山付きの部材またはボルトなどによって、サイドパネル11～14の内部表面に取り付けられ得る。

同様に、トップヘッド2およびボトムヘッド3も、同じ目的のために内側ライニングを提供され得る。すなわち、より耐性のある材料、たとえばより耐腐食性のある材料から作製された比較的薄いライニングを提供することによって、および、よりコストの低い従来のスチール材料の比較的厚く大きなトップヘッド2およびボトムヘッド3を製造することによって、コストを低減させる。図2に示されている熱交換器の例示的な実施形態では、トッププレート25が、トップヘッド2と熱交換プレートのスタックの上部側との間に提供されており、ボトムプレート26が、ボトムヘッド3と熱交換プレートのスタックの底部側との間に提供されている。トッププレート25は、プレートパック5を通って流れるように構成された流体からトップヘッド2をシールドするために、トップヘッド2の内部表面積をカバーしている。同じように、ボトムプレート26は、プレートパック5を通って流れるように構成された流体からボトムヘッド3をシールドするために、ボトムヘッド3の内部表面積をカバーしている。それによって、比較的厚く大きなトップヘッド2およびボトムヘッド3は、より安価な材料、たとえば、従来のスチールなどから作製され得る。

支持構造体101は、下層の支持表面への固定のために、熱交換器の下に提供され得る。

トッププレート25またはボトムプレート26の例示的な上面図を概略的に示している図3aを参照すると、トッププレート25およびボトムプレート26は、熱交換器のスタックされた熱伝達プレート27よりも大きくなることが可能であり、したがって、熱交換器の中の流体からトップヘッド2およびボトムヘッド3をシールドするための流体バリアを提供するために、近隣のコーナーガーダー31～34の間のエリアにおいてさらに外向きに延在する一体的に形成されたパネル状のセクション28を有している。そのようなバリアがなければ、サイドパネルの内部とプレートパック5を形成するプレートのスタックとの間のスペースの中に位置付けされている流体は、制限なく上向きにまたは下向きに流れることが可能であり、トップヘッド2およびボトムヘッド3と接触する可能性がある。

代替的に、図3bに図示されているように、トッププレート25およびボトムプレート26は、プレートパック5のスタックされたプレート27と実質的に同じ形状およびサイズを有することが可能であり、トッププレート25およびボトムプレート26のそれぞれは、その代わりに、パネル状のライニング29を提供されており、パネル状のライニング29は、熱交換器の中の流体からトップヘッド2およびボトムヘッド3をシールドするための流体バリアを提供するために、近隣のコーナーガーダー31～34の間のエリアの中に外向きに突出している。パネル状のライニング29は、トッププレート25およびボトムプレート26にそれぞれ溶接され得る。その上、いくつかの例示的な実施形態において、パネル状のライニング29は、その代わりに、熱交換プレートのスタックの端部プレートに直接取り付けられ得、それによって、トッププレート25およびボトムプレート26の必要性を共に省略することが可能である。

ガーダーライニング31～34、サイドパネルライニング11～14、トッププレート25およびボトムプレート26、ならびに/または、パネル状のライニング29は、腐食性の熱伝達流体または過度の熱を搬送することができるようにするために、たとえば、ステンレス鋼またはチタンから作製され得る。

スタックされた熱交換プレート27のプレートパック5は、たとえば、ステンレス鋼などの金属材料の本質的に長方形の熱伝達プレートのスタックを含むことが可能である。それぞれのプレート27は、熱交換器1の長手方向4に対して垂直の平面の中に配置されている。

近隣の熱伝達プレート27は、それらの間に流体通路を形成している。スタックされた熱伝達プレート27のプレートパック5は、全溶接され得、それは、スタック5の熱伝達プレート27が溶接によって互いに恒久的に結合されていることを意味している。

図1および図2に図示されているように、熱交換器は、第1の入口部35および第1の出口部36、ならびに、第2の入口部37および第2の出口部38を含む。第1の入口部35および出口部36は、熱交換器の特定のタイプおよび構成に応じて、同じサイドパネル22の中に提供されてもよく、または、異なるサイドパネル21～24の中に提供されてもよく、第2の入口部37および出口部38は、同じサイドパネル21の中に提供されてもよく、または、異なるサイドパネル21～24の中に提供されてもよい。

熱交換器は、プレート式熱交換器1を通して、第1の流体のための第1の流路F1と、第2の流体のための第2の流路F2とを含む。図2の例では、第1の流路F1は、サイドパネル12の第1の入口部35を通り、関連するサイドパネルライニング42を通り、プレートパック5を通って4回往復し、サイドパネルライニング42を通って外へ、最後に、サイドパネル12の第1の出口部36を通って外へ延在する。サイドパネル11～14の内部とプレートパック5を形成するプレート27のスタックとの間のスペースの中に配置されているバッフル39は、図2の中の矢印によって図示されているように、第1の流路F1を第1の入口部35から第1の出口部36へパック5を通して往復するようにガイドする。

第2の流路F2は、サイドパネル11の第2の入口部37を通り、関連するサイドパネルライニング41を通り、プレートパック5を通って4回往復し、サイドパネルライニング41を通って外へ、最後に、サイドパネル11の第2の出口部38を通って外へ延在する。サイドパネル11～14の内部とプレートパック5を形成するプレート27のスタックとの間のスペースの中に配置されているバッフル39は、図2の中の矢印によって図示されているように、第2の流路F2を第2の入口部37から第2の出口部38へプレートパック5を通して往復するようにガイドする。

ガーダーライニング31～34は、2つの異なる流路F1およびF2が分離されることを保証するために、スタックのコーナーを封止している。その上、それぞれのサイドパネル11～14は、図1に図示されているように、たとえばボルトによって、関連するコーナーガーダー21～24およびトップヘッド2およびボトムヘッド3と結合されている。熱交換器が、図2に示されているように、ガーダーライニングおよびサイドパネルライニングを含む場合には、それぞれのサイドパネルライニング41～44は、関連するサイドパネル11～14と2つの関連するガーダーライニング31～34との間のその長手方向に延在する縁部に沿ってクランプされ、また、関連するサイドパネル11～14とトッププレート25およびボトムプレート26または関連するパネル状のライニング29との間のその横断方向に延在する縁部に沿ってクランプされ、ここで、横断方向45は、長手方向4に対して垂直である。

したがって、それぞれのサイドパネル41～44は、一方では関連するサイドパネル11～14と、他方では関連する2つのコーナーガーダー21～24のガーダーライニング31～34、トッププレート25およびボトムプレート26、または、関連するパネル状のライニング29との間に、流体密封のジョイントを形成することが可能である。その上、ガスケットアッセンブリ6～9は、次いで、プレート式熱交換器を漏れのないようにするために、少なくとも1つのサイドパネル11、12、13、14と2つのコーナーガーダー21、22、23、24、トップヘッド2、およびボトムヘッド3との間の接触領域に配置されている。

とりわけ、熱交換器が、図2に示されているように、ガーダーライニング31～34、サイドパネルライニング41～44、トッププレート25、およびボトムプレート26を含む場合には、それぞれのガスケットアッセンブリ6～9は、プレート式熱交換器を漏れのないようにするために、および、第1および第2の流体のいずれかとサイドパネル11～14、コーナーガーダー21～24、トップヘッド、およびボトムヘッドのいずれかとの間の接触を排除するために、関連するサイドパネルライニング41～44と関連するガーダーライニング31～34、トッププレート、およびボトムプレートとの間に配置されることとなる。

換言すれば、シーリングアッセンブリ6～9がその中に位置付けされる溝部は、以下のパーツのうちの1つまたは複数の中に配置され得、または、それに関連付けられ得る:少なくとも1つのサイドパネル11～14に取り付けられているサイドパネルライニング41～44、ガーダーライニング31～34、プレートパック5のトッププレート25、または、プレートパック5のボトムプレート26。

