(57)【要約】本発明は、プレート式熱交換器用の熱交換プレート（１１）、１組の熱交換プレート、およびプレートパッケージに関する。各熱交換プレートは、伝熱領域（３３）と、境界線（３５）に沿って伝熱領域に隣接した分配領域（３４）とを含んでいる。分配領域は、隣接した熱交換プレートの分配領域上の凹部および凸部にそれぞれ当接している、凸部および凹部を有している。伝熱領域は、隣接した熱交換プレートの伝熱領域上の凹部および凸部にそれぞれ当接して、境界線とほぼ平行な方向に沿って互いに第１の距離だけ離れて位置する複数の第１の接触面を形成する、凸部（５１）および凹部（５２）を有している。伝熱領域は、境界線に沿って分配領域に隣接する移行領域（５８）を含み、移行領域（５８）は、隣接した熱交換プレートの伝熱領域の凹部および凸部にそれぞれ当接して、第１の方向に沿って互いに第２の距離だけ離れた複数の第２の接触面を形成する、凸部および凹部を有している。第２の距離は第１の距離よりも著しく短い。
2009500588.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の媒体および第２の媒体を受容するためのプレート式熱交換器用プレートパッケージ（１０）の熱交換プレートであって、該熱交換プレート（１１）は中央延伸面（ｐ−ｐ）を有し、
第１の端部領域（３１）と、
第２の端部領域（３２）と、
前記第１の端部領域（３１）および前記第２の端部領域（３２）の間を延びる中央伝熱領域（３３）であって、中心軸（ｘ）が、前記第１の端部領域（３１）、前記中央伝熱領域、および前記第２の端部領域（３２）を通って、前記熱交換プレートに沿って延びる中央伝熱領域（３３）と、を含み、
前記第１の端部領域（３１）上を延び、境界線（３５）に沿って前記中央伝熱領域（３３）に隣接する第１の分配領域（３４）であって、前記延伸面（ｐ−ｐ）に対する凸部（７１）および凹部（７２）を有し、該凸部（７１）および該凹部（７２）が、前記プレートパッケージの隣接する前記熱交換プレートの前記分配領域（３４）上の前記凹部（７２）および前記凸部（７１）にそれぞれ当接するようにされて、前記境界線（３５）に沿って前記媒体が均一に分配される、第１の分配領域（３４）を少なくとも含み、
前記中央伝熱領域（３３）が、前記延伸面（ｐ−ｐ）に対する凸部（５１）および凹部（５２）を有し、該凸部（５１）および該凹部（５２）が、前記プレートパッケージの隣接する前記熱交換プレートの前記中央伝熱領域（３３）上の前記凹部（５２）および前記凸部（５１）にそれぞれ当接するようにされて、前記境界線（３５）とほぼ平行な第１の方向に沿って互いに第１の距離（Ａ３）だけ離れて位置する複数の第１の接触面（５４）が形成される、熱交換プレートにおいて、
前記中央伝熱領域（３３）が、前記境界線（３５）に沿って前記第１の分配領域（３４）に隣接する第１の移行領域（５８）を少なくとも含み、該第１の移行領域（５８）が、前記延伸面（ｐ−ｐ）に対する凸部（６１）および凹部（６２）を有し、該凸部（６１）および該凹部（６２）が、前記プレートパッケージの隣接する前記熱交換プレートの前記中央伝熱領域（３３）の前記凹部（６２、５２）および前記凸部（６１、５１）にそれぞれ当接するようにされて、前記境界線（３５）とほぼ平行な前記第１の方向に沿って互いに第２の距離（Ａ４）だけ離れて位置する複数の第２の接触面（６４）が形成され、前記第２の距離（Ａ４）が前記第１の距離（Ａ３）よりも著しく短い、
ことを特徴とする熱交換プレート。
【請求項２】
前記中央伝熱領域（３３）には、前記凸部（５１）および前記凹部（５２）を形成し、前記中心軸（ｘ）に対して鋭角な第１の角度（α）を成す傾斜方向に沿って延びる波形が設けられ、前記第１の移行領域（５８）には、前記凸部（６１）および前記凹部（６２）を形成し、前記中心軸（ｘ）に対して鋭角な第２の角度（β）を成す傾斜方向に沿って延びる波形が設けられ、前記第１の角度（α）が前記第２の角度（β）よりも著しく大きい、
ことを特徴とする、請求項１に記載の熱交換プレート。
【請求項３】
前記複数の第２の接触面（６４）の少なくともいくつかが、前記境界線（３５）と平行に延び前記境界線（３５）からある距離（Ｂ１）だけ離れて位置する少なくとも１本の線に沿って設けられ、前記距離（Ｂ１）が相対的に短く、前記第２の距離（Ａ４）よりも著しく短い、
ことを特徴とする、請求項１または２に記載の熱交換プレート。
【請求項４】
前記第１の方向が前記中心軸（ｘ）にほぼ垂直に延びることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の熱交換プレート。
【請求項５】
