JP2012508863A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

波形パターンを有している熱伝達面（６）を備えている熱交換器プレート（１）であって、対角線方向のそれぞれ開かれた溝と閉じられた溝（１３、１６）と熱伝達面（６）との間に配置されている対角線方向の開かれた側部分配支持部分と閉じられた側部分配支持部分と対角線方向のそれぞれ開かれた溝と閉じられた溝（１３、１６）とポートホールとの間に配置されている対角線方向の開かれた側部断熱支持部分と閉じられた側部断熱支持部分（１５、１８）とを有し、熱交換器プレート（１）は、開かれた側部分配支持部分（１４）と熱伝達面（６）との間の伝達経路（２１）と、閉じられた側部分配支持部分（１７）と熱伝達面（６）との間のバイパス経路（２２）とをさらに有する。複数の熱交換器プレート（１）を有する熱交換器も開示されている。
【選択図】 図４

Description

本発明は熱交換器で使用されたときに改善された流れの分配を可能にする熱交換器プレートに関する。本発明は、さらに、複数の熱交換器プレートを有している熱交換器に関する。

従来のプレート熱交換器は、各流路を隣接する流路から密封し、複数の流体を交互の流路へ向ける複数のガスケットが嵌められている複数の熱伝達プレートを使用する。この種類のプレート熱交換器は、効果的な加熱、冷却、熱回収、凝縮、および蒸発のための標準的な装置として産業界で広く使用されている。

そのようなプレート熱交換器は、複数のガスケットが嵌められている一連の薄い波形の複数の熱交換器プレートからなる。それから、これらの複数のプレートは、平行な流路をを作るために、フレームプレートと圧力プレートとの間で１つに圧縮される。２つの流体が交互の流路内を流れ、それによって一方の流体から他方の流体への熱エネルギーの伝導を発生させることができる大きな表面領域が得られる。複数の流路には、熱伝達をできるだけ効率的にするために、両方の流体の流れに最大の乱流を引き起こす異なる波形パターンが設けられている。２つの異なる流体は通常熱交換器の上と下からそれぞれ流入し流出する。これは、向流原理として知られている。

ろう付けされている熱交換器に比べて複数のガスケットを有している熱交換器を使用する利点は、複数の熱交換器プレートを分離するのが容易なことである。これは、熱交換器プレートを掃除したり、熱交換器の容量を調整するときに有利である。これは、必要に応じて熱交換器プレートを単に追加したり取り除いたりすることによって行われる。

ある種類の熱交換器において、熱交換器は、１つの流路が冷媒用であって、１つの流路が冷却される製品用である２つの異なる流路を構成するように、１つおきに１８０度回転させて取り付けられている１種類のプレートを有している。密封が各プレートの間で行われている。そのような構成はコスト効果があり、多くの用途で有用である。各プレートには、一方で機械的な剛性を実現し、他方で液体への熱伝達を改善するように複数の尾根と谷とが設けられている。複数のプレートのパターンが互いに接触し、プレートパッケージの機械的剛性を改善するような状態で、複数のプレートが互いを支持することになる。これは、２つの流体が異なる圧力を有しているときには特に重要である。この種類の熱交換器については、入口と出口の開口領域はこれらが両方の流路に使用できるように構成されていなければならない。

熱交換器の流路内では、該流路の幅にわたる温度の分布ができるだけ一様であることが有利である。一様ではない温度分布は、熱交換器の効率に悪影響を及ぼすことになる。これは、たとえば、加熱される流体の場合である。温度の分布が一様ではなければ、流体の一部の加熱が不十分であるのに対して、流体の他の一部は必要以上に加熱されることになる。出口ポートの位置で、流体は混合され、それは加熱された流体の一部分が流体のその他の部分によって冷却されることを意味する。

一様ではない温度分布がほとんどの熱交換器に存在している。これは、入口と出口のポートが熱交換器の熱伝達面に対して非対称に配置されているためである。従来の熱交換器において、入口と出口のポートは熱交換器プレートの複数の角に配置されている。このようにして、熱伝達面をできるだけ大きく維持している。この配置の欠点は、流体が移動する距離がプレートの幅にわたって異なることである。

この問題に対する様々なアプローチが公知である。流路内でさまざまな種類の流路パターンを使用することによって流れの分配を改良することが一般的である。大きな熱交換器において、特定のパターンが熱交換器の分配領域で使用され、他のパターンが熱交換器の熱伝達領域で使用される。異なるパターンの目的は、流体をより一様に分配するために、熱伝達流路の全域にわたって圧力低下を増大させることである。しかし、圧力低下を過大にすることは不可能である。比較的小さい熱交換器については、熱交換器プレートの大きさのために特定の分配領域を有することは不可能である。異なる熱交換器プレートを有している熱交換器においては、異なる分配パターンを異なる流路に有することができる。これは、１種類の複数の熱交換器プレートだけを有している熱交換器の場合ではない。

