JP7108056B2

JP7108056B2 - 伝熱板およびガスケット

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Publication number: JP7108056B2
Application number: JP2020572700A
Authority: JP
Inventors: フレードリク・ブロムグレン
Original assignee: アルファ－ラヴァル・コーポレート・アーベー
Priority date: 2018-06-28
Filing date: 2019-06-17
Publication date: 2022-07-27
Anticipated expiration: 2039-06-17
Also published as: PL3587984T3; US11156405B2; CN112313466A; EP3587984B1; BR112020024192A2; KR20210022738A; RU2752221C1; DK3587984T3; US20210247144A1; BR112020024192B1; WO2020002027A1; EP3587984A1; CN112313466B; KR102432036B1; JP2021528625A; ES2842329T3

Description

本発明は、伝熱板自体の環状の内縁によって画定されるポートホールを備える少なくとも1つのポートホール領域を備える伝熱板であって、伝熱板の一方の面上のガスケット溝が、ポートホールの周囲全体にわたって延び、伝熱板の他方の面上のガスケット溝がポートホールの周囲の一部のみにおいて延びる伝熱板に関する。本発明は、プレート熱交換器内の2つの隣接する伝熱板間を密封するためのガスケットであって、伝熱板における2つの重なり合うポートホールの周囲を密封するように配置された少なくとも1つの環状ガスケット部を備えるガスケットにも関する。

プレート熱交換器、すなわちPHEは一般に、いくつかの伝熱板が整列した状態で、すなわち、積層構造またはパック構造として間に配置された2つの端板からなる。PHEの伝熱板は、同じ種類の伝熱板であっても、または互いに異なる種類の伝熱板であってもよく、それぞれに異なる方法で積み重ねられてもよい。いくつかのPHEでは、伝熱板は、1つの伝熱板の前面および後面がそれぞれ、他の伝熱板の後面および前面に面するように積み重ねられ、伝熱板が1つおきに残りの伝熱板に対して上下逆さまにされる。一般に、このことを、伝熱板を互いに対して「回転させる」と言う。他のPHEでは、伝熱板が、1つの伝熱板の前面および後面がそれぞれ、他の伝熱板の前面および後面に面するように積み重ねられ、伝熱板が1つおきに残りの伝熱板に対して上下逆さまにされる。一般に、このことを、伝熱板を互いに対して「反転させる」と言う。

ある種の公知のPHE、いわゆるガスケット式PHEでは、波形または波状の内縁および外縁などの波形部を備えるガスケットが伝熱板間において伝熱板のガスケット溝内に配置される。端板と、したがって伝熱板とは、ある種の締付け手段によって互いに向けて押し付けられ、それによって、各伝熱板の波形部が隣接する伝熱板の波形部に当接し、ガスケットが伝熱板間を密封する。ガスケットは、伝熱板間の互いに平行な流路を画定し、各一対の伝熱板間に1つの流路が存在する。最初は異なる温度を有する2つの流体が各流路内を1つおきに流れることができ、熱を一方の流体から他方の流体に伝達することができる。

各流体は、入口を通って流路に流入して出口を通って流路から流出し、入口および出口は、PHEを貫通して延び、伝熱板におけるそれぞれの整列されたポートホールによって形成され、ガスケットがポートホールの周囲を全体的または部分的に密封する。伝熱板におけるポートホールは一般に、伝熱板の波形の内縁によって画定され、ポートホールの周囲全体にわたって延びるかまたは周囲の一部において延びるガスケット溝は一般に、波形の内縁のすぐ外側に配置される。入口および出口はそれぞれ、PHEの入口および出口と連通してPHEに流体を供給し、PHEから流体を供給される。

外縁および内縁を波形にする目的は、上述のように、PHE内の伝熱板間に支点を設けて、PHEに漏れを生じさせることがある伝熱板のたわみを防止することである。

上述のように、ガスケット式PHEでは、各伝熱板の波形部は隣接する伝熱板の波形部に当接し、一方、ガスケットが伝熱板間を密封する。たとえば、各伝熱板の外縁および内縁の波形部はそれぞれ、隣接する伝熱板の外縁および内縁の波形部に当接する。このことは、たとえば、プレートパックの10枚目の伝熱板の外縁および内縁が、それぞれ9枚目および11枚目の伝熱板の外縁および内縁に交互に当接し、間に伝熱板が挟まれることがないことを意味する。これによって、伝熱板間に隙間が生じる。伝熱板の波形または波状の内縁間にそのように形成された隙間では、PHEの入口および出口を通って流れる流体からの繊維および粒子が互いに当接する伝熱板間に引っかかることがある。これは、特に衛生用途において問題になることがある。

本発明の目的は、上述の問題を解決する伝熱板およびガスケットを提供することである。本発明の基本的概念は、上述の種類の隙間が複数のそのような伝熱板およびガスケットを含むプレートパック内に形成されないように伝熱板およびガスケットを設計することである。本発明による伝熱板およびガスケットについては、添付の特許請求の範囲において定義し、以下で説明する。

本発明による伝熱板は、単に「プレート」とも呼ばれ、少なくとも1つの第1のポートホール領域と、互いに対向する前面および後面と、外側縁部とを備える。外側縁部は、伝熱板の延長部を画定する第1および第2の平面間および第1および第2の平面内を延びる波形部を備える。第1の平面と第2の平面は、互いに平行であるとともに、第1の平面と第2の平面との間を延びる中間平面に平行である。伝熱板の前面および後面はそれぞれ、第1および第2の平面に面する。前記少なくとも1つの第1のポートホール領域の各々は、伝熱板の環状の第1の内縁によって画定される第1のポートホールを備える。前記第1の内縁は、第1および第2の区間からなり、第1の区間は第1の内縁の25%～65%である。伝熱板は、前記第1の内縁の第1の区間に沿って延びる、伝熱板の前面上の前部ガスケット溝と、前記第1の内縁の第1および第2の区間に沿って延びる、伝熱板の後面上の後部ガスケット溝とをさらに備える。前記少なくとも1つのポートホール領域の各々は、前記第1の内縁の第1および第2の区間に沿って延びる環状の第1の内側ポート部と、第1の内側ポート部を部分的または全体的に囲む第1の中間ポート部と、第1の中間ポート部を部分的または全体的に囲む第1の外側ポート部とをさらに備える。前部および後部ガスケット溝は、第1の内側、中間、および外側ポート部内を延びる。

伝熱板は、第1の内側ポート部が、伝熱板の前面から見ると、第1の内縁の第2の区間に沿っていくつか（≧1）の第1の支持突起を備えていることを特徴とする。前記いくつかの第1の支持突起の各々は、第1の平面内を延びる第1の頂部を備える。さらに、伝熱板は、第1の内側ポート部内でかつ前記いくつかの第1の支持突起の外側において、第1および第2の平面から距離≠0の所を延びる。

「前面」および「後面」という表現は、伝熱板の互いに対向する側を区別するためのみに使用され、たとえば、PHEの向きに関する特定の特性または要件をプレート側面に課すことはない。前面を後面と呼んでもよく、逆もまた同様である。

伝熱板の外側縁部の波形部は、PHE内の隣接する伝熱板の山部および谷部に当接するように配置された交互に配置された山部および谷部を備える。伝熱板の外側端部は、伝熱板の延長部全体、または延長部の1つもしくは複数の部分のみに沿って波形部を備えてもよい。

中間平面は、伝熱板の「端点」が配置される第1の平面と第2の平面との中間に配置されてもよいがそのように配置する必要はない。

本明細書で使用される「環状」は、必ずしも「円形」を意味せず、卵形、三角形などのすべての「閉じた」形状を対象とする。

伝熱板の第1の内縁の第1および第2の区間はどちらも連続している。

前部ガスケット溝は、伝熱板の第1の内縁の第2の区間の少なくとも一部に沿って延びてもよく、またはそのように延びなくてもよい。

第1の内側ポート部は、伝熱板の第1の内縁の第1および第2の区間全体に沿って延び、すなわち第1のポートホール全体を囲むように第1のポートホールの周りを延びる。

たとえば、本発明による伝熱板は矩形であってもまたは円形であってもよい。矩形、または基本的に矩形の伝熱板は、場合によっては、公知のようにPHE内にプレートを取り付けるためのバーを受け取り、案内し、搬送するためのくぼみと、切欠き角部または非切欠き角部とが設けられた、2つの対向する平行な長辺と2つの対向する平行な短辺とを有する伝熱板を意味する。

一般に、基本的に矩形の伝熱板の場合、伝熱板の第1の内縁の第1の区間は、第1のポートホールと短辺のうちの最も近い辺との間および第1のポートホールと長辺のうちの最も近い辺との間を少なくとも部分的に延びる。

