(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱伝達プレート（２ａ）であって、
前記熱伝達プレート（２ａ）を第１の半体および第２の半体（３８、４０）に分割する縦方向中心軸線（Ｌ）に沿って連続して配置される第１の端部分（８）と、第２の端部分（１６）と、中心部分（２４）と、を備えており、
前記第１の端部分（８）および前記第２の端部分（１６）の各々は、複数のポート孔（１０、１２、１８、２０）を備えており、
前記中心部分（２４）は、支持隆起部（６０）と支持谷部（６２）とを備える熱伝達パターンが設けられた熱伝達領域（２６）を備えており、
前記支持隆起部（６０）および前記支持谷部（６２）は、前記熱伝達プレート（２ａ）の前記縦方向中心軸線（Ｌ）に平行に縦方向に延在しており、
前記支持隆起部（６０）および前記支持谷部（６２）の各々は、２つの端部分（６０ｂ、６０ｃ、６２ｂ、６２ｃ）の間に配置される中間部分（６０ａ、６２ａ）と、第１の平面（５０）内に延在する前記支持隆起部（６０）のそれぞれの頂部（６０ｄ）と、第２の平面（５２）内に延在する前記支持谷部（６２）のそれぞれの底部（６２ｄ）と、を備えており、
前記第１および第２の平面（５０、５２）は互いに平行であり、
前記支持隆起部（６０）および前記支持谷部（６２）は、前記熱伝達プレート（２ａ）の前記縦方向中心軸線（Ｌ）に平行に延在するｘ個の別々の仮想縦方向直線（６４）に沿って、かつ前記熱伝達プレート（２ａ）の前記縦方向中心軸線（Ｌ）に垂直に延在する複数の別々の仮想横方向直線（６６）に沿って、交互に配置されており、
前記支持隆起部（６０）および前記支持谷部（６２）は、前記仮想縦方向直線（６４）に対して心合わせされており、かつ前記仮想横方向直線（６６）のうち隣接する仮想横方向直線（６６）間に延在しており、
前記熱伝達パターンは乱流隆起部（６８）と乱流谷部（７０）とをさらに備えており、
前記乱流隆起部（６８）のそれぞれの頂部（６８ｄ）は、前記第１の平面（５０）と前記第２の平面（５２）との間において前記第１の平面（５０）および前記第２の平面（５２）に平行に配置される第３の平面（７２）内に延在しており、
前記乱流谷部（７０）のそれぞれの底部（７０ｄ）は、前記第２の平面（５２）と前記第３の平面（７２）との間において前記第２の平面（５２）および前記第３の平面（７２）に平行に配置される第４の平面（７４）内に延在しており、
前記乱流隆起部（６８）および前記乱流谷部（７０）は、前記仮想縦方向直線（６４）間の間隙（７６）において、隣接する乱流隆起部（６８）間および隣接する乱流谷部（７０）間に所定のピッチ（ｐ）を伴うように、交互に配置されており、かつ前記仮想縦方向直線（６４）のうち隣接する仮想縦方向直線（６４）に沿って前記支持隆起部（６０）と前記支持谷部（６２）とを接続しており、
前記乱流隆起部（６８）および前記乱流谷部（７０）の少なくとも複数が、それらの長手方向延在部の少なくとも中心部分（６８ａ、７０ａ）に沿って、前記仮想横方向直線（６６）に対して傾斜して延在することを特徴とする熱伝達プレート（２ａ）。
【請求項２】
前記仮想縦方向直線（６４）の数ｘは偶数であり、前記間隙（７６）の数はｘ−１であり、
前記縦方向中心軸線（Ｌ）は、中心の間隙（７６ａ）を縦方向に分割し、（ｘ−２）／２個の完全な間隙（７６ｂ）は、前記熱伝達プレート（２ａ）の前記第１の半体（３８）および前記第２の半体（４０）の各々に配置されることを特徴とする請求項１に記載の熱伝達プレート（２ａ）。
【請求項３】
前記熱伝達プレート（２ａ）の前記第１の半体（３８）および前記第２の半体（４０）の１つにおける完全な間隙（７６ｂ）内に配置される少なくとも複数の前記乱流隆起部（６８）および前記乱流谷部（７０）は、それらの中心部分（６８ａ、７０ａ）に沿って、前記仮想横方向直線（６６）に対して時計回りに最小角度αで延在しており、０＜α＜９０であり、
残りの間隙（７６）内に配置される少なくとも複数の前記乱流隆起部（６８）および前記乱流谷部（７０）は、それらの中心部分（６８ａ、７０ａ）に沿って、前記仮想横方向直線（６６）に対して反時計回りに最小角度βで延在しており、０＜β＜９０であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱伝達プレート（２ａ）。
【請求項４】
αがβに等しいことを特徴とする請求項３に記載の熱伝達プレート（２ａ）。
【請求項５】
前記仮想縦方向直線（６４）は、仮想グリッドを形成するように、仮想交点（６７）において前記仮想横方向直線（６６）と交差しており、
少なくとも複数の前記仮想交点（６７）において、前記支持隆起部（６０）の１つと、前記支持谷部（６２）の１つと、前記間隙（７６）のうち隣接する間隙（７６）内に配置されかつ交差乱流隆起部（７８）を形成する前記乱流隆起部（６８）の２つとが、交わり、
前記仮想交点（６７）のうち２つの前記仮想交点（６７）間に延在する前記交差乱流隆起部（７８）は、二重交差乱流隆起部（７８ａ）を形成し、
前記仮想交点（６７）の１つから前記支持谷部（６２）の１つの前記中間部分（６２ａ）まで延在する前記交差乱流隆起部（７８）は、単一交差乱流隆起部（７８ｂ）を形成することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の熱伝達プレート（２ａ）。
【請求項６】
１つの同じ間隙（７６）内の少なくとも複数の前記交差乱流隆起部（７８）は２つおきに、二重交差乱流隆起部（７８ａ）となり、一方で、残りの交差乱流隆起部（７８）は、単一交差乱流隆起部（７８ｂ）となることを特徴とする請求項５に記載の熱伝達プレート（２ａ）。
【請求項７】
ｘが偶数の場合、２つの中央の前記仮想縦方向直線が中心仮想縦方向直線（６４ａ、６４ｂ）を形成しており、
前記中心仮想縦方向直線（６４ａ、６４ｂ）の１つに沿って、交わる前記交差乱流隆起部（７８）の両方が二重交差乱流隆起部（７８ａ）となるか、または交わる前記交差乱流隆起部（７８）の両方が単一交差乱流隆起部（７８ｂ）となり、
残りの前記仮想縦方向直線（６４）に沿って、交わる前記交差乱流隆起部（７８）の一方が二重交差乱流隆起部（７８ａ）となり、同時に、交わる前記交差乱流隆起部（７８）の他方が単一交差乱流隆起部（７８ｂ）となることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の熱伝達プレート（２ａ）。
【請求項８】
ｘが奇数の場合、中央の前記仮想縦方向直線が中心仮想縦方向直線を形成し、
前記中心仮想縦方向直線に沿って、交わる前記交差乱流隆起部（７８）の両方が二重交差乱流隆起部（７８ａ）となるか、または交わる前記交差乱流隆起部（７８）の両方が単一交差乱流隆起部（７８ｂ）となり、
残りの前記仮想縦方向直線（６４）に沿って、交わる前記交差乱流隆起部（７８）の一方が二重交差乱流隆起部（７８ａ）となり、同時に、交わる前記交差乱流隆起部（７８）の他方が単一交差乱流隆起部（７８ｂ）となることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の熱伝達プレート（２ａ）。
【請求項９】
前記支持谷部（６２）の１つの前記中間部分（６２ａ）と前記支持隆起部（６０）の１つの前記中間部分（６０ａ）との間に延在する前記乱流隆起部（６８）は、中間乱流隆起部（８０）を形成することを特徴とする請求項５から請求項８のいずれか一項に記載の熱伝達プレート（２ａ）。