特開平9−１５２１２号公報においては、平坦な複数の領域を備えている複数の熱交換器プレートを有している熱交換器が示されている。各熱交換器プレートには、山形形状のパターンとその間のパターンが全くない２つの平坦な領域からなる３つの領域が備わっている。この構成の目的は、水流を２つの平坦な領域で混合できるようにすることによって、熱交換器内の温度分配を均一化することである。この解決策は、大きさが問題とならない比較的大きな熱交換器では有効であるが、かなり空間を使用するように見える。２つの平坦な表面は効果的な熱伝達面を減少させることになり、それによって熱交換器がかなり大きくなる。パターンも長さ方向に非対称で、それは熱交換器の２つのプレート構成を必要とする。

これらの解決策が機能する用途もあるが、いくつかの欠点が依然としてある。したがって、改善の余地がある。

そのため、本発明の目的は、流れの分配が改善されている熱交換器を実現する熱交換器プレートを提供することである。本発明のさらなる目的は、流れの分配が改善されている熱交換器を提供することである。

本発明によるこの問題に対する解決策は請求項１の特徴部分に記載されている。請求項２から６は、熱交換器プレートの有利な実施態様を含んでいる。請求項７は有利な熱交換器を含んでおり、請求項８から１２はこの熱交換器の有利な実施態様を含んでいる。

複数の尾根と谷とからなる波形パターンを有している熱伝達面を備えている熱交換器プレートであって、ポートホールと熱伝達面との間に配置されている開かれた断熱分配領域と、ポートホールと熱伝達面との間に配置されている閉じられた断熱領域とを有し、開かれた断熱分配領域は、対角線方向の開かれた溝と熱伝達面との間に配置されている対角線方向の開かれた側部分配支持部分と、対角線方向の開かれた溝とポートホールとの間に配置されている対角線方向の開かれた側部断熱支持部分とを有し、閉じられた断熱領域は、対角線方向の閉じられた溝と熱伝達面との間に配置されている対角線方向の閉じられた側部分配支持部分と、対角線方向の閉じられた溝とポートホールとの間に配置されている対角線方向の閉じられた側部断熱支持部分とを有する熱交換器プレートによれば、本発明の目的は、熱交換器プレートが、対角線方向の開かれた側部分配支持部分と熱伝達面との間の伝達経路と、対角線方向の閉じられた側部分配支持部分と熱伝達面との間のバイパス経路とをさらに有することにおいて達成される。

熱交換器プレートのこの第１の態様によって、熱交換器内で改善された流れの分配を可能にする熱交換器プレートが得られる。このようにして、熱交換器の効率を改善することができる。特に、本発明は、プレート熱交換器内の熱伝達通路の全幅にわたる均一な流れの分配を可能にする。これは、流体が熱交換器の全幅にわたって熱伝達通路に流入できるようにするバイパス通路が熱交換器の複数の流路内に作られていることにおいて達成される。したがって、流体が流れることができない、または流体の速度が低い領域が無くなる。

新規の熱交換器プレートの有利な発展形態において、バイパス経路は伝達経路よりも広い。この利点は、バイパス経路から熱伝達通路への複数の開口が作られ、圧力低下が比較的低くなることである。これによって、流体がバイパス経路から熱伝達通路まで均一に流れることができるようにする。

熱交換器プレートの有利な発展形態において、伝達経路とバイパス経路は波形パターンのプレス深さの半分の高さを有している。この利点は、バイパス通路から熱伝達通路への複数の開口を最適化し、熱交換器内の流れの分配を改善できることである。

新規の熱交換器において、熱交換器は、断熱通路と熱伝達通路との間の伝達通路と、流路密封ガスケットと熱伝達面との間のバイパス通路とを有している。これによって、効率が改善された熱交換器が得られる。

熱交換器のこの第１の態様によって、改善された流れの分配を可能にする熱交換器が得られる。これは、バイパス通路が、熱交換器の全幅にわたって流体が熱伝達通路に流入できるようにすることにおいて達成される。したがって、流体が流れることができない、または流体の速度が低い領域が無くなる。

