(57)【要約】【課題】この発明は、被加熱液の排出温度を一定に保ちながら、被加熱液流路内へのスケール付着を抑制できるプレート式熱交換器およびその洗浄方法を得る。【解決手段】第１乃至第４伝熱プレート８ａ〜８ｄを積層して熱媒体が流通する熱媒体流路９と被加熱液が流通する被加熱液流路１０とが交互に形成されている。そして、熱媒体流路９の積層方向の流路幅を維持して第２および第３伝熱プレート８ｂ，８ｃを積層方向に往復移動させて、熱媒体流路９を挟む両側の被加熱液流路１０の積層方向の流路幅を交互に増減させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１伝熱プレート、第２伝熱プレート、第３伝熱プレート、および第４伝熱プレートを積層して構成され、熱媒体流路が、上記第２伝熱プレートと上記第３伝熱プレートとを枠状の熱媒体流路形成用隔壁を介して接合して形成され、被加熱液流路が、上記第１伝熱プレートと上記第２伝熱プレートとを、かつ上記第３伝熱プレートと上記第４伝熱プレートとを、それぞれ伸縮自在の枠状の被加熱液流路用隔壁を介して接合して形成され、上記熱媒体流路を流通する熱媒体と上記被加熱液流路を流通する被加熱液との間で熱交換を行う単位モジュールと、
上記第１および第４伝熱プレートからなるプレート対と上記第２および第３伝熱プレートからなるプレート対との一方のプレート対を該プレート対間に第１の間隔を確保するように固定するプレート固定部材と、
上記第１および第４伝熱プレートからなるプレート対と上記第２および第３伝熱プレートからなるプレート対との他方のプレート対を該プレート対間に第２の間隔を確保するように積層方向に往復移動可能に支持するプレート支持部材と、
上記プレート支持部材に支持された上記他方のプレート対を積層方向に一体に往復移動させるプレート移動手段と、
を備えていることを特徴とするプレート式熱交換器。
【請求項２】
上記単位モジュールが上記第１伝熱プレートと上記第４伝熱プレートとを上記枠状の熱媒体流路形成用隔壁を介して接合して複数連設され、上記熱媒体流路が隣り合う上記第１伝熱プレートと上記第４伝熱プレートとの間のそれぞれに形成されていることを特徴とする請求項１記載のプレート式熱交換器。
【請求項３】
上記プレート移動手段は、磁性材料で作製された上記第１伝熱プレート、上記第２伝熱プレート、上記第３伝熱プレート、および上記第４伝熱プレートと、上記第１伝熱プレート、上記第２伝熱プレート、上記第３伝熱プレート、および上記第４伝熱プレートのそれぞれに巻回されたコイルと、上記コイルのそれぞれに通電して、上記第１伝熱プレートと上記第２伝熱プレートとの間、および上記第３伝熱プレートと上記第４伝熱プレートとの間に磁気吸引力又は磁気反発力を発生させる通電手段と、を備えている請求項１又は請求項２記載のプレート式熱交換器。
【請求項４】
上記プレート移動手段は、上記第１および第４伝熱プレートおよび上記第２および第３伝熱プレートの一方が磁性材料で作製され、
上記第１および第４伝熱プレートおよび上記第２および第３伝熱プレートの一方のそれぞれに巻回されたコイルと、
上記第１および第４伝熱プレートおよび上記第２および第３伝熱プレートの他方のそれぞれに固定された永久磁石と、
上記コイルのそれぞれに通電して、上記第１および第４伝熱プレートおよび上記第２および第３伝熱プレートの一方のそれぞれと上記永久磁石との間に磁気吸引力又は磁気反発力を発生させる通電手段と、を備えている請求項１又は請求項２記載のプレート式熱交換器。
【請求項５】
上記第１伝熱プレート又は上記第２伝熱プレートに当接して、かつ上記第３伝熱プレート又は上記第４伝熱プレートに当接して上記被加熱液流路の積層方向の流路幅の最小値を規定するストッパを備えていることを特徴とする請求項３又は請求項４記載のプレート式熱交換器。
【請求項６】
伝熱プレートを積層して熱媒体が流通する熱媒体流路と被加熱液が流通する被加熱液流路とが交互に形成され、該熱媒体流路を流通する該熱媒体と該被加熱液流路を流通する該被加熱液とが該伝熱プレートを介して熱交換するプレート式熱交換器の洗浄方法であって、
上記熱媒体流路の積層方向の流路幅を維持して上記伝熱プレートを積層方向に往復移動させて、上記熱媒体流路を挟む両側の上記被加熱液流路の積層方向の流路幅を交互に増減させるようにしたことを特徴とするプレート式熱交換器の洗浄方法。
【請求項７】
上記伝熱プレートを積層方向に往復移動させる周期を１分未満としたことを特徴とする請求項６記載のプレート式熱交換器の洗浄方法。
【請求項８】
上記被加熱液流路の積層方向の流路幅の最大値が上記被加熱液流路の積層方向の流路幅の最小値の１．２５倍を超えるように上記伝熱プレートを積層方向に往復移動させることを特徴とする請求項６又は請求項７記載のプレート式熱交換器の洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、伝熱プレートを積層して熱媒体が流入する熱媒体流路と被加熱液が流入する被加熱液流路とを形成して熱媒体と被加熱液との間で熱交換するプレート式熱交換器およびその洗浄方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、浴室や台所に温水を供給する給湯器は、電気給湯器、ガス給湯器、石油給湯器などに大別されている。いずれの給湯器においても、熱を水に伝えるための熱交換器を備えている。最近、電気給湯器の中でも、省エネや地球温暖化対策としての二酸化炭素削減の観点から、ヒートポンプ熱交換式の電気給湯器（ヒートポンプ給湯器）が注目されている。ヒートポンプ給湯器の原理は、大気の熱を熱媒体に移し、その熱でお湯を沸かすものである。具体的には、圧縮して高温となった熱冷媒の熱を水に移し、膨張して低温となった熱媒体を再び大気の温度まで戻すサイクルを繰り返すものである。理論上、投入エネルギー以上の熱エネルギーを取り出すことはできないが、ヒートポンプ給湯器は大気の熱を活用する仕組みのため、運転に要するエネルギーよりも多くの熱エネルギーを利用することができる。
【０００３】
熱交換器は、水に対して熱を伝えるために、熱伝達面を常に清浄な状態に保つことが重要となる。熱伝達面が汚れると、有効な熱伝達面積が減少し、熱伝達性能の低下を招く。特に、水中の硬度成分（カルシウムイオンやマグネシウムイオンなど）が高い地域では、加熱により、スケールと呼ばれる炭酸塩結晶が析出して熱交換器内に付着しやすくなるので、熱伝達性能の低下が顕著となり、最悪の場合には、流路が閉塞する事態を招く。
【０００４】
このような状況を鑑み、プレートを積層して高温水が流入する高温室と低温水が流入する低温室とを形成して熱交換を行うように構成された従来の熱交換器では、高温水を脈動させて高温室に供給してプレートを振動させ、高温室に堆積している異物を除去するようにしていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２２１１０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の熱交換器では、高温室に供給する高温水を脈動させているので、高温室への高温水の供給量が変動し、低温水への熱移動量を一定に保つことができず、低温水の加熱後の温度がふらつくという課題があった。
また、外力によってプレートを不規則に振動させているので、熱交換器が破損する危険性があった。言い換えれば、熱交換器が破損しない程度の振動をプレートに与えることになり、十分な異物除去効果が得られないという課題もあった。
【０００７】
