DE69922984T2

DE69922984T2 - Plattenwärmetauscher

Info

Publication number: DE69922984T2
Application number: DE69922984T
Authority: DE
Inventors: Naoyuki Inoue; Toshio Matsubara; Tomoyoshi Irie; Akiyoshi Suzuki; Tomoyuki Uchimura
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1998-10-15
Filing date: 1999-10-15
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2019-10-16
Also published as: CN100347510C; US6681844B1; WO2000022364A1; EP1122505A1; CN1121601C; EP1122505B1; CN1495402A; DE69922984D1; CN1323387A; EP1122505A4

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Plattenwärmetauscher und insbesondere auf einen Plattenwärmetauscher zum Wärmeaustausch zwischen zwei Strömungsmitteln, die abwechselnd durch benachbarte Strömungsdurchlässe zwischen gestapelten Platten fließen, und zwar welcher für solche Fälle geeignet ist, wo mindestens eines der Strömungsmittel als ein Flüssigfilm auf einer Oberfläche der Platte fließt oder ein Niederdruckdampf als ein Verdampfer in einer Kühlmaschine ist oder ein Verdampfer oder ein Niedertemperaturregenerator in einer Absorptionskühlmaschine ist.
Technikhintergrund
Ein herkömmlicher Plattenwärmetauscher besitzt eine kleine Größe für eine Wärmelast und kann mit einer erhöhten Wärmelast zurechtkommen durch Erhöhen der Anzahl der gestapelten bzw. gestapelten Platten, die die gleiche Form besitzen, so dass der Plattenwärmetauscher häufig als Wärmetauscher verwendet wird.
Der herkömmliche Plattenwärmetauscher ist in der 16 gezeigt. Wie in 16 gezeigt, sind zwei Platten 1, 1', die Öffnungsteile 5, 6 an ihren beiden Enden besitzen, aufeinander gestapelt, um einen Raum R1 dazwischen zu bilden und Umfangsteile der Platten werden abgedichtet, um ein Wärmetauschelement 2 zu bilden. Die Wärmetauschelemente 2 sind aufeinander gestapelt und miteinander verklebt bzw. verbunden, und zwar auf eine solche Art, dass die Öffnungsteile 5, 6 miteinander in Verbindung stehen, wodurch sie eine Wärmetauschstruktur bilden. Diese Wärmetauschstruktur ist in einem Gehäuse angeordnet, und Strömungsmittel fließen inner- und außerhalb der Wärmetauschelemente 2, um Wärme miteinander auszutauschen. Eine wel lenförmige oder flossenförmige Platte 42 ist innerhalb des Raums R1 in dem Wärmetauschelement 2 angebracht, um die Festigkeit der Platten zu erhöhen und den Wärmeaustausch durch die Strömungsturbulenz zu fördern. Die oberen und unteren Öffnungsteile 5, 6 ragen in einer zylindrischen Form heraus, um aneinander angepasst zu werden.
In einem Wärmetauscher dieses Typs, sind ein Einlass und ein Auslass für ein erstes Strömungsmittel, das durch das Gehäuse hindurchfließt, mit den Öffnungsteilen 5, 6 verbunden. Das erste Strömungsmittel fließt parallel durch die entsprechenden Wärmetauschelemente 2, wie durch die Pfeile gezeigt ist. Andererseits fließt ein zweites Strömungsmittel von einem Einlass und einem Auslass für das zweite Strömungsmittel, welche in dem Gehäuse vorgesehen werden, in einen Raum R2, der außerhalb der Wärmetauschelemente 2 gebildet wird. Der Außenraum R2 kann breiter gemacht werden als der Innenraum R1. Daher kann, wenn ein Strömungsmittel als ein zweites Strömungsmittel verwendet wird, das eine Phasenänderung aufweist, der Wärmetauscher mit einer Volumenveränderung im Einklang mit der Phasenänderung zurechtkommen. Ferner können der Einlass und der Auslass für den Außenraum R2 größer gemacht werden als der Einlass und Auslass für R1. Infolgedessen kann der Wärmetauscher mit einem Strömungsmittel zurechtkommen, das ein Niederdruckdampf ist und ein großes spezifisches Volumen besitzt. Der Außenraum R2 kann breiter gemacht werden als der Innenraum R1, abhängig von den Formen der Vorsprünge und Vertiefungen der Platten, so dass der Wärmetauscher selbst mit einem Niederdruckdampf zurechtkommen kann.
Um einen derartigen Wärmetauscher herzustellen, wird die Turbulenzplatte 42 auf der oberen Platte 1 befestigt und positioniert. Dann wird die untere Platte 1' auf der Turbulenzplatte 42 angeordnet, und das Umfangsteil der unteren Platte 1' wird gefaltet, um mit der unteren Platte 1 verbunden zu werden, um dadurch das Wärmetauschelement 2 zu bilden. Als nächstes werden die benachbarten Wärmetauschelemente 2 miteinander verbunden, so dass zylindrische Kommunikationsteile 7 aneinander angepasst werden, um dadurch eine Wärmetauschstruktur zu bilden. Die resultierende Wärmetauschstruktur wird in einem Gehäuse 9 aufgenommen.
Ein derartiger, herkömmlicher Plattenwärmetauscher erfordert drei Komponenten zur Bildung des Wärmetauschelements 2 und beinhaltet damit Probleme, dadurch dass Herstellung und Handhabung der Komponenten beschwerlich und teuer sind.
17 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Plattenwärmetauschers, in welchem eine Vielzahl von Wärmetauschelementen 2 aufeinander gestapelt und in einem Gehäuse 9 untergebracht ist.
Wenn die Anzahl der Wärmetauschelemente 2 erhöht wird, kann mit einem Plattenwärmetauscher, der eine Struktur bzw. einen Aufbau besitzt, wie sie in 17 gezeigt ist, die Wärmetauschkapazität verbessert werden. Ferner kann eine Flüssigkeit mit einem großen spezifischen Volumen, wie beispielsweise ein Dampf oder ein Dampf-Flüssigkeits-Zweiphasen-Strömungsmittel, als ein externes Strömungsmittel verwendet werden. In 17 bezeichnet das Bezugszeichen 3 ein Öffnungsteil, das einen Einströmungsdurchlass für ein externes Strömungsmittel bildet, das Bezugszeichen 4 ein Öffnungsteil, das einen Abflussdurchlass für eine externe Strömungsmittel bildet, das Bezugszeichen 5 ein Öffnungsteil, das einen Einströmungsdurchlass (Versorgungsdurchlass) für ein internes Strömungsmittel bildet, das Bezugszeichen 6 ein Öffnungsteil, das einen Abflussdurchlass (Versorgungsdurchlass) für ein internes Strömungsmittel bildet, und ein Bezugszeichen 7 ein zylindrisches Verbindungs- bzw. Kommunikationsteil.
Es ist bekannt, dass wenn ein Plattenwärmetauscher einer in 17 gezeigten Struktur beispielsweise in einem Absorber oder einem Verdampfer einer Absorptionskühlmaschine verwendet wird, die Kühlmaschine verkleinert werden kann.
Da ein internes Strömungsmittel im Allgemeinen an eine Vielzahl von Platten geliefert wird, wie in 17 gezeigt, wird bei diesen Wärmetauschern der Wärmetauscher in einer solchen Weise verwendet, dass ein Einlass und Auslass des Wärmetauschers und ein Einlass und Auslass (Anschlüsse) der Platten miteinander verbunden sind, und die Anschlüsse der Platten sind miteinander über Versorgungsdurchlässe wie beispielsweise Versorgungsrohre, Auslassrohre, und Verbindungsrohre für ein Arbeitsströmungsmittel, verbunden. In vielen Fällen werden die Versorgungsdurchlässe auf Wärmeübertragungsoberflächen der Platten aus Produktivitätsgründen vorgesehen, und zwar in einer solchen Weise, dass die Versorgungsdurchlässe sich gegenüberstehen und miteinander in Verbindung stehen, wenn die Platten aufeinander gestapelt sind.
