TW202024554A - 傳熱板 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種傳熱板（2a）。該傳熱板包含沿著該傳熱板（2a）之一縱向中心軸線（L）依次地配置的一第一端部部分（8）、一第二端部部分（16）及一中心部分（24）。該中心部分（24）包含一傳熱區域（26），該傳熱區域設置有包含支撐脊（60）及支撐谷（62）之一傳熱圖案。該等支撐脊（60）及該等支撐谷（62）平行於該傳熱板（2a）之該縱向中心軸線（L）縱向延伸。該等支撐脊（60）及該等支撐谷（62）沿著平行於該傳熱板（2a）之該縱向中心軸線（L）延伸的x條分離假想縱向直線（64）及沿著垂直於該傳熱板（2a）之該縱向中心軸線（L）延伸的數條分離假想橫向直線（66）交替地配置。該傳熱圖案進一步包含湍流脊（68）及湍流谷（70）。該傳熱板（2a）之特徵在於，沿著該等湍流脊（68）及該等湍流谷（70）的縱向延伸部之至少一中心部分（68a、70a）的至少複數個湍流脊（68）及湍流谷（70）相對於該等橫向假想直線（66）傾斜地延伸。

Description

傳熱板

本發明係關於一種傳熱板及其設計。

板式熱交換器（plate heat exchanger；PHE）典型地由兩個端板組成，在該兩個端板之間數個傳熱板經對準配置成堆疊或組群。PHE之傳熱板可具有相同或不同類型，且其可以不同方式堆疊。在一些PHE中，傳熱板與一個傳熱板的分別面朝其他傳熱板之背側及前側的前側及背側堆疊，且每隔一個傳熱板相對於傳熱板的其餘部分倒置。典型地，將此稱為傳熱板相對於彼此「旋轉」。在其他PHE中，傳熱板與一個傳熱板的分別面朝其他傳熱板之背側及前側的前側及背側堆疊，且每隔一個傳熱板相對於傳熱板的其餘部分倒置。典型地，將此稱為傳熱板相對於彼此「翻轉」。在又其他PHE中，傳熱板與一個傳熱板的分別面朝其他傳熱板之前側及背側的背側及前側堆疊，而無需使每隔一個傳熱板相對於傳熱板的其餘部分倒置。可將此稱為傳熱板相對於彼此「轉動」。

在一種類型之熟知PHE中，所謂的墊片式PHE中，墊片配置於傳熱板之間。藉由幾種緊固構件朝向彼此按壓端板及因此傳熱板，藉以使墊片在傳熱板之間密封。平行的流動通道形成於傳熱板之間，一個通道在每一對鄰近傳熱板之間。經由入口/出口饋入至PHE/自PHE饋入之最初為不同溫度的兩種流體可交替地流經每兩個通道來將熱自一種流體傳遞至另一種流體，該等流體經由傳熱板中之與PHE之入口/出口連通的入口/出口孔道進入/離開通道。

典型地，傳熱板包含兩個端部部分及中間傳熱部分。端部部分包含入口孔道及出口孔道以及刻有脊及谷之分佈圖案的分佈區域。相似地，傳熱部分包含用脊及谷之傳熱圖案按壓的傳熱區域。傳熱板之該分佈及傳熱圖案之脊及谷經配置以在接觸區域中接觸板式熱交換器中的鄰近傳熱板之分佈及傳熱圖案的脊及谷。傳熱板之分佈區域的主要任務為在流體到達傳熱區域之前將進入通道之流體擴散在傳熱板的寬度上，且在其已通過傳熱區域之後收集流體且將其引導至通道之外。相反，傳熱區域之主要任務為傳熱。

由於分佈區域及傳熱區域具有不同的主要任務，因此分佈圖案通常不同於傳熱圖案。分佈圖案可使得其提供相對較弱的流阻及較低壓降，其典型地與更「開放的」分佈圖案設計（諸如所謂的巧克力圖案（chocolate pattern））相關聯，從而在鄰近傳熱板之間提供相對較少但較大的接觸區域。傳熱圖案可使得其提供相對較強的流阻及較高壓降，其典型地與更「密集的」傳熱圖案設計相關聯。此設計之一個常見實例為所謂的人字形圖案，從而在鄰近傳熱板之間提供更多但更小的接觸區域。在一些應用中，衛生為重要態樣，且接著提供相對較少之接觸區域的傳熱圖案可為所需的。此設計之一個實例為描述於美國專利第7,186,483號中之所謂的過山車圖案（roller coaster pattern）。過山車圖案包含配置成縱向列之支撐脊及支撐谷，及增加在列之間延伸的褶皺的湍流。即使過山車圖案運行良好，其熱效率在某些類型之應用中亦可為不足的。

本發明之一目標為提供一種至少部分地解決先前技術之上述問題的傳熱板。本發明之基本概念係為該傳熱板提供具有提高的熱效率之衛生傳熱圖案。用於實現以上目標之該傳熱板（在本文中亦稱為「板」）定義於所附申請專利範圍中且在下文中進行論述。

根據本發明之一傳熱板包含一第一端部部分、一第二端部部分及配置於該第一端部部分與該第二端部部分之間的一中心部分。該第一端部部分、該中心部分及該第二端部部分沿著將該傳熱板劃分成一第一半部及一第二半部之一縱向中心軸線依次地配置。該第一端部部分及該第二端部部分各自包含數個孔道。該中心部分包含一傳熱區域，該傳熱區域設置有包含支撐脊及支撐谷之一傳熱圖案。該等支撐脊及該等支撐谷平行於該傳熱板之該縱向中心軸線縱向延伸。該等支撐脊及該等支撐谷各自包含配置於兩個端部部分之間的一中間部分。該等支撐脊之一各別頂部部分在一第一平面中延伸，且該等支撐谷之一各別底部部分在一第二平面中延伸。該第一平面與該第二平面彼此平行。該等支撐脊及該等支撐谷沿著或在平行於該傳熱板之該縱向中心軸線延伸的x（x ≥ 3）條分離假想縱向直線上及沿著垂直於該傳熱板之該縱向中心軸線延伸的數條分離假想橫向直線交替地配置。該等支撐脊及該等支撐谷相對於該等假想縱向直線居中且在該等假想橫向直線中之鄰近假想橫向直線之間延伸。該傳熱圖案進一步包含湍流脊及湍流谷。該等湍流脊之一各別頂部部分在一第三平面中延伸，該第三平面配置於該第一平面與該第二平面之間且與該第一平面及該第二平面平行，且該等湍流谷之一各別底部部分在一第四平面中延伸，該第四平面配置於該第二平面與該第三平面之間且與該第二平面及該第三平面平行。該等湍流脊及該等湍流谷在鄰近湍流脊與鄰近湍流谷之間以一間距交替地配置於該等假想縱向直線之間的空隙中。該等湍流脊及該等湍流谷沿著該等假想縱向直線中之鄰近假想縱向直線連接該等支撐脊及該等支撐谷。該傳熱板之特徵在於，至少複數個該等湍流脊及該等湍流谷沿著其縱向延伸部之至少一中心部分相對於該等橫向假想直線傾斜地延伸。

