JP4212254B2

JP4212254B2 - プレート式熱交換器

Info

Publication number: JP4212254B2
Application number: JP2001099788A
Authority: JP
Inventors: 忠夫阿部; 泰司鎌田; 正弥伊豆
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2009-01-21
Anticipated expiration: 2021-03-30
Also published as: JP2002295988A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のプレートを重ね合わせて形成したプレート式熱交換器の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、貫通孔を有した複数のプレートを重ね合わせて、このプレートの周縁部同士および貫通孔の周縁部同士を接合することによりその内部に少なくとも２種類の流体を流せる複数の流路を形成し、最外側のプレートの貫通孔に入口及び出口の口金を接合し、この口金を通じて上記流路を流れる流体間で熱交換可能に構成したプレート式熱交換器が知られている。
【０００３】
この種のものでは、一般に、２系統の流体流路を流れる流体が外部に漏れることがなく、しかも内部で各流体が混じらないこと、熱交換性能に優れること、イニシャルコストが安価なこと、等が要求される。
【０００４】
従来のプレート式熱交換器では、▲１▼各プレート間にガスケットを挟んで構成したもの、▲２▼各プレート間をブレージング接合したもの、▲３▼各プレート間を溶接接合したもの、等各種形式のものが提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記構成の熱交換器を例えば吸収式冷凍機に使用する場合、▲１▼では真空中で使用できない、また▲２▼では、吸収式冷凍機の熱交換器は大型化するため、プレートが大型化し、従って、加工費が高くなり、イニシャルコストの増大を招く等の問題がある。また▲３▼では、プレートが大型化した場合、各プレートを溶接接合する作業が困難になるという問題がある。
【０００６】
特に、最外側のプレートの貫通孔に入口管および出口管を接合する場合、そこを溶接するとなると、この管は肉厚が厚いのに対し、プレートは肉厚が薄いために、溶接作業が困難になるという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上述した従来技術が有する課題を解消し、製造に当たって、最外側のプレートの貫通孔に入口管および出口管を簡単に接合することのできるプレート式熱交換器を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、貫通孔を有した２枚のプレートの四辺周縁部同士を接合して複数の袋状のパーツを形成し、これらパーツを筐体内に順に重ね合わせ、この筐体に上蓋を重ね合わせ、この上蓋に形成されて、貫通孔の位置に整合したねじ込み式の入口管および出口管を備え、入口管および出口管の各内端とパーツの貫通孔の周縁部との間にシール材を配置し、入口管および出口管をねじ込むことにより、入口管および出口管の各内端とパーツの貫通孔の周縁部との間を上記シール材を介してシール可能に構成したことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のものにおいて、各パーツの貫通孔の周縁部にビード加工により環状の溝を形成し、この環状の溝に環状のシール材を配置し、このシール材により各パーツの貫通孔の周縁部同士をシール可能に構成したことを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のものにおいて、貫通孔を有した２枚のプレートの四辺周縁部同士を巻き締め加工により接合して複数のパーツを形成したことを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項３記載のものにおいて、プレートの周縁部同士間にシール材を介装し、このシール材が介装された上記周縁部同士を巻き締め加工で接合したことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１において、符号１は、例えば吸収式冷凍機に用いられて好適な比較的大型のプレート式熱交換器を示している。
