(57)【要約】本発明は、プレート式平板熱交換器に使用される伝熱板に関し、該伝熱板が熱交換器に組み込まれて使用されるとき、第１熱交換流体と接触させるための第１接触サイド（１０）と、前記伝熱板が熱交換器に組み込まれて使用されるとき、第２熱交換流体と接触させるための第２接触サイドと、を備え、前記第１接触サイド（１０）及び前記第２接触サイドは、各々、前記第１接触サイド及び前記第２接触サイド上に起伏表面を夫々形成すると共に、平板熱交換器に一緒に組み込まれるとき、対応する伝熱板と接触する各接触点乃至接触領域（１４）が設けられ、かつ、前記接触点乃至接触領域（１４）の間又は外側の、前記第１接触サイド（１０）及び前記第２接触サイドの少なくとも一方のパターンに、連続する窪み、刻み、凹部、凸部及び追加の波形（１６，１７）の少なくとも１つが設けられる伝熱板。【選択図】図１
2010512501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレート式熱交換器に使用される伝熱板であって、該伝熱板が熱交換器に組み込まれて使用されるとき、第１熱交換流体と接触させるための第１接触サイドと、前記伝熱板が熱交換器に組み込まれて使用されるとき、第２熱交換流体と接触させるための第２接触サイドと、を備え、前記第１接触サイド及び前記第２接触サイドは、各々、前記第１接触サイド及び前記第２接触サイド上に起伏表面を夫々形成すると共に、プレート式熱交換器に一緒に組み込まれるとき、対応する伝熱板と接触する各接触点乃至接触領域が設けられ、かつ、前記接触点乃至接触領域の間又は外側の、前記第１接触サイド及び前記第２接触サイドの少なくとも一方のパターンに、連続する窪み、刻み、凹部、凸部及び追加の波形の少なくとも１つが設けられる伝熱板。
【請求項２】
前記窪み、刻み、凹部、凸部及び追加の波形は、これらの少なくとも１つ及び好ましくは幾つかが前記接触点面（又は接触領域面）を超えて前記伝熱板面から延びるように設計されている請求項１に記載の伝熱板。
【請求項３】
前記窪み、刻み、凹部、凸部及び追加の波形は、これらの少なくとも１つ及び好ましくは幾つかが、伝熱板面から接触点面（又は接触領域面）を超えて延び、かつ、該延び量は、前記伝熱板面間の距離に対して約１００％、好ましくは約９５％未満、より好ましくは約８０％未満、さらに好ましくは７０％未満、さらにより好ましくは約６０％未満、及び／又は、１％超、好ましくは５％超、より好ましくは１０％超、さらに好ましくは２０％超、さらにより好ましくは３０％超、それよりさらに好ましくは４０％超、最も好ましくは約５０％超に設計されている請求項１又は請求項２に記載の伝熱板。
【請求項４】
前記窪み、刻み、凹部、凸部及び追加の波形は、これらの少なくとも１つ及び好ましくは幾つかが、伝熱板面と接触点面（又は接触領域面）との間に配置されるように設計されている請求項１に記載の伝熱板。
【請求項５】
前記窪み、刻み、凹部、凸部及び追加の波形は、これらの少なくとも１つ及び好ましくは幾つかを、接触点面（又は接触領域面）からの距離が、伝熱板面と前記接触点面（又は接触領域面）との間の距離に対して約１００％、好ましくは約９５％未満、より好ましくは約８０％未満、さらに好ましくは７０％未満、さらにより好ましくは約６０％未満、及び、最も好ましくは約５０％に相当するように設計されている請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の伝熱板。
【請求項６】
前記窪み、刻み、凹部、凸部及び追加の波形は、これらの少なくとも１つ及び好ましくは幾つかを、伝熱板面からの距離が、前記伝熱板面と接触点面（又は接触領域面）との間の距離に対して約１００％、好ましくは約９５％未満、より好ましくは約８０％未満、さらに好ましくは７０％未満、さらにより好ましくは約６０％未満、及び、最も好ましくは約５０％に相当するように設計されている請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の伝熱板。
【請求項７】
前記一方の接触サイドの溝パターンは、他方の前記接触サイドの山パターンと対応し、前記一方の接触サイドの山パターンは、他方の前記接触サイドの溝パターンと対応する請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の伝熱板。
【請求項８】
