專利名稱：熱交換單元的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種熱交換單元，其包括多個熱交換板，這些熱交換板由金屬薄板形成，且彼此平行并整體地組合，尤其涉及這樣的熱交換單元，在該熱交換單元中，在板之間形成的具有不同構造的流道確保處于板的組合狀態(tài)，且可以根據其特性的不同在熱交換流體之間實現(xiàn)恰當的熱交換，從而改善熱交換的效果。
背景技術：
如果要求增大傳熱系數以改善熱交換效果，利用一個熱交換器，通過該交換器在高溫流體和低溫流體之間產生熱傳遞(即，熱交換)，通常廣泛采用板式熱交換器。板式熱交換器具有這樣的結構，其中多個板形熱傳遞板以規(guī)定間距彼此平行上下放置從而形成流道，這些流道靠各個熱傳遞板分隔開。高溫流體和低溫流體在上述流道中交替流動，以通過各個熱傳遞板進行熱交換。日本專利臨時公開H3-91695中作為現(xiàn)有技術論述了這種傳統(tǒng)板式熱交換器的一個例子，參考其圖5和6。
在傳統(tǒng)板式熱交換器中，由彈性材料形成的襯墊部件置于相鄰兩板之間，以使它們之間的間隔一致并形成流體流道。
一種不規(guī)則人字形花紋常常廣泛地應用到板式熱交換器的熱傳遞板上。但是，這種不規(guī)則花紋不能實現(xiàn)壓力損失的平衡下降和可靠的耐壓性能。因此，已經提出了多種不同的不規(guī)則花紋。日本專利臨時公開2000-257488說明了這種不同的不規(guī)則花紋的一個例子。
上述傳統(tǒng)熱交換器的板具有這樣的結構，其中該板包括一些熱傳遞區(qū)域，各區(qū)域都有一個堆構造，在其頂部，在板的厚度方向(即，其橫截面)具有一個平面部分，和在密封部件(即，襯墊部件)內側，在板的平面圖上為矩形。這些板彼此結合從而一塊置于另一塊上面，以形成一個單一的熱交換器。
傳統(tǒng)熱交換器具有上述現(xiàn)有技術文獻中說明的結構。根據日本專利臨時公開2000-257488中說明的傳統(tǒng)板，在制造熱交換器時，板一塊置于另一塊上面，以形成熱交換器，從而交替的板旋轉顛倒且板熱傳遞區(qū)域的上端部分(即，突出部分的頂端)對著相鄰板的流道交叉(即，突出部分的底端)。板彼此結合從而熱交換區(qū)域向相同方向突出，結果在相鄰兩板之間形成的流道具有相同形式。
通常在熱交換器中采用的兩種流體在化學成分上彼此不同，不但導致特性不同，而且導致在熱交換過程中諸如壓力和流速等使用條件完全不同。從而理論上最好考慮到根據各種流體的熱傳遞，進行熱交換。但是，在板相對面上形成的相同流道花紋使板產生大致相同的熱傳遞條件。因此，對于兩種流經流道的流體，沒有選擇，而只能在相同的熱傳遞條件下進行熱交換。從而難以根據兩種熱交換流體溫度和特性的差別，應用優(yōu)化的熱傳遞條件，其中熱交換通過板在這兩種熱交換流體之間進行，從而導致無法實現(xiàn)有效的熱交換。
發(fā)明概述本發(fā)明的一個目標是為了解決上述問題，因此提供一種熱交換單元，其采用兩種在熱傳遞區(qū)域的構造上具有對稱關系的板，以解決分別在板相對表面上流動的流體特性的差異問題，并確保足夠的熱傳遞性能，從而獲得較高的熱交換效率。
