[go: up one dir, main page]

JP6770200B2 - 熱交換板および熱交換器 - Google Patents

熱交換板および熱交換器 Download PDF

Info

Publication number
JP6770200B2
JP6770200B2 JP2019538635A JP2019538635A JP6770200B2 JP 6770200 B2 JP6770200 B2 JP 6770200B2 JP 2019538635 A JP2019538635 A JP 2019538635A JP 2019538635 A JP2019538635 A JP 2019538635A JP 6770200 B2 JP6770200 B2 JP 6770200B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
medium
plate
media
heat exchanger
passage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019538635A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2020505574A (ja
Inventor
エリック・グスタフ・ウルリク・グランリド
マルセロ・マスグラウ
Original Assignee
アルファ−ラヴァル・コーポレート・アーベー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by アルファ−ラヴァル・コーポレート・アーベー filed Critical アルファ−ラヴァル・コーポレート・アーベー
Publication of JP2020505574A publication Critical patent/JP2020505574A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6770200B2 publication Critical patent/JP6770200B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0031—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
    • F28D9/0043—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another
    • F28D9/005—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another the plates having openings therein for both heat-exchange media
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/005—Arrangements for preventing direct contact between different heat-exchange media
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/04—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element
    • F28F3/042—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of local deformations of the element
    • F28F3/044—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of local deformations of the element the deformations being pontual, e.g. dimples
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/04—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element
    • F28F3/042—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of local deformations of the element
    • F28F3/046—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of local deformations of the element the deformations being linear, e.g. corrugations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0059—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for petrochemical plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0061—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for phase-change applications
    • F28D2021/0063—Condensers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

