(57)【要約】【課題】耐久性を向上させることができるプレート式熱交換器及び熱源機を提供する。【解決手段】プレート式熱交換器１は、内部を流通する第１流体と外部を流通する第２流体との間で熱交換する熱交換体１０により構成するブロック５１，５２，５３を備え、前記ブロックを複数積み重ねてなる。各ブロックは、第２流体が流通する複数の貫通孔６２と、第１流体をブロック内部に導入する導入口７１と、第１流体をブロック外部に導出する導出口７２とを有し、複数のブロックにおける隣り合うブロック間には、一方のブロックの導出口と他方のブロックの導入口とが連通する第１流体の連絡通路７を形成し、当該隣り合うブロック間ではブロック内部の第１流体の流通方向が異なるように構成され、複数のブロックのうち、少なくともいずれか一対の隣り合うブロック間には、前記連絡通路とは異なる位置に第１流体を流通させる第２連絡通路８が設けられている。【選択図】図２
2020085362.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を流通する第１流体と外部を流通する第２流体との間で熱交換する熱交換体により構成するブロックを備え、当該ブロックを複数積み重ねたプレート式熱交換器であって、
各ブロックは、第２流体が流通する複数の貫通孔と、第１流体をブロック内部に導入する導入口と、第１流体をブロック外部に導出する導出口とを有し、
複数のブロックにおける隣り合うブロック間には、一方のブロックの導出口と他方のブロックの導入口とが連通する第１流体の連絡通路を形成し、当該隣り合うブロック間ではブロック内部の第１流体の流通方向が異なるように構成され、
複数のブロックのうち、少なくともいずれか一対の隣り合うブロック間には、前記連絡通路とは異なる位置に第１流体を流通させる第２連絡通路が設けられているプレート式熱交換器。
【請求項２】
請求項１に記載のプレート式熱交換器において、
前記第２連絡通路は、複数のブロックのうち、第１流体の最下流にあたるブロックとそれに隣り合うブロックとの間に設けられているプレート式熱交換器。
【請求項３】
請求項２に記載のプレート式熱交換器において、
前記第２連絡通路は、第１流体の最下流にあたるブロックとそれに隣り合うブロックとの間の連絡通路よりも第１流体の最下流にあたるブロックの導出口寄りに設けられているプレート式熱交換器。
【請求項４】
請求項１に記載のプレート式熱交換器において、
前記複数のブロックは、上下方向に積み重ねられており、
前記第２連絡通路は、上下に隣り合うブロック間の連絡通路よりも下側のブロックの導入口寄りに設けられているプレート式熱交換器。
【請求項５】
請求項４に記載のプレート式熱交換器において、
前記第２連絡通路は、下側のブロックの導入口の投影面と重ならない位置に設けられているプレート式熱交換器。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のプレート式熱交換器において、
前記第２連絡通路の開口面積は、前記連絡通路の開口面積よりも小さいプレート式熱交換器。
【請求項７】
内部を流通する第１流体と外部を流通する第２流体との間で熱交換する熱交換体を複数積層したプレート式熱交換器であって、
各熱交換体は、第１流体を熱交換体に流入又は流出させる連通路を有し、
複数積層する熱交換体のうちの全部又は一部の隣り合う熱交換体間には、第１流体の流れが淀む位置に隣りの熱交換体から第１流体を流通させるバイパス孔が設けられているプレート熱交換器。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のプレート式熱交換器を備える熱源機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部を流通する第１流体と外部を流通する第２流体との間で熱交換する熱交換体により構成するブロックを備えるプレート式熱交換器及び熱源機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、前記ブロックを上下方向に２段又は３段に積み重ねたプレート式熱交換器が知られている（特許文献１）。この従来の熱交換器は、上下に隣り合うブロックを互いに連通し、熱交換器内を流通する水の流路をブロックの段数に応じて２経路（２−ＰＡＳＳ）又は３経路（３−ＰＡＳＳ）と長くすることにより燃焼排気との熱交換率を高めるようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】韓国登録特許第１０−１６０８１４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の熱交換器では、水の流路が長くなることでブロック内において水の流れが淀み、水が過剰過熱される高温領域ができ、ローカルヒート（他の部分より高温、沸騰等となる現象）を発生させやすくなり、また、ライム析出（水に含むカルシウム等の不純物の析出）しやすくなる。ローカルヒートやライム析出が生じることでブロックを構成する熱交換体の劣化が早まってしまう。また、複数のブロックを積み重ねているため、水抜きの際にブロック内に水が残りやすくなる。ブロック内の水が抜け切らないことにより凍結時に熱交換体を破損させるおそれがある。以上のことからプレート式熱交換器の耐久性が悪くなることが懸念される。
