JP4897041B2 - プレート熱交換器 - Google Patents

Description

発明の背景および従来技術
本発明は、請求項１の前提記載部分によるプレート熱交換器に関する。特開２００５−３７０２８号公報を参照されたい。

特開２００５−３７０２８号公報は、プレート熱交換器であって、互いに積み重ねられ、プレートパッケージ内で第１の媒体用の第１のプレート隙間および第２の媒体用の第２のプレート隙間を形成するように配置された複数の伝熱板を含むプレートパッケージを有するプレート熱交換器を開示している。ケーシングは、プレートパッケージを囲み、円筒形の外側エンベロープと２つの端部部材とを有する。第１の入口および第１の出口は、第１の媒体をプレート熱交換器に対して搬入しかつ搬出するようになっており、２つの端部部材のそれぞれを貫通して延びている。第２の入口および第２の出口は、第２の媒体をプレート熱交換器に対して搬入しかつ搬出するようになっている。各伝熱板は、プレートパッケージ内に空間を形成する開口部を有する。その空間は、第１の入口および第１の出口の内側に配置され、伝熱板に平行にプレートパッケージを貫通して延びる仕切りシートによって軸方向前後に配置された２つの部分空間に分割されている。仕切りシートのせいで、特にすべての伝熱板が溶接またはろう付けされる場合には第１のプレート隙間にアクセスすることは困難である。この公知の構成によって、空間からプレートパッケージ内の半径方向外側へ流れ、半径方向外側位置からその空間に半径方向内側に戻る第１の媒体の流れが得られる。このような流路では、媒体が向流として流れる熱交換器を実現することは困難である。

国際公開２００４／０９０４５０号は、プレートパッケージと、互いに積み重ねられた複数の伝熱板とを有するプレート熱交換器を開示している。各伝熱板は、いくつかの偏心した開口部を有する。ケーシングは、プレートパッケージを囲み、円筒形の外側エンベロープと２枚の端板部材とを有する。第１の入口および第１の出口は、第１の媒体をプレート熱交換器に対して搬入しかつ搬出するようになっている。第２の入口および第２の出口は、第２の媒体をプレート熱交換器に対して搬入しかつ搬出するようになっている。一実施形態によれば、両方の入口および両方の出口とも同一の端板部材を貫通して延びている。他の実施形態によれば、両方の入口が一方の端板部材を貫通して延び、両方の出口が他方の端板部材を貫通して延びている。

米国特許第３７４３０１１号明細書は、燃焼機関用のオイルクーラーの方式の他のプレート熱交換器を開示している。このプレート熱交換器は、互いに積み重ねられ、それぞれが中央開口部を備えた複数の伝熱板を含むプレートパッケージを有する。ケーシングは、プレートパッケージを囲み、非円形断面を有する外側エンベロープと２枚の端板とを有する。第１の入口および第１の出口は、第１の媒体をプレート熱交換器に対して搬入しかつ搬出するようになっている。第２の入口および第２の出口は、第２の媒体をプレート熱交換器に対して搬入しかつ搬出するようになっている。第１の入口および第１の出口は、２枚の端板のそれぞれを貫通して延びている。第２の入口および第２の出口は、外側エンベロープの共通の平面部を貫通して延びている。
特開２００５−３７０２８号公報 国際公開２００４／０９０４５０号 米国特許第３７４３０１１号明細書

発明の概要
本発明の目的は、最初に定義した種類の改良されたプレート熱交換器を提供することである。他の目的は、比較的大きな寸法を有するように製造することのできるプレート熱交換器を提供することである。他の目的は、容易な検査および洗浄を可能にするような構成を有するプレート熱交換器を提供することである。

この目的は、空間から第１のプレート隙間に入る第１の媒体用の入口開口部と、第１のプレート隙間から空間に出る第１の媒体用の出口開口部とを、それぞれの第１のプレート隙間ごとに形成するように構成された手段を有することを特徴とする、最初に定義したプレート熱交換器によって実現される。

互いに分離されたこのような入口開口部と出口開口部とによって、第１の媒体は空間の全長に沿ってプレートパッケージに対して搬入されかつ搬出される。したがって、プレートパッケージ内のすべての第１のプレート隙間を通る好ましい流路を形成することが可能になる。円筒形の外側エンベロープによって、高い圧力や、互いに異なる媒体、好ましくは２つの媒体の様々な圧力に耐える強度の高い熱交換器を提供することも可能になる。円筒形の外側エンベロープは、多角形を有するエンベロープより薄い厚さの材料を使用するのを可能にする。

本発明の一実施態様によれば、第１の入口開口部および第１の出口開口部は、第１の媒体が入口開口部と出口開口部との間の第１のプレート隙間内で２つの流路に分割されるように配置されている。有利なことに、入口開口部と出口開口部とは、中心軸のそれぞれの側に互いに向かい合って配置されている。このように、第１の媒体の流れは、どちらもそれぞれの半円形またはほぼ半円形の流路に沿って入口開口部から出口開口部まで延びる２つの部分流に分割される。プレート熱交換器は、第１の媒体を第２の媒体に対して並流または向流として搬送できるように構成することができる。

本発明の他の実施態様によれば、第１の入口は、中心軸に垂直な断面を有し、第１の出口は、中心軸に垂直な断面を有し、空間は、中心軸に垂直な断面を有する。第１の入口の断面積と第１の出口の断面積との和は、空間の断面積に等しいかまたはほぼ等しい。空間の断面積のこのような寸法決定は、洗浄、メンテナンス、および第１の媒体の流れを第１のプレート隙間内に導きかつ第１のプレート隙間から外部に導く様々な構成部材用の空間を形成するため好ましい。

