CN1297523A - 板式热交换器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及将板层叠,使两种流体交互地流过板之间进行热交换的板式热交换器,将具有凹凸在横向的两端设有开口部的板以两块为一组,使其边缘重叠制成热交换单元,将开口部彼此重合使多个热交换单元重叠,将形成热交换单元的两块板间的空间作为第一流体通路,热交换单元之间的空间作为与前述第一流体进行热交换的另外一种流体的通路,板成为两种流体的传热面,在以所述方式构成的板式热交换器中,在热变换单元间重叠时,在其边缘部相互接触,形成密封的第二流体通路。

Description

板式热交换器
技术领域
本发明涉及板式热交换器，特别是涉及适用于采用低压冷媒的冷冻机的蒸发器，低温再生器，冷凝器等，至少其中之一的流体为低压蒸汽时，或者通过相变变成蒸汽或者使蒸汽液化时，将板层叠，在板之间流过两种流体进行热交换的板式热交换器。
背景技术
现有技术的板式热交换器示于图10和图11。图10为表示板式热交换器的图示，图10A为正视图，图10B为侧视图。图11为图10的分解说明图。
如图10和图11所示，在现有技术的板式热交换器中，将两端具有开口部5的两块板3以于其内部形成空间的方式重叠，将其边缘部密闭构成热交换单元2，以把上述开口部5相互连通的方式将该热交换单元2重叠结合构成热交换结构体，把它们容纳在壳体20的内部，令流体流过热交换单元的内外，相互进行热交换。
在这种板式热交换器中，需要有由板构成的热交换单元的同时，壳体也是必要的，存在着制造工艺复杂，所需工时长及部件种类繁多的问题。
图12表示利用现有技术的板式热交换器的吸收器和蒸发器的例子。
图12所示的现有技术的例子中，蒸发器21和吸收器22左右配置，分别制成各自的板热交换器，吸收器和蒸发器的形状不同，部件种类繁多且制造工时长。
此外，在这种形式中，由于板之间的间隙必须相当大，从而存在着难以紧凑化的问题。
发明的公开
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种板式热交换器，其部件数量少，制造和组装简单容易，可降低成本，同时可紧凑化并具有高的热交换功能。
为达到上述目的，本发明的第一种形式，其特征为，它是一种在将具有凹凸、在长度方向的两端设有开口部的板，以两个为一组，使其边缘重合而作为热交换单元，将开口部相互间合并，把多个这种热交换单元重叠，将形成前述热交换单元的两个平板之间的空间作为第一流体的通路，将该热交换单元与单元之间的空间作为与前述第一流体具有热交换关系的另外一种流体(第二流体)的通路，两个板成为两种流体的传热面的板式热交换器，其中，当前述热交换单元与单元重叠时，其边缘部相互接触，形成密闭的第二流体通路。
在前述板式热交换器中，可于板的表面上，与作为第一流体的出入口的两个端部开口不同的位置处设置第二流体的出入口，可制成一种板式热交换器，其是将该板式热交换器沿热交换单元的重叠方向两组并列排列而构成的，以使其一组产生蒸汽而在另一组进行冷凝或吸收的方式使第二流体通路连通。
根据本发明，通过由一种或两种部件构成热交换单元的内外凹凸形成曲折的流路，在不用壳体即可形成外部流路的同时，利用少量的部件和简单的制造工艺就可制造由不同温度的两组流体进行热交换的复杂的板式热交换器。
本发明的第二种形式的热交换器，其特征为，它具有如下的结构，即，配备多个热交换单元，所述热交换单元由相互对向的两块板为一组构成，在两个板的内侧设置双***密闭空间，并分别具有两个作为出入各***的出入口的开口部，同时，流体分别流过前述双***的内侧空间及该空间的外侧。
在前述板式热交换器中，热交换单元与单元之间连通，在该单元的边缘部相互接触而被密闭的方式构成所配备的多个热交换单元，这时，也可将内侧空间的双***左右配置，将前述单元之间的连通部分沿上下方向分割成多个。
