JP4837287B2 - 蒸発又は凝縮に使用するプレート型熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は，伝熱プレートの複数枚を，その間に第１熱交換室と第２熱交換室とを交互に形成するように積層して成るプレート型熱交換器のうち，水等の蒸発にするか，或いは，水蒸気の凝縮に使用するプレート型熱交換器に関するものである。

従来，水等の蒸発又は水蒸気の凝縮に使用するプレート型熱交換器は，例えば，特許文献１に記載されているように，支持枠体における鉛直な表面に，略矩形にした伝熱プレートの多数枚をその間に複数個の第１熱交換室と第２熱交換室とを交互に形成するように積層して，この熱交換体のうち前記支持枠体とは反対側の表面に，前記支持枠体に対して前記熱交換体の周囲に配設した複数本のボルトにて締結される押圧板を重ねて，前記熱交換体を，前記複数本のボルトにてその積層方向に締め付けるように構成し，前記支持枠体に，前記各第１熱交換室からの蒸気出口又は各第１熱交換室への蒸気入口と，前記各第１熱交換室への被蒸発流体入口又は各第１熱交換室からの凝縮水出口と，前記各第２熱交換室への加熱流体入口及び加熱流体出口又は冷却流体入口及び冷却流体出口とを設けるという構成にしている。

また，この種のプレート型熱交換器においては，その各伝熱プレートにおけるスケール除去等のために定期的に又は不定期的に，前記押圧板における複数本のボルトによる締め付けを解除することによって，各伝熱プレートを分解することを行うが，この分解作業性の容易化を図るために，前記支持枠体から左右一対の支持棒を，前記熱交換体の積層方向に延びるように突出して，この両支持棒を，前記押圧板に穿設した貫通孔内に摺動自在に挿入することにより，前記押圧板を，両支持棒にて前記熱交換体の積層方向に自在に摺動できるように支持するという構成にしている。
特開平９−２９９９２７号公報

しかし，従来のプレート型熱交換器において，押圧板に対する両支持棒を，前記特許文献１に記載されているように，伝熱プレートによる熱交換体における左右両側面の外側に配設するという構成にした場合には，前記支持枠体及び押圧板における高さ寸法に，前記支持棒の高さ寸法が加算されることはないが，前記支持枠体及び押圧板における幅寸法に，前記両支持棒における幅寸法が加算されることになる。

また，前記両支持棒を，伝熱プレートによる熱交換体における上面の上側に配設した場合には，前記支持枠体及び押圧板における幅寸法に，前記支持棒の幅寸法が加算されることはないが，前記支持枠体及び押圧板における高さ寸法に，前記支持棒の高さ寸法が加算されることになるから，いずれの場合においても，前記支持枠体及び押圧板における幅寸法又は高さ寸法が増大することになり，熱交換器の大型化及び重量のアップを招来するという問題があった。

また，前記従来のプレート型熱交換器においては，前記熱交換体における積層方向から見て，前記熱交換体の上辺における一つの隅部に，各第１熱交換室からの蒸気出口又は各第１熱交換室への蒸気入口を設けるという構成にしているので，蒸気の流れ抵抗を低くすることのために，前記蒸気出口又は蒸気入口の通路断面積を大きくすると，各熱交換室間における伝熱面積が減少するという問題もあった。

本発明は，これらの問題を解消したプレート型熱交換器を提供することを技術的課題とするものである。

この技術的課題を達成するため本発明の請求項１は，
「支持枠体における鉛直又は略鉛直の表面に，略矩形にした伝熱プレートの多数枚をその間に複数個の第１熱交換室と第２熱交換室とを交互に形成するように積層して熱交換体を構成し，この熱交換体のうち前記支持枠体とは反対側の表面に押圧板を重ね，この押圧板を，前記支持枠体に対して前記熱交換体の周囲に配設した複数本のボルトにて締結する一方，前記支持枠体及び前記押圧板のうちいずれか一方又は両方に，前記各第１熱交換室からの蒸気出口又は各第１熱交換室への蒸気入口と，前記各第１熱交換室への被蒸発流体入口又は各第１熱交換室からの凝縮水出口と，前記各第２熱交換室への加熱流体入口及び加熱流体出口又は冷却流体入口及び冷却流体出口とを設け，更に，前記支持枠体から左右一対の支持棒を，前記熱交換体の積層方向に延びるように突出して，この両支持棒を，前記押圧板に穿設した貫通孔内に摺動自在に挿入して成るプレート型熱交換器において，
前記押圧板を，前記支持棒にて支持した状態で前記熱交換体から離れるように後退移動する構成にし，前記熱交換体における積層方向から見て，前記熱交換体のうちその上辺と左右両側辺とが交わる隅部に，前記上辺から前記左右両側辺に向かって斜めにカットする構成にした切欠部を設けて，この両切欠部の個所に，前記支持棒を配設する。」
ことを特徴としている。