本発明の熱交換器の有利なさらなる発展形態において、１つの熱交換器プレートの熱伝達面の端部領域は他の熱交換器プレートのバイパス経路の上方を延びている。これは、バイパス通路内に複数の比較的大きな開口が作られ、それによってバイパス通路内の流体の流れが低い圧力低下で熱伝達通路内に流入できるようになることで有利である。改善された流れの特性によって、熱伝達通路において複数の流れの領域の流速が低くなることが避けられる。したがって、熱交換器の熱伝達通路全体を熱交換器の２つの流路間の熱伝達に使用することができる。

本発明を、添付の図面に示している実施形態を参照して以下でさらに詳細に説明する。

本発明の熱交換器プレートの第１の実施形態の図である。 本発明の熱交換器プレートの第２の実施形態の図である。 図２の熱交換器プレートの詳細図である。 本発明の熱交換器の一部の図である。

以下で説明するさらなる発展部分を備えている本発明の実施形態は、例としてのみ見なすべきであって、特許請求によってもたらされる保護の範囲を限定するものでは決してない。

以下では、本発明の熱交換器プレートと本発明の熱交換器を説明する。図１から３において、複数の熱交換器プレートを示し、図４において、熱交換器の一部を示している。

図１は本発明の熱交換器プレートの第１の実施形態を示している。熱交換器プレートは、業界全体においてさまざまな液体の一般的な加熱と冷却用の熱交換器において使用することを意図している。熱交換器プレート１は、熱交換器内で入口ポートまたは出口ポートを構成することになる４つのポートホール、２、３、４、５を有している。図示の熱交換器プレートは、熱交換器の組み立てにはプレートが１種類で十分なように構成されている。したがって、熱交換器が組み立てられたときに、異なる複数の流路を得るために、１つおきに熱交換器プレートが水平方向の軸線１０に対して上下に反転している。このように、一方のプレートのパターンが他方のプレートのパターンを支持することによって、複数の接触点が発生するように、パターンが相互作用することになる。

熱交換器プレートは、複数の尾根７と谷８を有している波形パターンを有している波形の熱交換表面６をさらに有している。波形のパターンはさまざまな構成を有していてもよい。１つの一般的なパターン構成は、いわゆる山形つまり魚の骨のパターンであって、波形の方向が１回または２回以上変化している。山形に形作られているパターンの単純な形態はＶ字形状である。図示の例では、波形のパターンはまっすぐな長さ方向の波形を有している。波形の表面のパターン、つまり複数の尾根７と谷８とは、熱交換器プレートの長さ方向の軸線９に対して角度を有している。この例では、波形のパターンはパターンが熱交換器の水平方向の軸線１０に対して鏡に映したように反転するように、水平方向の軸線１０の位置で方向が変化している。使用されるパターンに依存して、パターンは軸線１０に対して鏡に映したように反転していてもいなくてもよい。熱伝達面の外側のプレートの複数の領域、つまり入口と出口のポートの領域は、図示している例では常に鏡に映したように反転している。

波形パターンが長さ方向の軸線９に対して傾斜している角度αは熱交換器の意図している用途に依存して選択してもよい。２０度と７０度との間の角度が好ましい。比較的大きな角度αは、複数の流路に対して高い圧力低下となるのに対して、比較的小さい角度αは、複数の流路に対して低い圧力低下となる。図１に示している熱交換器プレートについては、角度αは３０度である。図２に示している熱交換器プレートについては、角度αは６０度である。

各ポートホールの近くの、ポートホールと熱伝達面との間に、断熱伝達領域が位置している。伝達領域は、対角線方向の溝、対角線方向の断熱支持部分、および対角線方向の分配支持部分を有している。ポートホール２と熱伝達面との間の伝達領域は、この例では開かれた側部領域と呼ばれるが、それは流体がこの領域上のアクティブな流路を通して流れることになるからである。ポートホール５と熱伝達面との間の伝達領域は、この例では閉じられた側部領域と呼ばれるが、それはこの領域がアクティブな流路の密封ガスケットによって区分されることになるからである。

したがって、上側の開かれた側部断熱伝達領域１１は、ポートホール２と熱伝達面６との間に位置しており、上側の閉じられた側部断熱領域１２は、ポートホール５と熱伝達面６との間に位置している。上側の開かれた側部断熱領域１１は、対角線方向の開かれた側部溝１３、対角線方向の開かれた側部分配支持部分１４、および対角線方向の開かれた側部断熱支持部分１５を有している。上側の閉じられた側部断熱領域１２は、対角線方向の閉じられた側部溝１６、対角線方向の閉じられた側部分配支持部分１７、および対角線方向の閉じられた側部断熱支持部分１８を有している。これらの支持部分は突出している複数の支持ノブ（knobs）を有している。

