(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
比重大の固形分を含む流体と他の流体とを多段編成されたプレート間流路で熱交換させるプレート式熱交換器において、
比重大の固形分を含む流体側の流路を、上から下への流れ方向となる段での並列数を大とし、下から上への流れ方向となる段での並列数を小とした
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、比重大の固形分を含む流体と他の流体とを多段編成のプレート間流路で熱交換させるプレート式熱交換器の比重大の固形分を含む流体側の圧損低減を可能としたプレート式熱交換器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種、プレート式熱交換器は、熱交換させるべき２種類の流体をプレートの両側に流して熱交換を行わせるものである。そのため、例えば、図３の（Ａ）に示すように、２種類のプレート１、２には両方の流体の通路孔３、４、５、６と伝熱面７、８とが形成してあり、このプレート１、２を所要枚数積層し、その際、両方の流体をプレート１、２の両側の伝熱面に交互に流すために、ガスケット９、１０を装着してそれぞれの流体の通路孔と伝熱面とを気密に囲繞させて２種類の流体の流路１１、１２を交互に形成している。なお、図３の（Ａ）において、１３、１４、１５、１６は通路孔閉鎖部を示している。
【０００３】
図３の（Ａ）のものは、一方の流体が左側から入り、前段の２つの並列流路１１ａ、１１ｂを上昇し、続いて、後段の２つの並列流路１１ｃ、１１ｄを下降して右側へ流出し、他方の流体が右側から入り、前段の２つの並列流路１２ａ、１２ｂを上昇し、続いて、後段の２つの並列流路１２ｃ、１２ｄを下降して左側へ流出する場合を例示している。即ち、図３の（Ａ）は、流路の並列数を「２」とし、段数を「２」としてプレート編成した場合を例示しており、このプレート編成を、図３の（Ｂ）のように簡略図示するものとし、また、２並列×２段と表示するものとする。
【０００４】
一般に、プレート式熱交換器のプレート編成は、使用流量に合わせて並列数を、また、温度条件に合わせて段数を設定している。従来では、流体の流れ方向に拘らず、各段での流路の並列数は、等しいか±１の差の範囲内であった。
【０００５】
また、液体よりも比重の大きい固形物を含む流体（例えば、各種スラリー）をプレート式熱交換器のプレート間流路に流す場合は、プレート流路内での固形物の沈降や堆積を防止するため、プレート流路内での流速を、固形物の沈降速度を上回るように設定する必要がある。
【０００６】
このため、従来では、例えば、図３の（Ｃ）に示すように、比重大の固形分を含む流体側の流路を、並列数は小とし、所定の伝熱面積を確保するため段数を大としていた。図３の（Ｃ）は、比重大の固形分を含む流体（スラリー）の流路を２並列×５段とし、他の流体（スチーム）の流路を１０並列×１段とした場合を例示している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の流路編成方法では、比重大の固形分を含む流体の流れ方向を考慮せず、単に、プレート流路内で所定の流速を確保させるために、並列数を少なくし、しかして、所定の伝熱面積を確保するために段数を大としていたため、比重大の固形分を含む流体側のプレート流路内における全体の圧損が大きくなり、大型高圧のポンプを使用してプレート式熱交換器に供給させる必要があり、設備コスト、運転コストが高価となる欠点があった。
【０００８】
本発明の目的は、比重大の固形分を含む流体と他の流体とを多段編成のプレート間流路で熱交換させる場合、比重大の固形分を含む流体側での固形分の沈降、堆積を防止しながら圧損を低減し、設備コスト、運転コストを安価となし得るプレート式熱交換器を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、比重大の固形分を含む流体と他の流体とを多段編成されたプレート間流路で熱交換させるプレート式熱交換器において、比重大の固形分を含む流体側の流路を、上から下への流れ方向となる段での並列数を大とし、下から上への流れ方向となる段での並列数を小としたものである。
【００１０】
上記のように、比重大の固形分を含む流体を重力に抗して下から上へ流す段では固形物の沈降、堆積を防止するため、プレート間流路内の流速を増大させ、しかして、固形分が沈降、堆積しない上から下へ流す段では固形物の沈降速度を上回る流速は不要であり、流路の並列数を増加させて所定の伝熱面積を確保させることにより、大型高圧のポンプを使用しなくても比重大の固形分を含む流体をプレート式熱交換器の流路内を円滑に流すことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の１実施例を示すプレート編成の概略構成図であって、１１は比重大の固形分を含む流体（例えば、各種スラリー）の流路、１２は他の流体（例えば、スチーム）の流路を示している。
【００１２】
本発明は、比重大の固形分を含む流体を重力に抗して下から上へ流す段ａでは固形分の沈降、堆積を防止するため流路１１の並列数を少なくして流速を増大させ、しかして、固形分が沈降、堆積しない上から下へ流す段ｂでは流路１１の並列数を増加させて所定の伝熱面積を確保させたものである。
【００１３】
図１は、比重大の固形分を含む流体の流路１１を、下から上へ流す段ａを２並列×１段とし、上から下へ流す段ｂを５並列×２段とし、他の流体の流路１２を１２並列×１段とした場合を示している。
【００１４】
本発明の効果を確認するため、比重大の固形分を含む流体としてスラリーを、他の流体としてスチームを用いた場合の圧損の発生状況をテストした。
【００１５】
スチーム：１００→１００℃、流量：１７３０ｋｇ／Ｈ
スラリー：３０→６０℃、流量：３０ｍ3 ／Ｈ
上記の条件でプレート式熱交換器を設計した。
プレート編成は、同一形状のプレートを使用し、本発明が図１のプレート編成とし、従来のプレート編成の例として図３の（Ｃ）に示したプレート編成とした。結果は、下記の通りであった。
【００１６】
【表１】
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【００１７】
上記結果から、従来のプレート編成では、スラリー側の圧損が大きいため、設備（特にポンプ）が大がかりとなる。本発明の場合、プレート枚数は増えているが、設備全体より見ると、イニシャル、ランニングコスト共に安価になる。また、本発明のプレート編成方式を採用することにより、設備よりの圧損制約に応じて幅広いプレート式熱交換器の設計ができる。
【００１８】
前記図１の実施例では、他の流体としてスチームを用いた場合を例示したが、他の流体が液体の場合（例：温水によるスラリーの加熱または冷水によるスラリーの冷却等）では、プレート式熱交換器のプレート間流路内での両方の流体の流れ方向を対向流とするため、図２のプレート編成とすることができる。
【００１９】
図２において、ｍ、ｎは並列数で、ｍ＞ｎであり、矢印は両流体の流れ方向を示している。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、比重大の固形分を含む流体を重力に抗して下から上へ流す段では固形分の沈降、堆積を防止するため流路の並列数を少なくして流速を増大させ、しかして、固形分が沈降、堆積しない上から下へ流す段では流路の並列数を増加させて所定の伝熱面積を確保させることにより、大型高圧のポンプを使用しなくても比重大の固形分を含む流体をプレート式熱交換器の流路内を低圧損で円滑に流すことができ、設備コスト、運転コストを安価となし得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例を示すプレート編成の概略構成図。
【図２】本発明の他の実施例を示すプレート編成の概略構成図。
【図３】（Ａ）は従来のプレート編成の一例を示す分解斜視図、（Ｂ）はその場合のプレート編成の概略構成説明図図、（Ｃ）は従来のプレート編成例を示す概略構成図。
【符号の説明】
１１    比重大の固形分を含む流体側の流路
１２    他の流体側の流路
ａ      下から上へ流す段
ｂ      上から下へ流す段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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