【請求項１０】
前記中間乱流隆起部（８０）の少なくとも１つは、１つの同じ間隙（７６）内において、少なくとも複数の隣接する前記単一交差乱流隆起部（７８ｂ）と前記二重交差乱流隆起部（７８ａ）との各対の前記単一交差乱流隆起部（７８ｂ）と前記二重交差乱流隆起部（７８ａ）との間に配置されることを特徴とする請求項９に記載の熱伝達プレート（２ａ）。
【請求項１１】
１つの同じ間隙（７６）内の少なくとも複数の前記乱流隆起部（６８）は４つおきに、中間乱流隆起部（８０）となり、一方で残りの前記乱流隆起部（６８）は単一交差乱流隆起部（７８ｂ）となることを特徴とする請求項９に記載の熱伝達プレート（２ａ）。
【請求項１２】
前記仮想縦方向直線（６４）のうち１つの同じ仮想縦方向直線（６４）に沿って前記支持隆起部（６０）の前記頂部（６０ｄ）および前記支持谷部（６２）の前記底部（６２ｄ）は、支持側部（８２）によって接続されており、
１つの同じ間隙（７６）内の前記乱流隆起部（６８）の前記頂部（６８ｄ）と前記乱流谷部（７０）の前記底部（７０ｄ）は、乱流側部（８４）によって接続されており、
少なくとも複数の前記乱流隆起部（６８）は、前記頂部（６８ｄ）と前記熱伝達プレート（２ａ）の第１の辺（４２）との間に延在する第１の乱流側部（８４ａ）と、前記頂部（６８ｄ）と前記熱伝達プレート（２ａ）の反対側の第２の辺（４４）との間に延在する第２の乱流側部（８４ｂ）と、を有しており、
少なくとも複数の前記二重交差乱流隆起部（７８ａ）に関して、前記第１の乱流側部（８４ａ）および前記第２の乱流側部（８４ｂ）は、前記仮想交点（６７）のうち対応する仮想交点（６７）において前記支持側部（８２）のそれぞれの支持側部（８２）に接続されていることを特徴とする請求項５から請求項１０のいずれか一項に記載の熱伝達プレート（２ａ）。
【請求項１３】
少なくとも複数の前記単一交差乱流隆起部（７８ｂ）に関して、前記第１の乱流側部（８４ａ）および前記第２の乱流側部（８４ｂ）の一方は、前記仮想交点（６７）のうちの対応する仮想交点（６７）において前記支持側部（８２）に接続されており、かつ、
前記第１の乱流側部（８４ａ）および前記第２の乱流側部（８４ｂ）の他方は、前記支持谷部（６２）のうち対応する支持谷部（６２）の前記中間部分（６２ａ）に接続されていることを特徴とする請求項１２に記載の熱伝達プレート（２ａ）。
【請求項１４】
少なくとも複数の前記単一交差乱流隆起部（７８ｂ）は、それらの長手方向延在部の２つの端部分（６８ｂ、６８ｃ）のうちの少なくとも１つに沿って、前記仮想横方向直線（６６）に略平行に延在しており、かつ、
少なくとも複数の前記二重交差乱流隆起部（７８ａ）は、それらの長手方向延在部の２つの端部分（６８ｂ、６８ｃ）に沿って、前記仮想横方向直線（６６）に略平行に延在しており、
前記端部分（６８ｂ、６８ｃ）は、前記中心部分（６８ａ）の両側に配置されていることを特徴とする請求項５から請求項１３のいずれか一項に記載の熱伝達プレート（２ａ）。
【請求項１５】
前記乱流隆起部（６８）の各々の前記中心部分（６８ａ）は、前記中心部分（６８ａ）のそれぞれの長手方向中心線（ｃ）に沿って配置される第１の終点（ｅ１）および第２の終点（ｅ２）を備えており、
複数の前記乱流隆起部（６８）に関して、前記第１の終点（ｅ１）は、前記第２の終点（ｅ２）に対して、前記熱伝達プレート（２ａ）の前記縦方向中心軸線（Ｌ）に平行に、前記乱流隆起部（６８）間の前記ピッチ（ｐ）の（ｎ＋０．５）倍だけ変位され、
ｎは整数であることを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の熱伝達プレート（２ａ）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱伝達プレートおよびその設計に関する。
【背景技術】
【０００２】
プレート熱交換器（ＰＨＥ）は、典型的には、２つのエンドプレートで構成されており、その間に多数の熱伝達プレートが積み重ねてまたはパック状態で整列されて配置されている。ＰＨＥの熱伝達プレートは、同じタイプまたは異なるタイプのものでもあってもよく、これら熱伝達プレートは、さまざまな方法で積み重ねられてもよい。いくつかのＰＨＥでは、熱伝達プレートは、１つの熱伝達プレートの前面および後面がそれぞれ他の熱伝達プレートの後面および前面に面するように積み重ねられており、かつ他の熱伝達プレートごとに残りの熱伝達プレートに対して逆さまに方向転換されている。典型的には、これは、互いに対して「回転」された熱伝達プレートと称される。他のＰＨＥでは、熱伝達プレートは、１つの熱伝達プレートの前面および後面がそれぞれ他の熱伝達プレートの前面および後面に面するように積み重ねられており、かつ他の熱伝達プレートごとに残りの熱伝達プレートに対して逆さまに方向転換されている。典型的には、これは、互いに対して「反転」された熱伝達プレートと称される。さらに他のＰＨＥでは、熱伝達プレートは、他の熱伝達プレートごとに残りの熱伝達プレートに対して逆さまに方向転換されることなく、１つの熱伝達プレートの前面および後面がそれぞれ他の熱伝達プレートの前面および後面に面するように積み重ねられている。これは、互いに対して「方向転換」された熱伝達プレートと称されることがある。
【０００３】
公知のＰＨＥの１つのタイプのいわゆるガスケット付きＰＨＥでは、熱伝達プレート間にガスケットが配置されている。エンドプレートひいては熱伝達プレートは、いくつかのタイプの締め付け手段によって互いへ向けて圧迫され、それによってガスケットは熱伝達プレート間を密閉する。平行な流動チャネルが熱伝達プレート間に形成されており、隣接する熱伝達プレートの各対の間に１つのチャネルが形成される。最初のうちは温度が異なる２つの流体は、入口／出口を介してＰＨＥに／ＰＨＥから供給され、一方の流体から他方の流体に熱を伝達するために１つおきのチャネルを通って交互に流れることができ、これら流体は、ＰＨＥの入口／出口と連通する熱伝達プレートにおける入口／出口ポート孔を通ってチャネルに出入りする。
【０００４】
典型的には、熱伝達プレートは、２つの端部分と中間熱伝達部分とを備える。端部分は、入口ポート孔および出口ポート孔と、隆起部および谷部からなる所定の分配パターンで圧迫される分配領域とを備える。同様に、熱伝達部分は、隆起部および谷部からなる所定の熱伝達パターンで圧迫される熱伝達領域を備える。熱伝達プレートの分配パターンおよび熱伝達パターンの隆起部および谷部は、接触領域において、プレート熱交換器内で隣接する熱伝達プレートの分配パターンおよび熱伝達パターンの隆起部および谷部に接触するように配置される。熱伝達プレートの分配領域の主な役割は、流体が熱伝達領域に到達する前にチャネルに入る流体を熱伝達プレートの幅にわたって拡散させること、および流体が熱伝達領域を通過した後に流体を回収してチャネルの外へ誘導することである。これに対して熱伝達領域の主な役割は熱を伝達することである。
【０００５】
