(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】
(24)【登録日】2022-10-03
(45)【発行日】2022-10-12
(54)【発明の名称】プレート熱交換器用の伝熱プレートとカセット
(51)【国際特許分類】
F28F 3/08 20060101AFI20221004BHJP
F28D 9/02 20060101ALI20221004BHJP
F28F 3/04 20060101ALI20221004BHJP
【ＦＩ】
F28F3/08 311
F28D9/02
F28F3/04 B
【請求項の数】
15
(21)【出願番号】P 2021532516
(86)(22)【出願日】2019-07-19
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2021-12-02
(86)【国際出願番号】 EP2019069509
(87)【国際公開番号】W WO2020038668
(87)【国際公開日】2020-02-27
【審査請求日】2021-02-17
(31)【優先権主張番号】18190695.9
(32)【優先日】2018-08-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】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】マティアス・ノーレン
(72)【発明者】
【氏名】ヨハン・ニルソン
【審査官】河野 俊二
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２００９／０８２３３６（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特表２０１２－５１０６０６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０３－２４４９９２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０００－５０２７８６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００１－５２６７６５（ＪＰ，Ａ）
【文献】欧州特許出願公開第００４５０８２２（ＥＰ，Ａ１）
【文献】中国実用新案第２０１４６３６７０（ＣＮ，Ｕ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ２８Ｆ ３／０８
Ｆ２８Ｄ ９／０２
Ｆ２８Ｆ ３／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
プレート熱交換器（２）用の伝熱プレートであって、厚さｔを有し、第１および第２の対向するサイド（２２、２４）と、第１のサイド（２２）に沿った第１のバー係合部（６２）と、第２のサイド（２４）に沿った第２のバー係合部（６４）と、互いに平行でその間の距離がｘである、第１および第２の平面（５４、５６）の間でその中に延在する波状部（５０）を含むアウターエッジ部（４８）と、を備え、前記第１のバー係合部（６２）が、前記プレート熱交換器（２）の第１のバー（１４）を受容するための第１の凹部（６６）と前記第１の凹部（６６）を取り囲む第１のエッジ部（６８）とを含み、前記第２のバー係合部（６４）が、前記プレート熱交換器（２）の第２のバー（１６）を受容するための第２の凹部（７２）と前記第２の凹部（７２）を取り囲む第２のエッジ部（７４）とを含み、前記第１のエッジ部（６８）の少なくとも一部が、前記第１の平面（５４）から前記第１の平面（５４）に平行な第３の平面（７８）に延在し、前記第２のエッジ部（７４）の少なくとも一部が、前記第１の平面（５４）から前記第１の平面（５４）に平行な第４の平面（８０）に延在している、プレート熱交換器（２）用の伝熱プレートにおいて、前記第２および第３の平面（５６、７８）が、前記第１の平面（５４）の同じ側に配置され、前記第３の平面（７８）は、前記第１のエッジ部（６８）の少なくとも一部が前記伝熱プレートの表面（３０）から突出するように、前記第１の平面（５４）からの距離ｄ１に配置され、前記第４の平面（８０）は、前記第１の平面（５４）からの距離ｄ２が、ｄ２≧０に配置され、前記第１のエッジ部（６８）のエッジ（７０）が第１の領域（８４）を画定し、前記第２のエッジ部（７４）のエッジ（７６）が第２の領域（８８）を画定し、
前記伝熱プレートの前記第１の領域（８４）は、前記伝熱プレートに対して横方向中心軸（２８）を中心に１８０度回転された隣接する伝熱プレートの前記第２の領域（８８）の内部に嵌合可能に構成されていることを特徴とする、プレート熱交換器（２）用の伝熱プレート。
【請求項2】
前記第１の凹部および第２の凹部（６６、７２）がそれぞれ前記第１および第２のサイド（２２、２４）から延在していることを特徴とする、請求項１に記載の伝熱プレート。
【請求項3】
ｄ２＝ｄ１であることを特徴とする、請求項１または２に記載の伝熱プレート。
【請求項4】
ｄ２＜ｄ１であることを特徴とする、請求項１または２に記載の伝熱プレート。
【請求項5】
前記第１および第３の平面（５４、７８）が前記第２の平面（５６）の両側に配置されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の伝熱プレート。
【請求項6】
ｄ１＞（ｘ＋０．５ｔ）であ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伝熱プレート。
