JP2908020B2 - プレート型熱交換器 - Google Patents

プレート型熱交換器

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JP2908020B2 JP3509625A JP50962591A JP2908020B2 JP 2908020 B2 JP2908020 B2 JP 2908020B2 JP 3509625 A JP3509625 A JP 3509625A JP 50962591 A JP50962591 A JP 50962591A JP 2908020 B2 JP2908020 B2 JP 2908020B2
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    • F28F3/08Elements constructed for building-up into stacks, e.g. capable of being taken apart for cleaning
    • F28F3/10Arrangements for sealing the margins
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、一方の流体から他方の流体への熱交換のた
めのプレート型熱交換器に関する。このプレート型熱交
換器は、重なり合った複数の二重壁要素からなり、これ
らの二重壁要素の間には2つの流体のための流路が形成
されており、これらの要素の各々は、2枚の薄い熱交換
プレートからなり、その各々は、中央の熱交換部と、こ
れを包囲している部分であって、他の熱交換プレートの
対応する部分に直接的に押し当たっているシール部とを
有する。このプレート型熱交換器は、さらに互いに隣接
した二重壁要素の、それぞれの熱交換プレートのシール
部に沿って当接して二重壁要素間の流路を限定している
シール部材と、二重壁要素を、それぞれのプレートの熱
交換部の領域においては相互に直接的に、熱交換プレー
トのシール部の領域においては相互間にシール部材を介
して間接的に押し付けるように配置された結合手段とを
具備している。
この種のプレート型熱交換器はWO88/03253の中で示さ
れていて、相互間で汚染が起こってはならない流体間の
熱交換のために有用である。積層された二重壁要素は、
それら二重壁要素を、プレートの熱交換部においては相
互に直接的に、また、プレートのシール部においては相
互に前述のシール部材を介して間接的に押し付ける手段
によって相互に結合される。この、二重壁要素が相互に
押し付けられることの結果として、二重壁要素の各々に
おける熱交換プレートの間に大きな熱交換面が創出さ
れ、これは、熱交換器の良好な熱交換効率を意味する。
それと同時に、熱交換プレートを通しての液漏れが起こ
っても、直ちに一方の熱交換流体が他方の流体と混合す
ることにはならないという、安全性が達成される。
この種のプレート型熱交換器の中では熱交換プレート
を通しての漏れが生じたとき、その漏れが観察できるよ
うにするには、漏れた流体がプレート型熱交換器から流
出するようにしなければならない。さらに、漏れが起こ
ってからある時間内にその漏れが観察できることが望ま
れている。実際上は、この、漏れを早急に発見したいと
いう要求を満足させることは困難である、ということが
示されていた。各二重壁要素において2つの熱交換プレ
ートの間でより良い接触が得られている程、上記の要求
を満足することは困難であろう。漏れている流体が熱交
換器の周辺へ流出することを容易にするためには、FR24
54075で示されているように、熱交換プレートの間に挿
入された熱伝導性の金属のワイヤネットによって、各々
の二重壁要素における熱交換プレートの相互間をある距
離だけ離しておく、ということが可能である。しかし、
そのことは、熱交換プレート間の熱伝導用の接触が悪く
なり、したがって熱交換器の効率が低下することを意味
する。
本発明の目的は、熱交換プレートを通しての漏れが早
急に観察されることを可能にすると同時に高い効率を有
する、当初に述べた種類のプレート型熱交換器を提供す
ることである。この目的は、本発明によれば、各々の二
重壁要素において、その2枚の熱交換プレートの間に少
なくとも1つの通路であるチャンネルがあって、そのチ
ャンネルは、各熱交換プレートのシール部の、互いに向
き合う位置にある限られた部分の間に形成されていて、
シール部を横断し、シール部の内側の領域をプレート型
熱交換器の周辺に接続させており、シール部のうちの残
りの部分は相互に直接的に押し当たっている、というこ
