(57)【要約】  ケーシング（２）、流体分離装置（４０）、互いに対して取り外し不可能に接合されるとともに、平板スタック（２０）中に中央スペース（２４）を形成する中央開口部（３１）を有し、この中央開口部（３１）の中に流体分離装置（４０）が配置され、それによって第１の流体（Ｆ１）のために、中央開口部（３１）の第１部分（３４）が流体入口として作用することができ、中央開口部（３１）の第２部分（３５）が流体出口として作用することができ、平板の両側部（３６、３７）は第２の流体のための流体流入口及び出口として作用する平板熱交換器において、２つの端部平板（７１、７２）は中央貫通孔（７３、７４）を有し、端部平板（７１、７２）のそれぞれは、伝熱平板（２１〜２３）より厚く、増強された機械的支持を平板スタック（２０）に提供するとともに、よりゆっくりとした熱膨張を有する。
2018519492.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体（１４）を形成するケーシング（２）と、
流体分離装置（４０）と、
互いに対して接合されて平板スタック（２０）を形成する多数の伝熱平板（２１〜２３）であって、前記平板スタック（２０）は前記筐体（１４）内に配置されるとともに、前記伝熱平板（２１〜２３）間に第１の流体（Ｆ１）及び第２の流体（Ｆ２）のための互い違いの第１及び第２の流路（１１、１２）を有する、多数の伝熱平板（２１〜２３）と、
を備える平板熱交換器であって、
前記伝熱平板（２１〜２３）が、
‐前記平板スタック（２０）中に中央スペース（２４）を形成する中央開口部（３１）であって、前記中央開口部（３１）中に前記流体分離装置（４０）が配置され、それによって、前記第１の流体（Ｆ１）のために、前記中央開口部（３１）の第１部分（３４）が流体入口として作用することができ、前記中央開口部（３１）の第２の部分（３５）が流体出口として作用することができる、中央開口部（３１）と、
‐前記第２の流体（Ｆ２）のための流体流入口として作用する第１側部（３６）及び前記第１側部に対向し、前記第２の流体（Ｆ２）のための流体流出口として作用する第２側部（３７）と、
を有する、平板熱交換器において、
中央貫通孔７３を有する端部平板（７１）が前記平板スタック（２０）の第１端部に配置され、
前記端部平板（７１）は、前記平板スタック（２０）のための増強された機械的支持を提供するために前記伝熱平板（２１〜２３）より厚く、それによって、前記端部平板（７１）は、温度変化に応じ、熱膨張によって、前記伝熱平板（２１〜２３）よりゆっくりと膨張する、平板熱交換器。
【請求項２】
熱膨張キャッチャ（８１〜８４）が、前記端部平板（７１）と、前記平板スタック（２０）と、の間に配置されることを特徴とする請求項１に記載の平板熱交換器。
【請求項３】
前記膨張キャッチャ（８１）が、前記伝熱平板（２１〜２３）より厚く、前記端部平板（７１）より薄い補強伝熱平板（８５）を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の平板熱交換器。
【請求項４】
前記膨張キャッチャ（８１）は、前記補強伝熱平板（８５）と前記平板スタック（２０）との間に配置され、かつ前記伝熱平板（２１〜２３）より厚く、前記補強伝熱平板（８５）より薄い、それぞれのさらなる補強伝熱平板（８６）を備えることを特徴とする請求項３に記載の平板熱交換器。
【請求項５】
前記膨張キャッチャ（８２）は、前記端部平板（７１）から前記平板スタック（２０）に向かって延び、中間要素（８８、９８）を介して前記平板スタック（２０）に直接又は間接的に接触する周辺リップ（９１）を備え、前記リップ（９１）は、直接、又は中間要素（８８、９８）を介して、前記平板スタック（２０）に固定して取り付けられ、溝（９２）が、前記伝熱平板（２１〜２３）が熱膨張のためにそれらの体積を変化させる際に、前記リップ（９１）が曲がるのを許容するために前記リップ（９１）の後方に配置されることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の平板熱交換器。
【請求項６】
前記膨張キャッチャ（８４）は、前記周辺リップ（９１）が接続されるリング（９８）を備え、前記リング（９８）は前記端部平板（７１）に当接し、かつ前記端部平板（７１）に対して可動である表面（１００）を有し、前記リング（９８）は直接、又は前記中間要素（８８）を介して、前記平板スタック（２０）に固定して取り付けられていることを特徴とする請求項５に記載の平板熱交換器。
【請求項７】
前記膨張キャッチャ（８３）は、前記平板スタック（２０）の方へ方向づけられた溝（９５）の中に配置されたガスケット（９６）を備えることを特徴とする請求項２〜６のいずれか一項に記載の平板熱交換器。
【請求項８】
前記膨張キャッチャ（８１〜８３）は、前記伝熱平板（２１〜２３）より厚く、前記端部平板（７１）より薄い、平坦な平板（８８）を備えることを特徴とする請求項２〜７のいずれか一項に記載の平板熱交換器。
【請求項９】