前記伝熱板は、前記接触点乃至接触領域の外側に、波形パターン、好ましくは追加の波形パターンを含んで構成される請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載の伝熱板。
【請求項９】
前記パターンは、魚骨パターン又は洗濯板パターンである請求項１〜請求項８のいずれか１つに記載の伝熱板。
【請求項１０】
前記流体の流れ方向に対して垂直な線と、前記魚骨又は洗濯板のパターンの溝の方向とのなす角度が、６５°未満、好ましくは５５°未満、より好ましくは４５°未満、さらに好ましくは４０°未満、さらにより好ましくは３５°未満、及び最も好ましくは約３０°である請求項１〜請求項９のいずれか１つに記載の伝熱板。
【請求項１１】
前記窪み、刻み、凹部、凸部及び追加の波形の少なくとも１つは、少なくとも２つの前記接触点乃至接触領域の間、好ましくは３以上の前記接触点乃至接触領域の間、最も好ましくは全ての前記接触点乃至接触領域の間に設けられる請求項１〜請求項１０のいずれか１つに記載の伝熱板。
【請求項１２】
前記窪み、刻み、凹部、凸部及び追加の波形の少なくとも１つは、前記伝熱板がプレート式熱交換器に組み込まれて使用される場合、実質的に流体の意図した流れ方向に延びる線上に設けられる請求項１〜請求項１１のいずれか１つに記載の伝熱板。
【請求項１３】
前記窪み、刻み、凹部、凸部及び追加の波形の少なくとも１つは、前記伝熱板がプレート式熱交換器に組み込まれる場合、前記凸部、凹部、刻み及び追加の波形の少なくとも１つの領域で隣接する伝熱板に対する距離を、１％超、好ましくは５％超、より好ましくは約１５％超、さらにより好ましくは３０％超、及び最も好ましくは約５０％減少させる請求項１〜請求項１２のいずれか１つに記載の伝熱板。
【請求項１４】
前記窪み、刻み、凹部、凸部及び追加の波形の少なくとも１つは、前記伝熱板がプレート式熱交換器に組み込まれる場合、前記凸部又は凹部、刻みの領域で隣接する伝熱板に対する距離を、約１００％、好ましくは約９５％未満、より好ましくは約８０％未満、さらにより好ましくは７０％未満、それよりさらに好ましくは約６０％未満、及び最も好ましくは約５０％減少させる請求項１〜請求項１３のいずれか１つに記載の伝熱板。
【請求項１５】
前記窪み、刻み、凹部、凸部及び追加の波形の少なくとも１つは、前記伝熱板面における断面が、円輪、円形、線形、長方形、十字形、又は他の形状である請求項１〜請求項１４のいずれか１つに記載の伝熱板。
【請求項１６】
前記窪み、刻み、凹部及び凸部の少なくとも１つは、伝熱板の側方から視て波形断面を有し、好ましくは、慣用の魚骨パターン及び洗濯板パターンの少なくとも一方の対応する横断面より高い（又は低い）振幅方向の幅を有している請求項１〜請求項１５のいずれか１つに記載の伝熱板。
【請求項１７】
複数の伝熱板を備えたプレート式熱交換器であって、少なくとも１つ、好ましくは１０個おきの、より好ましくは８個おきの、さらに好ましくは６個おきの、さらにより好ましくは４個おきの、それよりさらに好ましくは２個おきの、最も好ましくは全ての伝熱板が、請求項１〜請求項１６のいずれか１つに記載の伝熱板であるプレート式熱交換器。
【請求項１８】
特に請求項１〜請求項１２のいずれか１つに記載の伝熱板を少なくとも２個備えたプレート式熱交換器であって、前記伝熱板は、交互に逆向きに、かつ、窪み、刻み、凹部、凸部及び追加の波形の少なくとも１つが設けられた領域で、相互に入れ子構造であるように取り付けられるプレート式熱交換器。
【請求項１９】
少なくとも２つの隣接する伝熱板は、窪み、刻み、凹部、凸部及び追加の波形の少なくとも１つが設けられ、これらは、伝熱板が相互に機械的に固定されるように配置される請求項１８に記載のプレート式熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の序文に記載された伝熱板に関する。
【背景技術】
【０００２】
公知のプレート式熱交換器用伝熱板の多くは、例えば、従来の逆Ｖ字型若しくは魚骨の模様、又は従来の洗濯板模様などの規則的な波形パターンを付している。
これらのパターンを伝熱板に付す目的は、
熱交換流体用の流路を設けること、
多数の接触点により熱交換器の構造に機械的強度を持たせること、
熱交換流体間での良好な熱移動を確保すること、
である。
【０００３】
幾つかの用途では、プレート式熱交換器用伝熱板の設計により、高い移動単位数（ＮＴＵ値）を得ることが望ましい。原則的には伝熱板のＮＴＵ値は、
