(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッグの内部で液化した蒸気から、バッグの外表面（１８）で気化した液体へ、熱を移動させるための、複数のフィルム製バッグ（１）と、バッグの内部および外部の熱移動面に蒸気および液体を分配するためにバッグの上端縁に配置された一連の供給用通路（１０，１６，１９，２０）とを有する熱交換器であって、
各バッグ（１）の上端縁（２）の内側に、蒸気通路（１０）を縁取るほぼ直線状の帯状部材（１１）が、上端縁（２）の内側にフィットするように配置されており、その帯状部材（１１）にバッグが固着されているとともに、その固着に際し、バッグの上端際（２）が凹状にカットされ、しかる後、上端際が直線状になるように引張られて、バッグの中央部分がバッグの側部（１２）より上方へ持ち上げられ、直線状にされた上端際がバッグの内側に配置された帯状部材（１１）に取り付けられることによって、バッグが膨張容量を改良すべく形作られていることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
凹状にカットされた上端際（２）のカーブの深さ（ｈ）が、膨張していないバッグの幅員（Ｌ）の約１〜４％、好ましくは約２〜３％であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
各バッグ（１）を構成する一対のフィルムが、バッグの内部空間を複数の直角な区画（６）に分割する直角に連なる継ぎ目（５）によって継ぎ合わされていることを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器。
【請求項４】
継ぎ目（５）が、ジグザグ模様で続いているとともに、中断部（７）を有しており、その中断部（７）において、近接する区画（６）が互いに連通していることを特徴とする請求項３に記載の熱交換器。
【請求項５】
各バッグ（１）の下端際（３）が、
凹状にカットされ、しかる後、バッグの側部（１２）がバッグの中央より高く持ち上げられるように直線状に引張られ、直線状になった状態で、凝縮液除去用通路（１４）を有しておりバッグの下端縁でバッグの内側に配置された帯状部材（１５）に取り付けられることによって、形作られていることを特徴とする請求項１〜４に記載の熱交換器。
【請求項６】
熱交換器の上端縁に設けられており一連の液体通路（１６，１９，２０）を形成しているエレメント（１７）が、バッグ間に位置しており、液体通路が、部分的または全体的に、蒸気通路を縁取る帯状部材の下方に位置していることを特徴とする請求項１〜５に記載の熱交換器。
【請求項７】
一連の液体通路（１６，１９，２０）が、プレート状のエレメント（１７）内に形成されているとともに、バッグ（１）内部の直角な継ぎ目（５）が、エレメントの下端際（２３）あるいはエレメント間の下端際（２３）の高さまで延設されていることを特徴とする請求項３または６に記載の熱交換器。
【請求項８】
一連の液体通路（１６，１９，２０）が、側面が閉塞された分離式でプレート状のエレメント（１７）内に設けられているとともに、前記エレメントが、バッグ（１）の側面において、供給される液体を、バッグの熱移動面（１８）上へ均等に分配することを特徴とする請求項１〜７に記載の熱交換器。
【請求項９】
フィルム製のバッグ（１）からなる熱交換器の製造方法であって、
それぞれ扁平でほぼ矩形のバッグ（１）の上端際（２）が凹状にカットされること、
上端際の内側に、上端際の内側にフィットしておりバッグの内部へ通じる蒸気通路（１０）を有する直線状の帯状部材（１１）が設けられること、すなわち、バッグの上端際がバッグを折り曲げることによって直線状に引張られ、バッグの中央部分がバッグの側部より上方へ持ち上げられ、直線状になった上端際が、バッグの内側に配置された帯状部材（１１）に固着されること、
バッグが、液体通路（１６，１９，２０）を有しておりバッグの内側に配置されるプレート状のエレメント（１７）と共に寄せ集められて、相互に結束されてパッケージとされ、バッグ内部の蒸気からバッグの外表面上を流れる液体へと熱を移動させる熱交換器として一体的に組み立てられること
を特徴とする熱交換器の製造方法。
【請求項１０】
バッグ（１）の上端際（２）が、膨張していないバッグの幅員（Ｌ）の約１〜４％、好ましくは約２〜３％凹状にカットされていることを特徴とする請求項９に記載の熱交換器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
