(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（１）およびプレートパッケージに関する。熱交換プレートは、第１の縁部（１１ａ）と第２の縁部（１２ａ）との間を延びている。中心軸線（ｘ）が熱交換プレートを第１の部分（１１）と第２の部分（１２）とに分割している。熱交換プレートは、第１の端部領域（１６）と、第２の端部領域（１７）と、それらの間の中央熱伝達領域（１８）と、を有している。１次ポートホール（２１）および２次ポートホール（２３）は、第１の端部領域においてプレートを貫通して延びており、隣接するそれぞれのエッジ領域（２５）に囲まれている。１次ポートホールは第１の部分に位置し、２次ポートホールは第２の部分に位置している。分配領域（２６）は第１の端部領域上を延びており、１次ポートホールから中央熱伝達領域まで延びるベース面（２７）を有している。ベース面は傾斜しており、１次ポートホールのエッジ領域の近くでは上方プレート面において上部レベルに位置しており、第２の縁部の下方プレート面近傍の下部レベルまで徐々に下降している。
2007528978.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレート式熱交換器用プレートパッケージ（２）の熱交換プレート（１）であって、該熱交換プレート（１）は中央延伸面（１３）、上方プレート面（１４）、および下方プレート面（１５）と平行に第１の縁部（１１ａ）と第２の縁部（１２ａ）との間を延び、前記中央延伸面（１３）は該熱交換プレート（１）を第１の部分（１１）と第２の部分（１２）とに分割する中心軸線（ｘ）を有し、
前記熱交換プレート（１）は、
第１の端部領域（１６）と、
第２の端部領域（１７）と、
前記第１の縁部（１１ａ）と前記第２の縁部（１２ａ）との間を前記第１の端部領域（１６）から前記第２の端部領域（１７）まで延びている中央熱伝達領域（１８）と、
前記第１の端部領域（１６）において前記熱交換プレート（１）を貫通して延びる１次ポートホール（２１）および２次ポートホール（２３）であって、該１次ポートホール（２１）および該２次ポートホール（２３）は隣接するそれぞれのエッジ領域（２５）で囲まれ、該１次ポートホール（２１）は前記第１の部分（１１）に位置し、該２次ポートホール（２３）は前記第２の部分（１２）に位置している、１次ポートホール（２１）および２次ポートホール（２３）と、
前記第１の端部領域（１６）上を延び、前記１次ポートホール（２１）から前記中央熱伝達領域（１８）まで延びているベース面（２７）を有する分配領域（２６）と、
を有する熱交換プレートにおいて、
前記ベース領域（２７）は、前記１次ポートホール（２１）の前記エッジ領域（２５）の近くでは、前記上方プレート面（１４）の近傍の上部レベルに位置し、前記第２の縁部（１２ａ）の近くの前記下方プレート面（１５）近傍の下部レベルまで徐々に下降していることを特徴とする、熱交換プレート。
【請求項２】
前記分配領域（２６）の形状は前記熱交換プレート（１）の圧縮成型によって作られていることを特徴とする、請求項１に記載の熱交換プレート。
【請求項３】
前記ベース面（２７）は、前記中央熱伝達領域（１８）との境界に沿って、前記第１の縁部（１１ａ）の近くから前記第２の縁部（１２ａ）の近くまで徐々に下降していることを特徴とする、請求項１または２に記載の熱交換プレート。
【請求項４】
前記ベース面（２７）は、前記上部レベルから前記下部レベルまで連続的に下降してい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】
前記分配領域（２６）および前記ベース面（２７）は、前記第１の端部領域（１６）の実質的に全域にわたって延びてい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（２６）は複数の凸部（３１）と凹部（３２）とを有し、実質的にいずれの前記凸部（３１）も前記１次ポートホール（２１）から前記中央熱伝達領域（１８）に向かう対応する方向に延びてい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】
実質的にいずれの前記凸部（３１）も前記上方プレート面（１４）に達しており、実質的にいずれの前記凹部（３２）も前記下方プレート面（１５）に達してい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】
実質的にいずれの前記凸部（３１）も、該凸部（３１）の方向に沿った長さが、前記１次ポートホール（２１）から前記中央熱伝達領域（１８）までの距離よりも実質的に短いことを特徴とする、請求項６または７に記載の熱交換プレート。