In diesem Fall ist es notwendig, wenn die Strömungsrate des internen Strömungsmittels erhöht wird, die Versorgungsdurchlässe 5, 6 zu vergrößern. Infolgedessen besetzen die Versorgungsdurchlässe, die auf den Wärmeübertragungsoberflächen vorgesehen sind, das Wärmeübertragungsgebiet und verhindern gleichzeitig einen Fluss des externen Strömungsmittels.
Insbesondere in solchen Fällen, wie in 18 gezeigt, wo das externe Strömungsmittel als ein Flüssigfilm zum Ausführen von Wärmeaustausch fließt, als ein Absorber oder ein Verdampfer in einer Absorptionskühlmaschine, wenn breite Versorgungsdurchlässe vorgesehen sind, dann ist es schwierig, das Strömungsmittel zu den gesamten Bereichen unterhalb der Versorgungsdurchlässe zu liefern und folglich werden die Bereiche in vielen Fällen nicht effektiv als Wärmeübertragungsoberflächen genutzt. In 18 stellt ein schraffierter Bereich Fließbereiche des Strömungsmittels dar, und Teile a unterhalb des Versorgungsdurchlasses 5, 6 ohne Schraffierung stellen Bereiche ohne Strömungsmittelfluss dar.
Im Allgemeinen wird in den Platten ein Strömungsmittelverteilungsteil vorgesehen, welches Radialdurchlässe zur gleichförmigen Verteilung, des von den Anschlüssen zu den Platten gelieferten Strömungsmittels, besitzt. Mit zuneh mend breiterem Versorgungsdurchlass, wird das Strömungsmittelverteilungsteil komplizierter und größer, so dass das Strömungsmittelverteilungsteil einen größeren Bereich der Wärmeübertragungsoberfläche einnimmt.
Selbst wenn die Versorgungsdurchlässe, die eine elliptische oder rechteckige Form besitzen, verwendet werden, um die obigen Mängel zu beheben, erhöhen derartige Versorgungsdurchlässe die Kosten und verschlechtern die Produktivität. Außerdem wird ein Fließen in eine Richtung der Nebenachse der Form des Versorgungsdurchlasses verschlechtert, obwohl ein Fließen in eine Richtung der Hauptachse verbessert werden kann. Dies stellt keine Lösung der Probleme dar.
JP-9-138 092 versucht einen Plattenwärmetauscher und sein Herstellungsverfahren vorzusehen, in welchem die Anzahl der Komponententeile niedriger sein kann, Herstellungs- oder Zusammenbaukosten reduziert werden können und eine hohe Wärmetauschfunktion gewonnen wird. Um dieses Ziel zu erreichen, offenbart dieses Dokument des Standes der Technik zwei Platten, die einige Einwölbungen darin besitzen und einander überlappen durch Kontakt zwischen diesen Einwölbungen, um einen Raum R1 in sich auszubilden. Die Umfangskanten der Platten stehen miteinander über den gesamten Umfang in Kontakt, wenn sie miteinander überlappt sind, und sie sind abdichtend verschlossen durch Mittel, die die Form des Kontaktteils nicht verändern. Wärmetauschelemente, die Strömungsmittelfließpassagen darin besitzen, werden zwischen Öffnungen gebildet, die an beiden Enden der Platten und einem Raum gebildet werden. Die Wärmetauschelemente werden miteinander überlappt und miteinander gekoppelt, um zu bewirken, dass die Öffnungen miteinander in Verbindung stehen, Strömungsmittel wird innerhalb und außerhalb der Wärmetauschelemente geströmt, um zu bewirken, dass die Strömungsmittel miteinander Wärme tauschen.
Des Weiteren offenbart US 4,162,703 einen Wärmetauscher, der Folgendes aufweist: ein Vielzahl von Platten, die in einem Stapel angeordnet sind, wobei jede Platte, in einer ersten Richtung, ein erstes Endteil, ein zweites Endteil und eine dazwischenliegende Wärmetauschoberfläche besitzt, wobei das erste Endteil sowohl einen Einlassdurchgang für ein erstes Strömungsmittel als auch einen Auslassdurchgang für ein zweites Strömungsmittel besitzt und wobei der zweite Endteil sowohl einen Einlassdurchlass für das zweite Strömungsmittel und einen Auslassdurchlass für das erste Strömungsmittel besitzt, wobei Mittel vorgesehen sind, zum Trennen der Platten voneinander, um Zwischenräume zu definieren, wobei die Zwischenräume benachbart zueinander angeordnet sind, wobei die Zwischenräume zwischen benachbarten Platten angeordnet sind, wobei der Zwischenraum auf einer Seite jeder Platte das erste Strömungsmittel führt und der Zwischenraum auf der anderen Seite jeder Platte das zweite Strömungsmittel führt, wobei der Einlass und der Auslass jedes Endteils jeweils in Form einer Vielzahl von Öffnungen in zumindest einer Reihe angeordnet ist, die sich in einer zweiten Richtung senkrecht zur ersten Richtung der Platten erstreckt und Elemente zum Trennen des Einlasses von dem Auslass in jedem Endteil jeder Platte, wobei die Elemente in den Zwischenräumen zwischen den benachbarten Platten vorgesehen sind, wobei all die Öffnungen des Einlasses an einem Endteil jeder Platte und all die Öffnungen des Auslasses der benachbarten Platte mit dem Zwischenraum zwischen den benachbarten Platten in Verbindung stehen.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die obigen Mängel gemacht. Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung einen Plattenwärmetauscher vorzusehen, der eine hocheffiziente Wärmetauschfunktion besitzt, welcher eine geringe Anzahl an Komponenten erfordert und die Produktions- und Zusammenbaukosten reduziert.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung einen Plattenwärmetauscher vorzusehen, der eine hocheffiziente Wärmetauschfunktion besitzt, welcher durch eine geringe Stundenleistung hergestellt werden kann und voraussichtlich nicht einen Fluss eines Arbeitsströmungsmittels, selbst bei einer hohen Strömungsrate, verhindert.
Um die obigen Ziele zu erreichen, wird gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Plattenwärmetauschers nach Anspruch 1 vorgesehen.
In dem Plattenwärmetauscher ist es wünschenswert, dass die Vertiefungen der Platten in einer kreisförmigen Form oder einer horizontal langgestreckten, elliptischen Form gebildet sind, und ein Kontaktteil zwischen den Vertiefungen eine glatte Oberfläche von mindestens 0,3 mm Breite besitzt.
