(57)【要約】本発明は、互いに隣接する板の間にプレート間空間を形成するように互いに並べて設けられた伝熱板（１）のプレートパッケージ（２）を含む装置、および伝熱板に関する。プレート間空間は、第１の媒体用の複数の第１の通路（３）と、第１の媒体を冷却する第２の媒体用の複数の第２の通路（４）とを交互に形成している。各々の伝熱板は、第１の媒体用の、複数の第１の通路（３）への第１の入口および第１の通路（３）からの第１の出口までプレートパッケージを通ってそれぞれ延びている第１の入口流路および第１の出口流路（７）を形成している少なくとも２つの出入口を有している。第１の出口は、気体の前記第１の媒体を排出する気体出口（３１）と、液体の第１の媒体を排出する液体出口（３２）とを形成している。液体出口（３２）は、液体と気体とを別々に排出することを可能にするために気体出口（３１）から分離されている。
2005527777.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の媒体用の複数の第１の通路（３）と、前記第１の媒体を冷却するように配置された第２の媒体用の複数の第２の通路（４）とを形成するプレート間空間（３，４）が、互いに隣接するプレートの間に形成されるように互いに並べて配置された多数枚の伝熱板（１，１’，１”）によって形成されたプレートパッケージ（２）を含み、
前記複数の第１の通路（３）および前記複数の第２の通路（４）は、前記プレートパッケージ（２）内において交互に互いに並べて配置されており、
前記複数の第１の通路（３）は前記複数の第２の通路（４）から分離されており、
実質的に各々の伝熱板（１，１’，１”）が、それぞれ、第１の媒体用の前記複数の第１の通路（３）への第１の入口（１１）および第１の媒体用の前記第１の通路（３）からの第１の出口（１２）まで、前記プレートパッケージ（２）を通って延びている第１の入口流路（６）および第２の出口流路（９）を形成している少なくとも２つの出入口（１６〜１９）を有する、
プレート熱交換器装置において、
前記第１の出口（１２）は、実質的に気体の前記第１の媒体の排出を可能にするように配置された気体出口（３１）と、実質的に液体の前記第１の媒体の排出を可能にするように配置された液体出口（３２）とを形成しており、前記液体出口（３２）は、前記液体と前記気体とを別々に排出することを可能にするために前記気体出口（３１）から分離されていることを特徴とするプレート熱交換器装置。
【請求項２】
前記複数の第１の通路（３）の実質的に各々は、前記液体出口（３２）に向かう方向に前記第１の通路（３）の大部分に沿って延びている少なくとも１つの液体流路（４１，４２）を含んでおり、前記液体流路（４１，４２）は、前記第１の媒体の液体を前記液体出口（３２）へ運ぶように配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
伝熱板（１，１’，１”）の実質的に各々は、山部と谷部を含む波形のしわ（２６）を備えた伝熱領域を含んでおり、前記波形のしわ（２６）は前記第１の媒体から液体を捕捉することを特徴とする、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
複数の第１の通路（３）の各々を形成する、前記２枚の伝熱板（１，１’，１”）の一方の前記山部および前記谷部からなる前記波形のしわ（２６）は、前記液体流路（４１，４２）に向かう方向（ａ，ｂ）に延びており、したがって、前記捕捉された液体を前記液体流路（４１，４２）に運ぶことを特徴とする、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
複数の第１の通路（３）の各々を形成する、前記２枚の伝熱板の少なくとも一方の前記波形のしわ（２６）は、前記第１の媒体の液体が前記気体出口（３１）に達するのを防ぐように前記複数の第１の通路（３）内の前記第１の出口（１２）の近くに突出している、斜めに横切る山部（４４）を含んでいることを特徴とする、請求項３または４に記載の装置。
【請求項６】
前記液体流路（４１，４２）は、複数の第１の通路（３）の各々を形成する前記２枚の伝熱板（１，１’，１”）の少なくとも一方を形作ることによって形成されていることを特徴とする、請求項２から５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記液体流路（４１，４２）は、前記複数の第１の通路（３）の外側縁のすぐ内側を延びていることを特徴とする、請求項２から６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記装置は、前記第１の媒体の気体が、前記第１の入口流路（６）から前記第１の出口流路（７）までの主要な第１の流れ方向（ｃ）に流れるのを可能にするように構成されている、請求項１から７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記斜めに横切る山部（４４）は、前記第１の流れ方向に対して実質的に斜めに横切るように延びていることを特徴とする、請求項５および８に記載の装置。
【請求項１０】
