(57)【要約】板型熱交換器（２）に使用されるインレット構造（１）が開示されている。インレット構造（１）は、熱交換板のインレット（５）に配置される分散開口部（６）を有するエレメントによって構成される。インレット構造（１）は、インレット（５）に導入されて嵌り込むように形成されるシリンダ壁を備える。シリンダ壁は、インレット（５）の長さに沿って、部分的又は全体的に延び、熱交換板のインレット（５）へ向けて密閉して配置され、垂直面から一方に向けられた、少なくとも１つの開口部（６）を備える。さらに、開口部（６）は、垂直位置から一側へ所定角度で配向される。当該インレット構造（１）の使用方法も開示される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換板にインレット（５）を配置するための分散開口部（６）を備えたエレメントを有する板型熱交換器（２）に使用するインレット構造（１）であって、
該インレット構造（１）は、前記インレット（５）に導入されて主としてシリンダ壁を形成するように配置され、前記シリンダ壁は、前記インレット（５）の長さに沿って、部分的又は全体的に延び、前記熱交換器のインレット（５）に対して密閉して配置され、垂直面から一側部に所定の角度で配向された、少なくとも１つの前記開口部（６）を有していることを特徴とするインレット構造（１）。
【請求項２】
前記開口部（６）は、垂直面に対して２０°よりも大きい角度に配向されることを特徴とする請求項１に記載のインレット構造（１）。
【請求項３】
前記インレット構造は、弾性体によって構成され、少なくとも１枚のプレートまたは少なくとも１つのシリンダ壁の形状で、少なくとも１つの前記開口部（６）を有することを特徴とする請求項１に記載のインレット構造（１）。
【請求項４】
前記インレット構造（１）の直径は、前記インレット（５）の直径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のインレット構造（１）。
【請求項５】
前記インレット構造（１）は、同軸上に配置されたプレートあるいはシリンダ壁（１，７）を備え、これらの相対位置を調節することで前記開口部（６）の大きさを変えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のインレット構造（１）。
【請求項６】
前記プレートあるいはシリンダ壁（１，７）は、制御ユニットの制御に基き相対位置が調節されることを特徴とする請求項５に記載のインレット構造（１）。
【請求項７】
前記開口部（６）は、長手方向のスロット（６）であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のインレット構造（１）。
【請求項８】
前記スロット（６）の端部に、三角形の溝（１０）を有することを特徴とする請求項７に記載のインレット構造（１）。
【請求項９】
前記スロット（６）は、熱交換器のインレット（５）から内側に向けて狭くなる通路を形成することを特徴とする請求項７又は８に記載のインレット構造（１）。
【請求項１０】
請求項１〜９に記載の板型熱交換器のインレット構造（１）の使用であって、
インレット構造（１）は、熱交換器の組立体に続いて前記熱交換器のインレット（５）に配置されることを特徴とするインレット構造（１）の使用。
【請求項１１】
請求項１〜９に記載の板型熱交換器のインレット構造（１）の使用であって、
インレット構造（１）を有する熱交換器は、水平面に対して傾斜されていることを特徴とするインレット構造（１）の使用。
【請求項１２】
インレット構造（１）を有する熱交換板は、水平面に対して８８°〜９２°の角度で配向されることを特徴とする請求項１１に記載のインレット構造（１）の使用。
【請求項１３】
板型熱交換器（２）の配向は、サーボモータを備える適当なレギュレータによって制御されることを特徴とする請求項１１に記載のインレット構造（１）の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器に関するもので、より詳しくは、板型熱交換器のインレット構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
種々の板型熱交換器は、従来から冷却装置及び加熱装置として使用されており、様々な理由で有利である。例えば、板型熱交換器は、小型であると共に必要とされる容量及びスペースに対して大きな熱交換面を備える。
【０００３】
