(57)【要約】第１流体（３２）と第２流体（３４）との間に熱を移すための鑞付けプレート熱交換器（３０）が提供される。第１流体（３２）は比較的高圧へと加圧される。該熱交換器は、板の組（４１）を含む。各組（４１）は、第１流体（３２）のための複数の流れチャネル（５６）を形成する。各流れチャネル（５６）は、１ｍｍ未満の水力直径を有する。補強材（６２）は、各板の組（４１）間に設けられ、かつ入口開口及び出口開口（４６、４８）と整列し、第１流体（３２）のための入口マニホルド及び出口マニホルド（５０、５２）を形成する。
2007518955.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１０００ｐｓｉを上回るまで加圧される第１流体と、第２流体との間で熱を移すための鑞付けプレート熱交換器であって、
複数の板の組と、
第２流体のための流路を形成するために該板の組間に挟み込まれる複数の撹拌板と、
該各板の組間に延びる補強材とを備え、
前記板の組は、第１入口開口から第１出口開口へと延びる複数の流れチャネルを囲み、各流れチャネルは、１ｍｍ未満の水力直径を有し、該板の組は積重ね体として配列され、前記第１入口開口は互いに整列して、第１流体を前記流れチャネルへと分配するための第１入口マニホルドを形成し、前記第１出口開口は互いに整列して、前記流れチャネルから第１流体を集めるための第１出口マニホルドを形成し、
前記各撹拌板は前記板の組間に挟まれて該板の組に対し構造的支持を与え、
前記補強材は、前記第１入口開口及び第１出口開口と整列し、かつ前記板の組間に前記第１入口マニホルド及び第１出口マニホルドを形成する鑞付けプレート熱交換器。
【請求項２】
前記補強材は、前記板の組間に挟み込まれる複数のワッシャからなる請求項１の鑞付けプレート熱交換器。
【請求項３】
前記第１入口開口及び第１出口開口は円形開口であり、各ワッシャは、該第１入口開口及び第１出口開口の対応する一つに受け入れられる環状段部を含む請求項２の鑞付けプレート熱交換器。
【請求項４】
前記各板の組の板間に挟まれるチャネル板の組を更に備え、溝が各チャネル板を通って延びて、該チャネル板の組の他方のチャネル板の溝と共に、前記流れチャネルを形成する請求項１の鑞付けプレート熱交換器。
【請求項５】
前記各板の組の板は延伸カップ板であり、該各板の組の板の一つは、前記流れチャネルを形成するためにくぼみが付けられる請求項１の鑞付けプレート熱交換器。
【請求項６】
前記第１入口開口及び第１出口開口は円形開口であり、
前記補強材は、第１入口開口を通って延びる円筒入口ヘッダー管であって、該入口ヘッダー管の外側面が前記各板の組の各板における第１入口開口の周囲部に鑞付けされる入口ヘッダー管と、第１出口開口を通って延びる円筒出口ヘッダー管であって、該出口ヘッダーの外側面が前記各板の組の各板における第１出口開口の周囲部に鑞付けされる出口ヘッダー管とを備える請求項１の鑞付けプレート熱交換器。
【請求項７】
前記各ヘッダー管は複数のスロットを含み、各スロットは、対応する板の組の流れチャネルと整列する請求項６の鑞付けプレート熱交換器。
【請求項８】
前記各板の組は、該板の組を通って延びる一組のシール開口を更に含み、該各板の組の該一組のシール開口の一方は、隣り合う板の組の一組のシール開口の一方と整列して、第２流体のための流路に対して第２流体を分配する第２入口マニホルドを形成し、該各板の組の該一組のシール開口の他方は、隣り合う板の組の一組のシール開口の他方と整列して、第２流体のための流路から第２流体を集める第２出口マニホルドを形成する請求項１の鑞付けプレート熱交換器。
【請求項９】
該熱交換器の上方外面を形成する上板と、
第２流体のための流路を形成すると共に、該板の組に構造的支持を与えるため、該上板と該板の組の最上位の一つとの間に挟まれる撹拌板と、
該熱交換器の下方外面を形成する底板と、
第２流体のための流路を形成すると共に、該板の組に構造的支持を与えるため、該底板と該板の組の最下位の一つとの間に挟まれる撹拌板とを更に備えた請求項１の鑞付けプレート熱交換器。
【請求項１０】
前記各撹拌板は切開オフセットフィンである請求項１の鑞付けプレート熱交換器。
【請求項１１】
１０００ｐｓｉを上回るまで加圧される第１流体と、第２流体との間で熱を移すための鑞付けプレート熱交換器であって、
複数の平板半組立体と、
第２流体のための流路を形成するために該半組立体間に挟み込まれる複数の撹拌板と、
複数のワッシャとを備え、
各半組立体は、一組の外側平板と該外側平板間に挟まれる一組のチャネル板とを備え、該各外側平板及びチャネル板は、入口開口と、入口開口から離隔した出口開口とを有し、入口開口は互いに整列して第１入口マニホルドを形成し、出口開口は互いに整列して第１出口マニホルドを形成し、各チャネル板は複数の溝を含み、該溝は、該組の入口開口と出口開口との間に延びる、第１流体のための複数の流れチャネルを形成するため、該組の他方のチャネル板の溝と協同し、