【０００５】
本発明は、以上の事情に鑑みてなされたものであり、耐久性を向上させることができるプレート式熱交換器及び熱源機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るプレート式熱交換器は、
内部を流通する第１流体と外部を流通する第２流体との間で熱交換する熱交換体により構成するブロックを備え、前記ブロックを複数積み重ねたプレート式熱交換器であって、
各ブロックは、第２流体が流通する複数の貫通孔と、第１流体をブロック内部に導入する導入口と、第１流体をブロック外部に導出する導出口とを有し、
複数のブロックにおける隣り合うブロック間には、一方のブロックの導出口と他方のブロックの導入口とが連通する第１流体の連絡通路を形成し、当該隣り合うブロック間ではブロック内部の第１流体の流通方向が異なるように構成され、
複数のブロックのうち、少なくともいずれか一対の隣り合うブロック間には、前記連絡通路とは異なる位置に第１流体を流通させる第２連絡通路が設けられているものである。
【０００７】
前記構成によれば、第２連絡通路を通して第１流体を隣り合うブロック間で流通させることができる。これにより、各ブロック内では第２連絡通路を介した第１流体の新たな流れが形成される。この第１流体の新たな流れにより、ブロック内において第１流体の流れが淀んで第１流体が過剰過熱される高温領域を生じさせ難くすることができる。従って、ブロック内におけるローカルヒートやライム析出を防ぐことができ、ブロックを構成する熱交換体の劣化を抑制することができる。また、水抜きの際は、第２連絡通路を通してブロック内の第１流体を排出することができる。従って、第２連絡通路を設けることでブロック内の水抜き性が向上し、水抜きの際にブロック内には第１流体が残留し難くなる。よって、凍結時に残留した第１流体の膨張によりブロックの熱交換体を破損させることがない。以上のように、第２連絡通路を設けることにより、ローカルヒートやライム析出が抑制され、また、水抜きの際の水抜き性が向上し、その結果、プレート式熱交換器の耐久性を向上することができる。
【０００８】
前記プレート式熱交換器において、前記第２連絡通路は、複数のブロックのうち、第１流体の最下流にあたるブロックとそれに隣り合うブロックとの間に設ける構成とすることができる。第１流体は、下流に向かうに従って温度が高くなるから、第１流体の最下流にあたるブロックは最も高温となっている。それゆえ、この最下流にあたるブロックとそれに隣り合うブロックとの間に第２連絡通路を設けることにより、最下流のブロックにおいて第２連絡通路からの第１流体のバイパス流により第１流体の淀みが防止され、ローカルヒートの発生を防ぐことができる。これにより、最も高温となっている第１流体の最下流にあたるブロックにおいてローカルヒートによる熱交換体の劣化を抑制することができる。また、ライムの析出も防止され、ライム析出による熱交換体の劣化も抑制される。
【０００９】
前記第２連絡通路は、第１流体の最下流にあたるブロックとそれに隣り合うブロックとの間の連絡通路よりも第１流体の最下流にあたるブロックの導出口寄りに設けることが好ましい。すなわち、第１流体の最下流にあたるブロック内では、第１流体は、その下流側となる導出口付近で最も高温となっている。それゆえ、この最下流にあたるブロックの導出口寄りに第２連絡通路を設けることにより、第２連絡通路からの第１流体のバイパス流により導出口付近での第１流体の淀みが防止され、ローカルヒートの発生を防ぐことができる。これにより、最も高温となっている第１流体の最下流にあたるブロックにおいてローカルヒートによる熱交換体の劣化を抑制することができる。また、ライムの析出も防止され、ライム析出による熱交換体の劣化も抑制される。
【００１０】
また、前記プレート式熱交換器において、前記複数のブロックが上下方向に積み重ねられている形態では、前記第２連絡通路は、上下に隣り合うブロック間の連絡通路よりも下側のブロックの導入口寄りに設ける構成とすることができる。水抜きの際、第１流体は、上側のブロックにおいて下側のブロックとの連絡通路から離れた位置で残留しやすくなる。それゆえ、第２連絡通路を前記連絡通路よりも下側のブロックの導入口寄りに設けることにより、上側のブロックにおいて前記連絡通路から離れた位置の第１流体を第２連絡通路を通して排出させることができる。従って、水抜きの際、上側のブロック内に第１流体が残留することなく排出されるから、凍結時に残留した第１流体の膨張による熱交換体の破損を防止することができ、プレート式熱交換器の耐久性の向上を図ることができる。