此外，在本发明中，板式热交换器的特征为，配备多个热交换单元，所述热交换单元由相互对向的两块板作为一组构成，以四***的方式在该两块板的内侧设置密闭空间，并使其具有两个分别作为各***的出入口的开口部，与此同时，在前述四***内将第一***和第二***以及第三和第四两组分别左右配置，流体分别流过前述四***的内侧空间及该空间的外侧。
在该板式热交换器中，所配备的多个热交换单元，可以以与左右配置的第一***和第二***与第三***和第四***的两组的外侧的热交换单元与单元之间连通，在该单元的边缘部相互之间接触密闭的方式构成。
通过这种结构，以单一的板式热交换器可以进行两种或四种热交换，例如，在第一***的外面流体以液膜的方式流过，通过由内部流体的加热使液膜产生蒸汽，在利用第二***作为吸收器是，借助内部流体的冷却，可以使前述蒸汽可凝聚在第二***的外表面上。此外，在利用第二***作为冷凝器时，使吸收溶液作为液膜流过外表面，可将前述蒸汽吸收。
附图的简单说明
图1是表示本发明的第一种形式中板式热交换器的一个例子，图1A是正视图，图1B沿是图1A的A-A线的剖面图，图1C为沿图1A的B-B线的向视图。
图2表示本发明的第一种形式中的板式热交换器的另外一个例子，图2A为侧视剖面图，图2B为沿图2A的A-A线的剖面图，图2C为沿图2A的B-B线的剖面图，图2D为沿图2A的C-C线的剖面图。
图3是表示本发明的第二种形式中板式热交换器的一个例子的图示，图3A为正视图，图3B为平面图，图3C为侧视图。
图4是表示本发明的第二种形式中板式热交换器的另一个例子的图示，图4A为正视图，图4B为平面图，图4C为侧视图。
图5是表示把本发明的第二种形式中的板式热交换器容纳在壳体内的简略结构图。
图6是表示本发明的第二种形式中的板式热交换器的另外一个例子的图示，图6A是正视图，图6B为沿A-A线的剖面图，图6C为沿B-B线的向视图。
图7是表示本发明的第二种形式中的板式热交换器的另外一个例子的图示，图7A是正视图，图7B为沿A-A线的剖面图，图7C是沿B-B线的向视图。
图8是表示本发明的第二种形式中的板式热交换器另外一个例子的图示，图8A是正视图，图8B是沿A-A线的剖面图，图8C为沿B-B线的向视图。
图9是表示本发明的第二种形式中板式热交换器的另外一个例子的图示，图9A为正视图，图9B为平面图，图9C为侧视图。
图10是表示现有技术的板式热交换器的图示，图10A为正视图，图10B是侧视图。
图11是现有技术的板式热交换器的分解说明图。
图12是把现有技术的板式热交换器用于吸收器和吸收器的结构图。
实施本发明的最佳实施例
下面详细说明本发明的第一种形式的板式热交换器。
本发明中所采用的板，可以利用用如下方式制成的合适形状的板，即，将具有凹凸部的两块板以形成内部空间的方式重叠，在只有其边缘部重叠时，沿整个边缘轻轻接触(线接触)，当向重叠方向施加力时，其接触部的形状发生变化而成为面接触，直到前述凹凸接触时，于施加力的同时接触面变大，通过钎焊(硬钎焊)将边缘密封。
即，最好是，前述板在钎焊时，为使板之间贴紧，虽然一面加力一面进行钎焊，但是在施加该力时，使边缘部平行，进而使板的凹凸相互接触。
当一面在预定将要接触的部位放置(涂布)钎焊料一面将上面所述的两块板重叠，由形成于上述板的两个端部的开口部构成在上述空间之间具有流体通路的热交换单元。
在本发明中，除钎焊(硬钎焊)以外，还包括在板之间加入密封垫从外部施加力或者用焊接等密封的情况。
本发明的板的凹凸可形成向预定方向延伸的波浪状结构，用比较简单的结构即可形成二维的弯曲复杂的流路。
以前述热交换单元制成板式热交换器，通过把两端的开口部及热交换单元与热交换单元之间密封而把形成第二流体通路的热交换单元边缘闭合部重叠，于热交换单元的开口部和单元边缘闭合部相互间的重叠面上放置钎焊料，在向重叠方向施加力的状态下加热钎焊所述个数的热交换单元，将热交换单元相互之间于边缘部密封，一举就可制成具有壳体作用的板式热交换器。
