(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレート熱交換器(1)内に配置されるように構成された伝熱プレートであって、
前記伝熱プレートの外縁を形成する第1の側部(101)、第2の側部(102)、第3の側部(103)、および第4の側部(104)であって、前記第1の側部(101)は前記第2の側部(102)の反対側に位置し、前記第3の側部(103)は前記第4の側部(104)の反対側に位置する、第1の側部(101)、第2の側部(102)、第3の側部(103)、および第4の側部(104)と、
第1のポート開口(22)および第2のポート開口(23)であって、前記第1のポート開口(22)から前記第2のポート開口(23)へと前記伝熱プレートの上部表面(88)上に第1の流体(F1)が流れることを可能にするために相互に距離をおいて配置され、前記伝熱プレートの軸(A1)は、前記第1のポート開口の中心(C2)および前記第2のポート開口(23)の中心(C3)を通り延在する、第1のポート開口(22)および第2のポート開口(23)と、
前記第1の側部(101)に位置する第1の側部開口(24)および前記第2の側部(102)に位置する第2の側部開口(25)であって、前記第1の側部開口(24)から前記第2の側部開口(25)へと前記伝熱プレートの底部表面(89)上に第2の流体(F2)が流れることを可能にするための、第1の側部開口(24)および第2の側部開口(25)と、
複数の列(73、74)であって、それぞれの列(73、74)は、前記伝熱プレートの上面(P2)と底面(P3)との間において前記伝熱プレートの中央面(P1)に沿って延在する交互に配置された頂部(76)および溝(77)を有し、前記上面(P2)および前記底面(P3)は、前記中央面(P1)に対して実質的に平行であるとともに前記中央面(P1)の各側に位置し、同一列(73)中の頂部(76)と隣接する溝(77)との間の移行部が、前記中央面(P1)に対して傾斜した前記伝熱プレート(21)の部分(78)により形成される、複数の列(73、74)と
を備える、伝熱プレートにおいて、
頂部(76)および溝(77)の前記列(73、74)間において前記伝熱プレートの前記中央面(P1)に沿って延在し、それにより頂部(76)および溝(77)の前記列(73、74)の少なくともいくつかが相互に分離される、プレート部分(80、81)であって、それにより頂部(76)および溝(77)の前記列(73、74)間に流れチャネルを形成する、プレート部分(80、81）であって、隣り合う前記列(73、74)のうちの一方の列(73)の一部を構成する溝(77)と他方の列(74)の一部を構成する頂部(76')との間に位置するプレート部分(80、81）
を特徴とする、伝熱プレート。
【請求項２】
前記第1の側部(101)および前記第2の側部(102)を形成する2つの切断側部を有する円形プレートの形状を有し、前記第3の側部(103)および前記第4の側部(104)は、湾曲側部の形態を有する、請求項1に記載の伝熱プレート。
【請求項３】
頂部および溝の前記列の中の少なくとも3つが、前記第1のポート開口(22)および前記第2のポート開口(23)の前記中心(C2、C3)を通り延在する前記軸(A1)に沿って対称的に、相互に隣接して延在し、それにより頂部および溝の軸方向に延在する列の中央の組(375)を形成する、請求項1または2に記載の伝熱プレート。
【請求項４】
頂部および溝の複数の前記列が、前記第1のポート開口(22)の中心(C2)から径方向に外方に延在し、それにより頂部および溝の径方向に延在する列(373)を形成する、請求項1から3のいずれか一項に記載の伝熱プレート。
【請求項５】
頂部および溝の前記径方向に延在する列(373)は、前記第1のポート開口(22)の周囲を囲む、請求項4に記載の伝熱プレート。
【請求項６】
頂部および溝の複数の前記列が、前記第1のポート開口(22)および前記第2のポート開口(23)の前記中心(C2、C3)を通り延在する前記軸(A1)に対して平行である長手方向に延在し、それにより頂部および溝の長手方向に延在する列(374)を形成する、請求項1から5のいずれか一項に記載の伝熱プレート。
【請求項７】
頂部および溝の複数の前記列が、湾曲しながら前記第3の側部(103)に対して平行に延在し、それにより頂部および溝の湾曲列(376)を形成する、請求項1から6のいずれか一項に記載の伝熱プレート。
【請求項８】
前記第1の側部開口(24)に沿って位置する頂部(313)の第1の側部列(311)と、前記第2の側部開口(25)に沿って位置する頂部の第2の側部列(312)とを備え、前記第1の側部列(311)および前記第2の側部列(312)の前記頂部(313)は、流れチャネルを形成する前記プレート部分(80、81)により相互に分離された頂部(76)および溝(77)の前記列(73、74)中の前記頂部(76)とは異なるピッチを有する、請求項1から7のいずれか一項に記載の伝熱プレート。
【請求項９】
前記伝熱プレートの前記上部表面(88)上に配置され、前記第1のポート開口(22)と前記第2のポート開口(23)との間に位置する、第1の流体ブロッカ(210)および第2の流体ブロッカ(212)を備え、前記第1の流体ブロッカ(210)は、ウェッジ形状であり、前記第1のポート開口(22)に面するテーパ状セクション(211)を有し、前記第2の流体ブロッカ(212)は、ウェッジ形状であり、前記第2のポート開口(23)に面するテーパ状セクション(213)を有する、請求項1から8のいずれか一項に記載の伝熱プレート。
【請求項１０】
前記伝熱プレートの前記底部表面(89)上に配置された第3の流体ブロッカ(214)および第4の流体ブロッカ(218)を備え、
前記第3の流体ブロッカ(214)は、前記第3の側部(103)に沿って延在する流体チャネル(301)を横断して前記第1のポート開口(22)と前記第3の側部(103)との間に配置され、
前記第4の流体ブロッカ(218)は、前記第4の側部(104)に沿って延在する流体チャネル(302)を横断して、前記第2のポート開口(23)と前記第4の側部(104)との間に配置される、請求項1から9のいずれか一項に記載の伝熱プレート。
【請求項１１】
前記伝熱プレートの前記底部表面(89)上に配置された第5の流体ブロッカ(222)および第6の流体ブロッカ(223)を備え、前記第5の流体ブロッカ(222)は前記第3の側部(103)に沿って延在し、前記第6の流体ブロッカ(223)は前記第4の側部(104)に沿って延在する、請求項1から10のいずれか一項に記載の伝熱プレート。
【請求項１２】
前記伝熱プレートの前記底部表面(89)上に配置された第1のフローリデューサ(224)および第2のフローリデューサ(225)を備え、前記第1のフローリデューサ(224)は、前記第1のポート開口(22)から前記第3の側部(103)まで延在し、前記第2のフローリデューサ(225)は、前記第2のポート開口(23)から前記第4の側部(104)まで延在する、請求項1から11のいずれか一項に記載の伝熱プレート。
【請求項１３】
頂部(76)および溝(77)の前記列(73、74)同士を分離させる複数の前記プレート部分(80、81)が、初めに前記第1のポート開口(22)から外方に、次いで湾曲しながら前記第3の側部(103)に対して平行である方向に延在し、それにより前記プレート部分は曲線状プレート部分(84)を備える、請求項1から12のいずれか一項に記載の伝熱プレート。
【請求項１４】
初めに前記第1のポート開口(22)から外方に、次いで前記第3の側部(103)に対して平行に延在する前記複数の前記プレート部分(80、81)は、前記第1のポート開口(22)から前記第2のポート開口(23)への方向に対して平行である方向に延在して続く、請求項13に記載の伝熱プレート。
【請求項１５】
頂部(76)および溝(77)の前記列(73、74)同士を分離させる複数の前記プレート部分(80、81)が、初めに前記第1のポート開口(22)から径方向に外方に、次いで前記第1のポート開口(22)から前記第2のポート開口(23)への方向に対して平行である方向に、最終的に前記第2のポート開口(23)へと径方向に内方に延在する、請求項1から14のいずれか一項に記載の伝熱プレート。
【請求項１６】
前記第3の側部(103)は、2つの切欠部(231、232)を備え、前記第4の側部(104)は、2つの切欠部(233、234)を備え、前記切欠部(231、232、233、234)のそれぞれは、前記伝熱プレートと前記伝熱プレートが中に配置されるプレート熱交換器ケーシング(10)との間にシールを形成する各封止要素(130)を受けるように構成される、請求項1から15のいずれか一項に記載の伝熱プレート。
【請求項１７】
前記第1の側部(101)、前記第2の側部(102)、前記第3の側部(103)、および前記第4の側部(104)は、前記伝熱プレートの上側部(88)に位置する同様の伝熱プレート(21')の対応する側部と封着されるように構成され、
前記第1のポート開口(22)および前記第2のポート開口(23)は、前記伝熱プレートの底側部(89)に位置する同様の伝熱プレート(21'')の対応する開口と封着されるように構成される、請求項1から16のいずれか一項に記載の伝熱プレート。
【請求項１８】