在本文中，若無另外陳述，則當觀察該傳熱板之一前側時，該傳熱板之該等脊及該等谷為脊及谷。自然地，如自該板之該前側所見之脊為如自該板之對置背側所見的谷，且如自該板之該前側所見之谷為如自該板之該背側所見的脊，反之亦然。

特別地，意欲用於一墊片式板式熱交換器（gasketed plate heat exchanger）之一傳熱板可進一步包含圍封該第一端部部分及該第二端部部分以及該中心部分的外邊緣部分，該外緣部分包含在該第一平面與該第二平面之間且在該第一平面及該第二平面中延伸的褶皺。整個外邊緣部分或僅其一或多個部分可包含褶皺。該等褶皺可沿著該邊緣部分均勻地或不均勻地分佈，且該等褶皺可全部看起來相同或可以不全部看起來相同。該等褶皺定義可給予該邊緣部分一波形設計的脊及谷。當該傳熱板配置於一板式熱交換器中時，該等褶皺可在該傳熱板之該前側處經配置以鄰接一第一鄰近傳熱板，且在該傳熱板之該對置背側處經配置以鄰接一第二鄰近傳熱板。

該傳熱板經配置以與一板組件中之其他傳熱板組合。該板組件之該等傳熱板可全部屬於同一類型。可替代地，該等傳熱板可屬於不同類型，只要其皆如請求項1一般進行組態即可。

該第三平面及該第四平面可或可不配置於與在該第一平面與該第二平面之間的中間點處延伸之一中心平面相距相同距離的位置處。

該等湍流脊及該等湍流谷提高該傳熱板之該傳熱能力。該等湍流脊及該等湍流谷配置得愈高/愈深及愈密集，其提高該傳熱能力愈多。

鄰近湍流脊與鄰近湍流谷之間的該間距為一個湍流脊或湍流谷之一參考點至同一空隙中的一鄰近湍流脊或鄰近湍流谷之一對應參考點之間的該距離。

該等湍流脊及該等湍流谷在鄰近假想縱向直線之間延伸以沿著該等鄰近假想縱向直線連接該等支撐脊及該等支撐谷。

由於該等湍流脊及該等湍流谷沿著其長度之至少部分在該等假想縱向直線之間傾斜地延伸，因此其可連接未配置於相同的兩條假想橫向直線之間的支撐脊及支撐谷。具有非傾斜湍流脊及非傾斜湍流谷之兩個傳熱板相對於彼此之「旋轉」、「翻轉」及「轉動」可產生一個板的該等湍流脊或湍流谷最終與另一板之該等湍流脊或湍流谷直接對準的通道。此等通道可沿著該等傳熱板之一縱向中心軸線具有一不同深度，其可導致對通過該等通道之一流動的一間歇限制。若該兩個傳熱板實際上具有傾斜湍流脊及傾斜湍流谷，則當該等板相對於彼此「翻轉」及「旋轉」及「轉動」時，可避免直接對準之湍流脊及湍流谷，且因此避免不同深度之通道。

假想橫向直線之數目可為一偶數或一奇數。該等假想橫向直線可等距地配置在該傳熱區域之一部分上或等距地配置在完整的傳熱區域上。

假想縱向直線之數目x可為一偶數或一奇數。該等假想縱向直線可等距地配置在該傳熱區域之一部分上或等距地配置在該完整的傳熱區域上。在該傳熱板之該第一半部及該第二半部中之每一者上存在數個完整空隙，亦即，未經該縱向中心軸線劃分的空隙。若x為偶數，則在該第一半部及該第二半部中之每一者上的完整空隙之數目可為（ x－1－1）/2，且若x為奇數，則該等完整空隙之數目為（x－1）/2。

根據本發明之一個具體實例，假想縱向直線之數目x為一偶數，且空隙之數目為x－1。該縱向中心軸線縱向劃分一中心空隙，可能劃分成兩半，且（x－2）/2個完整空隙配置於該傳熱板之該第一半部及一第二半部中之每一者上。該中心空隙為假想縱向直線x/2與x/2＋1之間的該空隙。該中心空隙無需但可相對於該板之該縱向中心軸線居中。此具體實例可使該傳熱板適用於包含相對於彼此「旋轉」之板的一板組件及包含相對於彼此「翻轉」之板的一板組件中使用，但可能不適用於包含相對於彼此「轉動」之板的一板組件。自然地，該適用性取決於該板組件中之該傳熱板之其餘部分的設計。

