特許 6875556 一体化された排出チャネルを備えた熱交換プレート使用したプレート・パッケージおよびそのようなプレート・パッケージを含む熱交換器

(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】6875556

(24)【登録日】2021年4月26日

(45)【発行日】2021年5月26日

(54)【発明の名称】一体化された排出チャネルを備えた熱交換プレート使用したプレート・パッケージおよびそのようなプレート・パッケージを含む熱交換器

(51)【国際特許分類】

   F28D 9/00 20060101AFI20210517BHJP

   F28D 1/06 20060101ALI20210517BHJP

   F28F 3/08 20060101ALI20210517BHJP

【ＦＩ】

   F28D9/00

   F28D1/06 A

   F28F3/08 311

【請求項の数】12

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2019-565063(P2019-565063)

(86)(22)【出願日】2018年2月15日

(65)【公表番号】特表2020-506366(P2020-506366A)

(43)【公表日】2020年2月27日

(86)【国際出願番号】EP2018053752

(87)【国際公開番号】WO2018162201

(87)【国際公開日】20180913

【審査請求日】2019年8月14日

(31)【優先権主張番号】17160261.8

(32)【優先日】2017年3月10日

(33)【優先権主張国】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】509005513

【氏名又は名称】アルファ−ラヴァル・コーポレート・アーベー

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】ロルフ・クリステンセン

(72)【発明者】

【氏名】アンデシュ・スコグローサ

【審査官】 礒部 賢

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００６−５２７８３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０２７７０２８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００１−２８０８８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 欧州特許出願公開第３０２６３８６（ＥＰ，Ａ１）

【文献】 特表２００５−５１５３９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／１０３１９０（ＷＯ，Ａ２）

【文献】 国際公開第９７／４５６８９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２０００−５０６５９２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２８Ｄ １／００ − １３／００

Ｆ２８Ｆ ３／００ − ３／１４

Ｆ２５Ｂ ３９／００ − ３９／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱交換デバイス用のプレート・パッケージであって、プレート・パッケージ（２００）は、該プレート・パッケージ（２００）内に交互に配置された第１のタイプ（Ａ）の複数の熱交換プレート（１００）と第２のタイプ（Ｂ）の複数の熱交換プレート（１００）とを含み、それぞれの熱交換プレート（１００）が幾何学的主延長面（ｑ）を有し、交互に配置された前記熱交換プレート（１００）が、実質的に開いて、蒸発する媒体の流れが通過するのを許容するように配置された第１のプレート間隙（１２）と、閉じられて、媒体を蒸発させるための流体の流れを許容するように配置された第２のプレート間隙（１３）とを形成し、
前記第１のタイプ（Ａ）および前記第２のタイプ（Ｂ）のそれぞれの前記熱交換プレート（１００）が、上部（１０３）と、下部（１０４）と、前記上部（１０３）と前記下部（１０４）とを相互接続する２つの対向する側部（１０５）とを備えた周縁部（１０１）を有し、
前記第１のタイプ（Ａ）および前記第２のタイプ（Ｂ）の前記熱交換プレート（１００）が、対向する前記側部（１０５）の少なくとも一部分に沿って、前記周縁部（１０１）に沿って間隔をおいて延びる嵌合当接部（１１２）をさらに含み、それによって、それぞれの前記第１のプレート間隙（１２）を、内側熱伝達部（ＨＴＰ）と２つの外側排出部（ＤＰ）とに分離している、プレート・パッケージにおいて、
少なくとも前記第１のタイプ（Ａ）の前記熱交換プレート（１００）が、対向する前記側部（１０５）の少なくとも一部に沿って、前記幾何学的主延長面（ｑ）からの方向に前記周縁部（１０１）から延びる排出チャネル・フランジ（１０９）をさらに含み、
それぞれの前記熱交換プレート（１００）の前記排出チャネル・フランジ（１０９）が、同一の方向に向けられ、第１の熱交換プレート（１００）の排出チャネル・フランジ（１０９）が、後続の熱交換プレート（１００）の排出チャネル・フランジ（１０９）に当接またはオーバーラップするように、前記幾何学的主延長面（ｑ）の法線に沿った成分を有する延長部を有し、後続の前記熱交換プレート（１００）が、前記第１のタイプの熱交換プレート（１００）または第２のタイプの熱交換プレートのいずれかであり、
それによって、前記排出チャネル・フランジ（１０９）が、前記外側排出部（ＤＰ）に対して外壁を形成し、それにより前記外側排出部（ＤＰ）を、蒸発する前記媒体のための排出チャネル（１１１）に変換することを特徴とする、プレート・パッケージ。

【請求項2】

前記第１のタイプ（Ａ）の前記熱交換プレート（１００）および前記第２のタイプ（Ｂ）の前記熱交換プレート（１００）に形成された隆起部（１１０）によって、
或いは、隆起部（１１０）を含む、前記第１のタイプ（Ａ）または前記第２のタイプ（Ｂ）の前記熱交換プレート（１００）と、本質的に平坦な表面を含む他のタイプの熱交換プレート（１００）とによって、
前記嵌合当接部（１１２）が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のプレート・パッケージ。

【請求項3】

それぞれの前記排出チャネルが、長手方向の延長部を横断する断面で見て、前記排出チャネル・フランジ（１０９）と、前記第１のタイプ（Ａ）の熱交換プレート（１００）の外側排出部（ＤＰ）および当接部（１１２）とによって、さらに、前記第２のタイプ（Ｂ）の隣接する熱交換プレート（１００）の当接部（１１２）および外側排出部（ＤＰ）によって、画定されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のプレート・パッケージ。

【請求項4】

それぞれの前記排出チャネル（１１１）が、長手方向の延長部を横断する断面で見て、その長手方向延長部に沿って均一な断面形状を有す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プレート・パッケージ。

【請求項5】

前記第１のタイプ（Ａ）の熱交換プレート（１００）の当接部（１１２）が、前記第２のタイプ（Ｂ）の熱交換プレート（１００）の当接部（１１２）に密封当接していることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のプレート・パッケージ。

【請求項6】

前記第１のタイプ（Ａ）の熱交換プレート（１００）の排出チャネル・フランジ（１０９）が、前記第１のタイプ（Ａ）または前記第２のタイプ（Ｂ）の後続の熱交換プレート（１００）の排出チャネル・フランジ（１０９）に密封当接、或いは、密封状態でオーバーラップしていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のプレート・パッケージ。

【請求項7】

それぞれの前記排出チャネル（１１１）が、前記周縁部（１０１）の前記上部（１０３）に面する入口開口部（１１３）を有し、前記入口開口部（１１３）が略水平方向の延長部を備えた口部（１１４）を有していることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のプレート・パッケージ。

【請求項8】

それぞれの前記排出チャネル（１１１）が、前記周縁部（１０１）の前記下部（１０４）に面する出口開口部（１１５）を有していることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のプレート・パッケージ。

【請求項9】

前記排出チャネル・フランジ（１０９）の下部（１０４）が、前記周縁部（１０１）の前記側部（１０５）と前記下部（１０４）との間の移行部を通過して延びていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のプレート・パッケージ。