この発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、被加熱液の排出温度を一定に保ちながら、被加熱液流路内へのスケール付着を抑制できるプレート式熱交換器およびその洗浄方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明によるプレート式熱交換器は、第１伝熱プレート、第２伝熱プレート、第３伝熱プレート、および第４伝熱プレートを積層して構成され、熱媒体流路が、上記第２伝熱プレートと上記第３伝熱プレートとを枠状の熱媒体流路形成用隔壁を介して接合して形成され、被加熱液流路が、上記第１伝熱プレートと上記第２伝熱プレートとを、かつ上記第３伝熱プレートと上記第４伝熱プレートとを、それぞれ伸縮自在の枠状の被加熱液流路用隔壁を介して接合して形成され、上記熱媒体流路を流通する熱媒体と上記被加熱液流路を流通する被加熱液との間で熱交換を行う単位モジュールと、上記第１および第４伝熱プレートからなるプレート対と上記第２および第３伝熱プレートからなるプレート対との一方のプレート対を該プレート対間に第１の間隔を確保するように固定するプレート固定部材と、上記第１および第４伝熱プレートからなるプレート対と上記第２および第３伝熱プレートからなるプレート対との他方のプレート対を該プレート対間に第２の間隔を確保するように積層方向に往復移動可能に支持するプレート支持部材と、上記プレート支持部材に支持された上記他方のプレート対を積層方向に一体に往復移動させるプレート移動手段と、を備えている。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、第１および第４伝熱プレートからなるプレート対と第２および第３伝熱プレートからなるプレート対との一方のプレート対がプレート対間に第１の間隔を確保するようにプレート固定部材に固定され、第１および第４伝熱プレートからなるプレート対と第２および第３伝熱プレートからなるプレート対との他方のプレート対がプレート対間に第２の間隔を確保するように積層方向に往復移動可能にプレート支持部材に支持されている。
【００１０】
そこで、プレート移動手段によりプレート支持部材に支持された他方のプレート対を積層方向に一体に往復移動させると、第１伝熱プレートと第２伝熱プレートとの間の被加熱液流路の流路幅と、第３伝熱プレートと第４伝熱プレートとの間の被加熱液流路の流路幅とが交互に増減し、被加熱液流路を流通する被加熱液に脈動が生じる。この被加熱液に生じた脈動により、被加熱液流路内へのスケール付着が抑制される。また、第１伝熱プレートと第２伝熱プレートとの間の被加熱液流路の流路幅と第３伝熱プレートと第４伝熱プレートとの間の被加熱液流路の流路幅との総和が一定となるので、熱媒体流路の両側の被加熱液流路を流通する被加熱液の流量の総和が一定となる。これにより、熱媒体から被加熱液への熱移動量が一定となり、被加熱液の排出温度が一定となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器を用いた給湯装置の構成を模式的に説明するシステム構成図、図２はこの発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器の動作を説明する図である。なお、図１および図２において、熱媒体の流れを実線の矢印で示し、被加熱液の流れを点線の矢印で示している。また、プレート式熱交換器は、説明の便宜上、２つの被加熱液流路と１つの熱媒体流路とからなる単位モジュールの構成とした。
【００１２】
図１において、給湯装置１００は、大気の熱を熱媒体に移すための空気−熱媒体熱交換器１と、熱媒体を圧縮するための圧縮機２と、熱媒体の熱で被加熱液である水を加熱するための熱媒体−水熱交換器として動作するプレート式熱交換器６と、熱媒体を冷却するための膨張弁３と、を備え、冷熱サイクルを形成するように構成されている。ここで、熱媒体には、例えば二酸化炭素冷媒などが用いられる。
【００１３】
プレート式熱交換器６は、熱媒体流路９と該熱媒体流路９の両側に位置する被加熱液流路１０とからなる３つの流路が２枚の伝熱プレート８により仕切られて筐体７内に構成されている。そして、被加熱液入口配管１１が分岐して各被加熱液流路１０の入口に接続され、被加熱液出口配管１２が分岐して各被加熱液流路１０の出口に接続されている。さらに、２枚の伝熱プレート８は、伝熱プレート８の表面を相対して、その間隔を一定に維持しつつ、かつ伝熱プレート８の表面の法線方向に移動可能に、筐体７内に配設されている。
【００１４】
熱媒体入口配管４の一端が熱媒体流路９の入口に接続され、他端が空気−熱媒体熱交換器１の出口に接続されている。そして、圧縮機２が熱媒体入口配管４の配管途中に介装されている。また、熱媒体出口配管５の一端が熱媒体流路９の出口に接続され、他端が空気−熱媒体熱交換器１の入口に接続されている。そして、膨張弁３が熱媒体出口配管５の配管途中に介装されている。
【００１５】
このように構成された給湯装置１００の動作について図１を参照しつつ説明する。
まず、熱媒体は、低温低圧の液体の状態で空気−熱媒体熱交換器１に送られ、空気と熱交換されて空気の熱を吸収し、熱媒体入口配管３を通って圧縮機２に送られる。空気は、圧縮機２で圧縮され、高温高圧の気体となって熱媒体入口配管３を通って熱媒体流路９に送られる。
一方、水は被加熱液入口配管１１から被加熱液流路１０内に流入し、熱媒体流路９を流れる高温高圧の気体となった熱媒体との間で熱交換し、高温高圧の気体となった熱媒体の熱を吸収して加熱される。加熱された水は、温水となって被加熱液出口配管１２を通って排出され、例えば浴室や台所に供給される。
被加熱液流路１０を流れる水との間で熱交換して熱を奪われた熱媒体は、熱媒体出口配管５を通って膨張弁３に送られる。膨張弁３に送られた熱媒体は、膨張弁３で減圧されて低温低圧の液体となって空気−熱媒体熱交換器１に送られ、空気と熱交換される。
【００１６】
なお、この給湯装置１００では、必要に応じ、水がプレート式熱交換器６に供給され、プレート式熱交換器６で加熱されて温水となって浴室や台所に給湯されるものとしているが、被加熱液入口配管１１と被加熱液出口配管１２とを給油タンクに接続し、加熱された水（温水）がプレート式熱交換器６を循環するようにしてもよい。
また、プレート式熱交換器６は、水と熱媒体との流れ方向が逆向きとなるように被加熱液入口配管１１と被加熱液出口配管１２とが被加熱液流路１０に接続されているが、水と熱媒体との流れ方向が同じ向きとなるように被加熱液入口配管１１と被加熱液出口配管１２とを被加熱液流路１０に接続してもよい。
【００１７】
プレート式熱交換器６において、長期的に熱交換を行うと、スケールが被加熱液流路１０の壁面に付着する。スケールの大部分は被加熱液流路１０を流れる水とともに排出されるが、僅かずつ堆積する。被加熱液流路１０の流路幅は数ｍｍ程度と狭いので、スケールの堆積物が水の流れを阻害し、あるいはプレート８の表面を覆い、伝熱効率が低下する。最悪の場合には、被加熱液流路１０を閉塞する事態に至る。
【００１８】
そこで、プレート式熱交換器６の洗浄動作について図２を参照しつつ説明する。ここで、２枚の伝熱プレート８により筐体７内に画成された２つの被加熱液流路１０を説明の便宜上、第１被加熱液流路１０ａと第２被加熱液流路１０ｂとする。そして、２枚の伝熱プレート８は、伝熱プレート８の表面を相対して、その間隔を一定に維持しつつ、かつ伝熱プレート８の表面の法線方向に移動可能に、筐体７内に配設されている。
【００１９】
まず、初期の状態Ｓ１では、熱媒体流路９と第１および第２被加熱液流路１０ａ，１０ｂの流路幅はｄ０となっている。そして、第１および第２被加熱液流路１０ａ，１０ｂを流れる水と熱媒体流路９を流れる熱媒体との間で熱交換が行われる。