とを特徴とする、当初に述べた種類のプレート型熱交換
器によって成就される。
本発明によれば、各々の二重壁要素における2枚の熱
交換プレートの熱交換部の相互間をある距離だけ離して
おかなくても、漏れを早急に発見することが可能であ
る、ということが示された。したがって、この種のプレ
ート型熱交換器において漏れを早急に観察する上での問
題は、主として、各々の二重壁要素におけるプレートの
熱交換部が相互にあまりにも密接に接触するように押し
付けられていたことの結果ではなく、それらプレートの
シール部相互間で、前述のシール部材の働きによって、
熱交換部の回りを切れ目なしに延びて、そのシール部の
内側に漏れている流体が閉じ込められるような力をもっ
て押し付けられていたことの結果であった、というのが
実情であろう。
本発明の1つの望ましい実施態様においては、各二重
壁要素における熱交換プレートのシール部のうちの前記
の部分においてそれら熱交換プレートの間に1つの間隔
部材が配置されている。1つの代案の実施態様において
は、両熱交換プレートの少なくとも一方において、1つ
のチャンネルを形成するように設けられた溝がある。
以降においては添付の図面を参照しつつ本発明を説明
する。それら図面において、 第1図は、8枚の熱交換プレートを有する本発明によ
るプレート型熱交換器を、プレート相互間を離して示す
槻略図。
第2図は、本発明によるプレート型熱交換器における
幾つかの熱交換プレートの概略断面図。
第3図は、第2図のIII−III矢視の、2枚の熱交換プ
レートの1部分を示す断面図。
第4図は、第3図に対応する、本発明の別の実施例の
プレート型熱交換器における2枚の熱交換プレートの断
面図。
第1図に示すプレート型熱交換器は、図示のように8
枚の熱交換プレート1〜8を持ち、これらプレートは、
対になって二重壁要素9〜12を形成している。二重壁要
素は重ね合わされて、それらの間に、2つの流体のため
の流路13〜15を形成している。熱交換プレート1〜8の
すべては、図示の実施例では同一形状をなしており、薄
いプレートにプレス加工によって尾根16と谷17の形の波
形が付与されている。これら尾根16と谷17は、各々のプ
レートのそれぞれの側の熱交換部18の中で魚の骨形の模
様を形成している。各熱交換プレートは、長方形をな
し、隅部の各々に貫流開口19〜22を有している。1つの
二重壁要素に含まれる両熱交換プレートは、魚の骨の形
のパターンが一致していて各貫流開口が互いに向き合っ
て位置するように同じ方向を向いている。隣接する二重
壁要素9と10,10と11,11と12のそれぞれは、各隅部にあ
る貫流開口が、重ね合わされた二重壁要素全体を通じ
て、心が揃う位置に相互に合わされるように、それぞれ
の面内で180°ずつ回転されている。
各熱交換プレート1〜8には、中央の熱交換部18のほ
かにシール部が設けられている。これらシール部は熱交
換部を包囲しており、シール部の他の残りのものは熱交
換プレートの各貫流開口19〜22を包囲している。プレー
ト型熱交換器の中における熱交換プレートの位置によっ
て、熱交換プレート1〜8の片側または両側に、シール
部材がプレートのシール部に押し当たって、二重壁要素
9〜12の間では流路13〜15を気密にし、そして各貫流開
口19〜22ではその流路を気密にしている。
各熱交換プレートが相互に押し付けられるときに、こ
れらプレートがシール性をもってどのように相互に押し
当たるようになっているかを、第1図において破線によ
って示す。二重壁要素9,10,11,12の各々を構成する2つ
の熱交換プレート1,2と3,4と5,6と7,8は、それぞれ4つ
の貫流開口19〜22の回りだけで相互に気密に締め付けら
れている。1つの二重壁要素の中の両熱交換プレート
は、プレート型熱交換器の中で同じ方向を向いているの
で、例えば、熱交換プレート2の尾根16は、熱交換プレ
ート1の、前側では尾根16を形成している裏側の谷の中
に位置することになる。このため、1つの二重壁要素の
中の熱交換プレートの間には、実質的にプレートの全面
にわたる大きな熱交換用接触面が創出されることにな
る。これら熱交換プレート1と2の間では、正常時には
流体は流れない。同様に、プレート3と4,5と6,7と8の
各2枚も、相互間で良好な表面接触をして、各貫流開口
19〜22の回りでだけ相互に気密に締め付けられている。
熱交換プレート2と3のような、別々の二重壁要素に
属している相互にプレートの面内において180°回転さ
れている互いに近接した2枚の熱交換プレートは、協同
して、一方の流体のための流路13を形成している。この