【請求項7】
前記第１および第４の平面（５４、８０）が前記第２の平面（５６）の両側に配置されていることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の伝熱プレート。
【請求項8】
ｄ２＞（ｘ＋０．５ｔ）であ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伝熱プレート。
【請求項9】
前記第１の平面と第３の平面（５４、７８）との間の距離ｄ１が、ｄ１≦（２ｘ＋１．５ｔ）であ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伝熱プレート。
【請求項10】
前記第１の平面と第４の平面（５４、８０）との間の距離ｄ２が、ｄ２≦（２ｘ＋０．５ｔ）であ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伝熱プレート。
【請求項11】
当該伝熱プレートの裏面（３２）に延在するガスケット溝（３４）をさらに含み、該ガスケット溝（３４）の底面が前記第２の平面（５６）に延在していることを特徴とする、請求項１～１０のいずれか一項に記載の伝熱プレート。
【請求項12】
前記第１および第２の領域（８４、８８）が実質的に同じ形状を有することを特徴とする、請求項１～１１のいずれか一項に記載の伝熱プレート。
【請求項13】
前記第１の凹部および第２の凹部（６６、７２）のそれぞれの中心（Ｃ１、Ｃ２）が、当該伝熱プレートの長手方向中心軸（２６）に平行に延びる、仮想凹部中心直線（７７）上に配置されていることを特徴とする、請求項１～１２のいずれか一項に記載の伝熱プレート。
【請求項14】
プレート熱交換器（２）用のカセット（５７）であって、結合された第１および第２の伝熱プレート（８ａ、８ｂ）である、請求項１～１３のいずれか一項に記載された伝熱プレート（８ａ、８ｂ）を含む、プレート熱交換器（２）用のカセット（５７）において、第２の伝熱プレート（８ｂ）は、第１の伝熱プレート（８ａ）に対して横方向中心軸（２８）を中心に１８０度回転し、前記第１の伝熱プレート（８ａ）の表面（３０）が前記第２の伝熱プレート（８ｂ）の表面（３０）に当接し、前記第１の伝熱プレート（８ａ）の第１の領域（８４）が、前記第２の伝熱プレート（８ｂ）の第２の領域（８８）内に配置され、前記第２の伝熱プレート（８ｂ）の第１の領域（８４）が、前記第１の伝熱プレート（８ａ）の第２の領域（８８）内に配置されていることを特徴とする、プレート熱交換器（２）用のカセット（５７）。
【請求項15】
プレート熱交換器（２）用のカセット（５７）であって、結合された第１および第２の伝熱プレート（８ａ、８ｂ）である、請求項１～１２のいずれか一項に記載された伝熱プレート（８ａ、８ｂ）を含む、プレート熱交換器（２）用のカセット（５７）において、第２の伝熱プレート（８ｂ）は、第１の伝熱プレート（８ａ）に対して横方向中心軸（２８）を中心に１８０度回転し、前記第１の伝熱プレート（８ａ）の裏面（３２）が前記第２の伝熱プレート（８ｂ）の裏面（３２）に当接し、前記第１の伝熱プレート（８ａ）の第１の領域（８４）が、前記第２の伝熱プレート（８ｂ）の第２の領域（８８）内に配置され、前記第２の伝熱プレート（８ｂ）の第１の領域（８４）が、前記第１の伝熱プレート（８ａ）の第２の領域（８８）内に配置されていることを特徴とする、プレート熱交換器（２）用のカセット（５７）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、プレート熱交換器の第１および第２のバーをそれぞれ受け入れるように配置された対向する第１の凹部および第２の凹部を備えた、プレート熱交換器用の伝熱プレートに関する。第１の凹部および第２の凹部は、少なくとも部分的に、第１および第２のエッジ部によってそれぞれ囲まれている。本発明はまた、共に結合されたそのような２つの伝熱プレートを含む、プレート熱交換器用のカセットに関する。
【背景技術】
【0002】
プレート熱交換器（ＰＨＥ）は、通常、２つのエンドプレートを備え、その間に多数の伝熱プレートが、積み重ねまたはパックにされて配置される。ＰＨＥの伝熱プレートは、同じタイプまたは異なるタイプのものであり、それらは、異なる方法で積み重ねられ得る。一部のＰＨＥでは、伝熱プレートは、１つの伝熱プレートの表側と裏側とが、他の伝熱プレートの裏側と表側とにそれぞれ面するように積み重ねられ、１つおきの伝熱プレートが、他の伝熱プレートに対して上下逆になっている。通常、これは、相互に「回転」している伝熱プレートと呼ばれる。他のＰＨＥでは、伝熱プレートは、１つの伝熱プレートの表側と裏側とが他の伝熱プレートの表側と裏側とにそれぞれ面するように積み重ねられ、１つおきの伝熱プレートが、他の伝熱プレートに対して上下逆になっている。通常、これは、相互に「反転」している伝熱プレートと呼ばれる。
【0003】
よく知られているＰＨＥの１つのタイプ、いわゆる半溶接ＰＨＥでは、伝熱プレートは、通常、互いに「反転」され、対に溶接されてタイトなカセットを形成し、ガスケットがカセットの間に配置される。エンドプレート、つまりカセットは、ガスケットがカセット間をシールするある種の締め付け手段によって互いに向かって押し付けられる。平行なフローチャネルが伝熱プレート間に形成され、隣接する伝熱プレートの各ペア間に１つのチャネルが形成される。入口／出口を介してＰＨＥに／から供給される、最初は異なる温度の２つの流体は、１つの流体から別の流体に熱を伝達するために、２つおきのチャネルを交互に流れ、流体は、ＰＨＥの入口／出口と連通している伝熱プレート内の入口／出口ポートの穴からチャネルに出入りする。