前記撹拌板は、前記半組立体間に挟まれて該半組立体に対し構造的支持を与え、
前記ワッシャは、前記入口開口及び出口開口と整列し、かつ前記半組立体間に挟まれて該半組立体に対し構造的支持を与え、入口開口と整列したワッシャは、該半組立体間に第１入口マニホルドを形成し、出口開口と整列したワッシャは、該半組立体間に第１出口マニホルドを形成する鑞付けプレート熱交換器。
【請求項１２】
前記外側板の入口開口及び出口開口は円形開口であり、各ワッシャは、該外側板を通って延びることなく、該外側板の入口開口及び出口開口の対応する一方に受け入れられる環状段部を含む請求項１１の鑞付けプレート熱交換器。
【請求項１３】
前記各組のチャネル板の一方の溝は、入口開口と出口開口との間を縦方向に延び、該組の他方のチャネル板の溝は、前記一方のチャネル板の溝に対し横方向に延びる請求項１１の鑞付けプレート熱交換器。
【請求項１４】
前記各半組立体は、該半組立体を通って延びる一組のシール開口を更に含み、該各半組立体の該一組のシール開口の一方は、隣り合う半組立体の一組のシール開口の一方と整列して、第２流体のための流路に対して第２流体を分配する第２入口マニホルドを形成し、該各半組立体の該一組のシール開口の他方は、隣り合う半組立体の一組のシール開口の他方と整列して、第２流体のための流路から第２流体を集める第２出口マニホルドを形成する請求項１１の鑞付けプレート熱交換器。
【請求項１５】
前記半組立体間に挟み込まれる複数のスペーサ板を更に備え、各スペーサ板は、半組立体の隣り合う組間に挟まれ、かつ、該隣り合う組間に挟まれた撹拌板及びワッシャを囲んで第２流体のための流れスペースを密閉する請求項１４の鑞付けプレート熱交換器。
【請求項１６】
該熱交換器の上方外面を形成する上板と、
第２流体のための流路を形成すると共に、半組立体に構造的支持を与えるため、該上板と該半組立体の最上位の一つとの間に挟まれる撹拌板と、
該熱交換器の下方外面を形成する底板と、
第２流体のための流路を形成すると共に、半組立体に構造的支持を与えるため、該底板と該半組立体の最下位の一つとの間に挟まれる撹拌板とを更に備えた請求項１１の鑞付けプレート熱交換器。
【請求項１７】
前記各撹拌板は切開オフセットフィンである請求項１１の鑞付けプレート熱交換器。
【請求項１８】
遷臨界冷却システムであって、
動作流体流れループと、
動作流体流れループから動作流体を受け入れると共に、動作流体流れループへの送出のために動作流体を超臨界圧力まで圧縮するために動作流体流れループに接続される圧縮機と、
動作流体流れループから動作流体を受け入れて動作流体流れループへと戻すために動作流体流れループに接続される鑞付けプレート熱交換器とを備え、
鑞付けプレート熱交換器は、動作流体のための高圧流路を形成する複数の鑞付け積重ね板半組立体を含み、該鑞付け積重ね板半組立体は、動作流体と別の流体との間で熱を移すため、該別の流体のための別の組の流路と交互配置される遷臨界冷却システム。
【請求項１９】
前記各半組立体は、合わせられた一組の延伸カップ板を備える請求項１８の遷臨界冷却システム。
【請求項２０】
前記各半組立体は、一組の外側平板と、該外側平板間に挟まれた一組のチャネル板とを備える請求項１８の遷臨界冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鑞付けプレート（鑞付け板）熱交換器に関し、更に詳しくは、熱交換器を通過する動作流体の一つが、遷臨界（トランスクリティカル）冷却システムに使用される熱交換器におけるような１０００ｐｓｉ以上の圧力を有する鑞付けプレート熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
鑞付けプレート熱交換器は、オイルクーラーに一般的に使用されており、また、それほどではないにせよ、冷凍システムで使用されることが知られている。それらが小型で緊密であるため、そのような熱交換器は、車両用途等のように据付け範囲が制限されているシステムでの使用が望まれている。慣用の鑞付けプレート熱交換器の一つの欠点は、それらの構造が、例えば、動作圧力（運転／稼働圧力）が１０００ｐｓｉ〜２０００ｐｓｉもしくはそれ以上であり得、また破裂圧力要求が約４０００ｐｓｉ〜約６０００ｐｓｉの範囲であり得る高圧用途に適していないことである。この点に関して、慣用の鑞付けプレート熱交換器は、一般に１０００ｐｓｉ未満に制限される。これが、そのような熱交換器を、高圧システム、例えば、二酸化炭素（ＣＯ2）等の冷媒を使用する遷臨界冷却システム等で使用することを妨げていた。