図4は、プレートパック5の概略的な3D図を示しており、プレートパック5は、プレートパック5のそれぞれの長手方向コーナーに取り付けられているガーダーライニング31～34を含み、また、プレートパック5の長手方向端部におよびガーダーライニングの長手方向端部に取り付けられているトッププレート25およびボトムプレート26を含む。図5は、図4のアッセンブリの上部側の概略的な拡大された3D図を示しており、図6は、熱交換器1の長手方向4に沿って延在する断面を含む、図5のアッセンブリの前記上部側の概略的なさらに拡大された3D図を示している。

取り付けは、漏出のない取り付けを提供するために、たとえば溶接によって行われる。それによって、プレートパック5への4つのアクセス開口部51、52、53、54が、第1および第2の流体のために形成されており、それぞれの開口部は、長方形のプレートパック5の個々の方向において外向きに面している。アクセス開口部51～54は、ガーダーライニング31～34によって分離されており、アクセス開口部51～54は、第1および第2の流体がプレートパック5に進入およびそこから流出することを可能にする。

それぞれのアクセス開口部51～54は、フレーム61～64によって取り囲まれており、フレーム61～64は、ガーダーライニング31～34、トッププレート25、およびボトムプレート26によって形成されており、または、それらに関連付けられている。それぞれのフレーム61～64は、外向きに面する当接表面48を画定しており、当接表面48は、サイドパネル11～14またはサイドパネルライニング41～44の当接表面と相互作用するように構成されている。

図4～図6に図示されている例示的な実施形態では、フレーム61～64は、ガーダーライニング31～34、トッププレート25、およびボトムプレート26の縁部に、たとえば溶接によって取り付けられる別個のパーツである。したがって、フレームは、ガーダーライニング31～34、トッププレート25、およびボトムプレート26と関連付けられていると見なされ得る。フレームの断面は、実質的に長方形の形状を有することが可能である。

図6に最良に見ることができるように、それぞれのフレーム61～64は、サイドパネル11～14またはサイドパネルライニング41～44と相互作用するように構成されている当接表面48の中に形成された溝部46を有しており、その溝部46は、ガスケットアッセンブリ6～9のための座を画定するように構成されている。結果的に、溝部46は、2つのコーナーガーダー21～24のガーダーライニング31～34、プレートパック5のトッププレート25、および、プレートパック5のボトムプレート26に関連付けられていると見なされ得る。その上、溝部は、長方形のフレームまたはフランジの中に配置されており、フレームまたはフランジは、サイドパネルライニングにまたは2つのコーナーガーダーの少なくともガーダーライニングに溶接されているか、はんだ付けされているか、または、その他の方法で恒久的に取り付けられている。

フレーム61～64は、長手方向4に対して垂直の方向に測定されたときに、約6～20mm、具体的には、約8～15mmの材料厚さ47を有することが可能であり、溝部46は、フレーム61～64の中に機械加工され得る。ガーダーライニング31～34の材料厚さは、たとえば、1～5mmの範囲において、具体的には、2～4mmの範囲において、著しく小さくなっていてもよい。

それぞれのフレーム61～64は、外向きに、すなわち関連するサイドパネルに面した当接表面48、および内向きに、すなわち熱交換プレート27のプレートパック5に面した後方表面49を有している。熱交換器1の組み立てられた状態において、コーナーガーダーは、フレームの長手方向サイドに沿ってフレームのための後方サポートを提供するように配置されており、トップヘッド2およびボトムヘッド3は、フレーム61～64の横断方向サイドに沿ってフレーム61～64のための後方サポートを提供するように配置されている。換言すれば、熱交換器の組み立てられた状態において、フレーム61～64の後方表面49は、比較的厚く構造的に強固なコーナーガーダー11～14、トップヘッド2、およびボトムヘッド3と接触しており、それらによって支持されている。それによって、フレーム61～64自体は、特に強力または強固である必要はない。

図7は、プレートパック5を収容するエンクロージャーの上部側の3D図を示しており、サイドパネルが除去された状態になっており、ボルトがない状態になっている。したがって、図7は、トップヘッド2、4つのコーナーガーダー21～24、および、3つのサイドパネル12～14を示している。その上、除去されたサイドパネルに起因して、プレートパック5に関連付けられたフレーム61を見ることができる。図8は、図7のエンクロージャーのコーナーの拡大を示しており、ここでは、フレーム61の中の溝部46が明確に図示されており、同様に、コーナーガーダー21およびトッププレート2によってフレーム61に提供される後方サポートも明確に図示されている。

同様に、図9は、プレートパック5を収容するための完全なエンクロージャーの断面3D図を示しているが、サイドパネル11～14を取り付けるためのボルトがない状態になっている。したがって、図9は、トップヘッド2、2つのコーナーガーダー21、22、および、3つのサイドパネル11～13を示している。その上、図9のエンクロージャーのトップコーナーの拡大に対応している図10に最良に見られるように、トッププレート25は、トップヘッド2の直ぐ下に配置されており、トッププレート25の縁部に位置付けされているフレーム61が、トップヘッドとサイドパネル11のサイドパネルライニング41との間に圧縮されて示されている。とりわけ、フレーム61の後方表面49は、比較的厚く構造的に強固なトップヘッド2と接触しており、それによって支持されており、サイドパネルライニング41は、フレーム61の外向きに面する当接表面48に当接している。ガスケットアッセンブリ6は、フレーム61の溝部46の中に位置付けされており、サイドパネルとトップヘッドとの間の接触領域に沿って、トッププレート25とサイドパネルライニング41との間に漏れのないシールを提供する。

ねじ山付きのアパーチャー55が、トップヘッドの中に提供されており、サイドパネル11の中の孔部56と整合されている。それによって、ボルトまたは同様のねじ山付きの部材(図示せず)が、孔部56の中に挿入され得、押圧方向68においてサイドパネル11をトップヘッド2に押し付けるために、ねじ山付きのアパーチャー55のねじ山と係合することが可能であり、ガスケットアッセンブリが漏れのない熱交換器を提供することを可能にする。

図11は、長手方向4において見られるように、熱交換器1の例示的な実施形態のコーナー領域の概略的な断面図を示している。具体的には、図11は、コーナーガーダー21の第1の表面にボルト締めされた第1のサイドパネル11の一部、および、同じコーナーガーダー21の第2の表面にボルト締めされた近隣の第2のサイドパネル12の一部を示している。この特定の断面図において、1つのみのねじ山付きのアパーチャー57が、コーナーガーダー21に示されている。第1のサイドパネル11の中に提供されている貫通孔部58は、ねじ山付きのアパーチャー57と整合されている。その上、ねじ山付きのピン59が、ねじ山付きのアパーチャー57の中に装着されており、ナット65が、ねじ山付きのピン59の上に装着されており、押圧方向68において第1のサイドパネル11をコーナーガーダー21に押し付けるために使用されている。

ガーダーライニング31は、コーナーガーダー21の内側に配置されており、熱交換器の第1および第2の流体との接触からコーナーガーダーを保護するように構成されている。また、ガーダーライニングは、コーナーガーダー21を通過する、すなわち1つのアクセス開口部51～54から近隣のアクセス開口部51～54への流体漏出を防止する役割を果たすことが可能である。ガーダーライニング31は、図4～図6に関連して上記に示されて説明されているように、プレートパック5に溶接され得、フレーム61、64は、たとえば、ガーダーライニング31とそれぞれのフレーム61、64との間の適正なシーリングを保証するために、溶接線66に沿ってガーダーライニング31の長手方向縁部に溶接されている。コーナーガーダーは、その後に、ガーダーライニング31および関連するフレーム64、61によって画定されるスペースの中へ、長手方向4に沿って挿入され得る。結果として、コーナーガーダー21は、それぞれのサイドパネル11、12の押圧方向68において見られるように、それぞれのフレーム61、64の直ぐ後ろに配置されている。

結果的に、それぞれのフレーム61、64の後方表面49は、比較的厚く構造的に強固なコーナーガーダー21と接触しており、それによって支持されており、それぞれのサイドパネルライニング41、42は、関連するフレーム61、64の外向きに面する当接表面48に当接している。その上、上記に説明されているように、ガスケットアッセンブリ6、7は、フレーム61、64の溝部46のそれぞれの中に位置付けされており、コーナーガーダー21と第1および第2のサイドパネル11、12それぞれとの間の接触領域に沿って、ガーダーライニング31とサイドパネルライニング41、42との間に漏出のないシールを提供する。