【0004】
半溶接ＰＨＥのエンドプレートは、フレームプレートおよび圧力プレートとたびたび呼ばれ得る。フレームプレートは床などの支持面に固定されることが多く、一方、圧力プレートはフレームプレートに対して移動可能である。多くの場合、伝熱プレート、場合によっては圧力プレートを担持または支持し、位置合わせするための上部バーは、フレームプレートに固定され、その上部から圧力プレートを越えて支柱まで延在する。同様に、伝熱プレート、場合によっては圧力プレートをガイドまたは支持し、位置合わせするための下部バーは、フレームプレートに固定され、その下部から地面から離れて圧力プレートを越えて支柱まで延在する。この目的のために、伝熱プレートは、典型的には、上部バーおよび下部バーをそれぞれ受け入れるための上部凹部および下部凹部を含む、上部バー係合部および下部バー係合部を備えている。
【0005】
半溶接ＰＨＥ用の伝熱プレート（以下、単に「プレート」とも呼ぶ）は、プレートに上記の入口／出口ポートホールと上部凹部および下部凹部とを設けるように切断された、異なる厚さの金属シートから製造される。その後、プレートは、特定の波状パターンと、場合によっては上部凹部および下部凹部を囲むカラーとを設けるようにプレスされる。これらのカラーは、上部凹部および下部凹部を補強し、上部バーおよび下部のバーとの係合に起因する変形に対する耐性を高める。あるプレートのカラーが半溶接ＰＨＥの別のプレートのカラーと干渉しないようにするために、カラーはプレートの波状部を超えて延在してはならない。したがって、プレス深さが比較的小さいプレートでは、カラーは比較的小さいか浅く、つまり僅かであり得る。また、同じプレスツールを使用して２つの異なるプレートをプレスした場合でも、２つの異なる厚さの２つの異なるプレートのカラーは異なり得る。特に、カラーの傾きは、プレートのそれぞれの中央延在面に対する関係であり、プレート間で異なり得る。より厚いプレートの場合、プレートは比較的鋭く曲げられてカラーを形成することができ、一方、より薄いプレートの場合、プレートはあまり鋭く曲げられない。したがって、カラーの深さが、プレートの中央延在面に対する、カラーの垂直延在と言われる場合、厚いプレートのカラーの深さは、薄いプレートのカラーの深さよりも大きくなる。深さが浅いカラーは、一般的にカラー深さが大きいカラーよりも弱い。したがって、異なる厚さのプレートに対して十分に強いカラーを得ることを可能にするためには、異なるプレート厚さに対して異なる切削工具を使用する必要があり、それは面倒で費用がかかる可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の目的は、上記の問題を少なくとも部分的に解決する伝熱プレートおよびカセットを提供することである。本発明の基本的な概念は、伝熱プレートの上部バーおよび下部のバー係合部に異なる設計を与えて、これらがプレートパックに適切に配置されている場合、多数の伝熱プレートのカラー間の干渉のリスクなしに、任意のカラーが波状部を超えて延在することを可能にすることである。これにより、カラーはプレートの波状部を超えて延在し得るので、プレートは、プレートの厚さに関係なく、プレス後に十分なカラーの深さが達成されるように切断され得る。これにより、異なる厚さのプレートに１つの切削工具を使用できるようになり得る。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明によるプレート熱交換器用の伝熱プレートは、厚さｔを有し、第１および第２の対向するサイドと、第１のサイドに沿った第１のバー係合部と、第２のサイドに沿った第２のバー係合部と、第１および第２の平面の間およびその中に延在する波状部を含むアウターエッジ部（４８）と、を備えている。第１および第２の平面は互いに平行で、第１および第２の平面は、距離ｘだけ離れている。第１のバー係合部は、プレート熱交換器の第１のバーを受容するための第１の凹部と第１の凹部を取り囲む第１のエッジ部とを含む。第２のバー係合部は、プレート熱交換器の第２のバーを受容するための第２の凹部と第２の凹部を取り囲む第２のエッジ部とを含む。第１のエッジ部の少なくとも一部が、第１の平面から第１の平面に平行な第３の平面に延在し、第２のエッジ部の少なくとも一部が、第１の平面から第１の平面に平行な第４の平面に延在する。伝熱プレートは、第２および第３の平面が、第１の平面の同じ側に配置され、第３の平面は、第１の平面からの距離ｄ１が、第１のエッジ部の少なくとも一部がプレート熱交換器の表面から突出するように、ｄ１＞０に配置される。さらに、第４の平面は、第１の平面（５４）からの距離ｄ２が、ｄ２≧０に配置される。また、第１のエッジ部のエッジが第１の領域を画定し、第２のエッジ部のエッジが第２の領域を画定し、第１の領域が第２の領域の内部に嵌合する。
【0008】
上記のように、プレート、またはより具体的には、プレートが製造される金属シートは、厚さｔを有する。ここで、特定の平面を参照すると、この平面は、金属シートの中心に、ｔ／２で延在する。
【0009】
例えば、本発明による伝熱プレートは、長方形または円形であり得る。長方形、または実質的に長方形の伝熱プレートとは、２つの対向する長辺および２つの対向する短辺、ならびに、トリミングされたまたはトリミングされていないコーナーを有する伝熱プレートを意味する。実質的に長方形の伝熱プレートの場合、上で言及した第１および第２のサイドは、２つの対向する短辺であり得る。
【0010】
