JP4002944B2 - スパイラル式熱交換器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はスパイラル式熱交換器に関し、１枚以上の帯状伝熱板を互いに所定の間隔をあけて渦巻き状に多数巻回して構成したスパイラル式熱交換器に関する。更に詳しくは、少なくとも一面がフッ素樹脂フィルムでラミネートされた帯状伝熱板を渦巻き状に巻回して構成するのに最適なスパイラル式熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スパイラル式熱交換器１は一般に図１に示すように、２枚の長尺帯状伝熱板２、２’を所定の間隔をあけて渦巻き状に多数巻回したもので、流体の一方Ａは外周から内心へ、他方Ｂは内心から外周へ、それぞれ完全な対向流となって流れるようになっている。そしてその帯状伝熱板の開口端縁３の封止方法は、次のようになっている。
１．図１に示すように、帯状伝熱板２、２’の開口端縁３は、Ａ、Ｂ両流路とも上下方向に開放され、円盤状ガスケット４で両側の蓋状フランジ５を締め付けることによって、Ａ、Ｂ２つの流体を封止する構成になっている。
２．図２（イ）に示すように、帯状伝熱板２の開口端縁３はＡ、Ｂ両流路の一方を、どちらか一方ずつ上下交互に溶接６で封止し、他の一方は開放された構成になっている。
３．図２（ロ）に示すように、帯状伝熱板２のＡ、Ｂいずれか１方の流路のみ上下開口端縁３を溶接６で封止し、他方は上下開口端縁３とも開放された構成になっている。
４．図２（ハ）に示すように、帯状伝熱板２の開口端縁３は、Ａ、Ｂ両流路とも上下開口端縁３を溶接６で完全に封止された構成になっている。
【０００３】
而して、円盤状ガスケット４によらず上下の開口端縁３を溶接６で封止する（イ）、（ロ）、（ハ）の構成においては、溶接によって帯状伝熱板２の幅に誤差を生じるばかりでなく、封止部分に溶接不良が生じ易い欠点があった。
即ち、図３に示すように長尺で薄い帯状伝熱板２の開口端縁３と、厚いシール材７とを巻回して溶接６で完全に接合することは甚だ困難であり、更に溶接部分や溶接部付近は本質的に腐食されやすく、又運転中の温度の変化で生じる歪みや、膨張や収縮の繰り返しによって生じる疲労から、腐食や破壊を生じやすく、装置全体が使用できなくなる恐れがある。即ち、溶接は帯状伝熱板２の肉厚が薄くなるほどその難度が倍加し、使用中の応力で破壊される危険が大となるため、伝熱効率が低下しても肉厚が厚いステンレス鋼板を使う必要があった。
【０００４】
更に帯状伝熱板２に所定の間隔を維持させるためのスペーサーとして図４（イ）に示すスタッドピン８、又は（ロ）に示すフラットバー９を溶接接合しなければならないために、たとえば肉厚が３ｍｍ以上のステンレス鋼板を必要としていた。
また、Ａ、Ｂ両流路とも上下両開口端縁が溶接されない図１の構成においては、円盤状ガスケット４を介して蓋状フランジ５と外胴１０に設けた外胴フランジ１１間で締め付け、介在する円盤状ガスケット４を突き合わせ圧縮することによって、当接する帯状伝熱板２の開口端縁３から洩れないようにしたものであるが、帯状伝熱板２の開口端縁３が当接し、円盤状ガスケット４を圧縮している部分から洩れが生じるので、蓋状フランジ５との外胴１１との締め付けに強い力を要し、この締め付け力のために蓋状フランジ５の少くとも一部が撓んで帯状伝熱板２と蓋状フランジ５との間に隙間ができ、隣接するＡ、Ｂ両流路間で短絡が発生し、流体同士が、混ざり合うことがあった。従って、従来から上記対策として種々の発明考案がなされている。
【０００５】
即ち、長尺の帯状伝熱板２を渦巻き状に多数巻回して、開口端縁３を蓋状フランジ５で軸方向に円盤状ガスケット４を圧縮して洩れを封じるようにする構成であるから、その帯状伝熱板２の幅の不揃いが開口端縁３の不揃いとなって円盤状ガスケット４との間に隙間が生じても洩れないように、帯状伝熱板２を渦巻き状に巻回した開口端縁３と蓋状フランジ５との間に軟質の円盤状ガスケットを用いた実開昭６２−１３６７６８号公報、蓋状フランジ５と帯状伝熱板２の開口端縁３とが当接する円盤状ガスケット４の間に外周シール部より内側に凹部を設けたライニング材を設けることによってより耐熱、耐食性を増すようにした実開昭６２−１３６７６８号を改良した実公平６−１６３０２号公報、蓋状フランジ５の側にクッション性の円盤状ガスケットを配し、その上に耐熱、耐食性のある薄い金属板を備え、この金属板が帯状伝熱板２の開口端縁３を封止するようにした特開平８−２９１９８２号公報がある。又特開昭６３−１４０２９０号公報では、帯状伝熱板の両方の開口端縁まで全体に凹凸模様を設けている。
【０００６】
しかし乍ら、これら従来のスパイラル式熱交換器においては、長尺帯状伝熱板２の全長に亘ってその幅の裁断が極めて精密に行わなければならないことは当然であって、前記裁断幅の不揃い、及び（また）溶接によって生じた不揃いが開口端縁３の不揃いとなり、円盤状ガスケット４が当接するこの部分から洩れを生じていた。この不揃いを修正するには高度の加工技術を必要としている。
【０００７】
更に、蓋状フランジ５と外胴フランジ１１とを軸方向に強力に締め付けると、蓋状フランジ５が撓んで帯状伝熱板２との間に隙間を生じる。また帯状伝熱板２が薄い場合、軸方向（締め付け方向）に帯状伝熱板２が座屈して一挙に強度が無くなり、その部分から洩れを生じる原因となる。このように従来のものはどちらにしても洩れを生じ易いものであった。
【０００８】
即ち、従来は何れも帯状伝熱板２の軸方向の不揃いを、蓋状フランジ５上に設けた部材を、軟質にしたり、凹部を設けたり、或いはクッションを設けるなどして、軸方向の締め付け力を分散することによって解決しようとしたものである。
従って、従来のスパイラル式熱交換器は精密に裁断された比較的厚い帯状伝熱板と、硬いガスケットが使用されていた。
而して厚い帯状伝熱板を使用することは、該帯状伝熱板に熱伝導率の悪いステンレス鋼を使用した場合、伝導効率を低下させることになる。
【０００９】
更に帯状伝熱板の全体に碗状、畝状、その他の凹凸を設けて伝熱効率を上げることは、帯状伝熱板２の幅に引張りや伸縮を生じ、これが軸方向の不揃いとなるばかりでなく、同時に軸方向の強度が低下して座屈しやすくなっていた。
【００１０】
更に、従来のスパイラル式熱交換器では、各帯状伝熱板の間隔を維持するために図４（イ）に示す多数のスタッドピン８又は同図（ロ）に示すフラットバー９等を帯状伝熱板２に溶接する必要があった。而して該スタッドピン８、フラットバー９等を溶接した帯状伝熱板２の溶接部分や溶接部付近は特に腐食され易いという大きな欠点があり、またその表面に耐熱性、耐食性の塗料等で被覆することは甚だ困難であった。更にフッ素樹脂フィルムで被覆することができなかった。
【００１１】
異なる手段として図５に示すように帯状伝熱板にシール材７を溶接しないで、帯状伝熱板２の開口端縁３を広い面積で重ねてからロー付け１２によって封止する方法がある。而して通常ロー付けにおいては、複雑な部材をロー付けする場合は精密な拘束が必要とされ、しかもこれら全部を加熱する炉のなかに持ち込んで処理するものである。このスパイラル式熱交換器におけるロー付け１２は、立体的で更に難度が高くかつ歪み易く、接合された後の端縁３の幅を揃えることは困難である。
【００１２】
