JP6198425B2 - プレート型熱交換器 - Google Patents

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Description

本発明は、少なくとも2つのモジュールから成るプレート型熱交換器であって、
各モジュールは、積層状に配置された多数の通路(パス)を有し、該通路は、熱交換媒体によって交互に流通されるようになっていて、複数の仕切り金属薄板により互いに分離されており、
前記モジュールは全体的に直方体形に形成されていて、外側でカバー金属薄板によって画成されており、
前記モジュールは、一方の直方体形のモジュールの1つの方形の面が、他方の直方体形のモジュールの対応する方形の面に直接隣接するように相並んで配置されており、
前記モジュールは、熱交換媒体を供給しかつ導出する手段と、熱交換媒体を個々の通路へ分配しかつ個々の通路から集合させる手段(ヘッダ)とを有し、
少なくとも2つのモジュールは、少なくとも1つの共通のヘッダを有する
プレート型熱交換器に関する。
さらに本発明は、このようなプレート型熱交換器を製造する方法に関する。
アルミニウムから成る硬ろう付けされたプレート型熱交換器は、多数の設備において種々様々な圧力および温度で使用される。このようなプレート型熱交換器は、たとえば空気の分解の際、天然ガスの液化の際またはエチレンを製造するプラントにおいて使用される。
このようなプレート型熱交換器は、たとえば「The standards of the brazed aluminium plate-fin heat exchanger manufactures association」ALPEMA レポート(2000年)に記載されている。このレポートから取り出された図面が、図1に公知先行技術として図示されているので、以下において図1につき公知先行技術について説明する。
図1に示したプレート型熱交換器1は、5種類のプロセス流A,B,C,D,Eの熱交換のために働く。プレート型熱交換器1はブロック形に形成されていて、個々のプロセス媒体を供給しかつ導出する種々様々な手段6を備えている。以下において、かつ本願の枠内において、これらの手段6は「管片」と呼称される。プレート型熱交換器1は同じく、個々のプロセス流A,B,C,D,Eを分配しかつ集合させる複数の手段7を有する。以下において、かつ本願の枠内において、これらの手段7は「ヘッダ」と呼称される。
プレート型熱交換器1は主として、積層状に配置された多数の通路3を有し、これらの通路3は仕切り金属薄板4により互いに分離されている。個々の通路3内には、種々の媒体が流れる。熱交換は熱接触を介して間接的に行われる。この熱接触は、カバー金属薄板5と、通路3に配置された波形の構造体(以下においてかつ本出願の枠内において、「フィン」と呼称される)とにより形成される。管片6を介して、個々の媒体A,B,C,D,Eがヘッダ7内へ導入され、こうしてそれぞれ設けられた、積層状に配置された通路3へ分配される。通路3の入口範囲には、分配フィン2が設けられており、これらの分配フィン2は個々の通路3内での媒体の均一な分配を生ぜしめる。したがって、媒体はフィン3の波形方向に対して直交する横方向で通路3を通って流れる。フィン3は仕切り金属薄板4に結合されており、これにより強力な熱伝導接触が形成される。これにより、隣接し合った通路3内を流れる2種類の媒体の間で熱交換を行うことができる。流れ方向で見て通路の終端部には、同様の分配フィン2が設けられている。これらの分配フィン2は通路からヘッダ7内へ媒体を案内し、そしてこのヘッダ7においてこれらの媒体は集合させられ、そして管片6を介して取り出される。個々の通路3は、いわゆるサイドバー8によって外部に対して閉鎖されている。熱交換器ブロック全体はカバー金属薄板5によって外部に対して画成される。
このようなプレート型熱交換器は、少なくとも2種の媒体の熱交換のために卓越した適性を有する。しかし、適当な構造により、図1に図示されているように、2種よりも多い媒体も熱交換に関与することができる。このことは、極めて効果的なプロセス実行および効果的な温熱利用もしくは冷熱利用を可能にする。
