(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の媒体を用いて第２の媒体を気化させる気化器として使われるように形成されたプレート熱交換器であって、
第１の端板（１）と、
第２の端板（２）と、
前記第１の端板（１）と前記第２の端板（２）との間に設けられ、交互に配置された複数の第１のプレート隙間（Ｉ）および第２のプレート隙間（ＩＩ）を形成するように構成された数枚の伝熱板（３）とを有し、
前記複数の伝熱板が、前記第１の端板（１）の内側に前記複数の第１のプレート隙間（Ｉ）の１つを形成する第１の最外プレート対（５）と、前記第２の端板（２）の内側に前記複数の第１のプレート隙間（Ｉ）の１つを形成する第２の最外プレート対（６）と、前記第１の最外プレート対（５）と前記第２の最外プレート対（６）との間に前記複数の第１のプレート隙間（Ｉ）の１つを形成する複数の中間プレート対（７）とを有し、
前記第１の端板（１）および前記複数の伝熱板（３）は、前記複数の第１のプレート隙間（Ｉ）に対する第１の媒体用の入口および出口を形成する複数の第１のポートホール流路（１３、１４）を形成するのを可能にする複数の第１のポートホール領域（１１、１２）と、前記複数の第２のプレート隙間（ＩＩ）に対する第２の媒体用の入口および出口を形成する複数の第２のポートホール流路（２３、２４）を形成するのを可能にする複数の第２のポートホール領域（２１、２２）とを有するプレート熱交換器において、
前記第２の最外プレート対（６）の少なくとも一方の前記伝熱板（３）の前記複数の第２のポートホール領域（２１、２２）が閉鎖されており、
前記プレート熱交換器は、前記第２の端板（２）と前記第２の最外プレート対（６）との間に設けられた補強シート（３０）を有し、前記複数の第１のポートホール流路（１３、１４）が前記補強シート（３０）に達するように、前記補強シート（３０）が前記第２の最外プレート対（６）および前記第２の最外プレート対（６）の前記複数の第１のポートホール領域（１１、１２）の前記複数のポートホールに隣接しており、前記第２の最外プレート対（６）と前記補強シート（３０）との間の、前記複数の第１のポートホール領域（１１、１２）の前記複数のポートホールの周りに複数のガスケット（１５、１６）が設けられ、前記閉鎖された第２のポートホール領域（２１、２２）は前記第２の媒体を前記補強シート（３０）に達しないようにしていることを特徴とする、プレート熱交換器。
【請求項２】
前記補強シートはステンレススチールで製造されていることを特徴とする、請求項１に記載のプレート熱交換器。
【請求項３】
前記補強シートは平面状であることを特徴とする、請求項１または２に記載のプレート熱交換器。
【請求項４】
前記第２の最外プレート対（６）と前記補強シート（３０）との間の、前記複数の第２のポートホール領域（２１、２２）の前記複数のポートホールの周りに複数のガスケット（２６、２７）が設けられていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項にプレート熱交換器。
【請求項５】
各プレート対（５、６、７）の２枚の伝熱板（３）は、互いに取り外せないように接合されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のプレート熱交換器。
【請求項６】
前記第２の最外プレート対（６）の少なくとも１枚の前記伝熱板（３）の前記複数の第２のポートホール領域（２１、２２）は、前記伝熱板の一部である閉鎖プレート部（３１、３２）によって形成されていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のプレート熱交換器。
【請求項７】
前記複数の第２のポートホール領域（２１、２２）の前記複数の閉鎖プレート部（３１、３２）の少なくとも１つは波形（３３）を有することを特徴とする、請求項６に記載のプレート熱交換器。
【請求項８】
前記第２の最外プレート（６）の前記２枚の伝熱板（３）の前記複数の第２のポートホール領域（２１、２２）は、前記それぞれの伝熱板（３）の一部であるそれぞれの閉鎖プレート部（３１、３２）によって形成され、少なくとも１つの前記第２のポートホール領域（２１、２２）用のこれらのプレート部（３１、３２）は、前記複数の第２のポートホール領域（２１、２２）全体にわたって延びる少なくとも１つのそれぞれの継手（３４）によって互いに取り外せないように接合されていることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のプレート熱交換器。
