(57)【要約】【課題】熱交換部の最外層の流路とその流路に隣接する保護部の内部空間との間を仕切る仕切壁が損傷して流体が保護部に設けられた開放部から外部へ流出する状態になった場合でも、熱交換器を外部への流体の流出がなく且つ十分な耐圧性能を有する状態に短期間で復旧できるようにする。【解決手段】熱交換器１では、熱交換部２２の両外側に配置された各保護部２４の保護部本体２４ａには、その内部空間３２に流体が流れ込んだ場合にその流体を外部へ逃がすための開放口２４ｍが設けられ、各保護部２４の保護部フィンプレート２４ｂは、熱交換部２２のうち当該保護部２４に隣接する最外層の流路３０を構成する部位の設計圧力として設定された内圧が当該保護部２４の保護部本体２４ａの内部空間３２に付与された場合でも最外層の仕切プレート２２ｃの外面とその外面に向き合う保護部本体２４ａの接合用プレート２４ｃとの連結状態を維持するような強度を有する。【選択図】図３
2014040945.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の流路が層状に並ぶように内部に設けられ、その各流路を流れる流体間で熱交換が行われる熱交換部と、
前記流路の並び方向における前記熱交換部の両外側に配置され、前記熱交換部を保護するための一対の保護部とを備え、
前記熱交換部は、隣り合うもの同士の間に前記流路が形成されるように間隔をおいて並ぶ複数の仕切壁と、前記各流路内に配置され、その流路を挟んで対向する前記仕切壁同士を連結する熱交換部フィンプレートとを有し、
前記各保護部は、最も外側の前記仕切壁との間に内部空間を形成するように当該最も外側の仕切壁に取り付けられる保護部本体と、当該保護部本体の内部空間に配置され、前記最も外側の仕切壁の外面とその外面に向き合う前記保護部本体の内面とを連結する保護部フィンプレートとを有し、
前記各保護部の前記保護部本体には、その内部空間に流体が流れ込んだ場合にその流体を外部へ逃がすための開放部が設けられ、
前記各保護部の前記保護部フィンプレートは、前記熱交換部のうち当該保護部に隣接する最外層の前記流路を構成する部位の設計圧力として設定された内圧が当該保護部の前記保護部本体の内部空間に付与された場合でも前記最も外側の仕切壁の外面とその外面に向き合う前記保護部本体の内面との連結状態を維持するような強度を有する、プレートフィン熱交換器。
【請求項２】
前記各保護部の前記保護部フィンプレートは、当該保護部に隣接する前記最外層の流路内に配置された前記熱交換部フィンプレートの耐圧強度以上の耐圧強度を有する、請求項１に記載のプレートフィン熱交換器。
【請求項３】
前記各保護部は、前記熱交換部のうち当該保護部に隣接する前記最外層の流路を構成する部位の設計圧力として設定された内圧が当該保護部の前記保護部本体の内部空間に付与されたとしても破損しないような耐圧性能を有することを耐圧試験によって確認されている、請求項１又は２に記載のプレートフィン熱交換器。
【請求項４】
前記開放部は、前記保護部本体に形成された開放口と、前記保護部本体の内部空間の内圧が所定の圧力以下である状態では前記開放口を封止する一方、前記保護部本体の内部空間の内圧が前記所定の圧力を超えた場合に前記開放口を開放する封止材とを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載のプレートフィン熱交換器。
【請求項５】
前記熱交換部及び前記保護部の材質は、アルミニウム合金である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のプレートフィン熱交換器。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のプレートフィン熱交換器を補修するための方法であって、
前記最も外側の仕切壁が損傷して前記最外層の流路と前記保護部本体の内部空間とを連通させる損傷部が形成された場合に前記開放部を封止状態にする封止工程を備える、プレートフィン熱交換器の補修方法。
【請求項７】
前記保護部本体の内部空間とその内部空間に隣接する前記最外層の流路とを連通させるための開口を前記最も外側の仕切壁に形成する開口形成工程をさらに備える、請求項６に記載のプレートフィン熱交換器の補修方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィンプレートが内装された、いわゆるプレートフィン熱交換器とその補修方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、プレートフィン熱交換器（以下、単に「熱交換器」とも称する）として特許文献１に記載のものが知られている。この熱交換器は、コアと呼ばれる積層されたブロック内に多数の流路が並ぶ熱交換部を備える。具体的には、熱交換部１００は、図１５及び図１６に示されるように、間隔をおいて平行に配置される複数の平板状のチューブプレート１０２と、各チューブプレート１０２間に配置される波板状のフィンプレート１０４と、このフィンプレート１０４を幅方向両側から挟むようにそのフィンプレート１０４の両側にそれぞれ配置されたサイドバー１０６とを備える。フィンプレート１０４の両側に配置されたサイドバー１０６とそのフィンプレート１０４及びサイドバー１０６を上下から挟み込む一対のチューブプレート１０２とは、それらの間でフィンプレート１０４を収容する流路ｒを密閉している。フィンプレート１０４は、サイドバー１０６間において所定間隔を置いた複数の位置でチューブプレート１０２に結合されている（図１６参照）。これにより、流路ｒ内を流れる流体の熱がフィンプレート１０４からチューブプレート１０２に伝達される。このように、熱交換部１００は、内部に多数の流路ｒが層状に並ぶ構成となっている。また、熱交換部１００には、図略の流体供給用のヘッダが流路ｒの入口に接続するように溶接されている。
【０００３】
熱交換器では、熱交換部１００内において所定のチューブプレート１０２を挟んで両側に配置された２つの流路ｒにそれぞれ異なる種類の流体（例えば、高温の流体と低温の流体）を流すことにより、それらの流路ｒを流れる流体間でチューブプレート１０２を介した熱交換が行われる。このとき、フィンプレート１０４は、流路ｒを流れる流体の熱をチューブプレート１０２に伝達し、これにより熱交換の効率を向上させる。
【０００４】
熱交換器は、通常、当該熱交換器の据え付け時等に加えられる衝撃や外力から熱交換部１００を保護するための保護部１１０を備えている。保護部１１０は、流路ｒの並び方向（図１６では上下方向）における熱交換部１００の両外側にそれぞれ設けられており、内部空間ｒ１を有する。保護部１１０は、熱交換器に流路ｒの並び方向における両外側から衝撃や外力が加えられたとしても、当該保護部１１０が凹むだけで内側の熱交換部１００には凹みが及ばないようにする。保護部１１０は、例えば、熱交換部１００のサイドバー１０６と同様のサイドバー１１２と、熱交換部１００の最外層のチューブプレート１０２と対向するようにサイドバー１１２に接合され、そのサイドバー１１２及び熱交換部１００の最外層のチューブプレート１０２とともに保護部１１０の内部空間ｒ１を形成する外側プレート１１４と、内部空間ｒ１に設けられ、熱交換部１００の最外層のチューブプレート１０２と前記外側プレート１１４とを連結する図略の波板状のプレートとによって構成される。
【０００５】
このような熱交換器では、熱交換部１００において流路ｒを流れる流体の急激な温度変化が生じると、チューブプレート１０２、フィンプレート１０４及びサイドバー１０６に膨張又は収縮が生じる。例えば、熱交換部１００が低温の状態で流路ｒに高温の流体が流れた場合には、厚くて熱容量が大きいサイドバー１０６では、膨張が遅いが、流路ｒの幅方向の中央付近では、薄くて熱容量が小さいチューブプレート１０２及びフィンプレート１０４の膨張が速い。その結果、流路ｒの幅方向の中央付近では、その幅方向の両端近傍に比べてチューブプレート１０２間の間隔が広がる。一方、熱交換部１００が高温の状態で流路ｒに低温の流体が流れた場合には、逆に、流路ｒの幅方向の中央付近では、チューブプレート１０２及びフィンプレート１０４の収縮が速いため、幅方向の両端近傍に比べてチューブプレート１０２間の間隔が狭くなる。
【０００６】
通常、熱交換部１００では多数（例えば数百）の流路ｒが層状に並んでいるため、流路ｒの並び方向において中心部から外側（図１６においては上側及び下側）へ離れるほど、チューブプレート１０２の初期状態からの変形量が大きくなる。これは、中心部から外側に向かって各層（各流路ｒ）での変形量が加算されるためである。例えば、化学プラントで前記の熱交換器が用いられる場合には、熱交換が行われる流体の急激な温度変化やプラントの起動／停止が繰り返し行われることが多い。この場合には、前記の変形が繰り返し生じ、この変形の繰り返しによる疲労は、変形量が最も大きい最外層のチューブプレート１０２に最も蓄積される。その結果、最外層のチューブプレート１０２に孔や亀裂等の損傷が発生する確率が高くなる。
