(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮成形された複数の伝熱板（１）を有するプレート熱交換器であって、該複数の伝熱板（１）は、プレートパッケージ（２）内に連続して設けられ、かつ前記プレートパッケージ（２）内に交互に設けられた複数の第１のプレート間空間と複数の第２のプレート間空間とを形成しており、前記複数の伝熱板（１）の複数の入口及び複数の出口（１７，１８，４２，４３，５０）が、前記プレート熱交換器の中央部に配置され、前記プレートパッケージ（２）が、該プレートパッケージ（２）の両側の端板の間に配置されており、少なくとも１つの前記端板は、該少なくとも１つの端板の中央部に複数の連結部（１９，２０，４４，４５）を備え、前記少なくとも１つの端板（３）上の前記複数の連結部の位置は、前記複数の伝熱板（１）の前記複数の入口及び複数の出口の位置に対応している、媒体を処理するためのプレート熱交換器（１００）において、
前記複数の連結部（１９，２０，４４，４５）の少なくとも１つは、前記少なくとも１つの端板（３）の連結部分（６０）に配置され、前記連結部分（６０）は、前記複数の伝熱板（１）の中心軸（Ｘ）に対応する前記少なくとも１つの端板（３）の鉛直軸に沿って延び、かつ前記連結部分（６０）は、前記プレートパッケージ（２）から離れる方向に、前記少なくとも１つの端板（３）から突き出ていることを特徴とするプレート熱交換器（１００）。
【請求項２】
前記プレートパッケージ（２）が通常の使用位置に置かれたときに、前記中心軸（Ｘ）が前記複数の伝熱板（１）の各々の２つの側縁部（７，８）のほぼ中間位置をほぼ鉛直に延びており、前記複数の伝熱板（１）の前記複数の入口及び複数の出口（１７，１８，４２，４３，５０）が、前記中心軸（Ｘ）に沿って配置されている、請求項１に記載のプレート熱交換器。
【請求項３】
前記連結部分（６０）は、前記少なくとも１つの端板（３）の前記鉛直軸に沿って等しい辺長で突き出て、前記少なくとも１つの端板（３）を向いた底辺と前記底辺から突き出す２つの側面とを有するほぼ三角形の形状を形成している、請求項１または２に記載のプレート熱交換器。
【請求項４】
前記複数の連結部（１９，２０，４４，４５）の少なくとも１つが、前記連結部分（６０）の前記側面の各々に配置されている、請求項３に記載のプレート熱交換器。
【請求項５】
前記連結部分（６０）は、前記少なくとも１つの端板（３）の補強部として構成されている、請求項１から４のいずれか１項に記載のプレート熱交換器。
【請求項６】
前記連結部分（６０）は、前記少なくとも１つの端板（３）の一体化された一部である、請求項１から５のいずれか１項に記載のプレート熱交換器。
【請求項７】
前記少なくとも１つの端板（３）は、応力を受ける複数の部分に複数の補強部を備え、前記複数の補強部は、前記少なくとも１つの端板（３）の厚さを増すことによって設けられている、請求項１から６のいずれか１項に記載のプレート熱交換器。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載のプレート熱交換器で使用される端板（３）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は主に、様々な目的のために温度の異なる２つの流体間の熱伝達を可能にするプレート熱交換器に関する。特に、本発明は、伝熱板の複数のポートが伝熱板の中央部に集中するように構成され、かつこの複数のポートの位置に適合された端板を有するプレート熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は主に、媒体の蒸留、例えば海水等の塩分を含む水の脱塩のためのプレート熱交換器に関する。媒体を処理するため、プレート熱交換器は、圧縮成形された多数の伝熱板を有し、多数の伝熱板は、プレートパッケージ内に連続して設けられ、かつプレートパッケージ内に交互に設けられた、媒体用の複数の第１のプレート間空間と複数の第２のプレート間空間とを形成している。
【０００３】
従来、プレート熱交換器または脱塩装置は、すべての脱塩工程を標準的な単一のプレート熱交換器で行うことができないため、いくつかの別個のプレート熱交換器を有している。海水を脱塩する機器または装置を簡略化するために、新しい種類のプレート熱交換器が開発されており、欧州特許出願公開第１８６４０６９号明細書に記載されている。同明細書は、プレートパッケージを有する脱塩プラントとして構成されたプレート熱交換器を開示しており、伝熱板のいくつかのポートが伝熱板の中央部に配置されている。従来のプレート熱交換器では、これらのポートは伝熱板の角部に配置されているが、伝熱板の角部は締め付けボルトの近傍であり、応力が生じる。