前記液体出口（３２）は、前記プレートパッケージ（２）から延びている液体排出導管（３６）に連結可能であることを特徴とする、請求項１から９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記気体出口（３１）は、前記プレートパッケージ（２）から延びている気体排出導管（３５）に連結可能であることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
通常の使用中の前記プレートパッケージ（２）は、上側の端部と、重力方向に関して前記上側の端部の下方に位置する下側の端部とを有しており、前記第１の入口流路（６）は前記上側の端部の近くに位置し、前記第１の出口流路（７）は前記下側の端部の近くに位置していることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記気体出口（３１）は、通常の使用中に重力方向に関して前記液体出口（３２）の出口開口の中心点よりも高い高さに位置する中心点を備えた出口開口を有していることを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記気体出口（３１）は、前記液体出口（３２）の出口開口よりも大きい流れ面積を有する出口開口を有していることを特徴とする、請求項１から１３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１５】
第１の通路の各々を形成する、前記２枚の伝熱板（１，１’，１”）の少なくとも一方は、前記第１の通路（３）と前記第１の出口流路（７）を形成する前記出口流路（７）との移行部が前記流路（７）内に流出する前記第１の媒体用の絞り部を形成するように形成されていることを特徴とする、請求項１から１４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１６】
前記絞り部は、少なくとも前記気体出口（３１）の周りを延び、かつ内側に、前記プレート間空間の中央平面の方へ延びている縁部領域（４６）によって形成されていることを特徴とする、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
伝熱板（１，１’，１”）の各々は、前記プレートパッケージ（２）を通って延び、かつ、それぞれ第２の媒体用の前記複数の第２の通路（４）への第２の入口（１３）および第２の媒体用の前記複数の第２の通路（４）からの第２の出口（１４）を形成する、第２の入口流路（８）および第２の出口流路（９）を形成している２つの他の出入口（１８，１９）を有していることを特徴とする、請求項１から１６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１８】
前記液体出口（３２）は、前記気体出口（３１）内または前記気体出口（３１）の近くに設けられていることを特徴とする、請求項１から１７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１９】
前記第１の出口（１２）は、前記プレートパッケージに設けられ、前記気体を前記第１の出口流路（７）から前記気体出口（３１）まで運ぶように配置された他のプレート間空間を形成する少なくとも他の伝熱板（１ａ）を含んでいることを特徴とする、請求項１から１７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２０】
前記他の伝熱板は、前記プレートパッケージの一部を形成するように前記プレートパッケージに設けられていることを特徴とする、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記第１の出口（１２）は、互いに並べられて前記プレートパッケージに設けられ、複数の他のプレート間空間（３ａ，３ｂ）を形成する複数の他の伝熱板を含んでおり、前記複数の他のプレート間空間のうちの少なくとも１つ置きのプレート間空間（３ｂ）が前記気体を前記第１の出口流路（７）から前記気体出口（３１）まで運ぶように配置されていることを特徴とする、請求項１から１７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２２】
前記複数の他の伝熱板は、前記複数の他の伝熱板が前記プレートパッケージの一部を構成するように前記プレートパッケージに設けられていることを特徴とする、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記複数の他のプレート間空間のうちの１つ置きのプレート間空間（３ａ）が、前記第１の入口（１１）の一部を形成し、かつ前記第１の媒体を前記気体に熱交換接触するように前記第１の入口流路（６）へ運ぶように配置されていることを特徴とする、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
伝熱板（１，１’，１”）が、
主延長平面（ｐ）と、
開口領域を有し、かつ第１の媒体用の第１の入口（１１）用の第１の入口流路（６）の一部をプレート熱交換器装置に形成するように配置された少なくとも第１の出入口（１６）と、
開口領域を有し、かつ前記第１の媒体用の第１の出口（１２）用の第１の出口流路（７）の一部をプレート熱交換器装置に形成するように配置された第２の出入口（１７）とを有する、
プレート熱交換器装置用の伝熱板において、