前記熱交換プレートが前記プレートパッケージにおいて他の前記熱交換プレートに隣接して設けられたときに、前記複数の第２の接触面（６４）がほぼ点形状となるように、前記移行領域（３３）の前記凸部（６１）および前記凹部（６２）が構成される、
ことを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の熱交換プレート。
【請求項６】
前記分配領域（３４）の前記凸部（７１）および前記凹部（７２）が、前記プレートパッケージ（１０）の隣接する前記熱交換プレート（１１）の前記凹部（７２）および前記凸部（７１）にそれぞれ当接するようにされて、複数の第３の接触面（７４）が形成される、
ことを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の熱交換プレート。
【請求項７】
前記熱交換プレート（１１）が前記プレートパッケージ（１０）において他の前記熱交換プレート（１１）に隣接して設けられたときに、前記複数の第３の接触面（７４）がほぼ線形状となるように、前記分配領域（３４）の前記凸部（７１）および前記凹部（７２）が構成される、
ことを特徴とする、請求項６に記載の熱交換プレート。
【請求項８】
第１の媒体および第２の媒体を受容するためのプレート式熱交換器用プレートパッケージにおいて互いに当接するようにされた第１の熱交換プレート（１１）および第２の熱交換プレート（１１）を備えた１組の熱交換プレートであって、各前記熱交換プレート（１１）が中央延伸面（ｐ−ｐ）を有し、
第１の端部領域（３１）と、
第２の端部領域（３２）と、
前記第１の端部領域（３１）および前記第２の端部領域（３２）の間を延びる中央伝熱領域（３３）であって、中心軸（ｘ）が、前記第１の端部領域（３１）、前記中央伝熱領域（３３）、および前記第２の端部領域（３２）を通って、前記熱交換プレートに沿って延びる中央伝熱領域（３３）と、を含み、
前記第１の端部領域（３１）上を延び、境界線（３５）に沿って前記中央伝熱領域（３３）に隣接する第１の分配領域（３４）であって、前記延伸面（ｐ−ｐ）に対する凸部（７１）および凹部（７２）を有し、該凸部（７１）および該凹部（７２）が、前記プレートパッケージの隣接する前記熱交換プレートの前記分配領域（３４）上の前記凹部（７２）および前記凸部（７１）にそれぞれ当接するようにされて、前記境界線（３５）に沿って前記媒体が均一に分配される、第１の分配領域（３４）を少なくとも含み、
前記中央伝熱領域（３３）が、前記延伸面（ｐ−ｐ）に対する凸部（５１）および凹部（５２）を有し、該凸部（５１）および該凹部（５２）が、前記プレートパッケージ（１０）の隣接する前記熱交換プレート（１１）の前記中央伝熱領域（３３）上の前記凹部（５２）および前記凸部（５１）にそれぞれ当接するようにされて、前記境界線（３５）とほぼ平行な第１の方向に沿って互いに第１の距離（Ａ３）だけ離れて位置する複数の第１の接触面（５４）が形成される、１組の熱交換プレートにおいて、
少なくとも前記第１の熱交換プレート（１１）の前記中央伝熱領域（３３）が、前記境界線（５３）に沿って前記第１の分配領域（３４）に隣接する第１の移行領域（５８）を少なくとも含み、前記第１の移行領域（５８）が、前記延伸面（ｐ−ｐ）に対する凸部（６１）および凹部（６２）を有し、該凸部（６１）および該凹部（６２）が、前記第２の熱交換プレート（１０）の前記中央伝熱領域（３３）の前記凹部（６２、５２）および前記凸部（６１、５１）にそれぞれ当接するようにされて、前記境界線（３５）とほぼ平行な前記第１の方向に沿って互いに第２の距離（Ａ４）だけ離れて位置する複数の第２の接触面（６４）が形成され、前記第２の距離（Ａ４）が前記第１の距離（Ａ３）よりも著しく短い、
ことを特徴とする１組の熱交換プレート。
【請求項９】
前記第１の熱交換プレート（１１）の前記中央伝熱領域（１１）には、前記凸部（５１）および前記凹部（５２）を形成し、前記中心軸（ｘ）に対して鋭角な第１の角度（α）を成す傾斜方向に沿って延びる波形が設けられ、前記第１の移行領域（５８）には、前記凸部（６１）および前記凹部（６２）を形成し、前記中心軸（ｘ）に対して鋭角な第２の角度（β）を成す傾斜方向に沿って延びる波形が設けられ、前記第１の角度（α）が前記第２の角度（β）よりも著しく大きい、
ことを特徴とする、請求項８に記載の１組の熱交換プレート。
【請求項１０】
前記第２の熱交換プレート（１１）の前記中央伝熱領域（３３）が、前記境界線（３５）に沿って前記第１の分配領域（３４）に隣接する前記第１の移行領域（５８）を少なくとも含み、該第１の移行領域（５８）が、前記延伸面（ｐ−ｐ）に対する前記凸部（６１）および前記凹部（６２）を有し、該凸部（６１）および該凹部（６２）が、前記第１の熱交換プレート（１１）の前記第１の移行領域（５８）の前記凹部（６２）および前記凸部（６１）にそれぞれ当接するようにされて、前記境界線（３５）とほぼ平行な前記第１の方向に沿って互いに前記第２の距離（Ａ４）だけ離れて位置する前記複数の第２の接触面（６４）が形成され、前記第２の距離（Ａ４）が前記第１の距離（Ａ３）よりも著しく短い、