前記端部平板（７１）は前記平板スタック（２０）に直接、又は前記熱膨張キャッチャ（８１〜８３）を介してのいずれかで溶接されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の平板熱交換器。
【請求項１０】
前記端部平板（７１）は前記平板スタック（２０）に、前記端部平板（７１）の前記中央貫通孔（７３）に沿って、直接、又は前記熱膨張キャッチャ（８１〜８３）を介してのいずれかで溶接されることを特徴とする請求項９に記載の平板熱交換器。
【請求項１１】
前記膨張キャッチャ（８１〜８３）は、前記伝熱平板（２１〜２３）が熱膨張によって前記伝熱平板（２１〜２３）の体積を変化させる際に、前記伝熱平板（２１〜２３）の平面（Ｐ１）に平行な方向に沿った応力をキャッチすることを特徴とする請求項１０に記載の平板熱交換器。
【請求項１２】
中央貫通孔（７４）を有する第２の端部平板（７２）が、前記平板スタック（２０）の第２端部に配置されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の平板熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体分離装置を収容するための中央開口部を有するタイプの伝熱平板に関し、流体分離装置は中央開口部の第１部分が流体入口として作用し、中央開口部の第２部分が流体出口として作用することを可能にする。
【背景技術】
【０００２】
今日では多くの様々なタイプの平板熱交換器が存在し、それらのタイプに応じて様々な用途に使用されている。平板熱交換器のいくつかのタイプは、その中に密封された筐体を形成するケーシングから組み立てられており、この筐体内には、接合される伝熱平板が配置される。伝熱平板は伝熱平板のスタックを形成し、このスタックでは、第１及び第２の流体のための交互の第１及び第２の流路が伝熱平板間に形成される。
【０００３】
１つのタイプの平板熱交換器、いわゆる中央ポート平板熱交換器のためには、それぞれの伝熱平板が、第１の流路のための中央開口部（中央ポート）を有している。第１の流路中の流体は、伝熱平板の中央開口部の入り口区画において伝熱平板に入り、平板を横切って流れ、同じ中央開口部の出口区画において平板を出る。出口区画は入り口区画の反対側にあり、流体分離装置が、出口区画からの流体流から入り口区画への流体流を分離するために中央開口部に挿入されている。したがって、分離装置のおかげで、同じポートが熱平板に亘って流れる流体のための流体入口及び流体出口の両方として使用される。基本的に、第１の流体は伝熱平板に亘って１８０°回転し、それによって第１の流体は、中央開口部を横切って見たときに第１の流体が平板に入った位置の反対側の位置で、平板を出る。
【０００４】
第２の流体は、平板の周辺の入り口区画で伝熱平板に入り、平板を横切って流れ、入り口区画の反対側にある平板の周縁の出口区画で平板を出る。
【０００５】
明らかに、第１の流体のための入口及び出口は、１つおきの平板の対間に配置されており、一方で第２の流体のための入口及び出口は、別の１つおきの平板の対間に配置されている。したがって、第１及び第２の流体は、伝熱平板のそれぞれの側部に亘って、伝熱平板の１つおきの対間を流れる。第１の流体のための入口及び出口を有する平板の対からなる複数の平板は、それらの周辺全体に沿って互いに対して密封され、一方で第２の流体のための入口及び出口を有する平板の対から成る複数の平板は、それらの中央開口部において互いに対して密封される。
【０００６】
伝熱平板はケーシングによって周囲を取り囲まれているので、中央ポート平板熱交換器は、他の多くのタイプの平板熱交換器に比べて、高い圧力レベルに耐えることができる。さらに、中央ポート平板熱交換器は小型であり、良好な伝熱特性を有するとともに、壊れることなく厳しい作動条件に耐えることができる。
【０００７】
接合された伝熱平板は、伝熱平板の平板パック又はスタックと称される場合がある。伝熱平板のスタックは、中央ポート平板熱交換器に対する特徴である、内部の中央貫通孔を有する、実質的に円筒状の形状を有する。伝熱平板のスタックは、ゴム製のガスケットを伝熱平板間で省略できるように、全体的に溶接することができる。このことは、中央ポート平板熱交換器を、高温かつ高圧で、広範囲の攻撃的流体を有する作業に対して好適にする。
【０００８】
中央ポート平板熱交換器の保守中に、伝熱平板のスタックは、例えばシェルの頂部カバー又は底部カバーを取り外すことによって、及び伝熱平板のスタックを洗剤で洗い流すことによってアクセスし、洗浄することができる。また、伝熱平板のスタックを、新しいスタックで交換することができ、新しいスタックは、シェル内に適切に配置され得る限り、前のスタックと同一とすること、又は前のスタックと異なるものとすることができる。
【０００９】
一般的に、中央ポート平板熱交換器は、従来の熱交換器としての使用に好適であるのみでなく、コンデンサ又はリボイラとしての使用にも好適である。上述のコンデンサ又はリボイラとしての使用の場合には、シェルは、凝縮液のためのさらなる入口／出口を備えることができ、特殊な分離ユニットに対する必要性を除去することができる。