分配領域および熱伝達領域は主な役割が異なるため、分配パターンは、通常、熱伝達パターンとは異なっている。分配パターンは、比較的弱い流れ抵抗および低い圧力損失を提供するものであってもよく、これは典型的にはいわゆるチョコレートパターンなどのより「開放的な」分配パターン設計に関連しており、隣接する熱伝達プレート間に比較的少数であるが大きな接触領域を提供する。熱伝達パターンは、比較的強い流れ抵抗および高い圧力損失を提供するものであってもよく、これは典型的にはより「密度の高い」熱伝達パターン設計に関連する。そうした設計の１つの一般的な例がいわゆるヘリンボーンパターンであり、隣接する熱伝達プレート間に、比較的多数であるがより小さな接触領域を提供する。いくつかの用途では衛生状態が重要な特徴となり、この時、相対的に少ない接触面積を提供する熱伝達パターンが所望されることがある。そうした設計の一例がいわゆるジェットコースターパターンであり、特許文献１に記載されている。ジェットコースターパターンは、縦列に配置された支持隆起部および支持谷部と、これら列の間に延在する乱流増加波形部と、を備える。たとえジェットコースターパターンが良好に機能しても、特定のタイプの用途ではその熱効率が不十分となることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第７，１８６，４８３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、先行技術の上述の問題を少なくとも部分的に解決する熱伝達プレートを提供することである。本発明の基本的な概念は、熱効率が向上した衛生的な熱伝達パターンを備える熱伝達プレートを提供することである。上述の目的を達成するための熱伝達プレートは、本明細書では単に「プレート」とも称され、添付の特許請求の範囲で規定されかつ以下で説明される。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に基づく熱伝達プレートは、第１の端部分と、第２の端部分と、第１の端部分と第２の端部分との間に配置される中心部分とを備える。第１の端部分と中心部分と第２の端部分とは、熱伝達プレートを第１の半体および第２の半体に分割する縦方向中心軸線に沿って連続して配置されている。第１および第２の端部分の各々は、多数のポート孔を備える。中心部分は、支持隆起部および支持谷部を備える熱伝達パターンが設けられた熱伝達領域を備える。支持隆起部および支持谷部は、縦方向において、熱伝達プレートの縦方向中心軸線に平行に延在する。支持隆起部および支持谷部は各々、２つの端部分の間に配置された中間部分を備える。支持隆起部のそれぞれの頂部は第１の平面内に延在し、かつ支持谷部のそれぞれの底部は第２の平面内に延在する。第１の平面および第２の平面は互いに平行である。支持隆起部および支持谷部は、熱伝達プレートの縦方向中心軸線に平行に延在する別々の仮想縦方向直線に沿ってまたは多数の当該直線上に、かつ熱伝達プレートの縦方向中心軸線に直交して延在する多数の別々の仮想横方向直線に沿って、交互に配置される（仮想縦方向直線の数は＝ｘであり、ｘ≧３である）。支持隆起部および支持谷部は、仮想縦方向直線に対して心合わせされ、かつ仮想横方向直線のうち隣接する直線間に延在する。熱伝達パターンは、乱流隆起部および乱流谷部をさらに備える。乱流隆起部のそれぞれの頂部は、第１の平面と第２の平面との間に配置されかつこれら平面に平行に配置される第３の平面内に延在しており、乱流谷部のそれぞれの底部は、第２の平面と第３の平面との間に配置されかつこれら平面に平行に配置される第４の平面内に延在している。乱流隆起部および乱流谷部は、仮想縦方向直線間の間隙内において、隣接する乱流隆起部と隣接する乱流谷部との間に所定のピッチを伴うように、交互に配置される。乱流隆起部および乱流谷部は、仮想縦方向直線のうち隣接する直線に沿って、支持隆起部および支持谷部を接続する。熱伝達プレートは、少なくとも複数の乱流隆起部および乱流谷部が、それらの長手方向延在部の少なくとも中心部分に沿って、仮想横方向直線に対して傾斜して延在することを特徴とする。
【０００９】
本明細書では特に断りのない限り、熱伝達プレートの隆起部および谷部は、熱伝達プレートの前面を見た場合の隆起部および谷部である。必然的に、プレートの前面から見た隆起部は、反対側のプレートの後面から見た谷部であり、プレートの前面から見た谷部は、プレートの後面から見た谷部であり、逆もまた同様である。
【００１０】
特に、ガスケット付きプレート熱交換器を対象とした熱伝達プレートは、第１および第２の端部分と中心部分とを囲む外縁部分を備えてもよく、当該外縁部分は、第１の平面と第２の平面との間において第１の平面および第２の平面内に延在する波形部を備える。外縁部分全体またはその１つ以上の部分のみが、波形部を備えてもよい。波形部は外縁部分に沿って均一にまたは不均一に分配されてもよく、かつこれら波形部は、すべて同じように見えてもそうでなくてもよい。波形部は、外縁部分に波状の設計を与えうる隆起部および谷部を画定する。波形部は、熱伝達プレートがプレート熱交換器内に配置される場合に、熱伝達プレートの前面において第１の隣接する熱伝達プレートに当接するように、かつ熱伝達プレートの反対側の後面において、第２の隣接する熱伝達プレートに当接するように、配置されてもよい。
【００１１】
熱伝達プレートは、プレートパック内で他の熱伝達プレートと組み合わせて配置される。プレートパックの熱伝達プレートは、すべて同じタイプであってもよい。代替的に、熱伝達プレートは、これら熱伝達プレートがすべて請求項１に基づいて構成される限り、異なるタイプであってもよい。
【００１２】
第３の平面および第４の平面は、第１の平面と第２の平面との中間に延在する中心平面から同じ距離に配置されてもされなくてもよい。
【００１３】
乱流隆起部および乱流谷部は、熱伝達プレートの熱伝達能力を増大させる。乱流隆起部および乱流谷部がより高く／より深くかつより高い密度で配置されるほど、乱流隆起部および乱流谷部の熱伝達能力はより増大される。
【００１４】
隣接する乱流隆起部と隣接する乱流谷部との間のピッチは、１つの乱流隆起部または乱流谷部の基準点と、同じ間隙内において隣接する乱流隆起部または乱流谷部の対応する基準点との間の距離である。
【００１５】
乱流隆起部および乱流谷部は、隣接する仮想縦方向直線に沿って支持隆起部および支持谷部を接続するために、隣接する仮想縦方向直線間に延在している。
【００１６】
乱流隆起部および乱流谷部は、それらの長さの少なくとも一部に沿って、仮想縦方向直線間で斜めに延在するため、乱流隆起部および乱流谷部は、同じ２つの仮想横方向直線間に配置されていない支持隆起部および支持谷部を接続してもよい。斜めではない乱流隆起部および乱流谷部を有する２つの熱伝達プレートの互いに対する「旋回」、「反転」および「方向転換」は、１つのプレートの乱流隆起部または乱流谷部が最終的に他のプレートの乱流隆起部または乱流谷部と直接整列されるチャネルをもたらすことがある。そうしたチャネルは、熱伝達プレートの縦方向中心軸線に沿って変化する深さを有してもよく、それによって、チャネルを通る流れの断続的な制限をもたらすことがある。代わりに２つの熱伝達プレートが斜めの乱流隆起部および乱流谷部を有する場合、乱流隆起部および乱流谷部は直接整列され、ひいてはプレートが互いに対して「反転」されかつ「回転」されかつ「方向転換」された場合に、深さが変化するチャネルが回避され得る。
【００１７】
仮想横方向直線の数は、偶数であっても奇数であってもよい。仮想横方向直線は、熱伝達領域の一部または全体にわたって等距離をおいて配置されてもよい。
