(57)【要約】  プレート式熱交換器であって、隣接する第一伝熱プレートと第二伝熱プレートとの間の第一流路および第二流路の上流側には、第一流体の流入口から流入した第一流体、または、第二流体の流入口から流入した第二流体が、正面視して、上下方向へ広がりながら、隣接孔より遠い側を通過して、インナーフィンまたは波形加工された伝熱面に流入するバイパス流路と、バイパス流路を経ずに直接にインナーフィンまたは波形加工された伝熱面に向かって流れるメイン流路と、が形成されており、隣接孔の全周に平坦な空間が形成されており、周壁とインナーフィンまたは波形加工された伝熱面との間の空間においてメイン流路とバイパス流路とを流れた第一流体または第二流体が合流するものである。
2017138322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形の板状を有し、正面視して左右方向の一方の側部に第一流体の流入口である通路孔が形成され、正面視して左右方向の他方の側部に第一流体の流出口である通路孔が形成され、一方または他方の前記側部に第二流体の流入口である隣接孔が形成され、第二流体の前記隣接孔が形成された前記側部と反対側の前記側部に第二流体の流出口である隣接孔が形成された第一伝熱プレートと、
矩形の板状を有し、正面視して左右方向の一方の側部に第一流体の流入口である隣接孔が形成され、正面視して左右方向の他方の側部に第一流体の流出口である隣接孔が形成され、一方または他方の前記側部に第二流体の流入口である通路孔が形成され、第二流体の前記通路孔が形成された前記側部と反対側の前記側部に第二流体の流出口である通路孔が形成された第二伝熱プレートと、を備え、
前記第一伝熱プレートおよび前記第二伝熱プレートが交互に複数積層され、第一流体の流入口から流出口に向かって第一流体が正面視して左右方向に流れる第一流路と、第二流体の流入口から流出口に向かって第二流体が正面視して左右方向に流れる第二流路とが、前記第一伝熱プレートと前記第二伝熱プレートとの間に積層方向に交互に形成され、前記第一流路を流れる第一流体と前記第二流路を流れる第二流体とで熱交換を行うプレート式熱交換器であって、
前記第一伝熱プレートと前記第二伝熱プレートとの間にインナーフィンを有し、または、前記第一伝熱プレートおよび前記第二伝熱プレートは波形加工された伝熱面を有し、
前記隣接孔の周縁には厚み方向に周壁が設けられており、該周壁の前面側にはフランジが設けられており、
前記第一伝熱プレートまたは前記第二伝熱プレートに設けられた前記フランジは、隣接する前記第一伝熱プレートまたは前記第二伝熱プレートの後面と接合されており、
隣接する前記第一伝熱プレートと前記第二伝熱プレートとの間の前記第一流路および前記第二流路の上流側には、第一流体の流入口から流入した第一流体、または、第二流体の流入口から流入した第二流体が、正面視して、上下方向へ広がりながら、前記隣接孔より遠い側を通過して、前記インナーフィンまたは波形加工された前記伝熱面に流入するバイパス流路と、前記バイパス流路を経ずに直接に前記インナーフィンまたは波形加工された前記伝熱面に向かって流れるメイン流路と、が形成されており、
前記隣接孔の全周に平坦な空間が形成されており、前記周壁と前記インナーフィンまたは波形加工された前記伝熱面との間の前記空間において前記メイン流路と前記バイパス流路とを流れた第一流体または第二流体が合流する
ことを特徴とするプレート式熱交換器。
【請求項２】
前記隣接孔の前記周壁と前記インナーフィンまたは波形加工された前記伝熱面との間の隙間の長さは、前記周壁の高さに比べ３倍以上である
ことを特徴とする請求項１に記載のプレート式熱交換器。
【請求項３】
前記インナーフィンまたは波形加工された前記伝熱面は、
前記隣接孔との距離よりも、前記通路孔との距離の方が短い
ことを特徴とする請求項１または２に記載のプレート式熱交換器。
【請求項４】
前記フランジは、
前記周壁の外側に向かって設けられている
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項５】
前記フランジは、
前記周壁の内側に向かって設けられている
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項６】
前記第一伝熱プレートの後面と前記第二伝熱プレートの前記フランジ、および、前記第二伝熱プレートの後面と前記第一伝熱プレートの前記フランジは、それぞれ接合されている
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項７】
隣接する前記第一伝熱プレートと前記第二伝熱プレートとの間の前記第一流路および前記第二流路の下流側には、前記第一流路を流れた第一流体を合流させる、または、前記第二流路を流れた第二流体を合流させる、合流路が形成されている
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項８】
前記隣接孔の周囲に前記第一伝熱プレートまたは前記第二伝熱プレートの後面側から正面側に向かって突出した凸部が複数設けられている
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項９】
前記通路孔の周囲に前記第一伝熱プレートまたは前記第二伝熱プレートの後面側から正面側に向かって突出した凸部が複数設けられている
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項１０】
複数の前記凸部は、
正面視して、円形、淀み防止形、楕円形、三角形、四角形、円弧状形のいずれか一つの形状で、または複数の形状を組み合わせて設けられている
ことを特徴とする請求項８または９に記載のプレート式熱交換器。
【請求項１１】
前記通路孔の周縁に複数のスリット部が設けられており、隣接するスリット部間にはスリットが形成されている
ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項１２】
前記スリット部は、
前記通路孔の周縁から前面側に向かって突出し、そこから前記通路孔の外側に向かって設けられている
ことを特徴とする請求項１１に記載のプレート式熱交換器。
【請求項１３】
前記スリット部は、
前記通路孔の周縁の外側から前記通路孔内に向かって設けられている
ことを特徴とする請求項１１に記載のプレート式熱交換器。
【請求項１４】
複数の前記スリット部は、
正面視して、円弧状形、楕円形、三角形、四角形、台形のいずれか一つの形状で、または複数の形状を組み合わせて設けられている
ことを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項１５】
前記インナーフィンは、
オフセット型、平板フィン型、波状フィン型、ルーバ型、コルゲートフィン型のいずれか一つ、または複数を組み合わせて設けられている
ことを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項１６】
前記第一伝熱プレートおよび前記第二伝熱プレートは、
外周に厚み方向に突出した外壁が設けられており、
前記外壁は、厚み方向に対して外側に傾斜して設けられており、
前記第一伝熱プレートまたは前記第二伝熱プレートの前記外壁の内側と、他の隣接する前記第一伝熱プレートまたは前記第二伝熱プレートの前記外壁の外側との接触部分とは、接合されている
ことを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項１７】
前記インナーフィンは、
前記通路孔の周縁に沿った形状を有しており、
前記通路孔の周縁に沿った形状を有する部分は前記通路孔の周縁の位置に合わせて配置されている
ことを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項１８】
圧縮機、熱交換器、膨張弁、請求項１〜１７のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器、が順次接続された主冷媒回路と、
前記プレート式熱交換器、暖房給湯用水利用装置、暖房給湯用水ポンプ、が順次接続された水回路と、を備えた