このようなプレート型熱交換器は、たとえばアルミニウムから硬ろう付けされる。フィン、分配フィン、カバー金属薄板およびサイドバーを備えた個々の通路が、積み重ねられ、ろうを施与され、そして炉内で硬ろう付けされる。次いで、これにより形成されたブロックに、ヘッダと管片とが溶接される。上記製造方法により、ろう付け炉のサイズおよび幾何学的形状に基づいて、このようなプレート型熱交換器ブロックの最大サイズも規定される。しかし、しばしばプロセス要件に基づき、より大きな熱交換面、ひいてはより大きな熱交換器ブロックが必要とされる。これらの要求に応えるために、公知先行技術によるプレート型熱交換器はこのような場合、少なくとも2つのモジュールから成っている。「モジュール」とは本願の枠内では、冒頭で説明したようにしてろう付け炉内で製造される熱交換器ブロックを意味する。公知先行技術では、複数のこのようなモジュールが互いに結合されて、熱交換に関与する媒体を分配しかつ集合させるための共通のヘッダを装備される。1つのプレート型熱交換器の2種類のモジュールの間の結合は、公知先行技術ではサイドバーを介して行われている。
図1に示した公知先行技術によるプレート型熱交換器は、1つのモジュールから成っている。複数のモジュールを備えた1つのプレート型熱交換器を製造するためには、図1に示したような熱交換器ブロックが、ヘッダおよび管片なしに、第2のこのような熱交換器ブロックと溶接される。カバー金属薄板5には、カバー金属薄板の縁部に沿ってサイドバーが溶接される。この第1のモジュールに結合させたい第2のモジュールは、両モジュールの直接に隣接し合った2つの側が、それぞれ同じカバー金属薄板を有するように配置される。別のモジュールに直接に隣接したカバー金属薄板により形成される面を、以下において「接触面」と呼ぶ。結合のために、カバー金属薄板は、直接に隣接したモジュールのカバー金属薄板に設けられたサイドバーと溶接される。したがって、サイドバーは公知先行技術では、いわばカバー金属薄板に装着されたフレームを形成している。このフレームは隣接したモジュールのカバー金属薄板と溶接され、こうして2つのモジュールの間の結合が形成される。これにより、結合された両モジュールは1つの新しい熱交換器ブロックを形成し、この新しい熱交換器ブロックは、ろう付け炉の固有の幾何学的形状により可能となるサイズよりも大きく形成されている。こうして、任意の多数のモジュールを互いに結合させて、任意の大きさの1つの熱交換器ブロックを形成することができる。この場合、隣接し合った2つのモジュールは少なくとも1つの共通のヘッダを有する。
したがって、このようなプレート型熱交換器の2つのモジュールの間では、カバー金属薄板の間に空気層が形成される。この空気層は、いわば、媒体により流通されず、かつ熱交換に関与せず、そして圧力を担持しない1つの通路を形成してしまう。相応して、2つのモジュールの間の熱接触は、1つのモジュール内部の熱接触に比べて著しく悪化する。このことは、種々の用途において少なくとも2つのモジュールを備えたプレート型熱交換器の熱応力を生ぜしめる。
「The standards of the brazed aluminium plate-fin heat exchanger manufactures association」ALPEMA レポート(2000年)
本発明の根底を成す課題は、冒頭で述べたような、少なくとも2つのモジュールを備えたプレート型熱交換器を改良して、直接に隣接し合った2つのモジュールの間のできるだけ剛性的でかつ強固な結合が形成されるようなプレート型熱交換器を提供することである。たとえば2つのモジュールの間の熱応力により生じる力が最小限に抑えられることが望ましく、そして少なくとも2つのモジュールから成るブロック全体の機械的な強度が高められることが望ましい。
この課題を解決するために本発明のプレート型熱交換器の構成において、2つの隣接し合ったモジュールのそれぞれ直接隣接し合った面(以下、「接触面」と呼ぶ)を形成する前記両カバー金属薄板が、適当な接着剤を介して互いに結合されているようにした。
さらに、上記課題を解決するために本発明の方法では、冒頭で述べたプレート型熱交換器を製造する方法において、少なくとも1つのモジュールのカバー金属薄板を、適当な接着剤によって別のモジュールのカバー金属薄板に結合するようにした。
本発明によれば、2つの隣接し合ったモジュールのそれぞれ直接隣接し合った面(以下、「接触面」と呼ぶ)を形成する両カバー金属薄板が、適当な接着剤を介して互いに結合される。本発明によれば適当な接着剤を介して接触面が結合されることにより、公知先行技術におけるよりも著しく大面積の結合が保証される。公知先行技術によるプレート型熱交換器では、2つの隣接し合ったモジュールの接触面が、接触面の各縁部においてのみサイドバーを介して互いに結合されている。公知先行技術によるプレート型熱交換器の接触面は、接触面の中央部において結合を有しない。公知先行技術のこのような不都合は、接触面が適当な接着剤を介して結合されている本発明によるプレート型熱交換器により回避される。これにより、付加的に本発明によるプレート型熱交換器は、2つの隣接し合ったモジュールの間に、流通されないブラインド通路を有しない。このことは、隣接し合ったモジュールの間の熱接触を著しく改善する。これにより、熱応力は最小限に抑えられ、そして本発明によるプレート型熱交換器の耐久性は高められる。両接触面は本発明によれば互いに接着される。