本発明は、熱交換板と、このような板を複数備える熱交換器とに関する。具体的には、本発明は、凝縮器型の板熱交換器において有用である。
異なる種類の熱交換器が多くの異なる用途において使用されている。特定の種類の先行技術の熱交換器はプレート熱変換器であり、プレート熱変換器では、熱交換される異なる媒体の流れ通路が、そのような熱交換板の積層の中で隣接する板の間に形成され、具体的には、このような板における対応する熱交換面によって画定される。
具体的には、プレート熱変換器は、比較的薄い圧印された金属薄板品から有利に製造できることが分かっており、それらの金属品を結合して熱交換器を形成することができる。このような熱交換器は比較的効率的に作ることができる。
先行技術には、とりわけWO2009112031A3、EP1630510B2、およびEP1091185A3があり、魚の骨状の突出パターンを伴う板による熱交換器を記載している。
さらに、EP0186592B1には、窪みが設けられた板によるプレート熱変換器が記載されている。
本出願の出願のときにまだ公開されていない欧州特許出願EP16192854.4は、不十分な機械的安定性と、熱交換器にわたる所与の最大で許容可能な圧力損失の下での熱交換効率と、使用される熱媒体の量の最小化とに関して、このような先行技術の熱交換器における問題を解決するように設計された熱交換板および熱交換器を記載している。
WO2009112031A3 EP1630510B2 EP1091185A3 EP0186592B1 欧州特許出願EP16192854.4 WO2015057115A1 DE19547185A1 DE10049890B4 特開2013-130300
本発明は、全体の熱交換効率、機械的安定性、および使用される熱媒体の量の最小化を維持する一方で、前記未公開の欧州特許出願において開示されている、一般的な種類のプレート熱変換器において冷却される熱媒体の効率的な冷却を達成するという追加の問題を解決する。具体的には、本発明は、熱交換器が凝縮器である場合と、前記冷却される熱媒体が最初に凝縮され、その後に、当該の媒体の凝縮温度未満の温度まで過冷却される場合とに、これらの目的を達成する。さらに具体的には、これらの利点は、過冷却される熱媒体が、熱的に動作する冷却機械で例えば使用される冷媒である好ましい場合に、達成される。
さらなる以前の公開には、向上させられた熱媒体冷却のための通路を伴う熱交換器を開示するWO2015057115A1と、板交換器における乱流増加要素を開示するDE19547185A1と、それぞれの板交換器におけるそれぞれの熱伝達を増加させる障壁システムを開示するDE10049890B4および特開2013-130300とがある。
したがって、本発明は、第1の媒体と第2の媒体との間の熱交換器のための板に関し、板は、延在の主平面と主長手方向とに関連付けられ、実質的に前記主平面と平行に延在し、第1の媒体と接触するように配置された第1の熱伝達面であって、前記第1の媒体は、概して第1の流れ方向において第1の面に沿って流れる、第1の熱伝達面と、実質的に前記主平面と平行に延在し、第2の媒体と接触するように配置された第2の熱伝達面であって、第2の媒体は、概して第2の流れ方向において第2の面に沿って流れる、第2の熱伝達面とを備え、第1の熱伝達面は、第1の媒体入口領域と、第1の媒体移動領域と、第1の媒体出口ポートを備える第1の媒体出口領域とを備え、第2の熱伝達面は、第2の媒体入口領域と、第2の媒体移動領域と、第2の媒体出口領域とを備え、第2の媒体入口領域は、主平面において第1の媒体出口領域と重なり、主平面において前記第1の媒体出口ポートと重ならない第2の媒体入口ポートを備え、この板は、第1の媒体出口領域は、第1の熱伝達面のそれぞれの縁から、前記主長手方向に対して垂直である成分を少なくとも有する方向に沿って延びる少なくとも1つの突出した隆条部を備えることと、前記1つまたは複数の突出した隆条部は、第1の媒体のための障壁システムを形成し、前記主平面において見たときに、第1の媒体が第1の媒体移動領域から第1の媒体出口ポートへとその道筋において進むように沿わされる通路を定め、その通路は、初めに第2の媒体入口ポートに向けて延び、次に第2の媒体入口ポートの周りで延び、その後に第2の媒体入口ポートから離れるように延びることとを特徴とする。
以下において、本発明は、本発明の例示の実施形態と添付の図面とを参照しつつ、詳細に記載される。
本発明の第1の例示の実施形態による熱交換板の上面図である。 図1に示した熱交換板の斜視図である。 図1に示した熱交換板の一部を除去した斜視図である。 同じく、図1に示した熱交換板の一部を除去した斜視図である。 本発明による好ましい組付けの配向で図4において示された、図1に示した熱交換板の上面図である。 本発明の第2の例示の実施形態による熱交換板の斜視図である。 図5に示した熱交換板の上からの平面図である。 3つの追加の対応する熱交換板とともに、本発明による熱交換器における前記板の配向を概略的に示している、図5に示した熱交換板の断面の平面での側面図である。 本発明による熱交換器の斜視図である。 断面A-Aが図示されている、図8に示した熱交換板の上からの平面図である。 本発明によらない熱交換器の斜視図である。 本発明の第3の例示の実施形態による熱交換板の単純化された詳細図である。
すべての図は、同じ部品を指示している符号の共通のセットを共有している。さらに、図に示した2つの主要な例示の熱交換板100、200と板400とについて、各々の符号におけるそれぞれの2つの末尾の数字は、適用できる場合、これらの2つの板の対応する部品を指示している。図では概して、「CR」は断面を指示している。
したがって、図1〜図4は、第1の媒体と第2の媒体との間の、熱交換器のための板100を示している。第1および第2の媒体は、各々互いから独立して、液体または気体とでき、および/または、本発明による熱交換器内で前記板100を構成部品として使用する前記媒体同士の間で起こる熱交換作用の結果として、一方から他方へと推移する。
板100、200は延在の主平面と関連付けられ、その主平面は図では指示されていないが、図1、図4、および図6においては紙面の平面に存在する。板100、200は主長手方向Lおよび交差方向Cとさらに関連付けられている。交差方向Cは、主長手方向Lに対して垂直であり、主平面と平行である。
板100は、実質的に前記主平面と平行に延在し、熱交換の間に第1の媒体と接触するように配置された第1の熱伝達面101を備え、その第1の媒体は、前記熱交換器における板100の使用の間、概して第1の流れ方向F1に第1の面101に沿って流れる。板100は、実質的に前記主平面と平行に延在し、そのような使用の間、概して第2の流れ方向F2に第2の面102に沿って流れる第2の媒体と接触するように配置された第2の熱伝達面102をさらに備える。両方の流れ方向F1およびF2は、好ましくは長手方向Lと実質的に平行である。
図に示した流れ方向F1およびF2は、板100が向流の熱交換器向けのものとなるような方向であることが留意される。これは好ましい構成である。過冷却領域を伴う並流の熱交換器を本明細書において記載したものとして使用することも考えられる。その場合、図において示されているものとしての同様の設計が使用され得るが、第2の媒体の入口および出口は入れ替えられ、そのため第2の媒体は、本明細書に記載したのと反対の方向で流れる。
板100は、長手方向Lにおける反対の順で、第1の領域110、第2の領域120、および第3の領域130を備える。第1の領域110および第3の領域130は媒体の入口および出口を備え、一方、第2の領域120は、媒体が領域110、130の間で移送されるのに横切る移動領域である。好ましくは、移動領域120に沿って媒体の入口または出口はなく、移動領域120は、好ましくは、長手方向Lにおける板100の全長の少なくとも半分を占める。
板100は、第1の媒体のための入口131および第1の媒体のための出口112と、第2の媒体のための入口111および第2の媒体のための出口132とをさらに備える。これらの入口111、131および出口112、132は、板100における貫通孔の形態であり得る。図では、前記貫通孔は円の形を有する。しかしながら、二次の形など、任意の適切な形が使用できることが理解される。板100、200が好ましくは同一または実質的に同一であるため(鏡像とされているものもあることを除く。第1および第2の種類の板100、200に関しては以下を参照)、板100、200が重ねられるとき、これらの貫通孔は、当該の貫通孔の形と同じである断面形状を伴うトンネルを形成するように並ぶことになる。使用中、板100が本発明による熱交換器における複数のこのような板100の1つとして組付けられるとき、後でさらに詳細に記載されるように、入口および出口131; 112; 111; 132の各々は、概して第1の媒体入口、第1の媒体出口、第2の媒体入口、および第2の媒体出口のポートを形成するように、同じ板の積層における他の板の対応する入口/出口に接続させられる。そして、入口ポートは、第1および第2の媒体を各々の板の入口131; 111へとそれぞれ分配するように配置され、出口ポートは、第1および第2の媒体を、出口112; 132から、および、熱交換器から離れるように、それぞれ運ぶように配置される。
入口111および出口112は、好ましくは、前記第1の領域110内に完全に配置され、一方、入口131および出口132は、好ましくは、第3の領域130内に完全に配置される。
流れ方向F1、F2に沿って、第1および第2の媒体は、同じ板の積層における隣接する板100によって形成された通路において、それぞれの入口111、131とそれぞれの出口112、132との間で、それぞれ流れる。