ことを特徴とするヒートポンプ式暖房給湯システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝熱プレートとインナーフィンとが交互に複数積層されたインナーフィン型のプレート式熱交換器、およびそれを備えたヒートポンプ式暖房給湯システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の熱交換器において、流体の流出入口となる通路孔が四隅に設けられた方形の金属製プレートと略同一外形の金属製の凸凹状のインナーフィンとが交互に複数積層されたプレート式のものがある（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
特許文献１に記載のプレート式熱交換器は、耐圧強度の確保、容器構造の簡略化、小型化、および、製造工程の単純化が可能であり、直行流設計とフィン配列方向の調整とにより内部の流体の流れを改善し、十分な熱効率を得るものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００８／０２３７３２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の従来のプレート式熱交換器は、インナーフィン部分に大きな流れ抵抗をつけないと流体が内部を均一に流れることが難しく、圧力損失の点で問題があった。また、ヘッダ部が有効伝熱面積とならないので、伝熱性能の点で問題があった。また、ヘッダ部の部品が多く、コストの点で問題があった。【０００６】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、圧力損失および伝熱性能を改善して熱交換性能の向上を図りつつ、コストの低減を図ることができるプレート式熱交換器、およびそれを備えたヒートポンプ式暖房給湯システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るプレート式熱交換器は、矩形の板状を有し、正面視して左右方向の一方の側部に第一流体の流入口である通路孔が形成され、正面視して左右方向の他方の側部に第一流体の流出口である通路孔が形成され、一方または他方の前記側部に第二流体の流入口である隣接孔が形成され、第二流体の前記隣接孔が形成された前記側部と反対側の前記側部に第二流体の流出口である隣接孔が形成された第一伝熱プレートと、矩形の板状を有し、正面視して左右方向の一方の側部に第一流体の流入口である隣接孔が形成され、正面視して左右方向の他方の側部に第一流体の流出口である隣接孔が形成され、一方または他方の前記側部に第二流体の流入口である通路孔が形成され、第二流体の前記通路孔が形成された前記側部と反対側の前記側部に第二流体の流出口である通路孔が形成された第二伝熱プレートと、を備え、前記第一伝熱プレートおよび前記第二伝熱プレートが交互に複数積層され、第一流体の流入口から流出口に向かって第一流体が正面視して左右方向に流れる第一流路と、第二流体の流入口から流出口に向かって第二流体が正面視して左右方向に流れる第二流路とが、前記第一伝熱プレートと前記第二伝熱プレートとの間に積層方向に交互に形成され、前記第一流路を流れる第一流体と前記第二流路を流れる第二流体とで熱交換を行うプレート式熱交換器であって、前記第一伝熱プレートと前記第二伝熱プレートとの間にインナーフィンを有し、または、前記第一伝熱プレートおよび前記第二伝熱プレートは波形加工された伝熱面を有し、前記隣接孔の周縁には厚み方向に周壁が設けられており、該周壁の前面側にはフランジが設けられており、前記第一伝熱プレートまたは前記第二伝熱プレートに設けられた前記フランジは、隣接する前記第一伝熱プレートまたは前記第二伝熱プレートの後面と接合されており、隣接する前記第一伝熱プレートと前記第二伝熱プレートとの間の前記第一流路および前記第二流路の上流側には、第一流体の流入口から流入した第一流体、または、第二流体の流入口から流入した第二流体が、正面視して、上下方向へ広がりながら、前記隣接孔より遠い側を通過して、前記インナーフィンまたは波形加工された前記伝熱面に流入するバイパス流路と、前記バイパス流路を経ずに直接に前記インナーフィンまたは波形加工された前記伝熱面に向かって流れるメイン流路と、が形成されており、前記隣接孔の全周に平坦な空間が形成されており、前記周壁と前記インナーフィンまたは波形加工された前記伝熱面との間の前記空間において前記メイン流路と前記バイパス流路とを流れた第一流体または第二流体が合流するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るプレート式熱交換器によれば、第一流体の流入口から流入した第一流体、または、第二流体の流入口から流入した第二流体が、上下方向に流れるバイパス流路が形成されており、第一流体および第二流体は、上下方向へ広がりながら、左右方向へ流れる。そのため、第一伝熱プレートおよび第二伝熱プレートの面内分配均一性を向上させることができ、ヘッダ部の伝熱面積が増加させることができ、面内流れの淀みの発生を防止することができる。また、バイパス流路を設けることにより、伝熱プレートの面内流出入口付近の流路断面積が大きくなるため、全体の圧力損失を小さくすることができる。また、構造が簡略化し、コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】本発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器の分解斜視図である。
【図１Ｂ】本発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器の第一伝熱プレートとインナーフィンとを積層した状態を示す正面図である。
【図１Ｃ】本発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器の第二伝熱プレートとインナーフィンとを積層した状態を示す正面図である。
【図１Ｄ】本発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器の第二伝熱プレートの隣接孔を示す側面模式図である。
【図１Ｅ】本発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器の流体の流入通路を示す側面模式図である。
【図１Ｆ】本発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器の第一伝熱プレートと第二伝熱プレートとを積層した状態を示す側面模式図である。
【図１Ｇ】本発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器のインナーフィンの型の例を示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器の第二伝熱プレートの隣接孔の周壁とインナーフィンとの間の隙間により面内速度分布および分配性能向上に影響検討図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係るプレート式熱交換器の伝熱プレートのヘッダ部周辺を拡大した正面図である。
【図４Ａ】本発明の実施の形態３に係るプレート式熱交換器の伝熱プレートの隣接孔を示す側面模式図である。
【図４Ｂ】本発明の実施の形態３に係るプレート式熱交換器の流体の流入通路を示す側面模式図である。
【図５】本発明の実施の形態４に係るプレート式熱交換器の第一伝熱プレートとインナーフィンとを積層した状態を示す正面図である。
【図６Ａ】本発明の実施の形態４に係るプレート式熱交換器の第一伝熱プレート、インナーフィン、および第二伝熱プレートを積層した状態における正面図である。
【図６Ｂ】図６ＡのＡ−Ａ断面図である。
【図６Ｃ】図６ＡのＢ−Ｂ断面図である。
【図６Ｄ】図６ＡのＣ−Ｃ断面図である。
【図６Ｅ】図６ＡのＤ−Ｄ断面図である。
【図６Ｆ】図６ＡのＥ−Ｅ断面図である。
【図６Ｇ】図６ＡのＦ−Ｆ断面図である。
【図７】本発明の実施の形態５に係るプレート式熱交換器の第一伝熱プレートとインナーフィンとを積層した状態を示す正面図である。