本発明の他の実施態様によれば、プレート熱交換器は、空間内に配置され、空間を、すべての伝熱板の開口部を貫通して延びる第１の部分空間および第２の部分空間に分割するように配置された分離装置を有する。このような分離装置は、第１の媒体の流入および第１の媒体の流出用に空間を分割するのを可能にする。有利なことに、分離装置は、空間内に移動可能にまたはゆったりと設けられ、端板部材によって空間内の所定の位置に維持されることができる。

本発明の他の実施態様によれば、第１の部分空間は、すべての伝熱板の開口部を貫通して延び、第１の入口と入口開口部との連通を可能にする第１の入口チャンバを形成し、第２の部分空間は、すべての伝熱板の開口部を貫通して延び、第１の出口と出口開口部との連通を可能にする第１の出口チャンバを形成する。

本発明の他の実施態様によれば、第１の部分空間および第２の部分空間の少なくとも一方は少なくとも２つの部分に分割され、一つ目の部分は第１の媒体用の入口チャンバを形成し、第２の部分は第１の媒体用の出口チャンバを形成する。その場合、第２の部分空間は第１の媒体用の入口チャンバまたは出口チャンバを形成させることが可能である。第２の部分空間を少なくとも２つの部分に分割することも可能であり、その場合、一方の部分は第１の媒体用の出口チャンバを形成し、他方の部分は第１の媒体用の入口チャンバを形成する。

本発明の他の実施態様によれば、分離装置は、すべての伝熱板の開口部を貫通して延び、第１の部分空間と第２の部分空間との間に壁を形成する仕切りシートを有する。このような仕切りシートは容易に設けることができる。仕切りシートは、実質的に平面であっても、曲面状で、すなわち中心軸に対して異なる角度を有する部分を露出していてもよい。

本発明の他の実施態様によれば、上記の手段は、空間内に設けられ、空間と第１のプレート隙間との間に壁を形成する内側エンベロープを有し、内側エンベロープは、入口開口部および出口開口部を形成する２つの長穴を有する。この実施態様によれば、入口および出口開口部は容易に設けられる。入口および出口開口部の横方向サイズを制限するために適するように、プレートパッケージに特定の対策を講じる必要はない。

本発明の他の実施態様によれば、分離装置は、内側エンベロープ内に設けられ内側エンベロープに連結される。このように、分離装置および内側エンベロープは、空間内に配置される挿入ユニットを形成する。この挿入ユニットは、第１のプレート隙間にアクセス可能にするために空間から取り外し可能であってよい。

本発明の他の実施態様によれば、空間は中心軸と同心である。その場合、長穴は有利なことに、その中心軸のそれぞれの側に互いに向かい合うように配置することができる。

本発明の他の実施態様によれば、各伝熱板は、外縁部と、該外縁部の２分の１を超える円形の形状と、を有する。伝熱板をこのようなほぼ円形の形状にすることによって、強度がさらに改善される。伝熱板の円形の形状は、熱膨張による材料のより均一な移動を可能にする。有利なことに、伝熱板の外縁部は、円形の形状を有し、そのため、外側エンベロープの内表面にほぼ当接するか、または内表面からわずかの距離に配置することができる。

本発明の他の実施態様によれば、各伝熱板は、第２の入口のすぐ内側に配置されたくぼみと、第２の出口のすぐ内側に配置されたくぼみとを有し、第２の入口の内側のくぼみは、第２の入口および第２のプレート隙間と連通する第２の入口チャンバ用の空間を形成し、第２の出口の内側のくぼみは、第２の出口および第２のプレート隙間と連通する第２の出口チャンバ用の空間を形成する。第２の媒体用のこのような入口および出口チャンバは、第２の媒体を適切な分配を可能にし、各伝熱板のそれぞれのくぼみまたは切り込みによる容易な方法で設けることができる。

本発明の他の実施態様によれば、第２の入口および第２の出口は、外側エンベロープを貫通して延びている。さらに、第２の入口および第２の出口は、互いに同心であり、有利なことに中心軸と交差する径方向軸に沿って延びている。このように、プレートパッケージを貫通する第２の媒体の好ましい流れが実現される。この流れは、どちらもそれぞれの半円形またはほぼ半円形の流路に沿って第２の入口から第２の出口まで延びる２つの部分流路に分割される。

本発明の他の実施態様によれば、第１の入口および第１の出口は、互いに同心であると共に外側エンベロープと同心である。このように、対称的な構成が実現される。第１の入口および第１の出口のこのような中心配置は、熱循環時に好ましいプレートパッケージの自由な膨張を可能にする。

本発明の他の実施態様によれば、端板部材の少なくとも一方は、取り外し可能な連結部によって外側エンベロープに取り付けられる。このような熱交換器によって、すべての第１のプレート隙間の洗浄を、第１の入口および第１の出口の内側に配置された空間を介して実施することができる。この構成は、第１の入口および第２の入口の一方のみによってすべての第１のプレート隙間を洗浄するのも、空間がこれらの入口の一方を介して利用できるため、可能にする。

本発明の他の実施態様によれば、分離装置は、端板部材の少なくとも一方を取り外したときに分離装置を空間から引き出すことができるように空間内の中心軸に沿って移動可能である。さらに、内側エンベロープは、端板部材の少なくとも一方を取り外したときに内側エンベロープを空間から引き出すことができるように空間内の中心軸に沿って移動可能である。

本発明の他の実施態様によれば、端板部材の少なくとも一方は、第１の直径を有し、外側エンベロープに連結された第１のプレートと、第１の直径より小さい第２の直径を有し、第１のプレートから取り外すことができるように取り外し可能な連結部によって第１のプレートに取り付けられた第２のプレートとを有する。第２のプレートは第１のプレート上の空間の外側に設けることができる。