【０００７】
最外層のチューブプレート１０２に孔や亀裂等の損傷が生じると、最外層の流路ｒを流れる流体が、この損傷部位を通じて保護部１１０の内部空間ｒ１に流入する。例えば、低温運転中に液化ガスが保護部１１０の内部空間ｒ１に流入した場合には、その後の加温時に保護部１１０の内部空間ｒ１で急激な圧力上昇が生じ、保護部１１０が破裂する虞がある。このため、保護部１１０の内部空間ｒ１に流入したガスを逃がせるように保護部１１０に開放穴を形成して内部空間ｒ１を大気開放しているのが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−１６７５８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上記構成の熱交換器では、熱交換部１００の最外層のチューブプレート１０２に損傷が生じると、保護部１１０に形成された開放穴から外部に流体が流出する。このため、その後、継続してこの熱交換器を使用するには、外部への流体の流出を止めるための補修が必要になる。例えば、熱交換部１００の最外層の流路ｒに流体が流れ込まないようにその最外層の流路ｒを封止する補修が行われる。これにより、保護部１１０の内部空間ｒ１に流体が流入しないようにすることができ、結果的に外部へ流体が流出しないようにすることができる。
【００１０】
しかしながら、このような補修には、非常に長い作業時間を要し、当該熱交換器を用いたプラント等の停止期間が増大して生産ロスが甚大なものとなる。
【００１１】
具体的には、この補修の際には、熱交換部１００に溶接されている流体供給用のヘッダの溶接部を切断することによってそのヘッダを取り外し、露出した最外層の流路ｒの入口を溶接によって封止して当該最外層の流路ｒに流体が流れ込まないようにし、その後、流体供給用のヘッダを溶接し直すという作業が行われる。この作業には、通常２〜４週間という長期間が必要になる。
【００１２】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、熱交換部の最外層の流路とその流路に隣接する保護部の内部空間との間を仕切る仕切壁が損傷して流体が保護部に設けられた開放部から外部へ流出する状態になった場合でも、熱交換器を外部への流体の流出がなく且つ十分な耐圧性能を有する状態に短期間で復旧できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明によるプレートフィン熱交換器は、複数の流路が層状に並ぶように内部に設けられ、その各流路を流れる流体間で熱交換が行われる熱交換部と、前記流路の並び方向における前記熱交換部の両外側に配置され、前記熱交換部を保護するための一対の保護部とを備え、前記熱交換部は、隣り合うもの同士の間に前記流路が形成されるように間隔をおいて並ぶ複数の仕切壁と、前記各流路内に配置され、その流路を挟んで対向する前記仕切壁同士を連結する熱交換部フィンプレートとを有し、前記各保護部は、最も外側の前記仕切壁との間に内部空間を形成するように当該最も外側の仕切壁に取り付けられる保護部本体と、当該保護部本体の内部空間に配置され、前記最も外側の仕切壁の外面とその外面に向き合う前記保護部本体の内面とを連結する保護部フィンプレートとを有し、前記各保護部の前記保護部本体には、その内部空間に流体が流れ込んだ場合にその流体を外部へ逃がすための開放部が設けられ、前記各保護部の前記保護部フィンプレートは、前記熱交換部のうち当該保護部に隣接する最外層の前記流路を構成する部位の設計圧力として設定された内圧が当該保護部の前記保護部本体の内部空間に付与された場合でも前記最も外側の仕切壁の外面とその外面に向き合う前記保護部本体の内面との連結状態を維持するような強度を有する。なお、保護部フィンプレートが有する強度は、保護部フィンプレートの耐圧強度（流路の並び方向における引張強度）、前記最も外側の仕切壁の外面に対する保護部フィンプレートの接合部の強度（接合強度）及び前記保護部本体の内面に対する保護部フィンプレートの接合部の強度（接合強度）を含む概念である。
【００１４】
このプレートフィン熱交換器では、熱交換部のうちその保護部に隣接する最外層の流路を構成する部位の設計圧力として設定された内圧が当該保護部の内部空間に付与された場合でも、各保護部の保護部フィンプレートが、当該保護部フィンプレートと接する、最も外側の仕切壁の外面とその外面に向き合う保護部本体の内面（後述する接合用プレート）との連結状態を維持するような強度を有するので、前記設計圧力に相当する内圧が各保護部の内部空間に掛かったとしてもその内圧に耐え得る強度を各保護部に付与することができる。このため、熱交換部の最外層の流路を流れる流体が各保護部の内部空間に流入したとしても、各保護部がその流体の圧力に耐えることができる。その結果、各保護部の内部空間をその保護部に隣接する熱交換部の最外層の流路の一部として用いることができる。このため、熱交換器において最も外側の仕切壁が損傷して最外層の流路から保護部の内部空間へ流体が流入する状態になった後も、継続してその熱交換器を使用する場合には、その保護部の開放部を封止状態にするだけで、熱交換器から外部への流体の流出を防ぎつつ熱交換器を十分な耐圧性能を有する状態にすることができる。すなわち、保護部を熱交換部として利用することができる。従って、この熱交換器では、流体供給用のヘッダの溶接部の切断による取り外し、最外層の流路の入口の封止及び流体供給用のヘッダの再溶接といった補修作業が必要な従来のプレートフィン熱交換器に比べて短期間で熱交換器を外部への流体の流出がなく且つ十分な耐圧性能を有する状態に復旧することができる。
【００１５】
上記プレートフィン熱交換器において、前記各保護部の前記保護部フィンプレートは、当該保護部に隣接する前記最外層の流路内に配置された前記熱交換部フィンプレートの耐圧強度以上の耐圧強度を有することが好ましい。
【００１６】
この構成によれば、上記補修後に十分に安全な耐圧性能を有する熱交換器を構成することができる。具体的には、熱交換部フィンプレートには、それが設けられる部位の設計圧力に耐え得る最低限の耐圧強度よりも大きい耐圧強度を持たせることが一般的であるため、当該構成によれば、保護部フィンプレートは、その熱交換部フィンプレート以上の耐圧強度を有することになる。このため、当該構成では、各保護部は、その保護部に隣接する熱交換部の最外層の流路を構成する部位の耐圧性能以上の耐圧性能を有することになり、その結果、各保護部の耐圧性能は、その保護部に隣接する熱交換部の最外層の流路を構成する部位の設計圧力として設定された内圧に対して十分に余裕を持った耐圧性能となる。このため、最も外側の仕切壁に損傷が生じた場合に保護部の開放部を封止状態にしてその保護部の内部空間を熱交換部の最外層の流路の一部として利用する場合でも、耐圧性能の点において保護部が十分に安全な性能を発揮する熱交換器を構成することができる。
【００１７】
上記プレートフィン熱交換器において、前記各保護部は、前記熱交換部のうち当該保護部に隣接する前記最外層の流路を構成する部位の設計圧力として設定された内圧が当該保護部の前記保護部本体の内部空間に付与されたとしても破損しないような耐圧性能を有することを耐圧試験によって確認されていることが好ましい。
【００１８】
この構成によれば、各保護部の耐圧性能が耐圧試験によって確認されているので、最外層の流路から保護部の内部空間に流体が流入してその保護部の開放部を封止状態にした場合でも、安心してその保護部の内部空間を当該保護部に隣接する最外層の流路の一部として利用することができる。
【００１９】
上記プレートフィン熱交換器において、前記開放部は、前記保護部本体に形成された開放口と、前記保護部本体の内部空間の内圧が所定の圧力以下である状態では前記開放口を封止する一方、前記保護部本体の内部空間の内圧が前記所定の圧力を超えた場合に前記開放口を開放する封止材とを含んでいてもよい。
【００２０】
この構成によれば、保護部本体の内部空間に流体が流入していない状態では、開放口が封止材で封止されているので、その開放口を通じて異物や雨水等が保護部本体の内部空間に侵入するのを防ぐことができ、なおかつ、保護部本体の内部空間に最外層の流路から流体が流入してその保護部本体の内部空間の内圧が上昇した場合に開放口を開放して内部空間から流体を外部へ逃がすことができる。
【００２１】