為了達到上述目標，一種根據本發(fā)明第一方面的熱交換單元，包括多個具有預定不規(guī)則花紋的熱交換板，其由金屬薄板制成且彼此平行組合成一體，從而在各熱交換板之間交替形成第一熱交換流體流過的第一間隙和第二熱交換流體流過的第二間隙，其中熱交換板包括第一和第二板，第一和第二板在其周圍區(qū)域中構造彼此相同，但在中央不規(guī)則花紋區(qū)域中構造彼此不同；第一和第二板中每一個的不規(guī)則花紋區(qū)域在其一個表面上具有突起-凹陷花紋，而在其另一個表面上具有相應的凹陷-突起花紋，突出-凹陷花紋在構造上不同于凹陷-突起花紋，從而不對稱，且第一板的突起-凹陷花紋與第二板的突起—凹陷花紋在突起和凹陷上具有相反的關系，從而彼此對稱；且第一和第二板一塊在另一塊之上地交替布置，從而第一和第二板周圍區(qū)域的表面朝向相同方向，并彼此保持預定距離，且第一板不規(guī)則花紋區(qū)域的突起在其頂點與第二板不規(guī)則花紋區(qū)域的突起接觸。
根據本發(fā)明的第一方面，采用兩種板用于熱交換板，即，第一和第二板，兩種板其周圍區(qū)域中構造大致彼此相同，但具有彼此對稱的相應中央不規(guī)則花紋區(qū)域，從而突起-凹陷花紋具有相反的關系。通過將這兩種板一塊在另一塊之上地交替布置，組裝這兩種板，即第一和第二板，使得第一和第二板的周圍區(qū)域朝向相同方向，及用布置在板周圍區(qū)域之間的襯墊部件固定它們，或在其接觸周圍區(qū)域將它們銅焊在一起，提供兩種在板之間形成的間隙，這些間隙根據兩個具有中央不規(guī)則花紋區(qū)域的相鄰組合板，在板的相對表面?zhèn)壬显跇嬙旌统叽缟喜煌煞N相鄰間隙提供具有彼此不同特性的流道，從而造成不同的熱傳遞性能。根據熱交換流體的特性形成流道，使得可以導致板和熱交換流體之間的熱傳遞有效地改進，從而在流體之間進行有效的熱交換。在相鄰板的突起彼此接觸，而且，在凹陷背面形成的突起彼此接觸的板結合狀態(tài)中。板不僅可以在周圍區(qū)域彼此接觸，而且可以在板不規(guī)則花紋區(qū)域中在多個連接區(qū)域彼此接觸。熱交換板的不規(guī)則花紋區(qū)域可以由兩個其它的相鄰板固定，從而顯著地提高該單元的強度，從而即使當流入板之間間隙的熱交換流體具有較高壓力時，也能維持間隙恰當的構造，以執(zhí)行正確的熱交換。
在本發(fā)明熱交換單元的第二方面中，可以采用一種結構，其中第一和第二板中的每一個為矩形或方形；且至少第一和第二板中每一個的不規(guī)則花紋區(qū)域在該板的一對相對邊或其另一對相對邊之間，相對于中央區(qū)域具有對稱的形狀。
根據本發(fā)明的第二方面，第一和第二板中每一個的不規(guī)則花紋區(qū)域在該板的一對相對邊或其另一對相對邊之間，相對于中央區(qū)域具有對稱的形狀。將該板內側向外旋轉，相對于未旋轉的板提供相反的突起—凹陷花紋關系，而突起和凹陷的位置不改變，從而允許提供與未旋轉的另一塊相同的不規(guī)則花紋區(qū)域構造。從而可以在壓力成形方法中至少對不規(guī)則花紋區(qū)域使用相同的壓力成形沖模，從而制造熱交換板。結果，在兩種不同板的制造中，相同的沖模可以應用于具有復雜構造的不規(guī)則花紋區(qū)域，從而降低成本并顯著提高生產率。
在本發(fā)明熱交換單元的第三方面中，可以采用一種結構，其中每一熱交換板的不規(guī)則花紋區(qū)域具有從熱交換板表面向外突出的截錐形或截棱錐形突起，及多個中間突出，每一中間突出均布置在兩個距離最短的彼此相鄰的突起之間，每一中間突出由一個或多個向兩個突起的相對表面突出的平面或曲面部分形成，且每一中間突出具有一個或多個頂點部分，這些頂點部分布置在低于突起頂部的位置上；同時還布置有多個組合，這些組合由突起及與該突起相隔最短距離的另一個突起構成，中間突出布置在這兩個突起之間；和多個非突出部分，每一非突出部分均位于相鄰中間突出之間，每一非突出部分相對于突起的突起方向布置在最低的位置中，這些非突出部分具有由突起和中間突出圍繞的所述凹陷。