２つの対角線方向の溝は、流路を定め、区分するために使用されている密封ガスケットを受け入れるように構成されている。対角線方向の溝は、２つの熱交換器プレートに間に作られる流路に従って密封ガスケットを有していてもよいし、有していなくてもよい。図３は、熱交換器プレートの上側の端部と下側の端部とを示している。上側の端部と下側の端部は相対的な用語に過ぎず、熱交換器プレートが使用可能な１つの位置を指す。それらは本明細書では２つの端部を区別するために使用する。

図３において、第２の熱交換器プレートが第１の熱交換器プレートに組み付けられたときに第１の流路が得られるように、流路密封ガスケット２０が熱伝達面の周囲のガスケット溝内に配置されている。図４において、第１と第２の流路を示している。ガスケット溝は、熱交換器プレートにプレスされている２つの支持部分によって支持されている。複数の熱交換器プレートが熱交換器に組み立てられたときに、１つの支持部分の複数の支持ノブは、他の支持部分の複数の支持ノブの間の領域に配置されることになる。ポート密封ガスケット２３はアクティブなポートホール４を区分している。

上側の開かれた側部断熱領域１１において、対角線方向の分配支持部分１４は、熱伝達面６と対角線方向の溝１３との間に位置しており、対角線方向の断熱支持部分１５は、対角線方向の溝１３とポートホール２との間に位置している。対角線方向の断熱支持部分１５は、上側の断熱領域１１と対角線方向の溝１３とを安定させるために必須である。対角線方向の分配支持部分１４は、対角線方向の溝１３を安定させるために必須である。複数の支持ノブは、正方形、長方形または円形などのなどのさまざまな形状を有しているが、対角線方向の溝を十分に支持しながら流路内の流体がポートから熱伝達通路に最小の流れ抵抗で流れ込むことができるように、つまり、断熱伝達通路を通した圧力低下ができるだけ小さくなるように構成されている。

同様な、下側の開かれた側部断熱伝達領域３０は、熱交換器プレートの下側の部分の、ポートホール３と熱伝達面との間に位置している。下側の断熱伝達領域は、下側の伝達経路３１、対角線方向の開かれた分配支持部分３４、対角線方向の溝３３、および対角線方向の開かれた側部断熱支持部分３５を有している。

上側の閉じられた側部断熱伝達領域１２において、対角線方向の分配支持部分１７は、熱伝達面と対角線方向の溝１６との間に位置しており、対角線方向の断熱支持部分１８は、対角線方向の溝１６とポートホール５との間に位置している。対角線方向の断熱支持部分１８は、断熱伝達領域１２と対角線方向の溝１６に対して不可欠である。対角線方向の分配支持部分１７は、対角線方向の溝を安定化するために不可欠である。複数の支持ノブは異なる形状を有していてもよいが、流路内の流体がポートから熱伝達通路に最小の流れ抵抗で流れることができるように、つまり断熱伝達通路を通した圧力低下ができるだけ小さくなるように構成されている。同様な、下側の閉じられた側部断熱伝達領域は、ポートホール４と熱伝達面との間の熱交換器プレートの下側の部分に位置している。

熱交換器プレートのパターンのプレス深さは、熱交換器プレートの様々な場所の間で変化してもよい。図示の実施形態において、対角線方向の溝１３を有している上側の開かれた側部断熱伝達領域１１は、完全なプレス深さまでプレスされている。したがって、断熱伝達領域は、対角線方向の分配支持部分１４の突出している支持ノブのある第１の基本高さレベルと完全なプレス深さの高さを有している対角線方向の断熱支持部分１５とを有することになる。

対角線方向の溝１６を有している上側の閉じられた側部断熱伝達領域１２は、同様に完全なプレス深さまでプレスされている。複数の支持ノブは完全なプレス深さの高さを有している。図示の例においては、断熱伝達領域１２の複数の支持ノブの間の複数の領域には、支持部分１７、１８の剛性を高めるために、半分の高さにプレスされている複数の縁が備わっている。いくつかの支持ノブにも半分の高さの剛性を高めるエンボスが同様に設けられている。これらの半分の高さのプレス部分は、上側の閉じられた側部断熱伝達領域の剛性を高めるために使用可能であるが、それは断熱伝達領域のこの側部が流路の一部にはならないためである。したがって、複数の縁は、いずれの流路においても流体の流れを妨害することはない。

複数の支持ノブは異なる形状を有していてもよい。それらの主な目的は、熱交換器の複数の断熱伝達領域と複数の対角線方向の溝とを安定化させることである。熱伝達面の波形パターンから離れている複数の支持ノブを使用することによって、複数の対角線方向の溝の均一で改善されている剛性が得られる。２つの断熱伝達領域は、熱交換器プレートが熱交換器に取り付けられるときには断熱表面を構成することになり、それはこれらの断熱伝達領域がこの領域における流体の２つの流れの間の熱伝達の一部とはならないからである。