【００１８】
仮想縦方向直線の数ｘは、偶数であっても奇数であってもよい。仮想縦方向直線は、熱伝達領域の一部または全体にわたって等距離をおいて配置されてもよい。熱伝達プレートの第１の半体および第２の半体の各々には、多数の完全な間隙が存在している、つまり縦方向中心軸線によって分割されていない間隙が複数存在する。第１の半体および第２の半体の各々の完全な間隙の数は、ｘが偶数の場合は（ｘ−１−１）／２となり、ｘが奇数の場合は（ｘ−１）／２となる。
【００１９】
本発明の一実施形態によれば、仮想縦方向直線の数ｘは偶数であり、間隙の数はｘ−１である。縦方向中心軸線は、中心間隙を縦方向に、場合により半分に分割しており、（ｘ−２）／２の完全な間隙が、熱伝達プレートの第１の半体および第２の半体の各々に配置される。中心間隙は、仮想縦方向直線ｘ／２と仮想縦方向直線ｘ／２＋１との間の間隙である。中心間隙は、プレートの縦方向中心軸線に対して心合わせされる必要はないが、心合わせすることもできる。この実施形態は、熱伝達プレートを、互いに対して「回転」されたプレートを備えるプレートパックや互いに対して「反転」されたプレートを備えるプレートパックでの使用に適したものにすることができるが、互いに対して「方向転換」されたプレートを備えるプレートパックでの使用にはおそらく適していない。必然的に、適合性はプレートパック内の残りの熱伝達プレートの設計に依存する。
【００２０】
熱伝達プレートの第１の半体および第２の半体の一方における完全な間隙内に配置される少なくとも複数の乱流隆起部および乱流谷部は、乱流隆起部および乱流谷部の中心部分に沿って、仮想横方向直線に対して時計回りでつまり座標系の第２象限で最小の角度αで延在してもよく、０＜α＜９０である。さらに、残りの間隙に配置された少なくとも複数の乱流隆起部および乱流谷部は、乱流隆起部および乱流谷部の中心部分に沿って、仮想横方向直線に対して反時計回りでつまり座標系の第１象限で最小の角度βで延在してもよく、０＜β＜９０である。それによって、少なくともプレートが互いに対して「回転」されかつ「反転」される場合に、プレートパック内でこのように構成された２つの隣接する熱伝達プレートの対向する乱流隆起部および乱流谷部が互いに平行に延在することが回避され得る。そうした平行な延在は、プレート間の流れの不必要な制限をもたらす可能性がある。なお、仮想縦方向直線の数ｘが偶数でありかつ間隙の数が奇数である場合、（ｘ−２）／２の間隙の乱流隆起部および乱流谷部の配向は第２象限内にあってもよく、同時にｘ／２の間隙の乱流隆起部および乱流谷部の配向は第１象限内にあってもよい。結果的に、プレートが互いに対して「回転」される場合、中心間隙内における対向する乱流隆起部および乱流谷部は最終的に互いに平行に位置決めされ、それによってプレート間の流れの局所的に限定される制限が引き起こされる可能性がある。
【００２１】
αはβとは異なってもよい。代替的に、αはβと等しくてもよい。αがβと等しいオプションでは、プレートパック内でこのように構成された２つの隣接する熱伝達プレートの対向する乱流隆起部および乱流谷部が、プレートが互いに対して「回転」されるか「反転」されるかに関係なく、少なくとも中心間隙を除くすべての間隙内で互いに対して同じように延在してもよい。
【００２２】
仮想縦方向直線は、仮想グリッドを形成するように、仮想交点で仮想横方向直線と交差してもよい。少なくとも複数の仮想交点では、支持隆起部の１つ、支持谷部の１つ、および乱流隆起部の２つが交わってもよい。これら乱流隆起部は、複数の間隙のうち隣接する間隙内に配置され、かつ交差乱流隆起部を形成する。仮想交点のうちの２つの交点間に延在する交差する乱流隆起部は、二重交差乱流隆起部を形成する。乱流隆起部は乱流隆起部の幅に沿うさまざまな箇所で仮想交点に「合流」し得るため、二重交差乱流隆起部は、さらに、同じ仮想横方向直線上に配置される２つの仮想交点間で少なくとも部分的に斜めに延在できる。仮想交点の１つから支持谷部の１つの中間部分まで延在する交差乱流隆起部は、単一交差乱流隆起部を形成する。熱伝達パターンの設計に応じて、二重交差乱流隆起部は存在してもしなくてもよく、二重交差乱流隆起部の密度または頻度は熱伝達パターン間で変動してもよい。支持隆起部の１つ、支持谷部の１つ、乱流隆起部の２つを仮想交点で交わらせることによって、形成することが難しいつまり成形性の低いプレート領域を回避することができる。これによって、熱伝達パターンの基本的な明度(intensity)を高めることができ、それによってプレートの熱伝達能力を向上させることができる。
【００２３】
１つの同じ間隙内における少なくとも複数の交差乱流隆起部は２つおきに、二重交差乱流隆起部であってもよく、一方で残りの交差乱流隆起部は、単一交差乱流隆起部である。
【００２４】
熱伝達プレートは、少なくとも仮想縦方向直線のうち仮想縦方向直線ｘ−１に沿って、交わる交差乱流隆起部のうち一方が二重交差乱流隆起部であり、その一方で交わる交差乱流隆起部のうち他方が単一交差乱流隆起部であるように、設けられてもよい。
【００２５】
したがって、ｘが偶数の場合、２つの中央の仮想縦方向直線、つまり線番号ｘ／２および（ｘ／２）＋１の仮想縦方向直線は、縦方向中心軸線に最も近接する２つの仮想縦方向直線であってもよく、中心仮想縦方向直線を形成してもよい。中心仮想縦方向直線の１つに沿って、交わる交差乱流隆起部の両方が二重交差乱流隆起部であってもよく、あるいは、交わる交差乱流隆起部の両方が単一交差乱流隆起部であってもよい。残りの仮想縦方向直線に沿って、交わる交差乱流隆起部の一方は二重交差乱流隆起部であってもよく、その一方で、交わる交差乱流隆起部の他方は単一交差乱流隆起部であってもよい。この実施形態は、中心仮想縦方向直線のうちの前記一方における熱伝達パターンの変更を容易にし得る。
【００２６】
代替的に、ｘが奇数の場合、中央の仮想縦方向直線、つまり線番号（ｘ＋１）／２の仮想縦方向直線は、縦方向中心軸線と一致してもしなくてもよく、中心仮想縦方向直線を形成してもよい。中心仮想縦方向直線に沿って、交わる交差乱流隆起部の両方が二重交差乱流隆起部であってもよく、あるいは、交わる乱流隆起部が単一交差乱流隆起部であってもよい。残りの仮想縦方向直線に沿って、交わる交差乱流隆起部の一方は二重交差乱流隆起部であってもよく、その一方で、交わる交差乱流隆起部の他方は単一交差乱流隆起部であってもよい。この実施形態は、中心仮想縦方向直線のうちの前記一方における熱伝達パターンの変更を容易にし得る。
【００２７】
中央の仮想縦方向直線は、両側に同数の仮想縦方向直線を有するが、熱伝達プレートのちょうど中心に延在する必要はない。したがって中間仮想縦方向直線は、プレートの縦方向中心軸線に一致する必要はなく／当該縦方向中心軸線から等距離で外れる必要もない。
【００２８】
熱伝達プレートは、支持谷部のうちの１つの中間部分と支持隆起部のうちの１つの中間部分との間に延在する乱流隆起部が中間乱流隆起部を形成するように構成されてもよい。熱伝達パターンの設計に応じて、中間乱流隆起部が存在していても、していなくてもよい。この実施形態は、熱伝達プレートの熱伝達能力を増加し得る交差乱流隆起部の中の、さらなる乱流隆起部、つまり中間乱流隆起部を利用可能にする。
【００２９】
