(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性プラスチック膜の複数のバッグ（１０）と、バッグの内側に蒸気を供給する蒸気分配要素と、バッグの外側の熱交換面に液体を供給する液体分配要素とを具備しており、前記可撓性プラスチック膜（９）がバッグの内側及び外側に熱交換面を形成しており、前記蒸気分配要素が前記熱交換面の全幅に蒸気を導く平行導管（３）を規定している熱交換器であって、当該熱交換器は、蒸気分配要素（１）と液体分配要素（７）との夫々を形成すべく、バッグの内側とバッグの外側とに交互に配置された対向する壁要素（１，７）を具備しており、前記要素は、一方の要素の突起（２）と、隣接する要素の対応する溝（６）との手段によって互いに固定されており、前記膜（９）の端部は、互いに固定される突起と溝との間にロックされていることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
突起（２）と溝（６）とは、壁要素（１，７）間に蒸気の通路を切り開くように細長く形成されていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
壁要素（１，７）は、互いに固定される突起（２）と溝（６）とによって形成されるスナップ固定手段（８）により互いに固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項４】
液体分配要素（７）は、バッグの外側の熱交換面に液体を供給する導管システム（１１）を規定していることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項５】
各蒸気分配要素（１）は、隣接する壁要素（１，７）間に蒸気導管（３）を形成する突起（２，４）を有しており、各液体分配要素（７）は、隣接する壁要素間に液体導管（１１）を形成するように輪郭づけされていることを特徴とする請求項４に記載の熱交換器。
【請求項６】
壁要素（１，７）は、射出成形によりプラスチックから形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
本発明は、加熱蒸気が熱交換面の端部に配置された蒸気分配器から膜部材の熱交換面に供給され、分配器が熱交換面の全幅に亘って蒸気を導く平行な導管を有している熱交換器に関するものである。
熱交換面が、プラスチック膜のような膜部材である熱交換器は、加熱媒体として機能する蒸気によって液体を蒸発させるために用いられる。例えば、フィンランド公開公報第８６９６１号には、海水の蒸留または種々の溶液及び懸濁液の濃縮を目的とするプラスチック膜のバッグからなる熱交換器が開示されている。効果的に熱交換を行うためには、プラスチック膜の熱交換面全体を覆うために、液体をプラスチック膜の熱交換面に均一に分配しなければならず、加熱蒸気は液体に対向するプラスチック膜の面にそれぞれ均一に供給されなければならない。
フィンランド公開公報第８６９６１号に開示された熱交換器においては、プラスチック膜の各バッグには、液体及び蒸気導管を含むハニカム体が取り付けられ、ハニカム体は、二つの側壁と側壁間で互いから隣接導管を分離する隔壁とによって形成されて、連続的に一つを他の上端部においてなる三つのハニカム形成されたプレートによって形成される。中央のハニカム形成されたプレート内の導管は、バッグの内側に延びる蒸気導管として機能し、外側のハニカム形成されたプレートの導管は、バッグの外面に延びる液体導管として機能する。バッグとハニカム体は、ハニカム体を有する各バッグが熱交換器内において一体で、交換可能な熱交換要素を構成するように互いに固定される。
本発明の目的は、蒸気分配導管システムが従来よりもより簡素な要領で実施される熱交換器を提供することにある。本発明の特徴は、蒸気分配器が二つの対向する壁要素によって形成され、これらの壁要素が、一方の要素の突起と他方の要素の対応する溝によって互いに固定されており、熱交換面を構成する膜が相互に係合する突起及び溝間にロックされることにある。
本発明のシステムによれば、固定突起及び溝が、熱交換面を構成する膜をプリーツ状に折り畳み、これによって熱交換面の幅方向にそれを狭めている。加熱蒸気の導入は、熱交換器内において、膜によって規定される蒸発空間の拡大を生じさせるので、前記の膜を狭めることは、蒸気空間の拡大にそれとは別に追随するように狭めることに対応している。プリーツを形成することによって、膜に拡大余裕を生じさせ、使用中における膜の引き伸ばしまたは破裂を防止する。
壁要素を相互に固定する突起と溝とは、好ましくは、それらが壁要素間に蒸気通路を切り開くように、細長く形成される。固定は、互いに係合する突起及び溝によって形成されるスナップ固定であり得、そのような固定は要素を相互にしっかりと締結するのに十分である。
本発明は、有利には、蒸発されるべき液体及び加熱蒸気が、プラスチック膜のバッグ又は他の同様の熱交換要素によって形成される熱交換面に、上端において導管から供給されるエバポレータに適用され得る。本発明によれば、蒸気分配器を規定する壁要素は、この場合、その他側において、蒸発されるべき液体のために必要な液体導管を規定するように配置され、これらの導管は液体の反対側の熱交換膜の前記の側に延びている。従って、構造は多数の交互に配置された熱交換膜と、これに対応する数の対向し、相互にリンクされた壁要素とによって形成することができ、これらの間に熱交換膜の端部がロックされ、それらの間の空間内に蒸気及び液体の分配器として機能する導管を規定し、膜の間の交互の空間に蒸気と液体を供給する。このシステムは、例えばフィンランド公開公報第８６９６１号に開示されたものに比べて、導管を分離する壁要素の数が、前記公開公報による構造中における導管の間の側壁の数の半分となっているという利点がある。簡素化された構造によって、蒸気導管は、従来のものに比べて広くすることができ、その場合、その中における圧力損失がより小さくなる。これは、液体から加熱蒸気として得られる蒸気を用いる蒸留器にとって特に重要であり、蒸留器において、蒸発する液体と凝縮する蒸気との間の温度差は非常に小さくなり得る。