所定時間経過後、２枚の伝熱プレート８の隙間ｄｏを維持しつつ第１被加熱液流路１０ａの流路幅を狭くする方向に２枚の伝熱プレート８を一緒に移動させる。これにより、第１被加熱液流路１０ａの流路幅がｄ１となり、第２被加熱液流路１０ｂの流路幅がｄ２となる（状態Ｓ２）。そして、第１および第２被加熱液流路１０ａ，１０ｂを流れる水と熱媒体流路９を流れる熱媒体との間で熱交換が行われる。
【００２０】
ついで、所定時間経過後、２枚の伝熱プレート８の隙間ｄｏを維持しつつ第１被加熱液流路１０ａの流路幅を広くする方向に２枚の伝熱プレート８を一緒に移動させる。これにより、第１および第２被加熱液流路１０ａ，１０ｂの流路幅がｄ０となる（状態Ｓ３）。そして、第１および第２被加熱液流路１０ａ，１０ｂを流れる水と熱媒体流路９を流れる熱媒体との間で熱交換が行われる。
ついで、所定時間経過後、２枚の伝熱プレート８の隙間ｄｏを維持しつつ第２被加熱液流路１０ｂの流路幅を狭くする方向に２枚の伝熱プレート８を一緒に移動させる。これにより、第１被加熱液流路１０ａの流路幅がｄ２となり、第２被加熱液流路１０ｂの流路幅がｄ１となる（状態Ｓ４）。そして、第１および第２被加熱液流路１０ａ，１０ｂを流れる水と熱媒体流路９を流れる熱媒体との間で熱交換が行われる。
【００２１】
ついで、所定時間経過後、２枚の伝熱プレート８の隙間ｄｏを維持しつつ第２被加熱液流路１０ｂの流路幅を広くする方向に２枚の伝熱プレート８を一緒に移動させる。これにより、第１および第２被加熱液流路１０ａ，１０ｂの流路幅がｄ０となり、初期の状態Ｓ１に戻る。
【００２２】
このように、２枚の伝熱プレート８の隙間ｄ０を維持しつつ２枚の伝熱プレート８を一緒に移動させることにより、第１被加熱液流路１０ａの流路幅はｄ０→ｄ１→ｄ０→ｄ２→ｄ０と変動し、第２被加熱液流路１０ｂの流路幅はｄ０→ｄ２→ｄ０→ｄ１→ｄ０と変動する。このとき、第１および第２被加熱液流路１０ａ，１０ｂの流路幅は交互に増減するが、熱媒体流路９と第１および第２被加熱液流路１０ａ，１０ｂの流路幅の総和は一定（３ｄ０）であるので、第１および第２被加熱液流路１０ａ，１０ｂの流路幅の総和は、常に２ｄ０となっている。
【００２３】
そして、第１および第２被加熱液流路１０ａ，１０ｂの流路幅が狭まると、水の線速（流量／流路断面積）が一時的に大きくなる。そして、伝熱プレート８の壁面と水との間には抵抗が生じるので、時間が経過すると流速は低下するが、伝熱プレート８を速やかに移動させることにより、移動する伝熱プレート８の壁面から水を押し出す力が働き、線速度を速めることができる。一方、第１および第２被加熱液流路１０ａ，１０ｂの流路幅が広くなると、水の線速（流量／流路断面積）が一時的に小さくなる。
【００２４】
このように、本清浄方法は、Ｓ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４のサイクルを繰り返し行う。第１および第２被加熱液流路１０ａ，１０ｂの流路幅の増減を繰り返し行うことにより、第１および第２被加熱液流路１０ａ，１０ｂ内の水を脈動させる。この水の脈動により、第１および第２被加熱液流路１０ａ，１０ｂの壁面、すなわち伝熱プレート８の壁面に付着したスケールは剥離され、水とともに被加熱液出口配管１２を流れて排出される。これにより、第１および第２被加熱液流路１０ａ，１０ｂの壁面へのスケールの堆積が抑制され、熱伝達面を常に清浄な状態に保つことができる。また、筐体７の分解をともなうことなく清浄作業ができ、メンテナンスが容易となる。さらに、スケールの堆積に起因する第１および第２被加熱液流路１０ａ，１０ｂの閉塞を未然に回避することができる。
【００２５】
また、伝熱プレート８を往復移動させて第１および第２被加熱液流路１０ａ，１０ｂ内の水を脈動させているので、プレート式熱交換器６が損傷するような事態が回避できる。
また、第１および第２被加熱液流路１０ａ，１０ｂの流路幅の総和が一定となっているので、プレート式熱交換器６を通過する水の流量が一定となり、熱媒体から水への熱伝達量の総量も常に一定となり、給湯される温水温度の変動が抑制される。
【００２６】
ここで、被加熱液入口配管１１から分岐して第１および第２被加熱液流路１０ａ，１０ｂに接続される配管経路に逆止弁を設けておけば、第１および第２被加熱液流路１０ａ，１０ｂの流路幅の増減動作時、被加熱液入口配管１１への逆流が防止されるので、第１および第２被加熱液流路１０ａ，１０ｂ内の水を確実に脈動させることができる。さらに、被加熱液出口配管１２から分岐して第１および第２被加熱液流路１０ａ，１０ｂに接続される配管経路に逆止弁を設けておけば、第１および第２被加熱液流路１０ａ，１０ｂの流路幅の増減動作時、被加熱液出口配管１２からの逆流が防止されるので、第１および第２被加熱液流路１０ａ，１０ｂ内の水をより確実に脈動させることができる。
【００２７】
つぎに、プレート式熱交換器６の構成について図３および図４を参照しつつ具体的に説明する。
プレート式熱交換器６は、図３および図４に示されるように、第１乃至第４伝熱プレート８ａ〜８ｄが第１伝熱プレート８ａ、第２伝熱プレート８ｂ、第３伝熱プレート８ｃ、第４伝熱プレート８の順に繰り返し積層され、第４伝熱プレート８ｄが積層方向の一端の第１伝熱プレート８ａの外側に積層されている。さらに、第１および第２エンドプレート１５，１６が積層方向の両端に配設されている。なお、第２エンドプレート１６は、積層方向の他端の第４伝熱プレート８ｄに代えて配設されている。そして、熱媒体流路９と被加熱液流路１０とが隣り合うプレート間に交互に形成されている。即ち、被加熱液流路１０が第１伝熱プレート８ａと第２伝熱プレート８ｂとの間に形成され、熱媒体流路９が第２伝熱プレート８ｂと第３伝熱プレート８ｃとの間に形成され、被加熱液流路１０が第３伝熱プレート８ｃと第４伝熱プレート８ｄとの間に形成され、熱媒体流路９が第４伝熱プレート８ｄと第１伝熱プレート８ａとの間に形成されている。
【００２８】
また、プレート式熱交換器６は、フレーム４０、フレーム４０に架設されたレール４１、連結棒４２、および駆動モータ４３を備えている。第１および第４伝熱プレート８ａ，８ｄのそれぞれがフレーム４０に固定されている。吊り下げ部材４５の下端が第２および第３伝熱プレート８ｂ、８ｃの耳部３１ｂ，３１ｃに固着されている。そして、第２および第３伝熱プレート８ｂ、８ｃは、吊り下げ部材４５に回転自在に装着されたローラ４４をレール４１にかけて吊設されている。さらに、吊り下げ部材４５のそれぞれの上端が連結棒４２に連結されている。これにより、第２および第３伝熱プレート８ｂ、８ｃが、駆動モータ４３によってレール４１の延在方向に一体となって移動可能に構成されている。なお、フレーム４０がプレート固定部材に相当し、レール４１、ローラ４４、および吊り下げ部材４５がプレート支持部材に相当する。また、連結棒４２、および駆動モータ４３がプレート移動手段を構成している。
【００２９】
ここで、第１単位モジュール６Ａは、第１伝熱プレート８ａ、第２伝熱プレート８ｂ、第３伝熱プレート８ｃ、第４伝熱プレート８の順で積層して構成され、第２単位モジュール６Ｂは第４伝熱プレート８ｄと第１エンドプレート１５とを積層して構成され、第３単位モジュール６Ｃは第１伝熱プレート８ａ、第２伝熱プレート８ｂ、第３伝熱プレート８ｃ、第２エンドプレート１６の順で積層して構成されている。そして、プレート式熱交換器６は、２つの第１単位モジュール６Ａを第２単位モジュール６Ｂと第３単位モジュール６Ｃとの間に積層して構成されている。
ここでは、第１単位モジュール６Ａの積層数を２として説明しているが、第１単位モジュール６Ａの積層数は２に限定されるものではない。