Die Umfangsteile der beiden Platten können miteinander entlang der gesamten Umfänge beim Aufschichten in Kontakt gebracht werden und Kontaktteile zwischen den Umfangsteilen können durch Kleben abgedichtet werden. Zumindest einer der Öffnungsteile an beiden Enden der Platte kann aus einer Vielzahl von Öffnungsteilen zusammengesetzt sein.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Verwendung eines Plattenwärmetauschers nach Anspruch 6 beansprucht.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können den abhängigen Ansprüchen entnommen werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1A und 1B sind schematische Ansichten, die eine Gesamtstruktur eines Plattenwärmetauschers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen, und 1A ist eine Vorderschnittansicht und 1B ist eine Seitenschnittansicht;
2A bis 2D sind vergrößerte Ansichten, die eine Form einer Platte gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen, und 2A bis 2C sind vergrößerte Draufsichten der Vertiefungen und 2D ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Wärmetauschelements;
3A und 3B sind schematische Ansichten, die eine Struktur eines anderen Wärmetauschelements gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen, und 3A ist eine Draufsicht und 3B ist eine Schnittansicht;
4 ist eine schematische Ansicht, die eine Gesamtstruktur einer Absorptionskühlmaschine zeigt, in welcher ein Wärmetauscher der vorliegenden Erfindung beinhaltet ist;
5 ist eine schematische Ansicht, die eine Gesamtstruktur eines Plattenwärmetauschers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
6A bis 6D sind schematische Ansichten, die erklärend für das Formen einer Platte gemäß der vorliegenden Erfindung sind, und 6A zeigt einen Zustand bevor eine Last angelegt wird, 6B zeigt einen Zustand nachdem eine Last angelegt wird, 6C ist eine vergrößerte Ansicht, die ein Beispiel eines Umfangsteils und eines Öffnungsteils zeigt, und 6D ist eine vergrößerte Ansicht, die ein anderes Beispiel eines Umfangsteils und eines Öffnungsteils zeigt;
7 ist eine vertikale Schnittansicht, die ein anderes Wärmetauschelement zeigt, das in dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
8 ist eine schematische Ansicht, die eine Richtung der Platten zeigt, wenn sie aufeinander gestapelt sind;
9 ist eine Draufsicht, die eine Struktur einer anderen Platte zeigt, die in dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
10 ist eine schematische Ansicht, die eine Struktur des Wärmetauschers gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, welche in einem Kondensator einer Absorptionskühlmaschine verwendet wird;
11 ist eine schematische Ansicht, die eine Konstruktion des Wärmetauschers gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, welche in einem Regenerator einer Absorptionskühlmaschine verwendet wird;
12 ist eine schematische Ansicht, die erklärend für einen Flüssigkeitsstrom eines externen Strömungsmittels auf einer Platte in einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;
13 ist eine vergrößerte Teilansicht, die einen Flüssigkeitsstrom eines externen Strömungsmittels auf einer anderen Platte in dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
14A und 14B sind schematische Ansichten, die eine Gesamtstruktur eines anderen Plattenwärmetauschers gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, und 14A ist eine vordere Schnittansicht und 14B ist eine seitliche Schnittansicht;
15A ist eine Frontansicht, die eine Platte gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, und
15B ist eine Frontansicht, die eine herkömmliche Platte zeigt;
16 ist eine Schnittansicht, die eine Struktur eines herkömmlichen Wärmetauschers zeigt;
17 ist eine Explosionsperspektivansicht, die einen herkömmlichen Plattentauscher zeigt; und
18 ist eine schematische Ansicht, die erklärend für einen Flüssigkeitsstrom eines externen Strömungsmittels auf einer herkömmlichen Platte ist.
Beste Betriebsart für die Ausführung der Erfindung
Ausführungsbeispiele eines Wärmetauschers vom Plattentyp gemäß der vorliegenden Erfindung werden unten im Detail beschrieben.
In einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, besitzen zwei Platten eine Vielzahl an Vertiefungen, und die Vertiefungen werden miteinander in Kontakt gebracht und geklebt, um einen Raum in den Platten zu formen, so dass die Festigkeit der Platten erhöht wird. Die Vertiefungen verhindern einen Fluss eines Strömungsmittels, das zwischen den Platten fließt, um dadurch die Wärmeübertragung zu verbessern. Auf diese Weise kann ein Wärmetauscher mit einer hohen Effizienz konstruiert werden ohne Vorsehen eines Turbulators bzw. Turbulenz erzeugender Mittel (Turbulenzplatte), die herkömmlicher Weise zwischen die Platten eingesetzt werden.
Als nächstes wird das erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unten mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
1A und 1B sind schematische Ansichten, die einen Gesamtaufbau eines Wärmetauschers vom Plattentyp gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, und 1A ist eine vordere Schnittansicht und 1B ist eine seitliche Schnittansicht.
In 1 und 1B bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine platte, 2 ein Wärmetauschelement, 3 eine externen Strömungsmitteleinströmdurchlass, 4 einen externen Strömungsmittelabflussdurchlass, 5 und 6 bezeichnen Öffnungsteile zum Einströmen und Abfließen eines internen Strömungsmittels, 7 ein Kommunikationsteil, und 9 ein Gehäuse.
In dem in den 1A und 1B gezeigten Plattenwärmetauscher sind acht Wärmetauschelemente 2 zusammengesetzt aus zwei Platten 1 in einem Gehäuse 9 untergebracht. Vier Öffnungsteile 5 und vier Öffnungsteile 6 zur Einführung und Ausgabe von internen Strömungsmitteldurchlässen werden entsprechend in der Platte 1 vorgesehen. Das interne Strömungsmittel wird in die Platten durch die vier Öffnungsteile 5 als die Einführungsdurchlässe eingeführt und wird durch die vier Öffnungsteile 6 als die Ausgabedurchlässe ausgegeben.
Auf der anderen Seite wird das externe Strömungsmittel durch den einzelnen Einströmungsdurchlass 3 eingeführt, fließt über die Außenoberflächen jeder der Platten, und wird durch den einzelnen Abflussdurchlass 4 ausgegeben. Auf diese Weise wird Wärme zwischen dem internen Strömungsmittel und dem externen Strömungsmittel ausgetauscht.
Die Form eines schraffierten Teils der in 1B gezeigten Platte ist als Draufsichten in den 2A, 2B und 2C gezeigt. 2D ist eine vergrößerte Schnittansicht des Wärmetauschelements 2.
Wie in den 2A bis 2D gezeigt ist, besitzt, gemäß der vorliegenden Erfindung, die Platte 1 Vertiefungen 8 einer kreisförmigen oder elliptischen Form, und die Vertiefungen der beiden Platten werden miteinander in Kontakt gebracht und verklebt, um ein Wärmetauschelement 2 zu bilden. Die Anordnung der Vertiefungen 8, die in der Platte 1 gebildet sind, kann nach Wunsch in Verbindung mit der Festigkeit der Platte, gewählt werden. Wenn der Wasserdruck 490 kPa (5 kgf/cm²) beträgt, die Dicke der Platte 0,3 bis 0,5 mm, und die Größe eines Kontaktteils 0,3 mm ist, können die Vertiefungen 8 beispielsweise wie folgt angeordnet werden:
Im Falle, dass die kreisförmigen Vertiefungen in einem schachbrettartigen Muster oder einem versetzten Muster, wie in den 2A und 2B gezeigt, angeordnet sind, es ist wünschenswert, dass 0,5 ≤ a/b ≤ 2 und a × b ≤ 250 mm² ist.
Im Falle, dass die Vertiefungen eine horizontal langgestreckte, elliptische Form, wie in 2C gezeigt, haben, ist es wünschenswert, dass a ≥ b/2, a ≤ 20 mm ist. In diesem Fall, wenn a nahe bei 20 mm ist, schwillt der Flachteil der Platte beim Gebrauch leicht, was für den Gebrauch akzeptabel ist.
In einem Umfangsteil des Wärmetauschelements 2, wie in 2D gezeigt, ist die Platte 1 einmal gebogen, und die Platte 1' ist zweimal gebogen, um auf diese Weise die Kontaktoberflächen 10 und 11 zu bilden, die parallel miteinander geneigt sind. In den 1A und 1B werden die beiden Platten durch die Bezugszeichen 1 angezeigt. In 2D werden die beiden Platten von einander unterschieden durch verschiedene Bezugszeichen 1 und 1'. Die Vertiefungen, die in den entsprechenden Platten 1 und 1' gebildet sind, werden ebenfalls voneinander durch die unterschiedlichen Bezugszeichen 8 und 8' unterschieden. Die Platten 1, 1' sind aufgebaut, um die Vertiefungen 8, 8' miteinander in Kontakt zu bringen, wenn die Kontaktoberflächen 10, 11 der Platten 1, 1' aufeinander gestapelt werden. Die Platten 1, 1' besitzen die gleiche Form, mit Ausnahme ihrer Umfangsteile, die aufeinander in entgegengesetzten Richtungen gestapelt werden.
