JP5690532B2 - Shell and plate heat exchanger - Google Patents
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Description
本発明は、冷凍サイクルを構成する冷凍装置の蒸発器等に適用されて好適であると共に、プラズマアーク溶接に適したプレート端の形状をもつシェルアンドプレート式熱交換器に関する。 The present invention relates to a shell-and-plate heat exchanger which is suitable for being applied to an evaporator of a refrigeration apparatus constituting a refrigeration cycle and has a plate end shape suitable for plasma arc welding.
冷媒循環路に蒸発器、圧縮機、凝縮器及び膨張装置が介設されて冷凍サイクルを構成する冷凍装置においては、オゾン層破壊、地球温暖化防止の観点から、自然冷媒であるNH3やCO2等が注目されている。特に、NH3は冷凍能力が大きいため、大型冷凍装置によく用いられている。しかし、NH3は毒性があるため、NH3を用いた冷凍サイクル構成機器に対して、CO2を冷却負荷側の二次冷媒として用いる二次冷媒系を組み合わせた冷凍装置が多く用いられている。かかるNH3/CO2冷凍装置は、例えば、特許文献1及び特許文献2に開示されている。
In a refrigeration system in which an evaporator, a compressor, a condenser, and an expansion device are interposed in a refrigerant circulation path to constitute a refrigeration cycle, NH 3 and CO that are natural refrigerants are used from the viewpoint of ozone layer destruction and global warming prevention. 2 etc. are attracting attention. In particular, since NH 3 has a large refrigerating capacity, it is often used for a large-sized refrigerating apparatus. However, since NH 3 is toxic, a refrigeration apparatus that combines a secondary refrigerant system that uses CO 2 as a secondary refrigerant on the cooling load side is often used for refrigeration cycle components that use NH 3 . . Such NH 3 / CO 2 refrigeration apparatuses are disclosed in, for example,
NH3/CO2冷凍装置においては、カスケードコンデンサとして用いられるCO2液化器の長手方向のサイズが大きくなり、冷凍ユニットのサイズもこれに合わせて大きくならざるを得ない。そのため、CO2液化器は、搬入・据付け時に、冷蔵倉庫等のエレベータに乗せられないことがあり、その搬入・据付けに支障をきたすことがある。 In the NH 3 / CO 2 refrigeration apparatus, the size of the CO 2 liquefier used as a cascade condenser increases in the longitudinal direction, and the size of the refrigeration unit must be increased accordingly. Therefore, the CO 2 liquefier may not be placed on an elevator such as a refrigerated warehouse at the time of carry-in / installation, which may hinder the carry-in / installation.
一方、シェルアンドプレート式熱交換器は、表裏両面に特定の凹凸パターンをもつ多数のプレートを表裏交互に重ねることにより、表裏面に幾何学的構造の流路を形成させる。これにより、プレートの表裏面に2つの熱交換流体の該流路を交互に形成させ、2つの熱交換流体間でプレートを介して熱交換させるように構成されている。該流路では、流れる流体の強力な乱流が形成される。そのため、シェルアンドプレート式熱交換器は、優れた熱交換効率が得られると共に、長手方向のサイズを短縮でき、設置スペースを低減できる利点があり、冷凍装置の蒸発器や凝縮器等によく用いられている。以下、特許文献3(図4)に開示されたシェルアンドプレート式熱交換器の一構成例を図12に基づいて説明する。 On the other hand, the shell-and-plate heat exchanger forms a geometrical flow path on the front and back surfaces by alternately stacking a large number of plates having specific uneven patterns on the front and back surfaces. Thereby, the flow paths of the two heat exchange fluids are alternately formed on the front and back surfaces of the plate, and heat is exchanged between the two heat exchange fluids via the plate. In the flow path, a strong turbulent flow of the flowing fluid is formed. Therefore, the shell-and-plate heat exchanger has the advantages of being able to obtain excellent heat exchange efficiency, shortening the size in the longitudinal direction, and reducing the installation space, and is often used for evaporators and condensers of refrigeration equipment. It has been. Hereinafter, a configuration example of the shell and plate heat exchanger disclosed in Patent Document 3 (FIG. 4) will be described with reference to FIG.
図12において、このシェルアンドプレート式熱交換器100は、中空容器102の内部にプレート重合体104が収容されている。プレート重合体104は、多数の伝熱エレメントであるプレート106が重ね合わされて構成されている。プレート相互間には、中空容器102の内部空間s1に対して開放された通路Aと、該内部空間s1に対して閉じられた通路Bとが交互に形成されている。中空容器102の底部に設けられた入口管108から内部空間s1に第1の熱交換流体aが流入し、通路Aを通って出口管110から中空容器102の外部に排出される。
In FIG. 12, the shell and
各プレート106には、プレート外周縁近傍で中心点に対して180度位相が異なる位置に、2個の孔112及び114が穿設され、これら孔を通して、プレート重合体104を貫通する方向に2本の流路が形成される。孔112に相対する位置の中空容器102の側壁に入口管116が設けられ、入口管116とは反対側の側壁で、孔114に相対する位置の側壁に出口管118が設けられている。第2の熱交換流体bが入口管116から流入し、第2の熱交換流体bは、孔112から通路Bを経て孔114に到り、出口管118から流出する。
Each
第1の熱交換流体aは、通路Aを流れるとき、第2の熱交換流体bと熱交換してその一部が気化し、気液二相状態の第1の熱交換流体aは、セパレータ120で気液分離される。第2の熱交換流体bは、通路Bを流れるとき、第1の熱交換流体aと熱交換して凝縮し、アフタークーラ122で凝縮液と不凝縮性ガスに分離される。なお、プレート106の
外形は、通常、角形又は円形を有している。
When the first heat exchange fluid a flows through the passage A, the first heat exchange fluid a exchanges heat with the second heat exchange fluid b, and a part thereof is vaporized. The first heat exchange fluid a in the gas-liquid two-phase state is a separator. Gas-liquid separation is performed at 120. When the second heat exchange fluid b flows through the passage B, the second heat exchange fluid b exchanges heat with the first heat exchange fluid a and condenses, and is separated into a condensate and a noncondensable gas by the
図13は、円形のプレートを用いたプレート重合体の構成例を示す。図13において、円形のプレート130には、波形断面を有する直線状の波形凹凸132が形成されている。プレート130には、プレート外周縁136の近傍に、中心に対して180度位相を異ならせた2個の孔134,134が穿設されている。プレート130の外周縁136及び孔134の内周縁138は、波形凹凸132に連なった狭い環状の平坦面に形成されている。外周縁136の平坦面を形成する板状体と内周縁138の平坦面を形成する板状体とは、波形凹凸132の山と谷の段差分だけ高低差が設けられている。
FIG. 13 shows a structural example of a plate polymer using a circular plate. In FIG. 13, the
2枚のプレート130を互いの裏面同士を相対させて(凹凸パターンを背合わせにして)重ね合わせ、互いに当接した孔134の内周縁138同士を矢印uで示すように周溶接して、ペアプレート140を製造する。このとき、プレート130の外周縁136間は、プレート130に形成された波形凹凸132の山と谷の段差の2倍の隙間sを形成する。次に、多数のペアプレート140を重ね合わせ、各ペアプレート140の外周縁136同士を当接させ、当接面を矢印vで示すように周溶接する。こうして、プレート重合体142が形成される。プレート重合体142は、中空容器の内部に支持具によって固定される。
The two
このように、プレート重合体142は、プレート130の外周縁136と孔134の内周縁138とが、選択的に溶接される。即ち、重合方向に向かって外周縁と内周縁とが交互に溶接される。これによって、各プレート間に、中空容器の内部空間に開放された第1の流路と、中空容器の内部空間に対して遮断されると共に、孔134に連通し、孔134から中空容器の外部に連通した第2の流路が形成される。そして、第1の流路と第2の流路を流れる2つの熱交換流体をプレートを介して熱交換させる。
Thus, the
前述のように、NH3/CO2冷凍装置に組み込まれるCO2液化器の長手方向のサイズが大きくなり、冷凍ユニットのサイズがこれに制約されて小型化できないという問題がある。そのため、CO2液化器の搬入・据付け時に、冷蔵倉庫等のエレベータに乗せられないことがあり、その搬入・据付けに支障をきたすことがある。 As described above, there is a problem that the size of the CO 2 liquefier incorporated in the NH 3 / CO 2 refrigeration apparatus increases in the longitudinal direction, and the size of the refrigeration unit is restricted by this and cannot be reduced. For this reason, when the CO 2 liquefier is carried in and installed, it may not be put on an elevator such as a refrigerated warehouse, which may hinder the carrying in and installation.