ために、熱交換プレートは、両プレートの熱交換部分の
回りを包囲するように延びているシール部に沿って、そ
してまた熱交換プレート2,3の貫流開口の各2つの回り
において相互に気密に締め付けられている。このことが
図においては、熱交換プレート3における熱交換部分18
と4つの貫流開口19〜22を合わせたものの回りを延びて
いる破線と、貫流開口21の回りを延びている破線によっ
て示されている。熱交換プレート3の貫流開口20の回り
でも、対応する破線が示されるべきであるが、この例で
はその開口20を通しては、貫流開口21と同じ流体が流れ
る。しかし、この貫流開口20は、それの前方に位置する
熱交換プレート2によって隠されている。
互いに隣接した2枚の熱交換プレート2,3の間の中間
スペースの中では、熱交換プレート3の尾根16が熱交換
プレート2の前側の谷17によって形成され裏側の尾根と
交叉して、これに押し当たっている。これら2枚の熱交
換プレート2,3の間の当接する各点の間に、流路13が形
成され、この流路13は、熱交換プレート2の右側(第1
図)にある貫流開口20,21,およびこれら開口のすぐ向い
側に位置する熱交換プレート3の貫流開口19,22と連通
しているが、この流路13は、これら2枚の熱交換プレー
トにあるその他の貫流開口とはシールにより隔離されて
いる。熱交換プレート6と7とは、熱交換プレート2と
3の場合と同様に、相互に協同して流路15を形成してい
て、その流路15は、熱交換プレート2と3の間の流路13
と平行である。熱交換プレート4と5とは、同様に協同
するが、この場合は、2枚のプレート4と5の間の流路
14は、熱交換プレート5の左側(第1図)にある貫流開
口19,22,および、それら開口のすぐ向い側に位置してい
る熱交換プレート4にある開口20,21と連通している。
熱交換プレートの貫流開口19〜22は、2つの熱交換流
体のための、プレートの積層体であるパッケージの中を
通しての流路を形成している。第1図において矢印によ
り、第1の流体Flが、プレートのパッケージの中に熱交
換プレート1の開口20を経て導入され、同じプレートの
開口21を経て戻ってくることと、第2の流体F2がそのパ
ッケージの中に熱交換プレート1にある開口22を経て導
入され、同じプレートの開口19を経て戻ってくることの
様相が示されている。図示のプレート型熱交換器の運転
の間には、第1の流体F1が、並列に接続された2つの流
路13,15を通って流れる一方、第2の流体F2は流路14を
通って流れる。
第2図は、本発明によるプレート型熱交換器の4つの
二重壁要素23,24,25,26の部分断面を示している。この
断面は、熱交換部を包囲しているシール部を横切るよう
に、例えば、二重壁要素の、第1図において参照番号27
でマークされている領域において採られたものである。
各二重壁要素は、シール部分に沿って、シール部材28,2
9,30,31を介して相互に当接し、シール部材は、二重壁
要素のシール用溝の中に配置されていて、流路32,33,34
を限定し、これら流路を、プレート型熱交換器の周辺35
と連通しないようにシールして隔離している。
熱交換プレートを通して漏れている流体がプレート型
熱交換器の周辺へ流出することを容易にするために、各
々の二重壁要素23〜26における熱交換プレートの間に間
隔部材36−39が、それら間隔部材の両側においてシール
部分の内側の領域をプレート型熱交換器の周辺に接続さ
せる通路であるチャンネル40と41が形成されるように配
置されている。図示の例においては、その間隔部材は金
属のテープからなり、これが二重壁要素の熱交換プレー
ト間に入れられている。この金属のテープは、シール用
溝の底の部分を横切って延び、なお、シール用溝の底の
部分の両側の側壁部分へ延びている。チャンネル40と41
が形成される模様が、第3図に示すとおり、シール用部
材28がシール用溝に沿って、金属テープ36を横切って延
びている二重壁要素23の断面図によってわかる。
代案として、二重壁要素における少なくとも一方の熱
交換プレートの中に溝を設けることによってもチャンネ
ルは形成できる。第4図にその実施例が示されている。
第4図の断面は第3図の断面に対応しているが、第3図
では2つのチャンネルが金属テープ36によって形成され
ているのに対して、1つのチャンネル42がシール用溝を
構切って形成されている。図示の例においては、二重壁
要素の熱交換プレートの各々に1つの溝が、それらが一
緒になってチャンネル42を形成するようにプレス加工で
作られている。
第2−4図で示される実施例においては、1つまたは
