WO2020054520A1 - 熱交換器 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a heat exchanger having a plurality of layers each having a plurality of flow paths.
- Patent Documents 1 and 2 there has been known a heat exchanger including a heat exchanger body having a plurality of layers each having a plurality of flow paths.
- a plurality of layers are stacked on each other, and adjacent layers are joined to each other.
- a detection portion formed relatively easily due to thermal stress is provided further outside the outermost layer portion.
- the detection unit itself is not configured to allow the heat exchange fluid to flow. Since the damage in the detection unit is earlier than the damage in the layer unit, the damage in the layer unit can be predicted by detecting the damage in the detection unit.
- the protective layer is provided further outside the outermost layer portion.
- This protective layer has the same strength as the layer part constituting the laminate.
- the protective layer can function as a portion that retains pressure similarly to the laminate of the layer portion. Therefore, even when the fluid leaks from the outermost layer to the protective layer, the heat exchanger can be continuously used.
- Patent Documents 1 and 2 do not pay attention to leakage of fluid through a portion where the layer portions are joined to each other. Therefore, there is a problem that the operation of the heat exchanger cannot be continued when the fluid leaks through the joint between the layers. That is, depending on the type of the fluid to be subjected to heat exchange, it is not desirable that the leaked fluid accumulates around the heat exchanger when the fluid leaks, so that the operation of the heat exchanger may not be continued. is there. If a fluid leaks, stop operation of the heat exchanger, identify the location of the leak, repair the identified location, and apply test pressure to check for leaks. Must be done. This operation requires a complicated procedure and does not satisfy the desire to keep the operation of the heat exchanger as long as possible.
- An object of the present invention is to prevent a problem from occurring even if the heat exchange operation is continued when a fluid leaks from the heat exchanger.
- the heat exchanger has a plurality of layer portions each having a plurality of flow paths formed, and adjacent layer portions are joined to each other in a state where the plurality of layer portions are stacked.
- a heat exchanger main body having a configuration, an inflow header fixed to the heat exchanger main body, into which a fluid flowing into the plurality of flow paths is introduced, and fixed to the heat exchanger main body and flowing through the plurality of flow paths.
- the heat exchanger at a junction other than where the inflow header and the outflow header are arranged, where the inflow header and the outflow header are joined at the junction between the adjacent layer portions or at the junction between the constituent materials of the layer portions.
- a cover portion that covers all of the joints that appear on the outer surface of the main body, and a lead portion that is connected to the cover portion and that forms an internal flow path that communicates with a space or a gap between the cover portion and the heat exchanger main body.
- the deriving unit is configured to discharge a fluid to a predetermined area set in advance.
- the heat exchanger 10 As shown in FIG. 1, the heat exchanger 10 according to the first embodiment includes a heat exchanger body 12 that is a part that performs heat exchange between fluids, an inflow header 14 fixed to the heat exchanger body 12, An outflow header 15 fixed to the heat exchanger main body 12, a cover 17 fixed to the heat exchanger main body 12, and an outlet 18 connected to the cover 17 are provided.
- the heat exchanger body 12 is formed in a rectangular parallelepiped shape as shown in FIG.
- the heat exchanger 10 is used in a plant that handles combustible fluids, such as a natural gas processing plant, a natural gas liquefaction plant, and an ethylene plant.
- the heat exchanger body 12 has a plurality of layers 20, and the plurality of layers 20 are stacked. Each of the layer portions 20 has a plurality of flow paths 20a.
- each layer portion 20 includes a corrugated plate 21, a partition plate 22 joined to one surface of the corrugated plate 21, and a side plate surrounding the corrugated plate 21. And a bar 23. That is, the heat exchanger body 12 of the first embodiment is configured by a plate fin heat exchanger.
- the corrugated plate 21, the partition plate 22, and the side bar 23 are components of the layer portion 20.
- the partition plate 22 is joined to one surface of the corrugated plate 21, the space between the corrugated plate 21 and the partition plate 22 becomes the flow path 20a.
- the partition plate 22 of one layer portion 20 and the corrugated plate 21 of the other layer portion 20 are joined to each other, so that the space between the partition plate 22 and the corrugated plate 21 is also reduced. It becomes the flow path 20a.
- the heat of the fluid flowing through the flow path 20 a formed in a certain layer portion 20 is transmitted to the partition plate 22 via the corrugated plate 21, and the heat of the partition plate 22 is transferred to the adjacent layer portion 20 via the corrugated plate 21. It is transmitted to the fluid flowing through the formed flow path 20a.
- the corrugated plate 21 functions as a fin, and is made of, for example, an aluminum alloy.
- the corrugated plate 21 is brazed to the aluminum alloy on the surface of the partition plate 22.
- the side bar 23 is also made of, for example, an aluminum alloy, and is brazed to the aluminum alloy on the surface of the partition plate 22.
- the material of the corrugated plate 21, the partition plate 22, and the side bar 23 is not limited to this, and may be any metal as long as heat is transmitted between the corrugated plate 21 and the partition plate 22.
- the side bar 23 disposed around the corrugated plate 21 has a break, and the inflow header 14 or the outflow header 15 is attached so as to cover the break.
- the flow path 20a communicates with the inflow header 14 and the outflow header 15 through a portion where the side bar 23 is interrupted.
- heat exchange is performed between the first fluid, the second fluid, and the third fluid. That is, as the layer portion 20, a first layer portion 20A having a channel 20a through which a first fluid flows, a second layer portion 20B having a channel 20a through which a second fluid flows, and a channel 20a through which a third fluid flows. And a third layer portion 20C.
- the second layer unit 20B is arranged on one side of the first layer unit 20A, and the third layer unit 20C is arranged on the other side of the first layer unit 20A.
- the heat exchanger body 12 is not limited to a configuration in which heat exchange is performed between three fluids, and may be a configuration in which heat exchange is performed between two fluids, or may be a configuration in which four or more fluids are exchanged. Heat exchange may be performed between the fluids.
- the flow path 20a formed in the heat exchanger main body 12 is open to the side surface of the heat exchanger main body 12, the inflow header 14, the outflow header 15, and the cover 17 are connected to the side surface (4) of the heat exchanger main body 12. On one side).
- the inflow header 14 includes a first inflow header 14a having an inflow port into which a first fluid flows, a second inflow header 14b having an inflow port into which a second fluid flows, and an inflow through which a third fluid flows.
- a third inflow header 14c having a port formed therein.
- the first inflow header 14a is attached to the first side surface 12a of the heat exchanger body 12. The first fluid flows into the heat exchanger body 12 through the first inflow header 14a.
- the second inflow header 14b is attached to a second side surface 12b opposite to the first side surface 12a. The second fluid flows into the heat exchanger body 12 through the second inflow header 14b.
- the third inflow header 14c is attached to a third side surface 12c which is one of a pair of side surfaces adjacent to the first side surface 12a and the second side surface 12b. The third fluid flows into the heat exchanger body 12 through the third inflow header 14c.
- the outflow header 15 includes a first outflow header 15a in which an outflow port for leading out the first fluid is formed, a second outflow header 15b in which an outflow port for leading out the second fluid is formed, and an outflow for leading out the third fluid.
- the first outflow header 15a is attached to the second side surface 12b of the heat exchanger body 12.
- the first fluid flowing through the flow path 20a in the heat exchanger body 12 joins in the first outflow header 15a, and flows out of the heat exchanger 10 through the first outflow header 15a.
- the second outflow header 15b is attached to the first side surface 12a of the heat exchanger body 12.
- the second fluid flowing through the flow path 20a in the heat exchanger body 12 joins in the second outflow header 15b, and flows out of the heat exchanger 10 through the second outflow header 15b.
- the third outflow header 15c is attached to a fourth side surface 12d which is a side surface opposite to the third side surface 12c.
- the third fluid flowing through the flow path 20a in the heat exchanger body 12 joins in the third outflow header 15c, and flows out of the heat exchanger 10 through the third outflow header 15c. Any or all of the first to third fluids flow out of the heat exchanger 10 and are then supplied to a demand destination.
- the arrangement positions of the inflow header 14 and the outflow header 15 are not limited to the above positions. What is necessary is just to set according to the shape of the flow path 20a, and the flowing direction of the fluid.
- the cover part 17 includes a first cover member 26 fixed to the first side surface 12a of the heat exchanger main body 12, a second cover member 27 fixed to the second side surface 12b of the heat exchanger main body 12, and a heat exchanger. It has a third cover member 28 fixed to the third side surface 12c of the main body 12, and a fourth cover member 29 fixed to the fourth side surface 12d of the heat exchanger main body 12.
- Each of the covering members 26 to 29 is made of a flat plate.
- Each of the covering members 26 to 29 covers the side surface of the heat exchanger body 12 where the inflow header 14 and the outflow header 15 are not arranged. That is, since the first inflow header 14a and the second outflow header 15b are provided on the first side surface 12a, the first covering member 26 is provided with the first inflow header 14a and the second outflow header on the first side surface 12a. 15b covers a part other than the place where 15b is arranged. Therefore, the first covering member 26 covers the joining portion exposed on the first side surface 12a of the heat exchanger body 12. The first covering member 26 is fixed to the first inflow header 14a and also to the second outflow header 15b. Therefore, there is no gap or a slight gap between the first covering member 26 and the first inflow header 14a. Also, there is no gap or a slight gap between the first covering member 26 and the second outflow header 15b.
- the second covering member 27 includes the second inflow header 14b and the first outflow header 15a on the second side surface 12b. It covers a part other than where it is placed. Therefore, the second cover member 27 covers the joint site exposed on the second side surface 12b of the heat exchanger body 12.
- the second covering member 27 is fixed to the second inflow header 14b and also to the first outflow header 15a. Therefore, there is no gap or a slight gap between the second covering member 27 and the second inflow header 14b. Also, there is no gap or a slight gap between the second covering member 27 and the first outflow header 15a.
- the third covering member 28 covers a portion of the third side surface 12c other than where the third inflow header 14c is arranged. Therefore, the third covering member 28 covers the joint portion exposed on the third side surface 12c of the heat exchanger body 12. The third covering member 28 is fixed to the third inflow header 14c. Therefore, there is no gap or a slight gap between the third covering member 28 and the third inflow header 14c.
- the fourth covering member 29 covers a portion of the fourth side surface 12d other than the portion where the third outflow header 15c is arranged. Therefore, the fourth covering member 29 covers the joining portion exposed on the fourth side surface 12d of the heat exchanger body 12. The fourth covering member 29 is fixed to the third outflow header 15c. Therefore, there is no gap or a slight gap between the third covering member 28 and the third outflow header 15c.
- the cover 17 is welded to the heat exchanger body 12. That is, the outer peripheral portion of the first cover member 26 is welded to the first side surface 12a of the heat exchanger body 12 over the entire periphery.
- the first to fourth covering members 26 to 29 are directly welded to the heat exchanger body 12. Therefore, a gap is formed between the first covering member 26 and the first side surface 12a of the heat exchanger main body 12 at a location surrounded by the welding portion.
