JPH0565792B2 - - Google Patents

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JPH0565792B2
JPH0565792B2 JP61095844A JP9584486A JPH0565792B2 JP H0565792 B2 JPH0565792 B2 JP H0565792B2 JP 61095844 A JP61095844 A JP 61095844A JP 9584486 A JP9584486 A JP 9584486A JP H0565792 B2 JPH0565792 B2 JP H0565792B2
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plate
spacer
heat exchanger
fluid
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Gureie Aran
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IFP Energies Nouvelles IFPEN
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Publication of JPH0565792B2 publication Critical patent/JPH0565792B2/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、特に気体間の熱交換に使用しうるモ
デユラー構造の熱交換器に関する。
従来の技術 本出願人は、モデユラー構造の種々の熱交換器
を、例えばフランス特許公告第2530798号および
同第2541442号において以前にすでに記載してい
る。これらの文献に記載された装置は、はめ込み
によつて互いの上に組立てられた格子(またはラ
チス)の積重ねより成つていた。これらの格子
は、熱可塑性材料(金属または合成樹脂)の射出
成形によつても得られることができるし、あるい
はそれ自体種々の熱可塑性材料の機械加工によつ
てあるいは射出成形によつて得られた小板の組合
せによつて製作された。積重ねられた格子を成す
小板または隔壁が、特別な型の熱交換構造によつ
てくり抜き部を有さない時、前記積重ねられた小
板または隔壁が別々の通路を形成していた。この
通路内を、例えば交互になつた通路の列を、熱交
換に参加する流体が流通することができた。その
時該流体は平行流で(並流または向流で)流通す
る。
もう1つの型の熱交換構造によれば、小板また
は隔壁のあるもの、特に互いに平行な小板または
隔壁の全体のうちの1つはまたくり抜き部を有す
ることができ、このくり抜き部は、同じ列の通路
間に、流体のうちの1つが、このような穴あき小
板または隔壁に対し全体として垂直な方向に、従
つて別の流体の流れる通路の方向に対し全体とし
て垂直な方向に流通することができるような連絡
路を生じさせることができた。この場合、熱交換
器は十字流で作動することができた。
記載された特別な実施方法は、上記第1の型の
構造に対応する平行流(例えば向流)の中心ブロ
ツクおよび上記第2の型の構造に対応し、かつ流
体の供給および排出の役目を果す2つの末端ブロ
ツクを含む、3つのブロツクを有する熱交換器か
ら成つていた。このように構成された熱交換器
は、互いに通ずる通路網内へ、末端ブロツクを通
つて側面へ導入された(および排出された)空気
による排煙からの熱回収に特に使用されることが
できた。排煙は、今度は、別々の通路の列を経
て、末端ブロツクを横切つた。もう1つの実施態
様は、上記第2の型の構造に対応するただ1つの
ブロツクから成ることもできた。このような構造
は、十字流として作動するためのものであつた。
モデユラー構造の新しい熱交換器が今や完成さ
れた。スペーサー(これについては後述する)を
一体に備えたプレートから成るその構成素子は、
以前に記載された熱交換器を成す格子(またはラ
チス)よりも、例えば射出成形によつてさらに容
易に製造されうる。本発明の熱交換器のもう1つ
の利点は、タイビーム35が特別な形状のプレー
ト22に備えられている開口部34を通つて備え
られており、タイビーム35による締め付け圧力
をプレート全体に良好に分散させるため、1つの
流体から別の流体への洩れの可能性をかなり減ら
せることである。これについては以後の本発明の
詳細な説明の欄において説明する。
発明の構成 一般的には、本発明は比較的熱い流体と比較的
冷たい流体との熱交換用の装置であつて、熱交換
帯域および前記流体の各々のための供給および排
出手段を有している装置に関する。前記熱交換帯
域は互いに平行な複数のプレートの並置から成る
少なくとも1つのブロツクを有する。各プレート
はその面の少なくとも1つに、1つのプレートに
おいておよびプレート相互間において、互いに平
行な、連続した(切込みのない)またはくぼみの
あるスペーサーから成るスペーサー素子をプレー
トに一体に備える。これらのプレートはいずれか
2つの隣接するプレートについて、対向面の少な
くとも1つがスペーサーをプレートに一体に備
え、前記スペーサーの少なくとも一部がそれらの
長さの少なくとも一部において、対向状の隣接す
るプレートの面と接触しているかまたはそれらの