伝熱板の間隙、即ち、２枚の隣接する伝熱板間の距離、を減少すること、及び、
規則的なパターンの角度（パターン角度）、即ち、前記流体の主流方向と垂直な方向に対してパターンのリブ及び溝が延びる方向の角度、を減少すること、
の少なくとも一方によって、増大する。
【０００４】
伝熱板の間隙は、通常、パターンを形成する波形の振幅方向の幅に一致する。伝熱板の間隙はまた、隣接する伝熱板間に配置されたガスケットの高さとしても定義できる。ガスケットは、プレート式熱交換器内の流体をシールすると共に、複数の流体を相互に分離する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
伝熱板の間隙を変更すると、通常、伝熱板及びガスケットの設計及び構造を全て変更する必要があり、また、新たなガスケット、及びこれに伴って新たな若しくは一部変更したガスケットツールも必要となる。したがって、伝熱板の間隙を減少することによって、現行のプレート式熱交換器の効率を改善することは、費用が嵩む。さらに、ガスケットのシール強度や寿命等のため、伝熱板の間隙を減少することには、現実的に限界がある。
【０００６】
前記パターン角度を約３０°未満に連続的に減少させても、これに対応して連続的に伝熱板の効率が増大する結果とはならない。したがって、高いＮＴＵ値が望まれる用途に用いるプレート式熱交換器の多くは、約３０°のパターン角度を有する。
【０００７】
複数のプレート式熱交換器が使用される幾つかの用途では、プレート式熱交換器の全高が、利用可能空間及び加工された部品の少なくとも一方によって制限される。したがって、高いＮＴＵ値を要求される場合、プレート式熱交換器の寸法を増大することができない。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、同一の外形寸法、同一の伝熱板の間隙及び同一のパターン角度を有する公知のパターンと比較して、より高いＮＴＵ値を得られる伝熱板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の目的は、請求項１の特徴を有する伝熱板によって達成される。好ましい実施形態は、その従属請求項に記載されている。
【００１０】
本発明の一態様によれば、プレート式熱交換器に使用される伝熱板であって、伝熱板が熱交換器に組み込まれて使用されるとき、第１熱交換流体と接触させるための第１接触サイドと、伝熱板が熱交換器に組み込まれて使用されるとき、第２熱交換流体と接触させるための第２接触サイドと、を備え、第１接触サイド及び第２接触サイドは、各々、第１接触サイド及び第２接触サイド上に起伏表面を形成すると共に、プレート式熱交換器に一緒に組み込まれるとき、対応する伝熱板と接触する各接触点乃至接触領域が設けられ、かつ、接触点乃至接触領域の間又は外側の、第１接触サイド及び第２接触サイドの少なくとも一方のパターンに、連続する窪み、刻み、凹部、凸部及び追加の波形の少なくとも１つが設けられる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のこの態様によれば、かかる伝熱板を少なくとも１つ備えたプレート式熱交換器を流通する流体の中に、付加的な乱れを誘発させることができる。接触点乃至接触領域の間又は外側の、第１接触サイド及び第２接触サイドの少なくとも一方のパターンに、連続する窪み、刻み、凹部、凸部及び追加の波形の少なくとも１つを設けるだけで、付加的な乱れによって、より高いＮＴＵ値となる。
【００１２】
本発明のこの態様における別の利点は、２つの隣接する伝熱板がプレート式熱交換器に組み込まれる場合、前記パターンの変形によって前記伝熱板同士の機械的な固定を可能にすることである。該機械的な固定により、プレート式熱交換器の組立が簡易となる。
【００１３】
本発明のこの態様によれば、これら組み込まれる伝熱板の少なくとも１つを備えたプレート式熱交換器のＮＴＵ値が、該伝熱板の概要及び特に外形、伝熱板の間隙、及びパターン角度を変更することなく、望ましいレベル（増大、又は場合によっては減少）に調整することができる。したがって、伝熱板やガスケットを形成するための現行のツールを再使用することができる。現行のガスケット形成用ツールは、何ら変更することなく使用できる。伝熱板形成用ツールは、現行のツールの挿入部分を変更することによって使用できる。これにより、投資費用を節約できるため、改良された伝熱板を、その加工に要する費用を追加することなく生産できる。