【請求項９】
実質的にいずれの前記凹部（３２）も、隣接する前記凸部（３１）の対応する前記方向に対して実質的に垂直に延びていることを特徴とする、請求項７または８に記載の熱交換プレート。
【請求項１０】
実質的にいずれの前記凹部（３２）も、前記２次ポートホール（２３）から前記中央熱伝達領域（１８）に向かう対応する方向に延びていることを特徴とする、請求項６から９のいずれか１項に記載の熱交換プレート。
【請求項１１】
実質的にいずれの前記凹部（３２）も、該凹部（３２）の方向に沿った長さが、前記２次ポートホール（２３）から前記中央熱伝達領域（１８）までの距離よりも実質的に短いことを特徴とする、請求項９または１０に記載の熱交換プレート。
【請求項１２】
各凸部（３１）および各凹部（３２）は２つの端部と２つの長い側部とを有し、前記第２の部分（１２）に位置している実質的にいずれの凸部（３１）も、前記両端部の１つが前記凹部（３２）の前記長い両側部の１つまで延びており、前記第１の部分（１１）に位置している実質的にいずれの凹部（３２）も、前記両端部の１つが前記凸部（３１）の前記長い両側部の１つまで延びていることを特徴とする、請求項６から１１のいずれか１項に記載の熱交換プレート。
【請求項１３】
該熱交換プレート（１）は、実質的にいずれの前記凹部（３２）も前記中心軸線（ｘ）の反対側の前記凸部（３１）の形状および位置に対応した形状および位置を有するように、前記中心軸線（ｘ）に関して対称であり、各凹部（３２）は前記プレートパッケージ（２）に回転して設けられた隣接する熱交換プレート（１）の前記凸部（３１）と当接するように構成されていることを特徴とする、請求項６から１２のいずれか１項に記載の熱交換プレート。
【請求項１４】
間にプレート間空間（４０）が設けられた少なくとも２枚の熱交換プレート（１）を有するプレート式熱交換器用のプレートパッケージであって、各熱交換プレート（１）は中央延伸面（１３）、上方プレート面（１４）、および下方プレート面（１５）と平行に第１の縁部（１１ａ）と第２の縁部（１２ａ）との間を延び、前記中央延伸面（１３）は該熱交換プレート（１）を第１の部分（１１）と第２の部分（１２）とに分割する中心軸線（ｘ）を有し、
前記熱交換プレート（１）は、
第１の端部領域（１６）と、
第２の端部領域（１７）と、
前記第１の縁部（１１ａ）と前記第２の縁部（１２ａ）との間を前記第１の端部領域（１６）から前記第２の端部領域（１７）まで延びている中央熱伝達領域（１８）と、
前記第１の端部領域（１６）において前記熱交換プレート（１）を貫通して延びる１次ポートホール（２１）および２次ポートホール（２３）であって、該１次ポートホール（２１）および該２次ポートホール（２３）はそれぞれの隣接するエッジ領域（２５）によって囲まれ、該１次ポートホール（２１）は前記第１の部分（１１）に位置し、該２次ポートホール（２３）は前記第２の部分（１２）に位置している、１次ポートホール（２１）および２次ポートホール（２３）と、
前記第１の端部領域（１６）上を延び、前記１次ポートホール（２１）から前記中央熱伝達領域（１８）まで延びているベース面（２７）を有する分配領域（２６）と、
を有する熱交換プレートにおいて、
前記ベース領域（２７）は、前記１次ポートホール（２１）の前記エッジ領域（２５）の近くでは、前記上方プレート面（１４）の近傍の上部レベルに位置し、前記第２の縁部（１２ａ）の近くでは、前記下方プレート面（１５）の近傍の下部レベルまで徐々に下降していることを特徴とする、熱交換プレート。
【請求項１５】
前記熱交換プレート（１）は、第１の熱交換プレート（１）の前記第１の端部領域（１６）の前記第１の部分（１１）が、隣接する第２の熱交換プレート（１）の前記第２の部分に隣接するように交互に配置され、前記プレート間空間（４０）の高さは、前記１次ポートホール（２１）の、前記熱交換プレート（１）に関して前記エッジ領域（２５）の近傍となる領域から、前記第１の熱交換プレート（１）に関して前記第２の縁部（１２ａ）の近傍となる領域まで徐々に減少していることを特徴とする、請求項１４に記載のプレートパッケージ。
【請求項１６】
前記プレート間空間（４０）の高さは連続的に減少していることを特徴とする、請求項１５に記載のプレートパッケージ。
【請求項１７】
前記分配領域（２６）は複数の凸部（３１）と凹部（３２）とを有し、実質的にいずれの前記凸部（３１）も前記１次ポートホール（２１）から前記中央熱伝達領域（１８）に向かう対応する方向に延びていることを特徴とする、請求項１４から１６のいずれか１項に記載のプレートパッケージ。
