JP5755567B2 - プレート、熱交換器及び熱交換器の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、内部を２つの流体が循環し、その一方が他方の熱エネルギを受ける熱交換器の分野に関する。このような熱交換器では、流体は、液体又は気体タイプであることができる。これら流体は、プレート間で循環し、これらプレートは、中央プレートの両側に設けられた波形部（undulation）によって、最適な交換面を有し、必要なスペースが減少される。

本発明は、特に、その配置形状（geometry）が、溶接により組み立てられたプレートを用いた熱交換器の組立てを容易にするタイプのプレートに向けられている。この種のプレートの溶接は、溶加材を用いて、又は溶加材を用いることなく、あるいは再びろう着用はんだを使用して果されることができる。

一般的に、複数の波形部を有するプレートが知られており、第１のプレートの上側の波頭線（crest line）は、上に位置された第２のプレートの下側の波頭線と接触している。しかし、プレートが溶接組立てを始めるために対向位置に置かれているレッジ（ledge）を有するとき、２つの問題の状況が、オペレータによって一般的に注目される。

確かに、第１のシナリオでは、２つのプレートが、波形部が互いに触れることなく、これらのエッジで互いに接触にすることが可能である。この状況での波形部は、これらの公称高さ未満の高さを有する。従って、圧力による力がプレートに及ぼされたとき、これらのエッジは、局所的に重なり合うことがあり、また、溶接のビードは、これらのエッジの重なり領域では、十分に均一でなく、直線ではないことがある。

さらに、第２のシナリオでは、波形部がこれらの公称高さよりも高い高さを有するところで、プレートのエッジは、互いに決して接触せず、行われる溶接が複雑になる。そして、漏れ止めの問題が生じ、いかなる漏れをも回避するために溶接を再開することが必要である。他の解決策は、熱交換器のプレートを分解し、そして、エッジを互いに一致させるようにして波形部の高さを低くすることを含む。

それ故、本発明の目的は、プレートが互いに容易に組み立てられることができることを保証するようにして、溶接されたプレート熱交換器の単純なデザインを与えることである。

本発明の第２の目的は、プレート間に溶接されることにより、完全な漏れ止め接合を保証することである。

それ故、本発明は、溶接された熱交換器の内部を循環する２つの流体の間にパーティションを形成するように意図されたプレートであって、複数の波形部を有するこのようなプレートに関する。

本発明によれば、このプレートは、前記複数の波形部の全部又は一部が、少なくとも１つの上側の波頭線に、プレートの波形部の公称高さよりも高い高さを有する少なくとも１つの優先接触領域を有するという点で特徴付けられる。この優先接触領域は、第１のプレートよりも上に設けられた他のプレートの波形部の下側の波頭線と接触して、熱交換器の製造中に変形されるように意図されている。

言い換えれば、複数の波形部は、これらプレートが互いに対して圧力をかけたとき、これら波形部が、局所化された出っ張り部（bump）を有する。それ故、このような変形は、波形部の高さにおけるずれを局所的に補償し、かつ、互いに溶接されるプレートのエッジを調節することを可能にする。また、優先接触領域を圧縮することによって、これら優先接触領域を溶接によって取着させるために、プレートのエッジを互いに近くにもたらすことが可能である。

効果的には、前記上側の波頭線は、一定のピッチで離間された複数の優先接触領域を有することができる。このようにして、これら優先接触領域は、波形部の波頭線に沿って表面に均一に分配される。

特定の実施の形態によれば、２つの優先接触領域を隔てているピッチは、２つの波形部を隔てているピッチに等しいことができる。

この状況では、これら優先接触領域は、上側プレートの連続している波形部の各々と一致するようにして分配される。

実際には、これら優先接触領域は、少なくとも１つの連続的なストリップに分配されることができる。このようなストリップは、一般的に、プレートの表面の一定のままとどまっている狭い幅を有する。これら優先接触領域もまた、かくして、これらのストリップに刻まれた線分（line segment）に沿って分配されることができる。

１つの効果的な実施の形態によれば、前記プレートは、前記プレートの周縁に設けられた第１のストリップを有することができる。確かに、この配置は、互いに溶接されたプレートのエッジを隔てている間隔の調節を与えるのに効果的である。

さらに、プレートはまた、熱交換器の主たる熱交換領域に設けられた第２のストリップを有することができる。この状況では、プレート間の振動は、これらが疲労によって受ける摩耗及び関連する故障の危険性の、結果として起こる減少により、制限される。