中間乱流隆起部の頻度または密度は変動してもよい。一例として、熱伝達プレートは、中間乱流隆起部の少なくとも１つが、１つの同じ間隙内で少なくとも隣接する単一交差乱流隆起部および二重交差乱流隆起部の複数の各対の単一交差乱流隆起部と二重交差乱流隆起部との間に配置されるように、設けられてもよい。別の例として、熱伝達プレートは、１つの同じ間隙内における少なくとも複数の乱流隆起部は４つおきに中間乱流隆起部となる一方で残りの乱流隆起部が単一交差乱流隆起部となるように設けられてもよい。
【００３０】
１つの同じ仮想縦方向直線に沿う支持隆起部の頂部と支持谷部の底部とは、支持側部によって接続されてもよい。さらに、１つの同じ間隙内の乱流隆起部の頂部と乱流谷部の底部とは、乱流側部によって接続されてもよい。少なくとも複数の乱流隆起部は、頂部と熱伝達プレートの第１の辺との間に延在する第１の乱流側部と、頂部と熱伝達プレートの反対側の第２の辺との間に延在する第２の乱流側部とを有してもよい。そのため、乱流隆起部の第１および第２の乱流側部は、乱流隆起部の頂部の両側において、長手方向延在部に沿って延在する。本質的に矩形状の熱伝達プレートに関して、第１の辺および第２の辺は熱伝達プレートの短辺であってもよい。少なくとも複数の二重交差乱流隆起部に関して、第１の乱流側部および第２の乱流側部は、仮想交点のうち対応する交点で支持側部のそれぞれに接続されてもよい。これは、どのようにして二重交差乱流隆起部が少なくとも部分的に斜めに延在しかつさらに同じ仮想横方向直線上に配置される２つの仮想交点間に延在できるかを示す一例である。
【００３１】
少なくとも複数の単一交差乱流隆起部に関して、第１および第２の乱流側部のうちの一方は、仮想交点のうちの対応する仮想交点で支持側部に接続されてもよい。さらに、第１および第２の乱流側部の他方は、支持谷部のうち対応する支持谷部の中間部分に接続されてもよい。
【００３２】
少なくとも複数の単一交差乱流隆起部は、それらの長手方向延在部の２つの端部分のうちの少なくとも１つの端部分に沿って、仮想横方向直線に本質的に平行に延在してもよい。代替的に／付加的に、少なくとも複数の二重交差乱流隆起部は、それらの長手方向延在部の２つの端部分に沿って、仮想横方向直線に本質的に平行に延在してもよい。これら端部分は、中心部分の両側に配置されている。この実施形態によれば、複数の二重交差乱流隆起部は、引き伸ばされた「Ｚ」の形状を有してもよい。さらに後述のように、この実施形態は、乱流側部が支持側部に従って延在することを可能にする。
【００３３】
乱流隆起部の各々の中心部分は、中心部分のそれぞれの長手方向中心線に沿って配置される第１の終点と第２の終点とを備える。複数の乱流隆起部に関して、第１の終点は、第２の終点に対して、熱伝達プレートの縦方向中心軸線に平行な乱流隆起部間のピッチ×（ｎ＋０．５）で変位されてもよく、ここでｎは整数である。この時、ｎの値は、乱流隆起部がどの程度急勾配であるかを決定する；ｎが大きいほど、乱流隆起部はより急勾配となる。例えばｎを０、１、または１より大きくすることができる。ｎ＝１の場合、第１の終点と第２の終点との間の変位は、１．５×ピッチであり、乱流隆起部は比較的急勾配となる。そうした熱伝達パターンは、典型的には、比較的低い熱伝達能力および／または流れ抵抗に関連付けられ得る。ｎ＝０の場合、第１の終点と第２の終点との間の変位は、０．５×ピッチであり、乱流隆起部はあまり急勾配ではない。そうした熱伝達パターンは、典型的には、比較的高い熱伝達能力および／または流れ抵抗に関連付けられ得る。
【００３４】
強調すべきことに、本発明の熱伝達プレートの上記特徴のすべてではないがほとんどの利点は、熱伝達プレートがプレートパック内の他の適切に構築された熱伝達プレートと組み合わされる際に現れる。
【００３５】
本発明のさらに他の目的、特徴、態様および利点は、以下の詳細な説明および図面から明らかになるであろう。
【００３６】
ここで本発明について添付の概略図を参照してより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】熱伝達プレートの概略平面図である。
【図２】プレートパックの外側から見た、プレートパック内の隣接する熱伝達プレートの当接する外縁を示す図である。
【図３】図１における熱伝達プレートの一部の拡大図である。
【図４】図１における熱伝達プレートの支持隆起部および支持谷部の断面を概略的に示す図である。
【図５】図１における熱伝達プレートの乱流隆起部および乱流谷部の断面を概略的に示す図である。
【図６】図１における熱伝達プレートの一部の拡大図である。
【図７】図１における熱伝達プレートの一部の拡大図である。
【図８】図１における熱伝達プレートの一部の拡大図である。
【図９】代替的な熱伝達パターンを概略的に示す図である。
【図１０】別の代替的な熱伝達パターンを概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
図１は、冒頭で説明したガスケット付きプレート熱交換器の熱伝達プレート２ａを示す。ガスケット付きＰＨＥは、そのすべてが図示されていないが、ガスケットによって分離された熱伝達プレート２ａのような熱伝達プレート２のパック、つまり同様の熱伝達プレートのパックを備えており、これらは類似しておりかつ図示されていない。図２を参照すると、プレートパックにおいて、プレート２ａの（図１に例示される）前面４は、隣接するプレート２ｂに面しており、一方でプレート２ａの（図１では見えないが図２に示される）後面６は、隣接する別のプレート２ｃに面している。
【００３９】
図１を参照すると、熱伝達プレート２ａは、本質的に矩形状のステンレススチールのシートである。熱伝達プレート２ａは第１の端部分８を備えており、続いて第１の端部分８は、第１のポート孔１０と、第２のポート孔１２と、第１の分配領域１４とを備える。プレート２ａは第２の端部分１６をさらに備えており、続いて第２の端部分１６は、第３のポート孔１８と、第４のポート孔２０と、第２の分配領域２２とを備える。プレート２ａは中心部分２４をさらに備えており、続いて中心部分２４は、熱伝達領域２６と、第１の端部分８と第２の端部分１６と中心部分２４との周りに延在する外縁部分２８とを備える。第１の端部分８は、第１の境界線３０に沿って中心部分２４に隣接しており、一方で第２の端部分１６は、第２の境界線３２に沿って中心部分２４に隣接している。図１から明らかなように、第１の端部分８と中心部分２４と第２の端部分１６とは、プレート２ａの縦方向中心軸線Ｌに沿って連続して配置されており、縦方向中心軸線Ｌは、プレート２ａの対向する第１および第２の長辺３４、３６の間の中間においてこれら長辺に平行に延在する。縦方向中心軸線Ｌは、プレート２ａを第１の半体３８および第２の半体４０に分割する。さらに縦方向中心軸線Ｌは、プレート２ａの横方向中心軸線Ｔに垂直に延在しており、横方向中心軸線Ｔは、プレート２ａの対向する第１および第２の短辺４２、４４の間の中間においてこれら短辺に平行に延在する。また、熱伝達プレート２ａは、前面４から見た場合の前方ガスケット溝４６と、後面６から見た場合の後方ガスケット溝（図示せず）とを備える。前方および後方ガスケット溝は、互いに部分的に整列されており、それぞれのガスケットを受け入れるように配置されている。
【００４０】
