(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換板（２）が、平坦面の縦方向エッジ（２ａ）及び横方向エッジ（２ｂ）と、隣接する熱交換板（２）との間に２つの独立の対向して流れる流体の２重の流路を形成する為の波形部を備えた中央部（２ｃ）とを有しており、この熱交換板（２）を平行に積層した積層体からなる種類の熱交換器用板形アレイであって、
熱交換板（２）のそれぞれの縦方向エッジ（２ａ）に設けられ、隣り合う２つの熱交換板（２）を結合するための第１の結合デバイス（１０）と、熱交換板（２）の横方向エッジ（２ｂ）に交互に積層された開放端（３）と閉鎖端（４）とを形成するために設けられ、隣り合う熱交換板（２）を結合するための第２の結合デバイス（２０）と、熱交換板（２）のコーナー部に設けられ、熱交換板（２）と第１の結合デバイス（１０）及び第２の結合デバイス（２０）とを接合するための第３の結合デバイス（３０）とを備えると共に、
第１の結合デバイス（１０）のそれぞれは、ウエブ（１１）とフランジ（１２）とを備えるＴ字形セクションを為し、
ウエブ（１１）は、連続的かつ流体気密性の溶接繋ぎ（１３）によって相当する熱交換板（２）の縦方向エッジ（２ａ）に固定され、またそのフランジ（１２）は、一体の壁部を構成するために、連続的な溶接繋ぎ（１４）によって、隣接する熱交換板（２）のフランジ（１２）に固定されていることを特徴とする熱交換器用板形アレイ。
【請求項２】
平坦面の縦方向エッジ（２ａ）及び横方向エッジ（２ｂ）と、結合される熱交換板（２）との間に２つの独立の対向して流れる流体の２重の流路を形成する為の波形部を備えた中央部（２ｃ）とを有する互いに平行な熱交換板（２）の積層体からなる種類の熱交換器用板形アレイであって、
熱交換板（２）のそれぞれの縦方向エッジ（２ａ）に設けられ、隣り合う２つの熱交換板（２）を結合するための第１の結合デバイス（１０）と、熱交換板（２）の横方向エッジ（２ｂ）に交互に積層された開放端（３）と閉鎖端（４）とを形成するために設けられ、隣り合う熱交換板（２）を結合するための第２の結合デバイス（２０）と、熱交換板（２）のコーナー部に設けられ、熱交換板（２）と第１の結合デバイス（１０）及び第２の結合デバイス（２０）とを接合するための第３の結合デバイス（３０）とを備えると共に、
第２の結合デバイス（２０）のそれぞれがＬ字形セクションを為し、このＬ字形セクションの一方の脚部（２１）はこの連続的な流体気密性の溶接繋ぎ（２３）によって相当する熱交換板（２）に固定され、他方の脚部（２２）は連続的な流体気密性の溶接繋ぎ（２４）によって隣り合うＬ字形セクションの前記他方の脚部（２２）に固定されていることを特徴とする熱交換器用板形アレイ。
【請求項３】
平坦面の縦方向エッジ（２ａ）及び横方向エッジ（２ｂ）と、結合される熱交換板（２）との間に２つの独立の対向して流れる流体の２重の流路を形成する為の波形部を備えた中央部（２ｃ）とを有する互いに平行な熱交換板（２）の積層体からなる種類の熱交換器用板形アレイであって、
熱交換板（２）のそれぞれの縦方向エッジ（２ａ）に設けられ、隣り合う２つの熱交換板（２）を結合するための第１の結合デバイス（１０）と、熱交換板（２）の横方向エッジ（２ｂ）に交互に積層された開放端（３）と閉鎖端（４）とを形成するために設けられ、隣り合う熱交換板（２）とを結合するための第２の結合デバイス（２０）と、熱交換板（２）のコーナー部に設けられ、熱交換板（２）と第１の結合デバイス（１０）及び第２の結合デバイス（２０）とを接合するための第３の結合デバイス（３０）とを備えると共に、
板形アレイのコーナーにおいて、第１の結合デバイス（１０）及び第２の結合デバイス（２０）を共に結合するための第３の結合デバイス（３０）のそれぞれが、ブラケット（３１）と、該ブラケット（３１）の２つの脚部の内面に配置された２つの平行な水平板（３２，３３）とを備えることを特徴とする熱交換器用板形アレイ。