【００１４】
本発明によれば、従来のパターン設計が、流体により大きな障害を与え、その結果より多くの乱れが生成されるのに好ましい設計に変更される。これにより、ＮＴＵ値が増大する。
【００１５】
さらに、本発明の実施形態では、ガスケットのサイズを規定する伝熱板の実間隙を変更することなく、主流路における伝熱板の有効間隙を部分的に（複数の伝熱板の交互に変化する形状に依存して）減少することができる。
【００１６】
本明細書の中で、「伝熱板面」とは、ガスケット受け部の面を意味する。
【００１７】
本明細書の中では、「接触点面」乃至「接触領域面」とは、「接触点」乃至「接触領域」が配置される面を意味する。
【００１８】
２つの隣接する接触点面（接触領域面）間の距離から伝熱板厚さ（伝熱板シート材料の厚さ）を減じた値が、伝熱板の間隙に相当する。
【００１９】
本発明によれば、窪み、刻み、凹部、凸部及び追加の波形は、これらの少なくとも１つ及び好ましくは幾つかが、伝熱板面から接触点面（又は接触領域面）を超えて延びるように設計することができる。
好ましくは、窪み、刻み、凹部、凸部及び追加の波形は、これらの少なくとも１つ及び好ましくは幾つかが、伝熱板面から接触点面（又は接触領域面）を超えて延び、かつ、該延び量は、伝熱板面間の距離に対して約１００％、好ましくは約９５％未満、より好ましくは約８０％未満、さらに好ましくは７０％未満、さらにより好ましくは約６０％未満、及び／又は、１％超、好ましくは５％超、より好ましくは１０％超、さらに好ましくは２０％超、さらにより好ましくは３０％超、それよりさらに好ましくは４０％超、最も好ましくは約５０％に設計することができる。
【００２０】
本発明によれば、窪み、刻み、凹部、凸部及び追加の波形は、これらの少なくとも１つ及び好ましくは幾つかが、伝熱板面と接触点面（又は接触領域面）との間に配置されるように設計できる。これは、例えば、従来のパターン（魚骨、逆Ｖ字型又は洗濯板）を、リブから伝熱板面へ延びる幾つかの刻みを与えて修正することによって行うことができる。
【００２１】
本発明によれば、窪み、刻み、凹部、凸部及び追加の波形は、これらの少なくとも１つ及び好ましくは幾つかを、接触点面（又は接触領域面）との間の距離が、伝熱板面と接触点面（又は接触領域面）との間の距離に対して約１００％、好ましくは約９５％未満、より好ましくは８０％未満、さらに好ましくは７０％未満、さらにより好ましくは約６０％未満、及び特に約５０％に相当するように設計することができる。
【００２２】
本発明によれば、窪み、刻み、凹部、凸部及び追加の波形は、これらの少なくとも１つ及び好ましくは幾つかを、伝熱板面からの距離が、伝熱板面と接触点面（又は接触領域面）との間の距離に対して約１００％、好ましくは約９５％未満、より好ましくは約８０％未満、さらに好ましくは７０％未満、さらにより好ましくは約６０％未満、特に約５０％に相当するように設計することができる。
【００２３】
本発明によれば、１つの伝熱板の一方の接触サイド上の溝パターン（又は複数の溝パターン）は、この伝熱板の他方の接触サイド上の山パターンと対応し、１つの伝熱板の一方の接触サイド上の山パターン（又は複数の山パターン）は、この伝熱板の他方の接触サイド上の溝パターンと対応する。これらの特徴は、金属板材料（好ましくはステンレススティール）を型で刻印する伝熱板の従来製造方法によって得られる。
【００２４】
本発明によれば、伝熱板は、接触点乃至接触領域の外側に、波形パターン（例えば、逆Ｖ字型又は魚骨パターンが公知）、及び、好ましくは、追加の波形パターンを含んで構成することができる。
【００２５】
本発明によると、パターンは、魚骨パターン又は洗濯板パターンである。本発明によれば、パターンは、本明細書及び特に請求項１で定義したような障害物によって変形される。
【００２６】
本発明によれば、流体の流れ方向に対して垂直な線と、前記魚骨パターン又は洗濯板パターンの溝の方向とのなす角度を、６５°未満、好ましくは５５°未満、より好ましくは４５°未満、さらに好ましくは４０°未満、さらにより好ましくは３５°未満、及び最も好ましくは約３０°とすることができる。約３０°の逆Ｖ字型は、従来の洗濯板又は魚骨パターンにより、最適なＮＴＵ値を与える。したがって、多くの公知の洗濯板又は魚骨パターンが、約６５°と約３０°との間の逆Ｖ字型角度を有する。上記本発明の特徴は、伝熱板の間隙又は熱交換器のあらゆる寸法を変更することなくＮＴＵ値を更に増大させる。