配置於該傳熱板之該第一半部及該第二半部中之一者上的該等完整空隙中之該至少複數個湍流脊及湍流谷中之該等湍流脊及該等湍流谷可相對於該等橫向假想直線沿著其中心部分以一最小角度α，0＜α＜90沿順時針方向（亦即，在一座標系之第二象限中）延伸。此外，配置於該等空隙之其餘部分中的該至少複數個湍流脊及湍流谷中之該等湍流脊及該等湍流谷可相對於該等橫向假想直線沿著其中心部分以最小角度β，0＜β＜90沿逆時針方向（亦即，在該座標系之第一象限中）延伸。從而，至少當該等板相對於彼此「旋轉」以及「翻轉」時，可避免一板組件中之如此組態的兩個鄰近傳熱板之對置湍流脊及對置湍流谷彼此平行地延伸。此平行延伸部可導致該等板之間之一流動受到不必要的限制。然而，在假想縱向直線之數目x為一偶數且空隙之數目為一奇數的情況下，（x－2）/2個該等空隙中的該等湍流脊及該等湍流谷定向可在該第二象限內，而x/2個該等空隙中的該等湍流脊及該等湍流谷定向可在該第一象限內。因此，當該等板相對於彼此「旋轉」時，該等中心空隙中之該等對置湍流脊及該等對置湍流谷可最終彼此平行地定位，此可導致該等板之間的一流動受到局部限制。

α可與β不同。可替代地，α可等於β。該後一選項可導致一板組件中之如此組態的兩個鄰近傳熱板之對置湍流脊及對置湍流谷以相同方式相對於彼此延伸，無論該等板是否相對於彼此「旋轉」或「翻轉」，至少在除該中心空隙以外之所有空隙內。

該等假想縱向直線可在假想交叉點上與該等假想橫向直線相交，以形成一假想柵格。至少在複數個該等假想交叉點處，該等支撐脊中之一者、該等支撐谷中之一者及該等湍流脊中的兩者可相接。此等湍流脊配置於該等空隙中之鄰近空隙中且形成交叉湍流脊。在該等假想交叉點中之兩者之間延伸的該等交叉湍流脊形成雙交叉湍流脊。該等雙交叉湍流脊可至少部分地傾斜延伸，且仍在配置於同一假想橫向直線上的兩個假想交叉點之間延伸，此係由於該等湍流脊可沿著該等湍流脊之寬度的不同部位處「連接」該等假想交叉點。自該等假想交叉點中之一者延伸至該等支撐谷中之一者的該中間部分之該等交叉湍流脊形成單交叉湍流脊。取決於該傳熱圖案之該設計，可存在或可不存在雙交叉湍流脊，且其之密度或頻率可在傳熱圖案之間變化。藉由使該等支撐脊中之一者、該等支撐谷中之一者及該等湍流脊中的兩者在該等假想交叉點處相接，可避免難以形成（亦即，具有較低可成形性）之板區域。從而，該傳熱圖案之總體強度可提高，此可改良該板之該傳熱能力。

至少複數個在同一個空隙中之該等交叉湍流脊中的每第三個交叉湍流脊可為雙交叉湍流脊，而其餘的該等交叉湍流脊為單交叉湍流脊。

該傳熱板可使得至少沿著x－1條該等假想縱向直線，該等相接交叉湍流脊中之一者為一雙交叉湍流脊，而該等相接交叉湍流脊中之另一者為一單交叉湍流脊。

因此，若x為一偶數，則該兩條中間假想縱向直線（亦即，線號為x/2及（x/2）＋1，其可為最接近該縱向中心軸線的該兩條假想縱向直線）可形成中心假想縱向直線。沿著該等中心假想縱向直線中之一者，兩個相接交叉湍流脊可為雙交叉湍流脊，或該兩個相接交叉湍流脊可為單交叉湍流脊。沿著其餘的該等假想縱向直線，該等相接交叉湍流脊中之一者可為一雙交叉湍流脊，而該等相接交叉湍流脊中之另一者可為一單交叉湍流脊。此具體實例可有助於在該等中心假想縱向直線中之該中心假想縱向直線處之該傳熱圖案的一改變。

可替代地，若x為一奇數，則該中間假想縱向直線（亦即，線號為（x＋1）/2，其可或可以不與該縱向中心軸線重合）可形成中心假想縱向直線。沿著該中心假想縱向直線，該兩個相接交叉湍流脊可為雙交叉湍流脊，或該兩個相接交叉湍流脊可為單交叉湍流脊。沿著其餘的該等假想縱向直線，該等相接交叉湍流脊中之一者可為一雙交叉湍流脊，而該等相接交叉湍流脊中之另一者可為一單交叉湍流脊。此具體實例可有助於在該等中心假想縱向直線中之該中心假想縱向直線處之該傳熱圖案的一改變。

該/該等中間假想縱向直線在兩側具有（has/have）相等數目之假想縱向直線，但不必在該傳熱板之正中心延伸。因此，該/該等中間假想縱向直線不必與該板之該縱向中心軸線重合/等距地偏離。

該傳熱板可經建構成使得在該等支撐谷中之一者的該中間部分與該等支撐脊中之一者的該中間部分之間延伸的該等湍流脊形成中間湍流脊。取決於該傳熱圖案之該設計，可存在或可不存在中間湍流脊。此具體實例允許在該等交叉湍流脊之中存在其他湍流脊（亦即，中間湍流脊），此可提高該傳熱板之該傳熱能力。

可改變該等中間湍流脊之該頻率或密度。作為一實例，該傳熱板可使得該等中間湍流脊中之至少一者配置於該等空隙中的同一個空隙內的至少複數個每一對鄰近單交叉湍流脊及雙交叉湍流脊中之該單交叉湍流脊與該雙交叉湍流脊之間。作為另一實例，該傳熱板可使得至少複數個在同一個空隙中之該等湍流脊中的每第五個湍流脊為中間湍流脊，而其餘的該等湍流脊為單交叉湍流脊。

沿著該等假想縱向直線中之同一條假想縱向直線的該等支撐脊之該等頂部部分及該等支撐谷之該等底部部分可由支撐側面連接。此外，在同一個空隙中的該等湍流脊之該等頂部部分及該等湍流谷之該等底部部分可由湍流側面（turbulence flank）連接。至少複數個湍流脊可具有在該傳熱板之該頂部部分與一第一側之間延伸的一第一湍流側面，及在該傳熱板之該頂部部分與一對置第二側之間延伸的一第二湍流側面。因此，一湍流脊之該第一湍流側面及該第二湍流側面在該頂部部分的對置側上且沿著該湍流脊之該縱向延伸部延伸。對於一基本上呈矩形的傳熱板，該第一側及該第二側可為該傳熱板之短邊。至少對於複數個雙交叉湍流脊，該第一湍流側面及該第二湍流側面可在該等假想交叉點中之該等對應假想交叉點處連接至該等支撐側面中之一各別支撐側面。此為該等雙交叉湍流脊可如何至少部分地傾斜且仍在配置於同一條假想橫向直線上的兩個假想交叉點之間延伸的一個實例。