具体的には、図10および図11を参照して説明されているように、比較的厚いサイドフレーム61、64の中に、たとえば機械加工によって溝部46を形成することによって、押圧方向68においてサイドパネル11、12をコーナーガーダー21に押し付けたときに、ガスケットアッセンブリ6、7の良好なシーリング効果を可能にするために、構造的に強固で形状安定した溝部が提供される。その上、溝部46は、その長さ全体に沿って、単一ピースの構造的に強固な材料によって形成され得るので、溝部46は、離散的な段差なしに、滑らかで連続的な内部壁部、とりわけ滑らかな底部壁部を有することとなり、ガーダーライニングとそれぞれのフレーム61、64および関連するサイドパネルライニング41、42との間の信頼性の高い漏出のない接続が達成され得る。

図2、図4、および図11を参照すると、熱交換器1のいくつかの例示的な実施形態において、それぞれのフレーム61～64は、たとえば、2つの長手方向セグメントおよび2つの横断方向セグメントなど、それぞれが溝部46を有する複数の真っ直ぐなフレームセグメントから構成され得る。これらのフレームセグメントは、その後に一緒に溶接され、単一ピースのフレームを形成することが可能であり、単一ピースのフレームは、ガーダーライニング31～34、トッププレート25、およびボトムプレート26に取り付けられ得る。代替的に、これらのフレームセグメントは、最初に、前記ガーダーライニング31～34、トッププレート25、およびボトムプレート26に別個に溶接され、その後に、熱交換器1の組み立てのときに一緒に溶接され、単一ピースの連続的なフレーム61～64を形成することが可能である。

さらなる代替例によれば、それぞれのフレーム61～64は、アディティブマニュファクチャリング、たとえば3次元物体を層ごとに成長させる技術によって、単一ピースの材料で製造され得、それぞれの連続する層は、溶融材料の先行する層に結合する。ノズルもしくはプリントヘッドが、先行する層の上に材料を堆積させるために使用され得、または、レーザーもしくは電子ビームが、粉末化された材料のベッドの中の粉末材料を選択的に溶融させるために使用され得る。さらに代替的に、それぞれのフレーム61～64は、中実のフレームを形成するための肉盛り溶接、および、その後のフレームの中の連続的な溝部46の機械加工によって製造され得る。本明細書において、肉盛り溶接という用語は、構造体、すなわちフレームを構築するためにベース金属の上に溶接ビードの1つまたは複数の層の堆積を必要とする溶接プロセスを指す。

サイドパネル11～14が装着され、2つのコーナーガーダー21～24、トップヘッド2、およびボトムヘッド3に押し付けられているときに、ガスケットアッセンブリ6～9は圧縮状態になっており、少なくとも1つのサイドパネル11～14に関連付けられる当接表面は、ガスケットアッセンブリの過剰締め付けに対する保護を提供するために、前記2つのコーナーガーダー21～24、トップヘッド2、およびボトムヘッド3に関連付けられる対応する当接表面との金属同士の接触を有している。

たとえば、図11に示されている熱交換器の例示的な実施形態を参照すると、サイドパネルライニング41、42は、サイドパネル11、12に関連付けられる当接表面を画定しており、関連するフレーム61、64の外向きに面する当接表面48は、前記2つのコーナーガーダー21、トップヘッド2、およびボトムヘッド3に関連付けられる対応する当接表面を画定している。結果として、図10および図11の例では、サイドパネルライニング41、42の当接表面は、ガスケットアッセンブリ6、7の過剰締め付けに対する保護を提供するために、関連するフレーム61、64の対応する当接表面48との金属同士の接触を有している。

したがって、サイドパネル11、12は、前記サイドパネルライニング41、42と前記フレーム61、64との間以外の場所における金属同士の接触を回避するように設計され得る。しかし、代替的な例示的な実施形態によれば、サイドパネル11、12の領域69とコーナーガーダー21の対応する領域70との間に、追加的なまたは代替的な金属同士の接触が存在していることが可能であり、その領域69、70は、サイドパネル11、12の平面において見られるように、フレーム61、64の外側に位置付けされている。そのような追加的な金属同士の接触は、エンクロージャーの剛性をさらに高くする。

図12は、熱交換器のさらなる例示的な実施形態を示しており、ここでは、フレーム61、64は、以前に説明されたように、ガーダーライニング31に溶接される別個のパーツではない。その代わりに、それぞれのフレーム61、64は、ガーダーライニング31、トッププレート、およびボトムプレートと一体的に形成されたフレームセグメントから構成されている。換言すれば、図4を参照すると、1つのフレーム61は、第1のガーダーライニング31と一体的に形成された1つの長手方向に延在するフレームセグメントと、トッププレート25と一体的に形成された1つの横断方向に延在するフレームセグメントと、第2のガーダーライニング32と一体的に形成された1つの長手方向に延在するフレームセグメントと、ボトムプレート25と一体的に形成された1つの横断方向に延在するフレームセグメントとから構成され得る。フレーム61を構成するこれらのフレームセグメントの端部は、組み立て後に、溶接または締結具などによって相互に結合され、単一の構造的に安定したフレーム61を形成してもよく、または、そうでなくてもよい。一体的に形成されたフレームセグメントを備えたガーダーライニング31～34、トッププレート25、またはボトムプレート26の製造は、たとえば、アディティブマニュファクチャリングまたは肉盛り溶接によって実施され得る。

それぞれのフレーム61、64を構成するフレームセグメントは、長手方向4に対して垂直の方向に測定されるときに、約6～20mm、具体的には、約8～15mmの厚さを有することが可能であり、溝部46は、フレームセグメントの中に機械加工され得る。ガーダーライニング31の材料厚さは、たとえば、1～5mmの範囲において、具体的には、2～4mmの範囲において、著しく小さくなっていてもよい。

図13は、図12を参照して説明されているものと同様の熱交換器のさらに別の例示的な実施形態を示しているが、フレームセグメントがガーダーライニング31の材料厚さに実質的に等しい材料厚さを有しているという点において異なっており、ここでは、コーナーガーダー21に関連付けられる溝部46のそれぞれは、その代わりに、コーナーガーダー21の中に形成された溝部の内部表面を関連するガーダーライニング31によってライニングすることによって形成されている。対応する設計が、トッププレート25およびボトムプレート26においても提供され得る。

図14は、熱交換器のさらに別の例示的な実施形態を示しており、ここでは、ガーダーライニングが省略されている。また、トッププレート25およびボトムプレート26、ならびに/または、トッププレート25およびボトムプレート26のパネル状のセクションも省略され得る。次いで、溝部46は、その代わりに、図14に図示されているように、サイドパネル11、12の中に直接形成され得、または、反対側に、すなわちコーナーガーダー21の中に直接形成され得る。ガスケットアッセンブリ6、7は、上記に説明されているように、前記溝部46の中に提供され得、外向きに面するコーナーガーダー21の当接表面48は、サイドパネル11、12の内向きに面する当接表面と相互作用するように構成され得る。熱交換器のそのような実施形態は、たとえば、第1および第2の流体の腐食性がより低いときに、または、そうでなければ、コーナーガーダー21およびサイドパネル11、12の金属のケーシング摩耗(casing wear)がより少ないときに使用され得る。

換言すれば、シーリングアッセンブリ6、7がその中に位置付けされる溝部46は、少なくとも1つのサイドパネル11、12の中に配置され得るか、または、前記少なくとも1つのサイドパネル11、12に関連付けられる2つのコーナーガーダー21の中に配置され得る。

その上、シーリングアッセンブリ6、7がその中に位置付けされる溝部46は、トップヘッド2およびボトムヘッド3の中にさらに配置され得る。

図15は、熱交換器のさらなる例示的な実施形態のトップコーナーの断面3D図を概略的に図示しており、ここでは、溝部46は、サイドパネル11に関連付けられるサイドパネルライニング41の中に配置されている。サイドパネルライニング41は、たとえば、サイドパネル11の中のねじ山付きのアパーチャー71と係合しているねじ山付きの締結具(図示せず)によって、または、溶接によって、サイドパネル11の内部表面に取り付けられ得る。シールアッセンブリ6は、溝部46の中に配置されており、トッププレート25の外向きに面する当接表面48と相互作用するように構成されている。トッププレート25は、トップヘッド2の内側表面を覆って延在することが可能であり、上側プレート25の周辺部の周りに折り畳まれた部分を有することが可能であり、トッププレート25の前記外向きに面する当接表面48は、前記折り畳まれた部分の上に位置付けされ得る。