【請求項４】
熱交換板（２）の縦方向エッジ（２ａ）を結合するための第１の結合デバイス（１０）のそれぞれは、板部と、相当する熱交換板（２）の縦方向エッジ（２ａ）に沿って連続的な流体気密性の溶接繋ぎ（１３）によって固定される予定の２個の平行なフランジを有するセクションによって形成され、セクションの各板部のエッジは、一体の壁部を形成するために、連続的な流体気密性の溶接繋ぎ（１４）によって隣り合うセクションの板部に固定されていることを特徴とする請求項２または３に記載の熱交換器用板形アレイ。
【請求項５】
ブラケット（３１）の各脚部の横方向両エッジは、それぞれ、第１の結合デバイス（１０）及び隣り合う第２の結合デバイス（２０）の自由端にそれぞれ溶接によって固定され、２つの水平板（３２，３３）のそれぞれの自由端は、隣り合う熱交換板（２）のエッジに溶接によって固定されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の熱交換器用板形アレイ。
【請求項６】
板形アレイは、その横方向エッジ（２ｂ）に、流体入口と流体出口のヘッダー（９）へ接合するための少なくとも１つの接合部品（４０）を有することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の熱交換器用板形アレイ。
【請求項７】
複数の前記接合部品（４０）を備え、これら接合部品（４０）のそれぞれは並置されたＴ字形部材（４１）によって形成され、このＴ字形部材（４１）のウエブ（４２）は相当する熱交換板に溶接によって固定され、また、Ｔ字形部材（４１）のそれぞれのフランジ（４３，４４）は隣り合うＴ字形部材（４１）のフランジ（４３，４４）に溶接によって固定され、Ｔ字形部材（４１）の横方向のエッジは近接する第２の結合デバイス（２０）の自由端に溶接によって結合されることを特徴とする請求項６に記載の熱交換器用板形アレイ。
【請求項８】
内圧に耐えるチャンバーを有し、このチャンバー内に請求項１から７のいずれか１つに記載の板形アレイ（１）が設置されるプレート式熱交換器。
【発明の詳細な説明】
本発明の主題は、２つの対向して循環する流体の間で熱交換を行う熱交換器用の板形アレイである。
本発明のテーマは、また、こうした板形アレイを備えた熱交換器である。
熱交換器には一般に２つのタイプがある。
熱交換器の第１の種類は、流体がその中を流れる「Ｕ」字管の束、または直管の束を有する熱交換器である。
しかしながら、この種の熱交換器は高価な構成が必要であり、かつ、多くの場合、管束を入れるスペースが限定されているため管の数が限定されるため熱効率が限定される。
熱交換器の第２の種類は、隣接して配置された互いに平行な複数の板のアレイを有する。
薄いシートからなる複数の板は通常ステンレス鋼で作られ、平滑な面とされたエッジの部分と波形とされた中央部を有し、この波形の部分を通じて各板は互いに接触し、波形の部分によって２つの互いに独立な対向流を、板形アレイの一方の端部から他方の端部に循環させるための２つの循環路が設定されている。
板は、アレイを形成するため、次のように組み立てられる。
第一に、各板の縦方向の端部に間隔形成のための条片を挟んで、複数の板が積層される。
次いで、溶接体によって流体気密性の壁部を形成するため、アレイの各横方向面の高さの全てに溶接体を析出させ、それぞれの流路の入り口、出口を溶接によって形成する。
溶接体による壁面の形成は、水平方向の溶接作業を繰り返して、溶接体を積み上げることによって行う。
こうした板形アレイの実施の形態は、大量の金属を必要とし、かつ溶接作業に多くの時間を要する。
さらに、この方法は、別の欠点を持つ。
それは、アレイの使用前の漏れに対する密閉性テストが、板がすべて組み立てられた後にしか行うことができない点である。