前記第２の出入口（１７）の前記開口領域は、前記第１の出入口（１６）の前記開口領域よりも実質的に大きく、前記第２の出入口（１７）は、実質的に気体の前記第１の媒体の排出を可能にするように配置された気体出口（３１）および実質的に液体の前記第１の媒体の排出を可能にするように配置された液体出口（３２）への前記第１の媒体の排出を可能にするように配置されており、前記液体出口（３２）は前記気体出口（３１）から分離されて前記液体と前記気体とを別々に排出することを可能にしていることを特徴とする伝熱板。
【請求項２５】
前記第２の出入口（１７）は全高および全幅を有しており、該高さは該幅よりも長いことを特徴とする、請求項２４に記載の伝熱板。
【請求項２６】
前記第２の出入口（１７）は、少なくとも前記出入口の周りを延び、かつ前記主延長平面（ｐ）に対して傾いた縁部領域（４６）によって形成されていることを特徴とする、請求項２４または２５に記載の伝熱板。
【請求項２７】
前記第２の出入口（１７）は、前記別々の排出を可能にする２つの別々の穴（３３；５１，５２）に分けられていることを特徴とする、請求項２４から２６のいずれか１項に記載の伝熱板。
【請求項２８】
前記伝熱板（１，１’，１”）は、山部および谷部からなる波形のしわ（２６）を備えた伝熱領域を含んでおり、前記波形のしわ（２６）は、前記第１の媒体から液体を捕捉するように配置されているとともに前記第２の出入口（１７）の近くにおいて前記伝熱板に対して横方向に延びている、斜めに横切る山部（４４）を含んでいることを特徴とする、請求項２４から２７のいずれか１項に記載の伝熱板。
【請求項２９】
通常の使用中の前記伝熱板（１，１’，１”）は、上側の端部と、重力方向に関して前記上側の端部の下方に位置する下側の端部とを有しており、前記第１の出入口（１６）は前記上側の端部の近くに位置し、前記第２の出入口（１７）は前記下側の端部の近くに位置していることを特徴とする、請求項２４から２８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項３０】
前記伝熱板（１，１’，１”）は、開口領域を有し、かつ第２の媒体用の第２の入口（１３）用の第３の流路（８）の一部をプレート熱交換器装置に形成するように配置された第３の出入口（１８）と、開口領域を有し、かつ第２の媒体用の第２の出口（１４）用の第４の流路（９）の一部をプレート熱交換器装置に形成するように配置された第４の出入口（１９）とを有することを特徴とする、請求項２４から２９のいずれか１項に記載の伝熱板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の媒体用の複数の第１の通路と、第１の媒体を冷却するように配置された第２の媒体用の複数の第２の通路とを形成するプレート間空間が、互いに隣接するプレートの間に形成されるように互いに並べて配置された多数枚の伝熱板によって形成されたプレートパッケージを含み、複数の第１の通路および複数の第２の通路は、プレートパッケージ内において交互に互いに並べて配置されており、複数の第１の通路は複数の第２の通路から分離されており、実質的に各々の伝熱板が、それぞれ、第１の媒体用の複数の第１の通路への第１の入口および第１の媒体用の第１の通路からの第１の出口まで、プレートパッケージを通って延びている第１の入口流路および第２の出口流路を形成している少なくとも２つの出入口を有する、プレート熱交換器装置に関する。
【０００２】
また、本発明は、伝熱板が、主延長平面と、開口領域を有し、かつ第１の媒体用の第１の入口用の第１の入口流路の一部をプレート熱交換器装置に形成するように配置された少なくとも第１の出入口と、開口領域を有し、かつ第１の媒体用の第１の出口用の第１の出口流路の一部をプレート熱交換器装置に形成するように配置された第２の出入口とを有する、プレート熱交換器装置用の伝熱板に関する。
【背景技術】
【０００３】
第１の媒体が第２の媒体によって冷却されるこのようなプレート熱交換器装置では、このように気相および液相を含む第１の媒体から液体が凝縮される。これらの相をプレート熱交換器本体の後に設けられた液体分離機内で互いに分離することが知られている。熱交換器および別個の液体分離機を含むこのような装置は、様々な用途に用いることができ、たとえば、加圧された空気を空気圧駆動の器具または機械に供給する前に圧縮機からの加圧された空気を減湿するために用いることができる。別個の熱交換器および別個の液体分離機を有するこのような装置は、かなり多数の構成部材および接続導管が必要であるという欠点を有する。しかしながら、熱交換部用および分離部用の単一のユニットを手頃なコストで設けるのは、このようなユニットが高圧に耐える必要があるため困難であるようである。通常の場合、各部は８バールの圧力に耐える必要があるが、１３バールおよびそれよりもさらに高い圧力で動作する空気圧システムもある。
【０００４】
特許文献１は、気体を運ぶように配置された第１の通路と、第１の流路から分離されているが第１の流路に伝熱接触し、かつ気体を冷却する冷却媒体を運ぶように配置された少なくとも第２の通路とを各板の出入口によって形成するように、互いに連結され、かつ互いに並べて配置された多数枚の互いに平行な板を含む装置を開示している。第１の通路の一部は、気体から液体を分離する分離部を構成している。分離部は、流れる気体媒体が両側を通るように配置されたいくつかの板の間の複数のプレート間空間によって形成されている。この場合には、熱交換器および液体分離機はこのようにして１つのユニットに組み立てられるが、それらは装置内では依然として互いに分離された部分である。