「伝熱板の前面から見ると」という表現は、ここでは、離れた位置から伝熱板の前面を見ると伝熱板がどのように見えるかを意味する。

第1の支持突起のうちの1つもしくは複数は、第1の中間ポート部内へ延び、場合によっては第1の外側ポート部内へも延びてもよい。

上述のように、伝熱板の第1の内側ポート部は、第1の内縁の第2の区間に沿っていくつかの第1の支持突起を備え、これらの第1の支持突起の第1の頂部は第1の平面内を延びる。このことは、伝熱板の第1の支持突起が、PHE内で本発明による2つの隣接する伝熱板間に適切に配置されたときに、当該の伝熱板の前面に面する隣接する伝熱板のそれぞれの支持突起に当接する場合があることを意味する。さらに、上述のように、第1の支持突起を除く伝熱板の第1の内側ポート部全体が、第1および第2の平面から距離≠0の所、すなわち、第1の平面と第2の平面との間を延びる。このことは、伝熱板が、PHE内で本発明による2つの隣接する伝熱板間に適切に配置されたときに、第1の内側ポート部全体内において伝熱板の後面に面する隣接する伝熱板から分離されてもよく、第1の支持突起を除く第1の内側ポート部全体内において伝熱板の前面に面する隣接する伝熱板から分離されてもよいことを意味する。したがって、当該の伝熱板の第1の内側ポート部内において、隣接する伝熱板との接触は非常に限定されることがある。このことは、PHE内を流れる流体からの繊維および粒子が伝熱板と隣接する伝熱板との間に引っかかる可能性が比較的非常に低くなる場合があることを意味する。これは、特に衛生用途では大きい利点である。さらに、このことは、前部および後部ガスケット溝が第1の内縁の近くまで延びることが可能になることがあり、それによって、伝熱板の面積効率が高くなる場合があることを意味する。

伝熱板は、第1の内側ポート部内でかつ前記いくつかの第1の支持突起の外側において、第1の内縁と同じ平面内を第1の内縁に沿って延びてもよい。したがって、場合によっては第1の支持突起を除く伝熱板の第1の内側ポート部全体が、第1の内縁「と同一平面内を」延びてもよい。第1の内縁、したがって、第1の内側ポート部内でかつ前記いくつかの第1の支持突起の外側における伝熱板は、それぞれに異なる平面内を伝熱板の延長部に沿って延びてもよく、これらの平面は、中間平面に平行であってもよく、または平行でなくてもよい。したがって、第1の内側ポート部および第1の内縁は、前記いくつかの第1の支持突起の外側において、中心軸から第1のポートホールの中心を通って延びる無限の仮想直線と整列してもよく、中心軸は、中間平面に垂直である。そのような仮想直線は、中間平面に平行であってもよく、または平行でなくてもよい。この実施形態は、PHE内を流れる流体からの繊維および粒子が伝熱板と隣接する伝熱板との間に引っかかる可能性をさらに低くすることがある。

伝熱板の第1の内側ポート部は、第1のポートホールの内側から見ると波状でありならびに/または傾斜した異なる構成を有してもよい。本発明の伝熱板の一実施形態によれば、第1の内側ポート部は、基本的に平面であり、中間平面内を第1の内縁の第1の区間全体に沿って中間平面内を延びる。このことは、第1のポートホールが、第1のポートホールを画定する第1の内縁の少なくとも第1の区間に沿って、平面プレート縁部によって囲まれることを意味し、これは、衛生面から最適である場合がある。このような設計は、機械的に単純であることがあり、ガスケットの機械的に簡素な構成を伝熱板とともに使用するのを可能にすることがある。

伝熱板は、前記いくつかの第1の支持突起の第1の頂部の各々が第1の内縁から延びるように設計されてもよい。このことは、前記いくつかの第1の支持突起の第1の頂部の各々が第1の内縁のそれぞれの部分を備え、したがって、この部分が第1の平面内を延びることを意味する。そのような設計は、衛生面から最適であることがある。そのような設計は、機械的に単純であることがあり、ガスケットの機械的に簡素な構成を伝熱板とともに使用するのを可能にすることがある。

伝熱板の第1の中間ポート部は、伝熱板の前面から見ると、第1の内縁の第1の区間に沿っていくつか（≧1）の位置決め突起といくつか（≧1）の位置決めくぼみとを備えていてもよい。位置決め突起は、中間平面と第1の平面との間に配置された第4の平面まで延びてもよく、位置決めくぼみは、中間平面と第2の平面との間に配置された第3の平面まで延びてもよい。位置決め突起および位置決めくぼみは、交互に配置されてもよく、または交互に配置されなくてもよい。さらに、位置決め突起および位置決めくぼみは、すべてが第1の内縁から同じ距離の所に配置されてもよく、またはそのように配置されなくてもよい。名前が示すように、位置決め突起は、前部ガスケット溝内にガスケットを正しく位置決めし維持するように配置されてもよく、一方、位置決めくぼみは、後部ガスケット溝内にガスケットを正しく位置決めし維持するように配置されてもよい。

伝熱板の第1の中間ポート部は、伝熱板の前面から見ると、第1の内縁の第2の区間に沿っていくつか（≧1）の位置決めくぼみを備えていてもよい。これらの位置決めくぼみは、中間平面と第2の平面との間に配置された第5の平面まで延びてもよい。この第5の平面は、第3の平面と同じであってもよくまたは同じでなくてもよい。さらに、これらの位置決めくぼみは、すべてが第1の内縁から同じ距離の所に配置されてもよく、またはそのように配置されなくてもよい。名前が示すように、位置決めくぼみは、後部ガスケット溝内にガスケットを正しく位置決めし維持するように配置されてもよい。

第1の内縁の第2の区間に沿った第1の支持突起の数は>1であってもよく、第1の内側ポート部は、中間平面と第2の平面との間、すなわち、中間平面と第2の平面との間の体積内の、第1の支持突起のうちの2つの隣接する支持突起間を延びてもよい。第1の内側ポート部は、たとえば、伝熱板の強度を高めるために中間平面から離れる方向へ湾曲または屈曲させてもよい。第1の内側ポート部は、第1の内縁の第1の区間から第1の支持突起のうちの最も外側の支持突起まで、基本的に平面であり、中間平面内を延びてもよく、または代替として、中間平面と第2の平面との間、すなわち、中間平面と第2の平面との間の体積内を延びてもよい。

伝熱板は、第1の外側ポート部が基本的に平面になり、中間平面内を第1の内縁の第1および第2の区間全体に沿って延びるように設計されてもよい。そのような設計は、機械的に単純であることがあり、ガスケットの機械的に簡素な構成を伝熱板とともに使用するのを可能にすることがある。

伝熱板は、少なくとも1つの第2のポートホール領域をさらに備えてもよい。前記少なくとも1つの第2のポートホール領域の各々は、伝熱板の環状の第2の内縁によって画定される第2のポートホールを備える。前記第2の内縁は、第1および第2の区間からなり、第1の区間は第2の内縁の25%～65%である。前部ガスケット溝は、前記第2の内縁の第1および第2の区間に沿って延びる。後部ガスケット溝は、前記第2の内縁の第1の区間に沿って延びる。前記少なくとも1つの第2のポートホール領域の各々は、前記第2の内縁の第1および第2の区間に沿って延びる環状の第2の内側ポート部と、第2の内側ポート部を部分的または全体的に囲む第2の中間ポート部と、第2の中間ポート部を部分的または全体的に囲む第2の外側ポート部とをさらに備える。前部および後部ガスケット溝は、第2の内側ポート部、中間ポート部、および外側ポート部内を延びる。第2の内側ポート部は、伝熱板の後面から見ると、第2の内縁の第2の区間に沿っていくつか（≧1）の第2の支持突起を備えている。前記いくつかの第2の支持突起の各々は、第2の平面内を延びる第2の頂部を備える。伝熱板は、第2の内側ポート部内でかつ前記いくつかの第2の支持突起の外側において、第1および第2の平面から距離≠0の所を延びる。

伝熱板の第2の内縁の第1および第2の区間はどちらも連続している。

後部ガスケット溝は、伝熱板の第2の内縁の第2の区間の少なくとも一部にも沿って延びてもよく、またはそのように延びなくてもよい。

第2の内側ポート部は、伝熱板の第2の内縁の第1および第2の区間全体に沿って延び、すなわち、第2のポートホール全体を囲むように第2のポートホールの周りを延びる。

一般に、基本的に矩形の伝熱板の場合、伝熱板の第2の内縁の第1の区間は、第2のポートホールと短辺のうちの最も近い辺との間および第2のポートホールと長辺のうちの最も近い辺との間を少なくとも部分的に延びる。

「伝熱板の後面から見ると」という表現は、ここでは、離れた位置から伝熱板の後面を見ると伝熱板がどのように見えるかを意味する。

第2の支持突起のうちの1つもしくは複数は、第2の中間ポート部内へ延び、場合によっては第2の外側ポート部内へも延びてもよい。

第2の支持突起の第2の頂部は第2の平面内を延びるので、伝熱板の第2の支持突起は、PHE内で本発明による2つの隣接する伝熱板間に適切に配置されたときに、当該の伝熱板の後面に面する隣接する伝熱板のそれぞれの支持突起に当接してもよい。さらに、第2の支持突起を除く第2の内側ポート部全体が第1および第2の平面から所定の距離の所を延びるので、伝熱板は、PHE内で本発明による2つの隣接する伝熱板間に適切に配置されたときに、第2の内側ポート部全体内において伝熱板の前面に面する隣接する伝熱板から分離されてもよく、第2の支持突起を除く第2の内側ポート部全体内において伝熱板の後面に面する隣接する伝熱板から分離されてもよい。したがって、当該の伝熱板の第2の内側ポート部内において、隣接する伝熱板との接触は非常に限定されることがある。このことは、PHE内を流れる流体からの繊維および粒子が伝熱板と隣接する伝熱板との間に引っかかる可能性が比較的非常に低くなる場合があることを意味する。この場合も、これは、特に衛生用途では大きい利点である。さらに、このことは、前部および後部ガスケット溝が第2の内縁の近くまで延びることが可能になることがあり、それによって、伝熱板の面積効率が高くなる場合があることを意味する。

