TW201734399A - 用於板式熱交換器的熱交換器板及板式熱交換器 - Google Patents

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Abstract

本案揭示一種板式熱交換器，以及一種用於該板式熱交換器的熱交換器板(1)，該板式熱交換器用在介於一第一流體及一第二流體之間的熱交換。該熱交換器板包括一熱交換器區域(10)，該熱交換器區域(10)包括一第一端部區域(A)、一鄰接該第一端部區域的中央主區域(B)、一鄰接該中央主區域的第二端部區域(C)，以及一在該熱交換器區域上之波峰(13)及波谷(14)的波紋。一縱向的中心軸線(x)沿著所述三個區域延伸，且延伸穿過所述三個區域。所述波峰及波谷沿著一各別連續的線(16)延伸，所述連續的線(16)是至少部分地彎曲的，並與該縱向的中心軸線形成一傾斜的角度(α)。用於在該第一端部區域處之所述連續的線之在該縱向的中心軸線處的該傾斜的角度，比起用於在該中央主區域處之所述連續的線之在該縱向的中心軸線處的該傾斜的角度，是較不陡峭的。

Description

用於板式熱交換器的熱交換器板及板式熱交換器
本案發明是有關一種用於一板式熱交換器的熱交換器板，其是用在介於至少一第一流體及一第二流體之間的熱交換，該熱交換器板包括一熱交換器區域以及一縱向的中心軸線，該熱交換器區域包括一第一端部區域、一鄰接該第一端部區域的中央主區域、一鄰接該中央主區域的第二端部區域、以及一具有波峰及波谷的波紋，該波紋延伸在該第一端部區域、該中央主區域、以及該第二端部區域上，該縱向的中心軸線沿著該第一端部區域、該中央主區域、以及該第二端部區域延伸，及延伸穿過該第一端部區域、該中央主區域、以及該第二端部區域，其中，該等波峰及波谷沿著一各別連續的線延伸。
本案發明亦有關一種包括有複數片熱交換器板的板式熱交換器。該板式熱交換器可為一種用於任何類別的流體的板式熱交換器。特別的是，該板式熱交換器可為一蒸發器或一冷凝器。
在諸板式熱交換器中，確保進入該板式熱交換器的該等板間隙的流體以有效的方式被分佈在該整個熱交換器區域是重要的。特別的是，該流體朝向該熱交換器區域的該長側邊緣的分佈是必要的，以便能實現該整個熱交換器區域的使用。
為了能達成該流體進入該等板間隙之此種適當的分佈，已知二個孔口被設置在其上面之該等端部區域中的至少一個，提供有一具有波峰及波谷的波紋，該波紋相對該縱向的中心軸線，具有一較不陡峭之傾斜的角度。此一傾斜的角度會迫使該流體朝外地朝向該等長側邊緣。
然而，在該端部區域上之該波紋的此種較不陡峭的傾斜是不利的，在於該流體的流動是被分佈在從該端部區域至該中央主區域的過渡區域中，該過渡區域具有用於一更佳的熱交換之一更陡峭傾斜的波紋。
WO2015/082348揭示了一種沒有用於交換介於流體之間的熱量之直流通道的板式熱交換器。該熱交換器包括一些被提供有一具有間距之波峰及溝槽的壓製圖案的熱交換器板。該等熱交換器板透過相鄰板在接觸點處的波峰及溝槽之間的接觸，而彼此保持一定距離。該等接觸點被定位成，使得沒有直線沿著該等熱交換器板的長度被形成。
US 7,013,963揭示了一種具有熱交換器板之圓形的板式熱交換器，該等熱交換器板具有沿著延展圖延伸的波峰及溝槽。
US 2,777,674揭示了一種具有長方形的熱交換板的板式熱交換器，該等熱交換板具有二個在該等熱交換器板之各別的端部區域的孔口。一波峰及波谷的波紋被提供在一中央區域。該等波峰及波谷延伸出一各別連續彎曲的線。
本案發明的目的是要克服先前所討論過的問題，以及提供通過在一板式熱交換器中的一板間隙的流體之改善的流動，以及大致在該整個熱交換器區域上的該板間隙中的流體之改善的分佈。
