(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の伝熱プレートを、ガスケット溝に嵌め込んだガスケットを介して積層してなるプレート式熱交換器において、
ガスケットに、伝熱プレートの周囲をシールするガスケット本体と、ガスケット本体の外側方向に突出し、かつガスケット本体よりも厚肉に形成された突出部とを設け、複数の伝熱プレートの積層・締め付けにより、突出部を隣接するプレート間で圧縮し、この突出部の内側の側壁を隣接する伝熱プレートのうち少なくとも一方のプレートの表面と係合させてガスケットの内側方向への変位を規制することを特徴とするプレート式熱交換器。
【請求項２】
突出部を、プレート接触点を有しない部分を少なくとも含む接触点疎領域の近傍に配置した請求項１記載のプレート式熱交換器。
【請求項３】
ガスケットの少なくとも接液部を樹脂シートで被覆した請求項１または２記載のプレート式熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特にスケールの付着・堆積を嫌う用途に適したプレート式熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、プレート式熱交換器は、図５に示すように、四隅に流体の出入口となる通路孔２０１を有し、その中間に例えばへリングボーン波形状の伝熱面２１０を有する伝熱プレート２００を、ガスケット１００を介して一枚毎に上下反転して積層することにより、各伝熱プレート２００間に複数の液密な熱交換通路を形成した構造になっている。
【０００３】
この種のプレート式熱交換器では、伝熱プレート２００を一枚毎に上下反転して積層するため、図６に示すように、隣接する伝熱プレート２００、２００’間に複数のプレート接触点（隣接するプレートの山部同士が接触する点）Ｓ’が形成される。このプレート接触点Ｓ’でプレート同士を接触させることにより、内圧等の荷重に耐え得る高剛性の構造が得られる。
【０００４】
詳細な図面は省略するが、このプレート接触点Ｓ’はガスケット１００の内側（伝熱面２１０側）のみならず、外側（プレート周縁側）にもそれぞれ設けられており、この両側のプレート接触点でガスケットを挟み込むことによってその位置決めが行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、上記プレート接触点の数が多ければ多いほど各接触点での集中荷重が軽減されるために熱交換器の強度を高める上では有効であり、加えて乱流効果が高まるために熱交換効率の面でも好都合である。その反面、プレート接触点が多くなると、接触点の周辺にスケールが堆積し易くなる不都合がある。この観点から、特に食品用途等の高い衛生性が求められる用途のプレート式熱交換器ではプレート接触点（ガスケット内側の接触点）を可能な限り少なくすることで、接触点周辺のスケーリングを防止すると共に、ＣＩＰ等の洗浄性を高めるようにしている。
【０００６】
ところが、ガスケット内側のプレート接触点のうち、特にガスケット近傍の接触点を少なくした場合、ガスケットの拘束力がそれだけ減少するためにガスケットが内側に滑り込み易くなり、シール機能が低下するおそれがある。例えば食品液の殺菌装置などにおいて、運転中に高温から低温に急冷する場合、熱交換通路に負圧が発生してガスケットに内側への吸引力が働く場合があるが、この場合にガスケット内側の接触点が少ないと、ガスケットの内側方向への滑り込みを生じ易くなってシール性の低下が懸念される。
【０００７】
そこで、本発明は、かかるガスケットの内側への滑り込みを簡単な構造で確実に防止できるプレート式熱交換器の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的の達成のため、本発明では、複数の伝熱プレートを、ガスケット溝に嵌め込んだガスケットを介して積層してなるプレート式熱交換器において、ガスケットに、伝熱プレートの周囲をシールするガスケット本体と、ガスケット本体の外側方向に突出し、かつガスケット本体よりも厚肉に形成された突出部とを設け、複数の伝熱プレートの積層・締め付けにより、突出部を隣接するプレート間で圧縮し、この突出部の内側の側壁を隣接する伝熱プレートのうち少なくとも一方のプレートの表面（孔やスリット等の内面を除く）と係合させてガスケットの内側方向への変位を規制することとした。
【０００９】
