(57)【要約】【課題】  プレートの伝熱部分表裏の各凹凸パターンを同じ形状として、各流体に対する熱伝達の条件をほぼ同じとすることができ、プレート表裏面のいずれでも各流体に対する熱伝達性能を十分に確保して熱交換効率を向上させられる熱交換用プレートを提供する。【解決手段】  プレート上の凹凸パターンが、多数の隆起部１１と凹部１２を同じ配列状態で且つ凹凸が表裏各面で入れ替るのみとなる表裏同一のパターン形状として形成され、プレートを他のプレートと同じ面同士向い合わせにし、且つ各隆起部１１の頂部１１ａ同士を当接させた複数並列状態で一体化すると、プレート間の各隙間もプレートに面する部分をはじめとして略同じ形状としてあらわれることから、これら各隙間を流通する熱交換用流体に対しプレート表裏面がそれぞれ同様の伝熱環境を与えることができ、流体の流動状態や性状に左右されることなく熱伝達を適切に進行させられる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の凹凸パターンを有する金属製略板状体で形成され、同じ面同士を向い合わせにした一対をさらに複数組重ねた状態で一体化されて熱交換器を構成し、表面側で接する一の熱交換用流体と裏面側で接する他の熱交換用流体との間で熱交換を行わせる熱交換用プレートにおいて、
前記凹凸パターンとして、一方の面側に所定の配列で形成される所定隆起形状の多数の隆起部と、前記一方の面側における二以上の前記各隆起部に囲まれる中間位置ごとに隆起部隆起方向と逆向きに凹んだ凹形状として多数形成される凹部とを備え、
前記各隆起部が、曲面からなる外周面を有し、一の隆起部の周囲に複数の他の隆起部が等間隔で且つ前記一の隆起部を中心に等角度間隔で存在する配列状態とされてなり、
前記各凹部が、囲まれている複数の前記隆起部の外周面にそれぞれ一部連続する曲面からなる内周面を有し、前記隆起部と同ピッチで同じ配列状態とされてなり、
前記一方の面側における凹部のちょうど裏側で凹部の裏返し形状としてあらわれる他方の面側の隆起形状部分が、前記隆起部と同一形状をなすと共に、一方の面側における隆起部のちょうど裏側で隆起部の裏返し形状としてあらわれる他方の面側の凹み部分が、前記凹部と同一形状をなして、表裏面で同じパターン形状とされることを
特徴とする熱交換用プレート。
【請求項２】
前記請求項１に記載の熱交換用プレートにおいて、
前記隆起部が、プレート表面上の直交する二方向へ同一の所定ピッチでそれぞれ配置されたマトリクス配列とされると共に、前記凹部が、四つの隆起部をそれぞれ隅部とする最小正方形領域の中央に配置されて隆起部同様のマトリクス配列とされ、
前記隆起部及び凹部が、所定ピッチで交互に並んだ状態となっているマトリクス配列中の対角線配列方向における連続断面形状を、略正弦波状とされてなり、
前記一方の面側における前記各隆起部と隣合う他の隆起部との中間部位、並びに前記各凹部と隣合う他の凹部との中間部位が、それぞれ隆起部隆起方向について凹部底部と隆起部頂部の略中間の高さとされることを
特徴とする熱交換用プレート。
【請求項３】
前記請求項２に記載の熱交換用プレートにおいて、
当該熱交換用プレートをなす矩形状又は方形状の略板状体各辺に対し、前記各隆起部と凹部が交互に並んで一列をなす向きを平行又は直角とする凹凸パターン配置で形成されることを
特徴とする熱交換用プレート。
【請求項４】
前記請求項２に記載の熱交換用プレートにおいて、
前記隆起部が、頂部として所定の大きさの略平坦面を有することを
特徴とする熱交換用プレート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は金属薄板を成形して得られ、複数並列状態で一体化して熱交換器とされる熱交換用プレートに関し、特に、複数一体化された状態において熱交換を行う熱交換用流体をプレート表裏各面に沿ってスムーズに流しつつ、プレートと各流体間の伝熱に係る条件を同一として流体同士の熱交換を適切に行わせることができる熱交換用プレートに関する。
【背景技術】
【０００２】