本発明の他の実施態様によれば、分離装置は、第２のプレートを取り外したときに分離装置を空間から引き出すことができるように空間内の中心軸に沿って移動可能である。内側エンベロープは、第２のプレートを取り外したときに内側エンベロープを空間から引き出すことができるように空間内の中心軸に沿って移動可能である。

本発明の他の実施態様によれば、プレートパッケージ内の伝熱板は二つを一対として互いに溶接される。さらに、プレートパッケージ内のすべての伝熱板を互いに溶接することができる。端板部材の少なくとも一方または端板部材の両方をプレートパッケージに溶接することも可能である。

本発明の他の実施態様によれば、端板部材は、プレートパッケージの方を向いた内表面と、プレートパッケージから離れる方向を向いた外表面と、第１の表面と第２の表面とを互いに連結する周囲面とを有する。有利なことに、端板部材のうちの第１の端板部材の周囲面は、外側エンベロープの内表面の方を向いている。その場合、第１の端板部材の内表面および外表面はそれぞれ、外側エンベロープの内側断面積よりいくらか小さい面積を有してよい。

本発明の他の実施態様によれば、外側エンベロープは、第１のエンベロープ端部と、第２のエンベロープ端部と、第１のエンベロープ端部における第１のフランジと、第２のエンベロープ端部における第２のフランジとを有し、端板部材は、第１のフランジおよび第２のフランジのそれぞれに連結される。有利なことに、第１のフランジは、第１のエンベロープ端部から内側に延び、第１の端板部材の外表面に当接することができる。さらに、第２のフランジは、第２のエンベロープ端部から外側に延び、端板部材のうちの第２の端板部材の内表面に当接することができる。このように、外側エンベロープはプレートパッケージおよび２枚の端板部材から取り外すことができる。

上記に定義した目的は、端板部材がプレートパッケージの方を向いた内表面と、プレートパッケージから離れる方向を向いた外表面と、第１の表面と第２の表面とを互いに連結する周囲面とを有し、端板部材が、取り外し可能な連結部によって外側エンベロープに取り付けられ、端板部材のうちの第１の端板部材の周囲面が外側エンベロープの内表面の方を向いた、最初に定義したプレート熱交換器によって実現することができる。したがって、プレート熱交換器のメンテナンスおよび洗浄は、外側エンベロープをプレートパッケージおよび端板部材から取り外したときに容易に行うことができる。この構成では、プレート隙間を容易に洗浄することも可能である。

本発明の他の実施態様によれば、外側エンベロープは、第１のエンベロープ端部と、第２のエンベロープ端部と、第１のエンベロープ端部における第１のフランジと、第２のエンベロープ端部における第２のフランジとを有し、第１の端板部材は第１のフランジに連結され、端板部材のうちの第２の端板部材は第２のフランジに連結される。有利なことに、取り外し可能な連結部は、第１の端板部材を第１のフランジに連結するねじ継手と、第２の端板部材を第２のフランジに連結する第２のねじ継手とを有してよい。第１のフランジは、第１のエンベロープ端部から内側に延び、第１の端板部材の外表面に当接することができ、第１のねじ継手は、第１のフランジから第１の端板部材内に延びることができる。第２のフランジは、第２のエンベロープ端部から外側に延び、第２の端板部材の内表面に当接することができ、第２のねじ継手は、第２の端板部材を貫通して第２のフランジ内に延びることができる。

次に、一例として添付の図面を参照して説明する様々な実施形態によって本発明をより詳しく説明する。
様々な実施形態の詳細な説明
図１〜７は、取り付けられた状態のプレート熱交換器の第１の実施形態に関する図である。図４および５を参照すると、プレート熱交換器は、複数の伝熱板２を有するかまたは複数の伝熱板２から成るプレートパッケージを有している。伝熱板２は、プレートパッケージ１が形成されるように互いに積み重ねられるかまたは互いに隣接して設けられている。伝熱板２は、たとえばろう付けや溶接によって互いに永久的に接合することができる。さらに、２枚の伝熱板２がたとえばろう付けや溶接によって互いに永久的に接合されるように、伝熱板２を二つを一対として連結することも可能である。その場合、伝熱板２のそのような対は、プレートパッケージ内で互いに近くに設けることができる。この場合、伝熱板２の互いに隣接する対同士の間にガスケットを設けることができる。すべての互いに隣接する伝熱板２同士の間にガスケットを設けることも可能である。

伝熱板２は、どのように互いに連結されるかまたは互いに隣接して設けられるかとは無関係に、プレートパッケージ１内で、第１の媒体用の第１のプレート隙間３と、第２の媒体用の第２のプレート隙間４と、を形成するように配置されている。伝熱板２およびプレート隙間３，４は図４に概略的に示されている。第１のプレート隙間３および第２のプレート隙間４は、それぞれの第１のプレート隙間３が２つの第２のプレート隙間４にほぼ隣接するように交互に設けられている。

プレート熱交換器は、プレートパッケージ１を囲むケーシングも有している。ケーシングは、円筒形の外側エンベロープ６と２枚の端板部材７および８とを有している。外側エンベロープ６は、２枚の端板部材７および８を貫通して延びる長手方向中心軸ｘを規定している。一方または両方の端板部材７，８は、たとえばろう付けや溶接によってプレートパッケージ１に永久的に接合することができる。

プレート熱交換器は、第１の媒体をプレート熱交換器に対して搬入しかつ搬出するようになっている第１の入口１１および第１の出口１２を有している。さらに、プレート熱交換器は、第２の媒体をプレート熱交換器に対して搬入しかつ搬出するようになっている第２の入口２１および第２の出口２２を有している。第１の入口１１および第１の出口１２は、２枚の端板部材７および８のそれぞれを貫通して延びており、本実施形態では、互いに同心またはほぼ同心である。より厳密に言えば、第１の入口１１および第１の出口１２は、外側エンベロープ６と同心またはほぼ同心である。第２の入口２１および第２の出口２２は、外側エンベロープ６を貫通して延びている。第２の入口２１および第２の出口２２は、互いに同心またはほぼ同心であり、より厳密に言えば、中心軸ｘに直交する径方向軸ｙに沿って延びている。