請求項1から17のいずれか一項に記載の複数の伝熱プレート(20)を備えるプレート熱交換器であって、
前記伝熱プレート(20)は、ケーシング(10)内に配置され、相互に対して永久接合されることにより、
第1の流体(F1)用の第1の組の流れチャネル(31)が、前記第1のポート開口(22)および前記第2のポート開口(23)に位置する流体進入口(28、29)および流体退出口(28、29)を有して、前記伝熱プレート(20)間の1つおきのすきまにより形成され、
第2の流体(F2)用の第2の組の流れチャネル(32)が、前記第1の側部開口(24)および前記第2の側部開口(25)に位置する流体進入口(26)および流体退出口(27)を有して、前記伝熱プレート(20)間の他方の1つおきのすきまにより形成される、
プレート熱交換器において、
前記伝熱プレート(20)の前記第1のポート開口(22)を貫通して延在する第1の分配チューブ(41)であって、前記第1の流体(F1)用の流体入口(3)、および前記第1の組の流れチャネル(31)の少なくともセクション(91)に面する流体出口(43)を備え、それにより前記第1の流体(F1)は、前記第1の分配チューブ(41)を出て前記第1の組の流れチャネル(31)の前記セクション(91)に進入し得る、第1の分配チューブ(41)と、
前記伝熱プレート(20)の前記第2のポート開口(23)を貫通して延在する第2の分配チューブ(42)であって、前記第1の流体(F1)が前記第1の組の流れチャネル(31)の前記セクション(91)を出て前記第2の分配チューブ(42)に進入し得るように、前記第1の組の流れチャネル(31)の前記セクション(91)に面する流体入口(46)と、前記第1の流体(F1)用の流体出口(4、47)とを備える、第2の分配チューブ(42)と、
前記ケーシング(10)および前記伝熱プレート(20)の前記第1の側部(24)に沿って延在する第1の通路(51)であって、前記第2の流体(F2)用の流体入口(5)、および前記第2の組の流れチャネル(32)の少なくともセクション(94)に面する流体出口(53)を備え、それにより前記第2の流体(F2)は、前記第1の通路(51)を出て前記第2の組の流れチャネル(32)の前記セクション(94)に進入し得る、第1の通路(51)と、
前記ケーシング(10)および前記伝熱プレート(20)の前記第2の側部(25)に沿って延在する第2の通路(52)であって、前記第2の流体が前記第2の組の流れチャネル(32)の前記セクション(94)を出て前記第2の通路(52)に進入し得るように、前記第2の組の流れチャネル(32)の前記セクション(94)に面する流体入口(56)、および前記第2の流体(F2)用の流体出口(6、57)を備える、第2の通路(52)と
を特徴とする、プレート熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の列を備え、各列が伝熱プレートの上面と底面との間に伝熱プレートの中央面に沿って延在する交互に配置された頂部および溝を有する、いわゆるローラコースタパターンを有する伝熱プレートに関する。これらの上面および底面は、中央面に対して実質的に平行であるとともに中央面の各側に位置し、同一列中の各頂部と隣接する溝との間の移行部は、中央面に対して傾斜した伝熱プレートの部分によって形成される。
【背景技術】
【０００２】
今日、多数の異なるタイプのプレート熱交換器が存在し、それらのタイプに応じて様々な用途で使用されている。いくつかのタイプのプレート熱交換器は、接合された伝熱プレートが中に配置された密封筐体を形成するケーシングを有する。これらの伝熱プレートは、伝熱プレートスタックを形成し、第1の流体および第2の流体のための交互に配置された第1の流路および第2の流路が、伝熱プレート間に形成される。
【０００３】
伝熱プレートが、ケーシングにより囲まれるため、熱交換器は、多数の他のタイプの熱交換器と比較して高圧レベルに耐え得る。伝熱プレートを囲むケーシングを有するいくつかの例の熱交換器は、特許文献のEP2508831およびEP2527775に記載されている。これらの文献によって開示されるプレート熱交換器は、高圧レベルにも対処する。しかし、いくつかの用途では、ケーシングは、所望の圧力レベルに対処し得るように比較的厚いものでなければならず、これが、熱交換器の総重量および総コストを増大させる。また、ケーシング内の伝熱プレートは、高圧レベルに耐えるように設計されなければならない。しかし、同時に、伝熱プレートは、効率的に伝熱することが可能でなければならない。一般的に、伝熱プレートは、いわゆるシェブロンタイプのものであり、すなわち別の組の細長リッジおよび溝に対して傾斜した組の細長リッジおよび溝を有するパターンを有する(ヘリンボーンパターンともしばしば呼ばれる)。
【０００４】
高圧レベルに耐え得る新たなタイプのプレート熱交換器および伝熱プレートが必要である。好ましくは、熱交換器および伝熱プレートは、伝熱プレート間における効率的な伝熱を依然として確保しつつ、それらの構造について比較的少ない材料を必要とするものであるべきである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】EP2508831
【特許文献２】EP2527775
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、先行技術の上記に指定した限界の中の1つまたは複数を少なくとも部分的に克服することである。特に、1つの目的は、効率的な伝熱を依然として可能にしつつ、高圧レベルに耐え得る新規の伝熱プレートを提供することである。本発明のさらなる他の目的、特徴、態様、および利点が、以下の詳細な説明および図面から明らかになろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
したがって、プレート熱交換器内に配置されるように構成された伝熱プレートであって、伝熱プレートの外縁を形成する第1の側部、第2の側部、第3の側部、および第4の側部であって、第1の側部が第2の側部の反対側に位置し、第3の側部が第4の側部の反対側に位置する、第1の側部、第2の側部、第3の側部、および第4の側部と、第1のポート開口および第2のポート開口であって、第1のポート開口から第2のポート開口へと伝熱プレートの上部表面上に第1の流体が流れることを可能にするために相互に距離をおいて配置され、伝熱プレートの軸が、第1のポート開口の中心および第2のポート開口の中心を通り延在する、第1のポート開口および第2のポート開口と、第1の側部に位置する第1の側部開口および第2の側部に位置する第2の側部開口であって、第1の側部開口から第2の側部開口へと伝熱プレートの底部表面上に第2の流体が流れることを可能にするための、第1の側部開口および第2の側部開口と、伝熱プレートの上面と底面との間において伝熱プレートの中央面に沿って延在する交互に配置された頂部および溝をそれぞれが有する複数の列であって、上面および底面が、中央面に対して実質的に平行であるとともに中央面の各側に位置し、同一列中の頂部と隣接する溝との間の移行部が、中央面に対して傾斜した伝熱プレートの部分により形成される、複数の列とを備える、伝熱プレートが提供される。
【０００８】
伝熱プレートは、頂部および溝の列間において伝熱プレートの中央面に沿って延在し、それにより頂部および溝の列の少なくともいくつかが相互に分離されるプレート部分を有し、それによりプレート部分は、頂部および溝の列間に流れチャネルを形成する。
【０００９】
伝熱プレートは、頂部および溝の列間の流れチャネルにより、いわゆるローラコースタパターンを有する。伝熱プレートは、流れチャネルを形成するプレート部分に強度を与える点において有利である。シェブロンタイプのものなどの従来のプレートプロファイルを有する伝熱プレートは、圧力を受けて平坦になる傾向がある。一方、ローラコースタパターンは、比較的より高い圧力レベルにおいて隣接し合うプレート間に一定の間隙を維持することが可能である。
【００１０】
伝熱プレートは、第1の側部および第2の側部を形成する2つの切断側部を有する円形プレートの形状を有してもよく、第3の側部および第4の側部は、湾曲側部の形態を有する。
【００１１】
この形状は、例えばいかなる追加のフローダイバータも必要とすることなく、いわゆるマルチパス構成(流れが両方向へと変わる)においてポート開口を通り側部開口を越えて流体が流れるのを可能にする点において有利である。また、この形状は、プレートが中に配置される熱交換器シェルの内側部に容易に合致し、2つの切断側部に対する良好な流れ分配をもたらし得る。
【００１２】
頂部および溝の列の中の少なくとも3つが、第1のポート開口および第2のポート開口の中心を通り延在する軸に沿って対称的に、相互に隣接して延在し、それにより頂部および溝の軸方向に延在する列の中央の組を形成し得る。
【００１３】
頂部および溝の複数の列が、第1のポート開口の中心から径方向に外方に延在し、それにより頂部および溝の径方向に延在する列を形成し得る。
【００１４】
頂部および溝の径方向に延在する列は、第1のポート開口の周囲を囲み得る。
【００１５】
頂部および溝の複数の列が、第1のポート開口および第2のポート開口の中心を通り延在する軸に対して平行である長手方向に延在し、それにより頂部および溝の長手方向に延在する列を形成し得る。
【００１６】
