(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレート熱交換が恒久的に結合され、かつ互いの間にプレート空間を形成する波形の熱交換プレート（１−４）を備えたプレートの少なくとも１つのコアと、熱交換流体用の入口部材（６）と出口部材（６）を備えている少なくとも２つの側端プレート（５）とを有し、それに関連して、
前記熱交換プレート（１〜４）の各々は、前記プレートの前記コアを流れるいずれかの流体用の入口流路と出口流路を形成する少なくとも４つのポートホールを備えており、
少なくとも１つの前記側端プレート（５）は、入口流路または出口流路に連通する少なくとも１つのポートホールを備えており、
第１および第２の流体用のそれぞれの入口流路および出口流路は、それぞれ、第１および第２のプレート空間群に流体連通している、
少なくとも２つの熱交換流体用のプレート熱交換器において、
前記入口部材（６）および前記出口部材（６）の少なくとも１つは、流路を備えた連結部（７）と、包絡面を有しかつ流路を備えた移行部（８）との双方を有し、前記移行部（８）の前記流路は、前記連結部（７）の前記流路と一方の前記側端プレート（５）の前記ポートホールとを水密に連結し、前記移行部（８）は前記側端プレート（５）と一体に作られており、
前記包絡面と側端プレート（５）との間のすべての接触点における前記包絡面の母線方向の前記包絡面の仮想延長線と、プレートの前記コア内の前記移行部（８）に最も近い２つの前記熱交換プレート（１，２）間の前記プレート空間内に接触領域を有している平面との間の交差線が、前記２つの熱交換プレート（１，２）間の複数の連結点（１０）の周囲を取り囲んでおり、
前記第１の流体用の前記入口部材（６）と前記第２の流体用の前記出口部材（６）は第１の側端プレート（５）に取付けられ、前記第２の流体用の入口部材（６）と前記第１の流体用の出口部材（６）は第２の側端プレート（５）に取付けられており、前記側端プレート（５）の各々は、前記プレートの前記コア内の前記熱交換プレート（１−４）の一枚の表面面積の半分より小さい表面面積を有していることを特徴とする、少なくとも２つの熱交換流体用のプレート熱交換器。
【請求項２】
前記包絡面と前記側端プレート（５）との間の接触線から前記移行部（８）の前記包絡面の前記プレート（１−５）に垂直な方向に延びている仮想延長線と、プレートの前記コア内の前記移行部（８）に最も近い前記熱交換プレート（１，２）間の前記プレート空間内に接触領域を有している前記平面との間の交差線が、前記２つの熱交換プレート（１，２）間の複数の連結点（１０）の周囲を取り囲んでいる、請求項１に記載のプレート熱交換器。
【請求項３】
前記交差線は、２〜２００、好ましくは３〜１００、最も好ましくは５〜５０の連結点（１０）の周囲を取り囲んでいる、請求項１または２に記載のプレート熱交換器。
【請求項４】
前記交差線は、円の中心が前記入口流路または前記出口流路の中心と一致し、少なくとも９０度、好ましくは２２５度よりも大きく、最も好ましくは３６０度の中心角を有する、分割されていない円形の扇形内の前記入口流路または前記出口流路の周りに存在しているプレート領域上に概ね一様に分散配置された連結点（１０）の周囲を取り囲んでいる、請求項１から３のいずれか１項に記載のプレート熱交換器。
【請求項５】
前記連結点（１０）はろう付け接合点である、請求項１から４のいずれか１項に記載のプレート熱交換器。
【請求項６】
前記移行部（８）は結合している連結部（７）と一体に作られている、請求項１から５のいずれか１項に記載のプレート熱交換器。
【請求項７】
前記側端プレート（５）は、２つとも、プレートの前記コアの同じ端部であるが最も近くに位置する熱交換プレートの異なる端部に取り付けられている、請求項１から６のいずれか１項に記載のプレート熱交換器。
【請求項８】
前記側端プレート（５）は、プレートの前記コアに水密に連結しており、かつ、それらの外側端に、プレートの前記コア内の最も近くに位置する熱交換プレート（１）上の同様の端部領域に接触して恒久的に取付けられるように前記プレート（１−５）の延長の主平面に対して角度をもった端部領域（９）を有している、詰求項１から７のいずれか１項に記載のプレート熱交換器。
【請求項９】
前記連結部（７）は、円筒形であり、かつ結合している移行部（８）よりも壁厚が厚い、請求項１から８のいずれか１項に記載のプレート熱交換器。
【請求項１０】
前記移行部（８）は上部を切った中空の円錐形の形態を有している、請求項１から９のいずれか１項に記載のプレート熱交換器。