熱伝達プレート２ａは、所望の構造、より具体的には熱伝達プレートのさまざまな部分内にさまざまな波形部パターンが付与されるように、従来の様式で圧迫ツールで圧迫されている。冒頭で説明したように、波形部パターンは、それぞれのプレート部分の特定の機能に合わせて最適化されている。そのため、第１および第２の分配領域１４、２２には所定の分配パターンが設けられており、熱伝達領域２６には、当該分配パターンとは異なる熱伝達パターンが設けられている。さらに、外縁部分２８は、外縁部分２８をより堅固にし、ひいては熱伝達プレート２ａを変形に対してより耐性を有するようにする波形部４８を備える。さらに、波形部４８は、ＰＨＥのプレートパック内の隣接する熱伝達プレートの波形部に当接するように配置されている点で、支持構造を形成している。図２を再度参照すると、プレートパックの熱伝達プレート２ａと２つの隣接する熱伝達プレート２ｂおよび２ｃとの間の周縁接触が例示されており、波形部４８は、図１の図面の平面に平行な第１の平面５０と第２の平面５２との間においてこれら平面内に延在する。中心平面５４は、第１の平面５０と第２の平面５２との間の中間に延在しており、前方ガスケット溝４６および後方ガスケット溝のそれぞれの底部は、この中心平面５４内に、つまりいわゆる半分にした平面内に延在する。
【００４１】
分配パターンは、いわゆるチョコレートタイプのものであり、第１および第２の分配領域１４、２２の各々の範囲内にそれぞれのグリッドを形成するように配置された細長い分配隆起部５６および分配谷部５８を備える。分配隆起部５６のそれぞれの頂部は、第１の平面５０内に延在しており、分配谷部５８のそれぞれの底部は、第２の平面５２内に延在する。分配隆起部５６および分配谷部５８は、ＰＨＥのプレートパック内の隣接する熱伝達プレートの分配隆起部および分配谷部に当接するように配置されている。チョコレートタイプの分配パターンは公知であり、本明細書ではさらに詳細には説明しない。
【００４２】
図１における破線の囲み内にある熱伝達領域部分の拡大図を含む図３を参照すると、熱伝達パターンは、プレートの２ａの縦方向中心軸線Ｌに対して縦方向に平行に延在する細長い支持隆起部６０および細長い支持谷部６２を備える。支持隆起部６０の各々は、２つの端部分６０ｂ、６０ｃ間に配置される中間部分６０ａを備えており、支持谷部６２の各々は、２つの端部分６２ｂ、６２ｃ間に配置される中間部分６２ａを備える。さらに、図４を参照すると、それらの長手方向延在部に平行に、つまりプレート２ａの縦方向中心軸線Ｌに平行に取られた支持隆起部６０および支持谷部６２の中心断面が例示されており、支持隆起部６０のそれぞれの頂部６０ｄは第１の平面５０内に延在しており、一方で支持谷部６２のそれぞれの底部６２ｄは第２の平面５２内に延在する。
【００４３】
図１を再度参照すると、支持隆起部６０および支持谷部６２は、数ｘ＝１０の等距離をおいて配置された仮想縦方向直線６４に沿って交互に配置されており、仮想縦方向直線６４は、プレート２ａの縦方向中心軸線Ｌに平行に延在する。仮想縦方向直線６４は、支持隆起部６０および支持谷部６２のそれぞれの中心を通って延在する。さらに、支持隆起部６０および支持谷部６２は、多数の等距離をおいて配置された仮想横方向直線６６に沿って交互に配置されており、仮想横方向直線６６はプレート２ａの横方向中心軸線Ｔに平行に延在する。図１には、これら仮想横方向直線６６の半分だけが示されている。支持隆起部６０および支持谷部６２は、仮想横方向直線６６間に配置されている。仮想縦方向直線６４および仮想横方向直線６６は、仮想グリッドを形成するように、仮想交点６７で互いに交差する。
【００４４】
図３を参照すると、熱伝達パターンは、細長い乱流隆起部６８および細長い乱流谷部７０をさらに備える。乱流隆起部６８の各々は、２つの端部分６８ｂ、６８ｃ間に配置される中心部分６８ａを備えており、乱流谷部７０の各々は、２つの端部分７０ｂ、７０ｃ間に配置される中心部分７０ａを備える。いくつかの乱流隆起部および乱流谷部に関する中心部分と端部分との間の境界は、図３では一点鎖線で示されている。さらに図５を参照すると、乱流隆起部６８および乱流谷部７０の長手方向延在部に対して垂直に取られた乱流隆起部６８および乱流谷部７０の中心部分の断面が例示されており、乱流隆起部６８のそれぞれの頂部６８ｄは第３の平面７２内に延在しており、一方で乱流谷部７０のそれぞれの底部７０ｄは第４の平面７４内に延在する。第３の平面７２は、第１の平面５０と中心平面５４との間に配置されており、一方で第４の平面７４は、中心平面５４のわずかに下に、つまり第２の平面５２と中心平面５４との間に置かれる。乱流隆起部６８および乱流谷部７０が熱伝達領域２６内に配置されかつそのように設計されると、プレート２ａおよび第１の平面５０によって囲まれる第１の体積Ｖ１は、プレート２ａおよび第２の平面５２によって囲まれる第２の体積Ｖ２よりも小さくなる。
【００４５】
図１および図３を参照すると、乱流隆起部６８および乱流谷部７０は、仮想縦方向直線６４のうち隣接する仮想縦方向直線６４間の間隙７６（７６ａ、７６ｂ）に所定のピッチｐを伴うように交互に配置される。そのように配置された乱流隆起部６８および乱流谷部７０は、仮想縦方向直線６４のうち隣接する仮想縦方向直線６４に沿って支持隆起部６０および支持谷部６２を接続する。乱流隆起部６８および乱流谷部７０もまた、仮想縦方向直線６４の最も外側の仮想縦方向直線６４と、プレート２ａの対向する第１および第２の長辺３４、３６との間に所定のピッチｐを伴うように交互に配置されている。仮想縦方向直線６４の数ｘは１０であるため、９つの間隙７６が存在する。プレート２ａの縦方向中心軸線Ｌは、中心間隙７６ａを縦方向に半分に分割し、それによってプレート２ａの縦方向中心軸線Ｌの両側に４つの完全な間隙７６ｂが残る。中心間隙７６ａを画定する仮想縦方向直線６４は、中心仮想縦方向直線６４ａ、６４ｂを形成する。
【００４６】
乱流隆起部６８の延在部は、乱流谷部７０の延在部を決定する。そのため残りの説明では、乱流隆起部６８に焦点を当てる。
【００４７】
図１および図３から明らかなように、乱流隆起部６８、またはより具体的にはその中心部分６８ａは、仮想横方向直線６６に対して斜めに延在する。中心仮想縦方向直線６４ｂで、熱伝達パターンが変化している。より具体的には、図６を参照すると、（図１および図６に見られるように）中心仮想縦方向直線６４ｂの左側では、乱流隆起部６８の中心部分６８ａは、仮想横方向直線６６に対して時計回りに最小角度αで延在する（最大角度＝α＋１８０）。さらに、（図１および図６に見られるように）中心仮想縦方向直線６４ｂの右側では、乱流隆起部６８の中心部分６８ａは、仮想横方向直線６６に対して反時計回りに最小角度βで延在する（最大角度＝β＋１８０）。ここではα＝β＝２５であるが、これは、αがβとは異なることがありかつαおよびβが１５〜７５の範囲内の他の値を有し得る代替実施形態の場合には該当しなくてもよい。
【００４８】
図７を参照すると、乱流隆起部６８の各々の中心部分６８ａは、中心部分６８ａのそれぞれの長手方向中心線ｃに沿って配置される第１の終点ｅ１および第２の終点ｅ２を備える。乱流隆起部６８の中心部分６８ａの斜めの延在部は、第２の終点ｅ２に対する第１の終点ｅ１の相対変位ｄをもたらす。変位ｄは、プレート２ａの縦方向中心軸線Ｌに平行な乱流隆起部６８および乱流谷部７０のピッチｐの半分である。
【００４９】