本発明は、バッグの内部において液化する蒸気からバッグの外表面上で気化する液体へ熱を移動させるためのフィルム製バッグと、バッグの内部と外部の熱移動面において蒸気と液体とを分離するためにバッグ上端縁に設けられる一連の供給用通路とからなる熱交換器に関するものである。
フィンランド出願公告８６，９６１号は、プラスチックフィルム製のバッグからなる熱交換器について述べられており、かかる熱交換器は、海水の蒸留用、または種々の溶液や懸濁液の凝縮用として設計されている。液体用、蒸気用の通路システムを有するバッグは、相互に結束されてパッケージとされ、そのパッケージでは、処理中の液体がバッグの外表面で気化させられ、その後、その気化した蒸気が、コンプレッサー内で圧縮されて高圧高温とされ、さらに、バッグの内部へ、熱移動により凝縮して液体に戻る熱蒸気として供給される。
また、フィンランド特許出願９４４，４７２号は、フィンランド特許法第２条２項に規定された点において本発明に関係するものであり、バッグの上端縁に設置された状態で、フィンランド出願公告８６，９６１号に記載されている原理に従って作動する熱交換器に用いるのが好適な、液体および蒸気用の供給用通路システムを具備した構造物について述べられている。かかる出願によれば、供給用通路システムは、相互に連結した複数のエレメント、すなわち、１つおきにバッグ上端縁の内側に位置し１つおきにバッグの外側に位置しており、そこでノッチ（Ｖ字形刻み目）と溝とによって固定されており、それらの複数の間隙においてバッグのフィルム表面が固定される構造を有する複数のエレメントによって形成されている。ノッチと溝とによってフィルムが折り畳まれて、バッグが横方向に挟められているとともに、内部に供給された加熱・加圧蒸気の影響でバッグが引伸ばされたり裂けたりしないように、膨張余裕が設けられている。
フィンランド特許出願９５３，１８２号は、フィンランド特許法第２条２項に規定された点において本発明に関係するものであり、液体と蒸気の供給用通路に対する構造上の解決策が述べられており、各バッグの内部では、バッグの上端縁に、内部蒸気供給用の帯状部材（ストリップ）が設けられており、その帯状部材が蒸気通路と液体通路とを有する共通の通路フレームに取外し可能に取り付けられた状態になっている。ここでは、バッグのフィルムは、前述した帯状部材に設けられたノッチまたは溝によって折り畳まれている。
前述した先行技術の解決策においては、任意の形状に素材を折り畳むために、液体や蒸気の通路を形成しているエレメントや帯状部材のノッチや溝に沿ってフィルムを折り曲げる際に、困難が生じることも記されている。すなわち、プラスチックフィルムを引張ることによってエレメントや帯状部材の間や周囲に配置する際に、思い通りの波形にすることができない、という事態が起こり易い。
本発明の目的は、熱交換器の上端縁に位置する蒸気通路にフィルム製バッグを接続することに関する解決策を提供するものであり、それによって、熱交換器の単純化・小型化が達成され、前述したフィルムの膨張にかかる問題の発生を防止することも可能となる。本発明による熱交換器は、各バッグの上端縁で、バッグの内側に、バッグ内側にフィットしており蒸気通路を縁取る（蒸気通路に接する）ほぼ垂直な帯状部材（ストリップ）が備えられており、その帯状部材に、各バッグが固着されているとともに、その固着に際し、バッグの上端際を凹状にカットし、しかる後、直線状になるように引張って、バッグの中央を側部より上方へ持ち上げ、直線状になったバッグの上端際を、バッグ内に配置された帯状部材に取付けることによって、膨張特性を改良すべくバッグが形作られていることを特徴としている。
本発明によれば、バッグの内側に取り付けられた蒸気通路を縁取る帯状部材の側面は、ほぼ水平面になっており（すなわち、先行技術において液体および蒸気供給エレメントを互いに固着するために用いられていたノッチおよび／または溝がなく）、帯状部材に取り付ける際に、バッグを形成しているフィルムが伸びたりしない。バッグの中央部分が側部より上方に持ち上げられているため、バッグの側部においてフィルムがややだぶついた（余裕を持った）状態になっており、その結果、蒸気によって引き起こされる膨張や引張りは、バッグの中央と側部の間に顕著な差異を生じることなく、均等に分散される。本発明による熱交換器は、バッグの全幅員に亘って、バッグの熱移動面の能力（容量）を利用しているとともに、バッグのフィルム素材の引張りや破断を防止し、蒸気供給用通路や膨張したバッグの内部が開放状態で保持されるため、蒸気の供給を阻害する要因が生じたりしない。
本発明においては、バッグの上端縁のカットは、形成される弓状部分の深さが膨張していないバッグの幅員の約１〜４％、好ましくは約２〜３％となるように行なわれる。