このように、ガスケットの突出部の内側側壁を伝熱プレート表面と係合させてガスケットの内側方向への移動を規制することにより、熱交換通路に負圧が生じた場合でも吸引力に抗してガスケットを規定位置に保持することができる。突出部の内側の側壁は、例えば突出部をプレート厚み方向のうち少なくとも一方側でガスケットの本体よりも突出させることにより形成することができる。この側壁を例えば傾斜面状に形成し、これに対応して形成した伝熱プレートの傾斜部分と係合させることにより、ガスケットの内側方向への変位を規制することが可能となる。
【００１０】
突出部を、プレート接触点を有しない部分を少なくとも含む接触点疎領域の近傍に配置すれば、ガスケットの近傍のプレート接触点を省略することができ、スケーリングを防止することができる。
【００１１】
ガスケットの少なくとも接液部は樹脂シートで被覆するのが望ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。
【００１３】
図１および図２に示すように、ガスケット１は、伝熱プレート２の周囲をシールするガスケット本体１１と、ガスケット本体１１の外側方向に向けて突出する突出部１２とを具備する。ガスケット本体１１は、図５に示す従来品と同様に伝熱プレート２の周縁に沿って配置され、このガスケット本体１１が隣接する伝熱プレート２、２’とそれぞれ密着することによってプレート２、２’間に熱交換通路３が形成される。
【００１４】
ガスケット本体１１は、中芯ゴム１３の接液側を断面コ字型の樹脂シート１４、例えばフッ素樹脂シートで被覆することにより構成される。この種の樹脂シート１４は液体の浸透性が少ないため、食品液体が中芯ゴム１３と直接的に接触する事態を防止できる。そのため、食品液の臭いがガスケット本体１１に移ることはなく、食品液の切り替え時にも容易に食品液の臭いを洗い流すことができる等の利点が得られる。この樹脂シート１４は、少なくともガスケット本体１１の接液側を被覆するものであればよく、この条件を満たす限り、図２に示す被覆範囲よりも狭い範囲を被覆するもの、あるいは当該被覆範囲よりも広い範囲を被覆するものであってもよい。なお、フッ素樹脂シートとしてＰＴＦＥからなるシートを使用すれば、上記要求性能に対して確実に対応することができる。
【００１５】
ガスケット１の突出部１２は、ガスケット本体１１の中芯ゴム１３と一体に形成される。この突出部１２は、ガスケット本体１１よりも厚肉に形成され、ガスケット本体１１よりもプレート１の厚み方向両側に突出している。突出部１２のプレート厚み方向の両端面１２１，１２２は、それぞれの内側（ガスケット本体側）に形成された傾斜面状の側壁（係合部１２ａ、１２ｂ）を介してガスケット本体１１の両面につながっている。なお、係合部１２ａ、１２ｂは、図１に示すように伝熱プレートの厚み方向両側に形成する必要は必ずしもなく、何れか一方に形成するだけでも良い（図４参照）。
【００１６】
伝熱プレート２は、伝熱面２１と、山部２２ａおよび谷部２２ｂを有する波状部２２とを備える。波状部２２は、伝熱プレート２の周縁部に形成され、その山部２２ａと谷部２２ｂはガスケット本体１１の延びる方向と直交する方向に延びている。この波状部２２と伝熱面２１との間にガスケット本体１１を嵌め込むためのガスケット溝２３が形成され、ガスケット溝２３に嵌め込んだガスケット本体１１は、伝熱面２１の山部２１ａと波状部２２の山部２２ａとによって図面左右方向で拘束される。波状部２２における谷部２２ｂの内側（ガスケット溝２３側）は、突出部１２の一方の係合部１２ａに対応した傾斜面２２ｂ１を介してガスケット溝２３の底面につながっている。
【００１７】
この伝熱プレート２を、上下反転させた他の伝熱プレート２’と積層して締め付けることにより、伝熱プレート２、２’間に熱交換通路３が形成される。この時、両プレート２，２’の波状部２２、２２’では、一方のプレート２の山部２２ａが他方のプレート２’の山部２２ａ’と接触してプレート接触点Ｓを構成し、かつ一方のプレート２の谷部２２ｂと他方のプレート２’の谷部２２ｂ’とが対峙して突出部１２が嵌合する空間を形成する。突出部１２の係合部１２ａ，１２ｂは、この空間内で伝熱プレート２，２’の表面、すなわち谷部２２ｂ、２２ｂ’の内側に形成された傾斜面２２ｂ１，２２ｂ１’と係合する。
【００１８】
一方、伝熱面２１のガスケット１近傍では、スケーリング防止のため、一方のプレート２の山部２１ａと他方のプレート２’とは非接触状態にあって、プレート接触点が存在しない部分Ｐが形成される。突出部１２は、このような接触点を有しない部分Ｐを少なくとも含む接触点疎領域Ｔの近傍（図１に示す例では領域Ｔの対向位置）に形成される。図１では、一つの接触点疎領域Ｔに対向させて３つの突出部１２を形成した場合を例示しているが、領域Ｔごとにおける突出部１２の数は必要に応じて任意に定めることができる。
