JP3675478B2 - 溶接されたプレート型熱交換機及びプレート型熱交換機に熱伝達プレートを溶接する方法 - Google Patents

Description

本発明は、モジュールの仮想中央平面の両側に等しく配分された複数の矩形の熱伝達プレートが恒久的に結合されたモジュールを有し、仮想中央平面は、熱伝達プレートの平面に平行であり、熱伝達プレートは、そのコーナー部分に各流体用の入口及び出口開口部と、入口開口部と出口開口部との間に配置された熱伝達部分とを有し、中間の熱伝達プレートは、一方の流体に対して少なくとも熱伝達部分の周り、及び入口及び出口開口部の周りに伸びる第１の隣接する熱伝達プレートに対する溶接部と、他方の流体に対して少なくとも熱伝達部分の周り、及び入口及び出口開口部の周りに伸びる第２の隣接する熱伝達プレートに対する溶接部とを有する２つの流体の間の熱伝達用プレート型熱交換器に関する。
恒久的に結合されたプレート型熱交換機は、例えば、英国特許第０５８０３６８号及び第２１２６７０３号によって知られている。これらは、熱交換プレートがまず内側ラインに沿って対になるように溶接され、次にこのような対のプレートの２つの対が外側ラインに沿って一緒に溶接される。全溶接式のプレート型熱交換機は又、数枚の熱伝達プレートを、同時に溶接することにより作ることができるが、このプレート型熱交換機の寸法は、同時に溶接される熱交換機プレートの数により制限される。
これまで知られている全溶接タイプのプレート型熱交換機は、もし漏れが生じた場合、取り外すことができず、故障した場合にはプレート型熱交換機全体を廃棄しなければならない。
全溶接式のプレート型熱交換機の変形例として、１０乃至２０個の熱交換プレートから成るモジュールが一緒に溶接されるものがある。モジュールは試験した後、中間のガスケットによってプレート型熱交換機を完成させるために組み立てられ、これはモジュールを互いに取り外し、故障が生じた場合には、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型熱交換機は、スウェーデン特許第ＳＥ３０４２９３号及びＷＯ９２／１１５０１号を介して公知である。これらの有する欠点は、中間のガスケットがプレート型熱交換機の用途を制限することである。
従来の溶接技術は２つのプレートの溶接部で双方のプレートに対して溶接工具が適用されることを必要とする。しかしながら、レーザー溶接及び電子ビーム溶接のような最近の溶接技術は、２つの組合わされたプレートの一方のプレートのみに溶接工具を使用して２つのプレートの溶接を容易にしている。最近の溶接技術に関する利点は又、一緒に溶接するプレートに発生する熱が小さくなることである。
最近の溶接技術の助けによって、一方向からのみ溶接工具を適用することによって互いにプレートを積重ね、プレートを一緒に連続的に溶接することによって複数の熱伝達プレートを一緒に溶接することができる。最初のプレートは、予め水平に配置され、その後、残りのプレートを一枚ずつ上に配置し、下のプレートにしっかりと溶接する。このときの問題は、熱伝達プレートの材料が溶接中に溶接から生じる熱によって局所的に伸びることである。溶接の後、材料は冷却によって収縮し、その結果、溶接の後に溶接の応力が生じ、熱伝達プレートの変形が生じる。２つの熱伝達プレートのみを一緒に溶接してモジュールを作るときは、溶接の応力は、モジュールの中間面に作用し、従って実際の変形は生じない。３番目の熱伝達プレートが付加されたとき、新しい溶接応力はモジュールの中間面の外側に作用し、それによってモジュールを湾曲する傾向がある。熱伝達プレートを加える毎にモジュールはさらに湾曲する傾向がある。最後には、湾曲は大きくなりすぎ、熱伝達プレートの波形パターンを損うことなくモジュールを真直ぐにすることが不可能になる。
本発明の目的は、溶接応力が生じる上述した結果を小さくするため、プレート型熱交換機において、熱伝達プレート同士を溶接する技術を改良することである。
この目的は、中央平面の両側の、隣接する熱伝達プレートの少なくとも１つの対の溶接が前述の中央平面に向かって行われることを特徴とする本発明によって達成される。
本発明においては、モジュールは、大きな湾曲が生じる前に溶接中に回転される。すると溶接はモジュールの他の側から行われる。これをモジュールが完成するまで繰り返す。溶接の応力はモジュールを回転することによって互いに平衡がとられ、モジュールを湾曲する傾向が除去される。
確実な効果を与えるためには一方の側から１つの溶接のみで十分であるが、中央平面の両側の熱伝達プレートの溶接の少なくとも半分は中央平面に向かう方向に行うことが適当である。
しかし、中央平面の両側のすべての溶接を中央平面に向かう方向に行うことが望ましい。
また本発明は又、数枚の熱伝達プレートが逐次溶接され、溶接が、熱伝達プレートの平面に平行なモジュールの仮想中央平面の一方及び他の側面から交互に行われるプレート形熱交換器を溶接する方法に関する。
本発明を添付図面を参照してさらに詳細に説明する。
第１図は、本発明によるプレート型熱交換器の概略側面図である。
第２図は、第１図によるプレート型熱交換器に含まれる３つの熱伝達プレートの概略図である。
第１図において、２つの流体の間の熱伝達用のプレート型熱交換器１は、数枚の恒久的に接合されたモジュール２を有し、各モジュールの仮想中央平面Ｍの両側に、ほぼ矩形の複数の熱伝達プレート３が配分されている。中央平面Ｍは、熱伝達プレート３の面に平行に及びモジュールの中央に配置されている。プレート型熱交換器１は、各流体用通路４を有する。モジュール２は、少なくとも前端プレート６及び後端プレート７及びいくつかの締め付けボルト８を有する従来型のフレーム５内に配置されている。前端プレート６は、通路４に連通する接続部９を有する。
第２図において、３つの熱伝達プレート３Ａ，３Ｂ及び３Ｃが示されており、それらにはプレス加工によって隆起部及び溝の形状の波形模様１０が設けられている。熱伝達プレートの隆起部は、互いに当接している。熱伝達プレートは互いに溶接されており、各第２のプレートの空隙１１において第１の流体用の流れ空間を形成し、他のプレート空隙１２においては第２の流体用の流れ空間を形成する。熱伝達プレートは、それらのコーナー部分１５に各流体用の入口及び出口開口部１３及び１４と、入口と出口開口部との間に配置された熱伝達部分１６とを有し、その場合、中間の熱伝達プレート３Ｂは、第１の流体について少なくとも前記熱伝達部分１６の周り、及び入口及び出口開口部１３及び１４の周りに伸びる第１の隣接する熱伝達プレート３Ａに対する溶接部１７Ａと、第２の流体について少なくとも前記熱伝達部分１６の周り、及び入口及び出口開口部１３及び１４の周りに伸びる第２の隣接する熱伝達プレート３Ｃに対する溶接部１７Ｂとを有する。溶接部１７Ａと１７Ｂは図面には現れないが互いにわずかに変位している。
熱伝達プレート３は細長く、主として矩形であるが、丸い他の形状も可能であり、薄い金属プレートから製造され、薄い金属プレートはプレス加工によって従来の波形模様を備えている。
平行流、すなわち、熱伝達プレートの両側を流れる２つの流体の主たる流れ方向が平行になる場合、第１の流体の入口及び出口開口部１３及び１４は、熱伝達プレート３の１つの長辺の側に配置され、第２の流体用の入口及び出口開口部１３及び１４は、熱伝達プレートの他の長辺の側に配置される。また熱伝達プレート３はもし必要なら、対角線的流れに適応するようになっている。
熱伝達プレート３を接合してプレート型熱交換器１を構成するためには、熱伝達プレート３の面に平行な仮想中央平面の一方及び他方の側から交互に熱伝達プレートを互いに溶接することによって実行される。本発明によって完成したプレート型熱交換器１においては、前記中央平面Ｍの各側において、少なくとも１つの隣接する熱伝達プレートの対の溶接部１７Ａまたは１７Ｂの少なくとも１つが、仮想中央平面に向かう方向に溶接具を向け乍ら、溶接部分１７Ａまたは１７Ｂの点線（図２）に沿って溶接が行われる。
通常、モジュールは、著しい湾曲が生じないように溶接中に回転される。次に、溶接は、モジュールの他の側から続けられる。これはモジュールが完成するまで繰り返される。モジュールを回転することによって、溶接応力は互いにバランスされ、モジュールを湾曲させる効果をなくす。
実際的な効果を与えるためには一方の側の１つだけの溶接部１７Ａまたは１７Ｂを仮想中央平面に向って垂直方向に溶接すれば十分であるが、仮想中央平面の各側の熱伝達プレートの溶接の少なくとも半分は、仮想中央平面に向かう方向に行われる。
好ましくは、仮想中央平面の各側の熱伝達プレートのすべての溶接が、仮想中央平面に向かう方向に行われる。すなわち、仮想中央平面の一方及び他方の側から交互に溶接が行われる。