【００３０】
つぎに、プレート式熱交換器６の各構成部材について図５乃至図１０を参照しつつ説明する。
【００３１】
第１伝熱プレート８ａは、図５に示されるように、表面に耐腐食性のメッキが施された銅板などで長方形に作製されている。そして、熱媒体入口孔２０ａ、熱媒体出口孔２１ａ、被加熱液入口孔２２ａ、および被加熱液出口孔２３ａが長方形の第１伝熱プレート８ａの四隅に穿設されている。さらに、第１伝熱プレート８ａをフレーム４０に固定するための一対の脚部３０ａが長方形の第１伝熱プレート８ａの一方の短辺の両側から長辺の長さ方向に延設されている。また、第１シール材が熱媒体入口孔２０ａ、および熱媒体出口孔２１ａを囲繞するように所定幅で環状に塗布され、さらに被加熱液入口孔２２ａ、および被加熱液出口孔２３ａを内包し、かつ熱媒体入口孔２０ａ、および熱媒体出口孔２１ａの形成領域を避けて所定幅で枠状に塗布されている。これにより、シール部２４ａ，２５ａが第１伝熱プレート８ａの一面に熱媒体入口孔２０ａ、および熱媒体出口孔２１ａを囲繞するように環状に形成されている。さらに、シール部２６ａが第１伝熱プレート８ａの一面に被加熱液入口孔２２ａ、および被加熱液出口孔２３ａを内包する枠状に形成されている。
【００３２】
第２伝熱プレート８ｂは、図６に示されるように、表面に耐腐食性のメッキが施された銅板などで長方形に作製されている。そして、熱媒体入口孔２０ｂ、熱媒体出口孔２１ｂ、被加熱液入口孔２２ｂ、および被加熱液出口孔２３ｂが長方形の第２伝熱プレート８ｂの四隅に穿設されている。さらに、第２伝熱プレート８ｂをレール４１に吊設するための耳部３１ｂが長方形の第２伝熱プレート８ｂの一方の短辺の中央から長辺の長さ方向に延設されている。また、第２シール材が被加熱液入口孔２２ｂ、および被加熱液出口孔２３ｂを囲繞するように所定幅で環状に塗布され、さらに熱媒体入口孔２０ｂ、および熱媒体出口孔２１ｂを内包し、かつ被加熱液入口孔２２ｂ、および被加熱液出口孔２３ｂの形成領域を避けて所定幅で枠状に塗布されている。これにより、シール部２４ｂ，２５ｂが第２伝熱プレート８ｂの一面に被加熱液入口孔２２ｂ、および被加熱液出口孔２３ｂを囲繞するように環状に形成されている。さらに、シール部２６ｂが第２伝熱プレート８ｂの一面に熱媒体入口孔２０ｂ、および熱媒体出口孔２１ｂを内包する枠状に形成されている。
【００３３】
第３伝熱プレート８ｃは、図７に示されるように、表面に耐腐食性のメッキが施された銅板などで長方形に作製されている。そして、熱媒体入口孔２０ｃ、熱媒体出口孔２１ｃ、被加熱液入口孔２２ｃ、および被加熱液出口孔２３ｃが長方形の第３伝熱プレート８ｃの四隅に穿設されている。さらに、第３伝熱プレート８ｃをレール４１に吊設するための耳３１ｃが長方形の第３伝熱プレート８ｃの一方の短辺の中央から長辺の長さ方向に延設されている。また、第１シール材が熱媒体入口孔２０ｃ、および熱媒体出口孔２１ｃを囲繞するように所定幅で環状に塗布され、さらに被加熱液入口孔２２ｃ、および被加熱液出口孔２３ｃを内包し、かつ熱媒体入口孔２０ｃ、および熱媒体出口孔２１ｃの形成領域を避けて所定幅で枠状に塗布されている。これにより、シール部２４ｃ，２５ｃが第３伝熱プレート８ｃの一面に熱媒体入口孔２０ｃ、および熱媒体出口孔２１ｃを囲繞するように環状に形成されている。さらに、シール部２６ｃが第３伝熱プレート８ｃの一面に被加熱液入口孔２２ｃ、および被加熱液出口孔２３ｃを内包する枠状に形成されている。
【００３４】
第４伝熱プレート８ｂは、図８に示されるように、表面に耐腐食性のメッキが施された銅板などで長方形に作製されている。そして、熱媒体入口孔２０ｄ、熱媒体出口孔２１ｄ、被加熱液入口孔２２ｄ、および被加熱液出口孔２３ｄが長方形の第４伝熱プレート８ｄの四隅に穿設されている。さらに、第４伝熱プレート８ｄをフレーム４０に固定するための一対の脚部３０ｄが長方形の第４伝熱プレート８ｂの一方の短辺の両側から長辺の長さ方向に延設されている。また、第２シール材が被加熱液入口孔２２ｄ、および被加熱液出口孔２３ｄを囲繞するように所定幅で環状に塗布され、さらに熱媒体入口孔２０ｄ、および熱媒体出口孔２１ｄを内包し、かつ被加熱液入口孔２２ｄ、および被加熱液出口孔２３ｄの形成領域を避けて所定幅で枠状に塗布されている。これにより、シール部２４ｄ，２５ｄが第４伝熱プレート８ｄの一面に被加熱液入口孔２２ｄ、および被加熱液出口孔２３ｄを囲繞するように環状に形成されている。さらに、シール部２６ｄが第４伝熱プレート８ｄの一面に熱媒体入口孔２０ｄ、および熱媒体出口孔２１ｄを内包する枠状に形成されている。
【００３５】
第１エンドプレート１５は、図９に示されるように、表面に耐腐食性のメッキが施された銅板などで長方形に作製されている。そして、第１エンドプレート１５をフレーム４０に固定するための一対の脚部３０ｅが長方形の第１エンドプレート１５の一方の短辺の両側から長辺の長さ方向に延設されている。なお、被加熱液入口孔、被加熱液出口孔、熱媒体入口孔、および熱媒体出口孔は省略されている。
第２エンドプレート１６は、図１０に示されるように、表面に耐腐食性のメッキが施された銅板などで長方形に作製されている。そして、熱媒体入口孔２０ｆ、熱媒体出口孔２１ｆ、被加熱液入口孔２２ｆ、および被加熱液出口孔２３ｆが長方形の第２エンドプレート１６の四隅に穿設されている。さらに、第２エンドプレート１６をフレーム４０に固定するための一対の脚部３０ｆが長方形の第２エンドプレート１６の一方の短辺の両側から長辺の長さ方向に延設されている。
【００３６】
ここで、第１乃至第４伝熱プレート８ａ〜８ｄおよび第１および第２エンドプレート１５，１６は、ほぼ同等の長方形に作製されている。そして、熱媒体入口孔２０ａ〜２０ｄ，２０ｆ、熱媒体出口孔２１ａ〜２１ｄ，２１ｆ、被加熱液入口孔２２ａ〜２２ｄ，２２ｆ、および被加熱液出口孔２３ａ〜２３ｄ，２３ｆは、第１乃至第４伝熱プレート８ａ〜８ｄ、および第２エンドプレート１６を重ねたとき、積層方向に重なるように、第１乃至第４伝熱プレート８ａ〜８ｄおよび第２エンドプレート１６に形成されている。
【００３７】
一対の脚部３０ａ，３０ｄ〜３０ｆは、第１乃至第４伝熱プレート８ａ〜８ｄおよび第１および第２エンドプレート１５，１６を重ねたとき、積層方向に重なるように、第１および第４伝熱プレート８ａ，８ｄおよび第１および第２エンドプレート１５，１６に形成されている。耳部３１ｂ，３１ｃは、第１乃至第４伝熱プレート８ａ〜８ｄを重ねたとき、積層方向に重なるように、第２および第３伝熱プレート８ｂ，８ｃに形成されている。
【００３８】
シール部２６ａ，２６ｃは、被加熱液流路用隔壁であり、第１乃至第４伝熱プレート８ａ〜８ｄを重ねたとき、積層方向に重なるように、第１および第３伝熱プレート８ａ，８ｃに形成されている。シール部２６ｂ，２６ｄは、熱媒体流路用隔壁であり、第１乃至第４伝熱プレート８ａ〜８ｄを重ねたとき、積層方向に重なるように、第２および第４伝熱プレート８ｂ，８ｄに形成されている。シール部２４ａ，２４ｃおよびシール部２５ａ，２５ｃは、第１乃至第４伝熱プレート８ａ〜８ｄを重ねたとき、それぞれ積層方向に重なるように、第１および第３伝熱プレート８ａ，８ｃに形成されている。シール部２４ｂ，２４ｄおよびシール部２５ｂ，２５ｄは、第１乃至第４伝熱プレート８ａ〜８ｄを重ねたとき、それぞれ積層方向に重なるように、第２および第４伝熱プレート８ｂ，８ｄに形成されている。
【００３９】
ここで、第１シール材には、例えば変成シリコーン樹脂を主成分とする弾性接着剤が用いられ、その硬化体は伸縮自在のゴム状弾性体である。なお、第１シール材には、その硬化体のヤング率がゴムと同等のオーダー、つまり０．０１ＧＰａ〜０．１ＧＰａのオーダーとなる材料を用いることが好ましい。一方、第２シール材は、例えばエポキシ系接着剤が用いられ、その硬化体は高剛性体である。