- the lead-out portion 18 forms an internal flow passage communicating with a gap between the cover portion 17 and the side surface of the heat exchanger body 12.
- the lead-out portion 18 includes a first lead-out portion 18a formed by a tubular member fixed to the first cover member 26, and a second lead-out portion 18b formed by a tubular member fixed to the second cover member 27.
- the lead-out portion 18 has an end portion penetrating the cover portion 17 and is welded to the cover portion 17.
- the lead-out part 18 may be fixed to the cover part 17 by screw fastening that ensures the sealing property.
- the first outlet portion 18a is open between the first cover member 26 and the first side surface 12a of the heat exchanger main body 12, the fluid leaked from the heat exchanger main body 12 to the first side surface 12a side. In this case, the fluid can flow to a preset area.
- the second outlet portion 18b is open between the second cover member 27 and the second side surface 12b of the heat exchanger main body 12, the fluid leaked from the heat exchanger main body 12 to the second side surface 12b side. In this case, the fluid can flow to a preset area.
- the third lead-out portion 18c is open between the third cover member 28 and the third side surface 12c of the heat exchanger main body 12, the fluid leaked from the heat exchanger main body 12 to the third side surface 12c side.
- the fluid can flow to a preset area. Since the fourth lead-out portion 18d is open between the fourth covering member 29 and the fourth side surface 12d of the heat exchanger main body 12, the fluid leaked from the heat exchanger main body 12 to the fourth side surface 12d side. In this case, the fluid can flow to a preset area.
- the heat exchanger 10 is installed in a plant 31, and the outlet 18 is connected to a flare stack 32 provided in the plant 31. That is, all of the first to fourth deriving portions 18a to 18d constituting the deriving portion 18 are connected to the flare stack 32. Therefore, the fluid flowing in the outlet section 18 is discharged to the flare stack 32. In the flare stack 32, the fluid is burned and discharged to the atmosphere.
- the deriving unit 18 is not limited to the configuration in which the flare stack 32 is provided, and may extend to any area as long as it is a predetermined area set by the plant 31 installer.
- the outlet unit 18 may be connected to a vent stack 33 installed in the plant 31.
- the fluid is discharged into the atmosphere through the vent stack 33.
- the deriving unit 18 may include a rising portion that extends to a height at which no other device 34 in the plant 31 exists.
- the fluid flowing through the outlet section 18 is discharged into the atmosphere from the tip of the rising section. If the fluid is a gas having a lower density than air, such a form may be used. Further, even when the fluid is a gas having a density higher than that of air, the height of the discharged gas is sufficiently high and the fluid is diffused to a safe level that does not affect humans.
- the cover portion 17 is located at a place other than the place where the inflow header 14 and the outflow header 15 are arranged, and all the joints appearing on the side surfaces 12a to 12d of the heat exchanger body 12 are provided. Cover the site. Therefore, when the fluid leaks from a part of the joining portion, the fluid flows into the internal flow path of the lead-out portion 18 through a gap between the cover portion 17 and the heat exchanger body 12. Since the deriving unit 18 extends to a predetermined region set in advance, the fluid flowing through the internal flow path is discharged to a predetermined region set in advance. Therefore, even if the fluid leaks from some of the joints, the leaked fluid does not accumulate around the heat exchanger 10.
- the periphery of the heat exchanger 10 is filled with the fluid. Is less likely to cause problems. Therefore, it is not necessary to repair the heat exchanger 10 immediately, and it is possible to continue the operation of the heat exchanger 10 for a while, such as a period until the next planned maintenance.
- each of the cover members 26 to 29 is welded to the heat exchanger body 12 over the entire outer periphery thereof, but is not welded to the heat exchanger body 12 inside the outer periphery. . Therefore, when a fluid leaks from a joint portion located at a place other than the place where the inflow header 14 and the outflow header 15 are arranged, the fluid is applied to the cover members 26 to 29 and the heat exchanger body 12. Hence flows into the gap between Further, since the cover members 26 to 29 are directly welded to the heat exchanger main body 12, a sealing property between the cover members 26 to 29 and the heat exchanger main body 12 can be ensured. Further, since the lead-out part 18 is fixed to the cover part 17 by welding, it is possible to ensure the sealing property at the connection portion between the cover part 17 and the lead-out part 18.
- all of the first to fourth covering members 26 to 29 are formed of an integral flat plate member.
- the fourth cover member 29 has a configuration having a plurality of flat plate members 29a which are separate bodies.
- the fourth lead-out portion 18d has a plurality of pipe members 18da provided on each flat plate member 29a.
- Each flat plate member 29a is welded to the fourth side surface 12d of the heat exchanger main body 12, respectively. That is, each flat plate member 29a is fixed to the fourth side surface 12d all around the outer peripheral portion. In other words, the fourth cover member 29 is fixed to the heat exchanger body 12 at a plurality of fixing points.
- the flat plate members 29a are arranged in the longitudinal direction of the fourth side surface 12d. Therefore, in the longitudinal direction of the fourth side surface 12d, the length of the flat plate member 29a is shorter than the length of the fourth cover member 29. Therefore, the area of each flat plate member 29a is smaller than the area of the fourth cover member 29. Therefore, the amount of deformation of each flat plate member 29a when a high-pressure fluid flows into the gap between the fourth cover member 29 and the heat exchanger main body 12 can be suppressed to a small value. Further, since the flat plate member 29a having an area smaller than the area of the fourth cover member 29 is fixed to the fourth side surface 12d of the heat exchanger body 12, the thickness of the fourth cover member 29 can be reduced. .
- the thickness of the fourth covering member 29 is set using the internal pressure to be held as the design pressure.
- the fourth cover member 29 is composed of a plurality of flat plate members 29a
- the thickness of each flat plate member 29a is designed according to the internal pressure to be held. Accordingly, the thickness of each flat plate member 29a is smaller than that in the case where the fourth cover member 29 is formed of an integral plate.
- FIG. 7 shows an example in which the fourth cover member 29 is divided into a plurality of flat plate members 29a, the present invention is not limited to this, and one of the first to third cover members 26 to 28 may be divided into a plurality of plate members 29a. It may be divided into flat plate members.
- FIG. 7 shows a configuration in which the fourth cover member 29 is divided into a plurality of flat plate members 29a, so that the fourth cover member 29 is fixed to the fourth side surface 12d of the heat exchanger body 12 at a plurality of fixing points.
- Is shown. 8 shows a configuration in which the fourth cover member 29 is formed of a single flat plate member and is fixed to the fourth side surface 12d of the heat exchanger body 12 at a plurality of fixing points. I have.
- a plurality of welding holes are formed in the fourth cover member 29 at intervals, and a welding material 36 is provided in each of the welding holes. The welding material 36 is fixed to the fourth cover member 29 and to the heat exchanger body 12.
- the fourth cover member 29 is fixed to the fourth side surface 12d of the heat exchanger body 12 at a plurality of fixing points. In this configuration, since the deformation of the fourth covering member 29 is prevented at a plurality of welding locations, the amount of deformation of the fourth covering member 29 as a whole can be reduced. Further, the fourth cover member 29 can be made thinner. Note that the present invention is not limited to the fourth cover member 29, and any of the first to third cover members 26 to 28 may be similarly configured.
- the cover 17 is directly fixed to the side surfaces 12a to 12d of the heat exchanger body 12.
- the cover 17 is fixed to the heat exchanger body 12 via a fixing member. That is, the cover 17 is indirectly welded to the heat exchanger body 12.
- a build-up weld (build-up material) 38 functioning as a fixing member is provided in advance on the side surface of the heat exchanger body 12, and the cover portion 17 is welded to the build-up weld 38.
- the overlay welding 38 is made of a metal material placed on the side surfaces 12a to 123d in a state of being raised from the surfaces of the side surfaces 12a to 12d of the heat exchanger body 12.
- the cover portion 17 is arranged so as to be in contact with the build-up weld 38, and the cover portion 17 is fixed to the heat exchanger body 12 via the build-up weld 38 by fixing the periphery of the cover portion 17 by welding. .
- the overlay welding 38 is welded to the heat exchanger body 12. Therefore, heat generated when the overlay welding 38 is welded to the heat exchanger main body 12 causes thermal stress in the heat exchanger main body 12, and the heat exchanger main body 12 does not necessarily suffer microscopic damage. However, since the presence or absence of fluid leakage from the heat exchanger main body 12 can be inspected before the heat exchanger main body 12 is covered with the cover portion 17, even if the above-mentioned damage occurs, the cover can be covered. It can be repaired before the part 17 is installed. Further, as compared with the case where the cover portion 17 is directly welded to the heat exchanger main body 12, it is possible to suppress transmission of heat when the cover portion 17 is welded to the overlay welding 38 as a welding material to the heat exchanger main body 12. Is also possible.
- the welding material 38 may be arranged so as to divide the fourth side surface 12d into a plurality of regions.
- the welding material 38 is arranged in comparison with the case where the welding material 38 is arranged only on the outer peripheral portion of the fourth side surface 12d. The width between them becomes shorter. Therefore, the amount of deformation of the fourth covering member 29 when a high-pressure fluid flows into the space between the fourth covering member 29 and the fourth side surface 12d of the heat exchanger body 12 is suppressed to a small value.
- the deriving unit 18 is provided in each of the regions so as to open to each of the plurality of regions.
- the fourth cover member 29 may be constituted by one flat plate member, or may be constituted by a plurality of flat plate members 29a as shown in FIG.
- the space formed between the fourth covering member 29 and the heat exchanger body 12 is divided into a plurality of spaces by the welding material 38. Therefore, a communicating means for communicating the plurality of spaces may be provided.
- the dummy layers 40 are provided corresponding to the respective spaces so as to be stacked on the layer portions 20.
- the communication means is constituted by a communication hole 41 formed in the side bar 23 so as to communicate each space with the inside of the dummy layer 40.
- the dummy layer 40 includes, similarly to the respective layer portions 20 of the heat exchanger main body 12, a corrugated plate 21, a partition plate 22 joined to one surface of the corrugated plate 21, a side bar 23 surrounding the corrugated plate 21, It is a structure which has. However, no fluid flows through the flow path formed in the dummy layer 40. A plurality of spaces partitioned by the welding material 38 communicate with each other through the communication hole 41 and the flow path in the dummy layer 40. In the case of this configuration, it is not necessary for the fourth lead-out portion 18d to have a configuration in which a plurality of pipe members 18da are respectively disposed corresponding to the respective spaces, and the fourth lead-out portion 18d is configured by one pipe member. In any of the first to third side surfaces 12a to 12d, the space formed between the cover portion 17 and the heat exchanger body 12 may be divided into a plurality of spaces by the welding material 38.