根據本發(fā)明的第三方面，每一熱交換板的不規(guī)則花紋區(qū)域具有從熱交換板一個表面向外突出的截錐形或截棱錐形突起，以及多個中間突出，每一中間突出均布置在兩個距離最短的彼此相鄰的突起之間。當熱交換板彼此平行布置時，在兩個相鄰的板之間具有一個間隙，其中一組相似不規(guī)則花紋在突起的排列方向上重復，從而提供在上述方向上延伸的直線通道，從而彼此交叉。更具體地，每一直線通道以網狀延伸，包括在相同方向交替布置的擴大區(qū)域和狹窄區(qū)域，另一方面，直線通道在垂直于上述方向的方向上延伸，包括在相同垂直區(qū)域上，以類似方式交替布置的擴大區(qū)域和狹窄區(qū)域。使用這樣組裝的板可以使熱交換流體具有基本相同的狀態(tài)，而與熱交換流體的流動系統(tǒng)無關，即平行流動系統(tǒng)，逆向流動系統(tǒng)，和交叉流動系統(tǒng)中的任何一種。結果，即使當熱交換流體在其流動方向上以任何方式結合時，也可以在較低的壓力損失下進行平穩(wěn)的熱傳遞，以進行有效的熱交換，從而在熱交換器的設計上提供了較高的自由度，并在通用的用途中具有優(yōu)秀的熱交換性能。此外，熱交換流體可以沿著板在上述兩個方向中自由流動，可以獲得恒定的熱傳遞特性，而與熱交換流體的流動方向無關。從而能夠使熱交換流體分布在板的整個區(qū)域，使得這樣的整個區(qū)域能用作有效的熱傳遞區(qū)域，且與錐體或棱錐體的簡單結合相比，可以通過中間突出改變流動情況，從而提供改善的熱傳遞，從而顯著提高單位面積的熱傳遞量并實現(xiàn)高性能。此外，與另一塊板接觸的板的突起為截錐體或截棱錐體形，從而分散施加在截錐體或截棱錐體表面方向的突起上的力。結果，與傳統(tǒng)熱交換板相比，可以顯著提高組裝板的強度，因此即使熱交換流體之間具有較大壓力差時，也能使相鄰兩板之間的距離恒定，從而提高耐壓性能。
附圖簡述

圖1是一個平面圖，表示根據本發(fā)明一個實施例的熱交換單元第一板的示意結構；圖2是一個平面圖，表示根據本發(fā)明一個實施例的熱交換單元第二板的示意結構；圖3是一個透視圖，表示一種狀態(tài)，在該狀態(tài)中布置用于根據本發(fā)明該實施例的熱交換單元的熱交換板；圖4是一個側視圖，表示一種狀態(tài)，在該狀態(tài)中熱交換板組裝成根據本發(fā)明該實施例的熱交換單元；圖5是一個部分放大視圖，表示根據本發(fā)明該實施例的熱交換單元的第一板；圖6是沿圖5中直線VI-VI所作的截面圖；圖7是沿圖5中直線VII-VII所作的截面圖；圖8是沿圖5中直線VIII-VIII所作的截面圖；圖9是一個部分放大視圖，表示根據本發(fā)明該實施例的熱交換單元的第二板；圖10是沿圖9中直線X-X所作的截面圖；圖11是沿圖9中直線XI-XI所作的截面圖；圖12是沿圖9中直線XII-XII所作的截面圖；圖13是一個部分放大截面圖，表示用于根據本發(fā)明該實施例的熱交換單元的熱交換板的不規(guī)則花紋截面。
優(yōu)選實施例詳細說明下面，將參考圖1-13詳細說明本發(fā)明的實施例。圖1是一個平面圖，表示根據本發(fā)明一個實施例的熱交換單元第一板的示意結構；圖2是一個平面圖，表示根據本發(fā)明一個實施例的熱交換單元第二板的示意結構；圖3是一個透視圖，表示一種狀態(tài)，在該狀態(tài)中布置用于根據本發(fā)明該實施例的熱交換單元的熱交換板；圖4是一個側視圖，表示一種狀態(tài)，在該狀態(tài)中熱交換板組裝成根據本發(fā)明該實施例的熱交換單元；圖5是一個部分放大視圖，表示根據本發(fā)明該實施例的熱交換單元的第一板；圖6是沿圖5中直線VI-VI所作的截面圖；圖7是沿圖5中直線VII-VII所作的截面圖；圖8是沿圖5中直線VIII-VIII所作的截面圖；圖9是一個部分放大視圖，表示根據本發(fā)明該實施例的熱交換單元的第二板；圖10是沿圖9中直線X-X所作的截面圖；圖11是沿圖9中直線XI-XI所作的截面圖；圖12是沿圖9中直線XII-XII所作的截面圖；而圖13是一個部分放大截面圖，表示用于根據本發(fā)明該實施例的熱交換單元的熱交換板的不規(guī)則花紋截面。
