JPH06510848A - 板状熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 板状豊又遺１ 本発明（友　板状熱交換器、特に板状熱交換器において隣接している板材の間に 設けられている改良されたシールに関する。このような各対の板材（上　以下、 本明細書において「板対」と称する。

板状熱交換器］友　複数の熱伝達板からなる。これらの板材を面と面とを向い合 わせて重ねて互いに締め付けることによって、隣接している板材の間に流路が画 定される。媒体の２つの流れは各々、−組の交互（ａｌｔｅｒｎａｔｅ）経路を 流ね　介在している板材と接触することによって熱交換されている。板材の端部 　及び板材の角に設けられている二対の入口及び８口の領域で、板材は互いにシ ールされている。一対の出入口は一組の交互空間と接続し、他方の組の空間から シールされている。

隣接している板材の間に設けられているシールに１上　がなり注意が払われてき た　従来技術において、隣接している板材の外端部及び出入口の回りの領域（友 　板材の一枚に形成された溝にガスゲットを据えることによって互いにシールさ れてぃＬ　この溝層流動空間において加圧された媒体によって加えられる外圧に 対してガスゲットを支持している。最近で（表　接着Ｒはんだ付け、ろう付け、 プラスチック成型または溶接のような永久接合部が全体的または部分的にガスケ ットに取って替わっＬ　このことによって、シールが安価となり、また、板材か らの媒体の洩れに対する安全性が高くなつｂ 従来技術による溶接されたシールにおいて、金属ガスケ・ント匝板材の１　及び これに相当する隣接している板材の溝の基部に溶接される。後者の溝に（よ　隣 接している板対の間をシールするエラストマーガスケットが保持されている。こ のような金属ガスケットは高価である。

また別の形態の従来技術による溶接されたシールにおいて（よガスゲットを保持 する溝を背合わせにして、一対の板材が隣接して設けられている。溝の嵌合基部 は互いに溶接されている。溶接された一対の板材の間は厚いエラストマーガスゲ ットによってシールされている。このガスゲットは　面している溝に取り付けら れている。このように鏡像配置されることによって、二重ギャップバイパス流路 が溶接接合部に治って形成さ札　非常に大きな領域で、流動空間自身における流 れと比べて、板材の間の媒体の流れが速い。従って、熱交換器の性能に悪影響を 及ぼす。

本発明によれ（瓜　板状熱交換器のための板対（上　端部の領域で互いに永久シ ールされることによってシールを形成する第−及び第二板材を備える。第一板材 の端部に１友　ガスゲットを受けるための第二板材に面している溝が設けらね　 隣接している同様の第二板対とともにシールを形成している。溝の下側は第二板 材のシーリング部の内面に嵌合及び接触している。このような接触領域において 、二枚の板材は永久接合されることによって、板対を形成し、接触領域に対して 内向きの板材の間にバイパス領域が画定される。溝及びシーリング部層　第二板 材と隣接している同様の板対の第一板材との間に第二バイパス領域が画定される ように形成及び配置されている。溝の内側壁は実質土　連続し、ゼロよりも大き な固定または可変高さを有する。

従って、第−及び第二板材の断面形をわずかに変えることによって、従来のガス ゲットシステムに類似している第一バイパス領域を形成することが可能である。

第二バイパス領域を第一バイパス領域に類似させることが可能であるため、板対 の板材間及び隣接している板対間に同様の流速を得ることが可能である。このこ とによって熱交換器の性能が維持される。

溝の基部（よ　板対の第二板材の端部で平坦領域に嵌合可能である。この平坦領 域は　第一板材に設けられている溝の内側壁から延土している。

板材（よ　溶接、ろう付け、はんだ付は又はプラスチックもしくはエラストマー シールによって互いに永久シールされる。

第一板材に設けられている溝の基部（上　板材間に画定されている流動空間の中 間平面の下に位置しているのが好ましい。

本発明によるもう一つの構造においては　第一板材の溝が第二板材の溝に入れ子 になるようにしてもよい。このような構造で］友第−板材の溝の深さを、第二板 材の溝の深さの二倍にしてもよい。

