JP3590634B2 - プレート式熱交換機 - Google Patents

Description

本発明は、２つの流体間で熱を伝熱するプレート式熱交換機に関し、この熱交換機は、各々が２枚の外側伝熱板と、その間にあってコーナー部に各流体用の入口および出口の開口を有するいくつかの主として矩形の内側伝熱板とからなる、いくつかの永久接合モジュールを具備している。
永久接合プレート式熱交換機は例えばGB 0580368およびGB 2126703で知られている。これらは、最初に伝熱板を内側ラインに沿って対として溶接し、次に、このようなプレート対を外側ラインに沿って溶接する、全溶接プレート式熱交換機の形で製作することができる。全溶接プレート式熱交換機は、いくつかの伝熱板を同時に溶接する方法で製作することもできる。しかしながら、プレート式熱交換機のサイズは、現在同時に溶接することができる、伝熱板の数に制限されることになる。
従来の全溶接プレート式熱交換機は漏洩が生じた場合に分解することができず、欠陥がある場合にはプレート式熱交換機全体を廃棄しなければならない。
全溶接プレート式熱交換機の替わりに、10〜20枚の伝熱板からなるモジュールを互いに溶接することができる。テストした後に、中間ガスケットを介してモジュールが組み立てられ、プレート式熱交換機が完成され、中間ガスケットによる欠陥がある場合にモジュールを互いに分解して新しいものと交換することができる。このようなプレート式熱交換機は、SE 304293およびWO 92/11501によって周知されている。それらの欠点は、中間ガスケットがプレート式熱交換機の応用を制限することである。
本発明の目的は、前述した種類のプレート式熱交換機に存在する欠点および制限を回避しモジュールの安全な接合を可能とし、同時に漏洩や他の欠点がある場合にモジュールを互いに分解して新しいものと交換できるようにすることである。
これらの目的は、本発明により達成されるが、本発明は、前記外側伝熱板が少なくとも一方の流体について前記内側伝熱板よりも入口および出口の開口が小さく、かつ前記モジュールが各外側伝熱板の前記入口および出口の開口周りで互いに接合されることを主な特徴としている。
溶接によりモジュールを接合する間に、溶接チップがモジュール間の接合部に達するように一方のモジュールの入口および出口の開口内に溶接セットが導入されなければならない。本発明によれば溶接すべきエッジを捜し出して到達するのは容易である。
本発明は２つの流体間で熱を伝達する次のプレート式熱交換機にも関連しており、この熱交換機は、各々が２枚の外側伝熱板と、その間にあってコーナー部に各流体用の入口および出口の開口を有しかつ各入口および出口の開口間に伝熱部が配置されているいくつかの主として矩形の内側伝熱板とからなる、いくつかの永久接合モジュールを具備しており、２つの隣接モジュールの前記外側伝熱板は少なくとも一方の流体に対して、それぞれ、入口および出口の開口周りの少なくとも連続する領域において互いに突き合わされ、かつ外側伝熱板の前記入口および出口の開口のエッジ周りを延びるラジアルエッジ溶接により互いに接合される、ことを特徴としている。
次に添付図を参照して本発明の詳細説明を行い、ここに、
図１は、本発明のプレート式熱交換機の概略側面図であり、そして、
図２は、図１のプレート式熱交換機の流路の一部の断面図である。
図１に２つの流体間で熱を伝達するプレート式熱交換機を示し、この熱交換機は、各々が２枚の外側伝熱板３と、その間にある数枚の主として矩形の内側伝熱板４と、からなるいくつかの永久接合モジュール２を具備している。各流体用の流路5,6がプレート式熱交換機１を貫通している。モジュール２は従来のフレーム７内に配置されており、少なくともフロントエンドプレート８とリアエンドプレート９といくつかの締付ボルト10を具備している。フロントエンドプレート８は第１の流体用の流路5,6および第２の流体用の流路（不図示）に通じる接続部11を有している。
伝熱板２にはプレスにより隆起と溝の形のパターンが設けられており、交互になる第１および第２の伝熱板２の隆起が互いに隣接するようにされている。伝熱板２は互いに溶接されるかあるいは、例えば接着、半田づけもしくはそれらの組合せにより、互いに幾分永久的に接合されている。伝熱板が、１つ置きのプレート間スペースに第１の流体用のフロースペースを画定し、残りのプレート間スペースに他方の流体用のフロースペースを画定する。
図２に、（前記接続部の無い）フロントエンドプレート８の一部および２つの隣接するモジュール２の概略断面図が示されている。外側および内側の伝熱板3,4は細長く主として矩形であるが、円形等の他の形状とすることもでき、薄い金属板から作られプレスにより従来のコルゲートパターンが施される。
外側および内側の伝熱板3,4はそのコーナー部に入口および出口の開口12を有している。一般的に、入口および出口の開口12は円形であるが、三角形や矩形等の他の形状も可能であり、開口の形状が本発明を制約することはない。
いわゆる並流式の場合、すなわち伝熱板の両側を流れる流体の主要な流れの向きが並列である場合、第１の流体用の入口および出口の開口12は伝熱板の一方の長辺に配置され、他の流体用の入口および出口の開口は伝熱板の他方の長辺に配置される。もちろん、所望により伝熱板は斜流に適合させることができる。
好ましくは、外側伝熱板３は、内側伝熱板４よりも小さい入口および出口の開口12を有している。これにより、外側伝熱板３の入口および出口の開口のエッジ13は、内側伝熱板４のエッジ14よりも長く流路5,6内へ延びている。
モジュール２の外側伝熱板３のエッジ13が残りの伝熱板４のエッジ14の数mm外側へ延びているので、モジュールを互いに溶接するための軸方向および半径方向位置に関して、溶接セットを流路内の正しい位置へ持って来ることが一層簡単になる。溶接はラジアルエッジ溶接もしくはアクシャルラップ溶接とすることができる。
ラジアルエッジ溶接は、互いに突き合わされた２枚の伝熱板のエッジに向かって溶接されることを意味する。すなわち、溶接セットは、プレート面内を流路の中心から半径方向外向きに開口のエッジに向かって移動され、次いでそれらは突合せ溶接もしくは融接される。
アクシャルラップ溶接は、互いに突き合わされた２枚の伝熱板に向かって直角に溶接されることを意味する。すなわち、溶接セットは一方の伝熱板に向かって直角に流路内を軸方向に移動される。次に伝熱板上および開口のエッジから幾分内側までのシーム溶接として溶接が行われる。
もちろん、互いに突き合わされた２つの外側伝熱板の開口は異なるサイズとすることができ、したがって隅肉溶接として溶接を行うこともできる。
好ましくは、外側伝熱板３は、内側伝熱板４のエッジ14内を延びる外側伝熱板３、すなわち、入口および出口の開口12周りの少なくとも連続領域内で互いに突き合わされ、外側伝熱板３の入口および出口の開口のエッジ13および内側伝熱板４の入口および出口の開口12のエッジ14により半径方向に画定される、２つの隣接モジュール２の外側伝熱板３の領域内に全溶接を配置できるように設計される。このようにして、完成されたプレート式熱交換機１の様々なモジュール２を簡単な方法で捜し出すことができる。
いずれかのモジュール２に欠陥がある場合には、ラジアルエッジ溶接をすり潰し、アクシャルラップ溶接周りのプレート材料を切り取り、次に故障したモジュールを除去することができる。隣接モジュールに残留する故障したモジュールからの任意のプレート材料を次に研磨もしくは研削し、新しいモジュール２を溶接して故障したモジュールと交換することができる。
入口および出口の開口12周りの部分を除けば、外側伝熱板３は内側伝熱板４と同じものとして示されてきており、その両側で伝熱流体と接触するものとして設計されている。もちろん、一方の流体としか接触しないように特別に外側伝熱板を設計することもできる。すなわちモジュール２間のスペースへ流体が流入しないようにすることである。
所望により、厚い材料の、リングまたは平板状の独立したスペーシング手段をモジュール間に導入することもできる。例えば、外側伝熱板のエッジ部がなんらかの理由により互いに突き合わされない場合には、このようなスペーシング手段が２つの隣接するモジュールの外側伝熱板間に配置され外側伝熱板に永久接合される。

