(57)【要約】【課題】  二つの流体（１７、２１）用の流路を提供する複数のプレート（２４）を含むプレート型熱交換器（１０）を提供する。【解決手段】  本プレート型熱交換器（１０）は、二つの流体（１７、２１）の各々に対して入口（１６、２０）及び出口（１８、２２）を有する。複数のプレートのうちの二つの隣接したプレートの向き合った表面が第１流体（１７）用の流路を画成する。二つの隣接したプレート（２４）のうちの一方のプレートの反対側の面及び複数のプレート（２４）からの他の隣接したプレートの向き合った表面が第２流体（２１）用の流路を画成する。夫々の流路に沿って流れる第１流体（１７）及び第２流体（２１）は互いに熱連通状態に維持される。プレートのうちの少なくとも一つのプレートの一方の表面の少なくとも一部と関連した複数の表面特徴が、隣接したプレートに沿って通過する二つの流体（１７、２１）間の熱伝達を高める。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレート型熱交換器（１０）において、
少なくとも二つの流体の各々に対して少なくとも一つの流路を提供するため、両面及び周囲フランジを各々有する複数のプレート（２４）であって、これらの複数のプレート（２４）のうちの一対の隣接したプレートの向き合った表面及び周囲フランジが、前記少なくとも二つの流体（１７、２１）の各流体用の流路を画成し、隣接したプレートからなる各対の少なくとも一方のプレートの両面が前記少なくとも二つの流体（１７、２１）の二つの流体に対して流路境界を提供し、前記少なくとも一つのプレートは熱伝達率が高く、前記少なくとも二つの流体の二つの流体（１７、２１）用の前記流路境界の一部を提供し、これによって前記プレート（２４）の両面上で前記二つの流体間を熱連通する、複数のプレート（２４）、
前記流体用の各流路と流体連通した、前記少なくとも二つの流体（１７、２１）の各流体用の入口（１６、２０）及び出口（１８、２２）、及び
少なくとも一つの流体用の少なくとも一つの流路の少なくとも一部と流体連通した、前記少なくとも二つの流体（１７、２１）間の熱伝達を高める複数の表面微小特徴（５６）を有し、前記少なくとも一つのプレートは、前記流路境界の一部を形成する、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項２】
請求項１に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記複数の表面微小特徴（５６）は幾何学的特性を有する、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項３】
請求項１に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記複数の表面微小特徴（５６）の少なくとも一部は相互連結されている、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項４】
請求項１に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記複数の表面微小特徴（５６）は、潤滑油を捕捉しないようにするのに十分大きい開口部と対応する、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項５】
請求項１に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記複数の表面微小特徴（５６）は、約０．０５０８ｍｍ乃至約１．２７ｍｍ（約０．００２インチ乃至約０．０５０インチ）の開口部と対応する、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項６】
請求項１に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記複数の表面微小特徴（５６）の少なくとも一部は、窪みを持つ表面微小特徴（５６）である、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項７】
請求項１に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記複数の表面微小特徴（５６）の少なくとも一部は、突出した表面微小特徴（５６）である、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項８】
請求項７に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記複数の表面微小特徴（５６）の少なくとも一部は、非金属でできている、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項９】
請求項１に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記複数の表面微小特徴（５６）の少なくとも一部を持つ少なくとも一つの挿入体部材（４６）が、少なくとも一方の流体用の少なくとも一つの流路の少なくとも一部と流体連通した状態で配置される、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項１０】
請求項９に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記複数の表面微小特徴（５６）には複数の孔（５２）が形成されており、これらの孔（５２）の各々は、前記複数のプレート（２４）のうちの前記隣接したプレートの向き合った表面間の節接触部と対応する、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項１１】
請求項１０に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記熱交換器（１０）は、少なくとも一つのホイルプレート（３６）が前記複数のプレート（２４）のうちの前記隣接したプレート間に挿入された鑞付け構造であり、前記少なくとも一つのホイルプレート（３６）は、前記プレート型熱交換器（１０）を前記複数のプレート（２４）のうちの前記隣接したプレートの融点以下であるが前記少なくとも一つのホイルプレート（３６）の融点以上の所定温度まで加熱したときに溶融し、前記複数のプレート（２４）のうちの前記隣接したプレート間に流入し、鑞付けした節接触部（４２）を前記複数のプレート（２４）のうちの前記隣接したプレートの向き合った表面間に形成し、前記少なくとも一つの挿入体部材（４６）は溶融金属が前記ホイルプレート（３６）から前記少なくとも一つの挿入体部材の前記複数の微小特徴（５６）に流入しないように前記少なくとも一つの挿入体部材（４６）の表面に適用されたコーティング層を有する、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項１２】
請求項１０に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記コーティング層は酸化物コーティングである、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項１３】
請求項１０に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記コーティング層は、ニッケル酸化物、クロム酸化物、アルミニウム酸化物、及びジルコニウム酸化物、又はこれらの組み合わせからなる群から選択された酸化物コーティングである、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項１４】
請求項９に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記少なくとも一つの挿入体部材（４６）及び前記複数のプレート（２４）のうちの前記隣接した対をなしたプレートのうちの一方の向き合った表面は、実質的にぴったりと隣接している、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項１５】
請求項９に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記少なくとも一つの挿入体部材（４６）は、挿入体プレートである、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項１６】
請求項９に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記少なくとも一つの挿入体部材（４６）及び前記複数のプレート（２４）のうちの前記隣接した対をなしたプレートのうちの一方の向き合った表面は、隙間によって離間されている、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項１７】
請求項１６に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記隙間は角度をなしている、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項１８】
請求項１６に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記隙間は、前記少なくとも一つの挿入体部材（４６）及び前記複数のプレート（２４）のうちの前記隣接した対をなしたプレートのうちの一方の向き合った表面間に配置された複数のスペーサ（５５）によって形成されている、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項１９】
請求項９に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記少なくとも一つの挿入体部材（４６）はメッシュ（４８）である、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項２０】
請求項１９に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記メッシュ（４８）は一体構造（５０）である、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項２１】
請求項２０に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記メッシュ（４８）の部材の断面輪郭は非円形である、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項２２】
請求項１９に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記メッシュ（４８）は裏打ち層（５０）を含む、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項２３】
請求項２２に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記裏打ち層（５０）は金属製である、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項２４】
請求項２２に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記裏打ち層（５０）は、前記メッシュ（４８）の両縁部を越えて延びた後、反対側の縁部上に折り畳まれる、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項２５】
請求項１９に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記メッシュ（４８）の少なくとも一つは、約０．００２５４ｍｍ乃至１．２７ｍｍ（約０．０００１インチ乃至０．０５０インチ）の開口部を有する、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項２６】
請求項１９に記載のプレート型熱交換器（１０）において、少なくとも一つのメッシュの開口部は、約０．０５０８ｍｍ乃至約１．２７ｍｍ（約０．００２インチ乃至約０．０５０インチ）である、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項２７】
請求項１９に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記メッシュは、互いに対して横方向の複数の織り合わせた部材を含む、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項２８】