長さの少なくとも一部において、前記対向面に場
合によつては存在するプレートに一体化したスペ
ーサーの少なくとも一部と接触するように構成さ
れかつ配置されている。さらに、前記流体のため
の流通空間を画するようにしてこのように並置さ
れたプレートは2つのうちの少なくとも1つの流
通空間については、前記空間を画する隣接する2
つのプレートの対向面のうち少なくとも1つがプ
レートに一体に有するスペーサーが、くぼみのあ
るスペーサーであるようにして構成され、かつ配
置されている。
さらに、ブロツクを成す並置された前記プレー
ト22が、前記プレート22の全表面にわたつて
分散されているプレートに一体化したスリーブ3
6を備えた開口部34を経てプレート全体を横切
つている、それらの末端にねじ切りがしてある棒
から成るタイビーム35によつて、2つの側プレ
ートの間に締めつけられて保持されており、 各プレート22が、その面の各々に、対向状の
隣接プレート22の面の対応する場所に位置し
た、雌型補助素子21または雄型補助素子20と
対応している複数の雄型位置決定素子20または
雌型位置決定素子21をプレートに一体に有して
おり、 タイビーム35を通すための開口部34が、位
置決定素子20,21内に作られている。
以下の記載においてくぼみのあるスペーサーは
また「切込みのある」とも言われる(同様に「く
ぼみ」および「切込み」という用語も無差別に用
いる)。連続したスペサーはまた「切込みのない」
と言われることもある。好ましくは、本発明の装
置の熱交換帯域はプレートを並置することによつ
て構成されるが、これらのプレートは長方形であ
り、これらが有するスペーサーは(くぼみのある
ものでも連続したものであつても)、前記プレー
トの全体の対応するへりに対して平行である。
本発明の実施例を、添付図面に関連させて記載
する。すなわち: ・ 第1図は、第1の特別な実施態様に対応する
隣接プレートの2つの位置の斜視図である。こ
の実施態様においては、各プレートがそれらの
2つの面に、切込みのある平行なスペーサを有
する。
・ 第1A図は、第1図に示した型の複数のプレ
ートの並置から成る熱交換器の部分斜視図であ
る(断片的に、並置された4つのプレートを示
した)。
・ 第2図は、第1図の変形例に対応する隣接す
るプレートの2つの部分の斜視図である。
・ 第2A図は、第2図に示した型の4つのプレ
ートの並置から成る熱交換器の部分斜視図であ
る。
・ 第3図は、第1図のプレートの第2の変形例
に対応する、隣接するプレートの2つの部分の
斜視図である。この図面において、各プレート
は一方の面のみに(切込みのある)スペーサー
を有する。
・ 第4図は第2の特別な実施態様に対応する隣
接プレートの2つの部分の斜視図である。この
第2の実施態様においては、各プレートは、そ
の一方の面に、切込みのある平行なスペーサー
を、他方の面に切込みのない平行なスペーサー
を有する。
・ 第5図は、隣接する2つのプレートの係合部
による位置決定法を示す断面図である。
・ 第6A図は、プレートの2つの部分におい
て、並置されたプレート全体の組立てシステム
を示す断面図であり、第6B図は、プレートの
2つの部分において、このようなシステムの好
ましい実施態様を示す断面図である。
・ 第7図および第8図は、スペーサーの方向に
垂直なへりに沿う、同一平面における素子プレ
ートの2つの組立て方法をそれぞれ示す斜視図
である。
・ 第9図および第9A図は、スペーサーの方向
に平行なへりに沿う同一平面における素子プレ
ートの1つの組立て方法を示す正面図および側
面図である。
・ 第10A図および第10B図は、本発明によ
る熱交換器の構造に可能な、2つの作動方法を
図式的に示す概念図である。
・ 第11図は、本発明による熱交換器の構造の
部分斜視図である。
・ 第11A図は、第11図中の平面A−Aに沿
う断面図である。
実施例 第1図および第1A図と関連して記載された本
発明の熱交換帯域の第1の実施態様によれば、前
記熱交換帯域を成すように並置されたプレート1
(場合によつては末端プレートを除いて)は、好
ましくは長方形であつて、それらの面の各々に、
切込み(またはくぼみ)3のあるスペーサー2を
有する。さらに互いに平行なこれらのスペーサー
2は、有利には前記プレート1のへりに平行であ
り、プレート1の幅方向に等距離である。切込み
(またはくぼみ)3は、スペーサー2の厚みに等
しい深さまたはこれより小さい深さを有してもよ
い。この後者の場合を第11図に示す。プレート
1の同一面のスペーサー2において、切込み3
は、第1図および第1A図に示したように、前記
スペーサ2の方向に垂直な直線をなす位置にあつ
てもよい。
いずれかのプレート1の1つの面と、これに隣
接するプレート1の対向面との間において、スペ
ーサー2は互いに向き合つており、それらの切込
み3は、各々対応している。
従つて、プレート1の並置によつて1つのプレ
ートの1つの面のスペーサー2の突出部4と、こ
れに隣接するプレート1の対向面に対応するスペ
ーサー2の突出部4とを接触させる。プレート1
のこのような並置は、第1A図に示したような熱
交換帯域5を形成する。この図面では、切込み3
と突出部4によつて、いずれの2つの隣接するプ
レート1の間にも、流体用の流通網を作ることが
できる。各流通網では、スペーサー2に対して平
行な方向にまたは垂直な方向に流通することかで