図16は、図15を参照して説明されているものと同様の、熱交換器の長手方向に延在するコーナーの断面3D図を概略的に図示している。具体的には、溝部46は、サイドパネル11、12に関連付けられるサイドパネルライニング41、42の中に配置されており、ガスケットアッセンブリ6、7は、溝部46の中に配置されており、ガーダーライニング31の外向きに面する当接表面48と相互作用するように構成されている。したがって、ガーダーライニング31は、コーナーガーダー21の内側表面を覆って延在することが可能であり、ガーダーライニング31の外向きに面する当接表面48を画定する折り畳まれた部分を有している。

サイドパネルライニング41、42は、長手方向4に対して垂直の方向に測定されるときに、約6～20mm、具体的には、約8～15mmの材料厚さ47を有することが可能であり、溝部46は、サイドパネルライニング41、42の中に機械加工され得る。外向きに面する当接表面48のエリアにおけるトッププレート25および/またはガーダーライニング31の材料厚さは、たとえば、1～5mmの範囲において、具体的には、2～4mmの範囲において、著しく小さくなっていてもよい。

比較的厚いサイドパネルライニング41、42の中に、たとえば機械加工によって溝部46を形成することによって、押圧方向においてサイドパネル11、12をトップヘッドに押し付けたときに、ガスケットアッセンブリ6、7の良好なシーリング効果を可能にするために、構造的に強固な形状安定した溝部が提供される。その上、溝部46は、その長さ全体に沿って、単一ピースの構造的に強固な材料によって形成されるので、溝部46は、離散的な段差なしに、滑らかで連続的な内部壁部を有することとなり、一方ではサイドパネルライニング41、42と他方ではコーナーガーダー21、トッププレート25、およびボトムプレート25との間の信頼性の高い漏出のない接続が達成され得る。

図17は、コーナーガーダー21および2つの近隣のサイドパネル11、12へのその取り付けの断面図を示しており、図16の配置に本質的に対応している。比較的薄いガーダーライニング31は、コーナーガーダー21の内側に配置されており、すなわち、組み立てられた状態においてプレートパック5に向けて面する側に配置されている。その上、比較的厚いサイドパネルライニング41、42は、それぞれのサイドパネル11、12の内部表面に取り付けられている。連続的に延在する溝部46は、サイドパネルライニング41、42の内部表面の周辺部の周りに提供されている。

ガスケットアッセンブリ6、7は、溝部46の中に配置されており、ガーダーライニング31の外向きに面する当接表面48に当接するように構成されている。金属同士の接触が、サイドパネルライニング41、42とガーダーライニング31の外向きに面する当接表面48との間に提供されており、それによって、熱交換器1の簡易化された、より信頼性の高い、よりユーザーフレンドリーな組み立てを可能にする。その理由は、ガスケットアッセンブリ6、7の過剰圧縮が、容易に、直感的に、および信頼性高く防止され得るからである。

図18は、熱交換器1のさらに別の例示的な実施形態による、コーナーガーダー21および2つの近隣のサイドパネル11、12へのその取り付けの断面図を示している。その設計は、図11を参照して説明されているものと同様であるが、フレーム61、64がその代わりにサイドパネルライニング41、42に取り付けられており、ガーダーライニング31の外向きに面する当接表面48に向けて内向きに面する溝部46を有しているという点において異なっている。

換言すれば、サイドパネルライニング41、42は、サイドパネル11、12の内側に配置されており、熱交換器1の第1および第2の流体との接触からサイドパネル11、12を保護するように構成されている。ガーダーライニング31は、比較的薄くなっており、コーナーガーダー21の内部表面を覆って延在しており、またガーダーライニング31の外向きに面する当接表面48を画定する折り畳まれた部分を含むことが可能である。

強固で連続的なフレーム61、64は、長方形のサイドパネルライニング41、42のそれぞれのすべての4つの周辺縁部に沿ってサイドパネルライニング41、42に取り付けられている。その取り付けは、サイドパネルライニング41、42とそれぞれのフレーム64、61との間の適正なシーリングを保証するために、連続的な溶接線66によって実施され得る。

サイドパネル11、12のそれぞれをコーナーガーダー21に向けて付勢するためにナット65を締め付けると、フレーム61、64の当接表面76が、押圧方向68において、関連するガーダーライニング31の外向きに面する当接表面48に押し付けられる。それによって、フレーム61、64の溝部46の中に位置付けされているガスケットアッセンブリ6、7は、コーナーガーダー21と第1および第2のサイドパネル11、12それぞれとの間の接触領域に沿って、ガーダーライニング31とサイドパネルライニング41、42との間に漏出のないシールを提供することが可能である。

上記に述べられているように、比較的厚いワンピースのフレーム61、64を比較的薄いサイドパネルライニング41、42の縁部に取り付けることによって、完全厚さのサイドパネルライニング41、42を有するものと比較して材料コストが低減され得るだけでなく、ガスケットアッセンブリ6の良好なシーリング効果を可能にするために、たとえば機械加工によって提供される構造的に強固な形状安定した溝部の観点からの利点も維持される。その上、溝部46が、その長さ全体に沿って、単一ピースの構造的に強固な材料で形成されるので、溝部は、離散的な段差なしに、滑らかで連続的な内部壁部、とりわけ滑らかな底部壁部を有することとなり、ガーダーライニング31とサイドパネルライニング41、42との間の信頼性の高い漏出のない接続が達成され得るようになっている。

しかし、いくつかの例示的な実施形態において、何らかの理由のために、それぞれが溝部46を有する真っ直ぐなフレームセグメント、たとえば2つの長手方向セグメントおよび2つの横断方向セグメントなどから構成されているそれぞれのフレーム61、64を有することが好適である可能性がある。これらのセグメントは、長方形のサイドパネルライニング41、42のそれぞれの内向きに面する表面のすべての4つの周辺縁部に沿って取り付けられ、連続的な溝部46を備えた連続的なフレームを形成することが可能である。フレームセグメントの端部は、一緒に溶接され、フレーム61、64の強度および安定性を増加させることが可能である。フレームセグメントを組み立てることによってフレーム61～64を製造することは、よりコスト効率的な設計を結果として生じさせることが可能である。

図19は、図18を参照して説明されている実施形態と同様の熱交換器のさらなる例示的な実施形態を示しており、ここでは、比較的薄いガーダーライニング31は、コーナーガーダー21の内側に配置されており、すなわち、組み立てられた状態においてプレートパック5に向けて面する側に配置されており、サイドパネルライニング41、42の比較的厚いフレーム61、64は、ガーダーライニング31の外向きに面する当接表面48に押し付けられている。連続的な溝部46を提供されているそれぞれのフレーム61、64は、関連するサイドパネルライニング41、42の内部表面の周辺部の周りに延在しており、関連するサイドパネルライニング41、42と一体的に形成されている。換言すれば、サイドパネルライニング41、42およびフレーム61、64は、ワンピースで作製され得、サイドパネルライニング41、42の材料厚さ47は、それぞれのサイドパネル11、12の押圧方向68に測定されるときに、フレーム61、64の材料厚さよりも著しく小さくなっている。

たとえば、フレーム61、64は、関連するサイドパネル11、12の押圧方向68に測定されるときに、約6～20mm、具体的には、約8～15mmの厚さを有することが可能であり、フレーム61、64によって取り囲まれている領域におけるサイドパネルライニング41、42の材料厚さ47は、関連するサイドパネル11、12の押圧方向68に測定されるときに、たとえば、1～5mmの範囲において、具体的には、2～4mmの範囲において、著しく小さくなっていてもよい。