その結果、漏れが発生した場合は、漏れの原因探求は、多くの領域を取り外すこと以外にはできないので、漏れの原因調査は厄介でかつ手間がかかる。
こうしたことによって生ずる困難はすぐに想像ができる。
特許第９４／２２６３１からよく知られている例は、互いに平行な金属板の積層体からなる熱交換器であって、この場合、熱交換板は、平坦な面とされたエッジ部と、関連する板と共に、２つの独立の向流で流れる流体の２重流路を作るためのキャビテイを備えた中央部からなる。
各板はそのエッジに、交互に積層された開放端と閉鎖端とを形成するために、隣り合う板との結合のためのデバイスを有している。
本発明の目的は、従って、より簡単により安価に製造することができ、漏れテストを容易に行うことのできる板形アレイを提供することによって上記の欠点を防止することである。
本発明の主題は、従って、次のような種類の熱交換器用の板形アレイである。
すなわち、平坦な端部と、関連する板と組み合わされて２つの独立な向流用の２重の流路を形成するため波状とされた中央部と、を有する互いに平行な金属製熱交換板の積層体からなる板形アレイであって、各熱交換板は、縦方向エッジに、互いに開放部と閉鎖部が交互に重ね合はせるために隣り合う板と結合するためのデバイスと、その端部エッジに、交互に重なった開放端と閉鎖端とを形成するための隣り合う板とを結合するためのデバイスと、コーナーに、熱交換板と結合デバイスを共に接合するためのデバイスと、を有する。
本発明の別の特徴によれば、
−熱交換板の縦方向エッジを結合するための各デバイスはＴ字形セクションで形成され、そのウエブは連続的な流体気密性の溶接繋ぎによって相当する熱交換板の縦方向のエッジに固定され、またその各フランジは一体の壁部を構成するため、連続的で流体気密性の溶接繋ぎによって隣り合うＴ字形セクションにそれぞれ固定され、
−熱交換板の縦方向エッジを結合するためのデバイスは、相当する熱交換板の縦方向エッジに沿って連続的な流体機密性の溶接繋ぎによって固定される予定の板部と２つの平行なフランジを有するセクションによって形成され、一体の壁部を形成するために、セクションの各板部のエッジは、隣り合うセクションの板部のエッジに連続的な流体気密性の溶接繋ぎによって固定されており、
−熱交換板の端部エッジを結合するための各デバイスはＬ字形セクションで形成され、そのセクションの一方の脚部は連続的な流体気密性の溶接繋ぎによって相当する熱交換板の端部エッジに固定され、他方の脚部は連続的な流体気密性溶接繋ぎによって隣り合うＬ字形セクションの脚部の１つに固定され、
−コーナー部においては、結合デバイスを接合するための各デバイスがブラケット型垂直板と、このブラケット型垂直板の２本の足部の内面に配置された２枚の平行な水平板からなり、
−ブラケット型板部の各脚部の横方向エッジがそれぞれＴ字形セクションの自由端にそれぞれ溶接で固定され、各水平板の自由端が、隣り合う熱交換板のエッジに溶接で固定され、
−この板形アレイは、その端部エッジに、流体入り口と流体出口ヘッダーに接合される少なくとも１つの部品を有し、
−各結合部品は並置されたＴ字形部品からなり、そのウエブは相当する熱交換板の端部エッジに溶接によって固定され、そのフランジのそれぞれは、隣り合うＴ字形部品のフランジに溶接によって固定され、Ｔ字形部品の横方向のエッジは隣り合うＬ字形セクションの自由端に溶接によって結合されている。
本発明の主題は、また、圧力に耐えるチャンバーを有し、このチャンバー内に上記に規定された板形アレイが配置されたプレート式熱交換器である。
本発明の特徴及び利点は、実施の形態及び以下に示す添付した図面を参照した説明によって順次明らかとされる。
図１は、本発明による板形アレイの一部の概略を示す斜視図である。
図２は、本発明による板形アレイの部分の斜視図であり、熱交換器の縦方向エッジの結合デバイス及び前記熱交換板のコーナーの結合デバイスを示している。