【０００３】
ＣＦＣ１２及びそれほどではないがＨＦＣ１３４ａ等の多くの慣用の冷媒の使用に対する環境問題の高まりが、車両用途、熱ポンプ、湯沸かし器及び冷凍システムにおいての使用に対し、遷臨界ＣＯ2システムの検討をもたらしている。一例を挙げれば、そのようなシステムにおいて冷媒として利用されるＣＯ2は、当初は大気からもしくは他の工業プロセスの廃棄物から奪い得る。その結果として、もしＣＯ2が該システムから大気に漏れても、大気中のＣＯ2含有率の純増加はないであろう。更には、ＣＯ2は、温室効果の観点からは望ましくないのに対し、上記漏れの結果として大気中のＣＯ2含有率の純増加はないので、オゾン層には影響を与えず、温室効果を高めないであろう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の主目的は、ＣＯ2等の高圧動作流体が使用可能な新規かつ改良された鑞付けプレート熱交換器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一側面によれば、鑞付けプレート熱交換器は、第１流体と第２流体間に熱を移すために提供され、第１流体は、１０００ｐｓｉを上回るまで加圧される。鑞付けプレート熱交換器は、第１流体のための流路を形成する複数の板の組（板組）と、第２流体のための流路を形成する、該板の組間に挟み込まれる複数の撹拌板と、各板の組間に延びる補強材とを含む。各撹拌板は、板の組間に挟まれて、板の組に構造的支持を与える。各板の組は、第１入口開口から第１出口開口へと延びる複数の流れチャンネルを囲む（密閉する）。各流れチャネルは、１ｍｍ未満の水力直径を有する。（複数の）板の組は、積重ね体として配列され、第１入口開口は互いに整列して、第１流体を流れチャネルに分配するための第１入口マニホルドを形成する。また、第１出口開口は互いに整列して、流れチャネルから第１流体を集めるための第１出口マニホルドを形成する。補強材は、第１入口及び出口開口と整列して、板の組間に第１入口マニホルド及び第１出口マニホルドを形成する。
【０００６】
本発明の一側面において、補強材は、（複数の）板の組間に挟み込まれる複数のワッシャである。更なる側面において、第１入口開口及び第１出口開口は円形開口であり、また、各ワッシャは、第１入口開口及び第１出口開口の対応する一方に受け入れられる環状段部を含む。
【０００７】
本発明の一側面によれば、チャネル板の組が各板の組の板間に挟まれ、溝が、各チャネル板を通って延び、該組の他方のチャネル板の溝と共に流れチャネルを形成する。
【０００８】
一側面において、各板の組の板は延伸カップ板であり、また、各板の組の一方の板は、流れチャネルを形成するくぼみが付けられる。
【０００９】
一側面によれば、第１入口及び出口開口は円形開口であり、補強材は、第１入口開口を通って延びる円筒入口ヘッダー管と、第１出口開口を通って延びる円筒出口ヘッダー管とを含む。入口ヘッダー管の外側面は、各板の組の各板における入口開口の周囲部に鑞付けされる。出口ヘッダー管の外側面は、各板の組の各板における出口開口の周囲部に鑞付けされる。更なる側面において、各ヘッダー管は、複数のスロットを含み、各スロットは、対応する板の組の流れチャネルと整列する。
【００１０】
一側面において、各板の組は、該板の組を通って延びる一組のシール開口を更に含む。各板の組における一組のシール開口の一方は、隣り合う板の組の一組のシール開口の一方と整列して、第２流体のための流路に対し第２流体を分配する第２入口マニホルドを形成する。各板の組における一組のシール開口の他方は、隣り合う板の組の一組のシール開口の他方と整列して、第２流体のための流路から第２流体を集める第２出口マニホルドを形成する。
【００１１】
本発明の一側面において、鑞付けプレート熱交換器は、熱交換器の上方外面を形成する上板と、第２流体のための流れチャネルを形成すると共に板の組に構造的支持を与えるため、上板と板の組の最上位の一つとの間に挟まれる撹拌板と、熱交換器の下方外面を形成する底板と、第２流体のための流れチャネルを形成すると共に板の組に構造的支持を与えるため、底板と板の組の最下位の一つとの間に挟まれる撹拌板とを更に含む。
【００１２】
