(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚のプレートを積層し、各プレート間に２種類の熱交換媒体の熱交換流路を交互に形成し、各熱交換流路の周囲をガスケット又は溶接によるシール部でシールし、このシール部から外方にハニカム開口部と端辺重合部が交互に連続して形成されて延在するプレート端辺部の隣接するプレート端辺部同士を部分的にハニカム構造で重合させたプレート式熱交換器において、
隣接するプレート端辺部の前記ハニカム開口部と端辺重合部が交互に連続する複数の前記端辺重合部の各々に、熱交換流路からシール部を漏洩して前記ハニカム開口部に出てから前記端辺重合部に流れた液状熱交換媒体を自重で流下させてプレート外に滴下させる液排出流路を前記各端辺重合部の幅方向に連通させて形成したことを特徴とするプレート式熱交換器。
【請求項２】
複数の前記端辺重合部の上記液排出流路を、プレート端辺部の全周全域に亘り連通させて形成したことを特徴とする請求項１記載のプレート式熱交換器。
【請求項３】
上記液排出流路を、隣接する２枚の各プレート端辺部の対向面に形成した凹溝同士の突き合わせ構造で形成したことを特徴とする請求項１または２に記載のプレート式熱交換器。
【請求項４】
上記液排出流路を、隣接する２枚のプレートの内の１枚のプレート端辺部に形成した凹溝と、この凹溝の溝開口を塞ぐ形状の他の１枚のプレート端辺部の突き合わせ構造で形成したことを特徴とする請求項１または２に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、複数枚の熱交換用プレートを積層してプレート間に２種類の熱交換媒体が流動する熱交換流路を交互に形成したプレート式熱交換器で、詳しくは、熱交換流路からプレート外への液漏れに対処したプレート構造のプレート式熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記プレート式熱交換器には、隣接するプレート間に形成された熱交換流路の周辺をループ状のシール部で気密にシールし、各プレートのシール部から延在するプレート端辺部同士をハニカム構造で部分的に接触重合させて、シール部のシール性とプレート間隙を一定に確保する構造のものがある。その従来例を図１０乃至図１２を参照して説明する。
【０００３】
図１０に示されるプレート１は縦長矩形の金属板で、その４隅に冷却水や蒸気、薬液等の熱交換媒体の通路孔２〜５を有する。複数枚のプレート１が積層されて、隣接する２枚のプレート間に熱交換流路６が形成される。熱交換流路６の周辺が、図１０の破線で示すループ状のシール部７でシールされる。シール部７はガスケット構造又は溶接構造のいずれか、或いは、ガスケット構造と溶接構造の両方で、図１１には隣接する２枚のプレート１，１でガスケット８を圧縮したガスケット構造が示される。
【０００４】
図１０のプレート１は縦置き仕様のもので、例えば同図プレート１の上部の左側通路孔２と下部の左側通路孔４が熱交換通路６で連通させてある。また、プレート１の残り上下２つの通路孔３，５がプレート１の裏面側に形成される熱交換通路で連通させてある。１枚のプレート１の表裏両面側で隣接する熱交換通路の一方に１種類の熱交換媒体が流動し、他方に別の１種類の熱交換媒体が流動して、プレート１を介して２種の熱交換媒体間で熱交換が行われる。
【０００５】
プレート１のシール部７から外方に延在するプレート端辺部１ａは、図１２に示すような凹凸波板形状で、隣接する２枚のプレート１，１の端辺部１ａ，１ａ同士がハニカム構造で部分的に重合させてある。隣接する２枚のプレート１，１の一方のプレート端辺部１ａの凹形部１ｂと、この凹形部１ｂから見ると凸形となる他方のプレート端辺部１ａの凸形部１ｃとを突き合わせて端辺重合部１ｄを形成し、両プレート端辺部１ａ，１ａの間に連続するハニカム開口部９を形成している。このように隣接するプレートの端辺部同士をハニカム構造で接触重合させることで、積層されたときの一定プレート間隙とシール部の安定したシール性が確保される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記したようにプレート間の熱交換流路６周辺のシール性はシール部７によって十分に確保されているが、シール部７の経時劣化や過酷な熱交換運転が長時間継続した場合等にシール部７の一部のシール性が低下するおそれがある。このようなシール性低下の場合で、シール部７から熱交換流路６内の熱交換媒体の微量の液体が万一漏れた場合、この漏れた微量の液体はプレート端辺部１ａの表裏面を伝ってハニカム開口部９に溜まる可能性がある。