上側の断熱伝達領域１１の対角線方向の開かれた側部分配支持部分１４と熱伝達面６との間に、２つの熱交換器プレートによって構成される流路内に伝達経路を構成することになる長さ方向の上側の伝達経路２１が存在している。上側の伝達経路２１には、断熱伝達領域１１のパターンと熱伝達面のパターンとの間の遷移領域の役割がある。この例の伝達経路はプレス深さの半分の高さを有している。伝達経路が完全なプレス深さの高さを有するようにすることもできる。いずれにしろ、２つの熱交換器プレートの間に作られた伝達通路が完全なプレス深さの高さを有することが重要である。

１つの熱交換器プレートの前側と他の熱交換器プレートの後側とが流路を構成するために使用され、したがって、伝達通路が伝達経路２１と他の熱交換器プレートの後側との間に構成される。完全なプレス深さの高さを有している伝達通路を得るためには、２つの対応している熱交換器プレート表面が適切な高さを有していることが重要である。

上側の伝達経路は流路内に伝達通路を構成し、対角線方向の分配支持部分１４からの妨害を最小にしながら、流路内の流体が交差している波形パターンの熱交換通路に均一な態様で進入できるようにすることになる。このように、対角線方向の溝１３は均一に支持されており、同時に、熱伝達通路内への均一な流れが得られる。熱伝達面の複数の尾根と複数の谷とが対角線方向のガスケット溝まで延びている公知の熱交換器においては、対角線方向のガスケット溝はより剛性が低くなり、それは対角線方向のガスケット溝の支持が非対称となるためである。したがって、複数のガスケット支持ノブが使用された場合には、伝達経路の使用によって流れの分配が改善されることになる。

熱交換器プレートの入口と出口のポート領域は水平軸線に対して鏡に映したように反転しているため、下側の伝達経路３１も出口ポート開口３用に設けられている。この下側の伝達経路は、下側の断熱伝達通路に入る前に伝達通路が圧力を均等にできるようにすることになるので、熱伝達通路からの流体が出口に一様に流入できるようにする下側の伝達通路を構成することになる。

閉じられた側部分配支持部分１７と熱伝達面６との間の長さ方向の上側のバイパス経路２２がさらに設けられている。上側のバイパス経路は、この例においては、上側の伝達経路と同じように、プレス深さの半分の高さを有している。これによって、完全なプレス深さの全高を有している２つのバイパス通路を、熱交換器プレートの両側に、つまり両方の流路内に、構成することができるようになる。伝達経路については、得られたバイパス通路が完全なプレス深さの高さを有していることが重要である。したがって、バイパス経路の実際の高さは、バイパス通路が構成されるときに、他方の熱交換器表面の対応している表面と共に構成されることになる。上側のバイパス経路は、上側のバイパス通路を２つの熱交換器プレートによって構成される流路内に構成することになる。上側のバイパス通路によって、入口からの流体を熱伝達通路の交互の波形のパターン全体に流入させることができるようにする。流体はバイパス通路内に流入することになり、それによる圧力低下は小さい。バイパス通路から、熱伝達通路の流体は交差している波形のパターンに流入することになる。このように、流路の熱伝達通路の領域全体が熱伝達に使用されることになる。

したがって、バイパス通路に使用によって、流体が熱伝達通路内に均一に流入できるようになる。熱伝達通路内の流れの抵抗はバイパス通路内よりもはるかに高いため、熱交換器の流れの分配が改善されることになる。これによって、ポートホール５に最も近い交互の波形のパターンの部分、つまり入力ポートから最も遠い熱伝達通路の入口部分を有効に使用することができるようになる。

熱交換器プレートの入口と出口のポート領域は水平軸線に対して鏡に映したように反転しているため、下側のバイパス経路３２も出口ポート開口の位置で得られる。このバイパス経路によって、ポートホール４に最も近い交差している波形パターンの領域、つまり出口ポート３から最も遠い熱伝達通路の出口部分からの流体を有効に使用できるようにする下側のバイパス通路が構成されることになる。

伝達経路の幅は、熱伝達面の尾根の幅と同程度であることが好ましい。上側の伝達経路は、対角線方向の分配支持部分１４から熱伝達面への遷移部分を構成している。伝達経路の幅は流体が熱伝達通路内に流入する前に伝達経路が流体の圧力を伝達経路全体で一様にできるようにするように選択される。伝達経路の幅が狭すぎる場合、伝達経路の全長に沿った流れが限定されることになる。十分に広い伝達経路によって、対角線方向の分配支持部分を通した流れの差が一様になる。