本発明の一側面によれば、第１流体と第２流体との間に熱を移すための鑞付けプレート熱交換器が提供される。第１流体は、１０００ｐｓｉを上回るまで加圧される。鑞付けプレート熱交換器は、複数の半板半組立体と、第２流体のための流路を形成するために半組立体間に挟み付けられる複数の撹拌板と、半組立体間に挟まれて半組立体に構造的支持を与える撹拌板と、半組立体間に挟み付けられ、半組立体に構造的支持を与える複数のソリッド（中実）ワッシャとを含む。各半組立体は、一組の外側平板と該外側板間に挟まれる一組のチャネル板とを含み、該各外側板及びチャネル板は、入口開口と、入口開口から離隔した出口開口とを有する。入口開口は互いに整列して第１入口マニホルドを形成し、また、出口開口は互いに整列して第１出口マニホルドを形成する。各チャネル板は複数の溝を含み、該溝は、該組の他方のチャネル板の溝と協同して、該組の入口開口と出口開口との間に延びる、第１流体のための複数の流れチャネルを形成する。ワッシャは、入口開口及び出口開口と整列し、入口開口と整列するワッシャは、半組立体間に第１入口マニホルドを形成し、出口開口と整列するワッシャは、半組立体間に第１出口マニホルドを形成する。
【００１３】
一側面において、外側板の入口開口及び出口開口は円形開口であり、各ワッシャは、外側開口を通って延びることなく、外側板の入口開口及び出口開口の対応する一つに受け入れられる環状段部を含む。
【００１４】
一側面によれば、各組のチャネル板の一方の溝は、入口開口及び出口開口間に縦方向に延び、また、各組のチャネル板の他方の溝は、上記一方のチャネル板の溝に対して横方向に延びる。
【００１５】
本発明の一側面において、各半組立体は、該半組立体を通って延びる一組のシール開口を更に含む。各半組立体における一組のシール開口の一方は、隣り合う半組立体の一組のシール開口の一方と整列して、第２流体のための流路に第２流体を分配する第２入口マニホルドを形成する。各半組立体における一組のシール開口の他方は、隣り合う半組立体の一組のシール開口の他方と整列して、第２流体のための流路から第２流体を集める第２出口マニホルドを形成する。更なる側面によれば、鑞付けプレート熱交換器は、半組立体間に挟み込まれる複数のスペーサ板を更に含む。各スペーサ板は、隣り合う一組の半組立体間に挟まれ、隣り合う組間に挟まれる撹拌板及びワッシャを囲み、第２流体に対する流れスペースを密閉する。
【００１６】
本発明の一側面によれば、鑞付けプレート熱交換器は、熱交換器の上方外面を形成する上板と、上板と半組立体の最上位の一つとの間に挟まれ、第２流体のための流れチャネルを形成すると共に半組立体に構造的支持を与える撹拌板と、熱交換器の下方外面を形成する底板と、底板と半組立体の最下位の一つとの間に挟まれ、第２流体のための流れチャネルを形成すると共に半組立体に構造的支持を与える撹拌板とを更に含む。
【００１７】
本発明の一側面において、各撹拌板は切開オフセットフィン（a lanced and offset fin）である。
【００１８】
本発明の別の側面によれば、遷臨界冷却システムが提供され、該システムは、動作流体流れループと、動作流体流れループから動作流体を受け入れると共に、該動作流体を、動作流体流れループへと送り戻すために超臨界圧力まで圧縮するため、該ループに接続される圧縮機と、動作流体流れループから動作流体を受け入れ、かつ動作流体を該ループに戻すように該ループに接続される鑞付けプレート熱交換器とを含む。鑞付けプレート熱交換器は、動作流体のための高圧流路を形成する複数の鑞付けされ積み重ねられた板の（鑞付け積重ねプレート）半組立体を含む。該鑞付け板半組立体は、動作流体と別の流体との間に熱を移すため、該別の流体のための別の組（セット）の流路と交互に配置される。
【００１９】
一側面において、各半組立体は、一組の合わせられる（互いに結合する）延伸カップ板を備える。
【００２０】
別の側面によれば、各半組立体は、一組の外側平板と、該外側平板間に挟まれる一組のチャネル板とを備える。
【００２１】
本発明の他の特徴、側面、目的及び利点は、添付の図面及び特許請求の範囲を含む本明細書をすべて解読することにより明らかとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１を参照して、ＣＯ2等の冷媒もしくは動作流体１１を利用する遷臨界冷却システム１０は、冷却媒体１３へと熱を排出することにより、冷媒１１に超臨界冷却を与えるガスクーラー１２と、熱をホット媒体１５から冷媒１１へと移して、液相の冷媒１１を液相から気相へと蒸発させる蒸発器１４と、ガスクーラー１２への送出のため、気相冷媒１１を超臨界圧力まで圧縮する圧縮機１６と、冷媒１１の少なくともいくらかが液相になるようにガスクーラー１２から受けた冷媒１１の圧力を低減する膨張装置１８と、蒸発器１４から冷媒１１を集めて、気相冷媒１１をシステム１２の残りの部分に送るアキュムレータ２０（随意）と、ガスクーラー１２から出る冷媒１１からの熱を、蒸発器１４から、もしくは使用される場合アキュムレータ２０から出る冷媒へと移す吸込みライン熱交換器２２（随意）とを含む。システム１０に示されるように、本発明を具現する熱交換器は、ガスクーラー１２及び蒸発器１４の一方もしくは両方に使用可能である。しかしながら、本発明を具現する熱交換器は、遷臨界冷却サイクルを実行する他の構成の冷却システム、及び比較的高い圧力すなわち１０００ｐｓｉよりも大きい動作圧力を利用する他の型式のシステムでの使用を見出し得ることが理解されるべきである。従って、開示した熱交換器は、図１に示した特定の冷却システム１０での使用に限定されない。更に、本発明を具現する熱交換器は、動作流体の一つが比較的高い圧力で動作する多種多様な目的に適応され得ることが理解されるべきである。