各伝熱板２は、プレートパッケージ１内に空間３２（図１１参照）を形成する開口部３１（図５参照）を有している。開示される実施形態では、開口部３１および空間３２は中央に配置され、すなわち、中心軸ｘと同心である。しかし、他の実施形態による開口部３１、したがって空間３２、第１の入口１１、および第１の出口１２が中心軸ｘに対して偏心していてよいことに留意されたい。空間３２は、第１の入口１１および第１の出口１２の内側に配置され、中心軸ｘにほぼ平行にまたは揃って延びている。第１の入口１１は、中心軸ｘに垂直な断面を有し、第１の出口１２は中心軸ｘに垂直な断面を有し、空間３２は中心軸ｘに垂直な断面を有している。第１の入口１１の断面積と第１の出口１２の断面積との和は空間３２の断面積に等しいかまたはほぼ等しい。

プレート熱交換器は、空間３２から第１のプレート隙間３に入る第１の媒体用の入口開口部１５と、第１のプレート隙間３から空間３２に出る第１の媒体用の出口開口部１６とを、それぞれの第１のプレート隙間３ごとに形成するように構成された手段を有している。このような手段は様々な方法で設けることができる。たとえば、空間３２とそれぞれの第１のプレート隙間３との間に２つの開口部が形成されるように第１のプレート隙間３にガスケットを設けることができる。互いに分離された入口開口部１５および出口開口部１６は、以下に詳しく説明する挿入ユニットによって実現することもできる。

入口開口部１５および出口開口部１６は、第１の媒体が、開口部１５と出口開口部１６との間の第１のプレート隙間３内で２つの流路ａに分割されるように配置されている。開示される実施形態では（図５参照）、入口開口部１５と出口開口部１６とは、中心軸ｘのそれぞれの側に互いに向かい合うように配置されている。

プレート熱交換器は、空間３２内に配置された分離装置（特に図６および７を参照されたい）も有している。分離装置３３は、空間３２を第１の部分空間および第２の部分空間に分割している。各部分空間は、すべての伝熱板２の開口部を通って延びている。

図１〜９に開示された実施形態では、第１の部分空間は、すべての伝熱板２の第１の開口部３１を貫通して延び、第１の入口１１と入口開口部１５との連通を可能にする、第１の入口チャンバ１３を形成している。第２の部分空間は、すべての伝熱板２の開口部３１を貫通して延び、第１の出口１２と出口開口部１６との連通を可能にする、第１の出口チャンバ１４を形成している。分離装置３３は、すべての伝熱板２の開口部３１を貫通して延び、第１の入口チャンバ１３と第１の出口チャンバ１４との間に壁を形成する仕切りシート３４を有している。

上述の手段は、開示された実施形態では、円筒形またはほぼ円筒形を有する内側エンベロープ３６を有している。内側エンベロープ３３は、仕切りシート３４と一緒に第１の入口チャンバ１３および第１の出口チャンバ１４を形成している。内側エンベロープ３６は、ほぼ互いに向かい合うように配置された、上述の入口開口部１５および出口開口部１６を形成する２つの長穴３７を有し、すなわち、内側エンベロープ３６および２つの互いに向かい合う長穴は、第１のプレート隙間３への入口開口部１５および第１のプレート隙間３からの出口開口部１６を形成しており、開口部１５と開口部１６とは互いに分離されている。入口開口部１５は、第１の入口チャンバ１３と第１のプレート隙間との連通を可能にする。出口開口部１６は、第１の出口チャンバ１４と第１のプレート隙間３との連通を可能にする。

分離装置３３は、開示される実施形態では、内側エンベロープ３６内に設けられ、内側エンベロープ３６に連結されている。分離装置３３と内側エンベロープ３６とは一緒に、空間３２内に移動可能に設けられた挿入ユニットを形成している。

各伝熱板２は、外縁部と、外縁部の２分の１を超える円形の形状とを有している。開示される実施形態では、各伝熱板２はほぼ円形の形状を有してよい。各伝熱板２は、第２の入口２１のすぐ内側に配置されたくぼみ２３と、第２の出口２２のすぐ内側に配置されたくぼみ２４とを有している。したがって、伝熱板２の形状は、この２つのくぼみ２３および２４によって単なる円形とは異なる。

したがって、くぼみ２３は、ケーシング、すなわち外側エンベロープ６および端板部材７，８と一緒に、第２の入口チャンバ２５を形成している。第２の入口チャンバ２５は、第２の入口２１および第２のプレート隙間４と連通している。くぼみ２４は、ケーシング、すなわち外側エンベロープ６および端板部材７，８と一緒に、第２の出口チャンバ２６を形成している。第２の出口チャンバ２６は、第２の出口２２および第２のプレート隙間４と連通している。他の実施形態による第２の入口２１および／または第２の出口２２は、２枚の端板部材７，８のうちの１枚または数枚を貫通して延びていてよいことに留意されたい。

開示される実施形態では、伝熱板２の外縁部は、外側エンベロープ６の内表面に、円形の形状が当接するか、またはほぼ当接する。したがって、この場合、くぼみ２３および２４が、入口チャンバ２５および出口チャンバ２６を得るようにするための分配空間として機能することが必須である。したがって、外側エンベロープ６の外部の分配部材は不要である。