ことを特徴とする、請求項８または９に記載の１組の熱交換プレート。
【請求項１１】
前記複数の第２の接触面（６４）の少なくともいくつかが、前記境界線（３５）と平行に延び前記境界線（３５）からある距離（Ｂ１）だけ離れて位置する少なくとも１本の線に沿って設けられ、前記距離（Ｂ１）が相対的に短く、前記第２の距離（Ａ４）よりも著しく短い、
ことを特徴とする、請求項８から１０のいずれか１項に記載の１組の熱交換プレート。
【請求項１２】
前記第１の方向が前記中心軸（ｘ）にほぼ垂直に延びることを特徴とする、請求項８から１１のいずれか１項に記載の１組の熱交換プレート。
【請求項１３】
前記複数の第２の接触面（６４）がほぼ点形状となるように、前記移行領域（５８）の前記凸部（６１）および前記凹部（６２）が構成される、
ことを特徴とする、請求項８から１２のいずれか１項に記載の１組の熱交換プレート。
【請求項１４】
前記第１の熱交換プレート（１１）における前記分配領域（３４）の前記凸部（７１）および前記凹部（７２）が、隣接した前記第２の熱交換プレート（１１）の前記凹部（７２）および前記凸部（７１）にそれぞれ当接するようにされて、複数の第３の接触面（７４）が形成される、
ことを特徴とする、請求項８から１３のいずれか１項に記載の１組の熱交換プレート。
【請求項１５】
前記複数の第３の接触面（７４）がほぼ線形状となるように、前記分配領域（３４）の前記凸部（７１）および前記凹部（７２）が構成される、
ことを特徴とする、請求項１４に記載の１組の熱交換プレート。
【請求項１６】
前記第２の熱交換プレート（１１）が、前記延伸面（ｐ−ｐ）において前記第１の熱交換プレート（１１）に対して１８０度転回されている、
ことを特徴とする、請求項８から１５のいずれか１項に記載の１組の熱交換プレート。
【請求項１７】
交互に隣接して設けられた複数の第１の熱交換プレート（１１）および複数の第２の熱交換プレート（１１）を備えた、第１の媒体および第２の媒体を受容するためのプレート式熱交換器用プレートパッケージであって、各前記熱交換プレート（１１）が中央延伸面（ｐ−ｐ）を有し、
第１の端部領域（３１）と、
第２の端部領域（３２）と、
前記第１の端部領域（３１）および前記第２の端部領域（３２）の間を延びる中央伝熱領域（３３）であって、中心軸（ｘ）が、前記第１の端部領域（３１）、前記中央伝熱領域（３３）、および前記第２の端部領域（３２）を通って、前記熱交換プレートに沿って延びる中央伝熱領域（３３）と、を含み、
前記第１の端部領域（３１）上を延び、境界線（３５）に沿って前記中央伝熱領域（３３）に隣接する第１の分配領域（３４）であって、前記延伸面（ｐ−ｐ）に対する凸部（７１）および凹部（７２）を有し、該凸部（７１）および該凹部（７２）が、前記プレートパッケージ（１０）の隣接する前記複数の熱交換プレート（１１）の前記分配領域（３４）上の前記凹部（７２）および前記凸部（７１）にそれぞれ当接するようにされて、前記境界線（３５）に沿って前記媒体が均一に分配される、第１の分配領域（３４）を少なくとも含み、
前記中央伝熱領域（３３）が、前記延伸面（ｐ−ｐ）に対する凸部（５１）および凹部（５２）を有し、該凸部（５１）および該凹部（５２）が、前記プレートパッケージ（１０）の隣接する前記複数の熱交換プレート（１１）の前記中央伝熱領域（３３）上の前記凹部（５２）および前記凸部（５１）にそれぞれ当接するようにされて、前記境界線（３５）とほぼ平行な第１の方向に沿って互いに第１の距離（Ａ３）だけ離れて位置する複数の第１の接触面（５４）が形成される、プレートパッケージにおいて、
少なくとも前記複数の第１の熱交換プレート（１１）の前記中央伝熱領域（３３）が、前記境界線（３５）に沿って前記第１の分配領域（３４）に隣接する第１の移行領域（５８）を少なくとも含み、前記第１の移行領域（５８）が、前記延伸面（ｐ−ｐ）に対する凸部（６１）および凹部（６２）を有し、該凸部（６１）および該凹部（６２）が、隣接した前記複数の熱交換プレート（１１）の前記中央伝熱領域（３３）の前記凹部（６２、５２）および前記凸部（６１、５１）にそれぞれ当接するようにされて、前記境界線（３５）とほぼ平行な前記第１の方向に沿って互いに第２の距離（Ａ４）だけ離れて位置する複数の第２の接触面（Ａ４）が形成され、前記第２の距離（Ａ４）が前記第１の距離（Ａ３）よりも著しく短い、
ことを特徴とするプレートパッケージ。
【請求項１８】