上記のように、溝部46は、フレーム61、64の中へ機械加工され得、ガスケットアッセンブリ6、7は、溝部46の中に配置されており、ガーダーライニング31の外向きに面する当接表面48に当接するように構成されている。金属同士の接触が、フレーム61、64とガーダーライニング31の外向きに面する当接表面48との間に提供されており、それによって、熱交換器の簡易化された、より信頼性の高い、よりユーザーフレンドリーな組み立てを可能にする。その理由は、ガスケットアッセンブリの過剰圧縮が、容易に、直感的に、および信頼性高く防止され得るからである。

図20は、図13を参照して説明されているものと同様の熱交換器のさらに別の例示的な実施形態を示しているが、溝部46がコーナーガーダー21の代わりにサイドパネル11、12の中に提供されているという点において異なっている。換言すれば、溝部は、サイドパネル11、12の内向きに面する表面の中に提供されており、実質的に均一な厚さを有するサイドパネルライニング41、42は、サイドパネル11、12の前記内向きに面する表面に取り付けられており、サイドパネルライニング41、42はまた、サイドパネル11、12の溝部の中へ挿入され得る溝部46を提供されている。それによって、ライニング41、42および内向きに面する溝部46を備えたサイドパネル11、12が提供されており、ガスケットアッセンブリ6、7を受け入れるように構成されているが、すべて、コストのかかる厚いサイドパネルライニング41、42またはコストのかかる厚いフレーム61、64を必要とすることなく、厚い強固な下層のサイドパネル11、12のおかげで強度および強固さが維持されている。

上記のように、ガスケットアッセンブリ6、7は、溝部46の中に配置されており、ガーダーライニング31の外向きに面する当接表面48に当接するように構成されている。金属同士の接触が、サイドパネルライニング41、42とガーダーライニング31の外向きに面する当接表面48との間に提供されており、それによって、熱交換器の簡易化された、より信頼性の高い、よりユーザーフレンドリーな組み立てを可能にする。その理由は、ガスケットアッセンブリの過剰圧縮が、容易に、直感的に、および信頼性高く防止され得るからである。

図21は、入口部または出口部を有していないサイドパネルライニング43、44の内向きに面する表面の3D図を示しており、図22は、図21のサイドパネルライニング43、44のコーナーの拡大を示している。この例示的な実施形態では、サイドパネルライニング43、44は、その内向きに面する表面積の全体にわたって比較的厚い材料厚さを有しており、深い溝部46が、サイドパネルライニング43、44の周辺縁部に沿った領域に機械加工されている。溝部46は、鋭いコーナーに典型的に関連付けられる溝部46を取り囲む材料における応力集中を回避するために、丸みを帯びたコーナー89を有することが可能である。

たとえば、サイドパネルライニング43、44は、関連するサイドパネルライニング43、44の意図された押圧方向68に測定されるときに、溝部46によって取り囲まれているサイドパネルライニング43、44の表面積の全体にわたって実質的に均一に約6～20mm、具体的には約8～15mmの厚さを有することが可能である。溝部自体は、関連するサイドパネルライニング43、44の意図された押圧方向68に測定されるときに、約6～20mm、具体的には8～15mmの深さを有することが可能であり、また、約4～20mm、具体的には6～10mmの幅を有することが可能である。

溝部の中のサイドパネル11、12の材料厚さは、関連するサイドパネルライニング43、44の押圧方向68に測定されるときに、約1～5mm、具体的には1～3mmであることが可能である。

図23は、組み立てられたガスケットアッセンブリ6、7、8、9の側面図を示している。ガスケットアッセンブリは、プレート式熱交換器の長手方向4における0.5～5メートルの長さ78、および、前記長手方向4に対して垂直の方向45における0.3～2メートルの長さ79を有する長方形形状を有することが可能である。

上記に述べられているように、ガスケットアッセンブリ6、7、8、9は、複数のガスケットセグメントから構成されたセグメント化されたガスケットアッセンブリであり、図24は、組み立てられていない状態、すなわち複数のガスケットセグメント80、81、82が横に並んで配置されているが、互いに接触していない状態におけるガスケットアッセンブリ6、7、8、9の例示的な実施形態の側面図を概略的に示している。明らかに、ガスケットアッセンブリは、ガスケットアッセンブリ6～9の長さに沿って長さ方向にセグメント化されている。

セグメント化されたガスケットアッセンブリ6、7、8、9を構成する複数のガスケットセグメント80、81、82は、たとえば、4つの同一のコーナーガスケットセグメント80と、近隣のコーナーガスケットセグメント80を相互接続する複数の真っ直ぐなガスケットセグメント81、82とを含むことが可能である。

セグメント化されたガスケットアッセンブリ6～9は、モジュール式ガスケット構造体を可能にする。たとえば、図24の真っ直ぐなガスケットセグメント81、82は、図24に図示されているように、第1の長さ81aを有する第1の真っ直ぐなガスケットセグメント81と、第1の長さ81aよりも短い第2の長さ82aを有する第2の真っ直ぐなガスケットセグメント82とを含むことが可能である。結果として、小さいセットの基本ガスケットセグメント形状を使用して、とりわけ、1つのコーナーガスケットセグメント80、および、異なる長さ81a、82aを有する複数の真っ直ぐなガスケットセグメント81、82を使用して、多種多様なガスケットアッセンブリ形状および寸法が達成され得る。それによって、様々なサイズの熱交換のためのガスケットアッセンブリ6～9のための合計コストが低く維持され得る。その理由は、多数の異なるガスケットアッセンブリを構築するために、少しの基本ガスケットセグメント80、81、82だけが必要とされるからである。その上、ガスケットスペアパーツ管理も簡易化され、よりコスト効率的になる可能性がある。加えて、近隣のガスケットセグメントの間のジョイントの複雑さに応じて、新しいガスケットセグメントが、長いガスケットセグメントから比較的容易にカットされ得る。

図25は、真っ直ぐなガスケットセグメント81、82に接続されているコーナーセグメント80を有する、組み立てられた状態の例示的なガスケットアッセンブリのコーナー部分の概略的な3D図を示している。様々なガスケットセグメント80、81、82は、ジョイント85において接続されている。

グラファイトガスケットセグメントは、一般的に、比較的脆く、ガスケットアッセンブリ6～9は、溝部46の中に直接組み立てられ得る。その理由は、それによって、単一のガスケットセグメントのみが一度に取り扱われなければならないからである。代替的に、ガスケットアッセンブリ全体が、最初に、単一の凝集したガスケット構造体へと組み立てられ、それは、その後に、前記溝部の中に装着される。個々のガスケットセグメントは、たとえば、接着剤などによって一時的に結合され、前記単一の凝集したガスケット構造体を提供することが可能である。

図26は、実質的に長方形の断面形状を有する真っ直ぐなガスケットセグメント81、82の例示的な実施形態の3D図を示している。真っ直ぐなガスケットセグメント81、82の長手方向端部は、傾斜した端部表面86を有するようにカットされている。結果として、マッチする傾斜した端部表面を有する近隣のガスケットセグメントが、相互に重なり合う関係を有する結合セクション88を作り出すことが可能であり、それは、一般的に、改善されたシーリング性能を提供する。その理由は、サイドパネル11～14をコーナーガーダー21～24に向けて押圧するときに、近隣のガスケットセグメントの端部表面が一緒に押圧されることとなるからである。

図27は、近隣のガスケットセグメント80、81、82の間のジョイント85の3D図の拡大を示している。ガスケットセグメント80～82の端部表面86の様々なタイプのカットが可能である。

結果的に、それぞれのガスケットセグメント80～82は、そのそれぞれの長さ方向の端部領域において結合セクション88を有しており、近隣のガスケットセグメント80～82の結合セクション88が、ガスケットアッセンブリの意図された圧縮方向87において見られるように、相互に重なり合う関係で配置されている。

図28a～図28cは、結合セクション88のための3つの代替的な幾何学形状を概略的に図示している。図28aは、2つのガスケットセグメント80～82を示しており、それぞれが、連続的に傾斜した嵌合端部表面を有している。図28bは、キータイプ接続の形態の重なり合うセクションを有する代替的な結合セクション88を示しており、1つのガスケットセグメントの中央部分が、嵌合ガスケットセグメントの2つの外側部分の間に挟まれて位置決めされている。最後に、図28cは、さらなる別の例示的な結合セクション88を示しており、それぞれのガスケットセグメントは、段付き端部表面を提供されており、それは、他方のガスケットセグメントの対応する段付き端部表面と嵌合している。