伝達経路またはバイパス経路の幅は、対角線方向の分配支持部分のパターンと熱伝達面との間の距離が最小になる位置で計測される。経路の最も狭い部分がそれぞれの経路の圧力低下を決定することになる。

流体が熱伝達通路内にバイパス通路から比較的低い圧力低下で流入できるようにバイパス経路の幅は伝達経路の幅よりも広いことが好ましい。これは長さ方向の軸線に対してバイパス経路の角度と同程度の角度を備えている熱伝達面の波形パターンを有している熱交換器プレートに対して特に重要である。そのような例を図２と３に見ることができる。ここで、波形の熱伝達パターンの尾根２４は上側のバイパス経路２２と並行に延びている。２つの熱交換器プレートが流路を構成するように組み立てられると、上側のバイパス通路１２２が上側のバイパス経路２２と下側の伝達経路３１の後ろのプレート側との間に構成される。したがって、熱伝達通路内にバイパス通路から流入した流体は尾根２４と端部領域２５との間に構成された複数の開口を通して熱伝達通路内に流入しなければならない。したがって、１つの熱交換器プレートの波形パターンの端部領域がバイパス経路にわたって延びていることが重要である。図示の例では、バイパス経路はプレス深さの半分の高さを有している。バイパス経路内に、バイパス経路にわたって延びている端部領域２５の尾根によって、熱伝達通路内への十分に大きい複数の開口が得られる。このように、尾根２４と端部領域２５との間に構成されている複数の開口によって、流体が複数の開口を通して小さい圧力低下で熱伝達通路内に流入させることができるようになる。バイパス経路の幅は、伝達経路の幅の２倍程度であることが好ましく、熱交換器の使用と熱交換器プレートの寸法とに依存して寸法が設定されている。

バイパス経路は、流体の流れが効果的に熱伝達通路全体に分配されるのを助けることになる。公知の熱交換器プレートにおいて、波形パターンは、対角線方向のガスケット溝の位置で終わることになり、それは、交差している波形のパターンが密封ガスケットの位置ですぐに終わる場合があることを意味している。したがって、密封ガスケットに近い領域、つまり入口ポートから最も遠い領域は、流体の流速が低くなり、結果として、熱伝達が低くなる。バイパス経路と個別のガスケット支持ノブを対角線方向の分配支持領域に導入することによって、熱交換器の流路内で流れの分配が改善する。これは、熱伝達通路を通した圧力低下が熱交換器の全幅にわたって実質的に等しくなることを意味している。バイパス経路を通して圧力低下は比較的低く、特に、熱伝達通路を通した圧力低下と比較して低い。

同様に、出口ポート３に近い領域に下側のバイパス経路３２がある。このバイパス経路は、プレートの熱交換器表面全体を効果的に使用できるようにする出口バイパス通路の構成を助けることになる。公知の熱交換器において出口ポートから最も遠い領域では流速が低く、それによって今度はこの領域の熱伝達が低くなる。

図４において、４つの熱交換器プレートを有している熱交換器の一部を示している。熱交換器プレートの間に、複数の流路が構成されている。各流路は第１の流体か第２の流体を搬送することになる。図示の例では、流路１０１と３０１とが第１の流体を搬送し、流路２０１が第２の流体を搬送することになる。この図示の例では、流路１０１と２０１は、向流構成で使用される、つまり流路１０１を通した流れは、流路２０１に対して反対方向に流れる。完成した熱交換器は、複数の熱交換器プレートと、前部プレートと後部プレートとを有することになる。前部と後部のプレート（不図示）は熱交換器を安定させ、熱交換器の接続用の接続手段も実現することになる。

各流路は、複数の熱交換器プレート間の流路を区分している密封ガスケット１２０、２２０、３２０によって定められている。３つの密封ガスケットは３つの密封ガスケット間の複数の接続部材と共に通常は一体に作られている。密封ガスケット１２３、１２４、２２３、２２４、３２３、３２４はそれぞれの流路内でアクティブではない複数のポートホールを密封する。流路１０１において、ポート１０２はアクティブな入口ポートであって、ポート１０３はアクティブな出口ポートである。流路２０１において、ポート２０４はアクティブな入口ポートであって、ポート２０５はアクティブな出口ポートである。流路３０１において、ポート３０２はアクティブな入口ポートであって、ポート３０３はアクティブな出口ポートである。

