(57)【要約】  プレート式熱交換器（１）は、流体を流出入させる流出入孔が形成されたプレート部（３９、４９）と、プレート部（３９、４９）の一方の面側に延在すると共に、プレート部（３９、４９）の一方の面側に隣合うプレート部（３９、４９）との間に流体を流すための流路を形成する第一外周壁部（３１）又は第二外周壁部（４１）と、流路内に取り付けられた第一インナーフィン（３８）又は第二インナーフィン（４８）と、を備えた第一伝熱プレート（３０）又は第二伝熱プレート（４０）が複数枚積層されている。第一インナーフィン（３８）と第二インナーフィン（４８）は、プレート部（３９、４９）の一方の面の、流路内の第一流体流出入孔（３２、３５）、第二流体流出入孔（４３、４６）から離間した位置に載置されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を流出入させる流出入孔が形成されたプレート部と、
該プレート部の一方の面側に延在すると共に、該プレート部の一方の面側に隣合うプレート部との間に前記流体を流すための流路を形成する外周壁部と、
前記流路内に取り付けられたインナーフィンと、
を備えた伝熱プレートが複数枚積層されたプレート式熱交換器であって、
前記インナーフィンは、前記プレート部の前記一方の面の、前記流路内の前記流出入孔から離間した位置に載置され、前記流出入孔の全周は、前記インナーフィンが配置されていない空間と接している、
プレート式熱交換器。
【請求項２】
前記プレート部及び前記流路は、平面視矩形に形成され、
前記インナーフィンは、前記プレート部及び前記流路よりも長手方向が短い平面視矩形に形成され、前記インナーフィンの短手方向の辺は、前記流出入孔と離間している、
請求項１に記載のプレート式熱交換器。
【請求項３】
前記プレート部は、前記プレート部から突出する凸部を有し、
該凸部は、積層された前記伝熱プレートのうち、前記プレート部の一方の面側又は、他方の面側に位置する前記伝熱プレートに当接する支柱を形成している、
請求項１又は２に記載のプレート式熱交換器。
【請求項４】
積層された前記伝熱プレートのうち、隣接する２つの前記伝熱プレートそれぞれは、前記プレート部それぞれから突出して互いに当接する凸部を有する、
請求項１又は２に記載のプレート式熱交換器。
【請求項５】
前記伝熱プレートは、
前記流出入孔から前記流体として第一流体が流出入される第一伝熱プレートと、
前記流出入孔から前記流体として前記第一流体とは別の第二流体が流出入される第二伝熱プレートと、で構成され、
前記第一伝熱プレートと前記第二伝熱プレートとが交互に積層され、前記第一流体と前記第二流体の間で熱交換が行われる、
請求項１から４のいずれか１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が有する前記プレート部に設けられた凸部と、前記第二伝熱プレートが有する前記プレート部に設けられた凸部は、前記第一伝熱プレートと前記第二伝熱プレートが積層された方向においてずれて配置されている、
請求項５に記載のプレート式熱交換器。
【請求項７】
前記第一伝熱プレートが有する前記プレート部に設けられた凸部と前記第二伝熱プレートが有する前記プレート部に設けられた凸部は、それぞれ複数個設けられ、前記第一流体と前記第二流体のうち圧力が高いほうの流体が流れるプレート部に設けられた凸部のほうが多く設けられている、
請求項５又は６に記載のプレート式熱交換器。
【請求項８】
前記第一伝熱プレートが有する前記プレート部と前記第二伝熱プレートが有する前記プレート部のいずれか一方にだけ、前記凸部が設けられている、
請求項６又は７に記載のプレート式熱交換器。
【請求項９】
前記第一伝熱プレートは、第一管状壁によって取り囲まれ、前記第二流体を前記第二伝熱プレートに流出入させる第一通路孔と、前記第一管状壁の端部に設けられ、前記第二伝熱プレートに接合される第一フランジと、を有し、
前記第二伝熱プレートは、第二管状壁によって取り囲まれ、前記第一流体を前記第一伝熱プレートに流出入させる第二通路孔と、前記第二管状壁の端部に設けられ、前記第一伝熱プレートに接合される第二フランジと、を有する、
請求項５から８のいずれか１項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項１０】
前記インナーフィンが、前記プレート部の前記一方の面の、前記流路内の前記流出入孔から離間する距離は、前記インナーフィンが有するフィンとフィンのピッチよりも大きい、
請求項１から９のいずれか１項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載のプレート式熱交換器を備え、該プレート式熱交換器が冷媒と水の熱交換をする、
ヒートポンプ式給湯システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプレート式熱交換器及びヒートポンプ式給湯システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
プレート式熱交換器には、流体を流すための流路が形成された伝熱プレートが複数枚積層された構成を有するものがある。【０００３】
例えば、特許文献１には、流路と、流路と連通し流体を流出入させる流体流出入孔と、を有する伝熱プレートが、複数枚積層された構成を備えるプレート式熱交換器が開示されている。【０００４】
特許文献１に記載のプレート式熱交換器では、流路が平面視矩形の凹み状に形成されている。そして、その流路の凹みに、流体流出入孔が隣接している。また、流路の凹みには、全体にわたってインナーフィンが配置され、これにより、熱交換効率が高められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
特許文献１に記載のプレート式熱交換器では、流体流出入孔が流路の凹みに隣接している。このため、流体は、インナーフィンの、流体流出入孔に隣接する部分には流れやすい。しかし、流体は、インナーフィンの、流体流出入孔から離れた他の部分には流れにくい。その結果、インナーフィン全体では、流体の圧力損失が大きい。これにより、プレート式熱交換器の熱交換効率が低下する。【０００７】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、熱交換効率が高いプレート式熱交換器及びヒートポンプ式給湯システム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】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明に係るプレート式熱交換器は、流体を流出入させる流出入孔が形成されたプレート部と、プレート部の一方の面側に延在すると共に、プレート部の一方の面側に隣合うプレート部との間に流体を流すための流路を形成する外周壁部と、流路内に取り付けられたインナーフィンと、を備えた伝熱プレートが複数枚積層されている。インナーフィンは、プレート部の一方の面の、流路内の流出入孔から離間した位置に載置され、流出入孔の全周は、インナーフィンが配置されていない空間と接している。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の構成によれば、インナーフィンがプレート部の一方の面の、流路内の流出入孔と離間した位置に載置されているので、インナーフィンが流出入孔を覆うことがない。また、流出入孔の全周が、インナーフィンが配置されていない空間と接しているので、流出入孔の周辺には、流体が流れる十分な空間が確保されている。インナーフィンが配置されていない空間で、流体が流路全体に広がるため、本発明では、流体の圧力損失が小さい。その結果、熱交換効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】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
【図２】図１に示すII−II線の断面図
【図３】図１に示すIII−III線の断面図
【図４】図１に示すIV−IV線の断面図
【図５】本発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器が備える第一伝熱プレートの正面図
【図６】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及び第二伝熱プレートに形成された第一通路孔、第二通路孔の断面図
【図７】本発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器が備える第二伝熱プレートの正面図
【図８】本発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器が備える第一伝熱プレートの端部の拡大平面図
【図９】図８に示すIX領域の斜視図（Ａ）正面から見たときの斜視図、（Ｂ）背面から見たときの斜視図
【図１０】本発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器が備える第二伝熱プレートの端部の拡大平面図