また、頂部および溝の列の上述の延在はいずれも、単独でおよび組合せにおいて、伝熱プレートの両側部上における流体の良好な分配に寄与する。テストにより、プレートの熱伝達エリアの完全またはほぼ完全なウェッティング(流体流)を実現することが可能となることが示されている。
【００１７】
頂部および溝の複数の列が、湾曲しながら第3の側部に対して平行に延在し、それにより頂部および溝の湾曲列を形成し得る。
【００１８】
頂部および溝の湾曲列は、第3の側部の最も近くに位置するポート開口からの流体の傘形状分配をもたらし、それにより伝熱プレート全体にわたる流体の均一な分配を容易にする点において有利である。
【００１９】
伝熱プレートは、第1の側部開口に沿って位置する頂部の第1の側部列と、第2の側部開口に沿って位置する頂部の第2の側部列とを備え、第1の側部列および第2の側部列の頂部は、流れチャネルを形成するプレート部分により相互に分離された頂部および溝の列中の頂部とは異なるピッチを有し得る。
【００２０】
これは、第1の側部開口から第2の側部開口に流れる第2の流体の分配がより均一なものになり得る点で有利である。
【００２１】
伝熱プレートは、伝熱プレートの上部表面上に配置され、第1のポート開口と第2のポート開口との間に位置する、第1の流体ブロッカおよび第2の流体ブロッカを備えてもよく、第1の流体ブロッカは、ウェッジ形状であり、第1のポート開口に面するテーパ状セクションを有し、第2の流体ブロッカは、ウェッジ形状であり、第2のポート開口に面するテーパ状セクションを有する。
【００２２】
伝熱プレートは、伝熱プレートの底部表面上に配置された第3の流体ブロッカおよび第4の流体ブロッカを備えてもよく、第3の流体ブロッカは、第3の側部に沿って延在する流体チャネルを横断して第1のポート開口と第3の側部との間に配置され、第4の流体ブロッカは、第4の側部に沿って延在する流体チャネルを横断して、第2のポート開口と第4の側部との間に配置される。
【００２３】
伝熱プレートは、伝熱プレートの底部表面上に配置された第5の流体ブロッカおよび第6の流体ブロッカを備えてもよく、第5の流体ブロッカは第3の側部に沿って延在し、第6の流体ブロッカは第4の側部に沿って延在する。第5の流体ブロッカおよび第6の流体ブロッカは、いかなる追加のフローダイバータ(プレートとプレートが中に配置されるプレート熱交換器ケーシングとの間に嵌められるスリーブなど)も必要とすることなく、プレート上への良好な流れ分配を実現する点において有利である。
【００２４】
伝熱プレートは、伝熱プレートの底部表面上に配置された第1のフローリデューサおよび第2のフローリデューサを備えてもよく、第1のフローリデューサは、第1のポート開口から第3の側部まで延在し、第2のフローリデューサは、第2のポート開口から第4の側部まで延在する。
【００２５】
これらの流体ブロッカおよびフローリデューサは、それぞれ単独でまたは組合せにおいて、ポート開口周囲を含む伝熱プレート上における流体の均一な分配を確保する点において有利である。
【００２６】
頂部および溝の列同士を分離させる複数のプレート部分が、初めに第1のポート開口から外方に、次いでプレート部分が曲線状プレート部分を備えるように湾曲しながら第3の側部に対して平行である方向に延在してもよい。これらのプレート部分は、第1のポート開口から第2のポート開口への方向に対して平行である方向に延在して続き得る。
【００２７】
頂部および溝の列同士を分離させる複数のプレート部分が、初めに第1のポート開口から径方向に外方に、次いで第1のポート開口から第2のポート開口への方向に対して平行である方向に、最終的に第2のポート開口へと径方向に内方に延在してもよい。
【００２８】
第3の側部は、2つの切欠部を備えてもよく、第4の側部は、2つの切欠部を備える。これらの切欠部のそれぞれは、プレートと伝熱プレートが中に配置されるプレート熱交換器のケーシングとの間にシールを形成する各封止要素を受けるように構成される。これは、いかなる追加のフローダイバータも必要とすることなく、ケーシングとプレートとの間のバイパス流対流の解消を助長する点において有利となる。また、これは、ケーシング内への取付け時に、径方向の熱膨張に対する幾分かの可撓性を依然として残しつつ、(伝熱プレートスタックを形成するために)プレートおよびそのプレートに接合される任意のプレートに対する支持を与え得る。
【００２９】
伝熱プレートの第1の側部、第2の側部、第3の側部、および第4の側部は、伝熱プレートの上側部に位置する同様の伝熱プレートの対応する側部と封着されるように構成され得、第1のポート開口および第2のポート開口は、伝熱プレートの底側部に位置する同様の伝熱プレートの対応する開口と封着されるように構成され得る。
【００３０】
別の態様によれば、上述の特徴のいずれかを備える上述の伝熱プレートに対応する複数の伝熱プレートを備える熱交換器が提供される。これらの伝熱プレートは、ケーシング内に配置され、第1の流体用の第1の組の流れチャネルが、第1のポート開口および第2のポート開口に位置する流体進入口および流体退出口を有して、伝熱プレート間の1つおきのすきまにより形成され、第2の流体用の第2の組の流れチャネルが、第1の側部開口および第2の側部開口に位置する流体進入口および流体退出口を有して、伝熱プレート間の他方の1つおきのすきまにより形成されるように、相互に対して永久接合される。
【００３１】
第1の分配チューブが、伝熱プレートの第1のポート開口を貫通して延在し、分配チューブバッフルとも呼ばれる第1の流体ブロッカにより相互に分離された流体入口および流体出口を備え、第2の分配チューブが、伝熱プレートの第2のポート開口を貫通して延在し、流体入口および流体出口を備え、第2の分配チューブの流体入口は、伝熱プレート全体にわたり見た場合に、第1の分配チューブの流体出口の反対側に配置され、第2の分配チューブの流体出口は、伝熱プレート全体にわたり見た場合に、第1の分配チューブの流体入口の反対側に配置される。
【００３２】
第1の通路が、ケーシングおよび伝熱プレートの第1の側部に沿って延在し、バッフルとも呼ばれる第2の流体ブロッカにより相互に分離された流体出口セクションおよび流体入口セクションを備え、第2の通路が、ケーシングおよび伝熱プレートの第2の側部開口に沿って延在し、流体入口セクションおよび流体出口セクションを備え、第2の通路の流体入口セクションは、伝熱プレート全体にわたり見た場合に、第1の通路の流体出口セクションの反対側に配置され、第2の通路の流体出口セクションは、伝熱プレート全体にわたり見た場合に、第1の通路の流体入口セクションの反対側に配置される。
【００３３】
この熱交換器は、非常に耐久性が高く、上述の伝熱プレートの全ての利点を有する伝熱プレートを組み込む点において有利である。
【００３４】
第1の分配チューブおよび第2の分配チューブは、ケーシングの上部カバーから底部カバーまで延在してもよく、上部カバーにおよび底部カバーに装着される。
【００３５】
これは、ノズル荷重がカバーにより支持され、これによりケーシング内部の伝熱プレートに対する応力が著しく軽減される点において有利である。また、分配チューブは、ビームとして機能し、これは、カバーの厚さを削減し得る点で有利となる。
【００３６】
第1の分配チューブは、第1の分配チューブの流体入口に隣接して位置する第2の流体出口を備えてもよく、第2の分配チューブは、伝熱プレート全体にわたり見た場合に第1の分配チューブの第2の流体出口の反対側に配置された、および第3の流体ブロッカにより第2の分配チューブの流体出口から分離された第2の流体入口を備えてもよい。第1の通路は、第1の通路の流体入口セクションに隣接して位置する第2の流体出口セクションを備えてもよく、第2の通路は、伝熱プレート全体にわたり見た場合に第1の通路の第2の流体出口セクションの反対側に配置された、および第4の流体ブロッカにより第2の通路の流体出口セクションから分離された第2の流体入口セクションを備えてもよい。
【００３７】
本発明のさらに他の目的、特徴、態様、および利点が、以下の詳細な説明および図面から明らかになろう。
【００３８】
以下、添付の概略図を参照として、本発明の実施形態が例として説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】プレート熱交換器の斜視図である。
【図２】第1の流体用の入口および第2の流体用の出口に沿って見た、図1の熱交換器の断面斜視図である。
【図３】第1の流体の流路を示す、図1の熱交換器の断面図である。
【図４】第2の流体の流路を示す、図1の熱交換器の断面図である。
【図５】熱交換器内に配置された伝熱プレートを示す、図1の熱交換器の上断面図である。
【図６】図5の断面Aの拡大図である。
【図７】伝熱プレートが同様の伝熱プレートの頂部に配置された場合の、図7の線C-Cに沿って見た側方断面図である。
【図８】伝熱プレートが同様の伝熱プレートの頂部に配置された場合の、図7の線D-Dに沿って見た側方断面図である。
【図９】図5に示す伝熱プレートの拡大図である。
【図１０】図5の伝熱プレートの1/4を示す拡大断面図である。
【図１１】図1の熱交換器のために使用され得る流体ブロッカの第1の実施形態の上面図である。
【図１２】図1の熱交換器のために使用され得る流体ブロッカの第2の実施形態の上面図である。
【図１３】図1の熱交換器のために使用され得るバイパスブロッカを示す主投影図である。