従って、従来、少なくとも帯状伝熱板の表面にガラス、ほうろう、フッ素樹脂フィルム、その他耐熱性、耐食性合成樹脂をライニング又はコーティングしたスパイラル式熱交換器は見当たらない。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、従来のスパイラル式熱交換器にあっては、２枚の長尺の帯状伝熱板を多数巻回した帯状伝熱板の開口端縁を、円盤状ガスケットを介して軸方向に締め付けて洩れを封じるようになしたものであるから、該開口端縁の不揃いによって、円盤状ガスケットとの接触部から洩れが生じる欠点があった。
【００１４】
また帯状伝熱板の間隔を保持するために帯状伝熱板の表面にスタッドピン、又はフラットバーを溶接固定しなければならないために、帯状伝熱板の厚さが３ｍｍ以上必要であった。さらに、これによって帯状伝熱板の表面を合成樹脂層等で被覆することが困難となるため、耐熱性、耐食性、及び更にクリーンな熱交換器を要する場合は、高価なチタン、ハステロイ等の金属を使用しなければならなかった。
【００１５】
この発明の課題は、帯状伝熱板を渦巻き状に多数巻回した軸方向の開口端縁において、その幅に不揃いがあっても容易にこれを気密に封止して一体化することである。そして熱交換率がよい薄い帯状伝熱板、例えば（厚さ１〜２ｍｍ）が使用できるようにすることである。
【００１６】
さらに、帯状伝熱板の軸方向の一部に碗状、畝状、その他の凹凸を設けて伝熱効率を上げ偏流を修正し、必要に応じて帯状伝熱板の間隔を規定することである。また、溶接不良や残留応力、溶接歪みの無い、組み立て構造のスパイラル式熱交換器を提供することである。加えて、運転中帯状伝熱板に軸方向の伸縮があっても、これを吸収して洩れないスパイラル式熱交換器を提供することである。
更に、流体の流路が合成樹脂、好ましくはフッ素樹脂フィルムの被覆で構成されたスパイラル式熱交換器を提供することである。
即ち、フッ素樹脂フィルムでラミネートされたピンホールが無い長尺の伝熱板を好適に使用して且つガスケットからの洩れを生じないスパイラル式熱交換器を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成すために、この発明では渦巻き状に巻回する帯状伝熱板の開口端縁の間と円盤状蓋材の間に紐状中空ガスケットを配設する。該開口端縁の形態としては図１５に示すようにＬ字状のものが好ましい。
そしてこの外胴フランジと蓋状フランジを結合してから、即ち組み立てを終了してから、前記紐状中空ガスケットの中空部の中へポンプでオイル等の流体を圧入し、必要に応じてこの流体を凝固させ、前記中空部を少なくとも直径と軸方向に拡張させ、帯状伝熱板を蓋材と側面から圧迫してこれらを気密に封止するようにしたものである。
【００１８】
また、前記紐状中空ガスケットの中空部に別途チューブを挿入し、このチューブの中にポンプで前記オイル、グリス、樹脂等を圧入することによって前記中空部を拡張させるものである。
【００１９】
この発明に於いて、紐状中空ガスケットとしては耐熱性、耐食性、耐油性、耐久性に優れた合成ゴムを使用することが好ましい。
オイル材として油圧油、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）、シリコンオイル、ポリエチレングリコール化合物結合体、ゴム材としてエチレン−プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、ヒドリンゴム（ＣＯ、ＥＣＯ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）又は（ＦＰＭ）が提示できる。また前記ゴムはニトリルゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブチルゴム（ＨＲ）等の外側をフッ素樹脂フィルムで覆ってもよい。また、触媒で凝固する流体として、例えばポリエステル、エポキシ、シリコン、アクリル等の樹脂がある。
【００２０】
この発明では被覆材としてフッ素樹脂に限定されず、必要に応じて、シリコン樹脂、ポリアミド、その他耐熱及び耐食性、耐通気性に優れた合成樹脂のシートやフィルムを伝熱板にラミネートするか、又は塗布ライニングしたものを使用できる。フッ素樹脂としてはＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体）、シリコン樹脂等を例示でき、シリコンゴムとしてはＶＭＱ（メチルビニルシリコンゴム）、ＦＶＭＱ（フルオロシリコンゴム）、ポリアミドとしては、ポリアミド１２、ポリアミド４６、ポリアミド６６等が例示できる。
また、帯状伝熱板もステンレス鋼板に限定されず、メッキ鋼板、アルミニウム板、非鉄金属板、その他のものが適宜、適用できることはいうまでもない。
【００２１】
【発明の作用及び構成】
このスパイラル式熱交換器では、紐状中空ガスケットの中空部に流体を圧入することによって、紐状中空ガスケットを少なくとも軸方向と直径方向に拡張せしめ、帯状伝熱板のＬ字状開口端縁を帯状伝熱板の軸方向と側面から気密に封止することを特徴の一つとしており、従来の突き合わせで軸方向からの無理な締め付けによって生じる蓋状フランジの撓みや、円盤状ガスケットから生じる洩れを防止している。加えてフッ素樹脂フィルムで覆われたスパイラル式熱交換器の開発に成功したものである。
【００２２】
この発明は、その一つの態様としてフッ素樹脂で被覆された帯状伝熱板を側面から気密に封止する構成も含まれ、帯状伝熱板の端面の金属を露出せず、且つフッ素樹脂に傷を与えることなくスパイラル式熱交換器を組み立てることができる。
更に、紐状中空ガスケットの少なくとも表面要部をフッ素樹脂で覆うことによって、流体の接触する流通路がすべてフッ素樹脂で被覆されたスパイラル式熱交換器が提供される。
【００２３】
【実施例】
以下、この発明を添付説明図に示した好適な一実施例について説明する。尚、同一構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。
【実施例１】
この実施例１の特徴は、少なくとも１本の紐状中空ガスケットを含む複数の紐状ガスケットが、蓋フランジ内で渦巻き状に巻回されて円盤状蓋材に構成され、前記紐状中空ガスケットが液圧によって少なくとも軸方向と直径方向に拡張し、その間に挟まれた帯状伝熱板を蓋材と側面から気密に封止されることである。
以下この発明のスパイラル式熱交換器を図示した実施例に基づいて説明する。
図１５（イ）に示すように、帯状伝熱板２の開口端縁にＬ字状のガスケット受け部３２が設けられる。そして図１５（ロ）に示すように、このＬ字状のガスケット受け部３２に、紐状中空ガスケット１３を受け止めて収容したことを特徴とするものである。
紐状中空ガスケット１３、１３’は帯状伝熱板２のＬ字状開口端縁のガスケット受け部３２で側面から挟まれ、円盤状蓋材で軸方向に挟まれる。この伝熱板２、２’は所定の間隔をあけて渦巻き状に巻回され、Ａ、Ｂ２つの流路が構成される。Ｃは紐状中空ガスケット１３、１３’の中空部である。
図６に示すこのＬ字状のガスケット受け部３２と、紐状中空ガスケット１３、円盤状蓋体１４及び又は蓋状フランジ５が一体となってスパイラル式熱交換器の端面開口部が気密に封止される。
【００２４】