【請求項９】
前記第２の最外プレート対（６）の各伝熱板（３）の前記複数の第１のポートホール領域（１１、１２）は、前記複数の第１のポートホール流路（１３、１４）の複数のポートホールを形成していることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載のプレート熱交換器。
【請求項１０】
互いに隣接するプレート対（５、６、７）同士の間の、前記複数の第１のポートホール領域（１１、１２）の周りに複数のガスケット（１５、１６）が設けられ、前記互いに隣接するプレート対（５、６、７）は、前記プレート対同士の間に前記第２の媒体用の前記第２のプレート隙間（ＩＩ）を形成していることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載のプレート熱交換器。
【請求項１１】
前記複数の伝熱板（３）は、Ｔｉ、Ｎｉ、およびそれらの合金またはより希少なステンレススチール合金の少なくとも１つから成る材料で製造されていることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載のプレート熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提記載部分によるプレート熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明によるプレート熱交換器は、まず、第１の媒体によって形成することのできる加熱媒体を凝縮させることによって苛性ソーダ、糖などの生成物を気化させることを目的としている。この生成物は、複数の第２のプレート隙間を通して送られる第２の媒体で構成されるかあるいは第２の媒体から成る。この気化プロセスのために、複数のプレート隙間では真空、すなわち非常に低い圧力が優勢になる。この低圧では、第２の端板、いわゆる圧力板とこれの近位の最外伝熱板との間に設けられる補強シートまたはいわゆる真空シートが必要になる。補強シートは、変形せずに低圧に耐えるために厚くする必要があり、たとえば５ｍｍより厚くする必要がある。厚さは、他の物の中でも複数のポートホールのサイズによって決定される。複数のポートホールのサイズが大きくなるにつれて、より厚い補強シートが必要になる。プレート熱交換器を通して送られる媒体が、苛性ソーダのような腐食性物質または経年劣化する物質を含む場合、補強シートも抵抗材料、有利には複数の伝熱板が製造されるのと同じ材料、たとえばＴｉ、Ｎｉ、およびそれらの合金またはより希少なステンレススチール合金の少なくとも１つから成る材料で製造する必要がある。このことは、補強シートが非常に高価になることを意味する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、上述の問題を克服し、特に、厚く高価な補強シートを不要にすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この目的は、請求項１の前提項に定義されたプレート熱交換器であって、第２の最外プレート対の２枚の伝熱板の複数の第１のポートホール領域が、複数の第１のポートホール流路用の複数のポートホールを形成し、第２の最外プレート対の少なくとも一方の伝熱板の複数の第２のポートホール領域が閉鎖されていることを特徴とするプレート熱交換器によって実現される。
【０００５】
第２の最外プレート対の複数の第２のポートホール領域が閉鎖されているので、たとえば生成物は、第２の最外プレート対の外側に位置するプレートまたはシート、たとえば補強シートに到達することはできない。したがって、第２の最外プレート対の外側に位置するこのプレートの高価な材料についての要件を無くすことができる。このように、第２の最外プレート対の外側に位置するプレートまたはシート、たとえば補強シートをより低いコストで製造することができる。
【０００６】
さらに、第２の最外プレート対は、この媒体用の複数のポートホール領域が閉鎖されているときに第２の媒体の圧力が低いために生じる応力の少なくとも一部を吸収する。これによって、第２の最外プレート対の外側に位置するプレートまたはシートをより薄くすることが可能になり、したがって、コストを低下させることが可能になる。