根據本發(fā)明該實施例的熱交換單元1，由兩種熱交換板10，20組成，其分別用作第一和第二板，且通過襯墊部件60彼此平行布置并結合在一起。熱交換板10，20具有不規(guī)則花紋區(qū)域30，40和分別包圍不規(guī)則花紋區(qū)域30，40的周圍區(qū)域50。各板10，20具有相對的表面，這些表面分別與熱交換流體接觸。
熱交換板10，20，由矩形金屬薄板形成，經過壓力成形工藝，在其中央部分形成不規(guī)則花紋區(qū)域30，40，和分別圍繞不規(guī)則花紋區(qū)域30，40的周圍區(qū)域50。第一熱交換板10的不規(guī)則花紋區(qū)域30具有與第二熱交換板20的不規(guī)則花紋區(qū)域40相反的突起-凹陷關系，從而彼此對稱。結果，熱交換板10，20以兩種不同的板提供，這兩種板在周圍區(qū)域50的構造中彼此一致，但在中央不規(guī)則花紋區(qū)域30，40的構造中彼此不同，其中彼此在突起和凹陷上具有相反的關系。
第一熱交換板10具有在周圍區(qū)域50內部在該板四個角上，分別以與傳統(tǒng)板相同的方式形成的開口11，12，13，14，從而使熱交換流體能穿過這些開口。第二交換板20也具有以相同形式形成的開口21，22，23，24。
上述不規(guī)則花紋區(qū)域30，40在突起—凹陷花紋上具有共同的基本構造。上述不規(guī)則花紋區(qū)域30包括多個突起31，多個中間突出33和多個凹陷34。突起31在矩陣排列的基礎上形成，其中突起13從板表面上以截棱錐體的形式突出，使得突起的四個棱錐體表面對者相鄰突起的各個周圍棱錐體表面，并在與突起的四個棱錐體表面相應的四個方向上以規(guī)則間隔排列。每一中間突出33以隆起部分的形式布置在相鄰兩個突起31的相對棱錐體表面之間，使得中間突出的一對底部位于最低的位置，該位置與相對相交棱錐體表面的脊線相對應，而中間突出的頂點部分位于上述脊線的交點之間。中間突出33的頂點部分布置在低于突起31頂部32的位置上。每一凹陷34以非突出部分的形式位于彼此相鄰布置，且中間沒有布置中間突出33的突起之間的中央位置上。凹陷34被突起31的棱錐體表面和中間突出33的傾斜表面包圍，從而在垂直與板平面的方向上布置在最低位置上。
不規(guī)則花紋區(qū)域40，其在熱交換板10，20面對相同方向的假設下，與不規(guī)則花紋區(qū)域30對稱，包括多個凹陷41，多個中間凹部42和多個突起43。凹陷41在矩陣排列的基礎上形成，從而以截棱錐體的形式凹陷。每一中間凹部42以凹陷部分的形式布置在相鄰兩個凹陷41的相對棱錐體表面之間，使得中間凹部42的底部位于凹陷41底部上方的位置。每一突起43在垂直于板平面的方向上，在彼此相鄰布置的凹陷41之間布置在最高的位置，而不使中間凹部42布置在凹陷之間。不規(guī)則花紋區(qū)域40的凹陷41在不規(guī)則花紋區(qū)域30的突起31的背部上與構造相匹配。中間凹部42在中間突出的背部與構造相匹配。突出43在凹陷34的背部與構造相匹配。