【特許文献１】スウェーデン国特許第５１０９４２号明細書
【発明の開示】
【０００５】
本発明の目的は、実質的に気体状の媒体から液体を効率的に分離し、かつ液体が気体状の媒体と再び混合することを防止することである。特に、本発明は、液体と気体とを２つの別々の排出流れでプレート熱交換器から排出できるようにこのような分離を可能にするプレート熱交換器装置を目的としている。
【０００６】
この目的は、第１の出口が、実質的に気体の第１の媒体の排出を可能にするように配置された気体出口と、実質的に液体の第１の媒体の排出を可能にするように配置された液体出口とを形成しており、液体出口が、液体と気体とを別々に排出することを可能にするために気体出口から分離されていることを特徴とする、冒頭に記載したプレート熱交換器装置によって達成される。
【０００７】
本発明者らは、液体または水分を含む実質的に気体状の媒体を冷却するプレート熱交換器では、伝熱板上に液体が凝結することを知得した。本発明による出口を構成することによって、気体と液体とを別々の媒体流れとして排出することが可能になる。したがって、従来技術で用いられている液体分離機がもはや必要とされなくなるような、すでにプレート熱交換器内にある液体と気体との効率的な分離を行うことが可能である。冷却機能と分離機能との組み合わせは、請求項１に記載された種類の１つのプレート熱交換器装置のみによって、このようにして得ることができる。したがって、この装置は非常に小型で経済的に設計されている。
【０００８】
本発明による装置は、多くの種々の技術分野で用いることが可能であり、たとえば、石油産業において加圧された空気を乾燥したり、製糖業等において天然ガスのような揮発性のより高い炭化水素から重炭化水素を分離したりするのに用いることが可能である。
【０００９】
本発明の一実施態様によれば、複数の第１の通路の実質的に各々は、液体出口に向かう方向に第１の通路の大部分に沿って延びている少なくとも１つの液体流路を含んでおり、液体流路は、第１の媒体の液体を液体出口へ運ぶように配置されている。したがって、このような液体流路によって、第１の媒体が第１の出口に達する前に、第１の通路を形成するプレート間空間に凝結する液体を収集しておくことが可能である。そのため、収集された液体は、第１の媒体の気体に直接接触することなく、液体流路を介して第１の通路を通って運ぶことができる。このように、液体がプレートパッケージから排出される前に液体が気体と再混合するおそれが低くなる。
【００１０】
本発明の他の実施態様によれば、伝熱板の実質的に各々は、山部と谷部を含む波形のしわを備えた伝熱領域を含んでおり、波形のしわは第１の媒体から液体を捕捉する。したがって、このような山部および谷部によって、第１の媒体が第１の入口から第１の出口まで運ばれ、同時に伝熱領域によって冷却されるときに、第１の媒体の複数回の方向変更が行われる。流れのこのような方向変更は、山部および谷部への液体の凝結の一助となる。有利なことに、全ての複数の第１の通路を形成する、２枚の伝熱板の一方の山部および谷部からなる波形のしわは、液体流路に向かう方向に延びており、したがって、捕捉された液体を液体流路に運ぶように成っていてもよい。
【００１１】
本発明の他の実施態様によれば、全ての複数の第１の通路を形成する、２枚の伝熱板の少なくとも一方の波形のしわは、第１の媒体の液体が気体出口に達するのを防ぐように複数の第１の通路内の第１の出口の近くに突出している、斜めに横切る山部を含んでいる。第１の媒体は斜めに横切る山部を通るときに方向が変えられるため、第１の媒体中の液体または水分はこの斜めに横切る山部の上に凝結する。
【００１２】
本発明の他の実施態様によれば、液体流路は、複数の第１の通路の各々を形成する２枚の伝熱板の少なくとも一方を形作ることによって形成されている。この形付けは、伝熱板をプレス成形するときに容易に行うことができる。液体流路は、このプレート間空間から見て長手方向の窪みとしての波形のしわを通ってまたはそれと並んで延びていてもよい。有利なことに、液体流路は、複数の第１の通路の外側縁のすぐ内側を延びていてもよい。
【００１３】
本発明の他の実施態様によれば、装置は、第１の媒体の気体が、第１の入口流路から第１の出口流路までの主要な第１の流れ方向に流れるのを可能にするように構成されている。有利なことに、斜めに横切る山部は、第１の流れ方向に対して実質的に斜めに横切るように延びていてもよい。
【００１４】
本発明の他の実施態様によれば、液体出口は、プレートパッケージから延びている液体排出導管に連結可能である。さらに、気体出口は、プレートパッケージから延びている気体排出導管に連結可能であってもよい。
【００１５】
本発明の他の実施態様によれば、通常の使用中のプレートパッケージは、上側の端部と、重力方向に関して上側の端部の下方に位置する下側の端部とを有しており、第１の入口流路は上側の端部の近くに位置し、第１の出口流路は下側の端部の近くに位置している。したがって、第１の通路内で第１の媒体から凝結した液体は、重力によって液体流路を通って液体排出部材まで運ばれる。気体出口は、通常の使用中に重力方向に関して液体出口の出口開口の中心点よりも高い高さに位置する中心点を備えた出口開口を有していてもよい。気体出口の出口開口は、有利なことに、液体出口の出口開口よりも大きい。
【００１６】