【請求項１８】
実質的にいずれの前記凸部（３１）も前記上方プレート面（１４）に達しており、実質的にいずれの前記凹部（３２）も前記下方プレート面（１５）に達していることを特徴とする、請求項１７に記載のプレートパッケージ。
【請求項１９】
実質的にいずれの前記凸部（３１）も、該凸部（３１）の方向に沿った長さが、前記１次ポートホール（２１）から前記中央熱伝達領域（１８）までの距離よりも実質的に短いことを特徴とする、請求項１７および１８のいずれか１項に記載のプレートパッケージ。
【請求項２０】
実質的にいずれの前記凹部（３２）も、隣接する前記凸部（３１）の対応する前記方向に対して実質的に垂直に延びていることを特徴とする、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】
実質的にいずれの前記凹部（３２）も、前記２次ポートホール（２３）から前記中央熱伝達領域（１８）に向かう対応する方向に延びてい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】
実質的にいずれの前記凹部（３２）も、該凹部（３２）の方向に沿った長さが、前記２次ポートホール（２３）から前記中央熱伝達領域（１８）までの距離よりも実質的に短いことを特徴とする、請求項２０および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】
各凸部（３１）および各凹部（３２）は２つの端部と２つの長い側部とを有し、前記第２の部分（１２）に位置している実質的にいずれの凸部（３１）も、前記両端部の１つが前記凹部（３２）の前記長い両側部の１つまで延びており、前記第１の部分（１１）に位置している実質的にいずれの各凹部（３２）も、前記両端部の１つが前記凸部（３１）の前記長い両側部の１つまで延びてい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】
前記熱交換プレート（１）は、第１の熱交換プレート（１）の前記第１の端部領域（１６）の前記第１の部分（１１）が隣接する第２の熱交換プレート（１）の前記第２の部分（１２）に隣接するように交互に配置され、前記第１の熱交換プレート（１）の実質的にいずれの凹部（３２）も、隣接する前記第２の熱交換プレート（１）の前記凸部（３１）と当接していることを特徴とする、請求項１７から２３のいずれか１項に記載のプレートパッケージ。
【請求項２５】
実質的にすべての前記熱交換プレート（１）は同一であることを特徴とする、請求項１４から２４のいずれか１項に記載のプレートパッケージ。
【請求項２６】
前記熱交換プレート（１）は互いに永久的に結合されていることを特徴とする、請求項１４から２５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、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であって、熱交換プレートは中央延伸面、上方プレート面、および下方プレート面と平行に第１の縁部と第２の縁部との間を延び、中央延伸面は熱交換プレートを第１の部分と第２の部分とに分割する中心軸線を有し、熱交換プレートは、第１の端部領域と、第２の端部領域と、第１の縁部と第２の縁部との間を第１の端部領域から第２の端部領域まで延びている中央熱伝達領域と、第１の端部領域において熱交換プレートを貫通して延びる１次ポートホールおよび２次ポートホールであって、１次ポートホールおよび２次ポートホールはそれぞれの隣接するエッジ領域によって囲まれ、１次ポートホールは第１の部分に位置し、２次ポートホールは第２の部分に位置している１次ポートホールおよび２次ポートホールと、第１の端部領域上を延び、１次ポートホールから中央熱伝達領域まで延びているベース面を有する分配領域と、を有する熱交換プレートに関する。
【０００２】
本発明はまた、間にプレート間空間が設けられた少なくとも２枚の熱交換プレートを有するプレート式熱交換器用のプレートパッケージであって、各熱交換プレートは中央延伸面、上方プレート面、および下方プレート面と平行に第１の縁部と第２の縁部との間を延び、中央延伸面は熱交換プレートを第１の部分と第２の部分とに分割する中心軸線を有し、  熱交換プレートは、第１の端部領域と、第２の端部領域と、第１の縁部と第２の縁部との間を第１の端部領域から第２の端部領域まで延びている中央熱伝達領域と、第１の端部領域において熱交換プレートを貫通して延びる１次ポートホールおよび２次ポートホールであって、１次ポートホールおよび２次ポートホールはそれぞれの隣接するエッジ領域によって囲まれ、１次ポートホールは第１の部分に位置し、２次ポートホールは第２の部分に位置している１次ポートホールおよび２次ポートホールと、第１の端部領域上を延び、１次ポートホールから中央熱伝達領域まで延びているベース面を有する分配領域と、を有する熱交換プレートに関する。