伝熱プレートのアウターエッジ部の波状部は、交互に配置された隆起部と谷部とを含み、ＰＨＥ内の隣接する伝熱プレートの隆起部と谷部に当接するように配置されている。伝熱プレートのアウターエッジ部は、その全体またはその延在部の１つまたは複数の部分のみに沿った波状部を含み得る。
【0011】
第１および第２のエッジ部は、第１の凹部および第２の凹部を完全に取り囲み、つまり環状であるか、或いは、不完全に取り囲み、つまり半環状であり得る。本明細書において、「環状」とは、第１の凹部および第２の凹部、つまり第１のエッジ部および第２のエッジ部が楕円形または多角形またはＹ字形などの多くの異なる形状を有し得るので、必ずしも「円形」を意味するわけではない。
【0012】
第３の平面が第１の平面から分離して配置され、第１のエッジ部の少なくとも一部が第１の平面から第３の平面まで延在するという点で、第１のエッジ部は、前述した従来技術におけるカラーに対応する第１のカラーを形成する。
【0013】
同様に、第４の平面が第１の平面から分離して配置される場合、第２のエッジ部は第１の平面から第４の平面まで延在するので、第２のエッジ部は、上記の先行技術プレートのカラーに対応する第２のカラーを形成する。しかしながら、第４の平面が第１の平面と一致する場合、すなわちｄ２＝０の場合、第２のエッジ部は平坦であり、第２の凹部は、第１の平面に平行に配置された平面プレート部分によって少なくとも部分的に囲まれる。
【0014】
第３および第４の平面は一致する可能性があり、それにより、第１および第２のエッジ部は、同じカラー深さのカラーを形成する。
【0015】
例えば、プレートの厚さ、並びに、プレートを製造するために使用されるカットおよびプレスツールに応じて、第１および第２のエッジ部は、第１の平面に対して異なる傾斜で第１の平面から延在することができる。
【0016】
第１の平面は「ゼロ位置」を規定し、第１の平面から「正の」距離、つまり距離が０超に配置されたすべての平面が、第１の平面の同じ側に配置され、一方、第１の平面から「負の」距離、すなわち距離が０未満に配置されたすべての平面（もしあれば）は、第１の平面の反対側に配置されるであろうことを強調しておく必要がある。したがって、ｄ２が０でない場合、第３と第４の平面は第１の平面の同じ側に配置されます。
【0017】
「表面（front）」および「裏面（back）」（後者は従属請求項で規定される）という表現は、伝熱プレートの反対側を区別するためにのみ使用され、プレートサイドに、例えばＰＨＥの方向に関して特定の特性または要件を課すものではない。表面は裏面と呼ぶこともでき、その逆も可能である。
【0018】
第１および第２の凹部の設計に応じて、第１および第２の領域は開いている場合も閉じている場合もある。第１のエッジ部のエッジによって画定される第１の領域は、第２のエッジ部のエッジによって画定される第２の領域の内側に収まるので、第１の領域は、第２の領域よりも小さい。本明細書において、領域とは、プレートの正面を遠くから見たときに見られるように、エッジ部のエッジによって囲まれた領域を意味する。
【0019】
少なくとも第１のエッジ部が第１の凹部を少なくとも部分的に取り囲む第１のカラーを形成するという点で、本発明による２つの伝熱プレートを含むカセットは、以下でさらに説明するように、２つの対向するそれぞれに少なくとも１つのカラーを含み、そのカラーは、ＰＨＥのバーとカセットとの間の係合の結果としてカセットを変形に対してより耐性にする。さらに、第１のエッジ部のエッジによって画定される第１の領域は、第２のエッジ部のエッジによって画定される第２の領域よりも小さいので、カセットがＰＨＥに取り付けられている場合、カセットのそれぞれの第１のカラーを形成する第１のエッジ部は、ＰＨＥのバーに最も近くに配置されてＰＨＥのバーに接続する。さらに、第１のエッジ部のエッジによって画定される第１の領域は、第２のエッジ部のエッジによって画定される第２の領域よりも小さいので、カセットの第１のエッジ部によって形成されるカラーおよびカセットの第２のエッジ部によって形成される任意のカラーは、互いに干渉しない、或いは、互いに邪魔にならないようなものであり、それによって、それらのカラーの深さ、したがって強度が最適化され得る。
【0020】
第１の凹部および第２の凹部は、伝熱プレートを通るそれぞれの穴として形成することができ、この穴は、第１および第２のサイドのそれぞれの一方から距離を置いて配置され、第１および第２のエッジ部のそれぞれの一方によって完全に囲まれる。このような場合、第１および第２のエッジ部のエッジによって画定される第１および第２の領域は閉じられる。あるいは、第１の凹部および第２の凹部は、それぞれ、第１および第２のサイドから延在することができる。そのような第１の凹部および第２の凹部は、第１および第２のエッジ部によって部分的に囲まれ、第１および第２のエッジ部のエッジによって画定される第１および第２の領域は開いている。より具体的には、第１および第２の領域は、第１および第２のエッジ部のエッジと、第１の凹部および第２の凹部を「閉じる」仮想の最短線によって囲まれる。
【0021】
伝熱プレートは、第４の平面が第３の平面と同じ距離で第１の平面から配置されるように、すなわちｄ２＝ｄ１となるように配置され得る。そのような実施形態は、第１および第２のエッジ部、すなわち第１および第２のカラーによって形成されるカラーのカラー深さが同じであることを意味する。これは、伝熱プレートをプレスした後、傾斜しないパイルに配置できるという点で、伝熱プレートの製造に対して有益である。ただし、d１とd３が名目上同じであっても、製造公差によりd１とd２がわずかに異なる場合があり得る。