【００２７】
本発明によれば、窪み、刻み、凹部、凸部及び追加の波形の少なくとも１つは、少なくとも２つの接触点乃至接触領域の間、好ましくは３以上の前記接触点乃至接触領域の間に設けることができ、ＮＴＵ値を最大限大きくしたい場合、より好ましくは、全ての前記接触点乃至接触領域の間に設けることができる。
【００２８】
本発明によれば、窪み、刻み、凹部、凸部及び追加の波形の少なくとも１つは、伝熱板がプレート式熱交換器に組み込まれて使用される場合、実質的に流体の意図した流れ方向に延びる線上に設けることができる。大部分の流体は、プレート式熱交換器を介して、これらの線上を流れる。該線上の流体の流路に対して障害物を与えることによって、流体の乱れが生じ、その結果、プレート式熱交換器のＮＴＵ値が増加する。
【００２９】
本発明によれば、窪み、刻み、凹部、凸部及び追加の波形の少なくとも１つは、伝熱板がプレート式熱交換器に組み込まれる場合、前記凸部、凹部、刻み及び追加の波形の少なくとも１つの領域で前記隣接する伝熱板に対する距離を、１％超、好ましくは５％超、より好ましくは約１５％超、さらにより好ましくは３０％超、及び最も好ましくは約５０％減少させるように設計することができる。
【００３０】
本発明によれば、窪み、刻み、凹部、凸部及び追加の波形の少なくとも１つは、伝熱板がプレート式熱交換器に組み込まれる場合、前記凸部又は凹部、刻みの領域で前記隣接する伝熱板に対する距離を、約１００％、好ましくは約９５％未満、より好ましくは約８０％未満、さらにより好ましくは７０％未満、それよりさらに好ましくは約６０％未満、及び最も好ましくは約５０％減少させるように設計することができる。
【００３１】
本発明によれば、窪み、刻み、凹部、凸部及び追加の波形の少なくとも１つは、伝熱板面における断面を、円輪、円形、線形、長方形、十字形、又は他の形状とすることができる。所望すれば、通過流体の障害物となる限り、他の適切な形状としてもよい。
【００３２】
本発明によれば、窪み、刻み、凹部及び凸部の少なくとも１つは、伝熱板の側方から視て波形断面とすることができる。好ましくは、通常の魚骨パターン又は洗濯板パターンの対応する横断面より高い（又は低い）振幅方向の幅を有している。
【００３３】
本発明はまた、複数の伝熱板を備えたプレート式熱交換器に関し、少なくとも１つ、好ましくは１０個おきの、より好ましくは８個おきの、さらに好ましくは６個おきの、さらにより好ましくは４個おきの、それよりさらに好ましくは２個おきの、最も好ましくは全ての伝熱板が、ＮＴＵ値を増加させるため、上記のような本発明に従って構成される。プレート式熱交換器に組み込まれる本発明に従う伝熱板の数は、プレート式熱交換器のＮＴＵ値を、望ましいＮＴＵ値と一致する最適な値とするように選択される。換言すれば、プレート式熱交換器のＮＴＵ値は、プレート式熱交換器に組み込まれる本発明に係る伝熱板の数に依存するため、該伝熱板の数によって調整できる。
【００３４】
本発明の一態様によれば、特に上述したような本発明に係る伝熱板を少なくとも２個備えたプレート式熱交換器であって、前記伝熱板は、交互に逆向きに、かつ、凸部が設けられた領域で、相互に入れ子構造であるように取り付けられる。これにより、伝熱板の間隙又は熱交換器のあらゆる寸法を変更することなく、ＮＴＵ値が更に増大する。
【００３５】
本発明の一態様によれば、特に上述したような本発明に係る伝熱板を少なくとも２個備えた、特に上述したようなプレート式熱交換器であって、少なくとも２つの隣接する伝熱板は、窪み、刻み、凹部、凸部及び追加の波形の少なくとも１つが設けられ、これらは、伝熱板が相互に機械的に固定されるように配置される。この機械的な固定によって、伝熱板が相互に大きく滑ることなく、多少なりとも整列されようとするので、プレート式熱交換器の組立が簡易となる。
【００３６】
本発明の好ましい実施形態は添付図面に示されている。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態に係る伝熱板の概略平面図。
【図２】図１に示すような２つの板をプレート式熱交換器に組み付けたときの接触点を示す図。
【図３ａ】ガスケットを除いた状態での図１の伝熱板のIII−III概略断面図。
【図３ｂ】図３ａの断面に対応する従来の伝熱板の概略断面図。
【図３ｃ】図３ａの断面に対応する本発明の実施形態（太線）と従来の伝熱板（一点鎖線）との相違を示す概略断面図。