前部ガスケット溝は、1つもしくは複数の部分として形成されてもよい。同じことが後部ガスケット溝に当てはまる。

伝熱板は、第2の内側ポート部内でかつ前記いくつかの第2の支持突起の外側において、第2の内縁と同じ平面内を第2の内縁に沿って延びてもよい。したがって、場合によっては第2の支持突起を除く伝熱板の第2の内側ポート部全体が、第2の内縁「と同一平面内を」延びてもよい。第2の内縁、したがって、第2の内側ポート部内でかつ前記いくつかの第2の支持突起の外側の伝熱板は、それぞれに異なる平面内を伝熱板の延長部に沿って延びてもよく、これらの平面は、中間平面に平行であってもよく、または平行でなくてもよい。したがって、前記いくつかの第2の支持突起の外側における第2の内側ポート部および第2の内縁は、中心軸から第2のポートホールの中心を通って延びる無限の仮想直線と整列してもよく、中心軸は、中間平面に垂直である。そのような仮想直線は、中間平面に平行であってもよく、または平行でなくてもよい。この実施形態は、PHE内を流れる流体からの繊維および粒子が伝熱板と隣接する伝熱板との間に引っかかる可能性をさらに低くすることがある。

第2のポートホール領域は、第1のポートホール領域の上記の考えられる特徴に対応する他の特徴を有してもよい。

伝熱板は、中間平面に平行に延びかつ互いに垂直に延びる、伝熱板の長手方向および横方向中心軸が、第1、第2、第3、および第4のプレート領域を画定するような伝熱板であってもよい。第1のプレート領域と第2のプレート領域は、横方向中心軸の同じ側に配置され、第1のプレート領域と第3のプレート領域は長手方向中心軸の同じ側に配置される。第1および第3のプレート領域の各々は、前記少なくとも1つの第1のポートホール領域のうちの1つを備えてもよく、第2および第4のプレート領域の各々は、前記少なくとも1つの第2のポートホール領域のうちの1つを備えてもよい。第1および第2のポートホール領域は、横方向および長手方向中心軸に対して対称に配置されてもよい。この設計では、伝熱板は、伝熱板を互いに対して「回転させる」かまたは伝熱板を互いに対して「反転させる」プレートパック内に本発明による他の伝熱板とともに配置されてもよい。

第1および第3のプレート領域の第1のポートホール領域は、請求項1に明記され、場合によっては請求項2～8に明記された特徴を有する。第1のポートホール領域は、互いに同様に設計されてもよく、異なるように設計されてもよい。これに応じて、第2および第4のプレート領域の第2のポートホール領域は、請求項9に明記され、場合によっては請求項10に明記された特徴を有する。第2のポートホール領域は、互いに同様に設計されてもよく、異なるように設計されてもよい。

本発明によるガスケットは、プレート熱交換器内の2つの隣接する伝熱板間、たとえば本発明による2つの伝熱板間を密封するように配置される。ガスケットは、それぞれの伝熱板に当接するように構成された互いに対向する前面と後面とを備える。さらに、ガスケットは、伝熱板における2つの重なり合うポートホールの周囲を密封するように構成された少なくとも1つの環状ガスケット部を備える。環状ガスケット部の内縁は、第1および第2の区間からなり、第1の区間は内縁の25～65%である。環状ガスケット部は、環状ガスケット部の内縁を画定し、内縁の第1および第2の区間に沿って延びる環状の内側ガスケット部と、内側ガスケット部を部分的または全体的に囲む中間ガスケット部と、中間ガスケット部を部分的または全体的に囲む外側ガスケット部とを備える。ガスケットは、内側ガスケット部が、内縁の第2の区間に沿ったいくつか（≧1）の位置を除く内縁全体に沿って最大厚さt1を有することを特徴とする。前記位置の各々において、内側ガスケット部は、内側ガスケット部に最大厚さt2を与えるように前面から突き出る突起と後面から突き出る突起とを備え、t2>t1が成立する。

特許請求の範囲および発明の概要では、無荷重および非変形状態のガスケットについて説明していることに留意されたい。

2つの平行な基準面がガスケットの延長部を画定し、すなわち、ガスケットがこれらの基準面を越えて延びることはない。ガスケットの前面は、一方の基準面に面し、一方、ガスケットの後面は他方の基準面に面する。突起のそれぞれの頂部は各基準面内を延びてもよい。

「前面」および「後面」という表現は、ガスケットの互いに対向する側を区別するためのみに使用され、たとえば、互いに隣接する伝熱板間の向きに関する特定の特性または要件をガスケットに課すことはない。前面を後面と呼んでもよく、逆もまた同様である。

環状ガスケット部の内縁の第1および第2の区間はどちらも連続している。

環状ガスケット部の中間および外側ガスケット部は連続していてもよく、または不連続であってもよい。

内側ガスケット部は、環状ガスケット部の内縁の第1および第2の区間全体に沿って延びる。

前記位置の各々における突起は、整列されてもよく、同様の形状およびサイズを有してもよい。さらに、突起のすべてまたはいくつかが同様の形状およびサイズを有してもよい。

突起のうちの1つまたは複数は、中間ガスケット部内に延びてもよく、場合によっては外側ガスケット部内へも延びてもよい。

ガスケットの厚さは、基準面およびガスケットの長手方向延長部に垂直に測定される。最大厚さは、ガスケットの厚さが、ガスケットが最も厚い部分で測定されることを意味する。

環状ガスケット部は、互いに隣接する伝熱板のそれぞれに当接するように配置されたガスケットの互いに対向する面から延びる対として配置された突起を備えるので、環状ガスケット部は、以下により詳細に説明するように、本発明による2つの隣接する伝熱板間の空間を完全に充填してもよい。このことは衛生面から有益である。

ガスケットの設計に応じて、環状ガスケット部の内側および外側ガスケット部の一方が互いに隣接するプレート間を密封するように変形されるように配置されてもよく、一方、他方のガスケット部が、実質的に変形されずに、ガスケットを互いに隣接するプレート間に適切に位置決めし維持するように配置されてもよい。

ガスケットはそれぞれに異なる断面を有してもよい。一例として、環状ガスケット部の内側および/または外側ガスケット部は、平面状の後面と尖った前面とを有してもよい。別の例として、環状ガスケット部の内側および/または外側ガスケット部は、平面を有し、場合によっては互いに平行な後面と前面とを有してもよい。さらに、後面および/または前面は、ガスケットに沿ってその延長部全体またはその延長部の一部のみに沿って延びる1つまたは複数のビードを備えることができる。

本発明のガスケットの一実施形態によれば、内側ガスケット部は、内縁の第1の区間全体に沿って基本的に一定の断面を有する。これによって、比較的構造的に単純なガスケットが使用可能になり、伝熱板の単純で簡素な設計をガスケットとともに使用することが可能になることがある。

外側ガスケット部は、その延長部全体に沿って基本的に一定の断面および最大厚さt3を有してもよい。

t1、t2、およびt3は一定であってもよく、またはガスケットに沿って異なってもよい。

環状ガスケット部の中間ガスケット部は、その延長部全体に沿って厚さ≦t3であり、その延長部の少なくとも一部に沿って厚さ<t3であってもよい。そのような設計は、互いに隣接する伝熱板間のガスケットの正しい位置決めおよび保持を容易にすることがある。

内縁の第2の区間に沿った最大厚さが大きくなる位置の数は>1であってもよい。さらに、内側ガスケット部の最大厚さは、内縁の第1の区間に沿った内側ガスケット部の最大厚さに対して、2つの隣接する位置の間で局所的に小さくなってもよい。

ガスケットは、ガスケットの前面と後面との間を延びる内側ガスケット部の内面が、内縁の第2の区間の少なくとも一部に沿って凸状であり、すなわち、外側に膨らむように設計されてもよい。ガスケットのそのような丸い内面は、PHE内を流れる流体が伝熱板間の流路に流入するのを容易にし、流体からの繊維および粒子がガスケットに引っかかるのを防止することがある。

本発明による伝熱板および本発明によるガスケットは、ガスケットの環状ガスケット部が伝熱板の後部ガスケット溝内に配置され、ガスケット前面が伝熱板に接触するユニットを形成してもよい。環状ガスケット部の内側ガスケット部、中間ガスケット部、および外側ガスケット部はそれぞれ、伝熱板の第1の内側ポート部、第1の中間ポート部、および第1の外側ポート部に係合し、それによって、環状ガスケット部は第1のポートホールを全体的に囲む。さらに、環状ガスケット部の第1の内縁の第1および第2の区間はそれぞれ、伝熱板の第1の内縁の第1および第2の区間に沿って延び、それによって、ガスケット前面から突出する突起が、第1の支持突起によって形成されるそれぞれのくぼみ内に収容される。