高温流体と低温流体との間で熱の授受（熱交換）を行わせる熱交換器の使用にあたり、熱伝達率を大きくして熱交換性能を高めたい場合には、従来からプレート式の熱交換器が多く用いられていた。このプレート式の熱交換器は、複数の略板状のプレートを平行に所定間隔で重ね合せ、各プレート間をそれぞれ流路として、各流路にはプレート一枚おきに高温流体と低温流体を交互に流して、各プレートを介して熱交換させる構造である。このような従来のプレート式の熱交換器の一例として、特開平３−９１６９５号公報に記載されるものがある。
【０００３】
このような従来のプレート式の熱交換器では、プレート間を一定間隔に保つと共に流体の通路部として区画する弾性素材製のガスケットが各プレート間に配設されている。ただし、各プレート間を流れる各熱交換用流体の圧力が高い場合、流体圧力でガスケットが変形し、流体同士の隔離を維持できなくなったり、プレート間隔が変ったりして熱交換を有効に行えなくなる危険性があるため、ガスケットの耐えうる圧力範囲でしか熱交換用流体を用いることができないという問題があった。
【０００４】
このため、近年、弾性素材製ガスケット等を用いず、所定間隔で配置された金属薄板製の各プレート端部を互いに溶接で直接接合して、各プレートの表裏両側に熱交換用流体の流路となる隙間部を形成しつつプレートを一体化する構成の熱交換器が提案されており、特に本発明者の発明した例として、金属薄板製のプレートを複数並列状態とし、各プレート間に隙間を生じさせつつ各プレート周端同士を熱交換用流体流通用の開口部分を除き溶接して各プレートを一体化し、さらに各プレートの一の開口部分側端部に終端板を一体に溶接して一の開口部分周囲を終端板で取囲んだ状態とした熱交換ユニットが、特開２００３−１９４４９０号公報に開示されている。
【０００５】
一方、こうしたプレート式熱交換器の伝熱面形状としては、従来からヘリンボーンタイプの凹凸パターンが多く用いられていたが、この形状では圧力損失の低減と耐圧強度確保の両立が難しかったことから、近年、別の凹凸パターン形状が種々提案されており、例えば、特開２００２−２５７４８８号公報に示されるものがあった。
【０００６】
この従来の熱交換器におけるプレートは、シール部の内側部分に、プレートの厚さ方向に山状で上端部が平坦となるように、かつ上面から見て方型形状に形成される伝熱面要素を複数備える構成となっており、このプレートが複数枚積層されて一つの熱交換器をなす仕組みとなっている。
【特許文献１】特開平３−９１６９５号公報
【特許文献２】特開２００３−１９４４９０号公報
【特許文献３】特開２００２−２５７４８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の熱交換器（熱交換ユニット）は前記各特許文献に示される構成となっており、前記特許文献１、２におけるプレートにも応用可能な凹凸パターンを有する、前記特許文献３に示された従来のプレートは、熱交換器を構成するにあたり、交互に上下反転して積層され、プレートにおける伝熱面要素の上端部と、これに隣合うプレートの流路交差部分とが接触するようになっており、伝熱面要素の出張り方向を同じ向きに合わせて積層されていることで、流路をなすプレート間の各隙間は、一つおきに積層方向と直交する向きの位置関係が１８０°ずつ回転して入れ替るものの、その形状は同一となる。
【０００８】
ただし、従来の熱交換用プレートを同じ向きに重ねた場合、流路形状は同様となるものの、プレート表裏各面はその凹凸が反転して互いに対照をなす異なった形状となっているため、プレートに沿って流れる各流体の挙動も大きく異なることとなり、熱交換用プレート表裏両側で流体に対し同じような熱伝達条件を与えることはできず、プレート各面と各流体との間の伝熱状態を同様にすることで熱交換用流体同士の十分な熱交換効率を確保しようとする場合には適切に対応できないという課題を有していた。
【０００９】
プレート表裏各面の形状が異なっている場合でも、各面がそれぞれ接する各熱交換用流体の特性や流動状態に合致していれば、表裏両側で伝熱状態が異なっていても、プレートと各流体毎の伝熱効率を個別に高めて流体同士の熱交換効率を全体として向上させることが可能であるが、プレート各面の形状が、いわば流体の所定流動状態毎に特化されたものとなるため、熱交換器としての用途や熱交換器内におけるプレート配置関係によって、プレート間の各隙間を流通する熱交換用流体の流動条件が変化したり流体自体が別の流体に入れ替ったりする場合、伝熱性能が最適点から大きく外れる状態となって極端な性能低下が生じてしまうなど、汎用性に劣るという課題を有していた。