本発明の有利な構成では、前記接触面は、2つの隣接し合ったモジュールの間に機械的でかつ熱伝導性の結合が生じるように互いに結合されており、少なくとも1つの金属薄板ストリップが、接着剤を介して一方のモジュールのカバー金属薄板に結合されていて、かつ接着剤を介して、隣接した他方のモジュールのカバー金属薄板に結合されている。このような有利な構成では、本発明によるプレート型熱交換器の隣接し合ったモジュールの両接触面が、接着剤と少なくとも1つの金属薄板ストリップとを介して互いに結合される。ろう付けプロセス、ひいては常にこれに伴う、ろう付け材料の不均一な分配および硬化により、モジュールを閉じるカバー金属薄板が完全に平坦となるのは極めて希である。これにより、隣接し合ったモジュールのカバー金属薄板の結合時には、高さ差が生ぜしめられる。2つの隣接し合ったモジュールの接触面の間の高さ差は、本発明のこの構成では、少なくとも1つの金属薄板ストリップが、接着剤を介して一方のモジュールのカバー金属薄板と、隣接した他方のモジュールのカバー金属薄板とに結合されていることにより補償され得る。使用された小幅の金属薄板ストリップはこの場合、高さ差の補償のためにのみ働くわけではなく、付加的にこの金属薄板ストリップは、直接に隣接し合った2つのモジュールの間の熱伝導接触を改善する。こうして、本発明のこの構成では、直接に隣接し合ったモジュールの間の機械的に特に安定した、熱伝導性の結合が達成される。
本発明の択一的な別の構成では、前記接触面は、2つの隣接し合ったモジュールの間に機械的でかつ熱伝導性の結合が生じるように互いに結合され、この場合、少なくとも1つの金属薄板ストリップが、接着剤を介して一方のモジュールのカバー金属薄板と、隣接した他方のモジュールのカバー金属薄板に接着剤を介して結合されている少なくとも1つの別の金属薄板ストリップとに結合されている。本発明のこの択一的な別の構成では、2つの直接に隣接し合ったモジュールの間の接触面に個々に金属薄板ストリップが装備される。金属薄板ストリップはこの場合、それぞれ適当な接着剤を介してカバー金属薄板に接着される。2つの隣接し合ったモジュールの接触面の間の結合は、この構成では、接着剤を用いてカバー金属薄板に結合された金属薄板ストリップが、隣接したモジュールの金属薄板ストリップに結合されることにより行われる。本発明のこの構成では、特に複数の金属薄板ストリップが使用され、この場合、これらの金属薄板ストリップは、一方の接触面に設けられた金属薄板ストリップが、直接に隣接した他方の接触面に設けられた金属薄板ストリップに対して角度を成して配置されている。金属薄板ストリップは、たとえば互いに直角を成して配置され得る。この場合にも、多数の金属薄板ストリップを介して、隣接し合ったモジュールの間には、公知先行技術におけるよりも著しく良好な熱接触が達成される。
1つの接触面が、複数の、有利には多数の、規則的に配置された金属薄板ストリップを有すると特に有利である。規則的に配置された多数の金属薄板ストリップにより、隣接し合ったモジュールの間の金属薄板ストリップの熱伝導性に基づいて熱接触は一層改善される。
本発明のさらに別の有利な構成では、多数の金属薄板ストリップが、少なくとも1つの接触面に規則的に配置されて、前記接触面全体が、ギャップなしに、つまり隙間なく、前記金属薄板ストリップによって覆われている。この構成は特に、その配置が、隣接し合ったモジュールの接触面の間の特に強力な熱接触を必要とするようなプレート型熱交換器のために適している。プレート型熱交換器の配置が、隣接し合ったモジュールの接触面の間の特に強力な熱接触を必要とするような事例とは、たとえば急峻な温度勾配が生じた場合、温度勾配の著しい変化が生じた場合または熱交換に関与する媒体の不均一分配(Maldistribution)が生じた場合に該当する。このような状態は、しばしば二相の混合物または純物質の特定の蒸発過程、非対称的な通路配置、規格化されていない運転状態、遮断過程または始動過程において生じ得る。
本発明のさらに別の有利な構成では、多数の金属薄板ストリップが、少なくとも1つの接触面に規則的にかつ互いに間隔を置いて配置されて、前記金属薄板ストリップが、前記接触面全体にわたって均一に分配されており、2つの隣接し合った金属薄板ストリップの間の間隔は、それぞれ隣接した金属薄板ストリップの大きい方の幅よりも小さいか、または等しい。本発明のこの構成では、接触面全体がギャップなしに金属薄板ストリップによって覆われている構成の場合と同様に良好な熱伝導接触が達成される。しかし、この場合には、接触面全体がギャップなしに金属薄板ストリップによって覆われている構成の場合よりも著しく少数の金属薄板ストリップしか必要とされない。
