JP6603728B2 - プレート熱交換器を製造する方法 - Google Patents

Description

本発明は、チタニウムから製造される複数のプレートを有するプレート熱交換器を製造する方法に関する。本発明はまた、チタニウムプレート熱交換器に関し、且つチタニウムプレート熱交換器を製造するために使用される金属コイルに関する。

今日、永久的に接合された複数のチタニウムプレートを有するプレート熱交換器は多くの場合、複数のプレートを互いにろう付けすることによって製造される。このことは、ろう付け材料が溶融し、複数のプレートの間に複数の接合部を形成するように、複数のプレートにろう付け材料を塗布し、且つ複数のプレートを加熱することによって行われる。ろう付け材料はいわゆるフィラー金属を含み、複数のチタニウムプレートを接合する複数の接合部を形成するのはこの金属である。この種類の全てのろう付け技術に関して、ろう付け材料は、互いに接合される複数のチタニウムプレートの溶融温度より低い温度でフィラー金属を溶融させる溶融抑制組成物を含む。

多数の技術が複数のチタニウムプレートを接合してプレート熱交換器にするために存在する。特許文献１には、そのような技術のうちの１つが記載されており、当該技術において、ろう付け材料は、３０重量％〜５０重量％のチタニウム（Ｔｉ）と、１５重量％〜２５重量％のジルコニウム（Ｚｒ）と、１５重量％〜２５重量％の銅（Ｃｕ）と、１５重量％〜２５重量％のニッケル（Ｎｉ）とを含む。より具体的には、使用されたろう付け材料は、４０重量％のチタニウム（Ｔｉ）と、２０重量％のジルコニウム（Ｚｒ）と、２０重量％の銅（Ｃｕ）と、２０重量％のニッケル（Ｎｉ）とを含む。チタニウムはフィラー金属であるのに対して、他の金属はチタニウムの溶融抑制成分として作用する。

フィラー金属及び溶融抑制成分は通常、金属粉末の形態を有する。金属粉末を結合させるために、ろう付け材料はまた通常、スプレーされることができる、塗られることができる、又は他の適切な方法でチタニウムプレートに塗布されることができるペーストの形態又は液状の形態をろう付け材料に付与するバインダー組成物を含む。ろう付け材料が正しい位置に正しい量でチタニウムプレートに適切に塗布されることが重要である。

ろう付け組成物を塗布することは、熱交換器を製造するプロセスにおいて、エラー及び欠陥を導入するリスクとコストとの両方を伴う動作である。それ故に、非常に伝統的なろう付け技術に典型的に依存している、プレート熱交換器、特にチタニウムから製造されたプレート熱交換器を製造するプロセスを改善する必要がある。

米国特許第７，２０１，９７３号明細書

複数のチタニウムプレートから製造されるプレート熱交換器を製造するための改善した方法を提供することは、本発明の目的である。特に、本発明の目的は、複数のチタニウム伝熱プレートにろう付け組成物を塗布するためのバインダー組成物を使用する必要性を減少させる、或いは除外することである。

それ故に、プレート熱交換器を製造する方法が提供される。その方法は、チタニウムプレートの少なくとも１つの側で溶融抑制フォイルによって金属被覆されたチタニウムプレートを得るステップと、任意選択的に、その延性性質を改善するために、金属被覆後に熱処理するステップと、複数の上部及び複数の底部が前記チタニウムプレートに形成されるように、前記チタニウムプレートにパターンをプレス加工するステップと、金属被覆され、熱処理され、且つプレス加工されたチタニウムプレートのスタックを形成するように多数の類似のチタニウムプレートに前記チタニウムプレートをスタックするステップであって、複数の接触点がチタニウムプレートのスタックにおける隣接するチタニウムプレートの間で形成される、ステップと、チタニウムプレートのスタックを８５０℃より高く、且つチタニウムの融点より低い温度まで加熱するステップであって、溶融抑制フォイルがチタニウムプレートのチタニウムのための溶融抑制剤として作用し、チタニウムプレートの表面層を溶融させ、溶融したチタニウムはそれによって、隣接するチタニウムプレートの間の複数の接触点に流れるステップと、溶融したチタニウムを凝固することを可能にし、それによって接合部が、隣接するチタニウムプレートの間の複数の接触点で形成されるステップと、を備える。