効果的には、これら優先接触領域は、熱交換器の主たる熱交換領域に配置された複数の波形部に設けられることができる。このような領域は、一般的に、プレートの長手方向に対して４５°傾けられた波形部を有する。このような配置は、２つのプレート間の大きな接触面を裏付ける。

１つの特定の実施の形態によれば、これら優先接触領域は、５〜２０ｍｍの全長を有することができる。このようにして、上側プレートの波形部に対向している接触領域の位置決めは、製造の配置形状上のずれに関係なく保証される。

実際には、これら優先接触領域は、０．０５〜１ｍｍの、優先的には０．１０〜０．５０ｍｍの、より優先的には０．１５〜０．２５ｍｍの高さを有することができる。このような高さは、溶接のためにプレートのエッジの間のプレイを取り上げて、これによって、互いに対向しているプレートのエッジの位置決めをすることを可能にする。さらに、このような高さは、熱交換器を形成しているこれらプレートの寸法の関数であることができ、また、これら優先接触領域を変形させる圧力は、選択された接触点の数及び高さの関数として適用されることができる。

本発明はまた、溶接された熱交換器に関し、この熱交換器は、上で説明されるような少なくとも１つのプレートを有するという点で特徴付けられる。

本発明は、さらに、溶接されたプレート熱交換器の製造方法に関する。本発明によれば、この製造方法は、
第１のプレートよりも上に設けられた第２のプレートの波形部の下側の波頭線と接触する際に、前記第１のプレートの少なくとも１つの波形部の上側の波頭線に設けられた複数の優先接触領域を変形させる工程と、
前記第１のプレート及び第２のプレートのエッジを互いに溶接する工程とを具備し、
前記接触領域は、変形の前に、前記第１のプレートの前記波形部の公称高さよりも高い高さを有することにより特徴付けられる。

言い換えれば、このような方法は、圧力による力が、互いに対向しているエッジをもたらすために、前記優先接触領域を変形させるようにして前記プレートに加えられる工程を含む。

このようにして、プレートが使用され、このプレートの波形部は、上側の波頭に、高さがプレートの波形部の公称高さよりも高い少なくとも１つの変形可能な領域を有する。このようにする際、プレートのエッジの位置決めが正確に調節され、そして、溶接プロセスが、エッジの溶接によって始まる。

本発明を実行するための方法及び本発明に由来する効果が、図によってサポートされる変形例及び非限定的でない例によって、以下の実施の形態の説明から明らかになる。

図１は、本発明に係るプレートの積層体の斜視図である。 図２は、本発明に係る３つの積み重ねられたプレートの断面図である。 図３は、プレートの２つの代わりの形態に係る上面図である。 図４は、プレートの２つの代わりの形態に係る上面図である。

既に述べられたように、本発明は、溶接された熱交換器の内部で２つの流体の間にパーティションを形成しているプレートに関する。

図１に示されるように、このようなプレート１は、複数の波形部２を有する。本発明によれば、これら波形部２の少なくとも１つは、上側の波頭線３に、その高さが波形部２の公称高さよりも高い優先接触領域４を有する。熱交換器を製造するとき、これら優先接触領域４の全部又は一部が、プレートのエッジを互いに対向して並べるようにして圧縮される。

図示されるように、優先接触領域４は、プレートの波形部のピッチにほぼ等しいピッチで均一に離間されることができる。

さらに、これら優先接触領域の高さは、プレートの波形部の公称高さに対して０．０５〜１ｍｍである。

図２に示されるように、優先接触領域４は、第１のプレート１よりも上に位置された第２のプレート１１の波形部１２の下側の波頭線１３と係合している。同様に、第２のプレート１１は、上側のプレートと係合している優先接触領域１４を有する。

さらに、第２のプレート１１の波形部１２の下側の波頭線１３に対する第１のプレート１の優先接触領域４の間の係合を保証するために、波形部１２を隔てているピッチの２倍未満の優先接触領域４の幅が効果的である。

一例では、優先接触領域の幅は、上側の波形部がこの接触領域に完全に寄りかかる（もたれる）（bear on）のを確実にするようにして、５〜２０ｍｍであることができる。

