(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端にＡ流体が流れる第１連通孔とＢ流体が流れる第２連通孔を有し、表面に凹凸が成型された伝熱プレートを第１連通孔同士，第２連通孔同士が連通するように複数容器内に配列させると共に、各伝熱プレートの凸部を隣接する他の伝熱プレートの凸部に接触させて固定することにより流体流路を形成してなるプレート式熱交換器において、
前記伝熱プレートを２枚一組で袋状に縁部を溶接して袋内にＡ流体を流す伝熱パネルとし、該伝熱パネルを容器内に重ねて収納し、該伝熱パネル同士の隙間をＢ流体を流す流路とすると共に、重ねられた伝熱パネルと容器との隙間に形成される周辺流路と前記Ｂ流体が流れる流路とを流体Ｂ液導入管及び排出管に小孔、隙間、切り欠きなどの絞りを介して連通させる流路を設けたことを特徴とするプレート式熱交換器。
【請求項２】
請求項１記載のプレート式熱交換器において、重ねた伝熱パネルの縁部をシールすることによって形成されるＢ流体が流れる流路と、重ねた伝熱パネルと容器との間に形成される隙間流路とを連通させる流路を、Ｂ流体の出入口側の近傍にそれぞれ設けたことを特徴とするプレート式熱交換器。
【請求項３】
請求項１又は２記載のプレート式熱交換器において、前記伝熱パネルと前記容器側面とが接触する容器側面に凹凸部を設けて、前記伝熱パネルと前記容器側面との間に流体流路を設けたことを特徴とするプレート式熱交換器。
【請求項４】
請求項１又は２記載のプレート式熱交換器において、前記伝熱プレートと前記容器側面とが接触する容器側面との間に棒状部材を配置して、前記伝熱パネルと前記容器側面との間に流体流路を設けたことを特徴とするプレート式熱交換器。
【請求項５】
請求項１から３のいずれか１項記載のプレート式熱交換器において、前記伝熱パネルの縁部にプレートの凹凸部と同じ高さの膨らみ部を形成し、該伝熱パネルを重ねたときに前記膨らみ部同士が接触してシールしたことを特徴とするプレート式熱交換器。
【請求項６】
請求項１から３のいずれか１項記載のプレート式熱交換器において、前記伝熱パネルの縁部にプレートの凹凸部と同じ高さの第１の膨らみ部流路を形成し、該第１の膨らみ部流路と狭い隙間のくびれ部で連通する第２の膨らみ部流路を形成し、前記くびれ部を接触させてシール部としたことを特徴とするプレート式熱交換器。
【請求項７】
請求項４又は７記載のプレート式熱交換器において、前記容器，伝熱プレート，棒状部材を同一種類の材料で構成したことを特徴とするプレート式熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプレート式熱交換器に関し、特に容器内に伝熱プレートを収納したプレート式熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
容器内に伝熱プレートを収納したシェルアンドプレート式熱交換器は、例えば実用新案第2548607 号公報記載のように、複数の伝熱プレート板を容器内で配列させ、伝熱プレート間に流体を流動させることにより熱交換を行うものとされている。伝熱プレートには、流体の流路形成および組立後の強度向上のため、プレス成型された凹凸の表面形状を有するプレートが用いられる。
【０００３】
図４にプレートの表面形状の例を示す。同例における一対のプレート１およびプレート２は、杉矢型の凹部と凸部とが交互に形成されてなり、プレート１およびプレート２の表面形状は互いに線対称とされている。
【０００４】
プレート式熱交換器の流体回路構造は、プレート１およびプレート２を組み合わせた複数のプレート対を容器内に配列させ、隣接するプレート対を互いに接触させてなり、その断面形状を図５に示す。両外側のプレートはそれぞれ容器の側面に接触している。図５において、縦方向に連通する流体回路４の列が形成され、隣接する流体回路４において液絡することはない。このような構造により、異なる種類の流体を同時に熱交換することが可能となる。
【０００５】
