(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
四隅に流体の出入口となる通路孔を開口させ、これら通路孔の間に流体の伝熱面を形成した方形のプレートをガスケットを介して交互に上下反転して順次積層してなるプレート式熱交換器において、
プレートのガスケットが嵌め込まれるガスケット溝の二重シール部の二つの溝のいずれか一方あるいは両方の底面の全体を、ガスケットが流体圧力により横ズレする方向にガスケット溝の相互間隙が狭くなるように傾斜させたことを特徴とするプレート式熱交換器。
【請求項２】
プレートに嵌め込まれるガスケットの二重シール部の二つのガスケット片のいずれか一方あるいは両方の底面の全体が傾斜している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】
プレートに嵌め込まれるガスケットの二重シール部の二つのガスケット片のいずれか一方あるいは両方の上面の全体が傾斜している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４】
プレート外周部のガスケット溝の底面の一部もしくは全体が傾斜している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５】
プレート外周部のガスケット溝に嵌め込まれるガスケットの上面または下面のいずれか一方あるいは両方の全体が傾斜していることを特徴とする請求項１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、複数枚のプレートを積層してなるプレート式熱交換器において、液体圧力に対するシール性の向上を図るための構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９乃至図１１を参照し、プレート式熱交換器の一般的な構造を説明する。
【０００３】
プレート式熱交換器は、方形をなすプレート（１１）の四隅に流体の出入口となる通路孔（１２）を開口させるとともに、これら通路孔（１２）の周りとこれら通路孔（１２）の間に形成された伝熱面（１３）の周りにガスケット（１４）を嵌装支持するガスケット溝（１５）を設けている。
【０００４】
そして、前記ガスケット溝（１５）内にガスケット（１４）を嵌め込んだ後、図示していない固定フレームと移動フレームとの間に複数枚のプレート（１１）を交互に平面上で１８０°回転させて、即ち、上下反転させて順次積層することにより、隣接するプレート（１１）の間に異種の流体が交互に流れる流体通路を具えたプレート式熱交換器が形成されている。
【０００５】
従来、この種プレート式熱交換器は、ガスケット（１４）が嵌め込まれるガスケット溝（１５）の二重シール部（１５ａ）の溝（１５ａ１）（１５ａ２）の底面（１５ａ１’）（１５ａ２’）およびガスケット（１４）が嵌め込まれない二重シール相当部（１５ｂ）の溝（１５ｂ１）（１５ｂ２）の底面（１５ｂ１’）（１５ｂ２’）が水平に形成されるとともに、ガスケット（１４）の二重シール部（１４ａ）のガスケット片（１４ａ１）（１４ａ２）の底面および上面もまた水平に形成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記プレート式熱交換器において、流体圧力に対するシール性を確保するためには、〔１〕プレート（１１）を締め付けた際の、ガスケット（１４）の圧縮反力によるシール面での面圧の確保、〔２〕流体圧力でのガスケット（１４）の横ズレによるプレート（１１）の開きを抑えるためのガスケット（１４）の近傍における隣接するプレート（１１）との当たり点（Ｐ）の確保が必要となる。
【０００７】
ところで、上記〔１〕について、シール面での締め付けによる面圧を大きくすればシール性は向上するが、そのためにはガスケット（１４）の圧縮率を大きくしなければならない。しかし、熱膨張によるガスケット（１４）の割れを考慮すると、ガスケット（１４）の圧縮率を大きくするのにも限度がある。しかも、ガスケット（１４）の圧縮率を大きくすると、締め付けたときのプレート（１１）の変形も大きくなり（特によく使われるチタン等の高級材において）、この変形により逆にシール性が低下することもある。そのため、これを防ぐためにはプレート（１１）の板厚を大きくする必要があり、結果的に材料コストの高騰等の問題が発生する。