【請求項10】

それぞれの熱交換プレート（１００）の上部（１０３）は湾曲しており、それぞれの熱交換プレート（１００）の下部（１０４）は実質的に直線であり、
第１のポートホール（１０７）は、それぞれの前記熱交換プレート（１００）の前記下部（１０４）に、前記周縁部（１０１）の前記下部（１０４）から距離を置いて配置され、それにより、前記周縁部（１０１）の前記下部（１０４）の実質的直線部分と前記第１のポートホール（１０７）の周縁（１１８）との間に位置する第１の中間部分（１１７）を画定し、前記第１の中間部分（１１７）が、前記第１のポートホール（１０７）の中心と前記周縁部（１０１）の前記下部（１０４）との間の最短距離（ｄ２）を含み、
第２のポートホール（１０８）は、前記熱交換プレート（１００）の前記上部（１０３）に、前記周縁部（１０１）の前記上部（１０３）から距離を置いて配置され、それにより、前記周縁部（１０１）の前記上部（１０３）と前記第２のポートホール（１０８）の周縁（１２１）との間に位置する第２の中間部分（１２０）を画定し、前記第２の中間部分（１２０）が、前記第２のポートホール（１０８）の中心と前記周縁部（１０１）の前記下部（１０４）との間の最短距離（ｄ１）を含み、
第１のシールド・フランジ（１１９）が、前記第１の中間部分（１１７）の少なくとも一部に沿って配置され、前記周縁部（１０１）の前記下部（１０４）に沿った延長部を有し、前記第１のシールド・フランジ（１１９）が、前記第１のポートホール（１０７）の直径（Ｄ１）より小さく、より好ましくは前記第１のポートホール（１０７）の前記直径（Ｄ１）の８０％より小さい、最短距離（ｄ１）を横断する方向に見た長さ（Ｌ１）を有し、および／または、
第２のシールド・フランジ（１２２）が、前記第２の中間部分（１２０）の少なくとも一部に沿って配置され、前記周縁部（１０１）の前記上部（１０３）に沿った延長部を有し、前記第２のシールド・フランジ（１２２）が、前記第２のポートホール（１０８）の直径（Ｄ２）の２００〜８０％、より好ましくは前記第２のポートホール（１０８）の前記直径（Ｄ２）の１８０〜１２０％の、最短距離（ｄ２）を横断する方向に見た長さ（Ｌ２）を有することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のプレート・パッケージ。

【請求項11】

熱交換デバイス（３００）における請求項１〜１０のいずれか一項に記載のプレート・パッケージの使用。

【請求項12】

実質的に閉じられた内部空間（２）を形成し、前記内部空間（２）に面する内壁面（３）を備えたシェル（１）を含む熱交換デバイスであって、
熱交換デバイス（３００）が、請求項１に記載のプレート・パッケージを含むように構成されていることを特徴とする、熱交換デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱交換デバイスで使用されるプレート・パッケージ、熱交換デバイスでのそのようなタイプのプレート・パッケージの使用、およびそのようなプレート・パッケージを使用する熱交換デバイスに関する。

【背景技術】

【0002】

熱交換デバイスは、アンモニアなどの様々なタイプの冷却媒体を蒸発させるために、例えば、冷却を発生させる用途でよく知られている。蒸発した媒体は熱交換デバイスから圧縮機に運ばれ、圧縮された気体媒体はその後、凝縮器で凝縮されます。その後、媒体は膨張し、熱交換デバイスに再循環される。そのようなデバイスの一例は、プレート・シェル型の熱交換デバイスである。

【0003】

プレート・シェル型の熱交換デバイスの一例は、実質的に半円形の熱交換プレートから構成されているプレート・パッケージを開示する国際公開第２００４／１１１５６４号から知られている。半円形の熱交換プレートを使用すると、プレート・パッケージの上の領域でシェルの内側に大きな容積が得られ、液体と気体の分離が改善されるために有利である。分離された液体は、シェルの内壁とプレート・パッケージの外壁の間の空間を介して、内部空間の上部から内部空間の下部の収集空間に移送される。空間は、液体をシェルの収集空間に吸引する熱サイフォン・ループの一部分である。

【0004】

しかし、１つの問題は、シェルの内壁とプレート・パッケージの両方から熱が空間に伝達されることである。その熱は、場合によっては、そこを通って供給される分離された液体を、空間内で蒸発させる可能性がある。それが起こると、熱サイフォン・ループに悪影響を及ぼし、場合によってはループを停止する。

【0005】

シェルは通常、炭素鋼で作られているが、プレート・パッケージを構成する熱交換プレートは、通常、ステンレス鋼で作られている。さらに、媒体は、圧縮機の潤滑剤として導入される少量の圧縮機オイルを含む。ただし、システムにセパレーターが含まれている場合でも、正常に分離することができない圧縮機オイルの不可欠な残存量がある。圧縮機オイルの残量は、１００万分の１単位（ｐｐｍ）で測定できるが、プレート・パッケージ全体、すなわち、熱交換デバイスの効率に大きな影響を及ぼす。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

経験から、圧縮機オイルは炭素鋼とステンレス鋼とでは親和性が異なるため、圧縮機オイルはシェルの内壁に追従する傾向がある。しかし、圧縮機オイルの一部は、熱交換プレートと依然として接触し、圧縮機オイルが媒体とは異なる温度関連特性を持っているため、その主面に堆積物を形成する。堆積物は、熱交換プレートの主面にわたる断熱層として機能し、したがって、熱伝達面上で機能する。測定では、時間の経過とともに２〜５ｐｐｍの範囲の量が、熱交換デバイスの効率を２０〜５０％低下させる可能性があることが示されている。

【0007】

通常、プレート・パッケージを大きくすることで、効率の低下を補う。これは、プレート・パッケージの設置面積を増やすことで、つまり個々の熱交換プレートの表面積を増やすことで実現できる。知られている別の手段は、プレート・パッケージにさらに熱交換プレートを追加して、媒体と流体の間の利用可能な接触面積を増やすことである。これらの手段は両方とも、実質的に大きな全体的な材料消費を必要とし、それにより、プレート・パッケージとシェルに重量と体積が追加され、全体のコストが増加する。したがって、その結果として、市場で入手可能なプレート・パッケージおよびシェルは、圧縮機オイルの不可避の残留物によって引き起こされる問題の補償を可能にするために、しばしば過大である。

【0008】

したがって、シェルおよびプレート・パッケージから液体移送空間への熱伝達を制限し、それによって液体流の蒸発を防止または低減する解決策が必要である。また、圧縮機オイルが熱交換プレートと接触する問題に向けられた解決策も必要である。

【0009】

本発明の目的は、プレート・パッケージの設計と、シェルおよびプレート・パッケージからその間に形成される液体移送空間への熱伝達を制限する個々の熱伝達プレートの設計とを提供することである。

