JP4471423B2 - Plate heat exchanger - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の皿状のプレートを積層して各プレート間に2系統の流体流路を交互に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、複数の皿状プレートを上下に積層し、各プレート間に2系統の流体流路を交互に形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】
この従来のプレート式熱交換器は、各プレートの底部にプレス成形によって波形状(ヘリンボーン)の凹凸を形成すると共に、段差を形成し、この段差を合わせて各プレートを積層し、各プレートの周縁部を溶接し、さらに各プレートに形成された連通孔の周縁部を溶接して組み立てられる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の構成では、各プレートに形成された連通孔の隣接する周縁部同士を溶接するので、溶接作業が困難になる。また、各連通孔の位置合わせ精度を向上させるため、各連通孔の加工に寸法精度が要求されるので、これがネックとなって、溶接の自動化が図れない。さらに、溶接後は、各連通孔の周縁部が熱交換器の内部に位置するので、溶接漏れが合っても修正できない。また、プレートの連通孔の内、最も外側に位置する連通孔に、流体の入口管、或いは出口管を溶接しているので、その部分に配管応力が集中し、或いは熱応力が集中し、配管の接合部に亀裂等が入り易い等の問題がある。
【0006】
さらに、従来の構成では、例えば2枚のプレートを溶接接合した後、これらをまとめて接合する等のように、1,2枚ずつの組立しかできず、溶接作業が繁雑であり、作業性が悪い等の問題がある。
【0007】
そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、組立が容易で、溶接の自動化が容易で、配管部に応力集中せず、しかも組立時間の短縮が図れ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、両側縁部に立ち上がり壁を有し、底部に段差を有した複数のプレートを備え、このプレートの段差を境にして一半部及び他半部に異なる流体流路を形成するように、各プレートを重ね合わせると共に、各流路を流れる流体が混じらないように、隣接するプレートの立ち上がり壁同士を接合し、これらプレートを両端が開口した外箱内に当該開口部に各流路が臨むように収納し、この外箱の両端の開口部に出入口部を構成するヘッダを溶接し、このヘッダは内部が仕切体でそれぞれ仕切られ、この仕切体がプレートの段差に対応した外箱の仕切体に溶接され、第1系統の流体は、入口部のヘッダの開口81から入って、一半部に形成される流体流路を通じて、出口部のヘッダの開口82から排出され、第2系統の流体は、入口部のヘッダの開口83から入って、他半部に形成される流体流路を通じて、出口部のヘッダの開口84から排出され、第1系統の流体と第2系統の流体との間で熱交換を行うことを特徴とするものである。
【0009】
請求項2記載の発明は、両側縁部に立ち上がり壁を有し、底部に段差を有した2枚のプレートを、当該段差を境にして底部の一半部同士が密着して、他半部に第一の流路を形成するように重ね合わせ、2枚のプレートの立ち上がり壁同士を接合して複数のエレメントを形成し、各エレメントを、前記段差を境にして前記一半部側に第二の流路を形成するように、両端が開口した外箱内に当該開口部に各流路が臨むように収納し、この外箱の両端の開口部に出入口部を構成するヘッダを溶接し、このヘッダは内部が仕切体でそれぞれ仕切られ、この仕切体がプレートの段差に対応した外箱の仕切体に溶接され、第1系統の流体は、入口部のヘッダの開口81から入って、第一の流路を通じて、出口部のヘッダの開口82から排出され、第2系統の流体は、入口部のヘッダの開口83から入って、第二の流路を通じて、出口部のヘッダの開口84から排出され、第1系統の流体と第2系統の流体との間で熱交換を行うことを特徴とするものである。
【0010】
【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。
【0011】
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。
【0012】