【背景技術】
【０００３】
このようなプレート式熱交換器では、主な熱伝達はプレートの中央熱伝達領域でおこなわれることが好ましい。ポートホールに隣接している分配領域は、熱伝達が中央熱伝達領域の全域で一様におこなわれるように、媒体を中央熱伝達領域に一様に分配する機能を有している。このような分配は分配領域に設けられた特別な波形構造によっておこなわれることが知られている。このような波形構造は、媒体が中央熱伝達領域に一様に分配されるように媒体の流れを案内する。このような公知の分配パターンの短所は、分配パターンが分配領域における過大な圧力低下の要因ともなることである。このような圧力低下は、プレート式熱交換器の効率を悪化させ、中央熱伝達領域の外側の熱伝達が大きくなり過ぎる一因となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような状況での制約事項は、分配領域におけるプレート式熱交換器の強度である。複数の熱交換プレートがたとえばろう付けによって互いに永久的に結合されたプレート式熱交換器においては、高圧の媒体がプレート式熱交換器を通して搬送されるときに、大きな引張応力がプレートパッケージ内に生じる。フレームプレートとプレッシャプレートとの間で締め付けられたプレート式熱交換器には、プレートパッケージ内にプリテンションによる大きな圧縮応力が生じる。分配領域におけるこのような引張応力や圧縮応力に耐えるため、隣接する熱交換プレートの間には所定の数の接触点あるいは接触箇所が必要となる。ろう付けされた熱交換器では、熱交換プレートはそれらの点または箇所で互いに結合されている。さまざまな種類の応力に耐えるためには、これらの接触点が互いの上で実質的に直線状に配置されていること、つまりこれらの接触点がプレートパッケージの全域で可能な限りまっすぐな直線を構成していることも重要である。
【０００５】
スウェーデン特許出願公告明細書第４１５９２８号は、各々が中央延伸面に平行に延びる多数の熱交換プレートを備えたプレート式熱交換器を開示している。各プレートは、１次ポートホールと２次ポートホールとを備えた第１の端部領域と、１次ポートホールと２次ポートホールとを備えた第２の端部領域と、第１の端部領域から第２の端部領域まで延びる中央熱伝達領域と、を有している。一つの同じ液体の入口用ポートホールおよび出口用ポートホールはプレートの同じ側に配置されている。中央熱伝達領域は、同一の液体の入口と出口が配置されているプレートの側部ではより狭くなるように構成された多数の通路を形成する波形構造を有している。
【０００６】
国際公開第８５／０２６７０号は、各々が中央延伸面に平行に延びる多数の熱交換プレートを備えたプレート式熱交換器を開示している。各プレートは、１次ポートホールと２次ポートホールとを備えた第１の端部領域と、１次ポートホールと２次ポートホールとを備えた第２の端部領域と、第１の端部領域から第２の端部領域まで延びる中央熱伝達領域と、を有している。一つの同じ液体の入口用ポートホールおよび出口用ポートホールはプレートの同じ側に配置されている。第１の分配領域は第１の端部領域上を延び、第２の分配領域は第２の端部領域上を延びている。両分配領域と中央熱伝達領域は、分配領域間のプレート間空間の流れ抵抗が中央熱伝達領域間のプレート間空間の流れ抵抗よりも低くなるような複数の方向に延びている複数の波形構造を有している。
【０００７】
イギリス特許出願公開明細書第２０５４８１７号は、各々が、中央延伸面と、上方プレート面と、下方プレート面とに平行に左側縁部と右側縁部との間を延びる多数の熱交換プレートを備えたプレート式熱交換器を開示している。中央延伸面は、プレートを左部分と右部分とに分割する中心軸線を有している。プレートは、第１の端部領域と、第２の端部領域と、左側縁部と右側縁部との間を第１の端部領域から第２の端部領域まで延びる中央熱伝達領域と、を有している。入口ポートホールおよび出口ポートホールは第１の端部領域においてプレートを貫通して延びており、隣接するそれぞれのエッジ領域で囲まれている。入口ポートホールは左側の部分に位置し、出口ポートホールは右側の部分に位置している。分配領域は第１の端部領域から延びており、また、中央延伸面に平行のように見え、入口ポートホールから熱伝達領域まで延びるベース面を有している。このベース面上に、１つまたは数個の互いに分離した分配部材が取り付けられている。分配部材は、入口ポートホールのエッジ領域の近くでは上方プレート面の近くの上部レベルに位置し、左側縁部の近傍の下方プレート面の近くの下部レベルまで徐々に下降するように構成されている。