【００１０】
本発明は前記課題を解消するためになされたもので、プレートの伝熱部分表裏の各凹凸パターンを互いに同じ形状として最適化し、他のプレートとの重ね合せ一体化を適切に行えるようにしつつ、プレート表裏の各凹凸パターンに基づく流路形状並びに各流体に対する熱伝達の条件をほぼ同じとすることができ、プレート表裏面のいずれにおいても各流体に対する熱伝達性能を十分に確保して熱交換効率を向上させられる熱交換用プレート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】
【００１１】
本発明に係る熱交換用プレートは、所定の凹凸パターンを有する金属製略板状体で形成され、同じ面同士を向い合わせにした一対をさらに複数組重ねた状態で一体化されて熱交換器を構成し、表面側で接する一の熱交換用流体と裏面側で接する他の熱交換用流体との間で熱交換を行わせる熱交換用プレートにおいて、前記凹凸パターンとして、一方の面側に所定の配列で形成される所定隆起形状の多数の隆起部と、前記一方の面側における二以上の前記各隆起部に囲まれる中間位置ごとに隆起部隆起方向と逆向きに凹んだ凹形状として多数形成される凹部とを備え、前記各隆起部が、曲面からなる外周面を有し、一の隆起部の周囲に複数の他の隆起部が等間隔で且つ前記一の隆起部を中心に等角度間隔で存在する配列状態とされてなり、前記各凹部が、囲まれている複数の前記隆起部の外周面にそれぞれ一部連続する曲面からなる内周面を有し、前記隆起部と同ピッチで同じ配列状態とされてなり、前記一方の面側における凹部のちょうど裏側で凹部の裏返し形状としてあらわれる他方の面側の隆起形状部分が、前記隆起部と同一形状をなすと共に、一方の面側における隆起部のちょうど裏側で隆起部の裏返し形状としてあらわれる他方の面側の凹み部分が、前記凹部と同一形状をなして、表裏面で同じパターン形状とされるものである。
【００１２】
このように本発明によれば、プレート上の凹凸パターンが、多数の隆起部と凹部を同じ配列状態で且つ凹凸が表裏各面で入れ替るのみとなる表裏同一のパターン形状として形成され、他のプレートと同じ面同士を向い合わせにし、且つ各隆起部の頂部同士を当接させた複数並列状態で一体化すると、隆起部と凹部が表裏で同様に配列される面形状に応じて、プレート間の各隙間もプレートに面する部分をはじめとして略同じ形状としてあらわれることにより、これら各隙間を流通する熱交換用流体に対しプレート表裏面がそれぞれ同様の伝熱環境を提供することができ、流体の流動状態や性状に左右されることなくプレートと各流体との熱伝達を適切に進行させられ、熱交換用流体間で効率よく熱交換が行える。また、各プレート間の隙間が、凹凸配列方向へそれぞれ拡大縮小を繰返しながら直線状に連続し、且つ互いに交わる略網状構造の流路をなすこととなり、熱交換用流体の流れ関係が並流、向流、及び直交流いずれの場合も熱交換用流体の流れに略同じ挙動を与えてほぼ等しい伝熱性能が得られ、各熱交換用流体の流れがいずれの向きの組合わせであっても低圧力損失でスムーズに熱伝達を行わせることができ、熱交換器設計の自由度を高くでき、汎用性に優れる。
【００１３】
また、本発明に係る熱交換用プレートは必要に応じて、前記隆起部が、プレート表面上の直交する二方向へ同一の所定ピッチでそれぞれ配置されたマトリクス配列とされると共に、前記凹部が、四つの隆起部をそれぞれ隅部とする最小正方形領域の中央に配置されて隆起部同様のマトリクス配列とされ、前記隆起部及び凹部が、所定ピッチで交互に並んだ状態となっているマトリクス配列中の対角線配列方向における連続断面形状を、略正弦波状とされてなり、前記一方の面側における前記各隆起部と隣合う他の隆起部との中間部位、並びに前記各凹部と隣合う他の凹部との中間部位が、それぞれ隆起部隆起方向について凹部底部と隆起部頂部の略中間の高さとされるものである。
【００１４】