【0010】

本発明の別の目的は、熱交換プレートの熱伝達面と接触する圧縮機オイルの量を低減するプレート・パッケージの設計と、個々の熱伝達プレートの設計とを提供することである。

【0011】

別の目的は、熱交換デバイスの全体的な効率を維持したまま、より小さく、より軽く、それによって、より安価なプレート・パッケージを提供できるようにすることである。

【課題を解決するための手段】

【0012】

これらの目的は、熱交換デバイス用のプレート・パッケージによって達成され、プレート・パッケージは、プレート・パッケージ内に交互に配置された第１のタイプの複数の熱交換プレートと第２のタイプの複数の熱交換プレートを含み、それぞれの熱交換プレートが幾何学的主延長面を有し、交互に配置された熱交換プレートが、実質的に開いて、蒸発する媒体の流れがそこを通過するのを許容するように配置された第１のプレート間隙と、閉じられて、媒体を蒸発させるために流体の流れを許容するように配置された第２のプレート間隙を形成し、
第１のタイプおよび第２のタイプのそれぞれの熱交換プレートが、上部と、下部と、上部と下部とを相互接続する２つの対向する側部とを備えた周縁部を有し、
第１のタイプおよび第２のタイプの熱交換プレートが、対向する側部の少なくとも一部分に沿って、周縁部に沿って間隔をおいて延びる嵌合当接部をさらに含み、それによって、それぞれの第１のプレート間隙を、内側の熱伝達部内と２つの外側の排出部内とに分離し、
少なくとも第１のタイプの熱交換プレートが、対向する側部の少なくとも一部に沿って、幾何学的主延長面からの方向に周縁部から延びる排出チャネル・フランジをさらに含み、
それぞれの熱交換プレートの排出チャネル・フランジが、同一の方向に向けられ、第１の熱交換プレートの排出チャネル・フランジが、後続の熱交換プレートの排出チャネル・フランジに当接またはオーバーラップするように、幾何学的主延長面の法線に沿った成分を有する延長部を有し、ここで、後続の熱交換プレートは、第１のタイプの熱交換プレートまたは第２のタイプの熱交換プレートのいずれかであり、
それによって、排出チャネル・フランジが、外側排出部に対して外壁を形成し、それにより外側排出部を排出チャネルに変換する。

【0013】

したがって、上記タイプのプレート・パッケージ設計によって、シェルの上部に存在する液体形態の冷却媒体を、その内側壁の対向する側部に沿って延びる複数の排出チャネルの内側に沿って案内することができ、熱交換プレートの対向する主面の間に形成された第１のプレート間隙からも離間している。この距離は、排出チャネルの断面をそれぞれ画定する壁および接合部の設計に応じて、少なくとも熱交換プレートを構成するシート材料の材料厚さによってもたらされる。形成された距離は、シェルの内壁からプレート・パッケージ内のプレート間隙から排出チャネルへの熱伝達を減少させ、それによって液体媒体が排出チャネル内で蒸発し、それによって液体チャネルが蒸発するリスクを減少させ、さらに、サーモサイフォン・ループの妨害または停止する断熱材と見なすことができる。それにより、より安定した液体の流れが促進される。

【0014】

また、排出チャネルは、例えば、ステンレス鋼よりも炭素鋼に対する親和性が強いためにシェルの内壁の湾曲部に追従しやすい圧縮機オイルのプレート・パッケージの第１の間隙への移動を防ぐ。むしろ、第１のプレート間隙への圧縮機オイルの流入は、シェルの上部に面し、第１の間隙に向かって開口部を形成する長手方向のギャップに制限されるようになる。そのエリアの圧縮機オイルの量は通常より少なくなる。

【0015】

第１のプレート間隙と接触する可能性のある圧縮機オイルの量を減らすことにより、熱伝達面に断熱性の堆積物が形成される危険性が減る。これにより、効率を維持しながら、フット・プリントに関し、またはプレート・パッケージに含まれる熱交換プレートの数に関し、プレート・パッケージをより小さくすることができる。それによって、全体のコストを削減できる。

【0016】

さらに別の利点として、排出フランジは、熱交換プレートの全体的な剛性を向上させ、積み重ね中の熱交換プレートの案内や結合までの積み重ねの取り扱いにも貢献する。それにより、固定具の複雑さを軽減できる。

【0017】

排出チャネル・フランジが周縁部から幾何学的主延長面からの方向に延びるという定式化の代替または補足として、排出チャネル・フランジは周縁部から幾何学主延長面の法線に対して角度βで延び得る。

【0018】

嵌合当接部は、第１のタイプの熱交換プレートおよび第２のタイプの熱交換プレートに形成された隆起部によって、或いは、隆起部を含む第１または第２のタイプの熱交換プレートと、本質的に平坦な面を含む他のタイプの熱交換プレートによって形成され得る。嵌合当接部は、タイプに関係なく、熱交換プレートの積み重ねをオーブン内で加熱して結合プレート・パッケージを形成するときに形成される結合に沿って接触ゾーンを構成する。積層中に、当接部の間に中間結合材料が配置され得ることを理解されたい。２つの嵌合当接部を形成する隆起部は、同じまたは異なる高さを有し得る。

【0019】

それぞれの排出チャネルは、その長手方向の延長を横断する断面で見られるように、排出チャネルのフランジ、第１のタイプの熱交換プレートの外側排出部および当接部によって画定され、並びに、第２のタイプの隣接する熱交換プレートの当接部および外側排出部によって画定され得る。

【0020】

それぞれの排出チャネルは、その長手方向の延長部を横断する断面で見られるように、長手方向の延長部に沿って均一な断面形状を有し得る。これにより、過度の局所フロー制限が形成されない。

【0021】

第１のタイプの熱交換プレートの当接部は、第２のタイプの熱交換プレートの当接部に密封当接し得る。密封当接または密封状態のオーバーラップが、長手方向の延長部に見られるように、実質的に閉じた排出チャネルをもたらす。それにより、その長手方向を横切る任意の方向での排出チャネルからの、または排出チャネルへの流れが防止される。より剛性の高いプレート・パッケージをさらに提供するため、オーバーラップが有利である。

【0022】

第１のタイプの熱交換プレートの排出チャネル・フランジは、第１または第２のタイプの後続の熱交換プレートの排出チャネル・フランジに密封当接または密封状態でオーバーラップされ得る。密封状態のオーバーラップにより、毛細管現象によって圧縮機オイルが排出チャネルの横断方向に排出チャネル内に移動するリスクはない。より剛性の高いプレート・パッケージをさらに提供するので、オーバーラップが有利である。

【0023】

それぞれの排出チャネルは、周縁部の上部に面する入口開口部を有し、入口開口部は、ほぼ水平な延長部を有する口を有し得る。それにより、排出チャネルの入口は、プレート・パッケージの上部に面し、したがって、プレート・パッケージの上のシェルの内部空間の自由体積に面する。

【0024】

それぞれの排出チャネルは、周縁部の下部に面する出口開口部を有し得る。周縁部の下部、したがってプレート・パッケージの下部は、プレート・パッケージが熱交換デバイスで使用される場合、通常、媒体の収集空間に面するように配置される。それにより、液相の媒体、または排出チャネルに沿ってその内部に導かれている間に液相に変換される媒体は、収集空間に向かって案内され、収集空間に放出される。