第１の流体は入口ポート１０２を通って流路１０１に流入する。流体は上側の断熱通路１１１を通過し、流体の一部は、上側の伝達通路１２１を通して熱伝達通路１０６内に分配される。流体の一部は、上側のバイパス通路１２２を通って熱伝達通路１０６内に流入することになる。上側の伝達通路１２１の使用によって、上側の断熱通路から熱伝達通路内に直接通過する流体の流れの分配が改善されることになる。上側のバイパス通路の使用によって熱伝達通路全体にわたって流れの分配が増加することになる。流体が熱伝達通路全体を通過した後で、流体は流路から出口ポート１０３を通して流出する。流体の一部は下側の伝達通路１３１と下側の断熱通路１３０を通過し出口ポート１０３に流入する。流体の残りの部分は下側のバイパス通路１３２と下側の断熱通路１３０を通過し出口ポート１０３に流入する。下側のバイパス通路の使用によって、流体の一部がバイパス通路を通過できるようになる。これによって、熱交換器の熱伝達通路の幅にわたる流れの分配が改善され、それが今度は熱交換器の熱伝達効率を改善することになる。

第２の流体は向流構成のために入口ポート２０４を通して流路２０１内に流入する。流体は下側の断熱通路２３０を通過し、流体の一部は、下側の伝達通路２３２を通して熱伝達通路２０６内に分配される。流体の一部は、下側のバイパス通路２３３を通って熱伝達通路２０６内に流入することになる。伝達通路２３２に使用によって、断熱通路から熱伝達通路内に直接通過する流体の流れの分配が改善されることになる。バイパス通路２３３の使用によって熱伝達通路全体にわたって流れの分配が増加することになる。流体が熱伝達通路全体を通過した後で、流体は流路から出口ポート２０５を通して流出する。流体の一部は上側の伝達通路２２１と上側の断熱通路２１１を通過し出口ポート２０５に流入する。流体の残りの部分は上側のバイパス通路２２７と上側の断熱通路２１１を通過し出口ポート２０５に流入する。バイパス通路の使用によって、流体の一部がバイパス通路を通過できるようになる。これによって、熱交換器の熱伝達通路の幅にわたる流れの分配がより一様になって、それが今度は熱交換器の熱伝達効率を改善することになる。

流路３０１を通した流れは流路１０１を通した流れと同じである。これが熱交換器内の全ての流路で繰り返される。熱交換器内の流路の数、つまり熱交換器プレートの数は熱交換器の必要な熱伝達容量によって定まる。

本発明の熱交換器プレートは特別な分配領域は一切有しておらず、特定のパターンを備えている熱伝達面だけを有している。熱伝達面は断熱領域まで延びており、特定の分配領域のための空間やその可能性のない比較的小さいプレート熱交換器に対して有利である。

本発明は前述の実施形態に限定されていると見なすべきではなく、後述の特許請求の範囲内で多数の追加の変形例と修正例が可能である。一例において、対角線方向の分配支持部分の異なるパターンを複数の熱交換器カセットで使用してもよい。

従来技術：
１：熱交換器プレート
２：ポートホール
３：ポートホール
４：ポートホール
５：ポートホール
６：熱伝達面
７：尾根
８：谷
９：長さ方向の軸線
１０：水平方向軸線
１１：上側の開かれた側部断熱領域
１２：上側の閉じられた側部断熱領域
１３：対角線方向の開かれた側部溝
１４：対角線方向の開かれた側部分配支持部分
１５：対角線方向の開かれた側部断熱支持部分
１６：対角線方向の閉じられた側部溝
１７：対角線方向の閉じられた側部分配支持部分
１８：対角線方向の閉じられた側部断熱支持部分
１９：くぼみ
２０：流路密封ガスケット
２１：上側の伝達経路
２２：上側のバイパス経路
２３：ポート密封ガスケット
２４：尾根
２５：端部領域
３０：下側の開かれた側部断熱領域
３１：下側の伝達経路
３２：下側のバイパス経路
３３：対角線方向の開かれた側部溝
３４：対角線方向の開かれた側部分配支持部分
３５：対角線方向の開かれた側部断熱支持部分
１０１：流路
１０２：ポートホール
１０３：ポートホール
１０４：ポートホール
１０５：ポートホール
１０６：熱伝達通路
１１１：上側の断熱通路
１２０：流路密封ガスケット
１２１：上側の熱伝達通路
１２２：上側のバイパス通路
１２３：ポート密封ガスケット
１２４：ポート密封ガスケット
１３０：下側の断熱通路
１３１：下側の伝達通路
１３２：下側のバイパス通路
２０１：流路
２０２：ポートホール
２０３：ポートホール
２０４：ポートホール
２０５：ポートホール
２０６：熱伝達通路
２１１：上側の断熱領域
２２０：流路密封ガスケット
２２１：上側の熱伝達通路
２２２：上側のバイパス通路
２２３：ポート密封ガスケット
２２４：ポート密封ガスケット
２３０：下側の断熱領域
２３１：下側の伝達通路
２３２：下側のバイパス通路
３０１：流路
３０２：ポートホール
３０３：ポートホール
３２０：流路密封ガスケット
３２３：ポート密封ガスケット
３２４：ポート密封ガスケット