1つの接触面の全ての金属薄板ストリップが、等しい幅を有することが好ましい。このことは、本発明によるプレート型熱交換器の購入、構成および製造を容易にする。
また、1つの接触面の前記金属薄板ストリップの長さが、前記接触面の1つの辺長さに相当していることも有利である。金属薄板ストリップの厚さはこの場合、有利には種々の接触面および/または1つの接触面において変化していてよい。すなわち、1つのカバー金属薄板もしくは1つの接触面の種々異なる高さ差ならびに凹凸面を最適に補償することができる。
前記モジュールの通路は、波形の構造体(フィン)で埋められていて、熱交換媒体が、波方向に対して直交する横方向で前記通路を流通するようになっていると好ましい。このことは、隣接し合った通路内の2種の媒体の間での熱交換を改善する。
接着剤は、プレート型熱交換器の使用温度および/または使用圧力に応じて選択されると有利である。
上で述べたように、課せられた課題は、本発明の方法では、少なくとも1つのモジュールのカバー金属薄板を、適当な接着剤によって少なくとも1つの別のモジュールのカバー金属薄板に結合することにより、冒頭で述べたプレート型熱交換器を製造することにより解決される。
本発明によるプレート型熱交換器では、2つの隣接し合ったモジュールの間の機械的および熱的な結合が、公知先行技術に比べて著しく改善される。複数のモジュールから成るプレート型熱交換器ブロック全体は、公知先行技術による複数のモジュールのプレート型熱交換器ブロックよりも著しく剛性的でかつ機械的に一層安定した形成物である。付加的に、本発明によるプレート型熱交換器は、2つの隣接し合ったモジュールの間の、著しく良好な温度補償を有する。
公知先行技術によるプレート型熱交換器を示す斜視図である。 本発明によるプレート型熱交換器の1実施形態を示す概略図である。 本発明によるプレート型熱交換器の1実施形態を詳細に示す図である。
以下に、図2および図3につき、本発明を実施するための形態を詳しく説明する。
図2に示した、本発明によるプレート型熱交換器1の構成は、2つのモジュール1a,1bから成っている。両モジュール1a,1bは直方体形に形成されていて、それぞれカバー金属薄板5によって外部に対して閉鎖されている。両モジュール1a,1bは、それぞれ同じ大きさのカバー金属薄板9a,9bが直接に隣接し合うように配置される。両カバー金属薄板9a,9bは、プレート型熱交換器1の両モジュール1a,1bの間の接触面を形成する。これらの接触面9a,9bは、適当な接着剤を介して互いに結合される。
このことは、図3に詳細に示されている。図3には、接触面9aが図示されている。カバー金属薄板5(斜線で示す)には接着剤が施与される。この接着剤を介して、多数の金属薄板ストリップ10が接触面9aに結合される。金属薄板ストリップ10は、カバー金属薄板もしくは接触面9aの縁長さと一致した長さを有する。金属薄板ストリップ10は、それぞれ2つの金属薄板ストリップ10の間のギャップが金属薄板ストリップ10自体の幅に相当するように規則的にカバー金属薄板5に配置される。高さ差を補償するためには、個々の金属薄板ストリップ10がそれぞれ種々の厚さを有していてよい。
このように金属薄板ストリップ10を備えた接触面9aは、同じ接着剤を介してモジュール1bの接触面9bに結合される。したがって、両モジュール1a,1bは機械的にかつ熱伝導式に互いに摩擦接続的に結合されて、プレート型熱交換器1の熱交換器ブロック全体を形成する。
引き続き、このブロック全体に、熱交換に関与する媒体を供給もしくは導出し、そして分配しかつ集合させるための管片およびヘッダが備えられる。両モジュール1a,1bはこの場合、少なくとも1つの共通のヘッダを有する(図示しない)。
1 プレート型熱交換器
1a,1b モジュール
2 分配フィン
3 通路
4 仕切り金属薄板
5 カバー金属薄板
6 管片
7 ヘッダ
8 サイドバー
9a,9b 接触面
10 金属薄板ストリップ

Claims (9)

  1. 少なくとも2つのモジュール(1a,1b)から成るプレート型熱交換器(1)であって、
    各モジュール(1a,1b)は、積層状に配置された多数の通路(3)を有し、該通路(3)は、熱交換媒体によって交互に流通されるようになっていて、仕切り金属薄板(4)により互いに分離されており、前記通路(3)内にはフィンが配置されており、該通路はサイドバー(8)によって外部に対して閉鎖されており、
    前記モジュール(1a,1b)は全体的に直方体形に形成されていて、外側でカバー金属薄板(5)によって画成されており、