ところが、従来のシェルアンドプレート式熱交換器は、プレート部とシェル容器との隙間部に流体流路が形成され、熱交換流体がショートパスして性能低下してしまう。これを軽減するために前記隙間を小さくするためにシェルとプレートとが接触するように組立てする工夫が行われているが、そのために組立ての手間が著しく増加してしまう欠点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、一般に流体の熱交換器は流動抵抗の大きい伝熱面の方が伝熱性能が高く、コンパクトにできる。シェルアンドプレート式熱交換器の場合、高性能な伝熱プレートは流動抵抗が大きく、一方、プレート部と容器との間の流路は抵抗が小さい。そのために熱交換流体がプレート部と容器との間の隙間流路を流れ、本来伝熱プレートの有している伝熱性能を十分生かせず、温度効率が低下するという欠点があった。むろん、プレート部と容器との間の流路を狭めること、プレート自体の波形形状を流動抵抗の小さいものに変更するなどの工夫が取られているが、より高性能のシェルアンドプレート熱交を提供するためには、以下の工夫が必要である。
【０００７】
１）プレートの波形は高性能の波形を使えること。
【０００８】
２）プレート伝熱面以外に流れる流体の流量をコントロールできること。
【０００９】
なお、プレート同士をブレージング溶接したプレート式熱交換器はプレート伝熱面以外に熱交換流体が流れないので、上記１）２）の条件を満足し、熱交換性能が優れてはいる。しかし、ブレージングのロウ材が伝熱プレートと異なる材料であるために、リサイクルにエネルギーを必要とし、結果的に資源の損失が大きい。
【００１０】
本発明の目的は、高性能な伝熱プレートの伝熱性能を十分生かせて、小型で高効率で、かつ、同種材料を使うために、資源リサイクルが容易なプレート式熱交換器を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、両端にＡ流体が流れる第１連通孔とＢ流体が流れる第２連通孔を有し、表面に凹凸が成型された伝熱プレートを第１連通孔同士，第２連通孔同士が連通するように複数容器内に配列させると共に、各伝熱プレートの凸部を隣接する他の伝熱プレートの凸部に接触させて固定することにより流体流路を形成してなるプレート式熱交換器において、前記伝熱プレートを２枚一組で袋状に縁部を溶接して袋内にＡ流体を流す伝熱パネルとし、重ねられた該伝熱パネルの縁部を容器側とシールしてＢ流体を流す流路とすると共に、該Ｂ流体が流れる流路を、重ねられた伝熱パネルと容器との間に形成される流路とを絞り（オリフィス）を介して連通させる流路を設けることにより達成される。
【００１２】
また、上記目的は前記伝熱パネルと前記容器側面とが接触する容器側面に凹凸部を設けて、前記伝熱パネルと前記容器側面との間に流体流路を設けることにより達成される。
【００１３】
さらに、上記目的は前記伝熱パネルの縁部にプレートの凹凸部と同じ高さの膨らみ部を形成し、該伝熱パネルを重ねたときに前記膨らみ部同士が接触してシールさせる構造を設けることにより達成される。
【００１４】
さらにまた、上記目的は容器，伝熱プレート，棒状部材を同一種類の材料で構成することにより達成される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明のプレート式熱交換器の流れ方向に直角な面の断面図である。図２にプレートの表面形状の例を示す。同例における一対のプレート１およびプレート２は、杉矢型の凹部と凸部とが交互に形成されてなる。図３に該伝熱プレートの部分断面を示すように、周縁部にはプレートの凹凸部と同じ高さの凸部膨らみ部３を形成されている。また、プレート１およびプレート２の表面形状は互いに線対称とされている。
【００１６】
