(57)【要約】【課題】伝熱性及び耐食性が高く、生産性に優れたプレート式熱交換器を得ること。【解決手段】複数枚の伝熱プレート１１、１２を積層して該伝熱プレート１１、１２間に交互に第１、第２の流路ａ、ｂを形成し、第１の流路ａに第１の流体を流し、第２の流路ｂに第１の流体と温度の異なる第２の流体を流して第１、第２の流体間で熱交換を行なうプレート式熱交換器において、前記伝熱プレート１１、１２を、第１ステンレス層２１−第１銅層３１−第２ステンレス層２２−第２銅層３２の４層クラッド材で形成した。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の伝熱プレートを積層して該伝熱プレート間に交互に第１、第２の流路を形成し、第１の流路に第１の流体を流し、第２の流路に第１の流体と温度の異なる第２の流体を流して第１、第２の流体間で熱交換を行なうプレート式熱交換器において、
前記伝熱プレートを、第１ステンレス層−第１銅層−第２ステンレス層−第２銅層の４層クラッド材で形成したことを特徴とするプレート式熱交換器。
【請求項２】
前記第１、第２ステンレス層は、前記第１、第２銅層よりも厚く形成されていることを特徴とする請求項１に記載のプレート式熱交換器。
【請求項３】
前記第１銅層は、前記第２銅層よりも厚く形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のプレート式熱交換器。
【請求項４】
前記第１、第２ステンレス層は、同一の厚さであり、前記第１、第２銅層は、同一の厚さであることを特徴とする請求項１または２に記載のプレート式熱交換器。
【請求項５】
前記伝熱プレートに、波板状の伝熱部が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のプレート式熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数枚の伝熱プレートを積層して伝熱プレート間に交互に第１、第２の流路を形成し、第１の流路に第１の流体を流し、第２の流路に第１の流体と温度の異なる第２の流体を流して第１、第２の流体間で熱交換を行なうプレート式熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、同一形状、同一素材の２枚の伝熱プレートを重ねて１組とし、この２枚１組の伝熱プレートを積層して形成するダブルウオール式のプレート式熱交換器がある。このプレート式熱交換器は、伝熱プレートに孔が開いて流体が漏洩した場合、漏洩した流体を、重ねた２枚の伝熱プレートの間に流入させて伝熱プレートの周縁部から外部に排出し、２種類の流体が直ちに混合するのを防ぐものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１０７０８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の技術によれば、排水用の間隙を設けた２枚１組の伝熱プレートは、１枚の伝熱プレートに比べて伝熱性が劣る、という問題がある。また、２枚の伝熱プレートは、同一素材であるので、腐食形態が同一であり、伝熱プレート自体の耐食性は向上していない、という問題がある。さらに、機械的強度を確保するために、重ねた２枚の伝熱プレートを接合しなければならず、伝熱プレートの枚数も多くなって生産性が劣る、という問題がある。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、伝熱性及び耐食性が高く、生産性に優れたプレート式熱交換器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数枚の伝熱プレートを積層して該伝熱プレート間に交互に第１、第２の流路を形成し、第１の流路に第１の流体を流し、第２の流路に第１の流体と温度の異なる第２の流体を流して第１、第２の流体間で熱交換を行なうプレート式熱交換器において、前記伝熱プレートを、第１ステンレス層−第１銅層−第２ステンレス層−第２銅層の４層クラッド材で形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、伝熱性及び耐食性が高く、生産性に優れたプレート式熱交換器が得られる、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に、本発明にかかるプレート式熱交換器の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【０００９】
実施の形態