この帯状伝熱板２、２’は、耐熱、耐食性に優れた薄いステンレス鋼板が用いられる。紐状中空ガスケット１３、１３’は高温、耐油性のニトリルゴム（ＮＢＲ）で構成され、その中空部Ｃに空気と置換されたシリコンオイルが加圧液として充填されるようになっている。また必要に応じて紐状中空ガスケット１３、１３’には繊維、金属コード等タイヤコードに相当する補強材１５が用いられている。
【００２５】
スパイラル式熱交換器１を組み立て、蓋状フランジ５に設けた注入口１６からシリコンオイルを注入、空気と置換して紐状中空ガスケット１３、１３’に充填させてから所定の圧力に加圧する。この圧力で該紐状中空ガスケット１３、１３’を円盤状蓋材１４の直径方向に拡張すると同時に、帯状伝熱板２、２’を軸方向と側面から強力に挟み付けて気密に固定することができる。図中１７は必要に応じて設けることができる蓄圧室である。蓄圧室１７は紐状中空ガスケット１３、１３’の中空部Ｃと連通してその液圧を、バネ１８とピストン１９で常に一定に維持することができる。
更に、蓄圧室１７を負圧にすることで容易にこのスパイラル式熱交換器が解体できる。
【００２６】
【実施例２】
この実施例２は、帯状伝熱板の少なくとも一面にフッ素樹脂フィルムをラミネートしたもので、これに対応する紐状中空ガスケットの表面にもフッ素樹脂をライニングする。
図７に示すように、帯状伝熱板２上にフッ素樹脂ＰＦＡフィルムａと、帯状伝熱板２’上にフッ素樹脂ＰＦＡフィルムａ’がライニングされ、そして紐状中空ガスケット１３’の外面にはフッ素樹脂ＰＦＡで被覆したライニング層ｂが設けられ、流路Ｂ、Ｂが構成されている。
帯状伝熱板２、２’の反対面は紐状中空ガスケット１３、１３’があってそれぞれ流路Ａ、Ａが構成されている。
その他の構成及び使用方法は実施例１と同様である。
【００２７】
【実施例３】
この実施例３は、図８に示すように図７の紐状中空ガスケット１３、１３’の中空部Ｃにゴムチューブ２０を挿入したことを特徴とするものである。
ゴムチューブ２０としてはシリコンゴム、フッ素ゴム等が好ましい。そして紐状中空ガスケット１３、１３’、ライニング層ａ、ａ’、ｂ及びチューブ２０に、それぞれに最適の素材を適用することができる。紐状中空ガスケット１３、１３’には必要に応じてスリット２１を設けてチューブ２０を挿入し易く、又は紐状中空ガスケット１３の製作がし易いようにすることができる。
【００２８】
【実施例４】
この実施例４は帯状伝熱板２を挟む紐状中空ガスケット１３及び（又は）１３’の中空部Ｃ或いはチューブ２０に化学反応で凝固固化する流体を圧入したことを特徴とするものである。この際、固化する際に、あまり収縮しないものが望ましい。
この例では流体としては、ポリエステル樹脂モノマーと触媒を混合したものである。
【００２９】
【実施例５】
この実施例５は図９に示すように、帯状伝熱板２を挟む紐状中空ガスケット１３のどちらか一方を、紐状ソリッドガスケット２３としたことを特徴とするものである。紐状ソリッドガスケット２３の中には、必要に応じて硬質で屈曲が可能な屈曲部材（アルミ等）２４が挿入され、紐状中空ガスケット１３と共に円盤状蓋体１４として構成されている。その表面は必要に応じて共にフッ素樹脂（ＰＦＡ）で被覆される。そして紐状中空ガスケット１３を拡張し実施例１〜４と同様、気密に封止される。
【００３０】
この際、紐状ソリッドガスケット２３は円盤状蓋体１４と一体に作成されてもよく、又別途紐状に作成されたものを円盤状蓋体１４に接着しても良い。屈曲部材２４は紐状中空ガスケット１３が拡張した際に紐状ソリッドガスケット２３が所定の位置に所定の形状間隔を維持するのに適したもので、適した位置に設けられることが望ましい。
【００３１】
【実施例６】
この実施例６は帯状伝熱板２を挟む紐状中空ガスケット１３のどちらか一方を紐状スペーサー２５としたことを特徴とするものである。
紐状スペーサー２５は図１０（イ）に示すように、紐状ガスケットの軸方向に多数の流体通路孔２６が設けられ、図１０（ロ）に示すように並列された紐状中空ガスケット１３の直径方向の圧力を受けながら同時に流体の流通路を軸方向に向けるようになっている。該紐状スペーサー２５は上述した直径方向の圧力に潰れないで且つ巻回し易いもの、例えばアルミニウム、銅等の軟らかな金属を母材とし、これに流体通路孔２６が設けられ、鍍金、塗装その他必要な処理がなされたものが好ましい。
【００３２】
この実施例のものは、図１１のように円盤状蓋材１４との間に空間２７が設けられる。即ち一方の流体Ａが外筒１０の入口から渦巻き状に流れて内心に向かい、他方Ｂは空間２７から軸方向に流入し渦巻き流となって外周出口から流出される。また、図１２のように空間２７、２７’を両方に設けると、一方の流体Ａは渦巻き状に、他方の流体Ｂは軸方向の流れになって交差する。
この場合紐状中空ガスケット１３と紐状スペーサー２５とは円盤状拘束材２８を構成する。
【００３３】
【実施例７】
この実施例７は図１３（イ）に示すように、紐状スペーサーとして円盤状蓋材とを一体にして円盤状拘束部材２９としたことを特徴とするものである。
円盤状拘束部材２９には、軸方向に多数の流体通路孔２６が設けられた凸条部３０が渦巻き状に構成され、同時に渦巻き状の凹溝３１が形成される。
図１３（ロ）に示すように、帯状伝熱板２、２’は凹溝３１の両側面に接して巻回され、その間には紐状中空ガスケット１３が設けられている。
【００３４】
【実施例８】
この実施例８は図１４（イ）に示すように、プレート２の開口端縁３にＬ字状のガスケット受け部３２を設ける。
図１４（ロ）に示すように、このＬ字状のガスケット受け部３２に、紐状中空ガスケット１３を受け止めて収容したことを特徴とするものである。このＬ字状のガスケット受け部３２と円盤状蓋材１４及び又は蓋状フランジ５とで、一体にして円盤状拘束材２８、或いは円盤状拘束部材２９とすることができる。
【００３５】
【実施例９】
この実施例９は図１５（イ）に示すように、帯状伝熱板２の開口端縁３の端から、紐状中空ガスケット１３のスペース３３を空けて、帯状伝熱板２の両側に交互に椀状突起３４、椀状凹陥部３５を設ける。
図１５（ロ）に示すように、このスペース３３に紐状中空ガスケット１３を受け止めることを特徴とするものである。これによって、Ｌ字状のガスケット受け部３２では曲げ難い渦巻き状の巻回成形が容易になる。
【００３６】
【実施例１０】
この実施例１０は図１６に示すように、帯状伝熱板２の開口端縁３に設けた椀状突起３４、椀状凹陥部３５と紐状中空ガスケット１３の間にフラットバー３６を設置したことを特徴とするものである。このフラットバー３６が紐状中空ガスケット１３をバックアップすることによって、スパイラル式熱交換器の内部が減圧されて一部真空状態になってもこれを保持することができる。このフラットバー３６は、フラットバーを所定の渦巻き状に巻回して作成しても良いが、フラットバーと同じものを、円盤から所定の渦巻き状に溶断して切り抜いて作成した切り抜き板としても良い。
【００３７】
【実施例１１】
この実施例１１は図１７に示すように、帯状伝熱板の胴部の任意の位置に軸方向に対して傾斜した畝状突起３７と畝状凹陥３８を設けた帯状伝熱板２と、傾斜方向を伝熱板２と異ならせた畝状突起３７’と畝状凹陥３８’を設けた帯状伝熱板２とを交互に重ね合わせて巻回したことを特徴とするものである。この畝状突起３７と畝状凹陥３８、畝状突起３７’と畝状凹陥３８’とで帯状伝熱板２、２’を所定の間隔に保持することができる。更に帯状伝熱板の間を流れる流体を乱流により撹拌して伝熱効率を上げることができる。またこの際、表面積が実質的に増加し、伝熱効率を増加する。然して帯状伝熱板に設けられる前記畝状突起と畝状凹陥の幅は、図１８に示すように帯状伝熱板の全幅ではなく一部である。