前記複数の第１の熱交換プレート（１１）の前記中央伝熱領域（３３）には、前記凸部（５１）および前記凹部（５２）を形成し、前記中心軸（ｘ）に対して鋭角な第１の角度（α）を成す傾斜方向に沿って延びる波形が設けられ、前記第１の移行領域（５８）には、前記凸部（６１）および前記凹部（６２）を形成し、前記中心軸（ｘ）に対して鋭角な第２の角度（β）を成す傾斜方向に沿って延びる波形が設けられ、前記第１の角度（α）が前記第２の角度（β）よりも著しく大きい、
ことを特徴とする、請求項１７に記載のプレートパッケージ。
【請求項１９】
前記複数の第２の熱交換プレート（１１）の前記中央伝熱領域（３３）が、前記境界線（３５）に沿って前記第１の分配領域（３４）に隣接する前記第１の移行領域（５８）を少なくとも含み、該第１の移行領域（５８）が、前記延伸面（ｐ−ｐ）に対する前記凸部（６１）および前記凹部（６２）を有し、該凸部（６１）および該凹部（６２）が、前記複数の第１の熱交換プレート（１１）の前記第１の移行領域（５８）の前記凹部（６２）および前記凸部（６１）にそれぞれ当接するようにされて、前記境界線（３５）とほぼ平行な前記第１の方向に沿って互いに前記第２の距離（Ａ４）だけ離れて位置する前記複数の第２の接触面（６４）が形成され、前記第２の距離（Ａ４）が前記第１の距離（Ａ３）よりも著しく短い、
ことを特徴とする、請求項１７または１８に記載のプレートパッケージ。
【請求項２０】
前記複数の第２の接触面（６４）の少なくともいくつかが、前記境界線（３５）と平行に延び前記境界線（３５）からある距離（Ｂ１）だけ離れて位置する少なくとも１本の線に沿って設けられ、前記距離（Ｂ１）が相対的に短く、前記第２の距離（Ａ４）よりも著しく短い、
ことを特徴とする、請求項１７から１９のいずれか１項に記載のプレートパッケージ。
【請求項２１】
前記第１の方向が前記中心軸（ｘ）にほぼ垂直に延びることを特徴とする、請求項１７から２０のいずれか１項に記載のプレートパッケージ。
【請求項２２】
前記複数の第２の接触面（６４）がほぼ点形状となるように、前記移行領域（５８）の前記凸部（６１）および前記凹部（６２）が構成される、
ことを特徴とする、請求項１７から２１のいずれか１項に記載のプレートパッケージ。
【請求項２３】
前記複数の第１の熱交換プレート（１１）における前記分配領域（３４）の前記凸部（７１）および前記凹部（７２）が、前記プレートパッケージ（１０）の隣接する前記複数の第２の熱交換プレート（１１）の前記凹部（７２）および前記凸部（７１）にそれぞれ当接するようにされて、複数の第３の接触面（７４）が形成される、
ことを特徴とする、請求項１７から２２のいずれか１項に記載のプレートパッケージ。
【請求項２４】
前記複数の第３の接触面（７４）がほぼ線形状となるように、前記分配領域（３４）の前記凸部（７１）および前記凹部（７２）が構成される、
ことを特徴とする、請求項２３に記載のプレートパッケージ。
【請求項２５】
前記複数の第２の熱交換プレート（１１）が、前記延伸面（ｐ−ｐ）において前記複数の第１の熱交換プレート（１１）に対して１８０度転回されている、
ことを特徴とする、請求項１７から２４のいずれか１項に記載のプレートパッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部によるプレート式熱交換器用プレートパッケージの熱交換プレートに関する。本発明は、請求項８の前提部による第１の熱交換プレートおよび第２の熱交換プレートを備えた１組の熱交換プレートに関する。さらに、本発明は、請求項１７の前提部によるプレート式熱交換器用のプレートパッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
冒頭に定義された種類の複数の熱交換プレートを備えている、そのようなプレート式熱交換器は、一般に、いわゆるヘリンボーンパターンを有する中央伝熱領域と、熱交換プレートの端部領域上のポート開口部にある分配領域を含んでいる。ヘリンボーンパターンとは、互いに隣接したプレートの互いに平行な尾根部および溝部から成る波形が互いに当接して、プレート間でほぼ点形状の複数の接触面が形成されていることを意味する。分配領域は一般に、いわゆる分配パターン（「チョコレートパターン」）を備えており、すなわち互いに隣接したプレート間の複数の接触面がほぼ線形状となるように、互いに隣接したプレートの波形が構成される。分配領域と中央伝熱領域の間の移行部、すなわち波形パターンの構成が変化する部分では、中央伝熱領域そのものおよび分配領域そのものよりも、強度がいくらか弱くなっている。その理由は各波形パターンの構成方法が異なるからであり、このことは、ヘリンボーンパターンが、小さくて密に置かれた多数の接触面を有している一方、分配パターンが、大きいが数は少なく、それらの間に空き構造を持つ接触面を有していることを意味している。
