特許 6851372 プレート式熱交換器用の表面構造部を備えた縁部条片

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6851372

(24)【登録日】2021年3月11日

(45)【発行日】2021年3月31日

(54)【発明の名称】プレート式熱交換器用の表面構造部を備えた縁部条片

(51)【国際特許分類】

   F28F 3/10 20060101AFI20210322BHJP

   F28D 9/00 20060101ALI20210322BHJP

【ＦＩ】

   F28F3/10

   F28D9/00

【請求項の数】15

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2018-517528(P2018-517528)

(86)(22)【出願日】2016年10月4日

(65)【公表番号】特表2018-529925(P2018-529925A)

(43)【公表日】2018年10月11日

(86)【国際出願番号】EP2016001640

(87)【国際公開番号】WO2017059952

(87)【国際公開日】20170413

【審査請求日】2019年9月5日

(31)【優先権主張番号】15002856.1

(32)【優先日】2015年10月6日

(33)【優先権主張国】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】519288685

【氏名又は名称】リンデ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】Ｌｉｎｄｅ ＧｍｂＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100098501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 拓

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100135633

【弁理士】

【氏名又は名称】二宮 浩康

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】ヘアベアト アイグナー

(72)【発明者】

【氏名】ギュンター マーテ

【審査官】 河野 俊二

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第０３２５２５１０（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第０３２４１６０７（ＵＳ，Ａ）

【文献】 独国特許出願公開第０２４４２１５９（ＤＥ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０４４３４８４５（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４７２９４２８（ＵＳ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／１４３３１８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２００６−５２９０２３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２８Ｆ ３／１０

Ｆ２８Ｄ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱交換通路（３０）を画定する複数の平行な分離プレート（４，５）を備えているプレート式熱交換器（１）であって、
前記各熱交換通路（３０）は、少なくとも２つの側縁において、それぞれ１つの縁部条片（８）によって画定されており、
前記各縁部条片（８）は、第１の表面（８１）と、該第１の表面（８１）とは反対側の第２の表面（８２）とを有しており、
前記２つの表面（８１，８２）は、それぞれ１つの対応する分離プレート（４）にろう付けされており、
前記２つの表面（８１，８２）は、それぞれ、規則的に配置された複数の凸部（８０２）と複数の凹部（８０１）とを有している表面構造部（９）を備え、
前記各縁部条片（８）は、長手方向軸線（Ｌ）に沿って細長く形成されており、前記長手方向軸線に沿って、前記長手方向軸線に対して垂直方向におけるよりも大きい広がりを有する、プレート式熱交換器（１）において、
１つの凸部から隣接する凸部（８０２）までの距離（Ｂ）、または１つの凹部から隣接する凹部（８０１）までの距離（Ｂ）が、０．１ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲にあり、
前記凹部（８０１）および／または前記凸部（８０２）は、前記長手方向軸線（Ｌ）に対して平行に延在していることを特徴とする、プレート式熱交換器（１）。

【請求項2】

前記各縁部条片（８）の前記２つの表面（８１，８２）の前記表面構造部（９）は、それぞれ相互に平行に延びる複数の前記凹部（８０１）によって形成され、それぞれ２つの隣接する前記凹部（８０１）は、１つの凸部（８０２）によって相互に分離されている、請求項１記載のプレート式熱交換器（１）。

【請求項3】

前記２つの表面構造部（９）は、それぞれ１５μｍを超える平均粗さ（Ｒｚ）、特に３０μｍを超える平均粗さ（Ｒｚ）を有している、請求項１または２記載のプレート式熱交換器（１）。

【請求項4】

前記各縁部条片（８）は、前記長手方向軸線（Ｌ）に対して垂直方向で、隣接する前記分離プレート（４，５）に対して法線方向に延びる方向において高さ（Ｅ）を有し、さらに前記各縁部条片（８）は、前記長手方向軸線（Ｌ）に対して垂直方向でかつ前記高さ（Ｅ）に対して垂直方向に幅（Ｄ）を有しており、特に前記各縁部条片（８）の前記幅（Ｄ）は、１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲にあり、特に前記各縁部条片（８）の前記高さ（Ｅ）は、３ｍｍ〜１４ｍｍの範囲にある、請求項１から３までのいずれか１項記載のプレート式熱交換器（１）。

【請求項5】

前記凹部（８０１）の最下点と前記凸部（８０２）の最上点との間の高低差（Ａ）は、０．１０ｍｍ〜１．００ｍｍの範囲にある、請求項１から４までのいずれか１項記載のプレート式熱交換器（１）。

