JPH0579913B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は板形熱交換器に関する。

［従来の技術及びその課題］ 特定の工業分野に於いて、板形熱交換器は（フ
イン−管）又は（シエル−管）形熱交換器の代わ
りに益々広く利用されている。これは、この熱交
換器が他の形式のものに比し安価であり、又製作
が容易なことに起因している。この種の熱交換器
の１つの形式に於いては、複数の板が、隣接する
板の間に置かれて板の周辺部近くのコースを横切
るガスケツトと共に積層された状態でクランプさ
れる。熱交換器の中を流れる２種類の流体が、上
記のクランプされた板によつて交互に形成された
別の層の中を流れる。

この積層された板は、又、半田付け及び各種の
部品により一体ものとして結合することが出来
る。米国特許第4006776号にこのようにして作ら
れた板形熱交換器が開示されている。又米国特許
第4569391号に開示されている板形熱交換器に於
いては、複数の平行に間隔を持つて設けられた板
が互いに溶接されている。この板の間の空間が、
板の中に形成されたニツプル状の突起により満た
されており、これが流体の乱流を増す働きをす
る。全ての流体がこのように形成された空間を流
れながら全ての板と接触し、これにより熱伝達率
が高められる。

米国特許第4653581号に開示されている熱交換
器に於いては、これが複数の積層された板を含
み、この板が、それぞれ、１対の向合つて下向き
に突出する壁と、１対の向合つて上向きに延びる
壁と、を持つている。この下向きに突出する壁が
外向きに曲げられ、その上の板の対応する壁の中
に嵌め込まれる。米国特許第4708199号も又板形
の熱交換器を開示しており、この場合は、各板が
平らな断面と、この平らな断面から延出する複数
の管状のフランジとを含んでいる。

米国特許第4561494号は板形熱交換器に乱流装
置即ち乱流を作り出す装置の採用を開示してい
る。米国特許第4398596号は別の構造を持つ板形
熱交換器を開示しており、この場合は、間隔を持
つて離れて設けられた方形の板が連続した流体の
流路を形成し、これに、熱交換器に含まれる２つ
の流体が１つおきに流される。この板その４隅に
４つのオリフイスを持ち、これらのオリフイスの
内の２つに第１の流体が流れ、もう１方の２つの
オリフイスに第２の流体が流れる。このオリフイ
スは、各流体の流路に繋がる管状の通路の線上に
配置されている。

公知の、又上述した各特許に記載された板形熱
交換器は構造が簡単で、（フイン−管）形のもの
に比し製造が容易と言う利点を持つているが、余
分な組立て手順を必要とする色々な部品を使用
し、又は余分な成型工程を必要とするような形状
をしている。更に、これらは余分な部品在庫を必
要とするが、これらは熱交換器の構造をより簡単
にして、標準部品を使用するようにすれば、削減
することが出来るものである。システムを標準化
すれば、積層板形熱交換器を経済的に作り、又必
要に応じ色々に変更することの出来る構造とし、
ニーズに答えることが出来る。

［課題を解決するための手段及びその作用］ 本発明の目的の１つは、容易に、経済的に、又
効率良く作ることの出来る板形熱交換器を提供す
ることである。このために単純な構造特性を持つ
板構成部品が用いられ、これにより、部品成型用
の特殊な装置、及び、多数の形状の異なつた部品
の在庫、の必要性を減少させる。

本発明の次の目的は、熱伝達セルを持つ板形熱
交換器を提供することで、これがコンパクトな熱
交換器構造の中に実現され、これにより、工業的
及び又は商業的適用に広く答えることが出来るよ
うにする。

本発明の更に別の目的は、高圧に耐える十分な
構造強度を持ちながら、且つ軽量な板形熱交換器
を提供することである。

本発明の更に別の目的は、構成部品の数が少な
く、可能な限り半田付け接合とし、これにより漏
洩の危険性を減らす、ことである。

本発明の更に別の目的は、熱交換器に流体を導
き入れるための改善された接続部を提供すること
である。

以上の如き、又その他の目的に従い提供される
本発明による熱交換器は、複数の熱交換板を含
み、この板が、それぞれ、上記板に対して鈍角を
なす全周にわたる周辺フランジ即ち縁を持ち、各
周辺フランジの外面が、その板のすぐ上に配置さ
れた熱交換板のフランジの内面によつて保持され
ている。