【請求項１１】
前記移行部（８）は中空の円筒形の形態を有している、請求項１から９のいずれか１項に記載のプレート熱交換器。
【発明の詳細な説明】
本発明は、少なくとも二種類の熱交換流体のためプレート熱交換器に関し、この熱交換器は永久的に結合されており、互いの間にプレート空間をつくり出す波形熱交換プレートによる少なくとも一つのプレートのコアと、熱交換流体のための入口部材と出口部材だけでなく少なくとも二つの側端プレートを有するプレート熱交換器に関する。
技術分野
永久結合型プレート熱交換器の使用の範囲が増加している。接合はろう付けによりなされるのみならず、溶接や接着剤も用いられている。圧力が過大となったとき、永久結合型プレート熱交換器に漏洩が起こり、漏洩は一般に入出口領域および、または入口および出口流路に連結する熱交換プレートの周囲領域に発生する。プレート熱交換器は、プレートの入出口領域の中に、熱交換プレート間の接合部を有しない比較的に大きい突出領域を持つ。これらの領域の上に、パイプの力が加わり、また流体圧力が働く。プレートの入出口領域に最も近く位置する接合部は、過負荷となり、引き裂かれる危険に陥る。
従来技術
米国特許、Ａ、５，４６２，１１３は三つの流体のためのプレート熱交換器を開示している。このプレート熱交換器は、熱交換プレートによるプレートのコアと、側端プレートと、熱交換流体のための入口部材と出口部材とを有する。側端プレート１２の特別の封止プレート１６への取り付け部は熱交換流体Ｒ１のための入出路流路に比べて広く、多分圧力負荷に対する抵抗を増加させることに役立っている。この抵抗はさらに改善されることが可能である。
発明の概要
本発明の目的は、少なくとも二つの熱交換流体のためのより強い永久結合型プレート熱交換器を作り出すことである。本発明は、互いの間にプレート空間をつくり出す波形熱交換プレートによる少なくとも一つのプレートのコアと、熱交換流体のための入口部材と出口部材だけでなく、少なくとも二つの側端プレートを有するプレート熱交換器に関する。それぞれの各熱交換プレートは、それぞれの流体のためのプレートのコア内を通ずる入口流路と出口流路を作り出す少なくとも四つの孔を備える。少なくとも一つの側端プレートは、入口流路または出口流路に通ずる少なくとも一つの入出口孔を備える。第１および第２の流体のための入口流路および出口流路は、それぞれ、第１および第２のプレート空間の組み合わせのそれぞれとの流体連絡路である。
前述の入口部材と出口部材の少なくとも一つは、どちらも、流路を有する連絡部と、包絡面を持ち流路を有する遷移部とを有する連絡部分を備え、遷移部の流路は、連結部の流路を一つの側端プレートの入出口孔の一つと水密状態で結合させる。包絡面と側端プレート５との間のすべての接触点の包絡面の母線方向の上記の包絡面の仮想延長線を一方とし、プレートのコア中の遷移部に最も近い二つの熱交換プレート間のプレート空間の中の接触領域から成る平面を他方とした場合、双方の交差線は、上記熱交換プレート間の複数の連結点の周囲を取り囲む。
本実施形態の熱交換器は、入出口流路と比較して遷移部の側端プレートへの取り付けが広いので、この露出部における圧力に対する耐久性が従来より大きい。
図面の一覧
図１は二つの熱交換流体のための従来例の永久結合型プレート熱交換器の斜視図を示す。
図２は入口または出口部材の１個とこの部材に最も近く位置する熱交換器の一部分を示す本発明の永久結合型プレート熱交換器の部分斜視図を示す。
図３は図２の入口または出口部材と、側端プレートと、プレートのコアの中の熱交換プレートの４枚の断面図を示す。
実施例
図１のプレート熱交換器は従来例であって、熱交換プレートによるプレートのコア１と、側端プレート５と、二つの熱交換流体のための入口部材６と出口部材６とを有する。
図２は本発明の熱交換器の一部分を示している。図面は熱交換プレート１によるプレートのコアと、熱交換流体のための入口部材または出口部材だけでなく側端プレートを示し、入口部材または出口部材は連結部７と遷移部８とを有する。
構造の断面は図３により明らかであり、ここでは、簡単のために３枚の熱交換プレート１〜３が示されている。プレートのコアは、もちろん必要とする効果のための熱交換プレートの量も含めた厚さの要求や、設置に使用される空間などに応じて製作される。しかしながら、図２の遷移部８があとで側端プレート５に取り付けられているのに対して、図３の遷移部８は側端プレート５と一体で製作されているという点で図３の構造は図２の構造と相違する。