また、図示していないが、第１乃至第４伝熱プレート８ａ〜８ｄ、および第１および第２エンドプレート１５，１６の表面には、被加熱液である水をまんべんなく流通させるために、無数の凹凸が形成されている。
【００４０】
このように構成されたプレート式熱交換器６を組み立てるには、まず第２シール材を第２伝熱プレート８ｂの一面に塗布し、シール部２４ｂ，２５ｂ，２６ｂを形成する。そして、第２伝熱プレート８ｂと第３伝熱プレート８ｃとを重ね合わせ、シール部２４ｂ，２５ｂ，２６ｂを加熱硬化して、第２伝熱プレート８ｂを第３伝熱プレート８ｃの他面に固着、一体化する。これにより、第２伝熱プレート８ｂの一面、第３伝熱プレート８ｃの他面、およびシール部２６ｂにより囲まれた熱媒体流路９が形成される。また、被加熱液入口孔２２ｂ，２２ｃをシール部２４ｂで連通する被加熱液入口流路が形成される。さらに、被加熱液出口孔２３ｂ，２３ｃをシール部２５ｂで連通する被加熱液出口流路が形成される。このようにして、第２および第３伝熱プレート８ｂ，８ｃの一体物を３組作製する。
【００４１】
同様に、第２シール材を第４伝熱プレート８ｄの一面に塗布し、シール部２４ｄ，２５ｄ，２６ｄを形成する。そして、第４伝熱プレート８ｄと第１伝熱プレート８ａとを重ね合わせ、シール部２４ｄ，２５ｄ，２６ｄを加熱硬化し、第４伝熱プレート８ｄを第１伝熱プレート８ａの他面に固着する。これにより、第４伝熱プレート８ｄの一面、第１伝熱プレート８ａの他面、およびシール部２６ｄにより囲まれた熱媒体流路９が形成される。また、被加熱液入口孔２２ｄ，２２ａをシール部２４ｄで連通する被加熱液入口流路が形成される。さらに、被加熱液出口孔２３ｄ，２３ａをシール部２５ｄで連通する被加熱液出口流路が形成される。このようにして、第１および第４伝熱プレート８ａ，８ｄの一体物を３組作製する。そして、１組の第１および第４伝熱プレート８ａ，８ｃの一体物において、第１エンドプレート１５が第４伝熱プレート８ｄの他面に第２シール材により固着され、第４伝熱プレート８ｄに穿設された熱媒体入口孔２０ｄ、熱媒体出口孔２１ｄ、被加熱液入口孔２２ｄ、および被加熱液出口孔２３ｄを塞口している。
【００４２】
ついで、第４伝熱プレート８ｄと一体化された第１伝熱プレート８ａの一面に第１シール材を塗布し、シール部２４ａ，２５ａ，２６ａを形成する。同様に、第２伝熱プレート８ｂと一体化された第３伝熱プレート８ｃの一面に第１シール材を塗布し、シール部２４ｃ，２５ｃ，２６ｃを形成する。ついで、第２および第３伝熱プレート８ｂ、８ｃの一体物と第４および第１伝熱プレート８ｄ，８ａの一体物とを交互に重ね合わせ、シール部２４ｃ，２５ｃ，２６ｃ，２４ａ，２５ａ，２６ａを硬化する。このとき、第１エンドプレート１５が積層方向の一端に配置され、第２エンドプレート１６が積層方向の他端に配置される。これにより、第１および第２エンドプレート１５，１６に挟まれた第１乃至第４伝熱プレート８ａ〜８ｄの積層体が作製される。
【００４３】
これにより、第１伝熱プレート８ａの一面、第２伝熱プレート８ｂの他面、およびシール部２６ａにより囲まれた被加熱液流路１０が形成される。また、熱媒体入口孔２０ａ，２０ｂをシール部２４ａで連通する熱媒体入口流路が形成される。さらに、熱媒体出口孔２１ａ，２１ｂをシール部２５ａで連通する熱媒体出口流路が形成される。同様に、第３伝熱プレート８ｃの一面、第４伝熱プレート８ｄの他面、およびシール部２６ｃにより囲まれた被加熱液流路１０が形成される。また、熱媒体入口孔２０ｃ，２０ｄをシール部２４ｃで連通する熱媒体入口流路が形成される。さらに、熱媒体出口孔２０ｃ，２０ｄをシール部２５ｃで連通する熱媒体出口流路が形成される。
【００４４】
ついで、第１伝熱プレート８ａ、第４伝熱プレート８ｄ、第１エンドプレート１５、および第２エンドプレート１６の脚部３０ａ、３０ｄ，３０ｅ，３０ｆをフレーム４０に固着し、積層体をフレーム４０に支持させる。そして、吊り下げ部材４５の下端を第２および第３伝熱プレート８ｂ，８ｃの耳部３１ｂ、３１ｃに固着し、吊り下げ部材４５に回転自在に装着されたローラ４４をレール４１にかけて、第２および第３伝熱プレート８ｂ，８ｃをレール４１に吊り下げる。さらに、吊り打下部材４５のそれぞれの上端を連結棒４２に連結し、プレート式熱交換器６が組み立てられる。
【００４５】
このように組み立てられたプレート式熱交換器６では、熱媒体入口流路が隣り合う熱媒体流路９間を連通し、熱媒体出口流路が隣り合う熱媒体流路９間を連通し、被加熱液入口流路が隣り合う被加熱液流路１０間を連通し、被加熱液出口流路が隣り合う被加熱液流路１０間を連通している。そして、熱媒体入口配管４の一端が第２エンドプレート１６に形成された熱媒体入口孔２０ｆに接続され、熱媒体出口配管５の一端が第２エンドプレート１６に形成された熱媒体出口孔２１ｆに接続され、被加熱液入口配管１１の一端が第２エンドプレート１６に形成された被加熱液入口孔２２ｆに接続され、被加熱液出口配管１２の一端が第２エンドプレート１６に形成された被加熱液出口孔２３ｆに接続されて、プレート式熱交換器６が給湯装置１００に組み込まれる。
【００４６】
そこで、図３に矢印で示されるように、６つの熱媒体流路９が並列に接続された流路を熱媒体が流れる。また、図４に矢印で示されるように、６つの被加熱液流路１０が並列に接続された流路を水が流れ、熱媒体流路９を流れる熱媒体との間で熱交換して暖められ、温水となって排出される。
【００４７】
また、シール部２４ａ，２４ｃ，２５ａ，２５ｃ，２６ａ，２６ｃの硬化体はゴム状弾性体であるので、第１伝熱プレート８ａと第２伝熱プレート８ｂとの間、および第３伝熱プレート８ｃと第４伝熱プレート８ｄとの間、即ち被加熱液流路１０の流路幅が増減可能となっている。一方、シール部２４ｂ，２４ｄ，２５ｂ，２５ｂ，２６ｂ，２６ｄの硬化体は高剛性体であるので、第２伝熱プレート８ｂと第３伝熱プレート８ｃとの間、および第４伝熱プレート８ｄと第１伝熱プレート８ａとの間、即ち熱媒体流路９の流路幅が一定となっている。
【００４８】
そこで、駆動モータ４３により連結棒４２をレール４１の延在方向に往復移動させると、シール部２４ａ，２４ｃ，２５ａ，２５ｃ，２６ａ，２６ｃの硬化体が伸縮し、第２および第３伝熱プレート８ｂ、８ｃがレール４１に案内されて、第２および第３伝熱プレート８ｂ、８ｃの間の隙間を変えることなく、レール４１の延在方向に往復移動する。一方、第１および第４伝熱プレート８ａ，８ｄがフレーム４０に固着されている。これにより、第１伝熱プレート８ａと第２伝熱プレート８ｂとの間の間隔と第３伝熱プレート８ｃと第４伝熱プレート８ｄとの間の間隔とが交互に増減を繰り返すことになる。
【００４９】
つぎに、プレート式熱交換器の洗浄方法について第１単位モジュール６Ａを用いて図１１を参照しつつ説明する。
先ず、初期状態では、図１１の（ａ）に示されるように、第２および第３伝熱プレート８ｂ、８ｃの一体物が第１伝熱プレート８ａと第４伝熱プレート８ｄとの間の中央位置に位置しており、２つの被加熱液流路１０の流路幅が等しい。
【００５０】
ついで、駆動モータ４３が連結棒４２を図１１中左方向に移動させると、ローラ４４がレール４１上を走行し、第２および第３伝熱プレート８ｂ、８ｃの一体物が第４伝熱プレート８ｄ側に移動する。このとき、第３伝熱プレート８ｃと第４伝熱プレート８ｄとの間に介装されているシール部２４ｃ、２５ｃ、２６ｃが縮小し、第１伝熱プレート８ａと第２伝熱プレート８ｂとの間に介装されているシール部２４ａ、２５ａ、２６ａが伸長する。これにより、図１１の（ｂ）に示されるように、第３伝熱プレート８ｃと第４伝熱プレート８ｄとの間に形成されている被加熱液流路１０の流路幅が狭まり、第１伝熱プレート８ａと第２伝熱プレート８ｂとの間に形成されている被加熱液流路１０の流路幅が広がる。