板型熱交換器では、液膜落下式吸収装置及び／又は液膜落下式脱離装置、あるいはこれらが併合された装置として使用される場合、当該熱交換器に熱交換媒体を効率的に分配することが問題になる。これは、熱交換媒体の気相と液相との両方が、熱交換器に入り込むためである。熱交換媒体の気相は、インレットチャンネルの上側部分に集中する傾向にある。このため、ダクトのインレット（熱交換媒体導入口）に最も近い部分は、まず、熱交換媒体の液相によって満たされ、熱交換媒体の液相がインレットチャンネルの末端に到達すると、大部分は熱交換媒体の気相となる。また、熱交換媒体の液相は、熱交換器を主に垂直に流下するため、当該媒体をプレート幅一面に効率的に分配するのが困難である。したがって、熱伝導性及び流れの質量の違いにより、熱交換器における熱交換領域は、有効に利用されていない。このように、熱交換媒体の液相と気相とが不規則に分配される熱交換器においては、熱交換効率が低下する。そこで、より大きい熱交換面を有するより大型の熱交換器を使用したり、あるいは、例えば特許文献１に記載の、熱交換効率を向上させるための分配システム及び方法を利用したボイラー型熱交換器を使用することにより、熱交換能力を確保することが行われていた。その結果、論理的に可能、且つ望ましいものよりもより、高コストで設置スペースが大きくなってしまう。
【０００４】
また、特許文献２には、プレート上の熱交換媒体の分配を改善するため様々な構成の開口部をインレットチャンネル内に有する板型熱交換器のインレット構造が提案されている。この構成により、熱交換媒体の一部の流れの方向を変化させると共にこの変化した流れをプレート上でインレットチャンネル内の開口部に向けて押すことにより、熱交換媒体の分配が改善される。このインレット構造では、本願発明で提案されているように、液面が定まらないし、重力を利用することはできない。この特許文献２のインレット構造では、液体／気体のフラクションが非常に小さい脱離／吸収の場合に機能しない。
【特許文献１】米国特許第４,７４７,９１５号公報
【特許文献２】米国特許第６,７０２,００６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、熱交換器の熱交換面の全体的な性能と熱効率を、特に、液膜落下式吸収装置及び／又は液膜落下式脱離装置における圧縮／吸収の工程を利用することにより増大させることを目的とする。
【０００６】
さらに、本発明は、液相と気相との混合物を含む熱交換媒体を利用する熱交換器、並びに熱交換の表面の領域が改善された方法で利用される熱交換器を提供することを目的とする。
【０００７】
好ましくは、本発明は、既存の板状交換器に容易に使用することができ、既に組立てられた熱交換器に簡単に搭載することが可能な簡易な構造を提供することである。
【０００８】
上記本発明の目的は、請求項に記載された構造により達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図に示すように、本発明は、板型熱交換器２に使用されるインレット構造１に関する。本構造の目的は、熱交換媒体の気体と液体とが熱交換器のダクト全体により均一に分配されるように、インレットチャンネルの下部に液面を形成することにある。図１は、板型熱交換器２における、本発明のインレット構造１が設けられた部分の断面図である。板型熱交換器２は、プレート３間に複数個のダクト４を形成するように設けられたプレート３によって構成される。ダクト４は、板型熱交換器２に異なる熱交換媒体を分離させて流すことができるように、２あるいはより多くのグループに分けて配列される。複数枚のプレート３は、実質的な熱交換面を形成すると共に、熱交換器のための広いスペースを必要としないで異なる熱交換媒体間の効率的な熱交換を提供する。
【００１０】
本発明による構造１は、長手方向の開口あるいはスロット６を有するシリンダ壁を形成するのに使用される熱交換板のインレット５に導入される柔軟性を有するスチールプレートあるいは硬いパイプを備える。そのプレートは、インレットの深さを全て覆うのに十分な長さを有するのが望ましい。一方、プレート幅は、長手方向の開口あるいはスロット６がインレット５の長手方向に形成されるように調節される。そして、スロット６の大きさとプレートの大きさとを必要に応じて調節することにより、異なる構成及び異なる大きさの板型熱交換機とすることができる。
【００１１】
図５に示す第２の実施形態では、インレット構造１は、スロット６の大きさを変えることができるように相対変位させることが可能な２枚の重ねられたプレート１，７を備える。
【００１２】
第２の実施形態によれば、スロット６の幅及び方向は、例えば、プレート間の温度分布の測定結果に基き制御されるモータのような適当な駆動手段を用いてインレット構造を回転させることにより、自動的に調節することができる。
【００１３】
本構造では、インレットを熱交換プレートへ向けて押付けるための嵌め込みと弾性力の他は、インレットの配置のための追加の保持手段が必要ない。本インレット構造では、弾力を有する材料によって形成することが望ましい。構造内の圧力低下により、材料が熱交換プレート３に向けて押付けられると共にスロット６が締まり、その結果、液体の流入が防がれる。
【００１４】
スロット６を流れる高速の気体が液体を引き込むことにより、熱交換器２内のそれぞれのプレート３上で、気体と液体とが効率的に混合されると同時に分配される。スロット６の角度（望ましくは約２０°〜４５°）及びスロット６の幅によっては、プレート３の熱容量及び／又は数量及び構造を調節することができる。板型熱交換器のいくつかの異なるダクトパターンが市販されているが、幅と姿勢とを必要に応じて調節する必要がある。