【図８】本発明の実施の形態６に係るプレート式熱交換器の第一伝熱プレートとインナーフィンとを積層した状態を示す正面図である。
【図９】本発明の実施の形態７に係るプレート式熱交換器の第一伝熱プレートとインナーフィンとを積層した状態を示す正面図である。
【図１０】本発明の実施の形態８に係るプレート式熱交換器の第一伝熱プレートとインナーフィンとを積層した状態を示す正面図である。
【図１１Ａ】本発明の実施の形態９に係るプレート式熱交換器の伝熱プレートのヘッダ部周辺を拡大した正面図である。
【図１１Ｂ】図１１ＡのＧ−Ｇ部を拡大した正面図および後面図である。
【図１１Ｃ】図１１ＡのＨ−Ｈ部を拡大した正面図である。
【図１２Ａ】本発明の実施の形態１０に係るプレート式熱交換器の伝熱プレートのヘッダ部周辺を拡大した正面図である。
【図１２Ｂ】図１２ＡのＩ−Ｉ部を拡大した正面図および斜視図である。
【図１２Ｃ】図１２ＡのＫ−Ｋ部を拡大した正面図である。
【図１３Ａ】本発明の実施の形態１１に係るプレート式熱交換器の伝熱プレートのヘッダ部周辺を拡大した正面図である。
【図１３Ｂ】図１３ＡのＪ−Ｊ部を拡大した正面図である。
【図１４】本発明の実施の形態１２に係るヒートポンプ式暖房給湯システムの構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。
【００１１】
なお、以下の説明において、理解を容易にするために方向を表す用語（例えば「上」、「下」、「右」、「左」など）を適宜用いるが、これは説明のためのものであって、これらの用語は本願発明を限定するものではない。また、本発明の実施の形態では、プレート式熱交換器１００を正面視した状態において、「上」、「下」、「右」、「左」を使用する。
【００１２】
実施の形態１．
図１Ａは、本発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器１００の分解斜視図であり、図１Ｂは、本発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器１００の第一伝熱プレート１とインナーフィン１１とを積層した状態を示す正面図であり、図１Ｃは、本発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器１００の第二伝熱プレート２とインナーフィン１１とを積層した状態を示す正面図であり、図１Ｄは、本発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器１００の第二伝熱プレート２の隣接孔を示す側面模式図であり、図１Ｅは、本発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器１００の流体の流入通路を示す側面模式図であり、図１Ｆは、本発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器１００の第一伝熱プレート１と第二伝熱プレート２とを積層した状態を示す側面模式図であり、図１Ｇは、本発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器１００のインナーフィン１１の型の例を示す模式図であり、図２は本発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器１００の第二伝熱プレート２の第二隣接孔１５の周壁１８とインナーフィン１１との間の隙間により面内速度分布および分配性能向上に影響検討図である。
【００１３】
なお、図１Ｄでは第一伝熱プレート１の第一隣接孔１４の側面模式図を示しており、それに基づいて説明するが、第一伝熱プレート１の第二隣接孔１５、第二伝熱プレート２の第一隣接孔１４、第二隣接孔１５についてもほぼ同様の構成であるため、図示省略する。また、図１Ｅでは第一流体の流入通路の側面模式図を示しているが、第一流体の流出通路、第二流体の流入通路、流出通路についてもほぼ同様の構成であるため、図示省略する。また、図２では、第二伝熱プレート２の右方向の側部の正面模式図を示しているが、第二伝熱プレート２の左方向の側部および第一伝熱プレート１の左右方向の側部についてもほぼ同様の構成であるため、図示省略する。
【００１４】
本実施の形態１に係るプレート式熱交換器１００はインナーフィン型であり、図１Ａに示すように第一伝熱プレート１とインナーフィン１１と第二伝熱プレート２とが交互に複数積層されている。また、最外面には第一補強用サイドプレート３および第二補強用サイドプレート４が積層されており、最前面に第二補強用サイドプレート４が、最後面に第一補強用サイドプレート３が、それぞれ積層されている。
なお、以下において、第一伝熱プレート１および第二伝熱プレート２の総称として伝熱プレートと称し、第一補強用サイドプレート３および第二補強用サイドプレート４の総称としてサイドプレートと称する。
【００１５】
第一伝熱プレート１は、図１Ｂに示すように角丸な矩形の板状を有し、外周には厚み方向に突出した外壁２１が設けられている。また、左右方向の側部で四隅には流体の流入口または流出口となる円形状の孔が形成されている。詳しくは、右上には第一流体の流入口となる第一通路孔１２が、左上には第一流体の流出口となる第二通路孔１３が、右下には第二流体の流入口となる第一隣接孔１４が、左下には第二流体の流出口となる第二隣接孔１５が、それぞれ形成されている。また、左右方向の一方の側部に第一ヘッダ部１６が、他方の側部に第二ヘッダ部２７がそれぞれ設けられている。
なお、以下において、第一通路孔１２および第二通路孔１３の総称として通路孔と称し、第一隣接孔１４および第二隣接孔１５の総称として隣接孔と称し、第一ヘッダ部１６および第二ヘッダ部２７の総称としてヘッダ部と称する。
【００１６】
また、図１Ｄに示すように、第一隣接孔１４の周縁１４ａには厚み方向に周壁１７が設けられており、周壁１７の前面側には周壁１７の外側に向かってフランジ１９が設けられている。同様に、第二隣接孔１５の周縁１５ａには厚み方向に周壁１８が設けられており、周壁１８の前面側には周壁１８の外側に向かってフランジ２０が設けられている。
【００１７】
インナーフィン１１は、図１Ｂに示すように矩形の板状を有し、左右方向において伝熱プレートよりも短く形成されている。また、左右方向の一方向に流体が流れる流路が形成されている。また、インナーフィン１１は、第一通路孔１２、第二通路孔１３、第一隣接孔１４、第二隣接孔１５の内側に配置される。また、インナーフィン１１は、図１Ｇ（ａ）〜（ｆ）に示すように、オフセット型、平板フィン型、波状フィン型、ルーバ型、コルゲートフィン型、ピンフィン型のいずれか一つ、または複数を組み合わせて設けられている。
【００１８】
なお、図１Ｂに示すように、第一伝熱プレート１とインナーフィン１１とを１つずつ積層した状態を、以下においてプレート式熱交換器１００の第一積層単位と称する。
また、第一流体は、例えば水などであり、第二流体は、例えば冷媒のＲ４１０Ａ、Ｒ３２、Ｒ２９０、ＣＯ２などである。
【００１９】
第二伝熱プレート２は、図１Ｃに示すように角丸な矩形の板状を有し、外周には厚み方向に突出した外壁２１が設けられている。また、左右方向の側部で四隅には流体の流入口または流出口となる円形状の孔が形成されている。詳しくは、左下には第二流体の流出口となる第一通路孔１２が、右下には第二流体の流入口となる第二通路孔１３が、左上には第一流体の流出口となる第一隣接孔１４が、右上には第一流体の流入口となる第二隣接孔１５が、それぞれ形成されている。また、左右方向の一方の側部に第一ヘッダ部１６が、他方の側部に第二ヘッダ部２７がそれぞれ設けられている。
【００２０】
また、図１Ｄに示すように、第一隣接孔１４の周縁１４ａには厚み方向に周壁１７が設けられており、周壁１７の前面側には周壁１７の外側、つまり第一隣接孔１４の外側に向かってフランジ１９が設けられている。同様に、第二隣接孔１５の周縁１５ａには厚み方向に周壁１８が設けられており、周壁１８の前面側には周壁１８の外側、第二隣接孔１５の外側に向かってフランジ２０が設けられている。
【００２１】
