JP2015536437A - 伝熱平板及びそのような伝熱平板を備える平板熱交換器 - Google Patents

Abstract

伝熱平板（８）及びそのような伝熱平板を備える平板熱交換機（２）が提供される。伝熱平板は、中央延長面（ｃ−ｃ）を有し、伝熱平板の長手方向中心軸〈ｙ〉に沿って順に配置された第１端部領域（２８）、伝熱領域（３２）、及び第２端部領域（３０）を備える。長手方向中心軸は、伝熱平板を、第１及び第２長側部（２４、２６）それぞれによって区切られた第１及び第２半体（２０、２２）に分割する。第１端部領域は、伝熱平板の第１半体内に配置された入口孔部（３４）、分配領域（４２）及び遷移領域（４４）を備える。遷移領域は、第１境界線（４６）に沿って分配領域に隣接するとともに、第２境界線（４８）に沿って伝熱領域に隣接する。分配領域は中央延長面に対して分配凸部（６４）と分配凹部（６６）とからなる分配パターンを有し、遷移領域は中央延長面に対して遷移凸部（８４）と遷移凹部（８６）とからなる遷移パターンを有し、伝熱領域は中央延長面に対して伝熱凸部（１１２）と伝熱凹部（１１４）とからなる伝熱パターンを有する。遷移パターンは分配パターン及び伝熱パターンとは異なる。さらに、遷移凸部は別の伝熱平板との接触用に配置された遷移接触領域（９８）を備える。仮想の直線（９２）は、遷移凸部それぞれの２つの端点（９４、９６）間に、長手方向中心軸に対して角度（α）で延びる。伝熱平板は、この角度が、遷移凸部間で変化し、第１長側部から第２長側部への方向に増加することを特徴とする。

Description

本発明は請求項１の前段に従う伝熱平板に関する。また、本発明はそのような伝熱平板を備える平板熱交換器に関する。

平板熱交換器は通常、２つの端部平板であって、これら端部平板の間に複数の伝熱平板が整列した状態で配置されている２つの端部平板と、これら伝熱平板の間に形成されているチャネルと、からなる。当初は異なる温度の２つの流体は、熱を１つの流体から別の流体に移動するための全ての第２チャネルを通じて流れることができ、これら流体は伝熱平板の入口孔部及び出口孔部を通じてチャネルに出入りする。

通常は、伝熱平板は２つの端部領域と１つの中間伝熱領域とを備える。端部領域は入口孔部及び出口孔部、並びに伝熱平板の基準面に対して、畝及び谷間のような凸部と凹部からなる分配パターンをプレス加工された分配領域を備える。同様に、伝熱領域は基準面に対して畝及び谷間のような凸部と凹部からなる電熱パターンをプレス加工されている。１つの伝熱平板の分配パターン及び伝熱パターンの畝は、接触領域において、平板熱交換器の隣接する別の伝熱平板の分配パターン及び電熱パターンの谷間に接触するように配置されている。伝熱平板の分配領域の主な役割は、チャネルに入る流体を、この流体が伝熱領域に到達する前に、伝熱平板の全幅に亘って拡げること、及びこの流体を集め、この流体が伝熱領域を通過した後にチャネルから外へ導くことである。伝熱領域の主な役割は、むしろ伝熱である。

分配領域及び伝熱領域は異なる主な役割を有しているので、分配パターンは通常は伝熱パターンとは異なる。分配パターンは、比較的弱い流れ抵抗と、例えばいわゆるチョコレートパターンのような比較的少数の、しかし大きな接触領域を隣り合う伝熱平板の間に提供する、より「広い」分配パターンの設計に通常は関連する低い圧力損失と、を示すものである。伝熱パターンは、比較的強い流れ抵抗と、いわゆるヘリンボーンパターンのような多数の、しかし小さい接触領域を隣り合う伝熱平板の間に提供するより「密な」伝熱パターンの設計に通常は関連する高い圧力損失と、を提供するものである。

２つの隣り合う伝熱平板間の接触領域の位置と密度とは、両伝熱プレートの畝と谷間との間の距離だけではなく方向にも依存する。例として、２つの伝熱平板のパターンは、実線が下の伝熱平板の畝に対応し、破線が上の伝熱平板の谷間に対応する図１ａに示すように、類似する（ｓｉｍｉｌａｒ）が鏡面反転ではない場合には、伝熱平板間の接触領域（交差点）は、伝熱平板の長手方向中心軸Ｌに垂直な、等間隔の仮想の直線（一点鎖線）上に位置する。逆に、図１ｂに示すように、下の伝熱平板の畝が上の伝熱平板の谷間よりも「急勾配」でない場合には、伝熱平板間の接触領域は、むしろ長手方向中心軸に垂直ではない等距離にある仮想の直線上に位置する。また別の例として、畝と谷間との間の小さな距離はより多くの接触領域に対応する。図１ｃに示す最後の例として、「急勾配の（ｓｔｅｅｐｅｒ）」畝と谷間とは、等間隔の仮想の直線間の大きな距離と、等間隔の仮想の同じ直線上に位置する接触領域間の小さな距離とに対応する。