【０００７】
本発明の一実施態様によれば、プレート熱交換器は、第２の端板と第２の最外プレート対との間に設けられた補強シートを有し、補強シートは、第２の最外プレート対およびその複数の第１のポートホール領域の複数のポートホールに隣接している。したがって、閉鎖された複数の第２のポートホール領域によって、このような補強シートをより薄くすることができ、かつそれほど特殊でない材料で製造することができる。有利なことに、補強シートはステンレススチールで製造することができる。さらに、補強シートは有利なことに、平面状またはほぼ平面状であってよい。したがって、補強シートは平坦であり、波形を有さない。
【０００８】
本発明の他の実施態様によれば、第２の最外プレート対と補強シートとの間の、複数の第１のポートホール領域の複数のポートホールの周りに複数のガスケットが設けられている。このように、第１の媒体は、補強シートと第２の最外プレート対との間を通過するのを妨げられる。
【０００９】
本発明の他の実施態様によれば、各プレート対の２枚の伝熱板は、互いに取り外せないように接合されている。このように、いわゆるカセットの形をした複数のプレート対が作製され、プレート熱交換器の取り付け時に互いに近くに設けることができる。有利なことに、各プレート対内の２枚の伝熱板は、縁部領域内の複数の伝熱板の少なくとも周りを延びる１つまたはいくつかの溶接継手によって互いに取り外せないように接合することができる。有利なことに、各プレート対は、第１の媒体用の複数の第１のプレート隙間の１つを密封している。
【００１０】
本発明の他の実施態様によれば、第２の最外プレート対の少なくとも１枚の伝熱板の複数の第２のポートホール領域は、伝熱板の一部である閉鎖プレート部によって形成されている。そのような閉鎖プレート部は、たとえば、伝熱板の製造に関連する伝熱板の残りの複数のポートホールの打ち抜き時に複数のポートホールが複数の第２のポートホール領域に作製されないことで得られている。第２の最外プレート対の一方または両方の伝熱板が、複数の第２のポートホール領域のそのような閉鎖プレート部を有してよいことに留意されたい。有利なことに、複数の第２のポートホール領域の複数の閉鎖プレート部の少なくとも１つは波形を有する。このような波形によって、ポートホール領域の、プレート熱交換器内の上述の低圧に耐える強度および能力が増大する。波形は、たとえば少なくとも１つの第２のポートホール領域全体にわたって互いに平行に延びる山部および谷部を有する。
【００１１】
本発明の他の実施態様によれば、第２の最外プレート対の２枚の伝熱板の複数の第２のポートホール領域は、それぞれの伝熱板の一部であるそれぞれの閉鎖プレート部によって形成され、少なくとも１つの第２のポートホール領域用のこれらのプレート部は、複数の第２のポートホール領域全体にわたって延びる少なくとも１つのそれぞれの継手によって互いに取り外せないように固定される。また、これらのプレート部をこのように取り外せないように接合すると、複数のポートホール領域の強度が高くなり、したがって、熱交換器内の上述の低圧に耐える能力が増強される。２つのプレート部が互いに取り外せないように接合されて上述の波形を成す場合、非常に良好な強度が実現される。複数のプレート部を、たとえば１つまたはいくつかの溶接継手によって互いに接合することができる。
【００１２】
本発明の他の実施態様によれば、第２の最外プレート対の２枚の伝熱板の複数の第１のポートホール領域は、複数の第１のポートホール流路の複数のポートホールを形成している。
【００１３】
本発明の他の実施態様によれば、互いに隣接するプレート対同士の間の、複数の第１のポートホール領域の周りに複数のガスケットが設けられ、該互いに隣接するプレート対は、プレート対同士の間に第２の媒体用の該第２のプレート隙間を形成している。
【００１４】
本発明の他の実施態様によれば、複数の伝熱板は、Ｔｉ、Ｎｉ、およびそれらの合金またはより希少なステンレススチール合金の少なくとも１つから成る材料で製造されている。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明によるプレート熱交換器の平面図である。
【図２】図１のプレート熱交換器の第２の最外プレート対の平面図である。
【図３】図１の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面図である。