請求項１９に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記メッシュの部材の断面輪郭は非円形である、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項２９】
請求項１９に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記少なくとも一つのメッシュは、積み重ねられた複数のメッシュ層を含む、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項３０】
請求項２９に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記積み重ねられた複数のメッシュ層は約４００メッシュの第１層及び約１００メッシュの第２層である、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項３１】
請求項２９に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記積み重ねられた複数のメッシュ層は約４００メッシュの第１層及び約４００メッシュの第２層である、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項３２】
請求項２９に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記積み重ねられた複数のメッシュ層は約４００メッシュの第１層、約１００メッシュの第２層、及び約１００メッシュの第３層である、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項３３】
少なくとも二つの流体（１７、２１）の各々に対して少なくとも一つの流路を提供するため、両面及び周囲フランジを各々有する複数のプレート（２４）を含むプレート型熱交換器（１０）で使用するための熱伝達の高い表面を提供するための方法であって、前記複数のプレートのうちの一対の隣接したプレート（２４）の向き合った表面及び周囲フランジが、前記少なくとも二つの流体（１７、２１）の各流体用の流路を画成し、前記対をなした隣接したプレートのうちの少なくとも一方のプレートの両面が前記少なくとも二つの流体（１７、２１）の二つの流路に対する流路境界を提供し、前記少なくとも一つのプレートは熱伝達率が高い流路境界を提供し、これによって前記プレートの両表面で二つの流体間に熱連通を提供し、前記少なくとも二つの流体（１７、２１）の各流体用の少なくとも二つの入口（１６、２０）及び出口（１８、２２）が前記流体用の各流体と流れ連通している、方法において、
前記プレートのうちの少なくとも一つの少なくとも一方の表面の少なくとも一部に複数の表面微小特徴（５６）を形成する工程を含む、方法。
【請求項３４】
請求項３３に記載の方法において、プラズマスプレー、粉体スプレー、又は蒸着によって付着が行われる、方法。
【請求項３５】
請求項３３に記載の方法において、前記付着は、前記プレート型熱交換器（１０）の組み立て前に行われる、方法。
【請求項３６】
請求項３３に記載の方法において、前記付着は、前記プレート型熱交換器（１０）の組み立て後に行われる、方法。
【請求項３７】
請求項３３に記載の方法において、前記プレートのうちの少なくとも一つの一方の表面の少なくとも一部に形成された前記複数の表面特徴（５６）は、金属製である、方法。
【請求項３８】
請求項３３に記載の方法において、前記プレートのうちの少なくとも一つの一方の表面の少なくとも一部に形成された前記複数の表面特徴（５６）は、非金属でできている、方法。
【請求項３９】
少なくとも二つの流体（１７、２１）の各々に対して少なくとも一つの流路を提供するため、両面及び周囲フランジを各々有する複数のプレート（２４）を含むプレート型熱交換器（１０）で使用するための熱伝達の高い表面を提供するための方法であって、前記複数のプレート（２４）のうちの一対の隣接したプレートの向き合った表面及び周囲フランジが、前記少なくとも二つの流体（１７、２１）の各流体用の流路を画成し、前記対をなした隣接したプレートのうちの少なくとも一方のプレートの両面が前記少なくとも二つの流体（１７、２１）の二つの流路に対する流路境界を提供し、前記少なくとも一つのプレートは、二つの流体に対し、熱伝達率が高い流路境界を提供し、これによって前記プレートの両表面で二つの流体間に熱連通を提供し、前記少なくとも二つの流体（２４）の各流体用の少なくとも二つの入口（１６、２０）及び出口（１８、２２）が前記流体用の各流体と流れ連通している、方法において、
プレート型熱交換器（１０）の組み立て前に、窪みを備えた複数の表面微小特徴（５６）を、前記プレートのうちの少なくとも一つの少なくとも一つの表面の少なくとも一部と接触した状態に配置された形成装置によって形成する工程を含む、方法。
【請求項４０】
少なくとも二つの流体（１７、２１）の各々に対して少なくとも一つの流路を提供するため、両面及び周囲フランジを各々有する複数のプレート（２４）を含むプレート型熱交換器（１０）で使用するための熱伝達を向上した表面を提供するための方法であって、前記複数のプレート（２４）のうちの一対の隣接したプレートの向き合った表面及び周囲フランジが、前記少なくとも二つの流体（１７、２１）の各流体用の流路を画成し、前記対をなした隣接したプレートのうちの少なくとも一方のプレートの両面が前記少なくとも二つの流体（１７、２１）の二つの流体に対する流路境界を提供し、前記少なくとも一つのプレートは、熱伝達率が高い流路境界を提供し、これによって前記プレートの両表面で二つの流体間に熱連通を提供し、前記少なくとも二つの流体（２４）の各流体用の少なくとも二つの入口（１６、２０）及び出口（１８、２２）が前記流体用の各流体と流れ連通している、方法において、
複数の表面微小特徴（５６）を持つ少なくとも一つの挿入体部材（４６）を、流体流路を形成する前記複数のプレートの隣接したプレート（２４）の少なくとも一対の向き合った表面の間に配置する工程を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレート型熱交換器に関し、更に詳細には、熱交換器を通って流れる流体間の熱伝達を高めるための表面特徴を持つプレート型熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
プレート型熱交換器は、冷却システム及び加熱システムの幾つかの構成要素のうちの一である。これらは、プレート型熱交換器が二つ又はそれ以上の流体を互いに熱交換関係に置くのに使用され、所望の用途に従って凝縮器又は気化器のいずれかとして作用するため、重要な構成要素である。換言すると、好ましくは、二つ又はそれ以上の流体を凝縮し又は気化する。好ましくは、一方の流体は冷媒である。プレート型熱交換器は、代表的には、空間を加熱するため又は冷却するため、コンプレッサー、膨張バルブ、及びブロワーと組み合わせて使用される。プレート型熱交換器は、構造がコンパクトで設置が容易であるため、使用が望ましい。
【０００３】
プレート型熱交換器は、代表的には、二つ又はそれ以上の流体の各々について入口及び出口を持つ密封装置である。これらの流体は互いに隔離され、熱交換器を通って循環する。この密封装置は、代表的には、プレスした複数のプレートを含み、プレスしたプレートのパターンは、代表的には、頂部が交互の「Ｖ形状隆起部」断面を画成する杉綾形態をとり、二つ又はそれ以上の流体を流すことができる孔が、プレスしたプレートの端部と隣接して形成されている。プレートは、プレートを端部から端部まで交互に回転することによって形成されており、孔は、流体の各々に対してプレート対間で別の流路を提供するように形成されている。一つの流体は、所定数のプレート対間に多数の流路を有する。端部から端部まで回転することにより、更に、隣接したプレート対の間に逆の杉綾パターンを提供する。この食い違い構成により、逆の杉綾パターンが杉綾パターンのＶ形状隆起部の夫々の頂部に沿って互いに断続的に接触する。各接触領域を節（ｎｏｄｅ）と呼ぶ。各プレート対間のこの食い違い界面が、方向及び断面が常に変化する曲がりくねった流路を画成し、隣接した流れ通路に沿って流れる異なる流体間を更に効率的に熱連通すると同時に、プレートの表面との流体の接触を最大にする。
【０００４】
上述の形状は、熱連通値（ｔｈｅｒｍａｌ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  ｖａｌｕｅ）を向上することが示される。熱連通値は、代表的には冷媒側熱伝達率と呼ばれ、代表的設計条件では、プレート型熱交換器を通過する熱伝達流体に対して３８０ＢＴＵ／0F／ｆｔ2 ／ｈｒである。しかしながら、この係数の値は、第１流体即ち冷媒が通過する熱伝達を向上したチューブ（ｅｎｈａｎｃｅｄ  ｔｕｂｅｓ）等の他の熱交換構造によって得られるよりもかなり低い。こうしたチューブは、これらのチューブ上を通過する第２流体が入ったベッセルを通過しており、又はその逆である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、熱伝達率の値が向上したプレート型熱交換器が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、プレート型熱交換器に対する改良に関し、このプレート型熱交換器は、熱伝達率が高い実質的に平行な複数のプレートを含む。各プレートは、少なくとも二つの流体の各々に対して少なくとも一つの流路を提供するため、両面及び周囲フランジを有する。プレートの対面した表面即ち隣接したプレートの互いに面する表面、及びこれらのプレートの周囲フランジは、互いに組み立てられたとき、少なくとも二つの流体の各流体用の流路を画成する。組み立てたとき、周囲フランジが互いに接触して流路境界即ち流体境界を形成し、隣接したプレート間の空間が流体を流すためのチャンネルを形成する。隣接したプレートのうちの少なくとも一方のプレートの両面は、少なくとも二つの流体のうちの二つの異なる流体と接触する。このプレートの表面は、これらの流体に対して流路境界の一部を提供し、両面の各々と隣接したプレートの表面もまた、これらの流体に対する流路境界の一部を提供する。両表面に二つの異なる流体があるプレートは、表面と接触した、プレートの両側の流体間を良好に熱連通し、優れた熱伝達を可能にするように、熱伝達率が高い材料で形成されていなければならない。明らかに、一重ねのプレートにおいて、各プレートは、端プレートを除き、両表面の両側を流体が流れ、そのため、積み重ねの各プレートは、熱伝達率が高い材料で形成されていなければならない。端プレートは、一方の側が空気である。空気は、本明細書中で使用されているように厳密には流体であるが、空気は、本発明の熱交換器で熱伝達率に使用される流体の一つであるとは考えていない。これは、空気が良好な断熱体として作用するためである。かくして、端プレートは、熱伝達率が高い材料で形成される必要がなく、炭素鋼等の安価な材料で形成されていてもよいが、代表的には：積み重ねの他のプレートと同じ材料で形成される。プレート型熱交換器は、更に、少なくとも二つの流体の各々に対して入口及び出口を有する。各流体に対する入口及び出口は、流体が流路に進入し、流路を横切り、そして離れることができるように流体用の各流路と流体連通している。複数の実質的に平行なプレートのうちの二つの隣接したプレートの向き合った表面は、少なくとも二つの流体の第１流体についての流路を画成する。プレート型熱交換器は、少なくとも一つの流体の少なくとも一つの流路の少なくとも一部と流体連通した複数の表面微小特徴を含み、複数の表面微小特徴は、プレートの両面に沿ってこれらの表面上を通過する少なくとも二つの流体の間の熱伝達を高める。流体は、隣接したプレートが形成するチャンネルを通って流れる。本明細書中で使用されているように、表面微小特徴は、予め選択された幾何学的形状を有し、１．２７ｍｍ（０．０５０インチ）又はそれ以下の大きさの微小特徴を含む。表面微小特徴は、マクロ特徴と考えられるプレートに形成された押縁（大きなディンプル又は波形）を含まないが、押縁、波形、又はディンプルの表面上又は内に形成された小さな幾何学的特徴を含む。
【０００７】
本発明は、更に、少なくとも二つの流体の各々に対する少なくとも一つの流路を提供するための複数のプレートを含むプレート型熱交換器に対する改良に関する。プレート型熱交換器は、各流体用の各流路と流体連通した、少なくとも二つの流体の各々用の入口及び出口を有する。複数のプレートのうちの二つの隣接した実質的に平行なプレートの向き合った表面が、少なくとも二つの流体のうちの第１流体用の流路を画成する。二つの隣接したプレートのうちの一方のプレートの両面及び複数のプレートからの別の第３の隣接したプレートの向き合った表面が、複数のプレートを通って流れる少なくとも二つの流路のうちの第２流体用の流路を提供し、少なくとも二つの流体のうちの第１及び第２の流体間を熱連通する。プレート型熱交換器は、隣接したプレートに沿って通過する少なくとも二つの流体間の熱伝達を高めるため、複数の表面特徴を持つ少なくとも一つの挿入体部材を少なくとも一つの流体の少なくとも一つの流路の少なくとも一部内に含む。
