JPH10206047A - プレート型熱交換器、熱交換設備、及びその運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱媒の流量変化に一基のプレート型熱交換器
で対応させる。 【解決手段】 正面板２と背面板３間に多数の熱交換プ
レート４を積層締結することで、熱交換プレート間に交
互に一次側熱交換流路１１と二次側熱交換流路２１を形
成すると共に、熱交換プレートを貫通する一次側第１、
一次側第２、二次側第１、二次側第２の４本の貫通路１
２、１３、２２、２３を設けたプレート型熱交換器にお
いて、一次側第１貫通路１２及び一次側第２貫通路１３
の少なくともいずれか一方の内部と二次側第１貫通路２
２及び二次側第２貫通路２３の少なくともいずれか一方
の内部に、貫通路の長さ方向に移動可能な閉鎖コマ４１
Ａ、４１Ｂ、４２Ａ、４２Ｂを内装し、閉鎖コマの位置
により熱交換プレート４の使用枚数を調節できるように
し、切換弁３１、３２の流路切替えにより閉鎖コマの後
側にも熱媒を流せるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷暖房設備や排熱
回収設備に利用されるプレート型熱交換器、及びそれを
主体に構成された熱交換設備、並びにその運転方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】図７、図８は従来のプレート型熱交換器
の一般的構成を示す。このプレート型熱交換器１は、厚
板よりなる正面板２と背面板３の間に、多数の熱交換プ
レート４を積層締結し、隣接する熱交換プレート４間に
形成される流路を、交互に一次側熱交換流路１１、二次
側熱交換流路２１とすると共に、熱交換プレート４を貫
通する一次側第１、一次側第２、二次側第１、二次側第
２の４本の貫通路１２、１３、２２、２３を設け、前記
一次側熱交換流路１１の一端を一次側第１貫通路１２に
連通させると共に他端を一次側第２貫通路１３に連通さ
せ、前記二次側熱交換流路２１の一端を二次側第１貫通
路２２に連通させると共に他端を二次側第２貫通路２３
に連通させ、さらに、前記正面板２に、前記一次側第１
貫通路１２、一次側第２貫通路１３、二次側第１貫通路
２２、二次側第２貫通路２３の前端にそれぞれ連通する
一次側第１接続口１０Ａ、一次側第２接続口１０Ｂ、二
次側第１接続口２０Ａ、二次側第２接続口２０Ｂを設け
たものである。

【０００３】この熱交換器１に配管を接続する場合は、
図７に示すように、一次側第１接続口１０Ａを一次側熱
媒供給管１１０Ａに接続し、一次側第２接続口１０Ｂを
一次側熱媒排出管１１０Ｂに接続し、二次側第１接続口
２０Ａを二次側熱媒供給管１２０Ａに接続し、二次側第
２接続口２０Ｂを二次側熱媒排出管１２０Ｂに接続す
る。これにより、熱交換器１において、一次側熱交換流
路１１を流れる熱媒と、二次側熱交換流路２１を流れる
熱媒の流れを対向流とすることができる。なお、図では
便宜的に、熱媒の供給管１１０Ａ、１２０Ａ及び排出管
１１０Ｂ、１２０Ｂを白抜き矢印のみで示す（以降も同
様）。

【０００４】この熱交換器では、熱交換器に流れる液量
（熱媒流量）が低下すると、それに追随して、熱媒の流
速低下により熱交換面の熱貫流率が低下する。これを防
止するために、従来では、複数台の熱交換器を並列に配
設し、熱媒をこれら熱交換器に分割して流すようにシス
テム化し、液量変化に応じて、熱交換器の運転台数を調
節することで、熱媒の流速低下に対応させている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の方法
は、液量変化が大きく且つ熱交換面の熱貫流率の低下が
致命的な熱交換システムでは、分割数（熱交換器の台
数）を相当に多くする必要が生じ、結果的に、広い設置
スペースと、複雑な配管や、複雑な自動制御システムが
必要となる。

【０００６】本発明は、上記事情を考慮し、一基で熱媒
の流量変化に対応することができ、それにより、設置ス
ペースの減少及び複雑な配管や複雑な自動制御システム
の解消が図れるようにしたプレート型熱交換器、及びそ
れを主体に構成した熱交換設備、並びにその運転方法を
提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明のプレー
ト型熱交換器は、正面板と背面板の間に多数の熱交換プ
レートを積層締結し、隣接する熱交換プレート間に形成
される流路を交互に一次側熱交換流路、二次側熱交換流
路とすると共に、熱交換プレートを貫通する一次側第
１、一次側第２、二次側第１、二次側第２の４本の貫通
路を設け、前記一次側熱交換流路の一端を一次側第１貫
通路に連通させると共に他端を一次側第２貫通路に連通
させ、前記二次側熱交換流路の一端を二次側第１貫通路
に連通させると共に他端を二次側第２貫通路に連通さ
せ、さらに、前記正面板に、前記一次側第１貫通路、一
次側第２貫通路、二次側第１貫通路、二次側第２貫通路
の前端にそれぞれ連通する一次側第１接続口、一次側第
２接続口、二次側第１接続口、二次側第２接続口を設け
たプレート型熱交換器を前提にし、そのようなプレート
型熱交換器において、前記一次側第１貫通路及び一次側
第２貫通路の少なくともいずれか一方の内部と、前記二
次側第１貫通路及び二次側第２貫通路の少なくともいず
れか一方の内部に、移動手段によって貫通路の長さ方向
に移動及び停止させられ、且つ長さ方向の中間位置に停
止させられたとき貫通路を正面側の領域と背面側の領域
に仕切る閉鎖コマを内装したことを特徴とする。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１記載のプレー
ト型熱交換器であって、前記閉鎖コマを内装した貫通路
の内部に、正面板と背面板間に張設され且つ途中に閉鎖
コマが連結されたコマ移動ワイヤが挿通され、該コマ移
動ワイヤの端部に、ワイヤを動かすことで閉鎖コマを任
意の位置に移動するワイヤ駆動機構が設けられ、前記コ
マ移動ワイヤとワイヤ駆動機構とにより前記移動手段が
構成されていることを特徴とする。