このように板材のシーリング部を入れ子にすることによって、シールに隣接して いるバイパス領域１よ　従来のガスケットシステムにおけるバイパス領域に匹敵 可能である。

下記に述べる添付図面によって、本発明の実施例をさらに述べる。

区ユ（友　熱交換器の二枚の板材の概略平面図である。

ＩＬＩＬ及ｕ４１上　積層した熱交換器板材の端部領域の図１の線Ａ−Ａｔ：沿 った断面図であり、板材間をシールするための従来技術を示す。

区二（表　図２〜４に類似しているが、本発明の第一実施例を示す。

図」−（良　本発明の第二実施例を示す。

則ユ（よ　転送口近くの、図６の板材の端部領域を図１の線Ｖ］１−１　ｌに沿 って示す。

型温（友　本発明の第三実施例を示す。

及旦（上　本発明の第四実施例を示す。

図１は板状熱交換器の一対の板材２．４を示す。板材２は板材４の上に積層さね 　板材間にシールを形成することによって、板材間に流動空間が画定される。板 対（飄　複数対の隣接する板材からなり、積層さ札　エラストマーガスゲットに よって互いに脱着可能にシールされている。従って、交互空間が、隣接している 板対間に画定されている。

各板材２．４１ヨ　熱交換器表面８を覆う波形６の形態を有する。

隣接している板材の波形（よ　それらの上下境界面（Ｂ−Ｂ）で互いに支持され ているので、板材（上　積層状態で圧縮されても、間隔をあけて保持さね　曲が りくねった流路が画定される。流入孔及び流出孔］○、］２によって流体］上　 板対の板材２．４間に画定されている流動空間を流呂入する。貫通孔１４．１６ （二　二の流動空間からはシールさね　隣接している板対間に形成されている流 動空間と接続している。

図１において第一板材２の点線（上　一対の板材間の永久シールを示している。

一方、第二板材４の一点鎖線匝　隣接している板対間に設けられている剥離可能 なガスケットシールを示している。

ガスゲットは板材２の表面または板材４の裏面に取り付けられている。

図２（よ　従来技術によるガスゲットシーリング配置における一対の板材２．４ 及び隣接している板対の上部板材２旦の図１の線Ａ　−Ａ　１ｍ沿った断面図で ある。板材の外周には各々、溝］８が設けられている。谷溝］８にエラストマー ガスケット２ｏを据えることによって、隣接している板材間にシールが形成され ている。

バイパス領域２２（友　溝１８に隣接し、さらに隣接している板材間に形成され た流動空間の側方に位置している。バイパス領域２２（上　板材間を流れる媒体 のための比較的低い抵抗を有する流路を形成している。媒体を均一に加熱または 冷却するために１友　このバイパス領域を最小限にすることが望ましい。

図３［Ｌ　一対の板材２．４間に永久シールを形成することによって板対を形成 するための従来技術によるシステムを示す。このシステムにおいて、金属ガスケ ット２４は定位置に溶接さ札　板材２．４間をシールしている。金属ガスゲット （友　例え＋ｉ　腐食性のある流体に対する抵抗を高め、溶接された板材２．４ 間の圧力を高めるために使用される。堅固な金属ガスケット２４は高価である。

図４（友　ＧＢ−Ａ−２０６４７５０に記載されているガスゲットシステムを示 す。このシステムにおいて板対の下部板材４のガスケット溝２６は逆向きである 。従って、溝］８．２６は背合わせである。溝］８．２６の底辺に沿って（大き な点で示されている）溶接継目が設けられることによって板対が形成される。

従って、２倍の高さのガスゲット２８が、隣接している板対の板材（４，２ａ） 間をシールするので、　（ハツチ線によって示されている）２倍の高さのバイパ ス領域２２が溶接された板対の板材２．４間に形成される。隣接している板対の 合わされた板材４と２８との間にはバイパス領域が連続的に形成されていない。