分配領域と伝熱領域との間の遷移部、すなわち平板のパターンが変化するところでは、伝熱平板の強度を平板の残りの部分の強度に比べて幾らか減少させる場合がある。さらに、遷移部において接触領域をより散在させると、強度はより悪くなる場合がある。したがって、急勾配で密に配置された畝と谷間とを有する２つの隣り合う、鏡面反転ではないが類似するパターンは通常、それほど急勾配でも密でもなく配置された畝及び谷間を有する異なるパターンより強度の高い遷移部を含む。

平板熱交換器は、その用途に応じて１つ以上の異なるタイプの伝熱平板を備えることができる。通常、伝熱平板のタイプの差異はそれらの伝熱領域の設計にあり、伝熱平板の残りの部分は本質的には同じである。例として、伝熱平板には２つの異なるタイプがあり、一方は「急勾配の」伝熱パターンで、典型的には比較的低い伝熱容量に関連する、いわゆる低シータパターンを有し、他方は緩い「勾配」の伝熱パターンで、典型的には比較的高い伝熱容量に関連する、いわゆる高シータパターンを有する。低シータの伝熱平板だけを含む平板パックは、分配領域と伝熱領域との間の遷移部から同じ距離に配置された最大数の接触領域に関連するので、比較的強い。他方で、交互に配置された高シータの伝熱平板と低シータの伝熱平板とを含む平板パックは、遷移部から等距離に配置された、より少数の接触領域に関連するので、比較的弱い。

上述の問題は、出願人の特許文献１にさらに説明されており、この特許文献は参照としてここに組み込まれており、さらにこの問題に対する解決法をも開示している。この解決法は、伝熱平板のタイプにかかわらず、伝熱平板の分配領域と伝熱領域との間の狭いバンドの提供を含む。狭いバンドはヘリンボーンパターン、より具体的には密に配置された「急勾配」の畝及び谷間を設けられている。それによって、分配領域への遷移部は、平板パックがどのタイプの伝熱平板を含んでいるかにかかわらず同じであり、かつ比較的強い。

しかし、上述の狭いバンドが分配領域への遷移部における強さの問題を解決するとしても、狭いバンドは、畝及び谷間の密度による効果的な流体の分配、又は畝及び谷間の「急勾配」による効果的な伝熱のいずれにも関連することがなく、伝熱平板の貴重な表面領域を占有する。より具体的には、狭いバンドの伝熱容量は高シータの伝熱平板の伝熱表面の伝熱容量に比べて比較的低い。しかし、狭いバンド及び低シータの伝熱平板の伝熱表面の伝熱容量はほぼ同じとすることができる。

スェーデン国特許第５２８８７９号明細書

本発明の目的は、分配領域への比較的強い遷移部を有する伝熱平板と、従来技術に比べてより効果的な伝熱平板の表面領域の活用とを提供することである。本発明の基本的なコンセプトは、伝熱平板の分配領域と伝熱領域との間に遷移領域を提供することであり、この遷移領域には、互いから分岐する凸部と凹部とからなるパターンがプレス加工されている。本発明の別の目的は、そのような伝熱平板を備える平板熱交換器を提供することである。上述の目的を達成するための伝熱平板及び平板熱交換器は、特許請求の範囲に規定され、後述に説明される。

本発明による伝熱平板は中央延長面を有し、伝熱平板の長手方向中心軸に沿って連続的に配置された第１端部領域、伝熱領域、及び第２端部領域を備える。長手方向中心軸は伝熱領域を、第１長側部（ｌｏｎｇ ｓｉｄｅ）及び第２長側部によって区切られた第１半体（ｈａｌｆ）及び第２半体それぞれに分割する。第１端部領域は、伝熱平板の第１半体内に配置された入口孔部、分配領域、及び遷移領域を備える。遷移領域は、分配領域に第１境界線に沿って隣接し、伝熱領域に第２境界線に沿って隣接する。分配領域は、中央延長面に対して分配凸部及び分配凹部からなる分配パターンを有し、遷移領域は、中央延長面に対して遷移凸部及び遷移凹部からなる遷移パターンを有し、伝熱領域は、中央延長面に対して伝熱凸部及び伝熱凹部からなる伝熱パターンを有する。遷移パターンは分配パターン及び伝熱パターンと異なる。さらに、遷移凸部は、別の伝熱平板と接触するために配置された遷移接触領域を備える。仮想の直線が、遷移凸部それぞれの２つの端点（ｅｎｄ ｐｏｉｎｔ）間に、長手方向中心軸に対して所定の角度で延在している。伝熱平板は、前記角度が遷移凸部間で変化し、第１長側部から第２長側部への方向において増加していることを特徴としている。

長手方向中心軸は中央延長面に平行である。

伝熱平板は、本質的に長方形であることが多い。したがって、第１長側部と第２長側部とは、互いに対して、かつ長手方向中心軸に対して本質的に平行である。

遷移凸部（及び遷移凹部）は、直線的若しくは曲線的、又はそれらの組み合わせのようないかなる形状を有してよく、互いに比較して異なる形状を有しても、有さなくてもよい。直線的な遷移凸部の場合には、対応する仮想の直線は、遷移凸部に完全に沿って延在する。このことは直線的ではない遷移凸部の場合には当てはまらない。