【０００９】請求項３の発明は、請求項１または２記載
のプレート型熱交換器を備えた熱交換設備であって、前
記一次側第１接続口を一次側熱媒供給管に接続し、前記
一次側第２接続口を一次側熱媒排出管に接続し、前記二
次側第１接続口を二次側熱媒供給管に接続し、前記二次
側第２接続口を二次側熱媒排出管に接続し、それによ
り、前記一次側熱交換流路を流れる熱媒と、二次側熱交
換流路を流れる熱媒の流れを対向流としたことを特徴と
する。

【００１０】請求項４の発明は、請求項３記載の熱交換
設備の運転方法である。この運転方法では、 （１）一次側熱媒を、一次側熱媒供給管→一次側第１接
続口→一次側第１貫通路→一次側熱交換流路→一次側第
２貫通路→一次側第２接続口→一次側熱媒排出管の順に
流通させる。 （２）また、二次側熱媒を、二次側熱媒供給管→二次側
第１接続口→二次側第１貫通路→二次側熱交換流路→二
次側第２貫通路→二次側第２接続口→二次側熱媒排出管
の順に流通させる。そして、プレート型熱交換器に流通
させる熱媒の流量が大のときは、前記閉鎖コマを貫通路
を閉鎖しない背面板側の原点位置に位置決めし、熱媒の
流量が減少するに従い、閉鎖コマを原点位置より正面板
側に前進させ、それにより、閉鎖コマと背面板との間の
熱交換流路への熱媒の流入を止めて、閉鎖コマと正面板
間の熱交換流路のみに熱媒を流入させる。

【００１１】請求項５の発明は、請求項３記載の熱交換
設備であって、前記全貫通路にそれぞれ前記閉鎖コマが
内装されると共に、前記背面板に、一次側第１貫通路と
二次側第２貫通路の後端にそれぞれ連通する一次側第３
接続口及び二次側第３接続口が設けられ、さらに、前記
一次側第２接続口と一次側第３接続口とが一次側切換弁
を介して一次側熱媒排出管に接続され、前記二次側第１
接続口と二次側第３接続口とが二次側切換弁を介して二
次側熱媒供給管に接続されていることを特徴とする。但
し、一次側切換弁は、一次側熱媒排出管と一次側第２接
続口間を全開し且つ一次側熱媒排出管と一次側第３接続
口間を全閉する第１位置と、一次側熱媒排出管と一次側
第２接続口間を全閉し且つ一次側熱媒排出管と一次側第
３接続口間を全開する第２位置とに操作可能とされると
共に、第１位置と第２位置の間で中間開度調整可能とさ
れている。また、二次側切換弁は、二次側熱媒供給管と
二次側第１接続口間を全開し且つ二次側熱媒供給管と二
次側第３接続口間を全閉する第１位置と、二次側熱媒供
給管と二次側第１接続口間を全閉し且つ二次側熱媒供給
管と二次側第３接続口間を全開する第２位置とに操作可
能とされると共に、第１位置と第２位置の間で中間開度
調整可能とされている。

【００１２】請求項６の発明は、請求項５記載の熱交換
設備の運転方法である。この運転方法は次のように行わ
れる。

【００１３】（ａ）第１段階として、前記プレート型熱
交換器に流通させる熱媒の流量が大のときは、前記全閉
鎖コマを背面板側の原点位置に停止させると共に、前記
一次側切換弁及び二次側切換弁を共に前記第１位置に操
作することで、一次側熱媒を、一次側熱媒供給管→一次
側第１接続口→一次側第１貫通路→一次側熱交換流路→
一次側第２貫通路→一次側第２接続口→一次側切換弁→
一次側熱媒排出管の順に流通させる。また、二次側熱媒
を、二次側熱媒供給管→二次側切換弁→二次側第１接続
口→二次側第１貫通路→二次側熱交換流路→二次側第２
貫通路→二次側第２接続口→二次側熱媒排出管の順に流
通させる。

【００１４】（ｂ）第２段階として、前記プレート型熱
交換器に流通させる熱媒の流量が減少した場合は、減少
するに従い、前記一次側第１貫通路と二次側第２貫通路
の内部にそれぞれ内装した閉鎖コマを正面板側に前進さ
せ、それにより閉鎖コマと背面板との間の熱交換流路へ
の熱媒の流入を止め、閉鎖コマと正面板間の熱交換流路
のみに熱媒を流入させる。