【０００８】
また、上記〔２〕については隣接するプレート（１１）との当たり点（Ｐ）を設ける必要から、ガスケット（１５）の横ズレを抑えるためのガスケット溝（１５）の横壁（Ｗ）が断続的に存在することとなり、この横壁（Ｗ）がないところでは圧縮されたガスケット（１４）の厚み（ｄｇ）と同じ高さ（ｄｐ）の隙間ができることからガスケット（１４）の横ズレが生じ易く、液体圧力に対するシール性の確保に問題がある。
【０００９】
本発明は以上の問題点に鑑み、これを改良除去するためになされたもので、ガスケットの横ズレを抑制しつつシール面での面圧を大きくすることにより、液体圧力に対する良好なシール性を確保し得るプレート式熱交換器を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、四隅に流体の出入口となる通路孔を開口させ、これら通路孔の間に流体の伝熱面を形成した方形のプレートをガスケットを介して交互に上下反転して順次積層してなるプレート式熱交換器において、プレートのガスケットが嵌め込まれるガスケット溝の二重シール部の二つの溝のいずれか一方あるいは両方の底面の全体を、ガスケットが流体圧力により横ズレする方向にガスケット溝の相互間隙が狭くなるように傾斜させたものである。
【００１１】
本発明によれば、ガスケットの流体圧力による横ズレが抑えられてシール性を確保できるとともに、ガスケットの横ズレを抑える力が自己シール力となってシール面での面圧が増大される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図３を参照して本発明の実施例を説明する。
【００１３】
図１乃至図３に示すように、本発明のプレート式熱交換器は、従来品と同様に、方形をなすプレート（１）の四隅に流体の出入口となる通路孔（２）を開口させるとともに、これら通路孔（２）の周りとこれら通路孔（２）の間に形成された伝熱面（３）の周りにガスケット（４）を嵌装支持するガスケット溝（５）を設けている。
【００１４】
本発明では、ガスケット（４）が嵌め込まれるガスケット溝（５）の二重シール部（５ａ）の流体通路側の溝（５ａ１）の底面（５ａ１’）およびガスケット（４）が嵌め込まれない二重シール相当部（５ｂ）の流体通路側の溝（５ｂ１）の底面（５ｂ１’）を従来品のように水平に形成するのではなく、溝（５ａ１）の底面（５ａ１’）は二重シール部（５ａ）の内側に対して上がり傾斜に形成し、溝（５ｂ１）の底面（５ｂ１’）は二重シール相当部（５ｂ）の内側に対して下がり傾斜に形成する。二重シール相当部（５ｂ）の溝（５ｂ１）（５ｂ２）の底面（５ｂ１’）（５ｂ２’）は、プレート（１）を積層したときに隣接するプレート（１）のガスケット溝（５）の二重シール部（５ａ）に嵌め込まれるガスケット（４）の二重シール部（４ａ）のガスケット片（４ａ１）（４ａ２）の圧接部に相当する。
【００１５】
一方、ガスケット（４）の二重シール部（４ａ）の流体通路側のガスケット片（４ａ１）の底面（４ａ１’）および上面（４ａ１”）も従来品のように水平に形成するのではなく、底面（４ａ１’）は二重シール部（４ａ）の内側に対して上がり傾斜に形成し、上面（４ａ１”）は同じく二重シール部（４ａ）の内側に対して下がり傾斜に形成する。
【００１６】
本発明のプレート式熱交換器においては、ガスケット溝（５）内にガスケット（４）を嵌め込んだ後、プレート（１）を交互に上下反転させて積層すると、図２に示すように、流体圧力によりガスケット（４）が横ズレする方向にガスケット溝（５）の二重シール部（５ａ）の流体通路側の溝（５ａ１）の間隙が狭くなり、ガスケット（４）の最高部の厚み（ｄｇ’）より小さい高さ（ｄｇ”）の間隙ができるため、ガスケット（４）の横ズレを抑えることができる。したがって、ガスケット（４）の横ズレを抑えるための横壁がないところでも、ガスケット（４）の横ズレを抑えることができ、流体圧力に対するシール性を確保できる。