【請求項6】

前記凹部（８０１）は凹状の波底部を形成し、前記凸部（８０２）は凸状の波頭部を形成している、請求項１から５までのいずれか１項記載のプレート式熱交換器（１）。

【請求項7】

前記各凹部（８０１）は、それぞれ２つの相互に収束するように延びる平坦な側部（８０１ａ，８０１ｂ）によって形成されており、前記側部（８０１ａ，８０１ｂ）は、前記各凹部（８０１）の最下点（Ｐ）において接続し、前記各凸部（８０２）は、それぞれ２つの相互に収束するように延びる平坦な側部（８０２ａ，８０２ｂ）によって形成されており、前記側部（８０２ａ，８０２ｂ）は、前記各凸部（８０２）の最上点（Ｐ’）において接続している、請求項１から５までのいずれか１項記載のプレート式熱交換器（１）。

【請求項8】

前記各凹部（８０１）は、平坦な底部（８０１ｃ）と、そこから延びる相互に対向する２つの平坦な側部（８０１ａ，８０１ｂ）とによって形成されており、前記各凸部（８０２）は、それぞれ１つの平坦な頂部（８０２ｃ）と、そこから延びる相互に対向する２つの側部（８０２ａ，８０２ｂ）とによって形成されており、前記底部（８０１ｃ）は、前記各頂部（８０２ｃ）に対して平行に延びている、請求項１から５までのいずれか１項記載のプレート式熱交換器（１）。

【請求項9】

前記各凹部（８０１）の前記側部（８０１ａ，８０１ｂ）は、相互に平行に延びるとともに、前記各凹部（８０１）の前記底部（８０１ｃ）に対して垂直方向に延びており、前記各凸部（８０２）の前記側部（８０２ａ，８０２ｂ）は、相互に平行に延びるとともに、前記凸部（８０２）の前記頂部（８０２ｃ）に対して垂直方向に延びている、請求項８記載のプレート式熱交換器（１）。

【請求項10】

前記凹部（８０１）の前記側部（８０１ａ，８０１ｂ）は、前記各凹部（８０１）の前記底部（８０１ｃ）から相互に拡開するように延び、前記各凸部（８０２）の前記側部（８０２ａ，８０２ｂ）は、前記各凸部（８０２）の前記頂部（８０２ｃ）の方向に相互に収束するように延びている、請求項８記載のプレート式熱交換器（１）。

【請求項11】

前記凹部（８０１）の前記側部（８０１ａ，８０１ｂ）は、前記各凹部（８０１）の前記底部（８０１ｃ）から相互に収束するように延び、前記各凸部（８０２）の前記側部（８０２ａ，８０２ｂ）は、前記各凸部（８０２）の前記頂部（８０２ｃ）の方向に相互に拡開するように延びている、請求項８記載のプレート式熱交換器（１）。

【請求項12】

前記各縁部条片（８）は、対応する前記熱交換通路（３０）に面した内側（８ａ）、ならびに前記内側（８ａ）とは反対側の外側（８ｂ）を有しており、前記内側（８ａ）および前記外側（８ｂ）は、それぞれ前記第１の表面（８１）を前記第２の表面（８２）に接続しており、特に前記内側（８ａ）および／または前記外側（８ｂ）は１つの頂部（８０３）に対してそれぞれ２つの相互に収束するように延びる面（８０３ａ，８０３ｂ）を有し、好ましくは、前記各頂部（８０３）は、１ｍｍ〜８ｍｍの範囲の高さ（Ｆ）を有している、請求項１から１１までのいずれか１項記載のプレート式熱交換器（１）。

【請求項13】

前記各縁部条片（８）の２つの側面の表面構造部は、それぞれ波状構造部として形成される、請求項１から１２までのいずれか１項記載のプレート式熱交換器（１）。

【請求項14】

前記各凸部（８０２）の凸状の湾曲部の曲率半径および／または前記各凹部（８０１）の凹状の湾曲部の曲率半径は、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲にあり、前記各曲率半径は、前記長手方向軸線（Ｌ）に対して垂直方向に延びる平面内にある、請求項１から１３までのいずれか１項記載のプレート式熱交換器（１）。

【請求項15】

プレート式熱交換器（１）を製造するための方法であって、
第１の表面（８１）と、前記第１の表面（８１）とは反対側の第２の表面（８２）とを有する少なくとも１つの縁部条片（８）を準備し、
前記２つの表面（８１，８２）を処理し、それによって前記２つの表面（８１，８２）は、それぞれ、規則的に配置された複数の凸部（８０２）と複数の凹部（８０１）とを有している表面構造部（９）を備え、
前記２つの表面（８１，８２）は、それぞれ１つの隣接する分離プレート（４）にろう付けされ、
前記各縁部条片（８）は、長手方向軸線（Ｌ）に沿って細長く形成されており、前記長手方向軸線に沿って、前記長手方向軸線に対して垂直方向におけるよりも大きい広がりを有し、
１つの凸部から隣接する凸部（８０２）までの距離（Ｂ）または１つの凹部から隣接する凹部（８０１）までの距離（Ｂ）は、０．１ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲にあり、
前記凹部（８０１）および／または前記凸部（８０２）は、前記長手方向軸線（Ｌ）に対して平行に延在している、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、請求項１に記載のプレート式熱交換器に関する。