具体的には、帯状伝熱板の幅１０００ｍｍのとき、前記畝状突起と畝状凹陥は、両方の開口端縁から４５０ｍｍずつ離れた帯状伝熱板２の央部に設けられ、幅１００ｍｍ、角度は３０度である。
【００３８】
尚、上記では紐状中空ガスケットを拡張する方法として、流体を圧入して圧力を保持する、流体を圧入してこれを凝固させる等の手段を例示したが、これらに限定されることなく開口端縁に設けられたＬ字状のガスケット受け部の紐状中空ガスケットを拡張して帯状伝熱板を固定するスパイラル式熱交換器は本発明に全て包含される。
更に、この発明の紐状中空ガスケットと、紐状ソリッドガスケット又は紐状スペーサーとの組み合わせだけでなく、従来の溶接、ロー付け等と組み合わせても良い。また紐状スペーサー等も実施例に限定されない。また全体の形式としても、図１の対向流式だけでなく、図１１、図１２の交差式及びこれらの組み合わせが適用できる。
また、バックアップのフラットバーはＬ字状のガスケット受け部にも適用できる。
椀状突起と椀状凹陥、及び畝状突起と畝状凹陥は実施例に限定せず、形状、角度、高さは勿論、軸方向の長さ、数も自由に且つ多数配設できる。
【００３９】
【発明の効果】
この発明によると、以下に列挙する種々の効果が得られる。
（１）スタッドピンの溶接や、帯状伝熱板を軸方向に突き合わせで無理に締め付ける必要がないので、従来の１／２以下の薄い帯状伝熱板が使用でき、伝熱効率の高いスパイラル式熱交換器が提供できる。
（２）帯状伝熱板が側面から密封されるので、軟らかなフッ素樹脂フィルム等の耐熱、耐食性に優れた機能性樹脂を帯状伝熱板にライニングして用いることができ、用途が拡大する。
（３）帯状伝熱板にフッ素樹脂フィルムやシートをラミネートし、紐状中空ガスケトの外面にフッ素樹脂をライニングすることによって、流路の全てがフッ素樹脂で構成されているスパイラル式熱交換器が提供できる。
（４）所定の間隔に相当するサイズの紐状中空ガスケットを使用することによって、従来必要であったスペーサー、スタッドボルト、フラットバー等を要せず構造が簡単になり廉価になる。
（５）紐状中空ガスケトの中空部に充填した液を加圧するだけで、帯状伝熱板の開口端縁と蓋状フランジが気密に封止される。又は減圧すると開放されて分解し易くメンテナンスが容易になる。
（６）帯状伝熱板に任意のパターンで突起、凹陥や、畝状突起や畝状凹陥を設けることができる。
（７）紐状中空ガスケットとソリッドガスケット或いは紐状スペーサーとを交互に配設して安定した円盤状蓋体や拘束材を構成することができる。
（８）短い畝状突起と畝状凹陥が互いに交差接触して、帯状伝熱板間の所定の間隔を保持すると同時に、流体の流れを撹拌することは勿論、表面積の増加によって伝熱効率を増加する。
（９）Ｌ字状への加工に比して、椀状突起、椀状凹陥、及び短い畝状突起と畝状凹陥は巻回加工がし易く製造が容易になる。
【００４０】
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は従来のスパイラル式熱交換器の一部を削除した縦断面図である。
【図２】 図２の（イ）は従来の例で、流路の上下を交互に溶接で封止した説明図である。
図２の（ロ）は従来の例で、一方の流路のみを溶接で封止した説明図である。
図２の（ハ）は従来の例で、両流路の上下を溶接で封止した説明図である。
【図３】 図３は従来の例で、帯状伝熱板をシール材に溶接した説明図である。
【図４】 図４の（イ）は、従来の例で、帯状伝熱板にスタッドピンを付けた要部拡大縦断面図である。
図４の（ロ）は、従来の例で、帯状伝熱板にフラットバーを付けた要部拡大縦断面図である。
【図５】 図５は従来の他の例で、開口端縁をロー付けした端縁を示す要部拡大縦断面図である。
【図６】 図６は、この発明の一実施例を示す要部拡大縦断面図である。
【図７】 図７は、この発明の他の実施例を示す要部拡大縦断面図である。
【図８】 図８は、この発明の他の実施例を示す要部拡大縦断面図である。
【図９】 図９はこの発明の他の実施例を示す要部拡大縦断面図である。
【図１０】 図１０はこの発明の他の実施例を示すもので、（イ）は紐状スペーサーの説明図であり、また（ロ）は他の実施例の要部拡大縦断面図である。
【図１１】 図１１はこの発明の他の構造の一例を示すもので、一部を切除した縦断面図である。
【図１２】 図１２はこの発明の他の構造の他の一例を示すもので、一部を切除した縦断面図である。
【図１３】 図１３この発明の他の実施例を示すもので、（イ）は円盤状拘束部材の説明図であり、（ロ）は（イ）に帯状伝熱板と紐状中空ガスケットを組み付けた例の要部拡大縦断面図である。
【図１４】 図１４はこの発明の実施例１を示すもので、（イ）はＬ字状のガスケット受け部の説明図であり、（ロ）は（イ）に帯状伝熱板と紐状中空ガスケットを組み付けた例の要部拡大縦断面図である。
【図１５】 図１５はこの発明の他の実施例を示すもので、（イ）は開口端縁に椀状突起と椀状凹陥部を設けた説明図であり、（ロ）は（イ）に帯状伝熱板と紐状中空ガスケットを組み付けた例の要部拡大縦断面図である。
【図１６】 図１６はこの発明の他の実施例を示すもので、図１６の（ロ）にフラットバーを設けた例の要部拡大縦断面図である。
【図１７】 図１７はこの発明の他の実施例を示すもので、（イ）は帯状伝熱板２、帯状伝熱板２’の一部に畝状突起と畝状凹陥を設けた説明図である。（ロ）はこれを重ねた状態を示す平面図である。
【００３３】
【符号の説明】
Ａ．流路
Ｂ．流路
Ｃ．中空部
ａ．ライニング層
ｂ．ガスケットのライニング層
１．スパイラル式熱交換器
２．帯状伝熱板
２’帯状伝熱板
３．開口端縁
４．円盤状ガスケット
５．蓋状フランジ
６．溶接
７．シール材
８．スタッドピン
９．フラットバー
１０．外胴
１１．外胴フランジ
１２．ロー付け
１３．紐状中空ガスケット
１３’流路がＢの紐状中空ガスケット
１４．円盤状蓋体
１５．補強材
１６．注入口
１７．蓄圧室
１８．バネ
１９．ピストン
２０．チューブ
２１．スリット
２３．紐状ソリッドガスケット
２４．屈曲部材
２５．紐状スペーサー
２６．流体通路孔
２７．空間
２７’他の空間
２８．円盤状拘束材
２９．円盤状拘束部材
３０．凸条部
３１．凹溝
３２．Ｌ字状のガスケット受け部
３３．椀状凸起
３４．椀状凹陥
３５．フラットバー
３６．畝状突起
３７．畝状凹陥
【発明の属する技術分野】
この発明はスパイラル式熱交換器に関し、１枚以上の帯状伝熱板を互いに所定の間隔をあけて渦巻き状に多数巻回して構成したスパイラル式熱交換器に関する。更に詳しくは、少なくとも一面がフッ素樹脂フィルムでラミネートされた帯状伝熱板を渦巻き状に巻回して構成するのに最適なスパイラル式熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スパイラル式熱交換器１は一般に図１に示すように、２枚の長尺帯状伝熱板２、２’を所定の間隔をあけて渦巻き状に多数巻回したもので、流体の一方Ａは外周から内心へ、他方Ｂは内心から外周へ、それぞれ完全な対向流となって流れるようになっている。そしてその帯状伝熱板の開口端縁３の封止方法は、次のようになっている。