【００１５】（ｃ）第３段階として、前記閉鎖コマの移
動によって熱媒の流入を止めた熱交換流路の数が予め設
定された設定値に達したら、閉鎖コマの前進に対応させ
て一次側切換弁及び二次側切換弁を共に前記第１位置か
ら第２位置側へ操作し、それにより、一次側熱媒を、一
次側熱媒供給管→一次側第１接続口→一次側第１貫通路
→閉鎖コマの前側の一次側熱交換流路→一次側第２貫通
路→一次側第２接続口→一次側切換弁→一次側熱媒排出
管の順に流通させる主ルートと、一次側熱媒供給管→一
次側第１接続口→一次側第１貫通路→閉鎖コマの前側の
一次側熱交換流路→一次側第２貫通路→閉鎖コマの後側
の一次側熱交換流路→一次側第１貫通路→一次側第３接
続口→一次側切換弁→一次側熱媒排出管の順に流通させ
るバイパスルートの２つのルートで流し、二次側熱媒
を、二次側熱媒供給管→二次側切換弁→二次側第１接続
口→二次側第１貫通路→閉鎖コマの前側の二次側熱交換
流路→二次側第２貫通路→二次側第２接続口→二次側熱
媒排出管の順に流通させる主ルートと、二次側熱媒供給
管→二次側切換弁→二次側第３接続口→二次側第２貫通
路→閉鎖コマの後側の二次側熱交換流路→二次側第１貫
通路→閉鎖コマの前側の二次側熱交換流路→二次側第２
貫通路→二次側第２接続口→二次側熱媒排出管の順に流
通させるバイパスルートの２つのルートで流す。そし
て、熱媒流量の減少による閉鎖コマの前進に従い、前記
一次側切換弁及び二次側切換弁を共に前記第１位置から
第２位置側へ向けて操作し、前記主ルートの流量を減少
させると共に、バイパスルートの流量を増加させる。

【００１６】（ｄ）第４段階として、前記主ルート側か
らバイパスルート側に熱媒の流れが全量切り替わった
ら、その時より、前記一次側第２貫通路及び二次側第１
貫通路の内部にそれぞれ内装した閉鎖コマを、これら閉
鎖コマと前記一次側第１貫通路及び二次側第２貫通路内
の閉鎖コマとの間の距離が、該一次側第１貫通路及び二
次側第２貫通路内の閉鎖コマと正面板との間の距離に等
しくなるように、正面板側に前進させる。

【００１７】（ｅ）また、熱媒の流量が小から大に変化
する場合は、上記と逆の手順で運転する。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は実施形態のプレート型熱交換
器１００及びそれに所定の配管を施した熱交換設備の構
成を示す外観図である。また、図２（ａ）は図１のＩＩ
ａ−ＩＩａ矢視断面図、図２（ｂ）は図１のＩＩｂ−Ｉ
Ｉｂ矢視断面図である。図２（ａ）は一次側（熱源側熱
媒の流路）、図２（ｂ）は二次側（利用側熱媒の流路）
の断面を示している。

【００１９】このプレート型熱交換器１００は、図１、
図２に示すように、正面板２と背面板３の間に多数の熱
交換プレート４を積層締結し、隣接する熱交換プレート
４間に形成される流路を交互に一次側熱交換流路１１、
二次側熱交換流路１２とし、全熱交換プレート４を貫通
する一次側第１、一次側第２、二次側第１、二次側第２
の４本の貫通路１２、１３、２２、２３を設け、図２
（ａ）に示すように、一次側熱交換流路１１の一端を一
次側第１貫通路１２に連通させると共に他端を一次側第
２貫通路１３に連通させ、図２（ｂ）に示すように、二
次側熱交換流路２１の一端を二次側第１貫通路２２に連
通させると共に他端を二次側第２貫通路２３に連通させ
たものである。

【００２０】正面板２には、前記一次側第１貫通路１
２、一次側第２貫通路１３、二次側第１貫通路２２、二
次側第２貫通路２３の前端にそれぞれ連通する一次側第
１接続口１０Ａ、一次側第２接続口１０Ｂ、二次側第１
接続口２０Ａ、二次側第２接続口２０Ｂが設けられてい
る。また、背面板３には、一次側第１貫通路１２と二次
側第２貫通路２３の後端にそれぞれ連通する一次側第３
接続口１０Ｃ及び二次側第３接続口１０Ｃが設けられて
いる。

【００２１】また、各貫通路１２、１３、２２、２３の
内部には、貫通路の長手方向に沿ってスライド可能に閉
鎖コマ４１Ａ、４１Ｂ、４２Ａ、４２Ｂがそれぞれ内装
されている。閉鎖コマ４１Ａ、４１Ｂ、４２Ａ、４２Ｂ
は、貫通路の長手方向の中間位置に停止させられたとき
に、各貫通路１２、１３、２２、２３を正面側の領域と
背面側の領域に仕切る機能を果たす。図２、図３に示す
ように、各閉鎖コマ４１Ａ、４１Ｂ、４２Ａ、４２Ｂ
は、正面板２と背面板３間に張設されて各貫通路１２、
１３、２２、２３内に挿通された無端状のコマ移動ワイ
ヤ４８の途中に連結されている。コマ移動ワイヤ４８
は、両端が駆動プーリ４７と従動プーリ４６に巻回され
ており、緊張手段５０により緊張状態に保たれている。
そして、駆動プーリ４７をモータ４９で回転させて、コ
マ移動ワイヤ４８を動かすことで、閉鎖コマ４１Ａ、４
１Ｂ、４２Ａ、４２Ｂを貫通路１２、１３、２２、２３
の長手方向の任意の位置に移動できるようになってい
る。ここでは、モータ４９、プーリ４６、４７によって
ワイヤ駆動機構４５が構成されている。