通过在该板两端的开口部中之一处设置上升前沿，在重叠时，可简单而容易地对开口部的配合进行定位。从而，仅重叠热交换单元，可很自然地进行热交换单元相互间的两维定位，从而简化制造工艺。
下面参照图1和图2详细说明本发明的第一种形式中的板式热交换器。
图1是表示板式热交换器的一个例子的图示，图1A为正视图，图1B为图1A的A-A线剖面图，图1C为图1A的B-B线向视图。
在图1中，板式热交换器1，由四个热交换单元2结合构成，其中热交换单元2，通过将两块板3重叠，把凹凸结构的接触部与边缘部4之间焊接或钎焊固定而制成。然后，将四个上述热交换单元2，把两端的开口部5的边缘上升前沿部6与边缘***部7的接触部8相互重叠，将该部分用焊接或钎焊固定组装，构成板式热交换器。从而形成连通热交换单元2的内部与热交换单元2相互之间的空间的流路。
同时，在热交换单元2的内部空间11内流过由开口部5来的第一流体，在热交换单元2相互之间的空间12内，由蒸汽通路9导入例如作为第二流体的蒸汽，凝聚之后作为液体从液体通路10排出。此外，也可以另外在热交换单元2的外侧设置流过第二流体的流路，吸收由蒸汽通路9来的蒸汽，从液体通路10排出。
从而，通过在热交换单元2的外边缘设置***部，使该***部接触而闭合，不用壳体就可一举形成作为第二流体流路的外侧流路。
图2是表示板式热交换器的另外一个例子的图示，图2A是侧视剖面图，图2B是图2A的A-A线剖面图，图2C是图2A的B-B线剖面图，图2D是图2A的C-C线的剖面图。
在图2所示的板式热交换器中，将图1所示的两个热交换器1a,1b并列的重叠而形成一个热交换器，将第二流体的蒸汽通路9与两个热交换器1a,1b之间连通。
图2所示的热交换器适用于吸收冷冻机的吸收器1b和蒸发器1a，蒸汽流路9在吸收器1b和蒸发器1a连通，冷却水13a与冷却水14a之间相互断开，液体出口相互之间也断开，从端面侧进出。
在这种板式热交换器中，在蒸发器1a内，冷却水从开口部13a进入热交换单元的内部空间11，通过该空间11内部被冷却后从13b流出。另一方面，图中未示出的冷媒液从热交换单元的外侧空间12内向下流，冷媒从冷水中夺取热量变成冷媒蒸汽，由外侧空间12通过蒸汽通路9到达吸收器1b。
在吸收器1b中，冷却水从开口部14a进入内部空间11，通过空间11内部，冷却流过外侧空间12的吸收溶液从14b排出。虽然图中没有示出，但是从外侧空间12向D流下来的吸收溶液吸收由蒸汽通路9流来的冷媒蒸汽，从设在蒸汽通路9下部的排出流路18排出。
此外，未蒸发的冷媒被排出通路17回收，作为冷媒循环使用。
此外，在图2中，与图1相同的标号表示同一个构件或单元。标号15为挡板，标号16为断流板。
图2所示的板式热交换器也同样适用于吸收冷冻机的再生器和冷凝器。
如上所述，根据本发明的第一种形式，通过由一种或两种部件构成的热交换单元的内外的凹凸，形成曲折的流路，不用壳体就可一举形成外部流路，与此同时，通过利用少数部件和简单的制造工艺，制成由不同温度的两组流体进行热交换的复杂的板式热交换器，可以以低成本提供一种具有高效率热交换性能的热交换器。
下面对本发明的第二种形式的板式热交换器进行详细说明。
在本发明中所用的板，可采用以下述方式形成的具有合适形状的板，即，将具有凹凸部的两块板以在内部形成空间的方式重叠时，在两块板的内侧形成分割成两个或四个的密闭空间，在这些空间内，各有两个开口部，在仅将其边缘部、分割部及开口部重合时，沿整个边缘轻轻接触(线接触)，当向重叠方向施加压力时，该接触部的形状发生变化，变成面接触，直到前述凹凸部相互接触，在施加力的同时，接触面变大，利用钎焊(硬钎焊)将边缘部及分割部密封。
即，在钎焊时，为使各板之间相互贴紧，一面施加力一面对前述板进行钎焊，但在施加力时，最好是使边缘部和分割部平行，进而再令板的凹凸接触。