【００１１】
前記第２連絡通路は、下側のブロックの導入口の投影面と重ならない位置に設けることが好ましい。すなわち、第２連絡通路を前記導入口の投影面に設けると、通常の使用時に、前記導入口から導入される第１流体の一部が第２連絡通路からショートカットしやすくなる。それゆえ、第２連絡通路を前記導入口の投影面位置からずらして設けることにより、第１流体が第２連絡通路を通してショートカットする流量を最低限に抑えることができる。従って、第２連絡通路からショートカットされる第１流体による熱交換性能の低下を防ぐことができる。
【００１２】
前記プレート式熱交換器において、前記第２連絡通路の開口面積は、前記連絡通路の開口面積よりも小さいことが好ましい。これにより、通常の使用時に第１流体の多くは、第２連絡通路からショートカットすることなくブロック内を流通することができ、熱交換性能の低下を防ぐことができる。
【００１３】
また、本発明に係るプレート式熱交換器は、
内部を流通する第１流体と外部を流通する第２流体との間で熱交換する熱交換体を複数積層したプレート式熱交換器であって、
各熱交換体は、第１流体を熱交換体に流入又は流出させる連通路を有し、
複数積層する熱交換体のうちの全部又は一部の隣り合う熱交換体間には、第１流体の流れが淀む位置に隣りの熱交換体から第１流体を流通させるバイパス孔が設けられている構成とすることができる。
この構成によれば、バイパス孔からの第１流体のバイパス流により熱交換体内での第１流体の淀みが防止され、ローカルヒートの発生を防ぐことができ、また、ライム析出を防ぐことができる。
【００１４】
また、本発明は、前記各プレート式熱交換器の少なくともいずれか１つを備える熱源機とすることができ、この熱源機は、前記プレート式熱交換器と同様の作用効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態による熱源機を示す部分切欠斜視図である。
【図２】実施形態による熱源機において複数段のブロックで構成する熱交換器の構成を説明するための模式図である。
【図３】各ブロックを構成する熱交換体を示す分解斜視図である。
【図４】一部の熱交換体を示す分解斜視図である。
【図５】熱交換器における排気孔、連通路、内部空間及び外部空間を形成する熱交換体の構成を示す断面図である
【図６】第２連絡通路としてのバイパス孔の位置を説明するための模式図である。
【図７】第２連絡通路としての水抜き孔の位置を説明するための模式図である。
【図８】水抜き孔が孔径の異なる２つの小孔で構成していることを示す斜視図（同図（ａ））及び断面図（同図（ｂ））である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
本実施形態は、プレート式熱交換器を備える熱源機であり、この熱源機として、例えば、給湯器やボイラー等が挙げられる。図１に示す熱源機は、上方から順に、バーナ３１を構成するバーナボディ３、燃焼室２、熱交換器１及びドレン受け４０が配設されている。バーナボディ３の一方側方には、バーナボディ３内に燃料ガスと空気との混合ガスを送り込む燃焼ファン（図示せず）を備えるファンケース４が配設されている。バーナボディ３の他方側方には、ドレン受け４０と連通する排気ダクト４１が配設されている。
【００１７】
なお、本明細書では、ファンケース４及び排気ダクト４１がバーナボディ３の側方に位置した状態で熱源機を正面から見たとき、奥行方向が前後方向に対応し、幅方向が左右方向に対応し、高さ方向が上下方向に対応する（図１を参照）。
【００１８】
この熱源機では、バーナ３１の下向き燃焼面３０から下方へ向けて送出される燃焼排気（第２流体）は、燃焼室２を介して熱交換器１に送り込まれて熱交換器１内を流通し、熱交換器１から流出した燃焼排気は、ドレン受け４０及び排気ダクト４１を通って熱源機の外部に排出される。熱交換器１には、流入管２０及び流出管２１が接続されており、流入管２０から熱交換器１内に流入される水（第１流体）は、熱交換器１内を流通する間に燃焼排気により加熱され、この加熱された水（湯）は、流出管２１を通して熱交換器１外へ流出される。なお、熱交換器１内に流通させる第１流体は、水に限らず他の流体（例えば、不凍液）が用いられてもよい。
【００１９】