この問題を解決するため、長手方向のサイズが短く、設置スペースを低減できるシェルアンドプレート式熱交換器を用いるとよい。しかし、シェルアンドプレート式熱交換器は、プレート重合体を構成するプレート間を溶接する溶接箇所が多く、溶接工数が多くなる。そのため、どこかの溶接箇所に溶接不良が発生すると、熱交換流体の漏洩が生じるので、溶接時に、溶接不良を発生させないように注意する必要がある。 In order to solve this problem, it is preferable to use a shell-and-plate heat exchanger that has a short size in the longitudinal direction and can reduce installation space. However, the shell-and-plate heat exchanger has many welding locations where the plates constituting the plate polymer are welded, and the number of welding steps increases. For this reason, if a welding failure occurs at any welding location, leakage of the heat exchange fluid occurs, so care must be taken not to generate a welding failure during welding.
しかし、プレートは複雑な形状にプレス成形されるので、プレス成形後に歪が発生しやすく、この歪に起因して起こる変形により、プレート重合体の剛性が低下するおそれがある。また、スプリングバックが発生して、プレート外周縁又はプレート内周縁を形成する板状体に逆そりが発生し、該板状体間に隙間が発生するおそれがある。板状体間に隙間が発生すると、アーク溶接等を施す場合、アークによる材料への入熱が不安定となり、溶接不良が発生するおそれがある。 However, since the plate is press-molded into a complicated shape, distortion is likely to occur after press-molding, and the deformation caused by this distortion may reduce the rigidity of the plate polymer. Further, a springback may occur, causing reverse warping in the plate-like bodies forming the outer peripheral edge of the plate or the inner peripheral edge of the plate, and there is a possibility that a gap is generated between the plate-like bodies. When a gap is generated between the plate-like bodies, when arc welding or the like is performed, heat input to the material by the arc becomes unstable, and there is a possibility that poor welding occurs.
また、プレートの材料として、通常、耐食性があるステンレス鋼が用いられている。しかし、TIG溶接等を用いると、TIG溶接は熱集中性がそれほど良くなく、入熱量が多いため、材料によっては、プレートの母材が変質したり、あるいは熱劣化や、熱歪、熱応力が発生して、プレート重合体の強度が低下するおそれがある。 Further, stainless steel having corrosion resistance is usually used as a material for the plate. However, when TIG welding or the like is used, TIG welding is not so good in heat concentration and has a large amount of heat input. Therefore, depending on the material, the base material of the plate may be altered, or thermal deterioration, thermal distortion, and thermal stress may occur. It may occur and the strength of the plate polymer may decrease.
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、シェルアンドプレート式熱交換器を製造する際に、プレートのプレス成形後の歪やスプリングバック等に起因した溶接不良や、プレート母材の変質による劣化をなくすと共に、プレート重合体の強度を向上させることを目的とする。 In view of the problems of the prior art, the present invention, when manufacturing a shell-and-plate heat exchanger, has poor welding due to distortion after plate press forming, springback, etc., and deterioration due to alteration of the plate base material. The purpose is to improve the strength of the plate polymer.
かかる目的を達成するため、本発明は、
円筒形状を有する中空容器(12)の内部に、表裏面に波形断面を有する凹凸が並列に形成されている多数のプレートが重ね合わされたプレート重合体(14)を備え、
前記プレート重合体(14)を構成する各プレート(16)は、隣接したプレートに対面した位置にあって、該各プレート(16)は、プレート外周縁(16a)と、前記プレート重合体(14)を貫通する流路を形成する孔(22、24)とを有し、前記外周縁(16a)及び孔(22、24)を形成するプレート内周縁(22a、24a)は平坦な環状の板状体に形成され、これらを除く領域は、波形凹凸(16b)が形成されている板状体で構成されるとともに、
該板状体は、前記プレート外周縁及び孔を形成するプレート内周縁の,端側に向かって互いに接近する方向に傾斜したテーパ面(46、48)を有するように形成され、該板状体の、隣接したプレート同士のプレート外周縁及び前記プレートの内周縁のテーパ面端側wがプラズマアーク溶接によって固着されてなり、
前記中空容器(12)の内部空間のプレート重合体(14)上方の中空容器上部領域に、該中空容器(12)長手方向にノズル管(36)が配設され、該ノズル管(36)の下部に、長手方向に配置され下方に開口した多数のノズル口(38)より第2の冷媒をプレート重合体に向け噴出すように構成するとともにノズル口(38)が中空容器(12)の外部に導出された管路(40)に、第2の冷媒液管(42)が接続され該第2の冷媒液が前記ノズル管(36)間を循環するように構成し、
一方前記孔(22、24)によってプレート重合体(14)を貫通する方向に第1流路(26)及び第2流路(28)が形成されるとともに、前記中空容器の側壁の、第1の流路(26)に相対する位置に、第1の冷媒が流入する入口管(30)が、又第2の流路(28)に相対する位置に第1の冷媒液が流出する出口管(32)が設けられていることを特徴とするシェルアンドプレート式熱交換器に係り、好ましくは請求項2に記載したように前記出口管(32)は中空容器(12)の隔壁を貫通して第2の流路(28)に接続させて構成したことを特徴とする請求項1記載のシェルアンドプレート式熱交換器にある。
In order to achieve this object, the present invention provides:
Inside the hollow container (12) having a cylindrical shape is provided with a plate polymer (14 ) in which a large number of plates having corrugated cross-sections formed in parallel on the front and back surfaces are superimposed,
Each plate (16) constituting the plate polymer (14) is in a position facing an adjacent plate, and each plate (16) includes a plate outer peripheral edge (16a) and the plate polymer (14). And the inner peripheral edge (22a, 24a) forming the outer peripheral edge (16a) and the hole (22, 24) are flat annular plates. The region excluding these is formed of a plate-like body on which corrugated irregularities (16b) are formed,
The plate-like body is formed so as to have tapered surfaces (46, 48) inclined in a direction approaching each other toward the end side of the outer periphery of the plate and the inner periphery of the plate forming the hole. The plate outer peripheral edge of adjacent plates and the tapered surface end side w of the inner peripheral edge of the plate are fixed by plasma arc welding,
A nozzle tube (36) is arranged in the longitudinal direction of the hollow container (12) in the upper region of the hollow container above the plate polymer (14) in the internal space of the hollow container (12), and the nozzle tube (36) The second refrigerant is jetted toward the plate polymer from a number of nozzle ports (38) arranged in the longitudinal direction and opened downward in the lower part, and the nozzle port (38) is located outside the hollow container (12). The second refrigerant liquid pipe (42) is connected to the pipe line (40) led to, and the second refrigerant liquid circulates between the nozzle pipes (36).