【０００３】
図１は、熱交換プレート１を概略的に示したものであり、右上の領域に、中央伝熱領域２と分配領域３の間の移行部でのパターンが描かれている。図２には、この領域をより拡大して示してある。菱形４は、熱交換プレート１の下面での線形状の接触面に対応し、菱形は熱交換プレート１の上面での線形状の接触面に対応している。線６は、当該熱交換プレート１の溝部であるのに対し、線７は隣接した熱交換プレート１の尾根部である。その溝部６と尾根部７が交差する箇所に、点形状の接触面が形成されており、それが圧力荷重を吸収している。図２において、中央伝熱領域２のヘリンボーンパターンは、熱交換プレート１の縦方向の中心軸ｘと尾根部の間が約６５度の鋭角である、典型的な、いわゆる高いＮＴＵ（Ｎｕｍｂｅｒ  ｏｆ  Ｈｅａｔ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｕｎｉｔｓ、伝熱単位数）を有する高ＮＴＵパターンである。図３は、典型的な、いわゆる低いＮＴＵを有する低ＮＴＵパターンを示しており、対応する角度は約２５度の鋭角となっている。高ＮＴＵパターンが相対的に大きな流動抵抗を与える一方で、低ＮＴＵパターンは相対的に小さな流動抵抗を与えている。
【０００４】
高ＮＴＵパターンでは、接触面間隔の幅方向に距離Ａ１が与えられ、それは低ＮＴＵパターンにおいて対応する距離Ａ２より著しく長くなっている。分配領域への移行部では、強度に関してこの距離が非常に重要になるが、それは分配領域にかかる荷重の一部を接触面が受けなければならないからである。距離Ａ１をＡ２と比較した場合、Ａ１がＡ２の２倍の長さと見ることができる。列内での接触面の数はその間隔に反比例するので、低ＮＴＵパターンは、分配領域への移行部に沿った方向に高ＮＴＵパターンの２倍の数の支持点を有している。接触面間隔の幅方向への距離が長くなるほど、各接触面にかかる荷重が大きくなり、高荷重がかかる大きい空き表面を避けることは困難となる。高ＮＴＵパターン上の接触面にかかる荷重が大きくなることに加えて、分配領域での場に対する崩壊荷重も小さくなる。
【０００５】
したがって、中央伝熱領域が寸法を決定（dimensioning）しているケースでは、中央伝熱領域上に高ＮＴＵパターンを有する熱交換プレートが、複数の熱交換プレートにとっての最大圧力性能を決定することになる。熱交換プレートが常に中央伝熱面上に低ＮＴＵパターンを備えているならば、上述の強度問題は生じない。しかし多くの場合、高伝熱を得るためには、中央伝熱領域上にいわゆる高ＮＴＵパターンを使用することが望ましい。
【０００６】
米国特許第４７８１２４８号明細書は、冒頭に定義された種類の熱交換プレートを開示している。この熱交換プレートは、プレート式熱交換器用プレートパッケージに含まれることを目的としたものである。それは上記文献の図４に特に参照されており、そこでは、分配パターンを有する分配領域および高ＮＴＵパターンを有する中央伝熱領域が開示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、分配領域と中央伝熱領域の間の移行部における上述の問題を回避することである。より正確には、分配領域と中央伝熱領域の間の移行部における強度を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の目的は、中央伝熱領域が、境界線に沿って第１の分配領域に隣接する第１の移行領域を少なくとも含み、第１の移行領域が凸部および凹部を有し、凸部および凹部が、プレートパッケージの隣接する熱交換プレートの中央伝熱領域の凹部および凸部にそれぞれ当接するようにされて、境界線とほぼ平行な方向に沿って互いに第２の距離だけ離れて位置する複数の第２の接触面が形成され、第２の距離が第１の距離よりも著しく短いことを特徴とする、冒頭に定義された熱交換プレートによって達成される。
【０００９】
このような移行領域によって、互いに隣接したプレート間のかなり多くの支持点が分配領域付近に得られるので、プレートパッケージは、プレートパッケージが動作時に受ける荷重により効果的に耐えることができる。境界線と平行な線に沿った支持点がかなり密に配置されるので、公知の従来技術、特に中央伝熱領域がいわゆる高ＮＴＵパターンを有する場合よりも、支持点はかなり多く配置されることになる。
【００１０】
本発明の一実施形態によれば、中央伝熱領域には、凸部および凹部を形成し、中心軸に対して鋭角な第１の角度を成す方向に沿って延びる波形が設けられ、第１の移行領域には、凸部および凹部を形成し、中心軸に対して鋭角な第２の角度を成す傾斜方向に沿って延びる波形が設けられ、第１の角度は第２の角度よりも著しく大きくなっている。移行領域のパターンは、本実施形態によれば、相対的に小さな流動抵抗を有するヘリンボーンパターン、すなわち、いわゆる低ＮＴＵパターンとして構成することができる。
