JP3935661B2

JP3935661B2 - プレート式熱交換器

Info

Publication number: JP3935661B2
Application number: JP2000160475A
Authority: JP
Inventors: 忠夫阿部; 正弥伊豆; 泰司鎌田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2000-05-30
Filing date: 2000-05-30
Publication date: 2007-06-27
Anticipated expiration: 2020-05-30
Also published as: JP2001336894A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の皿状のプレートを重ね合わせて形成したプレート式熱交換器の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、複数の皿状のプレートを重ね合わせてその内部に少なくとも２種類の流体を流せる複数の流路を形成し、それぞれの流路を流れる流体間で熱交換を可能に構成したプレート式熱交換器が知られている。
【０００３】
この種のものでは、一般に、２系統の流体流路を流れる流体が外部に漏れることがなく、しかも内部で各流体が混じらないこと、熱交換性能に優れること、イニシャルコストが安価なこと、等が要求される。
【０００４】
従来のプレート式熱交換器では、▲１▼各プレート間にガスケットを挟んで構成したもの、▲２▼各プレート間をブレージング接合したもの、▲３▼各プレート間を溶接接合したもの、等各種形式のものが提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成の熱交換器を例えば吸収式冷凍機に使用する場合、▲１▼では真空中で使用できない、また▲２▼では、吸収式冷凍機の熱交換器は大型化するため、プレートが大型化し、従って、加工費が高くなり、イニシャルコストの増大を招く等の問題がある。
【０００６】
また▲３▼では、プレートが大型化した場合、各プレートを溶接接合する作業が困難になるという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上述した従来技術が有する課題を解消し、製造にあたって、各プレート間の溶接作業を少なくすることができるプレート式熱交換器を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、隣接する２枚の皿状プレートの周縁部同士を巻き締め加工し、この巻き締め加工した周縁部に所定角度を有した傾斜部を設けて１つのエレメントを形成し、これらのエレメントの傾斜部を重ね合わせると共に、一方のエレメントの巻き締め加工した周縁部と、他方のエレメントの巻き締め加工した周縁部との間にあらかじめ所定の間隔を設け、この間隔からシール材を塗布して各エレメントの周縁部同士を接合することによって、その内部に少なくとも２種類の流体を流せる複数の流路を形成し、それぞれの流路を流れる流体間で熱交換可能に構成し、上記プレートの貫通孔周壁をラッパ状に立ち上げて、そこに環状部を形成すると共に、口金の外周壁に環状溝を形成し、この環状溝の土手部に上記環状部の先端が位置するように、この環状部の内周に口金を嵌合し、この環状溝の土手部と上記環状部の先端との間を溶接したことを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記周縁部同士間にシール材を介装し、このシール材が介装された上記周縁部同士を巻き締め加工して１つの上記エレメントを形成したことを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のものにおいて、上記各プレートが連通孔を有し、隣接するプレートの連通孔同士をリング状の接合部材で接合したことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１において、符号１は、例えば吸収式冷凍機に用いられて好適な比較的大型のプレート式熱交換器を示している。
【００１８】
このプレート式熱交換器１は、図２に示すように、複数の皿状のＳＰＣＣ製プレート（例えば、厚さｔ＝０．５ｍｍ）３を重ね合わせて構成されている。それぞれのプレート３には、プレス成形によって図示を省略した波形状（ヘリンボーン）の凹凸が形成されている。
【００１９】
この凹凸はプレート間に位置し、流路内に突出して、この流路内に乱流を発生させることにより、熱交換効率を高めている。
【００２０】
この波形状は、特殊なプレート材料を精密金型に挟み込んで、プレス機によって絞り加工することにより形成される。
【００２１】
本実施形態では、隣接する２枚のプレート３が重ね合わされ、その長辺および短辺のすべての辺を含む周縁部３ａ同士が、図３ａ，ｂに示すように、巻き締め加工により接合されて、１つのエレメント１０が形成されている。
【００２２】
この巻き締めによる周縁部３ａ同士のシール性を向上させるため、図４ａ，ｂに示すように、周縁部３ｃ同士間にシール材９を塗布して、このシール材９が塗布された上記周縁部３ｃ同士を巻き締め加工することにより、１つのエレメント１０を形成することが可能である。
【００２３】
このシール材９には耐温度性、耐圧力性等が要求され、特に、吸収式冷凍機であれば耐ＬｉＢｒ液性が要求される。
【００２４】
従って、それを選択するに際しては、例えば、シリコーン系、フッ素系等のシール材が好適である。
【００２５】
上記エレメント１０において、巻き締め加工した周縁部３ａ近くには、図５に示すように、２〜１５°の角度（θ）を有した傾斜部３ｃが設けられる。そして、このエレメント１０Ａに別のエレメント１０Ｂを重ね合わせる場合、傾斜部３ｃの傾斜角度を合わせて、互いの傾斜部３ｃを重ね合わせることにより、その周縁部同士を圧着して接合させる。
【００２６】
ここでの密着性を向上させるため、一方のエレメント１０Ａの巻き締め部３ｂと、他方のエレメント１０Ｂの巻き締め部３ｂとの間にあらかじめ所定の間隔Ｓを設け、この間隔Ｓに上記シール材９を塗布することが望ましい。
【００２７】
なお、上記傾斜部３ｃを重ね合わせた後、その周縁部同士を、例えばスポット溶接等することは可能である。
【００２８】
図６は別の実施形態を示す。
【００２９】