きる。隣接する種々の流通網は、構成それ自体に
より、プレート1それ自体によつて分離されてい
るので、隣接する流通網を流通する流体間で通い
合う可能性はなく、従つて洩れの危険もない。
熱交換帯域5の構造は、種々の流通網を通る流
体に対して、数多くの流通の可能性を与える。
従つて、2つの流体が使用される場合、それら
は各々交互に2つのうちの1つの流通網内に導入
される。
2つの流体は、スペーサー2の方向に平行に、
平行流として(並流または向流として)流通する
ことができる。これらはまたスペーサー2の方向
と垂直な方向に、切込み3を通つて平行流として
(並流または向流として)流通することもできる。
しかしながら上記構造の主な利点は、2つの流体
がそこを十字流として流通しうるという事実にあ
る。一方の流体は、2つのうちの一方の流通網
を、スペーサー2に平行に流通し、他方の流体
は、他方の流通網内を、スペーサー2に垂直に、
切込み3によつて作られた通路を通つて流通す
る。
上記流通方法の各々を実施するためには、熱交
換帯域の、プレート1に垂直な末端面の適当な場
所に、流通網を閉じるかまたは開けておき、適当
な開口部を経て、流体が流通しなければならない
流通網内に流体を運ぶ(か、またはこれから流体
を排出する)だけで十分である。これは、熱交換
帯域5の前記末端面に、一連の流通網の1つへの
進入に必要な開口部(そこに、対応する流体を導
入するか、またはそこから排出するため)しか備
えないプレートを置くことによつて実施されう
る。前記プレートの穴のあいていない部分が、別
の流体の流通のために用意された別の一連の流通
網に対応する開口部を閉塞する。これらの末端プ
レートについては、第11図および第11A図に
関連して、後でより詳細に記載する。
第2図および第2A図に示した上記実施方法の
変形例において、プレート6の1つの面のスペー
サー7の各々の切込み8は、スペーサー7の方向
に垂直に(互いに)1列になつて位置してはおら
ず、隣接する2つのスペーサーにおいてずれてい
る。切込み8のこのような配置を示す対向面を接
触させることにより構成される流通網において、
流通空間は、特に流体がスペーサー8に全体とし
て垂直な方向に流通する時、その流通がまがりく
ねつていて、スペーサー2の切込み3がずれてい
ない、第1図および第1A図のプレート1の場合
のように比較的真つすぐではない進路をたどるよ
うな、異つた形状を示す。
切込み8(従つて突出部9)のずれは、ある正
確な規則性を示してもよい。第2図および第2A
図に示すように、切込み8は2つのうちの1つの
スペーサー7について、プレート6の1つの面に
おいてずれている。そしてまた2つ以上のスペー
サーの周期性をもつて繰返される、より規則的で
ないずれ、さらには1つのプレートの1つの面の
幅全体にわたつて、全く不規則なずれをも考える
ことができる。
第2図および第2A図において、切込み8のず
れている配置は、熱交換帯域10の2つのうちの
1つの流通網にしか関していないが、これはまた
すべての流通網に関することもできる。1つのプ
レート6の面の各々のスペーサーの切込み8およ
び突出部9がずれた配置を示す時、ずれの「規則
性」は、同じプレート6の両面において異なると
考えられてもよい。
第1図および第1A図に関連して上に記載され
た実施方法のもう1つの変形例において、第3図
に示したようなプレート11は、それらの面1つ
においてしかスペーサー12を有しない。これら
のスペーサー12は、例えば1つのプレート11
の前記スペーサー12に対して垂直に、1列にな
つて位置する切込み13を備える。
熱交換帯域を形成するために、プレート11を
並置する場合、プレート11の切込みのあるスペ
ーサー12の最も外側のへりすなわち突出部14
は、隣接するプレート11の対向面と接触する。
前記面はスペーサを有しない。
一度組立てられた熱交換帯域は、第1A図に示
したような前記の熱交換帯域5の形状寸法と類似
の形状寸法を示す。同様に、2つの流体を用いる
時、これらの流体の各々を、2つのうちの1つの
流通網内において、互いに平行であつてかつスペ
ーサー12に平行な流で、互いに平行であつてか
つスペーサー12に垂直な流で、さらには十字流
で流通させることかできる。もう1つの変形例に
おいて、流体のすべての流通網または2つのうち
の1つの流通網について、特に第2図および第2
A図に関連してプレート6について上記されてい
るように、1つのプレート11の隣接するスペー
サー12間の切込み13のずれを考えることもで
きる。
本発明の熱交換帯域の2番目の実施態様によれ
ば、並列させることによつて前記熱交換帯域を形
成するプレート(場合によつては末端プレートを
除いて)は、それらの面の各々に、スペーサーを
有する。これらは各プレートの面の一方において
切込みのないすなわち連続委したスペーサーであ
り、同じプレートの他方の面のスペーサーには、
切込みがある。
このようにして、第4図におい、プレート15
はそれらの面の一方に切込みのあるスペーサー1
6を、他方の面に切込みのないスペーサー17を
有する。
前記のように1つのプレート15の一方の面の
スペーサー16の切込み18は、前記スペーサー
16に垂直に1列になつて配置されるか、または
いずれかの隣接する2つのスペーサー16におい
て互いに対してずらして配置されていてもよい。
有利には、切込みのないスペーサー17を有する