【図４】図１の線ＩＶ−ＩＶに沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、様々な実施形態について説明し、かつ各実施形態に添付の図面を参照することによって、本発明を説明する。
【００１７】
添付の図面を参照すると、第１の媒体および第２の媒体用のプレート熱交換器が開示されている。開示された実施形態では、第１の媒体は凝縮によって熱を伝達する加熱媒体であり、第２の媒体は、気化させるべき生成物である。
【００１８】
プレート熱交換器は、第１の端板１と、第２の端板２と、第１の端板１と第２の端板２との間に設けられかつ互いに押し付けられた数枚の伝熱板３とを有している。複数の伝熱板３は、プレートパッケージを形成し、複数の第１のプレート隙間Ｉおよび複数の第２のプレート隙間ＩＩが第１の端板１と第２の端板２との間に交互に形成されるように設けられ構成されている。プレート隙間内の流れを案内しかつ伝熱を向上させるために、周知のように、各伝熱板３は、概略的に示されている、山部および谷部または他の凹凸を有する波形を含む中央伝熱面１０を有している。この波形は、熱交換器の強度を高めることにも寄与し、プレートパッケージ内で互いに押し付けられる複数の伝熱板３の複数の支持点を形成している。
【００１９】
複数の伝熱板３は、複数の対として設けられ、第１の端板１の内側の第１の最外プレート対５、第２の端板２の内側の第２の最外プレート対６、および第１の最外プレート対５と第２の最外プレート対６との間の複数の中間プレート対７を含むいくつかのプレート対を形成している。各プレート対５、６、７内の２枚の伝熱板３は互いに取り外せないように接合されている。開示される実施形態では、取り外せないような接合は、図２に連続線で示され、少なくとも縁部領域９に沿って伝熱面１０の外側を延びる溶接継手８によって実現されている。したがって、各プレート対５、６、７は、事前に接合されたユニットまたはカセットを形成している。各プレート対５、６、７は、図３および４を見ると分かるように、第１の媒体用の複数の第１のプレート隙間Ｉの１つを密封している。
【００２０】
複数の伝熱板３および第１の端板１は、複数の第１のプレート隙間Ｉに対する第１の媒体用の入口および出口を形成する複数の第１のポートホール流路１３、１４を形成するのを可能にする複数の第１のポートホール領域１１、１２を有している。開示される実施形態では、第１の媒体用の入口を形成する第１のポートホール流路１３を形成する第１のポートホール領域１１と、第１の媒体用の出口を形成する２つの第２のポートホール流路１４を形成する２つの第２のポートホール領域１２とがある。さらに、複数の伝熱板３および第１の端板１は、複数の第２のプレート隙間ＩＩに対する第２の媒体用の入口および出口を形成する複数の第２のポートホール流路２３、２４を形成するのを可能にする複数の第２のポートホール領域２１、２２を有している。この場合、第２のポートホール流路２３は第２の流体用の入口を形成し、第２のポートホール流路２４は第２の媒体用の出口を形成する。
【００２１】
プレート熱交換器は、いわゆる真空シートを形成し、かつ第２の端板２と第２の最外プレート対６との間に設けられた補強シート３０も有している（図３および４参照）。互いに隣接する複数のプレート対５、６、７の間、第１の最外プレート対５と第１の端板１との間、および第２の最外プレート対６と補強シート３０との間で、ガスケット１５が複数の第１のポートホール流路１３の周りを延び、ガスケット１６が複数の第１のポートホール流路１４の周りを延びている。ガスケット２５が、互いに隣接する複数のプレート対５、６、７の間で、第２のポートホール流路２１および２２の周りを延び、かつ中央伝熱面１０の周りを延びている。プレート熱交換器は、第２の最外プレート対６と補強シート３０との間、および第１の最外プレート対５と第１の端板１との間にそれぞれのガスケット２６も有している。このガスケット２６は、ポートホール領域２１の周りを延び、かつポートホール領域２１を区画している。さらに、プレート熱交換器は、第２の最外プレート対６と補強シート３０との間、および第１の最外プレート対５と第１の端板１との間にそれぞれのガスケット２７を有している。このガスケット２７は、ポートホール領域２２の周りを延び、かつポートホール領域２２を区画している。
【００２２】