図４に示すように、各伝熱プレート１及び２は対になり、伝熱プレート１の凸部と伝熱プレート２の凸部同士が互いに接触し、周辺凸部膨らみ部３は外側に来るように配置され、さらに、その縁部４は互いに溶接されて伝熱パネル５を構成している。この伝熱パネル５は容器６内に積み重ねられて、熱交換流体Ａが袋状の伝熱パネル５内に流され、熱交換流体Ｂが該伝熱パネル５同士が接触して形成される流路７に流される。この時、前記伝熱パネル５の外周側に配置された周辺凸部膨らみ部３は、伝熱パネル５同士の接触で形成される流路７と、伝熱パネル５とシェル容器６との隙間部に形成される隙間流路８とを、互いに往き来できないように隔絶するシール効果を発揮する。
【００１７】
しかし、パネル５内を流れる流体Ａは流体Ｂとはプレート並びにプレート同士の溶接によって確実に隔絶されているが、流体Ｂは伝熱パネル５同士の接触で形成される流路７と伝熱パネル５とシェル容器６との隙間部に形成される隙間流路８の両方を流れるようにすると共に、伝熱パネル５とシェル容器６との隙間部に形成される隙間流路８に流れる流量をコントロールするために、流体Ｂ液導入管９ａ，排出管９ｂに小孔，隙間，切り欠きなどの絞りオリフィス要素１０を設けて、伝熱パネル５とシェル容器６との隙間部に形成される隙間流路８とを連通させている。
【００１８】
これにより、伝熱パネル５とシェル容器６との隙間部に形成される隙間流路８を流れる流体Ｂの流量がコントロールされると共に、流体Ｂは主たる流路である伝熱パネル５同士が接触することにより膨らみ部３で周辺をシールされ、ヘリンボーン波形熱交換部が形成されている流路７に流れ、流体Ａと効率的に熱交換する。さらに、容器６，プレート１，２，線状部材，溶接部材は同一材料の鉄で構成されているので廃棄が容易である。
【００１９】
図６は本発明の他の実施例である。また、この例では容器側板１７と伝熱パネル５との間に棒状部材１３を配置して流路を設けた。防除初心材１３は容器６に一部溶接固定されている。これにより周辺流路８と同様に液が流れるので熱交換可能である。
【００２０】
図７は流体Ｂ導入ノズル２０に接続する個所の断面図である。第１連通孔２１と導入ノズル２０とを連絡する流体Ｂ導管９にオリフィス要素１０を設けてシェル容器６側の流路８と連通させているので、流体Ｂは該オリフィス要素１０を介して、コントロールされてＢ流体の一部がプレート部と容器との周辺隙間流路８を流れる。従って、短絡する量がコントロールされる。さらに、シェル容器６にＢ流体圧力がかかるので、伝熱パネル５の隙間流路７が膨らむことはない。外界との気密性は丈夫なシェル容器６が受け持つので気密性を高く維持できる。
【００２１】
【発明の効果】
高性能なプレートの伝熱面上を熱交換流体を流して、プレートと容器との隙間流路には流量コントロールして液を流し、かつ、容器側面に凸条・溝条・線条部材などにより流路を設けて端部プレートとの熱交換も行えるようにし、しかも、プレートを溶接接合してプレート材質とシェル材質を同種材料としたので、廃棄リサイクルが容易に行える効果を呈する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例であるプレート式熱交換器の流れ方向の断面図。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は図１のプレートパターン例を示す平面図。
【図３】図１のプレート断面図。
【図４】図１のパネル断面図。
【図５】プレート式熱交換器の全体斜視図。
【図６】本発明の他の実施例であるプレート式熱交換器の断面図。
【図７】本発明の実施例であるプレート式熱交換器の部分断面図。
【符号の説明】
１，２…プレート、３…凸部膨らみ部、４…プレート縁部、５…伝熱パネル、６…シェル容器、７…流体Ｂ流路、８…周辺隙間流路、９…流体Ｂ液導入管、
１０…オリフィス要素、１１…凸条、１２…溝条、１３…棒状部材、１４…第１の膨らみ部、１５…くびれ部、１６…第２の膨らみ部、１７…容器側板、１８…容器端板、１９…流体Ａ導入ノズル、２０…流体Ｂ導入ノズル、２１…第１連通孔、２２…第２連通孔。
【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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