第１の入口チャンバ１３、第１の出口チャンバ１４、第２の入口チャンバ２５、および第２の出口チャンバ２６の上述の構成では、それゆえ、図５に示されている流路ａおよびｂが２つの媒体について実現される。したがって、第１の媒体は、第１のプレート隙間３に流れ込み、それぞれのほぼ半円形の流路ａに沿って延びる部分流として流れる。第２の媒体は、第１の入口チャンバ２５を介してそれぞれの第２のプレート隙間４に流れ込み、それぞれの半円形流路ｂに沿って延びる２つの部分流路に分割される。図５では、流路ａおよびｂは、向流として構成されている。入口および出口チャンバ１３、１４、２５、２６はさらに、流路ａ，ｂが並流として延びるのを可能にする。

図１〜４に開示された実施形態では、端板部材７，８は、たとえば溶接継手によって外側エンベロープ６に永久的に連結されている。図４から明らかなように、空間３２、すなわち、第１の入口チャンバ１３および第１の出口チャンバ１４はそれぞれ、第１の入口１１および第１の出口１２を介してアクセス可能である。この実施形態は、第１の媒体と第２の媒体とが、清浄であると共に、プレート隙間３および４を詰まらせることがないときに特に適している。

図８は、端板部材７および８が外側エンベロープ６に取り外し可能に連結されていることのみが第１の実施形態と異なる、取り付けられた状態のプレート熱交換器の第２の実施形態を開示している。このように、プレート熱交換器は分解することができる。端板部材７，８は、適切な取り外し可能な連結部によって外側エンベロープ６に連結されている。適切な取り外し可能な連結部の一例はねじ継手である。

各端板部材７，８は、プレートパッケージ１の方を向いた内表面と、プレートパッケージから離れる方向を向いた外表面と、第１の表面と第２の表面とを連結する周囲面とを有している。図８および９から明らかなように、第１の端板部材７の周囲面は、外側エンベロープ６の内表面の方を向いている。したがって、第１の端板部材７の内表面および外表面は、外側エンベロープ６の内側断面積よりいくらか小さい面積を有している。開示された円筒形の実施形態では、第１の端板部材７は、外側エンベロープ６の内径よりいくらか小さい第１の外径を有している。このように、外側エンベロープ６と第１の端板部材７とは、中心軸ｘに沿って互いに対して移動可能である。さらに、外側エンベロープ６は、第１のエンベロープ端部と、第２のエンベロープ端部と、第１のエンベロープ端部における第１のフランジ６’と、第２のエンベロープ端部における第２のフランジ６”とを有している。第２の端板部材８は、外側エンベロープ６の内径より大きく、第２のフランジ６”の外径と等しいかまたは少なくともほぼ等しい第２の外径を有している。

第１の端板部材７は、取り外し可能な連結部のいくつかのねじ継手４１’によって第１のフランジ６’に取り外し可能に連結されている。第２の端板部材８は、取り外し可能な連結部のいくつかのねじ継手４１”によって第２のフランジ６”に取り外し可能に連結されている。第１のフランジ６’は、第１のエンベロープ端部から内側に延び、第１の端板部材７の外表面に当接している。第２のフランジ６”は、第２のエンベロープ端部から外側に延び、第２の端板部材８の内表面に当接している。

この取り付け時に、ねじ継手４１’，４１”が取り外され、外側エンベロープ６を、プレートパッケージ１と、この場合にはプレートパッケージ１に溶接することのできる端板部材７および８と、から持ち上げることができる。内側エンベロープ３６および分離装置３３を含む挿入ユニットが第１の実施形態の挿入ユニットとほぼ同一であることに留意されたい。この実施形態は、外側エンベロープ６を取り外したときに第２のプレート隙間４に容易にアクセスして洗浄することができるから、第１の媒体は清浄であるが第２の媒体によって第２のプレート隙間４が詰まる可能性があるときに特に適している。第２の実施形態の変形実施形態による端板部材７，８がプレートパッケージ１に永久的に連結されていない場合、挿入ユニット、すなわち、内側エンベロープ３６および分離装置３３を空間３２から引き出すことが可能である。

図９は、端板部材７，８のそれぞれが第１のプレート７１，８１と第２のプレート７２，８２とを有するという点で２つの前述の実施形態と異なる、取り付けられた状態のプレート熱交換器の第３の実施形態を開示している。第１の端板部材７の第１のプレート７１は、第１の外径を有し、外側エンベロープ６に連結され、より厳密にはいくつかの第１のねじ継手４１によって第１のフランジ６’に連結されている。第２の端板部材８の第１のプレート８１は、第１の外径より大きい第２の外径を有し、外側エンベロープ６に連結され、より厳密にはいくつかの第２のねじ継手４１”によって第２のフランジ６”に連結されている。

各端板部材７，８の第２のプレート７２，８２は、第１の外径および第２の外径より小さい外径を有している。第２のプレート７２，８２は、第１のプレート７１，８１から取り外すことができるように、取り外し可能な連結部、たとえばいくつかのねじ継手４２’，４２”によって第１のプレート７１，８１に取り付けられている。第２のプレート７２，８２の一方または両方をそれぞれの第１のプレート７１，８１から取り外すことによって、挿入ユニット、すなわち、内側エンベロープ３６および分離装置３３を空間３２から取り外すことができるように、空間３２に完全にアクセス可能になる。図１１は、分解された状態の第３の実施形態によるプレート熱交換器を開示している。開示された分解された状態では、２枚の第２のプレート７２，８２が取り外されており、人間が空間３２を介して第１のプレート隙間３にアクセスすることができる。さらに、外側エンベロープ６が第１のプレート７１，８１から取り外されており、したがって、人間は第２のプレート隙間４にアクセスすることもできる。

図９に開示されている第３の実施形態は、挿入ユニットを修正できることも示している。この場合の仕切りシート３４は、中心軸ｘに平行な、中央のほぼ垂直な部分と、２つの傾斜部分とを含む異なる伸長部を有している。仕切りシート３４のこのような構成は特に、空間３２および分離装置３３が中心軸ｘに沿った比較的長い伸長部を有するときに有利である。