【００２３】
本発明を具現する熱交換器のための典型的な動作環境を記述したが、以下に、より詳細な説明が熱交換器の好ましい一実施形態に対して与えられる。
【００２４】
図２及び３に見られるように、本発明を具現する鑞付けプレート（鑞付け板）熱交換器３０は、矢印３２で示す冷媒ＣＯ2等の第１流体と矢印３４で示す第２流体との間で熱を移すために提供される。第１流体３２は、１０００ｐｓｉを超えるまで加圧される。この第１及び第２流体間の熱の移動は、２０００ｐｓｉを超える動作圧力を有するいくつかのシステムにおいて行われる。熱交換器３０は、複数の平板（扁平板／フラットプレート）半組立体３６を含み、該各半組立体は、一組の外側平板３８、４０と、該外側板３８、４０間に挟まれた一組４１のチャネル板４２、４４とを備えている。板３８、４０、４２及び４４の平坦な合わせ面は、各３８、４０、４２及び４４間に適切な鑞付けシートを設けることにより、又は、半組立体３６の平坦合わせ面の各組の少なくとも一方に、好ましくは半組立体３６のすべての平坦合わせ面に被覆（クラッド）鑞付けコーティングを設けることにより、互いに鑞付けされて半組立体３６を形成する。外側面３８及び４０は同じものであり、図７に最も良く示される。図７〜９から最も良く分かるように、各板３８、４０、４２及び４４は、入口開口４６と、入口開口４６から離隔した出口開口４８とを有する。各入口開口４６は、互いに位置合わせされ（互いに整列させられ）、流体３２のための第１入口マニホルド５０を形成し、また、各出口開口４８は、互いに位置合わせされ、流体３２のための第１出口マニホルド５２を形成する。
【００２５】
各チャネル板４２、４４は複数の溝５４を含み、溝５４は、図８及び９に最も良く示すように、関連する板４２、４４の厚さを貫通して延在する。組み立てられた状態において、溝５４は、組４１の他のチャネル板の溝と協同し、組４１の入口開口４６と出口開口４８間に延びる、第１流体３２のための複数の流れチャネル５６を形成する。外側板３８、４０は、板４２、４４が外側板３８、４０間に挟まれた際、溝５４がなす流れチャネル５６を密閉する（囲む）。図８及び９に見られるように、例示実施形態において、板４２の溝５４は、板４２の縦方向（長手側）に平行に延び、板４４の溝５４は、縦方向に対する板４４の横方向に延びる。これは、図１２に示すように板４２及び４４が重なり合うと、板４４の横方向溝５４が板４２の縦方向溝５４の端部と接続（連通）し、開口４６と４８間及びマニホルド５０及び５２間に流体３２のための流れチャネル５６を形成するようにするためである。好ましい溝の配列が示されるが、いくつかの用途において、その用途の特定のパラメータ、例えば、入口及び出口マニホルド５０及び５２の相対位置、第１流体３２の流体特性、及び熱交換器３０の寸法及び形状等に応じて、溝の他の配列を提供することが有利となり得る。許容できる溝パターンの例が図１７〜１９に示され、これは、更に詳しく後述される。
【００２６】
好ましくは、各流れチャネル５６は、０．０４インチ未満すなわち１ｍｍ未満の水力直径を有し、また、（多数の）チャネル５４は互いに十分な間隔があけられる。これは、板３８、４０、４２及び４４が共に鑞付けされて半組立体３６を形成する際、上記小さい水力直径によって制限される、流れチャネル５６内の高圧力に耐える構造的支持を提供するために十分な鑞付け表面積が存在するようにするためである。この点に関し、例示実施形態のための一つの可能性のある構成として、次のものがあり得る。すなわち、各板３８、４０、４２及び４４が、０．０２８インチ厚のアルミニウムから形成され、適切な量の鑞付け材料が各３８、４０、４２及び４４の両側面に被覆され、また、各溝５４の幅Ｗが０．００３０インチに等しく、かつ各板４２及び４４における隣り合う溝５４間の間隔Ｓが０．０６０インチに等しいものである。溝５４に必要な寸法及び間隔は、多くの要因に依存することが理解されるべきである。上記要因には、板３８、４０、４２及び４４に対して選択される特定の材料、各板３８、４０、４２及び４４の厚さ、第１流体３２の動作圧力及び破裂圧力、及び各板４２及び４４における溝５４のパターンが含まれるが、これらに限定はされない。更には、例示の実施形態において、各板３８、４０、４２及び４４は同じ厚さを有しているが、いくつかの用途において、板間で厚さを変えることが望ましいかもしれない点が認識されるべきである。