突起31和凹陷34布置成彼此偏離相鄰兩個突起之間在其排列方向上距離的一半。凹陷41和突起43也布置成彼此偏離相鄰兩個突起之間在其排列方向上距離的一半。突起31，42和凹陷34，41在矩陣排列的基礎上以規(guī)則間隔形成。但是，在上述不規(guī)則花紋區(qū)域30，40中，突起31，43背部上形成的凹部在構造上與凹陷34，41不同，且在凹陷34，41背部上形成的突出部分在構造上與突起31，43不同。各板的相對表面具有彼此不對稱的不規(guī)則花紋區(qū)域。
此外，不但不規(guī)則花紋區(qū)域30的兩個相鄰突起31所沿著排列的，從而將凹陷34布置在這兩個突起之間的方向，而且不規(guī)則花紋區(qū)域40的兩個相鄰凹陷41所沿著排列的，從而將突起43布置在這兩個凹陷之間的方向，均平行于或垂直于矩形板邊。不規(guī)則花紋區(qū)域30，40可以具有一種結構，其中上述方向與板邊傾斜45°角或期望的角度。
每一熱交換板10，20的周圍區(qū)域50沿著相應的側邊以扁平部分的形式提供。這些板一塊在另一塊之上地布置從而朝向相同方向，襯墊部件60布置在板周圍區(qū)域50之間。突起31從其上突出的熱交換板10表面作為前表面，而突起43從其上突出的熱交換板20表面作為前表面。
熱交換板10，20一塊在另一塊之上地布置，其前表面朝向相同方向并彼此組合成熱交換單元1。在這種組裝狀態(tài)下，相鄰兩板10，20的周圍區(qū)域50彼此接觸，熱交換板10不規(guī)則花紋區(qū)域30的突起31與在熱交換板20不規(guī)則花紋區(qū)域40凹陷41背部上形成的突出部分接觸，而熱交換板10不規(guī)則花紋區(qū)域30凹陷34背部上形成的突出部分與另一熱交換板20不規(guī)則花紋區(qū)域40的突起43接觸。結果，在相鄰兩板10，20之間，除了其接觸部分，形成熱交換流體流動的間隙。
在不規(guī)則花紋區(qū)域30的突起31突出的第一間隙區(qū)域61中，中間突出33具有小于突起31朝向相應中間凹部42背部的高度，在其之間保持恒定間距，而凹陷34具有比中間凹部42朝向相應突起43背部進一步減小的高度，在其之間包括另一個恒定間距。在中間突出33前表面?zhèn)壬闲纬傻拈g隙區(qū)域與在凹陷34前表面?zhèn)壬闲纬傻拈g隙區(qū)域連通以形成直線通道。一方面，每一直線通道，其具有從中間突出33向凹陷34增大的通道開口，包括交替布置以直線延伸的擴大區(qū)域和狹窄區(qū)域，而在垂直于上述方向的方向上延伸的直線通道包括在相同垂直方向上以相似方式交替布置的擴大區(qū)域和狹窄區(qū)域。第一間隙區(qū)域61與另一個第一間隙區(qū)域61連通，且與外部在開口11，13，21，23處連通，這些開口位于熱交換板10，20相同邊上的兩個角上。
在不規(guī)則花紋區(qū)域40的突起43突出的第二間隙區(qū)域62中，在中間凹部42和相應中間突出33之間形成的隧道形間隙區(qū)域使在凹陷41和相應突起31背部之間具有的間隔彼此相通，從而形成直線通道。一方面，每一直線通道，其具有從中間突出42向凹陷41增大的通道開口，包括交替布置以沿著凹陷41排列的方向直線延伸的擴大區(qū)域和狹窄區(qū)域，而在垂直于上述方向的方向上延伸的直線通道包括在相同垂直方向上以相似方式交替布置的擴大區(qū)域和狹窄區(qū)域。第二間隙區(qū)域62與另一個第二間隙區(qū)域62連通，且與外部在開口12，14，22，24處連通，這些開口位于具有上述開口11，13，21，23以外的角上。