至少對於複數個單交叉湍流脊，該第一湍流側面及該第二湍流側面中之一者可在該等假想交叉點中之對應假想交叉點處連接至該支撐側面。此外，該第一湍流側面及該第二湍流側面中之另一者可連接至該等支撐谷中之對應支撐谷的該中間部分。

至少複數個單交叉湍流脊可沿著其縱向延伸部之兩個端部部分中之至少一者基本上平行於該等橫向假想直線延伸。可替代地/另外，至少複數個雙交叉湍流脊可沿著其縱向延伸部之兩個端部部分基本上平行於該等橫向假想直線延伸。該等端部部分配置於該中心部分之對置側上。根據此具體實例，該複數個雙交叉湍流脊可具有一經拉伸之『Z』的形狀。此外，如隨後將論述的，此具體實例可使得該等湍流側面能夠與該等支撐側面成一直線延伸。

該等湍流脊中之每一者的該中心部分包含沿著該中心部分之一各別縱向中心線配置的一第一端點及一第二端點。對於複數個湍流脊，該第一端點可相對於該第二端點（n＋0.5）倍之該等湍流脊之間的間距平行於該傳熱板之該縱向中心軸線移位，其中n為一整數。隨後，n之值判定該等湍流脊的陡峭程度；n愈大，該等湍流脊愈陡。舉例而言，n可為0、1或大於1。若n＝1，則該第一端點與該第二端點之間的移位為1.5倍之該間距，且湍流脊相對較陡。此傳熱圖案可典型地與相對較低的傳熱能力及/或流阻相關聯。若n＝0，則該第一端點與該第二端點之間的移位為0.5倍之該間距，且湍流脊不太陡。此傳熱圖案可典型地與相對較高的傳熱能力及/或流阻相關聯。

應強調，當該傳熱板在一板組件中與其他經適當地建構之傳熱板組合時，本發明傳熱板之大部分（即便並非全部）上述特徵的該等優點出現。

本發明之又其他目標、特徵、態樣及優點將自以下詳細描述以及圖式呈現。

圖1展示如藉助於引言所描述之墊片式板式熱交換器之傳熱板2a。未經完全示出之墊片式PHE包含由墊片分離之傳熱板2（比如傳熱板2a，亦即，一組相似的傳熱板）之組件，該等墊片亦為相似的且未經示出。參看圖2，在板組件中，板2a之前側4（圖1中所示出）面朝鄰近板2b，而板2a之背側6（圖1中不可見但在圖2中經指示）面朝另一鄰近板2c。

參看圖1，傳熱板2a為基本上不鏽鋼之矩形薄片。該傳熱板包含第一端部部分8，該第一端部部分又包含第一孔道10、第二孔道12及第一分佈區域14。板2a進一步包含第二端部部分16，該第二端部部分又包含第三孔道18、第四孔道20及第二分佈區域22。板2a進一步包含中心部分24（該中心部分又包含傳熱區域26）及外邊緣部分28，該外邊緣部分圍繞第一端部部分8及第二端部部分16以及中心部分24延伸。第一端部部分8沿著第一邊界30鄰接中心部分24，而第二端部部分16沿著第二邊界32鄰接中心部分24。自圖1中可清楚地看出，第一端部部分8、中心部分24及第二端部部分16沿著板2a之縱向中心軸線L依次地配置，該縱向中心軸線在板2a之第一對置長邊34與第二對置長邊36之間的中間點處且平行於該等對置長邊延伸。縱向中心軸線L將板2a劃分成第一半部38及第二半部40。此外，縱向中心軸線L垂直於板2a之橫向中心軸線T延伸，該橫向中心軸線在板2a之第一對置短邊42與第二對置短邊44之間的中間點處且平行於該等對置短邊延伸。此外，如自前側4所見，傳熱板2a包含前墊片槽46，且如自背側6所見，包含後墊片槽（未示出）。

前墊片槽及後墊片槽部分地彼此對準且經配置以容納各別墊片。

以習知方式將傳熱板2a按入按壓工具中以得到所要結構，更特定而言，得到傳熱板之不同部分內的不同褶皺圖案。如藉助於引言所論述的，褶皺圖案針對各別板部分之特定功能進行最佳化。因此，第一分佈區域14及第二分佈區域22設置有分佈圖案，且傳熱區域26設置有與分佈圖案不同的傳熱圖案。此外，外邊緣部分28包含褶皺48，該等褶皺使外邊緣部分28更堅固，且因此，傳熱板2a更為抗變形。此外，褶皺48形成支撐結構，在該支撐結構中，該等褶皺經配置以鄰接PHE之板組件中之鄰近傳熱板的褶皺。再次參看圖2，其示出傳熱板2a與板組件之兩個鄰近傳熱板2b及2c之間的周邊接觸，褶皺48在平行於圖1之圖平面的第一平面50與第二平面52之間且在該兩個平面中延伸。中心平面54在第一平面50與第二平面52之間的中間點處延伸，且前墊片槽46及後墊片槽之各別底部在此中心平面54中延伸，即，在所謂的半平面中延伸。

分佈圖案屬於所謂的巧克力類型，且包含細長分佈脊56及細長分佈谷58，該等分配谷經配置成在第一分佈區域14及第二分佈區域22中之每一者內形成各別柵格。分佈脊56之各別頂部部分在第一平面50中延伸，且分佈谷58之各別底部部分在第二平面52中延伸。分佈脊56及分佈谷58經配置以鄰接PHE之板組件中的鄰近傳熱板之分佈脊及分佈谷。巧克力類型分佈圖案為眾所周知的，本文中將不再詳細描述。