プレート15の一方の面は、隣接プレート15の
切込みのないスペーサー17を有する面と対向し
ている。2のつ対向面の切込みのないスペーサー
17は、一般に互いに向き合つている。同様に、
切込みのあるスペーサー16を有するプレート1
5の面は、それ自体、切込みのあるスペーサー1
6を有する隣接プレート15の1つの面と対向し
ている。前記スペーサー16は、一般に互いに向
きあつている。それらの切込み18とそれらの突
出部19は(これらの切込み18および突出部1
9が、同じプレート15において1列になつてい
ても、あるいはこれらがいずれかの隣接する2つ
のスペーサーにおいて、互いに対してずれていて
も)、各々対応している。
プレート15を並置すると、1つの熱交換帯域
が形成される。隣接プレート15の対向面に対応
するスペーサー17と、それらの全長にわたつて
接触しているプレート15の一方の面の切込みの
ないスペーサー17は、平行な通路の列を形成す
る。これらの中を、スペーサー17に平行に、使
用される流体の1つが通ることができる。その他
に、2つの隣接プレート15の対向面の切込みの
あるスペーサ16の突出部19を接触させること
によつて、第2流体用の流通網を形成することが
できる。この流通網全体の中を、スペーサー16
に平行な方向に(この場合、2つの流体は平行流
で:並流または向流で、流通する)またはスペー
サー16に対して垂直な方向に、切込み18が作
り出した通路を通つて(この場合、2つの流体は
十字流として流通する)、前記第2流体が流れる
ことができる。
上記第2の実施態様の枠内において、第1方法
の変形例の1つに記載されているように、それら
の面の一方にしかスペーサーを有しないプレート
を並置することもまた可能である。この場合、2
つのうちの一方のプレートについて、スペーサー
には切込みがなく、他方のプレートについては、
スペーサーに切込みがあると考えることができ
る。このようなプレートの並置によつて、1つの
熱交換帯域を形成することができる。この熱交換
帯域の形状寸法は、一方の流体のための流通網
と、他方の流体のための通路の列とを交互に配置
している、第4図に示したようなプレート15の
並置によつて得られる熱交換帯域の形状寸法と類
似である。
この配置は図面に示されていない。
本発明の熱交換帯域の第2の実施態様と同様、
第1態様とも関係のある変形例によれば、前記熱
交換帯域は、両面に(くぼみのあるまたは連続し
た)スペーサーを備えるプレートおよびスペーサ
ーを備えないプレートを交互に並置することより
成つていてもよい。
さらに、素子プレートが有するスペーサーの配
置および形状について、その他の変形例を考える
こともできる。これらの素子プレートを並置する
ことによつて本発明の熱交換器構造を形成する
が、但し、これは本発明の一般的な定義によれ
ば、切込みがあるかまたは切込みのないスペーサ
ーが、互いに平行であつてかつプレートの面に配
置されていて、1つのプレートの一方の面のスペ
ーサーの少なくとも一部が、隣接プレートの対向
面と、または隣接プレートの対向面のスペーサー
の少なくとも一部と接触するようになり(隣接す
る2つのプレートが、この並置において互いに平
行である)、このようにして熱交換の関係にされ
る2つの流体のための流通空間を画するように
し、かつ2つのうちの少なくとも一方の流通空間
については、前記空間を画する2つの隣接プレー
トの対向面の一方および/または他方が有するス
ペーサが、くぼみのあるスペーサーであるような
ものである。
前記プレートの平面の方向に平行な平面の方向
において、隣接するプレートの位置決定は、第5
図に示された雄型係合部20と雌型係合部21と
を対応させることによつて確保される(このよう
な係合部20,21は、隣接プレート22に固着
され、前記プレートの両面23,24に各々配置
されている)。プレート22の一方の面23の各
雄型係合部20は、プレートの並置において、隣
接プレート22の対向面24の雌型係合部21に
向い合つている。雌型の位置決定係合部21は、
例えばこれを有するプレート22の面24から高
さh1だけ突出した嵩ばり(例えば円筒形または平
行六面体のもの)から成り、この先端面25は有
利には前記面24に平行である。そしてこれは係
合部21の先端面25において開いた(例えば前
記面24に垂直な方向の軸および/または隔壁を
有する円筒形または平行六面体の形態の)くぼみ
26を有する。くぼみ26の深さp1が雌型係合部
21の高さh1より小さい時、前記くぼみ26の底
部27は、プレート22の面24の距離l1に位置
する。
雄型の位置決定係合部20の方は、これを有す
るプレート22の面23から高さh2だけ突出した
嵩ばりから成る。これの先端面28は有利には前
記面23に平行である。この嵩ばりの少なくとも
一部分29は、前記係合部の全高h2より低いかま
たはこれに等しい高さp2を有し、これに向い合う
雌型係合部21のくぼみ26にはめこまれること
ができるような適当な形(例えば円錐台形または
角錐台形)をなす。雄型係合部20は、l2=h2
p2の高さの例えば平行六面体または円筒形の台部
30を有していてもよい。
雄型および雌型係合部20,21の寸法および
形状、特に、雄型係合部20の一部分29の円錐
台形または角錐台形表面の傾斜は、スペーサー3
1,32の高さによつて決定される隣接プレート
の距離における位置決定が、できるかぎり遊びの