遷移凸部の全ては異なる角度に関連してもよく、若しくは遷移凸部の全てではなくいくつかの角度が、第２長側部に近接した遷移凸部の角度が第１長側部に近接する遷移凸部の角度より小さくない限りにおいて同じ角度に関連してもよい。

導入部という方法で記載されたように、分配領域の主な役割は流体を入口孔部から伝熱領域に向かって、それによって遷移領域に向かって導き、流体を伝熱平板の幅全体に亘って拡げることである。遷移凸部の角度は伝熱平板の入口孔部への距離とともに増加し、また遷移領域は流体の伝熱平板に亘る拡がりに、特に流体の、伝熱平板の第２半体の第２長側部に沿って配置された外側部分に亘る拡がりに大きく貢献する。さらに、そのような遷移凸部の角度の増加はまた、伝熱性能に関連する。

伝熱平板の第１境界線、すなわち分配領域と遷移領域との境界は、非線形であってよい。それによって、第１境界線が伝熱平板の曲げ線として働く、第１境界線が真直ぐである場合に比べて、伝熱平板の曲げ強度を増加させることができる。

さらに、第１境界線は多くの異なる方法で非線形とすることができる。本発明の一の実施形態によれば、第１境界線はアーチ状であって、伝熱領域から見ると隆起している。このような隆起した第１境界線は対応する真直ぐな第１境界線より長く、流出領域の大きな「出口」をもたらし、流体の伝熱平板の幅に亘る分配に貢献する。それによって、分配領域は分配効率を維持したままで小さくすることができる。

分配パターンは、分配凸部が複数の凸部の組に配置され、分配凹部が複数の凹部の組に配置されるようにすることができる。さらに、凸部の組それぞれの分配凸部は、第１分配凸部それぞれから第１境界線へ延在する仮想の凸部ラインに沿って配置される。同様に、凹部の組の分配凹部は、第１分配凹部それぞれから第１境界線へ延在する仮想の凹部ラインそれぞれに沿って配置される。分配領域に亘る正面側の主流れの経路は２つの隣接する凸部ラインによって画定され、分配領域に亘る背面側の主流れの経路は２つの隣接する凹部ラインによって画定される。さらに、分配パターンは、凸部ラインが凹部ラインと交差するようにすることができ、交差点は格子を形成する。上述の構造を有するパターンの１つの例は、いわゆるチョコレートパターンであり、このパターンはよく知られているとともに効果的な分配パターンである。

第１境界線に最も近い凸部ラインそれぞれの交差点は、仮想の接続線状に配置することができ、この接続線は第１境界線に平行である。この配置は、格子の最も外側の交差点それぞれと第１境界線とが同じであって、伝熱平板の強度に対して好都合であることを意味している。上述の接続線は、第１境界線と一致しさえさせることができ、伝熱平板の強度の最適化をもたらす。

伝熱平板の遷移パターンは、遷移凸部それぞれに沿って延在する仮想の延長線が第３境界線の個別の部分に類似するようにすることができ、この第３境界線は、分配領域及び遷移領域を区切るとともに凸部ラインのうちの最も長いラインに平行に、かつ、さらに第１境界線及び第２境界線の端点それぞれを通じて延在する。さらに、残りの凸部ラインのそれぞれもまた、凸部ラインの前記最も長いラインのそれぞれの部分に類似する。これら実施形態によれば、遷移パターンを分配パターンに適用することができ、遷移凸部を、分配パターンの凸部ラインの「延長」として形成することができる。それによって、分配領域と遷移領域との間の「滑らかな」遷移が可能となる。そのような「滑らかな」遷移は、流体の分配の観点から有益である低い圧力損失に関連する。より具体的には、それは伝熱平板の幅全体、特に伝熱平板の第２半体の第２長側部に沿って配置された外側の部分に亘る流体のより効果的な分配を可能とする。

本発明の伝熱平板は、遷移凸部のうちの２つの隣接する遷移凸部間の第１の距離が、分配領域の凸部ラインのうちの２つの隣接する凸部ライン間の第２の距離より小さくなるように構成することができる。したがって、表面の拡張と、したがって伝熱容量とを分配領域内よりも遷移領域内で大きくすることができる。さらに、導入部の方法で説明したように、より密に配置された遷移凸部は、２つの隣接する伝熱平板間により密に配置された接触領域に関連し、これは伝熱平板の強度に対して有益である。

伝熱平板の一実施形態によれば、遷移パターンは、第１境界線に最も近い遷移凸部それぞれの遷移接触領域が仮想の接触線上に配置されるように設けられており、この接触線は第１境界線に平行である。この配置は、最も外側の遷移接触線と第１境界線との間の距離が同じであることを意味し、このことは伝熱平板の強度に対して好都合である。

伝熱平板の第１境界線と全く同じように、第２境界線、すなわち遷移領域と伝熱領域との間の境界を、例えばアーチ状かつ伝熱領域から見て隆起した非線形にすることができ、このことは同じ利点をもたらす。