図３は、本発明による板形アレイの部分断面図であり、熱交換板の端部エッジの接合デバイス示している。
図４は、コーナー接合デバイスの斜視図である。
図５は、本発明による板形アレイの部分斜視図であり、流体入り口と流体出口のヘッダーを接合するための部品を示している。
図６は、接合部品の１つの部品を示す斜視図である。
図１には、全体を符号１で表し、対向して流れる流体の間で熱交換を行うことを目的としている熱交換器用の板形アレイが部分的に示されている。
板形アレイ１は、厚さの薄い互いに平行な熱交換板２の集積体からなる。
それぞれの熱交換板２は、通常はステンレス鋼またはその他の十分延性のある材料で構成されている。
それぞれの熱交換板２は、平滑な面とされている縦方向エッジ２ａ及び横方向エッジ２ｂと、波形とされている中央部２ｃとを有する。
熱交換板２は、それぞれの間に間隙を画成しており、一の間隙により第１流体Ａの第１の縦方向の流路ａが形成され、他の間隙により第２流体Ｂの第２の縦方向の流路ｂが形成される。
そして、それらの流路は板形アレイ１の縦方向の全長に延びている。
流路ａおよびｂは、それぞれ独立の対向する流路である。
それぞれの熱交換板２は次を有する。すなわち、
−その縦方向エッジ２ａ位置の、２つの隣り合う板を結合するための第１の結合デバイス１０と、
−その横方向エッジ２ｂ位置の、交互に積層された開放端３及び閉鎖端４を形成するため隣り合う熱交換板２を結合する第２の結合デバイス２０と、
−そのコーナー位置の、熱交換板２と第１の結合デバイス１０及び第２の結合デバイス２０とを互いに接合するための第３の結合デバイス３０とを有する。
板形アレイ１は、また、横方向エッジ２ｂの位置に、流体入口と流体出口のヘッダー９を接合するための少なくとも１つの接合部品４０を含む。
図を乱雑にしないために、これらヘッダー９は図１に点線で示した。
図２に示すように、熱交換板の縦方向エッジ２ａを結合するためのそれぞれの第１の結合デバイス１０は、ウエブ１１と該ウエブ１１に垂直な２つのフランジ１２を持つＴ字形セクションによって構成されている。
ウエブ１１の厚さは熱交換板２の厚さとほぼ等しく、それぞれのフランジ１２の高さは、２枚の熱交換板２を離間させている距離の半分にほぼ等しい。
それぞれの第１の結合デバイス１０のウエブ１１は、連続的な流体気密性の溶接繋ぎ１３によって相当する熱交換板２の縦方向エッジ２ａに固定され、また第１の結合デバイス１０のそれぞれのフランジ１２は連続的な流体気密性の溶接繋ぎ１４によって隣り合う第１の結合デバイス１０のフランジ１２に固定される。
従って、Ｔ字形状を為す第１の結合デバイス１０を並べて配列し、それらを熱交換板２の縦方向エッジ２ａと共に固定して組立てることによって、板形アレイ１の縦方向側面に一体の流体気密性の壁部が形成される。
別の実施の形態によると、図示されていないが、熱交換板２の縦方向エッジ２ａを結合する第１の結合デバイス１０は、２つの配列されたＴｓを形成し、板部と２つの平行なフランジを有するセクションによって行ってもよい。
その場合、フランジの間の距離は、２枚の熱交換板２の間の間隙に相当する。
それぞれのフランジは相当する熱交換板の縦方向エッジ２ａに沿って、連続的な流体気密性の溶接繋ぎによって固定されるように設定されている。
セクションのそれぞれの板の端部は、隣り合うセクションの板のエッジに、一体の壁部を形成するために、連続的な流体密閉型の溶接繋ぎによって固定される。
この実施の形態においては、種々の部品を一体に結合するための溶接繋ぎの数を減少させることができる。
図３に示すように、熱交換板２の横方向エッジ２ｂを結合するためのそれぞれの第２の結合デバイス２０は、２つの平行な脚部２１及び脚部２２を有するＬ字形セクションで構成されている。
各脚部２１は、熱交換板２の厚さと等しい厚さを持ち、各脚部２２は２枚の熱交換板２を離間させる距離の半分にほぼ等しい高さを持つ。