【図１１】本発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器において、第一凸部と第二凸部の位置関係を示す拡大平面図
【図１２】本発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器に形成された第一流体供給管、第一流体流出入孔、第二通路孔の断面図
【図１３】本発明の実施の形態２に係るプレート式熱交換器が備える第一伝熱プレートの端部の拡大平面図
【図１４】本発明の実施の形態２に係るプレート式熱交換器が備える第二伝熱プレートの端部の拡大平面図
【図１５】本発明の実施の形態２に係るプレート式熱交換器において、第一凸部と第二凸部の位置関係を示す拡大平面図
【図１６】本発明の実施の形態２に係るプレート式熱交換器の第一流体供給管、第二流体供給管の概念的断面図
【図１７】本発明の実施の形態３に係るプレート式熱交換器が備える第二伝熱プレートの端部の拡大平面図
【図１８】本発明の実施の形態３に係るプレート式熱交換器の第一流体供給管、第二流体供給管の概念的断面図
【図１９】本発明の実施の形態４に係るプレート式熱交換器の積層体の拡大断面図
【図２０】本発明の実施の形態５に係るヒートポンプ式給湯システムのブロック図
【図２１】本発明の実施の形態６に係るプレート式熱交換器が備える第一伝熱プレートの端部の拡大平面図
【図２２】本発明の実施の形態６に係るプレート式熱交換器が備える第二伝熱プレートの端部の拡大平面図
【図２３】本発明の実施の形態６に係るプレート式熱交換器において、第一凸部と第二凸部の位置関係を示す拡大平面図
【図２４】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管状壁、第二管状壁のフランジの変形例を示す断面図
【図２５】発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器の第一流体供給管、第一流体流出入孔、第一通路孔の変形例を示す断面図
【図２６】本発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器が備える第一伝熱プレートに配置された第一インナーフィン、及び第二伝熱プレートに配置された第二インナーフィンの斜視図（Ａ）オフセット型フィンの斜視図、（Ｂ）平板型フィンの斜視図、（Ｃ）波型フィンの斜視図、（Ｄ）ルーバー型フィンの斜視図、（Ｅ）コルゲート型フィンの斜視図、（Ｆ）ピン型フィンの斜視図
【図２７】図８に示すX領域の背面図（Ａ）第一凸部が円形に形成された場合の背面図、（Ｂ）第一凸部がくさび形に形成された場合の背面図、（Ｃ）第一凸部が楕円形に形成された場合の背面図、（Ｄ）第一凸部が三角形に形成された場合の背面図、（Ｅ）第一凸部が四角形に形成された場合の背面図、（Ｆ）第一凸部が円弧形に形成された場合の背面図
【図２８】本発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器が有する第一凸部の変形例を示す拡大平面図
【図２９】本発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器が有する第一凸部の他の変形例を示す拡大平面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態に係るプレート式熱交換器及びヒートポンプ式給湯システムについて図面を参照して詳細に説明する。なお、図中、同一又は同等の部分には同一の符号を付す。図に示す直交座標系ＸＹＺにおいて、プレート式熱交換器の左右方向がＸ軸、上下方向がＺ軸、Ｘ軸とＺ軸とに直交する方向がＹ軸である。以下、適宜、この座標系を引用して説明する。
【００１２】
（実施の形態１）
実施の形態１に係るプレート式熱交換器は、２つの流体の間で熱交換をするため、一方の流体を流すための流路が形成された第一伝熱プレートと、もう一方の流体を流すための流路が形成された第二伝熱プレートと、が積層されたプレート式熱交換器である。このプレート式熱交換器では、流体が第一伝熱プレートと第二伝熱プレートの流路に流れやすくするため、流路に形成された、流体の流出入孔の周辺に空間が設けられている。また、このプレート式熱交換器では、この空間を介して流路に設けられたインナーフィンへ流体が流されることで、圧力損失が小さい。図１−図４を参照して、プレート式熱交換器の構成について説明する。以下の説明では、２つの流体を、第一流体、第二流体と称する。
【００１３】
図１は、本発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器１の分解斜視図である。図２は、図１に示すII−II線の断面図である。図３は、図１に示すIII−III線の断面図である。図４は、図１に示すIV−IV線の断面図である。なお、図２−図４では、複数の第一伝熱プレート３０と第二伝熱プレート４０のうち、一部の第一伝熱プレート３０と第二伝熱プレート４０とを省略している。
図１−図４に示すように、実施の形態１に係るプレート式熱交換器１は、第一流体を流すための流路が形成された第一伝熱プレート３０と、第一流体と熱交換をさせる第二流体を流すための流路が形成された第二伝熱プレート４０と、が複数枚、交互に積層された積層体１００を備えている。積層体１００は、第一補強プレート１０と第二補強プレート２０によって挟み込まれて補強されている。
【００１４】
以下、プレート式熱交換器１の構成のうち、まず、第一補強プレート１０と第二補強プレート２０の構成について説明する。続いて、第一伝熱プレート３０、第二伝熱プレート４０の構成について説明する。
【００１５】
第一補強プレート１０は、積層体１００を補強すると共に、積層体１００に流される第一流体と第二流体の供給、排出をするための接続管が接続されるプレートである。第一補強プレート１０は、図１に示すように、角が丸められた矩形状に形成されている。そして、第一補強プレート１０は、ＸＺ平面に平行かつプレート式熱交換器１において最も＋Ｙ側に配置されている。第一補強プレート１０には、第一補強プレート１０の外周を取り囲む第一補強外周壁部１１が設けられている。第一補強外周壁部１１は、図２及び図３に示すように、積層体１００内で、最も＋Ｙ側に位置する第二伝熱プレート４０が有する、後述する第二外周壁部４１と接合している。また、第一補強外周壁部１１は、第一補強プレート１０の周縁から＋Ｙ方向に向かうに従い、第一補強プレート１０の外側へ傾く形状に形成されている。
【００１６】
また、第一補強プレート１０の＋Ｘ端には、図１に示すように、積層体１００に第一流体と第二流体を供給するための第一流体供給管１２と、第二流体供給管１３と、が設けられている。第一流体供給管１２と第二流体供給管１３は、Ｚ方向に並べられて配置され、＋Ｙ方向へそれぞれ延在している。ここで、第一流体供給管１２と第二流体供給管１３は、第一流体と第二流体を供給するための、図示しない接続管にそれぞれ接続される。第一流体供給管１２、第二流体供給管１３には、それら接続管を介して、第一流体、第二流体がそれぞれ供給される。第一流体供給管１２では、矢印Ｆで示す方向へ第一流体が流れ、第二流体供給管１３では、矢印Ｓで示す方向へ第二流体が流れる。
【００１７】
一方、第一補強プレート１０の−Ｘ端には、積層体１００から第一流体と第二流体を排出するための第一流体排出管１４と、第二流体排出管１５と、が設けられている。第一流体排出管１４と第二流体排出管１５は、上述した第一流体供給管１２及び第二流体供給管１３と同じ形状に形成されている。第一流体排出管１４と第二流体排出管１５は、Ｚ方向に並べられている。そして、＋Ｙ方向へそれぞれ延在している。第一流体排出管１４、第二流体排出管１５は、第一流体、第二流体を排出するための、図示しない接続管にそれぞれ接続される。第一流体排出管１４、第二流体排出管１５では、それら接続管へ第一流体、第二流体が排出される。
【００１８】
これに対して、第二補強プレート２０は、第一流体と第二流体の接続管と接続する部分を備えない、積層体１００を補強するためのプレートである。第二補強プレート２０は、第一補強プレート１０と同じ外形を有する矩形状に形成されている。第二補強プレート２０は、第一補強プレート１０と平行に配置されている。また、第二補強プレート２０は、プレート式熱交換器１において最も−Ｙ側に配置されて、第一補強プレート１０との間に積層体１００を挟み込んでいる。第二補強プレート２０には、挟み込んだ積層体１００のうち、最も−Ｙ側に位置する第一伝熱プレート３０の第一外周壁部３１と接合するため、外周を取り囲むと共に、外周からその外側へ傾いた第二補強外周壁部２１が設けられている。第二補強外周壁部２１の形状は、第一補強外周壁部１１と同じである。
【００１９】
次に、図５−図７を参照して、上述した積層体１００の、第一伝熱プレート３０及び、第二伝熱プレート４０について説明する。
【００２０】
図５は、第一伝熱プレート３０の正面図である。図６は、第一伝熱プレート３０及び第二伝熱プレート４０に形成された第一通路孔３３、３６、第二通路孔４２、４５の断面図である。図７は、第二伝熱プレート４０の正面図である。