１．図１に示すように、帯状伝熱板２、２’の開口端縁３は、Ａ、Ｂ両流路とも上下方向に開放され、円盤状ガスケット４で両側の蓋状フランジ５を締め付けることによって、Ａ、Ｂ２つの流体を封止する構成になっている。
２．図２（イ）に示すように、帯状伝熱板２の開口端縁３はＡ、Ｂ両流路の一方を、どちらか一方ずつ上下交互に溶接６で封止し、他の一方は開放された構成になっている。
３．図２（ロ）に示すように、帯状伝熱板２のＡ、Ｂいずれか１方の流路のみ上下開口端縁３を溶接６で封止し、他方は上下開口端縁３とも開放された構成になっている。
４．図２（ハ）に示すように、帯状伝熱板２の開口端縁３は、Ａ、Ｂ両流路とも上下開口端縁３を溶接６で完全に封止された構成になっている。
【０００３】
而して、円盤状ガスケット４によらず上下の開口端縁３を溶接６で封止する（イ）、（ロ）、（ハ）の構成においては、溶接によって帯状伝熱板２の幅に誤差を生じるばかりでなく、封止部分に溶接不良が生じ易い欠点があった。
即ち、図３に示すように長尺で薄い帯状伝熱板２の開口端縁３と、厚いシール材７とを巻回して溶接６で完全に接合することは甚だ困難であり、更に溶接部分や溶接部付近は本質的に腐食されやすく、又運転中の温度の変化で生じる歪みや、膨張や収縮の繰り返しによって生じる疲労から、腐食や破壊を生じやすく、装置全体が使用できなくなる恐れがある。即ち、溶接は帯状伝熱板２の肉厚が薄くなるほどその難度が倍加し、使用中の応力で破壊される危険が大となるため、伝熱効率が低下しても肉厚が厚いステンレス鋼板を使う必要があった。
【０００４】
更に帯状伝熱板２に所定の間隔を維持させるためのスペーサーとして図４（イ）に示すスタッドピン８、又は（ロ）に示すフラットバー９を溶接接合しなければならないために、たとえば肉厚が３ｍｍ以上のステンレス鋼板を必要としていた。
また、Ａ、Ｂ両流路とも上下両開口端縁が溶接されない図１の構成においては、円盤状ガスケット４を介して蓋状フランジ５と外胴１０に設けた外胴フランジ１１間で締め付け、介在する円盤状ガスケット４を突き合わせ圧縮することによって、当接する帯状伝熱板２の開口端縁３から洩れないようにしたものであるが、帯状伝熱板２の開口端縁３が当接し、円盤状ガスケット４を圧縮している部分から洩れが生じるので、蓋状フランジ５との外胴１１との締め付けに強い力を要し、この締め付け力のために蓋状フランジ５の少くとも一部が撓んで帯状伝熱板２と蓋状フランジ５との間に隙間ができ、隣接するＡ、Ｂ両流路間で短絡が発生し、流体同士が、混ざり合うことがあった。従って、従来から上記対策として種々の発明考案がなされている。
【０００５】
即ち、長尺の帯状伝熱板２を渦巻き状に多数巻回して、開口端縁３を蓋状フランジ５で軸方向に円盤状ガスケット４を圧縮して洩れを封じるようにする構成であるから、その帯状伝熱板２の幅の不揃いが開口端縁３の不揃いとなって円盤状ガスケット４との間に隙間が生じても洩れないように、帯状伝熱板２を渦巻き状に巻回した開口端縁３と蓋状フランジ５との間に軟質の円盤状ガスケットを用いた実開昭６２−１３６７６８号公報、蓋状フランジ５と帯状伝熱板２の開口端縁３とが当接する円盤状ガスケット４の間に外周シール部より内側に凹部を設けたライニング材を設けることによってより耐熱、耐食性を増すようにした実開昭６２−１３６７６８号を改良した実公平６−１６３０２号公報、蓋状フランジ５の側にクッション性の円盤状ガスケットを配し、その上に耐熱、耐食性のある薄い金属板を備え、この金属板が帯状伝熱板２の開口端縁３を封止するようにした特開平８−２９１９８２号公報がある。又特開昭６３−１４０２９０号公報では、帯状伝熱板の両方の開口端縁まで全体に凹凸模様を設けている。
【０００６】
しかし乍ら、これら従来のスパイラル式熱交換器においては、長尺帯状伝熱板２の全長に亘ってその幅の裁断が極めて精密に行わなければならないことは当然であって、前記裁断幅の不揃い、及び（また）溶接によって生じた不揃いが開口端縁３の不揃いとなり、円盤状ガスケット４が当接するこの部分から洩れを生じていた。この不揃いを修正するには高度の加工技術を必要としている。
【０００７】
更に、蓋状フランジ５と外胴フランジ１１とを軸方向に強力に締め付けると、蓋状フランジ５が撓んで帯状伝熱板２との間に隙間を生じる。また帯状伝熱板２が薄い場合、軸方向（締め付け方向）に帯状伝熱板２が座屈して一挙に強度が無くなり、その部分から洩れを生じる原因となる。このように従来のものはどちらにしても洩れを生じ易いものであった。
【０００８】
即ち、従来は何れも帯状伝熱板２の軸方向の不揃いを、蓋状フランジ５上に設けた部材を、軟質にしたり、凹部を設けたり、或いはクッションを設けるなどして、軸方向の締め付け力を分散することによって解決しようとしたものである。
従って、従来のスパイラル式熱交換器は精密に裁断された比較的厚い帯状伝熱板と、硬いガスケットが使用されていた。
而して厚い帯状伝熱板を使用することは、該帯状伝熱板に熱伝導率の悪いステンレス鋼を使用した場合、伝導効率を低下させることになる。
【０００９】
更に帯状伝熱板の全体に碗状、畝状、その他の凹凸を設けて伝熱効率を上げることは、帯状伝熱板２の幅に引張りや伸縮を生じ、これが軸方向の不揃いとなるばかりでなく、同時に軸方向の強度が低下して座屈しやすくなっていた。
【００１０】
更に、従来のスパイラル式熱交換器では、各帯状伝熱板の間隔を維持するために図４（イ）に示す多数のスタッドピン８又は同図（ロ）に示すフラットバー９等を帯状伝熱板２に溶接する必要があった。而して該スタッドピン８、フラットバー９等を溶接した帯状伝熱板２の溶接部分や溶接部付近は特に腐食され易いという大きな欠点があり、またその表面に耐熱性、耐食性の塗料等で被覆することは甚だ困難であった。更にフッ素樹脂フィルムで被覆することができなかった。
【００１１】
異なる手段として図５に示すように帯状伝熱板にシール材７を溶接しないで、帯状伝熱板２の開口端縁３を広い面積で重ねてからロー付け１２によって封止する方法がある。而して通常ロー付けにおいては、複雑な部材をロー付けする場合は精密な拘束が必要とされ、しかもこれら全部を加熱する炉のなかに持ち込んで処理するものである。このスパイラル式熱交換器におけるロー付け１２は、立体的で更に難度が高くかつ歪み易く、接合された後の端縁３の幅を揃えることは困難である。
【００１２】
従って、従来、少なくとも帯状伝熱板の表面にガラス、ほうろう、フッ素樹脂フィルム、その他耐熱性、耐食性合成樹脂をライニング又はコーティングしたスパイラル式熱交換器は見当たらない。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、従来のスパイラル式熱交換器にあっては、２枚の長尺の帯状伝熱板を多数巻回した帯状伝熱板の開口端縁を、円盤状ガスケットを介して軸方向に締め付けて洩れを封じるようになしたものであるから、該開口端縁の不揃いによって、円盤状ガスケットとの接触部から洩れが生じる欠点があった。
【００１４】
また帯状伝熱板の間隔を保持するために帯状伝熱板の表面にスタッドピン、又はフラットバーを溶接固定しなければならないために、帯状伝熱板の厚さが３ｍｍ以上必要であった。さらに、これによって帯状伝熱板の表面を合成樹脂層等で被覆することが困難となるため、耐熱性、耐食性、及び更にクリーンな熱交換器を要する場合は、高価なチタン、ハステロイ等の金属を使用しなければならなかった。