欧州特許出願公開第１８６４０６９号明細書では、複数のポートは中央部に配置されており、これによって機械的応力の分布が変化する。従って、この応力を吸収するために、端板を異なる構成とする必要がある。さらに、欧州特許出願公開第１８６４０６９号明細書に示されているように、伝熱板のかなり限定されたスペースに伝熱板の複数のメインポートのいくつかが設けられ、そのため、対応するポート出口も端板の限定されたスペースに設けられるため、連結部の標準的な解決策では、ポート出口に連結される連結部の位置がかなり密となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、複数のポートが中央部に配置された伝熱板に適合された端板を有する、改良されたプレート熱交換器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、冒頭に定義されたプレート熱交換器であって、少なくとも１つの端板は、少なくとも１つの端板の中央部に複数の連結部を備え、少なくとも１つの端板上の複数の連結部の位置は、伝熱板の入口及び複数の出口の位置に対応していることを特徴とするプレート熱交換器によって実現される。
【０００６】
本発明の他の態様によれば、プレートパッケージが通常の使用位置に置かれたときに、中心軸が各伝熱板の２つの側縁部のほぼ中間位置をほぼ鉛直に延びており、伝熱板の複数のポートが、中心軸に沿って配置されている。
【０００７】
本発明の他の態様によれば、端板の少なくとも１つの連結部は、端板の中央部に、伝熱板の中心軸に対応する鉛直軸に沿って配置されている。
【０００８】
本発明の他の態様によれば、端板の少なくとも１つの連結部は、端板の連結部分に配置され、連結部分は、伝熱板の中心軸に対応する端板の鉛直軸に沿って延び、かつ連結部分は、プレートパッケージから離れる方向に、端板から突き出ている。
【０００９】
本発明の他の態様によれば、連結部分は、その長手方向に沿って等しい辺長で突き出て、端板を向いた底辺を有するほぼ三角形の形状を形成している。少なくとも１つの連結部は、連結部分の、プレート熱交換器の端板から離れる方向を向いた側面の各々に配置されている。
【００１０】
本発明の他の態様によれば、連結部分は、動作時に端板が受ける応力に耐えるように端板の補強部として構成されている。連結部分は、端板の一体化された一部であってもよく、あるいは任意の適切な固定手段によって端板上に別個に取り付けることもできる。
【００１１】
本発明の他の態様によれば、端板は、応力を受ける複数の部分に複数の補強部を備えていてよく、複数の補強部は、端板の厚さを増すことによって設けられている。すなわち、端板の厚さは、より高い応力を受ける領域がより厚く、他の領域がより薄くなるように、応力に応じて変動する。
【００１２】
本発明の他の態様は、従属請求項に規定されている。
【００１３】
次に、本発明を、様々な実施形態を説明しかつ添付の図面を参照することによって、より詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態によるプレート熱交換器の斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態によるプレート熱交換器の斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態によるプレート熱交換器における第１の端板の正面図である。
【図４】本発明の一実施形態によるプレート熱交換器の側面図である。
【図５】プレート熱交換器が広げられた状態を示す、本発明の一実施形態によるプレート熱交換器の斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態によるプレート熱交換器で使用される伝熱板の正面斜視図である。
【図７】図４のＡ−Ａ線から見た、本発明の一実施形態によるプレート熱交換器における第２の伝熱板の正面図である。
【図８】本発明の一実施形態によるプレート熱交換器の保持バーの断面図である。
【図９】図４のＡ−Ａ線から見た、第２の端板及び懸垂部の部分詳細図である。
【図１０】本発明の一実施形態によるプレート熱交換器の保持バー及び第２の端板の部分詳細側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
熱交換器は、固体によって分離された２つの流体間で熱を伝達するのに使用される。熱交換器としてはいくつかの種類が可能であり、最も一般的な熱交換器は、らせん状熱交換器、チューブ式熱交換器及びプレート熱交換器である。プレート熱交換器は、一組の伝熱板の間に形成された複数の流路を交互に流れる高温の流体と低温の流体との間で熱を伝達するのに使用される。上記に規定された伝熱板の構成は、伝熱板よりも厚い端板の間に収容されている。各端板の内側面は、伝熱板に面している。