第一伝熱プレート３０は、プレート式熱交換器１内で第一流体を流すための部材である。第一伝熱プレート３０は、図５に示すように、プレート部３９と、プレート部３９の外周を取り囲む第一外周壁部３１と、を有する。
【００２１】
プレート部３９は、角が丸められた矩形状に形成されている。プレート部３９の形状、大きさは、上述した第一補強プレート１０、第二補強プレート２０と同じである。
【００２２】
第一外周壁部３１は、図２−図４に示すように、プレート部３９の外周から＋Ｙ側に延在している。そして、第一外周壁部３１は、＋Ｙ側に延在するに従って、プレート部３９の外側に向かって傾斜している。第一外周壁部３１の＋Ｙ端は、プレート部３９に対して＋Ｙ側に位置する第二伝熱プレート４０が有する、後述する第二外周壁部４１に接している。これにより、第一外周壁部３１がプレート部３９を取り囲むことで形成された空間の＋Ｙ側が閉鎖されている。積層体１００には、このような第一外周壁部３１が取り囲む空間が複数形成されている。
【００２３】
上述した第一外周壁部３１が取り囲む空間と空間との間に第一流体を流通させるため、プレート部３９の＋Ｘ端側と−Ｘ端側には、図５に示すように、第一流体を流出入させるための第一流体流出入孔３２と３５が形成されている。後述するように、第二伝熱プレート４０にも、第二外周壁部４１がプレート部４９を取り囲む空間が形成されている。この第二伝熱プレート４０に形成された空間へ第二流体を流通させるため、プレート部３９の＋Ｘ端側と−Ｘ端側には、第二流体が流出入する第一通路孔３３と３６が形成されている。
【００２４】
第一流体流出入孔３２、３５は、第一伝熱プレート３０をＹ方向に貫通する円孔である。第一流体流出入孔３２と３５は同じ内径を有する。第一流体流出入孔３２、３５は、図２に示す積層体１００において、第一補強プレート１０の第一流体供給管１２、第一流体排出管１４と、Ｙ方向視で重なる位置に形成されている。
【００２５】
第一通路孔３３、３６は、第一伝熱プレート３０をＹ方向に貫通する円孔であり、第一流体流出入孔３２、３５と同じ内径を有する。第一通路孔３３、３６は、第一流体流出入孔３２、３５に対して−Ｚ側に配置されている。そして、第一通路孔３３、３６は、図３に示すように、第一補強プレート１０の第二流体供給管１３、第二流体排出管１５と、Ｙ方向視で重なる位置に形成されている。また、第一通路孔３３、３６には、第二伝熱プレート４０の後述する第二流体流出入孔４６と連通するため、第一通路孔３３、３６の内周壁と連続する第一管状壁３４、３７が設けられている。第一管状壁３４、３７の＋Ｙ端には、図６に示すように、第二伝熱プレート４０のプレート部４９と接合するため、第一管状壁３４、３７の外壁から径方向へ延在するフランジ３００が設けられている。なお、図１及び図２−図５では、理解を容易にするため、フランジ３００を省略した第一管状壁３４、３７が図示されている。
【００２６】
これに対して、第二伝熱プレート４０は、プレート式熱交換器１内で第二流体を流すための部材である。第二伝熱プレート４０は、第一伝熱プレート３０と同様に、図７に示すプレート部４９と、プレート部４９の外周を取り囲む第二外周壁部４１と、を有する。
【００２７】
プレート部４９は、第一伝熱プレート３０のプレート部３９と同じ形状、大きさに形成されている。また、第二外周壁部４１は、第一伝熱プレート３０の第一外周壁部３１と同じ形状、大きさに形成されている。そして、第二外周壁部４１の＋Ｙ端は、図２−図４に示すように、プレート部４９に対して＋Ｙ側に位置する第一補強プレート１０が有する第一補強外周壁部１１又は第一伝熱プレート３０が有する第一外周壁部３１に接している。その結果、第二外周壁部４１がプレート部４９の外周を囲むことで形成された空間の＋Ｙ側が第一補強プレート１０又は第一伝熱プレート３０によって閉鎖されている。積層体１００には、このような第二外周壁部４１が取り囲む空間が複数形成されている。
【００２８】
上述した第二外周壁部４１が取り囲む空間と空間との間に第二流体を流通させるため、プレート部４９の＋Ｘ端側と−Ｘ端側には、図７に示すように、第二流体を流出入させるための第二流体流出入孔４３と４６が形成されている。また、プレート部４９の＋Ｘ端側と−Ｘ端側には、第一伝熱プレート３０の第一外周壁部３１が取り囲むことで形成された、上述した空間に第一流体を流通させるため、第一流体が流出入する第二通路孔４２と４５が形成されている。
【００２９】
第二流体流出入孔４３、４６は、プレート部４９を貫通する円孔である。第二流体流出入孔４３、４６は、第一通路孔３３、３６と同じ内径を有する。また、第二流体流出入孔４３、４６は図３に示すように、第一補強プレート１０の第二流体供給管１３、第二流体排出管１５と、Ｙ方向視で重なる位置に形成されている。これにより、第二流体流出入孔４３では、第二流体が第二流体供給管１３から積層体１００内に供給された場合に、第二流体が、Ｙ方向視で重なる第一通路孔３３を介して、Ｙ方向へ円滑に流通する。また、第二流体流出入孔４６では、第二流体が第一通路孔３６を介して、Ｙ方向へ、すなわち第二流体排出管１５へ流通する。
【００３０】
また、第二通路孔４２、４５は、プレート部４９を貫通する円孔である。第二通路孔４２、４５は、第一流体流出入孔３２、３５と同じ内径を有する。第二通路孔４２、４５は、図２に示すように、第一補強プレート１０の第一流体供給管１２、第一流体排出管１４と、Ｙ方向視で重なる位置に形成されている。また、第二通路孔４２、４５には、第一流体供給管１２、第一流体排出管１４又は第一流体流出入孔３２、３５と連通するため、第二通路孔４２、４５の内周壁と連続する、＋Ｙ方向に延在する第二管状壁４４、４７が設けられている。これにより、第二通路孔４２では、第一流体が第一流体供給管１２から供給された場合に、第一流体はＹ方向にある第一流体流出入孔３２へ流通する。第二通路孔４５では、第一流体がＹ方向視で重なる第一流体流出入孔３５と第一流体排出管１４に流通する。第二管状壁４４、４７には、図６に示すように、第一伝熱プレート３０のプレート部３９と接合するため、第一管状壁３４、３７と同じ形状のフランジ３００が設けられている。なお、図１−図４及び図７では、理解を容易にするため、フランジ３００を省略した第二管状壁４４、４７が図示されている。
【００３１】
第一伝熱プレート３０、第二伝熱プレート４０のＸ方向中間部には、供給された第一流体、第二流体との熱交換効率を高めるため、図５及び図７に示すように、第一インナーフィン３８、第二インナーフィン４８がそれぞれ配置されている。また、第一伝熱プレート３０、第二伝熱プレート４０には、図５及び図７に図示しないが、供給された第一流体、第二流体による積層体１００の変形を防止するため、第一凸部５０、第二凸部６０がそれぞれ、設けられている。次に、第一インナーフィン３８、第二インナーフィン４８、第一凸部５０、及び第二凸部６０について説明する。
【００３２】
図８は、第一伝熱プレート３０の端部の拡大平面図である。図９は、図８に示すIX領域の斜視図である。図１０は、第二伝熱プレート４０の端部の拡大平面図である。図１１は、第一凸部５０と第二凸部６０の位置を示す拡大平面図である。
なお、図９（Ａ）は、第一凸部５０を正面から見たときの斜視図、図９（Ｂ）は、第一凸部５０を背面から見たときの斜視図を示している。
第一インナーフィン３８、第二インナーフィン４８は、図８及び図１０に示すように、Ｚ方向に凹凸し、かつＸ方向に延在する波状のフィン部を有している。これにより、第一インナーフィン３８、第二インナーフィン４８では、第一流体、第二流体がＸ方向へ流れた場合に、第一流体、第二流体がフィン部に沿って流れる。第一インナーフィン３８、第二インナーフィン４８のフィン部には、第一流体、第二流体の熱が伝えられ、その結果、第一流体と第二流体が熱交換をする。
【００３３】
上述した波状のフィン部は、第一インナーフィン３８、第二インナーフィン４８それぞれが有する図示しないＸＺ平面視矩形状の基板部に固定されている。ここで、第一インナーフィン３８では、基板部の短手方向の長さが、第一伝熱プレート３０の＋Ｚ端にある第一外周壁部３１と第一伝熱プレート３０の−Ｚ端にある第一外周壁部３１との間隔と同じである。基板部の長手方向の長さは、第一流体流出入孔３２と第一流体流出入孔３５とのＸ方向の間隔よりも小さい。また、第二インナーフィン４８では、基板部の短手方向の長さが、第二伝熱プレート４０の＋Ｚ端にある第二外周壁部４１と第二伝熱プレート４０の−Ｚ端にある第二外周壁部４１との間隔と同じである。基板部の長手方向の長さは、第二流体流出入孔４３と第二流体流出入孔４６とのＸ方向の間隔よりも小さい。そして、第一インナーフィン３８と第二インナーフィン４８では、基板部の短手方向がＺ方向に、基板部の長手方向がＸ方向に向けられている。
【００３４】
第一インナーフィン３８と第二インナーフィン４８は、図１−図３、図５、図７、図８及び図１０に示すように、第一伝熱プレート３０と第二伝熱プレート４０の＋Ｙ面に載置されている。第一インナーフィン３８と第二インナーフィン４８の＋Ｘ端は、第一流体と第二流体が流出入しやすくするため、第一流体流出入孔３２、第二流体流出入孔４３から離間している。これにより、第一流体、第二流体は、第一流体流出入孔３２、第二流体流出入孔４３側から第一インナーフィン３８、第二インナーフィン４８側へ向かう場合に、Ｚ方向へ広がりやすい。その結果、第一流体、第二流体は、第一インナーフィン３８、第二インナーフィン４８のＺ方向全体に均一に流れやすい。また、第一流体流出入孔３２、第二流体流出入孔４３の全周にわたって第一インナーフィン３８、第二インナーフィン４８が配置されていない空間が存在することになるため、第一流体、第二流体は、第一流体流出入孔３２、第二流体流出入孔４３周辺に広がりやすい。