Claims (3)

1. モジュールの仮想中央平面（Ｍ）の各側に同数分散配置された複数の矩形の熱伝達プレート（３）が恒久的に結合されたモジュール（２）を有し、前記仮想中央平面（Ｍ）は、前記熱伝達プレート（３）の平面に平行であり、前記熱伝達プレート（３）が、そのコーナー部分（１５）に各流体用の入口及び出口開口部（１３，１４）と、入口開口部と出口開口部との間に配置された熱伝達部分（１６）とを有し、中間の熱伝達プレート（３Ｂ）は、第１の流体について少なくとも前記熱伝達部分（１６）の周りと、前記入口及び出口開口部の周りに延びる、隣接する第１の熱伝達プレート３Ａに対する溶接部（１７Ａ）と、第２の流体について少なくとも前記熱伝達部分（１６）の周りと、前記入口及び出口開口部の周りに延びる、隣接する第２の熱伝達プレート（３Ｃ）に対する溶接部（１７Ｂ）とを有する、２つの流体の間で熱伝達するためのプレート型熱交換器（１）において、
   前記仮想中央平面（Ｍ）の各側にある、隣接する熱伝達プレート（３）の少なくとも１つの対の前記溶接部（１７Ａ、１７Ｂ）の少なくとも１つが、前記仮想中央平面（Ｍ）に向かう方向に溶接が行われることにより形成されていることを特徴とする、２つの流体の間の熱伝達用プレート型熱交換器。
2. 前記仮想中央平面（Ｍ）の各側における熱伝達プレート（３）の溶接部（１７Ａ、１７Ｂ）の少なくとも半分が、前記仮想中央平面（Ｍ）に向かう方向に溶接が行われることにより形成されている、請求項１記載のプレート型熱交換器。
3. 前記仮想中央平面（Ｍ）の各側における熱伝達プレート（３）の溶接部（１７Ａ、１７Ｂ）の全部が、前記仮想中央平面（Ｍ）に向かう方向に溶接が行われることにより形成されている、請求項１記載のプレート型熱交換器。

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