好ましくは、各熱交換板が中央区域を含み、こ
れは乱流装置を支持するためのもので、その中に
陥没部を設けても、又は、設けなくても良い。比
較的小さな陥没部又は突出部が各板に形成され、
この板に操業又は試験圧力が掛かつたときの補強
を行なう。好ましくは、各板が部分的に形成され
た陥没部と突出部とを含む。各板に設けられたこ
の比較的小さな陥没部が、その直ぐ下に配置され
た板の対応する突出部の真上に設けられる。同様
に、各板から上向きに突出する突出部が、その直
ぐ上に置かれた板から下に向かつて凹んだ上記比
較的小さな陥没部の真下に置かれる。隣接する板
の対応した陥没部と突出部とが、好ましくは、互
いに当接状態にあり、これによりこの２つが互い
に半田付けにより接合される。

更に、本発明により提供される熱交換器は１枚
の天板を含み、好ましくは、その厚さを上記熱交
換板よりも厚くする。１つ又はそれ以上のノズル
が、その基部を上記天板とこれに隣接する熱交換
板との間に封じ込めることにより、熱交換器に固
定される。従つて、熱交換器の内部圧力により、
ノズルの底と天板との間の半田付け部が締付けら
れる。

［実施例］ 本発明による板形熱交換器１０が第１図に分解
した状態で示されている。この熱交換器は、複数
の実質的に方形の熱交換板１２，１２′を含み、
下から数えて奇数番目の板が参照符号１２で示さ
れ、又一方偶数番目の板が符号１２′で示されて
いる。各板が全周に亙り下向きに延びるフランジ
１４又は１４′を持ち、このフランジが、熱交換
板の底の面に対し、90゜より若干大きい角度をな
している。本発明で用いている“上”“下”と言
う言葉は、この熱交換器が色々な方向に向けて使
用されるので、絶対的な方向でなく相対的な方向
を意味している。各フランジの内面は、そのすぐ
下に配置された熱交換板のフランジの外面によつ
て支持されている。

各奇数番の熱交換板は、その対角線上で向合つ
た隅近くに形成された１対の第１の円形陥没部１
６を持つている。この陥没部１６が、それぞれ、
実質的に平らで環状の底の部分１８を持ち、この
底を貫通する円形の第１の流通開口部２０を持つ
ている。奇数番の熱交換板１２の別の対角線上で
向合う２つの隅の部分が、それぞれ、この板を貫
通する円形の第２の流通開口部２２を持つてい
る。

１対の略三角形の突出部２４が板の面に対して
上向きに突出し、又互いに実質的に向き合つた状
態にある。これらは、それぞれ、熱交換板の短辺
方向で隣接するそれぞれの陥没部１６と開口部２
２との間に置かれる。突出部２４は実質的に平ら
な上面２６を持つている。

１対の第２の円形の陥没部２８がそれぞれ実質
的に平らな底の部分３０を持ち、各熱交換器板１
２の平らな部分に対して下向きに凹んでいる。こ
の円形の陥没部と三角形の突出部とが、それぞ
れ、この方形の板１２の長手中心線上に置かれ、
但しこの陥没部はこの突出部より板の内寄りに置
かれている。

比較的広い中央熱伝達部分３２が、全体的に言
つて、この向合つた突出部２４と、直ぐ上に置か
れた熱交換板の下向きに延びるフランジとの間に
形成される。乱流装置３４がこの部分に置かれ、
熱交換板上で乱流状態を引き起こす。この乱流装
置は、隣接する板の間で所望の量の熱伝達及び又
は圧力ドロツプを行なうような形状に設計されて
いる。

偶数番の板１２′が、それぞれ、奇数番の板１
２と交互に積み重ねられる。この板の構造は奇数
番の板１２に似ており、この場合は、これらの板
が、下向きに延びる周辺フランジ１４′と、対角
線上で向合う円形の開口部２２′と、及び対角線
上で向合う第１の円形の陥没部１６′で、実質的
に平らな環状の底の部分１８′と、その中を貫通
する円形の開口部２０′とを持つものと、を含ん
でいる。しかし、開口部２２′と陥没部１６′と
は、奇数番の板１２の対応する開口部２２と陥没
部１６とは、短辺方向で言つて、反対側の隅に設
けられている。偶数番の板も又、それぞれ、乱流
装置３４′を収容する比較的広い中央熱伝達部分
３２′を持つている。奇数番と偶数番の板の中の
乱流装置は同じ構造でも、あるいは又違つた構造
でも良い。