【0002】

この種のプレート式熱交換器、特にアルミニウムプレート式熱交換器は、従来技術から公知であり、好ましくは炉内でろう付けされる。そのようなプレート式熱交換器は、例えばＡＬＰＥＭＡ規格「The Standards of the brazed Aluminium Plate-Fin Heat Exchanger Manufacturers Association」２０１０年第３版、５頁、図１〜図２に記載されており、分離プレートもしくは分離薄板によって相互に分離されている複数の平行な熱交換通路を有している。この場合各熱交換通路は、少なくとも２つの側面において、第１の表面と、該第１の表面とは反対側の第２の表面とを有するそれぞれ１つの縁部条片によって画定されており、この場合２つの表面は、それぞれ１つの対応する分離プレートにろう付けされている。

【0003】

このことから出発して、本発明が基礎とする課題は、これまでに使用された縁部条片を、当該縁部条片と分離プレートとのろう付けが容易となりかつろう付け接合部の強度が向上するように改善することである。

【0004】

この課題は、請求項１の特徴を有するプレート式熱交換器によって解決される。本発明の好ましい実施形態は従属請求項に記載され、以下において説明される。

【0005】

請求項１によれば、分離プレートによって相互に分離されている複数の平行な熱交換通路を備えているプレート式熱交換器が想定されており、この場合、各熱交換通路は、少なくとも２つの側面において、それぞれ１つの縁部条片によって画定されており、各縁部条片は、第１の表面と、該第１の表面とは反対側の第２の表面とを有しており、さらにこの場合２つの表面は、それぞれ１つの対応する分離プレートにろう付けされている。本発明によれば、２つの表面は、それぞれ、規則的に配置された複数の凸部と複数の凹部とを有している表面構造部を備え、この場合、１つの凸部から隣接する凸部までの距離、または１つの凹部から隣接する凹部までの距離が、０．１ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲にあることが想定される。

【0006】

サイドバーとも称されるこの種の縁部条片は、通常、押出／延伸加工を用いて製造され、従来技術によれば、比較的平滑な表面を有し、この表面は、約１０μｍ程度の平均粗さＲｚ（１０点平均粗さとも称される）を有している。この平均粗さは、公知のように、被加工物表面上の所定の測定区間を７つの個別測定区間に分割することによって求められ、この場合中央の５つの測定区間は同じ大きさである。評価は、公知の方法でガウス−フィルタリングされた当該５つの測定区間にわたってのみ行われる。輪郭のこれらの各個別測定区間からは、最大値と最小値の差（山頂から谷底までの距離）が求められる。それによって得られた５つの個別凹凸の距離からは、平均粗さを示す平均値が算出される。

【0007】

従来技術においては、縁部条片（サイドバー）の比較的平滑な表面に基づいて、製造許容誤差による漏れのリスク、ならびにろう付け過程中の縁部条片の浮き上がりのリスクの高まりが生じる。

【0008】

本発明による表面構造部により、各表面は、所定のように分離薄板のろう付け層内に含浸され、それによって、高さ許容誤差の下端における縁部条片によって、またはろう材料の不十分な湿潤によって生じる漏れに関する可能性を著しく低減させることができる。さらに、ろう付け過程中の縁部条片の滑落もしくは浮き上がりが、表面構造部によって有利に防止され得る。このことは、表面構造部が表面圧力の所定の増加を引き起こし、それによって液状ろう材料が所定のように圧迫され得るため可能である。

【0009】

さらに、本発明による表面構造部に基づいて、ろう材料は縁部条片の２つの表面にわたってより良好に分散する。例えば、ろう付け炉内で（幅と高さとによって定まる）サイドバー端面間においてレベル差が生じている場合には、凸部と凹部との間、もしくは波頭部と波底部との間の中央面に関するレベル差を補償することができる。

【0010】

さらに、本発明によるプレート式熱交換器の好ましい実施形態によれば、第１および／または第２の表面構造部は、それぞれ、１５μｍより大きい、特に好ましくは３０μｍより大きい、さらに好ましくは４５μｍより大きい平均粗さＲｚを有することが想定される。好ましくは、本発明による粗さ範囲の上限は、Ｒｚ＝１０００μｍ、特に好ましくはＲｚ＝８００μｍ、さらに好ましくはＲｚ＝５００μｍの場合にある。

【0011】

さらに、本発明によるプレート式熱交換器の好ましい実施形態によれば、２つの表面の表面構造部は、それぞれ相互に平行に延びる複数の凹部によって形成され、この場合それぞれ２つの隣接する凹部は、１つの凸部によって相互に分離されることが想定される。