本発明の他の実施態様によれば、第１の通路の各々を形成する、２枚の伝熱板の少なくとも一方は、第１の通路と第１の出口流路を形成する出口流路との移行部が流路内に流出する第１の媒体用の絞り部を形成するように形成されている。このようにして、第１の通路と出口流路との間の移行部において速度が上昇する。したがって、残存する可能性のある液滴は、加速され、方向を変える傾向が少なくなり、すなわち気体と一緒に気体出口を通って排出される。さらに、このような絞り部は、出口流路本体内の絞り部の近くに再循環ゾーンを形成する。このような再循環ゾーンには、液体出口の方へ落下する可能性のある液滴を引き寄せる比較的静止した気体が存在する。絞り部は、少なくとも気体出口の周りを延び、かつ内側に、プレート間空間の中央平面の方へ延びている縁部領域によって形成されていてもよい。このような縁部領域も、各伝熱板をプレス成形するときに容易に形成することができる。
【００１７】
本発明の他の実施態様によれば、伝熱板の各々は、プレートパッケージを通って延び、かつ、それぞれ第２の媒体用の複数の第２の通路への第２の入口および第２の媒体用の複数の第２の通路からの第２の出口を形成する、第２の入口流路および第２の出口流路を形成している２つの他の出入口を有している。
【００１８】
本発明の他の実施態様によれば、液体出口は気体出口の近くに位置している。したがって、液体出口は第１の出口の一部に設けることができ、一方、気体出口は第１の出口の別の部分に設けることができる。第１の出口は、実質的に各々の伝熱板における出入口または開口の延長部を形成または構成していてもよく、この開口は、気体を排出する上部と液体を排出する下部とに分けられている。液体出口は、下部から延びている液体導管を含むかまたは液体導管に連結していてもよく、気体出口は、上部から延びている気体導管を含むかまたは気体導管に連結していてもよい。気体と液体とは第１の出口用の出口流路内において層状化するので、本発明は液体出口と気体出口との間の物理的な分割部材を設けなくても実現できることに留意されたい。気体流と液体流が、装置本体から出たときに、別個の気体導管や別個の液体導管のような別々の部材によってそれぞれ捕捉されれば十分である。第１の出口は、実質的に各々の伝熱板を通る２つの別々の出入口または開口を含むかまたはこれらの出入口または開口によって形成されていてもよく、このような開口は、液体導管を含むかまたは液体導管に連結された液体出口を形成し、第２の開口は、気体導管を含むかまたは気体導管に連結された気体出口を形成する。
【００１９】
本発明の他の実施態様によれば、第１の出口は、プレートパッケージに設けられ、気体を第１の出口流路から気体出口まで運ぶように配置された他のプレート間空間を形成する少なくとも他の伝熱板を含んでいる。このような追加的な伝熱板によって、気体を液体出口から離れる方向に容易に運ぶことができ、液体と気体の分離をさらに向上させることができる。有利なことに、他の伝熱板は、プレートパッケージの一部を形成するようにプレートパッケージに設けられている。
【００２０】
本発明の他の実施態様によれば、第１の出口は、互いに並べられてプレートパッケージに設けられ、複数の他のプレート間空間を形成する複数の他の伝熱板を含んでおり、複数の他のプレート間空間のうちの少なくとも１つ置きのプレート間空間が気体を第１の出口流路から気体出口まで運ぶように配置されている。このようにして、分離をさらに向上させることができる。有利なことに、複数の他の伝熱板は、複数の他の伝熱板がプレートパッケージの一部を構成するようにプレートパッケージに設けられている。さらに、複数の他のプレート間空間のうちの１つ置きのプレート間空間が、第１の入口の一部を形成し、かつ第１の媒体を気体に熱交換接触するように第１の入口流路へ運ぶように配置されていてもよい。
【００２１】
前記の目的は、第２の出入口の開口領域は、第１の出入口の開口領域よりも実質的に大きく、第２の出入口は、実質的に気体の第１の媒体の排出を可能にするように配置された気体出口および実質的に液体の第１の媒体の排出を可能にするように配置された液体出口への第１の媒体の排出を可能にするように配置されており、液体出口は気体出口から分離されて液体と気体とを別々に排出することを可能にしていることを特徴とする、冒頭に記載した伝熱板によっても達成される。このようにして、このようなプレートによって構成された熱交換器装置からの気体流および液体流の分離が可能になる。
【００２２】
伝熱板の有利な実施態様は、従属請求項２５から３０に記載されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
次に、例示として添付の図面を参照して開示した様々な実施形態の説明によって、本発明をより詳しく説明する。
【００２４】
図１から図３は、本発明の第１の実施形態によるプレート熱交換器を示している。このプレート熱交換器は、プレートパッケージ２を構成し、かつ各々が図３に示す主延長平面ｐを含む多数枚の伝熱板１を含んでいる。各伝熱板１は、プレートパッケージ２に互いに並べて設けられたときに、板１の各々の対の間にプレート間空間が形成されるような形状にプレス成形されている。各プレート間に設けられた間隔部材、たとえばガスケットによって、全体的に形成することも、あるいは部分的に形成することも可能であるプレート間空間は、第１の媒体用の第１の通路３および第２の媒体用の第２の通路４を形成するように配置されている。第１の通路３は、第２の通路４から分離されている。さらに、第１の通路３と第２の通路４とは交互に互いに並べて配置されており、すなわち、実質的に各々の第１の通路３が２つの第２の通路４に囲まれている。