【００２２】背面板３には、各貫通路１２、１３、２
２、２３に対応させてエンドパイプ１４、１５、２４、
２５が設けられている。閉鎖コマ４１Ａ、４１Ｂ、４２
Ａ、４２Ｂは、貫通路１２、１３、２２、２３を全く閉
鎖しないとき（全開のとき）には、エンドパイプ１４、
１５、２４、２５内に退避している。前記ワイヤ駆動機
構４５等はこのエンドパイプ１４、１５、２４、２５内
に主に装備されており、一次側第３接続口１０Ｃ及び二
次側第３接続口２０Ｃは、エンドパイプ１４、２５に形
成されている。

【００２３】図１、図２に戻って述べる。正面の一次側
第１接続口１０Ａは、直接、一次側熱媒供給管１１０Ａ
に接続されている。また、正面の一次側第２接続口１０
Ｂと背面の一次側第３接続口１０Ｃは、一次側切換弁３
１を介して一次側熱媒排出管１１０Ｂに接続されてい
る。また、正面の二次側第１接続口２０Ａと背面の二次
側第３接続口２０Ｃは、二次側切換弁３２を介して二次
側熱媒供給管１２０Ａに接続されている。また、正面の
二次側第２接続口２０Ｂは、直接、二次側熱媒排出管１
２０Ｂに接続されている。これにより、一次側熱交換流
路１１を流れる熱媒と、二次側熱交換流路２１を流れる
熱媒の流れが対向流となる。また、１００％の流量のと
きを基準に見ると、一次側第１貫通路１２が一次側分配
路、一次側第２貫通路１３が一次側集合路、二次側第１
貫通路２２が二次側分配路、二次側第２貫通路２３が二
次側集合路の機能を果たす。

【００２４】一次側、二次側の切換弁３１、３２は共に
同じ構造のもので、図４に示すようにメインポートポー
ト３６と、第１、第２の２つのサブポート３７、３８を
有する。弁体３５を回転して、（ａ）に示す第１位置に
操作すると、メインポート３６に対して、第１サブポー
ト３７が全開となり、第２サブポート３８が全閉とな
る。また、（ｂ）に示す第２位置に操作すると、メイン
ポート３６に対して、第１サブポート３７が全閉とな
り、第２サブポート３８が全開となる。また、第１位置
と第２位置の中間に操作すると中間開度が設定できる。

【００２５】一次側、二次側切換弁３１、３２の接続関
係について述べると、一次側切換弁３１のメインポート
３６は一次側熱媒排水管１１０Ｂに接続され、第１サブ
ポート３７は熱交換器１００の一次側第２接続口１０Ｂ
に接続され、第２サブポート３８はバイパス管１７（図
１参照）を介して熱交換器１００の背面に設けた一次側
第３接続口１０Ｃに接続されている。また、二次側切換
弁３２のメインポート３６は二次側熱媒供給管１２０Ａ
に接続され、第１サブポート３７は熱交換器１００の二
次側第１接続口２０Ａに接続され、第２サブポート３８
はバイパス管２７（図１参照）を介して熱交換器１００
の背面に設けた二次側第３接続口２０Ｃに接続されてい
る。

【００２６】次に上記の熱交換設備の運転方法を説明す
る。この熱交換設備は、利用側（二次側）熱媒の流量変
化に対応して作動内容を異ならせた運転の仕方をする。
利用側熱媒の流量変化は、熱交換器１００の出入口の差
圧によって検出する。差圧が定格値の場合は定格流量
（１００％流量＝流量大）運転を行い、差圧が減少した
場合は、段階的に作動内容を異ならせた運転を行う。各
段階ごとの作動内容を以下に述べる。

【００２７】（ａ） 第１段階。定格流量（１００％流
量＝流量大）運転時には、従来のプレート型熱交換器と
同じ使い方をする。即ち、図２に示すように、全部の貫
通路１２、１３、２２、２３を全く閉鎖しないように、
全閉鎖コマ４１Ａ、４１Ｂ、４２Ａ、４２Ｂをエンドパ
イプ１４、１５、２４、２５内に退避させる（この位置
を原点位置または始点位置と呼ぶ）。また、一次側切換
弁３１及び二次側切換弁３２を共に、図４（ａ）に示す
第１位置に操作する。

【００２８】これにより、一次側熱媒は、図２（ａ）に
示すように、一次側熱媒供給管１１０Ａ→一次側第１接
続口１０Ａ→一次側第１貫通路１２→一次側熱交換流路
１１→一次側第２貫通路１３→一次側第２接続口１０Ｂ
→一次側切換弁３１→一次側熱媒排出管１１０Ｂの順に
流通する。また、二次側熱媒は、図２（ｂ）に示すよう
に、二次側熱媒供給管１２０Ａ→二次側切換弁３２→二
次側第１接続口２０Ａ→二次側第１貫通路２２→二次側
熱交換流路２１→二次側第２貫通路２３→二次側第２接
続口２０Ｂ→二次側熱媒排出管１２０Ｂの順に流通す
る。