- the space formed between the cover portion 17 and the heat exchanger main body 12 is configured to be divided into a plurality of spaces by the welding material 38, but the invention is not limited to this. That is, the welding material 38 is disposed along the outer periphery of the fourth side surface 12d of the heat exchanger body 12, and the space between the fourth covering member 29 and the fourth side surface 12d of the heat exchanger body 12 is one space. May be configured.
- the fixing member for fixing the cover portion 17 to the heat exchanger body 12 may be constituted by a plate-like body 43 made of a flat plate material.
- the plate-like body 43 has a shape extending in one direction, and one end of the plate-like body 43 in a direction orthogonal to the direction in which the plate-like body 43 extends is fixed to the fourth side surface 12d of the heat exchanger body 12 by welding or the like. Then, the cover 17 is welded to the other end of the plate-like body 43 in a direction orthogonal to the long extending direction.
- the plurality of plate-like bodies 43 may be arranged on the fourth side surface 12d at intervals.
- the fourth cover member 29 is constituted by a plurality of flat plate members 29a, and each flat plate member 29a is bridged between the adjacent plate members 43.
- the fourth covering member 29 may be constituted by one plate material.
- the plate-shaped body 43 may be arranged along the outer peripheral portion of the fourth side surface 12d of the heat exchanger body 12 and formed in a frame shape.
- the fourth cover member 29 is formed of a single plate.
- the fixing members are not limited to those provided on the fourth side surface 12d, and may be provided on the first to third side surfaces 12a to 12c.
- the space between the fourth cover member 29 and the fourth side surface 12d of the heat exchanger body 12 is formed by a plurality of plate members. It is divided into a plurality of spaces by the shape body 43.
- a communication hole 43a may be formed in the plate-like body 43 so that adjacent spaces communicate with each other.
- the communication hole 43a functions as a communication unit that connects a plurality of spaces.
- the fourth lead-out portion 18d it is not necessary for the fourth lead-out portion 18d to have a configuration having a plurality of pipe members 18da arranged corresponding to the respective spaces, and the fourth lead-out portion 18d can be configured by one pipe member. The same applies to the first to third side surfaces 12a to 12d.
- a compressor 45 and a buffer tank 46 may be arranged in the outlet section 18.
- the compressor 45 compresses the fluid flowing through the internal flow path of the outlet section 18. By operating the compressor 45, it is possible to suck the fluid flowing into the gap between the cover 17 and the heat exchanger body 12 or the space formed between the cover 17 and the heat exchanger body 12. it can. Therefore, the fluid can be efficiently led out from the gap or the space. In addition, since the fluid is compressed by the compressor 45 in the outlet section 18 and pressurized, the fluid is efficiently discharged even when the predetermined area where the fluid is discharged from the outlet section 18 has a certain pressure. be able to.
- the buffer tank 46 is arranged at a portion of the outlet section 18 on the suction side of the compressor 45, and temporarily stores the fluid flowing toward the compressor 45.
- the compressor 45 is activated when a fluid is detected by the gas detector 47 connected to a portion of the outlet section 18 on the suction side of the compressor 45. That is, it takes time from when the fluid is detected by the gas detector 47 to when the compressor 45 sucks the fluid.
- the buffer tank 46 since the buffer tank 46 is provided in the lead-out part 18, it is possible to suppress a sudden rise in the pressure in the lead-out part 18 within the time until the compressor 45 starts to suck the gas. Therefore, it is also possible to suppress an increase in the pressure in the gap or the space. Note that the buffer tank 46 may be omitted. Further, in FIG.
- the lead-out portion 18 extending from the plurality of heat exchanger main bodies 12 is configured to be connected to the compressor 45 and the buffer tank 46, but the present invention is not limited to this.
- One provided lead-out section 18 may be connected to the compressor 45 and the buffer tank 46.
- a reinforcing rib 49 may be provided on the fourth covering member 29.
- the reinforcing rib 49 is welded to the outer surface of the fourth covering member 29.
- a plurality of reinforcing ribs 49 may be provided, and one reinforcing rib 49 may be provided. Since the fourth cover member 29 is reinforced by the reinforcing rib 49, the thickness of the fourth cover member 29 can be reduced.
- the reinforcing ribs 49 are not limited to those fixed to the fourth covering member 29, and may be provided on the first to third covering members 26 to 28.
- the reinforcing rib 49 may be fixed to the fourth covering member 29 by mechanical means. Specifically, the locking portion 51 is fixed to the heat exchanger body 12, while the locked portion 52 is fixed to the reinforcing rib 49. Then, by hooking the locked portion 52 on the locking portion 51 of the heat exchanger body 12, the reinforcing rib 49 is pressed by the covering portion 17. Thereby, the rigidity of the cover 17 can be improved. With this configuration, even when the material of the reinforcing rib 49 is different from the material of the cover 17, the reinforcing rib 49 can be fixed to the cover 17. Therefore, the degree of freedom in selecting the material of the covering portion 17 and the reinforcing rib 49 is increased.
- a steel band 54 wound around the heat exchanger body 12 and the cover 17 may be provided.
- the cover 17 since the cover 17 can be pressed from the outside by the steel band 54, the cover 17 can be reinforced. Therefore, the thickness of the cover 17 can be reduced.
- the fourth cover member 29 may be divided into a plurality of members 29b, and each member 29b may be formed in a semi-cylindrical shape. In this configuration, the rigidity of the fourth covering member 29 is increased, so that the thickness of the fourth covering member 29 can be reduced.
- the first to third covering members 26 to 28 are not limited to the fourth covering member 29, and may have the same configuration. Further, the first to fourth cover members 26 to 29 may be formed in a semi-cylindrical shape without being divided into a plurality of members.
- the fourth covering member 29 is a transition joint which is a dissimilar material joint. It may be welded to the heat exchanger body 12 via 56.
- the transition joint 56 includes a main body side portion 56 a made of the same material (for example, aluminum alloy) as the heat exchanger main body 12 and a cover side made of the same material (for example, stainless steel) as the fourth covering member 29. A portion 56b.
- the transition joint 56 is also a fixing member for welding the cover 17 to the heat exchanger body 12.
- the cover portion 17 having higher strength can be obtained, and the fourth cover member 29 can be made thinner. . Further, the amount of heat input to the heat exchanger main body 12 during welding can be reduced.
- the transition joint 56 is not limited to the fourth covering member 29 but may be a fixing joint for fixing the first to third covering members 26 to 28.
- (2nd Embodiment) 18A and 18B show a second embodiment of the present invention.
- the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
- the heat exchanger body 12 is constituted by a micro-channel heat exchanger. As shown in FIG. 19, the heat exchanger body 12 has a first layer portion 20A and a second layer portion 20B, and these layer portions 20A and 20B are alternately stacked, for example.
- the first layer portion 20A and the second layer portion 20B are each formed of a metal plate made of a metal material having a high thermal conductivity, and are formed by diffusion bonding of a plurality of stacked metal plates.
- An exchanger body 12 is formed.
- diffusion bonding is a process in which metal plates are brought into close contact with each other, pressed under a temperature condition equal to or lower than the melting point of the material forming the metal plates, and pressed to such an extent that plastic deformation does not occur as much as possible.
- This is a method of joining metal plates using diffusion. For this reason, the joining portion between the adjacent layer portions 20 is not clearly seen as a boundary between the layer portions 20.
- the metal plate is, for example, a metal plate made of stainless steel.
- the first layer portion 20A is formed as a flat region having a plurality of flow paths (first flow paths) 20a formed of a metal material.
- the second layer portion 20B is formed as a flat region formed of a metal material and having a plurality of flow paths (second flow paths) 20a.
- the first flow paths 20a are arranged in one direction in the first layer portion 20A, and the second flow paths 20a are arranged in a direction parallel to the direction in which the first flow paths 20a are arranged. ing. That is, since the metal plates having a plurality of grooves formed at intervals on the plate surface of the metal plate are overlapped and diffusion-bonded, the first channel 20a and the second channel 20a are arranged in one direction. It is formed.
- Each of the first channel 20a and the second channel 20a has a semicircular cross section.
- the layer section 20 is not limited to a configuration in which only the first layer section 20A and the second layer section 20B are formed, and a third layer section may be formed. In this case, the first layer unit 20A, the second layer unit 20B, and the third layer unit are in a state of being stacked on each other.
- the cover 17 is attached to a pair of side surfaces of the heat exchanger body 12 where a joint portion between the adjacent layer portions 20A and 20B is exposed. That is, the cover portion 17 is fixed to the side surface to which the inflow header 14 is attached and the side surface to which the outflow header 15 is attached.
- the covering portion 17 includes a third covering member 28 that covers the third side surface 12c to which the second fluid inflow header 14b is attached, and a fourth covering portion that covers the fourth side surface to which the second fluid outflow header 15b is attached. And four cover members 29.
- the present invention is not limited to this, and if the inflow header 14a and the outflow header 15a of the first fluid are provided only on a part of the side surfaces 12a and 12b, the joint between the layer portions 20A and 20B may be exposed. Therefore, the covering members 26 and 27 are also attached to the part. In FIG. 18B, there is no joint between the layer portions 20A and 20B on the left and right side surfaces of the heat exchanger body 12.
- the second embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the layer portions 20A and 20B, but the other configurations are the same as the first embodiment. Therefore, also in the second embodiment, the description of the embodiment shown in FIGS. 4 to 17 can be cited.
- the heat exchanger according to the embodiment has a plurality of layer portions each having a plurality of flow paths formed, and adjacent layer portions are joined to each other in a state where the plurality of layer portions are stacked.
- the heat exchanger body having the above configuration, an inflow header which is fixed to the heat exchanger body, and in which a fluid flowing into the plurality of flow paths is introduced, and which is fixed to the heat exchanger body, the plurality of flow paths.
- An outflow header that joins the flowing fluid, and the heat exchange at a junction between the adjacent layers or a junction between components of the layers other than where the inflow header and the outflow header are arranged.
- a cover that covers all of the joints that appear on the outer surface of the heat exchanger body, and a derivation that is connected to the cover and forms an internal flow path that communicates with a space or a gap between the cover and the heat exchanger body.
- the deriving unit is configured to discharge a fluid to a predetermined area set in advance.
- the covering portion covers all the joints appearing on the outer surface of the heat exchanger main body at places other than where the inflow header and the outflow header are arranged. Therefore, when a fluid leaks from a part of the joint that appears on the outer surface of the heat exchanger main body, the fluid flows between the cover and the heat exchanger main body or between the cover and the heat exchanger main body. And flows into the internal flow passage of the outlet through the space formed in the outlet. Since the derivation unit extends to a predetermined region set in advance, the fluid flowing through the internal flow path is discharged to a predetermined region set in advance. Therefore, even if fluid leaks from some of the joints, the leaked fluid does not accumulate around the heat exchanger.
- the predetermined area may be a predetermined area set by the plant installer, an area where the plant installer permits discharge of fluid, or various equipment of the plant. Safety area, such as an area where is not installed.