このように本発明によれば、各隆起部をプレート表面上の直交する二方向へ同一の所定ピッチで配置するマトリクス配列とし、各凹部についても同じ配列とすると共に、各隆起部と各凹部の交互に並ぶ配列方向における断面形状が隆起部の頂部と凹部の底部を通る略正弦曲線をなすよう隆起部の外周面形状及び凹部の内周面形状が設定され、プレートの各面が各方向に規則正しい周期的凹凸変化をなす曲面形状として形成されることにより、プレートをいずれの向きで用いる場合もプレート間における圧力損失を抑えられ、熱交換用流体の滑らかな流動及びスムーズな熱伝達を実現して熱交換効率を向上させられる。さらに、各方向において滑らかな曲面形状を用いることでプレートに加わる力を分散させることができ、強度を向上させて流体の高い圧力に対応でき、成形性についても向上する。加えて、熱交換用流体の一方として海水をプレート間に導入した場合、曲面部分には生物系汚れが付着しにくく、長期にわたり性能低下が起りにくい。
【００１５】
また、本発明に係る熱交換用プレートは必要に応じて、当該熱交換用プレートをなす矩形状又は方形状の略板状体各辺に対し、前記各隆起部と凹部が交互に一列に並ぶ向きを平行又は直角とする凹凸パターン配置で形成されるものである。
このように本発明によれば、プレートの凹凸パターンを各隆起部と凹部の交互配列方向がプレート各辺と平行又は直角となる配置とし、プレート各辺を水平又は垂直方向にそれぞれ一致させて支持すると、プレート並列状態におけるプレート間で熱交換用流体の主な流路となる、各隆起部に挟まれた谷部分と各凹部との直線状連続部分が、垂直方向に対し斜めに傾斜して連続する状態が得られることにより、プレートに沿って流れる熱交換用流体が斜め向きに進んで分岐、合流しつつプレート各部へ滞りなく広がることとなり、熱交換用流体をプレート全体に広く行渡らせてプレートと流体間の熱伝達を促し、熱交換効率を高められる。
【００１６】
また、本発明に係る熱交換用プレートは必要に応じて、前記隆起部が、頂部として所定の大きさの略平坦面を有するものである。
このように本発明によれば、隆起部の頂部として略平坦部分を配設し、プレートを重ね合せた際にこの頂部の略平坦部分同士を接触させることにより、プレートを重ね合せた並列状態で隆起部同士が面接触となって安定し、対向する隆起部が互いに横にずれることなく確実に密着して位置関係を保てることとなり、プレート間を一定距離に維持できると共に流体圧力に対する強度を高められる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施の形態を図１ないし図６に基づいて説明する。図１は本実施の形態に係る熱交換用プレートの概略構成図、図２は図１のＡ−Ｂ部分拡大図、図３は図１のＡ−Ｂ部分拡大斜視図、図４は図２のＣ−Ｃ断面図、Ｄ−Ｄ断面図、及びＥ−Ｅ断面図、図５は図２のＦ−Ｆ断面図及びＧ−Ｇ断面図、図６は本実施の形態に係る熱交換用プレートの並列組合わせ状態におけるプレート間の一方の隙間及び他方の隙間の構成説明図である。
【００１８】
前記各図において本実施の形態に係る熱交換用プレート１０は、矩形状の金属製略板状体で形成され、プレス成型される凹凸パターンとして、プレート表面に対し所定隆起形状とされて等ピッチのマトリクス配列状態で多数形成される隆起部１１と、この隆起部１１に囲まれる各中間部分に隆起部１１の隆起方向と逆向きに凹んだ凹形状として多数形成される凹部１２とを備える構成である。
【００１９】
凹凸パターンをなす前記各隆起部１１は、プレートの一方の面側における面上の直交する二方向へ同一の所定ピッチでそれぞれ配置されるマトリクス配列とされ、周囲に四つある他の隆起部１１に面する各部位の形状をそれぞれ同じくする回転対称形の曲面からなる外周面を有する隆起形状とされる構成である。この隆起部１１においては、頂部１１ａが円形の平坦部分として形成される一方、この頂部１１ａ以外の外周面は、頂部１１ａ側から見て末広がりとなる曲面形状とされる。
【００２０】
前記凹部１２は、プレートにおける一方の面側の表面各部において前記各隆起部１１を四隅とする最小の正方形領域の中心にあたる各位置に、底部１２ａ及びその上側で前記四つの各隆起部１１の外周面と連続する曲面からなる内周面を有して、一方の面側における隆起部１１隆起方向と逆向きに凹んだ凹形状として形成される構成であり、前記隆起部１１同様マトリクス配列となる。
