JP2011519015A - スペーサーブロックのセットを用いたプレート型熱交換器の製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、複数のプレートを含み、プレート上に配置された横方向のバーとともに、流体の流通のためのサーキットを画定するタイプのプレート型熱交換器の製造方法にかかり、少なくとも以下の連続した工程を含む：横方向のバーにより分離された複数のプレートの積み重ねを供給すること、少なくとも１つの連結要素により互いに接続された少なくとも２つのスペーサーブロックの除去可能なスペーサーブロックのセットを少なくとも１つ、前記交換器のプレートの間に挿入すること、および、除去可能なスペーサーブロックのセットを除去することである。
【選択図】 なし

Description

本発明は、流体が通って流れるための流路を画定する複数のプレートを含み、前記プレートはろう付けにより互いに組み合わされたタイプのプレート熱交換器の製造方法、およびその方法により製造された熱交換器に関する。

プレート熱交換器は、通常、流体の経路を画定するプレートの積み重ねからなる。

流体の間の熱交換を改善するために、熱交換器を形成する前記プレートの間にフィンとして知られている波型シートをはさむことができる。得られる経路は、サイドバーによっていずれかの側で閉じられる。このように組み立てられると、熱交換器は、次いで、固定されたアセンブリを作製するためにろう付けされ、より優れた熱的接触を確実にする。

プレート熱交換器は、優れた熱伝導性および優れた機械的無欠性のために、アルミニウムまたはアルミニウム合金で作製される。

従来の熱交換器は、例えばＦＲ−Ａ−２８１５８９５に記載されているように、多くの流体、例えば５つ以上の流体から熱を交換することができる。熱交換フィン、これは一般に用いられるものであるが、熱交換面積を増加させること、および交換器の熱効率を改善するという熱的作用、およびろう付けの間に熱交換器の機械的無欠性を維持すること、および経路のたわみを防ぐという機械的作用の両方を有する。こうして、機械的無欠性は、アセンブリの測定局面となることが、たまたま生じる。特にそういう場合には、フィンは、もはや熱的に最適化されていない。
それゆえ、熱交換器のフィンを分離プレート上の改善されたコーティングで置き換えることは、知られている慣例である。ある場合には、フィンの密度を低減すること、あるいは、それをさらに完全に除去して、プレートの高められた表面積をフィンで覆うのを避けることは、有用とすることができる。

それゆえ、ろう付け工程の間に前記交換器の機械的無欠性を維持することができるのに加えて、提供するのが容易な熱交換器を作製する方法を開発することは有利であろう。

本発明の目的は、そのような製造方法を提供することにある。

本発明は、複数のプレートを含み、それはプレート上に配置されたサイドバーとともに、流体が通って流れるための流路を画定するタイプのプレート熱交換器を製造する方法を提供し、前記方法は、少なくとも以下の連続する工程を含む：
−サイドバーにより分離された多数のプレートの積み重ねが与えられ、
−少なくとも２つのスペーサーブロックからなる少なくとも１つのスペーサーブロックの除去可能なセット、それらは少なくとも１つの連結要素により互いに連結され、前記熱交換器のプレートの間に挿入され、
−前記熱交換器がろう付けされ、および
−スペーサーブロックの除去可能なセットが除去され、
前記方法は、前記連結要素が、前記スペーサーブロックの各々の主軸の周りでスペーサーブロックのセットの回転運動を可能とするように形造られ、各スペーサーブロックはその主軸に沿った基本的に一定の断面を有すること、および、挿入工程の後に、各スペーサーブロックを前記プレートに押し付けるように、回転運動は前記セットのスペーサーブロック全てにそれらの主軸の周りで適用されることを特徴とし；
ろう付け工程の後に、回転運動は前記セットのスペーサーブロック全てにそれらの主軸の周りで、前記スペーサーブロックをはずすように適用され、これにおいては、前記スペーサーブロックの除去可能なセットは、次のいずれかのように選択され、
ｉ）
・前記断面は基本的に多角形状であり、および
・前記断面の主対角線の少なくとも１つの長さは、間に前記スペーサーブロックが挿入されることが意図される熱交換器のプレート同士の間の距離より大きいか、それに等しい；
−または
ii)
・前記断面は基本的に楕円形状であり、および
・前記断面の主軸の長さは、間に前記スペーサーブロックが挿入されることが意図される熱交換器のプレート同士の間の距離より大きいか、それに等しい。