【００３５】
また、第一インナーフィン３８と第二インナーフィン４８の−Ｘ端は、第一流体流出入孔３５、第二流体流出入孔４６から離間している。このため、第一流体流出入孔３５、第二流体流出入孔４６も、全周にわたって第一インナーフィン３８、第二インナーフィン４８が配置されていない空間が存在することになる。これにより、第一流体、第二流体は、第一インナーフィン３８、第二インナーフィン４８から第一流体流出入孔３５、第二流体流出入孔４６へ流入しやすい。
なお、第一インナーフィン３８と第一流体流出入孔３５が離間する距離、及び、第二インナーフィン４８と第二流体流出入孔４６が離間する距離は、第一流体、第二流体を流れやすくするため、第一流体流出入孔３５、第二流体流出入孔４６の直径に対して１／２０〜１／４であることが望ましい。これらの距離は、第一流体流出入孔３５、第二流体流出入孔４６の直径に対して１／１６〜１／８であることがより望ましい。また、これらの距離は、第一インナーフィン３８、第二インナーフィン４８が有する波状のフィン部の波のＸ方向のピッチ又は、Ｚ方向に隣合うフィン部とフィン部のピッチよりも大きいことが望ましく、詳細には、これらのピッチの１．５〜２．０倍であることが望ましい。第一インナーフィン３８と第一流体流出入孔３２が離間する距離、及び、第二インナーフィン４８と第二流体流出入孔４３が離間する距離も同様である。
【００３６】
第一インナーフィン３８と第一流体流出入孔３５との間、及び、第二インナーフィン４８と第二流体流出入孔４６との間には、構造物が設けられていない。また、第一インナーフィン３８と第一流体流出入孔３２との間、及び、第二インナーフィン４８と第二流体流出入孔４３との間にも、構造物が設けられていない。このため、積層体１００の強度が部分的に弱く変形しやすい。そこで、これらのインナーフィンと流出入孔との間には、積層体１００の形状を保って、第一流体と第二流体が円滑に流れる状態を維持するため、上述した第一凸部５０、第二凸部６０が配置されている。
【００３７】
なお、第一インナーフィン３８と第一流体流出入孔３５との間に配置された第一凸部５０は、第一インナーフィン３８と第一流体流出入孔３２との間に配置された第一凸部５０と同様の構成を備える。また、第二インナーフィン４８と第二流体流出入孔４６との間に配置された第二凸部６０は、第二インナーフィン４８と第二流体流出入孔４３との間に配置された第二凸部６０と同様の構成を備える。このため、以下、第一インナーフィン３８と第一流体流出入孔３２との間に配置された第一凸部５０、及び、第二インナーフィン４８と第二流体流出入孔４３との間に配置された第二凸部６０を例に説明する。
【００３８】
第一凸部５０は、図８に示すように、第一インナーフィン３８の第一流体流出入孔３２側の領域、すなわち、第一伝熱プレート３０上の＋Ｘ側領域に複数個、配置されている。第一凸部５０それぞれの配置は、第一流体の流れを拡散するため、ランダムである。第一凸部５０それぞれは、第一伝熱プレート３０のプレート部３９の＋Ｙ面から、＋Ｙ側に突出している。
【００３９】
第一凸部５０それぞれは、図９に示すように、先端、すなわち、＋Ｙ端が塞がれた円筒形に形成されている。第一凸部５０の直径は、第一流体流出入孔３２の直径の１／１４〜１／１５である。また、第一凸部５０の直径は、第一インナーフィン３８と第一流体流出入孔３５が離間する距離、及び、第二インナーフィン４８と第二流体流出入孔４６が離間する距離よりも小さいことが望ましく、詳細には、これらの距離の２／３〜１／３である。そして、第一凸部５０は、第一伝熱プレート３０と第二伝熱プレート４０が積層体１００を形成した状態（以下、積層体１００が形成された状態という）で、＋Ｙ端が第二伝熱プレート４０の−Ｙ面に当接する高さに形成されている。これにより、第一凸部５０は、積層体１００が形成された状態で、第二伝熱プレート４０と第一伝熱プレート３０との間の支柱として、第一流体が流れる流路の形状を維持している。
【００４０】
また、第二凸部６０は、図１０に示すように、第二インナーフィン４８の第二流体流出入孔４３側の領域、すなわち、第二伝熱プレート４０上の＋Ｘ側領域に複数個、配置されている。図示しないが、第二凸部６０は、第一伝熱プレート３０と第二伝熱プレート４０が積層体１００を形成した状態で、＋Ｙ端が第一伝熱プレート３０の−Ｙ面に当接する高さに形成されている。これにより、第二凸部６０は、積層体１００が形成された状態で、第一伝熱プレート３０と第二伝熱プレート４０との間の支柱として、第二流体が流れる流路の形状を維持している。そして、第二凸部６０は、図１１に示すように、積層体１００が形成された状態で、第一凸部５０とＹ方向視で重ならない位置、すなわち、第一凸部５０とずれた位置にランダムに配置されている。
【００４１】
次に、図１２を参照して、プレート式熱交換器１における第一流体、第二流体の流れについて説明する。以下の説明では、熱交換対象の第一流体、第二流体を供給するための接続管がプレート式熱交換器１に接続されることで、第一流体、第二流体が第一流体供給管１２、第二流体供給管１３に供給されるものとする。また、第一流体、第二流体を排出するための接続管がプレート式熱交換器１に接続されることで、熱交換後の第一流体、第二流体が第一流体排出管１４、第二流体排出管１５から排出されるものとする。また、以下の説明では、必要に応じて、図１を参照する。
【００４２】
図１２は、第一流体供給管１２、第一流体流出入孔３２、第二通路孔４２の断面図である。
まず、第一流体の流れについて説明する。第一流体は、外部から第一流体供給管１２を介して積層体１００に供給される。供給された第一流体は、図１２に示すように、第二伝熱プレート４０の第二通路孔４２、第一伝熱プレート３０の第一流体流出入孔３２を矢印Ｆの方向、すなわち−Ｙ方向へ流れる。ここで、第二通路孔４２には第二管状壁４４が形成されている。これに対して、第一流体流出入孔３２には外周を囲む管状壁が形成されていない。このため、第一流体は、−Ｙ方向へ流れるだけでなく、第一流体流出入孔３２から第一インナーフィン３８側への方向（すなわち、矢印Ｆ１の方向）にも流れる。これにより、第一流体は、第一伝熱プレート３０の＋Ｙ面に沿って流れる。第一伝熱プレート３０の＋Ｙ面では、第一流体流出入孔３２と第一インナーフィン３８との間に第一凸部５０しか存在しない空間が設けられている。このため、第一流体は、この空間で、第一流体流出入孔３２からＺ方向に第一伝熱プレート３０全体へ広がって、均一な分布で第一インナーフィン３８へ流れこむ。
【００４３】
第一インナーフィン３８へ流れこんだ第一流体は、第一インナーフィン３８と熱交換をする。熱交換をした後、第一流体は、図示しない、第一伝熱プレート３０の第一流体流出入孔３５側へ流れる。第一流体流出入孔３５近傍では、第一インナーフィン３８との間に第一凸部５０しか存在しない空間が設けられている。このため、この空間では、第一流体の圧力損失が小さい。その結果、第一流体は第一流体流出入孔３５側へ円滑に流れる。第一流体流出入孔３５側では、第一伝熱プレート３０の−Ｘ端が第一外周壁部３１によって閉鎖されている。これに対して、第一伝熱プレート３０のプレート面の一部は、第一流体流出入孔３５によって開放されている。このため、第一流体は、第一流体流出入孔３５を介して、第一流体排出管１４側へ流れる。すなわち、第一流体は、＋Ｙ側に位置する第二伝熱プレート４０の第二通路孔４５へ流れる。そして、第一流体は、第二通路孔４５を介して第一流体排出管１４に流れ込み、外部へ排出される。
【００４４】
次に、第二流体の流れについて説明する。第二流体は、図１の矢印Ｓで示すように、外部から第二流体供給管１３を介して積層体１００に供給される。供給された第二流体は、第二伝熱プレート４０の第二流体流出入孔４３、第一伝熱プレート３０の第一通路孔３３を介して、−Ｙ方向へ流れる。ここで、第一通路孔３３には、第一管状壁３４が形成されている。これに対して、第二流体流出入孔４３には外周を囲む管状壁が形成されていない。このため、第二流体は、−Ｙ方向へ流れるだけでなく、第二流体流出入孔４３から第二インナーフィン４８側にも流れる。そして、第二流体は、第二伝熱プレート４０の＋Ｙ面に沿って流れ、第二インナーフィン４８へ流れ込む。
【００４５】
第二インナーフィン４８へ流れこんだ第二流体は、第二インナーフィン４８と熱交換をする。その後、第二流体は、第二インナーフィン４８から第二流体流出入孔４６側へ流れる。第二インナーフィン４８と第二流体流出入孔４６の間には、第二凸部６０しか存在しない空間が設けられているため、第二流体は、圧力損失が小さいまま、第二流体流出入孔４６側へ流れる。第二流体流出入孔４６側では、第二伝熱プレート４０の＋Ｙ端が第二外周壁部４１によって閉鎖されている。これに対して、第二伝熱プレート４０のプレート面の一部は、第二流体流出入孔４６によって開放されている。このため、第二流体は、第二流体流出入孔４６を介して、第二流体排出管１５側へ流れる。すなわち、第二流体は、＋Ｙ側にある第一伝熱プレート３０の第一通路孔３６又は、＋Ｙ側にある第二流体排出管１５へ流れる。そして、第二流体は、第二流体排出管１５を通って外部へ排出される。