【図１４】図1の熱交換器のために使用され得るバイパスブロッカを示す主投影図である。
【図１５】図1の熱交換器のために使用され得るバイパスブロッカを示す主投影図である。
【図１６】第1の流体の流路を示す、プレート熱交換器の別の実施形態の第1の断面図である。
【図１７】第2の流体の流路を示す、図18の熱交換器の第2の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図1および図2を参照すると、プレート熱交換器1が図示される。プレート熱交換器1の全ての図示されるパーツは、一般的に金属から作製される。従来型のガスケットなどのいくつかのパーツは、他の材料から作製され得る。プレート熱交換器1は、上部カバー12および底部カバー13により封止された円筒状ケーシング11の形態のケーシング10を有し、それにより密封筐体がケーシング10内に形成される。プレート熱交換器1は、上部カバー12中に、第1の流体F1用の第1の熱交換器入口3を有し、底部カバー13中に、第1の流体F1用の第1の熱交換器出口4を有する。第2の流体F2用の第2の熱交換器入口5が、底部カバー13の近傍の円筒状ケーシング11の端部にて円筒状ケーシング11中に配置される。第2の流体F2用の第2の熱交換器出口6が、上部カバー12の近傍の円筒状ケーシング11の端部にて円筒状ケーシング11中に配置される。入口3、5および出口4、6のそれぞれは、第1の流体F1および第2の流体F2を搬送し得るパイプに対する入口3、5および出口4、6の連結を容易にするフランジを有する。
【００４１】
複数の伝熱プレート20が、ケーシング10内に配置され、例えば溶接などにより相互に永久接合されて伝熱プレートスタック201を形成し、それによりスタック201の伝熱プレート間にすきまが形成される。伝熱プレート20間の1つおきのすきまが、第1の流体F1用の第1の組の流れチャネル31を形成し、伝熱プレート20間の他方の1つおきの第2のすきまが、第2の流体F2用の第2の組の流れチャネル32を形成する。
【００４２】
さらに図5を参照すると、伝熱プレート21が示される。ケーシング10内の伝熱プレート20はそれぞれ、伝熱プレート21と同一タイプのものであってもよい。したがって、スタック201の各または一部の伝熱プレートは、図5に示す伝熱プレート21の形態を有し得る。一方、スタック201の1つおきの伝熱プレートが、伝熱プレート21に対して平行であり、伝熱プレート21の中心C1を通り第1のポート開口22の中心C2を通り第2のポート開口23の中心C3を通り延在する軸A1を中心として180°回転され得る。ポート開口22、23は、第1の流体F1が第1のポート開口22から第2のポート開口23へまたはその逆方向に伝熱プレート21の上部表面88(図7を参照)上を流れることを可能にするために、相互に距離をおいて位置する。
【００４３】
伝熱プレート21は、第1の側部101、第2の側部102、第3の側部103、および第4の側部104を有し、これらの側部が、伝熱プレート21の外面を形成する。第1の側部101は、第2の側部102の反対側に位置し、第3の側部103は、第4の側部104の反対側に位置する。図5から分かるように、伝熱プレート21は、第1の側部101および第2の側部102を形成する2つの切断側部を有する円形プレートの形状を有する。第3の側部103および第4の側部104は、湾曲側部の形態を有する。具体的には、第3の側部103および第4の側部104は、伝熱プレート21の中心C1を中心とする各円弧を形成する。
【００４４】
第1の組の流れチャネル31および第2の組の流れチャネル32を実現するために、スタック201の伝熱プレート21の第1のポート開口22および第2のポート開口23は、第2の流体F2用の流れ境界が形成されるように、第1の隣接する(上方の)伝熱プレートの同様の第1のポート開口および第2のポート開口に対してそれらの外縁に沿って溶接される。さらに、スタック201の伝熱プレート21の外縁全体が、第2の隣接する(下方の)伝熱プレートの同様の外縁に溶接される。この場合に、第1の流体F1は、スタック201の伝熱プレートの第1のポート開口22および第2のポート開口23のみを介して伝熱プレート20に進入し得る一方で、伝熱プレート20の外縁外部に逃げることはできない。第2の流体F2は、伝熱プレート20の外縁にて伝熱プレート20に進入し得るが、ポート開口が封止されることによりポート開口内には流れない。
【００４５】
したがって、伝熱プレート20同士は、それらのポートまたはそれらの外縁で交互に相互に接合される。伝熱プレート20間に形成される空間またはチャネルは、すきまと呼ばれる。これは、スタック201の全てのプレートについてなされ、すなわち第1の側部101、第2の側部102、第3の側部103、および第4の側部104は、伝熱プレートの上側部に位置する同様の伝熱プレートの対応する側部と封着される。第1のポート開口22および第2のポート開口23は、伝熱プレートの底側部に位置する同様の伝熱プレートの対応する開口と封着される。
【００４６】
次いで、第1の流体F1用の第1の組の流れチャネル31が、伝熱プレート20間の1つおきのすきまの間に形成され、第1のポート開口22に流体進入口28を、および第2のポート開口23に流体退出口29を有する。伝熱プレート21上の第1の流体F1の流れが逆転される場合には、第1のポート開口22に位置する流体進入口28が流体退出口となり、第2のポート開口23に位置する流体退出口29が流体進入口となる。
【００４７】
第2の流体F2用の第2の組の流れチャネル32は、伝熱プレート20間の他方の1つおきの第2のすきまの間に形成され、伝熱プレートごとに、第1の側部101の第1の側部開口24に流体進入口26を、および第2の側部102の第2の側部開口25に流体退出口27を有する。伝熱プレート21上の第2の流体F2の流れが逆転される場合には、第1の側部101の第1の流体進入口26が流体退出口となり、第2の側部102の流体退出口27が流体進入口となる。したがって、第1の側部開口24および第2の側部開口25により、第2の流体F2は、第1の側部開口24から第2の側部開口25へまたは逆方向に伝熱プレート21の底部表面89(図7を参照)上を流れることが可能となる。
【００４８】
以下にさらに示すように、第1の流体F1の流れ方向は、スタック201の伝熱プレートの一部について、他の伝熱プレートの一部の流れ方向とは逆であり、すなわち、第1の組の流れチャネル31は、第1の流体F1が進入するポート開口に応じて(第1の流体F1の流れ方向に応じて)、第1のポート開口22に位置する流体進入口と第2のポート開口23に位置する流体退出口とを有するか、または第2のポート開口23に位置する流体進入口と第1のポート開口22に位置する流体退出口とを有する。同様に、第2の流体F2の流れ方向は、スタック201の伝熱プレートの一部について、他の伝熱プレートの一部の流れ方向とは逆である。つまり、第2の組の流れチャネル32は、第2の流体F2が進入する側部に応じて(第2の流体F2の流れ方向に応じて)、第1の側部101に位置する流体進入口と第2の側部102に位置する流体退出口とを有するか、または第2の側部102に位置する流体進入口と第1の側部101に位置する流体退出口とを有するということである。
【００４９】
図3を参照すると、プレート熱交換器1は、伝熱プレート20の第1のポート開口22を通り延在する第1の分配チューブ41を有する。第1の分配チューブ41は、第1の流体ブロッカ61により相互に分離された流体出口43および流体入口44を有する。第1の分配チューブ41の流体出口43および流体入口44のそれぞれは、第1の分配チューブ41の各長さに沿って延在する細長開口または貫通穴の形状を有する。第1の流体ブロッカ61は、流体が第1の流体ブロッカ61を越えて流れないように、ディスク61の周囲エッジにて第1の分配チューブ41の内部に溶接されたディスク形状を有する。上部カバー12を貫通して延在する第1の分配チューブ41の端部が、第1の熱交換器入口3を形成する。
【００５０】
プレート熱交換器1は、伝熱プレート20の第2のポート開口23を通り延在する第2の分配チューブ42を有する。第2の分配チューブ42は、流体入口46および流体出口47を有する。第2の分配チューブ42の流体入口46は、伝熱プレート20全体にわたり見た場合に、第1の分配チューブ41の流体出口43の反対側に配置される。第2の分配チューブ42の流体出口47は、伝熱プレート20全体にわたり見た場合に、第1の分配チューブ41の流体入口44の反対側に配置される。第2の分配チューブ42の流体入口46および流体出口47のそれぞれは、第2の分配チューブ42の各長さに沿って延在する細長開口または貫通穴の形状を有する。
【００５１】
この文脈において、「伝熱プレート全体にわたり」は、伝熱プレート21の第1のポート開口22から第2のポート開口23に向かう第1の方向か、または第1の方向とは逆である第2の方向を指し得る。これらの方向は、伝熱プレートの平面の広がりに対しておよび軸A1に対して平行である。
【００５２】