ないようなものであるように選ばれる。
従つて例えば、スペーサー31とスペーサー3
2が接触していると、雌型係合部21の先端面2
5は、台部30がある場合は、雄型係合部20の
台部30の先端面に、また台部が無い場合、すな
わちp2=h2である場合には、プレートの面23
に、それぞれ接触することができる。その時h1
l2=dまたはh1+h2−p2=dの関係がある。さら
にはもし高さh1とh2が一定であれば、p2=h1+h2
−dである。
この場合、プレート間に遊びが生じる可能性を
最大限に減じるために、雌型係合部21のくぼみ
26の内側のへりの寸法を、台部30との(また
は台部が無い場合はプレートの面23との)係合
点において、雄型係合部20の円錐台形または角
錐台形の一部分29の寸法と同じであるようにす
るとよい。
さらに、雄型係合部20の円錐台形または角錐
台形の一部分29の先端面28が雌型係合部21
のくぼみ26の底部と接触しないのが好ましい。
そしてp2<p1またはh2+l1<dである。
同様に、雄型係合部20と雌型係合部21との
接触が、雄型係合部20の先端面28と雌型係合
部21のくぼみ26の底部27とを接触させるこ
とによつてなされると考えることもできる。その
際h2+l1=dまたはh1+h2−p1=dさらにはまた
高さh1およびh2が一定であれば、p1=h1+h2−d
である。
プレート間に遊びが生じる可能性を最大限に減
じるために、この場合雌型係合部21のくぼみ2
6の内側のへりの寸法が、同じレベルにある雄型
係合部20の円錐台形または角錐台形の一部分2
9の断面の寸法と同じであるのがよい。これはさ
らに、雌型係合部21の先端面25と、もし台部
があるならば雄型係合部20の台部30の先端面
との、または台部が無いならば、プレートの面2
3との接触がないのが好ましいという意味であ
る。従つてp1<p2またはh1+l2<dである。
しかしながら、最も有利な場合は、雄型係合部
20と雌型係合部21との接触が、雌型係合部2
1の先端面25と雄型係合部20の台部30とを
接触させることによつても、雄型係合部20の先
端面28と雌型係合部21のくぼみ26の底部2
7とを接触させることによつても行なわれず、雌
型係合部21のくぼみ26の内側のへりと雄型係
合部20の円錐台形または角錐台形の一部分29
とを、寸法が一致するような、後者の中間レベル
で接触させることによつてなされる。この配置に
おいては、プレート間にありうる側面の遊びが無
い。これが第5図に示されている配置である。
この配置を支配する関係式は、 一方でh1+l2<dまたはh1+h2−p2<d他方で
h2+l1<dまたはh2+h1−p1<dであり、もし高
さh1およびh2が一定であれば(並びに距離dが一
定であれば)、 p2>h1+h2−d p1>h1+h2−d である。
これに反して場合によつては等しいこともあり
うるp1とp2との間には不等式の関係をうち立てる
ことはできない。
上記位置決定用係合部20,21は、各プレー
ト22の面において何らかの方法で分配されてい
てもよい。但しいずれかのプレート22の1つの
面23の各雄型係合部20に、隣接プレート22
の対向面24の雌型係合部21が対応するという
条件においてである。
本発明による熱交換器構造において、並置され
た各プレート22の面において、位置決定用係合
部20,21(各々雄型または雌型)は、スペー
サー間に、あるいはスペーサーそれ自体に配置さ
れていてもよい。
本発明において考察されている雄型および雌型
位置決定係合部は、上記とは異なる形態をしてい
てもよい。これらは、プレートの平面の方向に平
行な平面の方向に、互いに対してのプレートのず
れを妨げるという同じ作用を保証するような時
は、係合部20,21と均等のものであろう。
本発明の装置の熱交換帯域を成す並置プレート
は、タイビーム35による締め付け圧力をプレー
ト全体に良好に分散させるために、第6A図に示
すように、プレート22の表面に垂直に作られか
つすべてが前記並置プレートの対応する点に位置
づけられている開口部34によつて、末端にねじ
切りがしてある金属棒から成るタイビーム35
を、前記プレート22を通して備える。これらの
端部は、熱交換構造を成すブロツクの両側部で、
プレート22にあけられた開口部34に対応する
開口部があけられた好ましくは金属の側プレート
を通つている。それらが締めつけている側プレー
トおよび熱交換構造から成る全体の締めつけは、
タイビーム35を成す棒のねじ切り端部にねじで
止められたナツトを用いて行なわれる。
前記のタイビーム35を通すことを可能にする
開口部34は、(例えば比較的冷たい)流体が
(例えば比較的熱い)他の流体へ、プレート22
を通つて洩れる原因にもなりうるので、前記開口
部は、本発明の特別な配置によつて、プレート全
体の締めつけの際、各プレートのあちこちに位置
する、流体の流通空間37の間の気密性を確保す
るために特別に考えられたプレートの部分を通つ
て備えられている。従つて第6A図において、プ
レート22に備えられた開口部34は、スリーブ
36を備え、このスリーブの形状寸法は、それら
の末端のへりが、プレート22の全体の締つけの
際接触するようなものであり、このようにして開
口部34によつて、流通空間37から隣りの流通
空間37への流体の通過を妨げる。この配置は熱
交換ブロツク全体にわたつて繰返され、このよう