特定のサイドパネル11～14のためのガスケットアッセンブリの意図された圧縮方向87は、前記特定のサイドパネル11～14の前述の押圧方向68と平行である。

それぞれのグラファイトガスケットセグメントは、少なくとも93%、具体的には少なくとも95%、より具体的には少なくとも97%の炭素含有量を有している。換言すれば、グラファイトガスケットは、フルグラファイトガスケットと称され得る。

グラファイトガスケットセグメントは、非グラファイトフィラー、繊維、または金属インサートなどを実質的に含まないものであってもよい。しかし、特定の用途では、特定の量の合成繊維が、グラファイト材料の中に含まれ得る。

「グラファイトガスケット」という用語は、「フレキシブルグラファイト」または「膨張グラファイト」とも称される場合がある。

図29は、本開示によるガスケットセグメント80～82の傾斜した端部表面86を示しており、それぞれのガスケットセグメント80～82は、グラファイトガスケット材料の複数の比較的薄いスタックされた層から作製され得、その層は、ガスケットアッセンブリの意図された圧縮方向87に対して概して平行に配向されている。これは、圧縮状態におけるガスケットの弾性的な特性に対して、および、減圧のときのガスケットセグメント80～82の弾性的な復元に対して、有益な影響を有する。

ガスケットセグメントは、様々な断面形状および寸法を有することが可能である。たとえば、図30aに図示されているように、ガスケットアッセンブリ6～9またはガスケットセグメント80～82は、弛緩状態において実質的に長方形形状の横断方向断面を有することが可能であり、ガスケットアッセンブリ6～9の意図された圧縮方向87に特定の高さ寸法91を有しており、意図された圧縮方向87に対して垂直に特定の幅寸法92を有しており、前記弛緩状態におけるガスケットアッセンブリの横断方向断面の高さ/幅の比は、0.75～1.75の範囲にあり、具体的には1.0～1.5の範囲にあり、より具体的には1.1～1.4の範囲にある。ガスケットアッセンブリのこの形状および形態は、高レベルのガスケット圧縮性を提供することが判明しており、溝部46の中に装着されるのに適切である。

上記の「実質的に」という用語は、ガスケットアッセンブリ6～9またはガスケットセグメント80～82が、たとえば、ガスケットセグメント80～82の製造プロセスおよび取り扱いに起因して、完璧な長方形からわずかに外れている断面形態を有していてもよいが、依然として、約0.75～1.75の、具体的には1.0～1.5の、より具体的には1.1～1.4の、前記弛緩状態におけるガスケットアッセンブリの横断方向断面の高さ/幅の比を満たすことを意味している。たとえば、ガスケットアッセンブリ6～9またはガスケットセグメント80～82は、図30bに図示されているように、弛緩状態において、実質的に長方形形状の横断方向断面を有することが可能であるが、わずかに丸みを帯びたコーナーを有している。その上、ガスケットアッセンブリ6～9またはガスケットセグメント80～82は、図30cに図示されているように、弛緩状態において、実質的に長方形形状の横断方向断面を有することが可能であるが、わずかにテーパー付きのコーナーを有しており、一方では、それは、依然として「実質的に長方形形状の横断方向断面」という用語に該当すると見なされる。これらの2つの例は、網羅的ではなく、ガスケットセグメントのガスケットアッセンブリの他の断面形状も可能な形状であり、一方では、それは、依然として「実質的に長方形形状の横断方向断面」という用語に該当すると見なされる。

図30aから図30cを再び参照すると、ガスケットアッセンブリ6～9は、弛緩状態において実質的に長方形形状の横断方向断面を有しており、ガスケットアッセンブリ6～9の意図された圧縮方向87に特定の高さ寸法91を有しており、意図された圧縮方向87に対して垂直に特定の幅寸法92を有しており、弛緩状態におけるガスケットアッセンブリの高さ寸法91は、5～25mmの範囲にあり、具体的には6～17mmの範囲にあり、より具体的には8～12mmの範囲にあり、弛緩状態におけるガスケットアッセンブリの幅寸法92は、4～20mmの範囲にあり、具体的には5～15mmの範囲にあり、より具体的には6～10mmの範囲にある。ガスケットアッセンブリのこれらの寸法は、高レベルのガスケット圧縮性を提供することが判明しており、溝部46の中に装着されるのに適切である。

図31aから図31cは、熱交換器1の組み立ての間の3つの個別の時間的状況におけるガスケットアッセンブリ6～9の断面形態の1つの例示的な実施形態を概略的に図示している。図31aは、溝部46の中に装着される前のガスケットアッセンブリ6～9の断面形態を示している。図31bは、溝部46の中に装着された後であるが、たとえばサイドパネルライニング41～44の内向きに面する当接表面とフレーム61～64の溝部46の底部表面との間での圧縮方向87へのガスケットアッセンブリ6～9の圧縮の前のガスケットアッセンブリ6～9の断面形態を示している。最後に、図31cは、完全に組み立てられた熱交換器の中のガスケットアッセンブリ6～9の断面形態を示しており、サイドパネルライニング41～44の内向きに面する当接表面とフレーム61～64の対応する当接表面84との間の金属同士の接触を伴っている。

ガスケットアッセンブリ6～9および溝部46の特定の相対寸法が、他の相対寸法よりも良好なシーリング性能を提供するということが研究によって証明された。たとえば、その研究結果は、ガスケットアッセンブリおよび溝部の特定の相対寸法について、改善されたシーリング性能を示した。

たとえば、サイドパネル11～14が、ねじ山付きの部材によって、押圧方向68において、2つのコーナーガーダー21～24、トップヘッド2、およびボトムヘッド3に押し付けられるときに、弛緩状態における前記押圧方向68へのガスケットアッセンブリ6～9の高さ寸法91は、好ましくは、前記押圧方向への溝部の合計深さ寸法よりも大きくなっているべきであり、具体的には5～50%大きくなっているべきであり、より具体的には15～35%大きくなっているべきである。

換言すれば、ガスケットアッセンブリの高さ寸法91は、溝部46の深さ寸法94よりも約25%+/-約10%大きくなっているべきである。その理由は、これが、図31cの中の矢印100によって図示されているように、ガスケットアッセンブリ6～9の圧縮のときに、ガスケットアッセンブリによって高いシーリング力を提供することが証明されているからである。溝部46の深さ寸法94と比較して高さ寸法91へのガスケットアッセンブリ6～9のサイズが大きいことが、図31bの中の参照符号「95」によって示されている。

その上、溝部46の幅寸法93と弛緩状態におけるガスケットアッセンブリ6～9の幅寸法92との間の比率が、1.0～1.2の範囲にあったとき、具体的には1.0～1.1の範囲にあったとき、より具体的には1.0～1.05の範囲にあったときに、良好なシーリング性能が達成され、弛緩状態におけるガスケットアッセンブリ6～9の高さ寸法91と溝部46の深さ寸法94との間の比率は、1.05～1.75の範囲にあり、具体的には1.1～1.5の範囲にあり、より具体的には1.2～1.3の範囲にあった。

これは、溝部の幅寸法93がガスケットアッセンブリ6～9の幅寸法92とおおよそ同じであるかまたはそれよりもわずかに大きくなっているべきであるということを本質的に意味している。これは、溝部の中へのガスケットアッセンブリの簡単な挿入を可能にし、一方では、依然として、圧縮方向87へのガスケットアッセンブリの圧縮が主に圧縮方向87へのガスケットアッセンブリの圧縮を結果として生じさせることを保証し、ガスケットアッセンブリの圧縮のときに、高いシーリング圧力がガスケットアッセンブリの中に構築され得るようになっている。