- the predetermined area an area separated by a partition from an area where the heat exchanger is installed can be exemplified, or a high area where the fluid does not affect a person (in this case, open to the atmosphere) ) Can also be exemplified.
- the predetermined area may be a flare stack or a vent stack, or a pipe connected to the flare stack or the vent stack.
- the cover may be directly or indirectly welded to the heat exchanger main body all around. Further, the lead-out section may be fixed to the cover section by welding or screw fastening.
- the cover is welded to the heat exchanger body over the entire circumference. For this reason, when fluid leaks from a joint portion located at a place other than the place where the inflow header and the outflow header are arranged, the fluid is filled in a gap or a cover between the cover portion and the heat exchanger body. Hence flows into the space formed between the section and the heat exchanger body. Further, since the cover is directly or indirectly welded to the heat exchanger main body, it is possible to ensure a sealing property between the cover and the heat exchanger main body. Further, since the lead-out portion is fixed to the cover portion by welding or screw fastening, it is possible to ensure the sealing performance at the connection portion between the cover portion and the lead-out portion.
- the covering portion may include a covering member arranged on one side surface of the heat exchanger body.
- the covering member may be fixed to the heat exchanger body at a plurality of fixing points.
- the amount of deformation of the cover member is suppressed. be able to. That is, since the covering member is fixed to the heat exchanger body at a plurality of fixing points, the amount of deformation of the covering member is smaller than that of the structure where the covering member is fixed to the heat exchanger body only at one place such as the entire outer periphery. Can be reduced. Further, it is possible to reduce the thickness of the covering member while suppressing the deformation amount to a predetermined value or less. Therefore, the thickness of the covering member can be reduced. Therefore, even when the cover member is fixed by welding, the amount of heat input to the heat exchanger body can be reduced.
- the covering member may be divided into a plurality of members.
- each of the plurality of members may be fixed to the heat exchanger body on the one side surface.
- the area of each member is smaller than the area of the covering member. For this reason, the deformation amount of each member when the high-pressure fluid flows into the gap formed between the cover member and the heat exchanger main body or the space formed between the cover member and the heat exchanger main body is suppressed to be small. . Further, since a member having an area smaller than the area of the covering member is fixed to the side surface of the heat exchanger main body, the thickness of the covering member can be reduced. Therefore, even when the cover member is fixed by welding, the amount of heat input to the heat exchanger body can be reduced.
- a welding material that is located in a plurality of welding holes formed in the cover member and that is fixed to the heat exchanger body may be arranged.
- the welding material is arranged in each of the plurality of welding holes, and the cover is fixed to the heat exchanger body via the welding material. Since the deformation of the covering member is prevented at a plurality of welding locations, the amount of deformation of the covering member as a whole can be reduced. Further, it is possible to reduce the thickness of the covering member. Therefore, when the cover member is fixed by welding, it is possible to reduce the amount of heat input to the heat exchanger body.
- the cover may be welded to a fixing member fixed to the heat exchanger body.
- the heat when the cover is welded to the fixing member is transmitted to the heat exchanger body via the fixing member. Therefore, the amount of heat input to the heat exchanger body during welding can be reduced. Therefore, it is possible to suppress an adverse effect caused by heat input to the heat exchanger body by welding. Further, even if the fixing member is welded to the heat exchanger main body, a fluid leakage check can be performed after the welding of the fixing member to the heat exchanger main body is completed. For this reason, it can suppress that a malfunction arises by welding a fixing member to a heat exchanger main body.
- the fixing member is also a fixing portion of the covering portion to the heat exchanger body.
- the fixing member may be formed by overlay welding previously provided on a joint surface of the heat exchanger body.
- the cover is weld-welded to the heat exchanger body. It is possible to check for fluid leakage from the joint before the heat exchanger body is covered with the covering part, so if the heat input to the heat exchanger body occurs when the welding material is fixed to the heat exchanger body Can also check for any problems.
- the fixing member may be constituted by a plate-like body fixed to the heat exchanger body.
- the fixing member may divide a space between the cover and the heat exchanger body into a plurality of spaces.
- communication means for communicating the plurality of spaces may be provided.
- the cover and the heat exchanger body may be made of different metal materials.
- the fixing member may be formed of a dissimilar material joint welded to the cover portion and welded to the heat exchanger body.
- the cover can be welded to the heat exchange main body.
- the degree of freedom in selecting the material of the covering portion is improved, so that the strength of the covering portion can be further increased.
- the outlet may be provided with a compressor that compresses fluid flowing through the internal flow path of the outlet.