【図４ａ】ガスケットを除いた状態での図１の伝熱板のIV−IV概略断面図。
【図４ｂ】図４ａの断面に対応する従来の伝熱板の概略断面図。
【図４ｃ】図４ａの断面に対応する本発明の実施形態（太線）と従来の伝熱板（一点鎖線）との相違を示す概略断面図。
【図５ａ】プレート式熱交換器に２枚の伝熱板の上部を、相互に重ねて組み付けた状態の図３ａの断面に対応する概略断面図。
【図５ｂ】図５ａの断面に対応する従来の伝熱板の概略断面図。
【図５ｃ】図５ａの断面に対応する本発明の実施形態（太線）と従来の伝熱板（一点鎖線）との相違を示す概略断面図。
【図６ａ】プレート式熱交換器に２枚の伝熱板の上部を、相互に重ねて組み付けた状態の図４ａの断面に対応する概略断面図。
【図６ｂ】図６ａの断面に対応する従来の伝熱板の概略断面図。
【図６ｃ】図６ａの断面に対応する本発明の実施形態（太線）と従来の伝熱板（一点鎖線）との相違を示す概略断面図。
【図７ａ】図１の伝熱板におけるパターンの概略部分拡大図。
【図７ｂ】本発明の別実施形態に係る伝熱板におけるパターンの図７ａの断面に対応する概略部分拡大図。
【図７ｃ】本発明のさらに別の実施形態に係る伝熱板におけるパターンの図７ａの断面に対応する概略部分拡大図。
【図７ｄ】本発明のさらに別の実施形態に係る伝熱板におけるパターンの図７ａの断面に対応する概略部分拡大図。
【図８ａ】本発明の別実施形態に係る伝熱板の変形された洗濯板パターンを示す概略図であって、変形部分は円形（線上に配置されたものは凸部で、それらの間に配置されたものは凹部）で示され、接触点は太十字で示される。
【図８ｂ】本発明のさらに別実施形態に係る伝熱板の変形された洗濯板パターンを示す概略図であって、変形部分は円形（線上に配置されたものは凸部で、それらの間に配置されたものは凹部）で示され、接触点は太十字で示される。
【００３８】
本発明は、図面を参照して、より詳細に説明される。図面には、後述する参照番号が用いられる（同一参照番号が、他の実施形態の同様の部分又は対応する部分に対し、「'」又は追加の添え字ａ，ｂ，ｃ又はｄを付して用いている場合もある）。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
変形された逆Ｖ字型パターンを含む本発明の実施形態について、まず、特に図１、２、３ａ、４ａ、５ａ、６ａ及び７ａを参照して説明し、次に、特に図３ｂ、３ｃ、４ｂ、４ｃ、５ｂ、５ｃ、及び６ｂ、６ｃを参照して説明する。
【００４０】
伝熱板１は、該伝熱板１が熱交換器内に組み付けられて使用される場合、第１流体（図示省略）接触用の第１接触サイド１０を含んで構成される。その反対側には、伝熱板が熱交換器内に組み付けられて使用される場合、第２流体（図示省略）接触用の第２接触サイド２０（例えば、図３ａ参照）を備える。ガスケット２は、１つの伝熱板を隣接する伝熱板に接触してシールする。該ガスケット２は、別部品で、通常は別個に製造されるのが好ましい。ガスケット２は、ガスケット支持部２１に支持される。伝熱板をプレート式熱交換器に組み付けて使用するときは、第１流体は実質的に矢印３０方向に、該第１流体用の入口オリフィス３から前記第１接触サイド１０（及び該伝熱板１の隣に組み付けられた隣接伝熱板１'における同様のサイド）全体を通って第１流体用の出口オリフィス４へと流れる。したがって、図１に示すように、ガスケットは、第１接触サイド１０においては、オリフィス３及び４を囲まない（が、図１には示されない第２接触サイド２０では囲む）。第２流体は実質的に矢印４０方向に、該第２流体用の入口オリフィス５から前記第２接触サイド２０（及び該伝熱板１の隣に組み付けられた隣接伝熱板１'における同様のサイド）全体を通って第２流体用の出口オリフィス６へと流れる。したがって、ガスケットは、第１接触サイドにおいては、オリフィス５及び６を囲む（が、図１には示されない第２接触サイド２０では囲まない）。
【００４１】
通常、熱交換器は対向流式、すなわち、例えば第１流体がプレート式熱交換器を矢印３０方向に流通し、第２流体がプレート式熱交換器を逆向きの矢印４０方向に流通して運転される。用途に応じてプレート式熱交換器を上記とは異なる運転、例えば、２以上の熱交換流体を垂直又は平行な流通方向で運転できることが判る。
【００４２】