なお、上記プレートフィン熱交換器において、前記熱交換部及び前記保護部の材質は、アルミニウム合金であることが好ましい。
【００２２】
本発明によるプレートフィン熱交換器の補修方法は、上記プレートフィン熱交換器を補修するための方法であって、前記最も外側の仕切壁が損傷して前記最外層の流路と前記保護部本体の内部空間とを連通させる損傷部が形成された場合に前記開放部を封止状態にする封止工程を備える。
【００２３】
このプレートフィン熱交換器の補修方法では、最も外側の仕切壁に損傷が生じて熱交換部の最外層の流路から保護部の内部空間に流体が流入した場合でも、開放部を封止状態にする封止工程を行うだけで熱交換器を外部への流体の流出がなく且つ十分な対圧性能を有する状態に補修することができる。このため、熱交換器を継続して使用できる状態に短期間で補修することができる。
【００２４】
上記プレートフィン熱交換器の補修方法において、前記保護部本体の内部空間とその内部空間に隣接する前記最外層の流路とを連通させるための開口を前記最も外側の仕切壁に形成する開口形成工程をさらに備えることが好ましい。
【００２５】
この構成によれば、最も外側の仕切壁に損傷が生じて保護部の内部空間を熱交換部の最外層の流路の一部として使用できるようにする場合に、その最も外側の仕切壁に開口を形成して最外層の流路と保護部の内部空間との間の流体の流通をスムーズにすることができる。
【発明の効果】
【００２６】
以上説明したように、本発明によれば、熱交換部の最外層の流路とその流路に隣接する保護部の内部空間との間を仕切る仕切壁が損傷して流体が保護部に設けられた開放部から外部へ流出する状態になった場合でも、熱交換器を外部への流体の流出がなく且つ十分な耐圧性能を有する状態に短期間で復旧することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態によるプレートフィン熱交換器の概略構成図である。
【図２】前記プレートフィン熱交換器を構成する熱交換部の一部を切欠いた部分拡大斜視図である。
【図３】前記熱交換部の横断面の概略図である。
【図４】前記プレートフィン熱交換器を構成する保護部から外側プレート及び接合用プレートを取り外した状態を示す平面図である。
【図５】開放口及びその外側に取り付けた接続部材の一例を部分的に示す断面図である。
【図６】開放口及びその外側に取り付けた接続部材の別の例を部分的に示す断面図である。
【図７】開放口及びその外側に取り付けた接続部材のさらに別の例を部分的に示す断面図である。
【図８】螺子付きの接続部を備えた接続部材に封止材を取り付けた状態を示す部分的な断面図である。
【図９】フランジ付きの接続部を備えた接続部材に封止材を取り付けた状態を示す部分的な断面図である。
【図１０】開放口を直接塞ぐように封止材を保護部サイドバーに取り付けた状態を示す部分的な断面図である。
【図１１】前記プレートフィン熱交換器の補修時の開口形成工程において、流路の幅方向における熱交換器本体の側面から穴を形成する工程を説明するための図である。
【図１２】図１１で示した穴を外側から封止して最外層の流路と保護部本体の内部空間とを連通させる開口を形成した状態を示す図である。
【図１３】本発明の一変形例によるプレートフィン熱交換器を構成する保護部の図４に対応する平面図である。
【図１４】本発明の他の変形例によるプレートフィン熱交換器を構成する保護部の図４に対応する平面図である。
【図１５】従来のプレートフィン熱交換器の熱交換部の分解斜視図である。
【図１６】従来のプレートフィン熱交換器の熱交換部の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００２９】
まず、図１〜図１０を参照して、本発明の一実施形態によるプレートフィン熱交換器の構成について説明する。
【００３０】
本実施形態に係るプレートフィン熱交換器１（以下、単に「熱交換器１」とも称する）は、内部を流れる複数の流体間で熱交換が行われる熱交換器である。具体的には、熱交換器１は、図１〜図３に示されるように、熱交換器本体４と、第１供給用ヘッダ６と、第１回収用ヘッダ８と、第２供給用ヘッダ１０と、第２回収用ヘッダ１２とを備える。
【００３１】
熱交換器本体４は、熱交換部２２と２つの保護部２４とによって構成されている。本実施形態では、熱交換部２２及び保護部２４の材質は、アルミニウム合金である。
【００３２】
熱交換部２２は、その内部に設けられた多数の流路３０（図３参照）をそれぞれ流れる流体同士の間で熱交換を行わせるものである。熱交換部２２は、熱交換部本体２２ａと、複数の熱交換部フィンプレート２２ｂとを有する。
【００３３】
熱交換部本体２２ａ内には、多数の流路３０が層状に並ぶように設けられている。本実施形態では、これらの流路３０は、第１流体Ｆ１が流れる複数の第１流路３０ａと、第２の流体Ｆ２が流れる複数の第２流路３０ｂとによって構成されている。この第１流路３０ａと第２流路３０ｂは、交互に並ぶように配置されている。熱交換部本体２２ａは、複数の仕切プレート２２ｃと、複数の第１密閉部２２ｄと、複数の第２密閉部２２ｅとを有する。なお、仕切プレート２２ｃは、本発明の「仕切壁」の概念に含まれるものである。
【００３４】
各仕切プレート２２ｃは、その厚み方向における一方の面と他方の面との間で熱伝導可能な矩形状の平板部材である。複数の仕切プレート２２ｃは、隣り合う仕切プレート２２ｃ同士の間に流路３０が形成されるように流路３０の並び方向と同方向に間隔をおいて並んでいる。各仕切プレート２２ｃは、互いに平行に配置されている。仕切プレート２２ｃを挟んで両側の流路３０に流れる流体同士の間で当該仕切プレート２２ｃを介した熱交換が行われる。仕切プレート２２ｃは、１．６ｍｍ程度の厚みを有する。なお、仕切プレート２２ｃとしては、１．０ｍｍ〜３．０ｍｍの範囲内の所定の厚みを有するものを用いることができる。仕切プレート２２ｃは、平板状の基材の両面にろう材の薄い層がそれぞれ形成された構成を有する。仕切プレート２２ｃの基材の材質は、本実施形態では、Ａ３００３等のアルミニウム合金であるが、これに限定されず、チタン、銅、ステンレス鋼等であってもよい。
【００３５】
複数の第１密閉部２２ｄは、複数の第１流路３０ａの幅方向の両端部を封止するためのものである。各第１密閉部２２ｄは、第１流路３０ａを形成する隣り合う仕切プレート２２ｃ間にそれぞれ配設されている。各第１密閉部２２ｄは、２本の第１サイドバー２２ｆによって構成されている。この２本の第１サイドバー２２ｆは、当該第１サイドバー２２ｆを挟む一対の仕切プレート２２ｃの幅方向の両端に分かれて配置されているとともに、その一対の仕切プレート２２ｃの幅方向の両端縁に沿って上下方向に延び、その一対の仕切プレート２２ｃの幅方向の対応する端縁同士を連結している。これにより、２本の第１サイドバー２２ｆは、それらを挟む一対の仕切プレート２２ｃの幅方向の対応する端部同士の間を塞いで密閉している。なお、本明細書において、「幅方向」とは、仕切プレート２２ｃの表裏面に平行で且つ第１流路３０ａにおける流体の流通方向に対して直交する方向のことである。各第１サイドバー２２ｆは、当該第１サイドバー２２ｆを挟む一対の仕切プレート２２ｃに対してその仕切プレート２２ｃのろう材を用いたろう付けによって接合されている。第１サイドバー２２ｆの材質は、本実施形態ではＡ３００３等のアルミニウム合金であるが、これに限定されず、チタン、銅、ステンレス鋼等であってもよい。各第１密閉部２２ｄを構成する２本の第１サイドバー２２ｆの下端部同士の間は、第１流路３０ａに第１流体Ｆ１を導入するための第１導入口３０ｃとなっている。また、各第１密閉部２２ｄを構成する２本の第１サイドバー２２ｆの上端部同士の間は、第１流路３０ａから第１流体Ｆ１を排出するための第１排出口３０ｄとなっている。すなわち、各第１流路３０ａの第１導入口３０ｃは、熱交換器本体４（熱交換部２２）の下端面で開口しており、各第１流路３０ａの第１排出口３０ｄは、熱交換器本体４（熱交換部２２）の上端面で開口している。
【００３６】
複数の第２密閉部２２ｅは、複数の第２流路３０ｂの周囲を封止するためのものである。各第２密閉部２２ｅは、第２流路３０ｂを形成する隣り合う仕切プレート２２ｃ間にそれぞれ配設されている。各第２密閉部２２ｅは、２本のエンドバー２２ｇと、２本の第２サイドバー２２ｈとによって構成されている。
【００３７】
