(57)【要約】【課題】  従来のプレート式熱交換器においては、耐久性、耐圧性、耐薬品性、耐食性などの諸特性の向上を図るため、ステンレス鋼板を用いた伝熱板を連続した脱酸化電気炉でロウ付けによって接合していた。ステンレス鋼板は、熱容量が大きく、しかも伝熱板に平行して流体を流すことから流体と伝熱板との接触面積が小さく熱応答性が低く熱交換に長時間を要するものであり、加工が面倒であった。【解決手段】  孔Ａ５を多数個形成し、表面にめっき処理を施した銅板Ａ１と、銅板Ａ１の孔Ａ５とは位置が異なるか、または位置と形状が異なり、銅板Ａ１と積層することによって連通する通路１２を形成した孔Ｂ６を有し、表面にめっき処理を施した銅板Ｂ２と、銅板Ｂ２の外側に位置し、通路１２の壁をなす銅板Ｃ３と、銅板Ａ１の外側に積層し、流体８の入口９と出口１０を有し、通路１２の壁となす銅板Ｄ４で挟み、銅板Ａ１と銅板Ｂ２と銅板Ｃ３と銅板Ｄ４とを積層し、一体とした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
孔Ａ（５）を多数個形成し、表面にめっき処理を施した銅板Ａ（１）と、銅板Ａ（１）の孔Ａ（５）とは位置が異なるか、または位置と形状が異なり、銅板Ａ（１）と積層することによって連通する通路（１２）を形成した孔Ｂ（６）を有し、表面にめっき処理を施した銅板Ｂ（２）と、銅板Ｂ（２）の外側に位置し、通路（１２）の壁をなす銅板Ｃ（３）と、銅板Ａ（１）の外側に積層し、流体（８）の入口（９）と出口（１０）を有し、通路（１２）の壁となす銅板Ｄ（４）で挟み、銅板Ａ（１）と銅板Ｂ（２）と銅板Ｃ（３）と銅板Ｄ（４）とを積層し、一体としたこと特徴とする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、伝熱板となる銅板を所定の枚数積層し、積層によって連通した通路を形成するプレート式熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  近年、各種の化学設備や熱器具において、加熱、冷却、熱回収の工程にプレート式熱交換器が用いられている。【０００３】  このプレート式熱交換器として、例えば図６に示す如く、ステンレス鋼板をプレス加工によって連続する凹凸３２を形成した伝熱板３１の表面にめっき加工を施し、該伝熱板３１の表面にめっき処理により、金属被膜を形成し、該伝熱板３１を所定の枚数、積層して連続式脱酸化電気炉でロウ付け３４により接合し、伝熱板３１と伝熱板３１との間に狭い間隔の流体のチャンネル３５を形成し、このチャンネル３５に、液−液、液−ガスなどの２種類の流体を交互に流通させて開口３３から流出させ、熱交換を行うものがある。（特許文献１）
【特許文献１】特開２０００−３５６４９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  従来の特許文献１に示すものにおいては、耐久性、耐圧性、耐薬品性、耐食性などの諸特性の向上を図るため、ステンレス鋼板を用いて伝熱板３１が形成され、伝熱板３１を連続した脱酸化電気炉でロウ付け３４によって接合している。また、伝熱板３１はプレス加工で凹凸３２を設け、複数の伝熱板３１を積層し、各伝熱板３１間に生じる空間をチャンネル３５通路とし、液−液、液−ガスなど２種類の流体を交互に流通させている。
しかし、この特許文献１における問題点は伝熱板３１の材料がステンレス鋼板であり、熱容量が大きく、しかも伝熱板３１に平行して流体を流すことから流体と伝熱板３１との接触面積が小さく、このため熱応答性が低く、熱交換に長時間を要するものであった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、具体的には請求項１に示すように、孔Ａ５を多数個形成し、表面にめっき処理を施した銅板Ａ１と、銅板Ａ１の孔Ａ５とは位置が異なるか、または位置と形状が異なり、銅板Ａ１と積層することによって連通する通路１２を形成した孔Ｂ６を有し、表面にめっき処理を施した銅板Ｂ２と、銅板Ｂ２の外側に位置し、通路１２の壁をなす銅板Ｃ３と、銅板Ａ１の外側に積層し、流体８の入口９と出口１０を有し、通路１２の壁となす銅板Ｄ４で挟み、銅板Ａ１と銅板Ｂ２と銅板Ｃ３と銅板Ｄ４とを積層し、一体としたものである。