全体的に略三角をした第２の陥没部３４′が板
１２′の平らな面に対して下向きに凹んでいる。
この陥没部は実質的に平らな底２６′を持つてい
る。

１対の円形の突出部２８′が、それぞれ、実質
的に平らな上面３０′を持ち、熱交換板１２′の平
らな部分に対して上向きに突出している。各、円
形の突出部２８′と三角形の陥没部２４′とが板１
２′の長手方向の中心線に沿つて設けられ、突出
部２８′が陥没部２４′より板の内側に置かれてい
る。

熱交換器１０の天板３６は実質的に平らな板
で、周辺フランジは持つていない。これらの熱交
換板は、例えばゲージ番号26の銅クラツド鋼板の
如き材料を打抜くことによつて作られるが、天板
及び地板には厚手の規格板を用い、高い強度を持
たせる。

この天板３６は、１対の向合つた長円形の突出
部３８を持ち、この突出部が、それぞれ、１対の
開口部４０を持つている。板から突出する４つの
円形の突出部４２が、支持脚４４（地板にのみ示
されている）の位置決め部として働きをすると共
に、板の縦横方向の強度を上げる働きもする。

地板４６が、１対の向合つた長円形の陥没部４
８と、その間に設けられた４つの円形の陥没部５
０とを持つている。これも又熱交換板よりも厚手
の規格板から打ち抜かれる。

１対の実質的に同形の入口及び又は出口のノズ
ル５２が第１図に示されている。このノズルは、
各々、２段になつた基部５４を持ち、ここから円
筒形の導管５６が伸びている。各ノズルの基部の
下の段を含む部分が、天板３６とこれに隣接する
熱交換板１２との間に置かれる。１方のノズルの
基部５４が、一方の円形の陥没部１６の平らで環
状の底の部分１８に取付けられる。図に示す２つ
のノズルの内の他の１方の基部が熱交換板１２の
平らな上面に装着される。この構造により、より
少ない圧力降下で流体が送り込まれる。

この熱交換器１０の組立ては容易である。先
ず、乱流装置３４，３４′が各熱交換板に装着さ
れる。これらの乱流装置は同じ又は異なつた構造
にすることが出来、これにより各板の間で希望通
りの熱交換を行なうようにする。又この乱流装置
の向きを色々に変え、乱流の程度を変えることも
出来る。

次に、各板が第１図に示す如くに積み重ねら
れ、周辺フランジ１４，１４′により、各板が正
確に積重ねられる。ノズル５２の基部が天板３６
とこれに隣接する熱交換板１２との間に置かれ
る。地板４６が第１の熱交換板１２の下に置か
れ、陥没部１６の環状の底の部分１８が地板の陥
没部４８の上面の上に置かれる。

天板、地板、及び熱交換板は全て、その両面が
銅でクラツドされている。但し、乱流装置はこの
ようなクラツドをする必要が無い。この積層され
た組立て材を加熱し、板が乱流装置と、及び板間
の、接触する全ての面に沿つて半田付けが行われ
る。この接触面の中には、当接する周辺フランジ
１４，１４′、乱流装置３４，３４′及びそれらの
上及び下にある板、三角形の接続突出部２４及び
陥没部２４′、円形の接続陥没部２８及び突出部
２８′、及び、ノズルの基部５４と天板３６と熱
交換板１２、とが含まれている。各流通開口部２
０，２０′に当接する環状の底の部分１８，１
８′も又、直ぐ下に置かれた熱交換板の平らな面
に半田付けされ、上記流通開口部が、それぞれ、
上記板に形成された流通開口部２２，２２′と１
線上に配列されるようにする。

最後に、支持脚部４４が地板及び又は天板に半
田付け、又はその他の適宜な方法により取付けら
れ、陥没部５０及び又は突出部４２が、支持脚部
の平らな上面の対応する開口部に差込まれる。

実際には、一番上の熱交換器板１２の環状の底
の部分１８に装着されたノズル５２を介して送り
込まれる第１の流体は、天板に最も近い２枚の板
１２，１２′の間に形成された最上段の流路を通
らない。その代わりに、この流体が、天板から数
えて２番目及び３番目の板の間、及び次々に同じ
ように配列された各セツトの板の間、を通過す
る。これに対し、第２の流体は、それ以外の各流
路を、第１の流体に対して同じ方向又は反対の方
向に向かつて流れる。