On the other hand, a first channel (26) and a second channel (28) are formed in the direction penetrating the plate polymer (14 ) by the holes (22, 24) , and the first side wall of the hollow container The inlet pipe (30) into which the first refrigerant flows in a position opposite to the flow path (26), and the outlet pipe from which the first refrigerant liquid flows out to a position opposite to the second flow path (28). (32) is provided. Preferably, the outlet pipe (32) penetrates the partition wall of the hollow container (12) as described in claim 2. The shell and plate heat exchanger according to
本発明装置では、プレートの外周縁や内周縁を形成する板状体に端側に向かって互いに接近する方向にテーパ面をもたせ、端側の固着時に、端側が確実に互いに当接し合い、かつ押圧し合うようにしたものである。これによって、プレートに発生した歪を押え込むことができ、かつスプリングバック等に起因した板状体の逆そりを解消できる。そのため、溶接不良をなくすことができると共に、板状体をテーパ面としたことにより、板状体が平行面である場合より、プレート重合体の剛性を高めることができる。 In the device of the present invention, the plate-like bodies forming the outer peripheral edge and the inner peripheral edge of the plate are provided with tapered surfaces in a direction approaching each other toward the end side, and the end sides reliably come into contact with each other when fixed on the end side, and They are pressed together. As a result, the distortion generated in the plate can be suppressed, and the reverse warp of the plate-like body due to the spring back or the like can be eliminated. Therefore, welding defects can be eliminated, and the rigidity of the plate polymer can be increased by making the plate-like body a tapered surface, compared to the case where the plate-like body is a parallel surface.
本発明装置において、プレート外周縁で板状体のテーパ面のテーパ角がプレート面に対して1.5〜2.0度であり、プレート内周縁で板状体のテーパ面のテーパ角がプレート面に対して1.0度以下であるとよい。プレート外周縁で板状体のテーパ角を1.5〜2.0度とすることにより、板状体に発生する逆そり防止効果が大きく、また、プレート重合体の剛性付与効果も大きくなる。一方、テーパ角が2.0度を超えると、溶接時に、板状体を押え冶具を用いて固定する際に、板状体を過荷重で圧接する必要が生じる。そのため、固着不良が生じやすくなると共に、不適合変形による残留応力が発生しやすい。 In the device of the present invention, the taper angle of the taper surface of the plate-like body is 1.5 to 2.0 degrees with respect to the plate surface at the outer peripheral edge of the plate, and the taper angle of the taper surface of the plate-like body is the plate inner peripheral edge. It is good to be 1.0 degree or less with respect to the surface. By setting the taper angle of the plate-like body to 1.5 to 2.0 degrees at the outer peripheral edge of the plate, the effect of preventing reverse warpage generated in the plate-like body is great, and the rigidity imparting effect of the plate polymer is also great. On the other hand, when the taper angle exceeds 2.0 degrees, it is necessary to press the plate-like body with an overload when fixing the plate-like body using a holding jig during welding. For this reason, defective fixing is likely to occur, and residual stress due to incompatible deformation is likely to occur.
プレート内周縁は、周長も短く、プレート内周縁周辺では歪の発生は少ないと考えられ、逆そり防止のみを考慮すればよい。そのため、板状体のテーパ角を1.0度以下とすることで、逆そりを効果的に防止でき、かつ板状体にテーパ角を付与することで、プレート重合体の剛性を増大できる。なお、逆そりが発生しなければ、テーパ角が零度でもよいが、逆そりを確実に防止するためには、テーパ角を0.1〜1.0度としたほうがよい。一方、プレート内周縁で、板状体のテーパ角が1.0度を超えると、プレート外周縁と同様の不具合いが生じる。 The inner peripheral edge of the plate has a short peripheral length, and it is considered that there is little distortion around the inner peripheral edge of the plate, and only prevention of reverse warping should be considered. Therefore, reverse warping can be effectively prevented by setting the taper angle of the plate-like body to 1.0 ° or less, and the rigidity of the plate polymer can be increased by giving the taper angle to the plate-like body. If the reverse warp does not occur, the taper angle may be zero degrees. However, in order to reliably prevent the reverse warp, the taper angle is preferably set to 0.1 to 1.0 degree. On the other hand, when the taper angle of the plate-like body exceeds 1.0 degree at the inner peripheral edge of the plate, the same problem as the outer peripheral edge of the plate occurs.
本発明装置において、プレート外周縁で板状体のプレート半径方向幅が2mm以上であり、かつプレート直径に対する該プレート半径方向幅の寸法比(プレート半径方向幅/プレート直径)が0.004〜0.009であるとよい。プレート半径方向幅を2mm以上とし、該寸法比≧0.004とすることにより、プレート外周縁の固着に必要な強度と固着性能を板状体に与えることができると共に、プレート重合体の剛性を高めることができる。一方、プレート外周縁の固着強度及び固着性能の面では、寸法比>0.009とする必要はなく、逆に、0.009を超えると、プレート間に形成される波形凹凸の形成領域が小さくなるので、流体間の熱伝達性能が低下する。 In the apparatus of the present invention, the plate radial width of the plate-like body is 2 mm or more at the outer periphery of the plate, and the dimensional ratio of the plate radial width to the plate diameter (plate radial width / plate diameter) is 0.004 to 0. .009. By setting the width in the radial direction of the plate to 2 mm or more and the dimensional ratio ≧ 0.004, the plate body can be provided with the strength and fixing performance necessary for fixing the outer periphery of the plate, and the rigidity of the plate polymer can be increased. Can be increased. On the other hand, in terms of the fixing strength and fixing performance of the outer periphery of the plate, it is not necessary to set the dimensional ratio> 0.009. Conversely, if it exceeds 0.009, the formation area of the corrugated irregularities formed between the plates is small. As a result, the heat transfer performance between fluids decreases.