【００１５】
この発明の課題は、帯状伝熱板を渦巻き状に多数巻回した軸方向の開口端縁において、その幅に不揃いがあっても容易にこれを気密に封止して一体化することである。そして熱交換率がよい薄い帯状伝熱板、例えば（厚さ１〜２ｍｍ）が使用できるようにすることである。
【００１６】
さらに、帯状伝熱板の軸方向の一部に碗状、畝状、その他の凹凸を設けて伝熱効率を上げ偏流を修正し、必要に応じて帯状伝熱板の間隔を規定することである。また、溶接不良や残留応力、溶接歪みの無い、組み立て構造のスパイラル式熱交換器を提供することである。加えて、運転中帯状伝熱板に軸方向の伸縮があっても、これを吸収して洩れないスパイラル式熱交換器を提供することである。
更に、流体の流路が合成樹脂、好ましくはフッ素樹脂フィルムの被覆で構成されたスパイラル式熱交換器を提供することである。
即ち、フッ素樹脂フィルムでラミネートされたピンホールが無い長尺の伝熱板を好適に使用して且つガスケットからの洩れを生じないスパイラル式熱交換器を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成すために、この発明では渦巻き状に巻回する帯状伝熱板の開口端縁の間と円盤状蓋材の間に紐状中空ガスケットを配設する。該開口端縁の形態としては図１５に示すようにＬ字状のものが好ましい。
そしてこの外胴フランジと蓋状フランジを結合してから、即ち組み立てを終了してから、前記紐状中空ガスケットの中空部の中へポンプでオイル等の流体を圧入し、必要に応じてこの流体を凝固させ、前記中空部を少なくとも直径と軸方向に拡張させ、帯状伝熱板を蓋材と側面から圧迫してこれらを気密に封止するようにしたものである。
【００１８】
また、前記紐状中空ガスケットの中空部に別途チューブを挿入し、このチューブの中にポンプで前記オイル、グリス、樹脂等を圧入することによって前記中空部を拡張させるものである。
【００１９】
この発明に於いて、紐状中空ガスケットとしては耐熱性、耐食性、耐油性、耐久性に優れた合成ゴムを使用することが好ましい。
オイル材として油圧油、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）、シリコンオイル、ポリエチレングリコール化合物結合体、ゴム材としてエチレン−プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、ヒドリンゴム（ＣＯ、ＥＣＯ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）又は（ＦＰＭ）が提示できる。また前記ゴムはニトリルゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブチルゴム（ＨＲ）等の外側をフッ素樹脂フィルムで覆ってもよい。また、触媒で凝固する流体として、例えばポリエステル、エポキシ、シリコン、アクリル等の樹脂がある。
【００２０】
この発明では被覆材としてフッ素樹脂に限定されず、必要に応じて、シリコン樹脂、ポリアミド、その他耐熱及び耐食性、耐通気性に優れた合成樹脂のシートやフィルムを伝熱板にラミネートするか、又は塗布ライニングしたものを使用できる。フッ素樹脂としてはＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体）、シリコン樹脂等を例示でき、シリコンゴムとしてはＶＭＱ（メチルビニルシリコンゴム）、ＦＶＭＱ（フルオロシリコンゴム）、ポリアミドとしては、ポリアミド１２、ポリアミド４６、ポリアミド６６等が例示できる。
また、帯状伝熱板もステンレス鋼板に限定されず、メッキ鋼板、アルミニウム板、非鉄金属板、その他のものが適宜、適用できることはいうまでもない。
【００２１】
【発明の作用及び構成】
このスパイラル式熱交換器では、紐状中空ガスケットの中空部に流体を圧入することによって、紐状中空ガスケットを少なくとも軸方向と直径方向に拡張せしめ、帯状伝熱板のＬ字状開口端縁を帯状伝熱板の軸方向と側面から気密に封止することを特徴の一つとしており、従来の突き合わせで軸方向からの無理な締め付けによって生じる蓋状フランジの撓みや、円盤状ガスケットから生じる洩れを防止している。加えてフッ素樹脂フィルムで覆われたスパイラル式熱交換器の開発に成功したものである。
【００２２】
この発明は、その一つの態様としてフッ素樹脂で被覆された帯状伝熱板を側面から気密に封止する構成も含まれ、帯状伝熱板の端面の金属を露出せず、且つフッ素樹脂に傷を与えることなくスパイラル式熱交換器を組み立てることができる。
更に、紐状中空ガスケットの少なくとも表面要部をフッ素樹脂で覆うことによって、流体の接触する流通路がすべてフッ素樹脂で被覆されたスパイラル式熱交換器が提供される。
【００２３】
【実施例】
以下、この発明を添付説明図に示した好適な一実施例について説明する。尚、同一構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。
【実施例１】
この実施例１の特徴は、少なくとも１本の紐状中空ガスケットを含む複数の紐状ガスケットが、蓋フランジ内で渦巻き状に巻回されて円盤状蓋材に構成され、前記紐状中空ガスケットが液圧によって少なくとも軸方向と直径方向に拡張し、その間に挟まれた帯状伝熱板を蓋材と側面から気密に封止されることである。
以下この発明のスパイラル式熱交換器を図示した実施例に基づいて説明する。
図１５（イ）に示すように、帯状伝熱板２の開口端縁にＬ字状のガスケット受け部３２が設けられる。そして図１５（ロ）に示すように、このＬ字状のガスケット受け部３２に、紐状中空ガスケット１３を受け止めて収容したことを特徴とするものである。
紐状中空ガスケット１３、１３’は帯状伝熱板２のＬ字状開口端縁のガスケット受け部３２で側面から挟まれ、円盤状蓋材で軸方向に挟まれる。この伝熱板２、２’は所定の間隔をあけて渦巻き状に巻回され、Ａ、Ｂ２つの流路が構成される。Ｃは紐状中空ガスケット１３、１３’の中空部である。
図６に示すこのＬ字状のガスケット受け部３２と、紐状中空ガスケット１３、円盤状蓋体１４及び又は蓋状フランジ５が一体となってスパイラル式熱交換器の端面開口部が気密に封止される。
【００２４】
この帯状伝熱板２、２’は、耐熱、耐食性に優れた薄いステンレス鋼板が用いられる。紐状中空ガスケット１３、１３’は高温、耐油性のニトリルゴム（ＮＢＲ）で構成され、その中空部Ｃに空気と置換されたシリコンオイルが加圧液として充填されるようになっている。また必要に応じて紐状中空ガスケット１３、１３’には繊維、金属コード等タイヤコードに相当する補強材１５が用いられている。
【００２５】
スパイラル式熱交換器１を組み立て、蓋状フランジ５に設けた注入口１６からシリコンオイルを注入、空気と置換して紐状中空ガスケット１３、１３’に充填させてから所定の圧力に加圧する。この圧力で該紐状中空ガスケット１３、１３’を円盤状蓋材１４の直径方向に拡張すると同時に、帯状伝熱板２、２’を軸方向と側面から強力に挟み付けて気密に固定することができる。図中１７は必要に応じて設けることができる蓄圧室である。蓄圧室１７は紐状中空ガスケット１３、１３’の中空部Ｃと連通してその液圧を、バネ１８とピストン１９で常に一定に維持することができる。