バッグを形成している一対のフィルムは、バッグの内部空間を垂直な区画に分割する直角な継ぎ目によって継ぎ合わされている。継ぎ目は、ジグザグ模様で続いているとともに、中断部分を有しており、その中断部分において、近接した区画同士で互いに連通するように設けることが好ましい。本発明の熱交換器においては、バッグへ導かれた加圧・加熱蒸気は、前述した各区画を、バッグの全幅員に亘って均等に膨張させる。
本発明における熱移動エレメントとして機能するバッグは、下端縁においても、上端縁における形状と同様の形状に変形させることができる。かかる場合には、バッグの下端際が凹状にカットされ、直線状に引張られて、バッグの側部がバッグの中央より高く持ち上げられ、そして、直線状になった下端際が、凝縮液除去用通路を有しておりバッグ下端縁の内部にフィットしている帯状部材に取付けられることによって、各バッグの下端縁が形作られる。このように構成することによって、各バッグの上端縁と下端縁とを、ほぼ対称にすることができる。
本発明の好適な実施態様においては、熱交換器の上端縁の一連の液体供給用通路は、バッグの中間に配置されたエレメントの中に含まれており、液体通路が、部分的または全体的に、バッグの内部に設けられており蒸気通路に接している帯状部材の下方に位置した状態になっている。その結果、帯状部材と液体通路を有するエレメントとが良く適合するようにデザインされ、帯状部材が前述したエレメントによって補強されるように、構造を小型化することが可能となっている。また、この構造においては、帯状部材とエレメントとを一緒に結束するためのノッチや溝が不要であり、バッグを交換する際におけるバッグの取り付け（寄せ集め）や取り外しも容易である。
本発明の他の目的は、
それぞれ扁平でほぼ矩形のバッグの上端際が凹状にカットされること、
バッグの上端際の内側に、バッグの内部に通じる蒸気通路を有する直線状の帯状部材が、バッグの上端際の内側にフィットするように配置されること、
バッグを折り曲げる（バッグにわずかにしわを入れる）ことによってバッグの上端際が直線状に引張られて、バッグの中央が側部よりも上方に持ち上げられ、そのように直線状にされたバッグの上端際が、バッグの内側に配置された帯状部材に固着されること、
各バッグが、液体通路を有しており各バッグの間に配置されたプレート状エレメントと一緒に寄せ集められ、相互に結束されてパッケージとされ、バッグ内部の蒸気からバッグの外表面上を流れる液体へと熱を移動させる熱交換器として一体的に組み立てられること
を特徴とする熱交換器の製造方法を提供することにある。
本発明について添付図面を言及して下記に詳述する。
図１は、本発明に係る熱交換器のバッグ（上端縁と下端縁に、蒸気供給用通路と凝縮液除去用通路とを有する帯状部材を取り付ける前の状態のバッグ）を示したものであり、
図２は、図１に示したバッグにおいて、上端縁に、蒸気供給用通路を有する帯状部材を取り付け、下端縁に、凝縮液除去用通路を有する帯状部材を取り付けた状態を示したものであり、
図３は、一連の液体通路と蒸気通路とを備える熱交換器の一部分としてのバッグ（上端縁に位置する液体供給用通路のところでカットされた状態）を示したものであり、
図４は、熱交換器の隣接した３つのバッグ（液体と蒸気の供給用通路とともに結束された状態）の図３におけるIV−IV断面図を示したものである。
実施例においては、熱交換器に設けられる熱移転エレメントの単体は、図１に示されるように、プラスチックフィルムの如き可撓性フイルム素材で作られたバッグ１である。通常、バッグ１は矩形であり、上端際２および下端際３において凹状にカットされており、それらの凹状部分の深さは、直線形状（すなわち、膨らんでいない状態）におけるバッグの幅員Ｌの約３％である。さらに、バッグ上部の両端のコーナー４は、一部切り取られている。バッグ１を形成している一組のフィルムは、垂直に連なるジグザグ形状の継ぎ目５によって互いに継ぎ合わせられており、それらの継ぎ目５によって、バッグ内部が、蒸気通路として機能する直角な区画６に分けられた状態になっている。それらの継ぎ目５には、規則正しい間隔で中断部７が設けられており、それらの中断部７において隣接した区画６が連通した状態になっている。図１の如く、一連の通路を形成すべく帯状部材が取り付けられていない状態の扁平なバッグ１においては、バッグの上端縁において、各継ぎ目は、全て、点線８で示されているように、同じ水平レベルで始まっており（同じ水平レベルから下方に延びており）、バッグの下端縁においては、点線９で示されているように、同じ水平レベルで終わっている。