両方の熱媒体が交差方向Cに対して交差する様態で流れ、それによって各々の熱媒体が入口から出口への道筋において、一方の交差方向Cの側105、106からもう一方へ交差し、さらには、板100の主平面において見たときに流路が交差するように、入口のそれぞれの対131、112; 111、132が配置されていることは、留意されるものである。これが好ましい構成である場合であっても、例えば符号131および132の場所を入れ替えることで、他の構成も可能であることは理解されている。
より具体的には、本発明による熱交換器は、2つの種類、つまり、第1の種類および第2の種類の複数の板100を備える。前記第1の種類100aと前記第2の種類100bとの両方の板100は、本明細書に記載したこのような種類の板とされ、前記第2の種類の板は、当該の板100の前記主平面に対して、前記第1の種類の板の形と実質的に鏡像とされた形を有する。第1の種類のすべての板は第1の種類の板のグループ内で同一にすることができ、第2の種類のすべての板はそのグループ内で同一にすることができる。さらに、前記第1の種類の板と前記第2の種類の板とが交互に配置されて、板は互いの上へ積層として配置される(板の主平面に対して垂直方向に重ねされ、その主平面は平行となるように配置される)。第1の種類の板と第2の種類の板とが鏡像であるため、隣接する板において配置された窪みおよび隆条部の対応するものが互いと直接的に接して留まり、そのため、隣接する板の対応する第1の面101および/または第2の面102が互いと直接的に接し、前記第1の媒体および前記第2の媒体のための流れ通路103、104が前記面101、102同士の間に形成される。これは板200を用いて図7に示されており、より明瞭にするために、隣接する板の各々の対の間が小さい距離で示されている。しかしながら、組付けられた状態では、距離はなく、板200は、隣り合う板200の窪み223と隆条部221とが互いと直接的に接触するように配置される。
板100が、好ましくは、本発明による対応する熱交換器の構成部品を構成するように、対応する手法で重ねられ得ることが理解される。図2および図3から明らかであるように、板100は(板200と対照的に)、板100の周辺の周りで延びる曲がった縁107を有する。縁107は板100の主平面に対して曲げられており、板100の前記積層を形成するために、板100同士を一体に結合する工程を単純化する目的を有する。このような曲がった縁107が存在する場合、縁107は、板100の隆条部および窪みとは対照的に、第1の種類の板と第2の種類の板との間で鏡像とされない。
ここで、「実質的に鏡像とされること」によって、ここに記載されている窪みおよび隆条部の全部または少なくとも95%が、隣り合う板同士の間に存在して一致することが意味されている。好ましくは、鏡像とされた板同士は、前述した種類の可及的に曲がった側縁を別として、同一であるが鏡像とされる。
このような熱交換器では、適切に設計された端板が使用でき、積層の中で積層のいずれかの端における最後の板100、200を封止し、封止された熱交換器を形成し、その熱交換器の入口/出口のみが前述した入口ポートおよび出口ポートとなる。
したがって、第1の媒体が、制限する側壁として第1の面101、201を有する通路203(図7参照)において移送され、第2の媒体が、制限する側壁として第2の面102、202を有する通路104、204において移送され、それら通路103、104; 203、204が前記板100、200のみによって分離されている結果、各々の板100、200は、前記第1の媒体と前記第2の媒体との間で熱を伝達する。より具体的には、第1の媒体は、隣接する板200a、200bの相対するそれぞれの面101、201によって定められた通路において流れ、第1の媒体が熱交換される第2の媒体は、隣接する板200b、200aの相対するそれぞれの面102、202によって定められた対応する通路において流れる。図8および図9をさらに参照する。
好ましい実施形態によれば、第1の面101は、突出した隆条部121を備え、第1の流れ方向F1において延在する少なくとも2つの平行な開放端の通路122を定める。さらに、第2の面102は、前記隆条部121の隣り合うそれぞれの対の間において前記通路122に配置された複数の突出した窪み123を好ましくは備える。
本明細書で、「隆条部」は、隆条部が配置される当該の面101の細長い突出した幾何学的特徴部を言う。好ましくは、第1の面101のこのような隆条部121は、反対の面102の対応する細長い圧痕または凹部と関連付けられる。
同様に、「窪み」は、本明細書では、当該の窪みが配置される当該の面102の点状に突出した幾何学的特徴部を言う。好ましくは、このような窪みは、反対の面101の対応する点状の圧痕または凹部と関連付けられる。図では、窪みは概して円の形で示されている。しかしながら、二次または八角形など、任意の適切な形が用途に応じて使用できることは理解される。したがって、「点状」という語は、「当該の板の主平面において、細長いと言うよりは概して特定の点を中心とする形を有する」を意味するように意図されている。
隆条部と窪みとの両方は、好ましくは、平面状の上面と共に配置され、隣接して配置されて鏡像とされた熱交換板の対応するそれぞれの隆条部または窪みの対応する平面状の上面に接するように配置される。
板100は、好ましくは板100全体の主平面にわたって、具体的には、隆条部115、116、121、125および窪み118、119、123、113、114、133、134、135(以下参照)にわたって、実質的に等しい材料厚さを伴う金属薄板から好ましくは製造される。有利には、板100は、所望の形へと圧印された金属薄板の品から製造される。
このような熱交換板100、具体的には、形成された通路122において配置された通路を形成する隆条部121および窪み123のこのようなパターンを伴う熱交換板100が、ここに記載した種類の熱交換器における構成部品として使用されるときに非常に良好な機械的安定性を提供する一方で、幅広い用途にわたって、前記第1の媒体と前記第2の媒体との間で熱をなおも非常に効率的に伝達することができることが見出されている。しかしながら、図に示されているもの以外の窪みおよび/または隆条部の異なるパターンが、具体的には移動領域120、220において使用されてもよいが、請求されているような通路117、217(以下参照)を伴う冷却部の便益をなおも得られることは、留意される。
このような板100を使用することは、隆条部および窪みが非常に小さい高さで設計されることをも可能にし(下記参照)、そのため、非常に小さい体積の第1および/または第2の媒体だけを使用する熱交換器を達成する。具体的には、隆条部高さは非常に小さくすることができ、それによって第1の媒体の量が低減できる。このような小型化は、効率および圧力損失の要件を危険に曝すことなく行われ得る。
図5および図6は、対応する第1の面201および第2の面202と、領域210、220、および230と、入口211、231と、出口212、232と、隆条部221と、通路222と、窪み223とを伴う第2の例示の熱交換板200を示している。この第2の熱交換板200は、上記において記載され、下記においてさらに記載されているように、第1の板100と同様の利点を提供する。
図に示しているように、前記突出した隆条部121、221は、第1の流れ方向F1に延在する少なくとも3つ、好ましくは少なくとも5つの平行な開放端の通路122を定める(例示の板100では7つの通路122がある一方で、例示の板200では13個の通路222がある)。発明者らは、小さい熱交換器については、実質的な利点は、2つのこのような通路、一部の場合には少なくとも3つのこのような通路ですでに達成できるが、より大きい熱交換器については、より多くの通路が第1の媒体のより良好な分配を提供することを見出した。
通路122が、長手方向Lに沿って、実質的に板100の第2の領域120全体に沿って延在することは、好ましい。具体的には、通路122のうちの少なくとも3つは、好ましくは、板100の長手方向Lにおける全長の少なくとも50%、好ましくは少なくとも60%に沿って各々延在している。
窪み123が、通路122のうちの少なくとも3つに沿って、好ましくはすべての通路122に沿って配置されることは、好ましい。好ましくは、窪み123は、実質的に各々個別の通路122の全長に沿って、好ましくは実質的に等距離に分配される。好ましくは、窪み123を有する各々の通路には、そのそれぞれの長さに沿って、少なくとも3箇所、好ましくは少なくとも5箇所、好ましくは少なくとも10箇所に、このような窪み123が配置される。隣接する平行な通路122の窪み123は、好ましくは、図に開示されているように互いに対して長手方向Lにいくらかずらされるように配置される。
好ましい一実施形態によれば、通路122は、第1の媒体が液体の形態であり、かつ板100が使用のために図4に示した組付けられた状態で構成されるとき、通路122、103から第1の媒体を完全に抜いて空にできるようにする形状で構成される(ここで、通路103は、前述したような2つの相対する鏡像とされた開放通路部分122によって形成される)。この組付け状態において、板100の主平面は実質的に垂直に配向され、交差方向Cが垂直Vに対して角度Aで配置され、長手方向Lが水平方向Hに対して同じ角度Aで傾斜されている。角度Aは、好ましくは5°から40°の間である。前記第1の媒体を完全に抜いて空にするために、隆条部121の各々の少なくとも1つのそれぞれの側壁(図5では、側壁は垂直方向において上方を向く)の曲率は、主平面および前記交差方向Cにおいて極小とならない。板100が図5に示した配向で組付けられたときに隆条部121の側壁が通路122の床を形成するので、このような極小とならないことは、液体の第1の媒体が動作中にこのような極小の中に捕らえられることがないことを保証し、結果として、通路122は完全に空にされ得る。当然ながら、各々の隆条部121の長手方向端において、当該の隆条部側壁の曲率は下方に曲がるが、これは、ここで意図されている意味における極小とは見なさない。