本実施形態は、基本的に魚骨乃至逆Ｖ字型パターンに基づくパターンを含んで構成される。前記パターンは、流体流通方向３０，３０ａと垂直な方向に対し、実質的に３０°の角度α（図７ａ）をなして延びるリブ乃至凸部を有した第１部分１２を備えている。前記パターンの対応する第２部分１３は、図７ａに最も良く示されているように、好ましくは同一角度であるが、反対側方向に傾斜する。両部分１２，１３は、集合点乃至集合領域１４において集合する。リブ乃至凸部の相互間は、対応する溝となる。これは、従来の魚骨乃至逆Ｖ字型パターンに相当する。
【００４３】
このパターンは、伝熱板接触点の外側に追加の波形を有するように変形される。該追加の波形は、主流方向３０，４０と実質的に平行に延びる。換言すれば、該パターンは、リブ（前記魚骨パターンを形成するパターンの第１及び第２部分）から突出する幾つかの凸部１６（各リブの先端部を概略的に示す線上にそれぞれ配置された太い円形として示される）と、前記リブ間の谷にある幾つかの対応する凹部１７（各リブの先端部を概略的に示す線の間に配置された太い円形として示される）と、を含んで構成される。これらの凸部１６及び凹部１７は、隣接する伝熱板との接触点乃至接触領域１５(太い十字で示される)の相互間に配置される。
【００４４】
本発明によれば、本発明に係る少なくとも１つの伝熱板が装備されたプレート式熱交換器のＮＴＵ値を増大するため、従来パターンに多かれ少なかれ凸部乃至凹凸を設けることができる。
【００４５】
本発明の現所有者が行った試験によれば、図1及び図３ａ，４ａ等に示すような著しい、例えば５％以上の変形を加えることにより、ＮＴＵ値を増加できるという驚くべき結果が示された。
【００４６】
伝熱板１がプレート式熱交換器に組み込まれて使用する場合、伝熱板１の反対側は第２流体と接触する第２接触側２０となる。
【００４７】
通常、伝熱板は、刻印機で製造された金属板である。しかし、当業者の知る伝熱板加工用の異なる方法も本発明の範疇に含まれると考えられる。好ましくは、また、上述した図１の実施形態で具体化されるように、第２接触サイド２０は、第１接触サイド１０と同様の設計を有する。したがって、ガスケット支持部２１及び各集合点２４（集合領域２４）で結合する対応する第１部分２２及び第２部分２３を有する。第１サイド１０におけるリブ乃至凸部が、第２接触サイド２０では、溝乃至凹部となることが明らかである。第２接触サイドは、隣接する伝熱板と接触させるための接触点２５（接触領域）を有する。本実施形態の製造方法により、第２接触サイド２０には、凸部２６及び凹部（窪み、刻み）２７も有する。
【００４８】
その他の従来パターンも、対応する変形によって変形できることが明らかである。例えば、公知の洗濯板パターンは、追加の（重ねた）波形あるいは規則的乃至不規則に分布された凹部（及び窪み，刻みの少なくとも１つ）及び凸部の少なくとも一方で変形することができる。
【００４９】
図３ａは、ガスケットを除いた状態での図１の伝熱板のIII−III概略断面図である。図３ａにおいて、第１接触サイド１０上の凸部１６及び凹部１７が、第２接触サイド２０上の凸部２６及び凹部２７と共に示されている。前記伝熱板１が熱交換器に組み込まれる場合、１つのガスケットがガスケット支持部１１に支持され、別のガスケットが該伝熱板の他方の側でガスケット支持部２１に支持される。
【００５０】
図３ｂは、図３ａの断面に対応する従来の伝熱板の概略断面図である。図３ａと図３ｂとを重ねて示した図３ｃによって、本発明と従来の伝熱板との相違を見ることができる。図１及び図３ａの実施形態は太線で示され、従来の伝熱板の対応する断面が一点鎖線で示され、該一点鎖線だけが相違している部分として見ることができる。それらは、図３ａにおける凸部と凹部である。
【００５１】
図４ａは、ガスケットを除いた状態での図１に記載された伝熱板のIV−IV線、即ち、矢印３０（図１）方向において凸部及び凹部の位置を通って延びる線、又は換言すれば接触点１４間の線に沿った概略断面を示す。
【００５２】
図４ｂ及び４ｃは、本発明の実施形態と従来の伝熱板との相違を示すために付与されている。図３ｂ及び３ｃと対応して示されている。
【００５３】
図５ａ，５ｂ及び５ｃと図６ａ，６ｂ及び６ｃとは、図３ａ，３ｂ及び３ｃと図４ａ，４ｂ及び４ｃと同様であるが、図３ａ〜４ｃに示された伝熱板１に隣接して配設された第２の伝熱板１’が追加して示されている。
【００５４】