このプレート式熱交換器1は、図2に示すように、外箱51を有し、この外箱51内に複数のSPCC製プレート(例えば、厚さt=0.5mm)3を重ね合わせて収納・構成されている。各プレート3は、図4に示すように、両側縁部に立ち上がり壁3aを有し、底部3bに段差53を有し、かつ両端縁部3cが切落とし状に形成されている。
【0013】
また、各プレート3の底部3bには、プレス成形によって波形状(ヘリンボーン)の突部55が一体に形成され、この突部55は、図2に示すように各プレート3が組み合わされた場合、各プレート3間に形成される流路A、B間に突出して、その流れに乱流を形成する。
【0014】
図4を参照して、各プレート3の段差53について詳述すると、下のプレート3Aでは、図中で底部3bの左半部(一半部)10が浅く、底部3bの右半部(他半部)20が深く形成され、その中央部に段差53Aが形成されている。一方、上のプレート3Bでは、図中で底部3bの左半部(一半部)30が深く、底部3bの右半部(他半部)40が浅く形成され、その中央部に段差53Bが形成されている。これらプレート3A、3Bを、この段差53A、53Bを合わせて積層した場合、図5に示すように、一半部10,30同士が密着し、他半部20,40側には空間(第一の流路)Aが形成される。
【0015】
この状態で、各プレート3A、3Bの立ち上がり壁同士をシーム溶接11すると共に、相互に密着した一半部10,30の端縁同士をティグ溶接12して1つのエレメント41を形成する。
【0016】
このプレート式熱交換器1は、図2に示すように、エレメント41の他に、2つのエレメント42,43を有し、これらは各プレート3C、3D及び3E、3Fの立ち上がり壁同士、及び相互に密着した一半部10,30の端縁同士を同様の手順で溶接して形成される。なお、最上位のエレメント43は、その断面形状が、他のエレメント41,42と異なっているが、製造手順は同じであり、このエレメント43の段差53の上面と後述する蓋51aとの間は図示を省略したシール手段でシールされる。
【0017】
各エレメント41〜43は外箱51の蓋51aをあけ、その開口部から内部に順に収納され、その後、蓋51aが外箱51に溶接される。なお、各エレメント41〜43を外箱51内に収納する場合、各プレート3の立ち上がり壁3aの傾斜角度を利用して、当該立ち上がり壁3aの先端が外箱51の内面に圧接するように、各エレメント41〜43が収納される。
【0018】
これによれば、各エレメント41〜43は、上記段差53を境にして一半部10,30側に空間(第二の流路)Bを形成するように重ね合わされて、外箱51内に収納される。そして、これらが収納されると、この空間B及び上記の空間Aは、外箱51の両端の開口部に臨む。
【0019】
この外箱51の両端の開口部には、図3に示すように、それぞれ仕切体57が設けられている。そして、この外箱51内に収納された各プレート3A〜3Fの端縁が、仕切体57にティグ溶接され、これによって各プレート間の流路A、Bが完全に仕切られる。各プレート3A〜3Fの端縁と仕切体57間の溶接の容易化のため、そこに溶接ピース58を介在させることが望ましい。
【0020】
最後に、外箱51の両端の開口部に、図1に示すように、この熱交換器の出入口を構成するヘッダ71,73がティグ溶接される。そして、このヘッダ71,73は内部が仕切体75でそれぞれ仕切られ、この仕切体75が外箱51の仕切体57に溶接されている。各ヘッダ71,73に形成された開口81〜84は、それぞれ2系統の流体流路の出入口を構成する。
【0021】
すなわち、第1系統の流体は、開口81から入って、交互に設けた第一の流路Aを通じて熱交換器1内を流れ、開口82から排出される。また、第2系統の流体は、開口83から入って、交互に設けた第二の流路Bを通じて熱交換器1内を流れ、開口84から排出される。この間に、第1系統の流体と第2系統の流体との間で熱交換が行われる。
【0022】
なお、図1において、開口81及び開口82は、第一の流路Aにのみ連通し、開口83及び開口84は、第二の流路Bにのみ連通し、それ以外の連通は不可能なように、熱交換器の出入口を構成するヘッダ71,73が、外箱51の両端の開口部に取り付けられている。
【0023】
このプレート式熱交換器1を吸収式冷凍機に用いる場合、一方が濃液で、他方が稀液である。両者の圧力差は小さい。
【0024】
この実施形態では、各エレメント41〜43を製造する場合、プレート3の立ち上がり壁同士をシーム溶接できるので、溶接作業が容易であり、しかも漏れのない溶接を短時間の内に実行できる。
【0025】
