JP3043066B2 - ろう付けプレート熱交換器 - Google Patents
ろう付けプレート熱交換器Info
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Description
ート熱交換器に関し、各プレートエレメントは中央伝熱
部および周縁部を有し、プレートエレメントの伝熱部は
いくつかの間隔を置いた位置で互いに接合されてその間
に2つの熱交換流体用のフロー空間が画定され、またプ
レートエレメントの縁部はプレートエレメント回りに延
びる部分を有し、この部分は前記スタック内で同一方向
に折曲され、接合工程の一時点において液体であった例
えばろう付け材等の接続材により永久相互接合されてい
る。
ート熱交換器は、プレート間スペースに適切なろう付け
材の薄い箔を配置して多数のプレートエレメントを互い
に積み重ね、その後完成されたスタックをプレスして炉
に入れることにより製造される。炉内においてろう付け
材は溶融して液体となりプレートエレメントを互いにろ
う付けする。伝熱部においてプレートエレメントは間隔
を置いた沢山の点で互いにろう付けされ、隣接プレート
エレメントの交差する波形の山は互いに当接し、周縁部
に沿ってプレートエレメントは周辺全部にわたってろう
付けされ、したがってプレートエレメント間のフロー空
間は周囲の空間から密閉されている。
で製作することができる。第1に、全プレートエレメン
トを同じ形状とすることができ、一つ置きにそれ自体の
面内で他方に対して180゜回転させる。第2に、同一方
向に折曲された縁部が隣接プレートエレメント間の案内
手段として機能するので、プレートエレメントを互いに
容易に積み重ねることができる。製作されたプレートエ
レメントはその縁部分を同一方向に維持することができ
るので、積み重ね作業自体が容易になる。
交換器についても、いわゆる二重壁技術を使用したいと
久しく要望されてきた。二重壁技術とは、各プレートエ
レメントが2枚の別々の伝熱板を具備しそれらは互いに
ぴったり当接しているが、一方の熱板内の孔から漏洩す
る熱交換流体が伝熱板間を通って漏洩を観察できるプレ
ートエレメントの縁部へ案内されることを意味する。
の特別の安全策を必要とするような種類の流体である場
合に、一方の流体から他方の流体への伝熱に関して二重
壁技術を使用したプレート熱交換器が必要となる。この
ような場合における二重壁技術の代替策は、従来のプレ
ートエレメントを2台使用し、適切な種類の第3の流体
を使用して一方の流体から一方のプレート熱交換器内の
熱を受け、他方のプレート熱交換器内の前記他方の流体
へ熱を伝えることである。ろう付けプレート熱交換器を
有するこの種のプレート熱交換器システムは、例えば遠
隔の加熱プラントからの温水による住宅内の水道水の加
熱に使用される。
けかつ個別のプレートエレメント内の伝熱板を互いに制
御不能にろう付けするので、最初に記載したろう付け熱
交換器に二重壁技術を使用する試みにおいてはろう付け
作業に関して困難が生じた。したがって、プレートエレ
メントの一方の伝熱板を通る熱交換流体の漏洩を観察で
きる可能性は、必ずしも保証されなくなる。
に関して使用されており、例えば、US−A4249597号公報
を参照されたい。しかしながら、この種のろう付け熱交
換器には、折曲端部をスタック内で同一方向として積重
ね可能なプレートエレメントに関して最初に述べた製作
上の利点が無い。
可能でいわゆる二重壁技術を使用することができるろう
付けプレート熱交換器を提供することである。
ート熱交換器を、各プレートエレメントが二重壁構造と
なって同一サイズの2枚の薄い伝熱板を具備し、それら
は実質的に同じ形状にプレスされ互いにぴったり当接は
しているが一方の伝熱板内の孔から漏洩した熱交換流体
がプレート間を通ってプレートエレメントの縁部へ案内
され、各プレートエレメントの伝熱板はプレートエレメ
ント縁部の外側に位置する縁を有し、前記縁部は前記接
続材により隣接するプレートエレメント縁部の対応する
折曲部に接続されており、前記縁は2つの隣接プレート
エレメントの2つの隣接縁が互いに間隔が置かれるよう
に折曲されるように修正を行って達成される。
け作業に関して各プレートエレメント内で互いにぴった
り当接する伝熱板間にろう付け材の所望しない導入を回
避することができることが判った。通常、プレートエレ
メント間に幾分余分に存在する液体ろう付け材は、集め
られ最外縁からかなり離れたプレートエレメントの前記
縁間の空間内に表面張力により維持することができる。
したがって、ろう付け材が毛細管力により各プレートエ
レメントので熱板間内に吸入される可能性が無くなる。
るために、好ましくは、前記縁は同じプレートエレメン
トの2枚の伝熱板の縁が伝熱板の他の部分と同様に互い
にぴったり当接するような形状とされる。しかしなが
ら、各プレートエレメントの伝熱板間に接続材が導入さ
れないための保証を高めたい場合には、発明の範囲内で
