JPH05507787A - ろう付けプレート熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ろう付はプレート熱交換器 本発明は、プレートエレメントスタックからなるプレート熱交換器に関し、各プ レートエレメントは中央伝熱部および周縁部からなり、プレートエレメントの伝 熱部はいくつかの位置で互いに接合されてその間に２つの熱交換流体用フロー空 間が画定され、またプレートエレメントの縁部はプレートエレメント周りに延在 する部分を有し、この部分は前記スタック内で同方向に湾曲され、前に液体であ った例えばろう付は材等の接続材により永久相互接合されている。

例えば、ＧＢ−Ａ２００５３９８号公報に示されるこの種のプレート熱交換器は 、プレート間スペースに適切なろう付は材の薄い箔を配置して多数のプレートエ レメントを互いに積み重ね、その後完成されたスタックをプレスして炉に入れる ことにより製造される。

炉内においてろう付は材は溶融して液体となりプレートエレメントを互いにろう 付けする。伝熱部においてプレートエレメントは間隔のとられた沢山の点で互い にろう付けされ、隣接プレートエレメントの交差する波形の山は互いに隣接し、 縁部に沿ってプレートエレメントは周辺全部にわたってろう付けされ、したがっ てプレートエレメント間のフロー空間は周囲の空気から密閉されている。

ユニに記載する種類のろう付は熱交換器は非常に低廉で製作することができる。

第１に、全プレートエレメントを同じ形状とすることができ、一つおきにそれ自 体の面内で他方に対して１８０°回転させる。第２に、同方向に湾曲された縁部 が隣接プレートエレメント間の案内手段として機能するため、プレートエレメン トを互いに容易に積み重ねることができる。製作されたプレートエレメントはそ の縁部分を同方向に維持することができるため、積み重ね作業自体が容易にな他 種のプレート熱交換器のように、前記したろう付は熱交換器についても、いわゆ る二重壁技術を使用したいという従来の要望がある。二重壁技術とは、各プレー トエレメントが２枚の別々の伝熱板を具備しそれらは互いにぴったり隣接しては いるが、一方の伝熱板内の孔から漏洩する熱交換流体が伝熱板間を通って漏洩を 観察できるプレートエレメントの縁部へ案内されることを意味する。

一方の液体が他方の流路へ漏洩するのを防止するための特別な安全策を必要とす るような種類の流体である場合に、一方の流体から他方の流体への伝熱に関して 二重壁技術を使用したプレート熱交換器が必要となる。このような場合における 二重壁技術の代替策は、従来のプレート熱交換器を２台使用し、適切な種類の第 ３の流体を使用して一方の流体から一方のプレート熱交換器内の熱を受熱し、他 方のプレート熱交換器内の前記他方の流体へ熱を伝えることである。ろう付はプ レート熱交換器からなるこの種のプレート熱交換器システムは、例えば遠隔の加 熱プラントからの温水による住宅内の水道水の加熱に使用される。

しかしながら、ろう付は材は、伝熱板の間に途を見つけかつ個別のプレートエレ メント内の伝熱板を互いに制御不能にろう付けするため、最初に記載した種豐の ろう付は熱交換器に二重壁技術を使用する試みにおいてはろう付は作業に関して 困難が生じた。したがって、プレートエレメントの一方の伝熱板を通る熱交換流 体の漏洩を観察できる可能性は必ずしも保証されな事実、二重壁技術は異種のろ う付はプレート熱交換器に関して使用されており、例えばＵＳ−Ａ４２４９５９ ７号公報を参照されたい、しかしながら、この種のろう付は熱交換器には湾曲端 部をスタック内で同方向として積重ね可能なプレートエレメントに関して前記し た製作上の利点が無い。

したがって、本発明の目的は、できるだけ低廉に製作可能でいわゆる二重壁技術 を使用することができるろう付はプレート熱交換器を提供することである。

本発明によりこの目的は、最初に記載した種類のプレート熱交換器を、各プレー トエレメントが二重壁構造となって同サイズの２枚の薄い伝熱板を具備し、それ らは実質的に同じ形状にプレスされ互いにぴったり隣接してはいるが一方の伝熱 板内の孔から漏洩した熱交換流体がプレート間を通ってプレートエレメントの縁 部へ案内され、各プレートエレメントの伝熱板はプレートエレメント縁部の外側 に位置する縁を有し、前記縁部は前記接続材により隣接するプレートエレメント 縁部の対応部に接続されており、前記録は２つの隣接プレートエレメントの２つ の隣接縁が互いに間隔がとられるように湾曲されるように修正を行って達成さ二 のような構造のプレートエレメントにより、ろう付は作業に関して各プレートエ レメント内で互いにぴったり隣接する伝熱板間に所望しないろう付は材を導入す ることを回避できることが判った０通常、プレートエレメント間に幾分余分に存 在する液体ろう付は材は、集められて最外縁からかなり離れたプレートエレメン トの前記縁間の空間内に表面張力により維持することができる。したがって、ろ う付は材が毛細管力により各プレートエレメントの伝熱板間内に吸入される可能 性が無くなる。