【0012】

さらに、本発明によるプレート式熱交換器の好ましい実施形態によれば、凹部の断面は、同じ形状および同じ大きさを有し、かつ／または凸部の断面は、同じ形状および同じ大きさを有することが想定される。

【0013】

本発明の好ましい実施形態によれば、さらに、各縁部条片は、長手方向軸線に沿って細長く形成されていること、すなわち、長手方向軸線に沿って、長手方向軸線に対して垂直方向よりも大きな伸長を有することが想定される。この場合、好ましくは、凹部および／または凸部も長手方向軸線に対して平行に延在することが想定される。

【0014】

長手方向軸線に沿って、縁部条片はそれぞれ長さを有し、この場合縁部条片は、長手方向軸線に対して垂直方向で、隣接する分離プレートに対してそれぞれ法線方向に延びる方向において高さを有する。さらに、縁部条片は、長手方向軸線もしくは長さに対して垂直方向に、ならびに高さに対して垂直方向に、幅を有している。

【0015】

本発明の好ましい実施形態によれば、各縁部条片の幅は、１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲、好ましくは１５ｍｍ〜３０ｍｍの範囲にあることがさらに想定される。

【0016】

本発明の好ましい実施形態によれば、各縁部条片の高さは、３ｍｍ〜１４ｍｍの範囲、好ましくは４ｍｍ〜１０ｍｍの範囲にあることがさらに想定される。

【0017】

さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、凹部の最下点と、隣接する凸部の最上点との間の高低差（表面構造部の振幅とも称される）は、０．０１５ｍｍを超え、特に好ましくは０．０３０ｍｍを超え、さらに特に好ましくは０．０４５ｍｍを超え、そして好ましくは１ｍｍを超えず、特に好ましくは０．８ｍｍを超えず、さらに好ましくは０．５ｍｍを超えない。高低差は、この場合縁部条片の各表面に対する垂線の方向を表す。

【0018】

特に、既に上述したように、それらの長手方向軸線に対して垂直方向での２つの隣接する凹部の最下点間の距離、またはそれらの長手方向軸線に対して垂直方向での２つの隣接する凸部の最上点間の距離は、０．１ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲にあることが想定される。

【0019】

好ましくは、本発明の実施形態による各縁部条片の２つの側面の表面構造部は、それぞれ波状構造部として形成される。すなわち、凹部は好ましくは凹状の波底部として形成され、凸部は凸状の波頭部として形成される。

【0020】

この場合、好ましくは、本発明の一実施形態によれば、各凸部の凸状の湾曲部の曲率半径および／または各凹部の凹状の湾曲部の曲率半径は、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲にあり、好ましくは０．２ｍｍ〜０．８ｍｍの範囲にあることが想定され、この場合各曲率半径は、長手方向軸線に対して垂直方向に延びる平面内にある。

【0021】

本発明のさらなる実施形態によれば、各凹部は、それぞれ２つの相互に収束するように延びる、各凹部の最下点において合流する平坦な側部によって形成され、この場合各凸部は、それぞれ２つの相互に収束するように延びる、各凸部の最上点において合流する平坦な側部によって形成されることが想定される。このようにして、断面が鋸歯状の輪郭を有する、第１および／または第２の表面の表面構造部が形成される。

【0022】

本発明のさらなる実施形態によれば、各凹部は、平坦な底部と、そこから延びる相互に対向する２つの平坦な側部とによって形成されており、各凸部は、それぞれ１つの平坦な頂部と、そこから延びる相互に対向する２つの側部とによって形成されており、この場合底部は、頂部に対して平行に延びていることが想定される。

【0023】

この場合、本発明の一実施形態によれば、各凹部の側部は、相互に平行に延び、ならびに各凹部の底面に対して垂直方向に延びており、各凸部の側部は、相互に平行に延び、ならびに各凸部の頂部に対して垂直方向に延びていることが想定されていてもよい。
このようにして、断面が矩形の輪郭を有する、第１および／または第２の表面の表面構造部が形成される。

【0024】

さらに代替的な実施形態では、凹部の側部は、それぞれの凹部の底部から相互に発散するように延び、さらに各凸部の側部は、各凸部の頂部の方向に相互に収束するように延びていることが想定される。このことは換言すれば、断面において凹部の底部が平坦であり、凸部の頂部も平坦である鋸歯状の輪郭に相応する。

【0025】

さらなる代替的実施形態では、凹部の側部は、各凹部の底部から相互に収束するように延び、さらに各凸部の側部は、各凸部の頂部の方向に相互に発散するように延びることが想定される。このようにして、断面が鳩尾状の輪郭を有する、第１および／または第２の表面の表面構造部が形成される。