本発明装置において、プレート外周縁及びプレート内周縁の板状体の端部がプラズマアーク溶接によって固着されているとよい。プラズマアーク溶接は、TIG溶接等と比べて、アークの指向性が高く、アークをピンポイントで集中できる。そのため、ビード幅が狭く、熱集中性が良いため、溶接不良が発生せず、かつ高速溶接が可能である。また、溶接歪が少ないという利点がある。プレート重合体は、多数の溶接箇所があるので、プラズマアーク溶接を用い、高速溶接が可能になることで、プレート重合体の製造工期を短縮できるという利点がある。 In the apparatus of the present invention, the plate outer peripheral edge and the end of the plate inner peripheral edge of the plate may be fixed by plasma arc welding. Plasma arc welding has higher arc directivity than TIG welding and the like, and the arc can be concentrated at a pinpoint. Therefore, since the bead width is narrow and the heat concentration is good, welding failure does not occur and high-speed welding is possible. Further, there is an advantage that welding distortion is small. Since the plate polymer has a large number of welding points, plasma arc welding is used and high-speed welding is possible, which has the advantage that the manufacturing period of the plate polymer can be shortened.
また、プレートは複雑な形状に鍛造されるため、歪が発生する。そのため、溶接歪の発生が少ないプラズマアーク溶接を採用することで、歪の蓄積をなくすことができる。さらに、プラズマアーク溶接は、TIG溶接等と比べて、入熱量が少ないので、母材の熱歪、熱応力の発生や、変質、劣化を低減できるという利点がある。 Further, since the plate is forged into a complicated shape, distortion occurs. Therefore, it is possible to eliminate the accumulation of strain by adopting plasma arc welding with less generation of welding strain. Furthermore, since plasma arc welding has a smaller amount of heat input than TIG welding or the like, there is an advantage that generation of thermal strain and thermal stress of the base material, alteration and deterioration can be reduced.
本発明装置において、第1の流体が液体であり、中空容器の内部空間に第1の流体が貯留され、前記プレート重合体の下部が第1の流体に浸漬するように配置され、中空容器の内部でプレート重合体の上方に第1の流体の少なくとも一部をプレート重合体に向けて散布する散布ノズルが配設されているとよい。この散布ノズルを設けることで、第1の流体と第2の流体との熱伝達性能を高めることができる。
これによって、中空容器への第1の流体の充填量を低減できる。また、本発明装置では、プレート外周縁にテーパ角を付与しているので、プレート表面に第1の流体の濡れ面が形成しやすくなり、これによって、一層熱伝達性能を向上できる。
In the apparatus of the present invention, the first fluid is a liquid, the first fluid is stored in the internal space of the hollow container, and the lower part of the plate polymer is disposed so as to be immersed in the first fluid. A spray nozzle for spraying at least a part of the first fluid toward the plate polymer may be disposed above the plate polymer. By providing this spray nozzle, the heat transfer performance between the first fluid and the second fluid can be enhanced.
Thereby, the filling amount of the first fluid into the hollow container can be reduced. Further, in the device of the present invention, since the taper angle is given to the outer peripheral edge of the plate, it becomes easy to form the wet surface of the first fluid on the plate surface, thereby further improving the heat transfer performance.
本発明装置において、第1の流体が冷媒液であり、冷媒循環路に圧縮機、凝縮器、減圧装置及び蒸発器が介設されて、冷凍サイクルを構成する冷凍装置に、満液式蒸発器として組み込まれているとよい。本発明のシェルアンドプレート式熱交換器は、熱伝達性能を向上できるので、冷凍サイクルを構成する冷凍装置に満液式蒸発器として用いれば、冷凍装置のCOPを向上できる。
また、満液式蒸発器は、飽和状態の冷媒ガスを圧縮機に送るため、蒸発器出口側の冷媒の過熱度調整を必要としない。そのため、温度式膨張弁等の自動膨張弁を備える必要がなく、設備コストを低減できる。
In the apparatus of the present invention, the first fluid is a refrigerant liquid, and a compressor, a condenser, a pressure reducing device, and an evaporator are interposed in the refrigerant circulation path, and the full liquid evaporator is installed in the refrigeration apparatus constituting the refrigeration cycle. It is good to be incorporated as. Since the shell-and-plate heat exchanger of the present invention can improve the heat transfer performance, the COP of the refrigeration apparatus can be improved if it is used as a full liquid evaporator in the refrigeration apparatus constituting the refrigeration cycle.
Further, since the full-liquid evaporator sends the saturated refrigerant gas to the compressor, the superheat degree adjustment of the refrigerant on the evaporator outlet side is not required. Therefore, it is not necessary to provide an automatic expansion valve such as a temperature expansion valve, and the equipment cost can be reduced.
前記冷凍装置において、冷媒液がNH3であるとよい。NH3は比熱比κ(=cp/cv)が1.31と他の冷媒より大きいため、過熱されると、膨張し、単位体積当りの循環重量が減少する。そのため、冷却性能が低下する。しかし、満液式蒸発器を備えた冷凍装置では、満液式蒸発器の出口側でNH3が過熱されないので、NH3の劣化が生じない。また、本発明装置を用いれば、NH3の循環量を低減しても、熱伝達性能を高く維持できるので、NH3の循環量減少の影響を抑制できる。 In the refrigeration apparatus, the refrigerant liquid may be NH 3 . NH 3 has a specific heat ratio κ (= c p / c v ) of 1.31, which is larger than that of other refrigerants. Therefore, when heated, the NH 3 expands and the circulation weight per unit volume decreases. Therefore, the cooling performance is reduced. However, in a refrigeration apparatus equipped with a full liquid evaporator, NH 3 is not overheated on the outlet side of the full liquid evaporator, so that NH 3 does not deteriorate. Further, if the apparatus of the present invention is used, even if the circulation amount of NH 3 is reduced, the heat transfer performance can be maintained high, so that the influence of a decrease in the circulation amount of NH 3 can be suppressed.