此目的藉由初始被界定的該熱交換器板被達成，該熱交換器板的特徵在於，該連續的線為彎曲的，或至少部分地彎曲的，並形成一和該縱向的中心軸線的傾斜的角度，以及在於，用於在該第一端部區域處之各或大致各該等連續的線之在該縱向的中心軸線處的該傾斜的角度，比用於在該中央主區域處之各或大致各該等連續的線之在該縱向的中心軸線處的該傾斜的角度，是較不陡峭的。
藉由此種熱交換器板，其有可能將該波紋的傾斜，從在該第一端部區域處之相對於該縱向的中心軸線之一較不陡峭的傾斜，改變成在該中央主區域處之一較陡峭的傾斜。該傾斜的此種改變可為連續的，且因而可避免掉傾斜之所有的突然改變。因此使該第一流體能從該第一端部區域平順地流到該中央主區域。
在該第一端部區域處之該較不陡峭的傾斜，確保該第一流體在該熱交換器區域的整個寬度能有一適當的分佈。該流動阻力在該第一端部區域處將相對地大，其會迫使該第一流體朝外朝向該熱交換器區域的該長側邊緣。
在該中央主區域處之該較陡峭的傾斜，可確保在該中央主區域處之一最佳的或是被保持的熱交換。在該中央主區域處之該流動阻力可比在該第一端部區域處之該流動阻力小。該流動阻力從該第一端部區域至該中央主區域之一連續的減小可被達成。
該等波峰及波谷因此相對該縱向的中心軸線是傾斜的。該等波峰及波谷可，至少在該中央主區域，和該縱向的中心軸線交叉。
由於該等波峰及波谷沿著一各別連續的線延伸，因此該等波 峰及該等波谷的方向不會突然地改變。在習知技術中會在該縱向的中心軸線處造成干擾及旁路之所謂的箭頭圖案，可被避免掉。
該等波峰及波谷之該連續的及彎曲的延伸亦有助於提高該熱交換器板的強度。
依據本案發明的一實施例，在該熱交換器區域和該縱向的中心軸線平行延伸之任何縱向線的傾斜的角度，用於在該第一端部區域處之在該等任何縱向的線處之各連續的線的該傾斜的角度，比用於在該中央主區域處之在該等任何縱向的線之各連續的線的該傾斜的角度，是較不陡峭的。
依據本案發明的一實施例，該熱交換器區域具有一第一長側邊緣以及一第二長側邊緣，其中，至少該中央主區域的該等波峰及波谷從該第一長側邊緣延伸至該第二長側邊緣。
依據本案發明的一實施例，該熱交換器區域具有一劃界該第一端部區域的第一短側邊緣，以及一劃界該第二端部區域的第二短側邊緣。
依據本案發明的一實施例，該熱交換器板包括二個被設置在該第一端部區域上的孔口，以及二個被設置在該第二端部區域上的孔口。該縱向的中心軸線可延伸介於該等二個在該第一端部區域上的孔口之間，以及可延伸介於該等二個在該第二端部區域上的孔口之間。
在該第一端部區域的該等孔口中的一個，可被一個用於該第一流體的入口所包括，以及在該第一端部區域的該等孔口中的另一個，可被一個用於該第二流體的出口所包括。
在一對應的方式中，在該第二端部區域的該等孔口中的一 個，可被一個用於該第二流體的入口所包括，以及在該第二端部區域的該等孔口中的另一個，可被一個用於該第一流體的出口所包括。
依據本案發明的一實施例，介於相鄰波峰之間的距離，或是介於該等波峰的該等頂點之間的距離，在該熱交換器區域上是相等的。接著，介於相鄰波谷之間的距離在該熱交換器區域上亦可是相等的。該等波峰以及該等波谷的此等距離的定位，亦是有利的，並有助於使介於該熱交換器板的該等波峰以及在該板式熱交換器中的一相鄰的熱交換器板的該等波谷之間的接觸點能有一均勻的分佈。以同樣的方式，該等波峰以及該等波谷的該等距離的定位，有助於使介於該熱交換器板的該等波谷以及在該板式熱交換器中的一相鄰的熱交換器板的該等波峰之間的接觸點能有一均勻的分佈。
依據本案發明的一實施例，該熱交換器板包括一環繞該熱交換器區域的外邊緣區域。該外邊緣區域可形成一相對於該熱交換器區域的一延伸平面傾斜的凸緣。此種凸緣可接合在該板式熱交換器中的一相鄰的熱交換器板之一對應的凸緣。