- the fluid that has flowed into the gap between the cover and the heat exchanger body or the space formed between the cover and the heat exchanger body can be sucked by the compressor. Therefore, the fluid can be efficiently led out from the gap or the space.
- the fluid since the fluid is compressed by the compressor in the outlet section, the fluid can be efficiently discharged even when the predetermined area where the fluid is discharged has a certain degree of pressure.
- a buffer tank may be arranged on the suction side of the compressor in the outlet section.
- the pressure in the gap between the cover and the heat exchanger body or the pressure in the space formed between the cover and the heat exchanger body increases. Speed can be reduced. Therefore, it is also possible to suppress an increase in the pressure in the gap or the space.
- a reinforcing rib may be welded to the cover.
- the covering portion is reinforced, the thickness of the covering portion can be reduced. Therefore, when the cover member is fixed by welding, the amount of heat input to the heat exchanger body can be reduced.
- a reinforcing rib may be mechanically attached to the cover.
- the reinforcing rib can be fixed to the covering portion. Therefore, the degree of freedom in selecting the material of the covering portion and the reinforcing rib is increased.
- the cover may be reinforced by a steel band wound around the heat exchanger body and the cover.
- the covering portion since the covering portion is reinforced, the thickness of the covering portion can be reduced. Therefore, when the cover member is fixed by welding, the amount of heat input to the heat exchanger body can be reduced.
- the cover may be constituted by one or a plurality of semi-cylindrical members.
- the rigidity of the covering portion is increased, the thickness of the covering portion can be reduced. Therefore, when the cover member is fixed by welding, the amount of heat input to the heat exchanger body can be reduced.
- Each of the plurality of layers may include a partition plate, a corrugated plate brazed to the partition plate, and a side bar surrounding the corrugated plate.
- the adjacent layer portions may be diffusion bonded.
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Abstract
熱交換器は、それぞれ複数の流路が形成された複数の層部を有し、隣り合う層部同士が互いに接合された構成の熱交換器本体と、複数の流路に流入する流体が導入される流入ヘッダと、複数の流路を流れた流体を合流させる流出ヘッダと、隣り合う層部同士の接合部位又は層部の構成材同士の接合部位であって流入ヘッダ及び流出ヘッダが配置されたところ以外のところで熱交換器本体の外面に現れる全ての接合部位を覆う覆い部と、覆い部に接続され、覆い部と熱交換器本体との間のすき間に連通する内部流路を形成する導出部と、を備える。導出部は、予め設定された所定の領域に流体を放出する構成である。
Description
本発明は、それぞれ複数の流路が形成された複数の層部を有する熱交換器に関する。
従来、特許文献1及び2に開示されているように、それぞれ複数の流路が形成された複数の層部を有する熱交換器本体を備えた熱交換器が知られている。この種の熱交換器では、複数の層部が互いに積層されるとともに、隣り合う層部同士が互いに接合されている。そして、前記複数の層部のうちの第1の層部に形成された第1の流路を流れる第1の流体と、前記複数の層部のうちの第2の層部に形成された第2の流路を流れる第2の流体との間で、熱交換が行われる。
特許文献1に開示された熱交換器では、最も外側に位置する層部の更に外側に、熱応力によって比較的損傷しやすく形成された検知部が設けられている。この検知部にガスリークチェック用の窒素ガスを送り込むことにより、圧力計によって、流路からのガスリークの有無が検知可能となっている。検知部自体は、熱交換流体が流れる構成ではない。検知部での損傷は層部の損傷よりも早いため、検知部での損傷を検知することにより、層部における損傷の予測が可能となっている。
一方、特許文献2に開示された熱交換器では、最も外側に位置する層部の更に外側に保護層が設けられている。この保護層は、積層体を構成する層部と同等の強度を有する。この熱交換器では、最も外側に位置する層部から保護層に熱交換流体が漏洩した場合に、保護層を層部の積層体と同様に圧力を保持する部位として機能させることができる。したがって、最も外側に位置する層部から保護層に流体が漏洩した場合であっても、継続して熱交換器を使用することができる。
特許文献1及び2では、層部同士が接合された部位を通して流体が漏洩することに着目されていない。したがって、層部同士の接合部位を通して流体が漏洩した場合に熱交換器の運転が継続できなくなるという問題がある。すなわち、熱交換の対象となる流体の種類によっては、流体の漏洩が発生した場合に熱交換器の周囲に漏洩した流体が溜まることが望ましくないため、熱交換器の運転が継続できなくなる場合がある。また、流体の漏洩が生じた場合において、熱交換器の運転を停止した後、漏洩箇所を特定するとともに、特定した箇所の補修を行い、さらに試験的に圧力を加えて漏洩が発生しないかチェックを行なわなければならない。この作業では手間のかかる手順を踏まなければならず、熱交換器の運転をできるだけ継続したいという要望を満たさない。
本発明の目的は、熱交換器からの流体の漏洩が発生した場合に熱交換動作を継続しても問題が生じないようにすることである。
本発明の一局面に係る熱交換器は、それぞれ複数の流路が形成された複数の層部を有し、前記複数の層部が積層された状態で隣り合う層部同士が互いに接合された構成の熱交換器本体と、前記熱交換器本体に固定され、前記複数の流路に流入する流体が導入される流入ヘッダと、前記熱交換器本体に固定され、前記複数の流路を流れた流体を合流させる流出ヘッダと、前記隣り合う層部同士の接合部位又は層部の構成材同士の接合部位であって前記流入ヘッダ及び前記流出ヘッダが配置されたところ以外のところで前記熱交換器本体の外面に現れる全ての前記接合部位を覆う覆い部と、前記覆い部に接続され、前記覆い部と前記熱交換器本体との間の空間又はすき間に連通する内部流路を形成する導出部と、を備える。前記導出部は、予め設定された所定の領域に流体を放出する構成である。
以下、添付図面を参照しながら、実施の形態について説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
(第1実施形態)
図1に示すように、第1実施形態に係る熱交換器10は、流体同士の熱交換を行う部位である熱交換器本体12と、熱交換器本体12に固定された流入ヘッダ14と、熱交換器本体12に固定された流出ヘッダ15と、熱交換器本体12に固定された覆い部17と、覆い部17に接続された導出部18と、を備えている。熱交換器本体12は、図2にも示すように、直方体形状に構成されている。なお、熱交換器10は、例えば、天然ガス処理プラント、天然ガス液化プラント、エチレンプラント等の可燃性流体を扱うプラント等で使用される。
図1に示すように、第1実施形態に係る熱交換器10は、流体同士の熱交換を行う部位である熱交換器本体12と、熱交換器本体12に固定された流入ヘッダ14と、熱交換器本体12に固定された流出ヘッダ15と、熱交換器本体12に固定された覆い部17と、覆い部17に接続された導出部18と、を備えている。熱交換器本体12は、図2にも示すように、直方体形状に構成されている。なお、熱交換器10は、例えば、天然ガス処理プラント、天然ガス液化プラント、エチレンプラント等の可燃性流体を扱うプラント等で使用される。
熱交換器本体12は、複数の層部20を有しており、これらの複数の層部20が積層されている。層部20にはそれぞれ複数の流路20aが形成されている。第1実施形態では、図2及び図3に示すように、各層部20は、波板21と、波板21の一方の面に接合された仕切り板22と、波板21の周囲を囲むサイドバー23と、を有する。すなわち、第1実施形態の熱交換器本体12は、プレートフィン熱交換器によって構成されている。波板21、仕切り板22及びサイドバー23は層部20の構成材である。
波板21の一方の面に仕切り板22が接合されることより、波板21と仕切り板22との間の空間が流路20aとなる。隣り合う層部20において、一方の層部20の仕切り板22ともう一方の層部20の波板21とが互いに接合されることにより、この仕切り板22と波板21との間の空間も流路20aとなる。そして、ある層部20に形成された流路20aを流れる流体の熱が波板21を介して仕切り板22に伝わり、仕切り板22の熱が波板21を介して、隣接する層部20に形成された流路20aを流れる流体に伝わる。
波板21はフィンとして機能するものであり、例えばアルミニウム合金で構成されている。波板21は、仕切り板22の表面のアルミニウム合金とロウ付けされている。サイドバー23も例えばアルミニウム合金で構成されており、仕切り板22の表面のアルミニウム合金とロウ付けされている。なお、波板21、仕切り板22及びサイドバー23の材質はこれに限られるものではなく、波板21及び仕切り板22間で伝熱するものであれば、どのような金属でもよい。
複数の層部20が積層された状態で、これら層部20同士が接合されている。隣り合う層部20において、一方の層部20の仕切り板22ともう一方の層部20のサイドバー23との接合部位は、熱交換器本体12の外面に現れる。また層部20内における仕切り板22とサイドバー23との接合部位も、熱交換器本体12の外面に現れる。これの接合部位は熱交換器本体12の側面に現れている。なお、層部20同士の接合は、ロウ付けでもよい。
波板21の周囲に配置されたサイドバー23には、途切れているところがあり、この途切れたところを覆うように流入ヘッダ14又は流出ヘッダ15が取り付けられている。サイドバー23の途切れたところを通して流路20aが流入ヘッダ14及び流出ヘッダ15と連通している。
本実施形態では、熱交換器本体12において、第1流体と第2流体と第3流体との間で熱交換が行われる。すなわち、層部20として、第1流体が流れる流路20aを有する第1層部20Aと、第2流体が流れる流路20aを有する第2層部20Bと、第3流体が流れる流路20aを有する第3層部20Cと、が存在している。第2層部20Bは、第1層部20Aの一方側に配置され、第3層部20Cは、第1層部20Aの他方側に配置されている。なお、熱交換器本体12は、3つの流体の間で熱交換が行われる構成に限られるものではなく、2つの流体の間で熱交換が行われる構成であってもよく、あるいは4つ以上の流体の間で熱交換が行われる構成であってもよい。
熱交換器本体12に形成された流路20aは、熱交換器本体12の側面に開口しているため、流入ヘッダ14、流出ヘッダ15及び覆い部17は、熱交換器本体12の側面(4つの側面)に配置されている。