成る伝熱板のコストのかかる補助作業や処理を回避するため、好ましくは前記縁 は同じプレートエレメントの２枚の伝熱板の縁が伝熱板の他の部分と同様に互い にぴったり隣接するような形状とされる。しかしながら、各プレートエレメント の伝熱板間に接続材が導入されないための保証を高めたい場合には、発明の範囲 内で伝熱板の縁を互いに全く隣接しないかもしくはプレートエレメントの縁に沿 って互いに間隔のとられた領域だけで隣接するように形成することができる。

この縁により伝熱板には機械装置による板の製作および取り扱いを実質的に容易 にする形状を有する縁部が設けられる。これは、プレート熱交換器を低置に製作 するのに寄与する。

次に、添付図を参照して本発明の説明を行う、ここで、 第１図〜第３図は本発明に関する種類のプレート熱交換器の正面図（第１図）、 側面図（第２図）および第１図の■〜口線に沿った断面図（第３図）をそれぞれ 示すものである。

第４図は互いに離された第１図〜第３図によるプレート熱交換器内の伝熱板の略 図である。

第５図は本発明のプレート熱交換器内の伝熱板の第４図のＶ〜Ｖ線に沿った断面 図である。

第６図は本発明の伝熱板の第４図の■〜■線に沿った断面図である。

第１図〜第３図のプレート熱交換器は、二重伝熱板と４枚の端板２ａ、２ｂおよ び３ａ、３ｂのパッケージを具備している。プレートはすべてろう付けにより互 いに永久接合されている。上部の伝熱板はプレートパッケージを通る流路４，５ を形成するフロー開口を介して揃えられている（第３図）、第３図に示すように 、流路４は伝熱板間の成る空間と連絡され、流路５は他の板間空間と連絡されて いる。２個の筒状接続部材６，７がそれぞれ流路４．５に対向配置され端板３ａ の外部に対して封止されている。接続部材は端板２ａ外部に位置するワッシャー １０．１１により固結されたロッド８．９によりそれぞれ端板３ａに対して取外 し可能に押圧されている。ロッド８，９はそれぞれ接続部材６，７に固結されて いる十字型オーク材１２゜１３内の中央孔内に延在している。オーク材１２，１ ３外側のロッド８，９の端部にそれぞれナツト１４ａ。

１４ｂがねじ込まれている。

第１図および第２図に示すように、対応する流路、接続部材、ロッド、オーク等 が、プレートパッケージの下側に存在する。

第１図〜第３図のプレート熱交換器に含まれる８枚の同様な伝熱板を第４図に略 伝する。プレート１５〜２２のうち、プレート１７，１８，２１．２２は各面内 でプレート１５，１６，１９．２０に対して　１８０゜回転されている。

プレート１５〜２２は薄い板金製でありプレスにより山２３および谷２４状の波 が形成されている。これらの山谷は各プレートのいわゆる伝熱部の両側にヘリン ボンパターンを形成する。

各プレートは矩形であり、その各コーナ部（以下ボート部と称す）には貫流開口 がある。したがって、すべて同じ方位とされているプレート１５，１６，１９゜ ２０はそれぞれフロー開口Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄを介して揃えられ、各プレート１７， １８，２１．２２は対応するフロー開口Ａ−Ｄを有し、それらはこれらのプレー トが他方のプレートに対して　１８０°回転されているため異なる配置とされる 。

第４図の点線はさまざまな伝熱板がプレートパッケージ内で互いに永久接合され る時に互いにどのように封止されるかを示す、すなわち、プレート１５，１．６ は接合されてフロー開口の周りだけで互いに封止されることがお判りと思う、プ レート１５．１６はプレートパッケージ内で同じ方位とされるため、プレート１ ６の山２３はプレート１５の背面の谷内に位置し、プレート１５の正面側に山２ ３が形成される。したがって、プレート１５．１６間には実際上板間空間は形成 されずプレートは互いに実質的に全面接触する１通常プレート１５．１６間には 熱交換流体は流れない。