この方法は、複数の接合部を完成させるためにバインダー組成物が使用されない点において、及び、複数のプレートがプレス加工された後で、ろう付け材料などの材料が複数のプレートに塗布されない点において、有利である。記載された方法において、チタニウムプレートを多数の類似のチタニウムプレートにスタックするステップが実施される。この文脈において、「類似」との用語は、同一の溶融抑制フォイルによって金属被覆され、且つチタニウムのベースを有するプレートについて言及する。プレートはその結果、製品展望から見ると類似又は同一になる。つまり、「得る」ステップは、全ての「類似」のプレートにとって同じである。「類似」のプレートにおけるパターンは異なってもよい。

製造方法の他の目的、特徴、態様および利点は、以下の詳細な説明および図面から明らかになるであろう。本明細書の方法に従って製造されたチタンプレート熱交換器ならびにこの方法での使用に適した金属コイルもまた記載され、対応する利点を提供する。

本発明の実施形態は、添付の概略図を参照して例示の目的で記載されている。

チタニウムプレート熱交換器の側面図である。 図１のチタニウムプレート熱交換器の正面図である。 図１のプレート熱交換器の一部である、プレス加工され、且つ切断されたチタニウム伝熱プレートの正面図である プレス加工され、且つ切断される前の、図３のチタニウム伝熱プレートの正面図である。 溶融抑制フォイルによって金属被覆された、図３のチタニウムプレートの断面図である。 どのようにチタニウムプレートが溶融抑制フォイルによって金属被覆されるかを示す図である。 ２つのチタニウム伝熱プレートが接合される前の、接触点における２つのチタニウム伝熱プレートの拡大部分図である。 ２つのチタニウム伝熱プレートが接合された後の、図７の２つのチタニウム伝熱プレートの拡大部分図である。 溶融抑制フォイルによって金属被覆されたチタニウムプレートから製造されたコイルを図示する図である。 図１のプレート熱交換器と同様のチタニウムプレート熱交換器を製造する方法を図示するフロースケジュールである。

図１及び図２を参照すると、プレート熱交換器１が図示される。プレート熱交換器１は主に、チタニウムから製造されており、それ故に、「チタニウムプレート熱交換器」と呼ばれる。プレート熱交換器１は、複数の伝熱プレートのスタック３０１と、スタック３０１の第１の側に配置された第１の端部プレート６と、スタック３０１の第２の側に配置された第２の端部プレート７と、を備える。端部プレート６及び７は、スタック３０１の複数の伝熱プレートと同じ形状及び同じ形態を有しているが、外力に対する保護を提供するためにわずかに厚くなっている。

複数の伝熱プレートのスタック３０１は、プレートスタック３０１を形成するために互いに永久的に結合されており、伝熱プレートの間を流れる第１の流体及び第２の流体のために交互に入れ替わる第１の流路及び第２の流路を有する。プレート熱交換器１は、第１の流体入口１０と第１の流体出口１１とを有する。第１の流体入口１０は第１の流体を受容し、第１の流体をプレートスタック３０１の複数の伝熱プレートの間の第１の流路に導く。第１の流体出口１１は第１の流路から第１の流体を受容し、第１の流体がプレート熱交換器１から排出されることを可能にする。プレート熱交換器１は、第２の流体入口１２と第２の流体出口１３とを有する。第２の流体入口１２は第２の流体を受容し、第２の流体を複数の伝熱プレートの間の第２の流路に導く。第２の流体出口１３は第２の流路から第２の流体を受容し、第２の流体がプレート熱交換器１から排出されることを可能にする。

コネクタ８は、入口及び出口のそれぞれの周りに配置されており、各コネクタ８はパイプの形態を有する。２つの流体のための流体ラインはその結果、コネクタ８を介してプレート熱交換器１に接続されることができる。任意の適切な技術がその接続を達成するために使用されてもよく、コネクタ８は通常、スタック３０１の複数の伝熱プレートと同じ材料から製造される。流体のうちいずれか１つのための入口及び出口は、図示されるような逆流の代わりに、流体の並流が存在するように反転されてもよい。