当一面于预定的部位放置(涂布)钎焊料一面将上述的两块板重叠时，形成于上述板的分别各有两个开口部的独立的双***或四***的内部空间内具有流体流路，以此形成热交换单元。
在本发明中，除钎焊(硬钎焊)之外，也包括在板之间进入密封垫从外部施加力的情况或者用焊接进行密封的情况。
本发明的板的凹凸能够形成向规定方向延伸的波浪状结构，可用比较简单的结构形成两维弯曲的复杂流路。
通过在该板的一个开口部设置上升前沿，在重叠时可以简单而容易地通过开口部的配合进行定位。从而，除板的重叠之外，可自然地进行各板间的两维定位，简化制造工艺。
前述热交换单元，通过将设在双***或四***内部空间的每两个的开口部在多个热交换单元之间连通形成流体流路的同时，使流体分别流过该***的内部空间的热交换单元的外侧，可制成两组或四组流体同时进行热交换的板式热交换器。
例如，在前述板式热交换器中，令第一***的内部流体为冷却水，外部流体为吸收溶液，第二***的内部流体为冷水，外部流体为冷媒液，可作为吸收冷冻机用的板式吸收器和蒸发器，此外，把第一***的内部流体作为热源流体(温水，蒸汽等)，外部流体作为吸收溶液，第二***的内部流体作为冷却水，外部流体作为冷媒冷凝液，可用作吸收冷冻机用的板式再生器和冷凝器，进而，如果将这些板式吸收器和蒸发器及再生器和冷凝器作为一个四***的板式热交换器使用的话，可用一个板式热交换器构成吸收冷冻机的吸收器，蒸发器，再生器，冷凝器。
下面参照图3至图9详细说明本发明的第二种形式中的板式热交换器。
图3为表示本发明的板式热交换器的一个例子的图示，图3A为正视图，图3B为平面图，图3C为侧视图。
在图3中，标号3为板，标号2为热交换单元，这里，由三个热交换单元构成，该热交换单元2，由双***23a，23b形成内部空间23，在各***上分别上下设置开口部24(24a，24b)，双***的内部空间之间由密封部26密封。同时，热交换单元2之间由开口部24的开口上升前沿部25连接，在该单元之间形成外部流路27，外部流路27以将该单元的外侧连通的方式设置。
在图3的板式热交换器中，在热交换单元的内部空间流过双***的流体，同时，在其外面也流过双***的流体，在该双***之间产生蒸汽的移动，构成例如象蒸发器和吸收器或者再生器和冷凝器那样的两种类型的热交换器，以达到紧凑化的目的。
图4是表示本发明的板式热交换器的另外一个例子的图示，图4A为正视图，图4B为平面图，图4C为侧视图，在这样构成的热交换单元的板的面上可设置凹凸的形状31，32。设于双***间密闭部26上的凹凸形状32起着将外侧的外部通路27中蒸汽进行快速移动的整流板及分离汽液的分离器的作用。
图5是表示把本发明的板式热交换器容纳在壳体内的一个例子的结构简图。这样，将容纳在壳体20内，在对应于热交换单元2的内部空间23a,23b的外侧，分别设置流体分散管29。
图6为代替图5的壳体将热交换单元2的边缘密闭的密封部28，图6A为正视图，图6B为沿A-A线的剖面图，图6C为沿B-B线的向视图。在图6中，例如，在上部具有导入溶液、冷媒用的入口33，通过该入口33由管29(参照图5)分别向各个机器内供应溶液，冷媒，在下部分别具有溶液，冷媒的出口34,35。在作为冷凝器使用时，不供应冷媒。
图7是表示本发明的另外一种板式热交换器的图示，图7A为正视图，图7B为沿A-A线的剖面图，图7C为沿C-C线的向视图。
图8是表示本发明的另外一种板式热交换器的图示，图8A为正视图，图8B为沿A-A线的剖面图，图8C为沿B-B线的向视图。
图3至图6中所示的板式热交换器中，左右机器的内侧流体的双***的外侧左右连通，成为一个***，与此相反，在图7和图8所示的板式热交换器中，左右机器的内侧流体为双***，但将外侧在上下分割，在被分割的部分左右连通。从而，通过外侧蒸汽侧的分割，在上下方向存在压力分布。例如，在应用到吸收冷冻机的蒸发器和吸收器时，可构成多段的蒸发器和吸收器。图7和图8所示的例子为四段热交换器。