參看圖3，其含有圖1中的虛線框內的傳熱區域部分的放大，傳熱圖案包含平行於板2a之縱向中心軸線L縱向延伸的細長支撐脊60及細長支撐谷62。支撐脊60中之每一者包含配置於兩個端部部分60b、60c之間的中間部分60a，且支撐谷62中之每一者包含配置於兩個端部部分62b、62c之間的中間部分62a。此外，參看圖4，其示出平行於支撐脊60及支撐谷62之縱向延伸部（亦即，平行於板2a之縱向中心軸線L）截取的支撐脊60及支撐谷62的中心橫截面，支撐脊60之各別頂部部分60d在第一平面50中延伸，而支撐谷62之各別底部部分62d在第二平面52中延伸。

再次參看圖1，支撐脊60及支撐谷62沿著平行於板2a之縱向中心軸線L延伸的x＝10條等距配置的假想縱向直線64交替地配置。假想縱向直線64延伸穿過支撐脊60及支撐谷62之各別中心。此外，支撐脊60及支撐谷62沿著平行於板2a之橫向中心軸線T延伸的數條等距配置的假想橫向直線66交替地配置。圖1中僅示出此等假想橫向直線66之一半。支撐脊60及支撐谷62配置於假想橫向直線66之間。假想縱向直線64及假想橫向直線66可在假想交叉點67中彼此交叉，以形成假想柵格。

參看圖3，傳熱圖案進一步包含細長湍流脊68及細長湍流谷70。湍流脊68中之每一者包含配置於兩個端部部分68b、68c之間的中心部分68a，且湍流谷70中之每一者包含配置於兩個端部部分70b、70c之間的中心部分70a。在圖3中用點劃線示出一些湍流脊及湍流谷之中心部分與端部部分之間的邊界。此外，參看圖5，其示出垂直於湍流脊68及湍流谷70之縱向延伸部截取的湍流脊68及湍流谷70之中心部分橫截面，湍流脊68之各別頂部部分68d在第三平面72中延伸，而湍流谷70之各別底部部分70d在第四平面74中延伸。第三平面72配置於第一平面50與中心平面54之間，而第四平面74恰好位於中心平面54的稍下方，亦即，位於第二平面52與中心平面54之間。當湍流脊68及湍流谷70經定位且設計於傳熱區域26內時，由板2a及第一平面50圍封的第一體積V1將小於由板2a及第二平面52圍封的第二體積V2。

參看圖1及圖3，湍流脊68及湍流谷70以間距p交替地配置於假想縱向直線64中之鄰近假想縱向直線之間的空隙76（76a、76b）中。如彼配置，湍流脊68及湍流谷70沿著假想縱向直線64中之鄰近假想縱向直線連接支撐脊60及支撐谷62。湍流脊68及湍流谷70亦以間距p交替地配置於假想縱向直線64之最外假想縱向直線與板2a之第一對置長邊34及第二對置長邊36之間。由於假想縱向直線64之數目x為10，因此存在9個空隙76。板2a之縱向中心軸線L縱向地將中心空隙76a劃分成兩半，此在板2a之縱向中心軸線L的每一側上留下4個完整空隙76b。定義中心空隙76a之假想縱向直線64形成中心假想縱向直線64a、64b。

湍流脊68之延伸部判定湍流谷70之延伸部。因此，此描述之其餘部分將重點放在湍流脊68上。

自圖1及圖3中可清楚地看出，湍流脊68（或更特定而言，其中心部分68a）相對於橫向假想直線66傾斜地延伸。在中心假想縱向直線64b處，傳熱圖案改變。更特定而言，參看圖6，在線64b之左側（如圖1及圖6中所見），湍流脊68之中心部分68a相對於橫向假想直線66以最小角度α（最大角度＝α＋180）之度數沿順時針方向延伸。此外，在線64b之右側（如圖1及圖6所見），湍流脊68之中心部分68a相對於橫向假想直線66以最小角度β（最大角度＝β＋180）之度數沿逆時針方向延伸。此處，a＝β＝25，但在a可以不同於β且a及β可具有在15至75的範圍內之其他值的可替代具體實例中情況可能並非如此。

參看圖7，湍流脊68中之每一者的中心部分68a包含沿著中心部分68a之各別縱向中心線c配置之第一端點e1及第二端點e2。湍流脊68之中心部分68a的傾斜延伸部導致第一端點e1相對於第二端點e2之相對移位d。移位d為平行於板2a之縱向中心軸線L的湍流脊68及湍流谷70之間距P的一半。

參看圖1、圖3及圖6，傳熱圖案含有不同類型之湍流脊68。在假想交叉點67中之每一者處，除了在沿著假想橫向直線66中的最外假想橫向直線的交叉點處之外，配置在空隙76中之鄰近空隙中的支撐脊60中之一者、支撐谷62中之一者及湍流脊68中的兩者相接。此等湍流脊形成交叉湍流脊78。一些交叉湍流脊78在假想交叉點67中之兩者之間延伸且形成雙交叉湍流脊78a，而其他交叉湍流脊自假想交叉點67中的一者延伸至支撐谷62中之一者的中間部分62a且形成單交叉湍流脊78b。在此特定具體實例中，在空隙76中之每一者中，交叉湍流脊78中之每第三個交叉湍流脊為雙交叉湍流脊78a，而其他交叉湍流脊為單交叉湍流脊78b。自圖1中可清楚地看出，沿著其中傳熱圖案改變之中心假想縱向直線64b，兩個相接交叉湍流脊78皆為雙交叉湍流脊78a，或兩個相接交叉湍流脊78皆為單交叉湍流脊78b。沿著其餘的假想縱向直線64，相接交叉湍流脊78中之一者為雙交叉湍流脊78a，而另一者為單交叉湍流脊78b。在支撐脊60中之一者的中間部分60a與支撐谷62中之一者的中間部分62a之間延伸的湍流脊68形成中間湍流脊80。在此特定具體實例中，在空隙76中之每一者中，一個中間湍流脊80配置於每一對鄰近雙交叉湍流脊及單交叉湍流脊之雙交叉湍流脊78a與單交叉湍流脊78b之間。