【０００８】
本発明の目的は、プレート式熱交換器のプレートパッケージで使用されることが意図された、改善された分配領域を含んだ熱交換プレートを提供することである。
【０００９】
本発明のさらなる目的は、分配領域での低い流れ抵抗に貢献する熱交換プレートを提供することである。
【００１０】
本発明のさらなる目的は、プレート式熱交換器の分配領域における高い強度に貢献する熱交換プレートを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的は、ベース面が、１次ポートホールのエッジ領域の近くでは、上方プレート面の近傍の上部レベルに位置し、第２の縁部の近くでは、下方プレート面の近傍の下部レベルまで徐々に下降していることを特徴とする、最初に定義された熱交換プレートによって達成される。このような分配領域の構造によって、プレートパッケージ内の２つの熱交換プレート間のプレート間空間は、プレートパッケージの入口ポートを構成している１次ポートホールからの距離が長くなるにつれて、流れ面積を増加させることができる。より正確には、プレート間空間の高さは、入口ポートの近くの領域では相対的に小さく、反対の第２の縁部に向かう方向に沿って連続的に増加することになる。この構成は、１次ポートホールを通って流入する媒体が、中央熱伝達領域の入口全体、つまりその幅方向に均一に分配されることに役立つ。
【００１２】
本発明のさらなる実施態様によれば、分配領域の形状は熱交換プレートの圧縮成型によって作られる。このようにして、分配領域のこの有利な構成を容易に低コストで得ることもできる。プレートパッケージにはその他の構成部品や要素は必要ない。
【００１３】
本発明のさらなる態様によれば、ベース面は、中央熱伝達領域との境界に沿って、第１の縁部の近くから第２の縁部の近くまで徐々に下降している。このようにして、媒体が流入するように意図された１次ポートホールから見て分配領域のより遠くの部分に対する媒体の流れ抵抗が減少し、媒体が中央熱伝達領域に沿って一様に分配されることができる。
【００１４】
本発明のさらなる実施態様によれば、ベース面は、上部レベルから下部レベルまで連続的に下降している。「徐々に」という表現は、このようにベース面が連続的に下降することだけが意図されているのではなく、たとえばベース面が少しずつ低くされた複数の部分を構成し、その各々は中央延伸面に実質的に平行であるようにベース面が少しずつ下降することも意図されている点に留意されたい。前述の連続的な下降は、実質的に平坦なベース面、または多少湾曲したベース面によって実現することができる。
【００１５】
本発明のさらなる実施態様によれば、分配領域およびベース面は、第１の端部領域の実質的に全域にわたって延びている。
【００１６】
本発明のさらなる実施態様によれば、分配領域は複数の凸部と凹部とを有し、実質的にいずれの凸部も１次ポートホールから中央熱伝達領域に向かう対応する方向に延びている。このような複数の凸部は、媒体を、媒体が１次ポートホールから中央熱伝達領域に向けて流れるように導く。実質的にいずれの凸部も上方プレート面に達し、実質的にいずれの凹部も下方プレート面に達しているのが有利である。このようにして、プレートパッケージ内の隣接する熱交換プレートの凸部および凹部は、点、線、または面の形で互いに相互支持部を構成することができる。
【００１７】
本発明のさらなる実施態様によれば、実質的にいずれの凸部も、凸部の方向に沿った長さが、１次ポートホールから中央熱伝達領域までの距離よりも実質的に短い。凸部をこのように短くすることによって、媒体は凸部間の流路内に閉じこめられず、自由に、かつ分配領域全体にわたってよりよく分配されるように流れることができる。さらに、このような短い凸部を用いることによって、流れ抵抗を低いレベルに維持することができる。
【００１８】
本発明のさらなる実施態様によれば、実質的にいずれの凹部も、隣接する凸部の対応する方向に対して実質的に垂直に延びている。凹部は、流れに非常にわずかな影響しか及ぼさない。しかし、凹部は隣接するプレート間空間内に突き出し、内部を流れる媒体を第２の部分からこの熱交換プレートに関する第１の部分に導く。このとき、実質的にいずれの凹部も、２次ポートホールから中央熱伝達領域に向かう対応する方向に延びていてもよい。また、実質的にいずれの凹部も、凹部の方向に沿った長さが、２次ポートホールから中央熱伝達領域までの距離よりも実質的に短いのが有利である。