【0022】
代わりに、伝熱プレートは、第４の平面が第３の平面よりも第１の平面の近くに配置されるように、すなわち、ｄ２＜ｄ１となるように配置され得る。そのような実施形態は、第１のエッジ部、すなわち第１のカラーによって形成されるカラーのカラー深さが、第２のエッジ部、すなわち第２のカラーによって形成されるカラーのカラー深さよりも大きいことを意味し、これは、第１のカラーがＰＨＥのバーと係合するのに有益であり得る。
【0023】
第１および第３の平面は、第２の平面の反対側に配置、すなわち、ｄ１がｘよりも大きくてもよい。さらに、ｄ１は（ｘ＋０．５ｔ）より大きくてもよく、これは、第１のアウターエッジによって形成されたカラーがプレートの波状部を超えて延在し、すなわち、比較的大きなカラー深さを有し、したがって比較的強度が高いことを意味する。
【0024】
第１および第４の平面は、第２の平面の反対側に配置することができ、すなわち、ｄ２がｘよりも大きくてもよい。さらに、ｄ２は（ｘ＋０．５ｔ）よりも大きくてもよく、これは、第２のアウターエッジによって形成されたカラーがプレートの波状部を超えて延在し、すなわち、比較的大きなカラー深さを有し、したがって比較的強度が高いことを意味する。
【0025】
伝熱プレートは、第１の平面と第３の平面との間の距離ｄ１が、ｄ１≦（２ｘ＋１，５ｔ）であるように構成され得る。そのような実施形態は、以下でさらに議論されるように、第１のアウターエッジによって形成されるカラーが、本発明による２つの伝熱プレートを含むカセットの残りの部分を超えて延在しないことを意味する。それにより、第１のカラーがＰＨＥの他のカセットのカラーと干渉するリスクを排除し得る。
【0026】
伝熱プレートは、第１の平面と第４の平面との間の距離ｄ２が、ｄ２≦（２ｘ＋０．５ｔ）であるように構成され得る。そのような実施形態は、本発明によるカセットの伝熱プレートの第２のエッジ部と別の伝熱プレートとによって形成されるカラーが互いに干渉するリスクを排除し得る。
【0027】
伝熱プレートは、伝熱プレートの裏側に延びるガスケット溝と、第２の平面に延在するガスケット溝の底面とをさらに含み得る。このような伝熱プレートは、半溶接ＰＨＥでの使用に適している。
【0028】
伝熱プレートは、伝熱プレートの第１および第２のエッジ部のエッジによって画定される第１および第２の領域が実質的に均一である（すなわち、実質的に同じ形状を有する）が、上述されたように異なる寸法に設計され得る。この実施形態は、それらの延在部に沿った第１のエッジ部と第２のエッジ部との間の実質的に一定の距離を可能にし、これは、本発明によるカセットの強度に関して有益である。
【0029】
伝熱プレートの第１の凹部および第２の凹部のそれぞれの中心は、伝熱プレートの長手方向の中心軸に平行に延びる仮想の真っ直ぐな凹部中心線上に配置され得る。仮想の真っ直ぐな凹部中心線は、長手方向の中心軸と一致する場合と一致しない場合がある。このような実施形態は、伝熱プレートにおける比較的に機械的な単純設計を可能にする。
【0030】
本発明によるプレート熱交換器用のカセットは、本発明による結合された第１および第２の伝熱プレートを含む。第２の伝熱プレートは、第１の伝熱プレートに対して横方向中心軸を中心に１８０度回転されている。第１の伝熱プレートの表面が第２の伝熱プレートの表面に当接するか、或いは、第１の伝熱プレートの裏面が第２の伝熱プレートの裏面に当接するか。第１の伝熱プレートの第１の領域は、第２の伝熱プレートの第２の領域内に配置され、第２の伝熱プレートの第１の領域は、第１の伝熱プレートの第２の領域内に配置される。第１および第２の伝熱プレートは、互いに溶接、接着、またはろう付けされるなど、恒久的に結合され得る。
【0031】
これらの特徴がそのようなスムースな組み合わせを容易にするので、本発明に基づき、２つのこのような伝熱プレートがカセットに組み合わされるとき、本発明の伝熱プレートの上記の可能な特徴のすべてではないにしても多くの利点が明らかになる。
【0032】
本発明のさらなる、他の目的、特徴、態様および利点は、以下の詳細な説明および図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0033】
次に、添付した概略図を参照しつつ、本発明をより詳細に説明する。
【0034】
【図1】半溶接プレート熱交換器の概略正面図である。
【図3】その表面を示す伝熱プレートの概略平面図である。
【図4】伝熱プレートの裏面を示す概略平面図、およびカセットの概略平面図である。
【図5】プレートパックの外側から見た、プレートパック内の隣接する伝熱プレートの当接するアウターエッジ部を示す。
【発明を実施するための形態】
【0035】
図１と図２は、紹介として説明された半溶接されたガスケットプレート熱交換器２を示す。ガスケットプレート熱交換器２は、フレームプレート４、圧力プレート６、伝熱プレートのパック８、流体出入口１０、締め付け手段１２、上部バー１４および下部バー１６を含む。
【0036】
以下、単に「プレート」とも呼ばれる伝熱プレート８は、すべて類似している。８ａおよび８ｂで示されるそれらのうちの２つは、それぞれ図３および図４にさらに詳細に示されている。プレート８ａ、８ｂは、ステンレス鋼の実質的に長方形をしたシートである。それらは、２つの対向する長辺１８、２０と２つの対向する短辺２２、２４とを含む。さらに、プレートはそれぞれ、長辺１８、２０に平行でその中間に延びる長手方向中心軸２６と、短辺２２、２４に平行でその中間に延び、長手方向中心軸２６に垂直である横方向中心軸２８とを有する。プレート８ａ、８ｂのそれぞれは、表面３０（図３に示される）と、裏面３２（図４に示される）と、裏面３２に延在するガスケット溝３４と、４つのポートホール３６、３８、４０、４２とを有する。