    前記モジュール(1a,1b)は、一方の直方体形のモジュール(1a)の1つの方形の面(9a)が、他方の直方体形のモジュール(1b)の対応する方形の面(9b)に直接隣接するように相並んで配置されており、
    前記モジュール(1a,1b)は、熱交換媒体(A,B,C,D,E)を供給しかつ導出する手段(6)と、熱交換媒体(A,B,C,D,E)を個々の通路(3)へ分配しかつ個々の通路(3)から集合させるヘッダ(7)とを有し、
    少なくとも2つのモジュール(1a,1b)は、少なくとも1つの共通のヘッダ(7)を有するプレート型熱交換器(1)において、
    2つの隣接し合ったモジュール(1a,1b)のそれぞれ直接隣接し合った面(9a,9b)(以下、「接触面(9a,9b)」と呼ぶ)を形成する前記両カバー金属薄板(5)が、適当な接着剤を介して、2つの隣接し合ったモジュール(1a,1b)の間に機械的でかつ熱伝導性の結合が生じるように互いに結合されており、この場合に、
    (a)少なくとも1つの金属薄板ストリップ(10)が、接着剤を介して一方のモジュール(1a,1b)のカバー金属薄板(5)の前記接触面(9a,9b)に結合されていて、かつ接着剤を介して、隣接した他方のモジュール(1a,1b)のカバー金属薄板(5)の前記接触面(9a,9b)に結合されているか、又は
    (b)少なくとも1つの金属薄板ストリップ(10)が、接着剤を介して一方のモジュール(1a,1b)のカバー金属薄板(5)の前記接触面(9a,9b)と、隣接した他方のモジュール(1a,1b)のカバー金属薄板(5)の前記接触面(9a,9b)に接着剤を介して結合されている少なくとも1つの別の金属薄板ストリップ(10)とに結合されていることを特徴とする、少なくとも2つのモジュールから成るプレート型熱交換器。
  2. 少なくとも1つの接触面(9a,9b)が、規則的に配置された複数の属薄板ストリップ(10)を有する、請求項記載のプレート型熱交換器。
  3. 多数の金属薄板ストリップ(10)が、少なくとも1つの接触面(9a,9b)に規則的に配置されて、前記接触面(9a,9b)全体が、ギャップなしに前記金属薄板ストリップ(10)によって覆われている、請求項1又は2記載のプレート型熱交換器。
  4. 多数の金属薄板ストリップ(10)が、少なくとも1つの接触面(9a,9b)に規則的にかつ互いに間隔を置いて配置されて、前記金属薄板ストリップ(10)が、前記接触面(9a,9b)全体にわたって均一に分配されており、2つの隣接し合った金属薄板ストリップ(10)の間の間隔は、それぞれ隣接した金属薄板ストリップ(10)の大きい方の幅よりも小さいか、または等しい、請求項1からまでのいずれか1項記載のプレート型熱交換器。
  5. 1つの接触面(9a,9b)の全ての金属薄板ストリップ(10)が、等しい幅を有する、請求項1からまでのいずれか1項記載のプレート型熱交換器。
  6. 1つの接触面(9a,9b)の前記金属薄板ストリップ(10)の長さが、前記接触面の1つの辺長さに相当している、請求項1からまでのいずれか1項記載のプレート型熱交換器。
  7. 種々の接触面(9a,9b)の前記金属薄板ストリップ(10)の厚さが変化しており、かつ/または1つの接触面(9a,9b)の前記金属薄板ストリップ(10)の厚さが変化している、請求項1からまでのいずれか1項記載のプレート型熱交換器。
  8. 前記モジュールの通路は、波形の構造体であるフィンで埋められていて、熱交換媒体が、波方向に対して直交する横方向で前記通路を流通するようになっている、請求項1からまでのいずれか1項記載のプレート型熱交換器。
  9. 少なくとも2つのモジュール(1a,1b)から成るプレート型熱交換器(1)であって、
    各モジュール(1a,1b)は、積層状に配置された多数の通路(3)を有し、該通路(3)は、熱交換媒体によって交互に流通されるようになっていて、仕切り金属薄板(4)により互いに分離されており、前記通路(3)内にはフィンが配置されており、該通路はサイドバー(8)によって外部に対して閉鎖されており、
    前記モジュール(1a,1b)は全体的に直方体形に形成されていて、外側でカバー金属薄板(5)によって画成されており、
    前記モジュール(1a,1b)は、一方の直方体形のモジュール(1a)の1つの方形の面(9a)が、他方の直方体形のモジュール(1b)の対応する方形の面(9b)に直接隣接するように相並んで配置されており、
    前記モジュール(1a,1b)は、熱交換媒体(A,B,C,D,E)を供給しかつ導出する手段(6)と、熱交換媒体(A,B,C,D,E)を個々の通路(3)へ分配しかつ個々の通路(3)から集合させるヘッダ(7)とを有し、
    少なくとも2つのモジュール(1a,1b)は、少なくとも1つの共通のヘッダ(7)を有するプレート型熱交換器(1)を製造する方法において、