【００１９】
本発明のさらなる実施態様によれば、各凸部および各凹部は２つの端部と２つの長い側部とを有し、第２の部分に位置している実質的にいずれの凸部も、両端部の１つが凹部の長い両側部の１つまで延びており、第１の部分に位置している実質的にいずれの各凹部も、両端部の１つが凸部の長い両側部の１つまで延びている。凸部および凹部のこのような配置によって、プレートパッケージを貫通して流れる媒体の比較的自由な流れが達成され、同時に、隣接する熱交換プレート間に好ましい支持点が形成される。特に、支持点または支持線が、プレートパッケージ全体を通じて、互いの上を直線的に延びるように配置されていることに留意されたい。プレートパッケージの全域で実質的にまっすぐに延びるこのような支持線は、プレート同士がたとえばろう付けによって互いに永久的に結合される場合にプレート式熱交換器内に生じる引張応力、またはプレート同士が締め付けられる場合にプレート式熱交換器内に生じる圧縮応力を吸収するのに特に有利である。
【００２０】
本発明のさらなる実施態様によれば、熱交換プレートは、ほとんどの凹部が中心軸線の反対側の凸部の形状および位置に対応した形状および位置を有するように、中心軸線に関して対称であり、各凹部はプレートパッケージに回転して設けられた隣接する熱交換プレートの凸部と当接するように構成されている。
【００２１】
本発明の目的は、ベース領域が、１次ポートホールのエッジ領域の近くでは、上方プレート面の近傍の上部レベルに位置し、第２の縁部の近くでは、下方プレート面の近傍の下部レベルまで徐々に下降していることを特徴とする、最初に定義された熱交換プレートによって達成される。このような分配領域の構成によって、プレート間空間は、プレートパッケージの入口ポートを構成している１次ポートホールからの距離が長くなるにつれて、流れ面積を増加させることができる。より正確には、プレート間空間の高さは、入口ポートの近くの領域では相対的に小さく、反対の第２の縁部に向かう方向に沿って連続的に増加することになる。このようにして、１次ポートホールの流路を通って流入する媒体の、中央熱伝達領域の入口全体への均一な分配が達成される。
【００２２】
プレートパッケージの有利な実施態様が従属請求項１５から２６に定義されている。熱交換プレートは、第１の熱交換プレートの第１の端部領域の第１の部分が隣接する第２の熱交換プレートの第２の部分に隣接するように交互に配置されていてもよく、プレート間空間の高さは、１次ポートホールの、第１の熱交換プレートに関してエッジ領域の近傍となる領域から、第１の熱交換プレートに関して第２の縁部の近傍となる領域まで連続的に減少していてもよい。この高さは、連続的に、つまり徐々に減少していてもよい。さらに、熱交換プレートは、第１の熱交換プレートの第１の端部領域の第１の部分が隣接する第２の熱交換プレートの第２の部分に隣接するように交互に配置され、第１の熱交換プレートの実質的にいずれの凹部も、隣接する第２の熱交換プレートの凸部と当接していてもよいことを指摘しておかなければならない。熱交換プレートは、互いに永久的に結合されているのが有利である。
【００２３】
以降では、本発明を、例示として開示されたさまざまな実施形態を説明し、それに添付された図面を参照することによってより詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１および２は、本発明の第１の実施形態に係るプレート式熱交換器を模式的に示している。プレート式熱交換器は、プレートパッケージ２を構成するように互いに隣接して配置された、多数の図３に示す熱交換プレート１を有している。第１の実施形態では、プレートパッケージ２内の複数の熱交換プレート１は、たとえばろう付けによって、それ自体公知の方法を用いて互いに永久的に結合されている。プレート式熱交換器は、第１の媒体用の第１の入口ポート４および第１の出口ポート５と、第２の媒体用の第２の入口ポート６および第２の出口ポート７と、を有している。
【００２５】
各熱交換プレート１は、開示された実施形態においては、実質的に長方形の基本形状を有し、図４に示すように、第１の縁部１１ａと第２の縁部１２ａとの間を、中央延伸面１３、上方プレート面１４、および下方プレート面１５と平行に延びている。中央延伸面１３は、熱交換プレート１を第１の部分１１と第２の部分１２とに分割する縦方向に延びる中心軸線ｘを有している。各熱交換プレート１はまた、第１の端部領域１６と、第２の端部領域１７と、中央熱伝達領域１８と、を有している。中央熱伝導領域１８は、第１の縁部１１ａと第２の縁部１２ａとの間を、第１の端部領域１６から第２の端部領域１７まで延びている。