流入ヘッダ14は、第1流体が流入する流入ポートが形成された第1流入ヘッダ14aと、第2流体が流入する流入ポートが形成された第2流入ヘッダ14bと、第3流体が流入する流入ポートが形成された第3流入ヘッダ14cと、を有する。第1流入ヘッダ14aは、熱交換器本体12の第1側面12aに取り付けられている。第1流体は、第1流入ヘッダ14aを通して熱交換器本体12内に流入する。第2流入ヘッダ14bは第1側面12aとは反対側の側面である第2側面12bに取り付けられている。第2流体は、第2流入ヘッダ14bを通して熱交換器本体12内に流入する。第3流入ヘッダ14cは、第1側面12a及び第2側面12bに隣接する一対の側面の内の一方の側面である第3側面12cに取り付けられている。第3流体は、第3流入ヘッダ14cを通して熱交換器本体12内に流入する。
流出ヘッダ15は、第1流体を導出させる流出ポートが形成された第1流出ヘッダ15aと、第2流体を導出させる流出ポートが形成された第2流出ヘッダ15bと、第3流体を導出させる流出ポートが形成された第3流出ヘッダ15cと、を有する。第1流出ヘッダ15aは熱交換器本体12の第2側面12bに取り付けられている。熱交換器本体12内の流路20aを流れた第1流体は、第1流出ヘッダ15a内で合流し、第1流出ヘッダ15aを通して、熱交換器10外部へ流出する。第2流出ヘッダ15bは熱交換器本体12の第1側面12aに取り付けられている。熱交換器本体12内の流路20aを流れた第2流体は、第2流出ヘッダ15b内で合流し、第2流出ヘッダ15bを通して、熱交換器10外部へ流出する。第3流出ヘッダ15cは、第3側面12cとは反対側の側面である第4側面12dに取り付けられている。熱交換器本体12内の流路20aを流れた第3流体は、第3流出ヘッダ15c内で合流し、第3流出ヘッダ15cを通して、熱交換器10外部へ流出する。第1~第3流体のいずれか又は全ては、熱交換器10外部へ流出した後、需要先に供給される。
なお、流入ヘッダ14及び流出ヘッダ15の配置位置は、上記位置に限られるものではない。流路20aの形状及び流体の流れる向きに応じて設定されればよい。
覆い部17は、熱交換器本体12の第1側面12aに固定された第1覆い部材26と、熱交換器本体12の第2側面12bに固定された第2覆い部材27と、熱交換器本体12の第3側面12cに固定された第3覆い部材28と、熱交換器本体12の第4側面12dに固定された第4覆い部材29と、を有する。各覆い部材26~29は、それぞれ平板材によって構成されている。
各覆い部材26~29は、流入ヘッダ14及び流出ヘッダ15が配置されていないところで熱交換器本体12の側面を覆っている。すなわち、第1側面12aには、第1流入ヘッダ14a及び第2流出ヘッダ15bが設けられているので、第1覆い部材26は、第1側面12aにおける、第1流入ヘッダ14a及び第2流出ヘッダ15bが配置されたところ以外の部位を覆っている。したがって、第1覆い部材26は、熱交換器本体12の第1側面12aに露出する前記接合部位を覆う。第1覆い部材26は第1流入ヘッダ14aに固着するとともに第2流出ヘッダ15bにも固着している。したがって、第1覆い部材26と第1流入ヘッダ14aとの間に隙間はないか、あるいは僅かな隙間がある。また、第1覆い部材26と第2流出ヘッダ15bとの間においても、隙間はないか、あるいは僅かな隙間がある。
第2側面12bには、第2流入ヘッダ14b及び第1流出ヘッダ15aが設けられているので、第2覆い部材27は、第2側面12bにおける、第2流入ヘッダ14b及び第1流出ヘッダ15aが配置されたところ以外の部位を覆っている。したがって、第2覆い部材27は、熱交換器本体12の第2側面12bに露出する前記接合部位を覆う。第2覆い部材27は第2流入ヘッダ14bに固着するとともに第1流出ヘッダ15aにも固着している。したがって、第2覆い部材27と第2流入ヘッダ14bとの間に隙間はないか、あるいは僅かな隙間がある。また、第2覆い部材27と第1流出ヘッダ15aとの間においても、隙間はないか、あるいは僅かな隙間がある。
第3側面12cには、第3流入ヘッダ14cが設けられているので、第3覆い部材28は、第3側面12cにおける、第3流入ヘッダ14cが配置されたところ以外の部位を覆っている。したがって、第3覆い部材28は、熱交換器本体12の第3側面12cに露出する前記接合部位を覆う。第3覆い部材28は第3流入ヘッダ14cに固着している。したがって、第3覆い部材28と第3流入ヘッダ14cとの間に隙間はないか、あるいは僅かな隙間がある。
第4側面12dには、第3流出ヘッダ15cが設けられているので、第4覆い部材29は、第4側面12dにおける、第3流出ヘッダ15cが配置されたところ以外の部位を覆っている。したがって、第4覆い部材29は、熱交換器本体12の第4側面12dに露出する前記接合部位を覆う。第4覆い部材29は第3流出ヘッダ15cに固着している。したがって、第3覆い部材28と第3流出ヘッダ15cとの間に隙間はないか、あるいは僅かな隙間がある。
覆い部17は、熱交換器本体12に溶接されている。すなわち、第1覆い部材26の外周部は、全周に亘って熱交換器本体12の第1側面12aに溶接されている。第2覆い部材27~第4覆い部材29の何れにおいても同様である。この構成では、第1覆い部材26~第4覆い部材29は直接的に熱交換器本体12に溶接されている。したがって、溶接部位で囲まれたところでは、第1覆い部材26と熱交換器本体12の第1側面12aとの間にはすき間ができている。第2~第4覆い部材27~29についても同様である。
導出部18は、覆い部17と熱交換器本体12の側面との間のすき間に連通する内部流路を形成する。導出部18は、第1覆い部材26に固定された管状の部材によって構成された第1導出部18aと、第2覆い部材27に固定された管状の部材によって構成された第2導出部18bと、第3覆い部材28に固定された管状の部材によって構成された第3導出部18cと、第4覆い部材29に固定された管状の部材によって構成された第4導出部18dと、を有する。導出部18は、その端部が覆い部17を貫通するとともに覆い部17に溶接されている。なお、導出部18は、シール性が確保されたねじ締結によって覆い部17に固定されていてもよい。
第1導出部18aは、第1覆い部材26と熱交換器本体12の第1側面12aとの間に開口しているため、流体が熱交換器本体12から第1側面12a側に漏れ出た場合に、当該流体を予め設定された領域まで流すことができる。第2導出部18bは、第2覆い部材27と熱交換器本体12の第2側面12bとの間に開口しているため、流体が熱交換器本体12から第2側面12b側に漏れ出た場合に、当該流体を予め設定された領域まで流すことができる。第3導出部18cは、第3覆い部材28と熱交換器本体12の第3側面12cとの間に開口しているため、流体が熱交換器本体12から第3側面12c側に漏れ出た場合に、当該流体を予め設定された領域まで流すことができる。第4導出部18dは、第4覆い部材29と熱交換器本体12の第4側面12dとの間に開口しているため、流体が熱交換器本体12から第4側面12d側に漏れ出た場合に、当該流体を予め設定された領域まで流すことができる。
図4に示すように、熱交換器10は、プラント31内に設置されていて、導出部18は、当該プラント31内に設けられたフレアスタック32に接続されている。すなわち、導出部18を構成する第1~第4導出部18a~18dの何れもがフレアスタック32に接続されている。したがって、導出部18内を流れる流体は、フレアスタック32に放出される。フレアスタック32において流体は燃やされて大気中に排出される。
なお、導出部18はフレアスタック32まで配設されている構成に限られず、プラント31設置者が設定した所定のエリアであれば、どのエリアに延設されていてもよい。例えば、図5に示すように、導出部18は、プラント31内に設置されたベントスタック33に接続されていてもよい。流体はベントスタック33を通して大気中に排出される。また、図6に示すように、導出部18は、プラント31内の他の機器34の無い高さまで延びる立ち上がり部を有していてもよい。導出部18を流れた流体は、立ち上がり部の先端から大気中に排出される。流体が空気よりも密度の小さなガスであれば、このような形態であってもよい。また、流体が空気よりも密度が大きなガスであっても、排出される高さが十分に高く、人に影響しない安全なレベルまで拡散される場合もこのような形態でよい。
以上説明したように、本実施形態では、覆い部17が、流入ヘッダ14及び流出ヘッダ15が配置されたところ以外のところに位置し、熱交換器本体12の側面12a~12dに現れる全ての接合部位を覆う。したがって、一部の接合部位から流体が漏洩した場合、その流体は、覆い部17と熱交換器本体12との間のすき間を通して導出部18の内部流路に流入する。導出部18は、予め設定された所定の領域まで延びているため、内部流路を流れる流体は、予め設定された所定の領域に排出される。したがって、一部の接合部位から流体が漏れることがあったとしても、漏れた流体が熱交換器10の周囲に溜まるということがない。よって、熱交換器本体12中に存在する接合部位の内、一部の接合部位からの流体の漏れがあった場合に熱交換動作を継続しても、熱交換器10の周囲が流体で満たされることによる問題が生じにくい。したがって、熱交換器10の補修を即座に行う必要はなく、次回の計画されたメンテナンスまでの期間等の当分の間、熱交換器10の運転を継続することが可能となる。
また、本実施形態では、各覆い部材26~29がその外周部の全体に亘って熱交換器本体12に溶接される一方で、外周部の内側においては熱交換器本体12に溶接されていない。このため、流入ヘッダ14及び流出ヘッダ15が配置されたところ以外のところに位置する接合部位からの流体の漏洩が発生した場合に、当該流体は、覆い部材26~29と熱交換器本体12との間のすき間に確実に流入する。また、覆い部材26~29が熱交換器本体12に直接的に溶接されているので、覆い部材26~29と熱交換器本体12との間のシール性を確保することができる。また、導出部18が溶接によって覆い部17に固定されているので、覆い部17と導出部18との接続部位におけるシール性も確保することができる。
第1実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。第1実施形態の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。図2に示す形態では、第1~第4覆い部材26~29の何れもが一体ものの平板材によって構成されているが、これに代え、例えば図7に示すように、第4覆い部材29は、複数の平板部材29aに分割された構成であってもよい。すなわち、第4覆い部材29は、それぞれ別体である複数の平板部材29aを有する構成となる。この場合、第4導出部18dは、各平板部材29aに設けられた複数の管部材18daを有する。
各平板部材29aは、それぞれ熱交換器本体12の第4側面12dに溶接される。すなわち、各平板部材29aは、その外周部の全周において第4側面12dに固着している。言い換えると、第4覆い部材29は、複数の固定箇所で熱交換器本体12に固定されている。
平板部材29aは、第4側面12dの長手方向に並んでいる。したがって、第4側面12dの長手方向において、平板部材29aの長さは、第4覆い部材29の長さよりも短い。よって、各平板部材29aの面積は第4覆い部材29の面積よりも小さい。このため、第4覆い部材29と熱交換器本体12との間のすき間に高圧の流体が流入した場合の各平板部材29aの変形量は、小さく抑えられる。また、第4覆い部材29の面積よりも小さな面積を有する平板部材29aが熱交換器本体12の第4側面12dに固定されるため、第4覆い部材29の薄肉化を図ることが可能となる。すなわち、第4覆い部材29の肉厚を設計する場合、保持すべき内圧を設計圧力として肉厚を設定することになる。そして、第4覆い部材29が複数の平板部材29aで構成される場合には、保持すべき内圧に応じて各平板部材29aの肉厚が設計される。したがって、各平板部材29aの厚みは、第4覆い部材29が一体ものの板材で構成される場合に比べて薄くなる。なお、図7では、第4覆い部材29が複数の平板部材29aに分割された例を示すが、これに限られるものではなく、第1~第3覆い部材26~28の何れかが複数の平板部材に分割されていてもよい。
図7は、第4覆い部材29が複数の平板部材29aに分割されることにより、第4覆い部材29が、複数の固定箇所で熱交換器本体12の第4側面12dに固着している構成を示す。これとは異なり、図8は、第4覆い部材29が1枚の平板部材で構成されるとともに、複数の固定箇所で熱交換器本体12の第4側面12dに固着している構成を示している。この構成では、図8に示すように、第4覆い部材29に複数の溶接孔が互いに間隔をおいて形成されており、各溶接孔には、それぞれ溶接材36が設けられている。この溶接材36は、第4覆い部材29に固着するとともに熱交換器本体12に固着している。したがって、第4覆い部材29は、複数の固定箇所で熱交換器本体12の第4側面12dに固定されている。この構成では、複数の溶接箇所において、第4覆い部材29の変形を阻止するため、第4覆い部材29全体としての変形量を低減することができる。また、第4覆い部材29の薄肉化を図ることが可能となる。なお、第4覆い部材29に限られるものではなく、第1~第3覆い部材26~28の何れかが同様に構成されていてもよい。