本発明による平板熱交換器は、上述したような伝熱平板を備える。

さらに本発明の他の目的、特徴、態様、及び利点が、以下の詳細な説明及び図面から現れるだろう。

本発明は添付の図面を参照してさらに詳述される。

伝熱平板のパターンの異なる対間の接触領域を示す図である。 伝熱平板のパターンの異なる対間の接触領域を示す図である。 伝熱平板のパターンの異なる対間の接触領域を示す図である。 平板熱交換器の正面図である。 図２の平板熱交換器の側面図である。 伝熱平板の平面図である。 図４の伝熱平板の一部の拡大図である。 図５の伝熱平板の部分の一部の拡大図であり、伝熱平板の所定の区画の接触領域を示す。 伝熱平板の分配パターンの分配凸部の断面を示す図である。 伝熱平板の分配パターンの分配凹部の断面を示す図である。 伝熱平板の遷移パターンの遷移凸部及び遷移凹部の断面図である。 伝熱平板の伝熱パターンの伝熱凸部及び伝熱凹部の断面図である。

図２及び図３を参照すると、ガスケット式の平板熱交換器２が図示されている。この平板熱交換器２は、第１端部平板４、第２端部平板６、及び第１端部平板４と第２端部平板６との間にそれぞれ配置された複数の伝熱平板を備える。伝熱平板は２つの異なるタイプからなる。１つのタイプは中位のシータの伝熱パターンを有し、他の一つは高シータの伝熱パターンを有し、これらタイプは他の点では本質的に同じである。中位のシータの伝熱パターンを有する伝熱平板のうちの１つが符号８で示されており、さらに図４に詳細に図示されている。異なる伝熱平板は、一方の伝熱平板の正面側（図４に示されている）が隣の伝熱平板の背面側に対向する状態で、平板パック９中に交互に配置されている。すべての第２の伝熱平板は基準方向（図４に示されている）に対して、図４の紙面の法線方向の周りに１８０度回転されている。

伝熱平板は（図示されていない）ガスケットによって互いから離間されている。伝熱平板はガスケットと一緒に、熱を一方の液体から他方の液体に移動するための２つの流体を受け取るように配置された平行チャネルを形成している。このために、第１の流体はすべての第２チャネル内を流れるように配置され、第２の流体は残りのチャネルの中を流れるように配置されている。第１の流体は、入口１０及び出口１２をそれぞれ通じて平板熱交換器２に入出する。同様に、第２の流体は、入口１４及び出口１６をそれぞれ通じて平板熱交換器２に入出する。上述の入口及び出口は、ここでは詳細には記載されない。代わりに、本願と同日に出願され、ここに組み込まれている出願人の同時継続の特許出願「熱交換器平板及びそのような熱交換平板を備える平板熱交換器」が参照される。チャネルを漏れないようにするために、伝熱平板は互いに対して押し付けられ、それによってガスケットが伝熱平板の間をシールする。このために平板熱交換器２は、第１及び第２の端部平板４、６をそれぞれ互いに向かって押すように配置された多くの締め付け手段１８を備えている。

伝熱平板８が、伝熱平板全体、伝熱平板の部分Ａ、及び伝熱平板の部分Ａの部分Ｃをそれぞれ図示する図４、５、及び６、並びに伝熱平板の凸部及び凹部の断面を図示する図７、８、９、及び１０を参照してさらに説明される。伝熱平板８は、ステンレス鋼からなる本質的に長方形状のシートである。伝熱平板８は、図４、５、及び６の紙面に平行、かつ伝熱平板８の長手方向中心軸ｙに平行な中央延長面ｃ−ｃ（図３参照）を有する。長手方向中心軸ｙは伝熱平板８を、第１長側部２４及び第２長側部２６をそれぞれ有する第１半体２０及び第２半体２２に分割する。伝熱平板８は第１端部領域２８、第２端部領域３０、及びこれら第１端部領域２８と第２端部領域３０との間に配置された伝熱領域３２を備える。第１端部領域２８は、平板熱交換器２の入口１０及び出口１６とそれぞれ連通するために配置された、第１の流体のための入口孔部３４と第２の流体のための出口穴部３６とを備える。同様に、第２端部領域３０は、平板熱交換器２の入口１４及び出口１２とそれぞれ連通するために配置された、第２の流体のための入口孔部３８と第１の流体のための出口穴部４０とを備える。以下では、第１及び第２端部領域の構造が同じであるが横方向中心軸ｘに対して鏡面反転されているので、第１及び第２端部領域のうちの第１領域のみが説明される。

第１端部領域２８は、分配領域４２と遷移領域４４とを備える。第１境界線４６は、分配領域及び遷移領域を分離し、遷移領域４４は第２境界線４８に沿って伝熱領域３２に境を接している。第３及び第４境界線５０、５２それぞれは、接続点５４から第２境界線４８のそれぞれ端点５６及び５８まで第１境界線４６の端点６０及び６２それぞれを介して延在し、分配領域４２及び遷移領域４４を第１端部領域の残りの部分から区切っている。分配領域は第１境界線４６から入口孔部３４と出口穴部３６の中間点まで延在している。第１境界線４６及び第２境界線４８それぞれは両方共が分配領域４２から見たときに窪んでいる。しかし、第１境界線４６は、第２境界線４８より急であって、変化する幅を有する遷移領域４４をもたらす。