【００２７】
熱交換器３０は、第２流体３４のための流路６０を形成する、半組立体３６間に挟み込まれた複数の撹拌板５８を更に含む（二つのみが図２に部分的に示される）。図１０に部分的にのみ示された撹拌板は、例示目的のために、該板の中間縦長部分が示されていないことが理解されるべきである。各撹拌板は、隣り合う組の半組立体３６間に挟まれ、好ましくは、例示目的のために図１０の中央に設けられた撹拌機の回転させた断面によって示されるように、切開（ランス）及びオフセット撹拌板の形態で設けられる。
【００２８】
複数のワッシャ６４の形態の補強材が、入口及び出口開口４６及び４８と位置合わせされて半組立体３６間に挟み込まれ、半組立体３６に対する構造的支持を提供する。入口開口４６と整列したワッシャ６４は、半組立体３６間に入口マニホルド５０を形成し、また、出口開口４８と整列したワッシャ６４は、半組立体３６間に出口マニホルド５２を形成する。図７に見られるように、外側板３８、４０の各開口４６及び４８は円形であり、各開口はまた、熱交換器３０の組立て時にワッシャ６４を明確に位置付けるため、対応する各ワッシャ６４に形成された環状のリムもしくは肩部６５を緊密に受け入れる大きさに設定される。図８及び９に最も良く示されるように、例示実施形態におけるチャネル板４２、４４の各開口４６及び４８は、角が丸められたほぼ正方形であり、該正方形の各側部（各辺）は、外側板３８、４０の穴４６、４８の直径とほぼ同じかもしくはわずかに大きい。これは、肩部６５が外側板３８、４０の開口４６、４８を超えて突出した場合でも、各開口４６及び４８において肩部６５を受け入れるようにするためである。
【００２９】
各半組立体３６は、半組立体３６を貫通して延在する一組の細長いシール（封止）される開口（シール開口）６６及び６８を更に含む。各半組立体の開口６６は、隣り合う半組立体３６のシール開口６６と位置合わせされて第２入口マニホルド７０を形成し、第２入口マニホルド７０は、第２流体３４を流路６０へと分配する。また、半組立体３６の他方のシール開口６８は、隣り合う半組立体３６の他方のシール開口６８と位置合わせされて第２出口マニホルド７２を形成し、第２出口マニホルド７２は、流路６０から第２流体３４を集める。シール開口６６及び６８は、各板３８、４０、４２及び４４に設けられた個々の開口７４及び７６によってそれぞれ形成され、該各板３８、４０、４２及び４４は互いに鑞付けされる際、開口７４、７６を囲む合わせ平面がシールされる。
【００３０】
図２及び１０に最も良く示されるように、熱交換器３０は、半組立体３６間に挟み込まれた複数のスペーサ板８０を更に含む。スペーサ板８０は、撹拌板５８及びワッシャ６４を囲み、第２流体３４のための流路６０を密閉する。好ましくは、スペーサ板８０の厚さは、撹拌板５８の厚さと同じかもしくはそれよりわずかに小さいべきである。これは、熱交換器３０が組み立てられて鑞付けされた際、スペーサ板８０及び撹拌板の両方が半組立体３６に対する構造的支持を与えるようにするためである。図１０及び１１から最も良く分かるように、各撹拌板５８は、撹拌板５８の両端部それぞれに形成された正方形状の切除部８１を有する。該正方形の寸法は、これも組付け時に撹拌板５８及びワッシャ６４の位置付けを支援するため、ワッシャ６４の最大外径と同じかもしくはこれよりわずかに大きい。この点に関して、更に、各スペーサ板８０は、四つの内側に突出するタブ８２を有し、これらタブは、組立て時の撹拌板５８の位置付けを助けるため、各撹拌板５８の縦長よりもわずかに大きい縦長だけ互いに離隔する。
【００３１】
熱交換器３０はまた、熱交換器３０の上面を形成する上板８４と、熱交換器３０の下面を形成する底板８６とを含む。図６から最も良く分かるように、上板８４は、一組の開口８８及び９０を含む。これら開口８８及び９０は、入口マニホルド５０及び５２それぞれと位置合わせされ、流体接続継手１００及び１０２（図２に一つのみ示される）をそれぞれ受け入れように寸法が設定される。流体接続継手１００及び１０２は、冷媒３２のための入口ポート及び出口ポートとしてそれぞれ使用される。上板８４はまた、それぞれマニホルド７０及び７２と位置合わせされた一組の開口１０６及び１０８を含む。開口１０６及び１０８は、接続継手１１０及び１１２をそれぞれ受け入れる寸法に設定される。接続継手１１０及び１１２は、第２流体３４のための入口ポート及び出口ポートそれぞれとしての役割を果たす。例示実施形態において継手１００、１０２、１０６及び１０８に対して特定の形態が示されるが、これらの継手に対して、当業者に知られている多くの適切な形態が存在すること、及び、特定の用途に対して選択される特有の形態は該用途のパラメータに相当依存することが理解されるべきである。