【００４６】
第一インナーフィン３８と第二インナーフィン４８に伝えられた熱は、第一伝熱プレート３０と第二伝熱プレート４０に伝えられる。第一伝熱プレート３０と第二伝熱プレート４０が交互に積層されていることから、第一伝熱プレート３０と第二伝熱プレート４０に伝わった熱は、第一伝熱プレート３０と第二伝熱プレート４０との間で熱交換がされる。その結果、プレート式熱交換器１内で、第一流体と第二流体の熱交換がされる。
【００４７】
以上のように、本発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器１では、第一インナーフィン３８が第一流体流出入孔３２、３５から離間している。また、第二インナーフィン４８が第二流体流出入孔４３、４６から離間している。そして、第一流体流出入孔３２、３５と第二流体流出入孔４３、４６の全周は、第一インナーフィン３８、第二インナーフィン４８が設けられていない空間と接している。このため、第一インナーフィン３８と第一流体流出入孔３２、３５との間にある空間で、第一流体は、第一インナーフィン３８全体に広がり、第一流体は、第一インナーフィン３８の一部に偏って流れることがない。また、第二インナーフィン４８と、第二流体流出入孔４３、４６との間にある空間で、第二流体は、第二インナーフィン４８全体に広がり、第二流体は、第二インナーフィン４８の一部に偏って流れることがない。その結果、プレート式熱交換器１では、第一流体と第二流体の圧力損失が小さい。
【００４８】
第一インナーフィン３８と第一流体流出入孔３２、３５との間には、第一凸部５０が設けられている。また、第二インナーフィン４８と第二流体流出入孔４３、４６との間には、Ｙ方向視で第一凸部５０とずれた位置に第二凸部６０が設けられている。このため、プレート式熱交換器１では、積層体１００が第一流体及び第二流体の圧力によって変形しにくい。その結果、積層体１００が変形して圧力損失が増加することを防止できる。また、第一凸部５０と第二凸部６０は、Ｙ方向視でずれた位置に設けられている。このため、第一凸部５０と第二凸部６０によって、第一伝熱プレート３０と第二伝熱プレート４０は、Ｙ方向視の異なる部分で補強される。その結果、第一凸部５０と第二凸部６０をＹ方向視で同じ位置に同数個、設ける場合と比較して、プレート式熱交換器１の強度をより高めることが可能である。詳細には、第一凸部５０と第二凸部６０をＹ方向視で同じ位置、若しくは、重なった位置に配置する場合よりも、第一凸部５０と第二凸部６０をＹ方向視でずらして配置する場合のほうが、流れる流体の圧力に応じた必要な耐圧強度を確保することが可能である。また、少ない第一凸部５０、第二凸部６０の個数で耐圧強度を確保することが可能であるため、第一凸部５０、第二凸部６０による流体の圧力損失を抑制することが可能である。
【００４９】
第一管状壁３４、３７、第二管状壁４４、４７には、フランジ３００が設けられている。このため、フランジ３００を第一伝熱プレート３０、第二伝熱プレート４０のプレート面にロウ付けすることによって、第一管状壁３４、３７と第二伝熱プレート４０の接合強度、及び、第二管状壁４４、４７と第一伝熱プレート３０の接合強度を高めることができる。その結果、第一流体が接合部から漏れて第二流路に侵入したり第二流体が接合部から漏れて第一流路に侵入したりすることを防止できる。
【００５０】
また、第一伝熱プレート３０の第一外周壁部３１と、第二伝熱プレート４０の第二外周壁部４１と、ロウ付けすることにより、第一流体および第二流体の外部への漏れが防止される。また、積層体１００の強度が高められる。
【００５１】
（実施の形態２）
実施の形態１に係るプレート式熱交換器１では、第一凸部５１が第一流体流出入孔３２と第一通路孔３３の近傍に設けられている。また、第二凸部６１が第二流体流出入孔４３と第二通路孔４２の近傍に設けられている。これに対して、実施の形態２に係るプレート式熱交換器２は、第一凸部５１が第一流体流出入孔３２の近傍にだけ設けられている。また、第二凸部６１が第二流体流出入孔４３の近傍にだけ設けられている。以下、図１３−図１６を参照して、実施の形態２に係るプレート式熱交換器２を説明する。実施の形態２では、実施の形態１と異なる構成について説明する。
【００５２】
図１３は、本発明の実施の形態２に係るプレート式熱交換器２が備える第一伝熱プレート３０の端部の拡大平面図である。図１４は、本発明の実施の形態２に係るプレート式熱交換器２が備える第二伝熱プレート４０の端部の拡大平面図である。図１５は、本発明の実施の形態２に係るプレート式熱交換器２において、第一凸部５１と第二凸部６１の位置関係を示す拡大平面図である。
図１３に示すように、第一凸部５１は、第一伝熱プレート３０の、第一流体流出入孔３２が形成された＋Ｘ側かつ＋Ｚ側の領域だけに形成されている。第一凸部５１は、その領域に複数個、ランダムに配置されている。第一凸部５１それぞれの形状、大きさは実施の形態１の第一凸部５０と同じである。
【００５３】
一方、第二凸部６１は、図１４に示すように、第二伝熱プレート４０の、第二流体流出入孔４３が形成された、＋Ｘ側かつ−Ｚ側の領域だけに形成されている。第二凸部６１も、その領域に複数個、配置されている。第二凸部６１それぞれの形状、大きさは実施の形態１の第二凸部６０と同じである。第二凸部６１それぞれの配置は、ランダムである。ただし、積層体１００が形成された状態で、第二凸部６１は、図１５に示すように、第一凸部５１とＹ方向視で重ならない位置に配置されている。
【００５４】
なお、図示しないが、第一凸部５１は、第一伝熱プレート３０の、第一流体流出入孔３５が形成された−Ｘ側かつ＋Ｚ側の領域にもランダムに配置されている。第二凸部６１は、第二伝熱プレート４０の、第二流体流出入孔４６が形成された−Ｘ側かつ−Ｚ側の領域にもランダムに配置されている。そして、第二凸部６１は、積層体１００が形成された状態で、第一凸部５１とＹ方向視で重ならない位置に配置されている。
【００５５】
次に、図１６を参照してプレート式熱交換器２における第一凸部５１、第二凸部６１の作用について説明する。図１６は、本発明の実施の形態２に係るプレート式熱交換器２の第一流体供給管１２、第二流体供給管１３の概念的断面図である。なお、以下の説明では、実施の形態１と同様に、第一流体供給管１２、第二流体供給管１３には、熱交換対象の第一流体、第二流体を供給するための接続管が接続されていることを前提とする。
【００５６】
図１６に示すように、第一流体が第一流体供給管１２から供給されて、第一流体が矢印Ｆに示すように流れると、第一流体の流れによって第一伝熱プレート３０に形成された第一流路内に圧力がかかる。一方、第二流体が第二流体供給管１３から供給されて、第二流体が矢印Ｓに示すように流れると、第二伝熱プレート４０に形成された第二流路内に圧力がかかる。
【００５７】
このとき、第一流路の耐圧強度は、第一流体流出入孔３２近傍に第一凸部５１が設けられているため、第一流体流出入孔３２近傍でその強度が高く、その結果、変形しにくい。一方、第一流路内の第一通路孔３３近傍には第一凸部５１が設けられていないが、第一流路とＹ方向で隣接する第二流路内の第二流体流出入孔４３近傍には第二凸部６１が設けられている。第二凸部６１によって支えられるため、第一流路内の第一通路孔３３近傍も変形しにくい。これにより、第一流体は、第一伝熱プレート３０の変形によって妨げられることなく円滑に第一流体流出入孔３２を流れる。また、第一通路孔３３の近傍に第一凸部５１が設けられていないため、実施の形態１の場合と比較して、第一流体は、第一流体流出入孔３２から第一通路孔３３の近傍により流れやすい。これにより、第一流体は、第一伝熱プレート３０内で−Ｚ側に広がりやすい。第一流体は、第一伝熱プレート３０のＺ方向の流量がより均等な状態で流れる。
【００５８】
また、第二流路の耐圧強度は、第二流体流出入孔４３近傍に第二凸部６１が設けられているため、第二流体流出入孔４３近傍でその強度が高く、その結果、変形しにくい。一方、第二流路内の第二通路孔４２近傍には第二凸部６１が設けられていないが、第二流路とＹ方向で隣接する第一流路内の第一流体流出入孔３２近傍には、第一凸部５１が設けられている。第一凸部５１によって支えられるため、第二流路内の第二通路孔４２近傍も変形しにくい。これにより、第二流体は、第二伝熱プレート４０の変形によって妨げられることなく円滑に第二流体流出入孔４３を流れる。第二通路孔４２では、その近傍に第二凸部６１が設けられていないため、実施の形態１と比較して第二流体は、第二流体流出入孔４３から第二通路孔４２の近傍により流れやすく、第二伝熱プレート４０内で−Ｚ側に広がりやすい。第二流体は、第二伝熱プレート４０のＺ方向の流量がより均等な状態で流れる。
なお、図示しない第一伝熱プレート３０の第一流体流出入孔３５近傍にも第一凸部５１が設けられている。第二伝熱プレート４０の第二流体流出入孔４６近傍にも第二凸部６１が設けられている。このため、第一流体流出入孔３５と第二流体流出入孔４６の近傍でも、同様に、積層体１００が変形しにくく、第一流体、第二流体は、円滑に流れる。