本発明のさらなる目的、特徴、態様、および利点は、以下の詳細な説明ならびに図面から明らかになろう。

次に、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。

伝熱板の概略平面図である。プレートパックの外側から見た、プレートパック内の互いに隣接する伝熱板の互いに当接する外縁を示す図である。図1におけるプレートの第1のポートホール領域の概略平面図である。図3aにおける第1のポートホール領域の第1の部分の概略斜視図である。第1のポートホールから見た、図3bにおける第1のポートホール領域の第1の部分の概略図である。図3aにおける第1のポートホール領域の第2の部分の概略斜視図である。側面から見た図3dにおける第1のポートホール領域の第2の部分を概略的に示し、図3aのA－Aにおける第1のポートホール領域の断面を概略的に示す図である。図1におけるプレートの第2のポートホール領域の概略平面図である。図4aにおける第2のポートホール領域の第1の部分の概略斜視図である。第2のポートホールの内側から見た、図4bにおける第2のポートホール領域の第1の部分の概略図である。図4aにおける第2のポートホール領域の第2の部分の概略斜視図である。側面から見た図4dにおける第2のポートホール領域の第2の部分を概略的に示し、図4aのB－Bにおける第2のポートホール領域の断面を概略的に示す図である。ガスケットを備えた図1における伝熱板の概略平面図である。図5におけるガスケットの、無荷重状態における環状ガスケット部を示す図である。図5におけるガスケットの、無荷重状態における半環状ガスケット部を示す図である。図6aのC－Cにおける環状ガスケット部、および図6bのD－Dにおける半環状ガスケット部の概略断面図である。図6aにおける線E－EおよびF－Fに沿った環状ガスケット部の概略断面図である。図6aのH－Hにおける環状ガスケット部の概略断面図である。環状ガスケット部によって囲まれた領域から見たときの、図6aにおける環状ガスケット部の一部を概略的に示す図である。図2におけるプレートパックの一部を示す概略斜視図である。ポートホールの内側から見た、図7aにおけるプレートパックの一部を概略的に示す図である。図2におけるプレートパックの別の一部を示す概略斜視図である。ポートホールの内側から見たときの、図8aにおけるプレートパック部の一部を概略的に示す図である。図7aおよび図8aのそれぞれJ－JおよびK－Kにおけるプレートパック部の概略断面図である。

図1は、導入として説明するガスケット式プレート熱交換器の伝熱板2aを示す。ガスケット式PHEは、完全には示されていないが、伝熱板2aのような伝熱板2のパック、すなわち、ガスケットによって分離された同様の伝熱板のパックを備え、各ガスケットも同様のガスケットであるが、ガスケットについては以下でさらに詳細に説明する。プレートパックにおいて、伝熱板は、各々が前面4(図1に示す)と後面6(図1では見えず、図2に示す)とを有し、ある伝熱板の前面4が、近傍の伝熱板の前面4に面し、伝熱板が1つおきに基準方向(図1に示す)に対して上下逆さまにされるように配置される。

伝熱板2aは、ステンレススチールの基本的に矩形のシートである。伝熱板2aは、2つの対向する長辺8、10と2つの対向する短辺12、14とを備える。伝熱板は、長辺8、10に平行に長辺8、10の中間を延びる長手方向中心軸16と、短辺12、14に平行に短辺12、14の中間を延び、したがって長手方向中心軸16に垂直に延びる横方向中心軸18とをさらに有する。長手方向および横方向中心軸は、伝熱板2aを大きさの等しい4つのプレート領域、それぞれ第1、第2、第3、および第4のプレート領域20、22、24、および26に分割する。第1および第2のプレート領域20および22は、横方向中心軸18の同じ側に配置され、一方、第1および第3のプレート領域20および24は長手方向中心軸16の同じ側に配置される。

伝熱板2aは、所望の構造が与えられ、より詳細には伝熱板のそれぞれに異なる部分内にそれぞれに異なる波形パターンが与えられるように、従来のように押圧工具で互いに押し付けられる。波形パターンは、それぞれのプレート部分の特定の機能向けに最適化される。したがって、伝熱板2aは、各分布領域が伝熱板全体にわたって流体分布が最適化されるように適合された分布パターンが設けられた2つの分布領域28を備える。さらに、伝熱板2aは、分布領域28間に配置され、伝熱板の両側を流れる2つの流体間の伝熱が最適化されるように適合された伝熱パターンが設けられた伝熱領域30を備える。さらに、伝熱板2aは、伝熱板2aの外縁34に沿って延びる外側縁部32を備える。外側縁部32は、外側縁部の剛性を高くし、したがって、伝熱板2aの変形耐性を高める波形部36を備える。さらに、波形部36は、PHEのプレートパック内で隣接する伝熱板の波形部に当接するように配置されるという点で支持構造を形成する。分布および伝熱パターンの設計に応じて、伝熱板2aは、同じく分布および伝熱領域28および30内の隣接する伝熱板にそれぞれ当接するように配置されてもよく、またはそのように配置されなくてもよい。しかし、このことについて本明細書ではこれ以上説明しない。さらに、伝熱板2aは、前面4から見ると前部ガスケット溝27を備えており、後面6から見ると後部ガスケット溝39(図1では見えず、図7aおよび図8aに示されている)を備えている。前部および後部ガスケット溝は、部分的に互いに整列され、それぞれのガスケットを収容するように配置される。

プレートパックの伝熱板2aと2つの隣接する伝熱板2bおよび2cとの接触を示す図2を参照するとわかるように、波形部36は第1の平面38と第2の平面40との間および平面38および40内を延び、これらの平面は図1の図平面に平行である。中間平面42が第1の平面38と第2の平面40の中間を延び、前部ガスケット溝27および後部ガスケット溝39のそれぞれの底部がこの中間平面42内、すなわち、いわゆる半平面内を延びる。

再び図1を参照するとわかるように、第1、第2、第3、および第4のプレート領域20、22、24、および26の各々はポートホール領域を備える。ポートホール領域は2つの異なる構成を有し、すなわち、第1の構成を有する第1のポートホール領域44と第2の構成を有する第2のポートホール領域46とを有する。第1および第3のプレート領域20および24の各々は第1のポートホール領域44を備え、第2および第4のプレート領域22および26の各々は第2のポートホール領域46を備える。

次に、第1のプレート領域20の第1のポートホール領域44について、図3a～図3eを参照してさらに詳細に説明する。第1のポートホール領域44は、伝熱板2aの環状の第1の内縁50によって画定される第1のポートホール48を備える。第1の内縁50は、「外側の」第1の区間52と「内側の」第2の区間54とからなり、第1の区間52と第2の区間54との間の境界は、図3aでは点線の直線によって示されている。図3aから明らかなように、第1の区間52は、第1の内縁50の約50%を構成し、伝熱板2aの長辺8および短辺12のそれぞれと第1のポートホール48との間を延びる。さらに、第1のポートホール領域44は、第1の内縁50の第1および第2の区間52および54に沿って延びる環状の第1の内側ポート部56と、第1の内側ポート部56を囲む環状の第1の中間ポート部58と、第1の中間ポート部58を囲む環状の第1の外側ポート部60とを備える。第1の内側、中間、および外側ポート部56、58、および60の間の境界は、図3aでは点線の円によって示され、第1の内側ポート部56は第1の内縁50から最も内側の点線の円まで延びる。第1の内縁50の第1の区間52に沿って、第1の内側ポート部56は平面であり、中間平面42(図2および図3cに示す)内を延びる。前部および後部ガスケット溝27および39(図7aおよび図8a)はそれぞれ、第1の内側、中間、および外側ポート部56、58、および60内を延びる。

第1の内側ポート部56は、伝熱板2aの前面4から見ると、第1の内縁50の第2の区間54に沿って別々に配置された2つの第1の支持突起62を備えている。第1のポートホール48の内側から見ると、第1の内縁50の第2の区間54に沿って第1のポートホール領域44を示す図3cから明らかなように、第1の支持突起62の各々は、第1の平面38内を延びる第1の頂部64を備えている。図3aから明らかなように、第1の支持突起62は、伝熱板の当該第1の内縁50の所に配置され、それによって第1の頂部64が第1の支持突起62から延びる。

第1の内側ポート部56の第1の支持突起62のみが、以下でさらに説明するように、プレートパック内の隣接する伝熱板に接触するように配置される。したがって、第1の支持突起62の外側における第1の内側ポート部56全体が、それぞれ第1および第2の平面38および40から距離≠0の所を延びる。図3bおよび図3cから明らかなように、第1の支持突起62間で第1の支持突起62のそれぞれの外側の位置Xにおいて、第1の内側ポート部56は、中間平面42から逸脱し、それによって、中間平面と第2の平面40との間に配置された第3の平面66内を延び、第1の内側ポート部を強化している。