板100が図4に示したような若干斜めの組付けられた配向にあるときに通路122が完全に空にされ得ることは、後でより完全に詳細に記載されている冷却または過冷却の機能を伴う好ましく凝縮する熱交換器の用途にとって優れた効率を達成する一方で、効率および堅牢性の観点における前述の利点をなおも達成する。また、凝縮物が捉えられる領域においての過熱に伴う問題が回避される。
好ましくは、前記隆条部121のうちの、少なくとも1つ、または好ましくは少なくとも2つの隣り合うものが、前記第1の流れ方向F1に沿う少なくとも1つの場所において断絶されて、前記通路122のうちの対応する隣り合う通路を通じて流れる第1の媒体のためのそれぞれの混合領域124を定める。さらに好ましくは、前記混合領域124は、第1の流れ方向F1に沿う前記少なくとも1つの場所に存在する前記平行な通路122のすべてまたは少なくとも大部分と相互接続する。これは、熱交換器の構造的な堅牢性を保つ一方で、良好な熱伝達効率を提供する。第1の媒体を交差方向にわたって均一に分配することで、熱伝達過程が均一となるため、板100の張力も最小に維持される。代替の一実施形態によれば、混合領域124は、第1の流れ方向F1に沿う前記少なくとも1つの場所に存在する前記平行な通路122のすべては相互接続しない。
いくつかのこのような混合領域124が、等距離で配置されるなど、長手方向Lに沿って異なる場所に配置されることが好ましい。図に示されているように、隣り合う混合領域124が交差方向Cに互いに対してずらされ、そのため、少なくとも1つの通路122が少なくとも1つの混合領域を越えて断絶なく延在することも好ましい。
混合領域は、対応する隆条部の単純な断絶として配置されてもよく、第1の媒体を当該の混合領域において通路同士の間で混合させる。しかしながら、図に示しているように、第2の面が、少なくとも1つの突出した障壁構造、好ましくは、第2の流れ方向F2に対して実質的に垂直な方向に延在すると共に前記混合領域124、224に配置される隆条部125、225を備えることが、代替で好ましい。図1〜図4に示されているように、隆条部125は、第2の媒体について通り抜け可能な障壁を定めてもよい。図5に示されているように、隆条部225は、第2の媒体へと通り抜け可能ではないが、第1の媒体を通過させずに曲線を成す経路に沿って移動させるように、交差方向C全体にわたっては延びている連結された障壁を代替で備えてもよい。
先に記載したように、板100は好ましくは、主長手方向Lに沿った反対の順で、領域110、120、および130を備える。領域130は、第1の面101に、第1の媒体入口領域を備え得る。領域120は、第1の面101に、第1の媒体移動領域を備え得る。領域110は、第1の面101に、第1の媒体出口領域を備え得る。
好ましい一実施形態では、第1の面101は、第1の流れ方向F1において異なる場所に配置された、先に記載した種類の少なくとも3つの混合領域124を備え、前記混合領域124は、第1の流れ方向F1において見たとき、第1の媒体入口領域から遠ざかるのではなく第1の媒体入口領域に近づくにつれて、より密に、またはより近くに配置される。このような変化する混合領域124の密度が図に示されていないことは留意されたい。
本発明によれば、第1の熱伝達面101、201は、前記第1の媒体入口領域と、前記第1の媒体移動領域と、前記第1の媒体出口領域とを備える。さらに、第1の媒体出口領域は第1の媒体出口ポート112、212を備える。
さらに本発明によれば、第2の熱伝達面102、202は、第2の媒体入口領域と、第2の媒体移動領域と、第2の媒体出口領域とを備え、第2の媒体入口領域は、主平面において前記第1の媒体出口領域と重なる。さらに、第2の媒体入口領域は第2の媒体入口ポート111、211を備え、第2の媒体入口ポート111、211は、主平面において前記第1の媒体出口ポート112、212と重ならない。
好ましくは、第2の媒体出口領域は第1の媒体入口領域と重なる。したがって、これは向流の熱交換器における使用のための板を定めている。概して、板100、200は、好ましくは、第2の面102、202において、第1の媒体移動領域と重なる第2の媒体移動領域を備える。
具体的には、前記第1の媒体入口領域が第1の媒体入口131、231を備えることは、好ましい。そして、具体的には、熱交換器が凝縮器型の熱交換器である場合、第1の媒体入口131、231が第1の媒体出口112、212と比べて、好ましくは主平面において少なくとも2倍の大きさの、より大きい断面を有することは、好ましい。したがって、この断面の大きさは、入口131、231および出口112、212が貫通孔である好ましい場合には、孔の大きさである。このような構成は、熱交換の結果として気相から液相へと凝縮される第1の媒体を使用するとき、効率的な構造を提供する。
さらに、第1の媒体入口領域は突出部135、235のパターンを備え、好ましくは短い隆条部が、前記平行な通路122、222のうちの少なくとも2つのそれぞれの入口へと第1の媒体を分配するように配置された、第1の媒体の流れ方向F1(図1〜図4)に沿う成分、または、交差方向C(図5および図6)に沿う成分を伴って延在する。
通路122、222に配置された前述の隆条部121、221および窪み123、223とは別に、第1の表面101および第2の表面102の少なくとも一方、好ましくは両方が、それぞれ複数の追加の突出した窪みを備える。図では、これらの追加の窪みは、第1の領域110、210における第1の面101、201の窪み113、213、第3の領域130、230における第1の面101、201の窪み133、233、第1の領域110、210における第2の面102、202の窪み114、214、および第3の領域130、230における第2の面102、202の窪み134、234として示されている。板100、200が、すべての4つの種類またはこれらの種類の窪み113、133、114、134; 213、233、214、234を備えることは、好ましい。
これらの窪みは、板100; 200のそれぞれの表面101、102; 201、202にわたってそれぞれの媒体を分配し、熱伝達効率を増加させ、機械的安定性を熱交換器に提供するという共同的な目的を共有している。
具体的には、第1の面101、201は、第2の面102、202の追加の窪み114、134; 214、234の数と比較して、前記追加の窪み113、133; 213、233を、好ましくは少なくとも2倍の数、好ましくは少なくとも3倍の数など、より多く備えることが好ましい。これは、その機械的安定性を危険に曝すことなく、具体的には凝縮器型の熱交換器の場合に、非常に効率的な熱伝達を達成することが判明している。また、これは、熱交換器に対してより大きい媒体圧力抵抗を取り扱う能力を達成する。
図7から明らかであるように、第1の媒体通路203は第2の媒体通路204より低い(各々の板200の主平面に対して垂直な方向において)。これは、第1の媒体が熱交換の結果として凝縮される凝縮器型の熱交換器の場合において特に好ましい。
具体的には、前記主平面に対して垂直での、先に記載した窪みおよび隆条部のそれぞれの高さが、前記第1の媒体通路203において、第1の媒体についての第1の流れ高さと、前記第2の通路204において、第2の媒体についての第2の流れ高さとを定めることは、好ましい。そして、第2の流れ高さが、第1の流れ高さより、少なくとも2倍、好ましくは少なくとも5倍大きいことは、好ましい。対応することが、図1〜図4に示した例示の板に関して真である。
すべての対応する窪みおよび隆条部が、隣接する鏡像とされた板同士の間で接するためには、いずれかの面101、102; 201、202におけるすべての窪みおよび隆条部が好ましくは、前記主平面から測定されたときに同じ高さであることは理解される。
特に好ましい一実施形態では、第1の媒体通路203の第1の流れ高さは、最大で2mmであり、好ましくは最大で1mmであり、好ましくは少なくとも0.5mmである。これは、接する窪みと隆条部との間のロウ付け材料など、板同士を一体に結合するために使用される、個々の窪みおよび隆条部の任意の追加の材料を含む高さが、最大で1mmであり、好ましくは0.4mmであり、好ましくは少なくとも0.2mmであることを意味している。ロウ付けされた一体の構造(下記参照)の好ましい場合には、銅箔などの好ましくは箔の形態の、使用されるロウ付け材料が、加熱の前に0.01mm〜0.08mmの厚さであることは、好ましい。
平行な通路122、222に関して、それら通路は、交差方向Cにおいて、好ましくは5〜20mmの間、好ましくは8〜15mmの間の幅である。
以下において、第1の媒体出口領域が、第1の媒体出口ポート112、212を通って出て行く前に第1の媒体の効率的な冷却を提供する構造に関して明確により詳細に記載されている。具体的には、このような構造は、第1の媒体出口ポート112、212を通って出て行く前に凝縮した第1の媒体を第1の媒体の凝縮温度未満に効率的に冷却する過冷却構造として有用である。これは、上記および下記にあるような向流の種類の熱交換器において特に有用である。これらの利点は、比較的大きい媒体の圧力においても熱交換器の機械的安定性を危険に曝すことなく達成でき、限られた量だけの第1の媒体を必要とする。