【００２５】
プレートパッケージ２は、開示した実施形態では、ろう付けまたは任意の同様の方法によって互いに恒久的に連結された複数の伝熱板１を含んでおり、すべての伝熱板１は、開示した実施形態では出入口のない、両端の端板の１つを除いて実質的に同一である。しかし、本発明は、ろう付けされるかまたは任意の他の方法で恒久的に取り付けられたプレートパッケージ２に限らず、２枚の端板およびそれらの端板を通って延びているテンションボルトによって一緒になるように維持されたプレートパッケージにも適用できることに留意されたい。
【００２６】
さらに、プレートパッケージ２は、４つの流路６，７，８および９を含んでいる。各流路６〜９は、前記の１枚の端板を除いたすべての板１を通って延びている。２つの流路６および７は図３に示す第１の通路３と連通しており、流路６は、第１の入口流路６を形成し、かつ第１の媒体用の第１の入口１１まで延びており、流路７は、第１の出口流路７を形成し、かつ第１の媒体用の第１の出口１２まで延びている。他の２つの流路８および９は第２の通路４と連通しており、流路８は、第２の入口流路８を形成し、かつ第２の媒体用の第２の入口１３まで延びており、流路９は、第２の入口流路９を形成し、かつ第２の媒体用の第２の出口１４まで延びている。本発明によるプレート熱交換器装置は、他の数の流路、たとえば２つまたは６つの流路および／または様々な媒体用の他の数の通路を有するタイプのものであってもよいことに留意されたい。
【００２７】
図５および図６を参照すると、各流路６〜９は、１枚の端板を除くプレートパッケージ２内の各伝熱板１の開口、すなわち出入口１６〜１９によって形成されている。流路６，８および９を形成する出入口１６，１８および１９は、第１の実施形態では、流路６，８，９の方向で見ると円形である。各流路６，８，９は、媒体をそれぞれ供給しかつ除去することができるようにプレートパッケージから延びているそれぞれの導管２１，２２，２３に連結されている。特に、導管２１および流路６は、第１の媒体を第１の通路３に供給しかつ移送することを可能にする。導管２２および流路８は、第２の媒体を第２の通路４に供給しかつ移送することを可能にし、導管２３および流路９は、第２の媒体を第２の通路４から排出しかつ移送することを可能にする。
【００２８】
プレートパッケージ２は、通常の使用中に、上側の端部と、重力方向に関して上側の端部の下方に位置する下側の端部とを有し、第１の入口１１は上側の端部の近くに位置し、第１の出口１２は下側の端部の近くに位置している。開示した実施形態では向流方式に動作する第２の入口１３は下側の端部に位置しており、一方、第２の出口１４は上側の端部に位置している。プレート熱交換器装置は、並流方式で動作するように構成することも可能であることに留意されたい。
【００２９】
開示した実施形態では、プレート熱交換器装置は、第２の通路４内の第２の媒体による第１の通路３内の第１の媒体の冷却を可能にするように構成されている。第１の媒体は、冒頭に述べたように、たとえばそれが使用される装置に供給される前に冷却しかつ乾燥すべき加圧された空気であってよい。したがって、第１の媒体は、気体状の媒体、すなわち気体、および液体状の媒体、すなわち液体または水分を含んでいる。第１の媒体が冷却されるため、液体または水分は、公知の物理原理によって第１の媒体に凝結または凝縮する。図５および図６を参照すると、実質的に各々の伝熱板１，１’，１”は、山部および谷部を含む波形のしわを備えた伝熱領域を含んでいる。
【００３０】
開示した実施形態では、２つの異なる伝熱板１がプレートパッケージ２に用いられている。図５は、山部および谷部からなる波形のしわ２６が斜め上向きに第１の方向ａに傾いて延びている第１の伝熱板１’を示している。図６は、山部および谷部からなる波形のしわが斜め上向きに第２の方向ｂに傾いて延びている第２の伝熱板１”を示している。第１の媒体の流れは、第１の入口１１から第１の出口１２まで斜め下向きに主流れ方向ｃに流れる。山部および谷部からなる波形のしわ２６は、第１の媒体が第１の入口１１から第１の出口１２まで流れるときに第１の媒体の流れの方向を多数回にわたって変更することに寄与し、このようにして、波形のしわ２６は第１の媒体から液体を捕捉する。
【００３１】
第１の媒体用の第１の出口１２を形成している流路７は、実質的に気体の第１の媒体の排出を可能にするように配置された気体出口３１と、実質的に液体の第１の媒体の排出を可能にするように配置された液体出口３２とを含むか、あるいは形成している。液体出口３２は、気体出口３１内またはその近くに設けられている。第１の実施形態では、第１の出口１２は、前記の１枚の端板を除く各伝熱板１の共通の出入口１７によって形成されており、この出入口１７は、他の流路６，８，９を形成する出入口１６，１７，１８，１９よりも大きい開口面積を有している。さらに、出入口１７は、図５，６および図７，８に示されているその全幅よりも実質的に高い全高を有している。しかしながら、流路７は、上側の気体出口３１および下側の気体出口３２が形成されるように流路７内で前記の１枚の端板から延びている分割部材３３によって分けられている。したがって、気体出口３１は液体出口３２から分離されている。
【００３２】