【0025】

排出チャネル・フランジの下部は、周縁部の側部と下部との間の移行部を越えて延び得る。流れ方向の変化は、圧縮機オイルの蓄積の放出を促進するのに有利であることが示されている。

【0026】

プレート・パッケージの一実施形態では、それぞれの熱交換プレートの上部は湾曲しており、それぞれの熱交換プレートの下部は実質的に直線であり、
第１のポートホールは、それぞれの熱交換プレートの下部に、周縁部の下部から距離を置いて配置され、それにより、周縁部の下部の実質的直線部分と第１のポートホールの周縁との間に位置する第１の中間部分を画定し、第１の中間部分が、第１のポートホールの中心と周縁部の下部との間の最短距離を含み、
第２のポートホールは、熱交換プレートの上部に、周縁部の上部から距離を置いて配置され、それにより、周縁部の上部と第２のポートホールの周縁との間に位置する第２の中間部分を画定し、第２の中間部分が、第２のポートホールの中心と周縁部の下部との間の最短距離を含み、
第１のシールド・フランジが、第１の中間部分の少なくとも一部に沿って配置され、周縁部の下部に沿った延長部を有し、前記第１のシールド・フランジが、第１のポートホールの直径より小さく、より好ましくは第１のポートホールの直径の８０％より小さい、最短距離を横断する方向に見た長さを有し、および／または、
第２のシールド・フランジが、第２の中間部分の少なくとも一部に沿って配置され、周縁部の上部に沿った延長部を有し、前記第２のシールド・フランジが、第２のポートホールの直径の２００〜８０％、より好ましくは第２のポートホールの直径の１８０〜１２０％の、最短距離を横断する方向に見た長さを有する。

【0027】

オーブン内の熱交換プレートの積み重ねの結合中に熱交換プレートに熱を加えると、熱は熱交換プレートの周辺からその中心に向かって移動する。熱交換プレート全体で均一な温度勾配を達成する時間は、加熱する必要のある材料の量に依存する。従来技術の熱交換プレートでは、中間部分は熱交換プレートの残りの部分よりも速く加熱される。そのような不均一な温度勾配は、中間部分が熱交換プレートの残りの部分よりも弱いという事実と組み合わされて、中間部分の熱座屈のリスクをもたらす。座屈は、隣接する熱交換プレート間の意図した接触面を危険にさらし、その結果、不十分な結合と接合漏れを引き起こし得る。最悪のシナリオでは、結果として生じるプレート・パッケージは流体を媒体に漏らすが、これは許容できない欠陥である。

【0028】

ポートホールに近接する中間部分の少なくとも延長に沿ってシールド・フランジを配置することにより、遮熱効果が提供される。遮熱効果は、中間部分の前に加熱する必要がある局所的に追加された材料によって引き起こされる。局所的に追加された材料をシールド・フランジとして提供することにより、追加された材料は熱交換プレートの利用可能な熱伝達領域／フット・プリントの一部を形成せず、むしろプレート・パッケージの周方向側壁に沿って延びる。したがって、より均一な温度勾配が提供され得る。改善された熱分布により、全体的な接合部の品質が向上し、漏れのリスクが低下する。

【0029】

シールド・フランジは遮熱として機能するだけでなく、熱交換プレートの全体的な剛性を高め、取り扱い中の熱交換プレートのたるみを軽減する。後者は、特に大きな熱交換プレートの場合である。さらに、シールド・フランジは、積み重ねの間の熱交換プレートの案内および結合までの積み重ねの取り扱いに寄与する。それによって固定具はより複雑でなくなり得る。

【0030】

シールド・フランジの延長部は、それぞれのポートホールが沿って配置される周縁部の部分の曲率、ポートホールの中心と周縁との間の最短距離、ポートホールの直径、および、熱交換プレートの材料の厚さのようなパラメータに依存する。

【0031】

実質的に真っ直ぐな下縁部は、湾曲した上部に隣接して配置された第２の中間部分の面積よりも第１の中間部の面積を大きくする。第１および第２の中間部分のそれぞれの最短距離が同じであり、かつ第１および第２のポートホールの直径が同じである場合、第２の中間部分の面積は第１の中間部分の面積よりも小さくなる。したがって、対応する遮熱効果を可能にするには、第２のシールド・フランジを第１のシールド・フランジより長くする必要がある。

【0032】

シミュレーションとトライアルにより、下縁部が本質的に真っ直ぐであれば、第１のシールド・フランジの長さは、周縁部の下部と第１のポートホールの中心との間の最短距離を横断する方向で見た場合、 第１のポートホールの直径よりも小さく、より好ましくは、第１のポートホールの直径の８０％よりも小さい。同様に、第２のシールド・フランジは、第２のポートホールの直径の２００〜８０％、より好ましくは、第２のポートホールの直径の１８０〜１２０％の長さを有し得る。

【0033】

別の態様によれば、本発明は、熱交換デバイスにおける上述のプレート・パッケージの使用に関する。プレート・パッケージは、プレート・シェル型の熱交換デバイスで使用されるのに特に適している。そのような使用の利点は上記の段落で説明されており、過度の繰り返しを避けるために、上記の段落を参照する。

【0034】

さらに別の態様によれば、本発明は、実質的に閉じられた内部空間を形成し、内部空間に面する内壁面を備えたシェルを含む熱交換デバイスに関し、前記熱交換デバイスは、プレート・パッケージを含むように構成され、前記プレート・パッケージは、
プレート・パッケージ内に交互に配置された第１のタイプの複数の熱交換プレートと第２のタイプの複数の熱交換プレートを含み、それぞれの熱交換プレートが幾何学的主延長面を有し、主延長面が実質的に垂直であるように設けられ、交互に配置された熱交換プレートが、内部空間に向かって実質的に開いて、蒸発する媒体の循環がそこを通過するのを許容するように配置された第１のプレート間隙と、内部空間に対して閉じられて、媒体を蒸発させるために流体の流れを許容するように配置された第２のプレート間隙を形成し、
第１のタイプおよび第２のタイプのそれぞれの熱交換プレートが、上部と、下部と、上部と下部とを相互接続する２つの対向する側部とを備えた周縁部を有し、
第１のタイプおよび第２のタイプの熱交換プレートが、対向する側部の少なくとも一部分に沿って、周縁部に沿って間隔をおいて延びる嵌合当接部をさらに含み、それによって、それぞれの第１のプレート間隙を、内側熱伝達部内と２つの外側排出部内とに分離し、
少なくとも第１のタイプの熱交換プレートが、対向する側部の少なくとも一部に沿って、幾何学的主延長面からの方向に周縁部から延びる排出チャネル・フランジをさらに含み、
それぞれの熱交換プレートの排出チャネル・フランジが、同一の方向に向けられ、第１の熱交換プレートの排出チャネル・フランジが、後続の熱交換プレートの排出チャネル・フランジに当接またはオーバーラップするように、幾何学的主延長面の法線に沿った成分を有する延長部を有し、後続の熱交換プレートが、第１のタイプの熱交換プレートまたは第２のタイプの熱交換プレートのいずれかであり、
それによって、排出チャネル・フランジが、外側排出部に対して外壁を形成し、それにより外側排出部を排出チャネルに変換する。