また，本発明の請求項２は，
「前記請求項１の記載において，前記熱交換体における積層方向から見て，前記蒸気出口又は蒸気入口を，横長の長円形断面にして前記熱交換体における上辺のうち中央又は略中央の部位に配設する一方，前記加熱流体入口及び加熱流体出口又は冷却流体入口及び冷却流体出口を，前記熱交換体における左右両側辺のうち前記蒸気出口又は蒸気入口より下方の部位に配設する。」
ことを特徴としている。

更にまた，本発明の請求項３は，
「前記請求項１又は２の記載において，前記押圧板に，前記支持棒の上面に接当する回転自在なローラを設ける。」
ことを特徴としている。

前記請求項１に記載したように，押圧板を，支持棒にて支持した状態で熱交換体から離れるように後退移動する構成にし，前記熱交換体における積層方向から見て，熱交換体のうちその上辺と左右両側辺とが交わる隅部に，前記上辺から前記左右両側辺に向かって斜めにカットする構成にした切欠部を設けて，この両切欠部の個所に，前記支持棒を配設することにより，前記両支持棒の一部又は全部を，熱交換体における上辺及び左右両側辺よりも内側に入り込ませることができ，換言すると，前記両支持棒における幅寸法及び高さ寸法の一部又は全部を，熱交換体における左右両側辺間の幅寸法及び上辺と下辺との間の高さ寸法にラップすることができる。これにより，前記支持枠体及び押圧板における幅寸法及び高さ寸法に，前記両支持棒における幅寸法及び高さ寸法が加算されることを回避できるか，或いは，小さくできるから，プレート型熱交換器を小型・軽量化できる。

また，請求項２に記載した構成することにより，蒸気出口又は蒸気入口における通路断面積を増大することができる一方，第１熱交換室と第２熱交換室との間における伝熱管面積が，熱交換体の上辺における左右両隅部に切欠部を設けることで減少することを回避できるか，或いは，少なくできるから，蒸気の流れ抵抗の低減と相俟って，蒸気の蒸発能力又は凝縮能力のアップを達成できる。

更にまた，請求項３に記載した構成にすることにより，押圧板の両支持棒に沿って移動することが，より軽い外力でこじれなく容易にできるから，前記熱交換体の分解及び組み立ての作業性を大幅に向上できる。

以下，本発明の実施の形態を図面について説明する。

図１〜図７は，水の蒸発に使用するプレート型熱交換器１を示す。

この熱交換器１は，床面から立設した板状の支持枠体２と，熱交換体３と，押圧板４とから構成されている。

前記支持枠体２には，鉛直又は略鉛直の表面２ａを備え，この表面２ａに，比較的薄い熱伝導性に優れた金属板にて横長の長方形にした伝熱プレート５の多数枚を，その間にシール板６を挟むことで複数個の第１熱交換室７と第２熱交換室８とを交互に形成するように積層することにより，前記熱交換体３を構成している。

前記熱交換体３のうち前記支持枠体２と反対側の表面に，前記押圧板４を重ね，この押圧板４を，前記支持枠体２に対して，前記熱交換体３の周囲に配設した複数本の植え込みボルト９と，これに螺合したナット１０とで締結することにより，前記熱交換体３をその積層方向に締め付けるように構成している。

また，前記支持枠体２には，前記熱交換体３における各第１熱交換室７からの蒸気出口１１及び前記各第１熱交換室７への被蒸発流体入口１２とが設けられているほか，前記各第２熱交換室８への加熱流体入口１３及び各第２熱交換室８からの加熱流体出口１４が設けられている。

更にまた，前記支持枠体２には，中空状にした左右一対の支持棒１５における基端を，当該両支持棒１５が前記熱交換体３の積層方向に延びるように固着し，この両支持棒１５を，前記押圧板４に穿設した貫通孔１６内に摺動自在に挿入することにより，前記押圧板４を，この両支持棒１５にて支持した状態で前記熱交換体３から離れるように後退移動する構成にしている。なお，前記両支持棒１５の先端には，押圧板４が抜けるのを阻止するためのストッパー１５ａが設けられている。