図１０は、プレートパッケージ１がそれぞれの異なる部分に分割されているという点で他の実施形態と異なる、取り付けられた状態のプレート熱交換器の第４の実施形態を開示している。図１０に示されているように、第１の部分空間は２つの部分に分割され、一方の部分は第１の媒体用の入口チャンバ１３を形成し、他方の部分は第１の媒体用の出口チャンバ１４および入口チャンバ１３を形成している。第２の部分空間も２つの部分に分割され、一方の部分は第１の媒体用の出口チャンバ１４および入口チャンバ１３を形成し、他方の部分は第１の媒体用の入口チャンバ１３を形成している。他の実施形態（不図示）によれば、第１の部分空間は第１の媒体用の入口チャンバおよび出口チャンバに分割されることができ、第２の部分空間は第１の媒体用の入口チャンバまたは出口チャンバを形成することができる。

この場合の分離装置３３は、径方向軸ｙに平行な２枚のバッフル３８も有する仕切りシート３４を有している。さらに、入口チャンバ２５と出口チャンバ２６とを分割するバッフル３９がある。開示された構造では、媒体は、複数回、開示された例では３回にわたって、それぞれプレート隙間３および４を通って搬送される。もちろん、プレート熱交換器は、媒体が任意の回数にわたってそれぞれプレート隙間３および４を通って搬送されるように構成することができる。図１０では、媒体は向流として流れるが、プレート熱交換器は、媒体が互いに並流としても流れるように設けることもできる。さらに、図１０から、第２の入口２１および第２の出口２２が中心軸ｘに沿って移動されていることも分かる。しかし、第２の入口２１および第２の出口２２は互いに平行に延びると共に径方向軸ｙに平行に延びている。

不図示の本発明の他の実施形態によれば、上述の部分空間は、各伝熱板の２つの別々の開口部によって形成することができる。この実施形態でも、第１の部分空間は、すべての伝熱板の開口部のうちの１つを貫通して延び、入口開口部を介して第１の入口と第１のプレート隙間との連通を可能にする第１の入口チャンバを形成している。第２の部分空間は、すべての伝熱板の開口部のうちの１つを貫通して延び、出口開口部を介して第１の出口と第１のプレート隙間との連通を可能にする第１の出口チャンバを形成している。

本発明は、開示された実施形態に限定されず、特許請求の範囲内で変形し修正することができる。

第１の実施形態によるプレート熱交換器の立面図である。 図１のプレート熱交換器の側面図である。 図２のプレート熱交換器のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。 図３のプレート熱交換器のＩＩ−ＩＩ線に沿った長手方向断面図である。 考え得る流路を有するプレート熱交換器の伝熱板の図である。 プレート熱交換器の分離装置の長手方向断面図である。 分離装置の側面図である。 第２の実施形態によるプレート熱交換器の長手方向断面図である。 第３の実施形態によるプレート熱交換器の長手方向断面図である。 第４の実施形態によるプレート熱交換器の長手方向断面図である。 部分的に分解された状態の、第３の実施形態によるプレート熱交換器の長手方向断面図である。

Claims (40)