有利なことに、本発明にかかる方法は、複数のスペーサーブロックを容易かつ迅速に、熱交換器のプレート同士の間に挿入して除去することを可能とする。

その結果、スペーサーブロックの除去可能なセットは、ろう付け工程の後に取り除かれ、こうして流体流路内の空間が自由にされる。

スペーサーブロックを個別的に挿入し、その後、除去することは長ったらしい作業であるので、連結要素によって互いに連結されたスペーサーブロックの除去可能なセットを挿入することは、方法を簡素化する、
さらに、本発明にかかる方法を実施する際には、交換器のプレートが重ねられる間、スペーサーブロックを置くことは、もはや必要とされない。なぜなら、スペーサーブロックは、後の段階で挿入できるからである。

本発明にかかる方法はまた、以下の任意の特徴の１つ以上を、個別的にまたは全ての可能な組み合わせで含むことができる：
−スペーサーブロックの除去可能なセットが複数、これらは固定手段により互いに固定される、が挿入される；
−スペーサーブロックの除去可能なセットが一つ、前記熱交換器の２つのプレートの間に挿入される；
−その方法は、少なくとも１つのスペーサーブロックの除去可能なセットが選択される工程を含み、これにおいては、前記スペーサーブロックの各々の主軸の周りでスペーサーブロックのセットの回転運動を可能とするように、連結要素が形造られ：
前記スペーサーブロックの除去可能なセットは、以下のように選択され：
・各スペーサーブロックは、その主軸に沿った基本的に一定の断面を有する、
・前記断面は、基本的に多角形状である、および
・前記断面の主対角線の少なくとも1つの長さは、間に前記スペーサーブロックが挿入されることが意図される熱交換器のプレート同士の距離より大きいか、それに等しく；
挿入工程の後に、各スペーサーブロックを前記プレートに押し付けるように、回転運動は、前記セットのスペーサーブロック全てにそれらの主軸の周りで適用され；
ろう付け工程の後、前記スペーサーブロックをはずすように、回転運動は、前記セットのスペーサーブロック全てにそれらの主軸の周りで適用され；
−前記除去可能なスペーサーブロックのセットは以下のように選択され：
・各スペーサーブロックは、その主軸に沿った基本的に一定の断面を有し、
・前記断面は基本的に楕円形状であり、および
・前記断面の長軸の長さは、間に前記スペーサーブロックが挿入されることが意図される熱交換器プレート同士の間の距離より大きいか、それに等しく、
挿入工程の後に、各スペーサーブロックを前記プレートに押し付けるように、回転運動が、前記セットのスペーサーブロック全てにそれらの主軸の周りで適用され；
ろう付け工程の後、前記スペーサーブロックをはずすために、回転運動が前記セットのスペーサーブロック全てにそれらの主軸の周りで適用され；
−前記スペーサーブロックのセットのスペーサーブロック、および選択された連結部材は、その融点が７００℃以上、好ましくは９００℃以上の１つ以上の材料（ステンレススチールのような）で作製され；
−前記セットの全てのスペーサーブロックは、互いにほぼ平行なそれらの主軸を有する。

本発明はまた、ろう付け可能な材料から作られた複数のプレートを含むタイプのプレート型熱交換器にかかり、この交換器は、本発明にかかる方法により作製され得ることを特徴とする。

本発明の目的のために、“スペーサーブロックの除去可能なセット”は、スペーサーブロックのセットであって、交換器のろう付けの工程の後に、構造的な変更を必要とすることなしに、除去して再使用できるものを意味する。

本発明は、ろう付け工程の間に熱交換器を機械的に支持するために、スペーサーブロックの除去可能なセットを使用することにある。この理由は、ろう付け工程を改善するために、前記ろう付け工程の間に熱交換器に圧力を適用することが公知の慣例であるからである。スペーサーブロックのセットは、熱交換器を形成しているプレートが圧力下でたわまないことを確実にする。

スペーサーブロックのセットの使用は、熱交換器の製造中に行なわれる操作の数を低減する。

本発明の第一の実施形態において、方法はまた、各スペーサーブロックがその主軸に沿った基本的に一定の断面を有するものとなるように、スペーサーブロックの除去可能なセットが選択される工程を含む：
・前記断面は、正方形状であり、および
・正方形の辺の長さは、間に前記スペーサーブロックが挿入されることが意図される熱交換器プレート同士の間の距離に等しい。

選択されたセットのスペーサーブロックは、例えば、セットのスペーサーブロックに沿って規則的な間隔で分配された連結バーによって連結される。連結バーは、スペーサーブロックに溶接することができる。

有利なことに、そのようなセットは、使用するのが容易であり、熱交換器の２つのプレートの間に複数のスペーサーブロックを配列することを非常に容易にする。なぜなら、必要される全ては、交換器のプレート同士の間にスペーサーブロックのセットを滑り込ませることだからである。