Claims (7)

1. ２つの流体間で熱を伝達するプレート式熱交換機（１）であって、該熱交換機（１）は、各々が２枚の外側伝熱板（３）と、その間にあってコーナー部に各流体用の入口および出口の開口（12）を有するいくつかの主として矩形の内側伝熱板（４）と、からなるいくつかの永久接合されたモジュール（２）を具備する熱交換機（１）において、前記外側伝熱板（３）は、前記内側伝熱板（４）と比べて少なくとも１つの流体の入口および出口の開口（12）が小さく、かつ前記モジュール（２）は、各外側伝熱板（３）の前記入口および出口の開口（12）周りに互いに接合されていることを特徴とする、プレート式熱交換機。
2. ２つの隣接するモジュール（２）の外側伝熱板（３）は、外側伝熱板（３）の入口および出口の開口（12）のエッジ（13）および内側伝熱板（４）の入口および出口の開口（12）のエッジ（14）により半径方向に画定される、入口および出口の開口（12）周りの少なくとも連続領域内で互いに突き合わされていることを特徴とする、請求項１記載のプレート式熱交換機。
3. ２つの隣接するモジュール（２）の外側伝熱板（３）は前記領域内で互いに溶接されることを特徴とする、請求項１または請求項２記載のプレート式熱交換機。
4. 溶接はラジアルエッジ溶接として設計されていることを特徴とする、請求項３記載のプレート式熱交換機。
5. 溶接はアクシャルラップ溶接として設計されていることを特徴とする、請求項３記載のプレート式熱交換機。
6. ２つの隣接するモジュール（２）の外側伝熱板（３）間にスペーシング手段が配置されており、該スペーシング手段は外側伝熱板（３）へ永久接合されることを特徴とする、請求項１記載のプレート式熱交換機。
7. ２つの流体間で熱を伝達するプレート式熱交換機（１）であって、各々が２枚の外側伝熱板（３）と、その間にコーナー部に各流体用の入口および出口の開口（12）を有するいくつかの主として矩形の内側伝熱板（４）とからなるいくつかの永久接合されたモジュール（２）を具備する熱交換機（１）において、２つの隣接するモジュール（２）の前記外側伝熱板（３）は、少なくとも１つの流体に対して、それぞれ、入口および出口の開口（12）周りの少なくとも連続する領域内で互いに突き合わされており、かつ外側伝熱板（３）の前記入口および出口の開口（12）のエッジ（13）周りに延びているラジアルエッジ溶接により互いに接合されていることを特徴とする、プレート式熱交換機。

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