【００１１】
本発明のさらなる実施態様によれば、複数の第２の接触面の少なくともいくつかが、境界線と平行に延び境界線からある距離だけ離れて位置する少なくとも１本の線に沿って設けられ、その距離は相対的に短く、第２の距離よりも著しく短くなっている。このようにして、互いに隣接した熱交換プレート間の複数の支持点が、分配領域の近くに配置され、熱交換プレートにおけるこの部分での強度を向上させることに寄与している。
【００１２】
本発明のさらなる実施態様によれば、上記の方向は中心軸にほぼ垂直に延びている。
【００１３】
本発明のさらなる実施態様によれば、熱交換プレートがプレートパッケージにおいて他の熱交換プレートに隣接して設けられたときに、複数の第２の接触面がほぼ点形状となるように、移行領域の凸部および凹部が構成される。
【００１４】
本発明のさらなる実施態様によれば、分配領域の凸部および凹部が、プレートパッケージの隣接する熱交換プレートの凹部および凸部にそれぞれ当接するようにされて、複数の第３の接触面が形成される。さらに、熱交換プレートがプレートパッケージにおいて他の熱交換プレートに隣接して設けられたときに、複数の第３の接触面がほぼ線形状となるように、分配領域の凸部および凹部を構成することができる。このような構成は、いわゆる分配パターンを含んでいる。
【００１５】
また、本発明の目的は、少なくとも第１の熱交換プレートの中央伝熱領域が、境界線に沿って第１の分配領域に隣接する第１の移行領域を少なくとも含み、第１の移行領域が、延伸面に対する凸部および凹部を有し、凸部および凹部が、第２の熱交換プレートの中央伝熱領域の凹部および凸部にそれぞれ当接するようにされて、境界線とほぼ平行な第１の方向に沿って互いに第２の距離だけ離れて位置する複数の第２の接触面が形成され、第２の距離が第１の距離よりも著しく短いことを特徴とする、冒頭に定義された１組の熱交換プレートによっても達成される。
【００１６】
この１組の熱交換プレートの好ましい実施形態は、従属請求項９−１６に定義されている。
【００１７】
さらに、本発明の目的は、少なくとも複数の第１の熱交換プレートの中央伝熱領域が、境界線に沿って第１の分配領域に隣接する第１の移行領域を少なくとも含み、第１の移行領域が、延伸面に対する凸部および凹部を有し、凸部および凹部が、複数の第２の熱交換プレートの中央伝熱領域の凹部および凸部にそれぞれ当接するようにされて、境界線とほぼ平行な第１の方向に沿って互いに第２の距離だけ離れて位置する複数の第２の接触面が形成され、第２の距離が第１の距離よりも著しく短いことを特徴とする、冒頭に定義されたプレートパッケージによって達成される。
【００１８】
プレートパッケージの好ましい実施形態は、従属請求項１８−２５に定義されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、本発明について、添付の図面を参照し、様々な実施形態を記述することでより詳細に説明する。
【００２０】
図４および図５は、第１の媒体および第２の媒体を受容するための、本発明によるプレート式熱交換器を示している。プレート式熱交換器は、互いに隣接して設けられた複数の熱交換プレート１１を備えた、プレートパッケージ１０を含んでいる。プレートパッケージ１０は、フレームプレート１２と圧力プレート１３の間に設けられている。圧力プレート１３は、プレート１２および１３を貫通して延びる締付ボルト１４によって、プレートパッケージ１０およびフレームプレート１２に押し付けられている。締付ボルトはネジ山を有しており、したがって、それ自体は公知の方法で締付ボルト１４にナット１５を通すことによって、プレートパッケージを押さえ付けることができる。開示されている実施形態では、４本の締付ボルト１４が示されている。留意すべきは、複数の締付ボルト１４は変更可能であり、様々な用途間で異なるものであってよいことである。また、以下の記述で、ガスケットを備えたり、締付ボルトまたは同種の手段によって押さえ付けられたりしたプレート式熱交換器について言及したとしても、本発明が、永久に接合された複数の熱交換プレートを有するプレート式熱交換器、たとえばブレージングプレート式熱交換器にも適用可能であることも留意すべきである。本発明は、永久に接合された１組の熱交換プレートを備えたプレート式熱交換器にも適用することができるが、そこでは２枚の熱交換プレートが、たとえば互いに溶接されていてもよい。
【００２１】
プレート式熱交換器は、第１の媒体用の第１の注入口２０、第１の媒体用の第１の排出口２１、第２の媒体用の第２の注入口２２、および第２の媒体用の第２の排出口２３を有している。注入口および排出口２０−２３はフレームプレート１２およびプレートパッケージ１０を貫通して延びている。