したがって、本発明によれば、第1の媒体出口領域は、第1の熱伝達面101; 201の側縁105、106、205、206などのそれぞれの縁から、前記主長手方向Lに対して垂直である成分を少なくとも有する方向に沿って延びる少なくとも1つで好ましくは少なくとも2つの突出した隆条部115、116; 215、216を備える。さらに、前記1つまたは複数の突出した隆条部115、116; 215、216は、第1の媒体のための障壁システムを形成し、前記主平面において見たときに、第1の媒体が第1の媒体移動領域から第1の媒体出口ポート112、212へとその道筋において進むように沿わされる通路117、217を定める。図において分かるように、通路117、217は、初めに第2の媒体入口ポート111、211に向けて延び、次に第2の媒体入口ポート111、211の周りで延び、その後に第2の媒体入口ポート111、211から離れるように延びている。通路117、217は通路入口117a、217aと関連付けられる。
これは、第1の媒体出口領域における第1の媒体と第2の媒体との間に非常に強力で効率的な熱伝達を提供し、具体的には、第1の媒体が冷却される場合に第1の媒体から第2の媒体へのこのような熱伝達を提供する。凝縮器の種類の熱交換器の場合、通路117、217へと入るときにすでに、第1の媒体が凝縮され、好ましくは完全に凝縮され、そうすることで凝縮した第1の媒体から、第2の媒体入口ポート111、211を介して入る第2の媒体への熱伝達が非常に効率的になるように、熱交換器が寸法決定されることが好ましい。
好ましい実施形態によれば、通路117、217は、通路117、217のすぐ上流での第1の媒体についての全体の流れ断面より、少なくとも3倍小さく、好ましくは少なくとも5倍小さい流れ断面を有し、そのため、第1の媒体が通路117、217へと入る前後で同じ相である場合、第1の媒体の流速が、通路117、217のすぐ上流と比較して、通路117、217を通過するときより大きい。しかしながら、気相において第1の媒体の入口131、231を通じて入る第1の媒体が、液体の形態に完全に凝縮される前に、第1の媒体移動領域の少なくとも半分で、好ましくは、第1の媒体移動領域の実質的に全体で横断するように板100、200が寸法決定されることは、好ましいとされる。具体的には、凝縮は、気相での第1の媒体が比較的より幅広な第1の媒体移動領域を通って進むより、液相での同じ第1の媒体がより低い流速で比較的より狭い通路117、217を通って進むような方法で、通路117、217に入ることと関連して、および/または、通路117、217に入る前に、好ましくは行われる。特に選択された第1および第2の媒体の種類および入口温度に関連して板100、200をこの方法で寸法決定することは、第1の媒体の非常に効率的な過冷却を生み出すことになる。前記寸法決定は、板100、200の長さおよび幅、窪みおよび隆条部の配置、通路203、204の高さなどに関する設計の選択を負うことになり得る。
ここで、「上流」は、第1の媒体の流れ方向F1に関しての上流を意味している。例えば図1〜図4において見たとき、通路117のすぐ上流の全体の流れ断面は、実質的に板100の交差方向Cでの全幅であり、通路117における第1の媒体についての全体の流れ断面は、例えば、検討されている通路117のどの部分かに依存して、隆条部115、116の間の長手方向Lの距離、第2の媒体入口ポート111と板100の縁106との間の交差方向Cの距離、隆条部115と板100の短い端との間の長手方向Lの距離である。対応することが、板200についても有効である。
より具体的には、通路117、217が、その長さの大部分に沿って、好ましくはその全長に沿って、5mmから30mmの間の幅であり、好ましくは8mmから20mmの間の幅であることは、好ましいとされる。
図に示した好ましい例では、板100、200は、第1の側縁105、205と、好ましくは細長い板100、200の長い縁である第2の反対の側縁106、206とを備える。したがって、側縁105、106、205、206は、交差方向Cにおいて互いからある距離に配置されている。
側縁105、106、205、206は、第1の媒体出口ポート112、212が第2の媒体入口ポート111、211より第1の側縁105、205の近くに配置されるように好ましくは位置付けられる。
前記少なくとも1つの突出した隆条部は、第1の側縁105、205から第2の媒体入口ポート111、211まで延びる遠位隆条部115、215を好ましくは備える。さらに、前記少なくとも1つの突出した隆条部は、第2の側縁106、206から第1の側縁105、205に向かうが第1の側縁105、205までは延びない近位隆条部116、216を好ましくは備える。したがって、近位隆条部116、216は、好ましくは遠位隆条部115、215についての場合ではない閉じた端を好ましくは有し、その端は、入口112、212の周りに形成されると共に入口112、212を完全に包囲する隆条構造の一部において断絶され、その一部を好ましくは形成する。概して、近位隆条部116、216が遠位隆条部115、215より第1の媒体移動領域の近くに配置されることと、遠位隆条部115、215が第1の媒体出口ポート112、212と第1の媒体移動領域との間に配置されることとは、好ましいとされる。
それと対照的に、図10は、本発明によらない熱板を示している。近位隆条部116、216に対応する図10での隆条部は、第2の媒体入口111、211に対応するポートまでずっと延びておらず、図10における第1の媒体は第2の媒体入口の周りを進むようにさせられない。具体的には、第1の媒体移動領域から第1の媒体出口まで、および、第1の媒体出口から外へ流れる第1の媒体のすべてが、第2の媒体入口の周りで進むようにさせられる。
本明細書においてこの文脈で用いられるとき、第1の媒体が「第2の媒体入口の周りで進むようにさせられる」ことは、第2の媒体入口の周りで進む第1の媒体の一部だけとは対照的に、第1の媒体移動領域から第1の媒体出口まで、および、第1の媒体出口から外へ進む前記第1の媒体のすべてが第2の媒体入口の周りで進むようにさせられることを意味するように意図されている。
図11は、本発明による熱交換板400のそれぞれの第1の領域410を示している。板400は、第1の媒体出口412と、第2の媒体入口411と、遠位障壁415と、近位障壁416と、第1の側405と、第2の側406と、入口417a、第1の上流部分417b、中間部分417c、および第2の下流部分417dを備える通路417とを備える。
遠位障壁415は第2の媒体入口411を越えて延びていることと、通路417が中間部分417cを介して第2の媒体入口411の周りをなおも通っていることとは、留意される。例えば、近位障壁416は、交差方向Cにおいて第2の媒体入口411を越えて延び、これは第1の媒体に上流部分417bと下流部分417dとの両方において第2の媒体入口411を通過させる。
通路117、217、417が、例えば、すべてが第2の媒体出口の周りを進むいくつかの平行な副通路へと分割され得ることは、さらに留意される。これは、当該の通路が全体として第2の媒体入口の周りを通過することも意味する。
具体的には、図1〜図4に示しているように、遠位隆条部115は湾曲部115aを備え、したがって通路117の長さの少なくとも一部分に沿って湾曲されて、第1の媒体出口ポート112の輪郭に概して追従する。ここで、「ポートの輪郭に概して追従する」という表現は、当該の隆条部が、当該のポートの周辺形状に少なくとも大まかに対応するが、当該のポートの一部からその一部に沿って等距離などのある距離において延びる曲率を有することを意味する。好ましくは、曲率は、当該のポートの中心に対して少なくとも10度にわたるポート形状に対応する。
同様に、近位隆条部116が湾曲部116aを備え、そのため、第1の媒体出口ポート111に対する湾曲部115aについて対応する意味で、第2の媒体入口ポート111の輪郭に概して追従するように、通路117の長さの少なくとも一部分に沿って湾曲されることは、好ましいとされる。
このような湾曲部115aおよび/または116aと、好ましくは両方の組み合わせとは、非常にコンパクトな通路117の形状を達成し、領域110において高い効率の熱伝達を提供する一方で、前記移動領域についてより大きい表面を可能にする。
図5および図6に示した代替の実施形態によれば、遠位隆条部215と近位隆条部216との少なくとも一方、好ましくは両方は真っ直ぐである。これは、より簡単な板200の設計に役立つ。
前述したように、好ましい実施形態では、第1の熱伝達面101および第2の熱伝達面201は、それぞれの窪み113、114、123、133、134、213、214、223、233、234を備える。好ましくは、このような窪みは、第1の熱伝達面101、201の窪み113、213と第2の熱伝達面102、202の窪み114、214との両方を好ましくは備える第1の領域110、210においても存在する。