にしてプレートのあちこちに配置されたすべての
流通空間37の間の洩れを制限する。
タイビーム35を通すための開口部34は、プ
レート22の表面において、何らかの方法により
分散されている。分散は、好ましくは比較的規則
的なものである。
第6B図に示された好ましい配置によれば、タ
イビーム35を通す開口部34は、位置決定用係
合部20,21を通して作られたものであつても
よい。これらの係合部については上に記載してお
り、その形状寸法はプレート22の互いに対して
の位置決定、およびプレート22の両側での流体
の流通空間37の間の洩れの制限の両方を同時に
保証するようなものでなければならない。この流
体の洩れの制限は、位置決定用係合部の雄型およ
び雌型部分間の接触によつて行なわれる。
本発明による熱交換器構造は、前記のようなあ
る数のプレートの並置からなつていてもよい。し
かしながらまた、複数の素子プレートを同じ平面
内で組立てることによつて各プレートを形成する
ことも考えることができる。その際組立てられる
プレートは、各々のそれらの側端面に適当な据付
け装置を備える。組立ては、前記据付け装置を相
互にはめ込むことによつて行なわれる。従つてス
ペーサーの方向に対して垂直なそれらのへりによ
つてm個の素子プレートを組立てることができる
および/またはスペーサーの方向に平行なそれら
のへりによつてn個の素子プレートを組立てるこ
とができる。したがつてm×n個の素子プレート
を含むプレートが形成される。mおよびnは何ら
かの整数である(このうち少なくとも1つは少な
くとも2である)。一般に数mおよびnはそれほ
ど大きい数ではない。
スペーサーの方向に垂直なそれらのへりに沿う
プレートの側面の組立ては、例えば第7図および
第8図に示されたような装置によつてまたは均等
な装置によつて行なわれることができる。
第7図および第8図によつて示した組立て装置
は、組立てられるプレート39の1つのへりの突
出部または舌状部38を、組立てられる隣接プレ
ート41のへりに作られた対応するへこみまたは
溝部40にはめこむことから成る同じ原理に基づ
いている。前記突出部38は、第7図のプレート
39と同じ厚みを有するか、また第8図のプレー
ト39より小さい厚みを有する。
スペーサーの方向に平行なそれらのへりに沿う
プレートの側面の組立ては、例えば第9図および
第9A図に示したように、プレート43の側端面
から出る突部42を、組立てられる隣接プレート
の側端面に作られた、ほとんど同じ大きさの孔部
44に、前記突部42に向いあわせにはめこむこ
とによつて行なうことができる。
本発明による熱交換器構造の重要な利点は、こ
れらが多数の使用の可能性を提供することであ
る。
可能な使用法の中でも、主として第10A図に
図式的に示したように、十字流で流通する2つの
流体間に熱交換の関係をつくることから成るもの
を挙げることかできる。
このような構造を製作するために、一般に前記
の種々の型に対応しうるプレートの並置から成る
ブロツクを用いる。但しスペーサーが隣接プレー
ト間にあるあらゆる空間において連続しているよ
うな型は除く。特別な型を第11図および第11
A図に示す。
スペーサー2に対して全体として垂直な方向に
流通しなければならない流体の導入は、プレート
46の開口部45を通つて行なわれうる。これら
の開口部は、空間47に入ることを可能にする。
その他にプレート46は、第2流体の流通のため
の空間を塞ぐ(第11A図に示した断面図の空間
48)。
空間48内を、第11A図のスペーサー2に全
体として平行な方向に流通しなければならない流
体については、これはプレート50の開口部49
を経て導入されてもよい。これらの開口部は、空
間48に入ることを可能にし、前記プレート50
はその他に第1流体の流通のための空間47を塞
ぐ。
前記第2流体の排出は、プレート52の開口部
51を通つて、供給面の反対側の熱交換ブロツク
面を経て行なわれる。前記プレートはまた、第1
流体の流通のための空間47をも塞ぐ。
第11図および第11A図において考察された
熱交換ブロツクを成すように並置されたプレート
が垂直平面内に位置すると仮定するならば、第1
流体の供給プレート46および(図面に示されて
いない)排出プレートは、それら自体前記のもの
に垂直で、直交する平面内に位置するであろう。
第2流体の供給プレート50および排出プレート
52は水平平面内にあり、第2流体は上から下へ
流通するであろう。また第2流体が下から上へ流
通し、供給プレートがその際下部プレート52で
あり、排出プレートがその際上部プレート50で
あると考えてもよい。
スペーサー2に作られた切込み3によつて連通
している空間48(第11A図)内において第2
流体を流通させる代りに、第4図のプレート15
に類似の切込みのないスペーサーをそれらの面の
1つに有するプレートを用いて、第2流体を別々
の通路内で流通させることもできる。
本発明による熱交換器構造を用いるもう1つの
可能性を、第10B図に示す。熱交換ブロツク
は、(側面から導入される)第1流体の流通との
関係でその役割を決定することができる3つの帯
域を含む。これは第2流体が、3つの帯域内にお
いて同じように、すなわちスペーサーの方向に平
行に下から上へ、あるいは(第10B図に示した
ように)上から下へ流通するという意味である。
例えば第1流体の供給帯域である下部帯域におい