【００２２】
図６は、図４および図５におけるプレート式熱交換器用の熱交換プレート１１を示している。熱交換プレート１１は圧縮成形されており、中央延伸面ｐ−ｐに沿って延びている（図４参照）。熱交換プレート１１は、第１の端部領域３１、第２の端部領域３２、および中央伝熱領域３３を有しており、中央伝熱領域３３は第１の端部領域３１および第２の端部領域３２に隣接し、それらの間を延びている。中心軸ｘは、第１の端部領域３１、中央伝熱領域３３、および第２の端部領域３２を通って、中央延伸面ｐ−ｐを熱交換プレート１１に沿って延びている。
【００２３】
第１の分配領域３４は、第１の端部領域３１上を延び、第１の境界線３５に沿って中央伝熱領域３３に隣接している。第２の分配領域３６は、第２の端部領域３２上を延び、第２の境界線３７に沿って中央伝熱領域３３に隣接している。開示されている実施形態では、境界線３５および３７は中心軸ｘにほぼ垂直である。しかし、留意すべきは、境界線３５および３７が中心軸ｘに対してある傾きを有していてよく、また湾曲したり、あるいは境界線３５、３７の様々な部分に沿って様々な方向に延びたりしていてよいことである。
【００２４】
各熱交換プレート１１は、注入口および排出口２０−２３用のポート開口部４１、４２、４３、および４４も含んでいる。ポート開口部４１および４４は第１の端部領域３１上に設けられ、ポート開口部４２および４３は第２の端部領域３２上に設けられている。熱交換プレート１１のそれぞれの組の間には第１のガスケット４５が設けられ、それによって、第１の媒体のための互いに隣接した２枚の熱交換プレート間の第１のプレート空間、および第２の媒体のための互いに隣接した２枚の熱交換プレート１１間の第２のプレート空間が規定されている。第１のプレート空間は、ポート開口部４１−４４のうちの２つを介して、第１の注入口２０および第１の排出口２１と連通している。第２のプレート空間は、ポート開口部４１−４４のうちの２つを介して、第２の注入口２２および第２の排出口２３と連通している。
【００２５】
中央伝熱領域３３は、中央延伸面ｐ−ｐに対して、互いに平行な尾根部および溝部を形成する凸部５１および凹部５２から成るパターンあるいは波形を有している。凸部５１および凹部５２は、プレートパッケージ１０の隣接する熱交換プレート１１の中央伝熱領域３３上の凹部５２および凸部５１とそれぞれ当接するようにされており、それにより、凸部５１と凹部５２の間で複数の第１の接触面５４が形成されている。このことは、図７および図８において、１枚の熱交換プレート１１の凸部５１が、それに隣接した熱交換プレート１１の凹部５２と当接して交差する様子によって示されている。
【００２６】
開示されている実施形態では、中央伝熱領域３３の互いに平行な凸部５１および凹部５２の波形は、中心軸ｘに対して鋭角な第１の角度αを成す方向に延びている（図６参照）。互いに平行な尾根部および溝部のこのような波形のために、互いに隣接した２枚の熱交換プレート１１のうち１枚を中央延伸面ｐ−ｐにおいて１８０度転回すると、第１の接触面５４はほぼ点形状となる（図７および図８参照）。中央伝熱領域３３の凸部５１および凹部５２のパターンは、開示されている実施形態では、いわゆるヘリンボーンパターンとして構成される。第１の接触面５４は、図７に示した実施形態では、境界線３５とほぼ平行な方向、したがって中心軸ｘにほぼ垂直な方向に沿って互いに第１の距離Ａ３だけ離れて位置している。図８に示した実施形態では、その対応する方向は境界線３５に対して鋭角である。
【００２７】
中央伝熱領域３３はまた、境界線３５に沿って第１の分配領域３１に隣接する第１の移行領域５８、および境界線３７に沿って第２の分配領域３２に隣接する第２の移行領域５９も含んでいる。第１および第２の移行領域５８、５９のそれぞれは、中央延伸面ｐ−ｐに対して、凸部６１および凹部６２から成るパターンあるいは波形を有している。これらの凸部６１および凹部６２は、隣接した熱交換プレート１１の中央伝熱領域３３の凹部および凸部にそれぞれ当接するようにされており、それにより、複数の第２の接触面６４が形成されている。このとき、隣接した熱交換プレート１１の中央伝熱領域３３の凹部および凸部は、隣接した熱交換プレート１１の中央伝熱領域３３における移行領域５８、５９の凹部６２および凸部６１（図７参照）、または中央伝熱領域３３の凹部５２および凸部５１（図８参照）によって形成されていてもよい。
【００２８】