依據本案發明的一實施例，該等連續的線具有至少一橢圓形或卵圓形的延伸，特別的是至少一圓形的延伸。該等連續的線因此可為一橢圓形、一圓形或是一卵圓形環圈的一部分。
依據本案發明的一實施例，該等連續的線具有至少一個位在該熱交換器區域外側的共同中心點。在該等連續的線具有一橢圓形的延伸的情況下，該等連續的線具有二個在該熱交換器區域外側的共同中心點。
依據本案發明的一實施例，用於在該第二端部區域處之各或 大致各該等連續的線的該傾斜的角度，比用於在該中央主區域處之各或大致各該等連續的線的該傾斜的角度，是較不陡峭的。此實施例提供如同給從該第一端部區域流至該中央主區域的該第一流體一樣的優點，給從該第二端部區域流至該中央主區域的該第二流體。
依據本案發明的一實施例，該熱交換器板包括一第一半邊以及一第二半邊，該第一半邊包括該第一端部區域及該中央主區域的一第一部分，該第二半邊包括該第二端部區域及該中央主區域的一第二部分，其中，該第一半邊以及該第二半邊沿著一分界線彼此接合。
依據本案發明的一實施例，在該第一半邊上的該等連續的線延伸成一橢圓形的延伸，特別是一圓形的延伸，以及在該第二半邊上繼續延伸成一橢圓形的延伸，特別是一圓形的延伸。
依據本案發明的一實施例，在該第一半邊上的該等連續的線，具有位在該熱交換器區域之第一側外面的一第一共同中心點，或是至少一第一共同中心點，以及在該第二半邊上的該等連續的線，具有位在該熱交換器區域之第二側外面的一第二共同中心點，或是至少一第二共同中心點。
依據本案發明的一實施例，在該分界線處的該等連續的線垂直於該分界線延伸。
該目的亦藉由被初始界定的該板式熱交換器被達成，該板式熱交換器包括複數片如先前被解說過之依據該等不同實施例的熱交換器板。
依據本案發明的一實施例，該等熱交換器板包括以交替的順 序被配置在該板式熱交換器中的第一熱交換器板以及第二熱交換器板，其中，該第一熱交換器板的該傾斜的角度，是等於但符號相反於該第二熱交換器板的該傾斜的角度。
本案發明現在將通過不同實施例的說明以及參考隨附本案的該等圖式被更詳盡地解說。
圖1概略地揭示依據本案發明的一第一實施例之一板式熱交換器的一平面視圖
圖2概略地揭示沿著在圖1中的線II-II的一縱向剖面視圖
圖3概略地揭示在圖1中的該板式熱交換器之一熱交換器板的一平面視圖
圖4概略地揭示在圖1中的該板式熱交換器之另一種熱交換器板的一平面視圖
圖5概略地揭示用於依據一第二實施例的一板式熱交換器之一熱交換器板的一平面視圖
圖6概略地揭示用於依據該第二實施例的該板式熱交換器之另一種熱交換器板。
圖1及2揭示一包括有複數片熱交換器板1的板式熱交換器。該等熱交換器板1被彼此並排設置，以形成在該板式熱交換器中的第一板間隙2以及第二板間隙3。該等第一及第二板間隙2及3以交替的順序被提供在該板式熱交換器中。
該板式熱交換器包括有用於一第一流體的一第一入口4以及一第一出口5。該板式熱交換器亦包括有用於一第二流體的一第二入口6以及一第二出口7。該第一流體通過該等第一板間隙2以及該第二流體通過該等第二板間隙3。
可被注意到是，該板式熱交換器亦可被構造成用於多於二種流體，例如是三種流體，其中，該流體通過各別的板間隙。在此情況下，該板式熱交換器亦可包括一第三入口以及一第三出口。
一縱向的中心軸線x沿著該板式熱交換器延伸，以及沿著各熱交換器板1延伸。
在該被揭示的板式熱交換器中，該等熱交換器板1通過任何適當的接合技術被永久地彼此接合，例如是通過焊接、熔接、膠合等等。
然而可被注意到是，該板式熱交換器亦可包括諸熱交換器板1，該等熱交換器板1藉由繫緊螺栓(未被揭示在該等圖式中)被保持在一起，其中，諸墊圈(未被揭示在該等圖式中)被提供介於該等熱交換器板1之間，用於從彼此以及從周圍環境密封該等第一及第二板間隙2及3。