【００５９】
以上のように、本発明の実施の形態２に係るプレート式熱交換器２では、第一通路孔３３の近傍に第一凸部５１が設けられていない。しかし、隣接する第二流体流出入孔４３近傍に第二凸部６１が設けられているため、少数の第一凸部５１によって、積層体１００の変形を防止することができる。また、第二通路孔４２の近傍に、第二凸部６１が設けられていないが、隣接する第一流体流出入孔３２近傍に第一凸部５１が設けられているため、少数の第二凸部６１によって、積層体１００の変形を防止することができる。その結果、積層体１００の変形によって第一流体、及び第二流体の流れが阻害されることを防止することができる。
【００６０】
（実施の形態３）
実施の形態１に係るプレート式熱交換器１では、第一伝熱プレート３０に第一凸部５０が設けられている。また、第二伝熱プレート４０に第二凸部６０が設けられている。これに対して、実施の形態３に係るプレート式熱交換器３は、第二伝熱プレート４０に第一凸部５２と第二凸部６２が設けられている。以下、図１７、図１８を参照して、実施の形態３に係るプレート式熱交換器３を説明する。実施の形態３では、実施の形態１、２と異なる構成について説明する。
【００６１】
図１７は、第二伝熱プレート４０の端部の拡大平面図である。図１８は、第一流体供給管１２、第二流体供給管１３の概念的断面図である。なお、図１７では、第一凸部５２が凹みであることを示すため、凹みに斜線を付している。
図１７に示すように、第二伝熱プレート４０は、＋Ｙ方向に突出した複数の第二凸部６２と、第一流路の高さと同じだけ、−Ｙ方向に突出した複数の第一凸部５２と、を備えている。そして、第二凸部６２、第一凸部５２それぞれは、Ｙ方向に重ならない位置に配置されている。また、第二凸部６２、第一凸部５２は、第二伝熱プレート４０内の、第二インナーフィン４８よりも＋Ｘ側の領域に配置されている。詳細には、第二凸部６２、第一凸部５２は、第二通路孔４２近傍と、第二流体流出入孔４３の近傍と、に配置されている。
【００６２】
第二凸部６２の＋Ｙ端は、図１８に示すように、積層体１００が形成された状態で、その第二凸部６２を有する第二伝熱プレート４０に対して＋Ｙ側に位置する第一補強プレート１０に当接している。又は、第二凸部６２の＋Ｙ端は、その第二凸部６２を有する第二伝熱プレート４０に対して＋Ｙ側に位置する第一伝熱プレート３０に当接している。これにより、第二凸部６２は、第二伝熱プレート４０と第一補強プレート１０との間、又は第二伝熱プレート４０と第一伝熱プレート３０との間で支柱として機能している。
【００６３】
一方、第一凸部５２の−Ｙ端は、その第一凸部５２を有する第二伝熱プレート４０に対して−Ｙ側に位置する第一伝熱プレート３０に当接している。これにより、第一凸部５２は、第二伝熱プレート４０と第一伝熱プレート３０との間で支柱として機能している。
【００６４】
なお、図示しないが、第二伝熱プレート４０は、第二インナーフィン４８よりも−Ｘ側の領域にも、すなわち、第二伝熱プレート４０の、第二通路孔４５、第二流体流出入孔４６側の領域にも、支柱として機能する第二凸部６２、及び第一凸部５２を有している。
【００６５】
以上のように、本発明の実施の形態３に係るプレート式熱交換器３では、第二伝熱プレート４０に、＋Ｙ方向に突出した第二凸部６２と、−Ｙ方向に突出した第一凸部５２と、が設けられている。第二凸部６２と第一凸部５２とが支柱として機能するので、積層体１００の強度が高い。その結果、積層体１００が変形して第一流体、第二流体が流れにくくなることを防止することができる。本実施の形態３の構成にすることで、第一伝熱プレート３０に第一凸部５２および、第二凸部６２のいずれも設けられないため、第一伝熱プレートの加工費を低減することが可能である。その結果、プレート式熱交換器３のコストを低くすることができる。
【００６６】
（実施の形態４）
実施の形態４に係るプレート式熱交換器４は、第一伝熱プレート３０に、実施の形態３に記載の第二伝熱プレート４０と同様の形状を有する第一凸部５２と第二凸部６２とが設けられている。以下、図１９を参照して、実施の形態４に係るプレート式熱交換器４を説明する。実施の形態４では、実施の形態１−３と異なる構成について説明する。
【００６７】
図１９は、積層体１００の拡大断面図である。
図１９に示すように、第一伝熱プレート３０は、プレート面から＋Ｙ方向に突出した第二凸部６２と、プレート面から−Ｙ方向に突出した第一凸部５２と、を備えている。第二凸部６２と第一凸部５２はプレート面から同じ距離だけ突出している。また、第二伝熱プレート４０も、同じ形状を有する第二凸部６２と、第一凸部５２と、を備えている。そして、第一伝熱プレート３０が有する第二凸部６２と第二伝熱プレート４０が有する第一凸部５２がＹ方向に重なる位置に形成されている。第一伝熱プレート３０が有する第二凸部６２の＋Ｙ端と第二伝熱プレート４０が有する第一凸部５２−Ｙ端は、互いに当接し、かつロウ付けされている。これにより、第一伝熱プレート３０が有する第二凸部６２と第二伝熱プレート４０が有する第一凸部５２が積層体１００の支柱として機能している。
【００６８】
図示しないが、実施の形態４においても、実施の形態３と同様に、第一凸部５２、第二凸部６２は、第一伝熱プレート３０の、第一インナーフィン３８よりも＋Ｘ側にある領域と第一インナーフィン３８よりも−Ｘ側にある領域に配置されている。また、第一凸部５２、第二凸部６２は、第二伝熱プレート４０の、第二インナーフィン４８よりも＋Ｘ側にある領域と第二インナーフィン４８よりも−Ｘ側にある領域に配置されている。
【００６９】
以上のように、本発明の実施の形態４に係るプレート式熱交換器４では、第一伝熱プレート３０が有する第二凸部６２と第二伝熱プレート４０が有する第一凸部５２が積層体１００の支柱として機能している。このため、第二凸部６２と第一凸部５２が積層体１００の変形を防止することができる。その結果、プレート式熱交換器４では、第一流体、第二流体の流れが保たれる。
【００７０】
また、プレート式熱交換器４が備える第一凸部５２と第二凸部６２は、実施の形態１−３に係るプレート式熱交換器１−３が備える凸部と比較して、凸部の高さを半分にすることができる。このため、第一凸部５２と第二凸部６２の成形が容易であり、第一伝熱プレート３０及び第二伝熱プレート４０の板厚を薄くすることが可能である。
【００７１】
（実施の形態５）
実施の形態５は、実施の形態１に係るプレート式熱交換器１が用いられたヒートポンプ式給湯システム５である。図２０を参照して、実施の形態５に係るヒートポンプ式給湯システム５について説明する。
【００７２】
図２０は、ヒートポンプ式給湯システム５のブロック図である。
図２０に示すように、ヒートポンプ式給湯システム５は、冷媒回路８０と、冷媒回路８０と熱交換をする水回路９０と、を備えている。
【００７３】
冷媒回路８０は、冷媒を圧縮する圧縮機８１と、冷媒を水回路９０の水と熱交換させるプレート式熱交換器１と、膨張弁８２と、膨張弁８２で膨張された冷媒を外気と熱交換させる熱交換器８３と、を備えている。冷媒回路８０では、圧縮機８１、プレート式熱交換器１、膨張弁８２、及び熱交換器８３がこの順序で接続されている。
【００７４】
一方、水回路９０は、水を循環させるポンプ９１と、暖房給湯用水利用装置９２と、を備えている。そして、水回路９０は、プレート式熱交換器１に接続されている。詳細には、水回路９０は、暖房給湯用水利用装置９２、ポンプ９１、及びプレート式熱交換器１を備えている。暖房給湯用水利用装置９２、ポンプ９１、及びプレート式熱交換器１は、この順序で接続され、閉回路を形成している。
【００７５】
以上のように、実施の形態５に係るヒートポンプ式給湯システム５は、プレート式熱交換器１を備えている。このため、冷媒及び水の圧力損失が小さく、熱交換効率が高い。
【００７６】
（実施の形態６）
図２０−図２３を参照して、実施の形態６に係るプレート式熱交換器６を説明する。実施の形態６では、実施の形態１−５と異なる構成について説明する。
【００７７】
まず、図２０に戻って、プレート式熱交換器６内の流れを詳細に説明する。本実施の形態では、第一流体が冷媒、第二流体が水である場合を想定する。ヒートポンプ式給湯システム５で暖房する場合、第一流体は、圧縮機８１から、プレート式熱交換器６の流入孔に、高温高圧ガス単相状態で流入し、第一インナーフィン３８（フィン部ともいう）で凝縮放熱してガス相と液相が混在した二相状態となる。そして、第一流体は、完全に液化した後、プレート式熱交換器６の流出孔（ヘッダー部ともいう）から高圧液単相状態で流出し、再び圧縮機８１に戻り循環する。一方、第二流体は、常に液状態で、第一流体である冷媒から吸熱して温水となり室内に送水されて室内を暖房する。また、ヒートポンプ式給湯システム５で冷房する場合、図示していないが、四方弁により冷媒回路８０内の流れが逆転する。第一流体は、膨張弁８２からプレート式熱交換器６の流出孔に、低圧二相状態で流入し、第一インナーフィン３８で蒸発吸熱してガス相の割合が増加した二相状態になる。そして、第一流体は、完全にガス化した後、プレート式熱交換器６の流入孔からガス単相状態で流出する。一方、第二流体は、常に液状態で、第一流体と熱交換した後、室内に送水されて室内を冷房する。このように、第二流体側では、ヘッダー部、フィン部は共に常に液単相状態であるのに対し、第一流体側では、暖房する場合で出入口ヘッダー部はガス及び液単相状態、冷房する場合で入口（冷房の流れでは出口）ヘッダー部がガス単相状態、出口（同入口）ヘッダー部が液量比率の大きい二相状態である。一般に、流路形状が同じでもガス及び液単相状態（液比率の大きい二相状態含む）の圧力損失は二相状態より小さいため、第一流体側では、プレート式熱交換器６全体に占める出入口ヘッダー部の圧力損失が相対的に小さい。このため、出入口ヘッダー部にあらたに流路抵抗を付加する場合、第一流体側の方が、第二流体側に比べ、プレート式熱交換器６全体の圧力損失増加に及ぼす影響は小さい。