【００１０】
その伝熱平板のスタックを有する中央ポート平板熱交換器の設計は、上述したように、このタイプに特定の利点と特性との組み合わせを提供する。特許文献１に見られるように、中央ポート平板熱交換器の多数の実施形態が開示されてきた。他のいくつかのタイプの熱交換器と比較すると、中央ポート平板熱交換器は小型の設計を有するとともに、高圧レベルに耐えることができる。しかし、中央ポート平板熱交換器は、熱交換器の運転中に生じる温度変化による内部応力に対処する能力に関して改善することができると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】欧州特許出願公開第２００２１９３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本願の発明の目的は、中央ポート平板熱交換器の改善された耐久性を提供することである。特に、熱交換器の一部に熱膨張による退席変化を生じさせる温度変化に対処する能力を改善することが目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
これら目的を解決するために、所定の平板熱交換器が提供される。平板熱交換器は、ケーシングと、流体分離装置と、互いに対して接合されて平板スタックを形成する多数の伝熱平板であって、平板スタックが、密封された筐体内に配置されるとともに、伝熱平板間における第１の流体及び第２の流体のための交互の第１及び第２の流路を有する、多数の伝熱平板と、を備える。伝熱平板は、平板スタック中に中央スペースを形成する中央開口部であって、この中央開口部の中には、中央開口部の第１部分が第１の流体のための流体入口として作用することができるとともに中央開口部の第２部分が第１の流体のための流体出口として作用することができるように流体分離装置が配置される、中央開口部と、第２の流体のための流体流入口として作用する第１側部及びこの第１側部の反対側にあるとともに第２の流体のための流体流出口として作用する第２側部と、を有する。中央貫通孔を有する第1の端部平板は、平板スタックの第1端部に配置される。端部平板は平板スタックのための増加された機械的支持を提供するために伝熱平板より厚く、端部平板はそれによって、温度変化に応じ、熱膨張によって、伝熱平板よりゆっくりと膨張する。
【００１４】
本発明のさらなる他の目的、特徴、様相、及び利点は、以下の詳細な説明及び図面から明らかとなるだろう。
【００１５】
本発明の実施形態が、例示の方法によって、添付の図面を参照して記載される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図２の線Ｂ−Ｂに沿って見た際の、中央ポート熱交換器の上面断面図である。
【図２】図１の線Ａ−Ａに沿って見た際の、図１の熱交換器の側断面図である。
【図３】第１側部から見た際の、図１の熱交換器中に配置された分流器の側断面図である。
【図４】第２側部から見た際の、図３の分流器の側面図である。
【図５】同様の伝熱平板とともに図１の熱交換器のための平板スタックを形成することができる、伝熱平板の主要な上面図である。
【図６】図５に示す種類の４つの伝熱平板の主要な側断面図である。
【図７】図１の熱交換器のための平板スタックの側断面図である。
【図８ａ】熱膨張キャッチャの第１及び第２の実施形態を含む、平板スタックの一部を示す、図７の区画Ｄの拡大図である。
【図８ｂ】図８ａの区画Ｇの拡大図である。
【図９ａ】熱膨張キャッチャの第１及び第３の実施形態を含む、平板スタックの一部を示す、図７の区画Ｄの拡大図である。
【図９ｂ】図９ａの区画Ｈの拡大図である。
【図１０ａ】熱膨張キャッチャの第１及び第４の実施形態を含む、平板スタックの一部を示す、図７の区画Ｄの拡大図である。
【図１０ｂ】図１０ａの区画Ｉの拡大図である。
【図１１ａ】熱膨張キャッチャの第１及び第４の実施形態を含むが中間要素の無い、平板スタックの一部を示す、図７の区画Ｄの拡大図である。
【図１１ｂ】図１１ａの区画Ｊの拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１及び図２を参照すると、中央ポート平板熱交換器１が示されている。熱交換器１は、円筒状のシェル３、頂部カバー４、及び底部カバー５を備えるケーシング２を有する。頂部カバー４は円形状ディスクの形状を有し、頂部カバー４の周縁は円筒状のシェル３の上縁部に取り付けられている。底部カバー５は円形状ディスクの形状を有し、底部カバー５の周縁は、円筒状のシェル３の下縁部に取り付けられている。カバー４、５は図示された実施形態において円筒状のシェル３に溶接されている。また別の実施形態において、カバー４、５は円筒状のシェル３及びカバー４、５のフランジ（図示せず）に係合するボルトを介して、円筒状のシェル３に取り付けられている。互いに対して取り外し不能に接合された多数の伝熱平板２１、２２、２３は、ケーシング２内の筐体１４内に配置された平板スタック２０を形成する。スタック２０は、伝熱平板２１、２２、２３間に、第１の流体Ｆ１のための及び第２の流体Ｆ２のための互い違いの第１及び第２の流路１１、１２を有する、すなわち、第１の流体Ｆ１は、１つおきの伝熱平板の第２の対間を流れる。