【0037】
伝熱プレート８ａ、８ｂは、従来の方法で、プレスツールでプレスされ、伝熱プレートの異なる部分内における異なる波状パターン等の所望の構造が与えられる。波状パターンは、それぞれのプレート部分の特定の機能に合わせて最適化される。したがって、プレート８ａ、８ｂは、２つの分配領域４４を含み、これらはそれぞれ、伝熱プレート全体にわたって最適化された流体分配に適合された分配パターンを備えている。さらに、プレート８ａ、８ｂは、分配領域４４の間に配置され、伝熱プレートの反対側を流れる２つの流体間の最適化された伝熱に適合された伝熱パターンを備えた伝熱領域４６を含む。さらに、プレート８ａ、８ｂは、プレートのアウターエッジ５０に沿って延在するアウターエッジ部４８を備える。アウターエッジ部４８は、プレート熱交換器２のプレートパック内の隣接するプレートの波状部に当接するように配置された波状部５２を備える。分配および伝熱パターンの設計に応じて、プレート８ａ、８ｂは、それぞれの分配領域および伝熱領域４４、４６内の隣接する伝熱プレートに当接してもしなくてもよい。ただし、これについてはここではこれ以上説明しない。
【0038】
プレート熱交換器２のプレートパックでは、プレートは、１つのプレート８の表面３０および裏面３２が、隣接する伝熱プレートの表面および裏面にそれぞれ面するように配置されている。さらに、１つおきのプレート８は、図３に示される平面の法線方向の周りで、（図３に示されている）基準方向に対して、（図４に示されているように）１８０度回転している。図５は、プレート８ａ、８ｂのアウターエッジ部４８の波状部５２と、プレート熱交換器２のプレートパック内の別のプレート８ｃとの間の接触を示している。プレート８ａについて示されているように、波状部５２は、第１の平面５４および第２の平面５６の間で第１の平面５４および第２の平面５６において、図３の図形面に平行に延在する。第１および第２の平面５４、５６は、距離ｘだけ離れている。（図４に示されている）プレートの裏面３２上のガスケット溝３４の底部が、第２の平面５６に延在する。図５に示されているように、プレートは、厚さｔを有する。
【0039】
プレートパックのプレート８は、表面１８と表面１８とが対で溶接されて、カセット５７を形成する。図４は、図３に示されるプレート８ａ（図４では見えない）および図４に示されるプレート８ｂを備えたカセット５７の１つを示す。プレート８ａ、８ｂは、図３に破線で示されている溶接ライン５８に沿って共に溶接されている。溶接ライン５８は不連続であり、プレート８ａの裏面３２上の（見えない）ガスケット溝３４と部分的に位置合わせされている。図３および４に見られるように、伝熱プレート８ａ、８ｂの左側では、溶接ライン５８がガスケット溝３４の外側に延びる。プレート熱交換器２のプレートパックにおいて、溶接されたカセット５７はガスケット６０によって分離される。これらのガスケット６０はすべて類似しており、これらのガスケット６０の１つが図４に示されている。それぞれのガスケット６０は、２つの隣接するカセット５７に含まれる２つの隣接する伝熱プレート８の対向するガスケット溝３４内に配置される。ここで、ガスケット６０のそれぞれは、フィールド部６０ａおよび２つの別個のポートホール部６０ｂを含むように不連続である。しかしながら、代替の実施形態では、ガスケットは、そのフィールド部およびポートホール部が一体的に形成されるように連続であり得る。
【0040】
次に、伝熱プレート８の詳細を、特にプレート８ａと図３および図６～９とを参照して説明する。プレート８ａは、短辺２２に沿った第１のバー係合部６２と、短辺２４に沿った第２のバー係合部６４とを備える。次に、第１のバー係合部６２は、プレート熱交換器２の第１のバーまたは上部バー１４（図２）を受容するための第１の凹部６６と、第１の凹部６６（図３、６、８）を取り囲むエッジ７０を有する第１のエッジ部６８と、を備えている。同様に、第２のバー係合部６４は、プレート熱交換器２の第２のバーまたは下部バー１６（図２）を受容するための第２の凹部７２と、第２の凹部７２（図３、７、９）を取り囲むエッジ７６を有する第２のエッジ部７４と、を備えている。第１の凹部６６および第２の凹部７２は、それぞれの短辺２２、２４からそれぞれ延在する。図８および図９に示されるように、第１の凹部６６および第２の凹部７２のそれぞれの中心Ｃ１、Ｃ２は、伝熱プレート８ａの長手方向中心軸２６に平行に延びる仮想の真っ直ぐな凹部中心線７７上に配置される。仮想の凹部中心直線７７は、長手方向中心軸２６の右側に変位して、伝熱プレート８ａの左側のガスケット溝３４の外側に延びる溶接ライン５８のためのスペースを作る。
【0041】
図６から明らかなように、第１のエッジ部６８は、第１の平面５４から第１の平面５４に平行な第３の平面７８まで延在する。図７から明らかなように、第２のエッジ部７４は、第１の平面５４から第１の平面５４に平行である第４の平面８０に延在する。第２の平面５６および第３の平面７８は、第１の平面５４の同じ側に配置され、第３の平面７８は、第１の平面５４から距離ｄ１がｄ１＞０、より具体的には２ｘ＋１．５ｔに配置される。これは、第１のエッジ部６８が、伝熱プレート８ａの表面３０から突出する第１のカラーを形成することを意味する。第２の平面５６および第４の平面８０は、第１の平面５４の同じ側に配置され、第４の平面８０は、第１の平面５４から距離ｄ２がｄ２＞ ０、より具体的にはｘ＋０．５ｔに配置される。これは、第２のエッジ部７４が、伝熱プレート８ａの表面３０から突出する第２のカラーを形成することを意味する。