Zumindest eine der Oberflächen der Platten 1, 1' ist als eine aufgeraute Oberfläche geformt, um die Benetzbarkeit des Strömungsmittels einschließlich eines Phasenwechsels auf der Plattenoberfläche, zu verbessern. Die beiden Platten 1, 1' werden aufeinander gestapelt, und die Kontaktteile der Vertiefungen 8, 8' und die Umfangsteile 10, 11 werden geschweißt oder hartgelötet, um miteinander verbunden zu werden, um dadurch das Wärmetauschelement 2 zu bilden.
Die Kommunikationsteile 7, 7' des Wärmetauschelements 2 werden geschweißt oder hartgelötet, um miteinander verbunden zu werden, um den Plattenwärmetauscher zu bilden. In dem in 1A gezeigten Beispiel, werden acht Wärmetauschelemente 2 aufeinander gestapelt und miteinander verklebt, und in dem Gehäuse 9 beinhaltet.
3A und 3B zeigen eine Struktur eines weiteren Wärmetauschelements gemäß der vorliegenden Erfindung, und 3A ist eine Draufsicht und 3B ist eine Schnittansicht. In dem in 3A und 3B gezeigten Beispiel, wird eine große Anzahl an Öffnungsteilen 5, 6 der Platten in einem verschobenen Muster vorgesehen. Das in 2A bis 2C gezeigte Muster kann auf einen in 3A gezeigten schraffierten Teil angewendet werden.
4 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel einer Verwendung einer Absorptionskühlmaschine zeigt, in welchem ein Wärmetauscher gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ist. In diesem Beispiel ist das in 3A und 3B gezeigte Wärmetauschelement 2 in sowohl einem Absorber A, einem Kondensator C, einem Generator G, als auch einem Verdampfer E beinhaltet. In der Absorptionskühlmaschine, fließt, als ein internes Strömungsmittel für das Wärmetauschelement 2, Kühlwasser in den Absorber A und den Kondensator C, ein Erwärmungsmedium fließt in den Generator G, und abgekühltes Wasser fließt in den Verdampfer E. In dem Absorber A wird eine konzentrierte Lösung als ein externes Strömungsmittel gekühlt und absorbiert ein Kühlmittel aus dem Verdampfer E. In dem Generator G wird eine verdünnte Lösung als ein externes Strömungsmittel erhitzt, um das Kühlmittel zu verdampfen, und verändert sich in eine konzentrierte Lösung. In dem Kondensator C wird ein Kühlmitteldampf aus dem Generator G gekühlt um eine Kühlflüssigkeit zu bilden. In dem Verdampfer E wird die Kühlflüssigkeit verdampft um einen Kühlmitteldampf zu bilden.
Die in 4 gezeigte Absorptionskühlmaschine wird unten beschrieben. In dem Absorber A absorbiert eine konzentrierte Lösung einen Kühlmitteldampf, der in dem Verdampfer E verdampft wurde, um in eine verdünnte Lösung verändert zu werden. Die verdünnte Lösung wird durch einen Durchlass 101 und eine erwärmte Seite eines Lösungswärmetauschers SH hindurchgeströmt und dann in den Generator G über einen Durchlass 102 mittels einer Lösungspumpe SP eingeströmt. Die in den Generator G eingeströmte, verdünnte Lösung wird durch eine Wärmequelle 112 erwärmt, um das Kühlmittel zu verdampfen, so dass sich die verdünnte Lösung in eine konzentrierte Lösung verändert. Die konzentrierte Lösung wird durch einen Durchlass 113 und die Erwärmungsseite des Lösungswärmetauschers SH hindurchgeströmt und wird dann über einen Durchlass 114 in to Absorber A eingeströmt, wo die konzentrierte Lösung wieder einen Kühlmitteldampf absorbiert, um sich in eine verdünnte Lösung zu verändern. Auf diese Weise wird die Lösung zirkuliert.
Andererseits wird das Kühlmittel in dem Generator G verdampft, um ein Kühlmitteldampf zu werden. Der Kühlmitteldampf erreicht den Kondensator C, wo der Kühlmitteldampf in eine Kühlflüssigkeit kondensiert wird, welche in den Verdampfer E über einen Durchlass 105 eingeströmt wird. Während die eingeströmte Kühlflüssigkeit in den Verdampfer E über einen Durchlass 106 durch die Kühlmittelpumpe FP zirkuliert wird, wird die Kühlflüssigkeit in dem Verdampfer E verdampft, um Kühlwasser 111 zu kühlen. Das verdampfte Kühlmittel erreicht den Absorber A, wo das Kühlmittel in eine konzentrierte Lösung absorbiert wird. Das absorbierte Kühlmittel erreicht den Generator G, wo das Kühlmittel verdampft wird. Auf diese Weise wird das Kühlmittel zirkuliert.
Das Kühlwasser wird durch einen Durchlass 107 eingeströmt und in einen Strom durch einen Durchlass 108 und einen Strom durch einen Durchlass 109 verzweigt. Diese Ströme werden jeweils in den Absorber A bzw. den Kondensator C eingeströmt und durch einen Durchlass 110 abgeflossen.
Da gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung die Vertiefungen der Platten miteinander in Kontakt gebracht und verbunden werden, wird die Festigkeit der Platten erhöht, und ein Strom eines Strömungsmittels, welches zwischen den Platten fließt, kann simultan gestört werden. Da folglich kein Bedarf besteht, ein Turbulenz erzeugendes Mittel (Turbulenzplatte) zwischen die Platten einzuführen, kann die Anzahl der erforderlichen Komponenten verkleinert und die Kosten der Produktion und des Zusammenbaus können verringert werden. Des Weiteren hat ein Plattenwärmetauscher gemäß der vorliegenden Erfindung eine hocheffiziente Wärmetauschfunktion.
Da darüber hinaus die Umfangsteile der beiden Platten in Kontakt miteinander entlang der gesamten Umfänge gebracht werden, können die Kosten des Zusammenbaus verringert werden. Da außerdem der Plattenwärmetauscher eine Vielzahl der Öffnungsteile in den Platten besitzt, kann der Wärmetauscher derart konstruiert werden, dass das interne Strömungsmittel in großen Mengen strömen kann und der Strom des externen Strömungsmittels nicht gestört wird.
Als nächstes wird ein zweites Ausführungsbeispiel eines Plattenwärmetauschers gemäß der vorliegenden Erfindung unten mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung haben die Platten eine Form, die geeignet ist, die folgenden Bedingungen zu erfüllen: zwei Platten, die Vorsprünge und Vertiefungen besitzen, werden auf einander gestapelt um dazwischen einen Zwischenraum zu bilden. Wenn die Umfangsteile und die Öffnungsteile (Einlass und Auslass für Strömungsmittel) an beiden Seiten der beiden Platten einfach gestapelt werden, werden die Platten in leichten Kontakt (d.h. Linienkontakt) miteinander entlang der gesamten Umfänge gebracht. Wenn eine Kraft in eine Richtung des Schichtens erhöht wird, werden die Kontaktteile in der Form geändert, um in Oberflächenkontakt miteinander gebracht zu werden. Wenn die Kraft erhöht wird bis die Vorsprünge und Vertiefungen der entsprechenden Platten in Kontakt miteinander gebracht werden, wird der Bereich der Kontaktoberfläche erhöht und folglich können die Umfänge der Platten durch Hartlöten abgedichtet werden.
Im Fall des Hartlötens, werden die Platten hartgelötet, während eine Kraft angelegt wird, um die Platten in engen Kontakt miteinander zu bringen. Demgemäss sind die oben erwähnten Platten wünschenswert, da bei anlegen dieser Kraft, die Umfangsteile der Platten parallel werden und des Weiteren die Vorsprünge und Vertiefungen der Platten in Kontakt miteinander gebracht werden.