【００１８】
頂部カバー４は、第１の流路１１を介して熱交換器１を通過する第１の流体Ｆ１のための流体入口６を有する。この流体入口６は、第１の流体入口６と称される。底部カバー５は、第１の流路１１を介して熱交換器１を通過する第１の流体Ｆ１のための流体出口７を有する。この流体出口７は、第1の流体出口７と称される。第１の流体入口６は頂部カバー４の中央に配置され、第１の流体出口７は底部カバー５の中央に配置される。
したがって、第１の流体入口６及び第１の流体出口７は、ケーシング２の中で互いに対向して配置される。
【００１９】
円筒状のシェル３は、第２の流路１２を介して熱交換器１を通過する第２の流体Ｆ２のための流体入口８を有する。この流体入口８は、第２の流体入口８と称される。また、円筒状のシェル３は、第２の流路１２を介して熱交換器１を通過する第２の流体Ｆ２のための流体出口９をも有する。出口９は第２の流体出口９と称される。第２の流体入口８は、円筒状のシェル３の上縁部と、円筒状のシェル３の下縁部と、の間の中ほどにおいて、円筒状シェル３の側面に配置される。第２の流体出口９は、円筒状のシェル３の上縁部と、円筒状のシェル３の下縁部と、の間の中ほどにおいて、第２の流体入口８とは反対側の円筒状のシェル３の側面に配置される。
【００２０】
ケーシング２、すなわち図示された実施形態においては円筒状のシェル３、頂部カバー４、及び底部カバー５は、筐体１４、又はその中に伝熱平板のスタック２０が配置される内部空間１４を形成する。伝熱平板２１、２２、２３のような、スタック２０の中の伝熱平板は、取り外し不可能に接合され、第１及び第２の流路１１、１２がそれぞれ、伝熱平板間の互い違いの流路を流れるように、密封された筐体の中に配置される。スタック２０の中の伝熱平板それぞれは、中央開口部３１を有する。スタック２０の中のいくつかの伝熱平板の中央開口部は一緒に、スタック２０の中に中央スペース２４を形成する。
【００２１】
図３及び図４をさらに参照すると、流体分離装置４０がスタック２０中の中央スペース２４の中に挿入されている。分離装置４０は、スタック２０中の伝熱平板２１、２２、２３の中央開口部３１にぴったり合う円筒４１の形状を有する。分離装置４０の高さは、スタック２０中の中央スペース２４の高さに等しい。分流器４２は円筒４１の上部部分から円筒４１の下部部分まで斜めに延在し、円筒４１の内部を第１円筒区画４３と第２円筒区画４４とに分離する。この分流器４２は、（もしもそれが生じると漏れが生じるので）流体が円筒区画４３、４４間を直接流れないように、第１円筒区画４３を第２円筒区画４４から分離する。代わりに、流体は第１円筒区画４３から、第２円筒区画４４まで、スタック２０中の伝熱平板を介して流れる。
【００２２】
分離装置４０は、第１円筒区画４３内に第１の開口部４５を有し、第２円筒区画４４内に第２の開口部４６を有する。第１の開口部４５は、分流器４２が開口部４５と、開口部４６と、の間に対称的に配置された状態で、第２の開口部４６の反対側に配置される。
【００２３】
図５を参照すると、スタック２０用に使用される伝熱平板２１のうちの１つが示されている。伝熱平板２１は、中央開口部３１と、交互の畝部と溝部とを有する多数の列３２、３３を有する。平坦な平板区画３８は、列３２、３３を互いから分離する。伝熱平板２１は、スタック２０中の他の伝熱平板の中央開口部とともに平板スタック２０中に中央スペース２４を形成する中央開口部を有し、その中に流体分離装置４０が配置される。次いで、中央開口部３１の第１部分３４が第１の流体Ｆ１のための流体入口３４として作用し、中央開口部３１の第２部分３５が第１の流体Ｆ１のための流体出口３４として作用する。分離装置４０の第１の開口部４５は流体入口３４に面し、分離装置４０の第２の開口部４６は流体出口４６に面する。
【００２４】
入口３４は、第1の流体Ｆ１が１つおきの伝熱平板間のスペースに入ることを可能とし、出口３５は、流体が１つおきの伝熱平板間の同じスペースを出ることを可能にする。出口３５は、伝熱平板２１の中心Ｃを横切って見ると、入口３４に対向して配置されている。また、伝熱平板２１は第２の流体Ｆ２のための流体流入口として作用する第１側部３６及び第２の流体Ｆ２のための流体流出口３７として作用する第２側部３７をも有する。流体流出口３７は、流体流入口３６に対向して配置されている。スタック２０中のすべての伝熱平板は、１つおきの伝熱平板が、伝熱平板の平面に沿うとともに伝熱平板の中心Ｃを通って延びる軸Ａ１の周りに１８０°回転した状態で、図５に示された伝熱平板２１の形態を有することができる。
【００２５】