更に、蓄圧室１７を負圧にすることで容易にこのスパイラル式熱交換器が解体できる。
【００２６】
【実施例２】
この実施例２は、帯状伝熱板の少なくとも一面にフッ素樹脂フィルムをラミネートしたもので、これに対応する紐状中空ガスケットの表面にもフッ素樹脂をライニングする。
図７に示すように、帯状伝熱板２上にフッ素樹脂ＰＦＡフィルムａと、帯状伝熱板２’上にフッ素樹脂ＰＦＡフィルムａ’がライニングされ、そして紐状中空ガスケット１３’の外面にはフッ素樹脂ＰＦＡで被覆したライニング層ｂが設けられ、流路Ｂ、Ｂが構成されている。
帯状伝熱板２、２’の反対面は紐状中空ガスケット１３、１３’があってそれぞれ流路Ａ、Ａが構成されている。
その他の構成及び使用方法は実施例１と同様である。
【００２７】
【実施例３】
この実施例３は、図８に示すように図７の紐状中空ガスケット１３、１３’の中空部Ｃにゴムチューブ２０を挿入したことを特徴とするものである。
ゴムチューブ２０としてはシリコンゴム、フッ素ゴム等が好ましい。そして紐状中空ガスケット１３、１３’、ライニング層ａ、ａ’、ｂ及びチューブ２０に、それぞれに最適の素材を適用することができる。紐状中空ガスケット１３、１３’には必要に応じてスリット２１を設けてチューブ２０を挿入し易く、又は紐状中空ガスケット１３の製作がし易いようにすることができる。
【００２８】
【実施例４】
この実施例４は帯状伝熱板２を挟む紐状中空ガスケット１３及び（又は）１３’の中空部Ｃ或いはチューブ２０に化学反応で凝固固化する流体を圧入したことを特徴とするものである。この際、固化する際に、あまり収縮しないものが望ましい。
この例では流体としては、ポリエステル樹脂モノマーと触媒を混合したものである。
【００２９】
【実施例５】
この実施例５は図９に示すように、帯状伝熱板２を挟む紐状中空ガスケット１３のどちらか一方を、紐状ソリッドガスケット２３としたことを特徴とするものである。紐状ソリッドガスケット２３の中には、必要に応じて硬質で屈曲が可能な屈曲部材（アルミ等）２４が挿入され、紐状中空ガスケット１３と共に円盤状蓋体１４として構成されている。その表面は必要に応じて共にフッ素樹脂（ＰＦＡ）で被覆される。そして紐状中空ガスケット１３を拡張し実施例１〜４と同様、気密に封止される。
【００３０】
この際、紐状ソリッドガスケット２３は円盤状蓋体１４と一体に作成されてもよく、又別途紐状に作成されたものを円盤状蓋体１４に接着しても良い。屈曲部材２４は紐状中空ガスケット１３が拡張した際に紐状ソリッドガスケット２３が所定の位置に所定の形状間隔を維持するのに適したもので、適した位置に設けられることが望ましい。
【００３１】
【実施例６】
この実施例６は帯状伝熱板２を挟む紐状中空ガスケット１３のどちらか一方を紐状スペーサー２５としたことを特徴とするものである。
紐状スペーサー２５は図１０（イ）に示すように、紐状ガスケットの軸方向に多数の流体通路孔２６が設けられ、図１０（ロ）に示すように並列された紐状中空ガスケット１３の直径方向の圧力を受けながら同時に流体の流通路を軸方向に向けるようになっている。該紐状スペーサー２５は上述した直径方向の圧力に潰れないで且つ巻回し易いもの、例えばアルミニウム、銅等の軟らかな金属を母材とし、これに流体通路孔２６が設けられ、鍍金、塗装その他必要な処理がなされたものが好ましい。
【００３２】
この実施例のものは、図１１のように円盤状蓋材１４との間に空間２７が設けられる。即ち一方の流体Ａが外筒１０の入口から渦巻き状に流れて内心に向かい、他方Ｂは空間２７から軸方向に流入し渦巻き流となって外周出口から流出される。また、図１２のように空間２７、２７’を両方に設けると、一方の流体Ａは渦巻き状に、他方の流体Ｂは軸方向の流れになって交差する。
この場合紐状中空ガスケット１３と紐状スペーサー２５とは円盤状拘束材２８を構成する。
【００３３】
【実施例７】
この実施例７は図１３（イ）に示すように、紐状スペーサーとして円盤状蓋材とを一体にして円盤状拘束部材２９としたことを特徴とするものである。
円盤状拘束部材２９には、軸方向に多数の流体通路孔２６が設けられた凸条部３０が渦巻き状に構成され、同時に渦巻き状の凹溝３１が形成される。
図１３（ロ）に示すように、帯状伝熱板２、２’は凹溝３１の両側面に接して巻回され、その間には紐状中空ガスケット１３が設けられている。
【００３４】
【実施例８】
この実施例８は図１４（イ）に示すように、プレート２の開口端縁３にＬ字状のガスケット受け部３２を設ける。
図１４（ロ）に示すように、このＬ字状のガスケット受け部３２に、紐状中空ガスケット１３を受け止めて収容したことを特徴とするものである。このＬ字状のガスケット受け部３２と円盤状蓋材１４及び又は蓋状フランジ５とで、一体にして円盤状拘束材２８、或いは円盤状拘束部材２９とすることができる。
【００３５】
【実施例９】
この実施例９は図１５（イ）に示すように、帯状伝熱板２の開口端縁３の端から、紐状中空ガスケット１３のスペース３３を空けて、帯状伝熱板２の両側に交互に椀状突起３４、椀状凹陥部３５を設ける。
図１５（ロ）に示すように、このスペース３３に紐状中空ガスケット１３を受け止めることを特徴とするものである。これによって、Ｌ字状のガスケット受け部３２では曲げ難い渦巻き状の巻回成形が容易になる。
【００３６】
【実施例１０】
この実施例１０は図１６に示すように、帯状伝熱板２の開口端縁３に設けた椀状突起３４、椀状凹陥部３５と紐状中空ガスケット１３の間にフラットバー３６を設置したことを特徴とするものである。このフラットバー３６が紐状中空ガスケット１３をバックアップすることによって、スパイラル式熱交換器の内部が減圧されて一部真空状態になってもこれを保持することができる。このフラットバー３６は、フラットバーを所定の渦巻き状に巻回して作成しても良いが、フラットバーと同じものを、円盤から所定の渦巻き状に溶断して切り抜いて作成した切り抜き板としても良い。
【００３７】
【実施例１１】
この実施例１１は図１７に示すように、帯状伝熱板の胴部の任意の位置に軸方向に対して傾斜した畝状突起３７と畝状凹陥３８を設けた帯状伝熱板２と、傾斜方向を伝熱板２と異ならせた畝状突起３７’と畝状凹陥３８’を設けた帯状伝熱板２とを交互に重ね合わせて巻回したことを特徴とするものである。この畝状突起３７と畝状凹陥３８、畝状突起３７’と畝状凹陥３８’とで帯状伝熱板２、２’を所定の間隔に保持することができる。更に帯状伝熱板の間を流れる流体を乱流により撹拌して伝熱効率を上げることができる。またこの際、表面積が実質的に増加し、伝熱効率を増加する。然して帯状伝熱板に設けられる前記畝状突起と畝状凹陥の幅は、図１８に示すように帯状伝熱板の全幅ではなく一部である。
具体的には、帯状伝熱板の幅１０００ｍｍのとき、前記畝状突起と畝状凹陥は、両方の開口端縁から４５０ｍｍずつ離れた帯状伝熱板２の央部に設けられ、幅１００ｍｍ、角度は３０度である。
【００３８】
尚、上記では紐状中空ガスケットを拡張する方法として、流体を圧入して圧力を保持する、流体を圧入してこれを凝固させる等の手段を例示したが、これらに限定されることなく開口端縁に設けられたＬ字状のガスケット受け部の紐状中空ガスケットを拡張して帯状伝熱板を固定するスパイラル式熱交換器は本発明に全て包含される。