図2の形態では、覆い部17が直接的に熱交換器本体12の側面12a~12dに固着している。これに対し、図9に示す形態では、覆い部17は固定用部材を介して熱交換器本体12に固定されている。つまり、覆い部17は熱交換器本体12に対して間接的に溶接されている。具体的には、熱交換器本体12の側面には、固定用部材として機能する肉盛溶接(肉盛り材)38が予め設けられており、覆い部17は、この肉盛溶接38に溶接されている。肉盛溶接38は、熱交換器本体12の側面12a~12dの表面から盛り上がった状態で当該側面12a~123dに置かれた金属材によって構成される。この肉盛溶接38に接触するように覆い部17が配置され、溶接にて覆い部17の周囲を固定することにより、覆い部17は肉盛溶接38を介して熱交換器本体12に固着する。
肉盛溶接38は、熱交換器本体12に溶接される。このため、肉盛溶接38を熱交換器本体12に溶接するときの熱によって熱交換器本体12に熱応力が生じ、熱交換器本体12において微視的に損傷が生じないとも限らない。しかしながら、覆い部17で熱交換器本体12を覆ってしまう前に熱交換器本体12からの流体の漏れの有無を検査可能であるため、仮に前記の損傷が生じた場合であっても、覆い部17を取り付ける前に補修することが可能である。また、覆い部17を熱交換器本体12に直接溶接する場合に比べ、覆い部17を溶接材である肉盛溶接38に溶接するときの熱が熱交換器本体12に伝わることを抑制することも可能である。
図9に示すように、溶接材38は、第4側面12dを複数の領域に分割するように配置されてもよい。溶接材38で囲まれる複数の領域が第4側面12dの長手方向に並んで配置されることにより、第4側面12dの外周部にのみ溶接材38が配置される場合に比べて、溶接材38間の幅が短くなる。したがって、第4覆い部材29と熱交換器本体12の第4側面12dとの間の空間に高圧の流体が流入した場合の第4覆い部材29の変形量は、小さく抑えられる。この場合、導出部18は、複数の領域のそれぞれに開口するように、各領域にそれぞれ設けられる。第4覆い部材29は、1枚の平板部材で構成されてもよく、あるいは、図7に示すような複数の平板部材29aによって構成されてもよい。
この構成において、第4覆い部材29と熱交換器本体12との間に形成される空間は、溶接材38によって複数の空間に区切られる。したがって、これら複数の空間を連通させる連通手段が設けられてもよい。例えば、熱交換器本体12において、層部20に積層されるようにダミー層40が各空間に対応して設けられる。この場合、連通手段は、図10に示すように、各空間とダミー層40の内部とを連通するようにサイドバー23に形成された連通孔41によって構成される。ダミー層40は、熱交換器本体12の各層部20と同じく、波板21と、波板21の一方の面に接合された仕切り板22と、波板21の周囲を囲むサイドバー23と、を有する構成である。ただし、ダミー層40内に形成された流路には流体は流れない。連通孔41及びダミー層40内の流路を通して、溶接材38によって区切られた複数の空間が連通する。この構成の場合、第4導出部18dが、各空間に対応してそれぞれ配置された複数の管部材18daを有する構成にする必要はなく、1つの管部材で構成されることとなる。第1~第3側面12a~12dの何れかにおいて、覆い部17と熱交換器本体12との間に形成される空間が、溶接材38によって複数の空間に区切られてもよい。
図9では、覆い部17と熱交換器本体12との間に形成される空間が、溶接材38によって複数の空間に区切られる構成としたが、これに限られない。すなわち、溶接材38が、熱交換器本体12の第4側面12dの外周に沿って配置され、第4覆い部材29と熱交換器本体12の第4側面12dとの間の空間が1つの空間で構成されていてもよい。
図11に示すように、覆い部17を熱交換器本体12に固定するための固定用部材が、平板材からなる板状体43によって構成されていてもよい。板状体43は、一方向に長く延びる形状を有し、長く延びる方向に直交する方向の一端部が熱交換器本体12の第4側面12dに溶接等によって固定されている。そして、板状体43における長く延びる方向に直交する方向の他端部に、覆い部17が溶接される。複数の板状体43が、第4側面12d上に互いに間隔をおいて配置されてもよい。この場合には、第4覆い部材29は、複数の平板部材29aによって構成され、各平板部材29aが隣り合う板状体43間に架け渡される。第4覆い部材29は1枚の板材によって構成されてもよい。なお、板状体43は、熱交換器本体12の第4側面12dの外周部に沿って配置されて、枠状に形成されていてもよい。この場合には、第4覆い部材29は1枚の板材によって構成される。固定用部材は、第4側面12dに設けられるものに限らず、第1~第3側面12a~12cに設けられてもよい。
固定用部材が互いに間隔をおいて配置された複数の板状体43によって構成される場合、第4覆い部材29と熱交換器本体12の第4側面12dとの間の空間は、複数の板状体43によって複数の空間に仕切られる。この場合、図11に示すように、隣り合う空間を連通させるように、板状体43に連通孔43aが形成されていてもよい。連通孔43aは、複数の空間を連通させる連通手段として機能する。こうすれば、第4導出部18dが、各空間に対応してそれぞれ配置された複数の管部材18daを有する構成にする必要はなく、1つの管部材で構成され得る。第1~第3側面12a~12dについても同様である。
図12に示すように、導出部18に、圧縮機45とバッファタンク46とが配置されていてもよい。
圧縮機45は、導出部18の内部流路を流れる流体を圧縮する。圧縮機45が作動することにより、覆い部17と熱交換器本体12との間のすき間又は覆い部17と熱交換器本体12との間に形成された空間に流入した流体を吸引することができる。したがって、当該すき間内又は空間内から流体を効率的に導出させることができる。しかも、導出部18において流体が圧縮機45によって圧縮されて昇圧するため、導出部18から流体が放出される所定の領域がある程度の圧力を有する場合であっても、効率的に流体を放出することができる。
バッファタンク46は、導出部18における圧縮機45の吸入側の部位に配置され、圧縮機45に向かって流れる流体を一時的に貯留する。圧縮機45は、導出部18における圧縮機45の吸入側の部位に接続されたガス検出器47によって流体が検出された場合に、起動する。つまり、ガス検出器47によって流体が検出されてから圧縮機45が流体を吸引するまでに時間を要する。しかしながら、導出部18にバッファタンク46が設けられているため、圧縮機45がガスを吸引し始めるまでの時間内に導出部18内が急激に昇圧することを抑制することができる。したがって、前記すき間内又は空間内の圧力が上がることを抑制することもできる。なお、バッファタンク46を省略することもできる。また、図12では、複数の熱交換器本体12からの延びる導出部18が圧縮機45及びバッファタンク46に繋がる構成としているが、これに限られるものではなく、1つの熱交換器本体12に設けられた1つの導出部18が、圧縮機45及びバッファタンク46に繋がる構成であってもよい。
図13に示すように、第4覆い部材29に補強リブ49が設けられていてもよい。補強リブ49は、第4覆い部材29の外面に溶接されている。複数の補強リブ49が設けられていてもよく、1つの補強リブ49が設けられていてもよい。第4覆い部材29が補強リブ49によって補強されることにより、第4覆い部材29の薄型化を図ることができる。なお、補強リブ49は、第4覆い部材29に固定されるものに限られず、第1~第3覆い部材26~28に設けられていてもよい。
図14Aおよび図14Bに示すように、補強リブ49は機械的な手段によって第4覆い部材29に固定されてもよい。具体的には、熱交換器本体12に係止部51が固定される一方で、補強リブ49には被係止部52が固定されている。そして、熱交換器本体12の係止部51に被係止部52を引っ掛けることにより、補強リブ49が覆い部17に押圧される。これにより、覆い部17の剛性を向上させることができる。この構成では、補強リブ49の素材が覆い部17の素材と異なる場合であっても、補強リブ49を覆い部17に固定することができる。したがって、覆い部17及び補強リブ49の素材の選択の自由度が上がる。
図15に示すように、熱交換器本体12及び覆い部17に巻き掛けられるスチールバンド54が設けられていてよい。この構成では、スチールバンド54によって覆い部17を外側から押圧することができるため、覆い部17を補強することができる。したがって、覆い部17の薄型化を図ることができる。
図16に示すように、第4覆い部材29が複数の部材29bに分割されていて、各部材29bが半円筒状に形成されていてもよい。この構成では、第4覆い部材29の剛性が上がるため、第4覆い部材29の薄型化を図ることができる。なお、第4覆い部材29に限られず、第1~第3覆い部材26~28が同様の構成を有していてもよい。また第1~第4覆い部材26~29が複数の部材に分割されることなく、半円筒状に形成されていてもよい。
図17に示すように、第4覆い部材29の素材が、熱交換器本体12の素材と異なる種類の金属材によって構成されている場合には、第4覆い部材29は異材継ぎ手であるトランジションジョイント56を介して熱交換器本体12に溶接されていてもよい。トランジションジョイント56は、熱交換器本体12と同じ材質(例えばアルミニウム合金))の本体側部56aと、本体側部56aに固着され、第4覆い部材29と同じ材質(例えばステンレススチール)の覆い側部56bとを有している。トランジションジョイント56は、覆い部17を熱交換器本体12に溶接するための固定用部材でもある。トランジションジョイント56で熱交換器本体12と第4覆い部材29とを接続する構成を採用すれば、より強度の高い覆い部17にすることができ、第4覆い部材29の薄型化を図ることできる。また、溶接時において、熱交換器本体12への入熱量を低減することもできる。なお、第4覆い部材29に限られるものではなく、第1~第3覆い部材26~28の固定用にトランジションジョイント56を採用してもよい。
(第2実施形態)
図18A及び図18Bは本発明の第2実施形態を示す。尚、ここでは第1実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
図18A及び図18Bは本発明の第2実施形態を示す。尚、ここでは第1実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
第2実施形態では、熱交換器本体12がマイクロチャネル熱交換器によって構成されている。熱交換器本体12は、図19に示すように、第1の層部20Aと第2の層部20Bとを有し、これらの層部20A,20Bが例えば交互に積層されている。第1の層部20A及び第2の層部20Bは、それぞれ熱伝導性の高い材質の金属材からなる金属板によって構成されていて、重ね合わされた複数の金属板同士を拡散接合することによって熱交換器本体12が形成されている。
ここで、拡散接合とは、金属板同士を互いに密着させ、金属板を構成する素材の融点以下の温度条件で、かつ塑性変形をできるだけ生じない程度に加圧して、接合面間に生じる原子の拡散を利用して金属板同士を接合する方法である。このため、隣接する層部20同士の接合部位が、層部20の境界として明確に見えるわけではない。なお、金属板は、例えば、ステンレススチール製の金属板である。
第1の層部20Aは、金属材によって形成され複数の流路(第1流路)20aを有する偏平な領域として形成されている。また、第2の層部20Bは、金属材によって形成され複数の流路(第2流路)20aを有する偏平な領域として形成されている。第1流路20aは、第1の層部20A内において一方向に並ぶように配置され、また第2流路20aは、第1流路20aが並ぶ方向と平行な方向に並ぶように配置されている。すなわち、金属板の板面に間隔をおいて複数の溝が形成された金属板同士を重ね合わせて拡散接合するため、それぞれ一方向に並ぶように第1流路20a及び第2流路20aが形成される。第1流路20a及び第2流路20aは、何れも断面が半円形状に形成されている。なお、層部20として、第1の層部20Aと第2の層部20Bのみが形成される構成に限られるものではなく、第3の層部が形成されていてもよい。この場合、第1の層部20Aと第2の層部20Bと第3の層部とが互いに積層された状態となる。
覆い部17は、熱交換器本体12における一対の側面であって、隣接する層部20A,20B同士の接合部位が露出する一対の側面に、取り付けられている。すなわち、覆い部17は、流入ヘッダ14が取り付けられている側面及び流出ヘッダ15が取り付けられている側面に固定されている。
図18A及び図18Bに示す形態では、第1流体の流入ヘッダ14a及び流出ヘッダ15aが、熱交換器本体12の側面全体に設けられているため、第1側面12a及び第2側面12bには覆い部材が設けられていない。この形態では、覆い部17は、第2流体の流入ヘッダ14bが取り付けられた第3側面12cを覆う第3覆い部材28と、第2流体の流出ヘッダ15bが取り付けられた第4側面を覆う第4覆い部材29と、を有する。ただし、これに限られるものではなく、第1流体の流入ヘッダ14a及び流出ヘッダ15aが側面12a,12bの一部にのみ設けられていれば、層部20A,20B同士の接合部位が露出することになるため、その部位にも覆い部材26,27が取り付けられることになる。なお、図18Bにおいて、熱交換器本体12の左右の側面には、層部20A,20B同士の接合部位は存在していない。
第2の実施形態は、層部20A,20Bの構成において第1実施形態と異なるが、その他の構成については、第1実施形態と同じである。したがって、第2実施形態においても、図4~図17に示す形態の説明を援用することができる。
ここで、前記実施形態について概説する。