て、第1流体は第2流体と、言わば十字流として
流通する。中央帯域において、2つの流体は、平
行流として(もしも第2流体が上から下へ流通す
るならば向流でもし第2流体が下から上へ流通す
るならば並流で)流通し、考察されている場合に
おいては第1流体の排出帯域である上部帯域にお
いて、第1流体は、第2流体と言わば十字流とし
て流通する。この型の作動を行なうためには、第
2流体の供給(各々排出)プレート内に専ら当該
プレートの下部(各々上部)に前記流体の導入
(各々排出)に必要な開口部を作れば十分である。
本発明の熱交換器構造の大きさは、熱交換の関
係にされる流体の流量と温度によつて、非常に
様々なものであつてもよい。プレートの長さと幅
は数十センチメートルであつてもよく、それらの
厚みは1mm以下〜数ミリメートル、隣接プレート
の中央平面の距離は数ミリメートル〜数センチメ
ートルであつてもよい。熱交換ブロツクを構成す
るための並置プレートの数は、約十〜数百であつ
てもよい。
本発明による装置の容積の1ユニツトあたりの
熱交換表面積は大きくてもよい。この表面積の平
均値は1m3あたり150付近〜200m2である。
本発明による熱交換器構造を成すプレートは、
熱交換において使用される流体の温度によつて、
種々の材料すなわち熱良導体あるいはこれが中位
のもので製作されてもよい。
材料は熱可塑性材料例えば、100℃以下の温度
の場合、場合によつては充てんされたポリプロピ
レン、例えば100〜140℃の温度の場合ポリ弗化ビ
ニリデン、さらには例えば140〜190℃の温度の場
合、充てんされたエチレン・テトラフルオロエチ
レンコポリマーから成つていてもよい。
プレートはまた熱硬化性プラスチツク、例えば
ポリエステル類またはエポキシ樹脂から成つてい
てもよい。
この材料はまた、金属、金属合金、ガラス、セ
メントまたはセラミツクから成つてもよい。さら
には複合材料例えば粉末、顆粒状、繊維状、織ら
れたまたは織られていない物質が充てんされたプ
ラスチツク材料から成つていてもよい。前記物質
または充てん物はそれ自体金属、合金、非晶質カ
ーボン、グラフアイト、ガラス、セラミツクさら
には無機塩から成つていてもよい。
本発明の熱交換器を構成する材料によつては、
その物質の表面積は、鋼については約6〜7d
m2/Kg、プラスチツク材料については約40〜50d
m2/Kgであつてもよい。
プレートは、種々の加工方法によつて製造され
てもよい。特に材料が軽合金、熱可塑性材料また
は熱硬化性材料の場合、プレートを成形(特に射
出成形)によつて製作することができる。
本発明による熱交換器は、さらに、熱交換に参
加する流体の各々について、供給および排出導管
を備える。これらの導管は、ここではこれ以上詳
しく述べない従来の方法によつて、いわゆる熱交
換構造に連結されている。
これらは気体間の熱交換用に、特に(ボイラ
ー、炉等の)煙からの熱の回収用に使用されう
る。回収された熱は、特に空気を再加熱するのに
使用されうる(例えばボイラーまたは炉の燃焼用
空気の予備加熱)。
発明の効果 本発明による熱交換器の上記構成の故に、スペ
ーサーを一体に備えたプレートから成るその構成
素子は、以前に記載された熱交換器を成す格子
(またはラチス)よりも、例えば射出成形によつ
てさらに容易に製造されうる。本発明の熱交換器
のもう1つの利点は、各プレートが位置決定素子
20,21を有し、タイビーム35を通すための
開口部34が、位置決定素子20,21内に作ら
れており、タイビーム35による締め付け圧力を
プレート全体に良好に分散させるため、さらに
は、スペーサーおよびスリーブ36が、プレート
に一体に備えられているため、1つの流体から別
の流体への洩れの可能性をかなり減らせることで
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、第1の特別な実施態様に対応する隣
接プレートの2つの位置の斜視図である。第1A
図は、第1図に示した型の複数のプレートの並置
から成る熱交換器の部分斜視図である。第2図
は、第1図の変形例に対応する隣接するプレート
の2つの部分の斜視図である。第2A図は、第2
図に示した型の4つのプレートの並置から成る熱
交換器の部分斜視図である。第3図は、第1図の
プレートの第2の変形例に対応する、隣接するプ
レートの2つの部分の斜視図である。第4図は第
2の特別な実施態様に対応する隣接プレートの2
つの部分の斜視図である。第5図は、隣接する2
つのプレートの係合部による位置決定法を示す断
面図である。第6A図は、プレートの2つの部分
において、並置されたプレート全体の組立てシス
テムを示す断面図である。第6B図は、プレート
の2つの部分において、このようなシステムの好
ましい実施態様を示す断面図である。第7図およ
び第8図は、スペーサーの方向に垂直なへりに沿
う、同一平面における素子プレートの2つの組立
て方法をそれぞれ示す斜視図である。第9図およ
び第9A図は、スペーサーの方向に平行なへりに
沿う同一平面における素子プレートの1つの組立
て方法を示す正面図および側面図である。第10
A図および第10B図は、本発明による熱交換器
の構造に可能な、2つの作動方法を図式的に示す
概念図である。第11図は、本発明による熱交換
器の構造の部分斜視図である。第11A図は、第
11図中の平面A−Aに沿う断面図である。 1,6,11,15,22,39,41,4