本発明によつて提供される熱交換器１０は多く
の有利な特徴を持つている。即ち、部品の数が少
ないばかりでなく、組立てが容易で、且つ軽量で
ある。本発明による熱交換板は自己配列の機能を
持ち、これにより、半田付け部に於ける漏れの危
険性を無くしている。ノズルを熱交換器に取付け
る場合、内圧により、接続部と天板との間の半田
付け部がしつかりと押えられ、この部分に引張り
力が掛かることが無い。又、この熱交換板は、そ
れぞれに設けられた突出部及び陥没部と、その間
に配置された乱流装置と、により圧力に対して保
護されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による熱交換器の１つの実施
例を分解した状態で、且つ１部を切り欠いて示
す、斜視図、第２図は、第１図の熱交換板の第１
の形式を示す平面図、第３図は、第２図の線３−
３に沿う断面図、第４図は、第２図の線４−４に
沿う断面図、第５図は、第１図の熱交換板の第２
の形式を示す平面図、第６図は、第５図の線６−
６に沿う断面図、第７図は、第５図の線７−７に
沿う断面図、である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 板形熱交換器で、これが： 積層状態で配置された複数の第１の熱交換板
   で、上記第１の熱交換板が、それぞれ、熱伝達部
   分と、上記熱伝達部分から下向きに延びる周辺フ
   ランジと、上記熱伝達部分から下向きに凹んだ第
   １の陥没部で、上記第１の陥没部がその中に延び
   る第１の流通開口部を含む、ものと、上記熱交換
   部分の中に形成された第２の流通開口部と、上記
   熱伝達部分から上向きに突出した第１の突出部
   と、及び、上記熱伝達部分から下向きに凹んだ第
   ２の陥没部と、を含む、ものと； 上記第１の熱交換板に対し交互に積層された状
   態で配置された複数の第２の熱交換板で、上記第
   ２の熱交換板が、それぞれ、熱伝達部分と、上記
   熱伝達部分から下向きに延びる周辺フランジと、
   上記熱伝達部分から下向きに凹んだ第１の陥没部
   で、上記第１の陥没部がその中に延びる第１の流
   通開口部を含む、ものと、上記熱伝達部分の中に
   形成された第２の流通開口部と、上記熱伝達部分
   から上向きに突出した第１の突出部と、及び上記
   熱伝達部分から下向きに凹んだ第２の陥没部と、
   を含む、ものと、 を含むものに於いて、 少なくとも１枚の上記第１の熱交換板の上記第
   １の流通開口部が、少なくとも１枚の上記第２の
   熱交換板の上記第２の流通開口部と当接し；又、 少なくとも１枚の上記第１の熱交換板の上記第
   ２の陥没部が、少なくとも１枚の上記第２の熱交
   換板の上記第１の突出部と当接している、 板形熱交換器。 ２ 上記第１の熱交換板と上記第２の熱交換板と
   が、それぞれ、実質的に方形であり、又、それぞ
   れ、１対の対向した横方向の側面と、１対の対向
   した長手方向の側面と、を含む、請求項１記載の
   熱交換器。 ３ 上記第１の熱交換板の上記第１及び第２の流
   通開口部が、それぞれ、その側面の１つに隣接し
   て設けられている、請求項２記載の熱交換器。 ４ 上記第１の熱交換板の上記第１の突出部及び
   第２の陥没部が、それぞれ、実質的に、この板の
   上記第１及び第２の流通開口部の間に設けられて
   いる、請求項３記載の熱交換器。 ５ 各、上記第１の熱交換板と上記第２の熱交換
   板との間に設けられた乱流装置を含む、請求項４
   記載の熱交換器。 ６ 上記第１の熱交換板又は上記第２の熱交換板
   のいずれか１つに積層状態で装着された天板と、
   基部及び上記基部から延びる導管を含むノズル
   で、上記基部の少なくとも１部が、上記天板と上
   記第１又は第２の熱交換板の１つとの間に固定さ
   れている、ものと、を含む、請求項１記載の熱交
   換器。 ７ 上記第１及び第２の熱交換板が、それぞれ、
   その両面に半田付け可能のクラツデイングが施さ
   れている、請求項１記載の熱交換器。 ８ 上記第１又は第２の熱交換板のいずれか１つ
   に積層状態で装着された地板を含み、上記地板が
   複数の下向きに凹んだ陥没部を含む、請求項１記
   載の熱交換器。 ９ 上記地板に装着された支持脚を含み、上記支
   持脚がその中に複数の開口部を含み、上記陥没部
   が上記地板から上記支持脚の開口部の中に伸びて
   いる、請求項８記載の熱交換器。 １０ 上記地板から延びる上記陥没部が、それぞ
   れ、実質的に円筒形である、請求項９記載の熱交
   換器。