例示実施形態において、底板８６は、いかなる穴もしくは貫通部もないソリッド（中実）板である。撹拌板５８の付加的な一つは、上板８４と、半組立体３６の最上位の一つとの間に挟まれ、これらの間に第２流体３４のための流れチャネル６０を形成すると共に、半組立体３６に対する構造的支持を提供する。撹拌板５８の付加的な別の一つは、底板８６と、半組立体３６の最底位の一つとの間に挟まれ、これらの間に第２流体３４の流路すなわち流れチャネル６０を形成すると共に、半組立体３６に対する構造的支持を提供する。この点に関し、板８４及び８６の厚さの選択において一つの考慮すべき点は、これらの板が、半組立体３６並びに熱交換器３０の残りの部分に対して必要な構造的支持を与えるのに十分厚いことである。
【００３２】
図１３〜１６を参照すれば、熱交換器３０の別の実施形態が記載され、後に詳述する点を除き同じ番号が同じ構成要素を示す。熱交換器３０のこの実施形態において、半組立体３６は、一組４１の延伸（絞り成形）カップ板１２０及び１２２から形成され、各板１２０は、関連する板１２２の平坦な内側面１２６と接触するくぼみ１２４を形成する複数の内側に突出するチャネルを有し、これにより、第１流体３２のための流れチャネル５６を形成する。また、くぼみは、流れチャネル５６の水力直径が０．０４インチ未満すなわち１ｍｍ未満となるように寸法が設定されることが好ましい。従って、図１５及び１６のくぼみ１２４はかなり誇張して示されており、実施において、該くぼみの高さは、望ましい小さい水力直径を提供するために非常に低くなることが認識されるべきである。図２〜１２の溝５４と同様に、くぼみ１２４は、第１流体３２を入口マニホルド５０から熱交換器３０を通って出口マニホルド５２へと誘導するため、多くの異なる形態に構成することができる。
【００３３】
好ましくは、各板１２０及び１２２は、周囲リムもしくは周囲リップ１２８を含む。該リム１２８は、板１２０及び１２２及び半組立体３６が、熱交換器３０を形成する組立て状態において、互いに入れ子状に重ねることができるようにするため、わずかに外側に角度が付けられる。これは、熱交換器３０の組付け及び鑞付けを支援し、各半組立体３６の強度を高める。各上板８４及び底板８６は、組付け時に半組立体のリムと入れ子状に重なり得る同様のリム１２８を有することも認識されるべきである。
【００３４】
図２〜１２の実施形態と同様に、この実施形態は、撹拌板５８（図１５及び１６において選択位置に部分的にのみ示される）と、各半組立体３６間に挟み込まれるワッシャ６４とを含む。しかしながら、図１５及び１６に最も良く見られるように、ワッシャ６４は環状段部６５を有していないが、開口４６及び４８を囲みかつ各板１２２から外側に突出する環状フランジもしくは環状リップ１３０によって半組立体３６に対して設置される。各リップ１３０は、関連する一つのワッシャ６４の内径によって受けられる。加えて、半組立体３６は開口６６及び６８を含み、開口６６及び６８は位置合わせされて第２入口及び出口マニホルド７０及び７２を形成する。しかし、開口６６及び６８は、図１〜１３の実施形態の細長い形状ではなく、円形である。その上、開口６６及び６８を囲む板１２０及び１２２の内面間の鑞付け結合に加えて、半組立体３６の各板１２０及び１２２間の各開口６６及び６８に形成される機械的連結部が存在することが好ましい。該機械的連結部は、例えば、図１５及び１６に最も良く示すように、板１２０、１２２の一方の開口６６、６８の縁を、板１２０、１２２の他方の開口６６、６８の対応する縁に対して巻くこと等によって得られ、これは、開口６６及び６８でのシール性及び強度を高める。鑞付けと相性が良くかつ開口６６及び６８でのシール性及び強度を高める多くの可能性のある機械的連結形態が存在することが当業者には理解されるであろう。
【００３５】
図１５及び１６から最も良く分かるように、連結部１００、１０２、１１０及び１１２は、熱交換器３０の上部から突出して示される。該連結部の一つもしくは複数は、対応する開口を底板８６に設けることにより、熱交換器３０の底部から突出するように製造され得る。この点は、図２〜１２の実施形態にも当てはまる。図２〜１２の実施形態と図１３〜１６の実施形態とを比較して、それぞれの連結部１００、１０２、１１０及び１１２及び関連するマニホルド５０、５２、７０及び７２を位置付ける多くの可能性のある方法が存在し、図２〜１２の実施形態に示される位置は、図１３〜１６の実施形態に使用可能であり、その逆もあり得ることが認識されるべきである。この点に関し、図１７及び１８は、チャネル板４２及び４４に対する別の可能性のある構成を示す。該板において、溝５４は、板４２及び４４の開口４６及び４８それぞれから扇形パターンに広がって延びる。図１７及び１８の板４２及び４４は、実際には図１８の板４２、４４と同じであり、単に、図１７の板４２、４４の反転した図を示すことも認識されるべきである。図１９に最も良く示すように、板４２及び４４が重ねられると、溝５４は、第１流体３２を開口４６及び４８間に移送するために開口４６及び４８間に延在する流れチャネル５６を形成するような形式で合わせられる。この実施形態において、外側板３８、４０の開口４２、４６及び６６、６８は、図１７、１８及び１９に示される位置に対応するであろうことが認識されるべきである。