本発明においては、バッグ１は、バッグ内部へ通じる蒸気通路１０を有する帯状部材１１が、向い合ったフィルム間に位置するように、バッグの上端縁２に取り付けられており、その様子が図２に示されている。帯状部材１１の固着は、凹状になったバッグの上縁際２を直線状にすることによって、バッグの側部１２のフィルム１２が折り畳まれて、水平状の折れ曲がり１３が形成されるようにするとともに、そのように直線状になったバッグの上端際の内部に帯状部材１１を取り付ける（縫い合わせる）ことによってなされる。水平状の折れ曲がり１３は、バッグ１が加圧・加熱状態によって満たされた状態で使用されるときに、膨張余裕として機能する。上縁部２を直線状にして帯状部材１１を固着することによって、図２の如く、バッグの中央部分が、バッグの側部１２より上方へ持ち上げられており、バッグ内部に設けられた複数の継ぎ目５のスタートライン８が、凸状の弓形になっている。
上記取付方法と同様の方法によって、バッグ１は、下端縁３において、バッグ外部へ通じる凝縮液除去用通路１４を有する帯状部材１５が、向い合ったフィルムの間に位置するように取付けられている。帯状部材１５の固着は、凹状になったバッグの下端際３を直線状にし、水平状の折れ曲がり１３を形成するとともにバッグの側部のフィルムをだぶつかせ（余裕を持たせ）、直線状になったバッグの下端縁の内部に帯状部材１１を取り付ける（縫い合わせる）ことによってなされている。その結果、図２の如く、バッグの側部１２が、中央部分より上方へ持ち上げられており、バッグの内部の継ぎ目５のエンドライン９が、凹状の弓形になっている。
多数のバッグ１を互いに向き合わせた状態で取り付けることが可能な熱交換器は、図４に示されるように、帯状部材１１，１５を有するバッグと液体供給用通路１６を有するエレメント１７とを交互に配置し、それらのバッグとエレメントとを、パッケージを形成するように一緒に結束することによって製造される。図３は、液体通路を有する単体のエレメント１７の断面図を示したものであり、そのエレメントを通って、液体（気化される液体）は、２つの近接したバッグの外表面１８（すなわち、互いに向き合って位置しており、熱移動面として機能する外表面）の間へ供給される。液体の供給は、図３で矢印によって示されている如く、熱交換器の側面から、斜め下方に傾斜した供給用通路１９へと行われ、そこで、熱移動面１８の上へ液体を分配する垂直分配通路２０に分配される。コンプレッサーの中で加熱・加圧することによって経済的に得られた熱蒸気は、熱交換器の上部から帯状部材１１に設けられた蒸気通路１０へ供給され、それらの蒸気通路からバッグ１の内部へ進行し、継ぎ目５によって区切られているジグザク形の垂直な通路６の中で凝縮して液体となる。バッグ内部の蒸気通路６で必要な膨張余裕は、本発明の方法により水平状の折れ曲がりまたは波形の折れ曲がり１３を設けることによって形成されている。それらの水平状の折れ曲がりまたは波形の折れ曲がりは、バッグが膨張するときにスムーズになる。
本発明にかかる交換器における一連の液体および蒸気供給用通路を形成する部材の最適な構造が、図４に示されている。液体供給用通路１９，２０は、側面が閉塞されており、上部に段差２１が設けられた狭いプレート状のエレメント１７の中に含まれており、前述した段差は、バッグ１の内側に設けられておりエレメントの間に位置した帯状部材１１を支えた状態になっている。段差２１の上部において、エレメント１７は、帯状部材１１の間に位置しておりエレメントの面取りされた末端２２まで延設された薄いプレート状部分を有している。帯状部材１１が上記の如く位置しているため、蒸気通路１０全体が、液体通路１９，２０の上方に位置した状態になっている。フィルム製バッグの上端際２は、帯状部材１１の上端縁とほぼ同じ高さに位置した状態になっており、バッグを構成している一対のフィルムは、上端縁において、液体供給エレメント１７の間に位置した状態になっている。図４には、バッグの継ぎ目５および区画６が、エレメント１７の下端際２３から始まっている（下方に延びている）様子が示されている。図４における矢印は、バッグ１の内部への蒸気の供給と、通路１９，２０を経由したバッグの熱移動面１８への蒸気の供給とを示す矢印が記載されている。
技術に熟練した人にとって、本発明の種々の改良が、上記実施例に限定されることなく追加した請求の範囲内で多様化できることは、明白である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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