【００１７】
また、このようにガスケット（４）の横ズレを抑える力は自己シール力となり、シール性を確保するためのシール面での面圧は、締め付けによる面圧に加えて自己シール力となる液体圧力による面圧も得ることができる。しかも、液体圧力により得られる面圧は液体圧力の大きさに伴い大きくなるため、締め付けによる面圧が小さくても良好なシール性が得られる。これにより従来品のようにシール性を向上させるためにガスケット（４）の圧縮率を高める必要がないから、ガスケット（４）においては熱膨張による割れの心配がなく、しかも、圧縮によるへたりの進行が緩やかになり、寿命の延長に寄与することができる。また。プレート（１）においてもガスケット（４）の圧縮による変形が軽減されるため、板厚を薄くすることができ、材料コストの安価なプレート式熱交換器を提供できる。
【００１８】
尚、以上は、本発明の一実施例について説明したが、本発明はこれに限定されるべきものではなく、数多くの変形例を実施することが可能である。
【００１９】
例えば、図１乃至図３に示す実施例は、プレート（１）のガスケット溝（５）の二重シール部（５ａ）および二重シール相当部（５ｂ）の流体通路側の溝（５ａ１）（５ｂ１）の底面（５ａ１’）（５ｂ１’）に傾斜を設け、かつ、ガスケット（４）の二重シール部（４ａ）の流体通路側のガスケット片（４ａ１）の底面（４ａ１’）および上面（４ａ１”）に傾斜を設けているが、これに加えてプレート（１）のガスケット溝（５）の二重シール部（５ａ）および二重シール相当部（５ｂ）の通路孔側溝（５ａ２）（５ｂ２）の底面（５ａ２’）（５ｂ２’）に傾斜を設け、かつ、ガスケット（４）の二重シール部（４ａ）の通路孔側ガスケット片（４ａ２）の底面（４ａ２’）および上面（４ａ２”）に傾斜を設けても良い。
【００２０】
また、図１乃至図３に示す実施例は、プレート（１）のガスケット溝（５）の二重シール部（５ａ）および二重シール相当部（５ｂ）の流体通路側の溝（５ａ１）（５ｂ１）の底面（５ａ１’）（５ｂ１’）にそれぞれ傾斜を設けているが、どちらか一方のみに傾斜を設けるだけでも良い。これはプレート（１）のガスケット溝（５）の二重シール部（５ａ）および二重シール相当部（５ｂ）の通路孔側の溝（５ａ２）（５ｂ２）の底面（５ａ２’）（５ｂ２’）においても同様である。なお、図４はプレート（１）のガスケット溝（５）の二重シール部（５ａ）の流体通路側の溝（５ａ１）の底面（５ａ１’）だけに傾斜を設けた場合の変形例である。
【００２１】
また、図１乃至図３に示す実施例は、ガスケット（４）においても二重シール部（４ａ）の流体通路側のガスケット片（４ａ１）の底面（４ａ１’）および上面（４ａ１”）に夫々傾斜を設けているが、どちらか一方のみに傾斜を設けるだけでも良い。尚、図５はガスケット（４）の二重シール部（４ａ）の流体通路側ガスケット片（４ａ１）の底面（４ａ１’）だけに傾斜を設けた場合の変形例である。
【００２２】
また、図１乃至図３に示す実施例は、プレート（１）のガスケット溝（５）の二重シール部（５ａ）および二重シール相当部（５ｂ）の流体通路側の溝（５ａ１）（５ｂ１）の底面（５ａ１’）（５ｂ１’）の位置をガスケット溝（４）の成形深さに対して最下部（下段）に設けているが、図６に示すように、プレート（１）のガスケット溝（５）の二重シール部（５ａ）および二重シール相当部（５ｂ）の流体通路側の溝（５ａ１）（５ｂ１）の底面（５ａ１’）（５ｂ１’）の位置をガスケット溝（４）の成形深さに対して中段に設けて良い。
【００２３】
また、図１乃至図３に示す実施例では、プレート（１）のガスケット溝（５）の二重シール部（５ａ）および二重シール相当部（５ｂ）の流体通路側の溝（５ａ１）（５ｂ１）の底面（５ａ１’）（５ｂ１’）を全体にわたって同じ傾斜としたが、図７に示すように、プレート（１）のガスケット溝（５）の二重シール部（５ａ）および二重シール相当部（５ｂ）の流体通路側の溝（５ａ１）（５ｂ１）の底面（５ａ１’）（５ｂ１’）を凹形状あるいは凸形状としても良い。
【００２４】