【００３６】
図１７〜１９に示される板は、図１５及び１６の実施形態における板１２０のくぼみ１２４に置き換えられ得ることも認識されるべきである。この場合、各延伸カップ板１２０及び１２２が図２〜１２の実施形態における外側板３８及び４０と同等となるように、各延伸カップ板１２０及び１２２上にリムを保持させる。
【００３７】
図２０及び２１を参照すれば、既述した熱交換器３０のかなり概略的な図が示され、補強材６２が、とまりばめもしくはタイトフィットによりそれぞれの開口４６及び４８を通じて延びる円筒ヘッダー管１４０の形態で設けられている。これは、補強材６２が半組立体３６の開口４６及び４８の合わせ面に鑞付けされ得るようにするためであり、これにより、半組立体３６の板を構造的に補強する。マニホルド５２及び５４は、その際、ヘッダー管１４０内の円筒（円柱）内腔１４２によって形成される。図２０に見られるように、内腔１４２から管１４０の外部へと延びるスロット１４４は、冷媒３２をヘッダー５２及び５４へと及びこれらから誘導するため、各半組立体３６における流れチャンネル５６に対応する位置に設けられ得る。図２１に示すように、スロット１４４は、一つの連続する開口１４６によって置き換えられ得る。これは、第２流体３４のための流路６０内への冷媒３２の漏出を防ぐため、隣り合う半組立体３６が開口４６及び４８を囲む各流路６０においてシールされた接続部１４８を形成することを必要とする。
【００３８】
好ましくは、熱交換器３０は、組み立てられ、次いで組立ユニットとして鑞付けされ、鑞付け工程中、特に板の合わせ面における鑞付けの品質を保証するため、一定の締付け力が板の積重ね体（スタック）に適用される。
【００３９】
熱交換器３０の容積は、半組立体の数を加減することにより、比較的簡易に調整され得ることが認識されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に従う鑞付けプレート熱交換器を組み込み得る遷臨界冷却システムの概略図である。
【図２】本発明を使用する熱交換器の側断面図である。
【図３】図２の熱交換器の上面図である。
【図４】図２の線４で囲んだ領域の拡大図である。
【図５】図２の線５で囲んだ領域の拡大図である。
【図６】図２の熱交換器に使用される板の拡大上面図である。
【図７】図２の熱交換器に使用される板の拡大上面図である。
【図８】図２の熱交換器に使用される板の拡大上面図である。
【図９】図２の熱交換器に使用される板の拡大上面図である。
【図１０】図２の熱交換器に使用される板の拡大上面図である。
【図１１】図７〜１０に示す板の部分拡大重ね図である。
【図１２】図８〜９に示す板の部分拡大重ね図である。
【図１３】本発明を使用する熱交換器の別のバージョンの概略斜視図である。
【図１４】図１３の線１４−１４からとった図である。
【図１５】図１３の線１５−１５からとった断面図である。
【図１６】図１３の線１６−１６からとった断面図である。
【図１７】本発明を使用する熱交換器に利用可能な一組の板の上面図である。
【図１８】本発明を使用する熱交換器に利用可能な一組の板の上面図である。
【図１９】互いの上面に重ねられた図１７及び１８の板を示す上面（平面）図である。
【図２０】図１〜１９に示す熱交換器に使用するための代替ヘッダー構造の概略図である。
【図２１】図１〜１９に示す熱交換器に使用するための代替ヘッダー構造の概略図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  遷臨界冷却システム
１１  冷媒（動作流体）
１２  ガスクーラー
１３  冷却媒体
１４  蒸発器
１５  ホット媒体
１６  圧縮機
３０  鑞付けプレート熱交換器
３２  第１流体
３４  第２流体
３６  平板半組立体
３８、４０  外側（平）板
４２、４４  チャネル板
４６  入口開口
４８  出口開口
５０  第１入口マニホルド
５２  第１出口マニホルド
５４  溝
５６  流れチャネル
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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