雙交叉湍流脊78a、單交叉湍流脊78b及中間湍流脊80之配置彼此不同。舉例而言，如圖7所示出，雙交叉湍流脊78a之端部部分68b及68c平行於橫向假想直線66延伸。從而，雙交叉湍流脊78a具有經拉伸之『Z』的形狀。此外，單交叉湍流脊78b之端部部分68b及68c中之一者平行於橫向假想直線66延伸。

參看圖1及圖8，沿著假想縱向直線64中之每一者的支撐脊60之頂部部分60d及支撐谷62之底部部分62d由支撐側面82連接。此外，湍流脊68中之每一者的頂部部分68d由湍流側面84（84a、84b）連接至空隙中之同一空隙內的湍流谷70中之鄰近湍流谷的底部部分70d。湍流脊68中之每一者（除了在橫向假想直線66中之最外橫向假想直線處的一些之外）具有在湍流脊68的頂部部分68d與板2a之第一短邊42之間延伸的第一湍流側面84a，及在湍流脊68之頂部部分68d與板2a之第二短邊44之間延伸的第二湍流側面84b。雙交叉湍流脊78a中之每一者的第一湍流側面84a及第二湍流側面84b（除了在橫向假想直線66之最外橫向假想直線處的一些之外）在假想交叉點67之對應假想交叉點處連接至支撐側面82中之一各別支撐側面。

此外，對於單交叉湍流脊78b中之每一者（除了在橫向假想直線66中最外橫向假想直線處的一些之外），第一湍流側面84a及第二湍流側面84b中之一者在假想交叉點67中之對應假想交叉點處連接至支撐側面82。如經由圖8中的陰影線所示出，支撐側面82在其之間的過渡處與各別湍流側面84齊平地配置，使得各別湍流側面84形成支撐側面82的「延伸部」。

如前所述，在板組件中，板2a配置於板2b與2c之間。利用傳熱圖案之以上特定設計，板2b及2c可相對於板2a「翻轉」或「旋轉」配置。

若板2b及2c相對於板2a「翻轉」配置，則板2a的前側4及背側6分別面朝板2b之前側4及板2c之背側6。此意謂板2a之支撐脊60將鄰接板2b之支撐脊，而板2a之支撐谷62將鄰接板2c之支撐谷。此外，板2a之湍流脊68將面朝但不鄰接板2b之湍流脊，且相對於板2b之湍流脊以角度2α＝2β延伸，而板2a之湍流谷70將面朝但不鄰接板2c之湍流谷，且相對於板2c的湍流谷以角度2α＝2β延伸。在傳熱區域26內，板2a及2b將形成體積為2×V1之通道，而板2a及2c將形成體積為2×V2之通道，亦即,由於V1＜V2，因此為兩個不對稱通道。

若板2b及2c相對於板2a「旋轉」配置，則板2a之前側4及背側6分別面朝板2b之前側6及板2c之背側4。此意謂板2a之支撐脊60將鄰接板2b之支撐脊，而板2a之支撐谷62將鄰接板2c之支撐脊。

此外，板2a之湍流脊68將面朝但不鄰接板2b的湍流谷，而板2a之湍流谷70將面朝但不鄰接板2c的湍流脊。在除了中心空隙76a之外的所有空隙76內，板2a的湍流脊68及湍流谷70將分別相對於板2b之湍流谷及板2c之湍流脊以角度2a＝2β延伸。在中心空隙76a內，板2a之湍流脊68及湍流谷70將分別平行於板2b之湍流谷及板2c的湍流脊延伸。在傳熱區域26內，板2a及2b將形成體積為V1＋V2之通道，而板2a及2c將形成體積為V1＋V2之通道，亦即，兩個對稱通道。

應僅將本發明之上述具體實例視為實例。熟習此項技術者認識到，所論述具體實例可在不偏離本發明概念之情況下以數種方式改變。

舉例而言，傳熱圖案可包含或多或少且甚至沒有之中間湍流脊。此外，傳熱圖案可不包含雙交叉湍流脊。圖9及圖10高度示意性地示出兩個可替代傳熱圖案。在此等圖中，用粗線示出所有脊用，而用細線示出所有谷。此外，矩形表示支撐脊及支撐谷，而傾斜線表示湍流脊及湍流谷之中心。

自圖9開始，此示出包含與以上支撐脊60及支撐谷62相似但僅僅較短的支撐脊及支撐谷之傳熱圖案。此外，傳熱圖案包含與以上雙交叉湍流脊78a及單交叉湍流脊78b相似之雙交叉湍流脊及單交叉湍流脊。然而，傳熱圖案不包含與以上中間湍流脊80相似之中間湍流脊。實際上，湍流脊中的每第三個湍流脊為雙交叉湍流脊，而其他湍流脊為單交叉湍流脊。

繼續參看圖10，此示出包含與以上支撐脊60及支撐谷62相似但僅較長的支撐脊及支撐谷之傳熱圖案。此外，傳熱圖案包含與以上單交叉湍流脊78b及中間湍流脊80相似之單交叉湍流脊及中間湍流脊。然而，傳熱圖案不包含與以上雙交叉湍流脊78a相似之雙交叉湍流脊。實際上，湍流脊中的每第五個湍流脊為中間湍流脊，而其他湍流脊為單交叉湍流脊。對應於以上移位d之湍流脊之第一端點相對於湍流脊的第二端點之相對移位為湍流脊之間距p的1.5倍，亦即，以上移位d的三倍。因此，湍流脊及湍流谷在圖10中之傳熱圖案中比在上述傳熱圖案中更陡。

作為另一實例，假想縱向直線x之數目無需為10而是可為更多或更少。若x為奇數，則中間假想縱向直線形成對應於上述傳熱圖案中之中心假想縱向直線64b的中心假想縱向直線，其中傳熱模式改變。在如在第一所描述具體實例中設計的傳熱圖案之情況下，沿著中間假想縱向直線，兩條相接交叉湍流脊為雙交叉湍流脊，或兩條相接交叉湍流脊為單交叉湍流脊。沿著其餘的假想縱向直線，相接交叉湍流脊中之一者為雙交叉湍流脊，而相接交叉湍流脊中之另一者為單交叉湍流脊。設置有此圖案之板可相對於彼此「翻轉」或「轉動」，但可能不相對於彼此「旋轉」。