【０００７】
以上のようにシール部７から液漏れが発生すると、漏れた液体のプレート外への滴下で液漏れを検知確認して、短時間で液漏れ防止の対策が実行されるのであるが、液漏れ量が微量であり、漏れた微量の液体がハニカム開口部９に溜まると、漏れてからプレート外に滴下するまでに長時間かかる。その結果、液漏れ発生から液漏れ確認までに長時間を要して、液漏れ防止の対策実行が遅れることになる。
【０００８】
本発明の目的とするところは、プレート端辺部からの微量な液漏れでもこれを早期に確認でき、また微量の液体がハニカム開口部９に溜まるのを防止できるプレート式熱交換器を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数枚のプレートを積層し、各プレート間に２種類の熱交換媒体の熱交換流路を交互に形成し、各熱交換流路の周囲をガスケット又は溶接によるシール部でシールし、このシール部から外方にハニカム開口部と端辺重合部が交互に連続して形成されて延在するプレート端辺部の隣接するプレート端辺部同士を部分的にハニカム構造で重合させたプレート式熱交換器において、隣接するプレート端辺部の前記ハニカム開口部と端辺重合部が交互に連続する複数の前記端辺重合部の各々に、熱交換流路からシール部を漏洩して前記ハニカム開口部に出てから前記端辺重合部に流れた液状熱交換媒体を自重で流下させてプレート外に滴下させる液排出流路を前記各端辺重合部の幅方向に連通させて形成したことを特徴とするものである。
【００１０】
ここで、ハニカム構造のプレート端辺部には複数のハニカム開口部と端辺重合部が交互に連続して形成され、プレート間の熱交換流路からシール部を漏洩した液状熱交換媒体はハニカム開口部に出てから端辺重合部に流れ、そのまま端辺重合部の液排出流路に流れてプレート外へ滴下される、また、このように滴下されるように連続する端辺重合部の各々に液排出流路がトンネル式に形成される。
【００１１】
本発明は、上記液排出流路を、プレート端辺部の全周全域に亘り連通させて形成したことを特徴とする。ここでの液排出流路はプレート間のシール部の全周を囲い、シール部のいずれの箇所から液漏れが発生しても、漏れた液体は液排出流路に達して排出される。
【００１２】
上記液排出流路を、プレート端辺部に部分的に単流路パターン又は相互独立した複流路パターンで形成する。ここでの単流路パターンの液排出流路は、シール部からの漏れ液が自重で１本の線となって流下する単一流路であり、複流路パターンの液排出流路はプレート端辺部に前者の単流路パターンの複数を部分的に設置した複数流路である。
【００１３】
本発明は、上記液排出流路の断面形状の特定で、液排出流路を隣接する２枚の各プレート端辺部の対向面に形成した凹溝同士の突き合わせ構造で形成し、液排出流路を隣接する２枚のプレートの内の１枚のプレート端辺部に形成した凹溝と、この凹溝の溝開口を塞ぐ形状の他の１枚のプレート端辺部の突き合わせ構造で形成する。
【００１４】
ここで、液排出流路を形成するプレート端辺部の凹溝は、プレート端辺部をプレス成形して形成され、このような凹溝で液排出流路を形成することで部品点数を増やすことなく液漏れ対策が実施できる。また、隣接する２枚のプレートの両方の凹溝で液排出流路を形成する場合は、各プレートの凹溝を幅、深さ共に小さくしても液排出流路の液排出に適する流路断面積が確保できる。また、隣接する２枚のプレートの一方の凹溝だけで液排出流路を形成する場合は、一方のプレートの凹溝の断面積が液排出に適する値に設定され、凹溝の無い他方のプレートは既存のプレートがそのまま使用できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各種実施形態を図１乃至図９を参照して説明する。尚、図１０乃至図１２を含む全図を通じて同一、又は、相当部分には同一符号を付して説明の重複を避ける。また、図１乃至図５の各実施形態は、図１０と同じ縦長矩形のプレート１を縦置きした縦置き仕様の熱交換器であり、図６乃至図８の各実施形態は同様なプレート１を横置きした横置き仕様の熱交換器である。