なお、図１Ｃに示すように、第二伝熱プレート２とインナーフィン１１とを１つずつ積層した状態を、以下においてプレート式熱交換器１００の第二積層単位と称する。
【００２２】
また、互いに隣接する第一伝熱プレート１と第二伝熱プレート２との間において、左右方向のインナーフィン１１が配置されていない空間には、一方の通路孔から流出した流体が一方の隣接孔より遠い側を通過する流路であるバイパス流路２８と、インナーフィン１１から流出した流体が他方の隣接孔より遠い側を通過する流路である合流路２９と、一方の通路孔から流出した流体がバイパス流路２８を経ずに直接にインナーフィン１１に向かって流れる流路およびインナーフィン１１から流出した流体が合流路２９を経ずに直接に他方の通路孔に向かって流れる流路であるメイン流路４３と、が形成されている（図１Ｂ、図１Ｃ、図１Ｅ参考）。
【００２３】
詳しくは、図１Ｂおよび図１Ｃに示すように、第一伝熱プレート１の第一ヘッダ部１６と第二伝熱プレート２の第一ヘッダ部１６との間でインナーフィン１１が配置されていない空間、かつ、周壁１７、１８の内側を除く空間には、第一流体または第二流体が上下方向へ広がりながら、第一隣接孔１４または第二隣接孔１５より遠い側を通過してインナーフィン１１に流入するバイパス流路２８と、バイパス流路２８を経ずに直接に前記インナーフィンに向かって流れるメイン流路４３と、が形成されている。
【００２４】
また、第一伝熱プレート１の第二ヘッダ部２７と第二伝熱プレート２の第二ヘッダ部２７との間でインナーフィン１１が配置されていない空間、かつ、周壁１７、１８の内側を除く空間には、前記インナーフィン１１から流出した第一流体または第二流体が、上下方向から流出口へ集まりながら、第二隣接孔１５または第一隣接孔１４より遠い側を通過するバイパス流路２８とバイパス流路２８を経ずに直接に第二通路孔１３または第一通路孔１２に向かって流れるメイン流路４３と、が形成されている。
【００２５】
第一隣接孔１４または第二隣接孔１５の全周に平坦な空間があり、周壁１７、１８とインナーフィン１１との間の隙間（前記空間の一部）においてメイン流路４３とバイパス流路２８とを流れた第一流体または第二流体が合流して均一化整流することができる。なお、後述するように周壁１７、１８とインナーフィン１１との間隔が短すぎると均一化整流の効果が小さく、周壁１７、１８とインナーフィン１１との間の隙間の長さは流路高さより大きく、流路高さの３倍以上あると望ましい。
【００２６】
図１Ｂおよび図１Ｃから分かるように、第一伝熱プレート１と第二伝熱プレート２とは、第一通路孔１２と第二隣接孔１５、および、第二通路孔１３と第一隣接孔１４が、それぞれ逆の位置に形成されている。
【００２７】
第一補強用サイドプレート３は、図１Ａに示すように角丸な矩形の板状を有している。また、第二補強用サイドプレート４は、図１Ａに示すように角丸な矩形の板状を有しており、左右方向の側部で四隅には流体の流入口または流出口となる円形状の孔が形成されている。そして、各孔の周縁には円筒形状の流入管または流出管が設けられている。詳しくは、右上の第一流体の流入口となる孔の周縁には第一流入管５が、右下の第二流体の流入口となる孔の周縁には第二流入管６が、左上の第一流体の流出口となる孔の周縁には第一流出管７が、左下の第二流体の流出口となる孔の周縁には第二流出管８が、それぞれ設けられている。
【００２８】
プレート式熱交換器１００は、第一積層単位と第二積層単位とが交互に積層されているが、このとき、第一流体の流入口となる第一伝熱プレート１の第一通路孔１２と第二伝熱プレート２の第二隣接孔１５、および、第一流体の流出口となる第一伝熱プレート１の第二通路孔１３と第二伝熱プレート２の第一隣接孔１４、がそれぞれ重なるように積層される。さらに、第二流体の流入口となる第一伝熱プレート１の第一隣接孔１４と第二伝熱プレート２の第二通路孔１３、および、第二流体の流出口となる第一伝熱プレート１の第二隣接孔１５と第二伝熱プレート２の第一通路孔１２、がそれぞれ重なるように積層される。
【００２９】
また、第二補強用サイドプレート４と第二積層単位とは、第一流入管５が第一流体の流入口となる第二隣接孔１５と、第一流出管７が第一流体の流出口となる第一隣接孔１４と、第二流入管６が第二流体の流入口となる第二通路孔１３と、第二流出管８が第二流体の流出口となる第一通路孔１２と、それぞれ重なるように積層される。そして、第一積層単位、第二積層単位、および、第一補強用サイドプレート３の外周の縁が重なるように積層され、ロウなどにより接合される。このとき、第一積層単位と第二積層単位とは、外壁２１が接合されるだけでなく、積層方向から見た場合に、伝熱プレートの後面と前記伝熱プレートと隣接するインナーフィン１１、および、伝熱プレートの後面と前記伝熱プレートと隣接する伝熱プレートに設けられたフランジ１９、２０が重なる部分も接合される。
【００３０】
以上のように積層されることで、図１Ｅに示すように、第二補強用サイドプレート４の第一流体の流入口となる孔の周縁、第一流入管５、第二伝熱プレート２の第二隣接孔１５の周縁１５ａ、周壁１８、フランジ２０、第一伝熱プレート１の第一通路孔１２の周縁１２ａにより、第一流体の流入通路および流入孔が形成されている。同様に、第二補強用サイドプレート４の左上の第一流体の流出口となる孔の周縁、第一流出管７、第二伝熱プレート２の第一隣接孔１４の周縁１４ａ、周壁１７、フランジ１９、第一伝熱プレート１の第二通路孔１３の周縁１３ａにより、第一流体の流出通路および流出孔が形成されている。
【００３１】
また、第二補強用サイドプレート４の第二流体の流入口となる孔の周縁、第二流入管６、第二伝熱プレート２の第二通路孔１３の周縁１３ａ、第一伝熱プレート１の第一隣接孔１４の周縁、周壁１７、フランジ１９により、第二流体の流入通路および流入孔が形成されている。同様に、第二補強用サイドプレート４の第二流体の流出口となる孔の周縁、第二流出管８、第二伝熱プレート２の第一通路孔１２の周縁１２ａ、第一伝熱プレート１の第二隣接孔１５の周縁１５ａ、周壁１８、フランジ２０により、第二流体の流出通路および流出孔が形成されている。
【００３２】
このとき、第二伝熱プレート２の第一隣接孔１４および第二隣接孔１５の周壁１７、１８に設けられたフランジ１９、２０は、第一伝熱プレート１の後面と当接しており、第二伝熱プレート２の第一通路孔１２および第二通路孔１３の周縁と第一伝熱プレート１の後面とは隙間が空いている。そのため、第一流入管５から流入した第一流体は、第二伝熱プレート２の後面と第一伝熱プレート１の前面との間には流入するが、第一伝熱プレート１の後面と第二伝熱プレート２の前面との間には流入しないようになっている。同様に、第一流体は、第二伝熱プレート２の後面と第一伝熱プレート１の前面との間から第一流出管７へ流入するが、第一伝熱プレート１の後面と第二伝熱プレート２の前面との間からは流出しないようになっている。
【００３３】
また、第一伝熱プレート１の第一隣接孔１４および第二隣接孔１５の周壁１７、１８に設けられたフランジ１９、２０は第二伝熱プレート２の後面と当接しており、第一伝熱プレート１の第一通路孔１２および第二通路孔１３の周縁と第二伝熱プレート２の後面とは隙間が空いている。そのため、第二流入管６から流入した第二流体は、第一伝熱プレート１の後面と第二伝熱プレート２の前面との間には流入するが、第二伝熱プレート２の後面と第一伝熱プレート１の前面との間には流入しないようになっている。同様に、第二流体は、第一伝熱プレート１の後面と第二伝熱プレート２の前面との間から第二流出管８へ流出するが、第二伝熱プレート２の後面と第一伝熱プレート１の前面との間からは流出しないようになっている。
【００３４】
また、第一流体の流路において、図１Ａに示すように、第二伝熱プレート２の後面と第一伝熱プレート１の前面との間にインナーフィン１１を配置することにより、左右方向の一方向に第一流体が流れる第一マイクロチャンネル流路９が上下方向に並設されている。伝熱プレートには、周壁１７、１８およびフランジ１９、２０が設けられているため、隣接する伝熱プレート間、または隣接する伝熱プレートとサイドプレートとの間には隙間が形成される。そのため、互いに隣接する伝熱プレート間、または、互いに隣接する伝熱プレートとサイドプレートとの間において、左右方向のインナーフィン１１が配置されていない空間には、流体の流路であるバイパス流路２８および合流路２９が形成される。