２本のエンドバー２２ｇは、当該エンドバー２２ｇを挟む一対の仕切プレート２２ｃの上端と下端とに分かれて配置されているとともに、その一対の仕切プレート２２ｃの上端縁及び下端縁に沿って幅方向に延びている。この一対の仕切プレート２２ｃの上端に配置された一方のエンドバー２２ｇは、その一対の仕切プレート２２ｃの上端部同士を連結してその上端部同士の間を塞いで密閉し、一対の仕切プレート２２ｃの下端に配置された他方のエンドバー２２ｇは、その一対の仕切プレート２２ｃの下端部同士を連結してその下端部同士の間を塞いで密閉している。また、２本の第２サイドバー２２ｈは、当該第２サイドバー２２ｈを挟む一対の仕切プレート２２ｃの幅方向の両端に分かれて配置されているとともに、その一対の仕切プレート２２ｃの幅方向の両端縁に沿って上下方向に延び、その一対の仕切プレート２２ｃの幅方向の対応する端部同士を連結している。なお、２本の第２サイドバー２２ｈのうちの一方の第２サイドバー２２ｈは、上側のエンドバー２２ｇから下方に所定の間隔をおいた位置から下側のエンドバー２２ｇに達する位置までに亘って設けられており、他方の第２サイドバー２２ｈは、下側のエンドバー２２ｇから上方に所定の間隔をおいた位置から上側のエンドバー２２ｇに達する位置までに亘って設けられている。各第２密閉部２２ｅを構成するエンドバー２２ｇ及び第２サイドバー２２ｈは、当該エンドバー２２ｇ及び第２サイドバー２２ｈを挟む一対の仕切プレート２２ｃに対してその仕切プレート２２ｃのろう材を用いたろう付けによって接合されている。各エンドバー２２ｇ及び各第２サイドバー２２ｈの材質は、前記第１サイドバー２２ｆの材質と同様である。前記一方の第２サイドバー２２ｈの上端と上側のエンドバー２２ｇとの間に形成されたスペースは、第２流路３０ｂに第２流体Ｆ２を導入するための第２導入口３０ｅとなっている。また、前記他方の第２サイドバー２２ｈの下端と下側のエンドバー２２ｇとの間に形成されたスペースは、第２流路３０ｂから第２流体Ｆ２を排出するための第２排出口３０ｆとなっている。すなわち、各第２流路３０ｂの第２導入口３０ｅは、熱交換器本体４（熱交換部２２）の幅方向の一側面の上端部近傍で開口しており、各第２流路３０ｂの第２排出口３０ｆは、熱交換器本体４（熱交換部２２）の幅方向の他側面の下端部近傍で開口している。
【００３８】
前記複数の熱交換部フィンプレート２２ｂは、熱交換部２２における熱交換効率を向上するために設けられている。本実施形態では、複数の熱交換部フィンプレート２２ｂには、各第１流路３０ａ内に配置された複数の熱交換部第１フィンプレート２２ｉと、各第２流路３０ｂ内に配置された複数の熱交換部第２フィンプレート２２ｊとが含まれる。
【００３９】
各熱交換部第１フィンプレート２２ｉは、それが配置された第１流路３０ａを挟んで対向する仕切プレート２２ｃ（隣り合う仕切プレート２２ｃ）同士を連結している。各熱交換部第１フィンプレート２２ｉは、それが配置された第１流路３０ａを流れる第１流体Ｆ１の熱をその第１流路３０ａを挟んで対向する仕切プレート２２ｃにそれぞれ伝達する。すなわち、各熱交換部第１フィンプレート２２ｉは、それが配置された第１流路３０ａ内を流れる第１流体Ｆ１との接触面積を確保して熱交換部２２の熱交換効率を向上させる。各熱交換部第１フィンプレート２２ｉは、熱交換部第１中央フィンプレート２２ｋと、図略の熱交換部第１供給側フィンプレートと、図略の熱交換部第１排出側フィンプレートとによって構成されている。
【００４０】
熱交換部第１中央フィンプレート２２ｋは、第１流路３０ａ内においてその第１流路３０ａが延びる方向（上下方向）における中央部に配置されており、図略の熱交換部第１供給側フィンプレートは、その第１流路３０ａ内において熱交換部第１中央フィンプレート２２ｋの下側に配置されており、図略の熱交換部第１排出側フィンプレートは、その第１流路３０ａ内において熱交換部第１中央フィンプレート２２ｋの上側に配置されている。
【００４１】
熱交換部第１中央フィンプレート２２ｋは、当該熱交換部第１中央フィンプレート２２ｋを挟むように対向する一対の仕切プレート２２ｃに対して交互に接するように幅方向（図２では矢印αの方向）に凹凸を繰り返す板部材、換言すると波板状の部材である。また、前記熱交換部第１供給側フィンプレート及び前記熱交換部第１排出側フィンプレートは、それぞれ、熱交換部第１中央フィンプレート２２ｋと同様に幅方向において凹凸を繰り返す波板状の部材である。これら熱交換部第１フィンプレート２２ｉを構成する各フィンプレートの凹凸の繰り返し数は、等しくなっている。また、これらの各フィンプレートは、幅方向においてそれらの凹凸の位置が互いに一致し、且つ、それらの凹凸が第１流路３０ａにおける第１流体Ｆ１の流れ方向（上下方向）に沿って延びるように配置されている。
【００４２】
また、熱交換部第１フィンプレート２２ｉを構成する各フィンプレートは、それぞれ、金属製の薄板を波板状に加工することによって形成されている。これらの各フィンプレートの材質は、本実施形態ではＡ３００３等のアルミニウム合金であるが、これに限定されず、チタン、銅、ステンレス鋼等であってもよい。また、これらの各フィンプレートは、それらのフィンプレートを挟む一対の仕切プレート２２ｃと接触する部位でその一対の仕切プレート２２ｃのそれぞれに結合されている。すなわち、これらの各フィンプレートは、その凹凸が並ぶ幅方向に間隔をおいた複数の部位で仕切プレート２２ｃに結合されている。各フィンプレートと仕切プレート２２ｃとの結合は、仕切プレート２２ｃのろう材を用いたろう付けによってなされている。各フィンプレートは、第１サイドバー２２ｆに比べて薄い分、熱容量が小さく、熱変形しやすい。
【００４３】
また、熱交換部第１フィンプレート２２ｉを構成する各フィンプレートは、熱交換部２２のうち第１流路３０ａを構成する部位の耐圧性能に寄与している。具体的には、これらの各フィンプレートは、それらを挟む一対の仕切プレート２２ｃ同士を連結して拘束するため、その一対の仕切プレート２２ｃ間の第１流路３０ａに内圧が掛かったときでも、熱交換部２２の当該第１流路３０ａを構成する部位が破裂するのを防ぎ、当該部位の耐圧性能を向上させる。詳しくは、流路３０の並び方向におけるこれらの各フィンプレートの引張強度が、第１流路３０ａを形成する隣り合う仕切プレート２２ｃ同士の拘束力に寄与し、結果的に熱交換部２２のうち第１流路３０ａを構成する部位の耐圧性能に寄与する。熱交換部２２の各第１流路３０ａを構成する部位は、設計圧力として設定された所定の内圧に耐え得るように設計されている。すなわち、熱交換部２２の各第１流路３０ａを構成する各部位は、その各部位についての設計圧力として設定された内圧が各第１流路３０ａに付与されたとしても破裂したり損傷したりしないような強度を有する。
【００４４】
各熱交換部第２フィンプレート２２ｊは、それが配置された第２流路３０ｂを挟んで対向する仕切プレート２２ｃ同士を連結している。各熱交換部第２フィンプレート２２ｊは、それが配置された第２流路３０ｂを流れる第２流体Ｆ２の熱をその第２流路３０ｂを挟んで対向する仕切プレート２２ｃにそれぞれ伝達する。すなわち、各熱交換部第２フィンプレート２２ｊは、それが配置された第２流路３０ｂ内を流れる第２流体Ｆ２との接触面積を確保して熱交換部２２の熱交換効率を向上させる。各熱交換部第２フィンプレート２２ｊは、熱交換部第２中央フィンプレート２２ｐと、図略の熱交換部第２供給側フィンプレートと、熱交換部第２排出側フィンプレート２２ｒとによって構成されている。
【００４５】
熱交換部第２中央フィンプレート２２ｐは、第２流路３０ｂ内においてその第２流路３０ｂが延びる方向（上下方向）における中央部に配置されており、図略の熱交換部第２供給側フィンプレートは、その第２流路３０ｂ内において熱交換部第２中央フィンプレート２２ｐの上側に配置されており、熱交換部第２排出側フィンプレート２２ｒは、その第２流路３０ｂ内において熱交換部第２中央フィンプレート２２ｐの下側に配置されている。
【００４６】
熱交換部第２中央フィンプレート２２ｐは、熱交換部第１中央フィンプレート２２ｋと同様の波板状の部材である。熱交換部第２供給側フィンプレートは、凹凸を繰り返す波板状の部材であり、その凹凸が第２導入口３０ｅから熱交換部第２中央フィンプレート２２ｐの対応する凹凸の下端部へ向かって斜めに延びるように配置されている。また、熱交換部第２排出側フィンプレート２２ｒも、凹凸を繰り返す波板状の部材であり、その凹凸が第２排出口３０ｆから熱交換部第２中央フィンプレート２２ｐの対応する凹凸の上端部へ向かって斜めに延びるように配置されている。これら熱交換部第２中央フィンプレート２２ｐ、熱交換部第２供給側フィンプレート及び熱交換部第２排出側フィンプレート２２ｒの上記以外の構成は、熱交換部第１中央フィンプレート２２ｋ、前記熱交換部第１供給側フィンプレート及び前記熱交換部第１排出側フィンプレートの構成と同様である。
【００４７】