好ましくは、通路117、217は、通路117、217の第1の上流(通路117、217を通る第1の媒体の流れ方向に対して)の部分117b、217bと、通路117、217の中間の部分117c、217cと、通路117、217の第2の下流の部分117d、217dとを備える。中間の部分117c、217cは、上流の部分117b、217bと下流の部分117d、217dとの間に配置され、第1の媒体を第2の媒体入口ポート111、211の周りへ運ぶように配置される。さらに好ましくは、第1の部分117b、217bと第2の部分117d、217dとのそれぞれは、第1の熱伝達面101、201の窪み113、213と第2の熱伝達面102、202の窪み114，214とを両方で備えるが、中間の部分117c、217cは、第1の熱伝達面101、201の窪み113、213を少なくとも80%備え、好ましくは第1の熱伝達面101、201の窪み113、213だけを備える。好ましくは入口111、211の周辺から等しい距離において、第2の媒体入口111、211の周りに配置され、好ましくは等距離で配置されて第2の媒体入口111、211を包囲する、第1の熱伝達面101、201のいくつかの窪み118、218が好ましくはある。好ましくは、窪みのない通路118a、218aが、第1の媒体の邪魔されない流れを許容するために、窪み118、218の外側で、窪み118、218と板100、200の周辺との間に定められる。
これは、頑丈でコンパクトな構造を提供する一方で、十分な熱伝達を維持する。
同様に、第1の熱伝達面101、201のいくつかの窪み119、219が第1の媒体出口112、212の周りに配置される。窪み119、219は、好ましくは出口112、212から等距離において、好ましくは等距離で配置されて第1の媒体出口112、212を包囲する。
非常に好ましい一実施形態によれば、板100、200は、前述した積層構造において一体にロウ付けされることで熱交換器を一体になって形成し、そのため、隣接する鏡像とされた板100、200の前記窪みおよび前記隆条部の対応するものは、上面に上面が当たって一体にロウ付けされる。これは、前記隆条部と前記窪みとの間に形成される複雑な通路の完全性を危険に曝すことなく、非常に頑丈な構造を形成する。具体的には、板100、200は、好ましくはステンレス鋼から製造され、銅もしくはニッケルを用いて一体にロウ付けされ、または代替で、板100、200は、アルミニウムから製造され、アルミニウムを用いて一体にロウ付けされ得る。実際には、板100、200は、間にロウ付けの箔材料を伴って、前記積層構造として配置される。次に、積層全体が炉において熱に曝され、ロウ付け材料を溶解させ、前述した窪みおよび隆条部を介して板100、200を共に永久的に結合させる。
具体的には、本発明によるこのような熱交換器は、好ましくは、前記板200の前記第1の面201と接触しているそれぞれの第1の媒体通路203へと第1の媒体を分配するために配置された第1の媒体入口ポート353と、前記第1の面201と接触している前記第1の通路203から、および、前記熱交換器から外へ、第1の媒体を案内するように配置された第1の媒体出口ポート351と、前記板の前記第2の面202と接触しているそれぞれの第2の媒体通路204へと第2の媒体を分配するために配置された第2の媒体入口ポート350と、前記第2の面202と接触している前記第2の媒体通路204から、および、前記熱交換器から外へ、第2の媒体を案内するように配置された第2の媒体出口ポート352とを備える閉じた向流の熱交換器であり得る。対応するものが、図1〜図4において示したような板100を使用する熱交換器に関して当てはまる。
具体的には、先に言及したように、熱交換器は、第1の媒体が液体の形態へと凝縮し、好ましくは完全に凝縮するように、気相における第1の媒体を第2の媒体と熱交換するために配置された凝縮器の種類の熱交換器である。この場合、先に記載したような過冷却領域において、第1の媒体の凝縮温度より低く、好ましくはこのような凝縮温度より少なくとも3℃低く、最も好ましくはこのような凝縮温度より3℃から7℃の間で低く、冷却された後、凝縮した液体の第1の媒体がその後に第1の媒体出口ポート351から流れ出るように熱交換器が配置されることは、好ましいとされる。
具体的には、本発明は、第1の媒体が冷媒であり、好ましくは炭化水素であり、好ましくはプロパンである特定の場合に有用である。同様に、第2の媒体は好ましくは液体とでき、好ましくは水とできる。
このような熱交換器の好ましい使用には、冷凍庫または冷蔵庫などの冷却装置、室内空気、水、または同様の性質のものを加熱するためのヒートポンプ、食品産業などでの産業用の熱交換および冷却の目的のためなどの、熱交換器としての使用を含む。
好ましくは、本発明による熱交換器は、その最も長い寸法において最大1メートルである。
図8および図9は、図1〜図4に示して前述した種類の熱交換板100を複数(示した例では、10枚)備える熱交換器300を示している。板100は、同じく先に記載したように、板100の一枚ごとにその隣接する隣り合う板に対して鏡像とされて、次々に上に重ねられる。各々の板200の曲がった縁205が熱交換器300において鏡像とされていないことは、留意される。
第1の媒体は、板100のそれぞれの隣接する対同士の間に形成され、それらのそれぞれの第1の面101によって画定されたすべての通路と連通している第1の媒体入口ポート353を介して、熱交換器300に入る。好ましくは、これらの通路は平行であり、そのため第1の媒体は第1の流れ方向F1に沿って並流で流れる。次に、第1の媒体はこれらの通路から集められ、第1の媒体出口ポート351を介して出て行く。
第2の媒体は、板100のそれぞれの隣接する対同士の間に形成され、それらのそれぞれの第2の面102によって画定されたすべての通路と連通している第2の媒体入口ポート350を介して、熱交換器300に入る。好ましくは、これらの通路は平行であり、そのため第2の媒体は第2の流れ方向F2に沿って並流で流れる。次に、第2の媒体はこれらの通路から集められ、第2の媒体出口ポート352を介して出て行く。
したがって、第1の媒体と第2の媒体との両方の流れが、前記積層における個々の板100の対の間で、それぞれ入口ポートと出口ポートとの間で、前記種類の複数の通路を通じて、並流の様態で流れることは、理解される。
図9において最も良く分かるように、熱交換器300は、板100の積層の各々の末端において前記通路を画定するための端板360、361も備え、熱交換器300が完全に閉じられ、ポート350〜353を除いて液密および気密であることを保証している。
上記において、好ましい実施形態が説明されている。しかしながら、多くの変更が、本発明の基本的な考えから逸脱することなく、開示されている実施形態に行われ得ることは、当業者には明らかである。
概して、適用できる場合、板100、200および熱交換器の前述した特徴は自由に組み合わせ可能である。
板100、200、および400に関して言及したすべてのことが、適用可能であるとして他の板に置き換え可能に有用である。したがって、例えば、板200は、板100などにおいて示しているような曲がった縁107で配置されてもよい。
図に示した窪みおよび隆条部の特定のパターンは、前述の設計の原理が遵守される限り、異なってもよい。これは、特には、過冷却構造の通路117、217と、その関連する窪み113、118、119、213、218、219に関しても真である。
例として、図では、通路117; 217を一緒に形成する2つの協働する隆条部115、116; 215、216がある。この構成が好ましいとされる場合であっても、1つだけの障壁を使用することが可能である。例えば、障壁116; 216は、省略されてもよい、または、第1の表面の窪みの密なセットで置き換えられてもよい。
したがって、本発明は、前述の実施形態に限定されないが、添付の特許請求の範囲内で変えられ得る。
100、200 熱交換板
101、201 第1の熱伝達面
102、202 第2の熱伝達面
103 第1の媒体通路
104 第2の媒体通路
105 側縁
106 側縁
107 縁
110、210 第1の領域
111、211 第2の媒体入口
112、212 第1の媒体出口
113、213 窪み
114、214 窪み
115 隆条部
115a 湾曲部
116 通路
116a 湾曲部
117 窪み
117b 第1の上流の部分
117c 中間の部分
117d 第2の下流の部分
118 窪み
118a 通路
119 窪み
120 第2の領域、移動領域
121、221 隆条部
122、222 通路
123、223 窪み
124 混合領域
130、230 第3の領域、第1の媒体入口領域
131、231 第1の媒体入口
132、232 第2の媒体出口
133、233 窪み
134、234 窪み
135 突出部
200 板、第2の熱交換板
201 第1の熱伝達面
202 第2の熱伝達面
203 通路
204 通路
205 側縁
206 側縁
210 第1の領域
211 第2の媒体入口ポート
212 第1の媒体出口ポート
213 窪み
214 窪み
215 遠位隆条部
216 近位隆条部
217 通路
217a 通路入口
217b 第1の上流の部分
217c 中間の部分
217d 第2の下流の部分
218 窪み
218a 通路
219 窪み
220 移動領域
222 通路
223 窪み
225 隆条部
235 突出部
300 熱交換器
350 第2の媒体入口ポート
351 第1の媒体出口ポート
352 第2の媒体出口ポート
353 第1の媒体入口ポート
400 板
405 第1の側
406 第2の側
410 第1の領域
412 第1の媒体出口
411 第2の媒体入口
415 遠位障壁
416 近位障壁
417 通路
417a 入口
417b 第1の上流部分
417c 中間部分
417d 第2の下流部分
A 角度
C 交差方向
F1 第1の流れ方向
F2 第2の流れ方向
H 水平方向
L 主長手方向
V 垂直