図５から分かるように、気体出口３１は、液体出口３２の出口開口よりも大きい出口開口を有している。さらに、気体出口３１の出口開口は、通常の使用中に重力方向に関して液体出口３２の出口開口の中心点よりも高い高さに位置する中心点を有している。図３は、流路７内に短い距離だけ延びている分割部材３３を実線で示している。しかしながら、分割部材は流路７のほぼ全長にわたって延びていてもよいことが、点線によって示されている。図５を参照すると、分割部材３３は、気体出口３１から見て凸状になっているいくらか湾曲した形状を有していてもよい簡素なシートを含むかまたはこのシートによって形成することが可能であり、分割部材３３上に凝結する可能性のある液体は、気体出口３１から外向きかつ下向きに流れることができる。
【００３３】
気体出口３１は、実質的に気体の第１の媒体を排出しかつ移送するようにプレートパッケージ２から延びている気体排出導管３５を含むか、または気体排出導管３５に連結可能である。液体出口３２は、実質的に液体の第１の媒体を別個に排出しかつ移送するように、同様にプレートパッケージ２から延び、かつ気体排出導管から分離されている別個の液体排出導管３６を含むか、または液体排出導管３６に連結可能である。したがって、収集された液体は、たとえば別個の収集タンクまたは廃液出口まで、好都合な方法で運ぶことができる。気体排出導管２５からの気体は、もはや液体分離機が不要になるほど乾燥させることができる。
【００３４】
図４は、流路７が他の流路、特に流路６だけでなく流路８および８よりも大きい開口面積および大きい高さ／幅関係を有するに過ぎないという点で第１の実施形態と異なる、第２の実施形態によるプレート熱交換器装置を示している。さらに、第２の実施形態では、流路７のいずれの分割部材もなくなっているが、この実施形態は、別個の上方の気体流および流路の下部における別個の液体流が形成されるように第１の媒体が流路７内で層状化されるという原理に基づいて構成されている。２つの別々の流れは、それぞれ、連結気体排出導管３５を備えた気体出口３１および連結液体排出導管３６を備えた液体出口に運ばれる。開示した第２の実施形態では、連結導管３５および３６を備えた気体出口３１および液体出口３２がプレートパッケージ２本体の完全に外側に位置することに留意されたい。
【００３５】
図５および図６に示されているように、各々の第１の通路３は、開示した実施形態では、第１の通路３の大部分に沿って第１の出口１２に向かう方向、より詳しくは液体出口３２に向かう方向に延びている２つの液体流路４１，４２を含んでいる。したがって、液体流路４１，４２は、液体の第１の媒体を液体出口３２に運ぶように配置されている。液体流路４１，４２は、有利なことに、各々の第１の通路３を形成する２枚の伝熱板１’および１”の少なくとも一方を形作ることによって形成することができる。開示した実施形態では、伝熱板１’の山部および谷部からなる波形のしわ２６は、伝熱板１”上に形成された液体流路４２に向かう方向ａに延びており、一方、伝熱板１”の山部および谷部からなる波形のしわ２６は、伝熱板１’上に形成された液体流路４１に向かう方向ｂに延びている。したがって、各板１’および１”上の波形のしわは、捕捉した液体をそれぞれ液体流路４２および４１へ運ぶ。しかしながら、伝熱板１’の山部および谷部からなる波形のしわ２６はこの板１’上の液体流路４１の方へ延びていてもよく、また、伝熱板１”の山部および谷部の波形のしわ２６はこの板１”上の液体流路４２に向かう方向ｂに延びていてもよいことに留意されたい。
【００３６】
開示した実施形態では、液体流路４１，４２は第１の通路３の外側縁部のすぐ内側を延びている。しかしながら、液体流路４１，４２または一方の液体流路４１，４２は、伝熱板１’，１”上の他の位置、たとえば実質的に垂直な中心線に沿った位置にあってもよく、波形のしわ２６の山部および谷部は、それ自体は知られているように矢印パターンを形成していてもよい。
【００３７】
さらに、すべての第１の通路３を形成する各伝熱板１’および１”は、第１の通路３内の第１の出口１２の近くに、より詳しくは気体出口３１の真上に突出する、斜めに横切る山部４４を含んでいる。このような山部４４は、第１の媒体が第１の出口１２に達する前に第１の媒体の流れ方向を変え、液体の第１の媒体が気体出口３１に達することが防止される。斜めに横切る山部４４は、第１の流れ方向ｃに対して実質的に斜めに横切るように延びている。
【００３８】
さらに、開示した実施形態では、実質的に各々の通路３を形成する伝熱板１’および１”は、第１の通路３と第１の出口１２の流路７との間の移行部が、流路７内に流出する第１の媒体用の絞り部を形成するように形成されている。絞り部は、少なくとも第１の出口１２の周り、より詳しくは各出入口１７の周りを、内側に、第１の通路３を形成しているプレート間空間の中央平面の方へ延びている縁部領域４６によって形成されている。
【００３９】
図７および図８は、第３の実施形態による２枚の伝熱板１’，１”を示している。この実施形態によれば、出入口の１つが２つの別々の出入口５１，５２に分けられている。これらの２つの出入口５１，５２は、第１の実施形態の出入口１７に含まれるか、またはその出入口１７に対応している。第２の実施形態では、ほぼすべての伝熱板１’，１”の出入口５１が気体出口３１を形成し、ほぼすべての伝熱板１’，１”の出入口５２が液体出口３２を形成している。図７および図８から分かるように、上述した絞り部を形成する縁部領域４２は、気体出口３１を形成する出入口５１の周りに設けられているに過ぎない。