【0035】

この特徴の組み合わせを備えた熱交換デバイスの利点は、熱交換プレートおよびそのようなプレートを含むプレート・パッケージの文脈において徹底的に議論されてきた。過度の繰り返しを避けるため、上記の段落を参照されたい。

【0036】

好ましい実施形態は、従属請求項および説明に記載されている。

【図面の簡単な説明】

【0037】

本発明は、本発明の現時点で好ましい実施形態を示す添付の概略図を参照しつつ、例としてさらに詳細に説明される。

【0038】

【図1】プレート・シェル型の典型的な熱交換デバイスの側部からの概略断面図を示す。

【図2】図１の熱交換デバイスの他の断面図を概略的に示す。

【図3】熱交換プレートを示す。

【図4】図３に示されたタイプの熱交換プレートを含むプレート・パッケージの断面を示す。

【図5】第１のシールド・フランジを横断する方向で見たプレート・パッケージの断面を示す。

【図6】熱交換デバイスの概略断面図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0039】

図１および図２を参照すると、プレート・シェル型の典型的な熱交換デバイスの概略断面図が示されている。熱交換デバイスは、実質的に閉じられた内部空間２を形成するシェル１を含む。示された実施形態において、シェル１は、実質的に円筒形のシェル壁３（図１参照）と（図２に示すように）２つの実質的に平坦な端壁（２）を有する実質的に円筒形を有する。端壁は、例えば、半球形状を有することもできる。シェル１の他の形状も可能である。シェル１は、内部空間２に面する円筒状の内壁面３を備える。断面ｐは、シェル１と内部空間２とを貫通する。シェル１は、断面ｐが実質的に垂直になるように設けられて配置される。シェル１は、例えば、炭素鋼製であり得る。

【0040】

シェル１は、内部空間２に液体状態の二相媒体を供給するための入口５と、内部空間２から気体状態の媒体を排出するための出口６とを含む。入口５は、内部空間２の下部空間２´で終わる入口導管を含む。出口６は、内部空間２の上部空間２″から延びる出口導管を含む。冷却を生成する場合、媒体は例としてアンモニアであり得る。

【0041】

熱交換デバイスは、内部空間２に設けられ、互いに隣接して設けられた複数の熱交換プレート１００を含むプレート・パッケージ２００を含む。熱交換プレート１００は、図３を参照して以下でより詳細に説明される。熱交換プレート１００は、プレート・パッケージ２００内で、例えば、溶接、銅ろう付けなどのろう付け、融着、或いは、糊付けなどによって恒久的に互いに接続されている。溶接、ろう付け、および糊付けは周知の技術であり、融着は国際公開第２０１３／１４４２５１号に記載されているように実行され得る。熱交換プレート１００は、鉄、ニッケル、チタン、アルミニウム、銅、またはコバルト系材料などの金属材料、すなわち、鉄、ニッケル、チタン、アルミニウム、銅、またはコバルトを主成分として有する金属材料（例えば、合金）で作ることができる。鉄、ニッケル、チタン、アルミニウム、銅またはコバルトが主成分であり、したがって最大の重量パーセントを有する成分であり得る。金属材料は、少なくとも３０重量％、例えば、少なくとも５０重量％、例えば、少なくとも７０重量％の鉄、ニッケル、チタン、アルミニウム、銅またはコバルトの含有量を有し得る。熱交換プレート１００は、耐食材料、例えば、ステンレス鋼またはチタンで製造されるのが好ましい。

【0042】

それぞれの熱交換プレート１００は、主延長面ｑを有し、延長面ｑが実質的に垂直で、断面ｐに対して実質的に垂直であるようにプレート・パッケージ２００内およびシェル１内に設けられている。断面ｐもそれぞれの熱交換プレート１００を横切って横断方向に延びる。示された実施形態では、断面ｐもそれぞれ個々の熱交換プレート１００を通る垂直中心面を形成する。

【0043】

熱交換プレート１００は、プレート・パッケージ２００内に、内部空間２に向かって開いている第１の空隙１２と、内部空間２に向かって閉じている第２のプレート空隙１３とを形成している。したがって、入口５を介してシェル１に供給される上述の媒体は、プレート・パッケージ２００内および第１のプレート間隙１２内に入る。

【0044】

それぞれの熱交換プレート１００は、第１のポート開口部１０７と第２のポート開口部１０８とを含む。第１のポート開口部１０７は、入口導管１６に接続された入口チャネルを形成する。第２のポート開口部１０８は、出口導管１７に接続された出口チャネルを形成する。別の構成では、第１のポート開口部１０７が出口チャネルを形成し、第２のポート開口部１０８が入口チャネルを形成することに留意されたい。断面ｐは、第１のポート開口部１０７および第２のポート開口部１０８の両方を貫通している。熱交換プレート１００は、入口チャネルおよび出口チャネルが第１のプレート間隙１２に対して閉じているが第２のプレート間隙１３に対して開いているように、ポート開口部１０７および１０８の周りで互いに接続されている。したがって、流体は、入口導管１６および第１のポート開口部１０７によって形成される関連する入口チャネルを介して第２のプレート間隙１３に供給され、第２のポート開口部１０８および出口導管１７によって形成される出口チャネルを介して第２のプレート間隙１３から排出され得る。

【0045】

図１に示されるように、プレート・パッケージ２００は上側と下側と、２つの対向する横断方向側部とを有する。プレート・パッケージ２００は、実質的に下部スペース２´内に配置され、且つ、プレート・パッケージ２００の下側と内壁面３の底部との間のプレート・パッケージ２００の真下に収集スペース１８が形成されるように、内部スペース２に設けられる。

【0046】

さらに、再循環チャネル１９は、プレート・パッケージ２００のそれぞれの側に形成される。これらは、内壁面３とそれぞれの横側面との間のギャップによって形成され、或いは、プレート・パッケージ１０内に形成される内部再循環チャネルとして形成され得る。

【0047】

それぞれの熱交換プレート１００は、実質的に熱交換プレート１００全体の周りに延び、熱交換プレート１００同士の恒久的な接続を可能にする周縁部２０を含む。これらの周縁部２０は、横断方向側部に沿ってシェル１の内側円筒形壁面３に当接する。再循環チャネル１９は、それぞれ対の熱交換プレート１００間の横断方向側部に沿って延びる内部または外部ギャップによって形成されている。また、熱交換プレート１００は、第１のプレート間隙１２が横断方向側部に沿って、すなわち内部空間２の再循環チャネル１９に向かって閉じられるように互いに接続されていることにも留意されたい。

【0048】

本願に開示された熱交換デバイスの実施形態は、入口５を介して液体状態で供給され、出口６を介して気体状態で排出される二相媒体を蒸発させるために使用され得る。蒸発のために必要な熱は、プレート・パッケージ２００により供給され、プレート・パッケージ２００には、入口導管１６を介して流体、例えば、第２のプレート間隙１３を通って循環し、出口導管１７を介して排出される水が供給される。蒸発した媒体は、したがって、内部空間２内に液体状態で少なくとも部分的に存在する。その結果、実質的に下部空間２´全体が液体状態の媒体で満たされ、上部空間２″は主に気体状態の媒体を含んでいる。