第1の中間ポート部58は、伝熱板2aの前面4から見ると複数の位置決め突起68および複数の位置決めくぼみ70を備えており、位置決め突起68および位置決めくぼみ70は、伝熱板2aの第1の内縁50の第1の区間52に沿って交互に配置される。図3a、図3d、および図3eに示すように、位置決め突起68は、第1の内縁50を辿るように湾曲し、中間平面42から中間平面と第1の平面38との間に配置された第4の平面72まで延びる細長い山部である。同様に、位置決めくぼみ70は、第1の内縁50を辿るように湾曲し、中間平面42から中間平面と第2の平面40との間に配置された第3の平面66まで延びる細長い谷部である。第3および第4の平面66および72は、中間平面42から同じ距離の所に配置される。

さらに、第1の中間ポート部58は、伝熱板2aの前面4から見ると、伝熱板2aの第1の内縁50の第2の区間54に沿って複数の位置決めくぼみ74をさらに備えている。図3a、図3b、および図3cに示すように、位置決めくぼみ74は、中間平面42から第3の平面66まで延び、位置決めくぼみ74のそれぞれの底部が、位置Xにおいて、位置決めくぼみ74と同一平面を形成する第1の内側ポート部56内に延びる。

第1の外側ポート部60は、平面であり、中間平面42内を延びる。

上記の説明は、第3のプレート領域24の第1のポートホール領域44にも当てはまるが、第1のポートホール領域44の第1の内縁50の第1の区間は、長辺8および短辺14のそれぞれと第1のポートホール領域44の第1のポートホールとの間を延びる。

次に、第2のプレート領域22の第2のポートホール領域46について図4a～図4eを参照しながらさらに詳細に説明する。第2のポートホール領域46は、伝熱板2aの環状の第2の内縁78によって画定される第2のポートホール76を備える。第2の内縁78は、「外側の」第1の区間80と「内側の」第2の区間82とからなり、第1の区間と第2の区間との間の境界は、図4aでは点線の直線によって示されている。図4aから明らかなように、第1の区間80は、第2の内縁78の約50%を構成し、伝熱板2aの長辺10および短辺12のそれぞれと第2のポートホール76との間を延びる。さらに、第2のポートホール領域46は、第2の内縁78の第1および第2の区間80および82に沿って延びる環状の第2の内側ポート部84と、第2の内側ポート部84を囲む環状の第2の中間ポート部86と、第2の中間ポート部86を囲む環状の第2の外側ポート部88とを備える。第2の内側、中間、および外側ポート部84、86、および88の間の境界は、図4aでは点線の円で示されており、第2の内側ポート部84は、第2の内縁78から最も内側の点線の円まで延びる。第1の内縁78の第1の区間80に沿って、第2の内側ポート部84は平面であり、中間平面42(図2および図4cに示す)内を延びる。前部および後部ガスケット溝27および39(図7aおよび図8a)はそれぞれ、第1の内側、中間、および外側ポート部84、86、および88内を延びる。

第2の内側ポート部84は、伝熱板2aの後面6から見ると、第2の内縁78の第2の区間82に沿って別々に配置された2つの第2の支持突起90を備えている。第2のポートホール76の内側から見たときの第2の内縁78の第2の区間82に沿った第2のポートホール領域46を示す図4cから明らかなように、第2の支持突起90の各々は、第2の平面40内を延びる第2の頂部92を備える。図4aから明らかなように、第2の支持突起90は、伝熱板の当該第2の内縁78の所に配置され、それによって第2の頂部92が第2の支持突起90から延びる。

第2の内側ポート部84の第2の支持突起90のみが、以下でさらに説明するように、プレートパック内の隣接する伝熱板に接触するように配置される。したがって、第2の内側ポート部84全体が、第2の支持突起90の外側において、それぞれ第1の平面38および第2の平面40から距離≠0の所を延びる。図4bおよび図4cから明らかなように、第2の支持突起90間で第2の支持突起90のそれぞれの外側の位置Yにおいて、第2の内側ポート部84は、中間平面42から逸脱し、それによって、中間平面と第1の平面38との間に配置された第4の平面72内を延び、第2の内側ポート部を強化する。

第2の中間ポート部86は、伝熱板2aの後面6から見ると複数の位置決め突起94および複数の位置決めくぼみ96を備えており、位置決め突起94および位置決めくぼみ96は、伝熱板2aの第2の内縁78の第2の区間80に沿って交互に配置される。図4a、図4d、および図4eに示すように、位置決め突起94は、第2の内縁78を辿るように湾曲し、中間平面42から中間平面と第2の平面40との間に配置された第3の平面66まで延びる細長い山部である。同様に、位置決めくぼみ96は、第2の内縁78を辿るように湾曲し、中間平面42から中間平面と第1の平面38との間に配置された第4の平面72まで延びる細長い谷部である。

さらに、第2の中間ポート部86は、伝熱板2aの後面6から見ると、伝熱板2aの第2の内縁78の第2の区間82に沿って複数の位置決めくぼみ98をさらに備えている。図4a、図4b、および図4cに示すように、位置決めくぼみ98は、中間平面42から第4の平面72まで延び、位置決めくぼみ98のそれぞれの底部が、位置Yにおいて、位置決めくぼみ98と同一平面を形成する第2の内側ポート部84内に延びる。

第2の外側ポート部88は、平面であり、中間平面42内を延びる。

上記の説明は、第4のプレート領域26の第2のポートホール領域46にも当てはまるが、第2のポートホール領域46の第2の内縁の第1の区間は、長辺10および短辺14のそれぞれと第2のポートホール領域46の第2のポートホールとの間を延びる。

図1から明らかなように、4つのポートホール48および76は、伝熱板2aの4つの角のそれぞれに配置され、第1および第2のポートホール領域44および46は、横方向中心軸18および長手方向中心軸16に対して対称に配置される。第1のプレート領域20の第1のポートホール領域44は、横方向中心軸18では、第3のプレート領域24の第1のポートホール領域44のミラーリングであり、長手方向中心軸16では、第2のプレート領域22の第2のポートホール領域46の「反転」である。これに対応して、第2および第4のプレート領域22および26のポートホール領域46は互いの鏡像であり、第4のプレート領域26のポートホール領域46および第3のプレート領域24の第1のポートホール領域44は互いの「反転像」である。

前述のように、上述の種類の伝熱板は、それぞれの2つの隣接する伝熱板間の1つのガスケット5と整列するように配置され、プレートパックを形成する。図5は、上述の伝熱板2aの前部ガスケット溝27(図1)に設けられたそのようなガスケット5aを示す。ガスケット5aは図6a～図6fにさらに詳細に示されている。ガスケット5aは、前面7と、対向する後面9と、2つの環状ガスケット部11(図5)とを備える。環状ガスケット部11は、伝熱板2aの第2のプレート領域22および第4のプレート領域26内のポートホールのそれぞれを囲むように配置される。ガスケット5aは、伝熱板2aの第1のプレート領域20および第2のプレート領域24内において、ポートホールのそれぞれを部分的にのみ囲み、より詳細には、ガスケット5aの第1の内縁50(図3a)の第1の区間52のみに沿って延びるように配置された2つの半環状ガスケット部13(図5)をさらに備える。環状および半環状のガスケット部11、13はそれぞれ図6aおよび図6bにより詳細に示されている。

環状ガスケット部11同士は互いに類似している。以下では、環状ガスケット部11のうちの1つについて図6aおよび図6c～図6fを参照して説明する。環状ガスケット部11は、「外側の」第1の区間17と「内側の」第2の区間19とからなる内縁15を備え、第1の区間と第2の区間との間の境界は、図6aでは点線の直線によって示されている。図6aから明らかなように、第1の区間17は、内縁15の約50%を構成する。さらに、環状ガスケット部11は、内縁15を備える環状の内側ガスケット部21と、内側ガスケット部21を部分的に囲む中間ガスケット部23と、中間ガスケット部23を囲む外側ガスケット部25とを備える。中間および外側ガスケット部23および25は、図6aから明らかなように不連続である。内側ガスケット部21と中間ガスケット部23と外側ガスケット部25との間の境界は、図6aでは点線の円によって示されており、内側ガスケット部21は、内縁15から最も内側の点線の円まで延び、内側ガスケット部21と中間ガスケット部23と外側ガスケット部25との間の境界は、図6c～図6eでは点線の垂直直線によって示されている。

内縁15の第1の区間17に沿うとともに中間ガスケット部23に沿った環状ガスケット部11の断面は、基本的に一定であり、図6cに示されている。内縁15の第1の区間17に沿って、内側ガスケット部21および環状ガスケット部11は、最大厚さtαを有し、中間ガスケット部23は最大厚さtβを有し、外側ガスケット部25は最大厚さtγを有し、tα>tγ>tβである。内縁15の第2の区間19に沿った環状ガスケット部11の断面は、一定ではなく、図6dは、図6aのE－EおよびF－Fにおける断面を示し、図6eは、図6aのH－Hにおける断面を示す。図6eの左側、すなわち、内側ガスケット部21の断面はまた、図6aのI－IおよびG－Gにおける断面を示す。