分配領域４２は、中央延長面ｃ−ｃ（図６参照）に対して細長い分配凸部６４（実線の四角形）及び分配凹部６６（点線の四角形）からなる分配パターンをプレス加工されている。これら分配凸部及び分配凹部のうちの数個のみが図面に示されている。分配凸部６４は、複数組の凸部に分割され、凸部の組それぞれの分配凸部は、凸部の組の第１の分配凸部７０から第１境界線４６まで延びる仮想の凸部ライン６８それぞれに沿って配置されている。図７は、仮想の凸部ライン６８それぞれに本質的に垂直にとられた分配凸部６４の断面を示す。凸部ライン６８のうちの最も長い凸部ラインは、出口穴部３６に最も近い凸部ラインであって、符号７２を付されている。残りの凸部ラインはすべて最も長い凸部ライン７２のそれぞれの部分と同様であり、最も長い凸部ライン７２のそれぞれの部分は、最も長い凸部ラインの端点７４から延びている。したがって、すべての凸部ライン６８は平行である。また、第３境界線５０は凸部ライン６８に平行である。

同様に、分配凹部６６は、複数の凹部の組に分割され、凹部の組それぞれの分配凹部は、凹部の組の第１の分配凹部７８から第１境界線４６まで延びる仮想の凹部ライン７６それぞれに沿って配置されている。図８は、仮想の凹部ライン７６それぞれに本質的に垂直にとられた分配凹部６６の断面を示す。凹部ライン７６のうちの最も長い凹部ラインは、入口穴部３４に最も近い凹部ラインであって、符号８０を付されている。残りの凹部ラインはすべて最も長い凹部ライン８０のそれぞれの部分と同様であり、最も長い凹部ライン８０のそれぞれの部分は、最も長い凹部ラインの端点８２から延びている。したがって、すべての凹部ライン７６は平行である。また、第４境界線５２は凹部ライン７６に平行である。最も長い凹部ライン８０及び最も長い凸部ライン７２は類似しているが、長手方向中心軸ｙに対して鏡面反転されている。

分配凸部６４の仮想の凸部ライン６８は、交差点７１で分配凹部６６の仮想の凹部ライン７６に交差し、格子７３を形成する。第１境界線４６に最も近い凸部ライン６８それぞれの交差点は符号７５を付されており、仮想の接続ライン７７（図６にのみ点線で示されている）上に配置されている。接続ライン７７は第１境界線４６に平行である。上述したように、このことは、分配領域４２と遷移領域４４との間の遷移における伝熱平板８の高い強度に貢献する。伝熱平板８の分配凸部６４は、それらの延長全体に沿って、上にある伝熱平板の第２端部領域内の分配凹部それぞれに接触するように配置され、分配凹部６６は、それらの延長全体に沿って、下にある伝熱平板の第２端部領域内の分配凸部それぞれに接触するように配置されている。分配パターンはいわゆるチョコレートパターンである。

遷移領域４４は、中央延長面ｃ−ｃに対して、交互に配置された、畝及び谷間の形状の遷移凸部８４と遷移凹部８６（図９）それぞれからなる遷移パターンをプレス加工されており、畝及び谷間はすべて第２境界線４８から延びている。図４において、これら畝の頂部が仮想の延長線８８で示されており、これら谷間（それらのうちのいくつかであるが）の底部が仮想の延長線９０で示されている。図５及び図６において、明瞭化のために、畝の仮想の延長線８８又は遷移凸部８４のみが図示されている。図９は、仮想延長線８８及び９０それぞれに本質的に垂直にとられた遷移凸部８４及び遷移凹部８６の断面図を示す。仮想延長線８８及び９０それぞれは、第３境界線５０の一部と同様である。より具体的には、伝熱平板８の第１長側部２４に近接する延長線は、第３境界線５０の上部と同様であるとともに、第１長側部２６に近接する延長線は第３境界線の下部と同様であり、伝熱平板の中央部における延長線は第３境界線の中央部分と同様である。したがって、遷移パターンが分配パターンに適用され、その結果、分配領域４２と遷移領域４４との間の比較的滑らかな遷移がもたらされ、これは伝熱平板全体に亘る流体の分配に対して有益である。

第３境界線５０は直線部分と湾曲部分とを備え、このことは延長線８８及び延長線９０、したがって遷移凸部８４及び遷移凹部８６もまた直線部分と湾曲部分とを備えることを意味している。さらに、遷移パターンは「分岐している」、すなわち遷移凸部８４は平行ではなく、また遷移凹部もまた平行ではないということを意味している。より具体的には、長手方向中心軸ｙと、遷移凸部８４及び遷移凹部８６それぞれの２つの端点９４及び９６（図４において遷移凸部のうちの２つに対して示されている）の間に延びる仮想の直線９２と、の間の角度αは、遷移凸部と遷移凹部との間で変化し、伝熱平板８の第１長側部２４から第２長側部の方向に増加する。言い換えると、遷移凸部８４及び遷移凹部８６は、第２長側部に近いところよりも第１長側部に近いところで急勾配を有する。上述したように、このことは伝熱平板の全体に亘る流体分配に有益である。