ろう付け工程の後、スペーサーブロックのセットは除去することができ、この操作は連結要素によってもう一度容易にされる。

本発明の一実施形態において、方法はまた、スペーサーブロックの除去可能なセットを次のように選択する工程を含むことができる：
・各スペーサーブロックは、その主軸に沿った基本的に一定の断面を有する、
・前記断面はひし形状である、
・前記断面の長い対角線の長さは、間に前記スペーサーブロックが挿入されることが意図される熱交換器プレート同士の間の距離より大きいか、それに等しく、および
・前記断面の短い対角線は、間に前記スペーサーブロックが挿入されることが意図される熱交換器プレート同士の間の距離より小さい。

用語“ひし形”は、４つの等辺を有する任意の単純な多角形を意味するために用いられる。

スペーサーブロック同士の間の連結は、連結要素により与えることができ、それは例えば溶接によってスペーサーブロックに連結される。

連結要素は、ちょうつがい、ばね、駆動装置、または全てのスペーサーブロックに動き、例えば、スペーサーブロックのセットの各スペーサーブロックの主軸の周りで回転運動を適用することができるロッドのような機械的仕掛けを含むことができる。

有利なことに、そのようなスペーサーブロックの除去可能なセットの選択は、各スペーサーブロックのプレートとの接触面積が、各スペーサーブロックの全表面積の１５％以下、好ましくは各スペーサーブロックの全表面積の５％以下となるように、熱交換器の少なくとも２つのプレートの間にスペーサーブロックのセットを置くことを可能にする。

各スペーサーブロックと、その間にスペーサーブロックが導入されるプレートとの接触面積がより小さくなると、ろう付け工程の間にスペーサーブロックが前記プレートに溶接される危険が少なくなる。この実施形態において、選択されたスペーサーブロックのセットは、予備アセンブルされた熱交換器のプレートの間に置かれる。

スペーサーブロックを適所に置くこの工程は、２つのサブ工程を含むことができる最初に、各スペーサーブロックの断面の長い対角線が、プレートにより画定される面にほぼ平行な面内にあるような向きで、各スペーサーブロックのセットは、２つのプレートの間に挿入される。

有利なことに、各スペーサーブロックの断面の短い対角線が、間にスペーサーブロックのセットが挿入される熱交換器のプレート同士の間の距離より小さいか、それに等しい長さを有するように、スペーサーブロックのセットが選択されるので、各スペーサーブロックは２つのプレートの間に困難なく導入することができる。

第２のサブ工程において、スペーサーブロックのセットが交換器の２つのプレートの間に挿入されると、連結部材によって全てのスペーサーブロックに動きを適用することができ、各スペーサーブロックが２つのプレートに対して押し付けられるように、各スペーサーブロックはその主軸の周りで回転がもたらされる。

有利なことに、この位置で、スペーサーブロックのセットは、ろう付け工程の間における熱交換器の優れた機械的無欠性を維持する。

この実施形態においても、方法は、ろう付け工程の後に、スペーサーブロックの除去可能なセットがろう付けされた熱交換器のプレートの間から除去される工程を含む。

有利なことに、選択されたスペーサーブロックの除去可能なセットのスペーサーブロックは、ろう付け工程の間にプレートに溶接されない。これは、なかでも、スペーサーブロックの各々とプレートとの接触面積が小さいという事実のおかげである。

この実施形態において、スペーサーブロックの除去可能なセットは、断面の長い対角線がプレートにほぼ平行な面内にあるように適応させて、各スペーサーブロックをその主軸の周りで回転させることにより除去することができる。スペーサーブロックのセットを形成している全てのスペーサーブロックは、連結要素によって同時に回転させることができる。

有利なことに、これは、スペーサーブロックを除去する工程を簡素化にする。

本発明のもう一つの実施形態において、方法はまた、スペーサーブロックの除去可能なセットが以下のように選択される工程を含む：
１）各スペーサーブロックは、その主軸に沿った基本的に一定の断面を有するものである、
２）前記断面は、楕円の形状である、
３）前記断面の長軸の長さは、間に前記スペーサーブロックのセットが挿入されることが意図される熱交換器プレート同士の間の距離より大きいか、それに等しい、および
４）前記断面の短軸の長さは、間に前記スペーサーブロックの除去可能なセットが挿入されることが意図される熱交換器プレート同士の間の距離より小さいか、それに等しい。