【０００８】
本発明は、更に、少なくとも二つの流体の各々に少なくとも一つの流路を提供するための複数のプレートを含むプレート型熱交換器で使用するための熱伝達を向上した表面を提供するための方法に関する。プレート型熱交換器は、一方の流体用の各流路と流体連通した、少なくとも二つの流体の各々用の入口及び出口を有する。複数のプレートのうちの二つの隣接したプレートの向き合った表面が、少なくとも二つの流体のうちの第１流体用の流路を画成する。二つの隣接したプレートのうちの一方のプレートの両面及び複数のプレートの別の第３の隣接したプレートの向き合った表面が、複数のプレートを通って流れる少なくとも二つの流体のうちの第２流体用の流路を提供し、これによって少なくとも二つの流体のうちの第１及び第２の流体間にプレートの両面に亘って熱連通を提供する。少なくとも一つのプレートの少なくとも一つの表面の少なくとも一部と関連した複数の表面特徴を形成する工程が含まれる。
【０００９】
本発明は、更に、少なくとも二つの流体の各々について少なくとも一つの流路を提供するため、各プレートが両面及び周囲フランジを含む複数のプレートを含むプレート型熱交換器で使用するための熱伝達を向上した表面を提供するための方法に関する。隣接したプレートの互いに面する表面である向き合った表面及び隣接したプレートの周囲フランジが各流体用の流路を画成する。対をなした隣接したプレートのうちの少なくとも一方のプレートの両面は、二つの流体に対し、共通の流路境界を提供する。プレートは熱伝達率が高い材料で形成されており、そのため熱が共通の流路境界を横切って容易に伝達し、二つの流体間を熱連通する。プレート型熱交換器は、少なくとも二つの流体の各々用の入口及び出口を有し、流体の一方用の画成流路は、流体用の入口及び出口と流体連通している。二つの隣接したプレートのうちの一方のプレートの反対側の表面及び複数のプレートからの前記反対側の表面と隣接した第３プレートの向き合った表面が、複数のプレートと通って流れる少なくとも二つの流体のうちの第２流体用の流路を提供し、これによって少なくとも二つの流体のうちの第１及び第２の流体間をプレートを横切って熱連通する。隣接したプレートに沿った隣接した流路を通る少なくとも二つの流体間でプレートの両面を横切る熱伝達を高めるため、複数の表面微小特徴が設けられている。これらの表面微小特徴は、流体のうちの少なくとも一方の流路内にある。表面微小特徴は、幾つかの方法で流路に配置することができる。微小特徴は、一枚のプレートの一方の流路表面の少なくとも一部に追加してもよい。これは、例えば、付着によって行うことができる。材料をプレートの表面に追加することによって、表面微小特徴をプレートの表面の下の窪みとして追加でき、又は表面の上方に突出した盛り上がった節として追加できる。微小特徴は、更に、圧延等によってプレートの表面に形成することができる。微小特徴は、メッシュや有孔プレート等の部材を流路自体に挿入することによって流路に追加できる。メッシュや有孔プレートは、スペーサを会して流路に位置決めでき、又はメッシュや有孔プレートを流路を形成するプレートの一方又は両方の表面に接着することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の利点は、プレート型熱交換器の冷媒側熱交換効率及び全体としての熱交換効率が、当該技術分野の現在の熱交換器構造と比較して大幅に向上するということである。
【００１１】
本発明の別の利点は、熱交換ユニットの容量を損なうことなく、ユニットを小型化できるということである。逆に、本発明は、熱交換器ユニットを大型化する必要なしに容量を増大させた熱交換ユニットを提供する。
【００１２】
本発明のこの他の特徴及び利点は、以下の好ましい実施例の更に詳細な説明を、本発明の原理を冷媒として示す添付図面と関連して読むことにより、明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の新規な表面特徴は、図１乃至図７に示す従来技術のプレート型熱交換器１０で使用するように形成されている。このような熱交換器は、１９９５年１０月３１日に付与された米国特許第５，４６２，１１３号に記載されている。同特許に触れたことにより、この特許に開示された内容は本明細書中に含まれたものとする。本明細書中で使用されているように、表面微小特徴という用語は、プレート表面に形成された１．２７ｍｍ（０．０５０インチ）又はそれ以下の窪みや突出部等の極めて小さい幾何学的特性に関する。熱交換器１０は、熱伝達率が高い銅等の材料でできた複数の賦形プレート２４が上プレート１２と下プレート１４との間に配置され、第１流体１７及び第２流体２１用の別々の流路４４を提供すると同時に、第１流体１７と第２流体２１との間を熱連通する。典型的ではないけれども、第１及び第２の流体１７、２１は組成が同じであってもよい。代表的には、直径方向反対側の入口ポート１６及び出口ポート１８が上プレート１２に形成されており、第１流体１７をプレート２４にアクセスでき、同様に、直径方向反対側の入口ポート２０及び出口ポート２２が上プレート１２に形成されており、第２流体２１をプレート２４にアクセスできる。別の態様では、流体入口／出口の第１及び第２の対が熱交換器１０の両端に配置されるように、対をなした入口／出口ポートのうちの一方の配向を逆にしてもよい。
【００１４】
賦形プレート２４の各々は、交互に配置されたプレート２８、３０を含み、これらのプレートの各々は両端２３、２５を有する。代表的には、プレート２８とプレート３０との間の唯一の相違は、端部２３、２５が逆になっているということであり、即ち別の言い方をすると、上プレート１２の表面に対して垂直な軸線２７を中心としてプレート２８が１８０°回転させてある。各プレート２８、３０には、これらのプレートを熱交換器１０に設置したときに入口／出口ポートの夫々と整合する複数の孔１９が設けられている。入口／出口ポート１６、１８、２０、２１を含む構成が示してあるけれども、三つ又はそれ以上の熱交換流体を使用する場合等では、追加の入口／出口ポートを含めることができるということは理解されよう。プレート２８、３０の表面には、複数のＶ形状隆起部２６が形成されている。これらの隆起部は波形とも呼ばれ、代表的には、以下に論じるようにプレート対３２、３４をなして配置したときに方向及び断面が変化する曲がりくねった流路４４を形成するため、杉綾形体で配置されている。これらの隆起部は、Ｕ形状隆起部、正弦波形状、方形波等の他の形体をとってもよいが、Ｖ形状隆起部が好ましい。隆起部は、隣接した流路４４に沿って流れる様々な流体間を更に効率的に熱連通する。特に、Ｖ形状隆起部２６の方向に対して横方向から見た図５を参照すると、各Ｖ形状隆起部２６は、頂部４１まで延びる「Ｖ」形状断面を画成する。頂部４１は、ピークとも呼ばれる。本明細書中で使用されているように、頂部４１は、図５に示すように、中央軸線４３から上方に延びていてもよいし、下方に延びていてもよい。プレート２８、３０は、プレート縁部に形成されたフランジ４０まで外方に延びる。フランジは、プレート２８、３０の周囲を画成する。積み重ねたプレート２８、３０のフランジ４０は互いに物理的に接触し、流体流れに対する障壁を形成し、積み重ねられて熱交換器１０を形成する流体流れに対する障壁を形成する。
【００１５】
プレート２８をプレート３０と隣接してフランジ４０が接触した状態で位置決めすることにより、プレート対３２を集合的に画成する。かくして、プレート３０をプレート２８の上側又は下側に位置決めすることにより、プレート対３４を集合的に画成する。表面配向の目的のため、プレート構成を論じる上で、本発明を理解するため、「上面」という用語は、上プレート１２に向かうプレートの表面に関し、「下面」という用語は、下プレート１４に向かうプレートの表面に関する。熱交換器は、垂直方向、水平方向、及びこれらの間の任意の位置を含む様々な物理的配向で配置されていてもよい。従って、プレート２８の下面及びプレート３０の上面が互いに面する。図２を再度参照すると、プレート２８及びプレート３０はＶ形状隆起部を有し、プレート２８の表面の隆起部は、プレート１３０の表面の隆起部に対して１８０°である。即ち、プレート２８の隆起部２６は、逆「Ｖ」形状を画成し、即ち隆起部２６の接合部２６ａは、隆起部２６の他の部分よりもプレート２８の端部２５に近い。同様に、プレート３０の隆起部２６は、「Ｖ」形状を画成し、即ち隆起部２６の接合部２６ｂは、隆起部２６の他の部分よりもプレート３０の端部２５に近い。しかしながら、プレート２８、３０の端部２５は互いに反対側にある。図７を参照すると、プレート２８のフランジがプレート３０のフランジと接触し、プレート対３２を形成するように位置決めしたとき、各プレート２８、３０の各Ｖ形状隆起部２６に沿った頂部４１（図５参照）が互いに交互に物理的に接触し、節４２を形成する。同様に、プレート３０をプレート２８と接触させて配置し、プレート対３４を形成したとき、各プレート２８、３０の各Ｖ形状隆起部２６に沿った頂部４１（図５参照）が互いに交互に物理的に接触し、節４２を形成する。
【００１６】
プレート対３２、３４を同様に画成する交互に位置決めされたプレート２８、３０（図１、図３、図４参照）は、第１流体１７及び第２流体２１用の別々の流路４４を提供する。明らかなように、１枚のプレートがプレート対によって共有される。例えば、プレート対３２はプレート２８、３０を含んでもよく、プレート対３４はプレート３０、２８を含んでもよい。別の言い方をすると、積み重ねたプレート対３２、３４は、一連のプレート２８、３０、２８を含むプレートの一構成を含んでいてもよい。この分離された流れは、隣接したプレート２８、３０間に間隔が隔てられた構成４７及び閉鎖構成４５を交互に提供するように交互に形成されたプレート２８、３０の孔１９によって達成される。例えば、図１、図３、及び図４を参照すると、プレート対３２は、間隔が隔てられた構成４７を孔１９に沿って画成する。孔１９は、第１流体１７を第１流体入口１６に入れ、間隔が隔てられた構成４７を通して流し、次いで通路４４に入れることができるように、第１流体入口１６（図３参照）と整合している。第１流体１７は、プレートに沿って、流れ通路４４に沿って、節４２を画成する接触した頂部４１の周囲を実質的に平行に流れ続ける。周囲フランジ４０が液密シールを提供するため、通路４４からの流体１７の唯一の出口は、第１流体出口１８と整合した孔１９と隣接した他の間隔が隔てられた構成４７である（図４参照）。かくして、第１流体１７は、通路４４から第１流体出口１８と隣接した間隔が隔てられた構成４７を通った後、第１流体出口１８を通過することによって熱交換器１０を出る。プレート対３２によって画成された他の二つの孔１９は、第１流体１７が通過しないようにする閉鎖構成４５を有する。
【００１７】
同様に、プレート対３４は、間隔が隔てられた構成４７を孔１９に沿って画成する。この孔は、第２流体２１を第２流体入口２０に入れ、間隔が隔てられた構成４７を通して流し、次いで通路４４に入れることができるように、第２流体入口２０（図３参照）と整合している。第２流体２１は、プレートに沿って、流れ通路４４に沿って、節４２を画成する接触した頂部４１の周囲を実質的に平行に流れ続ける。周囲フランジ４０が液密シールを提供するため、通路４４からの流体２１の唯一の出口は、第２流体出口２２と整合した孔１９と隣接した他の間隔が隔てられた構成４７である（図４参照）。かくして、第２流体２１は、通路４４から第２流体出口２２と隣接した間隔が隔てられた構成４７を通った後、第２流体出口２２を通過することによって熱交換器１０を出る。プレート対３４によって画成された他の二つの孔１９は、第２流体２１が通過しないようにする閉鎖構成４５を有する。
【００１８】
代表的には、プレート型熱交換器１０には鑞付けされたものと鑞付けされていないものの二つの構造があり、これらのいずれも本発明の新規な高熱伝達表面による利益を受ける。鑞付け構造は、プレート型熱交換器の作動中に流体によって及ぼされる圧力に抗してプレートを所定位置に集合的に固定するため、代表的には、ナット及びボルト（図示せず）等の任意の種類のファスニング手段又は溶接を使用する。鑞付け構造を図１に示す。好ましい実施例では、図６に示すように、鑞付け可能な金属、好ましくは銅、銅合金、又はニッケル合金でできたホイルプレート３６、３８を各プレート対３２、３４間及び上下のプレート１２、１４の両方と隣接してに挿入してあることだけが異なっている。ホイルプレート３６、３８を挿入し、これらのプレートを互いに十分にプレスした後、熱交換器１０をプレート２８、３０の融点以下であるが挿入体３６、３８の融点以上の所定温度まで、ホイルプレート３６、３８を溶融するのに十分な持続時間に亘って加熱する。毛管作用により、溶融金属、好ましくは銅が、節４２及び周囲フランジ４０等のプレートの互いに接触した領域に引き込まれる。代表的には銅製のプレートは、これらの領域又は節に沿って金属結合を形成する。これは液密（即ち周囲フランジに沿って）であり、通常は破裂圧力で表す構造的支持が大幅に向上する。これは２１０．９Ｋｍ／ｃｍ2 （３０００ｐｓｉ）に及び、流体１７、２１からの圧力に耐えるのに十分であり、安全コード必要条件に合致する。