【００５１】
ついで、駆動モータ４３が連結棒４２を図１１中右方向に移動させると、ローラ４４がレール４１上を走行し、第２および第３伝熱プレート８ｂ、８ｃの一体物が第１伝熱プレート８ａ側に移動する。このとき、第３伝熱プレート８ｃと第４伝熱プレート８ｄとの間に介装されているシール部２４ｃ、２５ｃ、２６ｃが伸長し、第１伝熱プレート８ａと第２伝熱プレート８ｂとの間に介装されているシール部２４ａ、２５ａ、２６ａが縮小する。これにより、図１１の（ａ）に示されるように、２つの被加熱液流路１０の流路幅が等しい初期状態に戻る。
【００５２】
ついで、駆動モータ４３が連結棒４２を図１１中右方向に移動させると、ローラ４４がレール４１上を走行し、第２および第３伝熱プレート８ｂ、８ｃの一体物が第１伝熱プレート８ａ側に移動する。このとき、第３伝熱プレート８ｃと第４伝熱プレート８ｄとの間に介装されているシール部２４ｃ、２５ｃ、２６ｃが伸長し、第１伝熱プレート８ａと第２伝熱プレート８ｂとの間に介装されているシール部２４ａ、２５ａ、２６ａが縮小する。これにより、図１１の（ｃ）に示されるように、第３伝熱プレート８ｃと第４伝熱プレート８ｄとの間に形成されている被加熱液流路１０の流路幅が広がり、第１伝熱プレート８ａと第２伝熱プレート８ｂとの間に形成されている被加熱液流路１０の流路幅が狭まる。
【００５３】
ついで、駆動モータ４３が連結棒４２を図１１中左方向に移動させると、ローラ４４がレール４１上を走行し、第２および第３伝熱プレート８ｂ、８ｃの一体物が第１伝熱プレート８ａ側に移動する。このとき、第３伝熱プレート８ｃと第４伝熱プレート８ｄとの間に介装されているシール部２４ｃ、２５ｃ、２６ｃが縮小し、第１伝熱プレート８ａと第２伝熱プレート８ｂとの間に介装されているシール部２４ａ、２５ａ、２６ａが伸長する。これにより、図１１の（ａ）に示されるように、２つの被加熱液流路１０の流路幅が等しい初期状態に戻る。
【００５４】
このように、この実施の形態１によれば、熱媒体流路９の流路幅を一定に保ちつつ、熱媒体流路９の両側の被加熱液流路１０の流路幅を交互に増減させているので、熱媒体流路９の両側の被加熱液流路１０内の水を脈動させることができる。この水の脈動により、被加熱液流路１０の壁面に付着したスケールは剥離され、水とともに排出される。これにより、被加熱液流路１０の壁面へのスケールの堆積が抑制され、熱伝達面を常に清浄な状態に保つことができる。
また、全ての被加熱液流路１０の流路幅の総和が一定となっているので、プレート式熱交換器６を通過する水の流量が一定となり、熱媒体から水への熱伝達量の総量も常に一定となり、給湯される温水温度の変動が抑制される。
また、第２および第３伝熱プレート８ｂ，８ｃを往復移動させて被加熱液流路１０内の水を脈動させているので、プレート式熱交換器６が損傷するような事態が回避できる。
【００５５】
つぎに、プレート式熱交換器６によるスケール付着防止効果について説明する。
まず、熱交換器を模擬した長さ２５ｃｍ、外径８ｍｍ、内径６ｍｍの銅直管に水温８０℃の高硬度水（水１ｌ中ＣａＣＯ３を２７０ｍｇ含む）に脈動を与えて２００時間流通させたときに、銅直管の内壁面に付着したスケール量を測定し、その結果を図１２に示す。ここでは、付着したスケールを１モル／ｌの希塩酸で抽出した後、高速液体クロマトグラフィ分析装置を用いて測定したカルシウム量の測定値をスケール付着量とした。ここでは、流速０．５０ｍ／ｓと流速０．７５ｍ／ｓ（＝０．５０ｍ／ｓ＋０．２５ｍ／ｓ）とを１０秒間ずつ交互に繰り返して高硬度水に脈動を与えた。比較のために、０．５０ｍ／ｓ、０．７５ｍ／ｓ、１．００ｍ／ｓの３つの流速で高硬度水を流した場合の銅直管の内壁面に付着したスケール量を測定した結果を図１２に示す。
【００５６】
図１２から、高硬度水の流速が速くなるほど、スケール付着量が低減されることがわかる。このことは、高硬度水の流速が速くなると、高硬度水と流路壁面との間に生じる摩擦力が大きくなり、スケール付着が抑制されたものと推考される。
一方、高硬度水に脈動を与えて流した場合、スケールの付着は確認されなかった。つまり、高硬度水を０．５０ｍ／ｓと０．７５ｍ／ｓとの流速で交互に流して脈動を与えた場合、０．７５ｍ／ｓあるいは１．００ｍ／ｓの流速で高硬度水を流し続けた場合より、大きなスケール付着防止効果が得られた。これは、脈動により生じる流路内の圧力変化が高硬度水の流れに複雑な乱れを生じさせ、スケール付着が抑制されたものと推考される。
【００５７】
ここで、流速は、高硬度水の体積流量（ｍ３／ｓ）を流路断面積（ｍ２）で除した線流速（ｍ／ｓ）であるので、銅直管の管径、熱交換器内の被加熱液流路の流路幅、高さなどに依存しない。つまり、図１２は銅直管を用いてスケール付着量を測定したが、本プレート式熱交換器６を用いてスケール付着量を測定しても、同様の結果が得られる。
【００５８】
つぎに、長さ２５ｃｍ、外径８ｍｍ、内径６ｍｍの銅直管に水温８０℃の高硬度水の脈動の周期を変えて２００時間流通させたときに、銅直管の内壁面に付着したスケール量を測定し、その結果を図１３に示す。ここでは、脈動の周期２分とは、０．５０ｍ／ｓの流速で１分流した後、０．７５ｍ／ｓの流速で１分流すことを意味する。
図１３から、脈動の周期が短くなるほど、スケールの付着量が少なくなることがわかった。また、脈動の周期が２分の場合には、スケール付着量が０．０７２ｍｇ／ｃｍ２であったものが、脈動の周期が１分となると、スケール付着量が０．０４５ｍｇ／ｃｍ２と著しく少なくなり、脈動の周期が２０秒、１０秒の場合には、スケールの付着が確認されなかった。
同様に、０．２０ｍ／ｓの流速と０．４０ｍ／ｓの流速とで繰り返し流した場合の実験結果を図１４に、０．８０ｍ／ｓの流速と１．２０ｍ／ｓの流速とで繰り返し流した場合の実験結果を図１５に示す。いずれの場合も、脈動の周期が１分となるとスケール付着量が著しく少なくなり、脈動の周期が２０秒、１０秒の場合には、スケールの付着が確認されなかった。
このことから、脈動の周期は、１分未満、好ましくは２０秒以下に設定するのがよい。
ただし、脈動の周期が短すぎると、銅直管、即ち流路の内壁表面が潰食される恐れがある。流路の素材が銅の場合、下限値は０．６秒程度である。
【００５９】
ここでは、低流速で流す時間と高流速で流す時間とが等しい場合におけるスケール付着防止効果について説明したが、低流速で流す時間と高流速で流す時間とを一致させる必要はない。低流速で流す時間と高流速で流す時間とのそれぞれを、３０秒未満、好ましくは１０秒以下に設定すれば、同様の効果を奏する。さらには、低流速と高流速との間の流速を維持する時間帯を設けて、低流速で流す時間と高流速で流す時間とのそれぞれを、３０秒未満、好ましくは１０秒以下に設定しても、同様の効果を奏する。
【００６０】
このことから、本プレート式熱交換器６においても、第２および第３伝熱プレート８ｂ，８ｃを往復移動させる周期は、１分未満、好ましくは２０秒以下に設定するのがよい。
【００６１】
つぎに、長さ２５ｃｍ、外径８ｍｍ、内径６ｍｍの銅直管に水温８０℃の高硬度水の脈動の増分を変えて２００時間流通させたときに、銅直管の内壁面に付着したスケール量を測定し、その結果を図１６に示す。ここでは、脈動の増分とは、｛（高流速−低流速）／低流速｝×１００（％）と定義した。また、脈動の周期は、２０秒とし、低流速は０．５０ｍ／ｓとした。
【００６２】