図１、図３および図６を参照すると、熱伝達パターンはさまざまなタイプの乱流隆起部６８を含む。仮想横方向直線６６の最も外側の仮想横方向直線６６に沿う交点を除いて、仮想交点６７の各々において、間隙７６のうち隣接する間隙７６内に配置されている支持隆起部６０の１つと支持谷部６２の１つと乱流隆起部６８の２つとが交わる。これら乱流隆起部は、交差乱流隆起部７８を形成する。いくつかの交差乱流隆起部７８は、２つの仮想交点６７間に延在しかつ二重交差乱流隆起部７８ａを形成しており、一方で他の交差乱流隆起部７８は、仮想交点６７の１つの支持谷部６２のうちの１つの支持谷部６２の中間部分６２ａまで延在し、かつ単一交差乱流隆起部７８ｂを形成する。この特定の実施形態では、間隙７６の各々において、交差乱流隆起部７８は２つおきに、二重交差乱流隆起部７８ａであり、他の交差乱流隆起部は、単一交差乱流隆起部７８ｂである。図１から明らかなように、熱伝達パターンが変化する中心仮想縦方向直線６４ｂに沿って、交わる交差乱流隆起部７８の両方が二重交差乱流隆起部７８ａであるか、または交わる交差乱流隆起部７８の両方が単一交差乱流隆起部７８ｂである。仮想縦方向直線６４の残りに沿って、交わる交差乱流隆起部７８の１つは二重交差乱流隆起部７８ａであり、一方で他の交差乱流隆起部７８は単一交差乱流隆起部７８ｂである。支持隆起部６０の１つの中間部分６０ａと支持谷部６２の１つの中間部分６２ａとの間に延在する乱流隆起部６８は、中間乱流隆起部８０を形成する。この特定の実施形態では、間隙７６の各々において、１つの中間乱流隆起部８０が、隣接する二重交差乱流隆起部と単一交差乱流隆起部との各対の二重交差乱流隆起部７８ａと単一交差乱流隆起部７８ｂとの間に配置される。
【００５０】
二重交差乱流隆起部７８ａ、単一交差乱流隆起部７８ｂ、および中間乱流隆起部８０の構成は互いに異なる。例えば、図７に示されるように、二重交差乱流隆起部７８ａの端部分６８ｂおよび６８ｃは、仮想横方向直線６６に平行に延在する。これによって、二重交差乱流隆起部７８ａは、引き伸ばされた「Ｚ」の形状を有する。さらに、単一交差乱流隆起部７８ｂの端部分６８ｂおよび６８ｃのうちの１つは、仮想横方向直線６６に平行に延在する。
【００５１】
図１および図８を参照すると、仮想縦方向直線６４の各々に沿う支持隆起部６０の頂部６０ｄおよび支持谷部６２の底部６２ｄは、支持側部８２によって接続されている。さらに、乱流隆起部６８の各々の頂部６８ｄは、乱流側部８４（８４ａ、８４ｂ）によって、同じ間隙内の乱流谷部７０のうち隣接する乱流谷部７０の底部７０ｄに接続されている。仮想横方向直線６６のうち最も外側の仮想横方向直線６６におけるいくつかを除いて、乱流隆起部６８の各々は、乱流隆起部６８の頂部６８ｄとプレート２ａの第１の短辺４２との間に延在する第１の乱流側部８４ａと、乱流隆起部６８の頂部６８ｄとプレート２ａの第２の短辺４４との間に延在する第２の乱流側部８４ｂと、を有する。仮想横方向直線６６のうち最も外側の仮想横方向直線６６におけるいくつかを除いて、二重交差乱流隆起部７８ａの各々の第１および第２の乱流側部８４ａ、８４ｂは、仮想交点６７のうち対応する仮想交点６７において支持側部８２のそれぞれの１つに接続されている。さらに、仮想横方向直線６６のうち最も外側の仮想横方向直線６６におけるいくつかを除いて、単一交差乱流隆起部７８ｂの各々に関して、第１および第２の乱流側部８４ａ、８４ｂのうちの１つは、仮想交点６７のうち対応する仮想交点６７において支持側部８２に接続されている。図８においてハッチングで示されるように、支持側部８２は、これら乱流側部８４間の移行部分においてそれぞれの乱流側部８４と同一平面上に配置されており、それによって、それぞれの乱流側部８４が支持側部８２の「延在部」を形成する。
【００５２】
上述のように、プレートパックにおいて、プレート２ａはプレート２ｂおよび２ｃ間に配置されている。熱伝達パターンの上で特定された設計を用いることで、プレート２ｂおよび２ｃは、プレート２ａに対して「反転」されるかまたは「回転」されて配置されてもよい。
【００５３】
プレート２ｂおよび２ｃがプレート２ａに対して「反転」されて配置されている場合、プレート２ａの前面４および後面６は、それぞれプレート２ｂの前面４およびプレート２ｃの後面６に面している。これは、プレート２ａの支持隆起部６０がプレート２ｂの支持隆起部に当接し、一方でプレート２ａの支持谷部６２がプレート２ｃの支持谷部に隣接することを意味する。さらに、プレート２ａの乱流隆起部６８は、プレート２ｂの乱流隆起部に面しているが当接しておらず、プレート２ｂの乱流隆起部に対して角度２α＝２βで延在しており、一方でプレート２ａの乱流谷部７０は、プレート２ｃの乱流谷部に面しているが当接しておらず、プレート２ｃの乱流谷部に対して角度２α＝２βで延在している。熱伝達領域２６内で、プレート２ａおよび２ｂは体積２×Ｖ１のチャネルを形成しており、一方でプレート２ａおよび２ｃは体積２×Ｖ２のチャネルを形成している、つまりＶ１＜Ｖ２であるため２つの非対称的なチャネルが形成される。
【００５４】
プレート２ｂおよび２ｃがプレート２ａに対して「回転」して配置されている場合、プレート２ａの前面４および後面６は、それぞれ、プレート２ｂの後面６およびプレート２ｃの前面４に面している。これは、プレート２ａの支持隆起部６０がプレート２ｂの支持谷部に当接する一方でプレート２ａの支持谷部６２がプレート２ｃの支持隆起部に当接することを意味する。さらに、プレート２ａの乱流隆起部６８は、プレート２ｂの乱流谷部に面するが当接しておらず、一方でプレート２ａの乱流谷部７０は、プレート２ｃの乱流隆起部に面するが当接していない。中心間隙７６ａを除くすべての間隙７６の範囲内で、プレート２ａの乱流隆起部６８および乱流谷部７０は、それぞれ、プレート２ｂの乱流谷部およびプレート２ｃの乱流隆起部に対して角度２α＝２βで延在している。中心間隙７６ａの範囲内で、プレート２ａの乱流隆起部６８および乱流谷部７０は、それぞれ、プレート２ｂの乱流谷部およびプレート２ｃの乱流隆起部に平行に延在する。熱伝達領域２６の範囲内で、プレート２ａおよび２ｂは、体積Ｖ１＋Ｖ２のチャネルを形成しており、一方でプレート２ａおよび２ｃは体積Ｖ１＋Ｖ２のチャネルを形成する、つまり２つの対称的なチャネルが形成される。
【００５５】
本発明の上述の実施形態は、単に一例として理解されるべきである。当業者は、議論された実施形態が本発明の概念から逸脱することなく多くの方法で変更できることを理解している。
【００５６】
例えば、熱伝達パターンは、多かれ少なかれ中間乱流隆起部を備えてもよいし、さらに中間乱流隆起部を備えなくてもよい。さらに、熱伝達パターンは、二重交差乱流隆起部を備えなくてもよい。図９および図１０は、２つの代替的な熱伝達パターンを非常に概略的に例示する。これら図面では、すべての隆起部が太い線で示され、同時にすべての谷部が細い線で示される。さらに、長方形は支持隆起部および支持谷部を表し、同時に斜線は乱流隆起部および乱流谷部の中心を表す。
【００５７】
図９から始めて、これは、上述の支持隆起部６０および支持谷部６２に類似する一方でより短い支持隆起部および支持谷部を備える熱伝達パターンを表している。さらに、熱伝達パターンは、上述の二重交差乱流隆起部７８ａおよび単一交差乱流隆起部７８ｂと同様の二重交差乱流隆起部および単一交差乱流隆起部を備える。しかしながら、熱伝達パターンは、上述の中間乱流隆起部８０と同様の中間乱流隆起部を備えていない。代わりに、乱流隆起部は２つおきに二重交差乱流隆起部となり、一方で他の乱流隆起部は単一交差乱流隆起部となる。