さらに図６を参照すると、３つの伝熱平板２１、２２、２３の主要な図がさらなる伝熱平板と共に、伝熱平板２１の中心Ｃから伝熱平板２１の周縁（周辺部）３９へ延びる断面に沿って、示されている。伝熱平板２１の周辺部３９は、その全長に沿って下の伝熱平板２３の対応する周辺部と接合される。平板２２、２３は、平板２１の中心平面Ｐ１に対応する中心平面Ｐ２、Ｐ３を有する。平板２１、２２間の空間は、第２の流体Ｆ２のための第１の流路１２の一部を形成する。中心平面Ｐ１は、伝熱平板２１を通って、伝熱平板２１の（図５に示す）頂面及び底面に平行に延びる。
【００２６】
伝熱平板２１は、伝熱平板２１の中央開口部３１において上の伝熱平板２２と部分的に接合することができる、すなわち伝熱平板２１の中央開口部３１は上の伝熱平板２２の同様の中央開口部と部分的に接合される。伝熱平板２１の中央開口部３１は、第１部分（区画）３４及び第２部分（区画）３５を除いて、下の伝熱平板２３と接合される。接合されない中央開口部の部分３４、３５は、それぞれの角度α（角度αは第２部分３５に対してのみ示されている）によって画定されている。部分３４、３５は互いに対称的に対向して配置され、第１の流体Ｆ１のための流体入口３４及び第１の流体Ｆ１のための流体出口を形成する。任意に、平板２１、２３は、それらの中央開口部３１においては接合されない。したがって、分離装置４０の開口部４５、４６は、第１の流体Ｆ１の流れを制限し、それによって流体は、流体入口３４及び流体出口３５において、平板に流入し、流出する。よって、分離装置４０の開口部４５、４６は、それぞれの角度α°の範囲を定める。
【００２７】
伝熱平板２１の中央開口部３１は、その全長に沿って上の伝熱平板２２の対応する中央開口部と接合される。平板２１、２２間の空間は、第２の流体Ｆ２のための第２の流路の一部を形成する。
【００２８】
また、伝熱平板２１も伝熱平板２１の周辺部３９において下の伝熱平板２３と部分的に接合することができ、すなわち、伝熱平板２１の周辺部３９は上の伝熱平板２２の同様の周辺部と部分的に接合される。周辺部３９の第１部分（区画）３６及び第２部分（区画）３７は、上の伝熱平板２２とは接合されない。接合されない部分３６、３７は、それぞれ角度β°によって画定される。部分３６、３７は対称的であるとともに、互いに対向して配置され、第２の流体Ｆ２のための流体流入口として作用する上述した第１側部３６及び第２の流体のための流体流出口３７として作用する第２側部３７を形成する。伝熱平板２１、２２を、それらの周辺部で接合する必要はない。この場合、第２の流体Ｆ２の幾分かが平板の示された側部３６、３７の外側の区画で平板に流入し流出するとしても、第１側部３６は依然として第２の流体Ｆ２のための流体流入口として作用し、第２側部３７は第２の流体Ｆ２のための流体流出口３７として作用する。
【００２９】
あまりにも多くの第２の流体Ｆ２が、例えば円筒状のシェル３と平板スタック２０との間に生じ得る隙間中を流れることによって平板スタックを通過するのを防止するために、ガスケット、又はいくつかの他のバイパスブロッカ（図示せず）をシェル３と平板スタック２０との間に配置することができる。これらガスケット又はブロッカは、流体流入口３６及び流体流出口３７を超えて配置されるべきである。
【００３０】
伝熱平板２１、２２、２３の接合は、典型的には溶接によって行われる。伝熱平板２１は、下の隣接する伝熱平板２３の対応する折り曲げられた中央縁部に向かって折り曲げられ、接合される中央縁部５２を有することができる。また、伝熱平板２１は、上の隣接する伝熱平板２２の対応する折り曲げられた周縁に向かって折り曲げられ、接合される周縁５１を有することができる。
【００３１】
伝熱平板２１、２２、２３は次いで、それらの折り曲げられた縁部において互いに対して接合することができる。平板２１及び２３のような平板をそれらの中央開口部３１に沿って、入口３４及び出口３５以外のすべての区画において密封するために、シールを分離装置４０と伝熱平板との間に配置することができる。また、平板２１及び２２のような平板をそれらの周辺部３９に沿って、入口３６及び出口３７以外のすべての周辺区画において密封するために、シールを円筒状のシェル３と伝熱平板との間に配置することもできる。
【００３２】
図１〜４に戻ると、伝熱平板全体に亘る流れが見られる。第１の流体の流れは、「Ｆ１」によって示される流路に従う。分離装置４０及びその分流器４２のおかげで、第１の流体Ｆ１の流れは、第１の流体入口６を通過し、第１円筒区画４３に流入し、分離装置４０中の第１の開口部４５を通じて、スタック２０中の伝熱平板２１の第１の平板入口３４の中に流出する。次いで、第１の流体Ｆ１は、図１において流路Ｆ１によって示されるように、伝熱平板を横切って流れる時に“方向転換”し、スタック２０中の伝熱平板２１の第１の平板出口３５を介して伝熱平板を出て、第２の開口部４６を介して第２円筒区画４４に入る。第２円筒区画４４から、第１の流体Ｆ１は第１の流体出口７へ流れ、そこで熱交換器１を出る。
【００３３】