第１の分配領域３４および第２の分配領域３６のどちらもまた、延伸面ｐ−ｐに対して、凸部７１および凹部７２から成るパターンあるいは波形を有している。凸部７１および凹部７２は、プレートパッケージ１０の隣接した熱交換プレート１１の分配領域３４、３６の凹部７２および凸部７１にそれぞれ当接するようにされており、それにより、ポート開口部４１、４３のうちの１つから中央伝熱領域３３へと運ばれる各媒体が均一に分配されるか、あるいは中央伝熱領域３３からポート開口部４２、４４のうちの１つへ各媒体が好ましい方法で運ばれている。分配領域３４、３６の構成により、凸部７１および凹部７２のパターンは、特に高ＮＴＵパターンを有する中央伝熱領域３３の流動抵抗と比べて、相対的に小さい流動抵抗を与えている。
【００２９】
分配領域３３の凸部７１および凹部７２は、隣接した熱交換プレート１１の凹部７２および凸部７１にそれぞれ当接するようにされており、それにより、凸部７１と凹部７２の間で複数の第３の接触面７４が形成されている。その接触面は、熱交換プレート１１が延伸面ｐ−ｐにおいて１８０度転回された他の熱交換プレート１１に隣接して設けられると、ほぼ線形状となる。分配領域３４、３６の凸部７１および凹部７２のパターンは、開示されている実施形態では、いわゆる分配パターンとして構成される。
【００３０】
第１の移行領域５８および第２の移行領域５９には、凸部６１および凹部６２を形成し、中心軸ｘに対して鋭角な第２の角度βを成す方向に延びる、それぞれのパターンまたはそれぞれの波形が設けられている（図６参照）。第２の角度βは相対的に小さく、好適には２０−３５度程度、たとえば２５度であってよい。
【００３１】
図７に示した実施形態では、第１の角度αは相対的に大きく、たとえば６５度程度であり、すなわち第２の角度βよりもかなり大きい。したがって、いわゆる高ＮＴＵパターンが得られ、すなわち、中央伝熱領域３３は相対的に高伝熱となり、流動抵抗および圧力降下が相対的に大きくなっている。このように第１の角度αが大きくなることで、接触面５４間の距離Ａ３が相対的に長くなり、分配領域３４、３６と中央伝熱領域３の間の移行部における強度に関して最初に定義した問題が生じることとなる。この問題は、開示されている移行領域５８、５９によって克服することができる。移行領域５８、５９の第２の接触面６４は、境界線３５、３７とほぼ平行な方向に沿って、互いに第２の距離Ａ４だけ離れて位置している。第２の距離Ａ４は、第１の距離Ａ３よりも著しく短い。したがって、互いに隣接した熱交換プレート１１間の支持点の数が移行領域５８、５９において増加し、そのため、強度が向上する。
【００３２】
さらに、第２の点形状の接触面６４のいくつかは、境界線３５、３７と平行に延び、境界線３５、３７から相対的に短い距離Ｂ１だけ離れて位置する、少なくとも１本の線に沿って設けられている。特に、距離Ｂ１は第２の距離Ａ４よりも著しく短い。
【００３３】
図８に示した実施形態では、２種類の熱交換プレートが使用されている。それらは、一方の熱交換プレートが中央伝熱領域３３とは別のパターン構成を有する移行領域５８を備えているのに対し、もう一方の熱交換プレート１１は移行領域および中央伝熱領域３３でほぼ同じパターン構成を有している。より正確に言えば、一方の熱交換プレート１１は、図７に示した第１の実施形態による熱交換プレートとほぼ同じように構成されるのに対し、もう一方の熱交換プレート１１は、従来技術による熱交換プレートとほぼ同じ構成となっている。しかし、第２の熱交換プレート１１は、いわゆる低ＮＴＵパターンを有しており、すなわち第１の角度αは相対的に小さく、第１の熱交換プレート１１の移行領域５８の第２の角度βと同じか、またはそれにほぼ等しい。
【００３４】
本発明は、開示されている実施形態に限定されるものでなく、特許請求の範囲内で変更し修正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】従来技術による熱交換プレートを概略的に示す平面図である。
【図２】図１における熱交換プレートの右上のある領域をより詳細に示す図である。
【図３】代替のパターンを備えた図２の領域を示す図である。
【図４】複数の熱交換プレートから成るプレートパッケージを備えたプレート式熱交換器を概略的に示す側面図である。
【図５】図４におけるプレート式熱交換器を概略的に示す正面図である。
【図６】図４および図５におけるプレートパッケージ用熱交換プレートおよびプレート式熱交換器を概略的に示す平面図である。
【図７】第１の実施形態による互いに隣接した２枚の熱交換プレートのある領域を概略的に示す図である。
【図８】第２の実施形態による互いに隣接した２枚の熱交換プレートのある領域を概略的に示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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