【００１６】
図１及び図２の実施形態に示されるプレート１は、プレート端辺部１ａの全周全域に亘って液排出流路１０Ｃを有する。ハニカム構造で重合する複数のプレート端辺部１ａの連続する端辺重合部１ｄに、この端辺重合部１ｄを幅方向に貫通するトンネル形状で液排出流路１０Ｃが各端辺重合部１ｄに連続して形成される。また、図２に示すように端辺重合部１ｄを形成する隣接する２枚のプレート端辺部１ａ，１ａの凹形部１ｂと凸形部１ｃの対向面側に幅方向に凹溝１１，１１をプレス成形して、この一対の凹溝１１，１１を突き合わせるようにして液排出流路１０Ｃが形成される。
【００１７】
プレート端辺部１ａの全周全域の液排出流路１０Ｃは、各プレート間のシール部７の全周を囲うように形成される。また、縦置き仕様のプレート１に対しては、必要に応じてプレート１の上端部と下端部の液排出流路１０Ｃから分岐させた複数本の分岐液排出流路１０Ｄが形成される。各分岐液排出流路１０Ｄの先端は、プレート１の上端か下端に達する。
【００１８】
図１の熱交換器の運転時において、仮にプレート間の熱交換流路６を流れる液状熱交換媒体の微量がシール部７を漏洩した場合、この漏れ液はプレート端辺部１ａのハニカム開口部９から端辺重合部１ｄの液排出流路１０Ｃに流入する。プレート１の両側で縦方向（鉛直方向）に在る液排出流路１０Ｃにシール部７から微量な漏れ液が流入すると、この漏れ液は縦方向に連続する液排出流路１０Ｃを自重で流下し、液漏れ発生から短時間の内にプレート１の下端から滴下し、この液滴下で早期に液漏れが検知確認される。プレート下への漏れ液滴下は、液排出流路１０Ｃから分岐液排出流路１０Ｄを漏れ液が流下することで、より確実に迅速に行われる。また、このような微量な漏れ液の流下がスムーズに行われるように、液排出流路１０Ｃ，１０Ｄの流路断面積が適値に設定される。
【００１９】
なお、縦長矩形のプレート１の上端部に横方向に形成された液排出流路１０Ｃにおいては、シール部７からの漏れ液は直ちには流下し難い傾向が懸念されるが、図９のように構成することでこのような懸念は解消可能である（凹部と凸部を示すために「凹」、「凸」を記してある。）。すなわち、液排出流路１０Ｃの両側に位置するハニカム構造の凹凸パターンのうち、凹部２０を二重シール部７ａの切欠き２１に向けて位置させる。この凹部２０の周縁は隣接するプレートと接触せずに液排出流路１０Ｃまで連通している。二重シール部７ａの間に、必ずしも必要ではないが、流れをよくするために別の液排出流路１０Ｐを形成する。図１に示すように二重シール部７ａの下側のシール部にも切欠き２２を形成する。そして液排出流路１０Ｃを凹部２０、切欠き２１、液排出流路１０Ｐ及び切欠き２２を介して縦の液排出流路１０Ｃまで連通させるのである。これで上端部に横方向に形成された液排出流路１０Ｃ内の液を確実に排出可能である。
【００２０】
次に、本発明の他の各実施形態を図３乃至図８に基づいて順に説明する。
【００２１】
図３の実施形態は、図１のプレート１における液排出流路１０Ｃの断面形状の変更例を示す。図３の液排出流路１０Ｅは、隣接する２枚のプレート１，１’の一方のプレート端辺部１ａだけにプレス成形された凹溝１２を他方のプレート１’の端辺部１ａ’で塞いで形成される。図３の液排出流路１０Ｅの流路断面積は、図２の液排出流路１０Ｃの流路断面積と同程度で、この液排出流路１０Ｅにもシール部７からの微量な漏れ液がスムーズに流下するようにしてある。
【００２２】
図２と図３の各実施形態を比較する。図２の液排出流路１０Ｃを形成する一対のプレート１，１の凹溝１１，１１は幅、深さ共に小さい溝でよくて、プレス成形が容易である。この液排出流路１０Ｃとほぼ同じ流路断面積で形成される図３の液排出流路１０Ｅを形成する一方のプレート１の凹溝１２は、図２の凹溝より幅と深さが大きくなるが、隣接する２枚のプレート１，１’の一方にだけ凹溝１２を形成すればよく、而も、他方のプレート１’は図１１の既存プレートがそのまま適用できる。
【００２３】