図３を参照すると、プレート熱交換器１のために使用される伝熱プレート２０１が図示される。スタック３０１における全ての伝熱プレートは、より厚い端部プレート６及び７は別として、図３の伝熱プレート２０１と同一とされてもよい。複数の伝熱プレートは、伝熱プレートに対して平行である平面の法線の周りで全ての第２の伝熱プレートが１８０度回転した状態で、互いの上部に配置されている。２つの異なる伝熱プレートを使用することも可能にし、２つの異なる伝熱プレートは、互いに交互にスタックされる。伝熱プレート２０１は、ポート開口部と呼ばれる４つの貫通孔２１０〜２１３を有し、これらの貫通孔はプレート熱交換器１の入口及び出口１０〜１３と位置合わせされる。交互に入れ替わる上部２３６及び底部２３７の形態のパターン２３４は、伝熱プレート２０１にプレス加工される。伝熱プレート２０１は、第１の側２３１と、第１の側２３１と反対側の第２の側２３２と、を有する。周縁２３３は、伝熱プレート２０１の周りに延在しており、第１の側２３１から第２の側２３２に向けて折り曲げられる。周縁２３３は、下層の伝熱プレートを当接し、下層の伝熱プレートに対する周囲へのシールを提供する。

プレート熱交換器１、流体の流路、伝熱プレート２０１、及びコネクタ８の形態及び形状はそれ自体、先行技術内で知られており、周知の技術によって成し遂げられることができる。しかしながら、プレート熱交換器１は、スタック３０１における複数の伝熱プレートを効率的に接合する特別な性質を有するプレート材料を使用することによって、新しい方法で製造される。パターン２３４がプレス加工されて、伝熱プレート２０１の貫通孔２１０〜２１３及び周縁２３３が形成される前に、伝熱プレート２０１は、図４に図示されるように、平坦な伝熱プレート２０１’の形態を有する。伝熱プレート２０１は主に、チタニウムから製造されており、それ故に「チタニウムプレート」と呼ばれる。参照符号２０１’は、参照符号２０１によって示されるプレートと同じプレートを示しているが、プレス加工及び切断前のものである。

図５を参照すると、隣接する伝熱プレートと接合される前に現れるような伝熱プレート２０１’、２０１の断面が図示される。伝熱プレート２０１は、チタニウムプレート２００の形態のコアを有する。第１の溶融抑制フォイル２０８は、チタニウムプレート２００の第１の側２３１に配置される。第１の溶融抑制フォイル２０８は、ニッケル（Ｎｉ）フォイル２２４と銅（Ｃｕ）フォイル２２５とを備える。銅フォイル２２５の代わりに、ジルコニウム（Ｚｒ）フォイルが使用されてもよい。ニッケルフォイル２２４は、チタニウムプレート２００の最も近くに配置される。チタニウムプレート２００は、０．２５ｍｍ〜１．５ｍｍの厚さを有し、グレード１又はグレード２のチタニウムから製造されてもよい。チタニウムプレート２００は、溶融抑制フォイルがチタニウムプレート２００に金属被覆される前に、より大きな厚さ、例えば１．５ｍｍ〜５．０ｍｍの厚さを有してもよい。金属被覆は、例えば金属被覆が冷間圧延接着によって達成された場合に、チタニウムプレートの厚さを減少させてもよい。溶融抑制フォイルによって金属被覆された後のチタニウムプレートの最終的な厚さは通常、０．２５ｍｍ〜１．５ｍｍである。チタニウムコア２００は、伝熱プレート２０１’、２０１の主な部分である。

銅フォイル２２５は、少なくとも９８％の純銅を備え、ニッケルフォイル２２４は少なくとも９８％の純ニッケルを備える。銅フォイル２２５及びニッケルフォイル２２４の残りの割合は、他の合金、金属、又は不純物とされてもよい。ジルコニウムフォイルが使用される場合には、このフォイルは少なくとも９８％の純ジルコニウムを備えるだろう。