【００３５】
そして、第一流入管５からプレート式熱交換器１００の内部に流入した第一流体は、第一伝熱プレート１と第二伝熱プレート２とが重なり合うことで形成される第一流体の流入通路を流れ、各第一マイクロチャンネル流路９へ流入する。このとき、第一流体は第一マイクロチャンネル流路９の上流側であるバイパス流路２８で上下方向へ広がりながら、左右方向へ流れ、並設された第一マイクロチャンネル流路９のそれぞれを流れる。そして、第一マイクロチャンネル流路９の下流側である合流路２９で合流後、第一伝熱プレート１と第二伝熱プレート２とが重なり合うことで形成される第一流体の流出通路を流れ、第一流出管７からプレート式熱交換器１００の外部へ流出する。
【００３６】
また、第二流体の流路において、図１Ａに示すように、第一伝熱プレート１の後面と第二伝熱プレート２の前面との間にインナーフィン１１を配置することにより、左右方向の一方向に第二流体が流れる第二マイクロチャンネル流路１０が上下方向に並設されている。そのため、互いに隣接する伝熱プレート間において、左右方向のインナーフィン１１が配置されていない空間には、流体の流路であるバイパス流路２８および合流路２９が形成される。
【００３７】
なお、以下において、第一マイクロチャンネル流路９および第二マイクロチャンネル流路１０の総称としてマイクロチャンネル流路と称する。
また、第一マイクロチャンネル流路９は、本発明の「第一流路」に相当し、第二マイクロチャンネル流路１０は、本発明の「第二流路」に相当する。
【００３８】
そして、第二流入管６からプレート式熱交換器１００の内部に流入した第二流体は、第一伝熱プレート１と第二伝熱プレート２とが重なり合うことで形成される第二流体の流入通路を流れ、各第二マイクロチャンネル流路１０へ流入する。このとき、第二流体は第二マイクロチャンネル流路１０の上流側であるバイパス流路２８で上下方向へ広がりながら、左右方向へ流れ、並設された第二マイクロチャンネル流路１０のそれぞれを流れる。そして、第二マイクロチャンネル流路１０の下流側であるバイパス流路２８で合流後、第一伝熱プレート１と第二伝熱プレート２とが重なり合うことで形成される第二流体の流出通路を流れ、第二流出管８からプレート式熱交換器１００の外部へ流出する。
【００３９】
次に、本実施の形態１に係るプレート式熱交換器１００の特徴について説明する。
プレート式熱交換器１００では、互いに隣接する第一伝熱プレート１と第二伝熱プレート２との間において、左右方向のインナーフィン１１が配置されていない空間、つまり、第一伝熱プレート１の第一ヘッダ部１６と第二伝熱プレート２の第一ヘッダ部１６との間でインナーフィン１１が配置されていない空間には、バイパス流路２８が形成されており、第一伝熱プレート１の第二ヘッダ部２７と第二伝熱プレート２の第二ヘッダ部２７との間でインナーフィン１１が配置されていない空間には、合流路２９が形成されている。そして、バイパス流路２８で上下方向へ広がりながら、左右方向へ流れ、マイクロチャンネル流路を流れることを特徴としている。また、本実施の形態１に係るバイパス流路２８および合流路２９は、伝熱プレートのインナーフィン１１が配置されていない空間で、周壁１７、１８の内側を除いて、上下方向に流れる流体が隣接孔より遠い側を通過する全ての空間となるため、大きいことを特徴としている。
【００４０】
また、図１Ｆに示すように、第一伝熱プレート１および第二伝熱プレート２の外壁２１が、どちらも厚み方向に対して外側に傾斜して設けられており、外壁２１の内側の先端部と他の隣接する伝熱プレートの外壁２１の外側との接触部分とをロウ付けして接合することを特徴としている。これによって、流体は上下方向へ広がりながら、左右方向へ流れるため、伝熱プレートの面内分配均一化の向上を図ることができる。また、伝熱プレートのヘッダ部の有効伝熱面積を増加させることができ、伝熱プレートの面内流れの淀みの発生を防止することができる。また、バイパス流路２８および合流路２９が大きいため、バイパスに流す流量は多く、ゴミがつまりにくく、凍結しにくい。
【００４１】
また、バイパス流路２８および合流路２９を形成することにより、伝熱プレートの面内流出入口付近の流路断面積が大きくなるため、全体の圧力損失を小さくすることができる。また、本実施の形態１に係るプレート式熱交換器１００は、伝熱プレート、サイドプレート、および、インナーフィン１１のみで構成するため、構造が簡略化し、コストの低減を図ることができる。
【００４２】
また、図２に示すように、第二隣接孔１５の周壁１８とインナーフィン１１との間の隙間においてメイン流路４３とバイパス流路２８とを流れた第一流体または第二流体が均一化整流する定量評価パラメータとして、第二隣接孔１５の周壁１８と、インナーフィン１１との間の隙間の長さと流路高さ、つまり、周壁１８が設けられている第二伝熱プレート２の面を基準とした周壁１８の高さとの比は「l/h」で定義され、面内分配性能は理想分配性能にほぼ達成するため、「l/h」が３以上となるように第二隣接孔１５およびインナーフィン１１が設けられていることを特徴としている。
【００４３】
なお、本実施の形態１では、第一流路と第二流路との流れ方向が左右方向（矩形の長手方向）に同じ方向としたが、それに限定されず、第一流路と第二流路との流れ方向が左右方向に逆方向としてもよい。つまり、第一流路または第二流路のいずれか一方の流入口と流出口との位置を逆にしてもよい。
【００４４】
実施の形態２．
以下、本実施の形態２について説明するが、実施の形態１と重複するものについては省略し、実施の形態１と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
【００４５】
図３は、本発明の実施の形態２に係るプレート式熱交換器の伝熱プレートのヘッダ部周辺を拡大した正面図である。
なお、図３では、第一伝熱プレート１の第二ヘッダ部２７周辺を拡大した図を示しているが、第一伝熱プレート１の第一ヘッダ部１６周辺、および、第二伝熱プレート２の第一ヘッダ１６部周辺および第二ヘッダ２７部周辺についてもほぼ同様の構成であるため、説明および図示を省略する。
【００４６】
図３に示すように、第一伝熱プレート１は、それ自体に波形加工が施された伝熱面１１ａを有し、第二ヘッダ部２７には、実施の形態１で示した第二隣接孔１５と第二通路孔１３が形成されている。そして、第一流体は合流路２９またはメイン流路４３を通過して、第二通路孔１３へ流れることを特徴している。
【００４７】
本実施の形態２に係るプレート式熱交換器によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００４８】
実施の形態３．
以下、本実施の形態３について説明するが、実施の形態１および２と重複するものについては省略し、実施の形態１および２と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
【００４９】
図４Ａは、本発明の実施の形態３に係るプレート式熱交換器の伝熱プレートの隣接孔を示す側面模式図であり、図４Ｂは、本発明の実施の形態３に係るプレート式熱交換器の流体の流入通路を示す側面模式図である。
【００５０】
なお、図４Ａでは第一伝熱プレート１の第一隣接孔１４の側面模式図を示しており、それに基づいて説明するが、第一伝熱プレート１の第二隣接孔１５、第二伝熱プレート２の第一隣接孔１４、第二隣接孔１５についてもほぼ同様の構成であるため、説明および図示を省略する。また、図４Ａでは第一流体の流入通路の側面模式図を示しているが、第一流体の流出通路、第二流体の流入通路、流出通路についてもほぼ同様の構成であるため、説明および図示を省略する。
【００５１】
本実施の形態３に係るプレート式熱交換器では、図４Ａに示すように、第一隣接孔１４の周縁１４ａに設けられた周壁１７の前面側には周壁１７の内側、つまり第一隣接孔１４の内側に向かってフランジ１９が設けられている。同様に、第二隣接孔１５の周縁１５ａに設けられた周壁１８の前面側には周壁１８の内側、つまり第二隣接孔１５の内側に向かってフランジ２０が設けられている。