２つの保護部２４は、熱交換器１の据え付け時等に熱交換器１に対して加えられる衝撃や外力から熱交換部２２を保護するためのものである。具体的には、２つの保護部２４は、図３に示すように、流路３０の並び方向における熱交換部２２の両外側に分かれて配置されている。各保護部２４は、前記衝撃や外力が加えられたときに凹み、その凹みが内側の熱交換部２２に及ばないようにする。各保護部２４は、保護部本体２４ａと、保護部フィンプレート２４ｂとを有する。
【００４８】
保護部本体２４ａは、熱交換部２２の複数の仕切プレート２２ｃのうち前記流路３０の並び方向において最も外側の仕切プレート２２ｃ（以下、最外層の仕切プレート２２ｃという）との間に内部空間３２を形成するように最外層の仕切プレート２２ｃに取り付けられている。保護部本体２４ａは、接合用プレート２４ｃと、４本の保護部サイドバー２４ｄと、外側プレート２４ｅとを有する。
【００４９】
接合用プレート２４ｃは、熱交換部２２の仕切プレート２２ｃと同様の構造を有する平板状の部材である。接合用プレート２４ｃは、前記流路３０の並び方向において熱交換部２２の最外層の仕切プレート２２ｃの外側に間隔をあけ且つその最外層の仕切プレート２２ｃと平行になるように配置されている。
【００５０】
保護部２４の４本の保護部サイドバー２４ｄのうち２本の保護部サイドバー２４ｄは、熱交換部２２の最外層の仕切プレート２２ｃと接合用プレート２４ｃとの間でそれら両プレート２２ｃ，２４ｃの幅方向の両端に分かれて配設され、それら両プレート２２ｃ，２４ｃの幅方向の対応する端部同士を連結している。この２本の保護部サイドバー２４ｄは、接合用プレート２４ｃの幅方向の端縁に沿って上下に延びている。また、残りの２本の保護部サイドバー２４ｄは、熱交換部２２の最外層の仕切プレート２２ｃと接合用プレート２４ｃとの間でそれら両プレート２２ｃ，２４ｃの上端と下端とに分かれて配設され、それら両プレート２２ｃ，２４ｃの上端同士及び下端同士を連結している。この残りの２本の保護部サイドバー２４ｄは、接合用プレート２４ｃの上端及び下端に沿って幅方向に延びている。４本の保護部サイドバー２４ｄは、それぞれ、熱交換部２２の第１サイドバー２２ｆ及び第２サイドバー２２ｈと同様にろう付けによって最外層の仕切プレート２２ｃと接合用プレート２４ｃとに接合されている。最外層の仕切プレート２２ｃと接合用プレート２４ｃの幅方向の対応する端部同士、上端部同士及び下端部同士のそれぞれの間は、それらの間にそれぞれ設けられた保護部サイドバー２４ｄによって塞がれている。これにより、最外層の仕切プレート２２ｃとその仕切プレート２２ｃに対向する接合用プレート２４ｃとの間に、それら両プレート２２ｃ，２４ｃと４本の保護部サイドバー２４ｄとによって囲まれた保護部本体２４ａの内部空間３２が形成されている。
【００５１】
外側プレート２４ｅは、矩形状の平板部材であり、前記流路３０の並び方向において接合用プレート２４ｃのさらに外側に重ね合わされ、その状態で接合用プレート２４ｃに接合されている。外側プレート２４ｅは、接合用プレート２４ｃの外面側のろう材によってその接合用プレート２４ｃにろう付けされている。外側プレート２４ｅは、仕切プレート２２ｃの厚み及び接合用プレート２４ｃの厚みよりも大きな厚みを有する。具体的には、外側プレート２４ｅは、５ｍｍ程度の厚みを有する。外側プレート２４ｅの材質としては、接合用プレート２４ｃ及び仕切プレート２２ｃの基材の材質と同様のものが用いられている。
【００５２】
保護部フィンプレート２４ｂは、保護部本体２４ａの内部空間３２に配置されている。保護部フィンプレート２４ｂは、保護部中央フィンプレート２４ｆと、保護部上側フィンプレート２４ｇと、保護部下側フィンプレート２４ｈとによって構成されている。
【００５３】
保護部中央フィンプレート２４ｆは、保護部本体２４ａの内部空間３２において上下方向の中央部に配置されており、保護部上側フィンプレート２４ｇは、内部空間３２において保護部中央フィンプレート２４ｆの上側に配置されており、保護部下側フィンプレート２４ｈは、内部空間３２において保護部中央フィンプレート２４ｆの下側に配置されている。
【００５４】
保護部中央フィンプレート２４ｆの構成は、第１流路３０ａ内における熱交換部第１中央フィンプレート２２ｋの構成と同様である。保護部上側フィンプレート２４ｇは、凹凸を繰り返す波板状の部材であり、上側の保護部サイドバー２４ｄの下面から保護部中央フィンプレート２４ｆの上端へ向かってその凹凸が延びるように配置されている。また、保護部下側フィンプレート２４ｈも、凹凸を繰り返す波板状の部材であり、下側の保護部サイドバー２４ｄの上面から保護部中央フィンプレート２４ｆの下端へ向かってその凹凸が延びるように配置されている。保護部上側フィンプレート２４ｇの上記以外の構成は、前記熱交換部第１排出側フィンプレートの構成と同様であり、保護部下側フィンプレート２４ｈの上記以外の構成は、前記熱交換部第１供給側フィンプレートの構成と同様である。これら保護部中央フィンプレート２４ｆ、保護部上側フィンプレート２４ｇ及び保護部下側フィンプレート２４ｈは、それらを挟む最外層の仕切プレート２２ｃと接合用プレート２４ｃとに接触する部位でそれらのプレート２２ｃ，２４ａに結合されている。すなわち、当該各フィンプレート２４ｆ，２４ｇ，２４ｈは、幅方向に間隔をおいた複数の部位で最外層の仕切プレート２２ｃと接合用プレート２４ｃとに結合されている。この結合は、最外層の仕切プレート２２ｃのろう材を用いたろう付け及び接合用プレート２４ｃのろう材を用いたろう付けによってなされている。
【００５５】
保護部フィンプレート２４ｂは、前記衝撃や外力に対抗するための剛性を保護部２４に付与する。具体的には、保護部フィンプレート２４ｂは、前記の衝撃や外力が流路３０の並び方向の外側から内側へ向かって外側プレート２４ｅに加えられたときに内部空間３２において接合用プレート２４ｃ及び外側プレート２４ｅを支え、接合用プレート２４ｃ及び外側プレート２４ｅの凹みを軽減させるとともに、その凹みが熱交換部２２へ及ぶのを防ぐ。
【００５６】
また、保護部フィンプレート２４ｂは、保護部２４に耐圧性能を付与する。具体的には、保護部フィンプレート２４ｂは、それを挟む熱交換部２２の最外層の仕切プレート２２ｃと接合用プレート２４ｃとを連結して拘束するため、その最外層の仕切プレート２２ｃと接合用プレート２４ｃとの間の内部空間３２に内圧が掛かったときでも、保護部本体２４ａが破裂するのを防ぎ、保護部２４に耐圧性能を付与する。
【００５７】
詳しくは、各保護部２４の保護部フィンプレート２４ｂ（保護部中央フィンプレート２４ｆ、保護部上側フィンプレート２４ｇ及び保護部下側フィンプレート２４ｈ）は、熱交換部２２のうちその保護部２４に隣接する最外層の流路３０を構成する部位の設計圧力として設定された内圧が当該保護部２４の保護部本体２４ａの内部空間３２に付与された場合でも最外層の仕切プレート２２ｃと接合用プレート２４ｃとの連結状態を維持するような強度を有する。
【００５８】
具体的には、各保護部２４の保護部フィンプレート２４ｂは、その保護部２４に隣接する最外層の流路３０内に配置された熱交換部フィンプレート２２ｂの耐圧強度以上の耐圧強度を有する。ここで、フィンプレートの耐圧強度とは、そのフィンプレートが配置された空間（流路）に付与される内圧であってそのフィンプレートが破損しない最大の内圧によって表されるものである。前記流路３０の並び方向における保護部フィンプレート２４ｂの引張強度は、前記設計圧力として設定された内圧が保護部本体２４ａの内部空間３２に付与された場合でも、保護部フィンプレート２４ｂが断裂又は損傷しないような強度に設定されている。本実施形態では、各保護部２４の保護部フィンプレート２４ｂは、前記流路３０の並び方向における引張強度として、その保護部２４に隣接する最外層の流路３０内に配置された熱交換部フィンプレート２２ｂの同方向への引張強度以上の強度を有する。
【００５９】
保護部フィンプレート２４ｂの前記耐圧強度及び前記引張強度は、保護部フィンプレート２４ｂを形成する薄板の厚みや材質、保護部フィンプレート２４ｂの複数のフィン（流路３０の並び方向、換言すれば最外層の仕切プレート２２ｃ及び接合用プレート２４ｃに対して略垂直に延びる部分）の配置間隔等によって変わる。すなわち、保護部フィンプレート２４ｂの形成に用いる薄板の厚みを最外層の流路３０内に配置された熱交換部フィンプレート２２ｂの形成に用いる薄板の厚みよりも大きくすることによって、保護部フィンプレート２４ｂの前記耐圧強度及び前記引張強度を最外層の流路３０内に配置された熱交換部フィンプレート２２ｂの耐圧強度及び引張強度よりも大きくしてもよい。また、保護部フィンプレート２４ｂの材質を熱交換部フィンプレート２２ｂの材質よりも高強度を呈する材質にすることによって、保護部フィンプレート２４ｂの前記耐圧強度及び前記引張強度を最外層の流路３０内に配置された熱交換部フィンプレート２２ｂの耐圧強度及び引張強度よりも大きくしてもよい。また、保護部フィンプレート２４ｂの複数のフィンの配置間隔を熱交換部フィンプレート２２ｂの複数のフィンの配置間隔よりも密にすることによって、保護部フィンプレート２４ｂの前記耐圧強度及び前記引張強度を最外層の流路３０内に配置された熱交換部フィンプレート２２ｂの耐圧強度及び引張強度よりも大きくしてもよい。