【0049】

図３を参照すると、熱交換プレート１００の詳細な第１の実施形態が示されている。熱交換プレート１００は、本発明によるプレート・パッケージ２００の一部を形成するように意図されている。熱交換プレート１００は、以下に説明する方法で、第１のタイプＡの熱交換プレートまたは第２のタイプＢの熱交換プレートに容易に変換され得る。

【0050】

熱交換プレート１００は、プレスされた薄壁の板金プレートによってなされている。熱交換プレート１００は、一例として、ステンレス鋼で製造され得る。熱交換プレート１００は、幾何学的主延長面ｑと周縁部１０１とを有する。周縁部１０１は、実質的に幾何学的主面ｑに渡って広がる熱伝達面１０２を画定する。

【0051】

周縁部１０１は、湾曲した上部１０３、実質的に真っ直ぐな下部１０４、および上部１０３と下部１０３とを相互接続する２つの対向する側部１０５を含む。２つの対向する側部１０５はそれぞれ、熱交換デバイスのシェル１の内壁３の曲率に対応する曲率を有する。

【0052】

伝熱面１０２は、隆起部および谷部の波形パターン１０６を含む。本発明の理解を容易にするために、（後述する）第１および第２のポートホール１０７、１０８内およびその周囲の波形は除去されている。波形パターン１０６は、熱交換プレート１００の異なる部分で異なる方向に延びている。複数の熱交換プレート１００を上下に積み重ねることによってプレート・パッケージ２００を形成するときには、すべての第２の熱交換プレート１００（第１のタイプＡの熱交換プレート）が図３に開示された方法でターンする一方、他のすべての熱交換プレート１００（第２のタイプＢの熱交換プレート）が、断面ｐと一致する実質的に垂直な回転軸を中心にして１８０度回転する。それによって、隣接する熱交換プレート１００の波形１０６は互いに交差する。また、隣接する熱交換プレート１００の隆起部同士が当接する箇所に複数の接点が形成されることになる。積み重ね中に、結合材料の層（図示せず）が熱交換プレート１００の間に配置され得る。後に積み重ねがオーブン内で熱を受けると、熱交換プレート１００は接触点に沿って互いに結合し、それによって複雑なパターンの流体チャネルを形成する。このようにして、プレート・パッケージ２００に含まれるプレートが必要な機械的支持を与えられると同時に、流体から媒体への効率的な熱伝達が保証される。

【0053】

熱交換プレート１００がプレート・パッケージ２００内でどのように配向されるかに応じて、熱交換デバイス３００内でのプレート・パッケージ２００の動作中、熱交換プレート１００の一方の側が第１のプレート間隙１２に面し、したがって二相媒体に接触する一方、熱交換プレート１００の反対側が、第２のプレート間隙１３に面し、したがって流体と接触している。

【0054】

熱交換プレートは、プレート・パッケージ２００への入口ポートを形成することを意図する第１のポートホール１０７と、プレート・パッケージ２００への出口ポートを形成することを意図する第２のポートホール１０８とを含む。

【0055】

開示された実施形態では、第１のポートホール１０７は下部１０４の近傍に配置され、第２のポートホール１０８は上部１０３の近傍に配置されている。熱交換プレート１００がプレート・パッケージの一部を形成するように配置される場合、従って、作動中、流体はプレート・パッケージ２００内の第２のプレート間隙１２を通って上方に流れる。あるいは、上部１０３に第１のポートホール１０７を、下部１０４に第２のポートホール１０８を設けることも可能である。また、熱交換プレート１００の他の位置にポートホール１０７、１０８を設けることも可能である。

【0056】

図３および図４に示すように、熱交換プレート１００は、周縁部１０１の２つの対向する側部１０５に沿って延びる排出チャネル・フランジ１０９を含む。排出チャネル・フランジ１０９は、周縁部１０１の下部１０４に沿って部分的に延びる延長部も有する。

【0057】

排出チャネル・フランジ１０９は、周縁部１０１から幾何学的主延長面ｑからの方向に延びている。排出チャネル・フランジ１０９は、周縁部１０１から幾何学的主延長面ｑの法線に対して角度βで延びている。

【0058】

また、熱交換プレート１００は、周縁部１０１の２つの対向する側部１０５に沿って延びる隆起部１１０を含む。隆起部１１０は、排出チャネル・フランジ１０９から距離を置いて配置され、その湾曲に従う。開示された実施形態では、隆起部１１０は、周縁部１０１の上部１０３に沿って部分的に延びる延長部も有する。

【0059】

特に図４を参照すると、熱交換デバイス３００のシェル１内に配置されているプレート・パッケージ２００の断面が示されている。排出チャネル１１１は、その長手方向の延長部を横断して見られるように示されている。示された実施形態において、すべての第２の熱交換プレート１００の排出フランジ１０９は切断され、それによりそのプレートを第２のタイプＢの熱交換プレート１００に変換する。他のすべての態様において、熱交換プレートは同一である。

【0060】

図４に示されるように、第１および第２のタイプＡ、Ｂの２つの熱交換プレート１００が積み重ねられると、２つの後続の熱交換プレート１００の隆起部１１０は、接合当接部１１２を形成する。結合状態では、第１のタイプＡの熱交換器プレート１００の当接部１１２は、第２のタイプＢの熱交換器プレート１００の対応する当接部１１２に密封状態で当接する。

【0061】

嵌合当接部１１２は、周縁部１０１に沿ってかつそれから距離を置いて延在し、それにより、それぞれの第１のプレート間隙１２を内側熱伝達部ＨＴＰと２つの外側排出部ＤＰに分離する。積み重ねられたとき、それぞれの熱交換プレート１００の排出チャネル・フランジ１０９は、同一の方向に向けられ、主延長面の法線に沿った成分を備えた延長部を有し、第１のタイプの第１の熱交換プレート１００の排出チャネル・フランジ１０９が、後続の熱交換プレートの排出チャネル・フランジ１０９に当接またはオーバーラップする。後続の熱交換プレート１００は、第１のタイプＡの熱交換プレート１００または第２のタイプＢの熱交換プレート１００のいずれでもよいことを理解されたい。

【0062】

排出チャネル・フランジ１０９は、外側排出部ＤＰへの外壁を形成し、それにより、外側排出部ＤＰを排出チャネル１１１に変換する。結合後、第１のタイプの熱交換プレート１００の排出チャネル・フランジ１０９は、第１または第２のタイプの後続の熱交換プレート１００の排出チャネル・フランジ１０９に密封当接または密封状態でオーバーラップする。

【0063】

排出チャネル１１１は、排出チャネル・フランジ１０９、第１のタイプＡの熱交換プレート１００の外側排出部ＤＰおよび当接部１１２によって、さらに、第２のタイプＢの隣接する熱交換プレート１００の当接部１１２および外側排出部ＤＰによって画定される、その長手方向の延長部を横断して示される断面を有する。