【0026】

本発明の好ましい実施形態によれば、さらに、各縁部条片は、縁部条片を画定する各熱交換通路に面した内側と、該内側とは反対側の外側とを有しており、この外側は、特にプレート式熱交換器の外側の一部を形成している。各縁部条片の内側は、各縁部条片の第１の表面を、各縁部条片の第２の表面に接続している。同じ方法で、外側も、第１の表面を各縁部条片の第２の表面に接続している。

【0027】

本発明の好ましい実施形態によれば、各縁部条片の内側および／または外側は、１つの頂部に対してそれぞれ２つの相互に収束するように延びる面を有することが想定される。本発明の一実施形態によればこれに関して、各頂部は、１ｍｍ〜８ｍｍの範囲の高さを有することが想定される。この種の頂部は、ノーズとも称される。

【0028】

内側および／または外側の前述した頂部もしくはノーズは、利点として、各熱交換通路内の熱伝導構造体（いわゆるフィンまたは羽）が、ろう付け過程の間に各縁部条片の下方に滑落する、もしくは各縁部条片がそのような構造体のウェブ上に滑落することを防止する。

【0029】

頂部／ノーズは、断面において長手方向軸線に対して垂直方向で好ましくは三角形の形状を有し、この場合各頂部の先端は好ましくは丸みを帯びて形成されている。

【0030】

本発明の好ましい実施形態によれば、内側または外側の各頂部は、１ｍｍ〜８ｍｍの範囲の高さ、特に好ましくは１ｍｍ〜５ｍｍの範囲の高さを有する。

【0031】

各縁部条片の２つの表面は、特に、本明細書に記載の構造とは異なる表面構造部もしくは組み合わせを有していてもよい。そのため、例えば一方の表面は表面構造部として波形輪郭を有し、それに対して他方の表面は鋸歯輪郭などを有していてもよい。

【0032】

さらに、プレート式熱交換器は、個々の熱交換通路内に、それぞれ好ましくは、それぞれ２つの相互に対向する分離プレートの間に配置された熱伝導構造体を有する。これらの分離プレートは、それぞれ熱伝導構造体に隣接し、好ましくはこれにろう付けされる。熱伝導構造体は、熱を吸収し、隣接するコンポーネント、例えばプレート式熱交換器の分離プレートに伝導するために用いられる。

【0033】

縁部条片のように、熱伝導構造体は好ましくはアルミニウムから製造される。プレート式熱交換器の２つの最も外側の分離プレートは、カバープレートとも称される。それに応じて、特に、それぞれカバープレートと分離プレートとによって画定される２つの最も外側の熱交換通路が存在する。

【0034】

熱伝導構造体は、本発明の一実施形態によれば、延在平面に沿って延在する、詳細には分離プレートに対して平行に延び、延在平面に対して垂直方向に延びる断面平面内に波形形状の輪郭を有している平坦なプレート状の要素であり得る。その他のこの種の輪郭も考えられる。そのような熱伝導構造体は、フィンまたは薄板とも称される。熱伝導構造体は、隣接する分離プレートと共に、好ましくは熱媒体（例えば流体）を案内することができるそれぞれ複数の特に平行な通路を形成する。

【0035】

冒頭で既に説明したように、個々の通路は、２つの側面または複数もしくは全ての側面に向けて、同様に好ましくはアルミニウムから製造された本発明による縁部条片（サイドバー）によって画定される。

【0036】

熱伝導に関与する流れ（例えば流体）は、好ましくは隣接する熱交換通路に案内され、それによって熱を交換することができる。

【0037】

プレート式熱交換器は、対応する熱交換通路内に流れを導入するために管片を有するヘッダを備えており、このヘッダを介して関連する流れをプレート式熱交換器の対応する通路内へ導入可能である。その際このヘッダは、プレート式熱交換器に溶接されてもよい。複数の流れが対応する通路内に導入されるならば、プレート式熱交換器は、好ましくは、対応する数の管片を有するヘッダを備える。

【0038】

１つ以上の流れを、それぞれ対応する通路から引き出すために、プレート式熱交換器は、同様に好ましくは、対応する数の管片を有するヘッダを備え、これを介して各流れをプレート式熱交換器から引き出し可能である。

【0039】

これらのヘッダは、導入すべき流れを個々の通路に分配するように、もしくは引き出すべき流れを収集するように構成されており、それによって当該流れは、ヘッダに設けられた管片を介して引き出し可能である。

【0040】

本発明のさらに別の態様は、プレート式熱交換器を製造するための方法に関しており、この場合第１の表面と、該第１の表面とは反対側の第２の表面とを有する少なくとも１つの縁部条片が準備され、この場合２つの表面は、特に少なくとも１つの縁部条片の条片形態部の製造の後で、当該２つの表面が、それぞれ、規則的に配置された複数の凸部と複数の凹部とを有している表面構造部を備えるように処理され、さらにこの場合２つの表面は、それぞれ１つの隣接する分離プレートにろう付けされ、さらにこの場合１つの凸部から隣接する凸部までの距離または１つの凹部から隣接する凹部までの距離は、０．１ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲にある。

【0041】

本発明による方法の一実施形態によれば、各表面構造部の製造は、延伸加工法によって行われる。例えばこの加工法では、例えば押出された縁部条片が、対応する型を通って案内されるかまたは引っ張られ、これにより、表面構造部が各縁部条片の２つの表面にもたらされる。

【0042】

本発明による方法の代替的実施形態によれば、各表面構造部の製造は、圧延または切断加工によって行われる。

【0043】

一方、本発明による表面構造部を備えた縁部条片を用いることにより、プレート式熱交換器は公知の方法で製造することができ、その際当該プレート式熱交換器の、分離プレート、縁部条片および熱伝導構造体のような部品は、相互に配置され、この場合、２つの接合すべき部品の間には、それぞれろう材料が提供され、上下に配置された部品は、炉内で相互にろう付けされる。

【0044】

その後、そのようにして製造されたプレート式熱交換器のプレート式熱交換器ブロックには、前述したヘッダおよび管片が溶接可能である。

【0045】

本発明のさらなる詳細および利点は、以下の図面の説明と、これらの図面に基づく実施例の説明とによって明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0046】

【図1】表面構造化された縁部条片を備えた本発明によるプレート式熱交換器

【図2】図１の態様による熱伝導構造体（フィン）の概略的断面図

【図3】枠で囲まれた詳細部に符号ＩＩＩが付されている、波形形状の表面構造部を備えた本発明による縁部条片の断面図

【図4】図３の詳細部ＩＩＩを示した図

【図5】枠で囲まれた詳細部に符号ＩＩＩが付されている、鋸歯状の表面構造部を備えた本発明によるさらに別の縁部条片の断面図

【図6】図５の詳細部ＩＩＩを示した図

【図7】枠で囲まれた詳細部に符号ＩＩＩが付されている、矩形状の表面構造部を備えた本発明によるさらに別の縁部条片の断面図

【図8】図７の詳細部ＩＩＩを示した図

【図9】枠で囲まれた詳細部に符号ＩＩＩが付されている、面取りした鋸歯状の表面構造部を備えた本発明によるさらに別の縁部条片の断面図

【図10】図９の詳細部ＩＩＩを示した図

【図11】枠で囲まれた詳細部に符号ＩＩＩが付されている、鳩尾状の表面構造部を備えた本発明によるさらに別の縁部条片の断面図

【図12】図１１の詳細部ＩＩＩを示した図

【0047】

図１は、少なくとも２つの流れＳ，Ｗの間の熱交換のために構成されたプレート式熱交換器１を示し、ここでは、さらに別のプロセス流Ａ’，Ｂ’，Ｃ’のための熱交換手段が任意に設けられてもよい。このプレート式熱交換器１は、ブロック状に構成されており、管片とも称される、個々のプロセス媒体Ｓ，Ｗの供給および排出のための様々な手段６を備えている。このプレート式熱交換器１は、個々のプロセス流Ｓ，ＷもしくはＡ’，Ｂ’，Ｃ’を分配および収集するための複数の手段７も有している。これらの手段７はヘッダとも称され、熱交換器ブロックに溶接されていてもよい。

【0048】

プレート式熱交換器１は、スタック状に配置された複数の熱交換通路（単に通路）３０を有しており、これらの通路は分離プレート（例えば分離薄板）４によって相互に分離され、外部に向かって両側が、カバープレート（例えばカバー薄板）５とも称される分離プレート５によって画定されている。個々の通路３０内には、異なる媒体Ｓ，Ｗが流れる。熱交換は、分離プレート４と、通路３０内に配置された熱伝導構造体３とによって形成される熱伝導接触を介して間接的に行われる。

【0049】

各熱伝導構造体３は、フィンまたは薄板３とも称され断面が波形形状の輪郭を有し得る波形形状の構造部３であってもよい。しかしながらそのような輪郭は、他の形状を与えられた輪郭であってもよい。この輪郭は、２つの隣接する分離プレートと共に、それぞれ相互に隣接して配置された平行な複数の流体用通路３１を形成する（図２参照）。個々のフィン３は、それぞれ隣接する２つの分離プレート４もしくは５によってプレート式熱交換器１のそれぞれ１つの通路３０を画定する。