銅フォイル２２５及びニッケルフォイル２２４のそれぞれは、チタニウムプレート２００又は溶融抑制フォイルを含む伝熱プレート２０１の厚さの２０％未満の厚さ、又は、チタニウムプレート２００又は伝熱プレート２０１の厚さの１０％未満の厚さ、又はチタニウムプレート２００又は伝熱プレート２０１の厚さの４％未満の厚さを有する。ジルコニウムフォイルも、チタニウムプレート２００又は伝熱プレート２０１の厚さの２０％未満の厚さ、又は、チタニウムプレート２００又は伝熱プレート２０１の厚さの１０％未満の厚さ、又はチタニウムプレート２００又は伝熱プレート２０１の厚さの４％未満の厚さを有するだろう。それ故に、銅フォイル２２５、ニッケルフォイル２２４、及び、もし使用される場合にはジルコニウムフォイルのそれぞれは、伝熱プレート２０１の厚さの２０％未満の厚さ、又は１０％未満の厚さ、又は４％未満の厚さを有する、つまり、チタニウムプレート２００の厚さにチタニウムプレート２００に配置された全ての溶融抑制フォイルの厚さを加えた厚さの２０％未満の厚さ、又は１０％未満の厚さ、又は４％未満の厚さを有する。例えば、チタニウムプレート２００は、１ｍｍの厚さを有してもよく、ニッケルフォイル２２４は０．０１５ｍｍの厚さを有してもよく、銅フォイル２２５は０．０１５ｍｍの厚さを有してもよい。

必要ではないが、第２の溶融抑制フォイル２０９は、チタニウムプレート２００の第２の側に配置される。第２の溶融抑制フォイル２０９は、ニッケルフォイル２２１及び銅フォイル２２２を備える。銅フォイル２２５の代わりに、ジルコニウムフォイルが使用されてもよい。ニッケルフォイル２２１は、チタニウムプレート２００に最も近くに配置される。第２の溶融抑制フォイル２０９のニッケルフォイル２２１及び銅フォイル２２２は、第１の溶融抑制フォイル２０８のフォイルと同一である。以下に記載されるように、溶融抑制フォイルの他の構成が使用されてもよい。

図６を参照すると、パターンによってプレス加工される前に現れる伝熱プレート２０１’は、伝熱プレート２０１’の第１の側２３１及び第２の側２３２のそれぞれに、つまりチタニウムプレート２００の各側に、第１の溶融抑制フォイル２０８及び第２の溶融抑制フォイル２０９でチタニウムプレート２００を金属被覆することによって得られる。金属被覆は、圧延によって、例えば従来の冷間圧延接着技術によって、達成されてもよい。溶融抑制フォイル２０８、２０９はその結果、チタニウムプレート２００と一緒に接着される。当然ながら、他の適切な技術は、チタニウムプレート２０１’に溶融抑制フォイルを接着するために使用されてもよい。

冷間圧延接着中に、高い圧力は複数の層に適用される、つまり、銅フォイル、ニッケルフォイル、及びチタニウムプレート２００に適用される。このことは、好ましくない方法で、延性性質を変化させてもよく、特に、プレート２０１’におけるチタニウムの延性性質を変化させてもよい。プレート２０１’の延性性質を取り戻すために、又は少なくとも改善するために、冷間圧延後に熱処理されてもよい。このことは、チタニウムの従来の熱処理の原理に従って所定の時間の間で、約６５０℃〜約８５０℃の温度で行われる。

チタニウムコア２００及び溶融抑制フォイル２０８、２０９を有する伝熱プレート２０１’は、所望された幅を有する連続ストリップとして形成されてもよい。ストリップは、図９に図示されるようなコイル５０１に巻き取られてもよい。熱処理は、コイルを形成する前に、又は、コイルが形成された後で、実行されてもよい。