【００７８】
続いて、図２１−図２３を参照して、プレート式熱交換器６の構成を説明する。
図２１は本発明の実施の形態６に係るプレート式熱交換器６が備える第一伝熱プレート３０の端部の拡大平面図である。図２２は本発明の実施の形態６に係るプレート式熱交換器６が備える第二伝熱プレート４０の端部の拡大平面図である。図２３は、本発明の実施の形態６に係るプレート式熱交換器６において、第一凸部５３と第二凸部６３の位置関係を示す拡大平面図である。
図２１に示すように、第一伝熱プレート３０の＋Ｘ端にある第一流体流出入孔３２と第一通路孔３３の近傍には、第一凸部５３が設けられている。なお、図示しないが、第一伝熱プレート３０の−Ｘ端にある第一流体流出入孔３５と第一通路孔３６の近傍にも同数の第一凸部５３が設けられている。
【００７９】
これに対して、図２２に示すように、第二伝熱プレート４０の＋Ｘ端にある第二流体流出入孔４３と第二通路孔４２の近傍には、上述した流路抵抗による圧力損失増加の影響を小さくするため、第一凸部５３よりも少ない数の第二凸部６３が設けられている。第二凸部６３は、図２３に示すように、積層体１００が形成された状態で、第一凸部５３とＹ方向視でずれた位置に配置されている。なお、図示しないが、第二伝熱プレート４０の−Ｘ端にある第二通路孔４５と第二流体流出入孔４６の近傍にも同数の第二凸部６３が設けられている。
【００８０】
以上のように、本実施の形態６に係るプレート式熱交換器６では、第一流体側に集中的にディンプル（ディンプルとは、一般に凹みを意味するが、ここでいうディンプル状とは、第一伝熱プレート３０の−Ｙ面が＋Ｙ側に凹むことにより形成された第一凸部５３のことをいう）を設けているため、ヒートポンプ式給湯システム５全体の性能悪化の影響をより小さくすることが可能である。さらに冷房運転の場合、第一流体側の流出孔（冷房運転時の流入孔にあたる）には第一流体が気液の二相状態で流入するが、流路抵抗の付加により気液の混合を促進して第一流体を二相状態からより単層状態に近づけることができる。このため、プレート式熱交換器６面内の気液流体が偏った分布となることを抑制して気液流体を均一な分布で流すことができる。その結果、実施の形態１と比較して、冷媒側の平均熱伝達率をより向上させることができる。
【００８１】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。例えば、フランジ３００の先端は、第一管状壁３４、３７からその径方向に延在している。しかし、フランジ３００の形状は、第一伝熱プレート３０、第二伝熱プレート４０に接合できる限りにおいて、任意である。
【００８２】
図２４は、第一管状壁３４、３７のフランジの変形例を示す断面図である。図２５は、第一流体供給管１２、第一流体流出入孔３２、第二通路孔４２の変形例を示す断面図である。
図２４及び図２５に示すように、フランジ３０１は、第一管状壁３４、３７の＋Ｙ端から、第一通路孔３３、３６の内側へ延在してもよい。図示しないが、フランジ３０１は、第二管状壁４４、４７にも設けられてもよい。この場合、第二管状壁４４、４７に設けられたフランジ３０１は、第二管状壁４４、４７の＋Ｙ端から、第二通路孔４２、４５の内側へ延在してもよい。なお、フランジ３００、３０１は、第一伝熱プレート３０に設けられたものを第一フランジ、第二伝熱プレート４０に設けられたものを第二フランジと称してもよい。
【００８３】
実施の形態１−５では、第一インナーフィン３８と第二インナーフィン４８が、Ｚ方向に凹凸し、かつＸ方向に延在する波状のフィン部を有する形状に形成されている。しかし、本発明では第一インナーフィン３８と第二インナーフィン４８は、これに限定されない。フィン部の形状は任意である。
【００８４】
図２６は、本発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器１が備える第一伝熱プレート３０に配置された第一インナーフィン３８、及び第二伝熱プレート４０に配置された第二インナーフィン４８の斜視図である。なお、図２６（Ａ）−（Ｆ）は、それぞれ、オフセット型フィン、平板型フィン、波型フィン、ルーバー型フィン、コルゲート型フィン、ピン型フィンを示している。
【００８５】
図２６に示すように、第一インナーフィン３８と第二インナーフィン４８のフィン部は、図２６（Ａ）に示す溝の内側壁が交互に出っ張る、オフセット型フィンであってもよい。また、フィン部は、図２６（Ｂ）に示す複数の平板が平行に並ぶ、平板型フィンであってもよい。フィン部は、図２６（Ｃ）−（Ｅ）に示す平面視波状の波型フィン、ルーバー型フィン、断面波状のコルゲート型フィンであってもよい。図２６（Ｆ）に示す、ピンが格子状に配列された、いわゆるピン型のフィンであってもよい。
【００８６】
また、実施の形態１−５では、第一凸部５０−５３、第二凸部６０−６３が円筒状である。しかし、本発明では、第一凸部５０−５３、第二凸部６０−６３は、第一伝熱プレート３０、第二伝熱プレート４０のプレート面から突出する凸状に形成されていればよく、第一凸部５０−５３、第二凸部６０−６３の形状は任意である。
【００８７】
図２７は、図８に示すX領域の背面図である。なお、図２７（Ａ）は、実施の形態１で説明した第一凸部５０を背面から見たときの斜視図を示している。図２７（Ｂ）−（Ｆ）は、それぞれ、Ｙ方向視で、くさび形、楕円形、三角形、四角形、円弧形の第一凸部５０を示している。
【００８８】
第一凸部５０は、図２７（Ｂ）−（Ｆ）に示すように、Ｙ方向視で、くさび形、楕円形、三角形、四角形、円弧形に形成されてもよい。また、図示しないが、第一凸部５１−５３、第二凸部６０−６３も同様に、Ｙ方向視で、くさび形、楕円形、三角形、四角形、円弧形に形成されてもよい。第一凸部５０−５３、第二凸部６０−６３が図２７（Ｂ）に示すくさび形である場合、くさびの先端が、第一流体、第二流体が流れる方向に向けられるとよい。この場合、第一流体、第二流体の圧力損失をより小さくすることができる。
【００８９】
実施の形態１では、第一凸部５０、第二凸部６０の直径は、第一流体流出入孔３２の直径の１／１４〜１／１５である。しかし、本発明はこれに限定されず、第一凸部５０、第二凸部６０の大きさは任意である。また、第一凸部５１−５３及び、第二凸部６１−６３の大きさも任意である。
【００９０】
図２８は、本発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器１が有する第一凸部５０の変形例を示す平面図である。図２９は、本発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器１が有する第一凸部５０の他の変形例を示す拡大平面図である。
図２８に示すように、第一凸部５０の直径は実施の形態１の場合よりも大きくてもよい。この場合、第一凸部５０の数は、実施の形態１の場合よりも少なくてもよい。逆に、図２９に示すように、第一凸部５０の直径は実施の形態１の場合よりも小さくてもよい。この場合、第一凸部５０の数は、実施の形態１の場合よりも多くてもよい。このように、第一凸部５０は、その数によってＹ方向視の大きさ、すなわち、Ｙ方向視の面積を変更してもよい。第一凸部５０の数及び面積は、要求される積層体１００の耐圧性に応じて決定するとよい。このことは、第一凸部５１−５３及び、第二凸部６０−６３についても同様である。
【００９１】
実施の形態５では、プレート式熱交換器１がヒートポンプ式給湯システム５に使用されている。しかし、本発明はこれに限定されない。プレート式熱交換器１−４は、冷房用チラーにも適用可能である。また、プレート式熱交換器１−４は、発電装置、食品用加熱殺菌処理機器等の産業用及び家庭用機器に利用可能である。このような機器にプレート式熱交換器１−４を用いることで、熱交換効率を高めることができる。
【００９２】
本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。つまり、本発明の範囲は、実施形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。
【００９３】
本出願は、２０１７年５月２３日に出願された、日本国特許出願特願２０１７−１０１３９０号に基づく。本明細書中に日本国特許出願特願２０１７−１０１３９０号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。