伝熱板の縁を互いに全く当接しないかもしくはプレート
エレメントの縁に沿って互いに間隔雨の置かれた領域だ
けで当接するように形成することができる。
び取り扱いを実質的に容易にする形状を有する縁部が設
けられる。これは、プレート熱交換器を低廉に製作する
のに寄与する。
で、 第1図〜第3図は本発明に関する種類のプレート熱交
換器の一実施形態例の正面図(第1図)、側面図(第2
図)、および第1図のIII−III線に沿った断面図(第3
図)をそれぞれ示す。
ート熱交換器内の伝熱板の略図である。
図のV−V線に沿った伝熱板の断面図である。
伝熱板の断面図である。
4枚の端板2A,2Bおよび3A,3Bのパッケージ1を具備して
いる。プレートはすべてろう付けにより互いに永久接合
されている。上部の伝熱板はプレートパッケージを通る
流路4,5を形成するフロー開口を介して揃えられている
(第3図)。第3図に示すように、流路4は伝熱板間の
或る空間と連絡され、流路5は他の板間空間と連絡され
ている。2個の筒状接続部材6,7がそれぞれ流路4,5に対
向配置され端板3Aの外部に対して封止されている。接続
部材は端板2A外部に位置するワッシャー10,11によりし
っかり接続されたロッド8,9によりそれぞれ端板3Aに対
して取外し可能に押圧されている。ロッド8,9はそれぞ
れ接続部材6,7にしっかり接続されている十字型オーク
材12,13内の中央孔内に延びている。オーク材12,13外側
のロッド8,9の端部にそれぞれナット14A,14Bがねじ込ま
れている。
続部材、ロッド、オーク等が、プレートパッケージの下
部に存在する。
同様な伝熱板を第4図に略示する。プレート15〜22のう
ち、プレート17,18,21,22は各面内でプレート15,16,19,
20に対して180゜回転されている。
23および谷24状の波が形成されている。これらの山と谷
は各プレートのいわゆる伝熱部の両側にヘリンボンパタ
ーンを形成する。
ト部と称す)には貫流開口がある。したがって、すべて
同じ方位とされているプレート15,16,19,20はそれぞれ
フロー開口A,B,C,Dを介して揃えられ、各プレート17,1
8,21,22は対応するフロー開口A〜Dを有し、それらは
これらのプレートが他方のプレートに対して180゜回転
されているため異なる配置とされる。
ジ内で互いに永久接合されている時に互いにどのように
封止されるかを示す。すなわち、プレート15,16は接合
されてフロー開口の周りだけで互いに封止されることが
お判りと思う。プレート15,16はプレートパッケージ内
で同じ方位とされるので、プレート16の山23はプレート
背面の谷内に位置し、プレート15の正面側に山23が形成
される。したがって、プレート15,16間には実際上板間
空間は形成されずプレートは互いに実質的に全面接触す
る。通常プレート15,16間には熱交換流体は流れない。
に接触し、各貫流開口A〜D周りでのみ互いに封止接合
される。
れる板間空間を画定する。このために、これらのプレー
トは第4図に示すようにその縁部および各プレートの2
つの貫流開口周りで液密接合しなければならない。した
がって、第4図の点線はプレート17の伝熱部および4つ
の全部のポート部周りでプレート17の縁部に沿ってい
る。それとは別に、プレート17の貫流開口C周りにも点
線が示されている。対応する点線がプレートの貫流開口
B周りにもある筈だが、この貫流開口はプレート16の裏
に隠されている。図から判るように、プレート17の開口
A,D周りに点線はない。
はこのプレートの前面に谷24により形成されるプレート
16の背面の山と交差当接する。
接合しなければならないが、これらの接触位置間でプレ
ート間にはフロー空間が形成される。このフロー空間は
(第4図に関して)プレート17の右側の開口A,Dと連絡
され、かつプレート16の両開口B,Cと連絡されている
が、これら2枚のプレートの他の開口とは連絡されてい
ない。
る。プレート18,19も同様に協働するが、この場合プレ
ート間のフロー空間は(第4図に関して)プレート19の
左側の開口A,Dおよびプレート18の両開口B,Cと連絡され
る。
プレートパッケージを貫流する流路を形成する。第4図
で矢印により第1の流体F1がプレート15の開口Bを通っ
てプレートパッケージ内へ案内され、同プレートの開口
Cを通って戻る様子と、第2の流体F2がプレート15の開
口Dを通ってパッケージ内へ案内され、同じプレートの
開口Aを通って戻る様子を示す。プレート熱交換器の動
作中に、図示するように、液体F1は平行に接続されたプ
レート16,17および20,21間の空間を流れ、流体F2は18,1
9間の空間を流れる。
の平面内で最初のプレートに対して180゜回転されてい
るプレート19等の隣接プレートの2つのポート部を当接
させるために、各プレートの対角線上に配置された部分
は、異なる平面に配置される。したがって、各プレート
の図示する側の開口B,C周りのポート部は山23の頂部と