Claims (12)

1. 複数の尾根（７）と谷（８）とからなる波形パターンを有している熱伝達面（６）を備えている熱交換器プレート（１）であって、
   ポートホール（２）と前記熱伝達面（６）との間に配置されている開かれた断熱分配領域（１１）と、
   ポートホール（５）と前記熱伝達面（６）との間に配置されている閉じられた断熱領域（１２）と、を有し、
   前記開かれた断熱分配領域（１１）は、対角線方向の溝（１３）と前記熱伝達面（６）との間に配置されている対角線方向の開かれた側部分配支持部分（１４）と、前記対角線方向の溝（１３）と前記ポートホール（２）との間に配置されている対角線方向の開かれた側部断熱支持部分（１５）と、を有し、
   前記閉じられた断熱領域（１２）は、対角線方向の閉じられた溝（１６）と前記熱伝達面（６）との間に配置されている対角線方向の閉じられた側部分配支持部分（１７）と、前記対角線方向の閉じられた溝（１６）と前記ポートホール（５）との間に配置されている対角線方向の閉じられた側部断熱支持部分（１８）と、を有する熱交換器プレートにおいて、
   前記対角線方向の開かれた側部分配支持部分（１４）と前記熱伝達面（６）との間の伝達経路（２１）と、前記対角線方向の閉じられた側部分配支持部分（１７）と前記熱伝達面（６）との間のバイパス経路（２２）と、をさらに有することを特徴とする、熱交換器プレート。
2. 前記バイパス経路（２２）は前記伝達経路（２１）よりも広い、請求項１に記載の熱交換器プレート。
3. 前記伝達経路（２１）は前記バイパス経路（２２）よりも入口ポートホール（２）に近い、請求項１または２に記載の熱交換器プレート。
4. 前記伝達経路（２１）と前記バイパス経路（２２）は前記波形パターンのプレス深さの半分の高さを有している、請求項１から３のいずれかに記載の熱交換器プレート。
5. 前記熱伝達面（６）の前記波形パターンは、まっすぐな、長さ方向の複数の波形を有している、請求項１から４のいずれかに記載の熱交換器プレート。
6. 前記熱伝達面（６）の前記波形パターンの角度は、長さ方向の軸線（９）に対して２０度と７０度との間の角度を有している、請求項１から５のいずれかに記載の熱交換器プレート。
7. 請求項１から６のいずれかに記載の複数の熱交換器プレート（１）を有する熱交換器。
8. 入口ポート（１０２、２０４）と、出口ポート（１０３、２０５）と、それら入口ポートおよび出口ポートの間に、交差した波形パターンを有している熱伝達通路（１０６、２０６）と、を有する熱交換器において、
   断熱通路（１１１、２１１）と熱伝達通路（１０６、２０６）との間の伝達通路（１２１、２２１）と、流路密封ガスケット（１２０、２２０）と前記熱伝達面（１０６、２０６）との間のバイパス通路（１２２、２２２）と、をさらに有することを特徴とする、請求項７に記載の熱交換器。
9. 前記バイパス通路（１２２、２２２）は前記伝達通路（１２１、２２１）よりも広い、請求項８に記載の熱交換器。
10. 前記伝達通路（１２１）は、熱交換器プレートの上側の前記伝達経路（２１）と、回転して設けられている熱交換器プレートの下側の前記バイパス経路（３２）の裏面と、の間に得られる、請求項８または９に記載の熱交換器。
11. 前記バイパス通路（１２２）は、熱交換器プレートの上側の前記バイパス経路（２２）と、回転して設けられている熱交換器プレートの下側の前記伝達経路（３１）の裏面との間に得られる、請求項８から１０のいずれかに記載の熱交換器。
12. 前記バイパス通路（１２２）内で、１つの熱交換器プレートの前記熱伝達面（６）の端部領域（２５）は他の熱交換器プレートの前記バイパス経路（２２）の上方を延びている、請求項８から１１のいずれかに記載の熱交換器。

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