複数のチャンネルが、1つの間隔部材または1つの溝に
よって形成されている。もちろん、任意の数のチャンネ
ルがあって、これらチャンネルの間の部分においては二
重壁要素の2枚の熱交換プレートが相互に直接的に当接
しているものであってよい。第2図に示された例におい
ては、重ね合わされた二重壁要素の全体を通して、各々
の間隔部材が互いに揃って向き合うように位置してい
る。しかし、本発明の範囲内において間隔部材または溝
を、シール用溝の長さ方向に相互間でずらせて配置する
ことが可能である。
以上に示した本発明の実施例においては、熱交換プレ
ートの熱交換部の中のプレス加工されたパターンは、屋
根と谷の形に設計されているが、本発明の範囲内におい
て、多くの他の凸と凹の設計が可能であることはもちろ
んである。
流体の漏れがあったときに、その流体が十分に早急に
流出することを可能にするためには、間隔部材または溝
は、小さい寸法にする必要がある。この種のプレート式
熱交換器の1つの例においては、熱交換プレートの厚さ
は0.25〜0.6mmの間にある。厚さが0.05−0.1mmの金属の
テープにより、溝の深さが0.04mmならば、漏れている流
体の十分な流出が達成され得ることが示された。これに
より、漏れが起こったときにその漏れが早急に観察され
得ると同時に、二重壁要素における2枚の熱交換プレー
トの間で良好な熱交換用の面接触が維持され得る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 国際公開86/6463(WO,A1) 国際公開88/3253(WO,A1) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F28D 9/02 F28F 3/00 - 3/14

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】中央部分の熱交換部(18)とそれを取巻く
    シール部とからなる薄い熱交換プレート(1〜8)が2
    枚ずつ、その熱交換部(18)とシール部とがそれぞれ互
    いに接するように重ね合わされて構成された、複数の二
    重壁要素(9〜12,23〜26)が、その隣接する二重壁要
    素間に2つの流体に対する流路(13〜15,32〜34)を形
    成するように重ね合わされた、二重壁要素の積層体と、 隣接する前記二重壁要素(9〜12,23〜26)の前記熱交
    換プレートのシール部に沿って当接して、隣接する前記
    二重壁要素間に前記流路(13〜15,32〜34)をシールし
    て限定するシール部材(28〜31)と、 前記二重壁要素(9〜12,23〜26)を前記熱交換プレー
    トの熱交換部(18)の領域においては相互に直接的に、
    そのシール部の領域においては前記シール部材(28〜3
    1)を介して相互に間接的に押圧する結合手段と、から
    なる、一方の流体から他方の流体への熱交換用のプレー
    ト型熱交換器において、 各二重壁要素(9〜12,23〜26)の2枚の熱交換プレー
    ト(1〜8)の間に少なくとも1つのチャンネル(40〜
    42)が設けられ、このチャンネル(40〜42)が、前記2
    枚の熱交換プレートのシール部の、互いに向き合う位置
    にある熱交換プレートの限られた部分の間に形成され、
    そして、前記シール部を横断してシール部の内側の、2
    枚の熱交換プレートの間の領域をプレート型熱交換器の
    周辺(35)に連通させており、前記シール部分のうちの
    チャンネルが設けられていない残りの部分は相互に直接
    的に当接していることを特徴とするプレート型熱交換
    器。
  2. 【請求項2】2枚の熱交換プレート(1〜8)のシール
    部分の限られた部分の間に、間隔部材(36〜39)が、チ
    ャンネル(40〜42)を形成するように配置されている、
    請求項1記載のプレート型熱交換器。
  3. 【請求項3】2枚の熱交換プレートの少なくとも一方
    に、チャンネル(42)を形成する溝が形成されている、
    請求項1記載のプレート型熱交換器。
  4. 【請求項4】各熱交換プレート(1〜8)が、そのシー
    ル部分に、プレス加工で形成され、熱交換部(18)の周
    りを延びる溝を有し、シール部材(28〜31)が、この溝
    の中に配置されている、請求項1〜3のいずれか1項に
    記載のプレート型熱交換器。
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