図７及び図８を参照すると、スタック３０１におけるプレート２０１がチタニウムの溶融温度の直下の温度まで加熱される場合に、溶融抑制フォイル２０８、２０９は、プレート２０１のチタニウム２００のための溶融抑制剤として作用し、プレート２０１の表面層２１４を溶融させる。その温度は８５０℃を超えており、チタニウムの融点より低く、又は１０５０℃より低い。溶融抑制フォイル２０８、２０９と接触状態にある全てのチタニウムプレート２００の全ての表面層は溶融し、溶融する表面層２１４の程度は、溶融抑制フォイル２０８、２０９の銅フォイル及びニッケルフォイルの厚さによって決定される。溶融抑制フォイルを有するチタニウムの２つの類似のプレート２０１、４０１が互いに接触して配置された場合に、溶融された表面層２１４、４１４のそれぞれにおける溶融されたチタニウムが、プレート２０１、４０１の間で複数の接触点２４０に向けて毛細管力によって流れる。この後、溶融されたチタニウムは冷却され、それによって凝固されることを可能にし、その結果、溶融されたチタニウムが流れたポイントにおいて、複数の接合部２４１が隣接するプレート２０１、４０１の間に複数の接触点２４０で形成される。その結果、接合部における全てのチタニウムは、プレート２０１の表面層２１４の一部であったチタニウムからもたらされる。それ故に、自己ろう付けチタニウムプレートは完成される。チタニウムがいくつかの他の方法で、例えば溶融抑制フォイルのいくつかを含むことによって、追加された場合に、その結果、全てのチタニウムはスタック３０１の複数の伝熱プレートからもたらされるわけではない。しかしながら、通常、複数の接合部２４１のチタニウムの少なくとも８０％又は少なくとも９０％は、接合前に、複数のチタニウム伝熱プレートのスタック３０１の伝熱プレート２０１の一部である。

図１０を参照すると、図１に示されるようなチタニウムのプレート熱交換器を製造する方法は、多数のステップを備える。第１のステップにおいて、チタニウムプレート２０１’が得られる（１０２）。得られたチタニウムプレート２０１’が例えばコイル５０１の形態でもたらされてもよく、上記のように、プレート２０１’の少なくとも一の側２３１で溶融抑制フォイル２０８によって金属被覆される（１０３）。必要ではないが、プレートは通常、上記のように、金属被覆１０３の後で熱処理される（１０４）。

プレス加工１０６の従来の動作の後で、プレート２０１’のパターン２３４は実施される。このパターン２３４は、プレートにおいて複数の上部２３６及び複数の底部２３７を形成する。プレス加工１０６は通常、プレートにおいて最も高い上部から最も低い底部へ見られるように、少なくとも１．５ｍｍのプレス深さでチタニウムプレート２０１をプレス加工するステップを備える。プレス加工されたプレート２０１の複数の上部２３６及び複数の底部２３７はそれ故に、溶融抑制フォイル２０８、２０９で金属被覆されたチタニウムプレート２０１の側で、溶融抑制フォイル２０８で覆われる。プレートは、この動作の後で、プレス加工された伝熱プレート２０１になり、伝熱プレート２０１がチタニウムから製造されていないけれども、チタニウムプレートと呼ばれる（その溶融抑制フォイルは他の材料から製造される）。

プレス加工のステップ１０６の後で、プレート２０１は所定の形状に切断される。このことは、その周縁２３３に沿ってプレート２０１を切断するステップと、貫通孔２１０〜２１３を切断するステップと、を含む。切断動作の一部又は全体は、伝熱プレート２０１でパターンをプレス加工するステップ１０６の前に実施されてもよい。通常、コイル５０１は、様々な伝熱プレートがコイル５０１から切断され、その後にプレス加工されることを可能にするサイズを有する。

次いで、多数の類似の伝熱プレート２０１は、チタニウムプレート２０１、４０１のスタック３０１が形成されるように、互いの上部の上にスタックされる（１１０）。スタックする間に、複数のプレートは互いに接触状態になり、複数の接触点２４０はそれ故に、スタック３０１において隣接するチタニウムプレート２０１、４０１の間に形成される。

複数のプレートをプレス加工する（１０６）、切断する（１０８）、及びスタックする（１１０）のための動作は、周知技術に従って実行される。端部プレート６及び７は、チタニウムコアがより厚くなっているとの相違点によって、プレート２０１に類似である。コネクタ８は、プレート熱交換器１の意図した使用に応じて除外されてもよい。コネクタ８が使用される場合に、コネクタ８はプレート２０１と同じチタニウムから製造されてもよく、従来のチタニウムろう付け技術を使用することによってスタック３０１に取り付けられてもよい。