1. プレート熱交換器であって、
   互いに積み重ねられ、プレートパッケージ（１）内に第１の媒体用の第１のプレート隙間（３）および第２の媒体用の第２のプレート隙間（４）を形成するように配置された複数の伝熱板（２）を含むプレートパッケージ（１）と、
   前記プレートパッケージを囲み、円筒形の外側エンベロープ（６）と２枚の端板部材（７，８）とを有し、前記外側エンベロープ（６）が前記２枚の端板部材（７，８）を貫通して延びる中心軸（ｘ）を規定するケーシングと、
   前記第１の媒体を前記プレート熱交換器に対して搬入しかつ搬出するようになっており、かつ２枚の端板部材（７，８）のそれぞれを貫通して延びる、第１の入口（１１）および第１の出口（１２）と、
   前記第２の媒体を前記プレート熱交換器に対して搬入しかつ搬出するようになっている第２の入口（２１）および第２の出口（２２）と、を有し、前記各伝熱板が、前記プレートパッケージ（１）内に空間（３２）を形成する開口部（３１）を有し、
   前記空間は、前記第１の入口（１１）および前記第１の出口（１２）と連通しており、前記空間（３２）から前記第１のプレート隙間（３）に入る前記第１の媒体用の入口開口部（１５）と、前記第１のプレート隙間（３）から前記空間（３２）に出る第１の媒体用の出口開口部（１６）とを、それぞれの前記第１のプレート隙間ごとに形成するように構成された手段を有することを特徴とするプレート熱交換器。
2. 前記入口開口部（１５）および前記出口開口部（１６）は、前記第１の媒体が前記入口開口部（１５）と前記出口開口部（１６）との間の前記第１のプレート隙間（３）内で２つの流路（ａ）に分割されるように配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のプレート熱交換器。
3. 前記入口開口部（１５）および前記出口開口部（１６）は、前記中心軸（ｘ）のそれぞれの側に互いに向かい合って配置されていることを特徴とする、請求項１および２のいずれか一項に記載のプレート熱交換器。
4. 前記第１の入口（１１）は前記中心軸（ｘ）に垂直な断面を有し、前記第１の出口（１２）は前記中心軸（ｘ）に垂直な断面を有し、前記空間（３２）は前記中心軸（ｘ）に垂直な断面を有し、前記第１の入口の断面積と前記第１の出口の断面積との和は、前記空間の断面積に等しいかまたはほぼ等しいことを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のプレート熱交換器。
5. 前記空間（３２）内に配置され、前記空間（３２）を、すべての伝熱板（２）の前記開口部（３１）を貫通して延びる第１の部分空間および第２の部分空間に分割するように配置された分離装置（３３）を有することを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のプレート熱交換器。
6. 前記第１の部分空間は、すべての伝熱板（２）の前記開口部（３１）を貫通して延び、前記第１の入口（１１）と前記入口開口部（１５）との連通を可能にする第１の入口チャンバ（１３）を形成し、前記第２の部分空間は、すべての伝熱板（２）の前記開口部（３１）を貫通して延び、前記第１の出口（１２）と前記出口開口部（１６）との連通を可能にする第１の出口チャンバ（１４）を形成することを特徴とする、請求項５に記載のプレート熱交換器。
7. 前記第１の部分空間および前記第２の部分空間の少なくとも一方は少なくとも２つの部分に分割され、一方の前記部分は前記第１の媒体用の入口チャンバ（１３）を形成し、他方の前記部分は前記第１の媒体用の出口チャンバ（１４）を形成することを特徴とする、請求項５に記載のプレート熱交換器。
8. 前記分離装置（３３）は、すべての伝熱板（２）の前記開口部（３１）を貫通して延び、前記第１の部分空間と前記第２の部分空間との間に壁を形成する仕切りシート（３４）を有することを特徴とする、請求項５から７のいずれか一項に記載のプレート熱交換器。
9. 前記手段は、前記空間（３２）内に設けられ、前記空間と前記第１のプレート隙間（３）との間に壁を形成する内側エンベロープ（３６）を有し、前記内側エンベロープ（３６）は、前記入口開口部（１５）および出口開口部（１６）を形成する２つの長穴（３７）を有することを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載のプレート熱交換器。
10. 前記分離装置は、前記内側エンベロープ内に設けられ前記内側エンベロープに連結されていることを特徴とする、請求項５から９のいずれか一項に記載のプレート熱交換器。
11. 前記空間（３２）は前記中心軸（ｘ）と同心であることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載のプレート熱交換器。
12. 前記長穴（３７）は、前記中心軸（ｘ）のそれぞれの側に互いに向かい合うように配置されていることを特徴とする、請求項９および１１のいずれか一項に記載のプレート熱交換器。
13. 前記各伝熱板（２）は、外縁部と、前記外縁部の２分の１を超える円形の形状と、を有することを特徴とする、請求項１から１２のいずれか一項に記載のプレート熱交換器。
14. 各伝熱板（２）は、前記第２の入口（２１）のすぐ内側に配置されたくぼみ（２３）と、前記第２の出口（２２）のすぐ内側に配置されたくぼみ（２４）とを有し、前記第２の入口の内側の前記くぼみ（２３）は、前記第２の入口（２１）および前記第２のプレート隙間（４）と連通する第２の入口チャンバ（２５）用の空間を形成し、前記第２の出口の内側の前記くぼみ（２４）は、前記第２の出口（２２）および前記第２のプレート隙間（４）と連通する第２の出口チャンバ（２６）用の空間を形成していることを特徴とする、請求項１から１３のいずれか一項に記載のプレート熱交換器。
15. 前記第２の入口（２１）および前記第２の出口(２２)は、前記外側エンベロープ（６）を貫通して延びていることを特徴とする、請求項１から１４のいずれか一項に記載のプレート熱交換器。
16. 前記第２の入口および前記第２の出口は、互いに同心であることを特徴とする、請求項１５に記載のプレート熱交換器。
17. 前記第２の入口（２１）および前記第２の出口（２２）は、前記中心軸（ｘ）と交差する径方向軸（ｙ）に沿って延びていることを特徴とする、請求項１６に記載のプレート熱交換器。
18. 前記第１の入口（１１）および前記第１の出口（１２）は、互いに同心であると共に前記外側エンベロープ（６）と同心であることを特徴とする、請求項１から１７のいずれか一項に記載のプレート熱交換器。
19. 前記端板部材（７，８）の少なくとも一方は、取り外し可能な連結部によって前記外側エンベロープ（６）に取り付けられていることを特徴とする、請求項１から１８のいずれか一項に記載のプレート熱交換器。
20. 前記分離装置（３３）は、端板部材（７、８）の少なくとも一方を取り外したときに前記分離装置（３３）を前記空間（３２）から引き出すことができるように前記空間（３２）内の前記中心軸（ｘ）に沿って移動可能であることを特徴とする、請求項５および１９のいずれか一項に記載のプレート熱交換器。