【００１９】
図１乃至図４を参照すると、熱交換器１０は、ＨＶＡＣシステムの蒸発器として形成されていてもよく、水等の流体１７が、代表的には冷媒である流体２１の気化を促す。流体１７は流体入口１６に進入し、プレート対３２のプレート２８、３０間の通路４４に進入する前に、間隔が隔てられた構成４７を通過する。好ましくは、流体は、一方の液体の沸点が他方の液体の沸点よりも低いように対をなして選択される。流体２１は、プレート対３４のプレート２８、３０間の通路４４に進入する前に、間隔が隔てられた構成４７を通過する。プレート対３２が隣接しており、共通のプレート３０を共有するため、流体１７が、プレート３０の図示のように上面である一方の表面に沿って通過するとき、流体２１が、図示のようにプレート３０の反対側の面即ち下面に沿って通過する。プレート３０を通した流体１７、２１間の熱連通により熱が伝導により伝達され、プレート３０の下面に沿った流体２１の核沸騰により気泡（図示せず）が形成される（気化の用途）。（別の態様では、凝縮の用途では気体状の流体が冷却されるときに液滴を形成する。）用途に拘わらず、プレートの構成により、プレートを横切った熱伝達が向上し、気体から液体又は液体から気体へのいずれかの物理的変化（即ち相変化）を促す。この物理的状態変化は、熱を更に吸収すること（気化熱）又は熱を放出すること（凝縮による熱）によって起こる。これは周知の熱力学的原理である。
【００２０】
本発明は、互いに熱連通した状態でプレート型熱交換器を通過する流体間に高い熱伝達を提供するため、プレート表面間の通路の流れを変化する複数の表面微小特徴を提供する。プレート型熱交換器を流れる流体の挙動を含む分析は極めて複雑であり、特に流体に相変化が加わる場合には完全には分からない。このことは、本発明の表面微小特徴と関連した効果によって更に複雑になる。しかしながら、これらの新規な表面微小特徴によって、図１乃至図７に示す従来のプレート型熱交換器の約２倍の量の少なくとも約７００ＢＴＵ／0F／ｆｔ2 ／ｈｒの冷媒側熱交換効率（代表的な設計条件で）が既に得られている。熱交換効率のこの大幅な上昇の少なくとも一部は、改良核沸騰又は凝縮液滴形成に起因する。こうした現象の最中に、上文中に説明したように、気化する流体により、熱伝達性が高い表面に沿って過加熱気泡が形成される。本発明の表面微小特徴の存在は、少なくとも、過加熱気泡の形成に好都合であると同時に気化中に表面の湿潤を改善する複数の箇所を提供することによって核沸騰を大幅に高めるものと考えられる。凝縮時には、この表面の改良により、更に、追加の熱伝達表面領域を提供でき、毛管力によってプレート表面から冷媒を迅速に除去し、核形成箇所を提供することによって、その箇所で過冷蒸気から液滴を形成でき、これによって熱伝達率を高める。気化を行うため、これらの有利な形成位置は、初期核形成を可能にするばかりでなく、所定時間に亘って核を保持すると考えられ、核が流体流れに捕捉される前に或る程度大きくなることができる。議論を簡単にするため、本説明の残りは、気化プロセス中に核が気泡として形成されることに関して説明する。しかしながら、本発明は、これらの箇所が液滴の核形成を補助するため、冷媒が凝縮して気体状態から液体になる相変化に対して同様の改良を提供するということは当業者には理解されよう。
【００２１】
過加熱気泡が流体流れに捕捉されると気泡がそれまで占有していた空間が液体流体によって交換され、これにより核沸騰プロセスをその位置で再開する。理論で括ろうとするものではないが、気泡形成及び同伴が最初に起こった後、最初の気泡形成位置は続いて起こる気泡形成に都合のよい位置であり続ける。これは気泡の一部が「種」として残るためである。本発明の別の特徴は、核沸騰段階中に発生した気泡の容積を最適化することである。これは、過加熱気泡の大きさが大き過ぎる程成長できる場合には、熱伝達率が低下してしまうためである。更に、十分に大きな気泡を形成できる場合には、気泡が流体流中に同伴されるとき、続いて起こる気泡形成のための「種」として作用するために残る気泡の量が不十分になってしまう。
【００２２】
上文中に論じた改良気泡形成の考えられる追加の有利な特徴は、毛管作用によって熱交換プレート２８、３０の湿潤表面の量が増大し、熱伝達率が更に向上する傾向があるということである。更に、この高められた毛管作用により、従来技術の構造で約２２°乃至３０°の範囲に限定されていた角度「Ａ」（図５参照）を約６０°又はそれ以上にすることができる。これにより、大きくされた角度Ａが提供する流体の流れ挙動の相違により、熱伝達率を更に高くできる。かくして、核沸騰及び高められた表面湿潤性を含む、少なくとも熱伝達が向上する理由に対し、本発明の新規な表面微小特徴が熱交換器の技術で顕著な改良を提供する。
【００２３】
図８、図９、及び図１０を参照すると、本発明は、メッシュ４８を含む挿入体４６を含む。メッシュ４８は、随意であるが、プレート対３２、３４のプレート２８、３０間に配置するための銅等の金属製裏打ち層５０を含んでいてもよい。挿入体４６には、好ましくは、挿入体４６が配置されるプレート３０等のプレートと輪郭及び配向が実質的に同じ形態のＶ形状隆起部２６が設けられており、そのため、挿入体４６及びプレートの対面する表面は実質的にぴったりと隣接しており、即ち面一である。挿入体４６には、節４２と一致するように間隔が隔てられた複数の穴５２が設けられている。かくして、挿入体４６を間に挟んで第１プレート２８を第２プレート３０に置いたとき、プレート２８、３０の頂部４１が物理的に接触する。これは、節通過孔５２が挿入体４６に形成されているためである。所望であれば、プレート２８と同じ配向の第２挿入体４６をプレート対のプレート２８とプレート３０との間に追加に挿入してもよい。その結果、第２挿入体４６及びプレート２８は実質的にぴったりと隣接しており、即ち面一である。換言すると、挿入体４６は、所望であれば、プレート対３２、３４の対面する表面の各々に設けられていてもよい。挿入体４６、又は場合によっては上文中に説明したように２枚の挿入体４６を隣接したプレート対３２、３４の各々の間に位置決めしてもよく、代表的には、挿入体４６は、冷媒等の低沸点流体について、プレート対の対面する表面間だけで使用される。一般的には、水等の沸点が高い流体については、プレート対の向き合った表面間で挿入体４６を使用することは望ましくない。これは、挿入体４６が、流れに対する抵抗を発生することによって流れを制限するのに役立つためであり、これと同時に、核形成箇所に関して何の利点ももたらさないためである。これは、低沸点流体が、代表的には、相変化を受けないためである。即ち挿入体４６を交互のプレート対３２、３４で使用するのが望ましい。例えば、図１０は、プレート対３２の各々の間にだけメッシュ挿入体４６を挿入した熱交換器の断面を示す。
【００２４】
別の態様では、メッシュ挿入体４６の表面とプレート２８、３０の対応する表面との間に隙間を提供するように、メッシュ挿入体４６又は孔が設けられたシート／プレートを形成してもよい。換言すると、メッシュ挿入体４６は、メッシュ挿入体４６の表面の少なくとも一部が流体の流体流れに露呈されるようにプレート２８、３０の表面から少なくとも部分的に延びている。図１３を参照すると、この流体流れに対する露呈は、メッシュ挿入体をプレート３０の表面に設置したとき、メッシュ挿入体４６とプレート３０との間の対面する表面が、所望であれば、「Ｃ」°の角度分離又は単一の角度の数分の一を画成するように、メッシュ挿入体４６を形成することによって行われる。図１４に示す変形例では、メッシュ挿入体４６及びプレート３０の各々の輪郭が実質的に同じである。参照符号「Ｇ」を付した、メッシュ挿入体４６及びプレート３０の表面間の隙間は、複数のスペーサによって形成されていてもよい。これらのスペーサは、最少でも、好ましくはプレート３０の複数の頂部４１と隣接して見え、最小隙間「Ｇ」を維持するのに十分な数が設けられている。別の態様では、スペーサ５５を頂部４１と隣接して配置することと組み合わせ、プレート３０とメッシュ挿入体４６との間に最小隙間「Ｇ」を維持するのに十分な、頂部４１と隣接した位置以外の位置にスペーサ５５を配置してもよい。スペーサは、メッシュ挿入体４６と一体成形されていてもよく、これが望ましいが、プレートと一体であってもよい。スペーサは、別体の部品であってもよいが、流体が流れるときにドリフトが起こらないように所定位置に固定されていなければならない。
【００２５】
メッシュ４６即ち有孔プレートは、上文中に説明したように、気泡の形成を促すことによって熱伝達を高めるための表面微小特徴を提供する。所望の気泡形成を行うのに必要なメッシュの大きさは、主として、使用された冷媒の種類の関数であるが、流体の流量、所望の熱伝達率、流体の圧力、又は流体の温度のうちの任意の一つ又はそれ以上の影響を受ける場合もある。更に、圧力及び温度は、流体の表面張力又は粘度の影響を受ける場合がある。Ｒ２２、Ｒ４１０ａ、ｒ４０７ｃ、Ｒ７１７、Ｒ１３４等の従来の冷媒、及び他のハロカーボン、及び従来の流体、遭遇する多くの流体流量及び状態について、約０．０５０８ｍｍ乃至約１．２７ｍｍ（約０．００２インチ乃至約０．０５０インチ）の開口部と対応する約４００メッシュ乃至約２０メッシュのメッシュの大きさを使用してもよい。代表的には、互いに横方向に織り合わせられた均等に間隔が隔てられた部材を含む。かくして、「メッシュ開口部」という用語は、隣接した平行な部材間の距離に関し、メッシュ部材が互いに横方向でない場合には、メッシュ開口部は、織り合わせられたメッシュ部材の組み合わせ対によって画成された「菱形」メッシュ開口部の二つの斜め距離のうちの狭い方向距離と対応する。従来の冷媒は、様々な種類の潤滑油を様々な濃度で含有しており、代表的には液体冷媒と混合される潤滑油の液滴を捕捉するために約０．０５０８ｍｍ（約０．００２インチ）以下の開口部を減少し、これによって気泡の形成を阻止する。有孔プレートに関し、直径（円形の孔の場合）又は辺（矩形又は三角形の開口部の場合）の大きさは、約０．０５０８ｍｍ乃至約１．２７ｍｍ（約０．００２インチ乃至約０．０５０インチ）である。例えば、約０．０５０８ｍｍ（約０．００２インチ）及びそれ以上の開口部について、熱交換器を通る流体の流れによって潤滑油が開口部からどっと流れる。混和性対非混和性といった冷媒システム及びオイルシステムの組み合わせは開口部の大きさに影響し、潤滑油を必要としないシステムが利用できる場合には、約０．００２５４ｍｍ（約０．０００１インチ）の開口部が、特にアンモニア、液化窒素、二酸化炭素等の他の非フルオロカーボン流体を使用した場合に可能であり、開口部の最小の大きさは、オイルが開口部によって捕捉されるかどうか及び捕捉される程度で決まるということは理解されよう。
【００２６】
別の態様では、例えば、流体間に境界を形成する熱伝達プレートと４００メッシュ層との間の流路即ち流れチャンネルに１００メッシュ層が位置決めされるように、１００メッシュ層を４００メッシュ層の上に置いた積み重ねメッシュ層が使用されてきた。二枚の４００メッシュ層を積み重ねることも可能であるが、上メッシュ層の開口部を大きくすると、下メッシュ層への流体流れが増大し、下４００メッシュ層の開口部から気泡が更に効率よくどっと流される。冷媒及び作動条件の多くの組み合わせに応じて４００メッシュ層を１００メッシュ層と隣接し、これを第２の１００メッシュ層と隣接することなどで二枚以上のメッシュ層を組み合わせることも可能である。
【００２７】
上文中に論じたメッシュ構成は、非蝋付け熱交換器構造でよく作用するが、メッシュ挿入体を鑞付け熱交換器構造で使用しようとする場合に問題が生じる。鑞付け熱交換器構造では、鑞付け作業中、銅ホイル層から溶融した銅がメッシュの開口部に毛管作用で流入し、これらの開口部を詰まらせ、これにより表面での核形成の向上の邪魔になる。しかしながら、メッシュ層４６を熱交換器に挿入する前に、このメッシュ層にニッケル酸化物又はクロム酸化物、アルミニウム酸化物、ジルコニウム酸化物、及び他の酸化物等の酸化物コーティングを形成する即ち付けることにより、溶融した銅がメッシュ開口部に流入しないようにできると同時に、孔５２を通して節領域４２に結合部を形成できる。換言すると、酸化物コーティングをメッシュ挿入体４６に形成し、挿入体４６を隣接したプレート間に挿入し、上文中に説明したように加熱した後、銅等の溶融した鑞付け金属が孔５２を通って流れ、溶融した銅がメッシュ開口部に流れ込んでこれを詰まらせることなく、プレート２８、３０の交互の頂部４１の間の節４２のところに鑞付け接合部を形成する。別の態様では、他のコーティング又は表面処理をメッシュ挿入体４６に加えてもよい。このようなコーティング又は表面処理は、メッシュ開口部へ溶融した鑞付け金属が流入しないようにするため、流体と適合性であると考えられる。