【００４０】
図９および図１０は、プレート熱交換器装置の第４の実施形態を示している。ここで、実質的に同じ機能を有する部材には、開示したすべての実施形態において、同じ名称が付けられ、かつ同じ参照符号が付されていることに留意されたい。この第４の実施形態は、複数の他の伝熱板１ａが互いに並べて設けられ、かつ他のプレートパッケージ２ａを構成しているという点で、第１の実施形態と相異している。この他のプレートパッケージ２ａは、第１の実施形態に開示されているプレートパッケージ２に並べて設けられている。複数の他の伝熱板１ａは、２つのプレートパッケージ２および２ａが単一で共通のプレートパッケージ２，２ａを構成できるように、複数の伝熱板１と実質的に同じ寸法を有している。複数の他の伝熱板１ａは、複数の他のプレート間空間３ａ，３ｂが各板１ａ間に形成されるように設けられている。２枚のプレートパッケージ２，２ａは、ほぼすべての板１，１ａの４つの出入口ではなく単に２つの出入口を有する分離板１ｂによって互いに隔てられている。
【００４１】
第４の実施形態に開示した複数の他のプレート間空間３ａ，３ｂは、第１の媒体を運ぶようになっている。実質的に複数の他のプレート間空間３ａ，３ｂのうちの１つ置きのプレート間空間から成るプレート間空間３ａは、第１の入口１１の一部を形成している。したがって、第１の媒体は、導管２１を通って、プレート間空間３ａを通じて第１の入口流路６まで運ばれる。実質的に複数の他のプレート間空間３ａ，３ｂのうちの１つ置きのプレート間空間から成るプレート間空間３ｂは、第１の出口１２の一部を形成している。したがって、第１の媒体の気体状の部分は、第１の出口流路７から、プレートパッケージ２ａの対応する流路７ａを通って、プレート間空間３ｂを通じて気体出口３１および気体排出導管３５まで運ばれる。対応する流路７ａは、第１の出口流路７と同じ寸法および同じ形状を有している。さらに、対応する流路７ａは、延長平面ｐに関して第１の出口流路７と同じ位置にある。第１の媒体の液体状の部分は、第１の出口流路７から実質的に真っ直ぐに、対応する流路７ａを通って、液体出口３２および液体排出導管３６まで運ばれる。このようにして、第１の媒体は、プレート間空間３ａ内をプレート間空間３ｂ内の第１の媒体と熱交換接触しながら運ばれる。このことは、プレート熱交換器装置内に運ばれた第１の媒体を、気体がプレート熱交換器装置から出る前に第１の媒体の気体状の部分が加熱されるのと同時に、予め冷却できることを意味している。図１０から分かるように、流入してくる第１の媒体は、プレートパッケージ２ａ内の流出していく気体状の第１の媒体と実質的に並流で運ばれる。
【００４２】
図１１および図１２は、流入してくる第１の媒体がプレートパッケージ２ａ内の流出していく気体状の第１の媒体に対して実質的に向流で運ばれるという点で機能的に第４の実施形態と相異する、第５の実施形態を示している。このような向流機能を得るために、流入してくる予め冷却された第１の媒体は、第２の媒体によって冷却されるように、プレートパッケージ２ａからバイパス流路６１を通ってプレートパッケージ２へ運ばれる。
【００４３】
したがって、第１の媒体は、導管２１を通ってプレートパッケージ２ａ内に運ばれ、プレート間空間３ａを通じてバイパス流路６１に運ばれる。予め冷却された第１の媒体は、バイパス流路６１から第１の入口流路６内に運ばれ、第１の通路３を通って第１の出口流路７に運ばれる。第１の媒体の気体状の部分は、第１の出口流路７から、第４の実施形態と同様に、プレートパッケージ２ａの対応する流路７ａを通って、プレート間空間３ｂを通じて気体出口３１および気体排出導管３５に運ばれる。第１の媒体の液体状の部分は、第１の出口流路７から実質的に真っ直ぐに、対応する流路７ａを通って、液体出口３２および液体排出導管３６に運ばれる。
【００４４】
本発明は、開示した実施形態に限定されるのではなく、添付した特許請求の範囲内において変形および変更を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１の実施形態によるプレート熱交換器装置の概略側面図である。
【図２】図１のプレート熱交換器の他の概略側面図である。
【図３】図２のIII−III線に沿った側面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態によるプレート熱交換器装置の、図３の側面図と同様の側面図である。
【図５】図１のプレート熱交換器装置の第１の伝熱板の概略図である。
【図６】図１のプレート熱交換器装置の第２の伝熱板の概略図である。
【図７】本発明の第３の実施形態によるプレート熱交換器装置の第１の伝熱板の概略図である。
【図８】第３の実施形態によるプレート熱交換器装置の第２の伝熱板の概略図である。
【図９】本発明の第４の実施形態によるプレート熱交換器装置の第１の概略断面図である。
【図１０】図９のプレート熱交換器装置の第２の概略断面図である。
【図１１】本発明の第５の実施形態によるプレート熱交換器装置の第１の概略断面図である。
【図１２】図１１のプレート熱交換器装置の第２の概略断面図である。
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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