スペーサーブロックの選択された除去可能なセットのためのスペーサーブロックは、連結要素によって互いに連結され、それは、各スペーサーブロックに溶接された剛直なバー、またはちょうつがい、ばね、駆動装置、またはスペーサーブロックの除去セットの各スペーサーブロックにそれらの主軸の周りでの回転運動が適用されるのを可能にするロッドのような機械的仕掛けによって各スペーサーブロックに連結されたバーのようなものである。そのようなスペーサーブロックの選択は、前述の実施形態と同様の利点を有する。

特に、各スペーサーブロックの接触面積は、プレートの間にいったん置かれると、前記スペーサーブロックの全表面積の１５％以下、好ましくは、前記スペーサーブロックの全表面積の５％以下にすることができる。

本発明にかかる方法の間において、選択されたスペーサーブロックの除去可能なセットは、好ましくは、その融点がろう付け温度より高い、例えば９００℃以上または１５００℃以上の１種以上の材料で作製される。選択されたスペーサーブロックのセットのスペーサーブロックは、例えばステンレススチール製とすることができる。

本発明にかかる方法は、スペーサーブロックの選択されたセットの各スペーサーブロックが、ろう付け段階の間のろう付けを防ぐまたは制限する生成物、ＳＴＯＰ ＯＦＦ（登録商標）のようなもので覆われる工程を含むことができる。

有利なことに、そのような生成物の使用は、本発明にかかる六角形断面のような上述の実施形態とは異なる断面のスペーサーブロックのセットを除去する工程を容易にする。

本発明は、上述の実施形態に制限されず、任意の同等の実施形態を包括するように非限定的に解釈される。

特に、本発明は、ろう付けにより組み合わせられる任意のタイプのプレート型熱交換器に適用することができる。特に、本発明にかかる方法は、スペーサーブロックが、六角形断面のような述べられた実施形態とは異なる断面を有するスペーサーブロックのセットを用いて行なうことができる。

Claims (6)

1. 複数のプレートを含み、それはプレート上に配置されたサイドバーとともに、流体が通って流れるための流路を画定するタイプのプレート熱交換器を製造する方法であり、少なくとも以下の連続する工程を含む方法。
   −サイドバーにより分離された多数のプレートの積み重ねが与えられ、
   −少なくとも２つのスペーサーブロックからなる少なくとも１つのスペーサーブロックの除去可能なセット、これらは少なくとも１つの連結要素により互いに連結され、前記熱交換器のプレートの間に挿入され、
   −前記熱交換器がろう付けされ、および
   −スペーサーブロックの除去可能なセットが除去され、
   −前記方法は、前記連結要素が、前記スペーサーブロックの各々の主軸の周りでスペーサーブロックのセットの回転運動を可能とするように形造られ、各スペーサーブロックはその主軸に沿った基本的に一定の断面を有すること、および
   −挿入工程の後に、各スペーサーブロックを前記プレートに押し付けるように、回転運動は前記セットのスペーサーブロック全てにそれらの主軸の周りで適用されること；
   −ろう付け工程の後に、回転運動は前記セットのスペーサーブロック全てにそれらの主軸の周りで、前記スペーサーブロックをはずすように適用されることを特徴とし、
   これにおいては、前記スペーサーブロックの除去可能なセットは、次のいずれかのように選択され、
   ｉ）
   ・前記断面は基本的に多角形状であり、および
   ・前記断面の主対角線の少なくとも１つの長さは、間に前記スペーサーブロックが挿入されることが意図される熱交換器のプレート同士の間の距離より大きいか、それに等しい；または
   ii)
   ・前記断面は基本的に楕円形状であり、および
   ・前記断面の主軸の長さは、間に前記スペーサーブロックが挿入されることが意図される熱交換器のプレート同士の間の距離より大きいか、それに等しい。
2. スペーサーブロックの除去可能なセットが複数、これらは固定手段により互いに固定される、が挿入されることを特徴とする請求項１の方法。
3. スペーサーブロックの除去可能なセットが一つ、前記熱交換器の２つのプレートの間に挿入されることを特徴とする請求項２の方法。
4. 前記スペーサーブロックのセットのスペーサーブロック、および選択された連結部材は、その融点が７００℃以上、好ましくは９００℃以上の１つ以上の材料（ステンレススチールのような）で作製されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの方法。
5. 前記セットの全てのスペーサーブロックは、互いにほぼ平行なそれらの主軸を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかの方法。
6. ろう付け可能な材料で作られた複数のプレートを含むタイプのプレート型熱交換器であって、前記交換器は請求項１〜５の１つの方法で作製されたことを特徴とする交換器。