【0064】

排出チャネル１１１は、好ましくは、その長手方向延長部を横断する断面で見られるように、その長手方向延長部に沿って均一な断面形状を有する。

【0065】

得られるプレート・パッケージ２００が熱交換デバイス３００のシェル１内に配置されるとき、それぞれの排出チャネル・フランジ１０９は、シェル１の内壁３と接触し得る。

【0066】

開示された実施形態では、隆起部１１０は等しい高さである。当業者は、隆起部１１０が異なる高さであってもよく、１つの熱交換プレート１００に隆起部１１０が設けられてもよく、一方、後続の熱交換プレート１００は本質的に平坦な嵌合当接部１１２を備えてもよいことを理解するであろう。

【0067】

再び図３を参照すると、排出チャネル１１１は、周縁部１０１の上部１０３に面する入口開口部１１３を有する。入口開口部１１３は、ほぼ水平方向に延びる口部１１４を有する。さらに、排出チャネル１１１は、周縁部１０１の下部１０４に面する出口開口部１１５を有する。排出チャネル・フランジ１０９は、周縁部１０１の側部１０５と下部１０４との間の移行部を越えて延びる。

【0068】

ここで図４を参照すると、このタイプの熱交換プレート１００によって構成されるプレート・パッケージ２００が、プレート・シェル型の熱交換デバイス３００で使用される場合、シェル１の上部空間２″内に存在する液体形態の媒体は、シェル１の内壁面３の対向する側部に沿って延びるがそこから離れた、複数の排出チャネル１１１の内部あるいはそれに沿って案内され得る。さらに、熱交換プレート１００の対向する主面間に形成された第１のプレート間隙１２からもまた離れている。その距離は、少なくとも熱交換プレート１００を構成するシート材料の材料厚によって、排出チャネル１１１の断面をそれぞれ画定する壁および接合部の設計に応じて提供される。形成された距離は、シェル１の内壁面３およびプレート・パッケージ２００内の第１のプレート間隙１２から排出チャネル１１１への熱伝達を減少させ、それによって、排出チャネル１１１の内部で液体媒体が蒸発するリスクを減少させ、それにより熱サイフォン・ループを邪魔または停止する、断熱として理解され得る。それにより、より安定した液体の流れが促進される。

【0069】

また、排出チャネル１１１は、通常ステンレス鋼よりも炭素鋼との親和性が強いためにシェル１の内壁面３の湾曲に追従する傾向がある圧縮機オイルが、第１の隙間１２に移動するのを防止する。排出チャネル１１１の存在により、シェル１の内壁面３とプレート・パッケージ２００の外側境界との間の空隙内に存在する圧縮機オイルが、排出チャネル１１１の長手方向延長部の横断方向に第１のプレート間隙１２内へ移動するのが防止される。代わりに、第１のプレート間隙１２への圧縮機オイルの流入は、シェル１の上部空間２″に面する長手方向のギャップ１１６に制限され、それにより、第１の間隙１２に向かって開口を形成する。

【0070】

ここで新たに図３を参照すると、第１のポートホール１０７は、熱交換プレート１００の下部セクションに配置され、周縁部１０１の下部１０４から距離をおいて配置されている。これにより、周縁部１０１と第１のポートホール１０７の周縁１１８との間に配置される第１の中間部分１１７が画定される。第１の中間部分１１７は、第１のポートホール１０７の中心と周縁部１０１の下部１０４との間の最短距離ｄ１を含む。また、第１の中間部分１１７は、最短距離ｄ１に沿って高さＹ１を有し、最短距離ｄ１を横切る幅Ｘ１を有する。

【0071】

第１のシールド・フランジ１１９は、周縁部１０１の下部１０４に沿って延びるように配置される。第１のシールド・フランジ１１９は、第１の中間部分１１７の少なくとも一部に沿って延びるように配置される。第１のシールド・フランジ１１９は、流体と接触するように意図されている熱交換プレート１００の表面に向かって延び、すなわち、表面が第２のプレート間隙１３に面するように意図されている。

【0072】

第１のシールド・フランジ１１９は、最短距離ｄ１を横断する方向に見て長さＬ１を有し、第１のポートホール１０７の直径Ｄ１よりも小さく、より好ましくは第１のポートホール１０７の直径Ｄ１の８０％よりも小さい。

【0073】

第２のポートホール１０８は、熱交換プレート１００の上部セクションに配置され、周縁部１０１の上部１０３から距離を置いて配置されている。これにより、周縁部１０１と第２のポートホール１０８の周縁１２１との間に配置される第２の中間部分１２０が画定される。第２の中間部分１２０は、第２のポートホール１０８の中心と周縁部１０１の上部１０３との間の最短距離ｄ２を含む。また、第２の中間部分１２０は、最短距離ｄ２に沿って高さＹ２を有し、最短距離ｄ２を横切る幅Ｘ２を有する。

【0074】

第２のシールド・フランジ１２２は、周縁部１０１の上部１０３に沿って延びるように配置される。第２のシールド・フランジ１２２は、第２の中間部分１２０の少なくとも一部に沿って延びるように配置される。第２のシールド・フランジ１２２は、流体と接触するように意図されている熱交換プレート１００の表面に向かって延び、すなわち、表面が第２のプレート間隙１３に面するように意図されている。

【0075】

第２のシールド・フランジ１２２は、最短距離ｄ２を横断する方向に見て長さＬ２を有し、第２のポートホール１０８の直径Ｄ２の２００〜８０％、より好ましくは第２のポートホール１０８の直径Ｄ２の１８０〜１２０％である。

【0076】

図３および図６に最もよく示されように、熱交換プレート１００の周縁部１０１の上部１０３の曲率は、熱交換プレート１００の下部１０４の曲率とは異なる。熱交換プレート１００がプレート・パッケージ２００に含まれ、熱交換デバイス３００に使用される場合、下部１０４は、プレート・パッケージ２００の真下のシェル１に形成された収集空間１８に面するように意図されている。収集空間１８が一定の容積を有することを可能にするために、開示された実施形態では下部１０４は多かれ少なかれまっすぐであるが、シェル１の上部空間２″に面するように意図される上部１０３は凸状湾曲を有する。したがって、ポートホール１０７、１０８に隣接する周縁部１０１の延長部は、利用可能な中間部分１１７、１２０のエリアに影響を及ぼす。

【0077】

下部１０４が本質的に直線状である場合、下部１０４と第１のポートホール１０７の周縁１１８との間の第１の中間部分１１７の高さＹ１は、断面ｐからの距離Ｘ１と共にかなり急速に増加する。これは、上部湾曲部１０３に隣接する第２のポートホール１０８と比較することができ、湾曲した上部１０３と第２のポートホール１０８の周縁１２１との間の第２の中間部分１２０の高さＹ２は、断面ｐからの距離Ｘ２と共によりゆっくりと増加する。この場合の決定的な要因は、湾曲した上部１０３の半径である。