次に、複数のチタニウムプレートのスタック３０１は、８５０℃より高く、チタニウムの融点より低い温度まで加熱される（１１２）。説明したように、溶融抑制フォイル２０８は次いで、チタニウムプレート２０１内のチタニウムのための溶融抑制剤として作用し、チタニウムプレート２０１の表面層２１４を溶融させる。溶融したチタニウムは次いで、隣接するチタニウムプレート２０１、４０１の間の複数の接触点２４０に流れる。その後、溶融したチタニウムは、凝固（冷却）することを可能にされ１１４、その結果、複数の接合部２４１が隣接するチタニウムプレート２０１、４０１の間の複数の接触点２４０に形成される。スタック３０１の複数の伝熱プレートはその結果、効果的に接合される。この方法に従ってプレート熱交換器を製造することによる他の利点は、プレートにおけるチタニウムが、特にチタニウムの両側が溶融抑制フォイルによって金属被覆される場合に、溶融抑制フォイルによって周囲大気との化学反応から保護される点である。

加熱１１２及び冷却１１４のステップを実行するための時間及び温度は、溶融抑制フォイルの構成及び厚さに依存してもよい。チタニウムコアが０．４５ｍｍの厚さであり、各溶融抑制フォイルが３μｍの厚さの銅フォイルと、６μｍの厚さのニッケルフォイルと、３μｍの厚さの銅フォイルとを備えるプレートにとって、加熱１１２及び冷却１１４は以下の例示サイクルに従って実行されてもよい。この例示において、ニッケル（Ｎｉ）フォイルは２つの銅（Ｃｕ）フォイルの間に位置し、チタニウム（Ｔｉ）の両側は溶融抑制フォイルによって金属被覆される。それ故に、この例示は、いわゆるＣｕ-Ｎｉ-Ｃｕ-Ｔｉ-Ｃｕ-Ｎｉ-Ｃｕのプレート構造である。従来のろう付け炉（ｂｒａｚｉｎｇ ｏｖｅｎ）は、このサイクルを実行する場合に使用された。他のプレート構造、すなわち、溶融抑制フォイルを形成するＣｕ，Ｎｉ，及び／又はＺｒのフォイルの組み合わせは、さらに議論されるように、且つ以前に図示されるように、使用されてもよい（図５は、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｔｉ−Ｎｉ−Ｃｕのプレート構造を示す）。

このサイクルは、２０枚のプレートを有したスタック３０１を２２℃から５５０℃まで３０分間で加熱するステップ、５５０℃の温度を２０分間保持するステップと、５５０℃で１０分間アルゴンガスによってスタックを洗い流すステップと、その後、以下の複数のステップを真空中で実施するためにアルゴンガスを排気するステップとを含んだ。以下の複数のステップは、温度を９００℃まで２０分間で増加させるステップと、温度を９００℃で３０分間保持するステップと、温度を１０２５℃まで５分間で増加させるステップと、温度を１０２５℃で３０分間保持するステップと、温度を９００℃まで３０分間で減少させるステップと、温度を９００℃で３０分間保持するステップと、を含む。その後、真空は開放され、ろう付け炉の電源を切り、スタック３０１は、２２℃の温度（周囲温度）に到達するまでろう付け炉内で冷却することを可能させる。

得られたスタック３０１は、スタック３０１で複数の伝熱プレートの間で全ての接触点で完全に密封された。

複数のチタニウムプレートのスタック３０１をろう付けするための他のサイクルが使用されてもよく、従来のチタニウムろう付けサイクルが使用されることができると推定される。

記載された例示は、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｃｕ−Ｔｉ−Ｃｕ−Ｎｉ−Ｃｕのプレート構造のために実施された。フォイルの順番を示す以下のもの、「Ｃｕ」が銅フォイルを表し、「Ｎｉ」がニッケルフォイルを表し、「Ｚｒ」がジルコニウムフォイルを表し、「Ｔｉ」がチタニウムプレートを表す場合に、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｔｉ−Ｃｕ−Ｎｉ，Ｃｕ−Ｎｉ−Ｔｉ−Ｎｉ−Ｃｕ，Ｚｒ−Ｎｉ−Ｔｉ−Ｎｉ−Ｚｒ，Ｚｒ−Ｎｉ−Ｃｕ−Ｔｉ−Ｃｕ−Ｎｉ−Ｚｒ，Ｎｉ−Ｔｉ−Ｎｉ，Ｃｕ−Ｔｉ−Ｃｕ，Ｎｉ−Ｔｉ−Ｃｕ，Ｃｕ−Ｔｉ−Ｎｉを含む他の構造は使用されてもよい。他の組み合わせは可能である。例えば、複数の実施形態の１つ又は複数において、ＺｒがＣｕに部分的に又は完全に置き換られてもよい。Ｎｉ、Ｃｕ、及びＺｒの複数の層も使用されてもよく、それらの順番が変更されてもよい。