更に、この発明の紐状中空ガスケットと、紐状ソリッドガスケット又は紐状スペーサーとの組み合わせだけでなく、従来の溶接、ロー付け等と組み合わせても良い。また紐状スペーサー等も実施例に限定されない。また全体の形式としても、図１の対向流式だけでなく、図１１、図１２の交差式及びこれらの組み合わせが適用できる。
また、バックアップのフラットバーはＬ字状のガスケット受け部にも適用できる。
椀状突起と椀状凹陥、及び畝状突起と畝状凹陥は実施例に限定せず、形状、角度、高さは勿論、軸方向の長さ、数も自由に且つ多数配設できる。
【００３９】
【発明の効果】
この発明によると、以下に列挙する種々の効果が得られる。
（１）スタッドピンの溶接や、帯状伝熱板を軸方向に突き合わせで無理に締め付ける必要がないので、従来の１／２以下の薄い帯状伝熱板が使用でき、伝熱効率の高いスパイラル式熱交換器が提供できる。
（２）帯状伝熱板が側面から密封されるので、軟らかなフッ素樹脂フィルム等の耐熱、耐食性に優れた機能性樹脂を帯状伝熱板にライニングして用いることができ、用途が拡大する。
（３）帯状伝熱板にフッ素樹脂フィルムやシートをラミネートし、紐状中空ガスケトの外面にフッ素樹脂をライニングすることによって、流路の全てがフッ素樹脂で構成されているスパイラル式熱交換器が提供できる。
（４）所定の間隔に相当するサイズの紐状中空ガスケットを使用することによって、従来必要であったスペーサー、スタッドボルト、フラットバー等を要せず構造が簡単になり廉価になる。
（５）紐状中空ガスケトの中空部に充填した液を加圧するだけで、帯状伝熱板の開口端縁と蓋状フランジが気密に封止される。又は減圧すると開放されて分解し易くメンテナンスが容易になる。
（６）帯状伝熱板に任意のパターンで突起、凹陥や、畝状突起や畝状凹陥を設けることができる。
（７）紐状中空ガスケットとソリッドガスケット或いは紐状スペーサーとを交互に配設して安定した円盤状蓋体や拘束材を構成することができる。
（８）短い畝状突起と畝状凹陥が互いに交差接触して、帯状伝熱板間の所定の間隔を保持すると同時に、流体の流れを撹拌することは勿論、表面積の増加によって伝熱効率を増加する。
（９）Ｌ字状への加工に比して、椀状突起、椀状凹陥、及び短い畝状突起と畝状凹陥は巻回加工がし易く製造が容易になる。
【００４０】
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は従来のスパイラル式熱交換器の一部を削除した縦断面図である。
【図２】 図２の（イ）は従来の例で、流路の上下を交互に溶接で封止した説明図である。
図２の（ロ）は従来の例で、一方の流路のみを溶接で封止した説明図である。
図２の（ハ）は従来の例で、両流路の上下を溶接で封止した説明図である。
【図３】 図３は従来の例で、帯状伝熱板をシール材に溶接した説明図である。
【図４】 図４の（イ）は、従来の例で、帯状伝熱板にスタッドピンを付けた要部拡大縦断面図である。
図４の（ロ）は、従来の例で、帯状伝熱板にフラットバーを付けた要部拡大縦断面図である。
【図５】 図５は従来の他の例で、開口端縁をロー付けした端縁を示す要部拡大縦断面図である。
【図６】 図６は、この発明の一実施例を示す要部拡大縦断面図である。
【図７】 図７は、この発明の他の実施例を示す要部拡大縦断面図である。
【図８】 図８は、この発明の他の実施例を示す要部拡大縦断面図である。
【図９】 図９はこの発明の他の実施例を示す要部拡大縦断面図である。
【図１０】 図１０はこの発明の他の実施例を示すもので、（イ）は紐状スペーサーの説明図であり、また（ロ）は他の実施例の要部拡大縦断面図である。
【図１１】 図１１はこの発明の他の構造の一例を示すもので、一部を切除した縦断面図である。
【図１２】 図１２はこの発明の他の構造の他の一例を示すもので、一部を切除した縦断面図である。
【図１３】 図１３この発明の他の実施例を示すもので、（イ）は円盤状拘束部材の説明図であり、（ロ）は（イ）に帯状伝熱板と紐状中空ガスケットを組み付けた例の要部拡大縦断面図である。
【図１４】 図１４はこの発明の実施例１を示すもので、（イ）はＬ字状のガスケット受け部の説明図であり、（ロ）は（イ）に帯状伝熱板と紐状中空ガスケットを組み付けた例の要部拡大縦断面図である。
【図１５】 図１５はこの発明の他の実施例を示すもので、（イ）は開口端縁に椀状突起と椀状凹陥部を設けた説明図であり、（ロ）は（イ）に帯状伝熱板と紐状中空ガスケットを組み付けた例の要部拡大縦断面図である。
【図１６】 図１６はこの発明の他の実施例を示すもので、図１６の（ロ）にフラットバーを設けた例の要部拡大縦断面図である。
【図１７】 図１７はこの発明の他の実施例を示すもので、（イ）は帯状伝熱板２、帯状伝熱板２’の一部に畝状突起と畝状凹陥を設けた説明図である。（ロ）はこれを重ねた状態を示す平面図である。
【００３３】
【符号の説明】
Ａ．流路
Ｂ．流路
Ｃ．中空部
ａ．ライニング層
ｂ．ガスケットのライニング層
１．スパイラル式熱交換器
２．帯状伝熱板
２’帯状伝熱板
３．開口端縁
４．円盤状ガスケット
５．蓋状フランジ
６．溶接
７．シール材
８．スタッドピン
９．フラットバー
１０．外胴
１１．外胴フランジ
１２．ロー付け
１３．紐状中空ガスケット
１３’流路がＢの紐状中空ガスケット
１４．円盤状蓋体
１５．補強材
１６．注入口
１７．蓄圧室
１８．バネ
１９．ピストン
２０．チューブ
２１．スリット
２３．紐状ソリッドガスケット
２４．屈曲部材
２５．紐状スペーサー
２６．流体通路孔
２７．空間
２７’他の空間
２８．円盤状拘束材
２９．円盤状拘束部材
３０．凸条部
３１．凹溝
３２．Ｌ字状のガスケット受け部
３３．椀状凸起
３４．椀状凹陥
３５．フラットバー
３６．畝状突起
３７．畝状凹陥
Claims (3)
- 蓋体を有し、一枚以上の帯状伝熱板を所定の間隔をあけて渦巻状に巻回してなるスパイラル式熱交換器であって、前記帯状伝熱板の開口端縁をＬ字状に構成し、このＬ字状開口端縁の少なくとも一部に、流体の圧力で拡張する紐状中空ガスケットを配設、該紐状中空ガスケットを拡張することによって、蓋材と帯状伝熱板の開口端縁とを軸方向及び直径方向へ同時に気密に締結するようにしたことを特徴とするスパイラル式熱交換器。
- 蓋体を有し、一枚以上の帯状伝熱板を所定の間隔をあけて渦巻状に巻回してなるスパイラル式熱交換器であって、開口端縁の少なくとも一部に、流体の圧力で拡張する紐状中空ガスケットを配設し、この配設される紐状中空ガスケットのスペースを空けて、該帯状伝熱板の両側に椀状突起と椀状凹陥部を設け、前記スペースに紐状中空ガスケットを配設するようになしたことを特徴とするスパイラル式熱交換機。
- 蓋体を有し、一枚以上の帯状伝熱板を所定の間隔をあけて渦巻状に巻回してなるスパイラル式熱交換器であって、前記渦巻状の帯状伝熱板の所定の間隔部分を凹溝と凸状部で円盤状蓋材を構成、該凸状部には軸方向に渦巻状に多数の通孔が設けられ、或は多数の通孔が設けられた紐状スペーサーを巻回して円盤状蓋材の凸状部のように構成し、円盤状蓋材の凹溝の両側面に帯状伝熱板の開口端縁を挿入、その間に紐状中空ガスケットを設けたことを特徴とするスパイラル式熱交換器。
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