同じ面内に配置され、プレートの他方の側の開口A,D周
りのポート部は谷24にょりプレートのこの他方側に形成
される山の頂部と同じ面内に配置される。
ている隣接プレートの縁部を当接させるために、全プレ
ートの縁部を同一方向に折曲して互いに一部重畳するよ
うにされる。これを本発明によるプレート熱交換器内の
或る協働プレートの断面図である第5図に示す。
の第4図のV〜V線に沿った断面である第5図では、プ
レートは対になってフロー空間を形成することなく面当
接し、このような隣接プレート対がそれらの間に2つの
熱交換流体用フロー空間25,26,27を形成している。フロ
ー空間25,27は一方の熱交換流体用であり、フロー空間2
6は他方の熱交換流体用である。最初のフロー空間26だ
けがプレートパッケージを介して図示する流路5に連絡
されている(第3図参照)。
り互いに液密接合されている。プレートの縁部ではプレ
ート16と17,18と19,および20と21だけが液密接合され、
プレート15と16,17と18,19と20,および21と22はそれぞ
れ互いに当接しているだけである。
本発明によるプレート熱交換器をどのように流れるかに
ついて前述した。例えば、F1等の一方の流体が侵食性が
強く、ある時間熱交換器を運転すると例えばプレート17
等の一方の伝熱板に孔があくような場合、流体F1の一部
はプレート17,18間で漏洩する。これらのプレートは互
いにぴったり当接しているが、プレート17,18間に押し
出され、ある方向にさらに流れてこれらのプレートの縁
を通過する。したがって、流体F1によりプレート18にも
孔が開いて流体F1,F2が混合してしまう前に漏洩を監視
して測定を行うことができる。
畳するプレート縁部を符号28で示す。これらの縁部28の
外側でプレートには縁29が形成される。これらの各縁29
はプレートの主部分が延びる面に平行な面内を延びる。
当接する。したがって、互いに接続することなく、プレ
ート15と16,17と18,19と20,および21と22の縁29はそれ
ぞれ互いにぴったり当接するが、プレート16と17,18と1
9,および20と21の縁29の間にはかなりの空間が存在す
る。
線に沿った断面内のプレート15〜18の縁部を第6図に示
す。プレート16,17間には或るろう付け材の薄い箔30が
配置されている。
ねられ、実質的にプレートと同じサイズのろう付け材の
薄い箔30が一つ置きのプレート15と16,17と18,19と20,
および21と22間の各空間ではろう付け材はプレートのポ
ート部領域だけに配置される。その後、端板2A,2B,3A,3
Bは伝熱板のパッケージとの間にろう付け材を配置して
一緒に揃えられる。プレートパッケージ全体を圧縮して
プレート間で良好な接触が得られるようにし、その後炉
内でプレートパッケージを加熱してプレートを互いにろ
う付けする。
の縁間に存在する限られた量の余剰液体ろう付け材は、
縁29によりプレート15,16間および17,18間に侵入するこ
とができない。
ー10,11付きロッド8、9を任意適切な時点で載置し、
オーク12,13付き接続部材6,7をナット14A,14Bによりね
じ留めすることができる。
Claims (3)
- 【請求項1】プレートエレメントのスタックを有するプ
レート熱交換器であって、各プレートエレメント中央伝
熱部および周縁部を有し、プレートエレメントの伝熱部
はいくつかの間隔を置いた位置において互いに永久接合
されていて間に2つの熱交換流体用フロー空間が画定さ
れ、プレートエレメントの縁部にはプレートエレメント
回りに延びる部分があり、これらの部分は前記スタック
内で同一方向に折曲され、接合工程における一時点にお
いて液体であった例えばろう付け材の接続材(30)によ
り互いに永久相互接続されている前記熱交換器におい
て、 各プレートエレメントは二重構造であって同一サイズの
2枚の薄い伝熱板(15,16)を具備し、それらは実質的
に同じ形状にプレスされ互いにぴったり当接はするが一
方の伝熱板の孔から漏洩する熱交換流体がプレート間を
通ってプレートエレメントの縁部へ案内されるようにさ
れ、 各プレートエレメントの伝熱板(15,16)は、プレート
エレメントの縁部の前記同一方向に折曲された部分の外
側に位置する縁(29)を有し、前記同一方向に折曲され
た部分は前記接続材(30)により隣接プレートエレメン
トの縁部の対応する折曲部に接続されており、前記縁
(29)は折曲した2つの隣接プレートエレメントの2つ
の隣接縁(29)が互いに間隔を置くようにされている、
ことを特徴とするプレート熱交換器。 - 【請求項2】各プレートエレメント内の2枚の伝熱板
(15,16)の縁(29)が互いにぴったり当接する、請求
項1記載のプレート熱交換器。 - 【請求項3】縁(29)が伝熱板(15,16)の主要部の面
と平行な面内に延びる、請求項1または2記載のプレー
ト熱交換器。
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