圖3揭示該板式熱交換器的該等熱交換器板1中的一件。該熱交換器板1具有一帶有圓角之長方形的或大體上為長方形的形狀，以及平行於一延伸平面p延伸，見圖2。
該熱交換器板1包括有一熱交換器區域10，該熱交換器區域10包括一第一端部區域A、一接合該第一端部區域A的中央主區域B、以及一接合該中央主區域B的第二端部區域C。
該縱向的中心軸線x沿著該第一端部區域A、該中央主區域 B以及該第二端部區域C延伸，及延伸通過該第一端部區域A、該中央主區域B以及該第二端部區域C。該熱交換器板1包括有二個被提供在該第一端部區域A上於該縱向的中心軸線x的一各別側上的孔口11，以及二個被提供在該第二端部區域C上於該縱向的中心軸線x的一各別側上的孔口12。
在三種流體的情況下，如同先前被提及的，該熱交換器板1，可包括有三個在該第一端部區域A的孔口11，以及三個在該第二端部區域C上的孔口12。
該等二個在該第一端部區域A的孔口11可被該第一入口4以及該第二出口7包括。該等二個在該第二端部區域C上的孔口12可被該第一出口5以及該第二入口6包括。
該熱交換器板1亦包括有一環繞該熱交換器區域10亦即該第一端部區域A、該中央主區域B以及該第二端部區域C的外邊緣區域13。
在該被揭示的板式熱交換器中，該外邊緣區域13形成一凸緣，其相對該熱交換器區域10的該延伸平面p是傾斜的，見圖2。該熱交換器板1的該外邊緣區域13的該凸緣接合，以及可被接合至在該板式熱交換器中之一鄰接熱交換器板1的一外邊緣區域13之一對應的凸緣。
該熱交換器區域10包括一波峰14及波谷15的波紋。該波紋延伸在該第一端部區域A、該中央主區域B以及該第二端部區域C上。
該等波峰14及波谷15沿著一各別連續的線16延伸，該連續的線為彎曲的，或是連續彎曲的，以及形成一和該縱向的中心軸線x傾斜的角度α。該等連續的線16沿著該等波峰14以及該波谷15的該頂點延 伸。
在該第一實施例中，該等連續的線16沿著其等在該熱交換器區域10上的整個長度是彎曲的。
該熱交換器區域10具有一第一長側邊緣17、一第二長側邊緣18、一第一短側邊緣19以及一第二短側邊緣20。至少該中央主區域B的該等波峰13及波谷14從該第一長側邊緣17延伸至該第二長側邊緣18。該第一短側邊緣19劃界該第一端部區域A。該第二短側邊緣20劃界該第二端部區域C。
介於相鄰波峰14之間的距離d，或是介於相鄰波峰14的峰頂之間的距離d，在該熱交換器區域10上，或是在該整個熱交換器區域10上是相等的。繼而，在該熱交換器區域10上，以及對該等連續的線16而言，介於該等相鄰的波谷15之間的距離d是相同的。
如同可於圖3中被看見的，用於在該第一端部區域A處的該等連續的線16之在該縱向的中心軸線x處的該傾斜的角度α，比用於在該中央主區域B處的該等連續的線16之在該縱向的中心軸線x處的該傾斜的角度α，是較不陡峭的。
對於和該縱向的中心軸線x平行之該熱交換器區域10的任何縱向的延伸線21而言，此亦是有效的。所以，在該等任何縱向的線21處的該傾斜的角度α，用於在該第一端部區域A處的各連續的線16之在該等任何縱向的線21處的該傾斜的角度α，比用於在該中央主區域B處的各連續的線16之在該等任何縱向的線21處的該傾斜的角度α，是較不陡峭的。
在該第一實施例中，該等連續的線16具有一圓形的延伸， 亦即其等形成一圓形的一部分。所有在該熱交換器區域10上之該等連續的線16，具有一位在該熱交換器區域10外側，以及在圖3中在該縱向的中心軸線x左邊的共同中心點22。
圖4揭示另一種熱交換器板1，其被包括在被顯示於圖1及2中的該板式熱交換器中。在圖4中的該熱交換器板1是相同於在圖3中的該熱交換器板1，但是該熱交換器區域被翻轉180°，使得該等連續的線16會有它們位在該熱交換器區域10外側，在該縱向的中心軸線x右邊的共同中心點22。