図２、図３に示すように、熱交換器１は、プレート式熱交換器１であり、内部を流通する水（第１流体）と外部を流通する燃焼排気（第２流体）との間で熱交換する薄板状の熱交換体１０により構成するブロック５を備えている。ブロック５は、熱交換体１０を複数積層して構成されるが、１つの熱交換体１０により構成してもよい。ブロック５には、熱交換体１０の延在方向の一方向に水が流れる流路が形成される。この熱交換器１は、ブロック５（５１，５２，５３）を上下方向に３段積み重ねて構成されている。従って、この熱交換器１では、水の流路がブロック５の段数（３段）に応じて３経路（３パス）となり、長い水の流路が形成される。３段のブロック５において、下段のブロック５１は、熱交換体１０を５層積層して構成され、中段のブロック５２は、熱交換体１０を３層積層して構成され、上段のブロック５３は、熱交換体１０を２層積層して構成されている。
【００２０】
図４、図５に示すように、熱交換体１０は、上熱交換プレート１１と下熱交換プレート１２とを重ね合わせて形成されている。上下熱交換プレート１１，１２は、例えば、ステンレス製の金属板から形成され、四隅を丸く形成した平面視略長方形形状を有している。上下熱交換プレート１１，１２は、外周縁部に上方に向かって突出する筒状の周縁接合部１３が形成されている。
【００２１】
熱交換体１０は、上熱交換プレート１１と下熱交換プレート１２とを上下方向に重ね合わせ、下熱交換プレート１２の周縁接合部１３と上熱交換プレート１１の底面外周縁部とをロウ材等で接合することにより形成される。これにより、上下熱交換プレート１１，１２間には、所定高さの内部空間１４が形成され、この内部空間１４には、水が流通される。
【００２２】
熱交換器１は、複数の熱交換体１０を上下方向に重ね合わせ、下側の熱交換体１０における上熱交換プレート１１の周縁接合部１３と上側の熱交換体１０における下熱交換プレート１２の底面外周縁部とをロウ材等で接合することにより形成される。これにより、上下に隣り合う熱交換体１０間には、所定高さの外部空間１５が形成され、この外部空間１５には、燃焼排気が流通される。
【００２３】
また、上下熱交換プレート１１，１２は、コーナ部を除くプレート面に燃焼排気を通過させるための略円形状の排気開口６１が形成され、４つのコーナ部の全部又は一部に内部空間１４に水を流入流出させるための略円形状の通水孔６３が形成されている。
【００２４】
上下熱交換プレート１１，１２における上下の排気開口６１は、孔の内周縁部を内方に向けて突出させ、各内周縁部を加締めるとともにロウ材等で接合させており、内部空間１４を非連通状態で貫通し外部空間１５と連通する貫通孔となった排気孔６２を形成している。この排気孔６２は、上下熱交換プレート１１，１２の略全面にわたって前後及び左右方向に所定間隔で格子状に多数形成されている。隣り合う熱交換体１０間における排気孔６２の位置関係は、左右方向に半ピッチずれるように配置されている。これにより、上方から流れてきた燃焼排気は、１つの熱交換体１０の排気孔６２を通過した後、この熱交換体１０の下方に隣り合う熱交換体１０との間の外部空間１５内に拡散するように流れる。従って、ブロック５内を上方から下方に向かって流れる燃焼排気は、ブロック５内をジグザグ状に流れ、各熱交換体１０との接触時間が長くなり、水との熱効率を向上させている。
【００２５】
上下熱交換プレート１１，１２における上下の通水孔６３は、孔の内周縁部を外方に向けて突出させ、各内周縁部を隣り合う熱交換体１０における通水孔６３の内周縁部とロウ材等で接合させており、隣り合う熱交換体１０間で外部空間１５を非連通状態で貫通し内部空間１４と連通する連通路６４を形成している。
【００２６】
なお、上下熱交換プレート１１，１２の各プレート面には、凹部や凸部が略全面にわたって排気孔６２間に形成してもよく、これにより、熱交換体１０の内部空間１４や外部空間１５でその延在方向に流動する水や燃焼排気の流れをジグザグ状に流動、拡散させ、熱効率を向上させることができる。
【００２７】
図２、図３を参照して、各ブロック５１，５２，５３は、水をブロック５１，５２，５３内部に導入する導入口７１と、水をブロック５１，５２，５３外部に導出する導出口７２とを有する。これら導入口７１及び導出口７２は、ブロック５１，５２，５３の最上面又は最下面に位置する所定の通水孔６３により構成される。
【００２８】
下段ブロック５１では、最下面の下熱交換プレート１２において対角線上の２箇所の各コーナ部に通水孔６３が形成されており、右側前方の通水孔６３が導入口７１となっている。左側後方の通水孔６３には、上方に向かって上段ブロック５３まで延びる導出管２２（図３参照）が挿入され接合されている。下段ブロック５１の最上面の上熱交換プレート１１において右側の導入口７１から横方向に離れた左短辺側の２箇所の各コーナ部に通水孔６３が形成されており、左短辺側前方の通水孔６３が下段ブロック５１の導出口７２となっている。左短辺側後方の通水孔６３には、導出管２２が挿入され接合されている。
【００２９】