【００２８】
本実施例を実施するための一つの方法は、シート状のステンレス鋼等の高合金材料からメッシュを形成し、次いでこれを酸化させ、ニッケル酸化物又はクロム酸化物又はこれらの組み合わせを形成する方法である。次いで、酸化させたステンレス鋼を酸化させていないステンレス鋼の薄いシート５０上で圧延し、孔５２を形成してもよい。別の実施例では、メッシュ４６及び鋼シート５０に孔５２を形成し、次いでメッシュ４６（酸化後）及び鋼シート５０を精密に組み立て、圧延する。メッシュ４６を安定化するため、鋼シート５０をメッシュ４６の両縁部を越えて延ばした後、メッシュ４６上に折り畳んでもよい。型押し等の任意の他のステンレス鋼シート形成方法を使用してもよい。更に、溶融した銅の毛管作用による流れに抵抗する表面をメッシュが備えている限り、作動順序は重要ではない。別の態様では、スプレー、塗装、蒸着、スクリーン印刷等の任意の便利なプロセスで酸化物コーティングをメッシュスクリーンに付けてもよい。例えば、電解法によって薄いニッケルコーティングを付着させることができ、次いでこれを酸化させる。任意の他のめっき又はコーティング方法を使用してもよい。
【００２９】
図１５を参照すると、メッシュ４８は、代表的には、メッシュ４８を形成するために互いに横方向に織り合わせられた複数の部材４９、５１を含む。これらの部材４９、５１の織り合わせ構成により、部材４９、５１の間の接合部のところで、一方の部材、例えば部材５１が対応する部材４９の上を通過し、凹所５３を画成する位置と隣接して、互いに上側及び下側を交互に通過する。代表的には円形断面を備えた部材４９、５１の寸法に応じて、凹所５３は、気泡を形成するための追加の有利な位置を提供する。別の態様では、図１７を参照すると、横行部材４９、５１の断面は、第１方向で寸法Ｄ１を有し、第１方向に対して垂直な方向で寸法Ｄ２を有する楕円形等の非円形であってもよい。横行部材４９、５１の断面は、実際上、閉じた幾何学的形状を持つどのような断面を画成してもよく、横行部材４９、５１間の任意の配向又は幾何学的形状の組み合わせであってもよい。更に、横行部材４９、５１の断面の輪郭は、プレート型熱交換器１０内でのメッシュ４６の位置に応じて異なっていてもよい。これは、液体及び／又は液体／蒸気混合物を含む流体への熱伝達を高めるため、液体及び／又は液体／蒸気混合物を含む流体の様々な相即ち物理的状態がメッシュ４８の様々な部分に加わるためである。
【００３０】
図１５は、横行部材４９、５１で形成された別の態様の一体メッシュ４８を示す。この一体構造は、織り合わせメッシュ構造について上文中に説明したように、様々な断面及び変化する断面を含んでいてもよく、プレートが鑞付けでなく機械的ファスニング手段によって接合される場合、メッシュは、織り合わせが容易な合成材料等のポリマー材料で形成されていてもよいと考えられる。かくして、例えば、ナイロンを使用してもよい。しかしながら、更に、これらのメッシュ構造のうちの任意の構造について、横行部材４９、５１は互いに垂直である必要がなく、長さ方向に関して任意の配向で配置されていてもよく、代表的には、所望であれば、矩形のプレート型熱交換器の大きな寸法が考えられる。
【００３１】
本発明の別の実施例では、メッシュ挿入体４６を使用する代わりに、熱交換器プレート表面微小特徴をプレート２８、３０上に又は内に又は両方の組み合わせに直接形成するのが望ましく、又は表面微小特徴をプレート２８、３０上及びこれらのプレート内の両方に直接形成するのが望ましい。図１１を参照すると、プレート３０等のプレート表面の少なくとも一部に形成された、上文中に論じた範囲内の大きさを持ち且つ熱伝達を高めるように間隔が隔てられた微小特徴５６が示してある。これらの微小特徴５６は、例えば円形、三角形、菱形等を含むがこれらの形状に限定されない任意の幾何学的特性又は形状を備えていてもよいが、微小特徴５６は、隣接した微小特徴５６間に相互連結部５８（図１２参照）を備えていてもよく、これらの相互連結部５８は熱伝達を高めるのに都合のよい位置を追加に提供できる。このような相互連結部５８は、開放した幾何学的形状を少なくとも局所的に画成するものと考えられる。
【００３２】
微小特徴５６は、プレート２８、３０に任意の多くの方法で形成できる。例えば、所望の微小特徴５６をプレスダイに形成し、プレート２８、３０の型打ち時に微小特徴５６を形成してもよい。別の態様では、所望の微小特徴５６を持つホイール又は他の形成装置を、プレート２８、３０の表面に窪みを形成するのに十分な力が加わった状態で、プレート２８、３０と転動接触した状態に置いてもよい。プレート２８、３０に形成されたこれらの窪みは、プレスダイによって後に型打ちされたときに本発明の所望の微小特徴５６が得られるように形成される。更に、形成装置の使用前に銅ホイル層を適用してもよいと考えられる。形成装置は、窪みを銅ホイル層に又は銅ホイル層を通して、次いでプレート表面に形成する。これは、延性の銅ホイル層は微小特徴５６の形成中に潤滑剤の作用をするためである。更に、鑞付けプレート型熱交換器では、微小特徴５６を一層の材料にこの材料層の厚さを通して形成した後、材料層を裏打ち層に固定すると考えられる。材料層には、微小特徴５６の位置と実質的に対応するマスクが適用される。マスクは、溶融した銅が微小特徴５６に流入しないように抵抗する。別の態様では、レーザーエッチング、加圧粒子による制御されたボンバード、化学エッチング、又は当該技術分野で周知の任意の他の装置又は方法を使用して微小特徴５６を形成してもよい。更に、プレート即ち原材料プレートに熱処理を加えることにより、プレート即ち原材料プレートの表面に微小特徴５６を形成することもできる。熱処理前のプレート即ち原材料プレートに適用されたコーティングに熱処理によって微小特徴５６を形成してもよい。この熱処理には、微小特徴５６を形成するため、ステンレス鋼等の好ましいプレート材料を、合金又は場合によっては別の材料及び／又はコーティング層に変更すること又はこれらと交換することが含まれる。
【００３３】
微小特徴５６は、プラズマスプレー、粉体スプレー、又は蒸着等による付着等によって材料をプレート２８、３０に追加する方法によっても形成できる。例えば、酸素保護スケール等の材料を、後に酸化される金属として、又は酸化物として直接的にのいずれかとして、液体又は蒸気溶液又は懸濁液に粉体等の適当な形態で適用する。これは熱交換器１０の組み立て後に行われる。次いで、化学溶液及び適当な触媒を提供し、必要であれば、熱及び／又は圧力等を加え、又はプレートに電流を通し、材料をプレート２８、３０の表面に付着し、微小特徴５６を形成する。更に、マスクを使用するこれらの技術を使用することによって材料を必要な位置に選択的に付着できる。これらのマスクは後に取り外される。適用された材料は、表面微小特徴５６が熱伝達率を高める限り、必ずしも金属でなくてもよい。換言すると、本明細書中で説明する目的で、「表面微小特徴」という用語は、プレスダイ等で表面に型打ちされた幾何学的構成のみに適用されるのではなく、プレートの表面上の予め選択された箇所に追加の材料を付着することによって表面微小特徴を形成するプロセス、並びにプレート間の流れ通路に挿入された挿入体にも適用される。大部分の流体及び作動条件に対して高い熱伝達を提供する所定のパターンで微小特徴５６の構成を形成するのが好ましいけれども、微小特徴５６をパターンをなしていないランダムな構成で設けることも考えられる。
【００３４】
本発明は、更に、シェブロンとも呼ばれる３０°の角度のＶ形状隆起部（図５参照）が、例えば６０°の角度のＶ形状隆起部と対をなした混合プレート組み合わせの熱伝達率を改善する。これにより、熱伝達率を向上できると同時に、低い流体側圧力降下を提供する。従来の出願では、混合プレート及び熱伝達を向上した表面のこの組み合わせにより製造費用を下げることができ、代表的な用途について所望の圧力降下を提供する。
【００３５】
更に、熱交換器の冷媒側を部分溢流気化モード又は完全溢流気化モードで作動するとき、圧力降下が低いというこの特徴を熱伝達を向上した表面と組み合わせることにより、全熱伝達性能を大幅に改善でき、溢流モードの適用を更に実際的にし、性能を向上する。従来、熱交換器は、一般的には、全熱伝達率の制限及び気化温度を抑制する気体側圧力降下のため、冷媒気化温度と離脱二次流体温度との間が１２．７８℃乃至５．６８℃（９0F乃至４0F）の範囲のアプローチ温度に限定されてきた。熱伝達を向上した表面及び混合プレート組み合わせにより、５．６８℃乃至０．７１℃以下（４0F乃至１／２0F以下）のアプローチ温度が可能である。
【００３６】
産業用冷却システムで広く使用されているＲ７１７やアンモニア等の冷媒の用途では、この混合プレート組み合わせ及び熱伝達を向上した表面微小特徴は、膨張している気体を出すことができるようにすると同時に冷媒と離脱二次流体温度との間のアプローチ温度を近づけた状態に維持する上で、冷媒側圧力降下が低いことが重要であるという点で非常に望ましい。かくして、幾つかの用途では、この混合プレート組み合わせ及び熱伝達を向上した表面は冷却システムの設計者にとって利点を有する。
【００３７】
本発明の熱伝達を向上した表面は、加熱及び冷却の用途に限定されず、クリーニング流体、二酸化炭素システム、極低温システム、及びコンパクトで別々の流路に維持された少なくとも二つの流体間を効率よく熱連通することを必要とする任意の他の用途でも使用できるということは理解されよう。
【００３８】
本発明を好ましい実施例に関して説明したが、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができ、そのエレメントを代替物と交換できるということは当業者には理解されよう。更に、特定の状況及び材料に合わせて、本発明の教示に従って、本発明の要旨から逸脱することなく多くの変更を行うことができる。従って、本発明は、本発明を実施する上で最良の態様として開示された特定の実施例に限定されず、本発明は、特許請求の範囲の範疇の全ての実施例を含む。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】従来技術のプレート型熱交換器の斜視図である。
【図２】従来技術のプレート型熱交換器のプレート構成の概略分解平面図である。
【図３】図１の３−３線に沿った従来技術のプレート型熱交換器の断面図である。
【図４】図１の４−４線に沿った従来技術のプレート型熱交換器の断面図である。
【図５】図２の５−５線に沿った従来技術のプレート型熱交換器の単一の杉綾Ｖ形状隆起部の断面図である。５−５線は、Ｖ形状隆起部の方向に対して横方向である。
【図６】従来技術のプレート型熱交換器の別のプレート構成の概略分解平面図である。
【図７】従来技術の熱交換器のプレート対の平面図である。
【図８】本発明のメッシュ挿入体の平面図である。
【図９】本発明の熱交換器プレートに設置された挿入体の平面図である。
【図１０】本発明の熱交換器プレートの交互の対間に複数のメッシュ挿入体が挿入してあることを除くと図３に示すのと同様のプレート型熱交換器の部分断面図である。
【図１１】本発明の熱交換器プレートと関連した表面微小特徴構成の拡大部分平面図である。
【図１２】本発明の熱交換器プレートと関連した変形例の表面微小特徴構成の拡大部分平面図である。
【図１３】本発明のメッシュ挿入体に重ねたプレート型熱交換器の単一の杉綾Ｖ形状隆起部の、Ｖ形状隆起部の方向に対して横方向に図９の１３−１３線に沿った断面図である。
【図１４】本発明のメッシュ挿入体に重ねたプレート型熱交換器の単一の杉綾Ｖ形状隆起部の、Ｖ形状隆起部の方向に対して横方向に図９の１３−１３線に沿った断面図である。
【図１５】本発明のメッシュ挿入体の一体構造の部分斜視図である。
【図１６】本発明のメッシュ挿入体の部分斜視図である。
【図１７】本発明のメッシュ挿入体の部材の断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０  熱交換器
１２  上プレート
１４  下プレート
１６  入口ポート
１７  第１流体
１８  出口ポート
２０  入口ポート
２１  第２流体
２２  出口ポート
２４  賦形プレート
２８、３０  プレート
４４  流路
【図１】
2007502962.tif 000003
【図２】
2007502962.tif 000004
【図３】
2007502962.tif 000005
【図４】
2007502962.tif 000006
【図５】
2007502962.tif 000007
【図６】
2007502962.tif 000008
【図７】
2007502962.tif 000009
【図８】