そして，前記熱交換体３における積層方向から見て，前記蒸気出口１１を，図５に示すように，横長の長円形断面にして，前記熱交換体３における上辺３ａのうち中央又は略中央の部位に配設する一方，前記加熱流体入口１３及び加熱流体出口１４を，図６に示すように，前記熱交換体３における左右両側辺３ｂ，３ｃのうち前記蒸気出口１１より下方の部位に配設し，更に，前記被蒸発流体入口１２を二つにして，前記熱交換体３の下辺３ｄにおける左右両隅部の部位に配設する。

また，前記熱交換体３において，その上辺３ａと左右両側辺３ｂ，３ｃとが交わる隅部を，前記上辺３ａから前記左右両側辺３ｂ，３ｃに向かって斜めにカットする構成にした切欠部１７を設けて，前記熱交換体３における積層方向から見て，前記両切欠部１７における領域内に，前記支持棒１５を，当該支持棒１５の全体が位置するように配設するか，或いは，当該支持棒１５のうち一部分が位置して残りの部分がはみ出すように配設する。

一方，前記押圧板４には，図７に示すように，その貫通孔１６の個所にローラ１８を回転自在に取付けて，このローラ１８を，前記支持棒１５の上面に接当するように構成する。

この構成において，前記熱交換体３における各第１熱交換室７内に，その下部における両被蒸発流体入口１２から供給された被蒸発液体は，前記第１熱交換室７の両側における第２熱交換室８からの熱伝達によって加熱されて沸騰蒸発し，発生した蒸気が，蒸発しなかった一部の被蒸発液体（ブライン）と一緒に，前記各第１熱交換室７から蒸気出口１１より排出される。

前記熱交換体３を締め付ける前記各植え込みボルト９におけるナット１０を緩めて，このナット１０をボルト９から外すことにより，前記押圧板４は，左右の両支持棒１５にて支持された状態で，前記熱交換体３から離れるように後退移動することができるから，前記熱交換体３を，その各伝熱プレート５ごとに分解できて，当該各伝熱プレート５に対するスケール除去等の清掃・点検を行うことができる。また，逆の順序にて組み立てできる。

前記のように分解した状態において，前記各伝熱プレート５は，熱交換体３の周囲に配設した複数本の植え込みボルト１０ａにて，支持されるとともに，所定の位置に位置決めされる。また，前記押圧板４における後退移動及びその後の組み立てに際しての前進移動は，ローラ１８の転がりにより，軽い力でこじれなく容易にできる。

前記押圧板４を支持する両支持棒１５は，前記したように，前記熱交換体３のうち上辺３ａと左右両側辺３ｂ，３ｃとが交わる隅部に，前記上辺３ａから前記左右両側辺３ｂ，３ｃに向かって斜めにカットすることによって設けた切欠部１７における領域内に，その全体が位置するか，その一部が位置するように配設されていることにより，前記両支持棒１５の一部又は全部を，前記熱交換体３における上辺３ａ及び左右両側辺３ｂ，３ｃよりも内側に入り込ませることができ，換言すると，前記両支持棒１５における幅寸法及び高さ寸法の一部又は全部を，前記熱交換体３における左右両側辺３ｂ，３ｃ間の幅寸法Ｗ及び上辺３ａと下辺３ｄとの間の高さ寸法Ｈにラップすることができるから，前記支持枠体２及び押圧板９における幅寸法及び高さ寸法に，前記両支持棒１５における幅寸法及び高さ寸法が加算されることを回避できるか，或いは，小さくすることができる。

そして，前記熱交換体３における各第１熱交換室７からの蒸気出口１１を，横長の長円形断面にして，前記熱交換体３における上辺３ａのうち中央又は略中央の部位に配設したことにより，この蒸気出口１１における通路断面積を増大することができる。

その一方で，前記したように，蒸気出口１１を，横長の長円形断面にして上辺３ａのうち中央又は略中央の部位に配設したことにより，熱交換体３における第２のうち前記蒸気出口１１の左右両端より外側の部分には，熱交換に寄与しないか寄与することの少ないデッドゾーンができることになる。

そこで，前記各第２熱交換室８に対する加熱流体入口１３及び加熱流体出口１４を，前記熱交換体３における左右両側辺３ｂ，３ｃのうち前記蒸気出口１１より下方の部位に配設する一方，前記熱交換体３のうちその上辺３ａと左右両側辺３ｂ，３ｃとが交わる隅部に，斜めにカットする構成にした切欠部１７を設けるという構成にすることにより，前記デッドゾーンを前記切欠部１７を設けることに利用できるから，前記各第１熱交換室７と前記各第２熱交換室８との間における伝熱管面積が，前記切欠部１７を設けることで減少するのを回避できるか，或いは，少なくできる。