21. 前記内側エンベロープ（３６）は、前記端板部材（７，８）の少なくとも一方を取り外したときに前記内側エンベロープ（３６）を前記空間(３２)から引き出すことができるように前記空間（３２）内の前記中心軸（ｘ）に沿って移動可能であることを特徴とする、請求項９および２０のいずれか一項に記載のプレート熱交換器。
22. 前記端板部材（７，８）の少なくとも一方は、第１の直径を有し、前記外側エンベロープに連結された第１のプレート（７１，８１）と、前記第１の直径より小さい第２の直径を有し、前記第１のプレート（７１，８１）から取り外すことができるように取り外し可能な連結部によって前記第１のプレート（７１，８１）に取り付けられた第２のプレート（７２，８２）と、を有することを特徴とする、請求項１から２１のいずれか一項に記載のプレート熱交換器。
23. 前記第２のプレート（７２，８２）は前記第１のプレート（７１，８１）上の前記空間（３２）の外側に設けられていることを特徴とする、請求項２２に記載のプレート熱交換器。
24. 前記分離装置（３３）は、前記第２のプレートを取り外したときに前記分離装置（３３）を前記空間（３２）から引き出すことができるように前記空間（３２）内の前記中心軸（ｘ）に沿って移動可能であることを特徴とする、請求項５および２３のいずれか一項に記載のプレート熱交換器。
25. 前記内側エンベロープ（３６）は、前記第２のプレートを取り外したときに前記内側エンベロープ（３６）を前記空間(３２)から引き出すことができるように前記空間（３２）内の前記中心軸（ｘ）に沿って移動可能であることを特徴とする、請求項９および２３のいずれか一項に記載のプレート熱交換器。
26. 前記プレートパッケージ（１）内の前記伝熱板（２）は二つを一対として互いに溶接されていることを特徴とする、請求項１から２５のいずれか一項に記載のプレート熱交換器。
27. 前記プレートパッケージ内のすべての伝熱板は互いに溶接されていることを特徴とする、請求項１から２６のいずれか一項に記載のプレート熱交換器。
28. 前記端板部材（７，８）の少なくとも一方は前記プレートパッケージ（１）に溶接されていることを特徴とする、請求項１から２７のいずれか一項に記載のプレート熱交換器。
29. 前記端板部材（７，８）は、前記プレートパッケージ（１）の方を向いた内表面と、前記プレートパッケージから離れる方向を向いた外表面と、第１の表面と第２の表面とを互いに連結する周囲面とを有することを特徴とする、請求項１から２８のいずれか一項に記載のプレート熱交換器。
30. 前記端板部材（７，８）のうちの第１の端板部材（７）の前記周囲面は、前記外側エンベロープ（６）の内表面の方を向いていることを特徴とする、請求項２９に記載のプレート熱交換器。
31. 前記外側エンベロープ（６）は、第１のエンベロープ端部と、第２のエンベロープ端部と、前記第１のエンベロープ端部における第１のフランジ（６’）と、前記第２のエンベロープ端部における第２のフランジ（６”）とを有し、前記端板部材（７，８）は、前記第１のフランジ（６’）および前記第２のフランジ（６”）のそれぞれに連結されていることを特徴とする、請求項２９および３０のいずれか一項に記載のプレート熱交換器。
32. 前記第１のフランジ（６’）は、前記第１のエンベロープ端部から内側に延び、前記第１の端板部材（７）の前記外表面に当接していることを特徴とする、請求項３０および３１のいずれか一項に記載のプレート熱交換器。
33. 前記第２のフランジ（６”）は、前記第２のエンベロープ端部から外側に延び、前記端板部材（７，８）のうちの第２の端板部材（８）の前記内表面に当接していることを特徴とする、請求項３１および３２のいずれか一項に記載のプレート熱交換器。
34. プレート熱交換器であって、
    互いに積み重ねられ、プレートパッケージ（１）内に第１の媒体用の第１のプレート隙間（３）および第２の媒体用の第２のプレート隙間（４）を形成するように配置された複数の伝熱板（２）を含むプレートパッケージ（１）と、
    前記プレートパッケージを囲み、円筒形の外側エンベロープ（６）と２枚の端板部材（７，８）とを有し、前記外側エンベロープ（６）が前記２枚の端板部材（７，８）を貫通して延びる中心軸（ｘ）を規定するケーシングと、
    前記第１の媒体を前記プレート熱交換器に対して搬入しかつ搬出するようになっており、かつ２枚の端板部材（７，８）のそれぞれを貫通して延びる、第１の入口（１１）および第１の出口（１２）と、
    前記第２の媒体を前記プレート熱交換器に対して搬入しかつ搬出するようになっている第２の入口（２１）および第２の出口（２２）と、を有し、前記各伝熱板が、前記プレートパッケージ（１）内に空間（３２）を形成する開口部（３１）を有し、
    前記端板部材（７，８）は、前記プレートパッケージ（１）の方を向いた内表面と、前記プレートパッケージから離れる方向を向いた外表面と、第１の表面と第２の表面とを互いに連結する周囲面とを有し、前記端板部材（７，８）は、取り外し可能な連結部によって前記外側エンベロープ（６）に取り付けられ、前記端板部材（７，８）のうちの第１の端板部材（７）の前記周囲面は前記外側エンベロープ（６）の内表面の方を向いていることを特徴とするプレート熱交換器。
35. 前記外側エンベロープ（６）は、第１のエンベロープ端部と、第２のエンベロープ端部と、前記第１のエンベロープ端部における第１のフランジ（６’）と、前記第２のエンベロープ端部における第２のフランジ（６”）とを有し、前記第１の端板部材（７）は前記第１のフランジ（６’）に連結され、前記端板部材（７，８）のうちの第２の端板部材（８）は前記第２のフランジ（６”）に連結されていることを特徴とする、請求項３４に記載のプレート熱交換器。
36. 前記取り外し可能な連結部は、前記第１の端板部材（７）を前記第１のフランジ（６’）に連結するねじ継手（４１’）と、前記第２の端板部材（８）を前記第２のフランジ（６”）に連結する第２のねじ継手（４１”）と、を有することを特徴とする、請求項３５に記載のプレート熱交換器。
37. 前記第１のフランジ（６’）は、前記第１のエンベロープ端部から内側に延び、前記第１の端板部材（７）の前記外表面に当接していることを特徴とする、請求項３５および３６のいずれか一項に記載のプレート熱交換器。
38. 前記第１のねじ継手（４１’）は、前記第１のフランジ（６’）から前記第１の端板部材（７）内に延びていることを特徴とする、請求項３６および３７のいずれか一項に記載のプレート熱交換器。
39. 前記第２のフランジ（６”）は、前記第２のエンベロープ端部から外側に延び、前記第２の端板部材（８）の前記内表面に当接していることを特徴とする、請求項３５から３８のいずれか一項に記載のプレート熱交換器。
40. 前記第２のねじ継手（４１”）は、前記第２の端板部材（８）を貫通して前記第２のフランジ（６”）内に延びていることを特徴とする、請求項３６および３８のいずれか一項に記載のプレート熱交換器。

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