図１は、本発明にかかるプレート式熱交換器の実施の形態を示す斜視図であり、図２は、実施の形態のプレート式熱交換器の分解斜視図であり、図３は、図１のＳ−Ｓ線に沿う断面図であり、図４は、図３のＫ部拡大図である。
【００１０】
図１〜図３に示すように、実施の形態のプレート式熱交換器９１は、複数枚の伝熱プレート１１、１２、１３を積層して該伝熱プレート１１、１２、１３間に交互に第１、第２の流路ａ、ｂ（図３参照）を形成し、第１の流路ａに第１の流体Ａを流し、第２の流路ｂに第１の流体Ａと温度の異なる第２の流体Ｂを流して第１、第２の流体Ａ、Ｂ間で熱交換を行なう。
【００１１】
図４に示すように、実施の形態の第１、第２の伝熱プレート１１、１２は、腐食に強いステンレス鋼板（ＳＵＳ３１６）のベース材から成る第１ステンレス層２１と、第１ステンレス層２１の裏面に接合された異種金属層としての第１銅層３１と、第１銅層３１の裏面に接合された第２ステンレス層２２と、第２ステンレス層２２の裏面に接合された第２銅層３２と、から成る４層クラッド材により形成されている。第３の伝熱プレート１３は、上記の４層クラッド材で形成してもよいし、ステンレス鋼板単層で形成してもよい。
【００１２】
第１、第２の伝熱プレート１１、１２の素材となる４層クラッド材は、第１ステンレス層２１、第１銅層３１、第２ステンレス層２２及び第２銅層３２を、圧延・圧着（クラッディング）することにより製造することができる。第１、第２ステンレス層２１、２２は、第１、第２銅層３１、３２と同一厚さとしてもよいが、第１、第２銅層３１、３２よりも厚く形成するのがよい。第１、第２銅層３１、３２には、銅箔を用いてもよい。本実施の形態においては、第１、第２ステンレス層２１、２２を、第１、第２銅層３１、３２よりも厚く形成し、第１銅層３１を第２銅層３２よりも厚く形成している。
【００１３】
図１〜図３に示すように、第１の伝熱プレート１１は、矩形の４層クラッド材をプレス成形することにより、略全面に山形を成す波板状の伝熱部１１ａが形成され、周縁部は下側に折り曲げられて全周に亘るリム部１１ｂが形成され、全体として矩形の皿形に形成されている。
【００１４】
第１の伝熱プレート１１の４隅には、時計回りに、第１、第２、第３、第４の通孔１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ、１１ｇが設けられている。第１、第３の通孔１１ｄ、１１ｆの周囲部分は、プレス成形により、台状に高く形成されている。第１、第２、第３、第４の通孔１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ、１１ｇには、夫々、配管を接続するためのニップル１５が装着される。
【００１５】
第２の伝熱プレート１２は、矩形の４層クラッド材をプレス成形することにより、略全面に谷形を成す波板状の伝熱部１２ａが形成され、周縁部は下側に折り曲げられて全周に亘るリム部１２ｂが形成され、全体として矩形の皿形に形成されている。
【００１６】
第２の伝熱プレート１２の４隅には、時計回りに、第１、第２、第３、第４の通孔１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ、１２ｇが設けられている。第２、第４の通孔１２ｅ、１２ｇの周囲部分は、プレス成形により、台状に高く形成されている。
【００１７】
第３の伝熱プレート１３は、矩形の４層クラッド材又はステンレス鋼板をプレス成形することにより、略全面に谷形を成す波板状の伝熱部１３ａが形成され、周縁部は下側に折り曲げられて全周に亘るリム部１３ｂが形成され、全体として矩形の皿形に形成されている。
【００１８】
第３の伝熱プレート１３には、通孔は設けられていないが、第１の伝熱プレート１１の第２、第４の通孔１１ｅ、１１ｇに重なる部分は、プレス成形により、台状に高く形成されている。
【００１９】
次に、図２及び図３を参照して、実施の形態のプレート式熱交換器９１の組立方法を説明する。まず、第３の伝熱プレート１３の上に第１の伝熱プレート１１を重ね、波板状の伝熱部１１ａ、１３ａ同士、リム部１１ｂ、１３ｂの傾斜面同士及び第１の伝熱プレート１１の第２、第４の通孔１１ｅ、１１ｇと第３の伝熱プレート１３の台状部とを当接させる。
【００２０】
次に、上記の第１の伝熱プレート１１の上に第２の伝熱プレート１２を重ね、波板状の伝熱部１２ａ、１１ａ同士、リム部１２ｂ、１１ｂの傾斜面同士及び第２の伝熱プレート１２の第１、第２の通孔１２ｄ、１２ｆと第１の伝熱プレート１１の台状部とを当接させる。
【００２１】
上記と同様にして、第１の伝熱プレート１１と第２の伝熱プレート１２を必要枚数、交互に積層し、最上部に、ニップル１５を第１、第２、第３、第４の通孔１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ、１１ｇに装着した第１の伝熱プレート１１を重ねる。