内縁15の第2の区間19に沿った環状ガスケット部を示す図6aおよび図6dならびに図6fから明らかなように、内縁15の第2の区間19に沿った2つの別々の位置Lの各々において、内側ガスケット部21は、ガスケット5aのそれぞれ対向する前面7および後面9から突き出て内側ガスケット部21に局所的に大きい厚さ>tαを与える2つの整列された突起29、31を備える。突起29、31の間で突起29、31のそれぞれの外側の位置Zにおいては、内側ガスケット部21の最大厚さは、<tαになるように局所的に小さくされる。図6dおよび図6fから明らかなように、突起29、31内では、内側ガスケット部21の最大厚さは、内縁15の第2の区間19に沿って変化し、突起の中心において最大tμになり、突起の当該境界において最小tπになり、tπはtαよりもわずかに大きい。したがって、突起29、31の境界は、tαを超える内側ガスケット部21の最大厚さによって画定される。中間ガスケット部23は最大厚さtβを有し、外側ガスケット部25は最大厚さtγを有し、tμ>tπ>tα>tγ>tβが成立する。図6eおよび図6fから明らかなように、図6aのG－G、H－H、およびI－Iにおいて、内側ガスケット部21は最も薄く、内側ガスケット部21および環状ガスケット部11は最大厚さtΩを有する。さらに、図6aのH－Hにおいて、中間ガスケット部23は、最大厚さtβを有し、外側ガスケット部25は最大厚さtγを有し、tα>tγ>tΩ>tβが成立する。

したがって、内側ガスケット部21は、突起29、31の所を除く内縁15全体に沿って最大厚さt1を有し、t1はtΩからtαの間で変化する。さらに、内側ガスケット部21は、突起29、31内に最大厚さt2を有し、t2は、tπからtμの間で変化し、t2>t1が成立する。外側ガスケット部25は、一定の断面を有し、したがって、基本的に外側ガスケット部25の延長部全体に沿って一定の最大厚さt3=tγを有する。同様に、中間ガスケット部23は、一定の断面を有し、したがって、基本的に中間ガスケット部23の延長部全体に沿って一定の最大厚さtβ<t3を有する。

図6a、図6d、および図6eに示すように、ガスケット5aの前面7と後面9との間を延びる内側ガスケット部21の内面33は、内縁15の第2の区間19の少なくとも一部に沿って凸状であるかまたは外側に膨らんでいる。

ガスケット5aの半環状ガスケット部13同士は互いに類似している。以下では、半環状ガスケット部13のうちの1つについて図6bおよび図6cを参照しながら説明する。図6bに示すように、半環状ガスケット部13は、半環状内側ガスケット部35と、半環状中間ガスケット部37と、半環状外側ガスケット部41とを備え、各ガスケット部は互いに沿って延び、中間ガスケット部が中央に配置される。内側ガスケット部35と中間ガスケット部37と外側ガスケット部41との間の境界は、図6bでは点線の半円によって示されている。

中間ガスケット部41に沿った半環状ガスケット部13の断面は、基本的に一定であり、中間ガスケット部23に沿って環状ガスケット部11の断面と同様である。したがって、半環状ガスケット部13の断面は図6cに示されており、これについてはこれ以上説明しない。

環状および半環状ガスケット部11、13の外側のガスケット5aの断面は、半環状ガスケット部13の内側ガスケット部35の断面と基本的に同じである。

以下の説明の文脈では、前面から見たときの伝熱板の突起およびくぼみはそれぞれ、後面から見たときの伝熱板のくぼみおよび突起であり、逆についても同様であることを理解されたい。さらに、以下の説明では、「伝熱板」を単に「プレート」とも言う。

図7a、図7b、図8a、図8b、および図9を参照するとわかるように、図2に部分的に示すプレートパックでは、ガスケット5aは、図5に示すようにプレート2a上に配置され、ガスケット5aの後面9はプレート2aの前部ガスケット溝27の底部に接触する。(ガスケット5aは、図5aではまだプレート縁の周りに適切に配置されていない外側に突き出る締結手段を備える)。ガスケット5aの環状ガスケット部11は、(図4aおよび図6a)環状ガスケット部11の内縁15の第1の区間17がプレート2aの第2の内縁78の第1の区間80に沿って延びるようにプレート2aの第2のポートホール76のそれぞれの周りに配置される。同様に、環状ガスケット部11の内縁15の第2の区間19がプレート2aの第2の内縁78の第2の区間82に沿って延びる。その場合、プレート2aおよびガスケット5aの設計および手段が互いに適合されるので、プレート2aの第2の内側、中間、および外側ポート部84、86、および88がそれぞれ、ガスケット5aの内側、中間、および外側ガスケット部21、23、および25と整列される。さらに、プレート2aの前面から見たときのプレート2aの突起およびくぼみは、それぞれ、プレート2aの後面9から見たときのガスケット5aのくぼみおよび突起に係合する。たとえば、第2の内側プレート縁78の第2の区間82および内縁15の第2の区間19に沿った環状ガスケット部11のうちの1つを示す図8bに示すように、環状ガスケット部11の突起31は、プレート2aの第2の支持突起90によって形成されるくぼみのそれぞれに収容される。さらに、図9に示すように、プレート2aの位置決めくぼみ96によって形成された突起は、中間ガスケット部23の比較的小さい厚さによって内側ガスケット部21と外側ガスケット部25との間の環状ガスケット部11の後面9に形成された溝に収容される。

さらに、ガスケット5aの半環状ガスケット部13は、プレート2aの第1の内縁50の第1の区間52に沿って延びるようにプレート2aの第1のポートホール48のそれぞれの周りに配置される(図3aおよび図6b)。その場合、プレート2aの第1の内側、中間、および外側ポート部56、58、および60は、ガスケット5aのそれぞれ内側、中間、および外側ガスケット部35、37、および41と整列される。プレート2aの位置決め突起68は、中間ガスケット部37の比較的小さい厚さによって内側ガスケット部35と外側ガスケット部41との間の半環状ガスケット部13の後面9に形成された溝内に収容される。

ガスケット5a上に配置されたプレート2bは、伝熱板2aに対して「反転され」、それによって、ガスケット5aの前面7は伝熱板2bの前部ガスケット溝27の底部に接触し、プレート2bの前面から見たときのプレート2bの突起およびくぼみはそれぞれ、ガスケット5aの前面7から見たときのガスケット5aのくぼみおよび突起に係合する。第2の内側プレート縁50の第2の区間54および内縁15の第2の区間19に沿った環状ガスケット部11のうちの1つを示す図7bから明らかなように、プレート2aの第1の支持突起62は、プレート2bの第1の支持突起62のそれぞれに当接する。

別のガスケット5bは、プレート2aの後面6に面し、ガスケット5bの前面7は、プレート2aの後部ガスケット溝39の底部に接触する。さらに、ガスケット5bは、ガスケット5bの環状ガスケット部11がプレート2aの第1のポートホール48のそれぞれの周りに配置され、ガスケット5bの半環状ガスケット部13がプレート2aの第1のポートホール76のそれぞれの周りに配置されるように配置される。プレート2aの後面から見たときのプレート2aの突起およびくぼみはそれぞれ、ガスケット5bの前面7から見たときのガスケット5bのくぼみおよび突起に係合する。

プレート2cは、ガスケット5bに面し、プレート2aに対して「反転され」、それによって、ガスケット5bの後面9が伝熱板2cの後部ガスケット溝39の底部に接触し、プレート2cの後面から見たときのプレート2cの突起およびくぼみが、ガスケット5bの後面9から見たときのガスケット5bのくぼみおよび突起に係合する。図8bから明らかなように、プレート2aの第2の支持突起90はプレート2cの第2の支持突起90のそれぞれに当接する。

図7a～図7b、図8a～図8b、および図9は、PHEの端板間に締め付けられたプレートパック、およびそれによって各プレート間を密封するように適切に変形させたガスケットを示す。プレートパックおよび各図についての上記の説明から明らかなように、プレート2aは、その第1および第2の内側ポート部56、84内において、第1および第2の支持突起62、90を除いてプレート2bおよび2cから分離される。ガスケット5a、5bの環状ガスケット部11は、第1および第2の内側ポート部56、84の領域におけるプレート間の空間を完全に充填する。ガスケット5a、5bの半環状ガスケット部13は、プレートの第1および第2の内縁50、78の第1の区間52、80に沿った第1および第2の内側ポート部56、84の領域におけるプレート間の空間を充填する。それによって、PHEにおいて処理すべき流体の繊維および粒子は、PHE内を流れる際に容易には引っかからない。繊維および粒子がPHE内を流れる際に引っかかる可能性をさらに低減させるには、環状ガスケット部を、前述のように内縁の少なくとも一部に沿って外側に膨らませる。さらに、プレートの第1および第2の内側ポート部内の第1および第2の支持突起62、90は、プレートのたわみを防止するための必要なプレート支持体を形成する。

本発明の上述の実施形態は、一例と見なすのみにすべきである。当業者には、前述の実施形態が本発明の概念から逸脱せずにいくつかの点で変形可能であることが認識されよう。

プレートパック内のプレートおよびガスケットは同一である必要はない。本発明のプレートおよびガスケットは、非同一のプレートおよびガスケットと、これらのプレートおよびガスケットが独立請求項による特徴を有する限り組み合わせることができる。さらに、プレートパック内のプレートを互いに対して交互に「反転させる」必要はなく、その代わりに互いに対して「回転させる」ことができる。