【００５８】
図１０に進むと、これは、上述の支持隆起部６０および支持谷部６２に類似する一方でより長い支持隆起部および支持谷部を備える熱伝達パターンを表している。さらに、熱伝達パターンは、上述の単一交差乱流隆起部７８ｂおよび中間乱流隆起部８０と同様の単一交差乱流隆起部および中間乱流隆起部を備える。しかしながら、熱伝達パターンは、上述の二重交差乱流隆起部７８ａと同様の二重交差乱流隆起部を備えていない。代わりに、乱流隆起部は４つおきに中間乱流隆起部となり、一方で他の乱流隆起部は単一交差乱流隆起部となる。上述の変位ｄに対応する乱流隆起部の第２の終点に対する乱流隆起部の第１の終点の相対変位は、乱流隆起部のピッチｐ×１．５である、つまり上述の変位ｄの３倍である。したがって、乱流隆起部および乱流谷部は、図１０における熱伝達パターンでは、上述の熱伝達パターンにおけるよりも急勾配になっている。
【００５９】
別の例として、仮想縦方向直線の数ｘは１０である必要はないが、おおよそ１０とすることができる。ｘが奇数の場合、中央の仮想縦方向直線は、上述の熱伝達パターンにおける中心仮想縦方向直線６４ｂに対応する中心仮想縦方向直線を形成しており、ここでは熱伝達パターンが変化する。最初に説明した実施形態におけるように設計された熱伝達パターンでは、中央の仮想縦方向直線に沿って、交わる交差乱流隆起部の両方が二重交差乱流隆起部となり、あるいは、交わる交差乱流隆起部の両方が単一交差乱流隆起部となる。残りの仮想縦方向直線に沿って、交わる交差乱流隆起部の一方は二重交差乱流隆起部となり、一方で交わる交差乱流隆起部の他方は単一交差乱流隆起部となる。そうしたパターンが設けられたプレートは、「反転」または「方向転換」可能であるが、場合によって互いに対して「回転」されない。
【００６０】
さらに別の例として、ｘが偶数の場合、プレートの縦方向中心軸線は中心間隙を半分に分割する必要はない。同様に、ｘが奇数の場合、中央の仮想縦方向直線が、プレートの縦方向中心軸線と一致する必要はない。
【００６１】
さらに、熱伝達パターンは、上述のように中心仮想縦方向直線において変化する必要はない。例えば乱流隆起部および乱流谷部は、代わりに、熱伝達パターン全体の範囲内で同じ配向を有することができる。そうしたパターンが設けられたプレートは、「反転」または「方向転換」可能であるが、場合によって互いに対して「回転」されない。
【００６２】
必然的に、分配パターンはチョコレートタイプである必要はなく、他のタイプであってもよい。
【００６３】
熱伝達プレートは非対称的である必要はなく、対称的なものであってもよい。したがって、図５を参照すると、プレートは、Ｖ１＝Ｖ２となるように設計することができる。
【００６４】
上述のプレートパックは、１つのタイプのプレートのみを含む。代わりに、プレートパックは、異なる様式で構成された熱伝達パターンおよび／または分配パターンを有するプレートなどの２つ以上の異なるタイプのプレートを備えることができる。
【００６５】
支持隆起部および支持谷部と単一交差乱流隆起部および二重交差乱流隆起部と中間乱流隆起部とさらに対応する谷部とは、上述の構成をすべて有する必要はなく、それらの設計は異なってもよい。
【００６６】
本発明は、ガスケット付きプレート熱交換器に限定されず、溶接、半溶接、ろう付け、および融着されたプレート熱交換器にも使用できる。
【００６７】
熱伝達プレートは矩形状である必要はないが、直角の角の代わりに円形または楕円形などの丸みのある角を備える本質的には矩形の形状などの他の形状を有してもよい。熱伝達プレートはステンレススチールから形成する必要はないが、チタンまたはアルミニウムなどの他の材料から形成することができる。
【００６８】
強調すべきことに、前方、後方、第１の、第２の、第３のなどの限定詞は、本明細書では、細部を区別するためにのみ使用されており、細部間の向きまたは相互の順序の種類を表現するものではない。
【００６９】
さらに、強調すべきことに、本発明に関連しない細部の説明は省略されており、かつ図面は単なる概略図であり、一定の縮尺にしたがって描かれていない。また示すべきことに、いくつかの図面は他の図面よりも簡略化されている。そのため、いくつかの構成要素は１つの図面に示されるが、別の図面では省略される場合がある。
【符号の説明】
【００７０】
２ａ、２ｂ、２ｃ  熱伝達プレート
４  熱伝達プレートの前面
６  熱伝達プレートの後面
８  第１の端部分
１０  第１のポート孔
１２  第２のポート孔
１４  第１の分配領域
１６  第２の端部分
１８  第３のポート孔
２０  第４のポート孔
２２  第２の分配領域
２４  中心部分
２６  熱伝達領域
２８  外縁部分
３０  第１の境界線
３２  第２の境界線
３４  第１の長辺
３６  第２の長辺
３８  第１の半体
４０  第２の半体
４２  第１の短辺
４４  第２の短辺
４６  前方ガスケット溝
４８  波形部
５０  第１の平面
５２  第２の平面
５４  中心平面
５６  分配隆起部
５８  分配谷部
６０  支持隆起部
６０ａ  支持隆起部の中間部分
６０ｂ、６０ｃ  支持隆起部の端部分
６０ｄ  支持隆起部の頂部
６２  支持谷部
６２ａ  支持谷部の中間部分
６２ｂ、６２ｃ  支持谷部の端部分
６２ｄ  支持谷部の底部
６４  仮想縦方向直線
６６  仮想横方向直線
６７  仮想交点
６８  乱流隆起部
６８ａ  乱流隆起部の中心部分
６８ｂ、６８ｃ  乱流隆起部の端部分
６８ｄ  乱流隆起部の頂部
７０  乱流谷部
７０ａ  乱流谷部の中心部分
７０ｂ、７０ｃ  乱流谷部の端部分
７０ｄ  乱流谷部の底部
７２  第３の平面
７４  第４の平面
７６、７６ａ、７６ｂ  仮想縦方向直線間の間隙
７８  交差乱流隆起部
７８ａ  二重交差乱流隆起部
７８ｂ  単一交差乱流隆起部
８０  中間乱流隆起部
８２  支持側部
８４  乱流側部
８４ａ  第１の乱流側部
８４ｂ  第２の乱流側部  
【要約】
熱伝達プレート２ａが提供される。熱伝達プレート２ａは、熱伝達プレート２ａを第１および第２の半体３８、４０に分割する縦方向中心軸線Ｌに沿って連続して配置される第１の端部分８と第２の端部分１６と中心部分２４とを備える。中心部分２４は、支持隆起部６０と支持谷部６２とを備える熱伝達パターンが設けられた熱伝達領域２６を備える。支持隆起部６０および支持谷部６２は、熱伝達プレート２ａの縦方向中心軸線Ｌに平行に延在し、縦方向中心軸線Ｌに平行に延在する数がｘの別々の仮想縦方向直線６４に沿って、かつ縦方向中心軸線Ｌに垂直に延在する複数の仮想横方向直線６６に沿って、交互に配置される。熱伝達パターンは乱流隆起部６８と乱流谷部７０とを備える。熱伝達プレート２ａは、乱流隆起部６８および乱流谷部７０がそれらの長手方向延在部の中心部分６８ａ、７０ａに沿って、仮想横方向直線６６に対して傾斜して延在することを特徴とする。【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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