図１６から、増分が増えるほど、スケール付着量が少なくなることがわかった。脈動の増分が１０％（高流速：０．５５ｍ／ｓ）の場合には、スケール付着量が０．０９ｍｇ／ｃｍ２であったものが、脈動の増分が２５％（高流速：０．６２５ｍ／ｓ）の場合には、スケール付着量が０．０３ｍｇ／ｃｍ２に低下した。さらに、脈動の増分が５０％（高流速：０．７５ｍ／ｓ）、１００％（高流速：１．００ｍ／ｓ）の場合には、スケールの付着が確認されなかった。
同様に、低流速を０．２０ｍ／ｓとした場合の実験結果を図１７に、低流速を０．８０ｍ／ｓとした場合の実験結果を図１８に示す。いずれの場合も、脈動の増分が２５％を超えるとスケール付着量が著しく減少し、脈動の増分が５０％を超えるとスケールの付着が確認されなかった。
このことから、脈動の増分は、基準となる低流速の２５％を超えるように、好ましくは５０％以上に設定するのがよい。
ただし、高流速の値は、銅直管、即ち流路の内壁表面が潰食されない程度に抑制する必要がある。例えば、流路の素材が銅の場合、１．５０ｍ／ｓが上限値である。
【００６３】
本プレート式熱交換器６では、被加熱液流路１０を流れる水の体積流量が一定であるとすると、その線流速は、被加熱液流路１０の流路幅に比例する。従って、第１伝熱プレート８ａ（第３伝熱プレート８ｃ）と第２伝熱プレート８ｂ（第４伝熱プレート８ｄ）との間の距離の最大値ｄ２が最小値ｄ１の１．２５倍を超えるように第２および第３伝熱プレート８ｂ，８ｃを往復移動させればよい。
【００６４】
なお、上記実施の形態１では、全ての第２および第３伝熱プレート８ｂ、８ｃの一体物を同時に往復移動させるものとしているが、第２および第３伝熱プレート８ｂ、８ｃの一体物のそれぞれを独立して異なる周期で往復移動させてもよい。
また、上記実施の形態１では、第１および第４伝熱プレート８ａ，８ｄをフレーム４０に固定し、第２および第３伝熱プレートの一体物を移動させるものとしているが、第２および第３伝熱プレート８ｂ，８ｃをフレーム４０に固定し、第１および第４伝熱プレート８ａ，８ｄの一体物を移動させるようにしてもよい。
【００６５】
また、上記実施の形態１では、第２および第３伝熱プレート８ｂ，８ｃをシール部材２４ｂ，２５ｂ，２６ｂにより固着一体化するものとしているが、シール部材２４ｂ，２５ｂ，２６ｂと同等の形状の隔壁をプレス成形や切削加工などにより第２伝熱プレート８ｂの一面に突設し、隔壁と第３伝熱プレート８ｃの他面とを半田接合などにより接合一体化してもよい。この場合、熱冷媒通路、被加熱液入口流路、および被加熱液出口流路が、第２伝熱プレート８ｂの一面、第３伝熱プレート８ｃの他面、および隔壁の内壁面に囲まれた領域に形成される。
また、上記実施の形態１では、第４および第１伝熱プレート８ｄ，８ａをシール部材２４ｄ，２５ｄ，２６ｄにより固着一体化するものとしているが、シール部材２４ｄ，２５ｄ，２６ｄと同等の形状の隔壁をプレス成形や切削加工などにより第４伝熱プレート８ｄの一面に突設し、隔壁と第１伝熱プレート８ａの他面とを半田接合などにより接合一体化してもよい。この場合、熱冷媒通路、被加熱液入口流路、および被加熱液出口流路が、第４伝熱プレート８ｄの一面、第１伝熱プレート８ａの他面、および隔壁の内壁面に囲まれた領域に形成される。
【００６６】
実施の形態２．
図１９はこの発明の実施の形態２に係るプレート式熱交換器の第１単位モジュールの構成を説明する模式図である。
図１９において、第１乃至第４伝熱プレート５１ａ〜５１ｄは、磁性体のステンレスを用いて、上述の第１乃至第４伝熱プレート８ａ〜８ｄと同等の形状に作製されている。そして、第１および第４伝熱プレート５１ａ，５１ｄの脚部５２ａ、５２ｄがフレーム４０に固着され、第２および第３伝熱プレート５１ｂ，５１ｃの耳部５３ｂ，５３ｃに固着された吊り下げ部材４５に回転自在に装着されたローラ４４をレール４１にかけて、第２および第３伝熱プレート５１ｂ，５１ｃがレール４１に吊り下げられている。ストッパ５４ａが第１伝熱プレート５１ａの一面に配設され、ストッパ５４ｄが第４伝熱プレート５１ｄの他面に配設されている。
【００６７】
第１乃至第４コイル５５ａ〜５５ｄが、第１乃至第４伝熱プレート５１ａ〜５１ｄのそれぞれの外周面に巻き付けられている。第１および第４伝熱プレート５１ａ，５１ｄに巻き付けられた第１および第４コイル５５ａ，５５ｄには、直流電源５６が接続され、第１および第４伝熱プレート５１ａ，５１ｄの一面および他面の磁極は反転しない。一方、第２および第３伝熱プレート５１ｂ，５１ｃに巻き付けられた第２および第３コイル５５ｂ，５５ｃには、制御電源５７が接続されている。そして、制御電源５７は、定められた周期に基づいて第２および第３コイル５５ｂ，５５ｃに通電する電流の方向を反転させ、第２および第３伝熱プレート５１ｂ，５１ｃの一面および他面の磁極を反転させる。ここで、第１乃至第４コイル５５ａ〜５５ｄ、直流電源５６、および制御電源５７がプレート移動手段を構成している。
なお、他の構成は、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００６８】
図１９では、第１単位モジュール５０Ａのみを示しているが、実施の形態２によるプレート式熱交換器は、上記実施の形態１と同様に、２つの第１単位モジュール５０Ａを第２単位モジュールと第３単位モジュールとの間に積層して構成されている。
【００６９】
つぎに、プレート式熱交換器の洗浄方法について図２０を参照しつつ説明する。
まず、第１および第４伝熱プレート５１ａの一面がＳ極、他面がＮ極となるように、直流電源５６により第１および第４コイル５５ａ，５５ｄに通電される。ついで、制御電源５７により所定の周期で極性を反転して第２および第３コイル５５ｂ，５５ｃに通電される。
【００７０】
そして、第２伝熱プレート５１ｂの他面および第３伝熱プレート５１ｃの一面がＳ極となり、第２伝熱プレート５１ｂの一面および第３伝熱プレート５１ｃの他面がＮ極となると、第１伝熱プレート５１ａと第２伝熱プレート５１ｂとの間に反発力が発生し、第３伝熱プレート５１ｃと第４伝熱プレート５１ｄとの間に吸引力が発生する。このとき、第２伝熱プレート５１ｂと第３伝熱プレート５１ｃとの間に反発力が発生するが、第２伝熱プレート５１ｂと第３伝熱プレート５１ｃとは第２シール部材により強固に一体化されているので、第２伝熱プレート５１ｂと第３伝熱プレート５１ｃとの間の隙間は変わらない。そこで、ローラ４４がレール４１上を走行し、第２および第３伝熱プレート５１ｂ，５１ｃは、図１９中左方向に移動し、第３伝熱プレート５１ｃがストッパ５４ｄに当接して停止する。これにより、図２０の（ａ）に示されるように、第１伝熱プレート５１ａと第２伝熱プレート５１ｂとの間に形成された被加熱液流路１０の流路幅が広がりｄ２となり、第３伝熱プレート５１ｃと第４伝熱プレート５１ｄとの間に形成された被加熱液流路１０の流路幅が狭まりｄ１となる。なお、第２伝熱プレート５１ｂと第３伝熱プレート５１ｃとの間に形成された熱媒体流路９の流路幅はｄ０を維持する。
【００７１】
ついで、第２伝熱プレート５１ｂの他面および第３伝熱プレート５１ｃの一面がＮ極となり、第２伝熱プレート５１ｂの一面および第３伝熱プレート５１ｃの他面がＳ極となると、第１伝熱プレート５１ａと第２伝熱プレート５１ｂとの間に吸引力が発生し、第３伝熱プレート５１ｃと第４伝熱プレート５１ｄとの間に反発力が発生する。このとき、第２伝熱プレート５１ｂと第３伝熱プレート５１ｃとの間に反発力が発生するが、第２伝熱プレート５１ｂと第３伝熱プレート５１ｃとの間の隙間は変わらない。そこで、ローラ４４がレール４１上を走行し、第２および第３伝熱プレート５１ｂ，５１ｃは、図１９中右方向に移動し、第２伝熱プレート５１ｂがストッパ５４ａに当接して停止する。これにより、図２０の（ｂ）に示されるように、第１伝熱プレート５１ａと第２伝熱プレート５１ｂとの間に形成された被加熱液流路１０の流路幅が狭まりｄ１となり、第３伝熱プレート５１ｃと第４伝熱プレート５１ｄとの間に形成された被加熱液流路１０の流路幅が広がりｄ２となる。なお、第２伝熱プレート５１ｂと第３伝熱プレート５１ｃとの間に形成された熱媒体流路９の流路幅はｄ０を維持する。