図５に１友　本発明による第一実施例が示されている。第一実施例（よ　互いに シールされることによって板対を形成する一対の上下板材２．４を備える。本実 施例において、上部板材２は従来の形状を有し、図４に示す板材２と同様　ガス ケット溝］８が設けられている。溝１８の内壁３２（よ　逆溝３７によって形成 さ私情３７は下部板材４に面し、板材４とともに流れのバイパス領域２２を画定 している。溝１８の内側壁（上　実質二　連続的に形成さね　ゼロよりも大きい 固定または可変高さを有する。下部板材４も、はぼ従来の形状を有するが、ガス ケット溝は設けられていない。平面領域３０が板材の端部に形成されている。平 面領域３０は板材４の（図における）上部の境界面（Ｂ−８）に形成さ札流動空 間３］側で溝］８の内側壁３２の横方向に延びることによって、板材の波形伝熱 表面８と壁３３で融合している。壁３３（友逆溝３７の内壁３５にほぼ平行１： 、隣接している板材２且の方へ延びている。

ガスゲット溝１８の基部は接触領域１９で下部板材４に固定されることによって 永久シールを形成している。これ（よ　溶接、ろう付は又（よ　はんだ付けによ って達成される。

板材４を溝３７と向き合うように境界面（Ｂ−Ｂ）に沿って設けることによって 、バイパス領域２２（上　図２に示す従来技術によるガスゲットシステムのバイ パス領域に相当する。バイパス領域層　下部板材４と隣接板材２旦との間の第二 バイパス領域２２且に似ている。第二バイパス領域２２旦（上　ガスゲット２８ の方を向いて、ガスゲット２８と連絡するように設けられている。図５に示す実 施例において、平面領域３０は板材４の外側端部３２から延びている。

図６の実施側層　リップ３４以外農　図５の実施例と同様である。連続もしくは 非連続形成されているリップ３４（友　板材４の外側端部において平面領域３０ に形成さ札　厚いガスケット２８を強固に支持している。

図７に示すよう１：、出入口１０．１２に隣接している流出入領域において、板 材４のシール表面（上　３３旦で先細となることによって、流体が流動空間３１ に入るように間隙を形成している。

板対間に設けられているガスゲット２８（友　このような形状に合わせて、段状 である。

図８の実施例において、上部板材２に（上　深いガスケット溝３８が設けられて いる。溝３８（上　下部板材４の上部境界面Ｂ−８の下まで延び、下部板材４に 設けられている溝４３に入れ子になるようになされている。隣接している板対の 板材４と２Ａとの間に設けられている厚いガスケット２８−　ＬＬ　深い溝３８ によって支持されている。

好都合なことに　板材４における溝４３を浅く形成することができるので、溝３ ８（友　中間平面Ｂ−Ｂの下にわずかに延びるだけでよい。ガスケット溝の深さ の好適な範囲は図５及び８の実施例に示されている。また、溝４３の外壁３９は 設けなくてもよい。

例え（戯　板材４は溝４３の基部平面において外側（図の左側）へ延呂可能であ る。また、板材４を、その外端部近くで上へ延ばすことによって板材２の外端部 と接触させることもできる。

溝４３の内壁４１　ｆ；＆　第一板材２の方へ上に湾曲することによって、バイ パス領域２２を小さくしている。

出入口１０、　］２の領域において、深い溝３８（上　中間平面Ｂ−Ｂのレベル まで段を形成していることが好ましい。この領域において農　溝及びガスケット も同様に段状である。

図９の実施例において、下部板材４における溝４３−の基部ＬＬ上向きの段を形 成し、板材の高さの約半分の深さを有する。段４０（上　深い上部溝３８−の側 壁４２に設けられている。溝３８−は板材の高さの１．　＋／２の深さである。

接触領域］９において、下部板材４の溝３８−の底面と上向きの段とが係合して いる。溝４３′の内壁４＋”ｌｉ　上部板材２の方へ上に延び、バイパス領域２ ２を小さくしている。

図５〜９によって上述した各板対において、二枚の板材は各々、同じ材料または 異なる材料からなる。

各板対の二枚の板材２．４．２ａ、４ａは各々、互いに積載している二以上の層 のシート材から形成することもできる。これらの層は同じ材料または異なる材料 からなる。

Ｆ＋Ｇ、１ ＦｌＧ、８ 補正書の写しく翻訳文）提出Ｍ　（特許法第１８４条の８）］、特許出願の表示 ＰＣＴ／ＧＢ９２１０１６．９３ ２、発明の名称 板状熱交換器 ３、特許土願人 住　所　イギリス国 ニスダブリュー１　ダブリュオージエイアールロンドン　リボン　ブレイス　］ 名　称　エーピーヴイ　コーポレーション　リミテッド代表者　ハリス　マルコ ム　ジエイ。