2007502962.tif 000010
【図９】
2007502962.tif 000011
【図１０】
2007502962.tif 000012
【図１１】
2007502962.tif 000013
【図１２】
2007502962.tif 000014
【図１３】
2007502962.tif 000015
【図１４】
2007502962.tif 000016
【図１５】
2007502962.tif 000017
【図１６】
2007502962.tif 000018
【図１７】
2007502962.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成17年1月18日(2005.1.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレート型熱交換器（１０）において、
少なくとも二つの流体の各々に対して少なくとも一つの流路を提供するため、両面及び周囲フランジを各々有する複数のプレート（２４）であって、これらの複数のプレート（２４）のうちの一対の隣接したプレートの向き合った表面及び周囲フランジが、前記少なくとも二つの流体（１７、２１）の各流体用の流路を画成し、隣接したプレートの各対の少なくとも一方のプレートの両面が前記少なくとも二つの流体（１７、２１）の二つの流体に対して流路境界を提供し、前記少なくとも一つのプレートは熱伝達率が高く、前記少なくとも二つの流体の二つの流体（１７、２１）用の前記流路境界の一部を提供し、これによって前記プレート（２４）の両面上で前記二つの流体間を熱連通する、複数のプレート（２４）、
前記流体用の各流路と流体連通した、前記少なくとも二つの流体（１７、２１）の各流体用の入口（１６、２０）及び出口（１８、２２）、及び
複数の表面微小特徴（５６）を持つ少なくとも一つの挿入体部材（４６）を有し、この少なくとも一つの挿入体部材は、少なくとも一つの流体用の少なくとも一つの流路の少なくとも一部と流体連通状態で配置されており、前記少なくとも一つの挿入体部材（４６）及び前記複数のプレート（２４）のうちの一対の隣接したプレート（２４）のうちの一方の向き合った表面は実質的にぴったりと隣接しており、前記複数の表面微小特徴（５６）は、前記少なくとも二つの流体（１７、２１）の間の熱伝達を高め、前記少なくとも一つのプレートは流路境界の一部を形成する、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項２】
請求項１に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記複数の表面微小特徴（５６）は幾何学的特性を有する、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項３】
請求項１に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記複数の表面微小特徴（５６）の少なくとも一部は相互連結されている、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項４】
請求項１に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記複数の表面微小特徴（５６）は、潤滑油を捕捉しないようにするのに十分大きい開口部と対応する、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項５】
請求項１に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記複数の表面微小特徴（５６）は、約０．０５０８ｍｍ乃至約１．２７ｍｍ（約０．００２インチ乃至約０．０５０インチ）の開口部と対応する、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項６】
請求項１に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記複数の表面微小特徴（５６）には、複数の孔（５２）が形成されており、これらの孔（５２）の各々は、前記複数のプレート（２４）のうちの前記隣接したプレートの向き合った表面間の節接触部と対応する、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項７】
請求項６に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記熱交換器（１０）は、少なくとも一つのホイルプレート（３６）が前記複数のプレート（２４）のうちの前記隣接したプレート間に挿入された鑞付け構造であり、前記少なくとも一つのホイルプレート（３６）は、前記プレート型熱交換器（１０）を前記複数のプレート（２４）のうちの前記隣接したプレートの融点以下であるが前記少なくとも一つのホイルプレート（３６）の融点以上の所定温度まで加熱したときに溶融し、前記複数のプレート（２４）のうちの前記隣接したプレート間に流入し、鑞付けされた節接触部（４２）を前記複数のプレート（２４）のうちの前記隣接したプレートの向き合った表面間に形成し、前記少なくとも一つの挿入体部材（４６）は、溶融金属が前記ホイルプレート（３６）から前記少なくとも一つの挿入体部材の前記複数の微小特徴（５６）に流入しないように前記少なくとも一つの挿入体部材（４６）の表面に適用されたコーティング層を有する、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項８】
請求項６に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記コーティング層は酸化物コーティングである、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項９】
請求項６に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記コーティング層は、ニッケル酸化物、クロム酸化物、アルミニウム酸化物、及びジルコニウム酸化物、又はこれらの組み合わせからなる群から選択された酸化物コーティングである、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項１０】
請求項１に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記少なくとも一つの挿入体部材（４６）は、挿入体プレートである、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項１１】
請求項１に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記少なくとも一つの挿入体部材（４６）及び前記複数のプレート（２４）のうちの前記隣接した対をなしたプレートのうちの一方の向き合った表面は、隙間によって離間されている、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項１２】
請求項１１に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記隙間は角度をなしている、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項１３】
請求項１１に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記隙間は、前記少なくとも一つの挿入体部材（４６）及び前記複数のプレート（２４）のうちの前記隣接した対をなしたプレートのうちの一方の向き合った表面間に配置された複数のスペーサ（５５）によって形成されている、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項１４】
請求項１に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記少なくとも一つの挿入体部材（４６）はメッシュ（４８）である、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項１５】
請求項１４に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記メッシュ（４８）は一体構造（５０）である、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項１６】
請求項１５に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記メッシュ（４８）の部材の断面輪郭は非円形である、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項１７】
請求項１４に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記メッシュ（４８）は裏打ち層（５０）を含む、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項１８】
請求項１７に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記裏打ち層（５０）は金属製である、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項１９】
請求項１７に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記裏打ち層（５０）は、前記メッシュ（４８）の両縁部を越えて延びた後、反対側の縁部上に折り畳まれる、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項２０】
請求項１４に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記メッシュ（４８）は、約０．００２５４ｍｍ乃至１．２７ｍｍ（約０．０００１インチ乃至０．０５０インチ）の開口部を有する、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項２１】
請求項１４に記載のプレート型熱交換器（１０）において、メッシュ（４８）の開口部は、約０．０５０８ｍｍ乃至約１．２７ｍｍ（約０．００２インチ乃至約０．０５０インチ）である、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項２２】
請求項１４に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記メッシュ（４８）は、互いに対して横方向の複数の織り合わせた部材を含む、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項２３】
請求項１４に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記メッシュ（４８）の部材の断面輪郭は非円形である、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項２４】
請求項１４に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記メッシュ（４８）は、積み重ねられた複数のメッシュ層を含む、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項２５】
請求項２４に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記積み重ねられた複数のメッシュ層は約４００メッシュの第１層及び約１００メッシュの第２層である、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項２６】
請求項２４に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記積み重ねられた複数のメッシュ層は約４００メッシュの第１層及び約４００メッシュの第２層である、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項２７】
請求項２４に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記積み重ねられた複数のメッシュ層は約４００メッシュの第１層、約１００メッシュの第２層、及び約１００メッシュの第３層である、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項２８】