遷移凸部８４は、上にある伝熱平板の第２端部領域内の遷移凹部の点状の遷移接触領域それぞれとの係合のために配置された、本質的に点状の遷移接触領域９８を備える。これは図６に図示されており、図６にはこれら上にある遷移凹部の底部が仮想の延長線１００とともに図示されている。図６が、遷移領域及び伝熱領域の外側での上にある伝熱平板との係合を図示していないことが強調されるべきである。同様に、遷移凹部８６は、下にある伝熱平板（図示されない）の第２端部領域内の遷移凸部の点状の遷移接触領域それぞれとの係合のために配置された、本質的に点状の遷移接触領域を備える。遷移パターンはいわゆるヘリンボーンパターンである。

第１境界線４６に最も近い、遷移凸部８４それぞれの遷移接触領域は符号１０２を付されて、仮想の接触線１０４（図６のみに点線で示されている）上に配置されており、仮想の接触線１０４は第１境界線４６に平行である。上述したように、これは、分配領域４２と遷移領域４４との間の遷移における伝熱平板８の高い強度に貢献する。

伝熱領域３２は、伝熱平板８の長手方向中心軸ｙに沿って順に配置された多数の伝熱副領域に分割される。伝熱副領域１０６は、第２境界線４８に沿って遷移領域４４に、そして第５境界線１１０に沿って伝熱副領域１０８に隣接する。第２及び第５境界線は、類似しているが、横方向中心軸ｘに平行な所定の軸に対して鏡面反転している。したがって、第５境界線１１０は遷移領域４４から見て隆起している。上述したことを踏まえて、これは、伝熱副領域１０６，１０８間の遷移における伝熱平板８の高い強度に貢献する。図４では、同様のアーチ状の境界線もまた、別の伝熱副領域に見ることができる。

伝熱副領域は、交互に配置される２つの異なるタイプからなる。以下では、伝熱副領域１０６は図４、５、６、及び１０を参照して説明される。伝熱副領域１０６は、中央延長面ｃ−ｃに対して、交互に配置された、畝及び谷間の形状の本質的に真直ぐな伝熱凸部１１２及び伝熱凹部１１４それぞれからなる伝熱パターンをプレス加工されている。伝熱平板の第１半体２０の伝熱パターン及び伝熱平板８の第２半体２２の伝熱パターンは類似しているが、長手方向中心軸ｙに対して鏡面反転されている。さらに、第１半体２０内の伝熱凸部及び伝熱凹部は平行であり、これは、第２半体２２内の伝熱凸部及び伝熱凹部もまた平行であることを意味する。図４、５、及び６において、伝熱凸部１１２の頂点が仮想の延長線１１７とともに図示されている（底部は図示されていない）。図１０は、それぞれの延長線１１７に垂直にとられた伝熱凸部１１２及び伝熱凹部１１４の断面を図示する。

伝熱凸部１１２は、上にある伝熱平板の伝熱凹部の点状の伝熱接触領域それぞれとの係合のために配置された、本質的に点状の伝熱接触領域１１８を備える。これは図６に図示されており、図６にはこれら上にある伝熱凹部の底部が仮想の延長線１２０とともに図示されている。導入部の形で説明されたように、伝熱平板８は中位のシータの伝熱パターンを有するが、上にある伝熱平板は高シータの伝熱パターンを有するので、２つの伝熱平板間の接触領域は、伝熱平板８の長手方向中心軸ｙに平行ではない仮想の平行な直線１２２に沿って配置される。したがって、伝熱平板が遷移領域を設けられないとしたら、伝熱平板の分配領域への遷移での強度は比較的低くなっただろう。同様に、電熱凹部１１４は、下にある伝熱平板（図示されない）の伝熱凸部の点状の伝熱接触領域それぞれとの係合のために配置された、本質的に点状の伝熱接触領域を備える。伝熱パターンはいわゆるヘリンボーンパターンである。

図面、特に図６から明白であるように、遷移領域４４内の遷移凸部８４のうちの２つの隣接する遷移凸部間（又は遷移凹部８６のうちの２つの隣接する遷移凸部間）の第１の距離ｄ１は、分配領域４２内の凸部ライン６８（又は凹部ライン７６）のうちの隣接する２つの間の第２の距離ｄ２より小さい。前述したように、このことは、伝熱容量が分配領域４２内よりも遷移領域４４内で大きいことを意味する。