本発明装置によれば、中空容器と、該中空容器の内部に配設され、表裏面に流路形成用凹凸を有する多数のプレートが重ね合わされたプレート重合体とを備え、各プレートの同一部位に穿設された孔によってプレート重合体を貫通する流路が形成され、プレート外周縁及び該孔を形成するプレート内周縁を各プレート間で選択的に接合し、中空容器の内部空間に連通した第1の流体通路と、該内部空間に対して閉鎖され前記貫通流路に連通した第2の流体通路を各プレート間に交互に形成してなり、中空容器の内部空間から第1の流体通路を通る第1の流体と、前記貫通流路から第2の流体通路を通る第2の流体とをプレートを介して熱交換させるようにしたシェルアンドプレート式熱交換器において、プレート外周縁及びプレート内周縁が前記流路形成用凹凸を形成した部位と一体の平坦な環状の板状体で構成され、隣接したプレートに形成され対面した位置にあって互いに接合される板状体が、端側に向かって互いに接近する方向に傾斜したテーパ面を有するように形成され、該板状体の端側が互いに固着されてなるので、端側の固着時に、端側が確実に互いに溶接し合い、かつ押圧し合うようになり、これによって、プレートのプレス成形時に発生する歪や残留応力を押え込むことができ、かつ板状体の逆そりをなくすことができる。そのため、板状体の端部間の固着を常に問題なく行なうことができると共に、板状体にテーパ角をもたせることにより、プレート重合体の剛性を高めることができる。 According to the apparatus of the present invention, a hollow container and a plate polymer disposed inside the hollow container and overlaid with a large number of plates having flow path forming irregularities on the front and back surfaces, the same part of each plate A flow path penetrating the plate polymer is formed by the holes drilled in the plate, and the outer periphery of the plate and the inner periphery of the plate forming the hole are selectively joined between the plates and communicated with the internal space of the hollow container. A first fluid passage and a second fluid passage which is closed with respect to the internal space and communicates with the through-flow passage are alternately formed between the plates, and the first fluid passage is formed from the internal space of the hollow container. A shell-and-plate heat exchanger in which heat exchange is performed between the first fluid passing through the second fluid passage and the second fluid passing through the second fluid passage from the through flow path through the plate. The inner periphery is The plate-shaped body that is composed of a flat annular plate body integrated with the portion where the unevenness for forming the flow path is formed, is formed on the adjacent plate and is opposed to each other, toward the end side. It is formed to have tapered surfaces that are inclined in the direction of approaching each other, and the end sides of the plate-like body are fixed to each other, so that the end sides are reliably welded and pressed together when the end sides are fixed. Thus, distortion and residual stress generated during press forming of the plate can be suppressed, and reverse warping of the plate-like body can be eliminated. Therefore, it is possible to always fix the end portions of the plate-like body without any problem, and it is possible to increase the rigidity of the plate polymer by giving the plate-like body a taper angle.
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention to that unless otherwise specified.
本発明装置をNH3/CO2冷凍装置のCO2液化器に適応した一実施形態を図1〜図7に基づいて説明する。まず、図1及び図2により、本実施形態に係るCO2液化器10の構成を説明する。CO2液化器10は、NH3/CO2冷凍装置に満液式蒸発器(カスケードコンデンサ)として組み込まれている。このCO2液化器10では、一次冷媒であるNH3と、二次冷媒であるCO2とが熱交換され、NH3が吸熱して蒸発し、一方CO2が液化する。 One embodiment in which the device of the present invention is applied to a CO 2 liquefier of an NH 3 / CO 2 refrigerating apparatus will be described with reference to FIGS. First, the configuration of the CO 2 liquefier 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. The CO 2 liquefier 10 is incorporated as a full liquid evaporator (cascade condenser) in the NH 3 / CO 2 refrigeration apparatus. In the CO 2 liquefier 10, NH 3 as a primary refrigerant and CO 2 as a secondary refrigerant are heat-exchanged, and NH 3 absorbs heat and evaporates, while CO 2 is liquefied.
図1及び図2において、円筒形状を有する中空容器12の内部にプレート重合体14が収容されている。プレート重合体14は、円板状の多数のプレート16が重合されて円筒形状に形成されている。中空容器12の底部に、NH3冷媒液が流入する入口管18が設けられ、中空容器12の頂部に、気化したNH3冷媒ガスが流出する出口管20が設けられている。
1 and 2, a
図13に示すプレート130のように、プレート16の外形は、円形をなし、波形断面を有する直線状の凹凸が並列に形成されている。また、プレート16は、その外周縁16aの近傍で、かつ中心点から180°位相がずれた位置に、孔22及び24が穿設されている。各プレート16の外周縁16a及び孔22、24の内周縁22a、24aは平坦な環状の板状体に形成され、これらを除く領域は、波形凹凸16bが形成されている。プレート重合体14は、かかるプレート16が多数重合されて構成されている。
Like the
各プレート16の同一部位に孔22及び24が穿設され、これら孔の内周縁22a、24aが互いに接合されるため、プレート重合体14には、プレート重合体14を貫通する方向に流路26及び28が形成されている。中空容器12の側壁には、孔22に相対する位置に、CO2冷媒が流入する入口管30が設けられ、入口管30は、中空容器12の側壁を貫通して直接貫通流路26に接続されている。また、孔24に相対する位置にCO2冷媒液が流出する出口管32が設けられ、出口管32は中空容器12の隔壁を貫通して貫直接通流路28に接続されている。プレート重合体14は、図示省略の支持具によって中空容器14の内部に固定されている。
Since
図13のプレート重合体142と同様に、各プレート16間には、中空容器12の内部空間s1に開放された通路と、入口管30から貫通流路26、28を経て出口管32に至り、内部空間s1に対して閉鎖された通路とが交互に形成されている。
Similar to the
中空容器14の内部空間s1の上部領域には、中空容器12の長手方向にノズル管36が配設され、該ノズル管36の下部に、長手方向に配置され下方に開口した多数のノズル口38が穿設されている。ノズル口38が中空容器12の外部に導出された管路40には、NH3冷媒液管42が接続されている。また、入口管18とNH3冷媒液管42とを接続したNH3冷媒液管44が設けられている。