【００１４】
このプレート式熱交換器１は、図２に示すように、複数の平行四辺形（台形）のＳＰＣＣ製プレート（例えば、厚さｔ＝０．５ｍｍ）３を重ね合わせて構成される。それぞれのプレート３には、プレス成形によって波形状（ヘリンボーン）の凹凸が形成されている。
【００１５】
図２Ａにおいて、貫通孔１７を有した２枚の台形プレート（プレートＡとプレートＢ、プレートＣとプレートＤ）３の四辺周縁部同士を接合して、図２Ｂに示すように、複数の袋状の台形パーツ１０が形成される。
【００１６】
この場合、図３に示すように、台形プレート３の四辺周縁部同士は巻き締め加工５によって接合され、溶接が省略される。
【００１７】
この巻き締め加工５を行う場合、台形プレート３の周縁部同士間にシール材（図示せず）を介装し、このシール材が介装された周縁部同士を巻き締めすることが望ましい。このシール材には耐温度性、耐圧力性等が要求され、特に、吸収式冷凍機であれば耐ＬｉＢｒ液性が要求される。従って、それを選択するに際しては、例えば、シリコーン系、フッ素系等のシール材が好適である。
【００１８】
本実施形態では、これら台形パーツ１０を、図２Ｃに示すように、基準の平行辺１０Ａ，１０Ｂを除いた残りの二辺１０Ｃ，１０Ｄが揃わないように、交互に重ね合わせて接合する。
【００１９】
この場合、図４に示すように、筐体１１を準備しこの筐体１１の底部１１Ａに第一台形パーツ１０Ｐを配置し、その上に第二台形パーツ１０Ｑを配置し、さらにその上に第三台形パーツ１０Ｒを配置し、その上に第四台形パーツ１０Ｓを配置する。ここで、台形パーツ１０Ｐ〜１０Ｓの貫通孔１７の周縁には、図５に示すように、断面半円弧状の溝１３がビード加工され、この溝１３は周方向に連続して環状に形成され、図４に示すように台形パーツ１０Ｐ〜１０Ｓを重ねる場合、すべての溝１３にＯリング（シール部材）１４が配置される。
【００２０】
図４の状態で、上記筐体１１の上に上蓋２２を被せ、この上蓋２２と筐体１１とを例えば溶接により接合する。
【００２１】
この上蓋２２には、図６に示すように、上記貫通孔１７の位置に整合したねじ込み式の入口管３１（または出口管３２）が設けられる。この入口管３１（または出口管３２）は、上蓋２２の開口に固定された口金２２Ａと、この口金２２Ａの内周のめねじにねじ込まれる調節金具２２Ｂとからなり、この調節金具２２Ｂがねじ込まれると、調節金具２２Ｂの内端が筐体１１内に突出し、筐体１１内の台形パーツ１０Ｐ〜１０Ｓに荷重がかけられる。
【００２２】
なお、図４では、入口管３１および出口管３２と、最外側の台形パーツ１０Ｓとの間に押圧板２１が配置されている。この押圧板２１は、図６に示すように、省略が可能であるが、各台形パーツ１０Ｐ〜１０Ｓに平均的に荷重をかけるためには、それを配置することが望ましい。
【００２３】
この荷重がかけられると、各台形パーツ１０Ｐ〜１０Ｓが押されて、まず、調節金具２２Ｂの内端（または押圧板２１）と最外側の台形パーツ１０Ｓの貫通孔１７の周縁とが、Ｏリング１４を介して密着し、各台形パーツ１０Ｐ〜１０Ｓの貫通孔１７の周縁がＯリング１４を介して密着し、台形パーツ１０の基準の平行辺（長辺）１０Ａ，１０Ｂが重なり合って接合される。
【００２４】
残りの二辺１０Ｃ，１０Ｄ（短辺）は、図２Ｃを参照して、上の台形パーツ１０の短辺１０Ｃ，１０Ｄが、下の台形パーツ１０の表面に重なり合う部分３０と、下の台形パーツ１０の短辺１０Ｃ，１０Ｄが、上の台形パーツ１０の裏面に重なり合う部分４０で接合される。
【００２５】
この構成では、貫通孔１７で連通した台形パーツ１０Ｐ〜１０Ｓの内部に流体流路が形成される。この流路には上蓋２２（および押圧板２１）に形成された入口管３１と出口管３２が連通する。
【００２６】
一方、上述したように、台形パーツ１０の二辺１０Ｃ，１０Ｄ（短辺）は対向する台形パーツ１０の表面または裏面に接合される。
【００２７】
この台形パーツ１０の表面または裏面には、プレス成形によって波形状（ヘリンボーン）の凹凸が形成されるため、その接合部には凹凸に起因した隙間が形成される。この隙間は、台形パーツ１０間の空間に連通して、この台形パーツ１０間空間には、流体流路が形成される。この流路には筐体１１に形成された入口管４１と出口管４２が連通する。