【００１６】
図１〜２は、海水脱塩に関する用途に通常使用される、媒体処理用のプレート熱交換器、すなわち淡水製造装置を示している。プレート熱交換器１００は圧縮成形された多数の伝熱板１を有している。伝熱板１は互いに平行に、かつプレートパッケージ２を形成するように連続して設けられている。プレートパッケージ２は、フレームプレートとも呼ばれる第１の端板３と、圧力プレートとも呼ばれる第２の端板と、の間に設けられている。伝熱板１の間には、第１のプレート間空間と第２のプレート間空間とが形成されている。
【００１７】
第１のプレート間空間と第２のプレート間空間は、実質的に各第１のプレート間空間が２つの第２のプレート間空間で囲まれ、かつ実質的に各第２のプレート間空間が２つの第１のプレート間空間で囲まれるように、プレートパッケージ内に交互に設けられている。プレートパッケージ２内のそれぞれの部分は、各プレート間空間内のガスケットによって互いに区画されている。ガスケットは、好ましくは弾性材料、例えばゴム材料で作られ、パッケージを構成する伝熱板１の周囲に沿って延びる溝に配置されるとともに、ポートの周りに配置されている。ガスケットは、場合によっては金属を含んでよく、あるいは第２の材料、例えば金属、ＰＴＦＥなどによって覆われていてもよい。
【００１８】
図６に示すように、各伝熱板１は、互いに対向しほぼ平行な２つの側縁部７，８と、上縁部９と、下縁部１０と、を有している。中心軸Ｘは、プレートパッケージ２が通常の使用位置に置かれたときに、２つの側縁部７，８のほぼ中間位置をほぼ鉛直に延びている。
【００１９】
図１に示すように、プレートパッケージ２、すなわち複数の伝熱板１と伝熱板の間に設けられた複数のガスケット（不図示）は、それ自体公知の態様で、複数のねじ付き締め付けボルト１１によって、端板３と端板４との間に一体に保持されている。締め付けボルト１１は、第１の端板３から、第２の端板４の周縁部の穴またはくぼみを通って延びている。各締め付けボルト１１は、第１の端板３の外側に位置する（あるいは第１の端板３と一体化された）一方の端部にボルトヘッド手段を有し、端板４の外側に位置する（あるいは端板４と一体化された）ねじ付き部にナットを保持することができる。
【００２０】
伝熱板１は、実質的に第１の端板３と支柱１２との間を延びる２本の保持ボルト５，６から懸垂するように配置されている。伝熱板１は、側縁部７，８のそれぞれに設けられた切り欠き部１５（図６参照）を備えている。第１の端板３は、保持バー１３によって支柱１２に連結されている。保持バー１３は、一方の端部で第１の端板３の上端に固定的に取り付けられ、反対側の端部で支柱１２の上端に固定的に取り付けられている。第２の端板４は保持バー１３に沿って移動可能であり、伝熱板１同士を互いに押し付けてプレートパッケージ２を形成するのに使用される。ガイドバー１４は、複数の伝熱板１を伝熱板１の下端で案内し、支柱１２の下部を第１の端板３の下部と連結している。
【００２１】
上述の伝熱板１は、伝熱を増加させる波形またはパターンと、多数のポートホールと、をそれ自体公知の態様で含んでいる。ポートホールは、プレートパッケージを貫通して延び伝熱板１の間に形成された流路に接続された、対応する数のポートチャネルを形成している。
【００２２】
端板３には、伝熱板１のポート２５，３３，１７，１８，４２，４３，５０に対応する多数のポート出口または連結部２７，３３，１９，２０，４４，４５，５５，５６が適切に設けられている。プレート熱交換器１００の特定の目的のために、プレートパッケージ２は、気化部Ｅと、分離部Ｓと、凝縮部Ｃと、を内包している（図９参照）。気化部Ｅは、第１のプレート間空間を通って流れる媒体の少なくとも一部を気化するように構成されている。分離部Ｓは、媒体の気化した部分から気化していない液体を分離するように構成されている。凝縮部Ｃは、第１のプレート間空間を通って流れる気化した部分を凝縮するように構成されている。中心軸Ｘは、気化部Ｅ、分離部Ｓ及び凝縮部Ｃのほぼ中心を通って延びている。図９を見ると分かるように、プレート熱交換器１００が通常の使用位置に置かれたときに、気化部Ｅが最下位置に位置し、凝縮部Ｃが最上位置に位置し、分離部Ｓが気化部Ｅと凝縮部Ｃとの間に位置している。
【００２３】