図３に示されるように、プレート１は、プレート１の周縁の近くに延びたストリップ６に分配された優先接触領域４を有することができる。このようにして、溶接によって組み立てられるプレート上に減少された圧力を働かせることによって、互いに溶接されるプレートのエッジの間の間隔を調節することが可能である。

図４に示されるように、プレート１はまた、プレート１の周縁と中心との両方に延びた２つのストリップ６、１６に沿って分配された優先接触領域４を有することができる。従って、第１のストリップ６には、溶接によって組み立てられるプレートに減少された圧力を働かせることによって、互いに溶接されるプレートのエッジ７の間の間隔の調節が果され、また、第２のストリップ１６が、プレートの振動を減少させ、これにより、熱交換器の耐疲労性を増加させる。

熱交換器のこの中央領域は、さらに、熱交換器の主たる交換領域５に一致することができる。この主たる交換領域では、これら波形部は、２つのプレート間で循環する流れの主たる方向に沿って、特に、４５°で傾斜されることができる。

以上のことからわかることは、プレート、熱交換器及びこの熱交換器の製造方法が多くの効果を奏するということであり、特に、
これらは、プレートのエッジを互いに溶接することをより簡単にし、
これらは、特別な設備を必要とせず、
これらは、エッジの距離の調節が必ずしも可能とは限らない、又は簡単ではない既存の解決策でのようなさらなるコストを発生させることがない。

Claims (12)

1. 複数の波形部（２）を有し、溶接された熱交換器の内部で循環する２つの流体の間にパーティションを形成するプレート（１）において、
   前記波形部（２）の全部又は一部が、少なくとも１つの上側の波頭線（３）に、前記プレート（１）の前記波形部（２）の公称高さよりも高い高さを有する局所化された出っ張り部で設定された少なくとも１つの優先接触領域（４、１４）を有し、
   前記少なくとも１つの優先接触領域（４，１４）は、
   前記プレート（１）よりも上方に設けられた他のプレート（１１）の波形部（１２）の下側の波頭線（１３）と接触しており、
   前記熱交換器が製造されたときに変形されることを特徴とするプレート（１）。
2. 前記上側の波頭線（３）は、一定のピッチで離間された複数の優先接触領域（４）を有することを特徴とする請求項１のプレート。
3. ２つの優先接触領域（４）を隔てている前記ピッチは、２つの波形部（１２）を隔てているピッチに等しいことを特徴とする請求項２のプレート。
4. 前記優先接触領域（４）は、少なくとも１つの連続している帯状の領域（６、１６）として分配されていることを特徴とする請求項１のプレート。
5. 前記プレート（１）の周縁に設けられた第１の帯状の領域（６）を有することを特徴とする請求項４のプレート。
6. 前記熱交換器の主たる熱交換領域（５）に設けられた第２の帯状の領域（１６）を有することを特徴とする請求項５のプレート。
7. 前記優先接触領域（４）は、５ないし２０ｍｍの全長を有することを特徴とする請求項１のプレート。
8. 前記優先接触領域（４）は、０．０５ないし１ｍｍだけ、前記波形部（２）の公称高さを超えていることを特徴とする請求項１のプレート。
9. 前記優先接触領域（４）は、０．１ないし０．５ｍｍだけ、前記波形部（２）の公称高さを超えていることを特徴とする請求項１のプレート。
10. 前記優先接触領域（４）は、０．１５ないし０．２５ｍｍだけ、前記波形部（２）の公称高さを超えていることを特徴とする請求項１のプレート。
11. 請求項１ないし１０のいずれか１の少なくとも１つのプレート（１）を具備することを特徴とする溶接された熱交換器。
12. 溶接された熱交換器の製造方法において、前記製造方法は、
    第１のプレート（１）の少なくとも１つの波形部（２）の上側の波頭線（３）に設けられた複数の優先接触領域（４）と前記第１のプレート（１）よりも上方に設けられた第２のプレート（１１）の波形部（１２）の下側の波頭線（１３）とが接触する際に、前記複数の優先接触領域（４）を変形させる工程であって、前記優先接触領域（４）は、変形の前に、前記第１のプレート（１）の前記波形部（２）の公称高さよりも高い高さを有している、前記波形部の上側の波頭線に設けられた、局所化された出っ張り部である複数の優先接触領域（４）を変形させる工程と、
    前記第１のプレート（１）の前記上側の波頭線及び前記第２のプレート（１１）の前記下側の波頭線を互いに溶接する工程と、
    を具備することを特徴とする製造方法。

Images