【００６０】
また、各保護部２４の保護部フィンプレート２４ｂと最外層の仕切プレート２２ｃの外側面とは、熱交換部２２のうち当該保護部２４に隣接する最外層の流路３０を構成する部位の設計圧力として設定された内圧が当該保護部２４の保護部本体２４ａの内部空間３２に付与された場合でも当該保護部フィンプレート２４ｂと最外層の仕切プレート２２ｃの外側面との接合状態が維持されるような接合強度で接合されている。また、各保護部２４の保護部フィンプレート２４ｂと最外層の仕切プレート２２ｃの外側面に向き合う接合用プレート２４ｃの内側面とは、熱交換部２２のうち当該保護部２４に隣接する最外層の流路３０を構成する部位の設計圧力として設定された内圧が当該保護部２４の保護部本体２４ａの内部空間３２に付与された場合でも当該保護部フィンプレート２４ｂと接合用プレート２４ｃの内側面との接合状態が維持されるような接合強度で接合されている。
【００６１】
以上のような保護部フィンプレート２４ｂの構成により、各保護部２４に耐圧性能が付与されている。なお、部材の種類の増大を防ぐためには、保護部フィンプレート２４ｂは、最外層の流路３０内に配置される熱交換部フィンプレート２２ｂと同じ構成のフィンプレートであってもよい。
【００６２】
また、各保護部２４の保護部本体２４ａには、その内部空間３２に最外層の流路３０から流体が流れ込んだ場合にその流体を外部へ逃がすための複数の開放口２４ｍ（図４参照）が設けられている。この開放口２４ｍは、本発明の「開放部」の概念に含まれるものである。各開放口２４ｍは、保護部本体２４ａの内部空間３２を大気開放するように保護部本体２４ａに形成されている。本実施形態では、各開放口２４ｍは、保護部本体２４ａの内部空間３２と熱交換器１の外部の空間とを連通させるように保護部２４の保護部サイドバー２４ｄに形成された貫通穴である。本実施形態では、開放口２４ｍは、熱交換部２２の流路３０が延びる方向における保護部本体２４ａの一方の端部に配置された保護部サイドバー２４ｄと他方の端部に配置された保護部サイドバー２４ｄとにそれぞれ形成されている。
【００６３】
以上のような構成を有する各保護部２４は、熱交換部２２のうちその保護部２４に隣接する最外層の流路３０を構成する部位の設計圧力として設定された内圧が当該保護部２４の保護部本体２４ａの内部空間３２に付与されたとしても破損しないような耐圧性能を有することを耐圧試験によって確認されている。
【００６４】
具体的には、この耐圧試験では、前記開放口２４ｍが形成された保護部サイドバー２４ｄの外面にその開放口２４ｍを覆うように接続部材５０ａ（図５参照）を取り付けるとともに、当該接続部材５０ａに図略の配管を接続し、この配管から接続部材５０ａ及び開放口２４ｍを通じて圧力試験用の流体（気体又は液体）を保護部本体２４ａの内部空間３２に導入する。接続部材５０ａは、例えば、１つの保護部サイドバー２４ｄに形成された複数の開放口２４ｍを全て覆うように形成された椀状の部分と、その部分の外側に取り付けられて配管が接続される螺子付きの接続部とを有するものである。なお、接続部材５０ａとしては、このようなものに限定されず、図６に示すように、図５の螺子付きの接続部がフランジ付きの接続部に置き換えたものや、図７に示すように、椀状の部分を貫通穴が形成された板体に置き換えたもの、その他各種形態のものが用いられる。
【００６５】
保護部本体２４ａの内部空間３２に液体を導入した後、液体を導入している開放口２４ｍ以外の開放口２４ｍを塞ぐ。そして、流体の供給側において圧力計で流体の供給圧力、すなわち保護部本体２４ａの内部空間３２に掛かる圧力を確認しながら、その圧力が耐圧試験の設定圧力に達するまで加圧する。この耐圧試験の設定圧力は、前記設計圧力として設定された内圧以上の圧力である。安全性を高めるためには、当該設定圧力は、例えば前記設計圧力として設定された内圧の約１．３倍〜約１．５倍の圧力に設定される。
【００６６】
内部空間３２に掛かる圧力が設定圧力に達したら、その圧力を一定時間保持することによって保護部２４がその設定圧力に耐え得る耐圧性能を有することを確認する。その後、脱圧し、圧力試験用の流体として液体を用いた場合には、保護部本体２４ａ内を乾燥させる。最後に、全ての開放口２４ｍを封止する。例えば、上記螺子付きの接続部を備えた接続部材５０ａが用いられている場合（図８参照）や、上記フランジ付きの接続部を備えた接続部材５０ａが用いられている場合（図９参照）には、アルミテープ等の封止材５１で接続部材５０ａの流体が通る穴を塞ぐことによって開放口２４ｍを封止する。また、螺子付きの接続部又はフランジ付きの接続部を途中で切断してその切断面にアルミテープ等の封止材を貼り付けることによって、接続部材５０ａの流体が通る穴を塞ぎ、それによって開放口２４ｍを封止してもよい。また、図１０に示すように、接続部材５０ａ全体を切除して保護部サイドバー２４ｄの開放口２４ｍが形成された箇所の外面を露出させ、その外面にアルミテープ等の封止材５１を貼り付けて開放口２４ｍを塞ぐことにより、開放口２４ｍを封止してもよい。なお、封止材５１は、保護部本体２４ａの内部空間３２に流入した流体が膨張して内部空間３２の圧力が増大し、その内部空間３２の内圧が所定の圧力を超えたときに、その圧力によって剥がれて開放口２４ｍを開放するような密着力で貼り付けられていればよい。なお、前記所定の圧力は、前記設計圧力に比べて小さな圧力であり、封止材５１の密着力は、その程度の小さな圧力で当該封止材５１が剥がれるような小さな密着力である。
【００６７】
第１供給用ヘッダ６（図１参照）は、その内部空間が前記各第１流路３０ａの第１導入口３０ｃと連通するように熱交換器本体４の下端面に取り付けられている。第１供給用ヘッダ６には、第１流体Ｆ１を供給するための第１供給配管６ａが接続されている。
【００６８】
第１回収用ヘッダ８は、その内部空間が前記各第１流路３０ａの第１排出口３０ｄと連通するように熱交換器本体４の上端面に取り付けられている。第１回収用ヘッダ８には、第１流体Ｆ１を熱交換器１から排出するための第１排出配管８ａが接続されている。
【００６９】
第２供給用ヘッダ１０は、その内部空間が前記各第２流路３０ｂの第２導入口３０ｅと連通するように熱交換器本体４の上部のうちの幅方向の一側面に取り付けられている。第２供給用ヘッダ１０には、第２の流体Ｆ２を供給するための第２供給配管１０ａが接続されている。
【００７０】
第２回収用ヘッダ１２は、その内部空間が前記各第２流路３０ｂの第２排出口３０ｆと連通するように熱交換器本体４の下部のうち前記幅方向の一側面と反対側の側面に取り付けられている。第２回収用ヘッダ１２には、第２の流体Ｆ２を熱交換器１から排出するための第２排出配管１２ａが接続されている。なお、上記各ヘッダ６，８，１０，１２の各内部空間は、保護部本体２４ａの内部空間３２には連通していない。
【００７１】
以上のように構成された本実施形態の熱交換器１では、例えば比較的高温の第１流体Ｆ１が、第１供給配管６ａから第１供給用ヘッダ６内及び各第１導入口３０ｃを順に通過して各第１流路３０ａ内に導入される一方、例えば非常に低温の第２の流体Ｆ２が、第２供給配管１０ａから第２供給用ヘッダ１０内及び各第２導入口３０ｅを順に通過して各第２流路３０ｂ内に導入される。これにより、熱交換部２２において第１流体Ｆ１と第２の流体Ｆ２が互いに逆向き（図１において、第１流体Ｆ１が上向き、第２の流体が下向き）に流れながら、隣り合う第１流路３０ａ内の第１流体Ｆ１と第２流路３０ｂ内の第２の流体Ｆ２との間で仕切プレート２２ｃを介した熱交換が行われる。各第１流路３０ａを流れる第１流体Ｆ１は、その第１流路３０ａから第１排出口３０ｄを通じて排出された後、第１回収用ヘッダ８で回収され、第１排出配管８ａを通じて外部へ排出される。また、各第２流路３０ｂを流れる第２の流体Ｆ２は、その第２流路３０ｂから第２排出口３０ｆを通じて排出された後、第２階収容ヘッダ１２で回収され、第２排出配管１２ａを通じて外部へ排出される。
【００７２】