Wenn die beiden, oben beschriebenen Platten auf einander gestapelt werden, während ein Hartlot an den Teilen aufgetragen wird, die miteinander in Kontakt gebracht werden sollen, wird ein Wärmetauschelement gebildet, welches einen Strömungsmitteldurchlass zwischen den Öffnungsteilen besitzt, die an beiden Enden der Platten und des oben erwähnten Zwischenraums gebildet werden. Eine gewünschte Anzahl an Wärmetauschelementen wird aufeinander gestapelt, so dass die Öffnungsteile miteinander zwischen den Wärmetauschelementen kommunizieren. Die Wärmetauschelemente werden hartgelötet in solch einer Weise, dass eine Kraft in eine Richtung des Schichtens angelegt wird. Infolgedessen werden die Wärmetauschelemente jeweils miteinander in Kontakt gebracht, so dass ein Plattenwärmetauscher gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden kann.
Mit der obigen Anordnung können die Vorsprünge und Vertiefungen der Platte als ein gewölbtes Muster gebildet werden innerhalb und außerhalb der Wärmetauschelement, die durch einen Plattentyp (oder zwei Plattentypen) hergestellt sind und folglich besitzt der Wärmetauscher eine hocheffiziente Wärmetauschfunktion.
Die vorliegende Erfindung kann nicht nur auf einen Fall von Hartlöten angewendet werden, sondern auch auf einen Fall, wo eine Dichtung zwischen den Platten und einer Kraft, die von außen angelegt wird, angeordnet ist, und einen Fall, wo die Platten durch Schweißen abgedichtet sind.
Beim Fall des Schweißens oder Hartlötens, werden die Platten aufeinander gestapelt und verbunden, während eine Kraft in Richtung des Schichtens angelegt wird. Wenn die Umfangsteile der Platten parallel zueinander in einem freien Zustand sind, dann wird die angelegte Kraft wahrscheinlich die Umfangsteile öffnen. Insbesondere beim Fall des Hartlötens wird die Festigkeit der Umfangsteile außerordentlich verringert.
Wenn die Platten aufeinander gestapelt werden, während ein Hartlot zwischen den Kontaktteilen und/oder Kontaktoberflächen aufgetragen wird, werden die Platten in einem Heizofen erhitzt, während eine Kraft in eine Richtung des Schichtens (ein Gewicht wird auf die Platten geladen) angelegt wird, um gleichzeitig hartgelötet zu werden. Auf diese Weise wird die Wärmetauschstruktur in einem Schritt hergestellt und der Inbetriebsetzungsvorgang kann beachtlich vereinfacht werden.
Die Vorsprünge und Vertiefungen der Platte gemäß der vorliegenden Erfindung können als ein gewelltes Muster gebildet sein, die sich in einer vorbestimmten Richtung erstrecken und folglich kann ein komplizierter, zweidimensional gekrümmter Durchlass geformt werden, mit einer vergleichsweise einfachen Anordnung.
Des Weiteren kann die Platte punktähnliche Vorsprünge und Vertiefungen haben, die einen Querschnitt von einer kreisförmigen Form oder ähnlichem besitzen. Wenn solche Platten aufeinander gestapelt werden, kann die Größe des Außenraums und die Größe des Innraums verändert werden, um mit einem Dampf von außerordentlichem Niederdruck zurechtzukommen.
Darüber hinaus wird eines der Öffnungsteile an beiden Enden der Platten mit einem ansteigenden Teil vorgesehen, so dass das Anordnen der Platten beim Aufschichten durch Ausrichten der Öffnungsteile ermöglicht wird. Auf diese Weise kann das zweidimensionale Positionieren der Platten natürlicherweise durch einfaches Aufschichten der Platten aufeinander ausgeführt werden. Infolgedessen kann der Herstellungsprozess vereinfacht werden.
Als nächstes wird ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unten mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
5 ist eine Schnittansicht einer gesamten Struktur eines Plattenwärmetauschers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie in 5 gezeigt, wird der Plattenwärmetauscher gebildet, indem eine Wärmetauschstruktur 30, welche drei miteinander verbundene Wärmetauschelemente 12 aufweist, in einem Gehäuse 9 angebracht wird, welches sich in einer Längsrichtung erstreckt.
Wenn in dem Wärmetauschelement 12, wie in 6A gezeigt, zwei Platten, die Vorsprünge und Vertiefungen in einem wellenförmigen Muster besitzen, spontan aufeinander gestapelt werden, werden die Umfangskontakteile in Linienkontakt miteinander entlang der gesamten Umfänge gebracht. Andererseits wird ein Öffnungsteil 17 in Linienkontakt mit einem Öffnungskontaktteil 16a eines benachbarten Wärmetauschelements 12' gebracht. Wenn eine Kraft (normalerweise ein Gewicht) in einer Richtung des Schichtens angelegt wird, wird ein Raum R1 als ein Ergebnis des Kontakts zwischen den Vorsprüngen und Vertiefungen in dem wellenförmigen Muster gebildet, und die Umfangsteile deformieren, um in Oberflächenkontakt miteinander gebracht zu wer den, wie in 6B gezeigt. Die Öffnungsteile deformieren ebenfalls derart, dass die Kontaktteile 16a in Oberflächenkontakt miteinander gebracht werden. Zu diesem Zeitpunkt, wenn die Vorsprünge des Wärmetauschelements 12 in Kontakt mit den Kontaktteilen 20 des benachbarten Wärmetauschelements 12' gebracht werden, dann können die Wärmetauschelemente 12, 12' miteinander durch Hartlöten verbunden werden.
Das Vorsprung-Vertiefungs-Muster kann ein Muster sein, welches geeignet für angemessenes Stören der internen und externen Durchlässe und Sicherstellen von Festigkeit ist, wie beispielsweise ein wellenförmiges Muster ähnlich einer Sinuskurve, wie in 6A gezeigt, oder ein Muster von kreisförmigen Vorsprüngen, wie in 7 gezeigt.
Das wellenförmige Muster ist um einen vorbestimmten Winkel θ in einer Längsrichtung geneigt, wie in 8 gezeigt. Derartige Platten 14 sind abwechselnd in umgekehrter Richtung angeordnet, so dass die wellenförmigen Muster einander kreuzen.
In den unteren und oberen Platten 14 sind daher Kontaktteile 15 an Positionen gebildet, an welchen Höhenlinien des wellenförmigen Musters sich in einem Eingriffsmuster schneiden, wie in 6A und 6B gezeigt, so dass kurvenförmige Durchlasse in dem Innenraum R1 gebildet werden.
Kegelstumpfvorsprünge 16 werden an beiden Enden der Platte 14 gebildet. Das Kontaktteil 16a an dem oberen Ende der Ausstülpung 16 besitzt einen Neigungswinkel von β = ungefähr 1° bis ungefähr 8° in horizontaler Richtung, wie in 6C gezeigt. Dieses Kontaktteil 16a wird abgeflacht, wenn die Wärmetauschelemente aufeinander gestapelt werden und eine Kraft angelegt wird. Das Öffnungsteil ist an dem Kontaktteil 16a gebildet. Wie in 6D gezeigt, wird ein ansteigender Teil 18 in einem der Öffnungsteile an beiden Enden vorgesehen. Wenn der ansteigende Teil 18 des Wärmetauschelements 12 in das Öffnungsteil des benachbarten Wärmetauschelements 12' beim Aufschichten eingepasst wird, kann eine Positionierung der Wärmetausch elemente beim Aufschichten ermöglicht werden. Wie in 9 gezeigt, können die Ausstülpung 16 und das Öffnungsteil 17 eine rechteckige Form haben, anstelle einer kreisförmigen Form.