加えて、溝部46の実質的に正方形形状の断面が、一般的に、改善されたシーリング能力を結果として生じさせるということが研究によって示されている。結果的に、溝部46は、図31cに示されているように、少なくとも1つの側壁部の装着された状態および金属同士の接触状態において、実質的に正方形形状のまたは長方形形状の横断方向断面を提供され得、ガスケットアッセンブリ6～9の意図された圧縮方向87に特定の深さ寸法99を有しており、意図された圧縮方向87に対して垂直に特定の幅寸法98を有しており、溝部46の横断方向断面の深さ/幅の比は、0.6～1.4の範囲にあり、具体的には0.75～1.25の範囲にあり、より具体的には0.9～1.1の範囲にあることが可能である。

明らかに、たとえばフレーム61～64の中に機械加工されたまたはその他の方法で提供された溝部46は、当然のことながら、製造公差、ピーク応力を低減させる丸みを帯びたコーナーなどに起因して、純粋な数学的な長方形の幾何学形態からわずかに外れてもよい。

その上、ガスケットアッセンブリの「弛緩状態」という用語は、圧縮の前またはガスケットアッセンブリの完全な減圧のときのいずれかの、ガスケットアッセンブリの状態を指す。グラファイトガスケットアッセンブリは、一般的に、減圧のときに良好な弾性的な復元性を有しており、ガスケットアッセンブリの高さおよび幅寸法がガスケットアッセンブリの圧縮の前に測定されるかまたは完全な減圧のときに測定されるかにかかわらず、改善されたシーリング性能を提供する上記に定義されている寸法および比率が有効であるようになっている。ガスケットアッセンブリの完全な減圧は、コーナーガーダーからサイドパネルを除去することを意味している。

熱交換器のさらに別の例示的な実施形態によれば、ガスケットアッセンブリのための溝部は、図32a～図32cに図示されているように、2つの協働する半溝部によって提供され得、図32a～図32cは、図31a～図31cのように、熱交換器1の組み立ての間の3つの個別の時間的状況を示している。結果的に、ガスケットアッセンブリのための溝部が、フレーム61～64の中に部分的に配置され、また、サイドパネルライニング41～44の中に部分的に配置されている場合には、「押圧方向への溝部の合計深さ」という用語は、図32cの中の参照符号99によって図示されているように、2つの協働する半溝部の組み合わされた深さを指す。

その上、「トップヘッド」および/または「ボトムヘッド」という用語のそれぞれは、図に示されているような単一の強固なワンピースの構造体を指すことが可能であり、または、代替的に、トップカバーまたはボトムカバーを有する強固なフレーム構造体など複数の部材から構成された構造体を指すことが可能である。前記フレーム構造体は、一緒に溶接されているかまたは一緒におよび/もしくはコーナーガーダーにボルト締めされている部材から作製され得る。

また、本開示は、上記に説明されているようなプレート式熱交換器を組み立てるための方法にも言及する。本方法は、トップヘッド2、ボトムヘッド3、4つのサイドパネル11～14、4つのコーナーガーダー21～24、および、スタックされた熱交換プレート27のプレートパック5を提供する第1のステップを含む。

本方法は、コーナーガーダー21～24、ボトムヘッド3、トップヘッド2、およびプレートパック5をサブユニットに組み立てる第2のステップをさらに含む。

加えて、本方法は、少なくとも1つのサイドパネル11～14と2つのコーナーガーダー21～24、トップヘッド2、およびボトムヘッド3との間の意図された接触領域に配置されている溝部46の中に連続的なガスケットアッセンブリ6～9を装着する第3のステップを含み、ガスケットアッセンブリ6～9は、複数のガスケットセグメントから構成されたセグメント化されたガスケットアッセンブリであり、それぞれのガスケットセグメントは、グラファイト材料から作製されている。

最後に、本方法は、少なくとも1つのサイドパネル11～14を2つのコーナーガーダー31～34、トップヘッド2、およびボトムヘッド3に結合し、プレートパック5を収容する密封されたエンクロージャーを形成する第4のステップを含む。

上記の説明は、本質的に単に例示的なものに過ぎず、本開示、その用途、または使用を限定することを意図していないということが認識されることとなる。特定の例が明細書に説明されており、図面に図示されているが、特許請求の範囲に定義されているような本開示の範囲から逸脱することなく、様々な変更が行われ得、均等物がその上レメントに置換され得るということが当業者によって理解されることとなる。その上、その本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況または材料を本開示の教示に適合させるために、修正が行われ得る。

さらに、上記に説明されているプレート式熱交換器を組み立てるための方法のステップまたは動作は、矛盾する状況に起因して不可能ではないときに、場合によっては、部分的に別の順序で実施され得、方法は、上記に説明されている特定の順序に厳密に制限されるわけではない。むしろ、検討されている方法は、単に、企図されるような本開示の1つの実施形態に過ぎない。

したがって、本開示は、本開示の教示を実施するために現在企図されている最良のモードとして図面によって図示され明細書に説明されている特定の例に限定されるのではなく、本開示の範囲は、先述の説明および添付の特許請求の範囲の中に入る任意の実施形態を含むこととなるということが意図されている。特許請求の範囲の中に述べられている参照符号は、特許請求の範囲によって保護される事項の範囲を限定するものとして見られるべきではなく、それらの唯一の機能は、特許請求の範囲をより理解しやすくするということである。

1 プレート式熱交換器
2 トップヘッド
3 ボトムヘッド
4 長手方向
5 プレートパック
6、7、8、9 ガスケットアッセンブリ
11、12、13、14 サイドパネル
21、22、23、24 コーナーガーダー
25 トッププレート
26 ボトムプレート
27 熱交換プレート
28 パネル状のセクション
29 パネル状のライニング
31、32、33、34 ガーダーライニング
35 第1の入口部
36 第1の出口部
37 第2の入口部
38 第2の出口部
39 バッフル
41、42、43、44 サイドパネルライニング
45 横断方向
46 溝部
47 材料厚さ
48 当接表面
49 後方表面
51、52、53、54 アクセス開口部
55 ねじ山付きのアパーチャー
56 孔部
57 ねじ山付きのアパーチャー
58 貫通孔部
59 ねじ山付きのピン
61、62、63、64 フレーム
65 ナット
66 溶接線
68 押圧方向
69 領域
70 領域
71 ねじ山付きのアパーチャー
76 当接表面
78 長さ
79 長さ
80 コーナーガスケットセグメント
81 第1の真っ直ぐなガスケットセグメント
81a 第1の長さ
82 第2の真っ直ぐなガスケットセグメント
82a 第2の長さ
84 当接表面
85 ジョイント
86 傾斜した端部表面
87 圧縮方向
88 結合セクション
89 丸みを帯びたコーナー
91 高さ寸法
92 幅寸法
93 幅寸法
94 深さ寸法
95 高さ寸法
98 幅寸法
99 深さ寸法
100 シーリング力
101 支持構造体
F1 第1の流路
F2 第2の流路

Claims (15)