【００１５】
垂直平面に対する板型熱交換器２の姿勢は、当該交換器のダクト４を通過する気体と液体との分配に影響する。したがって、プレートの姿勢を、熱容量を改善するために調節する方が有利である。熱交換板の姿勢は水平面に対して８８°〜９２°が望ましいことが実験により判明している。その最適な角度は、プレート３間の温度分布を測定することにより見出すことができる。実用的な角度は、気体／液体の速度構成により定められる。同等の効果を得るために、インレットのスロット６を水平面に対して傾けることが可能である。
【００１６】
熱交換板の角度もまた、当該交換器における温度分布に基き、例えば、付属のモータオペレータを有する適当な制御装置を利用して自動的に調節することができるのは明らかである。上記交換器を傾斜させた位置と同等の効果が、熱交換器のインレットから内側へ向けてスロット６を狭くすることでインレットチャンネル５の末端での圧力の形成と液体の蓄積とを相殺することができる。
【００１７】
インレット構造内の液体の分散状態は熱交換媒体の速度に伴って変化する。したがって、インレットの最適な構造も変化する。これは、特に周囲の作業状況、熱交換容量の調節、システムの利用等により変化する。インレット構造が上記した２つの構成を備える場合、構造は、例えばコントロールループの一部を構成する駆動装置によって変化する。また、熱交換器の角度を変更するための装置と同等の装置を使用することもできる。
【００１８】
インレット構造は、スロットに沿って設けられるエッジ９を備える。このエッジが乱流を発生させて気体と液体とを効率的に混合することにより、熱交換媒体の分配が改善される。
【００１９】
インレット構造の最適な角度の依存度を軽減するため、エッジは、液面が最小レベルよりも高くなった時に、各ダクト４内の液体の最小レベルを保持するためのＶ字形オーバーフローエッジを形成する三角形の溝１０（例えば、Ｖ字溝）を設けてもよい。
【００２０】
図６に示す一実施形態によれば、インレット構造はチューブ構造であり、インレットの一側または両側に設けられる。この実施形態のインレット構造は、直径がインレットの直径よりも小さいため、インレットを完全に密閉しない。しかしながら、インレット構造の開口部はインレットに当接される。また、インレット構造の一端部は後壁へ向けて配置されるか、あるいはプレートによって密閉される。この実施形態は、熱交換板が泡吸収装置の場合に好適である。気体はインレット構造に流入し、その上に液体が隣接してインレット構造に流入する。
【００２１】
原理的には、スロットを通過する時に、泡が液体を取り込むようにして、液体と気体との両方をインレット構造へ送ることが可能である。気体と液体とは連続的に供給され、これにより液体がインレット構造内に残留することを防ぐ。
【００２２】
本発明によるインレット構造１は、吸収装置／脱離装置として使用される板型熱交換器における加熱側出力／冷却側出力を３倍にする場合もあることがわかっている。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明のインレット構造を有する板型熱交換器の上部を側面視で見た場合の断面図である。
【図２】図１に示す板型熱交換器をインレット側からの視線で見た場合の図である。
【図３】運転中のインレット構造の断面図であって、液体レベルを示す図である。
【図４】本発明の他の実施形態のインレット構造を有する板型熱交換器の上部を側面視で見た場合の断面図である。
【図５】本発明によるインレット構造の調節可能な部分を示す図である。
【図６】第３の実施形態のインレット構造を有する板型熱交換器の下部を側面視で見た場合の断面図である。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成18年5月24日(2006.5.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インレット（５）に導入されて嵌り込むシリンダ壁と、少なくとも１つの開口部（６）を有する管状エレメントと、が構成され、前記管状エレメントが板状交換器のインレット（５）に配設されるインレット構造（１）を備えた板型熱交換器（２）に使用するインレット構造（１）であって、
前記管状エレメントの前記シリンダ壁は、前記インレット（５）の長さに沿っている少なくとも１つの長手方向の開口部（６）を構成し、前記熱交換板の各チャンネルのインレットへ向けて密閉して配置され、垂直面から所定の角度で一方に配向されることにより、交換器のインレットチャンネルの下部に液面が形成され、気体と液体とがダクト内で均一に分布されるように構成したことを特徴とするインレット構造（１）。
【請求項２】
前記インレット構造（１）は、前記開口部（６）に沿う鋭いエッジを有することを特徴とする請求項１に記載のインレット構造（１）。