第２の流体の流れは、「Ｆ２」によって示された流路に従う。第２の流体Ｆ２の流れは、第２の流体入口８を通過して、スタック２０中の伝熱平板の第２の平板入口３６の中に流れる。伝熱平板のすべての第２の平板入口３６の中への流体の分配を容易化するために、熱交換器１は第２の流体入口８に、シェル３と平板スタック２０との間のチャネルとして形成された分配器を備える。この分配器、又はチャネルは、伝熱平板２１に切り欠き部２８（図１参照）を配置することによって達成することができ、それによって入口８において伝熱平板２１とシェル３との間にスペースが生成される。同様にして、分配器と同様の形状を有する収集器（collector）を第２の流体出口７に配置することができる。したがって、収集器はシェル３と平板スタック２０との間のチャネルとして形成され、伝熱平板２１に切り欠き部２９を配置することによって達成することができ、それによって出口９において伝熱平板２１とシェル３との間にスペースが生成される。したがって、第１側部３６、又は伝熱平板２１の流体流入口３６は、切り欠き部２８中に形成され、第２側部３７、又は流体流出口３７は、切り欠き部２９中に形成される。
【００３４】
第２の流体Ｆ２は平板の流体流入口３６に流入すると、スタック２０の中の平板を横切って流れ（図１における流路Ｆ２）、流体流出口３７を介してスタック２０中の伝熱平板を出、したがって第２の流体出口９を介して熱交換器１を出る。
【００３５】
図７ａを参照すると、中央貫通孔７３、すなわち中央開口部７３を有する第１の端部平板７１が、平板スタック２０の第１端部に配置されている。また中央貫通孔７４を有する第２の端部平板７２が、平板スタック２０の第２端部に配置される。スタック２０が平板熱交換器１の中に設置される際に、第１の端部平板７１は頂部カバー４に当接し、第２の端部平板７２は底部カバー５に当接する。さらに図８ａ及び図８ｂを参照すると、端部平板７１、７２それぞれは、好ましくは端部平板の周縁部の両方及び端部平板の中央孔のところに、その中にガスケットが配置される円形状溝、例えば溝７５及び第１の端部平板７２の貫通孔７３のところにおけるガスケット７６を有する。平板スタック２０は、入口６を通じ、伝熱平板の中心Ｃを通じ、そして出口７を通じて延在する軸Ａ３の周りにセンタリングされている。
【００３６】
基本的に、端部平板７１、７２は、図５に示す伝熱平板２１と同じ形状、すなわちディスクの中心に中央貫通孔を有する円形状ディスクの形態を有する。端部平板７１、７２のそれぞれは平板スタック２０中の伝熱平板２１〜２３より厚く、平板スタック２０のための増強された機械的支持及び改善された耐久力を提供する。端部平板７１、７２は伝熱平板２１、２２、２３より厚いので、温度変化に応じて及びそれによる熱膨張のために、それらの体積を伝熱平板２１〜２３がそれらの体積を変化させるよりゆっくりと変化させる。
【００３７】
図８ａ及び８ｂを参照すると、平板熱交換器１は、第１の端部平板７１と平板スタック２０との間に配置された熱膨張キャッチャ（thermal expansion catcher）８１を有する。熱膨張キャッチャ８１は、平面Ｐ１、Ｐ２、又はＰ３（図６参照）のような、スタック２０中の伝熱平板２１の平面に平行な方向Ｓに沿った応力をキャッチする。そのような応力は、伝熱平板２１が小さな質量を有することによって厚い端部平板７１より早く膨張するために、例えば伝熱平板２１が温度の上昇中の熱膨張のためにそれら個々の体積を変化させるときに生じる。
【００３８】
膨張キャッチャ８１は、伝熱平板２１〜２３より厚いが端部平板７１、７２よりは薄い、補強伝熱平板（reinforcing heat transfer plate）８５を有する。補強伝熱平板８５の厚さは別として、補強伝熱平板８５は伝熱平板２１と同じ形状を有することができる。たとえば、伝熱平板２１は１ｍｍの厚さであってもよく、補強伝熱平板８５は２ｍｍの厚さであって良い。膨張キャッチャ８１はさらなる補強伝熱平板８６を有することができ、この補強伝熱平板８６は、補強伝熱平板８５と平板スタック２０との間に配置される。さらなる補強伝熱平板８６は、伝熱平板２１〜２３よりは厚いが、補強伝熱平板８５より薄い。さらなる補強伝熱平板８６の厚さは別として、さらなる補強伝熱平板８６は伝熱平板２１と同じ形状を有することができる。さらなる補強伝熱平板８６は１．５ｍｍの厚さであって良い。端部平板７１は典型的には少なくとも１０ｍｍの厚さである。
【００３９】
平板２１、８５、８６の厚み（thickens）が平板の質量を決定するので、厚い平板はそれらの体積を、温度変化に応じた遅い熱膨張のために、薄い平板よりゆっくりと変化させる。これは、平板の周辺部および中央開口部での溶接接合部における応力が、例えば伝熱平板２１が端部平板７１に直接溶接される場合に比べて、より小さいことを意味する。補強伝熱平板８５及びさらなる補強伝熱平板８６は、伝熱平板２１〜２３が互いに対して溶接されるのとまったく同じ態様で隣接する伝熱平板に溶接される。補強伝熱平板８５は通常は、端部平板７１にその中央開口部において溶接される。しかし、図示した実施形態では、補強伝熱平板８５はその中央開口部において、端部平板７１と補強伝熱平板８５との間に位置する中間要素８８、又は平坦な平板８８に溶接される。したがって、図示されるように、端部平板７１は平板スタック２０に、直接的に又は熱膨張キャッチャ８１を介してのいずれかで、中央貫通孔７３に沿って溶接される。