膜材料によって形成されたバッグは、熱交換器の熱交換要素として用いられる際、これらのバッグは、壁要素がバッグ端の内側とバッグの外側に交互に配置されるように、蒸気及び液体導管を規定する当該壁要素にリンクされる。バッグの内側の各壁要素は、この場合、要素間で蒸気導管を形成するための突起を有する蒸気分配要素であり、バッグの外側の各壁要素は、要素間に液体チャネルを形成するように輪郭づけされた液体分配要素である。
本発明は、以下に添付図面を参照しながら実施例によってより詳細に説明される。
図１は、本発明による熱交換器の蒸気分配器の一つの壁要素の側面を示し、
図２は、図１の壁要素の上面を示し、
図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面に対応する、二つの壁要素により形成される蒸気分配器の一部を示し、
図４は、図１のＩＶ−ＩＶ断面に対応する相互に固定された壁要素によって形成された蒸気及び液体分配器の一部を示し、そして、
図５、６は、図３に対応する方法で、蒸気分配器の壁要素の固定の他の方法を示す。
図１及び図２に示すように、熱交換器の蒸気分配器の壁要素１は、射出成形によりプラスチックから製造されるプレートであり、プレートの幅は熱交換器の熱交換面の幅に対応している。壁要素１は、一方側の垂直突起２を有しており、これによって要素は、要素間に垂直蒸気導管３をつくるべく他の壁要素に固着されることができる。突起２の近傍において、壁要素１は、より狭い垂直リブ４を、突起と当該リブとがともに、対向する要素の間の空間を平行蒸気導管３に分割するように、有している。導管３における加熱蒸気の走行方向は、図１において矢印５で示されている。対向する側において、壁要素１は、突起２の形状に対応する溝６を有している。
二つの対向する壁要素１，７で形成された本発明による蒸気分配器の構造は、図３に示されている。蒸気分配器は、図１，２による壁要素である蒸気分配要素１と、それに固定され、以下に示すものと共に液体分配要素を構成する第二の壁要素７とを有している。要素１，７は、相互にスナップ固定手段８により固定され、端部においてわずかに幅広にされ、蒸気分配要素に属する突起２は、液体分配要素７における対応する形状の溝６に係合される。要素によって規定される蒸気導管３は、突起２及び溝６によって形成された固定ライン８と、液体分配要素の壁に対して自由に配置された蒸気分配要素のリブ４との間の空間に位置している。
可撓性プラスチック膜で構成される熱交換器の熱交換膜９は、図３に示すように、バッグ１０に形成され、図面には、その一方の垂直側が熱交換器の側部に示されている。蒸気分配要素１は、バッグ１０の上端の内側に配置され、液体分配要素７はその外側に配置される。蒸気導管は、こうして加熱蒸気をバッグ１０内に導く。要素１，７の間には、膜９が、相互に係合する要素の突起２と溝６との間でロックされており、突起に対応するプリーツが蒸気によるバッグ１０の加圧に対する膨張余裕分として機能するべく、膜に形成される。
相互に固定された図３に示す二つの要素対１，７を示す図４は、相互に固定された交互の蒸気分配要素１と液体分配要素７とから形成される組み合わせられた蒸気及び液体分配器の構成を示している。要素は、突起２と対応する溝６とで形成される図３に示すスナップ固定手段８によって相互に固定される。相互に固定された二つの要素の間には、それぞれの所与の場合において、突起２と溝６とによって所定位置にロックされたプラスチック膜が存在している。各蒸気分配要素は膜から形成されたバッグ１０の内側に位置し、各液体分配装置７はバッグの外側に位置する。図４に示すように相互に固定された要素１，７及びバッグ１０の数は、必要とされる熱交換器の容量に依存し、本発明はこれに限定されるものではない。
図４に示された、液体分配要素７と溝６を介してこれに固定された蒸気分配要素１との間の液体導管１１は、射出成形と共にプラスチック製液体分配要素に形成された溝によって形成される。液体導管１１の目的は、分配されるべき液体をプラスチック膜のバッグ１０の外面に実質的に均一に分割することにある。各液体分配要素７において、液体導管１１は、図４に示すように、熱交換器の側部の要素端から要素の中央部に向かって斜め下向きに延びる供給導管と、供給導管から垂直方向下向きに延びる分配導管とを具備する。供給導管の配置は、垂直方向の突起２において不連続となるように図１に示されている。この不連続部において、隣接する蒸気導管３を相互に分離するためにより低いより狭いリブ４は突起を相互に接続する。供給導管の領域において突起２を不連続とすることによって、液体分配要素を、要素間の緊密な固定を犠牲とすることなくより薄くすることができる。
図５，６に示す要素の対１，７の他の固定手段は、異なる方法で形成された突起２とこれに対応する溝６とを具備し、プラスチック膜９を要素間でプリーツ状に折り畳んで、膨張余裕分を形成する。これらの場合、突起２と溝６とは、自己ロックせず、要素１，７は、付加的に膠、溶接又は別体のクランプ手段等を使用することによって相互に拘束される。
上述の熱交換器は、蒸留器として機能することが可能で、そこにおいて、液体導管１１を介してプラスチック膜のバッグ１０の外面に導かれる液体は、蒸発され、コンプレッサに導かれ、その後高温、高圧で圧縮され、バッグ内部に供給されるべき加熱蒸気として蒸気導管３を介して熱交換器にもどされ、蒸気は熱交換プロセスにおいて液体に凝縮される。しかしながら、加熱蒸気として、他の要領でつくられた蒸気を使用することも可能である。
当業者にとって、本発明の種々の実施例は、上記の例により説明したものに限定されるものではなく、請求の範囲の記載の範囲内において変化させることが可能であるということは明らかである。特に、壁要素における突起２及び溝６の詳細な形状及び配置は大きく変化させてもよい。
【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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