Claims (15)

  1. 第1の媒体と第2の媒体との間の熱交換器のための板(100; 200)であって、前記板(100; 200)は、延在の主平面と主長手方向(L)とに関連付けられ、
    実質的に前記主平面と平行に延在し、前記第1の媒体と接触するように配置された第1の熱伝達面(101; 201)であって、前記第1の媒体は、概して第1の流れ方向(F1)において前記第1の面(101; 201)に沿って流れる、第1の熱伝達面(101; 201)と、
    実質的に前記主平面と平行に延在し、前記第2の媒体と接触するように配置された第2の熱伝達面(102; 202)であって、前記第2の媒体は、概して第2の流れ方向(F2)において前記第2の面(102; 202)に沿って流れる、第2の熱伝達面(102; 202)と
    を備え、
    前記第1の熱伝達面(101; 201)は、第1の媒体入口領域と、第1の媒体移動領域と、第1の媒体出口ポート(112; 212)を備える第1の媒体出口領域とを備え、
    前記第2の熱伝達面(102; 202)は、第2の媒体入口領域と、第2の媒体移動領域と、第2の媒体出口領域とを備え、前記第2の媒体入口領域は、前記主平面において前記第1の媒体出口領域と重なり、前記主平面において前記第1の媒体出口ポート(112; 212)と重ならない第2の媒体入口ポート(111; 211)を備え、
    前記第1の媒体出口領域は、前記第1の熱伝達面(101; 201)のそれぞれの縁(105、106; 205; 206)から、前記主長手方向(L)に対して垂直である成分を少なくとも有する方向に沿って延びる少なくとも1つの突出した隆条部(115、116; 215、216)を備えることと、前記1つまたは複数の突出した隆条部(115、116; 215、216)は、前記第1の媒体のための障壁システムを形成し、前記主平面において見たときに、前記第1の媒体が前記第1の媒体移動領域から前記第1の媒体出口ポート(112; 212)へとその道筋において進むように沿わされる通路(117; 217)を定め、前記通路(117; 217)は、初めに前記第2の媒体入口ポート(111; 211)に向けて延び、次に前記第2の媒体入口ポート(111; 211)の周りで延び、その後に前記第2の媒体入口ポート(111; 211)から離れるように延び、そのため、前記第1の媒体移動領域から前記第1の媒体出口ポート(112; 212)まで、および、前記第1の媒体出口ポート(112; 212)から外へ進む前記第1の媒体のすべてが、前記第2の媒体入口ポート(111; 211)の周りで進むようにさせられること、とを特徴とする板(100; 200)。
  2. 前記通路(117; 217)は、前記通路(117; 217)のすぐ上流での前記第1の媒体についての全体の流れ断面より、少なくとも3倍小さく、好ましくは少なくとも5倍小さい流れ断面を有し、そのため前記第1の媒体の流速が、前記通路(117; 217)のすぐ上流と比較して、前記通路(117; 217)を通過するときより大きいことを特徴とする、請求項1に記載の板(100; 200)。
  3. 前記通路(117; 217)は、その長さの大部分に沿って、好ましくはその全長に沿って、5mmから30mmの間の幅であり、好ましくは8mmから20mm間の幅であることを特徴とする、請求項1または2に記載の板(100; 200)。
  4. 前記板(100; 200)は第1の側縁(105; 205)と第2の反対の側縁(106; 206)とを備え、前記側縁(105、106; 205、206)は、前記主長手方向(L)に対して垂直で前記主平面と平行である交差方向(C)において、互いからある距離に配置されることと、前記第1の媒体出口ポート(112; 212)は、前記第2の媒体入口ポート(111; 211)より前記第1の側縁(105; 205)の近くに配置されることと、前記突出した隆条部(115、116; 215、216)は、前記第1の側縁(105; 205)から前記第2の媒体入口ポート(111; 211)まで延びる遠位隆条部(115;215)と、前記第2の側縁(106; 206)から前記第1の側縁(105; 205)に向かうが前記第1の側縁(105; 205)までは延びない近位隆条部(116; 216)とを備えることと、前記近位隆条部(116; 216)は前記遠位隆条部(115;215)より前記第1の媒体移動領域の近くに配置されることと、前記遠位隆条部(115;215)は前記第1の媒体出口ポート(112; 212)と前記第1の媒体移動領域との間に配置されることとを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の板(100; 200)。
  5. 前記遠位隆条部(115)は、前記第1の媒体出口ポート(112)の輪郭に概して追従するように前記通路(117)の少なくとも1つの部分に沿って湾曲させられることを特徴とする、請求項4に記載の板(100)。
  6. 前記近位隆条部(116)は、前記第2の媒体入口ポート(111)の輪郭に概して追従するように前記通路(117)の少なくとも1つの部分に沿って湾曲させられることを特徴とする、請求項4または5に記載の板(100)。
  7. 前記第1の熱伝達面(101)と前記第2の熱伝達面(201)との両方はそれぞれの窪み(113、114、118、119、123、133、134; 213、214、218、219、223、233、234)を備えることと、前記通路(117; 217)の第1の上流部分(117b; 217b)および前記通路(117; 217)の第2の下流部分(117d; 217d)が第1の熱伝達面窪み(113; 213)と第2の熱伝達面窪み(114; 214)との両方を各々備えることと、前記上流部分(117b; 217b)と前記下流部分(117d; 217d)との間に配置され、前記第2の媒体入口ポート(111; 211)の周りで前記第1の媒体を運ぶ前記通路(117; 217)の中間部分(117c; 217c)が第1の熱伝達面窪み(118; 218)だけを備えることとを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載の板(100; 200)。
  8. 前記主平面に対して垂直での前記窪み(113、114、118、119、123、133、134; 213、214、218、219、223、233、234)および前記隆条部(115、116、121、125; 215、216、221、225)のそれぞれの高さが、前記第1の媒体についての第1の流れ高さと前記第2の媒体についての第2の流れ高さとを定めることと、前記第2の流れ高さは前記第1の流れ高さの少なくとも2倍大きく、好ましくは少なくとも5倍大きいこととを特徴とする、請求項7に記載の板(100; 200)。
  9. 前記第1の流れ高さは最大で2mmであり、好ましくは最大で1mmであり、好ましくは最大で0.5mmであることを特徴とする、請求項8に記載の板(100; 200)。
  10. 両方が請求項1から9のいずれか一項に記載の板(100; 200)である第1の種類(200a)および第2の種類(200b)の複数の板(100; 200)を備える熱交換器であって、ただし、前記第2の種類の前記板(100; 200)は、前記第1の種類の前記板(100; 200)の形と実質的に鏡像である形を有し、前記板(100; 200)は、前記第1の種類および前記第2の種類の前記板(100; 200)が交互に配置された状態で互いの上へ積層として配置され、それによって、隣接する板(100; 200)の窪み(113、114、118、119、123、133、134; 213、214、218、219、223、233、234)および隆条部(115、116、121、125; 215、216、225、221)のうちの対応するものが互いと直接的に接触して留まり、そのため、隣接する板(100; 200)の対応する第1の面(101; 201)および/または第2の面(102; 202)が互いと接し、前記第1の媒体および前記第2の媒体のための流れ通路(203、204)が前記面(101、102; 201、202)同士の間に形成される、熱交換器。
  11. 前記板(100; 200)は一体にロウ付けされ、そのため、隣接する鏡像とされた板(100; 200)の前記窪み(113、114、118、119、123、133、134; 213、214、218、219、223、233、234)および前記隆条部(115、116、121、125; 215、216、221、225)のうちの対応するものが一体にロウ付けされることを特徴とする、請求項10に記載の熱交換器。
  12. 前記熱交換器は、
    前記板(100; 200)のそれぞれの前記第1の熱伝達面(101; 201)に前記第1の媒体を分配するように配置された第1の媒体入口ポートと、
    前記第1の熱伝達面(101; 201)から、および、前記熱交換器から外へ、前記第1の媒体を案内するように配置された第1の媒体出口ポートと、
    前記板(100; 200)のそれぞれの前記第2の熱伝達面(102; 202)に前記第2の媒体を分配するように配置された第2の媒体入口ポートと、
    前記第2の熱伝達面(102; 202)から、および、前記熱交換器から外へ、前記第2の媒体を案内するように配置された第2の媒体出口ポートと
    を備える閉じた向流の熱交換器であることを特徴とする、請求項10または11に記載の熱交換器。
  13. 前記熱交換器は、前記第1の媒体が凝縮するように気相における前記第1の媒体を前記第2の媒体へと熱交換させるように配置され、その後に、前記凝縮した液体の第1の媒体が、前記第1の媒体の凝縮温度未満で前記通路(117; 217)を通って流れる間に初めに冷却され、その後に前記第1の媒体出口(112; 212)から流れ出るように配置される凝縮器であることを特徴とする、請求項10から12のいずれか一項に記載の熱交換器。
  14. 前記第1の媒体は炭化水素であり、好ましくはプロパンであることを特徴とする、請求項13に記載の熱交換器。
  15. 前記第2の媒体は液体であり、好ましくは水であることを特徴とする、請求項13または14に記載の熱交換器。
JP2019538635A 2017-01-19 2017-02-16 熱交換板および熱交換器 Active JP6770200B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP17152268.3A EP3351886B1 (en) 2017-01-19 2017-01-19 Heat exchanging plate and heat exchanger
EP17152268.3 2017-01-19
PCT/EP2017/053556 WO2018133954A1 (en) 2017-01-19 2017-02-16 Heat exchanging plate and heat exchanger