Wie in 6C gezeigt, besitzt ein Umfangskontaktteil der Platte 14 eine geneigte Oberfläche. Auf diese Weise werden die Umfangskontaktteile 19 in Linienkontakt miteinander gebracht, wenn die Wärmetauschelemente gegenüber gelegt und aufeinander gestapelt werden, und deformieren, um in Oberflächenkontakt miteinander gebracht zu werden, wenn eine Kraft angelegt wird. Die Neigung des Umfangskontaktteils 19 ist ein Winkel von α = ungefähr 1° bis ungefähr 8°. Wenn die Wärmetauschelemente aufeinander gestapelt werden und eine Kraft angelegt wird, so dass die Kontaktteile 19 in Oberflächenkontakt miteinander gebracht werden, werden die Vorsprung-Vertiefungs-Muster miteinander in Kontakt gebracht, wie in 6B gezeigt. Die Platten 14 mit der gleichen Form werden in umgekehrten Richtungen aufeinander gestapelt.
Um das Positionieren zu ermöglichen wenn die Wärmetauschelemente gegenüber gelegt und aufeinander gestapelt werden, können die Vorsprünge und Vertiefungen, oder Vorsprünge 31 und Kerben 32 zum Eingriff an einigen Positionen des Umfangsteils vorgesehen werden, wie in 9 gezeigt.
Die beiden Platten 14 werden aufeinander gestapelt, und die Kontaktteile 15 des Vorsprung-Vertiefungs-Musters und die Umfangsteile 19 werden geschweißt oder hartgelötet, um miteinander verbunden zu sein, um dadurch das Wärmetauschelement 2 zu bilden.
In dem in 5 gezeigten Beispiel, wird die Wärmetauschstruktur 30 durch drei aufeinander gestapelte Wärmetauschelemente 12 gebildet, und die Kontaktteile 16a der Ausstülpungen 16 sind miteinander durch Schweißen oder Hartlöten verbunden, um dadurch die Wärmetauschstruktur 30 zu bilden. Als Resultat wird ein Durchlass zwischen den Wärmetauschelementen 12 gebildet, der mit dem Raum in dem Gehäuse kommuniziert.
Wie in 5 gezeigt, wird eine Absperrplatte 21 an dem Öffnungsteil 17 des Wärmetauschelements 12 auf einer Seite der benachbarten Wärmetauschelemente 12 befestigt, um das Öffnungsteil 17 zu schließen. Ein Rohr 22 zum Liefern des ersten Wärmetauschströmungsmittels in und zum Abfließen des ersten Wärmetauschströmungsmittels aus dem Innenraum R1 des Wärmetauschelements 12, ist mit dem Öffnungsteil 17 des Wärmetauschelements 12 auf der anderen Seite verbunden. Die Endplatte kann weder eine Absperrplatte 21 noch ein Öffnungsteil 17 besitzen. Durchgangslöcher 23 zum Anordnen der Rohre 22 sind in dem Gehäuse 9 gebildet, und Rohre 24 zum Liefern des zweiten Strömungsmittels in und Abfließen des zweiten Strömungsmittels aus dem Raum 2 im Gehäuse sind auf den Wänden der beiden Seiten in Längsrichtung des Gehäuses gebildet.
Insbesondere wenn der Kegelstumpfvorsprung 16 die gleiche Höhe hat wie das gewellte Vorsprungs- und Vertiefungsmuster, werden die Kontaktteile 20 der benachbarten Wärmetauschelemente 12 und die Kontaktteile 16a der Ausstülpungen 16 der benachbarten Wärmetauschelemente 12 geschweißt oder hartgelötet, um miteinander verbunden zu sein, und zwar um dadurch die Wärmetauschstruktur 30 zu bilden. Auf diese Weise wird die strukturelle Festigkeit weiter erhöht und kurvenförmige Durchlässe zur Kommunikation eines Raumes innerhalb des Gehäuses werden zwischen den Wärmetauschelementen 12 gebildet, und erhöhen dadurch die effiziente Funktion des Wärmetausches.
Um einen derartigen Plattenwärmetauscher herzustellen, können die beiden Platten 14 geschweißt werden, um das Wärmetauschelement 12 zu bilden, und die Wärmetauschelemente 12 können aufeinander gestapelt und geschweißt werden, um die Wärmetauschstruktur 30 zu bilden. In einem einfacheren Verfahren werden sechs Platten 14 aufeinander gestapelt, wobei ein Hartlot zwischen den Kontaktteilen 16a der Öffnungsteile und zwischen den Kontaktteilen 15, 20 des wellenförmigen Musters angebracht wird, und werden in einem Hochofen erhitzt. Auf diese Weise kann die Wärmetauschstruk tur 30 einfach in einem Schritt hergestellt werden, und kann in einer großen Menge in Abhängigkeit von der Kapazität des Hochofens hergestellt werden.
Wie in 6D gezeigt, kann eines der Öffnungsteile in der Platte 14 mit einem ansteigenden Teil vorgesehen werden, um den ansteigende Teil in das Öffnungsteil des benachbarten Wärmetauschelements einzupassen. Zusätzlich können, wie in 9 gezeigt, Vorsprünge 31 und Kerben 32 zum Eingriff an mehreren Positionen des Umfangsteils vorgesehen werden. Auf diese Weise werden, wenn ein Wärmetauschelement auf einem anderen Wärmetauschelement platziert wird, die Platten 14 spontan positioniert und stabil durch die Vorsprünge 31 und die Kerben 32 getragen, um dadurch den oben erwähnten Herstellungsprozess weiterhin zu ermöglichen.
Ein Hartlot kann zwischen den Kontaktteilen 15, 20, zwischen den Umfangsteilen 19 und an anderen notwendigen Stellen angebracht werden, ebenso wie die Wärmetauschstruktur 30, und die Platten 14, das Gehäuse 9, die Rohre 22, 24, und die Absperrplatte 21 zusammengebaut und in dem Hochofen erhitzt werden, um hartgelötet zu werden. Auf diese Weise kann der gesamte Wärmetauscher einschließlich des Gehäuses 9 auf ein Mal hergestellt werden.
In dem auf diese Weise gebildeten Plattenwärmetauscher werden die ersten und zweiten Strömungsmittel an das Einström- und Abflussrohr 22, 24 geliefert, um den Wärmetausch auszuführen. Wenn das Strömungsmittel einen Phasenwechsel als ein Ergebnis des Wärmetauschs umfasst, oder Niederdruckkühlmitteldampf an den breiteren Innenraum R2 in dem Gehäuse 9 geliefert wird, werden die Ströme geglättet. Das erste Strömungsmittel strömt durch die Durchlässe, die zwischen den Wärmetauschelementen 12 oder zwischen dem Wärmetauschelementen 12 und dem Gehäuse 9 gebildet werden, wie durch die Pfeile B angezeigt wird.
Wie oben beschrieben, sind die gewellten Muster in den Platten 14 gebildet, wobei die Durchlässe getrennt werden. Des Weiteren sind die gewellten Mus ter um einen vorbestimmten Winkel θ in die Hauptrichtung des Stromes zwischen den Öffnungsteilen 17 geneigt. Auf diese Weise sind die Durchlässe kompliziert, derart dass die Durchlässe nach oben, nach untern, nach rechts und nach links gekrümmt sind. Folglich wird der Strom nahe der Oberfläche der Platte 14 ein turbulenter Strom, so dass Wärme effektiv zwischen dem Strom und der Platte 14 ausgetauscht wird.
Darüber hinaus werden die in der Platte 14 gebildeten Vorsprünge und Vertiefungen in einem gewellten Muster gebildet, und die gewellten Muster schneiden sich in einem vorbestimmten Winkel. Auf diese Weise bilden die Schnittpunkte der schachbrettartigen Höhenlinien die Kontaktteile 15, 20, welche gleichmäßig auf den Oberflächen der Platten 14 angeordnet sind. Dies ist für die Festigkeit der Wärmetauschstruktur 30 bevorzugt.