(1)前記実施形態に係る熱交換器は、それぞれ複数の流路が形成された複数の層部を有し、前記複数の層部が積層された状態で隣り合う層部同士が互いに接合された構成の熱交換器本体と、前記熱交換器本体に固定され、前記複数の流路に流入する流体が導入される流入ヘッダと、前記熱交換器本体に固定され、前記複数の流路を流れた流体を合流させる流出ヘッダと、前記隣り合う層部同士の接合部位又は層部の構成材同士の接合部位であって前記流入ヘッダ及び前記流出ヘッダが配置されたところ以外のところで前記熱交換器本体の外面に現れる全ての前記接合部位を覆う覆い部と、前記覆い部に接続され、前記覆い部と前記熱交換器本体との間の空間又はすき間に連通する内部流路を形成する導出部と、を備える。前記導出部は、予め設定された所定の領域に流体を放出する構成である。
前記実施形態に係る熱交換器では、覆い部が、流入ヘッダ及び流出ヘッダが配置されたところ以外のところで熱交換器本体の外面に現れる全ての接合部位を覆う。したがって、熱交換器本体の外面に現れた一部の接合部位から流体が漏洩した場合、その流体は、覆い部と熱交換器本体との間のすき間又は覆い部と熱交換器本体との間に形成された空間を通して導出部の内部流路に流入する。導出部は、予め設定された所定の領域まで延びているため、内部流路を流れる流体は、予め設定された所定の領域に排出される。したがって、一部の接合部位から流体が漏れることがあったとしても、漏れた流体が熱交換器の周囲に溜まるということがない。よって、熱交換器本体中に存在する接合部位の内、一部の接合部位からの流体の漏れがあった場合に熱交換動作を継続しても、熱交換器の周囲が流体で満たされることによる問題が生じにくい。したがって、熱交換器の補修を即座に行う必要はなく、次回の計画されたメンテナンスまでの期間等の当分の間、熱交換器の運転を継続することが可能となる。
なお、所定の領域としては、例えば、熱交換器がプラント内に設置される場合には、プラント設置者が設定した所定のエリア、プラント設置者が流体の排出を許可するエリア、プラントの各種機器が設置されていないエリア等の安全エリアが挙げられる。また、所定の領域として、熱交換器が設置されたエリアに対して仕切りによって隔てられたエリアを例示することもできるし、流体が人に影響しない程度に高いところ(この場合、大気開放される)を例示することもできる。また、所定の領域として、フレアスタック又はベントスタックを例示することができ、あるいはフレアスタック又はベントスタックに繋がる配管を例示することもできる。
(2)前記覆い部は、その全周で前記熱交換器本体に直接的に又は間接的に溶接されてもよい。また、前記導出部は、溶接又はねじ締結によって前記覆い部に固定されていてもよい。
この態様では、覆い部がその全周に亘って熱交換器本体に溶接されている。このため、流入ヘッダ及び流出ヘッダが配置されたところ以外のところに位置する接合部位からの流体の漏洩が発生した場合に、当該流体は、覆い部と熱交換器本体との間のすき間又は覆い部と熱交換器本体との間に形成された空間に確実に流入する。また、覆い部が熱交換器本体に直接的に又は間接的に溶接されているので、覆い部と熱交換器本体との間のシール性を確保することができる。また、導出部が溶接又はねじ締結によって覆い部に固定されているので、覆い部と導出部との接続部位におけるシール性も確保することができる。
(3)前記覆い部は、前記熱交換器本体の1つの側面に配置された覆い部材を含んでもよい。前記覆い部材は、複数の固定箇所で前記熱交換器本体に固定されていてもよい。
この態様では、覆い部材と熱交換器本体との間のすき間又は覆い部材と熱交換器本体との間に形成された空間に高圧の流体が流入した場合でも、覆い部材の変形量を抑制することができる。すなわち、覆い部材が複数の固定箇所で熱交換器本体に固定されているため、外周部の全周等の1箇所のみで熱交換器本体に固定される構成に比べて、覆い部材の変形量を低減することができる。また、変形量を所定値以下に抑えつつ、覆い部材の厚みを低減することが可能になる。従って、覆い部材の薄肉化を図ることが可能となる。このため、覆い部材を溶接で固定する場合であっても、熱交換器本体への入熱量を低減することが可能となる。
(4)前記覆い部材が複数の部材に分割された構成でもよい。この場合、前記複数の部材のそれぞれが前記1つの側面において前記熱交換器本体に固定されていてもよい。
この態様では、各部材の面積が覆い部材の面積よりも小さい。このため、覆い部材と熱交換器本体との間のすき間又は覆い部材と熱交換器本体との間に形成された空間に高圧の流体が流入した場合の各部材の変形量は、小さく抑えられる。また、覆い部材の面積よりも小さな面積を有する部材が熱交換器本体の側面に固定されるため、覆い部材の薄肉化を図ることが可能となる。このため、覆い部材を溶接で固定する場合であっても、熱交換器本体への入熱量を低減することが可能となる。
(5)前記複数の固定箇所のそれぞれには、前記覆い部材に形成された複数の溶接孔に位置するとともに前記熱交換器本体に固着した溶接材が配置されていてもよい。
この態様では、複数の溶接孔にそれぞれ溶接材が配置されて、この溶接材を介して覆い部が熱交換器本体に固着している。複数の溶接箇所において、覆い部材の変形を阻止するため、覆い部材全体としての変形量を低減することができる。また、覆い部材の薄肉化を図ることが可能となる。このため、覆い部材を溶接で固定する場合において、熱交換器本体への入熱量を低減することが可能となる。
(6)前記覆い部は、前記熱交換器本体に固定された固定用部材に溶接されていてもよい。
この態様では、覆い部が固定用部材に溶接されるときの熱が、固定用部材を介して熱交換器本体に伝わる。このため、溶接時における熱交換器本体への入熱量を低減することができる。したがって、溶接によって熱交換器本体に入熱することによる悪影響を抑制することができる。また、仮に、固定用部材が熱交換器本体に溶接される構成であったとしても、熱交換器本体への固定用部材の溶接を終えた後、流体の漏洩チェックを行うことができる。このため、固定用部材を熱交換器本体に溶接することにより不具合が生ずることを抑止することができる。なお、固定用部材は、熱交換器本体への覆い部の固定箇所でもある。
(7)前記固定用部材は、前記熱交換器本体における接合面上に予め設けられた肉盛溶接によって構成されていてもよい。
この態様では、溶接材を熱交換器本体に固着させた上で、覆い部を溶接材に溶接することにより、覆い部が熱交換器本体に肉盛溶接される。覆い部で熱交換器本体を覆う前に接合部位からの流体の漏洩チェックを行うことができるため、溶接材を熱交換器本体に固着させる際の熱交換器本体への入熱があったとしても、それによる不具合をチェックすることができる。
(8)前記固定用部材は、前記熱交換器本体に固定された板状体によって構成されていてもよい。
この態様では、覆い部を板状体に溶接する際の熱が板状体を通して熱交換器本体に伝わるため、熱交換器本体への入熱量を効果的に低減することができる。
(9)前記固定用部材は、前記覆い部と前記熱交換器本体との間の空間を複数の空間に分割してもよい。この場合、前記複数の空間を連通させる連通手段が設けられていてもよい。
この態様では、覆い部と熱交換器本体との間の空間が複数の空間に分割されている場合であっても、複数の空間に対応してそれぞれ導出部を設ける必要が無くなる。したがって、熱交換器の構成が複雑化することを抑制することができる。
(10)前記覆い部及び前記熱交換器本体は互いに異なる金属材で構成されてもよい。この場合、前記固定用部材は、前記覆い部に溶接されるとともに前記熱交換器本体に溶接された異材接手によって構成されていてもよい。
この態様では、覆い部及び熱交換本体がそれぞれ異なる素材で構成されている場合であっても、覆い部を熱交換本体に溶接することができる。これにより、覆い部の素材の選択の自由度が向上するため、覆い部の強度をより高めることが可能になる。
(11)前記導出部には、前記導出部の前記内部流路を流れる流体を圧縮する圧縮機が配置されていてもよい。
この態様では、覆い部と熱交換器本体との間のすき間又は覆い部と熱交換器本体との間に形成された空間に流入した流体を圧縮機によって吸引することができる。したがって、当該すき間内又は空間内から流体を効率的に導出させることができる。しかも、導出部において流体が圧縮機によって圧縮されるため、流体が放出される予め設定された所定の領域がある程度の圧力を有する場合であっても、効率的に流体を放出することができる。
(12)前記導出部における前記圧縮機の吸入側には、バッファタンクが配置されていてもよい。
この態様では、圧縮機が起動する前の状態において、覆い部と熱交換器本体との間のすき間内の圧力又は覆い部と熱交換器本体との間に形成された空間内の圧力が上がる速度を低減することができる。したがって、前記すき間内又は空間内の圧力が上がることを抑制することもできる。
(13)前記覆い部に補強リブが溶接されていてもよい。この態様では、覆い部が補強されるため、覆い部の薄型化を図ることができる。このため、覆い部材を溶接で固定する場合には、熱交換器本体への入熱量を低減することが可能となる。
(14)前記覆い部に補強リブが機械的に取り付けられていてもよい。この態様では、補強リブの素材が覆い部の素材と異なる場合であっても、補強リブを覆い部に固定することができる。したがって、覆い部及び補強リブの素材の選択の自由度が上がる。
(15)前記覆い部は、前記熱交換器本体及び前記覆い部にスチールバンドが巻かれることによって補強されていてもよい。この態様では、覆い部が補強されるため、覆い部の薄型化を図ることができる。このため、覆い部材を溶接で固定する場合には、熱交換器本体への入熱量を低減することが可能となる。
(16)前記覆い部は、1又は複数の半円筒状の部材によって構成されていてもよい。この態様では、覆い部の剛性が上がるため、覆い部の薄型化を図ることができる。このため、覆い部材を溶接で固定する場合には、熱交換器本体への入熱量を低減することが可能となる。
(17)前記複数の層部はそれぞれ、仕切板と前記仕切板にロウ付けされた波板と前記波板を囲むサイドバーとを有してもよい。
(18)前記隣り合う層部同士が拡散接合されていてもよい。
以上説明したように、熱交換器側面の接合部からの流体の漏洩が発生した場合に熱交換動作を継続しても問題が生じないようにすることができる。
Claims (18)
- それぞれ複数の流路が形成された複数の層部を有し、前記複数の層部が積層された状態で隣り合う層部同士が互いに接合された構成の熱交換器本体と、
前記熱交換器本体に固定され、前記複数の流路に流入する流体が導入される流入ヘッダと、
前記熱交換器本体に固定され、前記複数の流路を流れた流体を合流させる流出ヘッダと、
前記隣り合う層部同士の接合部位又は層部の構成材同士の接合部位であって前記流入ヘッダ及び前記流出ヘッダが配置されたところ以外のところで前記熱交換器本体の外面に現れる全ての前記接合部位を覆う覆い部と、
前記覆い部に接続され、前記覆い部と前記熱交換器本体との間の空間又はすき間に連通する内部流路を形成する導出部と、を備え、
前記導出部は、予め設定された所定の領域に流体を放出する構成である熱交換器。 - 前記覆い部は、その全周で前記熱交換器本体に直接的に又は間接的に溶接されており、
前記導出部は、溶接又はねじ締結によって前記覆い部に固定されている、請求項1に記載の熱交換器。 - 前記覆い部は、前記熱交換器本体の1つの側面に配置された覆い部材を含み、
前記覆い部材は、複数の固定箇所で前記熱交換器本体に固定されている請求項1に記載の熱交換器。 - 前記覆い部材が複数の部材に分割された構成であり、前記複数の部材のそれぞれが前記1つの側面において前記熱交換器本体に固定されている請求項3に記載の熱交換器。
- 前記複数の固定箇所のそれぞれには、前記覆い部材に形成された複数の溶接孔に位置するとともに前記熱交換器本体に固着した溶接材が配置されている請求項3に記載の熱交換器。
- 前記覆い部は、前記熱交換器本体に固定された固定用部材に溶接されている請求項1に記載の熱交換器。
- 前記固定用部材は、前記熱交換器本体における接合面上に予め設けられた肉盛溶接によって構成されている請求項6に記載の熱交換器。
- 前記固定用部材は、前記熱交換器本体に固定された板状体によって構成されている請求項6に記載の熱交換器。
- 前記固定用部材は、前記覆い部と前記熱交換器本体との間の空間を複数の空間に分割しており、
前記複数の空間を連通させる連通手段が設けられている請求項6に記載の熱交換器。 - 前記覆い部及び前記熱交換器本体は互いに異なる金属材で構成され、
前記固定用部材は、前記覆い部に溶接されるとともに前記熱交換器本体に溶接された異材接手によって構成されている請求項6に記載の熱交換器。 - 前記導出部には、前記導出部の前記内部流路を流れる流体を圧縮する圧縮機が配置されている請求項1から10の何れか1項に記載の熱交換器。
- 前記導出部における前記圧縮機の吸入側には、バッファタンクが配置されている請求項11に記載の熱交換器。
- 前記覆い部に補強リブが溶接されている請求項1から10の何れか1項に記載の熱交換器。
- 前記覆い部に補強リブが機械的に取り付けられている請求項1から10の何れか1項に記載の熱交換器。
- 前記覆い部は、前記熱交換器本体及び前記覆い部にスチールバンドが巻かれることによって補強されている請求項1から10の何れか1項に記載の熱交換器。
- 前記覆い部は、1又は複数の半円筒状の部材によって構成されている請求項1から10の何れか1項に記載の熱交換器。
- 前記複数の層部はそれぞれ、仕切板と前記仕切板にロウ付けされた波板と前記波板を囲むサイドバーとを有する請求項1から10の何れか1項に記載の熱交換器。
- 前記隣り合う層部同士が拡散接合されている請求項1から10の何れか1項に記載の熱交換器。
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