熱交換器１での熱交換の実施中には、熱交換部２２の各流路３０を流れる流体の急激な温度変化が生じる場合がある。この場合には、薄い部材である仕切プレート２２ｃ及び熱交換部フィンプレート２２ｂに早い膨張又は収縮が生じるが、厚い部材であるサイドバー２２ｆは、熱容量が大きいため、仕切プレート２２ｃ及び熱交換部フィンプレート２２ｂに対して遅れて膨張又は収縮を生じる。例えば、流路３０に急激に高温の流体が流れた場合には、仕切プレート２２ｃ及び熱交換部フィンプレート２２ｂは、サイドバー２２ｆ，２２ｈ近傍ではサイドバー２２ｆ，２２ｈによって拘束されているため膨張しにくいが、流路３０の幅方向の中央付近では大きく膨張する。その結果、流路３０の幅方向の中央付近では、その幅方向の両端近傍に比べて隣り合う仕切プレート２２ｃ間の間隔が広がる。一方、流路３０に急激に低温の流体が流れた場合には、流路３０の幅方向の中央付近では、仕切プレート２２ｃ及び熱交換部フィンプレート２２ｂの収縮が大きくなり、幅方向の両端近傍に比べて隣り合う仕切プレート２２ｃ間の間隔が狭くなる。
【００７３】
また、熱交換器１が不安定な運転に用いられる場合には、熱交換器１への流体の供給と供給停止とが繰り返し行われる。この場合も、熱交換部２２において上記と同様の熱変形が繰り返し生じる。
【００７４】
熱交換部２２では、多数の流路３０が層状に並んでいることから、流路３０の並び方向において中心部から外側（図３においては上側及び下側）へ向かうほど、各層での仕切プレート２２ｃの変形量が加算されて仕切プレート２２ｃの初期状態からの変形量が大きくなる。熱交換器１が不安定な運転に用いられる場合には、上記のような熱変形が繰り返し生じることから、前記の変形による金属疲労が仕切プレート２２ｃに蓄積され、この金属疲労は、変形量が最も大きい最外層の仕切プレート２２ｃに最も蓄積される。その結果、最外層の仕切プレート２２ｃに割れや亀裂等の損傷が発生する可能性が高い。特に、最外層の仕切プレート２２ｃのうちサイドバー２２ｆ，２２ｈの近傍の部位では、他の部分に比べて大きな曲げ変形が生じるため、損傷が生じやすい。最外層の仕切プレート２２ｃに割れや亀裂等の損傷が生じた場合には、その損傷部位を通じて最外層の流路３０から保護部本体２４ａの内部空間３２に流体が流入する。この保護部本体２４ａの内部空間３２に流入した流体は、開放口２４ｍを通じて外部へ放出可能である。例えば、低温の液化ガスが最外層の流路３０から保護部本体２４ａの内部空間３２に流入した後、熱交換器１が加温された場合に液化ガスが気化して急激に膨張しても、その気化したガスの圧力により開放口２４ｍを塞いでいる封止材５１が押し退けられて開放口２４ｍが開放されて、当該ガスが保護部本体２４ａの内部空間３２から開放口２４ｍを通じて外部へ放出される。その結果、保護部本体２４ａの破裂又は損傷が回避される。
【００７５】
ただし、この状態では、最外層の流路３０を流れる流体は、常に、最外層の仕切プレート２２ｃの損傷部位を通じて保護部本体２４ａの内部空間３２に流入し、その内部空間３２から開放口２４ｍを通じて外部へ流出する。このため、熱交換器１を継続して使用するには、流体が保護部本体２４ａの内部空間３２から外部へ流出するのを止めるための熱交換器１の補修が必要になる。なお、最外層の仕切プレート２２ｃが損傷して保護部本体２４ａの内部空間３２から開放口２４ｍを通じて外部へ流体が流出する状態になっていることは、例えばガス検知器によって検知可能である。また、流体が非常に低温である場合には、熱交換器本体４の外面に着氷が生じるので、そのことによっても上記状態を検知することができる。
【００７６】
次に、熱交換器１の補修方法について説明する。
【００７７】
まず、熱交換部２２の各流路３０への流体の供給を停止する。そして、流体が流出していた開放口２４ｍを封止する（封止工程）。本実施形態では、開放口２４ｍを溶接することによって封止する。
【００７８】
さらに、当該補修方法では、塞がれた開放口２４ｍが形成されている保護部２４側の最外層の仕切プレート２２ｃに開口３４（図１２参照）を形成する（開口形成工程）。この開口形成工程では、まず、ドリルで熱交換器本体４に穴３４ａ（図１１参照）を形成する。このとき、当該穴３４ａは熱交換器本体４のうち前記封止した開放口２４ｍが形成されている保護部２４側の最外層の仕切プレート２２ｃとその仕切プレート２２ｃを挟む保護部サイドバー２４ｄ及び第２サイドバー２２ｈとに跨り、且つ、それらの仕切プレート２２ｃ及びサイドバー２４ｄ，２２ｈの外側から流路３０の幅方向の内側へ向かってサイドバー２４ｄ，２２ｈを貫通するように当該穴３４ａを形成する。そして、この穴３４ａのうち熱交換器本体４の外側に開口している部分を溶接して封止することにより、熱交換器本体４の内部で最外層の流路３０と保護部本体２４ａの内部空間３２とを連通させる前記開口３４を形成する。なお、開口３４は、最外層の流路３０に繋がる供給配管（本実施形態では第２供給配管１０ａ）内の流路の断面積と同程度以上の断面積を有する。
【００７９】
このように補修された熱交換器１では、最外層の流路３０に供給された流体が保護部本体２４ａの内部空間３２へ流出したとしても、その保護部本体２４ａに設けられている開放口２４ｍが封止されているので、保護部本体２４ａの内部空間３２から外部へ流体が流出するのが防止される。また、この補修された熱交換器１では、最外層の流路３０と保護部本体２４ａの内部空間３２とを連通させる開口３４が形成されているので、最外層の流路３０と保護部本体２４ａの内部空間３２との間の流体の流通がスムーズになる。
【００８０】
本実施形態では、各保護部２４の保護部フィンプレート２４ｂが、熱交換部２２のうちその保護部２４に隣接する最外層の流路３０を構成する部位の設計圧力として設定された内圧が当該保護部２４の保護部本体２４ａの内部空間３２に付与された場合でも最外層の仕切プレート２２ｃと接合用プレート２４ｃとの連結状態を維持するような強度を有する。このため、前記設計圧力に相当する内圧が各保護部２４の保護部本体２４ａの内部空間３２に掛かったとしてもその内圧に耐え得る強度を各保護部２４に付与することができる。すなわち、熱交換部２２の最外層の流路３０を流れる流体が各保護部２４の内部空間３２に流入したとしても、各保護部２４がその流体の圧力に耐え得る強度を有するので、各保護部２４の内部空間３２をその保護部２４に隣接する最外層の流路３０の一部として用いることができる。このため、熱交換器１において最外層の仕切プレート２２ｃが損傷して最外層の流路３０から保護部２４の内部空間３２へ流体が流入した後、その保護部２４の開放口２４ｍを封止するだけで、熱交換器１から外部への流体の流出を防ぎつつ熱交換器１を十分な耐圧性能を有する状態にすることができる。従って、本実施形態では、流体供給用のヘッダの溶接部の切断による取り外し、最外層の流路の入口の封止及び流体供給用のヘッダの再溶接といった補修作業が必要な従来のプレートフィン熱交換器に比べて、短期間で熱交換器１を外部への流体の流出がなく且つ十分な耐圧性能を有する状態に復旧することができる。なお、本実施形態では、熱交換器１の補修において、保護部本体２４ａの内部空間３２とその内部空間３２に隣接する最外層の流路３０とを連通させるための開口３４を形成しているが、この開口３４の形成に要する時間を加えたとしても、上記従来のプレートフィン熱交換器の補修作業に比べて短期間で熱交換器１を復旧することができる。
【００８１】
また、本実施形態では、各保護部２４の保護部フィンプレート２４ｂと最外層の仕切プレート２２ｃの外側面とが、熱交換部２２のうち当該保護部２４に隣接する最外層の流路３０を構成する部位の設計圧力として設定された内圧が当該保護部２４の保護部本体２４ａの内部空間３２に付与された場合でも当該保護部フィンプレート２４ｂと最外層の仕切プレート２２ｃの外側面との接合状態が維持されるような接合強度で接合されているとともに、各保護部２４の保護部フィンプレート２４ｂと最外層の仕切プレート２２ｃの外側面に向き合う接合用プレート２４ｃの内側面とが、前記設計圧力として設定された内圧が当該保護部２４の保護部本体２４ａの内部空間３２に付与された場合でも当該保護部フィンプレート２４ｂと接合用プレート２４ｃの内側面との接合状態が維持されるような接合強度で接合されている。このため、保護部フィンプレート２４ｂと最外層の仕切プレート２２ｃの外側面との接合部及び保護部フィンプレート２４ｂと接合用プレート２４ｃの内側面との接合部にそれぞれ十分な接合強度を持たせて、保護部フィンプレート２４ｂによる最外層の仕切プレート２２ｃの外側面と接合用プレート２４ｃの内側面との連結状態をより確実に維持することができる。
【００８２】