作為又一實例，在x為偶數之情況下，板之縱向中心軸線無需將中心空隙劃分成兩半。

相似地，在x為奇數之情況下，中間假想縱向直線無需與板之縱向中心軸線重合。

此外，傳熱圖案無需在中心假想縱向直線（比如以上中心假想縱向直線）處改變。舉例而言，湍流脊及湍流谷可實際上在完整傳熱圖案中具有相同定向。設置有此圖案之板可相對於彼此「翻轉」或「轉動」，但可能不相對於彼此「旋轉」。

自然地，分佈圖案無需屬於巧克力類型，而是可屬於其他類型。

傳熱板無需為不對稱的，而是可為對稱的。因此，參看圖5，可將板設計成使得V1＝V2。

上述板組件僅含有一種類型之板。板組件可實際上包含兩種或更多種不同類型的板，諸如具有不同組態之傳熱圖案及/或分佈圖案的板。

支撐脊及支撐谷，及單交叉湍流脊及雙交叉湍流脊及中間湍流脊以及對應谷無需皆具有上述配置，而是其設計可不同。

本發明不限於墊片式板式熱交換器，而是亦可用於焊接、半焊接、硬焊接合及熔融接合板式熱交換器。

傳熱板無需為矩形的，而是可具有其他形狀，諸如具有圓形邊角而非直角邊角的基本矩形、圓形或橢圓形。傳熱板無需由不鏽鋼製成，而是可由諸如鈦或鋁之其他材料製成。

應強調，本文中使用前部、後部、第一、第二、第三等之屬性僅用以區分細節，且不表示細節之間的任何種類之定向或相互次序。

此外，應強調，已省略對並不與本發明相關之細節的描述，且圖僅為示意性的且並未按比例繪製。亦應指出，一些圖已比其他圖更為簡化。因此，可在一個圖中示出但在另一圖上省略一些組件。

無

現在將參看隨附示意性圖式來更詳細地描述本發明，在圖式中： [圖1]為傳熱板之示意性平面視圖， [圖2]示出如自板組件的外部所見之板組件中之鄰近傳熱板的鄰接外邊緣， [圖3]為圖1中之傳熱板之一部分的放大， [圖4]示意性地示出圖1中之傳熱板的支撐脊及支撐谷之橫截面， [圖5]示意性地示出圖1中之傳熱板的湍流脊及湍流谷之橫截面， [圖6]至圖8各自含有圖1中的傳熱板之一部分之放大， [圖9]示意性地示出可替代傳熱圖案，及 [圖10]示意性地示出另一可替代傳熱圖案。

Claims (15)

