(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに平行に配置されかつ積層された金属製熱交換用プレート（１０）を備え、
各々の熱交換用プレート（１０）は、関連する熱交換用プレート（１０）と共に２つの独立な流体を向流式に循環させるための２重の流路を形成するために、平滑表面とされた端部と波形とされた中央部（１１）とを有するとともに、これら熱交換用プレート（１０）の長さ方向横側端部において連結手段（１３）により互いに連結されており、
一方においては、前記流体間において熱伝達および熱交換を行う領域を備え、他方においては、それらの自由端において前記流体の入口領域および出口領域を備えるタイプの熱交換器としてのプレート積層体であって、
前記流体入口領域および前記流体出口領域は、前記熱交換用プレート（１０）の前記平滑端部（１０ａ）により形成され、前記平滑端部（１０ａ）の間には、前記熱交換領域における前記流体を案内するための、波状をなす起伏がつけられた独立の起伏付プレート（２１）が挿入され、
各々の前記起伏付プレート（２１）は、対応する流路へと前記流体の一方を案内するための少なくとも１つの案内領域（２１ａ）と、前記流体を緩やかに循環させる緩循環領域（２１ｂ）と、を有し、
前記案内領域（２１ａ）と前記緩循環領域（２１ｂ）との間に、少なくとも１つの遷移領域（２１ｃ）が配置され、
前記遷移領域（２１ｃ）が、前記２つの前記領域（２１ａ、２１ｂ）間にわたる流通を可能としていることを特徴とする熱交換器としてのプレート積層体。
【請求項２】
前記熱交換用プレート（１０）の前記平滑端部（１０ａ）および前記起伏付プレート（２１）の組は、前記プレート積層体の各端部において、前記流体の一方のための少なくとも１つの入口（ａ）と、前記流体の他方のための出口（ｂ）との重ね合わせを決めていることを特徴とする請求項１記載のプレート積層体。
【請求項３】
前記案内領域（２１ａ）には、連続した波形部（２１０ａ）が設けられていることを特徴とする請求項１記載のプレート積層体。
【請求項４】
前記案内領域（２１ａ）の前記連続した波形部（２１０ａ）は、前記熱交換用プレート（１０）の前記平滑端部（１０ａ）と共に、一定の断面積をもった流体循環チャンネルを形成し、対応する流路に向けて連接されていることを特徴とする請求項３記載のプレート積層体。
【請求項５】
前記緩循環領域（２１ｂ）には、案内領域（２１ａ）の前記連続した波形部（２１０ａ）は、関連する前記熱交換用プレート（１０）の前記平滑端部（１０ａ）に対しての間隔を維持するためのピン（２１０ｂ）が設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のプレート積層体。
【請求項６】
前記遷移領域（２１ｃ）には、長さ方向に不連続な波形部（２１０ｃ）が設けられており、この長さ方向に不連続な波形部（２１０ｃ）は、前記案内領域（２１ａ）と前記緩循環領域（２１ｂ）との間の通路（２１１ｃ）を形成していることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のプレート積層体。
【請求項７】
前記起伏付プレート（２１）には、それらの長さ方向横側端部に、前記熱交換用プレート（１０）の前記平滑端部（１０ａ）に固定するためのかつ前記熱交換用プレート（１０）の前記平滑端部（１０ａ）から離間させるためのブロック（２２）が設けられていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のプレート積層体。
【請求項８】
前記熱交換用プレート（１０）の前記平滑端部（１０ａ）、前記起伏付プレート（２１）、および前記ブロック（２２）により形成された各々の組は、前記熱伝達および熱交換領域を形成する前記熱交換用プレート（１０）の長さ方向横側端部に対して、該熱交換用プレート（１０）の前記連結手段（１３）により、漏れのない状態で固定されていることを特徴とする請求項７記載のプレート積層体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明の主題は、熱交換器としてのプレート積層体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に２つのタイプの熱交換器が知られている。
【０００３】
第１のタイプの熱交換器は、内部を流体が循環する”Ｕ字形の”管の束、あるいは直管の束を備えている。