【0042】
図８を参照すると、第１のエッジ部６８のエッジ７０は、第１の凹部６６を閉じる第１の仮想直線８２とともに、第１の領域８４を画定する。同様に、図９を参照すると、第２のエッジ部のエッジ７６は、第２の凹部７２を閉じる第２の仮想直線８６とともに、第２の領域８８を画定する。第１の領域８４および第２の領域８８は均一であり、すなわち同じ形状であるが、第１の領域８４は第２の領域８８より小さく、したがって、第２の領域８８の内側に収まる。
【0043】
上記の説明は、プレート８ｂの第１のバー係合部６２の第１の凹部６６がプレート熱交換器２の下部バー１６（図２）を受容するように構成される一方、プレート８ｂの第２のバー係合部６４の第２の凹部７２は、プレート熱交換器２の上部バー１４（図２）を受容するように構成されていることを除いて、伝熱プレート８ｂにも有効である。
【0044】
図６および７を参照すると、伝熱プレート８ａ、８ｂを含むカセット５７において、プレート８ａ、８ｂは、それぞれ図３および４に示される向きを有し、すでに述べたように、それらは互いに表面３０が表面３０に当接している。さらに、プレート８ａの第２のエッジ部７４は、プレート８ｂの第１のエッジ部６８のエッジ７０によって画定される第１の領域８４が、プレート８ａの第２のエッジ部７４のエッジ７６によって画定される第２の領域８８内になるように、プレート８ｂの第１のエッジ部６８を取り囲む。同様に、プレート８ｂの第２のエッジ部７４は、プレート８ａの第１のエッジ部６８のエッジ７０によって画定される第１の領域８４が、プレート８ｂの第２のエッジ部７４のエッジ７６によって画定される第２の領域８８内になるように、プレート８ａの第１のエッジ部６８を取り囲む。図６および７から明らかなように、プレート８ａ、８ｂは、異なる設計の第１および第２のバー係合部６２、６４を有するので、プレート８ａ、８ｂの第１および第２のエッジ部６８、７４は、それらがプレート８ａ、８ｂのそれぞれの第２の平面５６を超えて延在して比較的強いカラーを形成する場合でも、カセット５７内で互いに干渉しない。さらに、プレート８ａ、８ｂの第１および第２のエッジ部６８、７４は、カセット５７を超えて延在しないので、それらは、第１の平面５４に対するそれらの傾斜に関係なく、プレート熱交換器２のプレートパックの他のカセットと干渉しないであろう。
【0045】
カセット５７がプレート熱交換器２内に配置されると、上部バー１４は、プレート８ａの第１の凹部６６およびプレート８ｂの第２の凹部７２を通って延在し、プレート８ａの第１のエッジ部６８が、上部バー１４に最も近い、プレート８ｂの第２のエッジ部７４よりも深く、したがってより強いカラーを形成する。同様に、下部バー１６は、プレート８ｂの第１の凹部６６およびプレート８ａの第２の凹部７２を通って延在し、プレート８ｂの第１のエッジ部６８が、下部バー１６に最も近い、プレート８ａの第２のエッジ部７４よりも深く、したがってより強いカラーを形成する。
【0046】
図１０および１１は、第２のバー係合部に関する点を除き、伝熱プレート８ａ、８ｂのように設計された伝熱プレート９２を含むカセット９０を示している。以下、プレート９２とプレート８ａ、８ｂとにおける第２のバー係合部の違いのみを説明する。プレート９２は、プレート熱交換器２の上部バー１４または下部バー１６（図２）を受容するための第２の凹部９６と、第２の凹部９６を取り囲むエッジ１００を有する第２のエッジ部９８とを含む、それぞれの第２のバー係合部９４を備える。第２のエッジ部９８は、第１の平面５４から第４の平面１０２まで延びる。第４の平面１０２は、第１の平面５４から距離ｄ２が、ｄ２＝０で配置される。すなわち、第４の平面１０２は、第１の平面５４と一致する。これは、第２のエッジ部９８は平面で、第１の平面５４に平行に延在し、したがって、伝熱プレート９０の表面３０から突出するカラーを形成しないことを意味する。第２のエッジ部９８のエッジ部１００は、第２の凹部９６を閉じる第２の仮想直線（図示せず）とともに、第２の領域を画定するが、第２の領域は、プレート９２の第１のバー係合部によって画定される第１の領域と均一であるが、それよりも大きい。
【0047】
伝熱プレート９２を含むカセット９０では、プレート９２の一方が他方のプレートに対して上下逆さまになっており、プレートの表面３０と表面３０とが互いに溶接されている。さらに、プレート９２のそれぞれの第２のエッジ部９８は、他のプレート９２の第１のエッジ部６８を取り囲んでいる。プレート９２は異なる設計の第１および第２のバー係合部を有するので、プレート８ａ、８ｂの第１および第２のエッジ部６８、９８は、比較的強いカラーを形成するように、プレートの第１のエッジ部６８がそれぞれの第２のエッジ部５６を超えて延びる場合でも、カセット９０内で互いに干渉しない。
【0048】
本発明の上記実施形態は、あくまでも、例としてのみ見られるべきである。当業者は、本願で議論された実施形態が、本発明の概念から逸脱することなく、多くの方法で変更され得ることを理解している。
【0049】
一例として、第３の平面は、第１の平面から、記載された実施形態における距離よりも大きいおよび小さい両方の別の距離に配置することができる。同様に、第４の平面は、記載された実施形態における距離よりも第１の平面からの別の距離に配置することができる。例えば、図１２および１３に示されるように、第３および第４の平面は、プレートの第１および第２のエッジ部によって形成されるカラーが同じカラー深さを有するように、第１の平面から同じ距離に、すなわち、d１＝d２となるように配置することができる。