換言之，該板式熱交換器的該等熱交換器板1包括被顯示在圖3中的第一熱交換器板1，以及被顯示在圖4中的第二熱交換器板1。該等第一及第二熱交換器板1以交替的順序被配置在該板式熱交換器中。如同可於圖3及4中被看見的，相較於該第二熱交換器板1的該傾斜的角度α，該第一熱交換器板1的傾斜的角度α，是等於但符號相反於該第二熱交換器板1的該傾斜的角度α。
要注意到，該等共同中心點22僅是概略地被標示出，且實際上，其等比在圖3及4中被顯示出的，離該等熱交換器板1更遠。
圖5及6揭示二種依據一第二實施例的熱交換器板1，該第二實施例和該等熱交換器板1的該第一實施例不同於，在該第二端部區域C處的該傾斜的角度α，亦比在該中央主區域B處的該傾斜的角度α較不陡峭。
該等連續的線16會具有一在該熱交換器區域10的一第一半邊上的圓形的延伸，以及另一在該熱交換器區域10的一第二半邊上的圓形的延伸。該第一半邊包括該第一端部區域A以及該中央主區域B的一第一 部分。該第二半邊包括該第二端部區域C以及該中央主區域B的一第二部分。
該第一及第二半邊沿著一分界線24彼此鄰接。在該分界線24處，該等連續的線16連續地延伸跨越過該分界線24。各該等連續的線16當跨越過該分界線24時，是垂直於或是大致地垂直於該分界線24。該分界線24相對該縱向的中心軸線x是傾斜的，如同可於圖5及6被看見的。該分界線24相對該縱向的中心軸線x的該傾斜的角度可為45°。
於圖5中之在該熱交換器板1的該第一半邊上的該等連續的線16具有一圓形的延伸，其帶有位在該熱交換器區域10的外側，以及於圖5中在該縱向的中心軸線x左邊的一共同中心點22。於圖5中在該熱交換器板1的該第二半邊上的該等連續的線16具有一圓形的延伸，其帶有位在該熱交換器區域10的外側，以及於圖5中在該縱向的中心軸線x右邊的一共同中心點22。在此情況下，亦要注意到該等共同中心點22僅是概略地被標示出，且實際上，其等比在該等圖式中被顯示出的，離該等熱交換器板1更遠。
在該第二實施例中，該板式熱交換器的該等熱交換器板1亦包括被顯示在圖5中的第一熱交換器板1，以及被顯示在圖6中的第二熱交換器板1，其中，該第一及第二熱交換器板1是以交替的順序被配置在該板式熱交換器中。圖5及6亦圖示說明，相較於該第二熱交換器板1的該傾斜的角度α，該第一熱交換器板1的傾斜的角度α，是等於但符號相反於該第二熱交換器板1的該傾斜的角度α。
本案發明並不限於被揭示的該等實施例，而是可在以下的申 請專利範圍的範疇內被變動及修改。

Claims (15)

  1. 一種用於一板式熱交換器的熱交換器板(1)，該板式熱交換器用在介於至少一第一流體及一第二流體之間的熱交換，該熱交換器板(1)包括一熱交換器區域(10)，其包括一第一端部區域(A)；一中央主區域(B)，其鄰接該第一端部區域(A)；一第二端部區域(C)，其鄰接該中央主區域(B)；以及一波峰(13)及波谷(14)的波紋，該波紋在該第一端部區域(A)、該中央主區域(B)及該第二端部區域(C)上延伸；以及一縱向的中心軸線(x)，其沿著該第一端部區域(A)、該中央主區域(B)及該第二端部區域(C)延伸，且延伸穿過該第一端部區域(A)、該中央主區域(B)及該第二端部區域(C)；其中，所述波峰(14)及波谷(15)沿著一各別連續的線(16)延伸；其特徵在於，所述連續的線(16)是至少部分地彎曲的，並與該縱向的中心軸線(x)形成一傾斜的角度(α)；以及在於，用於在該第一端部區域(A)處之大致各所述連續的線(16)之在該縱向的中心軸線(x)處的該傾斜的角度(α)，比起用於在該中央主區域(B)處之大致各所述連續的線(16)之在該縱向的中心軸線(x)處的該傾斜的角度(α)，是較不陡峭的。