図４の実施形態のプレート１は、プレート端辺部１ａの適当な部分に単流路パターンで液排出流路１０Ｆを形成したものである。図４においてはプレート１の上部に略Ｍ形のパターンで液排出流路１０Ｆが形成されるが、そのパターン形は任意であり、プレート１の下部や側面部だけに形成することも可能である。このような単流路パターンの液排出流路１０Ｆは、シール部７の比較的液漏れが発生し易い部所に選択的に形成されて、液漏れ発生がより早期に確認できるようにしてある。
【００２４】
尚、図４の液排出流路１０Ｆの断面形状は、図２か図３のいずれかにすることが製作上に望ましく、このことは後述する図５乃至図８の各実施形態においても同様である。
【００２５】
図５の実施形態のプレート１は、プレート端辺部１ａの適当な部分に複流路パターンで液排出流路１０Ｇ，１０Ｈを形成したものである。例えばプレート１の上部と両側部にかけて略Ｍ形パターンで液排出流路１０Ｇが形成され、プレート１の下部に逆Ｖ形パターンで液排出流路１０Ｈが形成される。この複流路パターンの各液排出流路１０Ｇ，１０Ｈは、シール部７の比較的液漏れが発生し易い部所に独立的に形成されて、液漏れ発生がより早期に確認できるようにしてある。
【００２６】
図６乃至図８の各実施形態はプレート１が横置き仕様で使用される場合のものである。
【００２７】
図６のプレート１は、図１のプレート１を横置きしたものに相当する横長矩形プレートで、横長枠状のシール部７を囲うようにループ状の液排出流路１０Ｊが形成され、この液排出流路１０Ｊの上部と下部の各２箇所に分岐液排出流路１０Ｋが分岐させてある。
【００２８】
図７のプレート１は、横長枠状のシール部７の上部と両側部を囲む単流路パターンで液排出流路１０Ｌを形成したものである。また、図８のプレート１は、横長枠状のシール部７の両側部にハ字状の複流路パターンで一対の液排出流路１０Ｍ、１０Ｎを形成したものである。これら単流路パターン或いは複流路パターンの各液排出流路１０Ｌ，１０Ｍ，１０Ｎは、横置き仕様によるプレート１におけるシール部７の比較的液漏れが発生し易い部所に選択的に形成されて、液漏れ発生がより早期に確認できるようにしてある。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、ハニカム構造のプレート端辺部のハニカム開口部にプレート間のシール部から微量の液体が漏れ出ても、この漏れ液はハニカム開口部を形成する端辺重合部に形成された液排出通路を伝ってプレート外へと積極的に滴下されるので、ハニカム開口部に液溜りが発生せず、かつ、シール部の液漏れ発生から短時間内に液漏れの検知確認ができ、液漏れ発生から早期に液漏れ防止対策が実施できて、保守点検に有利なプレート式熱交換器が提供できる。
【００３０】
また、プレート端辺部に形成した凹溝で液排出通路を形成すると、凹溝がプレートのプレス成形時に同時に成形でき、また、特別な部材を使用することなくプレートだけで液排出通路が形成されて、設備投資的に有利なプレート式熱交換器が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すプレート式熱交換器のプレート正面図。
【図２】図１Ａ−Ａ線に沿う第１の実施形態での拡大断面図。
【図３】図１Ａ−Ａ線に沿う第２の実施形態での拡大断面図。
【図４】本発明の第３の実施形態を示すプレート正面図。
【図５】本発明の第４の実施形態を示すプレート正面図。
【図６】本発明の第５の実施形態を示すプレート正面図。
【図７】本発明の第６の実施形態を示すプレート正面図。
【図８】本発明の第７の実施形態を示すプレート正面図。
【図９】図１のプレートの部分拡大図。
【図１０】従来のプレート式熱交換器のプレート正面図。
【図１１】図１０Ｂ−Ｂ線に沿う拡大断面図。
【図１２】図１０のプレートのハニカム構造端辺部におけるＴ矢視拡大図。
【符号の説明】
１    プレート
１ａ  プレート端辺部
１ｄ  端辺重合部
６    熱交換流路
７    シール部
７ａ  二重シール部
８    ガスケット
９    ハニカム開口部
１０Ａ〜１０Ｎ    液排出流路
【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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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