【００２６】
各熱交換プレートはまた、４つのポートホール２１，２３を有し、各ポートホールは熱交換プレート１を貫通して延びている。プレートパッケージ２の熱交換プレート１のこれら４つのポートホール２１，２３は、前述の入口ポートおよび出口ポート４〜７を形成している。ポートホール２１，２３は２つの端部領域１６，１７に位置しており、第１，第２の端部領域１６，１７の各第１の部分１１にある１次ポートホール２１と、第１，第２の端部領域１６，１７の各第２の部分１２にある２次ポートホール２３と、を構成している。各ポートホール２１，２３は、隣接するそれぞれのエッジ領域２５に囲まれている。
【００２７】
第１の端部領域１６と第２の端部領域１７の各々は、ポートホール２１，２３を除く各端部領域１６，１７を実質的に全域にわたって延びる分配領域２６を有している。各分配領域２６はベース面２７を有し、ベース面２７は分配領域２６の実質的に全域にわたって延びている。分配領域２６のベース面２７は、中央延伸面１３に対して傾斜しており、１次ポートホール２１のエッジ領域２５の近くでは、上方プレート面１４の近くの上部レベルに位置しており、第２の縁部１２ａの近くの下方プレート面１５近傍の下部レベルまで徐々に下降している。分配領域２６のベース面２７はまた、中央熱伝達領域１８との境界に沿って、第１の縁部１１ａの近くから第２の縁部１２ａの近くまで徐々に下降している。開示している実施形態では、分配領域２６のベース面２７は上部レベルから下部レベルまで連続的に下降している。ベース面２７は、中央延伸面１３に実質的に平行で、徐々に低くされた複数のレベルの間で少しずつ下降していてもよいことに留意されたい。
【００２８】
両端部領域１６，１７の分配領域２６（図３参照）は、ベース面２７から実質的に上方プレート面１４に突き出した多数の凸部３１と、ベース面２７から実質的に下方プレート面１５まで下がっている多数の凹部３２と、を含んでいる。実質的にいずれの凸部３１も１次ポートホール２１から中央熱伝達領域１８に向かう対応する経路に沿って延びている。実質的にいずれの凸部３１も、少なくとも分配領域２６の中央部分では、当該凸部３１の方向に沿った長さが、１次ポートホール２１から中央熱伝達領域１８までの距離よりも実質的に短い。
【００２９】
それに対応して、実質的にいずれの凹部３２も、２次ポートホール２３から中央熱伝達領域１８に向かう対応する経路に沿って延びている。その結果、実質的にいずれの凹部３２も、隣接する凸部３１の対応する方向に対して実質的に垂直に延びている。つまり、複数の凸部３１と凹部３２とは、それらの方向が交差する複数の点で実質的に直交している。また、実質的にいずれの凹部３２も、少なくとも分配領域２６の中央部分では、当該凹部３２の方向に沿った長さが、２次ポートホール２３から中央熱伝達領域１８までの距離よりも実質的に短い。
【００３０】
実質的にいずれの凸部３１も実質的にいずれの凹部３２も、２つの端部と２つの長い側部とを有している。凸部３１および凹部３２は、第２の部分１２に位置する実質的にいずれの凸部３１も、両端部の１つが凹部３２の長い両側部の１つまで延びており、第１の部分１１に位置する実質的にいずれの凹部３２も、両端部の１つが凸部３１の長い両側部の１つまで延びているように配置されている。
【００３１】
さらに、熱交換プレート１は、ほとんどの凹部３２が縦方向に延びる中心軸線ｘの反対側の凸部３１の形状および位置に対応した形状および位置を有するように、縦方向に延びる中心軸線ｘに関して対称である。このような対称性と、プレートパッケージ２内の熱交換プレート１が１つおきに１８０°回転させられていることによって、図４に示すように、各凹部３２は、プレートパッケージ２内の隣接する熱交換プレート１の凸部３１と当接することとなる。この対称性はまた、第１の端部領域１６の１次ポートホール２１が、中心軸線ｘに関し第２の端部領域１７の１次ポートホール２１と同じ側に位置していること、つまり、両方の１次ポートホール２１が第１の部分１１に位置し、両方の２次ポートホールが第２の部分１２に位置していることを意味している。
【００３２】
中心軸線ｘに沿ったいくつかの凸部３３と凹部３４は、この対称性から逸脱しているが、それはこれらの凸部と凹部３４がそれぞれ２つの方向からそれぞれの凹部３２と凸部３１まで延びる２つのより短い凸部３３と２つのより短い凹部３４とにそれぞれ分割されているためであることに留意されたい。
【００３３】