【００２９】（ｂ） 第２段階。利用側（二次側）熱媒
の流量が負荷の低下により減少した場合は、その分、プ
レート型熱交換器１００の熱交換流路１１、２１内の熱
媒速度が低下し、熱交換器１００の出入口の圧力差が低
下する。そこで、この出入口での圧力差の低下を捕らえ
た場合は次のように運転する。即ち、プレート型熱交換
器１００に流通させる熱媒の流量（圧力差）が減少した
場合は、減少するに従い、一次側第１貫通路（分配路）
１２と二次側第２貫通路（集合路）２３の内部にそれぞ
れ内装した閉鎖コマ４１Ａ、４２Ｂを正面板２側に前進
させ、それにより、閉鎖コマ４１Ａ、４２Ｂと背面板３
との間の熱交換流路１１、２１への熱媒の流入を止め、
閉鎖コマ４１Ａ、４２Ｂと正面板２間の熱交換流路１
１、２１のみに熱媒を流入させる。

【００３０】このように背面側から熱交換流路１１、２
１を閉鎖して行くと、使用する残りの流路断面が縮小さ
れるので、熱交換流路１１、２１内での熱媒の流速の低
下を防ぐことができる。従って、熱交換プレート４の熱
貫流率の低下を防止することができる。

【００３１】（ｃ） 第３段階。上記（ｂ）の操作があ
る程度進み、閉鎖コマ４１Ａ、４２Ｂの移動によって熱
媒の流入を止めた熱交換流路１１、２１の数（つまりは
熱交換プレート４の枚数）が予め設定された設定値に達
したら、第３段階として、閉鎖コマ４１Ａ、４２Ｂの前
進に対応させて、一次側切換弁３１及び二次側切換弁３
２を共に第１位置から第２位置側へ操作する。

【００３２】そうすると、一次側熱媒が、図５（ａ）に
示すように、一次側熱媒供給管１１０Ａ→一次側第１接
続口１０Ａ→一次側第１貫通路１２→閉鎖コマ４１Ａの
前側の一次側熱交換流路１１→一次側第２貫通路１３→
一次側第２接続口１０Ｂ→一次側切換弁３１→一次側熱
媒排出管１１０Ｂの順に流通する主ルート（１００％流
量時と同じルート）Ｒ１と、一次側熱媒供給管１１０Ａ
→一次側第１接続口１０Ａ→一次側第１貫通路１２→閉
鎖コマ４１Ａの前側の一次側熱交換流路１１→一次側第
２貫通路１３→閉鎖コマ４１Ａの後側の一次側熱交換流
路１１→一次側第１貫通路１２→一次側第３接続口１０
Ｃ→一次側切換弁３１→一次側熱媒排出管１１０Ｂの順
に流通するバイパスルートＲ２の２つのルートで流れ
る。

【００３３】また、二次側熱媒が、図５（ｂ）に示すよ
うに、二次側熱媒供給管１２０Ａ→二次側切換弁３２→
二次側第１接続口２０Ａ→二次側第１貫通路２２→閉鎖
コマ４２Ｂの前側の二次側熱交換流路２１→二次側第２
貫通路２３→二次側第２接続口２０Ｂ→二次側熱媒排出
管１２０Ｂの順に流通する主ルート（１００％流量時と
同じルート）Ｒ１と、二次側熱媒供給管１２０Ａ→二次
側切換弁３２→二次側第３接続口２０Ｃ→二次側第２貫
通路２３→閉鎖コマ４２Ｂの後側の二次側熱交換流路２
１→二次側第１貫通路２２→閉鎖コマ４２Ｂの前側の二
次側熱交換流路２１→二次側第２貫通路２３→二次側第
２接続口２０Ｂ→二次側熱媒排出管１２０Ｂの順に流通
するバイパスルートＲ２の２つのルートで流れる。

【００３４】主ルートＲ１とバイパスルートＲ２の流量
割合は、一次側及び二次側の切換弁３１、３２の操作量
で決まり、熱媒流量の減少による閉鎖コマ４１Ａ、４２
Ｂの前進に従って、一次側及び二次側の切換弁３１、３
２を第１位置から第２位置側へ向けて操作することによ
り、主ルートからバイパスルートへ熱媒の流量比率を移
行させていく。そうすることにより、対向流を維持しな
がら、流入熱媒量の一部または全部を、閉鎖コマ４１
Ａ、４２Ｂの前側の領域と後側の領域で二段階熱交換さ
せることができる。従って、熱媒の流速を一定範囲に抑
えながら、一部（または全部）熱媒に対する伝熱面積の
増大により、総合では、定格設定流量運転時よりも熱交
換効率を向上させることができる。