【0078】

この違いからの影響は、熱交換プレート１００の積み重ねを、オーブン内で加熱するときの温度勾配を調べることによって理解され得る。湾曲した上部１０３を有する第２の中間部分１２０は、真っ直ぐな縁部１０４を有する第１の中間部分１１７よりも急速に加熱される。第１および第２のシールド・フランジ１１９、１２２を導入し、それらの長さＬ１、Ｌ２を、それぞれのポートホール１０７、１０８の直径Ｄ１、Ｄ２に調整することによって、加熱の差を補償することができる。それによって、不均一な熱膨張に起因する座屈およびそれに起因する不十分な結合のリスクが対処され得る。

【0079】

ここで図５を参照すると、上記のタイプの複数の熱交換プレート１００で構成されたプレート・パッケージ２００の概略断面が示されている。図５の断面は、第１のシールド・フランジ１１９を横断して切り取られている。参考のために、第２のシールド・フランジ１２２を横断して切り取られる対応する断面は同じに見え得る。

【0080】

上述したように、本発明による熱交換プレート１００は、単に、プレス加工後に、第１および第２のシールド・フランジ１１９、１２２と排出チャネル・フランジ１０９とを切り離すことによって、第１のタイプＡの熱交換プレート１００または第２のタイプＢの熱交換プレート１００に容易に変換され得る。

【0081】

熱交換プレート１００を積み重ねてプレート・パッケージ２００を形成するとき、２つ毎に熱交換プレート１００を図４に開示した方法でターンさせる一方、他のすべてのプレートを断面ｐと一致する実質的に垂直な回転軸を中心にして約１８０度回転させる。それによって、隣接する熱交換プレート１００の波形パターン１０６は互いに交差する。また、隣接する熱交換プレート１００の隆起部１１０が互いに当接する箇所に複数の接点が形成される。先行技術のように、積み重ね中に、結合材料の層（図示せず）が熱交換プレート１００の間に配置され得る。後に積み重ねがオーブン内で熱を受けると、熱交換プレート１００は接触点に沿って互いに結合し、それによって複雑なパターンの流体チャネルを形成する。接合部の幅は波形パターン１０６の断面に依存することが理解される。

【0082】

熱交換プレート１００がプレート・パッケージ２００内でどのように配向されるかに応じて、熱交換プレート１００の一方の側は、プレート・パッケージ２００の動作中、媒体と接触することを目的とする第１のプレート間隙１２に面し、熱交換プレート１００の反対側は、水などの流体と接触するように意図された第２のプレート間隙１３に面する。

【0083】

図４および図５の実施形態に見られるように、第２の熱交換プレート１００、すなわち第２のタイプＢの熱交換プレート１００ごとのフランジは切断されている。また、第１のタイプのそれぞれの熱交換プレート１００のフランジ１０９、１１９は、同一の方向に配向され、第１のタイプＡの熱交換プレート１００のフランジ１０９、１１９が、第１のタイプＡの第２の後続の熱交換プレート１００のフランジ１０９、１１９に隣接するかまたはこれと重なるように、主延長面ｑの法線に沿った構成要素を備えた延長部を有する。このようにして形成された２つの後続するフランジ１０９、１１９の間の重なりは、幾何学的主延長平面ｑの法線に対応する方向に見られるように、フランジ１０９、１１９の高さｆの５〜９０％に対応する長さｅを有する。

【0084】

第１のタイプＡの熱交換プレート１００のフランジ１０９、１１９が、後続の熱交換プレート１００のフランジ１０９、１１９に当接すれば十分であり得ることを理解されたい。

【0085】

フランジ１０９、１１９は、周縁部１０１の下部１０４に沿った延長部を有し、周縁部１０１から幾何学的主延長面ｑの法線に対して角度α、βで延びるように示されている。角度α、βは、法線に対して２０度より小さいことが好ましく、さらに、法線に対して１５度より小さいことがより好ましい。角度α、βは０度でさえあり得ることを理解されるべきである。角度α、βは、同じでも異なっていてもよい。

【0086】

角度α、βは、接合されるプレート対の２つの連続する熱交換プレート１００の両方にフランジ１０９、１１９が設けられているか、或いは、一方の熱交換プレート１００だけがフランジ１０９、１１９を有するかによって決まる。１つのみの熱交換プレート１００がフランジ１０９、１１９を有する場合、角度α、βは、例えば１０度未満、例えば８度未満、典型的には約６〜７度など、より小さくされ得る。

【0087】

プレート・パッケージ２００を形成するための熱交換プレート１００の結合は、上述したようにろう付けまたは融着によってされ得る。融着は、熱交換プレートがステンレス鋼で作られている場合に特に適している。

【0088】

ここで図６を参照すると、本発明によるプレート・パッケージ２００の一実施形態が、本発明の熱交換デバイス３００内に含まれるものとして概略的に示されている。この図から、第１および第２のシールド・フランジ１０９、１２２、さらに２つの対向する排出チャネル・フランジ１０９が、プレート・パッケージ２００の密封された周方向側壁をどのように形成するかを明確に見ることができる。第１および第２のシールド・フランジ１０９、１２２の制限された長さによって、シェル１の内部と第１のプレート間隙１２との間の連通は、実質的な程度に制限されない。

【0089】

本明細書に記載されている実施形態には、添付の特許請求の範囲によって規定されるように依然として本発明の範囲内にある多数の修正があることが企図されている。

【0090】

一例として、第１および第２のタイプの熱交換プレート１００のそれぞれのタイプの熱交換プレート１００は、一例として、１つおきに２つの熱交換プレート１００上の第１および第２のフランジと排出チャネル・フランジ１０９とが切断されていることを除いて同一であって、それにより、それらが第１および第２のタイプの熱交換プレートに変換され得る。したがって、同一のプレス工具が使用され得る。

【0091】

第２のタイプの熱交換プレートも、上述したタイプのフランジあって、切断されていないフランジを設けることができることを理解されたい。これにより、第１のタイプの熱交換プレートのフランジが第２のタイプの熱交換プレートのフランジにシール当接することが可能になる。

【0092】

プレート・パッケージは、プレート・シェル型の熱交換デバイスに適用されるものとして開示されている。当業者は、この概念が他のタイプの熱交換デバイスにも適用可能であることを理解するであろう。

【符号の説明】

【0093】

１ シェル
２ 端壁、内部空間
３ シェル壁、内壁面
５ 入口
６ 出口
１２ 第１のプレート空隙
１３ 第２のプレート空隙
１６ 入口導管
１７ 出口導管
１８ 収集空間
１９ 再循環チャネル
２０ 周縁部
１００ 熱交換プレート
１０１ 周縁部
１０２ 熱伝達面
１０３ 上部
１０４ 下部
１０５ 側部
１０６ 波形パターン
１０７ 第１のポート開口部、第１のポートホール
１０８ 第２のポート開口部、第２のポートホール
１０９ 排出チャネル・フランジ
１１０ 隆起部
１１１ 排出チャネル
１１２ 嵌合当接部
１１７ 第１の中間部分
１１８ 周縁
１１９ 第１のシールド・フランジ
１２０ 第２の中間部分
１２２ 第２のシールド・フランジ
２００ プレート・パッケージ
３００ 熱交換デバイス
ｐ 断面
ｑ 主延長面
ＤＰ 外側排出部
ＨＴＰ 内側熱伝達部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】