少なくとも二つの流体（１７、２１）の各々に対して少なくとも一つの流路を提供するため、両面及び周囲フランジを各々有する複数のプレート（２４）を含むプレート型熱交換器（１０）で使用するための熱伝達を向上した表面を提供するための方法であって、前記複数のプレート（２４）のうちの一対の隣接したプレートの向き合った表面及び周囲フランジが、前記少なくとも二つの流体（１７、２１）の各流体用の流路を画成し、前記対をなした隣接したプレートのうちの少なくとも一方のプレートの両面が前記少なくとも二つの流体（１７、２１）の二つの流路に対する流路境界を提供し、前記少なくとも一つのプレートは、熱伝達率が高い流路境界を提供し、これによって前記プレートの両表面で二つの流体間に熱連通を提供し、前記少なくとも二つの流体（２４）の各流体用の少なくとも二つの入口（１６、２０）及び出口（１８、２２）を前記流体用の各流体と流れ連通する、方法において、
複数の表面微小特徴（５６）を持つ少なくとも一つの挿入体部材（４６）を、流体流路を形成する前記複数のプレートの隣接したプレート（２４）のうちの少なくとも一対の向き合った表面の間に配置する工程を含み、前記少なくとも一つの挿入体部材（４６）及び前記複数のプレート（２４）のうちの対をなした隣接したプレートのうちの一方の向き合った表面が実質的にぴったりと隣接している、方法。
【手続補正書】
【提出日】平成18年3月23日(2006.3.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレート型熱交換器（１０）において、
少なくとも二つの流体の各々に対して少なくとも一つの流路を提供するため、両面及び周囲フランジを各々有する複数のプレート（２４）であって、これらの複数のプレート（２４）のうちの一対の隣接したプレートの向き合った表面及び周囲フランジが、前記少なくとも二つの流体（１７、２１）の各流体用の流路を画成し、隣接したプレートの各対の少なくとも一方のプレートの両面が前記少なくとも二つの流体（１７、２１）の二つの流体に対して流路境界を提供し、前記少なくとも一つのプレートは熱伝達率が高く、前記少なくとも二つの流体の二つの流体（１７、２１）用の前記流路境界の一部を提供し、これによって前記プレート（２４）の両面上で前記二つの流体間を熱連通する、複数のプレート（２４）、
前記流体用の各流路と流体連通した、前記少なくとも二つの流体（１７、２１）の各流体用の入口（１６、２０）及び出口（１８、２２）、及び
複数の表面微小特徴（５６）を持つ少なくとも一つの挿入体部材（４６）を有し、この少なくとも一つの挿入体部材は、少なくとも一つの流体用の少なくとも一つの流路の少なくとも一部と流体連通状態で配置されており、前記少なくとも一つの挿入体部材（４６）及び前記複数のプレート（２４）のうちの一対の隣接したプレート（２４）のうちの一方の向き合った表面は実質的にぴったりと隣接しており、前記複数の表面微小特徴（５６）は、前記少なくとも二つの流体（１７、２１）の間の熱伝達を高め、前記少なくとも一つのプレートは流路境界の一部を形成する、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項２】
請求項１に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記複数の表面微小特徴（５６）は幾何学的特性を有する、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項３】
請求項１に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記複数の表面微小特徴（５６）の少なくとも一部は相互連結されている、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項４】
請求項１に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記複数の表面微小特徴（５６）は、潤滑油を捕捉しないようにするのに十分大きい開口部と対応する、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項５】
請求項１に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記複数の表面微小特徴（５６）は、約０．０５０８ｍｍ乃至約１．２７ｍｍ（約０．００２インチ乃至約０．０５０インチ）の開口部と対応する、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項６】
請求項１に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記複数の表面微小特徴（５６）には、複数の孔（５２）が形成されており、これらの孔（５２）の各々は、前記複数のプレート（２４）のうちの前記隣接したプレートの向き合った表面間の節接触部と対応する、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項７】
請求項６に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記熱交換器（１０）は、少なくとも一つのホイルプレート（３６）が前記複数のプレート（２４）のうちの前記隣接したプレート間に挿入された鑞付け構造であり、前記少なくとも一つのホイルプレート（３６）は、前記プレート型熱交換器（１０）を前記複数のプレート（２４）のうちの前記隣接したプレートの融点以下であるが前記少なくとも一つのホイルプレート（３６）の融点以上の所定温度まで加熱したときに溶融し、前記複数のプレート（２４）のうちの前記隣接したプレート間に流入し、鑞付けされた節接触部（４２）を前記複数のプレート（２４）のうちの前記隣接したプレートの向き合った表面間に形成し、前記少なくとも一つの挿入体部材（４６）は、溶融金属が前記ホイルプレート（３６）から前記少なくとも一つの挿入体部材の前記複数の微小特徴（５６）に流入しないように前記少なくとも一つの挿入体部材（４６）の表面に適用されたコーティング層を有する、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項８】
請求項６に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記コーティング層は酸化物コーティングである、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項９】
請求項６に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記コーティング層は、ニッケル酸化物、クロム酸化物、アルミニウム酸化物、及びジルコニウム酸化物、又はこれらの組み合わせからなる群から選択された酸化物コーティングである、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項１０】
請求項１に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記少なくとも一つの挿入体部材（４６）は、挿入体プレートである、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項１１】
請求項１に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記少なくとも一つの挿入体部材（４６）及び前記複数のプレート（２４）のうちの前記隣接した対をなしたプレートのうちの一方の向き合った表面は、隙間によって離間されている、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項１２】
請求項１１に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記隙間は角度をなしている、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項１３】
請求項１１に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記隙間は、前記少なくとも一つの挿入体部材（４６）及び前記複数のプレート（２４）のうちの前記隣接した対をなしたプレートのうちの一方の向き合った表面間に配置された複数のスペーサ（５５）によって形成されている、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項１４】
請求項１に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記少なくとも一つの挿入体部材（４６）はメッシュ（４８）である、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項１５】
請求項１４に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記メッシュ（４８）は一体構造（５０）である、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項１６】
請求項１５に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記メッシュ（４８）の部材の断面輪郭は非円形である、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項１７】
請求項１４に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記メッシュ（４８）は裏打ち層（５０）を含む、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項１８】
請求項１７に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記裏打ち層（５０）は金属製である、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項１９】
請求項１７に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記裏打ち層（５０）は、前記メッシュ（４８）の両縁部を越えて延びた後、反対側の縁部上に折り畳まれる、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項２０】
請求項１４に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記メッシュ（４８）は、約０．００２５４ｍｍ乃至１．２７ｍｍ（約０．０００１インチ乃至０．０５０インチ）の開口部を有する、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項２１】
請求項１４に記載のプレート型熱交換器（１０）において、メッシュ（４８）の開口部は、約０．０５０８ｍｍ乃至約１．２７ｍｍ（約０．００２インチ乃至約０．０５０インチ）である、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項２２】
請求項１４に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記メッシュ（４８）は、互いに対して横方向の複数の織り合わせた部材を含む、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項２３】
請求項１４に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記メッシュ（４８）の部材の断面輪郭は非円形である、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項２４】
請求項１４に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記メッシュ（４８）は、積み重ねられた複数のメッシュ層を含む、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項２５】
請求項２４に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記積み重ねられた複数のメッシュ層は約４００メッシュの第１層及び約１００メッシュの第２層である、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項２６】
請求項２４に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記積み重ねられた複数のメッシュ層は約４００メッシュの第１層及び約４００メッシュの第２層である、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項２７】