【００３５】（ｄ） 第４段階。二次側の熱媒流量が５
０％以下に減少して、主ルート側からバイパスルート側
に熱媒の流れが全量切り替わったら、第４段階として、
その時より、図６に示すように、一次側第２貫通路１３
及び二次側第１貫通路２２の内部にそれぞれ内装した閉
鎖コマ４１Ｂ、４２Ａを、一次側第１貫通路１２及び二
次側第２貫通路２３内の閉鎖コマ４１Ａ、４２Ｂに対応
させて、正面板２側に前進させる。この場合、後続の閉
鎖コマ４１Ｂ、４２Ａは、該閉鎖コマ４１Ｂ、４２Ａと
先行する閉鎖コマ４１Ａ、４２Ｂとの間の距離Ｒが、先
行閉鎖コマ４１Ａ、４２Ｂと正面板２との間の距離Ｌに
等しくなるような関係を保持しながらに前進させる。つ
まり、速度的には、先行する閉鎖コマ４１Ａ、４２Ｂの
２倍の速度で、後続の閉鎖コマ４１Ｂ、４２Ａを移動さ
せる。

【００３６】このようにすると、バイパスルートの熱交
換流路断面をより縮小させることができるので、少水量
時の熱交換効率の低下を防止することができる。

【００３７】以上は流量が減少するときの作動を説明し
たが、流量が少ない状態から増大していくときには、上
記と逆の手順で運転すればよい。

【００３８】このように、熱媒の流量変化に応じて、閉
鎖コマ４１Ａ、４１Ｂ、４２Ａ、４２Ｂや切換弁３１、
３２を操作することにより、常に伝熱面の熱媒の流速を
狙いの速度範囲内に維持することができ、単一の熱交換
器１００でも伝熱面の熱貫流率を低下させることなく運
転することができる。また、低流量時のある場合には総
合的な熱交換能力を定格流量時よりも高めることができ
る。その結果、熱交換器を並列運転する際の熱媒の分割
数を著しく減らすことができ、熱交換器回りの配管の簡
素化や熱交換器の設置面積の減少、また工事費等の低減
を図ることができる。

【００３９】なお、上述した閉鎖コマ４１Ａ、４１Ｂ、
４２Ａ、４２Ｂや切換弁３１、３２の操作は手動で行っ
てもよいが、制御装置を設けて自動で行ってもよい。自
動で行う場合は、モータ４９ややプーリ４６、４７の回
転等により閉鎖コマ４１Ａ、４１Ｂ、４２Ａ、４２Ｂの
位置を検出するセンサを設ける他、切換弁３１、３２
に、バイパスルート側の開度が０％と１００％の位置を
知らせるリミッタスイッチを設ける。また、熱交換器１
００の出入口に差圧センサを設ける。そして、制御装置
にそれらの信号を取り込んで、前述の運転内容を自動で
行う。

【００４０】また、自動で制御する場合は、立ち上げ段
階で初期設定する。即ち、閉鎖コマ４１Ａ、４１Ｂ、４
２Ａ、４２Ｂをエンドパイプ１４、１５、２４、２５内
の原点位置に位置決めし、切換弁３１、３２のバイパス
ルート側の開度を０％にセットした状態で、二次側に設
計定格熱媒量（水量）を流し、その場合の出入口の差圧
を測定し、その値に安全係数を加味した値を基準値とし
て制御装置にセットする。

【００４１】また、上記実施形態では、熱媒の流量変化
に対して、何段階（４段階）にわたり作動内容を変える
場合を示したが、前述した（ｂ）の第２段階までにとど
めても、ある程度の効果を期待できる。その場合は、切
換弁３１、３２や、後続側の閉鎖コマ４１Ｂ、４２Ａは
不要である。また、その段階までならば、一次側第１貫
通路１２及び一次側第２貫通路１３の少なくともいずれ
か一方の内部と、二次側第１貫通路２２及び二次側第２
貫通路２３の少なくともいずれか一方の内部に閉鎖コマ
を設けておくだけでよい。つまり、第１、第２貫通路の
一方に閉鎖コマを設けておけば、最低の機能を果たせ
る。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
熱媒の流量変化に応じて閉鎖コマを移動させることによ
り、伝熱面の熱媒の流速を狙いの速度範囲内に維持する
ことができる。従って、単一の熱交換器でも、流量の減
少に際して伝熱面の熱貫流率を低下させることなく運転
することができる。その結果、熱交換器を並列運転する
際の熱媒の分割数を著しく減らすことができ、熱交換器
回りの配管の簡素化や熱交換器の設置面積の減少、また
工事費等の低減を図ることができる。特に、請求項２の
発明によれば、閉鎖コマを貫通路内で正確に動かすこと
ができるし、請求項３、４の発明によれば、対向流を維
持しながら上記の効果を得ることができるし、請求項
５、６の発明によれば、低流量時のある場合に、総合的
な熱交換能力を定格流量時よりも高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態のプレート型熱交換器及び
それに所定の配管を施した熱交換設備の概略構成を示す
外観斜視図である（但し、正面及び背面が共に見えるよ
うにしてある）。

【図２】 （ａ）は図１のＩＩａ−ＩＩａ矢視断面図、
（ｂ）は図１のＩＩｂ−ＩＩｂ矢視断面図である。

【図３】 同実施形態のプレート型熱交換器における閉
鎖コマの駆動系の構成図である。

【図４】 同実施形態のプレート型熱交換器における切
換弁の構成図で、（ａ）は第１位置、（ｂ）は第２位置
に操作した状態を示す断面図である。

【図５】 同実施形態のプレート型熱交換器の熱媒流量
が設計流量の５０〜１００％のときの作用説明図であ
り、（ａ）は一次側の断面図、（ｂ）は二次側の断面図
である。