【発明の効果】
【０００６】  本発明は上記のように構成したので、流体が連通する通路を通過するときの流体と伝熱板との接触面積が大きくなり、熱交換効率がよくなる。【０００７】  また、銅板を用いているため薄板にすることができ、かつ、多数個の孔をエッチングで作ることができるためステンレス鋼板にプレス加工により凹凸を設けた伝熱板に比べて著しく熱容量が小さくなり、熱応答性がよくなる。【０００８】  また、連通する通路を形成する伝熱板と、連通する通路の壁と流体の出入口と、連通する通路の壁となる伝熱板は、連通する通路を形成する伝熱板の表面をロウ付けに適合しためっき処理を施し、金属被膜を形成したことにより、通常の連続脱酸素電気炉、特に汎用の水素炉による伝熱板同士のロウ付け接合を可能とすることができる。【０００９】  さらに孔の形状や位置が異なる銅板、すなわち複数の伝熱板を同時にめっき処理を施すことができるため、加工時間が圧縮できる。【００１０】  このように、流体と伝熱板との接触面積を大きくした熱交換効率の高いプレート式熱交換器を提供できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】  以下本発明の一実施例を図１から図５に基づいて具体的に説明する。
図において、伝熱板となる銅板Ａ１にエッチングによって所定の多数個の孔Ａ５を加工する。同じく銅板Ａ１の上に伝熱板となる銅板Ｂ２を積層することによって孔Ａ５と連通する通路１２を構成する孔Ｂ６をエッチングによって形成する。【００１２】  また、熱の授受板となる銅板Ｃ３は平板で加熱、冷却、熱回収が必要な熱交換対象物２０と接触しやすい面で熱交換対象物２０に熱的に結合している。【００１３】  また、銅板Ｃ３は銅板Ａ１の下面に積層され、銅板Ａ１の孔Ａ５に対向する壁面となり、連通する通路１２を形成する。さらに、銅板Ｄ４は銅板Ｂ２の上方に積層され、孔Ｂ６と対応する位置に流体８の入口９と出口１０を形成し、かつ、他の孔Ｂ６に対して壁面となり、連通する通路１２を形成する。【００１４】  次に銅板Ａ１、銅板Ｂ２のそれぞれの表面にはロウ付けによる接合性に優れた金属材料（例えば、銀、ニッケル等）を用いためっき処理を施し、その表面にロウ付けに適した金属被膜を形成する。【００１５】  銅板Ａ１及び銅板Ｂ２は、その平面形状が１辺を１０ｍｍから３００ｍｍの略方形に形成され、厚みはロウ付け時に金属皮膜のはみ出し、孔の損傷を防ぐため、０．１ｍｍから１ｍｍにするのが望ましい。銅板Ｃ３と銅板Ｄ４は、銅板Ａ１と銅板Ｂ２と同等または大きい寸法が望ましい。【００１６】  本熱交換器の組立は、図２に示すように行われる。ここで、銅板Ｃ３の上に銅板Ａ１、その上に銅板Ｂ２さらにその上に銅板Ｄ４を重ねて積層し、治工具１３にて固定し、連続式水素炉で約１０００℃１５分間程度の適当な温度と時間を費やして銅板Ａ１、銅板Ｂ２、銅板Ｃ３、銅板Ｄ４を加熱する。このとき銅板Ａ１、銅板Ｂ２のめっきによる金属皮膜が溶けて、４枚の銅板Ａ１、銅板Ｂ２、銅板Ｃ３、銅板Ｄ４が接合される。【００１７】  以上の如く汎用の連続式水素炉でプレート式熱交換器が完成する。【００１８】  熱交換器を使用する時には、図１に示すように、まず、熱交換対象物２０に取付ねじ２１で本発明のプレート式熱交換器を固着する。【００１９】  このとき銅板Ｄ４、銅板Ｂ２、銅板Ａ１、銅板Ｃ３は熱的に結合しているため、銅板Ｃ３が熱交換対象物２０の熱を受け取り、順次銅板Ａ、銅板Ｂ，銅板Ｄへと熱の伝達が行われる。【００２０】  次に、ポンプ２３等に流体８を貯えるタンク２４と管２２をつなぎ、端部を銅板Ｄ４の流体８で入り口に接続する。流体８を本発明のプレート式熱交換器に注入するためにポンプ２３を駆動すると、水等の流体８は銅板Ｄ４に設けた入口９に注ぎ込まれる。【００２１】  流体８は、銅板Ｂに設けられた孔Ｂ６を通り、つぎに銅板Ｂと銅板Ｃとで挟まれた銅板Ａに設けられた孔Ａ５を通り、次に銅板Ａと銅板Ｄに挟まれた孔Ｂ６に進む。【００２２】このように銅板Ｃ３の壁と銅板Ｄ４の壁とで形成された連通する通路１２を進み、銅板Ｄ４の出口１０から外部に導出される。