在图7所示的例子中，用板的成形部分36进行上下的划分。此外，在图8所示的例子中，通过***板37进行上下的划分。在该图中，***的板37除作为隔离板的作用之外，还起着分离器的作用，进而，还起着对板的外侧流下的液体进行液体分配的作用。
此外，多段化对于再生器和冷凝器也是有效的。
图9是表示本发明板式加热器进一步的其它例子的图示，它是图6的进一步发展形，将内部流体的四***于板的内侧分左右各设一个双***，于板的外侧，使蒸汽通路与左右双***连通，其中，图9A为正视图，图9B为平面图，图9C为侧视图。
在图9所示的板式热交换器中，例如可用于吸收冷冻机的再生器和冷凝器以及蒸发器和吸收器，再生器23b和冷凝器23a配置在上部的左右，蒸发器23c及吸收器23d配置在下部的左右，但蒸发器，吸收器，冷凝器和再生器处于同一高度四机并列也没关系。
这样，通过用四***构成板式热交换器，构成吸收冷冻机的主要机器可全部由一个板制成。
如上面所说明的根据本发明的第二种形式，在由一种板构成的热交换单元的内部形成双***或四***流路的同时，可由少的部件数目和简单的制造工艺制成由温度不同的两组或四组流体进行热交换的复杂的板式热交换器，能够以低的成本提供具有高效热交换性能的热交换器。
产业上的可利用性
本发明是一种将板层叠使两种流体交互地流过板之间进行热交换的板式热交换器，可用于采用低压冷媒的冷冻机的蒸发器，低温再生器，冷凝器等。

Claims (8)

1、一种板式热交换器，其特征为，把具有凹凸的在长度方向的两端设置开口部的板，两块为一组，使其边缘重叠作为热交换单元，使开口部彼此重合将多个所述热交换单元重叠起来，把形成前述热交换单元的两块板之间的空间作为第一流体的通路，将该热交换单元与热交换单元之间的空间作为与前述第一流体进行热交换的另外一种流体(第二流体)的通路，所述板作为两种流体的传热面，其中，当把前述热交换单元与单元之
间重叠时，在其边缘部相互接触，形成密封的第二流体的通路。
2、如权利要求1所述的板式热交换器，其特征为，在板面上在与第一流体出入口两端的开口部不同的位置处，设置前述第二流体的出入口。
3、一种板式热交换器，其特征为，其是将权利要求2所述的板式热交换器，在热交换单元重叠的方向两组并列排列而构成的，以使其一组产生蒸汽，在另一组进行冷凝或吸收的方式使第二流体通路连通。
4、一种板式热交换器，其特征为以下述方式构成，即，配备多组热交换单元，其由相互相对的两块板作为一组构成，在该两块板的内侧设置双***密封空间，并使其分别具有作为各***的出入口的两个开口部，与此同时，前述双***的内侧空间及该空间的外侧分别各自流过流体。
5、如权利要求4所述的板式热交换器，其特征在于，多个上述热交换单元与单元之间连通，前述所配置的多个热交换单元在该单元边缘部相互接触并被密封。
6、如权利要求5所述的板式热交换器，其特征在于，左右配置前述配置在多个热交换单元内侧空间的双***，前述单元间的连通部分沿上下方向分割成多个。
7、一种板式热交换器，其特征为，其以如下方式构成，即，配备多个热交换单元，其由相互相对的两块板为一组构成，在两块板的内侧设置四***密闭的空间并分别具有两个作为各***出入口的开口部，与此同时，在前述四***内，以第一***和第二***为一组，第三和第四***为一组，分两组分别配置在左右，并在前述四***的内侧空间及该空间的外侧分别各自流过流体。
8、如权利要求7所述的板式热交换器，其特征为，前述配置的多个热交换单元，第一***和第二***为一组，第三***和第四***为一组，在两组的各自的外侧的热交换单元与单元之间连通，上述被配置的多个热交换单元的边缘部相互接触并被密封而构成。
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