それぞれの第２の結合デバイス２０において、脚部２１は相当する熱交換板２の横方向エッジ２ｂに連続的な流体気密性の溶接繋ぎ２３によって固定される。
さらに、第２の結合デバイス２０のそれぞれの脚部２２は、連続的な流体密閉型溶接繋ぎ２４によって隣り合う第２の結合デバイス２０の脚部２２の一つに固定される。
図３に示すように、２つの間隙の内１つはＬ字形材によって閉鎖される。従って、板形アレイ１の各端部に、交互に開放端３と閉鎖端４を重ね合わせることができる。
図２及び４に示すように、熱交換板２と第１の結合デバイス１０及び第２の結合デバイス２０とを互いに接合するための第３の結合デバイス３０は、垂直板のブラケット３１と、このブラケット３１の２つの脚部の内面に配置された２つの水平板３２及び水平板３３とを備える。
従って、第３の結合デバイス３０のそれぞれについて、ブラケット３１が１つの流路のスペース及び別の流路の上半分及び下半分のスペースを覆うことになる。
ブラケット３１の各足部の横方向エッジは、隣り合うＴ字形状を為す第１の結合デバイス１０の自由端及び隣り合うＬ字形状を為す第２の結合デバイス２０の自由端に接触して溶接によって固定され、各水平板３２及び水平板３３の自由端は隣接する熱交換板２のエッジに溶接によって固定される。
こうして重なった第３の結合デバイス３０の縦方向エッジ２ａは、連続的なコーナー面とするために一体に溶接される。
流体Ａ及び流体Ｂの入口と出口を交互に配置するために、板形アレイ１は、その横方向エッジ２ｂに、ヘッダー９を接合させるための少なくとも１つの接合部品４０を持つ。
図５及び６に示すように、接合部品４０は、ウエブ４２と２個のフランジ４３及びフランジ４４を持つＴ字形部材４１が並んで配置されて形成されている。
ウエブ４２は熱交換板２とほぼ等しい厚さを持ち、フランジ４３及びフランジ４４のそれぞれは、２枚の熱交換板２を離間させる距離の約半分の高さとされている。
各Ｔ字形部材４１のウエブ４２は、相当する熱交換板２のエッジに溶接固定され、フランジ４３及びフランジ４４は、それぞれ隣り合うＴ字形部材４１のフランジ４３またはフランジ４４に溶接固定される。
Ｔ字形部材４１の横方向エッジは、隣り合うＬ字形状を為す第２の結合デバイス２０の自由端に溶接固定される。
こうして構成された板形アレイ１は、図示されていないが、熱交換器を構成するため、内圧に耐えられる流体気密性の容器内に設置される。
こうした板形アレイ１は、積層前に、熱交換板２の縦方向エッジ２ａにＴ字形状を為す第１の結合デバイス１０を装着し、また、前記熱交換板２の横方向エッジ２ｂにＬ字形状を為す第２の結合デバイス２０を装着した上で、溶接によって組み立てる。
熱交換板２の波形部にとって必要なスペースを作り出し、かつ手動または自動の突き合わせ溶接によって熱交換板２と接合させることができるように第１の結合デバイス１０及び第２の結合デバイス２０が作られている。
熱交換板２のコーナーには、第３の結合デバイス３０とヘッダー９を接合するための接合部品４０とが設けられている。
これらの部品を備えた熱交換板２は、次いで積み重ねられ、互いに反対に向いているこれらの部品を付き合わせ溶接することによって、それぞれの流路の流体気密性が得られる。
こうした組立法によって、組立時の溶接部の数を低減させ、その結果、各種溶接部を形成するための金属量を低減させる。
このことは、自動的に、溶接時間の短縮を意味する一方、他方、溶接エネルギーによって発生する残存歪みや残存応力の減少を意味する。
加えて、漏れが生じた場合、漏れの発生箇所の探索が容易になる。
さらに、こうした組立方法の採用によって、流体の滞留箇所が無くなる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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