【符号の説明】
【００９４】
１−４、６  プレート式熱交換器、５  ヒートポンプ式給湯システム、１０  第一補強プレート、１１  第一補強外周壁部、１２  第一流体供給管、１３  第二流体供給管、１４  第一流体排出管、１５  第二流体排出管、２０  第二補強プレート、２１  第二補強外周壁部、３０  第一伝熱プレート、３１  第一外周壁部、３２  第一流体流出入孔、３３  第一通路孔、３４  第一管状壁、３５  第一流体流出入孔、３６  第一通路孔、３７  第一管状壁、３８  第一インナーフィン、３９  プレート部、４０  第二伝熱プレート、４１  第二外周壁部、４２  第二通路孔、４３  第二流体流出入孔、４４  第二管状壁、４５  第二通路孔、４６  第二流体流出入孔、４７  第二管状壁、４８  第二インナーフィン、４９  プレート部、５０−５３  第一凸部、６０−６３  第二凸部、８０  冷媒回路、８１  圧縮機、８２  膨張弁、８３  熱交換器、９０  水回路、９１  ポンプ、９２  暖房給湯用水利用装置、１００  積層体、３００、３０１  フランジ、Ｆ、Ｆ１、Ｓ  矢印。
【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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年9月5日(2019.9.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明に係るプレート式熱交換器は、第一流体を流出入させる第一流出入孔が形成された第一プレート部、第一プレート部の一方の面側で第一プレート部の外周を囲んで第一流体を流すための第一流路を形成する第一外周壁部及び、第一プレート部の一方の面の、第一流路内の第一流出入孔から離間した位置に載置された第一インナーフィン、を備えた第一伝熱プレートと、第二流体を流出入させる第二流出入孔が形成された第二プレート部、第二プレート部の一方の面側で第二プレート部の外周を囲んで第二流体を流すための第二流路を形成する第二外周壁部及び、第二プレート部の一方の面の、第二流路内の第二流出入孔から離間した位置に載置された第二インナーフィン、を備えた第二伝熱プレートと、が複数枚、交互に積層されている。第二プレート部は、一方の面側に突出し、一方の面側に隣り合う第一伝熱プレートが有する第一プレート部に当接すると共に、第二流路の、第二流出入孔から第二インナーフィンまでの間に配置された第一凸部と、他方の面側に突出し、他方の面側に隣り合う第一伝熱プレートが有する第一プレート部に当接すると共に、第一流路の、第一流出入孔から第一インナーフィンまでの間に配置された第二凸部と、を有する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の構成によれば、第一インナーフィンが第一プレート部の一方の面の、第一流路内の第一流出入孔と離間した位置に載置されている。このため、第一流出入孔から第一インナーフィンまでの間で第一流体が第一流路全体に広がる。その結果、第一流体の圧力損失が小さい。また、第二インナーフィンが第二プレート部の一方の面の、第二流路内の第二流出入孔と離間した位置に載置されている。このため、第二流出入孔から第二インナーフィンまでの間で第二流体が第二流路全体に広がる。その結果、第二流体の圧力損失が小さい。これにより、プレート式熱交換器の熱交換効率が高い。さらに、第一凸部が第二流出入孔から第二インナーフィンまでの間に配置され、第二凸部が第一流出入孔から第一インナーフィンまでの間に配置されているので、プレート式熱交換器の強度が高い。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一流体を流出入させる第一流出入孔が形成された第一プレート部、該第一プレート部の一方の面側で該第一プレート部の外周を囲んで第一流体を流すための第一流路を形成する第一外周壁部及び、前記第一プレート部の一方の面の、前記第一流路内の前記第一流出入孔から離間した位置に載置された第一インナーフィン、を備えた第一伝熱プレートと、
第二流体を流出入させる第二流出入孔が形成された第二プレート部、該第二プレート部の一方の面側で該第二プレート部の外周を囲んで第二流体を流すための第二流路を形成する第二外周壁部及び、前記第二プレート部の一方の面の、前記第二流路内の前記第二流出入孔から離間した位置に載置された第二インナーフィン、を備えた第二伝熱プレートと、
が複数枚、交互に積層されたプレート式熱交換器であって、
前記第二プレート部は、
一方の面側に突出し、該一方の面側に隣り合う前記第一伝熱プレートが有する前記第一プレート部に当接すると共に、前記第二流路の、前記第二流出入孔から前記第二インナーフィンまでの間に配置された第一凸部と、
他方の面側に突出し、該他方の面側に隣り合う前記第一伝熱プレートが有する前記第一プレート部に当接すると共に、前記第一流路の、前記第一流出入孔から前記第一インナーフィンまでの間に配置された第二凸部と、
を有する、
プレート式熱交換器。
【請求項２】
前記第一凸部と前記第二凸部は、前記第二プレート部の、前記第一伝熱プレートと前記第二伝熱プレートが積層された方向から視てずれた位置に配置されている、
請求項１に記載のプレート式熱交換器。
【請求項３】
前記第二プレート部は、前記第一凸部と前記第二凸部をそれぞれ複数個、有し、
前記第二プレート部には、前記第二流路に前記第一流体よりも圧力の高い前記第二流体が流される場合に、前記第一凸部が前記第二凸部よりも多く設けられ、前記第一流路に前記第二流体よりも圧力の高い前記第一流体が流される場合に、前記第二凸部が前記第一凸部よりも多く設けられている、
請求項１又は２に記載のプレート式熱交換器。
【請求項４】
前記第一伝熱プレートそれぞれが備える第一プレート部は、平板であり、
前記第一凸部及び前記第二凸部は、前記第一プレート部の板面に当接する、
請求項１から３のいずれか１項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項５】
前記第一プレート部は、
一方の面側に突出し、該一方の面側に隣り合う前記第二伝熱プレートが有する前記第二プレート部の前記第二凸部に当接して前記第一流路の、前記第一伝熱プレートと前記第二伝熱プレートが積層された方向の形状を保つ第三凸部と、
他方の面側に突出し、該他方の面側に隣り合う前記第一伝熱プレートが有する前記第一プレート部の前記第一凸部に当接して前記第二流路の、前記第一伝熱プレートと前記第二伝熱プレートが積層された前記方向の形状を保つ第四凸部と、
を有する、
請求項１から４のいずれか１項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項６】
前記第一流出入孔の全周は、前記第一インナーフィンが配置されていない第一空間と接しており、前記第二流出入孔の全周は、前記第二インナーフィンが配置されていない第二空間と接しており、
前記第一空間には、前記第二凸部が配置され、前記第二空間には、前記第一凸部が配置されている、
請求項１から５のいずれか１項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項７】
前記第一プレート部及び前記第二プレート部は、平面視矩形に形成され、
前記第一インナーフィン及び前記第二インナーフィンは、前記第一プレート部及び前記第二プレート部よりも長手方向が短い平面視矩形に形成され、
前記第一インナーフィンの短手方向の辺は、前記第一流出入孔と離間し、前記第二インナーフィンの短手方向の辺は、前記第二流出入孔と離間している、
請求項６に記載のプレート式熱交換器。
【請求項８】
前記第一プレート部は、第一管状壁によって取り囲まれ、前記第二流体を前記第二プレート部に形成された前記第二流路に流出入させる第一通路孔と、前記第一管状壁の端部に設けられ、前記第二伝熱プレートに接合される第一フランジと、を有し、
前記第二プレート部は、第二管状壁によって取り囲まれ、前記第一流体を前記第一プレート部に形成された前記第一流路に流出入させる第二通路孔と、前記第二管状壁の端部に設けられ、前記第一伝熱プレートに接合される第二フランジと、を有する、
請求項１から７のいずれか１項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項９】
前記第一インナーフィンが前記第一流出入孔から離間する距離は、前記第一インナーフィンが有するフィンとフィンのピッチよりも大きく、
前記第二インナーフィンが前記第二流出入孔から離間する距離は、前記第二インナーフィンが有するフィンとフィンのピッチよりも大きい、
請求項１から８のいずれか１項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載のプレート式熱交換器を備え、該プレート式熱交換器が冷媒と水の熱交換をする、
ヒートポンプ式給湯システム。
【国際調査報告】
2018216245.tif 000032
2018216245.tif 000033
2018216245.tif 000034
2018216245.tif 000035