したがって、プレートパッケージ２内の実質的にすべての熱交換プレート１は同一である。第１の実施形態では、複数の熱交換プレート１はまた、ろう付けなどの任意の適切な方法によって互いに永久的に結合されている。そして、各凸部３１は、隣接する熱交換プレート１の凹部３２に永久的に結合されている。
【００３４】
熱交換プレート１は、実質的に平坦な板から圧縮成型によって一工程で製造されている。ポートホール２１〜２４は、圧縮成型後に熱交換プレート１から打ち抜かれることが好ましい。端部領域１６，１７の分配領域２６の形状は、上記圧縮成型によってこのように形成されている。同じ圧縮成型の段階で、中央熱伝達領域１８も、複数の尾根と谷からなる２つの波形構造３６，３７を備えた図示の形状に成形されている（図３参照）。波形構造３６は第１の端部領域１６に隣接し、波形構造３７は第２の端部領域１７に隣接している。波形構造３６は複数の尾根と谷とを有し、これらの尾根および谷は、縦方向に延びる中心軸線ｘに対して約４５度の傾斜角度で中央熱伝達領域１８上を第２の縁部１２ａから第１の縁部１１ａまで斜めに延びる複数の流路３８を構成している。流路３８は、第２の縁部１２ａの近くでは幅がより広く、第１の縁部１１に近づくにつれて幅が徐々に減少するように、幅が減少している。同様に、波形構造３７は複数の尾根と谷とを有し、これらの尾根および谷は、縦方向に延びる中心軸線ｘに対して約４５度、すなわち流路３８の方向に対してほぼ垂直な傾斜角度で、中央熱伝達平面上を第１の縁部１１ａから第２の縁部１２ａまで斜めに延びる複数の流路３９を構成している。さらに、複数の流路３９も、第１の縁部１１ａでは幅がより狭く、第２の縁部１１に近づくにつれて幅が徐々に増加するように、幅が増加している。
【００３５】
図４はプレートパッケージ２を貫通する断面を示している。図示のように、プレート間空間４０が、隣接する熱交換プレート１の各対の間に形成されている。熱交換プレート１は、第１の熱交換プレート１の第１の端部領域の第１の部分１１が隣接する第２の熱交換プレート１の第２の部分１２に隣接するように交互に配置されている。その結果、プレート間空間４０の高さは、第１の熱交換プレート１についての１次ポートホール２１，２２のエッジ領域２５から、または第２の熱交換プレート１についての２次ポートホール２３，２４のエッジ領域２５から、第１の熱交換プレート１についての第２の縁部１２ａまで、または第２の熱交換プレート１についての第１の縁部１１ａまで徐々に減少することになる。開示されている実施形態では、プレート間空間４０の高さは連続的に減少している。
【００３６】
開示されている実施形態では、媒体の１つは第１の端部領域１６の１次ポートホール２１に流入し、当該プレート間空間４０まで流れ、中央熱伝達領域１８への移行部分でプレート間空間の幅全体に一様に分散することになる。テーパ状の流路３８とその先を延びる流路３９とによって、中央熱伝達領域１８全体にわたって一様に分散した流れが確保される。第２の端部領域１７では、分配領域２６の凸部３１が媒体を１次ポートホール２１へ搬送し、そこで媒体はプレート間空間４０から流出する。
【００３７】
図５は、第２の実施形態のプレート式熱交換器を示している。本実施形態は、熱交換プレート１が、フレームプレート５０と圧縮プレート５１との間で、それ自体公知の方法によって、複数の締め付けボルト５２によって互いに押し付けられている点で、第１の実施形態と異なっている。熱交換プレート１は、端部領域１６，１７および中央熱伝達領域１８については第１の実施形態と同じ構成である。
【００３８】
本発明は開示された実施形態に限定されず、以降の特許請求の範囲内で変更あるいは修正が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態に係るプレート式熱交換器の模式的な側面図を示す。
【図２】図１のプレート式熱交換器の模式的な側方図を示す。
【図３】図１のプレート式熱交換器の熱交換プレートの模式的な側面図を示す。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った、複数の熱交換プレートを備えたプレートパッケージを貫通する断面図を示す。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るプレート式熱交換器の模式的な側方図を示す。
【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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【国際調査報告】
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