プレート熱交換器は、第１の端板１に、それぞれのポートホール流路に直結されて固定可能に設けられた複数の連結管も有している。正確に言えば、複数の連結管は、開示される実施形態では、第１のポートホール流路１３に直結された第１の媒体用の入口管３５と、第２のポートホール流路１４に直結された第１の媒体用の２本の出口管３６と、第２のポートホール流路２３に直結された第２の媒体用の入口管３７と、第２のポートホール流路２４に直結された第２の媒体用の出口管３８とを有している。
【００２３】
したがって、補強シート３０は、第２の最外プレート対６およびこのプレート対６の複数のポートホール領域１１、１２、２１、２２に隣接している。補強シート３０は平面状であるかあるいはほぼ平面状である。補強シート３０と複数のガスケット１５、１６、２６、２７とを適切に密封するには、補強シート３０が、平面状であり、かつ平坦な表面またはほぼ完全に平坦な表面と有することが重要である。補強シート３０は薄くすることができ、たとえば２ｍｍや、１ｍｍや、それより薄い厚さにすることができる。補強シート３０はさらに、ステンレススチールのような任意の従来の材料で製造することができる。しかし、複数の伝熱板３は、第２および／または第１の媒体中の腐食性の物質による腐食に耐えるように、Ｔｉ、Ｎｉ、またはそれらの合金、場合によってはより希少なステンレススチール合金を含むかあるいはそれらの材料から成るより特殊で希少な材料で製造することができる。
【００２４】
図２の平面図ならびに図３および４の横から見た断面図に示されている第２の最外プレート対６は、第２の端板２に隣接しており、複数の第１のポートホール流路１３および１４用の複数のポートホールを形成する複数の第１のポートホール領域１１、１２を有している（図２および４参照）。さらに、第２の最外プレート対６の複数の伝熱板３は、図２および３を見ると分かるように閉鎖された複数の第２のポートホール領域２１および２２を有しており、すなわち、媒体がこれらのポートホール領域２１、２２を通過することはできない。開示される実施形態では、第２の最外プレート対６の２枚の伝熱板３は、第２のポートホール領域２１および２２内で閉鎖されており、すなわち、これらのポートホール領域２１および２２は、伝熱板３の一部であるそれぞれの閉鎖プレート部３１、３２を有している。この２枚の伝熱板３のこれらの閉鎖プレート部３１、３２は、ポートホール領域２１および２２が複数の伝熱板３の残りの複数のポートホールの製造および打ち抜き時に打ち抜かれないことによって作製されている。図１および２を見ると分かるように、第２のポートホール領域２２の少なくとも閉鎖部分３２は、閉鎖プレート部３２を横切って互いに平行に延びる、山部および谷部を含む波形３３を有している。第２のポートホール領域２１の複数の閉鎖プレート部３１も、山部および谷部を含む対応する波形を有してよいことに留意されたい。
【００２５】
さらに、複数の第２のポートホール領域２２の複数のプレート部３２は、１つまたはいくつかの溶接継手３４によって互いに接合されている（図２参照）。第２のポートホール領域２１の複数の閉鎖プレート部３１を溶接継手３４に接合することもできる。
【００２６】
第２の最外プレート対６の２枚の伝熱板３の一方のみが複数の第２のポートホール領域２１および２２の該閉鎖プレート部３１、３２を有し、一方、第２の伝熱板３がこれらのポートホール領域２１および２２に通常どおりにポートホールを有することが可能であることに留意されたい。この場合、溶接継手が、ポートホールの周りを適切に延び、２枚の伝熱板３をこの縁部に沿って互いに接合する。
【００２７】
他の実施形態によれば、第１の媒体用の第１のポートホール流路１３、１４用の第１のポートホール領域１１、１２を第２の最外プレート対６に対して閉鎖することも可能である。この場合、第２の最外プレート対６の複数の伝熱板３の一方または両方は、複数の第１のポートホール領域１１、１２の所にそれぞれの閉鎖プレート部を有してよい。特に、このような実施形態では、補強シート３０を無くすことが可能である。
【００２８】
本発明は、上記に開示された複数の実施形態に限定されず、特許請求の範囲内で変形し修正することができる。プレート熱交換器を、製造すべき生成物を気化させるためだけでなく多数の異なる用途に使用できることに留意されたい。
【図１】
0005290423.tif 000002
【図２】
0005290423.tif 000003
【図３】
0005290423.tif 000004
【図４】
0005290423.tif 000005