従来の伝熱板と本発明の伝熱板との相違は、これらの図及び特に図６ｃによって最も良く見ることができる。図６ｃに示されるように、本発明に係る伝熱板を備えた熱交換器を流通する流体は、従来の熱交換器を流通する場合に比べ、その流れ方向をはるかに多く変える必要がある。流体は、隣接板入れ子構造を形成する隣接する伝熱板（プレート式熱交換器に取り付けられる場合）の凸部及び凹部のため、従来のプレート式熱交換器に比べ、流れ方向を多く変える必要がある。前記入れ子構造は主流部分に生じる。主流に隣接する伝熱板間が接合して他の流れを妨げるためである。このため、プレート式熱交換器のＮＴＵ値を増加させるより多くの乱れが、流体に生成される。
【００５５】
図７は、凸部及び凹部の構造の、幾つかの設計例を示す。（ＮＴＵ値の増加が要求され、より多くの乱れが発生する限りは、）他の設計も可能である。
【００５６】
図７ａは、図１の伝熱板におけるパターンの概要部分拡大図であり、図７ｂ，７ｃ及び７ｄは、その変形例における代替の設計を示す。代替としては、前記凸部を凹部とし、また、前記凹部を凸部とすることができる。この場合、入れ子構造は形成されないが、やはり増大した乱れが誘発され、かかる伝熱板を組み込んだプレート式熱交換器のＮＴＵ値をより高めることとなる。このことは、本発明の現所有者により行われた試験で確認された。
【００５７】
図７ｂによれば、他の可能な変形例は、逆Ｖ字型パターンのリブに設けられる溝であり、該溝は流れ方向３０ｂに垂直な方向に延びる。この設計では、伝熱板の入れ子構造は形成されないが、やはり増大した乱れが誘発され、かかる伝熱板を組み込んだプレート式熱交換器のＮＴＵ値をより高めることとなる。このことは、本発明の現所有者により行われた試験で確認された。
【００５８】
図７ｃによれば、他の可能な変形例が示されている。本変形例では、不規則な形状を規則的に有する。
【００５９】
図７ｄによれば、他の可能な変形例は、逆Ｖ字型パターンのリブに設けられる溝であり、該溝は流れ方向３０ｄに平行な方向に延びる。これにより、プレート式熱交換器に生じる圧力損失が減少し、それは、特に、より低いＮＴＵ値が望まれる幾つかの用途では望ましいこととなる。
【００６０】
本発明の図面で示し、及び／又は上述した実施形態は、変形した魚骨又は逆Ｖ字型パターンを含む。しかし、特に同様又は同一の用途に使用する場合、同様の変形例が洗濯板や他の先行技術のパターンにも適用できることが明らかである。当業者であれば、同様の変形を実施するため、本発明の本開示で知られた技術を用いるであろう。このことは、特に図７ａ，７ｂ，７ｃ及び７ｄに示された変形例に当てはまる。
【００６１】
本発明の特定の実施形態の記載が特許請求の範囲で定義される保護範囲の制限を意図しないことは明らかである。本明細書を読むことによって当業者に察知されるような自明な代替例が、特許請求の範囲で定義される保護範囲を意図することも明らかである。
【符号の説明】
【００６２】
１    伝熱板
２    ガスケット
３    第１流体用入口オリフィス
４    第１流体用出口オリフィス
５    第２流体用入口オリフィス
６    第２流体用出口オリフィス
１０    第１接触サイド
１１    ガスケット支持部
１２    パターンの第１部分
１３    パターンの第２部分
１４    集合点（集合領域）
１５    接触点（接触領域）
１６    凸部
１７    凹部（刻み）
２０    第２接触サイド
２１    ガスケット支持部
２２    パターンの第１部分
２３    パターンの第２部分
２４    集合点（集合領域）
２５    接触点（接触領域）
２６    凸部
２７    凹部（刻み）
３０    第１流体の流通方向
４０    第２流体の流通方向
α    パターン角度
【図３ｃ】
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【図５ａ】
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【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図７ｄ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【国際調査報告】
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2010512501.tif 000024
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