中段ブロック５２では、最下面の下熱交換プレート１２において左短辺側の２箇所の各コーナ部に下段ブロック５１の最上面の２つの通水孔６３と向き合って通水孔６３が形成されており、下段ブロック５１の導出口７２と対向する左短辺側前方の通水孔６３が導入口７１となっている。左短辺側後方の通水孔６３には、導出管２２が挿入され接合されている。中段ブロック５２の最上面の上熱交換プレート１１において中段ブロック５２の導入口７１と対応する左短辺側前方のコーナ部以外の３箇所の各コーナ部に通水孔６３が形成されており、右短辺側の各コーナ部の２つの通水孔６３が２つの導出口７２となっている。残り１つの左短辺側後方の通水孔６３には、導出管２２が挿入され接合されている。下段と中段の隣り合うブロック５１，５２間において下段ブロック５１の導出口７２と中段ブロック５２の導入口７１とは接合されて連通する水の連絡通路７となっている。
【００３０】
上段ブロック５３では、最下面の下熱交換プレート１２において中段ブロック５２の最上面の３つの通水孔６３と対向して３箇所の各コーナ部（左短辺側前方のコーナ部以外の３つの各コーナ部）に通水孔６３が形成されている。これら３つの通水孔６３のうち、中段ブロック５２の２つの導出口７２と対向する右短辺側の２つの通水孔６３が２つの導入口７１となり、残り１つの左短辺側後方の通水孔６３が導出口７２となっている。この導出口７２となった通水孔６３には、導出管２２の上端が接合されている。なお、上段ブロック５３の最上面の上熱交換プレート１１には通水孔６３は形成されていない。中段と上段の隣り合うブロック５２，５３間において中段ブロック５２の２つの導出口７２と上段ブロック５３の２つの導入口７１とは接合されて連通する水の連絡通路７となっている。つまり、中段と上段の隣り合うブロック５２，５３間では、右短辺側に２つの連絡通路７が形成されている。
【００３１】
各ブロック５１，５２，５３において、最上面の上熱交換プレート１１及び最下面の下熱交換プレート１２を除く上下熱交換プレート１２には、４つの各コーナ部に通水孔６３が形成されている。これらの通水孔６３は、同軸線上に位置する上下の通水孔６３が接合されて連通路６４を形成している（図４、図５参照）。また、導出管２２は、上段ブロック５３における下層側の熱交換体１０の内部空間１４と直接連通されている。
【００３２】
以上の構成より、図２、図３を参照して、流入管２０から下段ブロック５１の下面の導入口７１に導入される水は、下段ブロック５１において右側２列の連通路６４を通して上方に向かって流れ、各熱交換体１０の内部空間１４に流入し、各内部空間１４において左右方向で同一の方向（図２中の黒矢印で示す右側から左側）に流れる。各内部空間１４を流れた水は、左側１列の連通路６４を通して上方へ流れ、この下段ブロック５１の上面の導出口７２から導出する。
【００３３】
下段ブロック５１から導出する水は、連絡通路７を通して中段ブロック５２の下面の導入口７１へ流入する。中段ブロック５２の導入口７１から導入される水は、中段ブロック５２において導入口７１と同軸線上に位置する左側１列の連通路６４を通して上方に向かって流れ、各熱交換体１０の内部空間１４に流入し、各内部空間１４において左右方向で同一の方向（図２中の黒矢印で示す左側から右側）に流れる。この中段ブロック５２の各内部空間１４を流れる水の方向は、下段ブロック５１の各内部空間１４を流れる水の流れ方向と逆方向となる。各内部空間１４を流れた水は、右側２列の連通路６４を通して上方へ流れ、この中段ブロック５２の上面の導出口７２から導出する。
【００３４】
中段ブロック５２から導出する水は、２つの連絡通路７を通して上段ブロック５１の下面の導入口７１へ流入する。上段ブロック５１の下面の２つの導入口７１から導入される水は、上段ブロック５３において２つの導入口７１と同軸線上に位置する右側２列の連通路６４を通して上方に向かって流れ、各熱交換体１０の内部空間１４に流入し、各内部空間１４において左右方向で同一の方向（図２中の黒矢印で示す右側から左側）に流れる。この上段ブロック５３の各内部空間１４を流れる水の方向は、中段ブロック５２の各内部空間１４を流れる水の流れ方向と逆方向となる。上段ブロック５３では、下層側の熱交換体１０の内部空間１４を流れた水は、左側後方の導出口７２から流出し、また、上層側の熱交換体１０の内部空間１４を流れた水は、左側下面の２つの連通路６４を通して下方へ流れて導出口７２から導出する。この上段ブロック５３の導出口７２から導出した水は、導出管２２へ流れ込み、導出管２２内を流下して下段ブロック５１に接続する流出管２１から熱交換器１外へ流出される。
【００３５】
このようにして熱交換器１内を流れる水は、３段のブロック５１，５２，５３により３経路（３パス）に流れるので、流路が長くなっている。各ブロック５１，５２，５３を流れる水は、熱交換器１内を流通する燃焼排気によって加熱される。従って、この熱交換器１では、水を３経路の長い流路でもって流通させることにより、燃焼排気との間の熱交換率が高いものとなる。