第1の分配チューブ41の流体出口43は、第1の流体F1が、第1の熱交換器入口3を経由して第1の分配チューブ41に進入した後に、流体出口43を経由して第1の分配チューブ41から出て、第1のポート開口22の流体進入口28が第1の分配チューブ41に面する伝熱プレート20間のすきま内に流れ得る意味において、出口となる。したがって、第1の分配チューブ41の流体出口43に面する伝熱プレートの第1のポート開口22に位置する全ての流体進入口28が、第1の分配チューブ41から第1の流体F1を受けることになる。これらのすきま内で、第1の流体F1は、伝熱プレート全体にわたり流れ、最終的に第2のポート開口23の流体退出口29に位置するすきまから流出する。その後、流体は、第2の分配チューブ42の流体入口46に流入し、したがって流体入口46が「入口」となる。これは、図3の面P4と上部カバー12との間の全ての伝熱プレートについて当てはまる。
【００５３】
第1の流体F1が、流体入口46を経由して第2の分配チューブ42に流入した場合には、第1の流体F1は、第2の分配チューブ42内におよび流体出口47へとさらに流れ、第2のポート開口23にて流体出口47を経由して第2の分配チューブ42から出る(流体出口47を「出口」として機能させる)。次いで、第1の流体F1は、伝熱プレート20の第2のポート開口23にて伝熱プレート20間のすきまに進入し、これにより第2のポート開口23は流体進入口として機能する。次いで、第1の流体F1は、すきまに流入し、すなわち伝熱プレート全体にわたり流れ、第1のポート開口22にてすきまから退出し、これにより第1のポート開口22は流体退出口として機能し、その流体入口44を経由して第1の分配チューブ41に流入する。第2の分配チューブ42の流体出口47から第1の分配チューブ41の流体入口44への第1の流体F1の流れは、図3の面P4と面P5との間に位置する全ての伝熱プレートに該当する。
【００５４】
また、第1の分配チューブ41は、その流体入口44に隣接して位置する第2の流体出口45を有する。第2の分配チューブは、伝熱プレート20全体にわたり見た場合に、第1の分配チューブ41の第2の流体出口45の反対側に位置する第2の流体入口48を有する。第2の流体入口48は、第3の流体ブロッカ62により第2の分配チューブ42の流体出口47から分離される。
【００５５】
第1の分配チューブ41の第2の流体出口45および第2の分配チューブ42の第2の流体入口48のそれぞれは、第1の分配チューブの長さ41に沿って、または第2の分配チューブ42の長さに沿って延在する細長開口または貫通穴の形状を有する。第3の流体ブロッカ62は、流体が第3の流体ブロッカ62を越えて流れないように、ディスクの周囲エッジにて第2の分配チューブ42の内部に溶接されたディスク形状を有する。
【００５６】
第1の流体F1が、その流体入口44経由して第1の分配チューブ41に進入した後に、第1の流体F1は、第1の分配チューブ41内におよびその第2の流体出口45へさらに流れる。第1の流体F1は、第2の流体出口45を経由して第1の分配チューブ41を出て、第1のポート出口22にてすきまに流入する。次いで、第1の流体F1は、すきまを形成する伝熱プレートにわたってすきま内を流れ、伝熱プレート20の第2のポート開口23を経由してすきまから流出し、第2の流体入口48を経由捨て第2の分配チューブ42に流入する。第1の分配チューブ41の第2の流体出口45から第2の分配チューブ42の第2の流体入口48への第1の流体F1の流れは、面P5と底部カバー13との間に位置する全ての伝熱プレートに該当する。第1の流体F1は、底部カバー13を貫通して延出する第2の分配チューブ42の一部により形成された第1の熱交換器出口4を経由して第2の分配チューブ42から退出する。
【００５７】
第1の流体F1の大まかな流路が、参照数字「F1」で印をつけられた曲線矢印によって示される。
【００５８】
分かるように、第1の分配チューブ41および第2の分配チューブ42は、ケーシング10の上部カバー12から底部カバー13まで延在する。第1の分配チューブ41は、底部カバー13を貫通して延在する端部を有し、第2の分配チューブ42は、上部カバー12を貫通して延在する端部を有する。カバー12、13を貫通して延在する端部は、流体がプレート熱交換器1から漏出し得ないように封止される。第1の分配チューブ41および第2の分配チューブ42は共に、典型的には溶接により上部カバー12におよび底部カバー13に装着され、この溶接によってプレート熱交換器1の耐圧性が上昇する。
【００５９】
第1の端部プレート18は、伝熱プレート20と上部カバー12との間に配置され、第2の端部プレート19は、伝熱プレート20と底部カバー13との間に配置される。第1の分配チューブ41および第2の分配チューブ42のそれぞれは、典型的には分配チューブ41、42が貫通して延在する端部プレートのポートにて端部プレート18、19に溶接される。
【００６０】
図4を参照すると、プレート熱交換器1は、ケーシング10と伝熱プレート20の第1の側部24とに沿って延在する第1の通路51を有する。第1の通路51は、第2の流体ブロッカ63により相互に分離された流体出口セクション53および流体入口セクション54を有する。
【００６１】
また、プレート熱交換器1は、第2の通路52を有し、第2の通路52は、ケーシング10と伝熱プレート20の第2の側部25に沿って延在する。したがって、第2の通路52は、伝熱プレート20全体にわたり見た場合に、第1の通路51の反対側に位置する。第2の通路52は、流体入口セクション56および流体出口セクション57を有する。流体入口セクション56は、伝熱プレート20全体にわたり見た場合に、第1の通路51の流体出口セクション53の反対側に配置される。第2の通路52の流体出口セクション57は、伝熱プレート20全体にわたり見た場合に、第1の通路51の流体入口セクション54の反対側に配置される。
【００６２】
第1の通路51は、その流体入口セクション54に隣接して位置する第2の流体出口セクション55を有する。第2の通路52は、伝熱プレート20全体にわたり見た場合に、第1の通路51の第2の流体出口セクション55の反対側に配置された第2の流体入口セクション58を有する。第2の通路52の第2の流体入口セクション58は、第4の流体ブロッカ64により第2の通路52の流体出口セクション57から分離される。
【００６３】
詳細には、第1の通路51は、上部カバー12と底部カバー13との間において、伝熱プレート20の第1の側部24と第1の側部24に面する円筒状ケーシング11の内部表面14(図5を参照)との間の空間により形成される。第2の通路52は、上部カバー12と底部カバー13との間において、伝熱プレート20の第2の側部25と第2の側部25に面する円筒状ケーシング11の表面14'との間の対応する空間により形成される。
【００６４】
第2の流体F2は、第2の熱交換器入口5を経由して第1の通路51に進入する。次に、第2の流体F2は、第1の通路51の流体出口セクション53を経由して第1の通路51から出て、流体進入口26が位置する伝熱プレート20の第1の側部24にて伝熱プレート20間のすきま内に流れることにより、第1の通路51を出る。底部カバー13と面P6との間に位置する伝熱プレート20の第1の側部24に位置する全てのすきままたは開口が、第1の通路51の流体出口セクション53を形成する。したがって、第2の流体F2が第1の通路51から流出すると、第2の流体F2は、第2の組の流れチャネル32の一部であるすきまに流入する。次いで、第2の流体F2は、伝熱プレート20全体にわたり流れ、第2の通路52の入口セクション56にて伝熱プレート20から退出する、すなわち第2の流体F2は、その流体入口セクション56にて第2の通路52に流入する。底部カバー13と面P6との間に位置する伝熱プレート20の第2の側部25に位置する全てのすきままたは開口が、第2の通路52のための流体入口セクション56を形成する。
【００６５】
第2の流体F2が、流体入口セクション56を経由して第2の通路52に進入した後に、第2の流体F2は、第2の通路52の流体出口セクション57に向かって第2の通路52内を流れる。面P6と第4の流体ブロッカ64または面P7との間に位置する伝熱プレート20の第2の側部開口25に位置する全てのすきままたは開口が、第2の通路52の流体出口セクション57を形成する。第2の流体F2は、第2の通路52から出て流体出口セクション57のすきま内に流れ、伝熱プレート20を越え、第1の通路51の流体入口セクション54を経由してこのすきまから退出する。面P6と面P7との間に位置する伝熱プレート20の第1の側部24に位置する全てのすきままたは開口が、第1の通路51の流体入口セクション54を形成する。
【００６６】
第2の流体F2が、流体入口セクション54を経由して第1の通路51に進入した場合に、第2の流体F2は、第2の通路52の第2の流体出口セクション55に向かって第1の通路51内を流れる。面P7と上部カバー12との間に位置する伝熱プレート20の第1の側部24に位置する全てのすきままたは開口が、第1の通路51の第2の流体出口セクション55を形成する。第2の流体F2は、第2の流体出口セクション55を経由して第1の通路51から出て、第2の流体出口セクション55にてすきまに流入し、伝熱プレート20を越えて、第2の通路52の第2の流体入口セクション58を経由してこのすきまから退出する。面P7と上部カバー12との間に位置する伝熱プレート20の第2の側部開口25に位置する全てのすきままたは開口が、第2の通路52の第2の流体入口セクション58を形成する。第2の流体F2が、第2の流体入口セクション58にて第2の通路52に流入した後に、第2の流体F2は、第2の熱交換器出口6を経由して第2の通路52から退出する。