上述の実施形態では、環状ガスケット部の内側ガスケット部は、可変断面を有し、一方、中間および外側ガスケット部は基本的に一様な断面を有する。中間および外側ガスケット部の一方または両方が可変断面を有することもできる。たとえば、中間ガスケット部は、内側ガスケット部と外側ガスケット部との間に連続する溝を画定せず、むしろ伝熱板の位置決め突起およびくぼみと一致する複数の分離された溝を画定するように可変厚さを有することができる。

本発明の範囲内でそれぞれに異なる断面を有するガスケットが考えられる。図示のガスケットは、ガスケットの密封能力を改善するためにガスケットの延長部の一部に沿って前面上のビードと後面上のビードとを備える。これらのビードは、本発明の代替実施形態では、部分的/全体的に省略することができる。

上述の実施形態では、各環状ガスケット部が残りのガスケットと一体に配置される。代替実施形態によれば、環状ガスケット部は、残りのガスケットから分離されたポートガスケットとして形成することができる。

上述の実施形態では、環状および半環状ガスケット部11、13は、伝熱板の第1および第2の内縁まで延びる。代替として、環状および半環状ガスケット部は、伝熱板の第1および第2の内縁内を延びることができる。

支持突起ならびに位置決め突起およびくぼみの数は、前述の実施形態の通りである必要はなく、それより多くてもまたは少なくてもよい。さらに、支持突起ならびに位置決め突起およびくぼみの設計は際限なしに変更することができる。さらに、支持突起は、プレート内縁まで延びる必要はない。

位置決め突起およびくぼみは、伝熱板の第1および第2の内縁からより遠い距離に位置決めすることも、またはより近い距離に位置決めすることもでき、ガスケットをそれに応じて設計することができる。

上述のガスケットは、2つの隣接する伝熱板間を密封するように配置された内側ガスケット部と、プレート間に正しく位置決めされたガスケットを維持するように配置された外側ガスケット部とを有する環状および半環状ガスケット部を備える。本発明の代替実施形態によれば、環状および半環状ガスケット部は、実質的に変形されずに第1および第2の内側ポート部の領域におけるプレート間の空間全体を充填するように配置された内側ガスケット部を有する。そのような内側ガスケット部は、上述の環状および半環状ガスケット部の外側ガスケット部と同様に設計することができる。さらに、この代替実施形態によれば、環状および半環状ガスケット部は、プレート間を密封するように変形されるように配置された外側ガスケット部を有する。そのような外側ガスケット部は、上述の環状および半環状ガスケット部の内側ガスケット部と同様に設計することができる。当然ながら、そのような代替ガスケットでは、ガスケットとともに使用される伝熱板を適切に再設計すべきである。

プレートの第1および第2の内縁の第1および第2の区間、ならびに環状ガスケット部の内縁の第1および第2の区間は、半環状ガスケット部の設計によって画定され、より詳細には、ポートホールのうちのどのくらいを囲むように半環状ガスケット部が配置されるかについての設計によって画定される。このことは、半環状ガスケット部がプレート内縁をどこで離れるかを示す図5の直線状の点線によって示されており、この点線は、第1および第2の区間の延長部を決定する。したがって、プレートの第1および第2の内縁の第1および第2の区間、ならびに環状ガスケット部の内縁の第1および第2の区間のそれぞれに異なる延長部が考えられる。

さらに、内側、中間および外側ポートおよびガスケット部は、その全長に沿って一様な幅を有する必要はない。

最後に、本発明の代替実施形態によれば、伝熱板の第1および第2の支持突起は、第1および第2の中間ポート部も貫通しかつ第1および第2の外側ポート部も貫通して延び、それによって伝熱板の波形パターンの山部および谷部に接続する。さらに、伝熱板は、位置決め突起も位置決めくぼみも備えていない。その代わり、第1および第2の中間ポート部は、伝熱板の第1および第2の内縁の第1の区間に沿って、第1および第2の内側ポート部ならびに第1および第2の外側ポート部と同一平面を形成するように、すなわちそれらのポート部と同じ平面内を延びる。さらに、伝熱板の第1および第2の内縁の第1の区間に沿って、第1および第2の内側ポート部、第1および第2の中間ポート部、ならびに第1および第2の外側ポート部は平面ではなく、その代わりにポートホールのそれぞれの中心から見ると波形または波状であり、それにもかかわらず第1および第2の平面内を延び、第1および第2の平面内を延びるかまたは第1および第2の平面を越えて延びることはない。この代替実施形態によるガスケットは、伝熱板に適合された設計を有する。したがって、環状ガスケット部の突起は、ガスケットの前面および後面から突き出し、中間および外側ガスケット部も貫通して延びる。さらに、内側、中間、および外側ガスケット部は、任意のビードの外側において、基本的に同様の最大厚さを有し、それによって、中間ガスケット部は内側および外側ガスケット部と基本的に同一平面内を延びる。したがって、中間ガスケット部は、内側ガスケット部と外側ガスケット部との間に溝を形成しない。ガスケットを正確に位置決めしかつ安全に保持するために、ガスケットに図5に示すのと同様の追加のガスケット締結手段、および/または異なる種類のガスケット締結手段を設けることができる。たとえば、異なる種類のそのようなガスケット締結手段は、環状および半環状ガスケット部から外側に延びる突起とすることができ、この突起は、突起の位置における2つの隣接する伝熱板間の距離に等しいかまたはこの距離よりもわずかに小さい厚さを有することができる。これらの突起は、互いに隣接する伝熱板の互いに対向する波形に当接し、それによってガスケットがポートホールに嵌り込むのを防止するように配置することができる。さらに、半環状ガスケット部、および環状ガスケット部のそれぞれの内縁の第1の区間に沿った環状ガスケット部に沿って、ガスケットの前面および後面は波状であり、それによってガスケットは2つの隣接する伝熱板間を適切に密封する。

第1、第2、第3などの属性が、本明細書では同じ種類の要素同士を区別することのみのために使用され、要素間の何らかの種類の相互順序を表すために使用されているのではないことに留意されたい。

本発明に関連しない詳細の説明は省略されており、各図は概略的なものであり、一定の縮尺で描かれているわけではないことに留意されたい。図のうちのいくつかは他の図よりも簡略化されていることにも留意されたい。したがって、いくつかの構成要素は、ある図には示されているが別の図では省略されていることがある。

2、2a、2b、2c 伝熱板
4 プレート前面
5、5a、5b、5c ガスケット
6 プレート後面
7 前部ガスケット面
8 長辺
9 後部ガスケット面
10 長辺
11 環状ガスケット部
12 短辺
13 半環状ガスケット部
14 短辺
15 内縁
16 長手方向中心軸
17 第1の区間
18 横方向中心軸
19 第2の区間
20 第1のプレート領域
21 内側ガスケット部
22 第2のプレート領域
23 中間ガスケット部
24 第3のプレート領域
25 外側ガスケット部
26 第4のプレート領域
27 前部ガスケット溝
28 分布領域
29 突起
30 伝熱領域
31 突起
32 外側縁部
33 内面
34 外側プレート縁
35 内側ガスケット部
36 波形部
37 中間ガスケット部
38 第1の平面
39 後部ガスケット溝
40 第2の平面
41 外側ガスケット部
42 中間平面
44 第1のポートホール領域
46 第2のポートホール領域
48 第1のポートホール
50 第1の内縁
52 第1の区間
54 第2の区間
56 第1の内側ポート部
58 第1中間部
60 第1の外側部
62 第1の支持突起
64 第1の頂部
66 第3の平面
68 位置決め突起
70 位置決めくぼみ
72 第4の平面
74 位置決めくぼみ
76 第2のポートホール
78 第2の内縁
80 第1の区間
82 第2の区間
84 第2の内側ポート部
86 第2の中間ポート部
88 第2の外側ポート部
90 第2の支持突起
92 第2の頂部
94 位置決め突起
96 位置決めくぼみ
98 位置決めくぼみ