【００２１】
これら隆起部１１の外周面と凹部１２の内周面は、各隆起部１１と凹部１２とが等間隔で交互に並んだ状態となるマトリクス配列中の対角線配列方向において、隆起部１１と凹部１２の連続する断面形状が略正弦波状となるように形成されており、隆起部１１では、この外周面における凹部１２と連続する部分と他の隆起部１１に連続する縁部分とが連続した滑らかな曲面となっている。また、凹部１２の内周面は、周りの隆起部１１の外周面に連続する各部位の形状を同じくするほか、周囲近傍に四つある他の凹部１２とも内周面縁部同士を滑らかに連続させつつ、この連続する各部位の形状を同じくする回転対称形の曲面となっている。
【００２２】
各隆起部１１と隣合う他の隆起部１１との中間位置、並びに前記各凹部１２と隣合う他の凹部１２との中間位置は、それぞれ隣合う曲面をスムーズに連続させる遷移曲面部分１３となっており、この遷移曲面部分１３はそれぞれ隆起高さ方向について凹部１２底部と隆起部１１頂部の中間高さ位置となっている。隆起部１１と凹部１２は互いに直接外周面と内周面を滑らかに連続させると共に、いずれも周囲四方にそれぞれ遷移曲面部分１３を介在させつつ最も近い他の隆起部１１又は凹部１２を各々連続面として隣接させていることで、プレートの凹凸パターン部分全体が滑らかに連続する曲面で形成されることとなり、プレートに加わる力を分散させることができ、強度を向上させて流体の高い圧力に対応でき、且つ成形性についても向上する。
【００２３】
そして、この熱交換用プレート１０においては、一方の面側における凹部１２のちょうど裏側で凹部１２の裏返し形状としてあらわれる他方の面側の隆起形状部分が、前記隆起部１１と同一形状をなすと共に、一方の面側における隆起部１１のちょうど裏側で隆起部１１の裏返し形状としてあらわれる他方の面側の凹み部分が、前記凹部１２と同一形状をなして、表裏面で同様に隆起部１１と凹部１２が多数配置される同じパターン形状をなす構成である。この熱交換用プレート１０上での隆起部１１及び凹部１２は、それぞれのマトリクス配列における所定ピッチでの各配列方向が矩形状のプレート各辺に対し４５°傾いた向きとなるようにして形成され、これに伴い、隆起部１１と凹部１２が交互に並んだ対角線配列方向が、プレート各辺に対しちょうど平行又は直角となっている。
【００２４】
この熱交換用プレート１０は、同形状の別のプレートと同じ面同士を向い合わせ、前記隆起部１１の頂部１１ａ同士を当接させた複数並列状態で一体化され、当接箇所以外の各プレート間に熱交換用流体が流通可能な隙間を有する熱交換器を構成するものであり、プレート表面側で接する一の熱交換用流体と裏面側で接する他の熱交換用流体との間で熱交換を行わせる。このプレートを一体化させた状態でプレートの凸部分同士が接することから、強度が大きくプレート間に高い圧力が加わっても変形しにくく、プレート間隔の変化が抑えられ、熱交換用流体同士の圧力差が大きい状態にも対応できる。
【００２５】
隆起部１１の頂部１１ａ同士を当接させて熱交換用プレート１０を重ね合せた状態では、プレート間の各隙間１４で、当接する頂部１１ａを除く隆起部１１の外周面同士、遷移曲面部分１３、及びさらに低い凹部１２同士がそれぞれ所定の間隔で対向する状態となっており、これら隆起部１１の外周面間と凹部１２間に生じている各隙間が連通して直線状の流路をなしている。これらの流路は隆起部１１間より凹部１２間で流路断面積が大きくなっており、各流路は拡大、縮小を繰返しながら直線状に連続し、且つ互いに交差・連通している（図６参照）。
【００２６】
一方、プレートを隔てた反対側の隙間１５においても、プレートの凹凸パターンが同一形状であるために全く同じ状態となっており、前記同様、拡大、縮小を繰返しながら連続する流路が、互いに交差・連通している（図６参照）。通常、このプレートを重ね合せた状態において、プレート各辺は水平又は垂直方向にそれぞれ一致させて支持されることから、プレート間の主な流路部分、すなわち、プレートの各凹部１２と遷移曲面部分１３に沿って連続する隙間部分は斜めに傾くこととなる。これら隙間１４と隙間１５の形状及び大きさは、プレートが表裏で互いに凹凸の反転している形状であり、且つ同じ面同士を向い合わせて重ねられているために、凹凸位置が互いに各配列方向へ半ピッチ分ずれているものの、この点を除いて同じものとなっている。