每一第一和第二板的相對表面具有彼此不對稱的突起-凹陷花紋，且第一和第二板一塊在另一塊之上地交替布置，使得這些板彼此對稱的相應表面朝向彼此，并組合在一起形成一個單元。結果，第一間隙區(qū)域61和第二間隙區(qū)域62在構造和尺寸上彼此不同。第一間隙區(qū)域61和第二間隙區(qū)域62之間在構造和尺寸上的差異使這些區(qū)域具有不同的熱傳遞性能。前述這些板上突起-凹陷花紋的形成以決定間隙區(qū)域的構造和尺寸考慮了兩種流體的特性，熱交換在這兩種流體之間進行，使得能夠為這些流體提供合適的流動條件和熱傳遞特性。熱交換器設計成使得熱交換流體具有分別引入相應第一和第二間隙區(qū)域61，62的各自特性。
熱交換板10，20還具有額外特性，即這些板中的每一個在開口區(qū)域和不規(guī)則花紋區(qū)域30，40中相對于板短邊中心對稱。從而，將第一熱交換板10內側向外旋轉180°，使得板的長邊改變它們的位置，提供一種狀態(tài)，在該狀態(tài)中只有突起和凹陷的關系與未旋轉的板相反，而突起和凹陷的布置保持不變。這樣旋轉的板10和另一塊未旋轉的板20在周圍區(qū)域50內部的區(qū)域上彼此一致。
從而做出這樣的設計，使得當第一板內側向外旋轉時，可以在包含不規(guī)則花紋區(qū)域30，40的預定區(qū)域內得到與第二板相同的構造。從而可以以相同方式形成兩種熱交換板10，20的不規(guī)則花紋區(qū)域30，40。在這種情況下，可以通過利用壓力成形設備形成這樣的區(qū)域30，40，在該設備中與板周圍區(qū)域50相對應的壓力成形設備沖模部分的位置相對于其它部分可以調節(jié)，例如本發(fā)明的發(fā)明人用來制造本發(fā)明的壓力成形設備，和在日本專利臨時公開2003-275824中說明的壓力成形設備。在使用這種設備時，用于形成周圍區(qū)域50的輔助沖模部分相對于用于形成不規(guī)則花紋區(qū)域30，40的中央主沖模部分，在沖壓方向的位置調節(jié)在壓力成形裝置中進行，然后進行壓力成形過程。在這種情況下，可以用相同沖模制造兩種不同的板，從而顯著提高了制造效率。
下面將詳細說明根據本發(fā)明的熱交換單元的組裝步驟。假設已經預先準備好了兩種熱交換板10，20，即多個板10和多個板20，這兩種板在周圍區(qū)域50具有相同的構造，但在其中央部分通過壓力成形方法已經準備了對稱的不規(guī)則花紋區(qū)域30，40。
預定數量的熱交換板10，20一塊在另一塊之上地交替布置，襯墊部件60布置在板周圍區(qū)域50和開口周圍之間，然后從與板排列方向相反的方向固定，以準備熱交換單元1，其中所有的板以與傳統(tǒng)板式熱交換器相同的方式水密地組合在一起，除了熱交換板10，20一塊在另一塊之上地交替布置，使得板10相對于板20從內部向外旋轉，且每一板10的長邊改變其位置，結果用于形成不規(guī)則花紋區(qū)域30，40的表面分別朝向彼此。
在這樣獲得的熱交換單元1中，第一間隙區(qū)域61在每一熱交換板10的突起31側上形成，且開口11，13，21，23與該第一間隙區(qū)域61相通。第二間隙區(qū)域62在位于第一間隙區(qū)域61附近的各邊上形成，第一間隙區(qū)域61通過熱交換板10，20和開口12，14，22，24與該第二間隙區(qū)域62連通。當由這些板以上面所述的方式組合而成的熱交換單元1在使用中布置成，使得每塊板各邊之一水平或垂直布置時，位于板之間間隙區(qū)域61，62中的主通道，即沿著熱交換板10的凹陷34和中間突出33連續(xù)延伸的間隙，及沿著熱交換板20的凹陷41和中間凹部42連續(xù)延伸的間隙保持在傾斜狀態(tài)。