請求項２４に記載のプレート型熱交換器（１０）において、前記積み重ねられた複数のメッシュ層は約４００メッシュの第１層、約１００メッシュの第２層、及び約１００メッシュの第３層である、プレート型熱交換器（１０）。
【請求項２８】
少なくとも二つの流体（１７、２１）の各々に対して少なくとも一つの流路を提供するため、両面及び周囲フランジを各々有する複数のプレート（２４）を含むプレート型熱交換器（１０）で使用するための熱伝達を向上した表面を提供するための方法であって、前記複数のプレート（２４）のうちの一対の隣接したプレートの向き合った表面及び周囲フランジが、前記少なくとも二つの流体（１７、２１）の各流体用の流路を画成し、前記対をなした隣接したプレートのうちの少なくとも一方のプレートの両面が前記少なくとも二つの流体（１７、２１）の二つの流路に対する流路境界を提供し、前記少なくとも一つのプレートは、熱伝達率が高い流路境界を提供し、これによって前記プレートの両表面で二つの流体間に熱連通を提供し、前記少なくとも二つの流体（２４）の各流体用の少なくとも二つの入口（１６、２０）及び出口（１８、２２）を前記流体用の各流体と流れ連通する、方法において、
複数の表面微小特徴（５６）を持つ少なくとも一つの挿入体部材（４６）を、流体流路を形成する前記複数のプレートの隣接したプレート（２４）のうちの少なくとも一対の向き合った表面の間に配置する工程を含み、前記少なくとも一つの挿入体部材（４６）及び前記複数のプレート（２４）のうちの対をなした隣接したプレートのうちの一方の向き合った表面が実質的にぴったりと隣接している、方法。
【請求項２９】
プレート型熱交換器（１０）において、
少なくとも二つの流体（１７、２１）の各々に対して少なくとも一つの流路を提供するため、平らでない両面及び周囲フランジを各々有する複数のプレート（２４）であって、これらの複数のプレート（２４）のうちの一対の隣接したプレートの向き合った表面及び周囲フランジが、前記少なくとも二つの流体（１７、２１）の各流体用の流路を画成し、隣接したプレートの各対の少なくとも一方のプレートの両面が、前記少なくとも二つの流体（１７、２１）の二つの流体（１７、２１）用の流路境界を提供し、前記少なくとも一つのプレートは熱伝達率が高く、前記少なくとも二つの流体（１７、２１）の二つの流体（１７、２１）用の流路境界を提供し、これによって前記プレートの両面上で前記二つの流体（１７、２１）の間を熱連通する、複数のプレート（２４）、
前記少なくとも二つの流体（１７、２１）の各流体用の入口（１６、２０）及び出口（１８、２２）であって、各流体用の入口（１６、２０）及び出口（１８、２２）は、前記流体用の各流路と流体連通している、入口（１６、２０）及び出口（１８、２２）、及び
複数の表面微小特徴（５６）を持ち、少なくとも一つの流体用の少なくとも一つの流路の少なくとも一部と流体連通状態で配置された少なくとも一つの挿入体部材（４６）であって、前記少なくとも一つの挿入体部材（４６）及び複数のプレート（２４）のうちの隣接したプレートからなる対のうちの一方の向き合った表面は実質的にぴったりと隣接しており、前記少なくとも一つの挿入体部材（４６）は、前記対をなした隣接したプレートのうちの少なくとも一方と形態が実質的に一致する輪郭を有し、前記複数の表面微小特徴（５６）は少なくとも二つの流体（１７、２１）間の熱伝達を高め、前記少なくとも一つのプレートは前記流路境界の一部を形成する、プレート型熱交換器。
【請求項３０】
請求項２９に記載のプレート型熱交換器において、前記プレート型熱交換器は鑞付け構造の熱交換器であり、前記複数のプレート（２４）の隣接したプレート間に少なくとも一つのホイルプレートの挿入体を含み、この少なくとも一つのホイルプレートは、前記プレート型熱交換器を前記複数のプレート（２４）のうちの前記隣接したプレートの融点以下であるが前記少なくとも一つのホイルプレートの融点以上の所定温度まで加熱したとき、溶融し、前記複数のプレート（２４）の隣接したプレート間で流れ、鑞付けされた節接触部を前記複数のプレート（２４）のうちの前記隣接したプレートの向き合った表面間に形成し、前記少なくとも一つの挿入体部材（４６）は、溶融金属が前記ホイルプレートから前記少なくとも一つの挿入体部材（４６）の複数の微小特徴（５６）に実質的に流入しないように前記少なくとも一つの挿入体部材（４６）の少なくとも一つの表面の少なくとも一部に適用されたコーティング層を含む、プレート型熱交換器。
【請求項３１】
鑞付け構造のプレート型熱交換器において、
少なくとも二つの流体（１７、２１）の各々に対して少なくとも一つの流路を提供するため、両側の平らでない表面及び周囲フランジを各々有する複数のプレート（２４）であって、これらの複数のプレート（２４）のうちの一対の隣接したプレートの向き合った表面及び周囲フランジが、前記少なくとも二つの流体（１７、２１）の各流体用の流路を画成し、隣接したプレートの各対の少なくとも一方のプレートの両面が前記少なくとも二つの流体（１７、２１）のうちの二つの流体（１７、２１）に対して流路境界を画成し、前記少なくとも一つのプレートは高い熱伝達性を有し、前記少なくとも二つの流体（１７、２１）のうちの二つの流体（１７、２１）に対して流路境界の一部を提供し、これによって前記プレートの両面上で前記二つの流体（１７、２１）間を熱連通する、複数のプレート（２４）、
前記少なくとも二つの流体（１７、２１）の各流体用の入口（１６、２０）及び出口（１８、２２）であって、各流体用の入口（１６、２０）及び出口（１８、２２）は前記流路について、各流路と流れ連通している、入口（１６、２０）及び出口（１８、２２）、
複数の表面微小特徴（５６）を持つ少なくとも一つの挿入体部材（４６）であって、この少なくとも一つの挿入体部材（４６）は、少なくとも一つの流体用の少なくとも一つの流路の少なくとも一部と流体連通した状態で配置され、少なくとも一つの挿入体部材（４６）及び前記複数のプレート（２４）の対をなした隣接したプレートのうちの一方の向き合った表面は、実質的にぴったりと隣接しており、前記少なくとも一つの挿入体部材（４６）は、前記対をなした隣接したプレートのうちの少なくとも一方と形態が実質的に一致する輪郭を有し、前記複数の表面微小特徴（５６）は少なくとも二つの流体（１７、２１）の間の熱伝達性を高め、前記少なくとも一つのプレートは流路境界の一部を形成する、少なくとも一つの挿入体部材（４６）、及び
前記複数のプレート（２４）の隣接したプレート間の少なくとも一つのホイルプレートであって、この少なくとも一つのホイルプレートは、前記プレート型熱交換器を前記複数のプレート（２４）のうちの前記隣接したプレートの融点以下であるが前記少なくとも一つのホイルプレートの融点以上の所定温度まで加熱したときに溶融し、前記複数のプレート（２４）のうちの前記隣接したプレート間で流れ、鑞付けされた節接触部を前記複数のプレート（２４）のうちの前記隣接したプレートの向き合った表面間に形成し、前記少なくとも一つの挿入体部材（４６）は、溶融金属が前記少なくとも一つの挿入体部材（４６）の複数の微小特徴（５６）に実質的に流入しないように前記少なくとも一つの挿入体部材（４６）の少なくとも一つの表面の少なくとも一部に適用されたコーティング層を含む、プレート型熱交換器。
【請求項３２】
少なくとも二つの流体（１７、２１）の各々に対して少なくとも一つの流路を提供するため、両面及び周囲フランジを各々有する複数のプレート（２４）を含むプレート型熱交換器（１０）で使用するための熱伝達を向上した表面を提供するための方法であって、前記複数のプレート（２４）のうちの一対の隣接したプレートの向き合った表面及び周囲フランジが、前記少なくとも二つの流体（１７、２１）の各流体用の流路を画成し、前記対をなした隣接したプレートのうちの少なくとも一方のプレートの両面が、前記少なくとも二つの流体（１７、２１）の二つの流体（１７、２１）用の流路境界を提供し、前記少なくとも一つのプレートは、熱伝達率が高い流路境界を提供し、これによって前記プレートの両表面で二つの流体（１７、２１）間に熱連通を提供し、前記少なくとも二つの流体（１７、２１）の各流体用の少なくとも二つの入口（１６、２０）及び出口（１８、２２）が前記流体用の各流体と流れ連通している、方法において、
複数の表面微小特徴（５６）を持つ少なくとも一つの挿入体部材（４６）を、流体流路を形成する前記複数のプレート（２４）の隣接したプレートの少なくとも一対の向き合った表面の間に配置する工程、
少なくとも一つのホイルプレートを前記複数のプレート（２４）の隣接したプレートの間に挿入する工程であって、この少なくとも一つのホイルプレートは、前記プレート型熱交換器を前記複数のプレート（２４）のうちの前記隣接したプレートの融点以下であるが前記少なくとも一つのホイルプレートの融点以上の所定温度まで加熱したときに溶融し、前記複数のプレート（２４）のうちの隣接したプレート間で流れ、鑞付けされた節接触部を前記複数のプレート（２４）のうちの前記隣接したプレートの向き合った表面間に形成する、工程、及び
溶融金属が前記ホイルプレートから前記少なくとも一つの挿入体部材（４６）の前記複数の微小特徴（５６）に実質的に流入しないように、前記少なくとも一つの挿入体部材（４６）の少なくとも一つの表面の少なくとも一部にコーティング層を適用する工程を含む、方法。
【請求項３３】
請求項３２に記載の方法において、前記コーティング層を適用する前記工程は、少なくとも一つの挿入体部材（４６）を配置する前記工程の後に行われる、方法。
【請求項３４】
鑞付け構造のプレート型熱交換器において、
少なくとも二つの流体（１７、２１）の各々に対して少なくとも一つの流路を提供するため、平らでない両面及び周囲フランジを各々有する複数のプレート（２４）であって、これらの複数のプレート（２４）のうちの一対の隣接したプレートの向き合った表面及び周囲フランジが、前記少なくとも二つの流体（１７、２１）の各流体用の流路を画成し、隣接したプレートの各対の少なくとも一方のプレートの両面が、前記少なくとも二つの流体（１７、２１）の二つの流体（１７、２１）用の流路境界を提供し、前記少なくとも一つのプレートは熱伝達率が高く、前記少なくとも二つの流体（１７、２１）の二つの流体（１７、２１）用の流路境界を提供し、これによって、前記プレートの両面上で前記二つの流体（１７、２１）の間を熱連通する、複数のプレート（２４）、
前記少なくとも二つの流体（１７、２１）の各流体用の入口（１６、２０）及び出口（１８、２２）であって、各流体用の入口（１６、２０）及び出口（１８、２２）は、前記流体用の各流路と流体連通している、入口（１６、２０）及び出口（１８、２２）、及び
少なくとも一つの流体用の少なくとも一つの流路の少なくとも一部と流体連通した、少なくとも二つの流体（１７、２１）の間の熱伝達を高めるための複数の表面微小特徴（５６）であって、前記少なくとも一つのプレートが流路境界の一部を形成する、複数の表面微小特徴（５６）、
前記複数のプレート（２４）のうちの前記隣接したプレート間の少なくとも一つのホイルプレートであって、この少なくとも一つのホイルプレートは、前記プレート型熱交換器を前記複数のプレート（２４）のうちの前記隣接したプレートの融点以下であるが前記少なくとも一つのホイルプレートの融点以上の所定温度まで加熱したときに溶融し、前記複数のプレート（２４）の隣接したプレート間で流れ、鑞付けされた節接触部を前記複数のプレート（２４）のうちの前記隣接したプレートの向き合った表面間に形成する、ホイルプレート、及び
溶融金属が前記複数の微小特徴（５６）に実質的に流入しないように前記複数の微小特徴（５６）に適用されたコーティング層を含む、プレート型熱交換器。
【請求項３５】
請求項３４に記載のプレート型熱交換器において、前記コーティング層は、前記複数の微小特徴（５６）の少なくとも一部を含む、プレート型熱交換器。
【請求項３６】
請求項３４に記載のプレート型熱交換器において、少なくとも一つの挿入体部材（４６）が前記複数の微小特徴（５６）の少なくとも一部を含み、前記少なくとも一つの挿入体部材（４６）は、少なくとも一つの流体用の少なくとも一つの流路の少なくとも一部と流体連通状態で配置され、前記少なくとも一つの挿入体部材（４６）及び複数のプレート（２４）の対をなした隣接したプレートのうちの一方の向き合った表面が実質的にぴったりと隣接しており、前記少なくとも一つの挿入体部材（４６）は、前記対をなした隣接したプレートのうちの少なくとも一方と形態が実質的に一致する輪郭を有する、プレート型熱交換器。
【請求項３７】
請求項３４に記載のプレート型熱交換器において、前記複数の微小特徴（５６）の少なくとも一部が、前記複数のプレート（２４）のうちの少なくとも一つのプレートに形成されている、プレート型熱交換器。
【国際調査報告】
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