【００２８】
本実施形態では、ねじ込み式の入口管３１および出口管３２を備えたため、筐体１１に上蓋２２を溶接した後、各部の漏れがなくなるまで、筐体１１の外側から入口管３１および出口管３２をねじ込むことによって、調節金具２２Ｂの内端（または押圧板２１）と最外側の台形パーツ１０Ｓの貫通孔１７の周縁との間、並びに各台形パーツ１０Ｐ〜１０Ｓの貫通孔１７の周縁を、上記Ｏリング１４によって、ほぼ確実にシールすることができる。
【００２９】
また、このプレート熱交換器１を使用中に流体の圧力で各台形パーツ１０Ｐ〜１０Ｓが変形した場合でも、上述したように、筐体１１の外側から入口管３１および出口管３２をねじ込むことによって、シール性を調整することができるため、メンテナンスが容易なものになる。
【００３０】
台形パーツ１０Ｓと入口管３１および出口管３２とが溶接やかしめ等により接合されないため、台形パーツ１０Ｓにかかる圧力が、接合部に集中することがなく、分散されるため、応力割れ等のトラブルが解消される。
【００３１】
上記入口管３１（および出口管３２）を構成する口金２２Ａと、この口金２２Ａの内周のめねじにねじ込まれる調節金具２２Ｂとの間にはシール剤を塗布することが望ましい。
【００３２】
本実施形態では、台形パーツ１０同士を接合する場合、基準の平行辺（長辺）１０Ａ，１０Ｂだけを接合すればよく、残りの二辺１０Ｃ，１０Ｄ（短辺）の接合は不完全であってよい。残りの二辺１０Ｃ，１０Ｄ（短辺）の接合部の隙間は、台形パーツ１０間空間に連通する構成だからである。従って、台形パーツ１０同士の接合に際し、４辺を接合するものに比べ、２辺を接合するだけでよいため、加工時間を短縮することができる。
【００３３】
各台形パーツ１０Ａ〜１０Ｄの貫通孔１７の周縁部は、ビード加工した溝１３とこれに嵌まり合うＯリング１４とを介して台形パーツ１０を密着させることにより接合されるため、このプレート式熱交換器１を分解する場合、上蓋２２および押圧板２１を外して、この押圧板２１による押圧を解除するだけで、各台形パーツ１０を分解することができる。
【００３４】
以上、一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３５】
【発明の効果】
本発明では、製造に当たって、最外側のプレートの貫通孔に入口管および出口管を簡単に接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるプレート式熱交換器の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】Ａ〜Ｃは台形パーツの製造手順を示す図である。
【図３】図２のIII−III断面図である。
【図４】図１のIV−IV断面図である。
【図５】貫通孔周辺を示す断面図である。
【図６】入口管の内端とプレート間の接合状態を示す図である。
【符号の説明】
１プレート式熱交換器
３プレート
１０台形パーツ
１０Ａ，１０Ｂ平行辺
１０Ｃ，１０Ｄ残りの二辺
１１筐体
１３溝
１４Ｏリング
１７貫通孔
２１押圧板

Claims

貫通孔を有した２枚のプレートの四辺周縁部同士を接合して複数の袋状のパーツを形成し、これらパーツを筐体内に順に重ね合わせ、この筐体に上蓋を重ね合わせ、この上蓋に形成されて、上記貫通孔の位置に整合したねじ込み式の入口管および出口管を備え、入口管および出口管の各内端とパーツの貫通孔の周縁部との間にシール材を配置し、入口管および出口管をねじ込むことにより、入口管および出口管の各内端とパーツの貫通孔の周縁部との間を上記シール材を介してシール可能に構成したことを特徴とするプレート式熱交換器。
各パーツの貫通孔の周縁部にビード加工によって環状の溝を形成し、この環状の溝に環状のシール材を配置し、このシール材により各パーツの貫通孔の周縁部同士をシール可能に構成したことを特徴とする請求項１記載のプレート式熱交換器。
貫通孔を有した２枚のプレートの四辺周縁部同士を巻き締め加工により接合して複数のパーツを形成したことを特徴とする請求項１または２記載のプレート式熱交換器。
プレートの周縁部同士間にシール材を介装し、このシール材が介装された上記周縁部同士を巻き締め加工で接合したことを特徴とする請求項３記載のプレート式熱交換器。