【請求項３】
前記開口部（６）は、垂直面に対して２０°よりも大きい角度に配向されることを特徴とする請求項１又は２に記載のインレット構造（１）。
【請求項４】
前記インレット構造は、弾性体によって構成され、少なくとも１枚のプレートまたは少なくとも１つのシリンダ壁の形状で、少なくとも１つの前記開口部（６）を有することを特徴とすることを特徴とする請求項１に記載のインレット構造（１）。
【請求項５】
前記インレット構造（１）の直径は、前記インレット（５）の直径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のインレット構造（１）。
【請求項６】
前記インレット構造（１）は、同軸上に配置された２枚のプレートあるいはシリンダ壁（１，７）を備え、これらの相対位置を調節することで前記開口部（６）の大きさを変えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のインレット構造（１）。
【請求項７】
前記プレートあるいはシリンダ壁（１，７）は、制御ユニットの制御に基き相対位置が調節されることを特徴とする請求項５に記載のインレット構造（１）。
【請求項８】
前記開口部（６）は、長手方向のスロット（６）であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のインレット構造（１）。
【請求項９】
前記スロット（６）の端部に、三角形の溝（１０）を有することを特徴とする請求項７に記載のインレット構造（１）。
【請求項１０】
前記スロット（６）は、熱交換器のインレット（５）から内側に向けて狭くなる通路を形成することを特徴とする請求項７又は８に記載のインレット構造（１）。
【請求項１１】
請求項１〜１０に記載の板型熱交換器のインレット構造（１）の使用であって、
板型熱交換器は、離脱装置及び／又は吸収装置として使用されることを特徴とするインレット構造（１）の使用。
【請求項１２】
請求項１１に記載の板型熱交換器のインレット構造（１）の使用であって、
インレット構造（１）は、熱交換器の組立体に続いて前記熱交換器のインレット（５）に配置されることを特徴とするインレット構造（１）の使用。
【請求項１３】
請求項１〜１０に記載の板型熱交換器のインレット構造（１）の使用であって、
インレット構造（１）を有する熱交換器は、水平面に対して傾斜されていることを特徴とするインレット構造（１）の使用。
【請求項１４】
インレット構造（１）を有する熱交換板は、水平面に対して８８°〜９２°の角度で配向されることを特徴とする請求項１３に記載のインレット構造（１）の使用。
【請求項１５】
板型熱交換器（２）の配向は、サーボモータを備える適当なレギュレータによって制御されることを特徴とする請求項１３又は１４に記載のインレット構造（１）の使用。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
板型熱交換器では、液膜降下式吸収装置及び／又は液膜降下式脱離装置、あるいはこれらが併合された装置として使用される場合、当該熱交換器に熱交換媒体を効率的に分配することが問題になる。これは、熱交換媒体の気相と液相との両方が、熱交換器に入り込むためである。熱交換媒体の気相は、インレットチャンネルの上側部分に集中する傾向にある。このため、ダクトのインレット（熱交換媒体導入口）に最も近い部分は、まず、熱交換媒体の液相によって満たされ、熱交換媒体の液相がインレットチャンネルの末端に到達すると、大部分は熱交換媒体の気相となる。また、熱交換媒体の液相は、熱交換器を主に垂直に流下するため、当該媒体をプレート幅一面に効率的に分配するのが困難である。したがって、熱伝導性及び流れの質量の違いにより、熱交換器における熱交換領域は、有効に利用されていない。このように、熱交換媒体の液相と気相とが不規則に分配される熱交換器においては、熱交換効率が低下する。そこで、より大きい熱交換面を有するより大型の熱交換器を使用したり、あるいは、例えば特許文献１に記載の、熱交換効率を向上させるための分配システム及び方法を利用したボイラー型熱交換器を使用することにより、熱交換能力を確保することが行われていた。その結果、論理的に可能、且つ望ましいものよりもより、高コストで設置スペースが大きくなってしまう。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明は、熱交換器の熱交換面の全体的な性能と熱効率を、特に、液膜降下式吸収装置及び／又は液膜降下式脱離装置における圧縮／吸収の工程を利用することにより増大させることを目的とする。
【国際調査報告】
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2008502874.tif 000010
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