記載されたプレート熱交換器は、その製造方法が使用されることができるタイプのプレート熱交換器の一例に過ぎない。他のタイプの複数のプレートパターン、プレート内の他の数のポート開口部などを有するタイプを含む、他の適切なプレート熱交換器のタイプがこの方法に従って製造されてもよい。製造方法はまた、チタニウムから製造された他の部品を接合するために使用されてもよく、接合部は溶融抑制フォイルの使用によって溶融されたチタニウムによって部品間に形成される。

以上の説明から、本発明の様々な実施形態が説明され、且つ示されたが、本発明はそれに限定されず、特許請求の範囲に規定された主題の範囲内で他の方法で具体化されてもよい。

１ プレート熱交換器
６ 第１の端部プレート
７ 第２の端部プレート
８ コネクタ
１０ 第１の流体入口
１１ 第１の流体出口
１２ 第２の流体入口
１３ 第２の流体出口
２００ チタニウムプレート、チタニウムコア
２０１ 伝熱プレート、チタニウム伝熱プレート、チタニウムプレート
２０１’ 伝熱プレート、チタニウムプレート
２０８ 第１の溶融抑制フォイル
２０９ 第２の溶融抑制フォイル
２１０〜２１３ 貫通孔
２１４ 表面層
２２１ ニッケルフォイル
２２２ 銅フォイル
２２４ ニッケル（Ｎｉ）フォイル
２２５ 銅（Ｃｕ）フォイル
２３１ 第１の側
２３２ 第２の側
２３３ 周縁
２３４ パターン
２３６ 上部
２３７ 底部
２４０ 接触点
２４１ 接合部
３０１ プレートスタック、スタック
４０１ チタニウム伝熱プレート、チタニウムプレート
４１４ 表面層
５０１ 金属コイル

Claims (16)