結合部７は、内部に流路を有し、ある種のプラントの配管システムと連結されるようになっている。遷移部８も同様に内部に流路を有し、結合部７内の流路と側端プレート５の入出口とを水密状態に連結する。遷移部８は結合部７と、およびまたは上述したように、側端プレート５と一体で製作されてよい。
遷移部８の包絡面と側端プレート５の間のすべての接触点における包絡面の母線方向の仮想延長線を一方とし、プレートのコア中の遷移部８に最も近くに位置する二つの熱交換プレート１、２間のプレート空間の中の接触領域から成る平面を他方とした場合、双方の交差線は、上述した二つの熱交換プレート１、２間の複数の連結点１０の周囲を取り囲む。さらに限定を強調すると、遷移部８のための包絡面のプレート１〜５に垂直な仮想延長線を一方とし、プレートのコア中の遷移部に最も近くに位置する二つの熱交換プレート１、２間のプレート空間の中の接触領域から成る上述の平面を他方とした場合、双方の交差線は、上述の熱交換プレート１、２間の複数の連結点１０の周囲を取り囲む。包絡面の延長線において、出発点として上述の包絡面と側端プレート５との間の接触線をとる。
上述の交差線は、プレートのサイズによって、連結点１０を２〜２００、好ましくは３〜１００、最も好ましくは５〜５０で外側を囲む。囲まれた連結点１０は、入口または出口流路の周りを囲んで位置し、円の中心が入口または出口流路の中心に一致し、少なくとも９０度、好ましくは２２５度以上、最も好ましくは３６０度の中心角を持つ分割されない扇形の中の与えられた領域の上に主として均一に配置される。上述の連結点１０は、ろう付けで結合されてよいが、連結の方法として、先に述べたように、溶接や接着剤であってもよい。
すべての入口部材６と出口部材６とは、同一の側端プレート５に取付けられてよい。もし、これと異なる場合、例えば、その代わりに第１流体のための入口部材６と第２流体のための出口部材６とは、第１の側端プレート５に取付けられてよく、上述した第２流体のための入口部材６と上述した第１流体のための出口部材６とは第２の側端プレート５に取付けられてよい。
この側端プレート５の各一枚は、プレートのコア中の熱交換プレート１〜４の一枚のための面積の半分より小さい面積を備えていてもよい。ここの面積は波形化のために拡大された面積を意味するものでない。２枚以上の上述した種類の側端プレートは、プレートのコアの最も近くに位置する熱交換プレートの同一の側端の、異なる末端や、あるいは、コーナに載せてもよい。側端プレート５はプレートのコアに水密状態取り付けられてもよく、プレートのコアの中の最も近くに位置する熱交換プレート１〜４の同様の端部に接触し、取り付けるために、コアの外側面で主平面の延長に対して角度をもった端部９を有していてもよい。
連結部７は円筒形であり、結合している遷移部８よりも大きい壁厚を持ってもよい。遷移部８は、流路を備えた中空の上部を切った円錐形か、または流路を備えた中空の円筒形であってよい。しかしながら、遷移部８は、回転対称である必要はない。遷移部８、側端プレート５およびその結果としてフランジ状の側端９は、特に、熱交換プレートのコーナにおいて、主として同じ厚さが効果的である。
パイプや接続部の寸法は標準化されている。遷移部８の存在は、現在主として使用されている寸法や連結部７のための位置はそのままにしておいて、同時に、入口部材６およびまたは出口部材６の側端プレート５への取付けのための接触領域を、半径方向外側に広げる、言い換えれば、連結点１０をその周囲に配置した入出口流路の幾つかの関係を過去のものとする。これらの露出したプレート間の連結点１０にかかる張力は、その結果減少し、いわゆる引き裂き力はなくなる。側端プレート５の部材の厚みは、従来のような圧力負荷に関する同様の要求に対して従来技術と比べて減少される。この様にして、熱サイクルや疲労に対する構造の敏感性もまた、減少する。
入口部材６と出口部材６を連結部７と遷移部８とに分割することによって、遷移部８をもつプレート熱交換器が載せられ、ろう付け炉を通過したのち、連結部７を後で装着できるという利点が得られる。その結果、さらに効果的に多くの熱交換器のコアが同時に充填されることにより炉内の容積は小さくでき、誘導型のろう付けが可能となり、連結部７の材料は後で自由に選択できる。
もし、代わりに、連結部７、遷移部８および側端プレート５が、平板のプレスによって一つの部品に配置されれば、特に低廉な製造コストが達成される。
本発明はここに示した実施状態に制限されるものではなく、次の特許請求の範囲に従って、変更されてよい。
【図１】
0003916262.tif 000002
【図２】
0003916262.tif 000003
【図３】
0003916262.tif 000004