【００５２】
本実施の形態３のように、フランジ１９、２０を周壁１７、１８の内側、つまり、第一隣接孔１４、第二隣接孔１５の内側に向かって設けることにより、外側に向かって設けるよりも加工性がよいため、プレート式熱交換器のコストをさらに低減することができる。
【００５３】
実施の形態４．
以下、本実施の形態４について説明するが、実施の形態１〜３と重複するものについては省略し、実施の形態１〜３と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
【００５４】
図５は、本発明の実施の形態４に係るプレート式熱交換器の第一伝熱プレート１とインナーフィンとを積層した状態を示す正面図である。
なお、図５では、第一伝熱プレート１とインナーフィンとを積層した状態を示す図であり、それに基づいて説明するが、第二伝熱プレート２とインナーフィンとを積層した状態についてもほぼ同様の構成であるため、説明および図示を省略する。
【００５５】
本実施の形態４では、インナーフィンが中央部フィン２２と側部フィン２３とで構成されており、それらが一体形成されている。中央部フィン２２は、実施の形態１、２に係るインナーフィン１１と同様の形状で設けられ、同様の位置に配置されるものであり、側部フィン２３は、矩形の中央部フィン２２の左右方向の両側部の外側の一部に設けられ、第一伝熱プレート１の面内流出入口付近である第一通路孔１２および第二通路孔１３付近に配置されるものである。
【００５６】
また、側部フィン２３は、第一通路孔１２または第二通路孔１３の半分以内の周縁に合わせて配置される「 L 」形を有することを特徴としている。
【００５７】
図６Ａは、本発明の実施の形態４に係るプレート式熱交換器の第一伝熱プレート１、インナーフィン、および第二伝熱プレート２を積層した状態における正面図であり、図６Ｂは、図６ＡのＡ−Ａ断面図であり、図６Ｃは、図６ＡのＢ−Ｂ断面図であり、図６Ｄは、図６ＡのＣ−Ｃ断面図であり、図６Ｅは、図６ＡのＤ−Ｄ断面図であり、図６Ｆは、図６ＡのＥ−Ｅ断面図であり、図６Ｇは、図６ＡのＦ−Ｆ断面図である。
【００５８】
本実施の形態４に係るインナーフィンは側部フィン２３を有しているため、図６Ａ〜図６Ｇに示すように、インナーフィンと第一流体の流出入口となる第一通路孔１２および第二通路孔１３との距離が、第二流体の流出入口となる第一隣接孔１４および第二隣接孔１５との距離よりも短くなる形状を有することを特徴としている。
【００５９】
なお、第一伝熱プレート１および第二伝熱プレート２にインナーフィンを積層する代わりに、第一伝熱プレート１および第二伝熱プレート２が波形加工された伝熱面１１ａを有してもよい。そして、その場合は、波形加工された伝熱面１１ａと第一流体の流出入口となる第一通路孔１２および第二通路孔１３との距離が、第二流体の流出入口となる第一隣接孔１４および第二隣接孔１５との距離よりも短くなる形状を有する。
【００６０】
このように、第一流体の流入出口である第一通路孔１２および第二通路孔１３付近に「 L 」形を有する側部フィン２３をそれぞれ設けることで、第一流体の流入口から流出口までの流れやすい通路に抵抗をもたせることができる。そのため、実施の形態１、２に比べ、第一流体のバイパス流路２８での上下方向への広がりが大きくなるため、伝熱プレートの面内分配均一化の向上をさらに図ることができる。
【００６１】
また、インナーフィンが側部フィン２３を有することにより、伝熱プレートの側部のヘッダ部の有効伝熱面積をさらに増加させることができる。
【００６２】
実施の形態５．
以下、本実施の形態５について説明するが、実施の形態１〜４と重複するものについては省略し、実施の形態１〜４と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
【００６３】
図７は、本発明の実施の形態５に係るプレート式熱交換器の第一伝熱プレート１とインナーフィンとを積層した状態を示す正面図である。
なお、図７では、第一伝熱プレート１とインナーフィンとを積層した状態を示す図であり、それに基づいて説明するが、第二伝熱プレート２とインナーフィンとを積層した状態についてもほぼ同様の構成であるため、説明および図示を省略する。
【００６４】
本実施の形態５では、インナーフィンが中央部フィン２２と側部フィン２３とで構成されており、それらが一体形成されている。中央部フィン２２は、実施の形態１、２に係るインナーフィン１１と同様の形状で設けられ、同様の位置に配置されるものであり、側部フィン２３は、矩形の中央部フィン２２の左右方向の両側部の外側の一部に設けられ、第一伝熱プレート１の面内流出入口付近である第一通路孔１２および第二通路孔１３付近に配置されるものである。
【００６５】
また、側部フィン２３は、第一通路孔１２または第二通路孔１３の半分以内の周縁に合わせて配置される２つ以上の「 L 」形を有することを特徴としている。
【００６６】
このように、第一流体の流入出口である第一通路孔１２および第二通路孔１３付近に２つ以上の「 L 」形を有する側部フィン２３をそれぞれ設けることで、第一流体の流入口から流出口までの流れやすい通路に実施の形態３よりも抵抗をもたせることができる。そのため、実施の形態４の効果を維持しつつ、さらに、伝熱プレートの面内分配を向上し、伝熱プレートのヘッダ部の有効伝熱面積を増加することができる。
【００６７】
実施の形態６．
以下、本実施の形態６について説明するが、実施の形態１〜５と重複するものについては省略し、実施の形態１〜５と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
【００６８】
図８は、本発明の実施の形態６に係るプレート式熱交換器の第一伝熱プレート１とインナーフィンとを積層した状態を示す正面図である。
なお、図８では、第一伝熱プレート１とインナーフィンとを積層した状態を示す図であり、それに基づいて説明するが、第二伝熱プレート２とインナーフィンとを積層した状態についてもほぼ同様の構成であるため、説明および図示を省略する。
【００６９】
本実施の形態６では、インナーフィンが中央部フィン２２と側部フィン２３とで構成されており、それらが一体形成されている。中央部フィン２２は、実施の形態１、２に係るインナーフィン１１と同様の形状で設けられ、同様の位置に配置されるものであり、側部フィン２３は、矩形の中央部フィン２２の左右方向の両側部の外側の一部に設けられ、第一伝熱プレート１の面内流出入口付近である第一通路孔１２および第二通路孔１３付近に配置されるものである。
【００７０】
また、側部フィン２３は、第一通路孔１２または第二通路孔１３の周縁に沿った形状を有しており、その第一通路孔１２または第二通路孔１３の周縁に沿った形状を有する部分は、第一通路孔１２または第二通路孔１３の周縁の位置に合わせて配置されるものであることを特徴としている。
【００７１】
このように、第一流体の流入出口である第一通路孔１２および第二通路孔１３付近に第一通路孔１２または第二通路孔１３の周縁に沿った形状を有する側部フィン２３をそれぞれ設ける。そうすることで、第一流体の流入口から流出口までの流れやすい通路に実施の形態４よりも抵抗をもたせることができる。そのため、実施の形態５の効果を維持しつつ、さらに、伝熱プレートの面内分配を向上し、伝熱プレートのヘッダ部の有効伝熱面積を増加することができる。
【００７２】
実施の形態７．
以下、本実施の形態７について説明するが、実施の形態１〜６と重複するものについては省略し、実施の形態１〜６と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
【００７３】
図９は、本発明の実施の形態７に係るプレート式熱交換器の第一伝熱プレート１とインナーフィンとを積層した状態を示す正面図である。
なお、図９では、第一伝熱プレート１とインナーフィンとを積層した状態を示す図であり、それに基づいて説明するが、第二伝熱プレート２とインナーフィンとを積層した状態についてもほぼ同様の構成であるため、説明および図示を省略する。
【００７４】