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020505574A JP2020505574A (ja) 2020-02-20
JP6770200B2 true JP6770200B2 (ja) 2020-10-14

Family

ID=57860728

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019538635A Active JP6770200B2 (ja) 2017-01-19 2017-02-16 熱交換板および熱交換器

Country Status (12)

Country Link
US (1) US10989482B2 (ja)
EP (1) EP3351886B1 (ja)
JP (1) JP6770200B2 (ja)
KR (1) KR102227068B1 (ja)
CN (1) CN110268216B (ja)
CA (1) CA3048937C (ja)
DK (1) DK3351886T3 (ja)
ES (1) ES2738774T3 (ja)
PL (1) PL3351886T3 (ja)
PT (1) PT3351886T (ja)
SI (1) SI3351886T1 (ja)
WO (1) WO2018133954A1 (ja)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11316216B2 (en) * 2018-10-24 2022-04-26 Dana Canada Corporation Modular heat exchangers for battery thermal modulation
DE202018004979U1 (de) * 2018-10-25 2020-01-28 Reinz-Dichtungs-Gmbh Plattenartiger Flüssigkeitsbehälter und Batterietemperieranordnung
PL3657114T3 (pl) 2018-11-26 2021-11-02 Alfa Laval Corporate Ab Płyta wymiennika ciepła
JP1653094S (ja) * 2018-11-26 2020-02-17
JP1653095S (ja) * 2018-11-26 2020-02-17
JP1653096S (ja) * 2018-11-26 2020-02-17
CN111322888A (zh) * 2018-12-13 2020-06-23 浙江盾安热工科技有限公司 换热器及具有其的空调器
DE202019101687U1 (de) * 2019-03-25 2020-06-26 Reinz-Dichtungs-Gmbh Temperierplatte mit einem mikrostrukturierten Flüssigkeitskanal, insbesondere für Kraftfahrzeuge
US11274884B2 (en) * 2019-03-29 2022-03-15 Dana Canada Corporation Heat exchanger module with an adapter module for direct mounting to a vehicle component
FR3096446B1 (fr) * 2019-05-20 2021-05-21 Valeo Systemes Thermiques Plaque d’un echangeur de chaleur pour vehicule
CN112747613B (zh) * 2019-10-31 2023-06-13 丹佛斯有限公司 用于板式换热器的换热板和板式换热器
CN110749215A (zh) * 2019-12-06 2020-02-04 江苏唯益换热器有限公司 一种多级分流的钎焊换热器板片组
US20230024510A1 (en) * 2019-12-30 2023-01-26 Sabic Global Technologies B.V. Thermal sleeve for hot-wall dehydrogentation reactor
JP6927400B2 (ja) 2020-01-14 2021-08-25 ダイキン工業株式会社 シェルアンドプレート式熱交換器
FR3135517B1 (fr) * 2022-05-12 2024-05-10 Valeo Systemes Thermiques Plaque pour échangeur de chaleur à perturbateurs d’écoulement de fluide
FR3148837A1 (fr) * 2023-05-18 2024-11-22 Valeo Systemes Thermiques Echangeur de chaleur comportant une pluralité de plaques empilées
SE2350827A1 (en) * 2023-07-03 2025-01-04 Alfa Laval Corp Ab Plate heat exchanger and heat pump circuit

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57154873U (ja) * 1981-03-20 1982-09-29
FR2575279B1 (fr) 1984-12-21 1989-07-07 Barriquand Echangeur a plaques
DE3622316C1 (de) 1986-07-03 1988-01-28 Schmidt W Gmbh Co Kg Plattenwaermeaustauscher
DE19716845B4 (de) * 1995-12-16 2013-02-21 Behr Gmbh & Co. Kg Wärmeübertrager
DE19547185A1 (de) 1995-12-16 1997-06-19 Behr Gmbh & Co Wärmeübertrager
CA2260890A1 (en) * 1999-02-05 2000-08-05 Long Manufacturing Ltd. Self-enclosing heat exchangers
DE19948222C2 (de) 1999-10-07 2002-11-07 Xcellsis Gmbh Plattenwärmetauscher
DE10049890B4 (de) 2000-10-10 2007-02-22 Behr Gmbh & Co. Kg Stapelscheiben-Wärmeübertrager
CA2383649C (en) * 2002-04-24 2009-08-18 Long Manufacturing Ltd. Inverted lid sealing plate for heat exchanger
ITMI20021397A1 (it) * 2002-06-25 2003-12-29 Zilmet Dei F Lli Benettolo S P Scambiatore di calore a piastre avente produzione semplificata
SE0303307L (sv) * 2003-12-10 2004-10-19 Swep Int Ab Plattvärmeväxlare
EP1783450A4 (en) 2004-07-16 2011-09-21 Panasonic Corp HEAT EXCHANGER
EP1630510B2 (en) 2004-08-28 2014-03-05 SWEP International AB A plate heat exchanger
US20070006998A1 (en) * 2005-07-07 2007-01-11 Viktor Brost Heat exchanger with plate projections
JP4225304B2 (ja) * 2005-08-08 2009-02-18 三菱電機株式会社 冷凍空調装置の制御方法
US9033026B2 (en) 2008-03-13 2015-05-19 Danfoss A/S Double plate heat exchanger
JP5416451B2 (ja) * 2008-08-01 2014-02-12 福伸電機株式会社 プレート式熱交換器
JP5498809B2 (ja) * 2010-01-29 2014-05-21 福伸電機株式会社 プレート式熱交換器
RU2511779C2 (ru) * 2010-11-19 2014-04-10 Данфосс А/С Теплообменник
JP2013130300A (ja) 2011-12-20 2013-07-04 T Rad Co Ltd 積層型熱交換器
WO2015057115A1 (en) 2013-10-14 2015-04-23 Airec Ab Plate for heat exchanger and heat exchanger
CN103759474B (zh) * 2014-01-28 2018-01-02 丹佛斯微通道换热器（嘉兴）有限公司 板式换热器
CN103822521B (zh) 2014-03-04 2017-02-08 丹佛斯微通道换热器（嘉兴）有限公司 换热板及板式换热器
JP6302395B2 (ja) 2014-03-27 2018-03-28 株式会社ティラド ヘッダープレートレス熱交換器
KR101922822B1 (ko) * 2014-08-12 2018-11-27 댄포스 마이크로 채널 히트 익스체인저 (지아싱) 컴퍼니 리미티드 열교환판 및 판형 열교환기
JP2016044896A (ja) * 2014-08-22 2016-04-04 株式会社ティラド 積層型熱交換器
WO2017070173A1 (en) * 2015-10-20 2017-04-27 7Ac Technologies, Inc. Methods and systems for thermoforming two and three way heat exchangers
EP3306253B1 (en) 2016-10-07 2019-04-10 Alfa Laval Corporate AB Heat exchanging plate and heat exchanger

Also Published As

Publication number Publication date
CA3048937C (en) 2021-05-25
CA3048937A1 (en) 2018-07-26
US10989482B2 (en) 2021-04-27
CN110268216A (zh) 2019-09-20
EP3351886B1 (en) 2019-05-15
CN110268216B (zh) 2020-12-11
DK3351886T3 (da) 2019-08-12
KR102227068B1 (ko) 2021-03-16
PL3351886T3 (pl) 2019-09-30
ES2738774T3 (es) 2020-01-27
KR20190107074A (ko) 2019-09-18
EP3351886A1 (en) 2018-07-25
WO2018133954A1 (en) 2018-07-26
PT3351886T (pt) 2019-07-31
JP2020505574A (ja) 2020-02-20
SI3351886T1 (sl) 2019-11-29
US20190331426A1 (en) 2019-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6770200B2 (ja) 熱交換板および熱交換器
JP6871365B2 (ja) 熱交換板および熱交換器
US9618280B2 (en) Plate-type heat exchanger, particularly for motor vehicles
KR102243230B1 (ko) 열전달 판 및 판 열교환기
KR20180123149A (ko) 열전달 판 그리고 복수의 그러한 열전달 판을 포함하는 판 열 교환기
US11105561B2 (en) Heat exchanger plate and heat exchanger
EP3598053B1 (en) Plate heat exchanger
EP3447427B1 (en) Heat exchanger
EP3447428A1 (en) Heat exchanger plate and heat exchanger
JP6281422B2 (ja) 積層型熱交換器
JP2023003800A (ja) 熱交換器
JPH0363496A (ja) 積層式熱交換器
JPH0543959B2 (ja)

Legal Events

Date Code Title Description
A529 Written submission of copy of amendment under article 34 pct

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A529

Effective date: 20190917

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190917

TRDD Decision of grant or rejection written
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200826

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200831

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200924

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6770200

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250