1. プレート熱交換器（１）を製造する方法であって、
   チタニウムプレート（２０１’）の少なくとも１つの側（２３１）で溶融抑制フォイル（２０８）によって金属被覆（１０３）されたチタニウムプレート（２０１’）を得るステップ（１０２）と、
   複数の上部（２３６）及び複数の底部（２３７）が前記チタニウムプレート（２０１）に形成されるように、前記チタニウムプレート（２０１’）にパターン（２３４）をプレス加工するステップ（１０６）と、
   金属被覆され、熱処理され、且つプレス加工された複数のチタニウムプレート（２０１、４０１）のスタック（３０１）を形成するように、多数の類似のチタニウムプレート（４０１）に前記チタニウムプレート（２０１）をスタックするステップ（１１０）であって、複数の接触点（２４０）がチタニウムプレート（２０１、４０１）のスタック（３０１）において隣接するチタニウムプレート（２０１、４０１）の間で形成される、ステップ（１１０）と、
   前記複数のチタニウムプレート（２０１、４０１）のスタック（３０１）を８５０℃より高く、且つチタニウムの融点より低い温度まで加熱するステップ（１１２）であって、前記溶融抑制フォイル（２０８）が前記チタニウムプレート（２０１、４０１）のチタニウムのための溶融抑制剤として作用し、且つ前記チタニウムプレート（２０１、４０１）の表面層（２１４）を溶融させ、溶融したチタニウムはそれによって、隣接するチタニウムプレート（２０１、４０１）の間の複数の接触点（２４０）に流れるステップと、
   溶融したチタニウムが凝固し、隣接するチタニウムプレート（２０１、４０１）の間の複数の接触点（２４０）で複数の接合部（２４１）を形成することを可能にするステップ（１１４）と、
   を備える、プレート熱交換器（１）を製造する方法。
2. 前記チタニウムプレートは、パターン（２３４）を前記チタニウムプレートにプレス加工するステップ（１０６）の前に、０．２５ｍｍから１．５ｍｍの厚さを有する、請求項１に記載のプレート熱交換器（１）を製造する方法。
3. 前記溶融抑制フォイル（２０８）は、ニッケルフォイル（２２４）と、銅フォイル（２２５）及びジルコニウムフォイル（２１３）のいずれかと、を備える、請求項１又は２に記載のプレート熱交換器（１）を製造する方法。
4. 前記溶融抑制フォイル（２０８）は、前記チタニウムプレート（２０１’）の第１の側（２３１）に金属被覆され、第２の溶融抑制フォイル（２０９）は、前記チタニウムプレート（２０１’）の第２の側（２３２）に金属被覆され、前記溶融抑制フォイル（２０８）及び前記第２の溶融抑制フォイル（２０９）のそれぞれは、第１の銅フォイル、ニッケルフォイル、及び第２の銅フォイルを備え、前記ニッケルフォイルが前記第１の銅フォイルと前記第２の銅フォイルとの間に位置する、請求項１又は２に記載のプレート熱交換器（１）を製造する方法。
5. 前記ニッケルフォイル（２２４）は、パターン（２３４）を前記チタニウムプレートにプレス加工するステップ（１０６）の前に、前記チタニウムプレート（２０１）の厚さの２０％未満である厚さを有する、請求項３又は４に記載のプレート熱交換器（１）を製造する方法。
6. 前記銅フォイル（２２５）は、パターン（２３４）を前記チタニウムプレートにプレス加工するステップ（１０６）の前に、前記チタニウムプレート（２０１）の厚さの２０％未満である厚さを有する、請求項３又は４に記載のプレート熱交換器（１）を製造する方法。
7. 前記ジルコニウムフォイル（２１３）は、パターン（２３４）を前記チタニウムプレートにプレス加工するステップ（１０６）の前に、前記チタニウムプレート（２０１）の厚さの２０％未満である厚さを有する、請求項３に記載のプレート熱交換器（１）を製造する方法。
8. 前記チタニウムプレート（２０１）は、前記チタニウムプレート（２０１）の２つの側（２３１、２３２）のそれぞれに溶融抑制フォイル（２０８、２０９）によって金属被覆（１０３）される、請求項１〜７のいずれか一項に記載のプレート熱交換器（１）を製造する方法。
9. 前記チタニウムプレート（２０１）は、圧延によって、前記銅フォイル（２２５、２２２）及び前記ニッケルフォイル（２２４、２２１）によって金属被覆される、請求項３又は４に記載のプレート熱交換器（１）を製造する方法。
10. 金属被覆されたチタニウムプレート（２０１）は、６５０℃から８５０℃の温度で熱処理（１０４）される、請求項１〜９のいずれか一項に記載のプレート熱交換器（１）を製造する方法。
11. 前記プレス加工するステップ（１０６）は、少なくとも１．５ｍｍのプレス深さで前記チタニウムプレート（２０１）をプレス加工するステップを備える、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のプレート熱交換器（１）を製造する方法。
12. プレス加工されたチタニウムプレート（２０１）の前記複数の上部（２３６）及び前記複数の底部（２３７）は、前記溶融抑制フォイル（２０８、２０９）によって金属被覆されるチタニウムプレート（２０１）の側で、前記溶融抑制フォイル（２０８、２０９）によってカバーされる、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のプレート熱交換器（１）を製造する方法。
13. 金属被覆するステップ（１０３）及び熱処理するステップ（１０４）の後で、前記チタニウムプレート（２０１）を所定の形状に切断するステップ（１０８）を備える、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のプレート熱交換器（１）を製造する方法。
14. 前記加熱するステップ（１１２）は、加熱温度を８５０℃から１０５０℃まで加熱するステップを備える、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のプレート熱交換器（１）を製造する方法。
15. 前記チタニウムプレート（２０１）は、グレード１又はグレード２のチタニウムを備え、前記溶融抑制フォイル（２０８）は、少なくとも９８％の純銅を備える銅フォイル（２２５）と、少なくとも９８％の純ニッケルを備えるニッケルフォイル（２２４）と、少なくとも９８％の純ジルコニウムのジルコニウムフォイル（２１３）とのいずれかを備える、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のプレート熱交換器（１）を製造する方法。
16. 前記複数の接合部（２４１）における少なくとも９０％のチタニウムは、チタニウム伝熱プレート（２０１、４０１）のスタック（３０１）において前記複数の伝熱プレートのいずれか１つの一部であった、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のプレート熱交換器（１）を製造する方法。

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