本実施の形態７では、インナーフィンが中央部フィン２２と側部フィン２３とで構成されており、それらが一体形成されている。中央部フィン２２は、実施の形態１、２に係るインナーフィン１１と同様の形状で設けられ、同様の位置に配置されるものであり、側部フィン２３は、矩形の中央部フィン２２の左右方向の両側部の外側の一部に設けられ、第一伝熱プレート１の面内流出入口付近である第一通路孔１２および第二通路孔１３付近に配置されるものである。
【００７５】
また、側部フィン２３は、第一通路孔１２または第二通路孔１３の半分以上の周縁に沿った形状を有し、その第一通路孔１２または第二通路孔１３の周縁に沿った形状を有する部分は、第一通路孔１２または第二通路孔１３の周縁の位置に合わせて配置されることを特徴としている。
【００７６】
また、第一通路孔１２と第一隣接孔１４との間、および、第二通路孔１３と第二隣接孔１５との間には、それぞれ流出口４５および合流口４６が形成され、側部フィン２３と外壁２１との間に、小流路４４が形成されていることを特徴としている。
【００７７】
このように、第一流体の流入出口である第一通路孔１２および第二通路孔１３付近に第一通路孔１２または第二通路孔１３の周縁に沿った形状を有する側部フィン２３をそれぞれ設ける。また、第一通路孔１２と第一隣接孔１４との間、および、第二通路孔１３と第二隣接孔１５との間に、それぞれ流出口４５および合流口４６を形成し、側部フィン２３と外壁２１との間に、小流路４４を形成する。
【００７８】
そうすることで、第一流体の流入口から流出口までの流れやすい通路に実施の形態５よりも抵抗をもたせることができる。そのため、実施の形態６の効果を維持しつつ、さらに、伝熱プレートのヘッダ部の有効伝熱面積を増加させて、熱交換器の強度も向上することができる。
【００７９】
実施の形態８．
以下、本実施の形態８について説明するが、実施の形態１〜７と重複するものについては省略し、実施の形態１〜７と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
【００８０】
図１０は、本発明の実施の形態８に係るプレート式熱交換器の第一伝熱プレート１とインナーフィンとを積層した状態を示す正面図である。
なお、図１０では、第一伝熱プレート１とインナーフィンとを積層した状態を示す図であり、それに基づいて説明するが、第二伝熱プレート２とインナーフィンとを積層した状態についてもほぼ同様の構成であるため、説明および図示を省略する。
【００８１】
本実施の形態８では、インナーフィンが中央部フィン２２と側部フィン２３と側部フィン４７とで構成されており、それらが一体形成されている。中央部フィン２２は、実施の形態１、２に係るインナーフィン１１と同様の形状で設けられ、同様の位置に配置されるものであり、側部フィン２３は、矩形の中央部フィン２２の左右方向の両側部の外側の一部に設けられ、第一伝熱プレート１の面内流出入口付近である第一通路孔１２および第二通路孔１３付近に配置されるものである。
【００８２】
また、側部フィン２３は、第一通路孔１２または第二通路孔１３の半分以上の周縁に沿った形状を有し、その第一通路孔１２または第二通路孔１３の周縁に沿った形状を有する部分は、第一通路孔１２または第二通路孔１３の周縁の位置に合わせて配置されることを特徴としている。
【００８３】
また、第一通路孔１２と第一隣接孔１４との間、および、第二通路孔１３と第二隣接孔１５との間には、それぞれ流出口４５および合流口４６が形成され、側部フィン２３と外壁２１との間に、小流路４４が形成されていることを特徴としている。
【００８４】
また、側部フィン４７は、バイパス流路２８の出口部または合流路２９の入口部に配置されており、第一隣接孔１４の周壁１７との間または第二隣接孔１５の周壁１８との間に隙間を開けて流路が形成されていることを特徴としている。
【００８５】
このように、第一流体の流入出口である第一通路孔１２および第二通路孔１３付近に第一通路孔１２または第二通路孔１３の周縁に沿った形状を有する側部フィン２３をそれぞれ設ける。また、第一通路孔１２と第一隣接孔１４との間、および、第二通路孔１３と第二隣接孔１５との間に、それぞれ流出口４５および合流口４６を形成し、側部フィン２３と外壁２１との間に、小流路４４を形成する。
【００８６】
また、バイパス流路２８の出口部または合流路２９の入口部に側部フィン４７をそれぞれ設け、第一隣接孔１４の周壁１７との間または第二隣接孔１５の周壁１８との間に流路を形成する。そうすることで、第一流体の流入口から流出口までの流れやすい通路に実施の形態６よりも抵抗をもたせることができる。そのため、実施の形態７の効果を維持しつつ、さらに、伝熱プレートのヘッダ部の有効伝熱面積を増加させて、熱交換器の強度も向上することができる。
【００８７】
実施の形態９．
以下、本実施の形態９について説明するが、実施の形態１〜８と重複するものについては省略し、実施の形態１〜８と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
【００８８】
図１１Ａは、本発明の実施の形態９に係るプレート式熱交換器の伝熱プレートのヘッダ部周辺を拡大した正面図であり、図１１Ｂは、図１１ＡのＧ−Ｇ部を拡大した正面図および後面図であり、図１１Ｃは、図１１ＡのＨ−Ｈ部を拡大した正面図である。
なお、図１１Ａでは第一伝熱プレート１のヘッダ部周辺を拡大した図を示しているが、第二伝熱プレート２のヘッダ部周辺についてもほぼ同様の構成であるため、説明および図示を省略する。
【００８９】
本実施の形態９では、伝熱プレートの隣接孔の周囲に、後面側から正面側に向かって突出した凸部２４が設けられている。詳しくは、第一隣接孔１４、第二隣接孔１５の周壁１７、１８に設けられたフランジ１９、２０よりも外側に、周方向に沿って凸部２４が複数設けられている。
【００９０】
この凸部２４の高さは、インナーフィン１１の厚みと同程度に設けられているため、プレート式熱交換器を組み立てる際、隣接する伝熱プレートの後面と重なってロウ付けされ、接合される。そのため、実施の形態１〜８と比べて、ロウ付け面積、つまり接合面積を増やすことができるため、耐圧強度をさらに向上させることができる。また、凸部２４の加工により伝熱面積が増えるため、プレート式熱交換器全体の伝熱性能をさらに向上させることができる。
【００９１】
なお、凸部２４の形状は図１１Ｂに示す形状に限定されず、図１１Ｃ（ａ）〜（ｆ）に示すように、正面視して、円形、後流部に淀み域が形成されない淀み防止形、楕円形、三角形、四角形、円弧状形などでもよく、それらを複数組み合わせて設けてもよい。また、凸部２４のサイズについては伝熱プレート間の高さの四倍より大きく、隣接する凸部２４間の間隔は、凸部２４のサイズよりも大きい。
【００９２】
また、伝熱プレートの隣接孔の周囲に設けられる凸部２４の配置は、図１１Ａに示す径、数、ピッチに限定されず、異なるものであってもよい。なお、組み立てやすくするため、隣接孔を有するヘッダの半分範囲内で凸部２４の配置を調整する。ここで、凸部２４を設ける目的は、ヘッダの強度を向上することであるが、その凸部２４を設けることにより流体の面内分配性に悪い影響があるため、凸部２４の数が少ない方がよい。そこで、ヘッダの強度を持ちながら、伝熱プレートの面内分配性が向上するように、凸部２４のピッチ、位置などの配置を調整するとともに、凸部２４の数を調整する。
【００９３】
実施の形態１０．
以下、本実施の形態１０について説明するが、実施の形態１〜９と重複するものについては省略し、実施の形態１〜９と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
【００９４】
図１２Ａは、本発明の実施の形態１０に係るプレート式熱交換器の伝熱プレートのヘッダ部周辺を拡大した正面図であり、図１２Ｂは、図１２ＡのＩ−Ｉ部を拡大した正面図および斜視図であり、図１２Ｃは、図１２ＡのＫ−Ｋ部を拡大した正面図である。
なお、図１２Ａでは第一伝熱プレート１のヘッダ部周辺を拡大した図を示しているが、第二伝熱プレート２のヘッダ部周辺についてもほぼ同様の構成であるため、説明および図示を省略する。
【００９５】