Von dem Gesichtspunkt der Wärmeübertragung und der Festigkeit ist es vorteilhaft, dass die Form des Vorsprung-Vertiefungs-Musters der Platte in einem gewellten Muster ähnlich einer Sinuskurve gebildet ist, wie in 6A gezeigt. Jedoch kann, abhängig von der Viskosität und den Phasenwechselcharakteristiken des verwendeten Wärmetauschströmungsmittels, das Vorsprung-Vertiefungs-Muster ein Muster von kreisförmigen Vorsprüngen sein, wie in 7 gezeigt, oder ein anderes Muster kann, wie gewünscht, gewählt werden. Die in 7 gezeigten, kreisförmigen Vorsprünge, können in der Höhe durch die Vorsprünge und Vertiefungen geändert werden, um dadurch die Größen der Räume R1 und R2 zu verändern.
Vorsprünge können des Weiteren in den Vorsprüngen des gewellten Musters bei geeigneten Intervallen vorgesehen werden, so dass der Raum zwischen den benachbarten Elementen (d.h. Raum R2) zwischen den Vorsprüngen und zwischen den Öffnungsteilen 16a sichergestellt werden kann.
Der Plattenwärmetauscher gemäß der vorliegenden Erfindung kann bei einem Kondensator, einem Regenerator, einem Absorber, und einem Verdampfer einer Absorptionskühlmaschine angewendet werden. In dem Fall eines Kon densators, beispielsweise, wie in einer schematischen Strukturansicht in 10 gezeigt, wird Kühlwasser 25 durch die R1-Seite geströmt und ein Kühlmitteldampf 26 von dem Regenerator wird in die R2-Seite von einem oberen Teil eingeströmt und als eine Kühlflüssigkeit 27 von einem unteren Teil entzogen.
In dem Fall eines Regenerators, wie in einer schematischen Strukturansicht in 11 gezeigt, wird ein Wärmequellenströmungsmittel 27 (heißes Wasser oder Dampf in einer Einmaleffektabsorptionskühlmaschine, oder ein Kühlmitteldampf von einem Hochtemperaturregenerator in einer Mehrfacheffektabsorptionskühlmaschine) in R1 eingeströmt, eine verdünnte Lösung 28 wird in R2 eingeströmt, und das Kühlmittel 26 wird von dem oberen Teil des Wärmetauschers generiert. Wenn Dampf in der R1-Seite verwendet wird, ist es wünschenswert, dass das Öffnungsteil in einer rechteckigen Form gebildet wird, die sich über die gesamte Breite erstreckt, wie in 9 gezeigt, um den Abfluss des Kondensats zu ermöglichen.
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung können Vorsprünge und Vertiefungen der Platten kurvenförmige Durchlässe innerhalb und außerhalb der Wärmetauschelemente bilden, die durch einen Plattentyp oder zwei Plattentypen gebildet werden. Folglich kann ein Wärmetauscher, der eine hocheffiziente Wärmetauschfunktion besitzt, bei geringen Kosten durch eine geringe Anzahl von Komponenten und ein einfaches Herstellungsverfahren hergestellt werden.
Des Weiteren sind die Kontaktteile der Vorsprünge und Vertiefungen miteinander verbunden, um dadurch die Festigkeit zu erhöhen. Darüber hinaus sind die Vorsprünge und Vertiefungen bei bestimmten Intervallen gebildet, um Wärmetausch gleichförmig auszuführen. Auf diese Weise kann ein Wärmetauscher, der eine hocheffiziente Wärmetauschfunktion ohne Wärmedeformation besitzt, hergestellt werden.
Die Vorsprünge und Vertiefungen werden vor allem in einem wellenförmigen Muster gebildet. Daher kann ein Wärmetauscher, der eine hocheffiziente Wärmetauschfunktion besitzt, und in welchem komplizierte, zweidimensionale Durchlässe gebildet sind, bei geringen Kosten bereitgestellt werden. Des Weiteren sind die Platten derart gebildet, dass ein Hartlot zwischen gefalteten Umfangsteilen der benachbarten Platten aufgetragen ist und die Umfangsteile parallele Kontaktoberflächen besitzen, wenn eine Kraft zum Hartlöten angelegt wird und die Platten miteinander durch Hartlöten verbunden werden. Auf diese Weise wird ein beständiges und leckfreies Verbinden bei geringen Kosten durch ein relativ einfaches Arbeitsverfahren ausgeführt. In diesem Fall kann die Verwendung eines sogenannten Hochofenhartlötens das Arbeitsverfahren erheblich erleichtern und die Kosten reduzieren.
Als nächstes wird ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unten mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Die gesamte Struktur des Plattenwärmetauschers gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die gleiche, wie die des in den 1A und 1B gezeigten Plattenwärmetauschers, und wird daher nicht beschrieben.
12 ist eine schematische Ansicht, die erklärend für einen Flüssigkeitsstrom auf einer Oberfläche einer Platte ist, wenn ein externes Strömungsmittel auf die Platte in dem in den 1A und 1B gezeigten Plattenwärmetauscher gesprüht wird. In 12 stellt ein schraffierter Bereich eine Region des Flüssigkeitsstromes dar, und eine Flüssigkeit strömt nicht in einem Teil a unterhalb des Öffnungsteils (Versorgungsdurchlass) 5, 6 ohne Schraffierung. 13 ist eine partielle, vergrößerte Ansicht, die eine Platte in einem anderen Beispiel zeigt. In 13 bezeichnet das Bezugszeichen 38 einen Strom eines externen Strömungsmittels.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist, wie oben beschrieben, entweder der Einlass und/oder der Auslass für ein internes Strömungsmittel eine Vielzahl von Versorgungsdurchlässen 5, 6 auf, und das interne Strömungsmittel wird durch die Versorgungsdurchlässe geliefert. Demgemäss, verglichen mit einem herkömmlichen Plattenwärmetauscher, kann die Größe des individuellen Versorgungsdurchlasses kleiner gemacht werden. Daher wird, selbst bei einer hohen Strömungsrate, der Strom 38 des externen Strömungsmittels voraussichtlich nicht verhindert, und die Flüssigkeit kann innerhalb des Teils unterhalb des Versorgungsdurchlasses einfach fließen, so dass die Wärmeübertragungsoberfläche effektiv verwendet werden kann. Da das interne Strömungsmittel durch eine Vielzahl von Versorgungsdurchlässen geliefert wird, wird der interne Strom gleichförmig, um dadurch die Ausführung der Wärmeübertragung zu verbessern. Flüssigkeitsverteilungsteile um die Anschlüsse können klein gemacht werden und der Wärmeübertragungsbereich kann vergrößert werden.
Selbst wenn die Strömungsrate vergrößert wird, wird die Anzahl der Versorgungsdurchlässe vergrößert, um mit der erhöhten Strömungsrate zurechtzukommen.
Des Weiteren kann der Versorgungsdurchlass derart angelegt sein, dass er eine moderate Stromsteuerbarkeit besitzt. Daher sind, wie in 13 gezeigt, die Versorgungsdurchlässe lateral Seite bei Seite in einem oberen Teil des Wärmetauschers angeordnet, wobei die Versorgungsdurchlässe selbst derart verwendet werden können, dass sie als Flüssigkeitsverteiler für das externe Strömungsmittel dienen. Ein Zylinder oder ein kreisförmiges Rohr, welches einfach hergestellt und verarbeitet werden kann, kann für den Versorgungsdurchlass verwendet werden. Ein Turbulenz erzeugendes Mittel (Turbulenzplatte) kann zwischen die Platten derart eingeführt werden, dass das externe Strömungsmittel die Turbulenz erzeugt, um gleichmäßig zu strömen, und zwar um dadurch die Wärmetauscheffizienz weiter zu verbessern.