しかしながら、このタイプの熱交換器は、構成上高価である。また、熱効率に限界がある。それは、たいていの場合これで限界づけられるように、管の数が利用可能なスペースに依存することによるものである。
【０００４】
第２のタイプの熱交換器は、並行して相互に平行に設けられたプレート積層体を備えている。
【０００５】
薄い金属シートからなるプレートは、たいていの場合、ステンレス鋼から構成され、端部は、平滑表面とされ、中央部は波形に形成されている。この波形形状を介してプレートは、互いに接触しており、この波形形状により、２つの独立な流体が熱交換器の一端から他端に向けて向流式に循環する２重の流路を形成している。
【０００６】
プレートは、それらの長さ方向横側端部において、連結手段により互いに連結されている。連結手段は、例えば、プレート積層体の長さ全体にわたってかつ高さ全体にわたって延在する漏れのない溶接壁により一体的に固定された長さ方向締結部材からなるものである。
【０００７】
さらに、プレートは、一方においては、流体間において熱伝達および熱交換を行うための中央領域を形成しており、他方においては、プレート積層体の各端部において、これら流体の入口および出口の重ね合わせを形成している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のプレート積層体においては、各々のプレートに、このプレート表面上に所定方向に形成された特殊な波形が設けられている。これにより、中央部における熱伝達および熱交換領域が形成されることになるが、この状況は、入口および出口においても同様である。
【０００９】
したがって、入口および出口は、交差する波形部の重ね合わせにより形成され、そのため流体の流通断面積が変化することになり、結局、これら流体の流れに乱れが生じてしまう。
【００１０】
本発明の目的は、上述の欠点を克服し得る熱交換器としてのプレート積層体を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
したがって、本発明の主題は、
互いに平行に配置されかつ積層された金属製熱交換用プレートを備え、各々の熱交換用プレートは、関連する熱交換用プレートと共に２つの独立な流体を向流式に循環させるための２重の流路を形成するために、平滑表面とされた端部と波形とされた中央部とを有するとともに、これら熱交換用プレートの長さ方向横側端部において連結手段により互いに連結されており、一方においては、前記流体間において熱伝達および熱交換を行う領域を形成しており、他方においては、それらの自由端において前記流体の入口領域および出口領域を形成するタイプの熱交換器としてのプレート積層体であって、
前記流体入口領域および前記流体出口領域は、前記熱交換用プレートの前記平滑端部により形成され、前記平滑端部の間には、前記熱交換領域における前記流体を分散させるための、起伏がつけられた独立の起伏付プレートが挿入されていることを特徴とする熱交換器としてのプレート積層体にある。
【００１２】
本発明は、また、以下のような他の特徴点を有している。
すなわち、前記熱交換用プレートの前記平滑端部および前記起伏付プレートの組は、前記プレート積層体の各端部において、前記流体の一方のための少なくとも１つの入口と、前記流体の他方のための出口との重ね合わせを形成しているという特徴点を有している。
【００１３】
また、各々の前記起伏付プレートは、対応する流路へと前記流体の一方を案内するための少なくとも１つの案内領域と、前記流体を緩やかに循環させるためのものであるとともに、前記案内領域に対して前記流体の２つの前記領域間にわたる流通が可能とされた少なくとも１つの遷移領域の分だけ離間された緩循環領域とを有しているという特徴点を有している。
【００１４】
また、前記案内領域には、連続した波形部が設けられているという特徴点を有している。
【００１５】
また、前記案内領域の前記連続した波形部は、前記熱交換用プレートの前記平滑端部と共に、一定の断面積をもった流体循環チャンネルを形成し、対応する流路に向けて連接されているという特徴点を有している。
【００１６】
また、前記緩循環領域には、案内領域の前記連続した波形部は、関連する前記熱交換用プレートの前記平滑端部に対しての間隔を維持するためのピンが設けられているという特徴点を有している。
【００１７】