なお、この実施形態では、各プレート3の底部3bにプレス成形によって凹凸55を形成しているが、これに限定されず、各プレート3の底部3bは平坦面に形成して、その代わりに、各プレート3間に、別の部材で構成された遮蔽材(図示せず)を介装することが可能である。
【0026】
この遮蔽材は、各流体流路(領域A、B)中に延在し、当該プレート3間の寸法を略均一に保持し、かつ乱流を発生させる機能を有している。この遮蔽材は、例えば、複数本の丸棒材を直交させて配置し、各丸棒材の交点を溶接して構成される。この遮蔽材は、各プレート間に配置されるが、好ましくは、プレート3の底部に例えばスポット溶接する。
【0027】
この実施形態では、各ヘッダ71,73が溶接により設けられ、そこに開口81〜84が形成され、この開口81〜84を通じて、それぞれ2系統の流体流路が出入する構成であるので、従来のように、各プレート3に連通孔を形成する必要がなく、また、各連通孔の隣接する周縁部同士を溶接する必要がないので、溶接作業の工程を削減できる。また、各連通孔の位置合わせを行う必要がなく、各エレメント41〜43を外箱51に収納するだけであるので、各エレメント41〜43を製造する工程を含めて、溶接の自動化が図られる。
【0028】
さらに、各プレート3に連通孔を有しないので、溶接の箇所が減少し、溶接不良に起因する漏れが少なくなる。
【0029】
また、各ヘッダ71,73に開口81〜84を形成して、流体の出入口を構成しているので、従来のように、プレート3の連通孔の内、最も外側に位置する連通孔に、流体の入口管、或いは出口管を溶接したものと比べて、その部分に配管応力が集中したり、或いは熱応力が集中したりすることがなく、配管の接合部に亀裂等が入り易い等の欠点が解消される。
【0030】
さらに、従来の構成では、例えば2枚のプレートを溶接接合した後、これらをまとめて接合する等のように、1,2枚ずつの組立しかできず、溶接作業が繁雑であり、作業性が悪かったが、この実施形態では、各エレメント41〜43を製造した後、外箱51内に収納し、この外箱51の両端の開口部に各ヘッダ71,73を溶接するだけなので、作業性を向上させることができ、プレート式熱交換器1の製造コストを低減できる。
【0031】
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。例えば、外箱51或いはヘッダ71,73は上記のものに限定されず、その形態は任意に変更可能である。また溶接はいかなる溶接形式であってもよく、上記形式に限定されるものではない。
【0032】
【発明の効果】
本発明によれば、プレート式熱交換器の組立が容易で、溶接の自動化が容易で、配管部に応力集中せず、しかも組立時間の短縮が図れる。
【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】図1のII−II断面図である。
【図3】図2のIII−III断面図である。
【図4】2枚のプレートの分解斜視図である。
【図5】2枚のプレートの組立斜視図である。
【符号の説明】
1 プレート式熱交換器
3 プレート
10,30 一半部
20,40 他半部
41〜43 エレメント
51 外箱
53 段差
71,73 ヘッダ
81〜84 開口[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a structure of a plate heat exchanger in which a plurality of dish-shaped plates are stacked and two fluid flow paths are alternately formed between the plates.
[0002]
[Prior art]
In general, a plate heat exchanger is known in which a plurality of plate-like plates are stacked one above the other and two fluid flow paths are alternately formed between the plates.
[0003]
In general, this kind of fluid does not leak to the outside through the two fluid flow paths, and the fluids are not mixed inside, excellent in heat exchange performance, low initial cost, etc. Is required.