互いの傾斜部３ｃは重ね合わせず、その間に隙間５１をあけて、一方のエレメント１０Ａの巻き締め部３ｂの下端と、他方のエレメント１０Ｂの巻き締め部３ｂの上端との接合部５３のみを接合する。
【００３０】
上記エレメント１０は、図１、図２に示すように、複数重ね合わせて箱筒形の外箱１５内に収納され、これによって、その内部には２種類の流体を流せる複数の流路Ａ，Ｂが形成される。そして、それぞれの流路Ａ，Ｂを流れる流体間で、熱交換を可能に構成されている。
【００３１】
このプレート式熱交換器１を吸収式冷凍機に用いる場合、一方が濃液で、他方が稀液である。両者の圧力差は小さい。
【００３２】
本実施形態では、隣接する２枚のプレート３の周縁部３ａ同士が、巻き締め加工により接合されて、１つのエレメント１０が形成されるため、従来のように溶接する必要がなくなり、その作業性を格段に向上させることができると共に、液漏れ等が抑制される。
【００３３】
それぞれのプレート３は連通孔１７（図２）を有し、隣接するプレート３の連通孔１７同士は、図７ａ，ｂに示すように、リング状に形成されたステンレス綱、ばね綱、或いは焼き入れ綱等の張力のある材料からなる接合部材２１によって接合される。この接合部材２１は断面が略コ字状を呈し、このコ字状を呈した外側に開口する溝２１ａ内に、２枚のプレート３が挟み込まれ、これによって隣接するプレート３同士が接合される。接合部材２１はリング状であって、周方向の一カ所に切り込み２２を有する。
【００３４】
これを使用する場合、接合部材２１が楕円状に変形するように外周側から外力Ｆを加え、切り込み２２の部分をオーバーラップさせるように変形させて、貫通孔１７内に挿入する。
【００３５】
そして、上記溝２１ａ内に上記２枚のプレート３を挟み込んだ後、外力Ｆを外すと、接合部材２１がばね力により元の真円状に復帰し、これによって隣接するプレート３同士が接合される。
【００３６】
本実施形態では、隣接するプレート３同士を接合部材２１によって接合するため、その部分を溶接する必要がなくなり、その作業性を格段に向上させることができると共に、液漏れ等が抑制される。
【００３７】
つぎに、図１、図２、図８を参照して、上記プレート３と口金１１〜１４との接合構造について説明する。
【００３８】
これら口金１１〜１４は流体の出入口を構成し、口金１２から入った流体は流路Ａを通じて流れ、口金１１から流出し、口金１４から入った流体は流路Ｂを通じて流れ、口金１３から流出する。
【００３９】
上述したように、皿状のＳＰＣＣ製プレート３の厚さは薄い（例えば、厚さｔ＝０．５ｍｍ）。一方で、口金１１〜１４は厚肉のパイプであり、その肉厚は、例えば、３〜５ｍｍである。これらをティグ溶接、或いはプラズマ溶接で接合等する場合、口金１１〜１４の厚さが厚すぎるため、ＳＰＣＣ製プレート３が熔解し易くなり、接合が困難になる。
【００４０】
本実施形態では、図８に示すように、プレート３の貫通孔１７周壁をバーリング加工によってラッパ状に立ち上げて、そこに環状部１７ａを形成すると共に、口金１１〜１４の外周壁に、この口金１１〜１４の肉厚の略半分の深さを有した環状溝２５を形成し、この環状溝２５の土手部２５ａに上記環状部１７ａの先端が位置するように、この環状部１７ａの内周に口金１１〜１４を嵌合させる。そして、環状溝２５の土手部２５ａと環状部１７ａの先端との間をティグ溶接、或いはプラズマ溶接２６によって溶接する。
【００４１】
そして、図２に示すように、この口金１１〜１４と、外箱１５の蓋体１５Ａとを溶接２８により接合する。
【００４２】
これによれば、環状溝２５の土手部２５ａの厚さと、環状部１７ａの厚さとがほぼ等しくなるため、溶接が容易になり、溶接不良が抑制される。
【００４３】
図９は、別の実施形態を示す。
【００４４】
この実施形態では、プレート３の貫通孔１７周壁をバーリング加工によってラッパ状に立ち上げて、そこに環状部１７ａを形成すると共に、口金１１〜１４の外周壁に、この口金１１〜１４の肉厚の略半分の深さを有した環状溝２５を形成する。上記環状部１７ａの先端の内径は、口金１１〜１４の外径とほぼ等しく形成して、口金１１〜１４を、上記環状部１７ａ内に圧入する。
【００４５】
この場合、上記環状溝２５内には弾力性を有した例えばゴム製のシール材２９を、この環状溝２５の外方に突出するように嵌合させておき、口金１１〜１４を、上記環状部１７ａ内に圧入した場合、このシール材２９を介して、口金１１〜１４と環状部１７ａとの間をシールする。これによれば、溶接が不要になり、溶接不良が抑制される。
【００４６】
以上、一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、プレート３を外箱１５内に収容したものを示したが、これに限定されるものではなく、外箱１５を用いないものにも適用できることはいうまでもない。
【００４７】
【発明の効果】
本発明では、プレートの貫通孔周壁をラッパ状に立ち上げて、そこに環状部を形成すると共に、口金の外周壁に環状溝を形成し、この環状溝の土手部に環状部の先端が位置するように、この環状部の内周に上記口金を嵌合し、この環状溝の土手部と環状部の先端との間を溶接したため、その部分の溶接が容易になり、溶接不良が抑制される。
【００４８】
また、プレートの貫通孔周壁をラッパ状に立ち上げて、そこに環状部を形成すると共に、口金の外周壁に環状溝を形成し、この環状溝内には弾力性を有したシール材を嵌合し、口金を環状部内に圧入することにより、このシール材を介して口金と環状部との間をシールする構成としたため、その部分の溶接が不要になり、溶接不良が抑制される等の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるプレート式熱交換器の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】同じく断面図である。
【図３】ａは巻き締め前の状態を示し、ｂは巻き締め後の状態を示す断面図である。
【図４】ａは巻き締め前の状態を示し、ｂは巻き締め後の状態を示す断面図である。
【図５】巻き締め部を示す断面図である。
【図６】別の実施形態を示す図である。
【図７】ａは接合部材の断面図、ｂは接合部材の平面図である。
【図８】環状部と口金の接合状態を示す断面図である。
【図９】環状部と口金の接合状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１プレート式熱交換器
３プレート
３ａ周縁部
３ｂ巻き締め部
３ｃ傾斜部
９シール材
１０エレメント
１１〜１４口金
１５外箱
１７連通孔
１７ａ環状部
２１接合部材
２５環状溝
２５ａ土手部