国　籏　イギリス国 住　所　名古屋市中区錦二丁目９番２７号５、補正書の提出年月日 平成５年７月１６日 ６、添付１類の目録 （１）補正書の写しく翻訳文及び補正図面）　］通補正書の写しく翻訳文） 従来技術による溶接されたシールにおいて、金属ガスケット（友板材の鷹　及び これに相当する隣接している板材の溝の基部に溶接される。後者の溝に］よ　隣 接している板対の間をシールするエラストマーガスケットが保持されている。こ のような金属ガスケットは高価である。

また別の形態の従来技術による溶接されたシールにおいて１表ガスゲットを保持 する溝を背合わせにして、一対の板材が隣接して設けられている。溝の嵌合基部 は互いに溶接されている。溶接された一対の板材の間は厚い弾性ガスケットによ ってシールされている。このガスケット（友　面している溝に取り付けられてい る。

このように鏡像配置されることによって、二重ギャップバイパス流路が溶接接合 部に沿って形成さ札　非常に大きな領域で、流動空間自身における流れと比べて 、板材の間の媒体の流れが速い。

従って、熱交換器の性能に悪影響を及ぼす。

本発明によれＩ′Ｌ　板状熱交換器のための板対（上　端部の領域で互いに永久 接合されることによってシールを形成する第−及び第二板材を備える。第一板材 の端部に（よ　ガスケットを受けるための第二板材から離れて面している溝が設 けら札　隣接している同様の第二板対とともにシールを形成している。溝の下側 は第二板材のシーリング部に嵌合及び接触している。このような接触領域におい て、二枚の板材は永久接合されることによって、板対を形成し、接触領域に対し て内向きの板材の間に第一バイパス領域が画定される。溝及びシーリング部（上 　第二板材と隣接している同様の板対の第一板材との間に第二バイパス領域が画 定されるように形成及び配置されている。溝の内側壁は実質二　連続し、固定ま たは可変高さを有する。

従って、第−及び第二板材の断面形をわずかに変えることによって、従来のガス ケットシステムに類似している第一バイパス領域を形成することが可能である。

第二バイパス領域を第一バイパス領域に類似させることが可能であるため、板対 の板材間及び隣接している板対間に同様の流速を得ることが可能である。このこ とによって熱交換器の性能が維持される。

溝の基部層　板対の第二板材の端部で平坦領域に嵌合可能である。この平坦領域 （よ　第一板材に設けられている溝の内側壁から延畠している。

板材（上　溶接、ろう付け、はんだ付は又はプラスチックもしくはエラストマー シールによって互いに永久シールされる。

第一板材に設けられている溝の基部（友　第二板材の面の上部境界の下に位置し ているのが好ましい。

本発明によるもう一つの構造において（上　第一板材の溝が第二板材の溝に入れ 子になるようにしてもよい。このような構造では第一板材の溝の深さを、第二板 材の溝の深さの二倍にしてもよい。

このように板材のシーリング部を入れ子にすることによって、シールに隣接して いるバイパス領域（よ　従来のガスケットシステムにおけるバイパス領域に匹敵 可能である。

領域３０が板材の端部に形成されている。平面領域３０は板材４の（図における ）上部の境界面（Ｂ−Ｂ）に形成ぎ札　流動空間３１側で溝１８の内側壁３２の 横方向に延びることによって、板材の波形伝熱表面８と壁３３で融合している。

壁３３（よ　通溝３７の内壁３５にほぼ平行（ミ　隣接している板材２旦の方へ 延びている。

ガスケット溝１８の基部は接触領域］９で下部板材４に固定されることによって 永久シールを形成している。これ（よ　溶接、ろう付は又（上　はんだ付けによ って達成される。

板材４を溝３７と向き合うように境界面（Ｂ−８）に沿って設けることによって 、バイパス領域２２（上　図２に示す従来技術によるガスゲットシステムのバイ パス領域に相当する。バイパス領域は　下部板材４と隣接板材２且との間の第二 バイパス領域２２且に似ている。第二バイパス領域２２且（上　がスケット２８ の方を向いて、ガスゲット２８と連絡するように設けられている。図５に示す実 施例において、平面領域３０は板材４の外側端部３２ａから延びている。