【0050】

管片６を介して、個々の媒体Ｓ，Ｗはヘッダ７内に案内され、そして、スタック状に配置された複数の通路３０に分配される。これらの通路３０の入口領域には、いわゆる分配フィン２が存在しており、これらの分配フィン２は、個々の通路３０内での媒体Ｓ，Ｗの均等な分配を保証する。従って、媒体Ｓ，Ｗは、フィン３の波形方向に対して横方向で通路３０を通って流れる。これらの熱伝導構造体３は、ろう付け接合部を介して分離プレート４に接合され、これによって、集中的な熱伝導接触が形成される。それにより、隣接する通路３０内を流れる２つの異なる媒体Ｓ，Ｗ間で熱交換を行うことができる。流れ方向で見て通路３０の端部には、類似した分配フィン２が存在しており、これらの類似した分配フィン２は、媒体Ｓ，Ｗを、通路３０からヘッダ７内に導く。そこにはこれらの媒体が収集され、管片６を介して引き出される。

【0051】

個々の通路３０は、サイドバーとも称される縁部条片８によって外側に向けて閉鎖されている。

【0052】

プレート式熱交換器１は好ましくはろう付けされる。フィン３、分配フィン２、分離プレート４、カバープレート５およびサイドバー８を有する個々の通路３０は、相互に積層され、ろう材料を備え、炉内で硬ろう接合される。それによって生じたブロック上にヘッダ７と管片６とが溶接される。

【0053】

縁部条片８と分離プレート４との間のろう接合部を上述したように改善するために、各縁部条片８は、第１の表面８１と、該第１の表面８１とは反対側の第２の表面８２とを有し、これらの２つの表面８１，８２は、それぞれ１つの表面構造部９を備えることが想定される。

【0054】

この場合、例えば、図３および図４によれば、それらは、相互に平行に延在する複数の溝もしくは凹部８０１によってそれぞれ形成された波形構造部９であり、この場合それぞれ２つの隣接する凹部８０１は、１つの凸部８０２によって相互に分離されており、この凸部８０２も相互に平行に延びている。その際、これらの凹部８０１および凸部８０２は、図３および図４中の（ならびに図５〜図１２中の）図平面に対して垂直方向の長手方向軸線Ｌに沿って延在している。この場合凹部８０１は、長手方向軸線Ｌに対して垂直方向に延在する断面において凹状に湾曲している。それに対して、凸部８０２は、長手方向軸線Ｌに対して垂直方向に延在する断面において凸状に湾曲している。これらの湾曲部の曲率半径Ｃは、好ましくは０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲にある。

【0055】

さらに、各凹部８０１の最下点Ｐと、それぞれ隣接する凸部８０２の最上点Ｐ’との間の高低差Ａは、０．０１５ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲にある。

【0056】

長手方向軸線Ｌに対して垂直方向でのそれぞれ２つの隣接する凸部８０２もしくはそれぞれ２つの隣接する凹部８０１の距離Ｂは、好ましくは０．１ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲内にある。

【0057】

さらに、各縁部条片８の幅Ｄ（ここでは一方の頂部先端８０３からもう一方の頂部先端８０３まで、以下も参照）は、１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲にある。

【0058】

さらに、各縁部条片８の高さＥ、すなわち、第１の表面８１と第２の表面８２との間の距離は、３ｍｍ〜１４ｍｍの範囲にあってよい。

【0059】

さらに、各縁部条片８は、当該縁部条片８によって画定される各通路３０に面した内側８ａ、ならびにプレート式熱交換器１の外側の一部を形成している外側８ｂを有する。

【0060】

図３によれば、縁部条片８は、さらに、内側８ａならびに外側８ｂにおいてそれぞれ１つの頂部８０３を有しており、この頂部８０３は、２つの相互に収束するように延びる面８０３ａ，８０３ｂによって形成されており、それに応じて長手方向軸線Ｌに対して垂直方向の断面において丸みのある先端を有する三角形の形状を有している。２つの頂部８０３は、それぞれ高さＦを有することができ、この高さは、１ｍｍ〜８ｍｍの範囲にあり得る。

【0061】

上述した長さデータＡ〜Ｆは、好ましい範囲を示しただけである。その他の寸法も同様に考えられる。

【0062】

図１および図２に示されているように、本発明による縁部条片８は、分離プレート４もしくはカバープレート５の外縁部において、各熱交換通路３０の側方の境界として配置され、そのため隣接する縁部条片８は、それぞれ分離プレート４の介在層のもとで隣接して配置されており、場合によっては各内側８ａにおいて既存の頂部８０３が、関連する通路３０の熱伝導構造体３に対して所定の距離に保持する。そのため当該熱伝導構造体３はろう付け過程の際に、隣接する各縁部条片８の下方に達することはできない。各縁部条片８の２つの表面８１，８２は、それぞれ隣接する分離プレート４もしくは場合によってはカバープレート５に面状にろう付けされている。