3,46,50,52……プレート、2,7,1
2,16,17,31,32……スペーサー、
3,8,13,18……切込み(くぼみ)、4,
9,14、19……突出部、5,10……熱交換
帯域、20……雄型係合部(位置決定素子)、2
1……雌型係合部(位置決定素子)、23,24
……面、25,28……先端面、26……くぼ
み、27……底部、29……一部分、30……台
部、34,45,49,51……開口部、35…
…タイビーム、36……スリーブ、37……流通
空間、38……突出部(舌状部)、40……へこ
み(溝部)、42……突部、44……孔部、47,
48……空間。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 比較的熱い流体と比較的冷たい流体との熱交
    換器であつて、熱交換帯域および前記流体の各々
    のための供給および排出手段を有する熱交換器に
    おいて、前記熱交換帯域が、互いに平行な複数の
    長方形プレートの並置から成る少なくとも1つの
    ブロツクを含み、 各プレートはその面の少なくとも1つに、1つ
    のプレートにおいておよびプレート相互間におい
    て、互いに平行な、連続したまたはくぼみのある
    スペーサーから成るスペーサー素子をプレートに
    一体に備えており、 前記プレートはいずれか2つの隣接するプレー
    トについて、対向面の少なくとも1つがスペーサ
    ーをプレートに一体に備え、前記スペーサーの少
    なくとも一部が、それらの長さの少なくとも一部
    において、対向状の隣接プレートの面と接触して
    いるか、またはそれらの長さの少なくとも一部に
    おいて、前記対向面に場合によつては存在するプ
    レートに一体化したスペーサーの少なくとも一部
    と接触するように構成されかつ配置され、 前記流体のための流通空間を画するようにして
    このように並置された前記プレートが、さらに2
    つのうち少なくとも1つの流通空間について、前
    記空間を画する2つの隣接プレートの対向面のう
    ち少なくとも1つがプレートに一体に有するスペ
    ーサーが、くぼみのあるスペーサーであるように
    して構成されかつ配置されている熱交換器であつ
    て、 熱交換ブロツクを成す並置された前記プレート
    22が、前記プレート22の全表面にわたつて分
    散されているプレートに一体化したスリーブ36
    を備えた開口部34を経てプレート全体を横切つ
    ている、それらの末端にねじ切りがしてある棒か
    ら成るタイビーム35によつて、2つの側プレー
    トの間に締めつけられて保持されており、 各プレート22が、その面の各々に、対向状の
    隣接プレート22の面の対応する場所に位置し
    た、雌型補助素子21または雄型補助素子20と
    対応している複数の雄型位置決定素子20または
    雌型位置決定素子21をプレートに一体に有して
    おり、 タイビーム35を通すための開口部34が、位
    置決定素子20,21内に作られていることを特
    徴とする熱交換器。 2 熱交換帯域が、熱交換ブロツク5を成すプレ
    ートに垂直にかつスペーサー2の方向に平行に配
    置された末端プレート46を有し(これらのプレ
    ート46は、流通空間47内(または外)におい
    て第1流体の供給または排出用の開口部45を備
    えている)、かつ熱交換ブロツク5を成すプレー
    トに垂直にかつスペーサー2の方向に垂直に配置
    された末端プレート50,52を有している(こ
    れらのプレート50,52は、各々流通空間48
    内(または外)において第2流体の供給(または
    排出)用の開口部49,51を備えている)こと
    を特徴とする、特許請求の範囲第1項記載の熱交
    換器。 3 熱交換ブロツクを成すプレートは、それらの
    うちの少なくとも一部について、m×n個の素子
    プレートから成り、mおよびnはそのうちの少な
    くとも1つが少なくとも2であるような2つの整
    数であり、前記素子プレートが、スペーサの方向
    に対して垂直なそれらの側端面によつておよび/
    またはスペーサの方向に対して平行なそれらの側
    端面によつて、同一平面内に組立てられているこ
    とを特徴とする、特許請求の範囲第1または2項
    記載の熱交換器。 4 プレートが、軽質金属合金、熱可塑性材料お
    よび熱硬化性材料の中から選ばれた材料の成形に
    よつて製作されることを特徴とする、特許請求の
    範囲第1〜3項のうちいずれか1項記載の熱交換
    器。 5 比較的熱い流体と比較的冷たい流体とを、十
    字流で流通させることを特徴とする、特許請求の
    範囲第1〜4項のうちいずれか1項記載の熱交換
    器。 6 前記流体が気体であることを特徴とする、特
    許請求の範囲第5項記載の熱交換器。 7 比較的熱い前記流体が、ボイラーまたは炉の
    煙であり、前記比較的冷たい流体が空気であるこ
    とを特徴とする、特許請求の範囲第5項記載の熱
    交換器。
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