【0050】
上記の実施形態では、カセット間のプレートおよびガスケットはすべて類似しているが、これは必須ではない。一例として、プレートパックでは、異なるタイプのプレートを組み合わせることができる。
【0051】
プレートの第１および第２のエッジ部によって形成されるカラーは、一定である必要はないが、その延在部に沿って０以上のカラー深さを有するように変化し得る。
【0052】
上記の実施形態では、カセットの伝熱プレートは、プレートのカラーが互いに向き合うように配置されている。代替の実施形態では、図１４および１５に示されているように、カセットのプレートは、代わりに、カラーが互いに離れるように配置され得る。次に、プレートが独立請求項で規定された特徴を有する場合、カセットのカラーは、プレートパック内の他のカセットのカラーと干渉しない。
【0053】
プレートを、上記の実施形態のように、互いに対して交互に「反転」させる代わりに、「回転」させることができる。
【0054】
本発明の伝熱プレートは、半溶接のもの以外の他のタイプのプレート熱交換器、例えばガスケット付きプレート熱交換器と関連して使用することができる。
【0055】
上記の第１の実施形態では、第１および第２のエッジ部は、伝熱プレートの同じ側に延在し、第１および第２のエッジ部のエッジは、プレートから離れる方向に向いている。代替の実施形態では、第１および第２のエッジ部は、依然として伝熱プレートの同じ側に延在し得るが、第１および第２のエッジ部のエッジの一方が、プレートから離れる方向を向き、（例えば、１８０度曲げることによって）他方がプレートの方向に向くことができる。
【0056】
本明細書では、第１、第２、第３などの属性は、同じ種類の類型を区別するためだけに使用され、類型間のいかなる種類の相互秩序も表現しないことを留意すべきである。
【0057】
本発明に関係のない詳細の説明は省略されており、図は単なる概略図であり、実際の縮尺にしたがって描かれていないことを留意すべきである。また、一部の図は他の図よりも簡略化されているとも言える。したがって、一部の構成要素は１つの図に示されていても、別の図には省略されている場合がある。
【符号の説明】
【0058】
２ 半溶接ガスケットプレート熱交換器
４ フレームプレート
６ 圧力プレート
８ 伝熱プレート
８ａ （第１の）伝熱プレート
８ｂ （第２の）伝熱プレート
１０ 流体入口と流体出口
１２ 締め付け手段
１４ 上部バー（第１のバー）
１６ 下部バー（第２のバー）
１８、２０ 長辺
２２、２４ 短辺（第１と第２のサイド）
２６ 長手方向中心軸
２８ 横方向中心軸
３０ プレート表面
３２ プレート裏面
３４ ガスケット溝
３６、３８、４０、４２ ポートホール
４４ 分配領域
４６ 伝熱領域
４８ アウターエッジ部
５０ アウターエッジ部
５２ 波状部
５４ 第１の平面
５６ 第２の平面
５７ カセット
５８ 溶接ライン
６０ ガスケット
６０ａ ガスケットフィールド部
６０ｂ ガスケットポートホール部
６２ 第１のバー係合部
６４ 第２のバー係合部
６６ 第１の凹部
６８ 第１のエッジ部
７０ 第１のエッジ部のエッジ
７２ 第２の凹部
７４ 第２のエッジ部
７６ 第２のエッジ部のエッジ
７７ 仮想凹部中心直線
７８ 第３の平面
８０ 第４の平面
８２ 第１の仮想直線
８４ 第１の領域
８６ 第２の仮想直線
８８ 第２の領域
９０ カセット
９２ 伝熱プレート
９４ 第２のバー係合部
９６ 第２の凹部
９８ 第２のエッジ部
１００ 第２のエッジ部のエッジ
１０２ 第４の平面
Ｃ１ 第１の凹部の中心
Ｃ２ 第２の凹部の中心
ｄ１ 第１と第３の平面間の距離
ｄ２ 第１と第４の平面間の距離
ｔ プレートの厚さ
ｘ 第１と第２の平面間の距離
４ フレームプレート
６ 圧力プレート
８ 伝熱プレート
８ａ （第１の）伝熱プレート
８ｂ （第２の）伝熱プレート
１０ 流体入口と流体出口
１２ 締め付け手段
１４ 上部バー（第１のバー）
１６ 下部バー（第２のバー）
１８、２０ 長辺
２２、２４ 短辺（第１と第２のサイド）
２６ 長手方向中心軸
２８ 横方向中心軸
３０ プレート表面
３２ プレート裏面
３４ ガスケット溝
３６、３８、４０、４２ ポートホール
４４ 分配領域
４６ 伝熱領域
４８ アウターエッジ部
５０ アウターエッジ部
５２ 波状部
５４ 第１の平面
５６ 第２の平面
５７ カセット
５８ 溶接ライン
６０ ガスケット
６０ａ ガスケットフィールド部
６０ｂ ガスケットポートホール部
６２ 第１のバー係合部
６４ 第２のバー係合部
６６ 第１の凹部
６８ 第１のエッジ部
７０ 第１のエッジ部のエッジ
７２ 第２の凹部
７４ 第２のエッジ部
７６ 第２のエッジ部のエッジ
７７ 仮想凹部中心直線
７８ 第３の平面
８０ 第４の平面
８２ 第１の仮想直線
８４ 第１の領域
８６ 第２の仮想直線
８８ 第２の領域
９０ カセット
９２ 伝熱プレート
９４ 第２のバー係合部
９６ 第２の凹部
９８ 第２のエッジ部
１００ 第２のエッジ部のエッジ
１０２ 第４の平面
Ｃ１ 第１の凹部の中心
Ｃ２ 第２の凹部の中心
ｄ１ 第１と第３の平面間の距離
ｄ２ 第１と第４の平面間の距離
ｔ プレートの厚さ
ｘ 第１と第２の平面間の距離
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】