【図６】 同実施形態のプレート型熱交換器の熱媒流量
が設計流量の５０以下のときの作用説明図であり、
（ａ）は一次側の断面図、（ｂ）は二次側の断面図であ
る。

【図７】 従来のプレート型熱交換器の概略構成を示す
外観斜視図である（但し、正面及び背面が共に見えるよ
うにしてある）。

【図８】 （ａ）は図７のＶＩＩＩａ−ＶＩＩＩａ矢視
断面図、（ｂ）は図７のＶＩＩＩｂ−ＶＩＩＩｂ矢視断
面図である。

【符号の説明】

２ 正面板 ３ 背面板 ４ 熱交換プレート １０Ａ 一次側第１接続口 １０Ｂ 一次側第２接続口 １０Ｃ 一次側第３接続口 １１ 一次側熱交換流路 １２ 一次側第１貫通路 １３ 一次側第２貫通路 ２０Ａ 二次側第１接続口 ２０Ｂ 二次側第２接続口 ２０Ｃ 二次側第３接続口 ２１ 二次側熱交換流路 ２２ 二次側第１貫通路 ２３ 二次側第２貫通路 ３１ 一次側切換弁 ３２ 二次側切換弁 ４１Ａ 閉鎖コマ ４１Ｂ 閉鎖コマ ４２Ａ 閉鎖コマ ４２Ｂ 閉鎖コマ ４５ ワイヤ駆動機構（移動手段） ４８ ワイヤ １００ プレート型熱交換器 １１０Ａ 一次側熱媒供給管 １１０Ｂ 一次側熱媒排出管 １２０Ａ 二次側熱媒供給管 １２０Ｂ 二次側熱媒排出管