【００６７】
第2の流体F2の流路は、参照数字「F2」で印をつけられた曲線矢印により示される。
【００６８】
分かるように、面P4〜P7は、流体ブロッカ61〜64により画定される。具体的には、面P4は、第1の流体ブロッカ61と一致し、面P6は、第2の流体ブロッカ63と一致し、面P5は、第3の流体ブロッカ62と一致し、面P7は、第4の流体ブロッカ64と一致する。
【００６９】
プレート熱交換器1は、第1の流体および第2の流体のための第1の分配チューブおよび第2の分配チューブまたは第1の通路および第2の通路を有するプレート熱交換器の1つの可能な実施形態を示す。説明される実施形態は、マルチパス構成を有し、典型的にはいわゆる単段用途において使用される。他の実施形態では、例えば熱交換器が凝縮器または再沸器の用途で使用される場合に、シングルパス構成が使用され得る。この場合には、第2の流体用の入口および出口は、シェルの中心に位置し得る。
【００７０】
図11を参照すると、第2の流体ブロッカ63またはバッフルは、円筒状ケーシング11の内部表面14(図5を参照)に当接するまたは非常に近い周囲エッジ67と、伝熱プレート21の第1の側部開口24に接合される周囲エッジセクション66とを有する、伝熱プレート21の一体部分であってもよい。また、第2の流体ブロッカ63は、図12の流体ブロッカ63'により示されるような部分ディスクの形態を有し得る。また、流体ブロッカ63'は、伝熱プレート21の第1の側部開口24に沿っておよびケーシング10の内方表面14に沿って延在する周囲エッジ66、67を有する。
【００７１】
第2の流体ブロッカ63を支持するために、プレート熱交換器1は、ケーシング10の内部支持表面15から第2の流体ブロッカ63へと第1の通路51に沿って延在するロッド69(図4を参照)を有し得る。支持表面15は、端部プレート19の、または端部プレートが使用されない場合には底部カバー13の一部であってもよい。典型的には、ロッド69は、支持表面15から他方の端部プレート18上または端部プレートが使用されない場合には上部カバー12上の同様の支持表面まで延在し得る。次いで、ロッド69は、第2の流体ブロッカ63、63'の貫通穴68(図11および図12を参照)を貫通して延在してもよく、例えばスポット溶接などにより第2の流体ブロッカ63、63'に連結される。これは、第1の通路51に沿った方向に第2の流体ブロッカ63、63'のための支持を効果的に実現する。同様のロッドが、第4の流体ブロッカ64を支持するために第2の通路52内に配置されてもよい。
【００７２】
図5に戻り参照すると、およびさらに図6〜図8を参照すると、図1の熱交換器1のために使用され得る伝熱プレート21が示される。伝熱プレート21は、複数の列73、74を有し、各列73、74は、列73の頂部76および溝77ならびに列74の頂部76'および溝77'などの交互に配置された頂部および溝を備える。列73、74は、伝熱プレート21の上面P2と底面P3との間において伝熱プレート21の中央面P1に沿って延在する。中央面P1は、典型的には伝熱プレート21の中心に延在する面であり、図示する実施形態では伝熱プレートの上側部および伝熱プレート21の底側部から等距離をおいて延在する面である。上面P2および底面P3は、中央面P1に対して実質的に平行であり、中央面P1の各側に位置する。
【００７３】
同一列73中の各頂部76と隣接する溝77との間の移行部は、中央面P1に対して傾斜した伝熱プレート21の部分78により形成される。列74は、頂部76'と溝77'との間に対応する傾斜部分78'を有する。平坦細長プレート部分80、81は、頂部および溝の列73、74間において伝熱プレートの中央面P1に沿って延在する。それにより、列73、74は、相互に分離される。平坦細長プレート部分80、81は、補強セクションまたは流れチャネルとも呼ばれる場合があり、すなわちプレート部分80、81は、頂部76および溝77の列73、74間に流れチャネルを形成する。一般的には、中央面P1は、平坦細長プレート部分80、81の中心に位置するかその中心に沿って延在する。面P1、P2、およびP3は、図7においては側部から見られている。
【００７４】
頂部76は、伝熱プレート21の上側部88上に各上部表面85を有し、溝77は、伝熱プレート21の底側部89上に各底部表面86を有する。上側部88は、伝熱プレート21の第1の側部88とも呼ばれる場合があり、底側部89は、伝熱プレート21の第2の側部89とも呼ばれる場合がある。上部表面85は、伝熱プレート21の上方に(上側部88上に)配置される伝熱プレートに当接する接触エリアを有する。底部表面86は、伝熱プレート21の下方に(底側部89上に)配置された伝熱プレートに当接する接触エリアを有する。頂部および溝の複数、殆ど、またはさらには全てに関して、上部表面85の接触エリアは、底部表面86の接触エリアよりも大きい。交互に配置された頂部および溝の列の一部は、伝熱プレート21の第1の側部開口24および第2の側部開口25に対して平行である。
【００７５】
図9および図10を参照すると、伝熱プレート21がさらに詳細に示され、種々の特徴を有する種々のタイプのセクションを有する。第1のタイプの第1のセクションS1は、伝熱プレート21の中央に位置する。第2のタイプの2つのセクションS2、S2'は、ポート開口22、23の周囲に位置する。第3のタイプの2つのセクションS3、S3'は、第1のセクションS1の両側部に位置する。第4のタイプの2つのセクションS4、S4'は、第3の側部103および第4の側部104に沿って位置し、第5のタイプの2つのセクションS5、S5'は、第1の側部101および第2の側部102に沿って位置する。
【００７６】
セクションS2、S2'は、軸A2を中心として同様かつ対称であり、軸A2は、伝熱プレート21の中心C1を貫通して延在し、軸A1に対して垂直である。セクションS3、S3'は、軸A1を中心として同様かつ対称である。セクションS4、S4'は、軸A2を中心として同様かつ対称であり、セクションS5、S5'は、軸A1を中心として同様かつ対称である。
【００７７】
第1のセクションS1では、相互に隣接しておよび軸A1に沿って対称的に延在する頂部および溝の3つの列375が存在し、すなわちこれらの3つの列を相互に分離させるプレート部分が存在しない。これらの頂部および溝の列375は、頂部および溝の軸方向に延在する列の中央の組375を形成する。
【００７８】
また、第1のセクションS1は、伝熱プレート21の上部表面88上に配置された第1の流体ブロッカ210および第2の流体ブロッカ212を有する。流体ブロッカ210、212は、第1のポート開口22と第2のポート開口23との間に位置する。第1の流体ブロッカ210は、ウェッジ形状であり、第1のポート開口22に面するテーパ状セクション211を有する。第2の流体ブロッカ212もまた、ウェッジ形状であり、第2のポート開口23に面するテーパ状セクション213をやはり有する。
【００７９】
第2のセクションS2では、頂部および溝の複数の列373が、第1のポート開口22の中心C2から径方向に外方に延在し、それにより径方向に延在する頂部および溝の列373を形成する。径方向に延在する頂部および溝の列373は、第1のポート開口22の周囲を囲む。セクションS2'は、対応する頂部および溝の列を有する。
【００８０】
第3のセクションS3では、頂部および溝の複数の列374が、軸A1に対して平行に長手方向に延在し、それにより頂部および溝の長手方向に延在する列374を形成する。セクションS3'は、対応する頂部および溝の列を有する。
【００８１】
第4のセクションS4では、頂部および溝の複数の列376が、湾曲しながら第3の側部103に対して平行に延在し、それにより頂部および溝の湾曲列376を形成する。セクションS4'は、第4の側部104に沿って延在する対応する頂部および溝の列を有する。
【００８２】
第4のセクションS4では、第3の流体ブロッカ214がさらに存在し、セクションS4'では、第4の流体ブロッカ218が存在する。これらの流体ブロッカ214、218は共に、伝熱プレート21の底部表面89上に配置される。第3の流体ブロッカ214は、第3の側部103に沿って延在する流体チャネル301を横断して第1のポート開口22と第3の側部103との間に位置する。第4の流体ブロッカ218は、第4の側部104に沿って延在する流体チャネル302を横断して第2のポート開口23と第4の側部104との間に配置される。流体チャネル301の効率的なブロックを実現するために、3つの追加の流体ブロッカ215、216、217が、流体チャネル301を横断して配置され、一方で3つの追加の流体ブロッカ219、220、221が、流体チャネル302を横断して配置される。
【００８３】
第4のセクションS4では、伝熱プレート21底部表面89上に配置され、第3の側部103に沿って延在する第5の流体ブロッカ222が存在する。セクションS4'では、伝熱プレート21の底部表面89上に配置され、第4の側部104に沿って延在する第6の流体ブロッカ223が存在する。
【００８４】