In the upper region of the internal space s1 of the
かかる構成において、図示省略のNH3/CO2冷凍装置の凝縮器から出たNH3冷媒液は、NH3冷媒液管42及び管路40を介してノズル管36に供給される。凝縮器の下流側のNH3冷媒循環路に中間冷却器やエコノマイザー冷却器が設けられている冷凍装置の場合には、これらの冷却器から出たNH3冷媒液が、NH3冷媒液管42を介してノズル管36に供給される。NH3冷媒液を、一旦NH3冷媒液管44を介して中空容器12の内部空間s1に供給し、内部空間s1の下方領域に貯留されたNH3冷媒液Nを、NH3冷媒液管44及び42を介してノズル管36に循環するようにしてもよい。ノズル管36に供給されたNH3冷媒液は、ノズル口38からプレート重合体14に噴霧される。
In such a configuration, the NH 3 refrigerant liquid exiting from the condenser of the NH 3 / CO 2 refrigeration apparatus (not shown) is supplied to the
ノズル口38からプレート重合体14に噴霧されたNH3冷媒液は、内部空間s1に開放されたプレート16間の通路を通る。一方、CO2冷媒は、入口管30から貫通流路26に流入し、内部空間s1に対して閉鎖されたプレート16間の通路を通り、貫通流路28を経て出口管32から流出する。NH3冷媒液とCO2冷媒とは、プレート16を介して互いに熱交換し、NH3冷媒液は吸熱して気化し、出口管20から流出する。一方、CO2冷媒は液化し、出口管32から流出する。
The NH 3 refrigerant liquid sprayed on the
次に、図3及び図4により、プレート重合体14の構成を説明する。図3は、先端部が互いに溶接されるプレート16の外周縁16aを示す。外周縁16aは波形凹凸16bと一体の平坦な環状の板状体をなす。該板状体は、プレート外方に向かって互いに接近するテーパ面46を形成している。テーパ面46は、プレート面に平行な面hに対して、テーパ角αをもつ。
Next, the configuration of the
図4は、先端が互いに接合されるプレート16の内周縁22a又は24aを示す。内周縁22a又は24aは、波形凹凸16bと一体の平坦な環状の板状体をなすと共に、孔22又は24側に向かって互いに接近するテーパ面48を形成している。テーパ面48は、プレート面に平行な面hに対して、テーパ角βをもつ。
FIG. 4 shows the inner
図5に、外周縁16a又は内周縁22a、24aの溶接手順を示す。図5において、互いに接合される外周縁16a又は内周縁22a、24aを両側からプレート押え冶具50,50で挟み押圧する。そして、テーパ面46、46同士又はテーパ面48、48同士を接触させ固定した状態で、プラズマアーク溶接により、板状体の端部wを溶接する。
In FIG. 5, the welding procedure of the
プラズマアーク溶接は、TIG溶接等と比べて、アークの指向性が高く、アークをピンポイントで集中できる。そのため、ビード幅が狭く、熱集中性が良いため、溶接不良がなく、かつ高速溶接が可能であると共に、歪の少ない溶接が可能になる。プレート重合体14は、溶接箇所が多数あるので、プラズマアーク溶接を用い、高速溶接が可能になることで、プレート重合体14の製造工期を短縮できるという利点がある。
Plasma arc welding has higher arc directivity than TIG welding and the like, and the arc can be concentrated at a pinpoint. Therefore, since the bead width is narrow and the heat concentration is good, there is no welding failure, high-speed welding is possible, and welding with less distortion is possible. Since the
また、プレート16は複雑な形状に鍛造されるため、歪が発生しやすい。そのため、溶接歪が発生しにくいプラズマアーク溶接を採用することで、歪を低減できるという利点がある。さらに、プラズマアーク溶接は、TIG溶接等と比べて、入熱量が少ないので、母材の熱歪、熱応力の発生や、変質、劣化を低減できるという利点がある。
Further, since the
従来、図6に示すように、プレート16は、プレス成形後に発生する歪やスプリングバック等によって、板状体に逆そり52が発生し、板状体間に隙間が発生する場合があった。プラズマアーク溶接は、アークがピンポイントで集中するため、逆そり52が発生すると、アークによる材料への入熱が不安定となり、溶接不良が発生しやすい。
本実施形態では、プレート外周縁16a又は内周縁22a、24aをテーパ面46又は48とし、溶接時に、プレート押え冶具50,50で両側から押圧し、端部wを互いに当接かつ押圧し合うようにすることにより、この逆そり52をなくすことができる。
Conventionally, as shown in FIG. 6, the
In the present embodiment, the outer
即ち、プレート外周縁16aでは、板状体のテーパ角αを1.5度以上とすることで、外周縁16aの板状体端部w間の接触を確実にし、逆そり52を確実に防止できる。これによって、溶接不良を無くすことができる。また、テーパ面46を形成することで、並行面の場合よりもプレート重合体14の剛性を高めることもできる。
That is, at the plate outer
図7に示すように、テーパ角αが2.0度を超えると、溶接時に、プレート押え冶具50,50により、事前に板状体を過荷重で圧着する必要が生じる。このとき、板状体の押圧固定が不良になり、これによって、接着不良が生じたり、あるいは不適合変形による残留応力が発生するおそれがある。そのため、テーパ角αを1.5〜2.0度にするのがよい。
As shown in FIG. 7, when the taper angle α exceeds 2.0 degrees, it is necessary to press the plate-like body in advance with an overload by the
また、テーパ面46のプレート半径方向幅Wを少なくとも2mm確保し、かつプレート面直径に対するプレート半径方向幅Wの寸法比P(プレート半径方向幅W/プレート直径)が、P=0.004〜0.009となるように設定している。プレート半径方向幅Wを2mm以上とし、P≧0.004とすることにより、プレート外周縁16aの溶接に必要な強度と溶接による良好な接着性を付与することができると共に、プレート重合体14の剛性を高めることができる。一方、外周縁16aの強度の面では、P>0.009とする必要はなく、逆に、P>0.009とすると、プレート間に形成される冷媒通路の領域が小さくなるので、冷媒間の熱伝達性能が低下する。
In addition, a plate radial direction width W of the tapered
プレート16の内周縁22a、24aは、周長も短く、プレート成形後の歪は少ない。そのため、テーパ面48のテーパ角βは、1.0度以下とすることで、溶接時の逆そり52を無くすことができる。逆そり52が発生しなければ、テーパ角β=0でもよい。しかし、プレート成形後の歪等を考慮すれば、逆そり52を確実に無くすためには、テーパ角βを0.1以上とするのがよい。また、テーパ角βが1,0度を超えると、外周縁16aと同様に、前述した不具合いが生じるので、テーパ角β≦1.0とするのがよい。
The inner
また、本実施形態では、中空容器12の内部空間s1で、ノズル口38からNH3冷媒液をプレート重合体14に向けて噴射するようにしているので、NH3冷媒液Nを中空容器12の内部空間s1に貯留するだけの方式より、NH3冷媒液とCO2冷媒との熱交換効率を向上できる。さらに、本実施形態では、プレート16の外周縁16aにテーパ面46が形成されているので、平行面の場合よりもプレート16にNH3冷媒液の濡れ面を形成しやすくなると共に、付着時間を長期化できる。そのため、NH3冷媒液とCO2冷媒との熱交換効率をさらに向上できる。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、一次冷媒としてNH3を用い、CO2液化器10を満液式蒸発器としている。満液式蒸発器は、飽和冷媒ガスを圧縮機に送るので、蒸発器出口側の冷媒の過熱度調整を必要としない。そのため、温度式膨張弁等の自動膨張弁を備える必要がなく、設備コストを低減できる。 In the present embodiment, NH 3 is used as a primary refrigerant, and the CO 2 liquefier 10 is a full liquid evaporator. The full-liquid evaporator does not require adjustment of the superheat degree of the refrigerant on the outlet side of the evaporator because the saturated refrigerant gas is sent to the compressor. Therefore, it is not necessary to provide an automatic expansion valve such as a temperature expansion valve, and the equipment cost can be reduced.