また、前記遷移領域には、長さ方向に不連続な波形部が設けられており、この長さ方向に不連続な波形部は、前記案内領域と前記緩循環領域との間の通路を形成しているという特徴点を有している。
【００１８】
また、前記起伏付プレートには、それらの長さ方向横側端部に、前記熱交換用プレートの前記平滑端部に固定するためのかつ前記熱交換用プレートの前記平滑端部から離間させるためのブロックが設けられているという特徴点を有している。
【００１９】
また、前記熱交換用プレートの前記平滑端部、前記起伏付プレート、および前記ブロックにより形成された各々の組は、前記熱伝達および熱交換領域を形成する前記熱交換用プレートの長さ方向横側端部に対して、該熱交換用プレートの前記連結手段により、漏れのない状態で固定されているという特徴点を有している。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の特徴点および利点は、単に一例を通して与えられるものであり、添付図面を参照してなされる以下の説明により明らかとなるであろう。
図１は、本発明によるプレート積層体を示すもので一部を破断して示す概念的な斜視図である。
図２は、本発明によるプレート積層体の一端を示す側面図である。
図３は、図２の３−３線矢視断面の半分のみを示す図である。
図４は、本発明によるプレート積層体の入口あるいは出口の起伏がつけられた起伏付プレートの一例を示す平面図である。
【００２１】
図１に概念的に示すように、熱交換器としてのプレート積層体は、３つの部分、すなわち中央部Ａと、２つの端部Ｂ、Ｃとからなるものである。
【００２２】
中央部Ａは、熱伝達領域本体あるいは熱交換領域本体をなすもので、相互に平行に積層されたプレート１０から構成されている。
【００２３】
各々のプレート１０は、薄い金属シートからなるもので、たいていの場合、ステンレス鋼から、あるいは、十分に延性を有する他の材料（sufficiently       ductile material）からなるものである。そして、従来と同様に、長さ方向端部および横方向端部は、平滑表面とされ、これら端部間は、波形部１１とされている。
【００２４】
プレート１０どうしの間には、２つの独立な流体が循環するための２重の流路が形成されている。熱交換用流体は、プレート積層体の一端から他端に向けて向流式に循環する。
【００２５】
好ましい実施形態においては、プレート１０は、長さ方向横側端部において、例えばバー１２からなる連結手段により互いに結合させられている。バー１２は、プレート１０の長さ方向の長さ全体にわたって、および溶接層１３の長さ方向の長さ全体にわたって延在している。溶接層１３は、漏れのない溶接壁を形成するために、プレート積層体の各横方向表面の長さ全体および高さ全体にわたって設けられている。
【００２６】
積層されたプレート１０は、プレート１０の表面全体にわたって延在する上部金属シート１４と下部金属シート１５との間に配置されている。上部金属シート１４および下部金属シート１５の周縁部は、プレート１０の横側端部に溶接層１３により連結されている。
【００２７】
対応する流路中をプレート積層体の一端から他端に向けて中央部Ａにおいて向流式に循環する流体を導くために、このプレート積層体には、各端部において、流体のための入口および出口領域が設けられており、これらがプレート積層体の端部Ｂ、Ｃを構成している。
【００２８】
図２および図３に示すように、これら流体の入口領域および出口領域は、熱交換用プレート１０の平滑端部１０ａの積層により形成されている。そして、これら平滑端部１０ａの間には、起伏がつけられた起伏付プレート２１が挿入されている。これらプレート１０は、流体間の熱伝達領域および熱交換領域を構成している。
【００２９】
熱交換用プレート１０の平滑端部１０ａおよび起伏付プレート２１の組は、プレート積層体の各端部において、および中央部Ａの各流路において、一方の流体のための少なくとも１つの入口（ａ）と、他方の流体のための少なくとも１つの出口（ｂ）とを形成している。
【００３０】
プレート積層体の各端部における入口（ａ）および出口（ｂ）の配置は、流体の特性、およびこれら流体間においてなされる熱交換の特性に依存する。
【００３１】
図２に示されている例示としての実施形態においては、入口および出口は、プレート積層体の上部位置に一方の流体のための１つの入口（ａ）と、下方位置に他方の流体のための２つの出口（ｂ）とを備えている。あるいは、これらを積層プレートの下部にだけ設けてもよい。