Claims

隣接する２枚の皿状プレートの周縁部同士を巻き締め加工し、この巻き締め加工した周縁部に所定角度を有した傾斜部を設けて１つのエレメントを形成し、
これらのエレメントの傾斜部を重ね合わせると共に、一方のエレメントの巻き締め加工した周縁部と、他方のエレメントの巻き締め加工した周縁部との間にあらかじめ所定の間隔を設け、この間隔からシール材を塗布して各エレメントの周縁部同士を接合することによって、その内部に少なくとも２種類の流体を流せる複数の流路を形成し、
それぞれの流路を流れる流体間で熱交換可能に構成し、
上記プレートの貫通孔周壁をラッパ状に立ち上げて、そこに環状部を形成すると共に、口金の外周壁に環状溝を形成し、
この環状溝の土手部に上記環状部の先端が位置するように、この環状部の内周に口金を嵌合し、この環状溝の土手部と上記環状部の先端との間を溶接したことを特徴とするプレート式熱交換器。
上記周縁部同士間にシール材を介装し、このシール材が介装された上記周縁部同士を巻き締め加工して１つの上記エレメントを形成したことを特徴とする請求項１記載のプレート式熱交換器。
上記各プレートが連通孔を有し、隣接するプレートの連通孔同士をリング状の接合部材で接合したことを特徴とする請求項１または２記載のプレート式熱交換器。