図６の実施例（よ　リップ３４以外（友　図５の実施例と同様である。連続もし くは非連続形成されているリップ３４（上　板材４の外側端部において平面領域 ３０に形成さ札　厚いガスケット２８を強固に支持している。

図７に示すよう１：、土入口］○、　］２に隣接している流出入領域において、 板材４のシール表面（上　３３旦で先細となることによって、流体が流動空間３ ］に入るように間隙を形成している。

板対間に設けられているガスゲット２８（よ　このような形状に合わせて、段状 である。

携屋ΔΣ１皿 ］、板状熱交換器の板対であって、該板対（友　端部領域で互いに永久接合され ることによってシールを形成する第−及び第二板材（２，４）を備え、端部領域 で第一板材（２）に設けられている溝（１８）Ｅ　第二板材から離れて面し、ガ スケットを受け、第二の同様の隣接している板対とともにシールを形成し、溝の 下側陳　接触領域において、第二板材のシーリング部分（１９）と係合及び接触 し、接触領域において、二枚の板材が互いに永久接合されることによって、板対 が形成さ札　接触領域内で向き合う板材間に第一バイパス領域（２２）が画定さ べ　第二板材と隣接している同様の板対の第一板材との間に第二バイパス領域（ ２２旦）が画定されるように溝（１８）及びシーリング部分が形成及び配置さ瓢 　溝（１８）Ｉｔ、実質上連続的に形成さね　固定もしくは可変高さを持つ内側 壁（３７）を有することを特徴とする板対。

２、バイパス領域の側で接触領域に隣接している第二板材の領域が第一板材の方 へ延びている請求項】記載の板対３、溝の基部が板対の第二板材の端部で平面領 域と係合し、平面領域は第一板材における清の内側壁から延びている請求項］記 載の板対。

４、第一板材における清の基部が第二板材の上部境界面よりも下に位置している 請求項２記載の板対。

５、第一板材の溝が第二板材の溝に入れ子になっている請求項］、２又は４記載 の板対 ６、第一板材における溝の深さが第二板材における溝の深さの二倍である請求項 ５記載の板対。

７、第二板材における溝が、第二板材における溝の最大深さよりも低い高さを有 する逆部分を含み、第一板材における溝（よ　その深さの少なくとも一部分にお いて、第二板材における溝の最大深さの二倍であって第二板材の溝の逆部分の高 さよりも浅い深さを有し、接触領域は第一板材の最も下の部分の基部と第二板材 の逆部分の上部表面とを含む請求項５または６記載の板対８、平面領域が第二板 材の上部境界面に形成されている請求項３記載の板対 ９、平面領域の内側端部が、第一板材から、隣接している板対の第一板材の方へ 延びている壁で終わっている請求項８記載の板対１０、、ｌ入口の近隣において 、壁が接触領域に近く形成されている請求項９記載の板対 １１、平面領域の内端部が第二板材の熱交換部分と連続している請求項１．３． ８．９、］０のいずれかに記載の板対１２．各板材が、互いに入れ子になってい る少なくとも二層のシート材から構成されている板材要素を含む上記請求項のい ずれかに記載の板対。

１３、層が同じ材料から構成されている請求項１２記載の板対１４、二層が異な る材料から構成されている請求項］２記載の板対 ］５．二枚の板材が、接触領域で、溶接、ろう付は又ははんだ付けによる永久接 合によって互いに接合されている上記請求項のいずれかに記載の板ル １６、各板対の板材が互いに永久シールされている隣接している板対を備え、隣 接している板対の隣接している板材間に設けられているガスケットがシールを形 成する、複数板状の熱交換器であって、各板対が上記請求項のいずれかに記載の 板対からなる熱交換器。