【００４０】
中間要素８８は、その中央を貫通する孔を有する、平坦な、円形状ディスクの形状を有する。中間要素８８のサイズは、伝熱平板の中央開口部３１に対応する中央の孔を含めて、伝熱平板２１のサイズに対応する。中間要素８８は、その周縁において端部平板７１に溶接される（溶接接合部９７を参照のこと）。中間要素８８が使用されるときには、中間要素８８は好ましくは伝熱平板２１〜２３より厚いが端部平板７１、７２より薄い。補強伝熱平板８５、８６との組み合わせで使用される場合には、中間要素８８は好ましくはこれら平板８５、８６より厚い。中間要素８８は、他の要素に対してそのような厚さを有するので、膨張キャッチャとしてもまた作用し、ここに開示される他の膨張キャッチ要素とのいずれかの組み合わせで使用することができる。
【００４１】
熱膨張キャッチャ８１は単独で使用することができる、すなわち、中間平板が省略される場合には、補強伝熱平板８５を中間要素８８に溶接するか、又は端部平板７１に直接的に溶接することができるが、図示された実施形態では第２の熱膨張キャッチャ８２と組み合わせられている。第２の熱膨張キャッチャ８２は周辺リップ９１を有し、この周辺リップ９１は端部平板７１から平板スタック２０の方向へ延び、中間要素８８を介して、リップ９１が中間要素を介して固定して取り付けられた平板スタック２０に接触する。したがって、周辺リップ９１は中間要素８８を介して平板スタック２０に接触するとともに接続されている。溝９２は、熱平板２１〜２３が熱膨張のためにそれらの体積を変化させる際に、リップが方向Ｓに曲がるのを可能にするために、リップ９１の後方に配置される。チャネル９３が溝９２から延在する。第２の熱膨張キャッチャ８２は単独で、すなわち（第１の）熱膨張キャッチャ８１無しに使用することができる。次いで、周辺リップ９１は中間要素８８に直接的に溶接され、次に平板スタック２０中の隣接する伝熱平板に溶接される。中間要素８８が省略される場合には、周辺リップ９１は平板スタック２０中の隣接する伝熱平板に直接的に溶接される。
【００４２】
図９ａ及び９ｂを参照すると、第３の熱膨張キャッチャ８３が示されており、この第３の熱膨張キャッチャ８３は単独で、又は他の熱膨張キャッチャ８１、８２のうちの１つ又は両方との組み合わせで使用することができる。第３の熱膨張キャッチャ８３は、平板スタック２０に向かって方向づけられた溝９５中に配置されたガスケット９６を有する。ガスケット９６及び溝９５は、中央貫通孔７３の近傍に配置される。対応するガスケット及び溝が、端部平板の周縁に配置される。第３の熱膨張キャッチャ８３が使用される際には、端部平板７１は中間要素８８には溶接されない。代わりに端部平板７１は、中間要素８８に対して曲げの方向Ｓ、すなわち熱膨張がキャッチされる方向Ｓに可動である。
【００４３】
図１０ａ及び１０ｂを参照すると、第４の熱膨張キャッチャ８４が第１の膨張キャッチャ８１とともに図示されている。第４の熱膨張キャッチャ８４は、端部平板７１の貫通孔７３のところに配置されたリング９８の形態を有する。リング９８は端部平板７１の貫通孔７３に位置合わせされた孔を有する。第４の熱膨張キャッチャ８４は、端部平板７１から平板スタック２０に向かって延びてリング９８から延びる突起９９に接触する周辺リップ９１を有する。突起９９及び周辺リップ９１は、それらの接触面において互いに対して溶接され、それによって環状の溶接部が端部平板７１の貫通孔７３の周りに形成される。リング９８は、端部平板７１に当接するとともに端部平板７１に対して可動な面１００を有する。リング９８は、中間要素８８を介して平板スタック２０に固定して取り付けられる。特に、リング９８は、図示された実施形態において溶接部９７によって中間要素８８に溶接されている。中間要素８８は最も上の伝熱平板８５に、平板８５の中央開口部３１の周りの溶接部によって溶接されている。溝９２は、リップ９１及び突起９９の両方が、伝熱平板２１〜２３が熱膨張のためにそれらの体積を変化させる際に、方向Ｓに曲がるのを可能にするために、リップ９１及び突起９９の後方に配置される。
また別の溝１０１が、リップ９１及び突起９９の曲げの方向Ｓに見て、リング９８と端部平板７１との間に配置される。したがって、方向Ｓは熱膨張がキャッチされるべき方向である。
【００４４】