次に，前記実施の形態のプレート熱交換器１は，蒸発器として使用する場合であったが，このプレート熱交換器１を，以下に述べるように，蒸気の凝縮器として使用することができる。

すなわち，凝縮として使用する場合には，前記蒸気出口１１を蒸気入口に，前記両被蒸発流体入口１２を凝縮水出口に，前記加熱流体入口１３及び加熱流体出口１４を冷却流体入口及び冷却流体出口に各々構成するのであり，この場合，各図において流れの方向を示す矢印は，逆向きになることはいうまでもない。

また，前記した実施の形態は，支持枠体２に，前記蒸気出口１１又は蒸気入口，前記被蒸発流体入口１２又は凝縮水出口，及び，前記加熱流体入口１３及び加熱流体出口１４又は冷却流体入口及び冷却流体出口を設ける場合であったが，本発明は，これに限らず，前記蒸気出口１１又は蒸気入口，前記被蒸発流体入口１２又は凝縮水出口，及び，前記加熱流体入口１３及び加熱流体出口１４又は冷却流体入口及び冷却流体出口を，前記押圧板４に設けたり，或いは，前記支持枠体２と押圧板４との両方に設けるという構成にしても良いことはいうまでもない。

本発明の実施の形態を示すプレート熱交換器の正面図である。 本発明の実施の形態を示すプレート熱交換器の側面図である。 図１のIII −III 視拡大断面図である。 図１のIV−IV視拡大断面図である。 図１，図３及び図４のＶ−Ｖ視断面図である。 図１，図３及び図４のVI−VI視断面図である。 図３のVII −VII 視拡大断面図である。

符号の説明

１ プレート型熱交換器
２ 支持枠体
３ 熱交換体
３ａ 熱交換体の上辺
３ｂ，３ｃ 熱交換体の左右両側辺
３ｄ 熱交換体の下辺
４ 押圧板
５ 伝熱プレート
６ シール体
７ 第１熱交換室
８ 第２熱交換室
９ 植え込みボルト
１０ ナット
１１ 蒸気出口
１２ 被蒸発流体入口
１３ 加熱流体入口
１４ 加熱流体出口
１５ 支持棒
１６ 貫通孔
１７ 切欠部
１８ ローラ

Claims (3)

1. 支持枠体における鉛直又は略鉛直の表面に，略矩形にした伝熱プレートの多数枚をその間に複数個の第１熱交換室と第２熱交換室とを交互に形成するように積層して熱交換体を構成し，この熱交換体のうち前記支持枠体とは反対側の表面に押圧板を重ね，この押圧板を，前記支持枠体に対して前記熱交換体の周囲に配設した複数本のボルトにて締結する一方，前記支持枠体及び前記押圧板のうちいずれか一方又は両方に，前記各第１熱交換室からの蒸気出口又は各第１熱交換室への蒸気入口と，前記各第１熱交換室への被蒸発流体入口又は各第１熱交換室からの凝縮水出口と，前記各第２熱交換室への加熱流体入口及び加熱流体出口又は冷却流体入口及び冷却流体出口とを設け，更に，前記支持枠体から左右一対の支持棒を，前記熱交換体の積層方向に延びるように突出して，この両支持棒を，前記押圧板に穿設した貫通孔内に摺動自在に挿入して成るプレート型熱交換器において，
   前記押圧板を，前記支持棒にて支持した状態で前記熱交換体から離れるように後退移動する構成にし，前記熱交換体における積層方向から見て，前記熱交換体のうちその上辺と左右両側辺とが交わる隅部に，前記上辺から前記左右両側辺に向かって斜めにカットする構成にした切欠部を設けて，この両切欠部の個所に，前記支持棒を配設することを特徴とする蒸発又は凝縮に使用するプレート型熱交換器。
2. 前記請求項１の記載において，前記熱交換体における積層方向から見て，前記蒸気出口又は蒸気入口を，横長の長円形断面にして前記熱交換体における上辺のうち中央又は略中央の部位に配設する一方，前記加熱流体入口及び加熱流体出口又は冷却流体入口及び冷却流体出口を，前記熱交換体における左右両側辺のうち前記蒸気出口又は蒸気入口より下方の部位に配設することを特徴とする蒸発又は凝縮に使用するプレート型熱交換器。
3. 前記請求項１又は２の記載において，前記押圧板に，前記支持棒の上面に接当する回転自在なローラを設けることを特徴とする蒸発又は凝縮に使用するプレート型熱交換器。

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