Claims

伝熱板(2)であって、少なくとも1つの第1のポートホール領域(44)と、互いに対向する前面および後面(4、6)と、前記伝熱板(2)の延長部を画定する第1の平面および第2の平面(38、40)間および前記第1の平面および第2の平面(38、40)内を延びる波形部(36)を備える外側縁部(32)とを備え、前記第1の平面および第2の平面(38、40)が互いに平行であり、かつ前記第1の平面(38)と前記第2の平面(40)との間を延びる中間平面(42)に平行であり、前記伝熱板(2)の前記前面および後面(4、6)がそれぞれ、前記第1の平面および第2の平面(38、40)に面し、前記少なくとも1つの第1のポートホール領域(44)の各々が、前記伝熱板(2)の環状の第1の内縁(50)によって画定される第1のポートホール(48)を備え、前記第1の内縁(50)が、第1の区間および第2の区間(52、54)からなり、前記第1の区間(52)が、前記第1の内縁(50)の25%～65%であり、前記伝熱板(2)の前記前面(4)上の前部ガスケット溝(27)が、前記第1の内縁(50)の前記第1の区間(52)に沿って延び、前記伝熱板(2)の前記後面(6)上の後部ガスケット溝(39)が、前記第1の内縁(50)の前記第1の区間および第2の区間(52、54)に沿って延び、前記少なくとも1つの第1のポートホール領域(44)の各々が、前記第1の内縁(50)の前記第1の平面および第2の区間(52、54)に沿って延びる環状の第1の内側ポート部(56)と、前記第1の内側ポート部(56)を囲む第1の中間ポート部(58)と、前記第1の中間ポート部(58)を囲む第1の外側ポート部(60)とをさらに備え、前記前部ガスケット溝および後部ガスケット溝(27、39)が、前記第1の内側ポート部、中間ポート部、および外側ポート部(56、58、60)内を延びる伝熱板において、
前記第1の内側ポート部(56)は、前記伝熱板(2)の前記前面(4)から見ると、前記第1の内縁(50)の前記第2の区間(54)に沿っていくつか（≧1）の第1の支持突起(62)を備えており、いくつかの第1の支持突起(62)の各々は、前記第1の平面(38)内を延びる第1の頂部(64)を備え、
前記伝熱板(2)は、前記第1の内側ポート部(56)内でかつ前記いくつかの第1の支持突起(62)の外側において、前記第1の平面および第2の平面(38、40)から距離≠0の所を延びることを特徴とする伝熱板(2)。
前記第1の内側ポート部(56)内でかつ前記いくつかの第1の支持突起(62)の外側において、前記第1の内縁(50)と同じ平面内を前記第1の内縁(50)に沿って延びる、請求項1に記載の伝熱板(2)。
前記第1の内側ポート部(56)は、基本的に平面であり、前記中間平面(42)内を、前記第1の内縁(50)の前記第1の区間(52)全体に沿って延びる、請求項1または2に記載の伝熱板(2)。
前記いくつかの第1の支持突起(62)の前記第1の頂部(64)の各々は、前記第1の内縁(50)から延びる、請求項1から3のいずれか一項に記載の伝熱板(2)。
前記第1の中間ポート部(58)は、前記伝熱板(2)の前記前面(4)から見ると、前記第1の内縁(50)の前記第1の区間(52)に沿っていくつか（≧1）の位置決め突起(68)およびいくつか（≧1）の位置決めくぼみ(70)を備えている、請求項1から4のいずれか一項に記載の伝熱板(2)。
前記第1の中間ポート部(58)は、前記伝熱板(2)の前記前面(4)から見ると、前記第1の内縁(50)の前記第2の区間(54)に沿っていくつか（≧1）の位置決めくぼみ(74)を備えている、請求項1から5のいずれか一項に記載の伝熱板(2)。
前記第1の内縁(50)の前記第2の区間(54)に沿った第1の支持突起(62)の数は>1であり、前記第1の内側ポート部(56)は、前記第1の支持突起(62)のうちの2つの隣接する支持突起の間において、前記中間平面(42)と前記第2の平面(40)との間を延びる、請求項1から6のいずれか一項に記載の伝熱板(2)。
前記第1の外側ポート部(60)は、基本的に平面であり、前記中間平面(42)内を前記第1の内縁(50)の前記第1の区間および第2の区間(52、54)全体に沿って延びる、請求項1から7のいずれか一項に記載の伝熱板(2)。
少なくとも1つの第2のポートホール領域(46)を備え、前記少なくとも1つの第2のポートホール領域(46)の各々は、前記伝熱板(2)の環状の第2の内縁(78)によって画定される第2のポートホール(76)を備え、前記第2の内縁(78)は、第1の区間および第2の区間(80、82)からなり、前記第1の区間(80)は、前記第2の内縁(78)の25%～65%であり、前記前部ガスケット溝(27)は、前記第2の内縁(78)の前記第1の区間および第2の区間(80、82)に沿って延び、前記後部ガスケット溝(39)は、前記第2の内縁(78)の前記第1の区間(80)に沿って延び、前記少なくとも1つの第2のポートホール領域(46)の各々は、前記第2の内縁(78)の前記第1の区間および第2の区間(80、82)に沿って延びる環状の第2の内側ポート部(84)と、前記第2の内側ポート部(84)を囲む第2の中間ポート部(86)と、前記第2の中間ポート部(86)を囲む第2の外側ポート部(88)とをさらに備え、前記前部ガスケット溝および後部ガスケット溝(27、39)は、前記第2の内側ポート部、中間ポート部、および外側ポート部(84、86、88)内を延び、
前記第2の内側ポート部(84)は、前記伝熱板(2)の前記後面(6)から見ると、前記第2の内縁(78)の前記第2の区間(82)に沿っていくつか（≧1）の第2の支持突起(90)を備えており、前記いくつかの第2の支持突起(90)の各々は、前記第2の平面(40)内を延びる第2の頂部(92)を備え、
前記伝熱板(2)は、前記第2の内側ポート部(84)内でかつ前記いくつかの第2の支持突起(90)の外側において、前記第1の平面および第2の平面(38、40)から距離≠0の所を延びる、請求項1から8のいずれか一項に記載の伝熱板(2)。
前記第2の内側ポート部(84)内でかつ前記いくつかの第2の支持突起(90)の外側において、前記第2の内縁(78)と同じ平面内を前記第2の内縁(78)に沿って延びる、請求項9に記載の伝熱板(2)。
前記伝熱板(2)の長手方向中心軸および横方向中心軸(16、18)は、前記中間平面(42)に平行にかつ互いに垂直に延び、第1のプレート領域、第2のプレート領域、第3のプレート領域、および第4のプレート領域(20、22、24、26)を画定し、前記第1のプレート領域および第2のプレート領域(20、22)は、前記横方向中心軸(18)の同じ側に配置され、前記第1のプレート領域および前記第3のプレート領域(20、24)は、前記長手方向中心軸(16)の同じ側に配置され、前記第1のプレート領域および第3のプレート領域(20、24)の各々は、前記少なくとも1つの第1のポートホール領域(44)のうちの1つを備え、前記第2および第4のプレート領域(22、26)の各々は、前記少なくとも1つの第2のポートホール領域(46)のうちの1つを備え、前記第1のポートホール領域および第2のポートホール領域(44、46)は、前記横方向中心軸および長手方向中心軸(18、16)に対して対称に配置される、請求項9または10に記載の伝熱板(2)。
プレート熱交換器内の2つの隣接する伝熱板(2)間を密封するためのガスケット(5)であって、前記伝熱板(2)のそれぞれに当接するように構成された互いに対向する前面および後面(7、9)と、前記伝熱板(2)における2つの重なり合うポートホール(48、76)の周りを密封するように構成された少なくとも1つの環状ガスケット部(11)とを備え、前記環状ガスケット部(11)の内縁(15)が、第1の区間および第2の区間(17、19)からなり、前記第1の区間(17)が、前記内縁(15)の25%～65%であり、前記環状ガスケット部(11)が、前記環状ガスケット部(11)の前記内縁(15)の前記第1の区間および第2の区間(17、19)を画定し前記第1の区間および第2の区間(17、19)に沿って延びる環状の内側ガスケット部(21)と、前記内側ガスケット部(21)を囲む中間ガスケット部(23)と、前記中間ガスケット部(23)を囲む外側ガスケット部(25)とを備えるガスケットにおいて、
前記内側ガスケット部(21)は、前記内縁(15)の前記第2の区間(19)に沿ったいくつか（≧1）の位置(L)を除く前記内縁の全体に沿って最大厚さt1を有し、前記内側ガスケット部(21)は、前記位置(L)の各々において、前記前面(7)から突き出す突起(29)と前記後面(9)から突き出す突起(31)とを備え、それによって前記内側ガスケット部(21)に最大厚さt2を与え、t2>t1が成立することを特徴とするガスケット(5)。
前記内側ガスケット部(21)は、前記内縁(15)の前記第1の区間(17)全体に沿って基本的に一定の断面を有する、請求項12に記載のガスケット(5)。
前記外側ガスケット部(25)は、その延長部全体に沿って基本的に一定の断面および最大厚さt3を有する、請求項12または13に記載のガスケット(5)。
前記中間ガスケット部(23)は、その延長部全体に沿って厚さ≦t3を有し、その延長部の少なくとも一部に沿って厚さ<t3を有する、請求項14に記載のガスケット(5)。
前記内縁(15)の前記第2の区間(19)に沿った位置(L)の数は>1であり、前記内側ガスケット部(21)の前記最大厚さは、前記内縁(15)の前記第1の区間(17)に沿った前記内側ガスケット部(21)の前記最大厚さに対して、前記位置(L)のうちの2つの隣接する位置の間で局所的に小さくされる、請求項12から15のいずれか一項に記載のガスケット(5)。
前記ガスケット(5)の前記前面(7)と前記後面(9)との間を延びる前記内側ガスケット部(21)の内面(33)は、前記内縁(15)の前記第2の区間(19)の少なくとも一部に沿って凸状である、請求項12から16のいずれか一項に記載のガスケット(5)。