14A und 14B sind schematische Ansichten, die eine gesamte Struktur eines anderen Plattenwärmetauschers gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, und 14A ist eine vordere Schnittansicht, und 14B ist eine seitliche Schnittansicht.
In 14A und 14B bezeichnen die entsprechenden Bezugszeichen die gleichen Komponenten wie die in 1A und 1B gezeigten. In 14A und 14B werden ein Öffnungsteil 5, welches einen internen Strömungsmitteleinströmdurchlass (Versorgungsdurchlass) bildet, und ein Öffnungsteil 6, welches einen Abflussdurchlass (Versorgungsdurchlass) bildet, in ein Gehäuse 9 als ein einzelnes Rohr eingeführt und mit den entsprechenden Platten 1 durch eine Vielzahl von internen Strömungsmittelverbindungsrohren 7 in dem Gehäuse verbunden. Auf diese Weise können die internen Strömungsmitteldurchlässe in einer vertikalen Richtung vorgesehen werden, und eine Vielzahl von Durchlässen in dem Gehäuse umfassen.
Um den Unterschied zwischen der Platte des Wärmetauschers gemäß der vorliegenden Erfindung und der Platte eines herkömmlichen Wärmetauschers zu verdeutlichen, ist eine Vorderansicht der Platte gemäß der vorliegenden Erfindung in 15A gezeigt, und eine Vorderansicht der herkömmlichen Platte ist in 15B gezeigt.
Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung können die unten aufgezählten Effekte erreicht werden.

(1) Ein internes Strömungsmittel kann mit einer hohen Strömungsrate strömen.
(2) Der Strom eines externen Strömungsmittels wird voraussichtlich nicht verhindert.
(3) Ein Wärmetauscher kann bei geringen Kosten ohne kompliziertes Verfahren hergestellt werden.
(4) Die Anschlüsse und die Verteilungsteile können klein gemacht werden und daher kann der Wärmeübertragungsbereich verbreitert werden.
(5) Das Ausführen der Wärmeübertragung des Wärmetauschers kann durch Verwendung der Versorgungsdurchlässe als Flüssigkeitsverteiler verbessert werden.

Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Plattenwärmetauscher zum Wärmeaustausch zwischen zwei Strömungsmitteln, die abwechselnd durch benachbarte Strömungsmittelpassagen zwischen aufgestapelten Platten strömen. Die vorliegende Erfindung kann in einem Verdampfer einer Kühlmaschine und einem Verdampfer, einem Kondensator, einem Regenerator, und einem Absorber einer Absorptionskühlmaschine verwendet werden.

Claims

Ein Verfahren zur Herstellung eines Plattenwärmetauschers, der in einer solchen Art und Weise gebildet ist, dass zwei Platten (14), die Vorsprünge und Vertiefungen besitzen und mit Öffnungsteilen (16, 17) an ihren beiden Enden vorgesehen sind, aufeinander satzweise geschichtet werden, um ein Wärmetauschelement (12) zu bilden, wobei eine Vielzahl der Wärmetauschelemente (12) werden aufeinander geschichtet, um einen Raum zwischen den beiden Platten, die die Wärmetauschelemente (12) bilden, zu bilden als einen Durchlass für ein erstes Strömungsmittel und um einen Raum zwischen den benachbarten Wärmetauschelementen (12) als einen Durchlass für ein zweites Strömungsmittel zu bilden, welches sich in einer Wärmetauschbeziehung zu dem ersten Strömungsmittel befindet, und wobei jede der Platten (14) als eine Wärmeübertragungsoberfläche für beide Strömungsmittel dient, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Vorsehen von zwei Platten (14) mit gegenseitigen Kontaktteilen (19, 16a) an einem Umfangsteil der Platten (14) bzw. an den Öffnungsteilen (16, 17); In Kontakt bringen von lediglich den Umfangsteilen der beiden Platten (14) miteinander, wenn die beiden Platten (14) jedes Wärmetauschelements (12) satzweise aufeinander geschichtet werden; Pressen der beiden Platten (14) jedes Wärmetauschelements (12) durch eine angelegte Kraft bis die gegenüberliegenden Vorsprünge der beiden Platten (14) in Kontakt miteinander gebracht werden, so dass die Kontaktteile (19) der Umfangsteile verformt werden, um sie in Oberflächenkontakt miteinander entlang der gesamten Umfänge zu bringen; Ausrichten der Öffnungsteile (16, 17) der Wärmetauschelemente (12) miteinander und in Kontakt bringen von lediglich den Umfangsteilen der Öffnungsteile (16, 17) miteinander, wenn die benachbarten Wärmetauschelemente (12) aufeinander geschichtet werden; und Anpressen der Platten (14) durch eine angelegte Kraft bis die Vorsprünge der Platten (14) der Wärmetauschelemente (12) in Kontakt miteinander gebracht werden, so dass die Kontaktteile (16a) der Umfangsteile der Öffnungsteile (16, 17) verformt werden, damit sie in Oberflächenkontakt miteinander entlang der gesamten Umfänge gebracht werden;
Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, das weiterhin Hartlöten der Kontaktteile (19, 16a) an dem Umfangsteil und an den Öffnungsteilen (16, 17) der Platten (14) umfasst, um die Platten (14) jedes Wärmetauschelements (12) zu integrieren bzw. miteinander zu verbinden.
Ein Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 oder 2, wobei die Vorsprünge und Vertiefungen der Platten (14) der Wärmetauschelemente (12) in einer Form ausgebildet sind, die in eine Richtung geneigt ist.
Ein Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 oder 2, wobei die Vorsprünge und Vertiefungen der Platten (14) als punktähnliche Vorsprünge und Vertiefungen ausgebildet sind, die einen kreisförmigen oder anderen Querschnitt haben, und die Höhe des Vorsprungs größer ist als die Tiefe der Vertiefung, wenn das Wärmetauschelement (12) gebildet wird.
Ein Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, das weiterhin Folgendes aufweist: Versehen jeder der Platten (14) mit einem Öffnungsteil (16, 17), welches einen ansteigenden Teil (18) umfasst, und Einpassen des ansteigenden Teils (18) in einen Öffnungsteil (16, 17) einer anderen Platte (14), wenn die Platten (14) aufeinander geschichtet werden.
Verwendung eines Plattenwärmetauschers als einen Verdampfer und/oder einen Absorber und/oder einen Regenerator und/oder einen Kondensator in einer Kühlmaschine, wobei der Plattenwärmetauscher Folgendes aufweist: eine Vielzahl von hohlen Platten (2) in einem Gehäuse (9), wobei jede der hohlen Platten (2) sich aus zwei dünnen Lagen (1) zusammensetzt und eingeschlossen an einem Außenumfangsteil derselben einen Innenraum besitzt; einen Einströmungsdurchlass (5) und einen Abflussdurchlass (6), die mit den Platten (2) verbunden sind, um ein internes Strömungsmittel innerhalb der Platten (2) fließen zu lassen; einen Einströmungsdurchlass (3) und einen Abflussdurchlass (4), um ein externes Strömungsmittel innerhalb eines Raums zwischen der Außenseite der Platten (2) und dem Gehäuse (9) fließen zu lassen, wobei sie mit dem Gehäuse (9) so verbunden sind, dass das externe Strömungsmittel als ein Flüssigfilm auf den Oberflächen der Platten (2) fließt; und wobei entweder der Einströmungsdurchlass (5) und/oder der Abflussdurchlass (6) für das interne Strömungsmittel, verbunden mit jeder der Platten (2), sich aus einer Vielzahl von Durchlässen zusammensetzt.