【００２２】
以上のようにして組立てたプレート式熱交換器９１を、連続電気炉に投入しロウ付けする。第１、第２の伝熱プレート１１、１２の裏面は、第２の銅層３２であるから、第１、第２、第３の伝熱プレート１１、１２、１３同士の当接部においてロウ材として働き、腐食に強い第１ステンレス層（ＳＵＳ３１６）２１と第２銅層３２が、ロウ付け時の加熱により融着し、第１、第２、第３の伝熱プレート１１、１２、１３同士は、液密に一体化される。
【００２３】
ニップル１５を装着した最上部の第１の伝熱プレート１１の第１通孔１１ｄから第１の流体Ａを流入させると、第１の流体Ａは、第１の伝熱プレート１１の下側であって第２の伝熱プレート１２又は第３の伝熱プレート１３の上側に形成された第１の流路ａを通り、最上部の第１の伝熱プレート１１の第３通孔１１ｆから外部へ流出する。
【００２４】
ニップル１５を装着した最上部の第１の伝熱プレート１１の第２通孔１１ｅから第２の流体Ｂを流入させると、第２の流体Ｂは、第２の伝熱プレート１２の下側であって第１の伝熱プレート１１の上側に形成された第２の流路ｂを通り、最上部の第１の伝熱プレート１１の第４通孔１１ｇから外部へ流出する。このとき、第１、第２の伝熱プレート１１、１２の波板状の伝熱部１１ａ、１２ａを介して第１、第２の流体Ａ、Ｂ間で熱交換が行われる。
【００２５】
実施の形態のプレート式熱交換器９１は、腐食形態の異なる素材から成る４層クラッド材で形成され、その腐食形態は、第１、第２ステンレス層２１、２２が、孔食による一点集中型腐食が起きるタイプの層であり、中間層である第１銅層３１は、全面腐食により腐食されるタイプの層であり、腐食形態の異なる層を交互に積層することにより、直ちに全体の孔開きに至るのを防止し、腐食寿命の延命を図っている。
【００２６】
また、中間層である第１銅層３１とロウ材層となる第２銅層３２を同一素材にすることにより、安定したロウ付けが可能になる。また、ステンレス−銅の４層クラッド材は、電気化学的に電位の高いステンレス層（ベース層）２１、２２に、低電位の銅層３１、３２を接合した腐食に強い構造であり、第１、第２、第３の伝熱プレート１１、１２、１３は、ステンレス層の高強度、高耐食性と、銅層の高熱伝導性の優れた特性を併せ持っている。
【００２７】
なお、本実施の形態においては、第１銅層３１の厚さを第２銅層３２の厚さよりも厚く形成し、ステンレス層に対して耐食性を高く確保するようにしたが、４層クラッド材の表面に現れる第２銅層３２の厚さを、第１銅層３１の厚さよりも厚くし、４層クラッド材の保管時の耐食性を向上させたり、一体化加工時のロウ材としての働きを高めるようにしてもよい。また、両者を同一の厚さとし、４層クラッド材の製造時における部材を共通化して生産性の向上を図るようにしてもよい。
【００２８】
以上説明したように、実施の形態のプレート式熱交換器９１は、第１ステンレス層２１−第１銅層３１−第２ステンレス層２２−第２銅層３２の４層クラッド材から成る第１、第２、第３の伝熱プレート１１、１２、１３が、ロウ付け時の加熱により融着して一体化されたものであり、ステンレスの高強度、高耐食性と、銅の高熱伝導性の優れた特性を合わせ持つとともに、腐食メカニズム（ステンレス材は孔食による一点集中型腐食に対し、銅材は全面腐食）の異なった異種金属層が腐食に強い構造を作り出している。また、連続電気炉を用いたロウ付けにより、生産性が向上し、製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明にかかるプレート式熱交換器の実施の形態を示す斜視図である。
【図２】実施の形態のプレート式熱交換器の分解斜視図である。
【図３】図１のＳ−Ｓ線に沿う断面図である。
【図４】図３のＫ部拡大図である。
【符号の説明】
【００３０】
１１、１２、１３  伝熱プレート
１１ａ、１２ａ、１３ａ  波板状の伝熱部
１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ  リム部
１１ｄ、１２ｄ  第１の通孔
１１ｅ、１２ｅ  第２の通孔
１１ｆ、１２ｆ  第３の通孔
１１ｇ、１２ｇ  第４の通孔
１５  ニップル
２１  第１ステンレス層
２２  第２ステンレス層
３１  第１銅層
３２  第２銅層
９１  プレート式熱交換器
ａ  第１の流路
ｂ  第２の流路
Ａ  第１の流体
Ｂ  第２の流体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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