本実施の形態１０では、第一伝熱プレート１の通路孔の周囲かつ正面側にスリットを形成するためのスリット部２５が設けられている。詳しくは、スリット部２５は、図１２Ｂの例１に示すように、第一通路孔１２、第二通路孔１３の周縁１２ａ、１３ａから前面側に向かって突出し、そこから第一通路孔１２、第二通路孔１３の外側に向かって設けられている。または、図１２Ｂの例２に示すように、第一通路孔１２、第二通路孔１３の周縁１２ａ、１３ａの外側から内側、つまり第一通路孔１２、第二通路孔１３内に向かって設けられている。このスリット部２５を周方向に沿って複数設けることにより、隣接するスリット部２５間にスリット２５ａが形成される。
【００９６】
このスリット部２５の高さは、インナーフィン１１の厚みと同程度に設けられているため、プレート式熱交換器を組み立てる際、隣接する伝熱プレートの後面と重なってロウ付けされ、接合される。そのため、実施の形態１〜９と比べて、ロウ付け面積、つまり接合面積を増やすことができるため、耐圧強度をさらに向上させることができる。また、スリット部２５の加工により伝熱面積が増えるため、プレート式熱交換器全体の伝熱性能をさらに向上させることができる。
【００９７】
なお、スリット部２５の形状は、図１２Ｂに示す形状に限定されず、図１２Ｃ（ａ）〜（ｆ）に示すように、正面視して、円弧状形、楕円形、三角形、四角形、台形などでもよく、それらを複数組み合わせて設けてもよい。
また、伝熱プレートの通路孔の周囲に設けられるスリット部２５の配置は、図１２Ａに示す径、数、ピッチつまりスリット２５ａ幅に限定されず、異なるものであってもよく、スリット２５ａ幅は均一に限らず不均一であってもよい。なお、不均一のスリット２５ａ幅の分布標準は、強度を持ちながら伝熱プレートの面内分配性を向上することである。
【００９８】
実施の形態１１．
以下、本実施の形態１１について説明するが、実施の形態１〜１０と重複するものについては省略し、実施の形態１〜１０と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
【００９９】
図１３Ａは、本発明の実施の形態１１に係るプレート式熱交換器の伝熱プレートのヘッダ部周辺を拡大した正面図であり、図１３Ｂは、図１３ＡのＪ−Ｊ部を拡大した正面図である。
なお、図１３Ａでは第一伝熱プレート１のヘッダ部周辺を拡大した図を示しているが、第二伝熱プレート２のヘッダ部周辺についてもほぼ同様の構成であるため、説明および図示を省略する。
【０１００】
本実施の形態１１では、伝熱プレートの通路孔の周囲かつ正面側にスリット部２５が設けられ、さらにそのスリット部２５の周囲に、後面側から正面側に向かって突出した凸部２６が設けられている。詳しくは、第一隣接孔１４、第二隣接孔１５の周壁１７、１８に設けられたフランジ１９、２０よりも外側に、周方向に沿ってスリット部２５が複数設けられており、さらにそのスリット部２５よりも外側に周方向に沿って凸部２６が複数設けられている。
【０１０１】
この凸部２６の高さは、インナーフィン１１の厚みと同程度に設けられているため、プレート式熱交換器を組み立てる際、隣接する伝熱プレートの後面と重なってロウ付けされ、接合される。そのため、実施の形態１〜１０と比べて、ロウ付け面積、つまり接合面積を増やすことができるため、耐圧強度をさらに向上させることができる。また、凸部２６の加工により伝熱面積が増えるため、プレート式熱交換器全体の伝熱性能をさらに向上させることができる。
【０１０２】
なお、凸部２６の形状は図１３Ａに示す形状に限定されず、図１３Ｂ（ａ）〜（ｆ）に示すように、正面視して、円形、淀み防止形、楕円形、三角形、四角形、円弧状形などでもよく、それらを複数組み合わせて設けてもよい。また、凸部２６のサイズについては伝熱プレート間の高さの四倍より大きく、隣接する凸部２６間の間隔は、凸部２６のサイズよりも大きい。
【０１０３】
また、伝熱プレートの隣接孔の周囲に設けられる凸部２６の配置は、図１３Ａに示す径、数、ピッチに限定されず、異なるものであってもよい。なお、組み立てやすくするため、隣接孔を有するヘッダの半分範囲内で凸部２６の配置を調整する。調整の標準は、強度を持ちながら、伝熱プレートの面内分配性を向上することである。
【０１０４】
実施の形態１２．
以下、本実施の形態１２について説明するが、実施の形態１〜１１と重複するものについては省略し、実施の形態１〜１１と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
【０１０５】
本実施の形態１２では、実施の形態１〜１１で説明したインナーフィン型のプレート式熱交換器の活用例であるヒートポンプ式暖房給湯システムについて説明する。
図１４は、本発明の実施の形態１２に係るヒートポンプ式暖房給湯システムの構成を示す概略図である。
ヒートポンプ式暖房給湯システムは、圧縮機３１、熱交換器３２、膨張弁３３、熱交換器３４が順次接続された主冷媒回路３０と、熱交換器３４、暖房給湯用水利用装置４２、暖房給湯用水ポンプ４１が順次接続された水回路４０と、を備える。
【０１０６】
ここで、熱交換器３４は、以上の実施の形態で説明したインナーフィン型のプレート式熱交換器である。また、圧縮機３１、熱交換器３２、膨張弁３３、熱交換器３４、およびこれらを順次接続する主冷媒回路３０は、ユニット内に収納され、これをヒートポンプ装置と呼ぶ。
【０１０７】
以上の実施の形態で説明したように、インナーフィン型のプレート式熱交換器は、熱交換効率がよく、信頼性が高い。したがって、本実施の形態１２で説明したヒートポンプ式暖房給湯システムにインナーフィン型のプレート式熱交換器を搭載すると、効率がよく、消費電力量が抑えられ、ＣＯ２排出量を低減できるヒートポンプ式暖房給湯システムを実現できる。
【０１０８】
なお、ここでは、以上の実施の形態で説明したインナーフィン型のプレート式熱交換器で冷媒と水とを熱交換させるヒートポンプ式暖房給湯システムについて説明した。しかし、これに限らず、以上の実施の形態で説明したインナーフィン型のプレート式熱交換器は、冷房用途チラーなど、発電、食品の加熱殺菌処理機器など多くの産業、家庭用機器に利用可能である。
【０１０９】
本発明の活用例として、製造が容易で熱交換性能が向上し、省エネルギー性能を向上することが必要なヒートポンプ装置に用いることができる。
【符号の説明】
【０１１０】
１  第一伝熱プレート、２  第二伝熱プレート、３  第一補強用サイドプレート、４  第二補強用サイドプレート、５  第一流入管、６  第二流入管、７  第一流出管、８  第二流出管、９  第一マイクロチャンネル流路、１０  第二マイクロチャンネル流路、１１  インナーフィン、１１ａ  伝熱面、１２  第一通路孔、１２ａ  周縁、１３  第二通路孔、１３ａ  周縁、１４  第一隣接孔、１４ａ  周縁、１５  第二隣接孔、１５ａ  周縁、１６  第一ヘッダ部、１７  周壁、１８  周壁、１９  フランジ、２０  フランジ、２１  外壁、２２  中央部フィン、２３  側部フィン、２４  凸部、２５  スリット部、２５ａ  スリット、２６  凸部、２７  第二ヘッダ部、２８  バイパス流路、２９  合流路、３０  主冷媒回路、３１  圧縮機、３２  熱交換器、３３  膨張弁、３４  熱交換器、４０  水回路、４１  暖房給湯用水ポンプ、４２  暖房給湯用水利用装置、４３  メイン流路、４４  小流路、４５  流出口、４６  合流口、４７  側部フィン、１００  プレート式熱交換器。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図１Ｇ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図６Ｇ】
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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１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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