【００２３】  このとき流体８は銅板Ａ，銅板Ｂ、銅板Ｃ、銅板Ｄから次々と熱の授受を行い、熱の伝達を行う。【００２４】  なお、上記実施例では銅板Ａ１及び銅板Ｂ２を銅板Ｃ３と銅板Ｄ４で挟み込んで一体化しているが、銅板Ｃ３と銅板Ｄ４の間にさらに銅板Ａ１と銅板Ｂ２を挿入し流路を増しても良い。【００２５】  このプレー���式熱交換器の流体の流れを詳細に説明すると、図３のごとく銅板Ｄ４に開孔した入口９から銅板Ａ１内に流入した流体８は、銅板Ａ１の孔Ａ５に入り、続いて銅板Ｂ２の孔Ｂ６に流れ、次には銅板Ａ１の孔Ａ５へと連通した通路１２を通って銅板Ｄ４に開孔した出口１０に導かれる。【００２６】  このとき、流体８は銅板Ｃ３の壁面を介して行われた熱交換対象物２０との熱の授受によって変化した銅板Ｃ３の熱量を流体８内に導入するとともに、銅板Ａ１、銅板Ｂ２、銅板Ｄ４とも熱の授受を行い、外部の放熱部から放熱する循環を行う。勿論、流体８だけでなく外部に接する伝熱板の表面からも放熱する。【００２７】  また、このプレート式熱交換器は、銅板Ａ１、銅板Ｂ２の厚みは薄ければ薄いほど熱容量が小さくなるため、流体８の通過量が一定の場合を仮定すると熱交換効率が高まるが、流体８の通過量を増やして熱交換効率を高めることもできる。【００２８】  本発明のプレート式交換器を組み立てるとき、すなわち銅板Ａ１、銅板Ｂ２、銅板Ｃ３、銅板Ｄ４を接合する時に銅板Ａ１、銅板Ｂ２のめっき層７が熱により溶け、強固な接合を作るが、溶けた金属皮膜のはみ出しにより、孔Ａ５と孔Ｂ６に著しい変形が生じると、流体８の通路１２における阻害物となる。
このため、めっき層７の厚みから銅板Ａ１と銅板Ｂ２の厚みは、上記不具合の発生を阻止するため、銅板Ａ１、銅板Ｂ２の厚みは上記したように０．１ｍｍから１ｍｍとするのが望ましい。【００２９】  組立時に行われる溶接の手段を詳しく説明すると、銅板Ａ１、銅板Ｂ２、銅板Ｃ３，銅板Ｄ４を所定の治工具１３で順序正しく積層し、仮固定し、水素炉の如き連続脱酸素電気炉内でめっき層７を溶かして接合を行う。【００３０】  この組立加工は、金属被膜をめっき処理により、薄膜としたため金属皮膜のはみ出し等が少なくなり、好ましい仕上がりを得る。【００３１】  本発明は上記のように構成したので、流体８が連通する通路１２を通過するときの流体８と伝熱板との接触面積が大きくなり、熱交換効率がよくなる。【００３２】  また、銅板を用いているため薄板にすることができ、かつ、多数個の孔をエッチングで作ることができるため、ステンレス鋼板にプレス加工により凹凸を設けた伝熱板に比べて、著しく熱容量が小さくなり、熱応答性がよくなる。【００３３】  また、連通する通路１２を形成する伝熱板と、連通する通路１２の壁と流体８の出入口と、連通する通路１２の壁となる伝熱板は、それぞれに表面を接合に適合しためっきを施し、金属被膜を形成したことにより、通常の連続脱酸素電気炉、特に汎用の水素炉による伝熱板同士の接合を可能とすることができる。【００３４】  さらに孔の形状や位置が異なる銅板、すなわち複数の伝熱板を同時にめっき処理することができるため、加工時間が圧縮できる。【００３５】  このように、流体８と伝熱板との接触面積を大きくした熱交換効率の高いプレート式熱交換器を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施例であるプレート式熱交換器の断面図である。
【図２】本発明の組立時の説明図である。
【図３】本発明の一実施例断面による流体の流れの説明図である。
【図４】本発明の一実施例における銅板Ａの説明図である。
【図５】本発明の一実施例における銅板Ｂの説明図である。
【図６】従来例の説明図である。
【符号の説明】
【００３７】１  銅板Ａ
２  銅板Ｂ
３  銅板Ｃ
４  銅板Ｄ
５  孔Ａ
６  孔Ｂ
７  めっき層
８  流体
９  流体の入口
１０  流体の出口
１２  通路
２０  熱交換対象物
【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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