また、第4のセクションS4は、第1のフローリデューサ224を有し、セクションS4'は、第2のフローリデューサ225を有する。両フローリデューサ224、225は、伝熱プレート21の底部表面89上に配置される。第1のフローリデューサ224は、セクションS4において第1のポート開口22から第3の側部103まで延在する。第2のフローリデューサ225は、セクションS4'において第2のポート開口23から第4の側部104まで延在する。
【００８５】
頂部および溝の列同士を分離させる複数のプレート部分が、初めに第1のポート開口22から外方に、次いで湾曲しながら第3の側部103に対して平行である方向に延在し、それによりプレート部分が曲線状プレート部分84を備える。
【００８６】
第5のセクションS5では、第1の側部開口24に沿って位置する頂部313の第1の側部列311が存在し、セクションS5'は、第2の側部開口25に沿って位置する頂部の第2の側部列312を有する。第1の側部列311および第2の側部列312の頂部313は、流れチャネルを形成するプレート部分80、81により相互に分離された頂部76および溝77の列73、74中に、先述の頂部76とは異なるピッチを有する。
【００８７】
これらの図面から分かるように、伝熱プレート21は、初めに第1のポート開口22から外方に、次いで第3の側部103に対して平行である方向に延在して、第1のポート開口22から第2のポート開口23への方向に対して平行である方向に延在して続くプレート部分87(流れチャネル)を有する。このプレート部分87または流れチャネル87は、図10では破線矢印により示される。
【００８８】
また、伝熱プレート21は、初めに第1のポート開口22から径方向に外方に、次いで第1のポート開口22から第2のポート開口23への方向に対して平行である方向にまたは第1の側部101に対して平行である方向に、最終的に第2のポート開口23まで径方向に内方に延在する頂部および溝の列同士を分離させるプレート部分(流れチャネル)を有する。このプレート部分または流れチャネルは、図10では破線矢印91により示される。
【００８９】
また、伝熱プレート21は、初めに第1のポート開口22から各径方向に外方に延在する頂部および溝の列同士を分離させる少なくとも2つのプレート部分(流れチャネル)を有する。これらの2つの流れチャネルは、第1のポート開口22から第2のポート開口23への方向に対して平行である、または第1の側部101に対して平行な方向となる1つの流れチャネルと接合する。これらの少なくとも2つの径方向プレート部分およびそれらが接合する流れチャネルは、図10では破線矢印92により示される。
【００９０】
図13〜図15を参照すると、バイパスブロッカ130の第3の実施形態が示される。バイパスブロッカ130は、伝熱プレート20が円筒状ケーシング11と合流する伝熱プレート20上に位置し、第2の流体F2が、第1の通路51と第2の通路52との間を流れる場合にまたは逆方向に流れる場合に伝熱プレート20と円筒状ケーシング11の内方表面との間で短絡するのを防止する。バイパスブロッカ130は、上部カバー12から底部カバー13まで伝熱プレート20に沿って延在する櫛状構造体133を備える。櫛状構造体133は、伝熱プレート20のエッジが中に延在する間隙134を有し、スポット溶接により伝熱プレート20に装着される。典型的には、櫛部の間隙は、気密シールが実現され得るように、伝熱プレート20のエッジに当接している。全ての残りの間隙が、溶接により閉じられてもよい。櫛状構造体133から、第1のシール131および第2のシール132が延在する。これらのシール131、132は、バイパスブロッカ130が伝熱プレート20と円筒状ケーシング11との間に配置される場合に、円筒状ケーシング11の内部表面に緊密に当接するように可撓性である。
【００９１】
バイパスブロッカ130と伝熱プレートとの間の良好なフィットを実現するために、伝熱プレート21は、その第3の側部103に2つの切欠部231、232を有してもよく、第4の側部140は、2つの切欠部233、234を有してもよい。これらの切欠部231、232、233、234のそれぞれは、要素130のような各封止要素を受ける。プレート中の切欠部は、櫛状構造体133の間隙134に嵌入する。
【００９２】
図16および図17を参照すると、プレート熱交換器1'の別の実施形態が示される。この熱交換器1'は、例えば図3および図4に示す熱交換器1と同様であるが、第1の流体F1および第2の流体F2の両方のためのシングルパス構成を有する点が異なる。つまり、流体F1、F2のそれぞれが、図3および図4の熱交換器1では3回である(したがって3パス構成を有する)のに対して1回だけ、伝熱プレート20間を通過するということである。
【００９３】
詳細には、熱交換器1'は、伝熱プレート20の第1のポート開口22を貫通して延在する第1の分配チューブ41を有する。第1の分配チューブ41は、流体入口3および流体出口43を有する。流体入口3は、第1の分配チューブ41の端部に位置する従来型のチューブ入り口であり、流体出口43は、第1の分配チューブ41の長さに沿って延在する細長開口または貫通穴の形状を有する。
【００９４】
プレート熱交換器1'は、伝熱プレート20の第2のポート開口23を貫通して延在する第2の分配チューブ42を有する。第2の分配チューブ42は、流体入口46および流体出口4を有する。流体出口4は、第2の分配チューブ42の端部に位置する従来型のチューブ出口であり、流体入口46は、第2の分配チューブ42の長さに沿って延在する細長開口または貫通穴の形状を有する。第2の分配チューブ42の流体入口46は、伝熱プレート20全体にわたり見た場合に、第1の分配チューブ41の流体出口43の反対側に配置される。プレート熱交換器1'は、その分配チューブ内に、上述の流体ブロッカ61および62と同様の流体ブロッカを有さない。全ての他の特徴が同一であるが、流体ブロッカが存在しないことにより、1パス構成を結果としてもたらす第1の流体用の別の流路が形成される。流体ブロッカが存在しないことにより、参照数字「F1」で印をつけられた曲線矢印により示されるような第1の流体F1の大まかな流路が得られる。
【００９５】
図3および図4または図18および図19のプレート熱交換器1および1'はそれぞれ、伝熱プレート20のポート開口22、23を貫通して延在する第1の分配チューブ41および第2の分配チューブ42の形態において同一のコンセプトを共有する。第1の分配チューブ41は、第1の流体F1用の流体入口3と、第1の組の流れチャネル31の少なくともセクション91に面する流体出口43とを備える。この場合に、第1の流体F1は、第1の分配チューブ41を出て、第1の組の流れチャネル31の前記セクション91に進入する。1パス構成では、典型的には、セクション91は、全ての伝熱プレートについて第1の流体F1用の流れチャネルを備える。
【００９６】
第2の分配チューブ42は、伝熱プレート20の第2のポート開口23を貫通して延在し、第1の組の流れチャネル31の上述のセクション91に面する流体入口46を備え、それにより第1の流体F1は、第1の組の流れチャネル31の前記セクション91を出て、第2の分配チューブ42に進入する。また、第2の分配チューブ42は、第1の流体F1用の流体出口4を有する。
【００９７】
図18および図19のプレート熱交換器1'は、流体ブロッカを有さないため、第1の組の流れチャネル31の1つのみのセクションが存在する。出口43および入口46は共に、セクション91に面する。図3および図4のプレート熱交換器1は、第1の流体F1用の2つの流体ブロッカと、したがって第1の組の流れチャネル31の3つのセクション91、92、93とを有する。各セクション91、92、93は、第1の流体F1用の1つの流体パスに相当する。
【００９８】
他の実施形態が考えられる。例えば、2パス構成において、熱交換器が、第1の流体ブロッカ61を有するが、第2の流体ブロッカ62を有さない。この場合には、第1の流体ブロッカは、第1の分配チューブの中間に位置し得る。この場合に、第2の分配チューブ42の出口は、第1の組の流れチャネル31の第2のセクションに面する出口となり、第1の分配チューブ41は、図3に示す流体出口4と同様の出口を有する。
【００９９】
プレート熱交換器1'は、ケーシング10および伝熱プレート20の第1の側部24に沿って延在する第1の通路51を有する。第1の通路51は、流体出口セクション53を有する。また、プレート熱交換器1'は、第2の通路52を有し、この第2の通路52は、ケーシング10および伝熱プレート20の第2の側部25に沿って延在する。第2の通路52は、伝熱プレート20全体にわたり見た場合に、第1の通路51の反対側に位置する。第2の通路52は、流体入口セクション56を有する。第1の通路51は、流体入口5を有し、第2の通路52は、流体出口6を有する。
【０１００】
プレート熱交換器1'は、その通路51、52内に、前述の流体ブロッカ63および64のような流体ブロッカを有さない。全ての他の特徴は同一であるが、流体ブロッカが存在しないことにより、1パス構成を結果としてもたらす第2の流体用の別の流路が形成される。流体ブロッカが存在しないことにより、参照数字「F2」で印をつけられた曲線矢印により示されるような第2の流体F2の大まかな流路が得られる。
【０１０１】
図3および図4または図18および図19のプレート熱交換器1および1'はそれぞれ、伝熱プレート20の側部に沿って延在する通路51、52の形態において同一のコンセプトを共有する。第1の通路51は、第2の流体F2用の流体入口5と、第2の組の流れチャネル32のセクション94に面する流れ出口セクション53とを備える。この場合に、第2の流体F2は、第1の通路51を出て、第2の組の流れチャネル32の前記セクション94に進入し得る。