上述したように、平板熱交換器２は熱を一の流体から他の流体に移動するための２つの流体を受け取るように配置されている。図４と伝熱平板８を参照すると、第１の流体は入口孔部３４を通じて伝熱平板８の背面側へ、背面側の流れ経路に沿って第１端部領域の分配領域及び遷移領域、第２端部領域の伝熱領域、遷移領域、及び分配領域を通じて流れ、出口孔部４０を通じて戻る。背面側の分配領域を通じる主流れ経路は、２つの隣接する仮想の凹部ラインによって画定される。同様に、第２の流体は、上にある伝熱平板の、伝熱平板８の入口孔部３８と位置合わせされている入口孔部を通じて、伝熱平板８の正面側に流れる。次いで、第２の流体は正面側の流れ経路に沿って第２端部領域の分配領域及び遷移領域、第１端部領域の伝熱領域、遷移領域、及び分配領域を通じて流れ、上にある伝熱平板の、伝熱平板８の出口孔部３６と位置合わせされている出口孔部を通じて戻る。分配領域を通じる正面側の主流れ経路は、２つの仮想の凸部ラインによって画定される。

上述に説明した本発明の実施形態は、例としてのみ理解されるべきである。当業者であれば、説明された実施形態を本発明の概念から乖離することなく多くの方法で変化させ、組合せられることを理解する。

例として、上述に特定された分配パターン、遷移パターン、及び伝熱パターンは例示に過ぎない。当然、本発明は他のタイプのパターンに関連して適用できる。例として、分配パターンの凸部ラインは、凹部ラインと同じく平行である必要はなく互いから分岐してもよい。また、分配領域及び遷移領域を区切る第３境界線及び第４境界線は互いに類似する必要はなく、凸部ライン及び凹部ラインそれぞれに平行である必要もない。さらに、分配領域と遷移領域との間の第１境界線は、分配パターンの最も外側の交差点が配置された接続ラインに一致させることができる。

上述の実施形態において、第１境界線の曲率は分配パターンの仮想の交差点の場所によって決定される。逆に、第２境界線の曲率は伝熱副領域間の境界線によって決定される。伝熱副領域間の境界線は、遷移領域に隣接する伝熱副領域の追加／削除によって異なる数の伝熱副領域を含む、異なるサイズの伝熱平板を製造していたモジュール式工具で、伝熱平板のプレス加工を可能にする。当然、代替的実施形態によれば、第１境界線及び第２境界線は、むしろ平行とすることができる。さらに、第２境界線もまた、伝熱平板の増加された強度のために、遷移パターン及び／又は伝熱パターン内の接触領域の場所に適用することができるだろう。

さらに、第１境界線及び第２境界線、並びに伝熱副領域を分離する境界線は、波型形状、のこぎり歯形状、又は直線形状のような、湾曲形状以外の別の形状を有することができる。

上述した平板熱交換器は、平行逆流タイプ、すなわち流体それぞれのための入口及び出口が平板熱交換器の同じ半体に配置され、流体流れが伝熱平板間のチャネルを通じて反対方向に流れるタイプである。当然、平板熱交換器は代わりに、斜流タイプ及び／又は並交流タイプとすることができる。

伝熱平板の２つの異なるタイプは平板熱交換器に設けられる。当然、平板熱交換器は代替的に、ただ１つの平板タイプ又は２つ以上の異なる平板タイプを備えることができる。さらに、伝熱平板は、ステンレス鋼以外の別の材料から作ることができる。

最後に、本発明は、永久的に取り付けられた伝熱平板を備える平板熱交換器のような、ガスケットタイプ以外の平板熱交換器の別のタイプに関連して使用することができる。

用語「接触領域」はここで、別の伝熱平板と係合する単一の伝熱平板の領域を特定するため、及び２つの隣り合う伝熱平板間の相互の係合の領域を特定するための両方に使用されていることを強調すべきである。

本発明に関連しない詳細な説明は削除されたこと、及び図面が単に概略図であって、縮尺通りに描かれていないことを強調すべきである。また、図面のいくつかは他の図面よりも単純化されていることもまた強調すべきである。したがって、いくつかの構成要素は、１つの図面には記載されているが他の図面には記載されていない場合がある。

２ 平板熱交換器
４ 第１端部平板
６ 第２端部平板
８ 伝熱平板
１０、１４ 入口
１２、１６ 出口
２０ 第１半体２０
２２ 第２半体２２
２４ 第１長側部
２６ 第２長側部
２８ 第１端部領域
３０ 第２端部領域
３２ 伝熱領域
３４、３８ 入口孔部
３６、４０ 出口穴部
４２ 分配領域
４４ 遷移領域
４６ 第１境界線
４８ 第２境界線
５０ 第３境界線
５２ 第４境界線
５４ 接続点
６４ 分配凸部
６６ 分配凹部
６８ 仮想の凸部ライン
７０ 第１の分配凸部
７１ 交差点
７５、７６ 仮想の凹部ライン
７７ 接続ライン
７８ 第１の分配凹部
８４ 遷移凸部
８６ 遷移凹部
８８、９０，１００，１１７、１２０ 仮想の延長線
９２ 仮想の直線
１０２ 遷移接触領域
１０４ 仮想の接触線
１０６、１０８ 伝熱副領域
１１２ 伝熱凸部
１１４ 伝熱凹部
１１８ 伝熱接触領域
ｃ−ｃ 中央延長面
ｘ 横方向中心軸
ｙ 長手方向中心軸
α 角度

Claims (14)