また、NH3は比熱比κ(=cp/cv)が1.31と他の冷媒より大きい。そのため、NH3は過熱されると、膨張し、単位体積当りの循環重量が減少すると共に、冷却性能が低下する。本実施形態では、CO2液化器10が満液式であるため、NH3が過熱されない。そのため、NH3冷媒の劣化が生じない。また、前述のように、NH3冷媒の循環重量が低減しても、熱伝達性能を高く維持できるので、NH3冷媒の循環量低減の影響を抑制できる。 NH 3 has a specific heat ratio κ (= c p / c v ) of 1.31, which is larger than that of other refrigerants. Therefore, when NH 3 is overheated, it expands, the circulation weight per unit volume decreases, and the cooling performance decreases. In this embodiment, since the CO 2 liquefier 10 is a full liquid type, NH 3 is not overheated. Therefore, the NH 3 refrigerant does not deteriorate. Further, as described above, even if the circulation weight of the NH 3 refrigerant is reduced, the heat transfer performance can be maintained high, so that the influence of the reduction in the circulation amount of the NH 3 refrigerant can be suppressed.
(実施例1)
プレート16がステンレス製(SUS316L)であり、プレート16の直径が500mm、貫通流路26,28の直径が100mm、厚さ0.8mmであり、このプレートを用いて、逆そり発生率及び溶接不良発生率を計測した結果を、図8及び図9に示す。図8はプレート外周縁の計測結果であり、図9はプレート内周縁の計測検出結果である。
Example 1
The
図8及び図9において、曲線イは逆そり発生率を示し、曲線ロは溶接不良発生率を示す。図8において、テーパ角αが1.8度以下では、テーパ角αの増加に対して、逆そり発生率及び溶接不良発生率は低下するが、テーパ角αが1.8度以上では、溶接不良発生率が増加し始めている。この理由は、テーパ角αが大きいと、溶接時にプレート押え冶具50による板状体の固定に不良が発生し、これが溶接不良発生率の増加をもたらしているものと思料される。図8から、テーパ角α=1.5〜2.0度のときに、溶接不良発生率を最も低減できることがわかる。
In FIGS. 8 and 9, the curve A indicates the reverse warp occurrence rate, and the curve B indicates the welding failure occurrence rate. In FIG. 8, when the taper angle α is 1.8 degrees or less, the reverse warpage occurrence rate and the welding failure occurrence rate decrease as the taper angle α increases, but when the taper angle α is 1.8 degrees or more, the welding is reduced. The defect rate is starting to increase. The reason for this is considered to be that when the taper angle α is large, a defect occurs in fixing the plate-like body by the
図9も図8と略同様の傾向を示している。即ち、テーパ角βが0.6度以下では、テーパ角βの増加に対して、逆そり発生率及び溶接不良発生率は低下するが、テーパ角βが0.6度以上では、溶接不良発生率が増加し始めている。この理由は、プレート外周縁の場合と略同様の理由によると思料される。図9から、テーパ角β=0.1〜1.0度のときに、溶接不良発生率を最も低減できることがわかる。 FIG. 9 shows the same tendency as FIG. That is, when the taper angle β is 0.6 degrees or less, the reverse warpage occurrence rate and the weld failure occurrence rate decrease as the taper angle β increases, but when the taper angle β is 0.6 degrees or more, welding failure occurs. The rate is starting to increase. The reason is considered to be substantially the same as the case of the outer periphery of the plate. From FIG. 9, it can be seen that when the taper angle β = 0.1 to 1.0 °, the welding failure occurrence rate can be reduced most.
(実施例2)
図10は、実施例1と同じプレートを用い、このプレートで製造したプレート重合体14において、前記寸法比P(プレート半径方向幅W/プレート直径D)の値と剛性との関係を実験により求めた結果を示す線図である。この実験データは、NH3冷媒液の充填量を60kgとし、潤滑油としてPN(相溶性油)を用い、蒸発温度が−12〜―13℃、凝縮温度が33〜35℃であり、連続30分運転の平均値を求めたものである。
(Example 2)
FIG. 10 shows the relationship between the value of the dimension ratio P (plate radial direction width W / plate diameter D) and the rigidity of the
剛性の求め方は、図3に示すように、ペアプレートの両側から荷重Fを加え、波形凹凸の山部mを互いに接触させた時に測定した力Fの値をもって剛性の指標とした。
図10から、寸法比P=0.004〜0.009のときに、プレート重合体14の剛性及び熱伝達性能が、共に優れていることがわかる。
As shown in FIG. 3, the rigidity was obtained by applying a load F from both sides of the pair plate and using the value of the force F measured when the corrugated ridges m contact each other as an index of rigidity.
FIG. 10 shows that the rigidity and heat transfer performance of the
(実施例3)
図11は、NH3/CO2冷凍装置の満液式CO2液化器において、熱伝達量を測定した結果を示す。図11において、直線ハが、本実施形態のように、NH3冷媒液の下部給液と上部散布を併用した場合であり、直線ニが下部給液のみの場合を示す。
図から、熱伝達性能が同一としたときの、必要冷媒充填重量の差を求める。例えば、熱伝達量K値がある量K1(w/m2k)であるとき、必要冷媒充填重量は、上部散布併用の場合が57kgであり、下部給液のみの場合が60kgとなる。そのため、本実施形態のように、上部散布併用の場合、冷媒充填重量を5%削減できる。
なお、図2において、XがNH3冷媒液の充填重量が60kgのときの冷媒液面を示し、Yが充填重量が50kgのときの冷媒液面を示す。
(Example 3)
FIG. 11 shows the result of measuring the amount of heat transfer in the full liquid CO 2 liquefier of the NH 3 / CO 2 refrigeration apparatus. In FIG. 11, a straight line C is a case where the lower liquid supply and the upper spraying of the NH 3 refrigerant liquid are used together as in the present embodiment, and the straight line D shows a case where only the lower liquid supply is used.
From the figure, the difference in the required refrigerant charge weight when the heat transfer performance is the same is obtained. For example, when the heat transfer amount K value is a certain amount K 1 (w / m 2 k), the required refrigerant filling weight is 57 kg when the upper spraying is used together and 60 kg when only the lower liquid supply is used. Therefore, as in this embodiment, in the case of combined use with upper spraying, the refrigerant charging weight can be reduced by 5%.
In FIG. 2, X indicates the refrigerant liquid level when the filling weight of the NH 3 refrigerant liquid is 60 kg, and Y indicates the refrigerant liquid level when the filling weight is 50 kg.
本発明によれば、溶接不良をなくし、剛性を高めたシェルアンドプレート式熱交換器を実現でき、特に、冷凍サイクルを構成する冷凍装置の蒸発器や凝縮器等に適用されて好適である。 According to the present invention, it is possible to realize a shell-and-plate heat exchanger that eliminates poor welding and has increased rigidity, and is particularly suitable for application to an evaporator, a condenser, or the like of a refrigeration apparatus that constitutes a refrigeration cycle.