1. 一種傳熱板（2a），其包含沿著將該傳熱板（2a）劃分成一第一半部及一第二半部（38、40）之一縱向中心軸線（L）依次地配置的一第一端部部分（8）、一第二端部部分（16）及一中心部分（24），該第一端部部分及該第二端部部分（8、16）各自包含數個孔道（10、12、18、20），該中心部分（24）包含一傳熱區域（26），該傳熱區域設置有包含支撐脊（60）及支撐谷（62）之一傳熱圖案，該等支撐脊（60）及該等支撐谷（62）平行於該傳熱板（2a）之該縱向中心軸線（L）縱向延伸，且該等支撐脊（60）及該等支撐谷（62）各自包含配置於兩個端部部分（60b、60c、62b、62c）之間的一中間部分（60a、62a）、在一第一平面（50）中延伸的該等支撐脊（60）之一各別頂部部分（60d）及在一第二平面（52）中延伸的該等支撐谷（62）之一各別底部部分（62d），該第一平面與該第二平面（50、52）彼此平行，該等支撐脊（60）及該等支撐谷（62）沿著平行於該傳熱板（2a）之該縱向中心軸線（L）延伸的x條分離假想縱向直線（64）及沿著垂直於該傳熱板（2a）之該縱向中心軸線（L）延伸的數條分離假想橫向直線（66）交替地配置，該等支撐脊（60）及該等支撐谷（62）相對於該等假想縱向直線（64）居中且在該等假想橫向直線（66）中之鄰近假想橫向直線之間延伸，該傳熱圖案進一步包含湍流脊（68）及湍流谷（70），該等湍流脊（68）之一各別頂部部分（68d）在配置於該第一平面與該第二平面（50、52）之間且與該第一平面及該第二平面平行的一第三平面（72）中延伸，且該等湍流谷（70）之一各別底部部分（70d）在配置於該第二平面與該第三平面（52、72）之間且與該第二平面及該第三平面平行的一第四平面（74）中延伸，該等湍流脊及該等湍流谷（68、70）在鄰近湍流脊（68）與鄰近湍流谷（70）之間以一間距（p）交替地配置於該等假想縱向直線（64）之間的空隙（76）中，且沿著該等假想縱向直線（64）中之鄰近假想縱向直線連接該等支撐脊（60）及該等支撐谷（62），其特徵在於，沿著該等湍流脊（68）及該等湍流谷（70）的縱向延伸部之至少一中心部分（68a、70a）的至少複數個湍流脊（68）及湍流谷（70）相對於該等橫向假想直線（66）傾斜地延伸。
2. 如請求項1所述之傳熱板（2a），其中假想縱向直線（64）之數目x為一偶數，且間隙（76）的數目為 x－1，其中該縱向中心軸線（L）縱向劃分一中心空隙（76a），且（x－2）/2個完整空隙（76b）配置於該傳熱板（2a）之該第一半部及第二半部（38，40）中的每一者上。
3. 如前述請求項中任一項所述之傳熱板（2a），其中沿著該等湍流脊（68）及該等湍流谷（70）之中心部分（68a、70a）配置於該傳熱板（2a）的該第一半部及該第二半部（38、40）中之一者上的該等完整空隙（76b）中之該至少複數個湍流脊（68）及湍流谷（70）中之該等湍流脊（68）及該等湍流谷（70）相對於該等橫向假想直線（66）以一最小角度α，0＜α＜90沿順時針方向延伸，且其中沿著該等湍流脊（68）及該等湍流谷（70）之中心部分（68a、70a）配置於該等空隙（76）的其餘部分中之該至少複數個湍流脊（68）及湍流谷（70）中之該等湍流脊（68）及該等湍流谷（70）相對於該等橫向假想直線（66）以最小角度β，0＜β＜90沿逆時針方向延伸。
4. 如請求項3所述之傳熱板（2a），其中α等於β。
5. 如前述請求項中任一項所述之傳熱板（2a），其中該等假想縱向直線（64）在假想交叉點（67）中與該等假想橫向直線（66）相交，以形成一假想柵格，且其中，至少在複數個該假想交叉點（67）處，該等支撐脊（60）中的一者、該等支撐谷（62）中的一者及該等湍流脊（68）中之兩者相接，該等湍流脊（68）配置於該等空隙（76）中之鄰近空隙中且形成交叉湍流脊（78），其中在該等假想交叉點（67）中的兩者之間延伸的該等交叉湍流脊（78）形成雙交叉湍流脊（78a），且自該等假想交叉點（67）中之一者延伸至該等支撐谷（62）中之一者的該中間部分（62a）之該等交叉湍流脊（78）形成單交叉湍流脊（78b）。
6. 如請求項5所述之傳熱板（2a），其中至少複數個在同一個空隙（76）中之該等交叉湍流脊（78）中的每第三個交叉湍流脊為雙交叉湍流脊（78a），而其餘的該等交叉湍流脊（78）為單交叉湍流脊（78b）。
7. 如請求項5至6中任一項所述之傳熱板（2a），其中，若x為一偶數，則兩條中間假想縱向直線形成中心假想縱向直線（64a、64b），其中，沿著該等中心假想縱向直線（64a、64b）中之一者，兩個相接交叉湍流脊（78）為雙交叉湍流脊（78a），或該兩個相接交叉湍流脊（78）為單交叉湍流脊（78b），其中沿著其餘的該等假想縱向直線（64），該等相接交叉湍流脊（78）中之一者為一雙交叉湍流脊（78a），而該等相接交叉湍流脊（78）中之另一者為一單交叉湍流脊（78b）。
8. 如請求項5至6中任一項所述之傳熱板（2a），其中，若x為一奇數，則該等中間假想縱向直線形成一中心假想縱向直線，其中，沿著該中心假想縱向直線，兩個相接交叉湍流脊（78）為雙交叉湍流脊（78a），或該兩個相接交叉湍流脊（78）為單交叉湍流脊（78b），其中沿著其餘的該等假想縱向直線（64），該等相接交叉湍流脊中之一者（78）為一雙交叉湍流脊（78a），而該等相接交叉湍流脊（78）中之另一者為一單交叉湍流脊（78b）。
9. 如請求項5至8中任一項所述之傳熱板（2a），其中在該等支撐谷（62）中之一者的該中間部分（62a）與該等支撐脊（60）中之一者的該中間部分（60a）之間延伸的該等湍流脊（68）形成中間湍流脊（80）。
10. 如請求項9所述之傳熱板（2a），其中該等中間湍流脊（80）中之至少一者配置於該等空隙（76）中的同一個空隙內的至少複數個每一對鄰近單交叉湍流脊（78b）及雙交叉湍流脊（78a）中之該單交叉湍流脊（78b）與該雙交叉湍流脊（78a）之間。
11. 如請求項9所述之傳熱板（2a），其中至少複數個在同一個空隙（76）中之該等湍流脊（68）中的每第五個湍流脊為中間湍流脊（80），而其餘的該等湍流湍流脊（68）為單交叉湍流脊（78b）。
12. 如請求項5至10中任一項所述之傳熱板（2a），其中沿著該等假想縱向直線（64）中之同一條假想縱向直線的該等支撐脊（60）之該等頂部部分（60d）及該等支撐谷（62）之該等底部部分（62d）由支撐側面（82）連接，其中在同一個空隙（76）中的該等湍流脊（68）之該等頂部部分（68d）及該等湍流谷（70）之該等底部部分（70d）由湍流側面（84）連接，其中至少複數個湍流脊（68）具有在該傳熱板（2a）之該頂部部分（68d）與一第一側（42）之間延伸的一第一湍流側面（84a）及在該傳熱板（2a）之該頂部部分（68d）與一相對第二側（44）之間延伸的一第二湍流側面（84b），且其中，至少對於複數個雙交叉湍流脊（78a），該第一湍流側面（84a）及該第二湍流側面（84b）在該等假想交叉點（67）之該等對應假想交叉點處連接至該等支撐側面（82）中之一各別支撐側面。
13. 如請求項12所述之傳熱板（2a），其中至少對於複數個單交叉湍流脊（78b），該第一湍流側面及該第二湍流側面（84a、84b）中的一者在該等假想交叉點（67）中之該對應假想交叉點處連接至該支撐側面（82），且該第一湍流側面及該第二湍流側面（84a、84b）中的另一者連接至該等支撐谷（62）中之該對應支撐谷的該中間部分（62a）。
14. 如請求項5至13中任一項所述之傳熱板（2a），其中至少複數個單交叉湍流脊（78b）沿著其縱向延伸部之兩個端部部分（68b、68c）中的至少一者基本上平行於該等橫向假想直線（66）延伸，且其中至少複數個雙交叉湍流脊（78a）沿著其縱向延伸部之兩個端部部分（68b、68c）基本上平行於該等橫向假想直線（66）延伸，該等端部部分（68b、68c）配置於該中心部分（68a）之對置側上。
15. 如前述請求項中任一項所述之傳熱板（2a），其中該等湍流脊（68）中之每一者的該中心部分（68a）包含沿著該中心部分（68a）之一各別縱向中心線（c）配置的一第一端點（el）及一第二端點（e2），其中，對於複數個湍流脊（68），該第一端點（e1）相對於該第二端點（e2）（n＋0.5）倍之該等湍流脊（68）之間的該間距（p）平行於該傳熱板（2a）之該縱向中心軸線（L）移位，其中n為一整數。

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