    少なくとも1つのモジュール(1a,1b)のカバー金属薄板(5)を、適当な接着剤によって別のモジュール(1a,1b)のカバー金属薄板(5)に結合することにより、2つの隣接し合ったモジュール(1a,1b)の間に機械的でかつ熱伝導性の結合を生じせしめ、この場合に、前記両カバー金属薄板(5)は、2つの隣接し合ったモジュール(1a,1b)のそれぞれ直接隣接し合った面(9a,9b)(以下、「接触面(9a,9b)」と呼ぶ)を形成しており、
    (a)少なくとも1つの金属薄板ストリップ(10)を、接着剤を介して一方のモジュール(1a,1b)のカバー金属薄板(5)の前記接触面(9a,9b)に結合し、かつ接着剤を介して、隣接した他方のモジュール(1a,1b)のカバー金属薄板(5)の前記接触面(9a,9b)に結合するか、又は
    (b)少なくとも1つの金属薄板ストリップ(10)を、接着剤を介して一方のモジュール(1a,1b)のカバー金属薄板(5)の前記接触面(9a,9b)と、隣接した他方のモジュール(1a,1b)のカバー金属薄板(5)の前記接触面(9a,9b)に接着剤を介して結合されている少なくとも1つの別の金属薄板ストリップ(10)とに結合することを特徴とする、プレート型熱交換器を製造する方法。
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2843348B1 (de) 2013-08-29 2016-05-04 Linde Aktiengesellschaft Plattenwärmeaustauscher mit durch Metallschaum verbundenen Wärmetauscherblöcken
CN105723176B (zh) * 2013-08-29 2019-09-10 林德股份公司 用于生产具有多个通过焊料涂敷支撑物连接的换热器块的板式换热器的方法
JP6159219B2 (ja) * 2013-10-17 2017-07-05 住友精密工業株式会社 熱交換器及び熱交換器コアの製造方法
DE102014218694A1 (de) * 2014-09-17 2016-03-17 Mahle International Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertragers
CN105466257B (zh) * 2016-01-12 2018-04-06 赵弘毅 高效可拆全焊板式热交换器
CN106123653B (zh) * 2016-07-15 2018-08-24 甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司 一种模块化全焊接板式换热器
CN106949708B (zh) * 2016-11-25 2020-02-11 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 一种对原有低温空分装置进行改装用以提高低压纯氮气产量的方法
KR102040761B1 (ko) * 2017-12-22 2019-11-06 포스코에너지 주식회사 열교환 모듈 및 이를 포함하는 연료전지 시스템
JP7046767B2 (ja) 2018-09-11 2022-04-04 株式会社神戸製鋼所 熱交換器
FR3099557B1 (fr) * 2019-08-01 2021-07-30 Air Liquide Procédé de liquéfaction de gaz naturel avec circulation améliorée d’un courant réfrigérant mixte
DE102020007618A1 (de) 2020-01-30 2021-08-05 Linde Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Rippen-Platten-Wärmetauschers
JP7308237B2 (ja) * 2021-03-12 2023-07-13 大陽日酸株式会社 分縮器、塔頂分縮器、空気分離装置

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2875986A (en) * 1957-04-12 1959-03-03 Ferrotherm Company Heat exchanger
US3372453A (en) 1965-03-22 1968-03-12 Trane Co Plate type heat exchanger and method of construction and repair