1. トップヘッド(2)と、ボトムヘッド(3)と、4つのサイドパネル(11、12、13、14)と、4つのコーナーガーダー(21、22、23、24)とを含む、プレート式熱交換器であって、前記サイドパネル(11、12、13、14)および前記コーナーガーダー(21、22、23、24)は、前記ボトムヘッド(3)から前記トップヘッド(2)まで長手方向(4)に沿って延在しており、それぞれのサイドパネル(11、12、13、14)は、2つのコーナーガーダー(21、22、23、24)に関連付けられており、前記トップヘッド(2)、前記ボトムヘッド(3)、前記4つのサイドパネル(11、12、13、14)、および、前記4つのコーナーガーダー(21、22、23、24)が互いに結合され、スタックされた熱交換プレート(27)のプレートパック(5)を収容するための密封されたエンクロージャーを形成しており、連続的なガスケットアッセンブリ(6、7、8、9)が、少なくとも1つのサイドパネル(11、12、13、14)と2つのコーナーガーダー(21、22、23、24)、前記トップヘッド(2)、および前記ボトムヘッド(3)との間の接触領域に配置されており、前記ガスケットアッセンブリ(6、7、8、9)は、溝部(46)の中に位置付けされており、前記ガスケットアッセンブリ(6、7、8、9)は、複数のガスケットセグメントから構成されたセグメント化されたガスケットアッセンブリ(6、7、8、9)であり、それぞれのガスケットセグメントは、グラファイト材料から作製されている、プレート式熱交換器。
2. 前記少なくとも1つのサイドパネル(11、12、13、14)は、ねじ山付きの部材によって、押圧方向(68)において、前記2つのコーナーガーダー(21、22、23、24)、前記トップヘッド(2)、および前記ボトムヘッド(3)に押し付けられており、弛緩状態における前記押圧方向(68)への前記ガスケットアッセンブリ(6、7、8、9)の高さ寸法は、前記押圧方向(68)への前記溝部(46)の合計深さ寸法よりも大きくなっており、具体的には5～50%大きくなっており、より具体的には15～35%大きくなっている、請求項1に記載のプレート式熱交換器。
3. 前記少なくとも1つのサイドパネル(11、12、13、14)が装着され、前記2つのコーナーガーダー(21、22、23、24)、前記トップヘッド(2)、および前記ボトムヘッド(3)に押し付けられているときに、前記ガスケットアッセンブリ(6、7、8、9)は圧縮状態になっており、前記少なくとも1つのサイドパネル(11、12、13、14)に関連付けられる当接表面は、前記ガスケットアッセンブリ(6、7、8、9)の過剰締め付けに対する保護を提供するために、前記2つのコーナーガーダー(21、22、23、24)、前記トップヘッド(2)、および前記ボトムヘッド(3)に関連付けられる対応する当接表面との金属同士の接触を有している、請求項1または2に記載のプレート式熱交換器。
4. 前記溝部(46)は、前記少なくとも1つのサイドパネル(11、12、13、14)、前記少なくとも1つのサイドパネル(11、12、13、14)に取り付けられているサイドパネルライニング(41、42、43、44)、前記2つのコーナーガーダー(21、22、23、24)、前記2つのコーナーガーダー(21、22、23、24)のガーダーライニング(31、32、33、34)、前記トップヘッド(2)、前記ボトムヘッド(3)、前記プレートパック(5)のトッププレート(25)、または、前記プレートパック(5)のボトムプレート(26)のうちの1つまたは複数の中に配置されており、または、それに関連付けられている、請求項1から3のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。
5. 前記溝部(46)は、長方形のフレーム(61、62、63、64)またはフランジの中に配置されており、前記フレーム(61、62、63、64)またはフランジは、前記サイドパネルライニング(41、42、43、44)にまたは前記2つのコーナーガーダー(21、22、23、24)の少なくとも前記ガーダーライニング(31、32、33、34)に溶接されているか、はんだ付けされているか、または、その他の方法で恒久的に取り付けられている、請求項4に記載のプレート式熱交換器。
6. 前記ガスケットアッセンブリ(6、7、8、9)は、弛緩状態において実質的に長方形形状の横断方向断面を有しており、前記ガスケットアッセンブリ(6、7、8、9)の意図された圧縮方向に特定の高さ寸法を有しており、前記意図された圧縮方向に対して垂直に特定の幅寸法を有しており、前記弛緩状態における前記ガスケットアッセンブリ(6、7、8、9)の前記横断方向断面の高さ/幅の比は、0.75～1.75の範囲にあり、具体的には1.0～1.5の範囲にあり、より具体的には1.1～1.4の範囲にある、請求項1から5のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。
7. 前記溝部(46)は、前記少なくとも1つのサイドパネルの装着された状態および金属同士の接触状態において、実質的に長方形形状の横断方向断面を有しており、前記ガスケットアッセンブリ(6、7、8、9)の意図された圧縮方向に特定の深さ寸法を有しており、前記意図された圧縮方向に対して垂直に特定の幅寸法を有しており、前記溝部(46)の前記横断方向断面の深さ/幅の比は、0.6～1.4の範囲にあり、具体的には0.75～1.25の範囲にあり、より具体的には0.9～1.1の範囲にある、請求項1から6のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。
8. 前記溝部(46)の前記幅寸法と前記弛緩状態における前記ガスケットアッセンブリ(6、7、8、9)の前記幅寸法との間の比率は、1.0～1.2の範囲にあり、具体的には1.0～1.1の範囲にあり、より具体的には1.0～1.05の範囲にあり、および/または、前記弛緩状態における前記ガスケットアッセンブリ(6、7、8、9)の前記高さ寸法と前記溝部(46)の前記深さ寸法との間の比率は、1.05～1.75の範囲にあり、具体的には1.1～1.5の範囲にあり、より具体的には1.2～1.3の範囲にある、請求項6および7に記載のプレート式熱交換器。
9. 前記ガスケットアッセンブリ(6、7、8、9)は、弛緩状態において実質的に長方形形状の横断方向断面を有しており、前記ガスケットアッセンブリ(6、7、8、9)の意図された圧縮方向に特定の高さ寸法を有しており、前記意図された圧縮方向に対して垂直に特定の幅寸法を有しており、前記弛緩状態における前記ガスケットアッセンブリ(6、7、8、9)の高さ寸法は、5～25mmの範囲にあり、具体的には6～17mmの範囲にあり、より具体的には8～12mmの範囲にあり、前記弛緩状態における前記ガスケットアッセンブリ(6、7、8、9)の幅寸法は、4～20mmの範囲にあり、具体的には5～15mmの範囲にあり、より具体的には6～10mmの範囲にある、請求項1から8のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。
10. それぞれのガスケットセグメント(80、81、82)は、そのそれぞれの長さ方向の端部領域において結合セクション(88)を有しており、近隣のガスケットセグメント(80、81、82)の前記結合セクション(88)は、前記ガスケットアッセンブリ(6、7、8、9)の意図された圧縮方向において見られるように、相互に重なり合う関係で配置されている、請求項1から9のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。
11. 前記セグメント化されたガスケットアッセンブリ(6、7、8、9)を構成する前記複数のガスケットセグメント(80、81、82)は、4つの同一のコーナーガスケットセグメント(80)と、前記コーナーガスケットセグメント(80)を相互接続する1つまたは複数の真っ直ぐなガスケットセグメント(81、82)とを含む、請求項1から10のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。
12. 前記ガスケットアッセンブリ(6、7、8、9)は、前記プレート式熱交換器の長手方向に0.5～5メートルの長さ、および、前記長手方向に対して垂直の方向に0.3～2メートルの長さを有する長方形形状を有している、請求項1から11のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。
13. それぞれのガスケットセグメント(80、81、82)は、少なくとも93%、具体的には少なくとも95%、より具体的には少なくとも97%の炭素含有量を有している、請求項1から12のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。
14. それぞれのガスケットセグメント(80、81、82)は、グラファイト材料の複数のスタックされた層から作製されており、前記層は、前記ガスケットアッセンブリ(6、7、8、9)の前記意図された圧縮方向に対して概して平行に配向されている、請求項1から13のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。
15. プレート式熱交換器を組み立てるための方法であって、前記方法は、
    トップヘッド(2)、ボトムヘッド(3)、4つのサイドパネル(11.12.13.14)、4つのコーナーガーダー(21、22、23、24)、および、スタックされた熱交換プレート(27)のプレートパック(5)を提供するステップと、
    前記コーナーガーダー(21、22、23、24)、前記ボトムヘッド(3)、前記トップヘッド(2)、および前記プレートパック(5)をサブユニットに組み立てるステップと、
    少なくとも1つのサイドパネル(11、12、13、14)と2つのコーナーガーダー(21、22、23、24)、前記トップヘッド(2)、および前記ボトムヘッド(3)との間の意図された接触領域に配置されている溝部(46)の中に連続的なガスケットアッセンブリ(6、7、8、9)を装着するステップであって、前記ガスケットアッセンブリ(6、7、8、9)は、複数のガスケットセグメントから構成されたセグメント化されたガスケットアッセンブリ(6、7、8、9)であり、それぞれのガスケットセグメントは、グラファイト材料から作製されている、ステップと、
    前記少なくとも1つのサイドパネル(11、12、13、14)を前記2つのコーナーガーダー(21、22、23、24)、前記トップヘッド(2)、および前記ボトムヘッド(3)に結合し、前記プレートパック(5)を収容する密封されたエンクロージャーを形成するステップと
    を含む、方法。

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