  2. 根據申請專利範圍第1項的熱交換器板(1)，其中，在該熱交換器區域(10)上延伸之與該縱向的中心軸線(x)平行之任何縱向的線(21)處的該傾斜的角度，用於在該第一端部區域(A)處之各連續的線(16)之在所述任何縱向的線(21)處的該傾斜的角度，比起用於在該中央主區域(B)處之各連續的線(16)之 在所述任何縱向的線(21)處的該傾斜的角度(α)，是較不陡峭的。
  3. 根據申請專利範圍第1及2項中任一項的熱交換器板(1)，其中，該熱交換器區域(10)具有一第一長側邊緣(17)以及一第二長側邊緣(18)，且其中，至少該中央主區域(B)的所述波峰(14)及波谷(15)從該第一長側邊緣延伸(17)至該第二長側邊緣(18)。
  4. 根據申請專利範圍第1至3項中任一項的熱交換器板(1)，其中，該熱交換器區域(10)具有一劃界該第一端部區域(A)的第一短側邊緣(19)，以及一劃界該第二端部區域(C)的第二短側邊緣(20)。
  5. 根據申請專利範圍第1至4項中任一項的熱交換器板(1)，其中，該熱交換器板(1)包括二個位在該第一端部區域(A)上的孔口(11)，以及二個位在該第二端部區域(C)上的孔口(12)。
  6. 根據申請專利範圍第1至5項中任一項的熱交換器板(1)，其中，介於相鄰波峰(14)之間的距離(d)在該熱交換器區域(10)上是相等的。
  7. 根據申請專利範圍第1至6項中任一項的熱交換器板(1)，其中，該熱交換器板(1)包括一環繞該熱交換器區域(10)的外邊緣區域(13)。
  8. 根據申請專利範圍第1至7項中任一項的熱交換器板(1)，其中，所述連續的線(16)具有至少一橢圓形或卵圓形的延伸。
  9. 根據申請專利範圍第1至8項中任一項的熱交換器板(1)，其中，所述連續的線(16)具有至少一個位在該熱交換器區域(10)之外側的共同中心點(22)。
  10. 根據申請專利範圍第1至7項中任一項的熱交換器板(1)，其中，用於在該第二端部區域(C)處之大致各所述連續的線(16)的該傾斜的角度(α)， 比起用於在該中央主區域(B)處之大致各所述連續的線(16)的該傾斜的角度(α)，是較不陡峭的。
  11. 根據申請專利範圍第10項的熱交換器板(1)，其中，該熱交換器板(1)包括一第一半邊，其包括該第一端部區域(A)以及該中央主區域(B)的一第一部分；以及一第二半邊，其包括該第二端部區域(C)以及該中央主區域(B)的一第二部分；其中，該第一半邊以及該第二半邊沿著一分界線(24)彼此接合。
  12. 根據申請專利範圍第11項的熱交換器板(1)，其中，在該第一半邊上的所述連續的線(16)具有一橢圓形的延伸，特別的是一圓形的延伸；且其中，在該第二半邊上的所述連續的線(16)具有一橢圓形的延伸，特別的是一圓形的延伸。
  13. 根據申請專利範圍第11及12項中任一項的熱交換器板(1)，其中，在該分界線(24)處的所述連續的線(16)垂直於該分界線(24)而延伸。
  14. 一種包括有複數個根據申請專利範圍第1至13項中任一項的熱交換器板(1)的板式熱交換器。
  15. 根據申請專利範圍第14項的板式熱交換器，其中，所述熱交換器板(1)包括以一交替的順序被配置在該板式熱交換器中的第一熱交換器板(1)以及第二熱交換器板(1)；且其中，相較於所述第二熱交換器板(1)的該傾斜的角度(α)，所述第一熱交換器板(1)的該傾斜的角度(α)是等於但符號相反於所述第二熱交換器板(1)的該傾斜的角度(α)。
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