プレート熱交換器１００のいくつかの機能、すなわち気化、凝縮及び分離のため、端板上すなわちフレーム３上には、従来のプレート熱交換器の場合よりも多くの連結部が必要となる。特に、中心軸Ｘに沿った複数のポート１７，１８，４２，４３，５０については、端板３上のかなり限定されたスペースであるため、斬新な解決策が必要である。このため、端板３の、上端から下端まで延びる中央部は、連結部分または突出部分６０を備えている。端板３の連結部分６０は、等しい辺長で延び、あるいは端板３の主面から延びており、底辺が端板３を向いた実質的な正三角形または二等辺三角形の形状を有している。三角形形状の連結部分６０の側面または側部には、連結部１９〜２０及び４４〜４５が配置されている。これらの連結部は実質的な三角形６０の２辺に交互に配置されているため、比較的密に配置することができる。これによって、比較的短いかあるいは小形の伝熱板１を使用する場合であっても、標準的な連結部を使用することができる。これは、平坦な端板３を使用した場合には不可能であろう。というのは、５つまたはそれより多くの連結部を端板の中央の鉛直軸に沿って配置し、しかも伝熱板１が比較的短い場合は、標準的な連結部ではスペースが不十分となるからである。端板３はさらにいくつかの連結部を備えており、例えば、突出部分６０にさらに２つの連結部５５，５６を備え、端板３の他の部分に連結部２７，３３を備えている。端板３の各連結部は、伝熱板１上の対応するポートに連結されている。
【００２４】
端板３は、個別の仕様として、端板３の、追加的な応力あるいは大きな応力を受ける部分に補強部材をさらに含んでいる。これは、端板３の応力を受ける部分、例えば締め付けボルト１１と連結部の取り付け位置だけ、端板３に材料を付加するかあるいは端板３の厚さを増すことによって実現される。端板３全体の寸法を過度に大きくせず、端板３の各部分がそれぞれの応力に耐えるように端板３の構成を個別に設計することによって、必要な材料が減り、従ってコストが削減されるため、かなりの節約が可能となる。
【００２５】
様々な厚みと突き出た連結部材６０とを有する第１の端板３を得るため、端板３は鋳造(casting)、鋳型法(molding)、鋳込み(founding)または他の同様の適切な製造プロセスによって作ることが好ましい。
【００２６】
図７には、第２の端板４と、保持バー１３の断面と、が示されている。端板４は、保持バー１３から懸垂するように配置されている。従来技術のプレート熱交換器では、複数の伝熱板と可動端板が共に、保持バーの下側に配置されたＴ字部から懸垂するように配置されている。本発明における伝熱板１は保持ボルト５，６から懸垂するように配置されているため、保持バーの下側全体に沿って配置されるＴ字部が小さくて済み、第２の端板４を懸垂させる構成３０のみが必要になる。図７では、この構成３０は、端板４を保持バー１３に移動可能に連結する短い形状、例えばＩＰＦ形状として形成される。保持バー１３の長手方向に沿った懸垂部３０の長さは端板４の厚さに相当する。
【００２７】
図８，９には、懸垂部３０と保持バー１３と端板４の部分詳細断面図が示されている。懸垂部３０の一部は、第２の端板４の上端の切り欠き部３１に収容され、例えばねじ、ボルト、溶接などの当技術分野で公知の様々な取り付け手段を用いて第２の端板４に取り付けることができる。切り欠き部３１の形状は懸垂部３０の下側部３２に対応しており、実質的にＴ字を上下逆にした形状に形成されている。同様に、懸垂部３０の他の部分は、保持バー１３の下部の切り欠き部３６に移動可能に収容されている。保持バー１３の切り欠き部３６の形状は懸垂部３０の上側部３４に対応しており、ほぼＴ字状に形成されている。懸垂部３０の上側部３４は、Ｔ字部の各「脚部」にプラスチック製の軸受３５を備えており、それによって、懸垂部３０は、保持バー１３の切り欠き部３６に収容されたときに軸受３５に搭載されて滑動することができる。プラスチック製の軸受３５が滑動する、保持バー１３の切り欠き部の対応する表面は、陽極酸化されたアルミニウム形状などの低摩擦材料で作られることが好ましい。
【００２８】
図１０には、保持バー１３の長手方向に沿った部分詳細断面図が示されている。図１０より、プラスチック製の軸受３５が懸垂部３０とほぼ同じ長さを有することは明らかである。切り欠き部３６は、保持バー１３のほぼ全長に沿って延びており、図１０には、保持バー１３の下側部に切り欠き部３６によって形成され、懸垂部３０が内部を延びあるいは滑動するチャネルの一部が示されている。外側からは、切り欠き部３６は、保持バー１３の下側部にあるスリットのように見える。支柱１２と保持バー１３は同一の断面を有し、図１，２，５には、保持バー１３のスリット／切り欠き部３６に対応するスリット３６が支柱１２上に示されている。
【００２９】
本発明は、上記に説明し図面に示した実施形態に限定されず、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲内で、任意の態様で補充し修正することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0005419982.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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