更に、以上は、プレート（１）のガスケット溝（５）の二重シール部（５ａ）（５ｂ）およびガスケット（４）の二重シール部（４ａ）について適用してきたが、プレート（１）の外周部のガスケット溝（４）に対しても、図８に示すように、ガスケット溝（５）にガスケット（４）の横ズレを抑えるための横壁（Ｗ）がないところでは、ガスケット（４）が流体圧力により横ズレする方向にガスケット溝（５）の間隙が狭くなるように、ガスケット溝（５）にガスケット（４）の横ズレを抑えるための横壁（Ｗ）があるところでは、ガスケット（４）が流体圧力により横ズレする方向にガスケット溝（５）の間隙が逆に広くなるようにガスケット溝（４）の底面（４’）に傾斜を設けることによって、二重シール部と同様の効果を得ることができる。あるいは、プレート（１）の外周部のガスケット溝（４）に水平底面を有するプレート（１）に対して、ガスケット（４）の外周部の上面および下面において前述と同じく傾斜を設けることで同様の効果が得られる。
【００２５】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明は、プレートのガスケット溝の間隙またはガスケットの厚みのいずれか一方あるいは両方を、ガスケットが流体圧力により横ズレする方向に狭くなるように形成したことにより、ガスケットの横ズレを抑えて流体圧力に対するシール性を確保させるとともに、ガスケットの横ズレを抑える力が自己シール力となってシール面での面圧が増大されるため、締め付けによる面圧が小さくても良好なシール性が得られ、その結果、シール性を向上させるためにガスケットの圧縮率を高める必要がなり、ガスケットの寿命を延ばすことができるとともに、ガスケットの圧縮による変形が軽減されるためにプレートの板厚を薄くすることができて材料コストの安価なプレート式熱交換器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のプレート式熱交換器用プレートおよびガスケットの平面図である。
【図２】  本発明のプレート式熱交換用プレートをガスケットを介して積層した状態の図１のＡ−Ａ線における拡大断面図である。
【図３】  図１のＢ−Ｂ線における拡大断面図である。
【図４】  本発明の変形例を示す図面である。
【図５】  本発明の変形例を示す図面である。
【図６】  本発明の変形例を示す図面である。
【図７】  本発明の変形例を示す図面である。
【図８】  本発明の変形例を示し、（ａ）はプレート外周部の平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線およびＤ−Ｄ線における断面図である。
【図９】  従来のプレート式熱交換用プレートおよびガスケットの平面図である。
【図１０】  従来のプレート式熱交換器用プレートをガスケットを介して積層した状態の図９のＥ−Ｅ線における拡大断面図である。
【図１１】  従来のプレート式熱交換器のガスケット二重シール部の断面図である。
【符号の説明】
１  プレート
２  通路孔
３  伝熱面
４  ガスケット
４ａ  二重シール部
４ａ１  ガスケット片
４ａ２  ガスケット片
４ａ１’  底面
４ａ２’  底面
５  ガスケット溝
５ａ  二重シール部
５ｂ  二重シール相当部
５ａ１  溝
５ａ２  溝
５ａ１’  底面
５ａ２’  底面
５ｂ１  溝
５ｂ２  溝
５ｂ１’  底面
５ｂ２’  底面
【図１】
0003828633.tif 000002
【図２】
0003828633.tif 000003
【図３】
0003828633.tif 000004
【図４】
0003828633.tif 000005
【図５】
0003828633.tif 000006
【図６】
0003828633.tif 000007
【図７】
0003828633.tif 000008
【図８】
0003828633.tif 000009
【図９】
0003828633.tif 000010
【図１０】
0003828633.tif 000011
【図１１】
0003828633.tif 000012