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 正面板と背面板の間に多数の熱交換プレ
   ートを積層締結し、隣接する熱交換プレート間に形成さ
   れる流路を交互に一次側熱交換流路、二次側熱交換流路
   とすると共に、 熱交換プレートを貫通する一次側第１、一次側第２、二
   次側第１、二次側第２の４本の貫通路を設け、前記一次
   側熱交換流路の一端を一次側第１貫通路に連通させると
   共に他端を一次側第２貫通路に連通させ、前記二次側熱
   交換流路の一端を二次側第１貫通路に連通させると共に
   他端を二次側第２貫通路に連通させ、 さらに、前記正面板に、前記一次側第１貫通路、一次側
   第２貫通路、二次側第１貫通路、二次側第２貫通路の前
   端にそれぞれ連通する一次側第１接続口、一次側第２接
   続口、二次側第１接続口、二次側第２接続口を設けたプ
   レート型熱交換器において、 前記一次側第１貫通路及び一次側第２貫通路の少なくと
   もいずれか一方の内部と、前記二次側第１貫通路及び二
   次側第２貫通路の少なくともいずれか一方の内部に、移
   動手段によって貫通路の長さ方向に移動及び停止させら
   れ、且つ長さ方向の中間位置に停止させられたとき貫通
   路を正面側の領域と背面側の領域に仕切る閉鎖コマを内
   装したことを特徴とするプレート型熱交換器。
2. 【請求項２】 請求項１記載のプレート型熱交換器であ
   って、 前記閉鎖コマを内装した貫通路の内部に、正面板と背面
   板間に張設され且つ途中に閉鎖コマが連結されたコマ移
   動ワイヤが挿通され、該コマ移動ワイヤの端部に、ワイ
   ヤを動かすことで閉鎖コマを任意の位置に移動するワイ
   ヤ駆動機構が設けられ、前記コマ移動ワイヤとワイヤ駆
   動機構とにより前記移動手段が構成されていることを特
   徴とするプレート型熱交換器。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載のプレート型熱交
   換器を備えた熱交換設備であって、 前記一次側第１接続口を一次側熱媒供給管に接続し、 前記一次側第２接続口を一次側熱媒排出管に接続し、 前記二次側第１接続口を二次側熱媒供給管に接続し、 前記二次側第２接続口を二次側熱媒排出管に接続し、 それにより、前記一次側熱交換流路を流れる熱媒と、二
   次側熱交換流路を流れる熱媒の流れを対向流としたこと
   を特徴とする熱交換設備。
4. 【請求項４】 請求項３記載の熱交換設備の運転方法で
   あって、 一次側熱媒を、一次側熱媒供給管→一次側第１接続口→
   一次側第１貫通路→一次側熱交換流路→一次側第２貫通
   路→一次側第２接続口→一次側熱媒排出管の順に流通さ
   せ、 二次側熱媒を、二次側熱媒供給管→二次側第１接続口→
   二次側第１貫通路→二次側熱交換流路→二次側第２貫通
   路→二次側第２接続口→二次側熱媒排出管の順に流通さ
   せ、 プレート型熱交換器に流通させる熱媒の流量が大のとき
   は、前記閉鎖コマを貫通路を閉鎖しない背面板側の原点
   位置に位置決めし、 熱媒の流量が減少するに従い、閉鎖コマを原点位置より
   正面板側に前進させ、それにより、閉鎖コマと背面板と
   の間の熱交換流路への熱媒の流入を止めて、閉鎖コマと
   正面板間の熱交換流路のみに熱媒を流入させることを特
   徴とする熱交換設備の運転方法。
5. 【請求項５】 請求項３記載の熱交換設備であって、 前記全貫通路にそれぞれ前記閉鎖コマが内装されると共
   に、 前記背面板に、一次側第１貫通路と二次側第２貫通路の
   後端にそれぞれ連通する一次側第３接続口及び二次側第
   ３接続口が設けられ、さらに、 前記一次側第２接続口と一次側第３接続口とが一次側切
   換弁を介して一次側熱媒排出管に接続され、 前記二次側第１接続口と二次側第３接続口とが二次側切
   換弁を介して二次側熱媒供給管に接続され、 前記一次側切換弁は、一次側熱媒排出管と一次側第２接
   続口間を全開し且つ一次側熱媒排出管と一次側第３接続
   口間を全閉する第１位置と、一次側熱媒排出管と一次側
   第２接続口間を全閉し且つ一次側熱媒排出管と一次側第
   ３接続口間を全開する第２位置とに操作可能とされると
   共に、第１位置と第２位置の間で中間開度調整可能とさ
   れ、 前記二次側切換弁は、二次側熱媒供給管と二次側第１接
   続口間を全開し且つ二次側熱媒供給管と二次側第３接続
   口間を全閉する第１位置と、二次側熱媒供給管と二次側
   第１接続口間を全閉し且つ二次側熱媒供給管と二次側第
   ３接続口間を全開する第２位置とに操作可能とされると
   共に、第１位置と第２位置の間で中間開度調整可能とさ
   れていることを特徴とする熱交換設備。
6. 【請求項６】 請求項５記載の熱交換設備の運転方法で
   あって、 （ａ）第１段階として、前記プレート型熱交換器に流通
   させる熱媒の流量が大のときは、 前記全閉鎖コマを背面板側の原点位置に停止させると共
   に、前記一次側切換弁及び二次側切換弁を共に前記第１
   位置に操作することで、 一次側熱媒を、一次側熱媒供給管→一次側第１接続口→
   一次側第１貫通路→一次側熱交換流路→一次側第２貫通
   路→一次側第２接続口→一次側切換弁→一次側熱媒排出
   管の順に流通させ、 二次側熱媒を、二次側熱媒供給管→二次側切換弁→二次
   側第１接続口→二次側第１貫通路→二次側熱交換流路→
   二次側第２貫通路→二次側第２接続口→二次側熱媒排出
   管の順に流通させ、 （ｂ）第２段階として、前記プレート型熱交換器に流通
   させる熱媒の流量が減少した場合は、減少するに従い、
   前記一次側第１貫通路と二次側第２貫通路の内部にそれ
   ぞれ内装した閉鎖コマを正面板側に前進させ、それによ
   り閉鎖コマと背面板との間の熱交換流路への熱媒の流入
   を止め、閉鎖コマと正面板間の熱交換流路のみに熱媒を
   流入させ、 （ｃ）第３段階として、前記閉鎖コマの移動によって熱
   媒の流入を止めた熱交換流路の数が予め設定された設定
   値に達したら、閉鎖コマの前進に対応させて一次側切換
   弁及び二次側切換弁を共に前記第１位置から第２位置側
   へ操作し、それにより、 一次側熱媒を、 一次側熱媒供給管→一次側第１接続口→一次側第１貫通
   路→閉鎖コマの前側の一次側熱交換流路→一次側第２貫
   通路→一次側第２接続口→一次側切換弁→一次側熱媒排
   出管の順に流通させる主ルートと、 一次側熱媒供給管→一次側第１接続口→一次側第１貫通
   路→閉鎖コマの前側の一次側熱交換流路→一次側第２貫
   通路→閉鎖コマの後側の一次側熱交換流路→一次側第１
   貫通路→一次側第３接続口→一次側切換弁→一次側熱媒
   排出管の順に流通させるバイパスルートの２つのルート
   で流し、 二次側熱媒を、 二次側熱媒供給管→二次側切換弁→二次側第１接続口→
   二次側第１貫通路→閉鎖コマの前側の二次側熱交換流路
   →二次側第２貫通路→二次側第２接続口→二次側熱媒排
   出管の順に流通させる主ルートと、 二次側熱媒供給管→二次側切換弁→二次側第３接続口→
   二次側第２貫通路→閉鎖コマの後側の二次側熱交換流路
   →二次側第１貫通路→閉鎖コマの前側の二次側熱交換流
   路→二次側第２貫通路→二次側第２接続口→二次側熱媒
   排出管の順に流通させるバイパスルートの２つのルート
   で流し、 熱媒流量の減少による閉鎖コマの前進に従い、前記一次
   側切換弁及び二次側切換弁を共に前記第１位置から第２
   位置側へ向けて操作し、前記主ルートの流量を減少させ
   ると共に、バイパスルートの流量を増加させ、 （ｄ）第４段階として、前記主ルート側からバイパスル
   ート側に熱媒の流れが全量切り替わったら、その時よ
   り、前記一次側第２貫通路及び二次側第１貫通路の内部
   にそれぞれ内装した閉鎖コマを、これら閉鎖コマと前記
   一次側第１貫通路及び二次側第２貫通路内の閉鎖コマと
   の間の距離が、該一次側第１貫通路及び二次側第２貫通
   路内の閉鎖コマと正面板との間の距離に等しくなるよう
   に、正面板側に前進させ、 （ｅ）熱媒の流量が小から大に変化する場合は、上記と
   逆の手順で運転することを特徴とする熱交換設備の運転
   方法。