【００１９】
なお、ここでいう接触点疎領域Ｔは、プレート接触点が全く存在しないか、あるいはその数を通常より減じた領域を意味する。この領域Ｔは、図１に示すように伝熱面２１の一部領域、具体的にはガスケット１の近傍内側に限定的に形成するだけでなく、これよりも広い領域、例えば伝熱面１２全体に形成することもできる。
【００２０】
プレート２、２’の積層・締め付け後は、両波状部２２、２２’の谷部２２ｂ、２２ｂ’間で突出部１２が圧縮され、谷部２２ｂ、２２ｂ’間の空間を満たす。この状態では、突出部１２の係合部１２ａ、１２ｂが谷部２２ｂ、２２ｂ’の傾斜面２２ｂ１，２２ｂ１’と内側方向で係合するため、ガスケット１の内側への移動が規制される。従って、熱交換通路３に負圧が生じた場合でもその吸引力に抗してガスケット１を規定位置に保持することができ、シール性の悪化を回避することができる。特に本実施形態のようにガスケット１の近傍内側にプレート接触点の疎領域Ｔが設けられている場合、ガスケット１の内側への滑り込みが生じ易くなるが、その場合でもかかる滑り込みを確実に防止することができる。
【００２１】
なお、突出部１２の断面形状は、係合部１２ａ、１２ｂが伝熱プレート２、２’の表面と内側方向で係合可能である限り任意に選択することができ、本実施形態のように、波状部２２、２２’の谷部２２ｂ、２２ｂ’で囲まれた空間の輪郭に対応した形状の突出部１２とする他、この輪郭と異なる形状とすることもできる（図４参照）。
【００２２】
図３および図４は、本発明をいわゆるスリットインタイプのプレート式熱交換器に適用した実施形態である。この実施形態では、ガスケット１の隣接する突出部１２間にガスケット溝２３方向に沿って架橋部１５が一体形成されており、伝熱プレート２の波状部２２の山部２２ａからその両側の谷部２２ｂの一部領域に跨って上記架橋部１５を嵌め込むためのスリット２５が形成されている。この場合、ガスケット本体１１の内側方向への移動規制が、突出部１２の係合部１２ａと伝熱プレート２の傾斜面２２ｂ１との間で行われるのみならず、架橋部１５とスリット２５との間でも行われるため、さらに高い滑り込み防止効果が得られる。
【００２３】
図４では、突出部１２の係合部１２ａをプレート厚み方向の一方向側のみに形成した場合を例示しているが、図２と同様にプレート厚み方向の両方向側に係合部１２ａ、１２ｂを形成することも可能である。
【００２４】
これ以外の構成、作用、効果は図１および図２に示す実施形態に準ずるので、両図に示す部材と同一の部材には同一参照番号を付し、これらの説明を省略する。
【００２５】
【発明の効果】
このように本発明によれば、簡単な構造でガスケットのプレート内側への滑り込みを確実に防止することが出来る。従って、ガスケットのシール性が害されることもなく、長期間安定した熱交換性能を維持することが可能となる。この効果は、スケーリング防止の観点から、ガスケットの近傍内側にプレート接触点の疎領域を形成した場合にも得られるので、特に食品液用のプレート式熱交換器として好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるプレート式熱交換器の要部を示す平面図で、図５の領域Ｘに対応する部分を拡大した図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態を示す要部拡大平面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】従来の伝熱プレートの平面図である。
【図６】図５中のＣ−Ｃ断面図である。
【符号の説明】
１      ガスケット
２      伝熱プレート
３      熱交換通路
１１    ガスケット本体
１２    突出部
１２ａ  係合部
１２ｂ  係合部
１３    中芯ゴム
１４    樹脂シート
１５    架橋部
２１    伝熱面
２１ａ  山部
２２    波状部
２２ａ  山部
２２ｂ  谷部
２３    ガスケット溝
２５    スリット
Ｓ      プレート接触点
Ｔ      接触点疎領域
【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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