また、本実施形態では、流路３０の並び方向における各保護部２４の保護部フィンプレート２４ｂの引張強度は、その保護部２４に隣接する最外層の流路３０内に配置された熱交換部フィンプレート２２ｂの同方向への引張強度以上の強度であるため、各保護部２４は、その保護部２４に隣接する熱交換部２２の最外層の流路３０を構成する部位の耐圧性能以上の耐圧性能を有する。このため、各保護部２４の耐圧性能は、その保護部２４に隣接する熱交換部２２の最外層の流路３０を構成する部位の設計圧力として設定された内圧に対して十分に余裕を持った耐圧性能となる。このため、熱交換部２２の最外層の仕切プレート２２ｃに損傷が生じたときにその最外層の仕切プレート２２ｃに隣接する保護部２４の開放口２４ｍを封止してその保護部２４の内部空間３２を熱交換部２２の最外層の流路３０の一部として利用する場合でも、保護部２４が十分に安全な耐圧性能を発揮する熱交換器１を構成することができる。
【００８３】
また、本実施形態では、各保護部２４は、熱交換部２２のうちその保護部２４に隣接する最外層の流路３０を構成する部位の設計圧力として設定された内圧が当該保護部２４の内部空間３２に付与されたとしても破損しないような耐圧性能を有することを耐圧試験によって確認されている。従来のプレートフィン熱交換器では、最外層の仕切壁が損傷した場合に保護部の内部空間を最外層の流路の一部として利用できるように開放口を封止する補修を行うことは想定されていなかったため、保護部の耐圧性能については実製品の試験で確認されていなかった。これに対して、本実施形態では、上記のように保護部２４の耐圧性能が確認されているので、最外層の仕切プレート２２ｃが損傷した後、保護部２４の開放口２４ｍを封止した場合に、安心してその保護部２４の内部空間３２を当該保護部２４に隣接する最外層の流路３０の一部として利用することができる。
【００８４】
また、本実施形態では、保護部本体２４ａの内部空間３２に流体が流入していない状態では、開放口２４ｍが封止材５１で封止されているので、その開放口２４ｍを通じて異物や雨水等が保護部本体２４ａの内部空間３２に侵入するのを防ぐことができ、なおかつ、保護部本体２４ａの内部空間３２に最外層の流路３０から流体が流入してその保護部本体２４ａの内部空間３２の内圧が上昇した場合に開放口２４ｍを開放して内部空間３２から流体を外部へ逃がすことができる。
【００８５】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００８６】
例えば、上記実施形態では、熱交換部２２の最外層の仕切プレート２２ｃ上に１層の保護部２４を設けたが、最外層の仕切プレート２２ｃ上に２層の保護部を設けてもよい。この２層の保護部は、両方とも上記実施形態の１層の保護部２４と同様に構成して耐圧性能を持たせることが好ましい。
【００８７】
また、上記各保護部２４の保護部フィンプレート２４ｂは、熱交換部２２のうちその保護部２４に隣接する最外層の流路３０を構成する部位の設計圧力として設定された内圧が当該保護部２４の保護部本体２４ａの内部空間３２に付与された場合でも最外層の仕切プレート２２ｃとその仕切プレート２２ｃに向き合う保護部本体２４ａの接合プレート２４ｃとの連結状態を維持するような強度を少なくとも有していればよい。すなわち、各保護部２４の保護部フィンプレート２４ｂの耐圧強度及び流路３０の並び方向における各保護部２４の保護部フィンプレート２４ｂの引張強度は、必ずしも、当該保護部２４に隣接する最外層の流路３０内に配置された熱交換部フィンプレート２２ｂの耐圧強度及び流路３０の並び方向への引張強度以上でなくてもよい。具体的には、各保護部２４の保護部フィンプレート２４ａの前記耐圧強度及び前記引張強度は、その保護部２４に隣接する最外層の流路３０を構成する部位の前記設計圧力として設定された内圧に耐え得る耐圧強度及び引張強度で且つ当該保護部２４に隣接する最外層の流路３０内に配置された熱交換部フィンプレート２２ｂの耐圧強度及び引張強度よりも小さい引張強度であってもよい。
【００８８】
また、上記実施形態では、２種類の流体Ｆ１，Ｆ２間で熱交換させる熱交換器を例にとって説明したが、３種類以上の流体間で熱交換させる熱交換器においても本発明を適用することが可能である。
【００８９】
また、本発明の開放部は、上記実施形態で示した、封止材５１で封止された開放口２４ｍに限定されない。例えば、図１３に示すように、保護部本体２４ａの内部空間３２に接続された排出管４２と、その排出管４２に設けた安全弁４４とによって開放部４６を構成してもよい。この構成によれば、保護部本体２４ａの内部空間３２に流体が流入し、熱交換器１が加温されてこの流体が膨張し、保護部本体２４ａの内部空間３２の内圧が一定圧力以上になった時に、保護部本体２４ａの内部空間３２から排出管４２及び安全弁４６を通じて流体を外部へ逃がすことができる。
【００９０】
また、開放口２４ｍは、必ずしも封止材５１で封止されている必要はなく、常に大気開放されていてもよい。また、開放口は、幅方向において互いに対向する一対の保護部サイドバー２４ｄにそれぞれ形成されていてもよい。また、開放口は、互いに対向する一対の保護部サイドバー２４ｄにそれぞれ１つずつ設けられていてもよい。
【００９１】
また、保護部下側フィンプレートは、熱交換部第２排出側フィンプレート２２ｒと同様に凹凸が斜めに延びるように構成されていてもよく、保護部上側フィンプレートは、熱交換部第２供給側フィンプレートと同様に凹凸が斜めに延びるように構成されていてもよい。この場合には、幅方向において対向する一対の保護部サイドバー２４ｄのうちの一方の保護部サイドバー２４ｄにおいて、保護部下側フィンプレートの端部と向き合う箇所に開放口を形成し、もう一方の保護部サイドバー２４ｄにおいて、保護部上側フィンプレートの端部と向き合う箇所に開放口を形成することが好ましい。
【００９２】
また、保護部本体２４ａにおいて開放口を設ける位置は、任意であり、保護部本体２４ａの内部空間３２に流入した流体を効率良く逃がすことが可能な位置とすればよい。例えば、上記実施形態では、流路３０の長手方向における保護部本体２４ａの一方の端部と他方の端部とに配置された保護部サイドバー２４ｄに開放口２４ｍをそれぞれ設けたが、保護部本体２４ａの幅方向の一方の端部と他方の端部とに配置された保護部サイドバー２４ｄに開放口をそれぞれ設けてもよい。なお、流体を効率良く逃がせるようにするために、保護部本体２４ａのうち互いに離れた２箇所に開放口を配置することが好ましい。
【００９３】
また、開放口の形状は、任意であり、開放口を設ける位置や各種条件に応じて適宜設定される。例えば、保護部サイドバー２４ｄのうち長手方向における特定の範囲に亘る部分を全て省略し、その省略した部分を開放口としてもよい。具体的には、図１４に示すように、保護部２４の幅方向に延びる２つの保護部サイドバー２４ｄを保護部２４の長手方向に延びる各保護部サイドバー２４ｄに届かない短い長さにすることによって、その幅方向に延びる各保護部サイドバー２４ｄの端部と長手方向に延びる保護部サイドバー２４ｄとの間にスペースを形成し、そのスペースを開放口２４ｎとしてもよい。この場合には、その開放口２４ｎの外側を覆うように封止材５１で当該開放口２４ｎを塞ぐことが好ましい。
【００９４】
また、上記実施形態では、保護部２４において外側プレート２４ｅを接合用プレート２４ｃを介して保護部サイドバー２４ｄ及び保護部フィンプレート２４ｂに取り付けたが、外側プレートを保護部サイドバー２４ｄ及び保護部フィンプレート２４ｂに直接取り付けてもよい。この場合には、外側プレートの一方の面にろう材の層を形成し、そのろう材を用いて当該外側プレートを保護部サイドバー２４ｄ及び保護部フィンプレート２４ｂにろう付けすればよい。
【００９５】
また、上記実施形態では、保護部フィンプレート２４ｂが、保護部中央フィンプレート２４ｆ、保護部上側フィンプレート２４ｇ及び保護部下側フィンプレート２４ｈによって構成されている例を示したが、保護部フィンプレートの構成は、このようなものに限定されない。すなわち、保護部フィンプレートは、単一のフィンプレートによって構成されていてもよく、２つもしくは４つ以上のフィンプレートによって構成されていてもよい。
【符号の説明】
【００９６】
１  プレートフィン熱交換器
２２  熱交換部
２２ｂ  熱交換部フィンプレート
２２ｃ  仕切プレート（仕切壁）
２４  保護部
２４ａ  保護部本体
２４ｂ  保護部フィンプレート
２４ｍ，２４ｎ  開放口（開放部）
３０  流路
３２  内部空間
３４  開口
５１  封止材
【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】
2014040945.tif 000009
【図８】
2014040945.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2014040945.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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