同様に、プレート１７と１８．１９と２０．および２１と２２は互いに接触し各 賞流開ロＡ−Ｄ周りでのみ互いに封止接合される。

異なる方位とされたプレート１６．１７は熱交換流体が流れる板間空間を画定す る。このため、これらのプレートは第４図に示すようにその縁部および各プレー トの２つの貫流開口周りで液密接合しなければならない、したがって、第４図の 点線はプレート１７の伝熱部および４つ全部のボート部周りでプレート１７の縁 部に沿っている。それとは別に、プレート１７の貫流開口０周りにも点線が示さ れている。対応する点線がプレートの貫流開口８周りにもあるはずだが、この貫 流開口はプレート１６の裏に隠されている０図かられかるように、プレート１７ の開ロＡ、Ｄ周りに点線はない。

プレート１６．１７間の空間において、プレート１７の山２３はこのプレートの 前面に谷２４により形成されるプレート１６の背面の山と交差隣接する。

プレート１６．１７は隣接山間のすべての接触位置で永久接合しなければならな いが、これらの接触位置間でプレート間にはフロー空間が形成される。このフロ ー空間は（第４図に関して）プレート１７の右側の開口Ａ、Ｄと連絡されかつプ レート１６の両開口Ｂ。

Ｃと連絡されているが、これら２枚のプレートの他の開口とは連絡されていない 。

また、プレート２０．２１はプレート１６．１７と同様に協働する６プレート１ ８．１９も同様に協働するが、この場合プレート間のフロー空間は（第４図に関 して）プレート１９の左側の開口Ａ、Ｄおよびプレート１８の両開口Ｂ、Ｃと連 絡される。

伝熱板の貫流開口Ａ−Ｄは２つの熱交換流体に対してプレートパッケージを貫通 する流路を形成する。第４図で矢印により第１の流体Ｆ１がプレート１５の開口 Ｂを通ってプレートパッケージ内へ案内され、同じプレートの開口Ｃを通って戻 る様子と、第２の流体Ｆ２がプレート１５の開口りを通ってパッケージ内へ案内 され、同じプレートの開口Ａを通って戻る様子を示す、プレート熱交換器の動作 中に、図示するように、流体Ｆ１は平行に接続されたプレート１６，１７および ２０．２１間の空間を流れ、流体Ｆ２はプレート＋８．１９間の空間を流れる。

プレート１８等の伝熱板の２つのポート部と、それ自体の平面内で最初のプレー トに対して　１８０’回転されているプレート１９等の隣接プレートの２つのボ ート部を隣接させるために、各プレートの対角線上に配置された部分は、異なる 平面内に配置される。したがって、各プレートの図示する側の開口８．Ｃ周りの ボート部は山２３の頂部と同じ面内に配置され、プレートの他方側の開ロＡ、Ｄ 周りのポート部は谷２４にょリブレートのこの他方側に形成される山の頂部と同 じ面内に配置される。

一方がそれ自体の面内で他方に対して　１８０°回転されている隣接プレートの 縁部を隣接させるために、全プレートの縁部を同方向に湾曲して互いに一部重畳 するようにされる。これを本発明によるプレート熱交換器内の成る協働プレート の断面図である第５図に示す。

プレートパッケージ内で互いに接合した時のプレートの第４図のＶ−Ｖ線に沿っ た断面である第５図では。

プレートは対になってフロー空間を形成することなく面隣接し、このような隣接 プレート対がそれらの間に２つの熱交換流体用フロー空間２５，２６．２７を形 成している。フロー空間２５．２７は一方の熱交換流体用であり、フロー空間２ ６は他方の熱交換流体用である。最後のフロー空間２６だけがプレートパッケー ジを介して図示する流路５に連絡されている（第３図参照）。

プレート１９〜２２だけでなくプレーｈ１５〜１８が流路５周りで互いに液密接 合されている。プレートの縁部ではプレー）１６と１７．１８と１９．および２ ０と２１だけが液密接合され、プレート１５と１６゜１７と１８．１９と２０． および２１と２２はそれぞれ互いに隣接しているだけである。

第４図のプレート構成に関して、２つの熱交換流体が本発明によるプレート熱交 換器内をどのように流れるかについて前記した９例えばＦｌ等の一方の流体が侵 蝕性が強くある時間熱交換器を運転すると例えばプレート１７等の一方の伝熱板 に孔があくような場合、流体Ｆ１の一部はプレート１７，１８間で漏洩する。

これらのプレートは互いにぴったり隣接しているが、プレート１６．１７間のフ ロー空間内の圧力により流体はプレート１７．１８間に押し出されある方向にさ らに流れてこれらのプレートの縁を通過する。したがって、流体Ｆｌによりプレ ート１８にも孔がおいて流体Ｆｌ、Ｆ２が混合してしまう前に漏洩を監視して測 定を行うことができる。

第５図において、一部湾曲することにより互いに重畳するプレート縁部を符号２ ８で示す、これらの縁部２８の外側でプレートには縁２９が形成される。これら の各縁はプレートの主部分が延在する面に平行な面内を延在する。