【0063】

図５は、図６と併せて、図３〜図４の態様によるさらに別の本発明による縁部条片８を示している。ここでも２つの表面８１，８２の２つの表面構造部９は、再び長手方向軸線Ｌに沿って延在する相互に平行な複数の凹部８０１によって形成されており、この場合表面構造部９の２つの隣接する凹部８０１間に、それぞれ１つの凸部８０２が配置されている。図３および図４とは異なって、ここでは各凹部８０１は、それぞれ、当該各凹部８０１の最下点Ｐで接続する、２つの相互に収束するように延びる平坦な側部８０１ａ，８０１ｂによって形成されている。それに対して各凸部８０２は、当該各凸部８０２の最上点Ｐ’で接続する、２つの相互に収束するように延びる平坦な側部８０２ａ，８０２ｂによって形成されている。好ましくは、凹部８０１の側部８０１ａ，８０１ｂは、それぞれ、隣接する凸部８０２の側部８０２ａもしくは８０２ｂに移行する。図３および図４の上述した長さデータＡ〜Ｆは、図５および図６に示す実施例にも使用することができる。

【0064】

図７および図８は、図３〜図６の態様による本発明による縁部条片８のさらなる実施形態を示しており、この場合ここでは、図３〜図６による実施形態とは異なって、各凹部８０１は、それぞれ長手方向軸線Ｌに沿って延在する平坦な底部８０１ｃによって形成され、詳細には縁部条片８の対応する表面８１もしくは８２の延在面に対して平行に形成され、ならびにそこから垂直方向に延びる、２つの対向する平坦な側部８０１ａ，８０１ｂによって形成される。それにより、凹部８０１は断面において矩形形状を有する。各凸部８０２は、対照的に、それぞれ１つの平坦な頂部８０２ｃによって形成され、この場合頂部８０２ｃは、底部８０１ｃに対して平行に延び、ならびに各頂部８０２ｃから垂直方向に延びる、それぞれ２つの相互に対向するもしくは反対側の側部８０２ａ，８０２ｂによって形成される。したがって、断面において矩形形状の凹部８０１および凸部８０２を有する矩形形状の表面輪郭が生じる。

【0065】

図７および図８に示す縁部条片８の例では、高さＥ、幅Ｄ、高さＦおよび高低差Ａは、例えば、図３〜図６に対して挙げられた値を取ることが可能である。さらに図８による２つの隣接する凸部８０２の距離Ｂもしくは２つの隣接する凹部８０１の距離Ｂは、例えば、０．１ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲にあり得る。

【0066】

図９および図１０は、図７および図８の態様による本発明による縁部条片のさらなる実施形態を示し、この場合、図７および図８とは異なって、凹部８０１の側部８０１ａ，８０１ｂは、ここにおいては各凹部８０１の各底面８０１ｃから相互に拡開するように延びている。さらに、図７および図８とは異なって、各凸部８０２の側部８０２ａ，８０２ｂは、各凹部８０２の頂部８０２ｃの方向に相互に収束するように延びることが想定される。図３〜図８の上述した長さデータＡ，Ｄ，ＥおよびＦは、図９および図１０に示す実施例にも使用することができる。２つの隣接する凸部８０２の距離Ｂは、例えば、頂部８０２ｃの高さにおいて、０．１ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲にあり得る。

【0067】

最後にさらなる実施形態（図１１および図１２参照）によれば、図９および図１０とは異なって、凹部８０１の側部８０１ａ，８０１ｂは、各凹部８０１の各底部８０１ｃから相互に収束するように延びることが想定される。同様にここでは、各凸部８０２の側部８０２ａ，８０２ｂは、各凸部８０２の頂部８０２ｃの方向に相互に拡開するように延びることが想定される。それにより、表面構造部９の断面は、鳩尾状の輪郭として形成される。図３〜図１０の前述した長さデータＡ，Ｄ，ＥおよびＦは、図１１および図１２に示す実施例にも使用することができる。２つの隣接する凸部８０２の距離Ｂは、例えば、頂部８０２ｃの高さにおいて０．１ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲にあり得る。

【符号の説明】

【0068】

１ プレート式熱交換器
２ 分配フィン
３ 熱伝導構造体（フィン）
４ 分離プレート
５ カバープレート
６ 管片
７ ヘッダ
８ 縁部条片
８ａ 内側
８ｂ 外側
９ 表面構造部
３０ 熱交換通路
３１ 通路
８１ 第１の表面
８２ 第２の表面
８０１ 凹部
８０１ａ、８０１ｂ、８０２ａ、８０２ｂ 側面
８０１ｃ 底部
８０２ 凸部
８０２ｃ 頂部
８０３ 頂部もしくはノーズ
８０３ａ、８０３ｂ 面
Ａ’，Ｂ’，Ｃ’，Ｓ，Ｗ 媒体
Ａ 高低差
Ｂ 距離
Ｃ 曲率半径
Ｄ 幅
Ｅ 高さ
Ｆ 頂部高さ
Ｌ 長手方向軸線
Ｐ 凹部最下点
Ｐ’ 凸部最上点

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】