【００３６】
また、本実施形態における熱交換器１は、隣り合うブロック５間には、前記連絡通路７とは異なる位置に水を流通させる第２連絡通路８（図２参照）が設けられている。第２連絡通路８は、上下に隣り合うブロック５間のうち、下側のブロック５の上面に配置する上熱交換プレート１１と上側のブロック５の下面に配置する下熱交換プレート１２とのそれぞれに小孔９（図３参照）を形成し、これら上下の小孔９を接続することにより形成される。すなわち、第２連絡通路８は、上下の小孔９を同軸線上に形成し、各小孔９の内周縁部を各々の熱交換体１０の外向きに突出させてロウ材等で接合して形成される。この第２連絡通路８の形態は、バイパス孔８１又は水抜き孔８２となる。
【００３７】
第２連絡通路８の一つの形態であるバイパス孔８１は、隣り合うブロック５間で対向する２つの熱交換体１０の内部空間１４を連通させ、通常の使用時に連絡通路７とは別に、隣り合うブロック５間で上流側の熱交換体１０から下流側の熱交換体１０へと水を流出させる。これにより、連絡通路７の他にバイパス孔８１を通して水が隣り合うブロック５間を流通する。ブロック５内ではバイパス孔８１を介した水の新たな流れとなるバイパス流が形成される。このバイパス流により、ブロック５内において水の流れが淀んで水が過剰過熱される高温領域を生じさせ難くすることができる。従って、ブロック５内におけるローカルヒートやライム析出を防ぐことができ、ブロック５を構成する熱交換体１０の劣化を抑制することができる。その結果、熱交換器１の耐久性を向上することができる。
【００３８】
例えば、バイパス孔８１は、図２、図３、図６を参照して、上段と中段の隣り合うブロック５２，５３間に第１バイパス孔８１ａとして設けられ、また、中段と下段の隣り合うブロック５１，５２間に第２バイパス孔８１ｂとして設けられる。特に、上段と中段の隣り合うブロック５２，５３間に第１バイパス孔８１ａを設けることは有利である。すなわち、熱交換器１を流れる水は、下流に向かうに従って温度が高くなるから、最下流にあたる上段ブロック５３は最も高温となる。そのため、水の最下流にあたる上段ブロック５３では水の流れの淀みによりローカルヒートやライム析出が発生しやすい。それゆえ、最下流の上段ブロック５３とそれに隣り合う中段ブロック５２との間に第１バイパス孔８１ａを設けることにより、上段ブロック５３において第１バイパス孔８１ａからの水のバイパス流により水の流れの淀みが防止され、ローカルヒートの発生を防ぐことができる。従って、上段ブロック５３においてローカルヒートによる熱交換体１０の劣化を抑制することができる。また、ライムの析出も防止され、ライム析出による熱交換体１０の劣化も抑制される。
【００３９】
第１バイパス孔８１ａは、上段ブロック５３における最下層の熱交換体１０の下熱交換プレート１２と中段ブロック５２における最上層の熱交換体１０の上熱交換プレート１１とのそれぞれに小孔９を設け、この上下の小孔９を連通接合して形成される。この第１バイパス孔８１ａは、熱交換体１０の任意の位置に設けることができるが、好ましくは、上段と中段のブロック５２，５３間の連絡通路７側よりも最下流にあたる上段ブロック５３の導出口７２寄りとなる任意の位置に設けられる。すなわち、上段ブロック５３内では、水は、その下流側となる導出口７２付近で最も高温となっている。それゆえ、上段ブロック５３の導出口７２寄りに第１バイパス孔８１ａを設けることにより、第１バイパス孔８１ａからの水のバイパス流により導出口７２付近での水の淀みが防止され、ローカルヒートの発生やライム析出を防ぐことができる。
【００４０】
具体的に、第１バイパス孔８１ａは、上段ブロック５３最下面の下熱交換プレート１２における左側前方の閉塞されたコーナ部付近の位置であり、このコーナ部の長辺側寄りとなる位置（図６（ａ）参照）に設けられる。すなわち、図６（ａ）を参照して、この閉塞されたコーナ部付近の水の流れは、右側２つの導出口７２のうち前方の導入口７１から左側後方の導出口７２まで向かう長い流路による遅い流れとなり得る。また、左側前方の閉塞されたコーナ部における短辺側の領域では、その上に位置する上熱交換プレート１１の通水孔６３から上層の熱交換体１０の水が流れ込むので淀みが生じ難いが、この閉塞コーナ部の長辺側の領域では上層の熱交換体１０からの水の流れからも外れている。そのため、この閉塞コーナ部付近の長辺側領域は、水の流れが淀みやすい位置となり得る。従って、この位置に第１バイパス孔８１ａを設け、バイパス流を発生させることにより内部空間１４での水の流れの淀みを防止することができる。
【００４１】