1. 中央延長面（ｃ−ｃ）を有する伝熱平板（８）であって、
   伝熱平板の長手方向中心軸〈ｙ〉に沿って順に配置された第１端部領域（２８）、伝熱領域（３２）、及び第２端部領域（３０）であって、前記長手方向中心軸は、前記伝熱平板を、第１及び第２長側部（２４、２６）それぞれによって区切られた第１及び第２半体（２０、２２）に分割し、前記第１端部領域は、前記伝熱平板の前記第１半体内に配置された入口孔部（３４）を備える、前記第１端部領域（２８）、前記伝熱領域（３２）、及び前記第２端部領域（３０）と、
   分配領域（４２）及び遷移領域（４４）であって、前記遷移領域は、第１境界線（４６）に沿って前記分配領域に隣接するとともに、第２境界線（４８）に沿って前記伝熱領域に隣接し、前記分配領域は前記中央延長面に対して分配凸部（６４）と分配凹部（６６）とからなる分配パターンを有し、前記遷移領域は前記中央延長面に対して遷移凸部（６４）と遷移凹部（６６）とからなる遷移パターンを有し、前記伝熱領域は前記中央延長面に対して伝熱凸部（１１２）と伝熱凹部（１１４）とからなる伝熱パターンを有し、前記遷移パターンは前記分配パターン及び前記伝熱パターンとは異なり、前記遷移凸部は別の伝熱平板との接触用に配置された遷移接触領域（９８）を備える、前記分配領域（４２）及び前記遷移領域（４４）と、
   前記遷移凸部それぞれの２つの端点（９４、９６）間に、前記長手方向中心軸に対して角度（α）で延びる仮想の直線（９２）と、
   を備える、前記伝熱平板（８）において、
   前記角度は、前記遷移凸部間で変化し、前記第１長側部から前記第２長側部への方向に増加することを特徴とする、伝熱平板（８）。
2. 前記第２境界線（４６）は非線形であることを特徴とする請求項１に記載の伝熱平板（８）。
3. 前記第１境界線（４６）はアーチ状であって、かつ前記伝熱領域（３２）から見たときに隆起していることを特徴とする請求項１又は２に記載の伝熱平板（８）。
4. 前記分配凸部（６４）は複数の凸部の組に配置され、前記分配凹部（６６）は複数の凹部の組に配置され、前記凸部の組それぞれの前記分配凸部は、それぞれ第１分配凸部（７０）から前記第１境界線（４６）まで延びるそれぞれ仮想の凸部ライン（６８）に沿って配置されており、前記凹部の組それぞれの前記分配凹部は、それぞれ第１分配凹部（７８）から前記第１境界線（４６）まで延びるそれぞれ仮想の凹部ライン（７６）に沿って配置されており、
   前記分配領域の全体に亘る正面側主流れ経路が２つの隣接する凸部ラインによって画定され、前記分配領域の全体に亘る背面側主流れ経路が２つの隣接する凹部ラインによって画定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の伝熱平板（８）。
5. 前記凸部ライン（６８）は、交差点（７１）で前記凹部ライン（７６）と交差して、格子（７３）を形成することを特徴とする請求項４に記載の伝熱平板（８）。
6. 前記凸部ライン（６８）それぞれの、前記第１境界線（４６）に最も近い前記交差点（７５）は、仮想の接続線（７７）上に配置され、該接続線は前記第１境界線（４６）に平行であることを特徴とする請求項５に記載の伝熱平板。
7. 前記仮想の接続線（７７）は前記第１境界線（４６）に一致することを特徴とする請求項６に記載の伝熱平板（８）。
8. 前記遷移凸部（８４）それぞれに沿って延びる仮想の延長線（８８）は、前記分配領域（４２）及び前記遷移領域（４４）を区切るとともに前記凸部ライン（６８）のうちの最も長い凸部ライン（７２）に平行に、かつ、さらに前記第１及び第２境界線（４６、４８）のそれぞれの端点（６０、５６）を通じて延びる第３境界線（５０）のそれぞれ一部に類似することを特徴とする請求項４〜７のいずれか一項に記載の伝熱平板（８）。
9. 前記凸部ライン（６８）の残りのそれぞれは、前記凸部ラインの前記最も長い凸部ライン（７２）に類似することを特徴とする請求項８に記載の伝熱平板（８）。
10. 前記遷移凸部（８４）のうちの２つの隣接する遷移凸部間の第１の距離（ｄ１）は、前記分配領域（４２）の前記凸部ラインのうちの２つの隣接する凸部ライン間の第２の距離（ｄ２）より小さいことを特徴とする請求項４〜９のいずれか一項に記載の伝熱平板（８）。
11. 前記第１境界線（４６）に最も近い前記遷移凸部（８４）それぞれの前記遷移接触領域（９８）は仮想の接触線（１０４）上に配置され、該仮想の接触線は前記第１境界線に平行であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の伝熱平板（８）。
12. 前記第２境界線（４８）は非線形であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の伝熱平板（８）。
13. 前記第２境界線（４８）はアーチ状であって、かつ前記伝熱領域（３２）から見たときに隆起していることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の伝熱平板（８）。
14. 請求項１〜１３のいずれか一項に記載の伝熱平板（８）を備える平板熱交換器（２）。

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