[0004]
In this conventional plate heat exchanger, corrugated (herringbone) irregularities are formed by press molding at the bottom of each plate, and a step is formed. The parts are welded, and the peripheral part of the communication hole formed in each plate is welded to be assembled.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional configuration, adjacent peripheral portions of the communication holes formed in each plate are welded to each other, so that the welding operation becomes difficult. In addition, in order to improve the alignment accuracy of each communication hole, dimensional accuracy is required for processing of each communication hole, and this becomes a bottleneck, making it impossible to automate welding. Furthermore, after welding, since the peripheral edge portion of each communication hole is located inside the heat exchanger, it cannot be corrected even if a welding leak occurs. In addition, since the fluid inlet pipe or outlet pipe is welded to the outermost communicating hole of the plate communicating holes, piping stress or thermal stress concentrates on that part. There is a problem that cracks or the like are likely to enter the joint portion.
[0006]
Furthermore, in the conventional configuration, for example, after two plates are welded and joined, the plates can only be assembled one by one, so that welding work is complicated and workability is improved. There are problems such as bad.
[0007]
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the conventional technology, facilitate assembly, facilitate welding automation, do not concentrate stress on the piping, and reduce the assembly time. To provide an exchange.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is provided with a plurality of plates having rising walls at both side edges and steps at the bottom, and different fluid flow paths in one half and the other half with respect to the steps of the plates. As shown in the figure, the plates are overlapped, and the rising walls of adjacent plates are joined together so that the fluid flowing through each flow path is not mixed, and these plates are placed in the opening in the outer box with both ends open. Each channel is stored so that it faces, and the headers that make up the entrance and exit are welded to the openings at both ends of the outer box . The header is partitioned by a partition, and the partition corresponds to the level difference of the plate. Welded to the partition of the outer box, the first system fluid enters from the header opening 81 of the inlet portion, and is discharged from the
[0009]
The invention described in claim 2 has two plates having rising walls on both side edges and a step on the bottom, and one half of the bottom is in close contact with the other step on the other step. Overlapping so as to form the first flow path, the rising walls of the two plates are joined together to form a plurality of elements, and each element is connected to the second half on the one half side with the step as a boundary. so as to form a flow path, both ends accommodated to face each flow path to the opening in the outer box with an opening, and welding the header constituting the entrance portion to the opening portions at both ends of the outer box, the The header is partitioned by a partition, and the partition is welded to the partition of the outer box corresponding to the level difference of the plate. The first system fluid enters from the
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0011]
In FIG. 1, the code | symbol 1 has shown the comparatively large plate type heat exchanger suitable for using, for example in an absorption refrigerator.
[0012]
As shown in FIG. 2, the plate heat exchanger 1 has an
[0013]
Further, a corrugated (herringbone)
[0014]
Referring to FIG. 4, the
[0015]
In this state, the rising walls of the
[0016]
As shown in FIG. 2, the plate heat exchanger 1 has two
[0017]
Each
[0018]
According to this, the
[0019]
As shown in FIG. 3,
[0020]
Finally, as shown in FIG. 1,
[0021]
That is, the first system fluid enters from the
[0022]
In FIG. 1, the
[0023]
When this plate heat exchanger 1 is used in an absorption refrigerator, one is a concentrated liquid and the other is a rare liquid. The pressure difference between the two is small.
[0024]
In this embodiment, when manufacturing each element 41-43, since the standing walls of the
[0025]
In this embodiment, the
[0026]
This shielding material extends in each fluid flow path (regions A and B), and has a function of maintaining a uniform dimension between the
[0027]
In this embodiment, the
[0028]
Furthermore, since each
[0029]
Further, since the
[0030]
Furthermore, in the conventional configuration, for example, after two plates are welded and joined, the plates can only be assembled one by one, so that welding work is complicated and workability is improved. Although it was bad, in this embodiment, after manufacturing each element 41-43, it accommodates in the
[0031]
As mentioned above, although this invention was demonstrated based on one Embodiment, this invention is not limited to this. For example, the
[0032]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is easy to assemble a plate heat exchanger, it is easy to automate welding, stress is not concentrated on the piping portion, and the assembly time can be shortened.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a plate heat exchanger according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
3 is a sectional view taken along line III-III in FIG.
FIG. 4 is an exploded perspective view of two plates.
FIG. 5 is an assembled perspective view of two plates.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Plate
Claims (2)
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