第２バイパス孔８１ｂは、中段ブロック５２における最下層の熱交換体１０の下熱交換プレート１２と下段ブロック５１における最上層の熱交換体１０の上熱交換プレート１１とのそれぞれに小孔９を設け、この上下の小孔９を連通接合して形成される。この第２バイパス孔８１ｂは、熱交換体１０の任意の位置に設けることができるが、好ましくは、中段と下段のブロック５１，５２間の連絡通路７側よりも下流にあたる中段ブロック５２の導出口７２寄りとなる任意の位置に設けられる。具体的に、第２バイパス孔８１ｂは、中段ブロック５２における２つ導出口７２を直線で結んだ中点付近と対応する位置（図６（ｂ）参照）に設けられる。すなわち、図６（ｂ）を参照して、中段ブロック５２最下層の内部空間１４を流通する水の流れの主流は、右側の２つの導出口７２の対応位置へと向かう流れとなるため、前記中点付近は、水の流れが鈍化し淀みやすい位置となり得る。従って、この中点付近の位置に第２バイパス孔８１ｂを設け、バイパス流を発生させることにより内部空間１４での水の流れの淀みを防止することができる。
【００４２】
また、第２バイパス孔８１ｂは、導出管２２によって閉塞されている左側後方のコーナ部付近の任意の位置（例えば、図６（ｂ）に黒丸で示す位置）に設けるようにしてもよい。すなわち、中段ブロック５２最下層の内部空間１４において導出管２２で閉塞されたコーナ部付近の水の流れは、左側前方の導入口７１から右側後方の導出口７２まで向かう長い流路による遅い流れとなり得るため、この導出管２２で閉塞されたコーナ部付近は、水の流れが淀みやすい位置となり得る。従って、この導出管２２により閉塞されたコーナ部付近の位置に第２バイパス孔８１ｂを設け、バイパス流を発生させることにより内部空間１４での水の流れの淀みを防止することができる。
【００４３】
なお、上述したバイパス孔８１は、隣り合うブロック５間に設けるだけでなく、各ブロック５において複数積層する熱交換体１０のうちの全部又は一部の隣り合う熱交換体１０間に設けるようにしてもよい。また、バイパス孔８１は、隣り合うブロック５間に設けるか否かを問わず、熱交換器１全体の中で複数積層する熱交換体１０のうちの全部又は一部の隣り合う熱交換体１０間に設けるようにしてもよい。さらに、バイパス孔８１を設ける位置は、熱交換体１０の内部空間１４における水の流れが淀む領域とする。例えば、１つの熱交換体１０に着目すれば、水の流入口（特定の連通路６４）と水の流出口（特定の他の連通路６４）とを平面上で結ぶ直線から外れた領域では、水の流れが淀み得るので、この領域内の任意の位置に任意の数のバイパス孔８１を設けることができる。
【００４４】
次に、第２連絡通路８のもう一つの形態である水抜き孔８２は、上下に隣り合うブロック５間で対向する２つの熱交換体１０の内部空間１４を連通させ、水抜きの際に、連絡通路７とは別に、隣り合うブロック５間で上側のブロック５から下側のブロック５へと水を排水させる。これにより、水抜きの際、水抜き孔８２を通して上側のブロック５内の水を排出することができる。従って、水抜き孔８２を設けることでブロック５内の水抜き性が向上し、水抜きの際にブロック５内には水が残留し難くなる。よって、凍結時に残留した水の膨張によりブロック５の熱交換体１０を破損させることがない。その結果、熱交換器１の耐久性を向上することができる。
【００４５】
図２、図３、図７を参照して、水抜き孔８２は、上側のブロック５２における最下層の熱交換体１０の下熱交換プレート１２と下側のブロック５１における最上層の熱交換体１０の上熱交換プレート１１とのそれぞれに小孔９を設け、この上下の小孔９を連通接合して形成される。例えば、水抜き孔８２は、上下の小孔９を同軸線上に形成し、各々の小孔９の内周縁部を各々の熱交換体１０の外向きに突出させてロウ材等で接合して形成される。この場合、上下の小孔９の孔径は同径であってもよいが、図８に示すように、水抜き孔８２の孔径は水が溜まる方となる上側の小孔９ａの孔径で制限されるように、下側の小孔９ｂの孔径を上側の小孔９ａの孔径よりも十分に大きくすることが好ましい。これにより、ロウ材等で接合するプレート１１，１２同士の位置ずれにより上下の小孔９ａ，９ｂが位置ずれして水抜き孔８２の開口面積が狭くなることがない。また、水が溜まる方となる上側の小孔９ａの孔径を下側の小孔９ｂの孔径よりも小さくすることより、小さい方の小孔９ａまわりの段差部分に水が溜まって水膜を形成して水抜き孔８２を塞いでしまうこともない。この場合、上下の小孔９ａ，９ｂの孔径として、例えば、上側の小孔９ａの孔径を直径４ｍｍ、下側の小孔９ｂの孔径を直径６ｍｍとすることができる。
【００４６】
水抜き孔８２としては、具体的に、中段と下段の隣り合うブロック５１，５２間に設けられ、中段と下段のブロック５１，５２間の連絡通路７よりも下段ブロック５１の導入口７１寄りとなる任意の位置（図２、図３参照）に設けられる。
【００４７】