下面將詳細說明根據本發(fā)明該實施例的熱交換單元用作熱交換器的操作。一方面，熱交換流體通過用于形成熱交換單元1的各熱交換板10，20的兩個開口11，13，21，23進入第一間隙區(qū)域61，并通過這些開口排出第一間隙區(qū)域61，另一方面，另一種熱交換流體通過各熱交換板10，20的剩余兩個開口12，14，22，24進入第二間隙區(qū)域62，并通過這些開口排出第二間隙區(qū)域62。
在熱交換流體流動的間隙區(qū)域61，62中，流道沿著突起31，42和凹陷34，41排列的傾斜方向直線延伸，主要圍繞凹陷和中間突出33或中間凹部42。熱交換流體在上述通道中流動。結果，熱交換流體在通道中在傾斜方向上流動，這些通道具有特殊的構造，在間隙區(qū)域61，62中具有重復的擴大區(qū)域和狹窄區(qū)域，這種構造在板的上表面和下表面上彼此大致相同，并自然地重復擴張和匯合，以在熱交換板10，20不規(guī)則花紋區(qū)域30，40的板上表面和板下表面上各個區(qū)域上平滑地分布。即使當兩種熱交換流體的流動關系基于平行流動系統(tǒng)，逆向流動系統(tǒng)，和交叉流動系統(tǒng)中的任何一種時，也可以向熱交換流體提供大致相同的情況，并降低壓力損失，實現(xiàn)熱交換流體平滑的流動。
熱交換流體在板之間形成的間隙區(qū)域61，62中分布在各個區(qū)域上，以改善板和熱交換流體之間的熱交換。此外，熱交換流體在間隙區(qū)域61，62中在各個區(qū)域分布，間隙區(qū)域61，62在板之間形成，并具有特殊形狀，其中擴大區(qū)域和狹窄區(qū)域交替布置，從而使各板相對表面具有彼此構造不同的通道，用于充分考慮熱傳遞流體特性的熱傳遞特性。從而可以在流過間隙區(qū)域的各熱交換流體和各熱交換板10，20之間進行有效的熱傳遞，使得熱交換可以通過熱交換板10，20在熱交換流體之間平滑地進行。
根據本發(fā)明該實施例的熱交換單元，采用兩種熱交換板10，20，即第一和第二板，其在周圍區(qū)域中構造中大體上彼此相同，而中央不規(guī)則花紋區(qū)域30，40彼此對稱，從而在突起-凹陷花紋上具有相反的關系。通過將其一塊位于另一塊之上地交替布置，組裝這兩種板，即第一和第二板，使得第一和第二板的周圍區(qū)域50朝向相同方向，然后固定這些板，將襯墊部件60布置在板10，20的周圍區(qū)域50之間，在板之間形成兩種間隙61，62，根據兩個相鄰組合板具有中央不規(guī)則花紋區(qū)域，這些間隙在板的相對表面?zhèn)壬显跇嬙旌统叽缟喜煌蓚€相鄰間隙提供具有彼此不同特性的流道，從而導致不同的熱傳遞性能。根據熱交換流體的特性形成流道使得板和熱交換流體之間的熱傳遞有效地進行，從而在流體之間進行有效的熱交換。
在根據本發(fā)明該實施例的熱交換單元中，不規(guī)則花紋區(qū)域30具有一種基本結構，其中通過將中間突出33和凹陷34布置成偏離突起兩個相鄰突起之間距離的一半，突起31被四個相鄰突起31包圍，且不規(guī)則花紋區(qū)域40也具有類似布置。但是，本發(fā)明不僅僅限于這樣的實施例。除了熱交換板10，20中間不規(guī)則花紋區(qū)域30，40具有彼此對稱構造的特殊設計以外，可以采用任何期望的結構，例如，可以調節(jié)不規(guī)則花紋區(qū)域突起的形狀，突起之間有或者沒有中間突出，圍繞突起的其它突起數目。這樣的修改結構可以使調節(jié)與流入板間間隙的熱交換流體特性正確配合。