ＥｌＧ、８ 国際調査報告　。ｒＴ／ｍｏ　Ｏ，／１１＋Ｃ０゜フロントページの続き （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＥ、ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、ＳＥ）、０Ａ （ＢＦ、ＢＪ、ＣＦ、ＣＧ、ＣＩ、ＣＭ、ＧＡ、ＧＮ、ＭＬ、ＭＲ，ＳＮ、ＴＤ 、ＴＧ）、　ＡＴ、　ＡＵ、　ＢＢ、　ＢＧ、　ＢＲ，ＣＡ、　ＣＨ，Ｃ３゜Ｄ Ｅ、ＤＫ、ＥＳ、ＦＩ、ＧＢ、ＨＵ、ＪＰ、ＫＰ、ＫＲ，ＬＫ、　ＬＵ、　ＭＧ 、　ＭＮ、　ＭＷ、　ＮＬ、　Ｎｏ、　ＰＬ、ＲＯ，ＲＵ、ＳＤ、ＳＥ、ＵＳ （７２）発明者　ラモント　グラハム　アレクサンダアメリカ合衆国　ノースキ ャロライナ州２７５３４　ゴールヅボロ　ノース　ヒルフレスト　４０８シ−

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. １．板状熱交換器の板対であって、該板対は、端部領域で互いに永久シールされ ることによってシールを形成する第一及び第二板材を備え、端部領域で第一板材 に設けられている溝は、第二板材に面し、ガスケットを受け、第二の同様の隣接 している板対とともにシールを形成し、溝の下側は、接触領域において、第二板 材のシーリング部分の内面と係合及び接触し、接触領域において、二枚の板材が 互いに永久接合されることによって、板対が形成さし、接触領域内で向き合う板 材間に第一バイパス領域が画定され、第二板材と隣接している同様の板対の第一 板材との間に第二バイパス領域が画定されるように溝及びシーリング部分が形成 及び配置され、溝は、実質上連続的に形成され、ゼロよりも実質上高い固定もし くは可変高さを有する内側壁を有することを特徴とする板対。
2. ２．バイパス領域の側で接触領域に隣接している第二板材の領域が第一板材の方 へ延びている請求項１記載の板対。
3. ３．溝の基部が板対の第二板材の端部で平面領域と係合し、平面領域は第一板材 における溝の内側壁から延びている請求項１記載の板対。
4. ４．第一板材における溝の基部が第二板材の上部境界面よりも下に位置している 請求項２記載の板対。
5. ５．第一板材の溝が第二板材の溝に入れ子になっている請求項１、２又は４記載 の板対。
6. ６．第一板材における溝の深さが第二板材における溝の深さの二倍である請求項 ５記載の板対。
7. ７．第二板材における溝が、第二板材における溝の最大深さよりも低い高さを有 する逆部分を含み、第一板材における溝は、その深さの少なくとも一部分におい て、第二板材における溝の最大深さの二倍であって第二板材の溝の逆部分の高さ よりも浅い深さを有し、接触領域は第一板材の最も下の部分の基部と第二板材の 逆部分の上部表面とを含む請求項５または６記載の板対。
8. ８．平面領域が第二板材の上部境界面に形成されている請求項３記載の板対。
9. ９．平面領域の内側端部が、第一板材から、隣接している板対の第一板材の方へ 延びている壁で終わっている請求項８記載の板対。
10. １０．出入口の近隣において、壁が接触領域に近く形成されている請求項９記載 の板対。
11. １１．平面領域の内端部が第二板材の熱交換部分と連続している請求項１、３、 ８、９、１０のいずれかに記載の板対。
12. １２．各板材が、互いに入れ子になっている少なくとも二層のシート材から構成 されている板材要素を含む上記請求項のいずれかに記載の板対。
13. １３．層が同じ材料から構成されている請求項１２記載の板対。
14. １４．二層が異なる材料から構成されている請求項１２記載の板対。
15. １５．二枚の板材が、接触領域で、溶接、ろう付け又ははんだ付けによる永久接 合によって互いに接合されている上記請求項のいすれかに記載の板対。
16. １６．各板対の板材が互いに永久シールされている隣接している板対を備え、隣 接している板対の隣接している板材間に設けられているガスケットがシールを形 成する、複数板状の熱交換器であって、各板対が上記請求項のいずれかに記載の 板対を備える熱交換器。
17. １７．添付の図１及び５に関して説明した板対。
18. １８．添付の図１、６及び７に関して説明した板対。
19. １９．添付の図１及び８に関して説明した板対。
20. ２０．添付の図１及び９に関して説明した板対。