US3633661A (en) * 1970-08-14 1972-01-11 Trane Co Crossflow plate-type heat exchanger with barrier space
US4297775A (en) * 1980-05-08 1981-11-03 The Trane Company Method for joining two plate type heat exchanger core sections with an intermodular layer for improved heat transfer
JPS61191879A (ja) * 1985-01-30 1986-08-26 Hitachi Ltd 熱交換器
US4926935A (en) 1989-03-06 1990-05-22 Robinson Fin Machines, Inc. Compressed fin heat sink
FR2665755B1 (fr) * 1990-08-07 1993-06-18 Air Liquide Appareil de production d'azote.
US5383517A (en) 1993-06-04 1995-01-24 Dierbeck; Robert F. Adhesively assembled and sealed modular heat exchanger
FR2798598B1 (fr) * 1999-09-21 2002-05-24 Air Liquide Vaporiseur-condenseur a bain et appareil de distillation d'air correspondant
DE10201832A1 (de) * 2002-01-18 2003-07-31 Linde Ag Plattenwärmetauscher
FR2844040A1 (fr) * 2002-08-28 2004-03-05 Air Liquide Echangeur de chaleur a plaques brasees et installation correspondante
US20040251008A1 (en) * 2003-05-30 2004-12-16 O'neill Patrick S. Method for making brazed heat exchanger and apparatus
US7147046B2 (en) 2003-11-27 2006-12-12 Denso Corporation Heat exchanger of a multiple type
JP2005291527A (ja) * 2004-03-31 2005-10-20 Nitta Ind Corp 熱交換基板の製造方法
JP4731486B2 (ja) * 2004-08-25 2011-07-27 株式会社小松製作所 熱交換器
US7779899B2 (en) * 2006-06-19 2010-08-24 Praxair Technology, Inc. Plate-fin heat exchanger having application to air separation
EP1990596A1 (de) 2007-05-10 2008-11-12 Behr France Hambach S.A.R.L. Anordnung zur Befestigung von Wärmeübertragern aneinander mit Klebeverbindung
DE102008052875A1 (de) * 2008-10-23 2010-04-29 Linde Ag Plattenwärmetauscher
DE102009033661A1 (de) * 2009-07-17 2011-01-20 Bayer Technology Services Gmbh Wärmeübertragermodul und Wärmeübertrager in kompakter Bauweise
CN102947663B (zh) * 2010-06-18 2016-03-30 乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司 热交换器单元
WO2012106601A2 (en) * 2011-02-04 2012-08-09 Lockheed Martin Corporation Radial-flow heat exchanger with foam heat exchange fins

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