【０１０２】
第2の通路52は、第2の組の流れチャネル32の前記セクション94に面する流体入口セクション56を有し、それにより第2の流体F2は、第2の組の流れチャネル32の前記セクション94を出て第2の通路52に進入し得る。また、第2の通路52は、第2の流体F2用の流体出口6を有する。
【０１０３】
図18および図19のプレート熱交換器1'は、その通路51、52内に流体ブロッカを有さないため、第2の組の流れチャネル31の1つのみのセクション94が存在する。図3および図4のプレート熱交換器1は、その通路用の2つの流体ブロッカを有し、したがって第2の組の流れチャネル32の3つのセクション94、95、96を有する。各セクション94、95、96は、第2の流体F2用の1つの流体パスに相当する。
【０１０４】
他の実施形態が考えられる。例えば、第2の流体用の2パス構成では、熱交換器は流体ブロッカ63を有する(図4を参照)が、流体ブロッカ64を有さない。この場合に、典型的には、流体ブロッカは、第2の通路52の中間に配置される。この場合に、第2の通路52の出口は、第2の組の流れチャネル32の第2のセクションに面する出口となり、第1の通路51は、図4に示す流体出口6と同様の出口を有する。
【０１０５】
例えば第1の流体用の1つのパスおよび第2の流体用の2つのパスなど、第1の流体および第2の流体用の異なる複数の通路を有することが可能である。
【０１０６】
示すように、第1の分配チューブ41の流体出口43は、開口101の形態を有し、第2の分配チューブ42の流体入口46は、同様の開口102の形態を有する。したがって、分配チューブ41、42はそれぞれ、少なくとも1つの開口101、102(チューブ中の貫通穴)を有し、これらの開口101、102は、第1の組の流れチャネル31の同一の流れチャネルへの開口である。図3および図4に示す実施形態の分配チューブにおける出口および入口は、対応する開口を有する。
【０１０７】
第1の通路51の流体出口53および第2の通路52の流体入口56は、伝熱プレートの対向し合う周囲エッジ105、106にすきま103、104の形態の少なくとも1つの各開口を有する。これらのすきま103、104または間隙は、第2の組の流れチャネル32の同一の流れチャネルへの流体アクセスを与える。また、図4に示す入口および出口54、55、57、58は、伝熱プレート間の対応するすきままたは間隙により形成される。
【０１０８】
上記の結果として、2パス構成に関しては、第1の流体のために、第1の分配チューブは、第1の流体用のさらなる(第2の)流体入口およびさらなる(第2の)流体出口を備える。さらなる入口は、図3の入口44と同様であり、次いで、出口は、図3に示す出口4と同様の出口であるが、第1の分配チューブ上に配置される。ブロッカ61のような流体ブロッカが、さらなる流体入口が第1の組の流れチャネルの少なくともさらなる(第2の)セクションに面するように、第1の分配チューブの(第1の)流体出口からさらなる流体入口を分離させる。この場合に、第2の分配チューブの流体出口は、第1の組の流れチャネルの前記さらなるセクションに面し、それにより第1の流体は、第2の分配チューブを出て、第1の組の流れチャネルの前記さらなるセクションに進入し、第1の組の流れチャネルの前記さらなるセクションを出てそのさらなる流体入口を経由して第1の分配チューブに進入し得る。
【０１０９】
2パス構成については、第1の通路は、さらなる流体入口と、第2の流体用のさらなる流体出口と、第1の通路の流体出口からさらなる流体入口を分離させる流体ブロッカとを備える。この場合に、さらなる出口は、図3に示す出口6と同様の出口であるが、第1の通路上に配置される。さらなる流体入口は、第2の組の流れチャネルの少なくともさらなるセクションに面する。第2の通路の流体出口は、第2の組の流れチャネルの前記さらなるセクションに面し、それにより第2の流体は、第2の通路を出て第2の組の流れチャネルの前記さらなるセクションに進入し、第2の組の流れチャネルの前記さらなるセクションを出てそのさらなる流体入口を経由して第1の通路に進入し得る。
【０１１０】
流体ブロッカ62を有する図3および図4の3パス構成については、第1の分配チューブ41のさらなる(第2の)出口が、出口45であり、第2の分配チューブ42は、さらなる入口48およびさらなる出口4を有する。流体ブロッカ64を有する場合には、第1の通路51のさらなる(第2の)出口は、出口55であり、第2の通路52は、さらなる入口58およびさらなる出口6を有する。
【０１１１】
上記の説明から、本発明の様々な実施形態を説明し示したが、本発明は、それらに限定されず、以下の特許請求の範囲において定義される主題の範囲内において他の方法で具現化されてもよいということになる。例えば、プレート熱交換器は、異なる個数の流体ブロッカと、他の位置の熱交換器流体入口および流体出口とを有して構成されてもよい。したがって、流体用の3つのいわゆるパスが示されるが、流体用の別の個数のパスがむしろ実現されてもよい。
【符号の説明】
【０１１２】
1  プレート熱交換器
1'  プレート熱交換器
3  第1の熱交換器入口
4  第1の熱交換器出口
5  第2の熱交換器入口
6  第2の熱交換器出口
10  ケーシング
11  円筒状ケーシング
12  上部カバー
13  底部カバー
14  内部表面
14'  表面
15  内部支持表面
18  第1の端部プレート
19  第2の端部プレート
20  伝熱プレート
21  伝熱プレート
22  第1のポート開口
23  第2のポート開口
24  第1の側部開口
25  第2の側部開口
26  流体進入口
27  流体退出口
28  流体進入口
29  流体退出口
31  第1の組の流れチャネル
32  第2の組の流れチャネル
41  第1の分配チューブ
42  第2の分配チューブ
43  流体出口
44  流体入口
45  第2の流体出口
46  流体入口
47  流体出口
48  第2の流体入口
51  第1の通路
52  第2の通路
53  流体出口セクション
54  流体入口セクション
55  第2の流体出口セクション
56  流体入口セクション
57  流体出口セクション
58  第2の流体入口セクション
61  第1の流体ブロッカ、ディスク
62  第3の流体ブロッカ
63  第2の流体ブロッカ
63'  流体ブロッカ
64  第4の流体ブロッカ
66  周囲エッジセクション、周囲エッジ
67  周囲エッジ
68  貫通穴
69  ロッド
73  列
74  列
76  頂部
76'  頂部
77  溝
77'  溝
78  中央面P1に対して傾斜した伝熱プレート21の部分
78'  傾斜部分
80  平坦細長プレート部分
81  平坦細長プレート部分
84  曲線状プレート部分
85  上部表面
86  底部表面
87  プレート部分
88  上部表面
89  底部表面
91  破線矢印、セクション
92  破線矢印、セクション
93  セクション
94  セクション
95  セクション
96  セクション
101  第1の側部
102  第2の側部
103  第3の側部
104  第4の側部
105  周囲エッジ
106  周囲エッジ
130  バイパスブロッカ
131  第1のシール
132  第2のシール
133  櫛状構造体
134  間隙
201  スタック
210  第1の流体ブロッカ
211  テーパ状セクション
212  第2の流体ブロッカ
213  テーパ状セクション
214  第3の流体ブロッカ
215  流体ブロッカ
216  流体ブロッカ
217  流体ブロッカ
218  第4の流体ブロッカ
219  流体ブロッカ
220  流体ブロッカ
221  流体ブロッカ
222  第5の流体ブロッカ
223  第6の流体ブロッカ
224  第1のフローリデューサ
225  第2のフローリデューサ
231  切欠部
232  切欠部
233  切欠部
234  切欠部
301  流体チャネル
302  流体チャネル
311  第1の側部列
312  第2の側部列
313  頂部
373  列
374  列
376  列
F1  第1の流体
F2  第2の流体
C1  伝熱プレート21の中心
C2  第1のポート開口22の中心
C3  第2のポート開口23の中心
P1  伝熱プレート21の中央面
P2  上面
P3  底面
P4  面
P5  面
P6  面
P7  面
A1  軸
A2  軸
S1  第1のセクション
S2  第2のセクション、第2のタイプのセクション
S3  第3のセクション、第3のタイプのセクション
S4  第4のセクション、第4のタイプのセクション
S5  第5のセクション、第5のタイプのセクション
S2'  第2のセクション、第2のタイプのセクション
S3'  第3のセクション、第3のタイプのセクション
S4'  第4のセクション、第4のタイプのセクション
S5'  第5のセクション、第5のタイプのセクション
【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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