プレートと同様に、一般的に縁２９は対となって互いに隣接する。したがって、 互いに接続することなく。

プレート１５と１６．１７と１８．１９と２０．および２１と２２の縁２９はそ れぞれ互いにぴったり隣接し、プレート１６と１７．１８と１９．および２０と ２１の縁２９間にはかなりの空間が存在する。

プレートを互いにろう付けする直前の第４図の■〜■線に沿った断面内のプレー ト１５〜１８の縁部を第６図に示す、プレート１６．１７間にはあるろう付は材 の薄い箔３０が配置されている。

第６図に示すように、最初に数枚のプレートが積み重ねられ、実質的にプレート と同じサイズのろう付は材の薄い箔３０が一つおきの板間空間、すなわちプレー ト１６と１７．１８と１９．および２０と２１間の各空間内に配置される。残り の板間空間、すなわちプレートＩ５と１６．１７と１８．１９と２０．および２ 工と２２間の各空間ではろう付は材はプレートのボート部領域だけに配置される 。その後、端板２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂは伝熱板のパッケージとの間にろう付は 材を配置して一緒に揃えられる。プレートパッケージ全体を圧縮してプレート間 で良好な接触が得られるようにし、その後炉内でプレートパッケージを加熱して プレートを互いにろう付けする。

プレート１６，１７の湾曲重畳部２８近くで、プレート１６．１７の縁間に存在 する限られた量の余剰液体ろう付は材は縁２９によりプレート１５．１６問およ び１７．１８間に侵入することができない。

プレートパッケージを炉から取り出したら、ワッシャ１０．１１付きロッド８， ９を任意適切な時点で載置し、オーク１２．１３付き接続部材６，７をナツト１ ４ａ、１４ｂによりねじ留めすることができる。

Ｆｉｇ、１　は９１ 巳９ｊ 要　約　書 プレートエレメントのスタックを具備するプレート熱交換器において、各プレー トエレメントは中央伝熱部および周縁部を有し、プレートエレメントの伝熱部は 、間に２つの熱交換流体用フロー空間を画定する。

プレートエレメントの縁部にはプレートエレメント周りに延在する部分があり、 これらの部分はスタック内で同方向に湾曲され、以前は液体であったろう付は材 等の接続材（３０）により互いに接続されている。各プレートエレメントは二重 壁構造であり同サイズの２枚の薄い伝熱板を具備し、それらは実質的に同じ形状 にプレスされ互いにぴったり隣接はするが、一方の伝熱板の孔から漏洩する熱交 換流体が伝熱板間を通ってプレートエレメントの縁部へ案内されるようにされて いる。さらに、各プレートエレメントの伝熱板（１５，１６）は、プレートエレ メント縁部の外側に位置する縁（２９）を有し、それは前記接続材（３０）によ り隣接プレートエレメントの対応部と接続さｔ、前記縁（２９）は２つの隣接プ レートエレメントの２つの隣接縁（２９）が互いに間隔をとるように湾曲されて いる。

国際調査報告 国際調査報告

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．プレートエレメントのスタックからなるプレート熱交換器であって、各プレ ートエレメントは中央伝熱部および周縁部を有し、プレートエレメントの伝熱部 はいくつかの間隔をおいた位置において互いに永久接合されていて間に２つの熱 交換流体用フロー空間が画定され、プレートエレメントの縁部にはプレートエレ メント周りに廷在する部分があり、これらの部分は前記スタック内で同方向に湾 曲され、以前は液体であった例えばろう付け材の接続材（３０）により互いに永 久相互接合されている前記プレート熱交換器において、各プレートエレメントは 二重壁構造であって同サイズの２枚の薄い伝熱板（１５，１６）を具備し、それ らは実質的に同じ形状にプレスされ互いにぴったり隣接はするが一方の伝熱板の 孔から漏洩する熱交換流体がプレート間を通ってプレートエレメントの縁部へ案 内されるようにされ、 各プレートエレメントの伝熱板（１５，１６）は、プレートエレメント縁部の外 面に位置する縁（２９）を有し、それは前記接続材（３０）により隣接プレート エレメント縁部の対応部に接続されており、前記縁（２９）は湾曲した２つの隣 接プレートエレメントの２つの隣接縁（２９）が互いに間隔をとるようにされて いる、ことを特徴とするプレート熱交換器。
2. ２．各プレートエレメント内の２枚の伝熱板（１５，１６）の縁（２９）が互い にぴったり隣接する請求項１記載のプレート熱交換器。
3. ３．縁（２９）は伝熱板（１５，１６）の主要部の面と平行な面内に延在する請 求項１もしくは２記載のプレート熱交換器。