10,100 CO2液化器
12,102 中空容器
14,104,142 プレート重合体
16,106,130 プレート
16a、136 プレート外周縁
16b、132 波形凹凸
18,30,108,116 入口管
20、32,110,118 出口管
22,24,112,114,134 孔
22a、24a、138 プレート内周縁
26,28 貫通流路
36 ノズル管
38 ノズル口
40 管路
42,44 NH3冷媒液管
46,48 テーパ面
50 プレート押え冶具
52 逆そり
120 セパレータ
122 アフタークーラ
140 ペアプレート
F 荷重
N NH3冷媒液
P 寸法比
X、Y NH3冷媒液面
W テーパ面幅
a 第1の熱交換流体
b 第2の熱交換流体
m 山部
s 隙間
w 板状体端部
10, 100 CO 2 liquefier 12, 102
Claims (5)
前記プレート重合体(14)を構成する各プレート(16)は、隣接したプレートに対面した位置にあって、該各プレート(16)は、プレート外周縁(16a)と、前記プレート重合体(14)を貫通する流路を形成する孔(22、24)とを有し、前記外周縁(16a)及び孔(22、24)を形成するプレート内周縁(22a、24a)は平坦な環状の板状体に形成され、これらを除く領域は、波形凹凸(16b)が形成されている板状体で構成されるとともに、
該板状体は、前記プレート外周縁及び前記プレート内周縁(22a、24a)の,端側に向かって互いに接近する方向に傾斜したテーパ面(46、48)を有するように形成され、該板状体の、隣接したプレート同士のプレート外周縁及び前記プレート内周縁のテーパ面端側wがプラズマアーク溶接によって固着されてなり、
前記中空容器(12)の内部空間のプレート重合体(14)上方の中空容器上部領域に、該中空容器(12)長手方向にノズル管(36)が配設され、該ノズル管(36)の下部に、長手方向に配置され下方に開口した多数のノズル口(38)より第2の冷媒をプレート重合体に向け噴出すように構成するとともにノズル口(38)が中空容器(12)の外部に導出された管路(40)に、第2の冷媒液管(42)が接続され該第2の冷媒液が前記ノズル管(36)間を循環するように構成し、
一方前記孔(22、24)によってプレート重合体(14)を貫通する方向に第1流路(26)及び第2流路(28)が形成されるとともに、前記中空容器の側壁の、第1の流路(26)に相対する位置に、第1の冷媒が流入する入口管(30)が、又第2の流路(28)に相対する位置に第1の冷媒液が流出する出口管(32)が設けられていることを特徴とするシェルアンドプレート式熱交換器。 Inside the hollow container (12) having a cylindrical shape is provided with a plate polymer (14 ) in which a large number of plates having corrugated cross-sections formed in parallel on the front and back surfaces are superimposed,
Each plate (16) constituting the plate polymer (14) is in a position facing an adjacent plate, and each plate (16) includes a plate outer peripheral edge (16a) and the plate polymer (14). And the inner peripheral edge (22a, 24a) forming the outer peripheral edge (16a) and the hole (22, 24) are flat annular plates. The region excluding these is formed of a plate-like body on which corrugated irregularities (16b) are formed,
The plate-like body is formed so as to have tapered surfaces (46, 48) inclined in a direction approaching each other toward an end side of the outer peripheral edge of the plate and the inner peripheral edge (22a, 24a) of the plate. The plate outer peripheral edge of adjacent plates and the tapered surface end side w of the inner peripheral edge of the plate are fixed by plasma arc welding,
A nozzle tube (36) is arranged in the longitudinal direction of the hollow container (12) in the upper region of the hollow container above the plate polymer (14) in the internal space of the hollow container (12), and the nozzle tube (36) The second refrigerant is jetted toward the plate polymer from a number of nozzle ports (38) arranged in the longitudinal direction and opened downward in the lower part, and the nozzle port (38) is located outside the hollow container (12). The second refrigerant liquid pipe (42) is connected to the pipe line (40) led to, and the second refrigerant liquid circulates between the nozzle pipes (36).
On the other hand, a first channel (26) and a second channel (28) are formed in the direction penetrating the plate polymer (14 ) by the holes (22, 24) , and the first side wall of the hollow container The inlet pipe (30) into which the first refrigerant flows in a position opposite to the flow path (26), and the outlet pipe from which the first refrigerant liquid flows out to a position opposite to the second flow path (28). (32) A shell and plate type heat exchanger characterized by being provided.
The first refrigerant is a CO2 refrigerant, while a compressor, a condenser, a decompression device, and an evaporator are interposed in a refrigerant circulation path of an NH3 refrigerant that functions as a second refrigerant, to form a refrigeration apparatus that constitutes a refrigeration cycle. The shell and plate heat exchanger according to claim 1, wherein the shell and plate heat exchanger is incorporated as a full liquid evaporator.
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Family Cites Families (10)
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---|---|---|---|---|
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JP2000220971A (en) * | 1999-02-01 | 2000-08-08 | Ebara Corp | Plate type heat exchanger |
JP2000161877A (en) * | 1998-11-24 | 2000-06-16 | Atago Seisakusho:Kk | Plate type heat exchanger |
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JP4014043B2 (en) * | 2002-12-17 | 2007-11-28 | 株式会社ティラド | Integrated multi-plate heat exchanger |
EP1809966B1 (en) * | 2004-10-13 | 2011-07-27 | York International Corporation | Falling film evaporator |
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JP2007309604A (en) * | 2006-05-19 | 2007-11-29 | Ebara Corp | Evaporator for refrigeration system, and refrigeration system |
US8605543B2 (en) * | 2007-09-21 | 2013-12-10 | Fairfield Industries Incorporated | Method and apparatus for correcting the timing function in a nodal seismic data acquisition unit |
ATE553349T1 (en) * | 2008-12-16 | 2012-04-15 | Alfa Laval Corp Ab | HEAT EXCHANGER |
-
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Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20180132936A (en) | 2016-10-07 | 2018-12-12 | 가부시끼가이샤 마에가와 세이사꾸쇼 | Welding apparatus and welding method |
US10792748B2 (en) | 2016-10-07 | 2020-10-06 | Mayekawa Mfg. Co., Ltd. | Welding device |
US11167368B2 (en) | 2016-10-07 | 2021-11-09 | Mayekawa Mfg. Co., Ltd. | Welding device and welding method |
US11105564B2 (en) | 2018-09-19 | 2021-08-31 | Mayekawa Mfg. Co., Ltd. | Plate stack and heat exchanger |
WO2020250293A1 (en) | 2019-06-11 | 2020-12-17 | 株式会社前川製作所 | Welding device for plate stack body and manufacturing method for plate structure |
WO2020250295A1 (en) | 2019-06-11 | 2020-12-17 | 株式会社前川製作所 | Welding device for non-circular plate and manufacturing method for non-circular plate structure |
KR20220002662A (en) | 2019-06-11 | 2022-01-06 | 가부시끼가이샤 마에가와 세이사꾸쇼 | Non-circular plate welding apparatus and manufacturing method of non-circular plate structure |
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