【００３２】
図２および図３に示すように、起伏付プレート２１には、それらの長さ方向横側端部に、熱交換用プレート１０の平滑端部１０ａに固定しかつ熱交換用プレート１０の平滑端部１０ａから離間させるためのブロック２２が設けられている。
【００３３】
起伏付プレート２１の各長さ方向横側端部は、ブロック２２に対して、例えば溶接ビード２３により固定されている。
【００３４】
熱交換用プレート１０の平滑端部１０ａ、起伏付プレート２１、およびブロック２２により形成された各々の組は、漏れのない状態で、熱伝達および熱交換領域Ａを形成するプレート１０の長さ方向横側端部に対して、これらプレート１０の連結手段により、つまり溶接壁１３により固定されている。
【００３５】
入口（ａ）の各側部、あるいは、出口（ｂ）間に挟まれた部分のどちらかに位置する部分は、図２および図３に示すように、ブロック２４により封止されている。
【００３６】
一般には、各々の起伏付プレート２１は、対応する流路へと一方の流体を案内するための少なくとも１つの案内領域と、この流体が緩やかに循環する緩循環領域とを有している。この場合、緩循環領域は、案内領域に対して、この流体の２つの領域間にわたる流通が可能とされた少なくとも１つの遷移領域の分だけ離間して配置されている。
【００３７】
次に、図４を参照して、起伏付プレート２１の例示された実施形態について説明する。
【００３８】
上述の如く、起伏付プレート２１は、対応する流路へとある１つの流体を案内するための案内領域２１ａと、この流体が緩やかに循環する緩循環領域２１ｂとを有している。この場合、緩循環領域２１ｂは、案内領域２１ａに対して、この流体の２つの領域２１ａ、２１ｂ間にわたる流通が可能とされた少なくとも１つの遷移領域２１ｃの分だけ離間して配置されている。
【００３９】
起伏付プレート２１の案内領域２１ａには、連続した波形部２１０ａが設けられている。連続した波形部２１０ａは、熱交換用プレート１０の平滑端部１０ａと共に、対応する流体に関しての一定の断面積をもった循環チャンネルを形成している。そして、この波形部２１０ａは、この流体が循環する流路に対して連接されている。
【００４０】
起伏付プレート２１の緩循環領域２１ｂには、近隣の熱交換用プレート１０の平滑端部１０ａに対しての間隔を維持するためのピン２１０ｂが設けられている。
【００４１】
遷移領域２１ｃには、長さ方向に不連続な波形部２１０ｃが設けられており、この長さ方向に不連続な波形部２１０ｃは、案内領域２１ａと緩循環領域２１ｂとの間を結ぶ通路２１１ｃを形成している。
【００４２】
遷移領域２１ｃが設けられていることにより、案内領域２１ａから緩循環領域２１ｂへ向けての少量の流体の流通が確保され、その結果、少量の流体が緩循環領域２１ｂへと流入し、よってこの領域において全体的に流れがよどむことが避けられる。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように、本発明のプレート積層体によれば、各端部において、熱交換用プレートの平滑端部により形成されかつこれらの間には一定断面積をもった流体流路を形成する独立な起伏付プレートが挿入された入口領域および出口領域を有していることから、流体の一様な流れを得ることができ、よって熱交換器としてのプレート積層体の効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるプレート積層体を示すもので一部を破断して示す概念的な斜視図である。
【図２】本発明によるプレート積層体の一端を示す側面図である。
【図３】図２の３−３線矢視断面の半分のみを示す図である。
【図４】本発明によるプレート積層体の入口あるいは出口の起伏がつけられた起伏付プレートの一例を示す平面図である。
【符号の説明】
１０    熱交換用プレート
１０ａ  平滑端部
１１    中央部
１３    連結手段
２１    起伏付プレート
２１ａ  案内領域
２１ｂ  緩循環領域
２１ｃ  遷移領域
２２    ブロック
２１０ａ  連続した波形部
２１０ｂ  ピン
２１０ｃ  不連続な波形部
２１１ｃ  通路
ａ    入口
ｂ    出口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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