在根據本發(fā)明該實施例的熱交換單元中，不規(guī)則花紋區(qū)域30的每個突起31都是截棱錐形。但是，突起可以是平截頭棱椎體形，例如五邊棱錐或六邊棱錐，或截錐形，從而適合熱交換器期望的性能。
在根據本發(fā)明該實施例的熱交換單元中，兩種具有在構造上彼此對稱的不規(guī)則花紋區(qū)域30，40的板用在這種類型的熱交換單元中，在該熱交換單元中熱交換板10，20一塊在另一塊之上地交替布置，襯墊部件60布置在板之間。但是，本發(fā)明不僅僅限于這樣的實施例。在板彼此平行布置并以水密方式銅焊的情況下，也可以采用兩種板，其在周圍區(qū)域中構造彼此相同，但在其不規(guī)則花紋區(qū)域中彼此對稱，從而提供與上面所述熱交換單元具有相同熱交換性能的熱交換單元，和較高的耐壓性能。
權利要求
1.一種熱交換單元，包括多個具有預定不規(guī)則花紋的熱交換板，其由金屬薄板制成且彼此平行組合成一體，從而在各熱交換板之間交替形成第一熱交換流體流過的第一間隙和第二熱交換流體流過的第二間隙，其中所述熱交換板包括第一和第二板，所述第一和第二板在其周圍區(qū)域中構造彼此相同，但在中央不規(guī)則花紋區(qū)域中構造彼此不同；所述第一和第二板中每一個的所述不規(guī)則花紋區(qū)域在其一個表面上具有突起-凹陷花紋，而在其另一個表面上具有相應的凹陷-突起花紋，所述突出-凹陷花紋在構造上不同于所述凹陷-突起花紋，從而不對稱，且第一板的突起-凹陷花紋與第二板的突起-凹陷花紋在突起和凹陷上具有相反的關系，從而彼此對稱；且所述第一和第二板一塊在另一塊之上地交替布置，從而第一和第二板周圍區(qū)域的表面朝向相同方向，并彼此保持預定距離，且第一板不規(guī)則花紋區(qū)域的突起在其頂點與第二板不規(guī)則花紋區(qū)域的突起接觸。
2.根據權利要求1所述的熱交換單元，其中所述第一和第二板中的每一個為矩形或方形；且至少第一和第二板中每一個的不規(guī)則花紋區(qū)域在該板的一對相對邊或其另一對相對邊之間，相對于中央區(qū)域具有對稱的形狀。
3.根據權利要求1或2所述的熱交換單元，其中每一熱交換板的不規(guī)則花紋區(qū)域具有從熱交換板表面向外突出的截錐形或截棱錐形所述突起，及多個中間突出，每一中間突出均布置在兩個距離最短的彼此相鄰的突起之間，每一中間突出由一個或多個向兩個突起的相對表面突出的平面或曲面部分形成，且每一中間突出具有一個或多個頂點部分，這些頂點部分布置在低于突起頂部的位置上；同時還布置有多個組合，這些組合由突起及與該突起相隔最短距離的另一個突起構成，中間突出布置在這兩個突起之間；和多個非突出部分，每一非突出部分均位于相鄰中間突出之間，每一非突出部分相對于突起的突起方向布置在最低的位置中，這些非突出部分具有由突起和中間突出圍繞的所述凹陷。
全文摘要
一種熱交換單元，包括第一和第二板，其在周圍區(qū)域中構造彼此相同，但在中央不規(guī)則花紋區(qū)域中構造彼此不同。不規(guī)則花紋區(qū)域在其一個表面上具有突起－凹陷花紋，而在其另一個表面上具有相應的凹陷－突起花紋。這些花紋在構造上彼此不同。第一板的突起－凹陷花紋與第二板的突起－凹陷花紋在突起和凹陷上具有相反的關系，從而彼此對稱。第一和第二板一塊在另一塊之上地交替布置，從而第一和第二板周圍區(qū)域的表面朝向相同方向，且第一板不規(guī)則花紋區(qū)域的突起在其頂點與第二板不規(guī)則花紋區(qū)域的突起接觸。
文檔編號F28F13/00GK1892163SQ20061009427
公開日2007年1月10日 申請日期2006年6月28日 優(yōu)先權日2005年6月29日
發(fā)明者松崎豊明, 渡邊太郎 申請人:株式會社聚源