第４の熱膨張キャッチャ８４は、単独で使用され得る、すなわち第1の熱膨張キャッチャ８１無しで使用することができる。また、中間要素８８を省略することも可能である。その結果、膨張キャッチャ８１を、リング９８が、端部平板７１にその突起９９において直接溶接されるとともに、最も上の伝熱平板８５に、平板８５の中央開口部３１を形成する伝熱平板８５の縁部、すなわち溶接部９７（図１１ａ及び１１ｂ参照）に当接するその下側において溶接される、図１１ａ及び１１ｂに示すように、配置することができる。中間要素８８は、同様に他の熱膨張キャッチャ８１、８２、８３に対して省略することができ、この場合には、端部平板７１が平板スタック２０中の最も上の伝熱平板に、すなわち端部平板７１に隣接する伝熱平板に直接的に溶接される。中間要素８８が省略されるときには、端部平板に当接する伝熱平板に、その中央開口部の周りの平坦な部分を設けることができ、それによってこの平坦な部分が隣接する端部平板に密接に当接する。熱膨張キャッチャがそこでも使用される場合には、対応する平坦な部分を平板の周辺部に配置することができる。
【００４５】
端部平板７１及び熱膨張キャッチャのために使用されるすべてのガスケット及び溝は、典型的には円状のリングの形状を有する。貫通孔７３に配置されるとして記載されたのと同じタイプの熱膨張キャッチャを、端部平板の外周に、しかし貫通孔７３に配置された膨張キャッチャに対して正反射として配置されるように位置付けすることができる。同じタイプの熱膨張キャッチャは、第２の端部平板７２に対して好ましく実行される、すなわち、第２の端部平板７１は、平板スタック２０の他方の端部に配置されたものは別として、第１の端部平板７１と同じように配置することができる。したがって、第２の端部平板７２は第１の端部平板と同じ特徴を備え、このことは、上述した膨張キャッチャ８１〜８４のような１つ以上の膨張キャッチャを、第２の端部平板７２と平板スタック２０との間に配置することができることを意味する。
【００４６】
たとえ、膨張キャッチャを、伝熱平板２１の中央開口部３１及び周辺部３９の両方に有することが可能であるとしても、中央開口部３１及び周辺部３９のうちの一方に膨張キャッチャを有することで十分であろう。図示された中央ポート平板熱交換器１に対しては、平板スタック２０と、使用される１つ又は２つの端部平板７１、７２と、の間で、中央開口部３１に膨張キャッチャを有することで十分である。
【００４７】
上述の説明から、本発明の様々な実施形態が記載され示されてきたが、本発明はそれらに限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲に規定された主題の範囲内で、他の方法で具現化され得ることが理解される。
【符号の説明】
【００４８】
２                        ケーシング
１１                      第１の流路
１２                      第２の流路
１４                      筐体
２０                      平板スタック
２１、２２、２３          伝熱平板
２４                      中央スペース
３１                      中央開口部
３４                      第１部分
３５                      第２の部分
３６                      第１側部
３７                      第２側部
４０                      流体分離装置
７１                      端部平板
７２                      第２の端部平板
７３                      中央貫通孔
７４                      中央貫通孔
８１、８２、８３、８４    熱膨張キャッチャ
８５                      補強伝熱平板
８６                      さらなる補強伝熱平板
８８、９８                中間要素
９１                      周辺リップ
９２                      溝
９５                      溝
９６                      ガスケット
９８                      リング
１００                    表面
Ｆ１                      第１の流体
Ｆ２                      第２の流体
Ｐ１                      平面
【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８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０ａ】
2018519492.tif 000014
【図１０ｂ】
2018519492.tif 000015
【図１１ａ】
2018519492.tif 000016
【図１１ｂ】
2018519492.tif 000017
【国際調査報告】
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2018519492.tif 000019