ブロック５を上下方向に複数段積み重ねた熱交換器１では、水抜きの際、上側のブロック５内に水が残留しやすく、とりわけ下から２段目のブロック内に水が残留しやすい。本実施形態のように、３段のブロック５１，５２，５３では、水抜きの際、中段ブロック５２内に水が残留しやすい。また、水抜きの際、中段ブロック５２内の水は、排水経路となる下段ブロック５１との連絡通路７から離れた位置に残留しやすい。それゆえ、水抜き孔８２を前記連絡通路７よりも下段ブロック５１の導入口７１寄りの任意の位置に設けることにより、中段ブロック５２において前記連絡通路７から離れた位置の残留水を水抜き孔８２を通して排出させることができる。これにより、水抜きの際、中段ブロック５２内に水を残すことなく排出することができ、熱交換器１全体として水の残留を防ぐことができる。従って、凍結時に残留した水の膨張による熱交換体１０の破損を防止することができ、プレート式熱交換器１の耐久性の向上を図ることができる。
【００４８】
具体的に、水抜き孔８２は、中段ブロック５２の最下層における熱交換体１０の下熱交換プレート１２と下段ブロック５１の最上層における熱交換体１０の上熱交換プレート１１とにおいて、右短辺側における下段ブロック５１の導入口７１の投影面（下段ブロック５１の導入口７１の直上位置）と重ならない位置、例えば、右側後方のコーナ部（図７参照）に設けられる。これにより、中段ブロック５２最下層の熱交換体１０において下段ブロック５１との連絡通路７から離れ、水の溜まりやすい領域（図７中に長破線の円で示す付近）の水を水抜き孔８２を通して排水することができる。また、水抜き孔８２を下段ブロック５１の導入口７１の投影面に設けると、通常の使用時にこの導入口７１から上昇する水圧により水が水抜き孔８２からショートカットしやすくなる。それゆえ、水抜き孔８２を下段ブロック５１の導入口７１の投影面からずらして設けることにより、水が水抜き孔８２を通してショートカットする流量を最低限に抑えることができる。また、通常の使用時に、この水抜き孔８２よりショートカットして下段ブロック５１から中段ブロック５２に流入した水は、最上の上段ブロック５３に流入して加熱される。従って、水抜き孔８２からの水のショートカットにより熱交換性能が低下することはほとんどない。
【００４９】
なお、水抜き孔８２は、上段と中段の隣り合うブロック５２，５３間にも設けるようにしてもよい。この場合、水抜き孔８２は、上段と中段のブロック５２，５３間の連絡通路７よりも中段ブロック５２の導入口７１の投影面（中段ブロック５２の導入口７１の直上位置）と重ならない位置であって中段ブロック５２の導入口７１寄りの任意の位置に設けることができる。例えば、水抜き孔８２は、上段ブロック５３の最下層における熱交換体１０の下熱交換プレート１２と中段ブロック５２の最上層における熱交換体１０の上熱交換プレート１１とにおいて、中段ブロック５２の導入口７１の対応位置となる左短辺側の２つのコーナ部の中点付近に設けることができる。
【００５０】
また、前記したバイパス孔８１や水抜き孔８２として構成する第２連絡通路８の開口面積は、連絡通路７の開口面積よりも小さい孔径である。これにより、連絡通路７を流通する水の流れがブロック５間を流通する水の主流として維持され、また、通常の使用時に水が第２連絡通路８からショートカットする流量を抑えることができ、よって、熱交換性能の低下を抑制することができる。例えば、連絡通路７の孔径が直径１０ｍｍの場合、バイパス孔８１は直径３ｍｍ、水抜き孔８２は直径４ｍｍとすることができる。
【００５１】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されず、特許請求の範囲内で様々な変更を施すことが可能である。例えば、ブロックの積み重ね段数は、３段に限らず２段以上の複数段であってもよい。また、熱交換器１において、バイパス孔８１と水抜き孔８２は、両方設けてもよいが、いずれか一方だけ設けるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１  熱交換器
５  ブロック
７  連絡通路
８  第２連絡通路
９  小孔
１０  熱交換体
１１  上熱交換プレート
１２  下熱交換プレート
１３  周縁接合部
１４  内部空間
１５  外部空間
２０  流入管
２１  流出管
２２  導出管
５１  下段ブロック
５２  中段ブロック
５３  上段ブロック
６１  排気開口
６２  排気孔
６３  通水孔
６４  連通路
７１  導入口
７２  導出口
８１  バイパス孔
８１ａ  第１バイパス孔
８１ｂ  第２バイパス孔
８２  水抜き孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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