【００７２】
このように、この実施の形態２では、制御電源５７が第２および第３コイル５５ｂ、５５ｃに通電する電流の極性を所定の周期で反転して、第２および第３伝熱プレート５１ｂ，５１ｃの一面および他面の磁極を反転させる。これにより、熱媒体流路９の両側の被加熱液流路１０の流路幅が交互に増減するので、被加熱液流路１０を流通する水に脈動が生じる。この水の脈動により、被加熱液流路１０の壁面に付着したスケールは剥離され、水とともに排出される。これにより、被加熱液流路１０の壁面へのスケールの堆積が抑制され、熱伝達面を常に清浄な状態に保つことができる。
【００７３】
また、熱媒体流路９の流路幅が変わらず、かつ被加熱液流路１０の流路幅の総和が変わらないので、熱媒体から水への熱伝達量の総量が常に一定となり、給湯される温水温度の変動が抑制される。
また、第３伝熱プレート５１ｃが第４伝熱プレート５１ｄの他面に配設されたストッパ５４ｄに当接して停止し、第２伝熱プレート５１ｂが第１伝熱プレート５１ａの一面に配設されたストッパ５４ａに当接して停止するように構成されているので、被加熱液流路１０の流路幅の振幅を簡易に、かつ高精度に制御することができるとともに、第２および第３コイル５５ｂ，５５ｃへの通電量を高精度に制御する必要もない。
【００７４】
なお、上記実施の形態２では、第１および第４コイル５５ａ，５５ｄへの通電の極性を固定し、第２および第３コイル５５ｂ，５５ｃへの通電の極性を反転させるものとして説明したが、第２および第３コイル５５ｂ，５５ｃへの通電の極性を固定し、第１および第４コイル５５ａ，５５ｄへの通電の極性を反転させてもよい。
また、上記実施の形態２では、第１乃至第４伝熱プレート５１ａ〜５１ｄの全てが電磁石として動作するものとして説明したが、磁極を反転させない第１および第４伝熱プレート５１ａ，５１ｄには第１および第４コイル５５ａ，５５ｄを省略し、永久磁石を配設してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】この発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器を用いた給湯装置の構成を模式的に説明するシステム構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器の動作を模式的に説明する図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器における熱媒体の流れを説明する断面図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器における被加熱液の流れを説明する断面図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器に適用される第１伝熱プレートを示す平面図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器に適用される第２伝熱プレートを示す平面図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器に適用される第３伝熱プレートを示す平面図である。
【図８】この発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器に適用される第４伝熱プレートを示す平面図である。
【図９】この発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器に適用される第１エンドプレートを示す平面図である。
【図１０】この発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器に適用される第２エンドプレートを示す平面図である。
【図１１】この発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器における洗浄方法を説明する図である。
【図１２】この発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器における被加熱液に脈動を付与する効果を説明する図である。
【図１３】この発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器における被加熱液の脈動周期とスケール付着量との関係を図である。
【図１４】この発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器における被加熱液の脈動周期とスケール付着量との関係を図である。
【図１５】この発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器における被加熱液の脈動周期とスケール付着量との関係を図である。
【図１６】この発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器における被加熱液の脈動の増分とスケール付着量との関係を示す図である。
【図１７】この発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器における被加熱液の脈動の増分とスケール付着量との関係を示す図である。
【図１８】この発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器における被加熱液の脈動の増分とスケール付着量との関係を示す図である。
【図１９】この発明の実施の形態２に係るプレート式熱交換器の第１単位モジュールの構成を説明する模式図である。
【図２０】この発明の実施の形態２に係るプレート式熱交換器における洗浄方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００７６】
６Ａ，５０Ａ  第１単位モジュール、６Ｂ  第２単位モジュール、６Ｃ  第３単位モジュール、８ａ，５１ａ  第１伝熱プレート、８ｂ，５１ｂ  第２伝熱プレート、８ｃ，５１ｃ  第３伝熱プレート、８ｄ，５１ｄ  第４伝熱プレート、９  熱媒体流路、１０  被加熱液流路、２６ａ  シール部（被加熱液流路用隔壁）、２６ｂ  シール部（熱媒体流路用隔壁）、２６ｃ  シール部（被加熱液流路用隔壁）、２６ｄ  シール部（熱媒体流路用隔壁）、４０  フレーム（プレート固定部材）、４１  レール（プレート支持部材）、４２  連結棒（プレート移動手段）、４３  駆動モータ（プレート移動手段）、４４  ローラ（プレート支持部材）、４５  吊り下げ部材（プレート支持部材）、５４ａ，５４ｄ  ストッパ、５５ａ  第１コイル（プレート移動手段）、５５ｂ  第２コイル（プレート移動手段）、５５ｃ  第３コイル（プレート移動手段）、５５ｄ  第４コイル（プレート移動手段）、５６  直流電源（プレート移動手段）、５７  制御電源（プレート移動手段）。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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