【００２７】
次に、本実施の形態に係る熱交換用プレートを用いた熱交換器の使用状態について説明する。熱交換用プレート１０が複数並列状態で一体に組合わされたユニット化状態では、プレートに面する一方の隙間１４に一の熱交換用流体を流入・流出させる一方、前記隙間１４と熱交換用プレート１０を隔てて位置する反対側の隙間１５に、他の熱交換用流体を流通させると、二つの熱交換用流体の間で熱交換が行えることとなる。
【００２８】
各プレート間の隙間１４、１５が各プレート形状に対応して、各隆起部１１の並ぶ各方向のそれぞれについて直線状に連続し、且つ互いに交差・連通している状態となっており、隙間１４、１５にそれぞれ流通させる二つの熱交換用流体の流れ関係が並流、向流、又は直交流のいずれの場合でも、流れについて熱交換用流体に略同じ条件を与えられ、二つの流体がいずれの向きの組合わせであっても、流路における圧力損失を抑えてスムーズに隙間１４、１５を流通させられ、効率よく熱交換が行えることとなる。
【００２９】
例えば、熱交換用流体が互いに向流となる流れ関係で流通している場合、一方の隙間１４では、各隆起部１１や凹部１２の配列方向となっている斜め各方向へ向け、隆起高さの最も低い凹部１２間と中間の高さの遷移曲面部分１３間を主とする流路も連続し、これを熱交換用流体が流下する状態となっている他、反対側の隙間１５では、隆起部１１裏側の凹部１２間と遷移曲面部分１３間を主とする流路が斜めに連続し、これを他の熱交換用流体が流れる状態となっており、それぞれ熱交換用流体が斜めに進みながら自然に合流、分岐して熱交換用プレート１０の表裏面各部にもれなくスムーズに行渡ることとなる。
【００３０】
こうして熱交換用流体がプレート全体に広く行渡ることでプレートと各流体間の熱伝達が促されることに加え、プレート間で拡大、縮小を繰返して連続する独特な形状を有し、且つプレート表裏両側において各熱交換用流体の性質を十分に考慮した熱伝達特性に設定された同じプレート凹凸形状に基づく同様の隙間１４、１５を流路として各熱交換用流体は通過してきており、熱交換用プレート１０と各熱交換用流体間では効率よく熱伝達が進行し、流体間での熱交換効率が大きく向上する。
【００３１】
このように、本実施の形態に係る熱交換用プレートにおいては、プレート上の凹凸パターンが、多数の隆起部１１と凹部１２を同じ配列状態で且つ凹凸が表裏各面で入れ替るのみとなる表裏同一のパターン形状として形成され、他のプレートと同じ面同士を向い合わせにし、且つ各隆起部１１の頂部１１ａ同士を当接させた複数並列状態で一体化すると、隆起部１１と凹部１２が表裏で同様に配列される面形状に応じて、プレート間の各隙間１４、１５もプレートに面する部分をはじめとして略同じ形状としてあらわれることから、これら各隙間１４、１５を流通する熱交換用流体に対しプレート表裏面がそれぞれ同様の伝熱環境を提供することができ、流体の流動状態や性状に左右されることなくプレートと各流体との熱伝達を適切に進行させられ、熱交換用流体間で効率よく熱交換が行える。また、各プレート間の隙間が、凹凸配列方向へそれぞれ拡大縮小を繰返しながら直線状に連続し、且つ互いに交わる略網状構造の流路をなすこととなり、熱交換用流体の流れ関係が並流、向流、及び直交流いずれの場合も熱交換用流体の流れに略同じ挙動を与えてほぼ等しい伝熱性能が得られ、各熱交換用流体の流れがいずれの向きの組合わせであっても低圧力損失でスムーズに熱伝達を行わせることができ、熱交換器設計の自由度を高くでき、汎用性に優れる。
【００３２】
なお、前記実施の形態に係る熱交換用プレートにおいて、凹凸パターン形状を有する伝熱部分以外については任意の構成とすることができ、プレートの周縁部形状や開口孔を適宜設定することにより、プレート端部を互いに溶接で直接接合することで複数のプレートを一体化して構成されるプレート式熱交換器や、ガスケットを各プレート間に配設した状態で複数のプレートを密着一体化させて構成されるプレート式熱交換器等の熱交換用プレートとして用いることができる。
【００３３】
また、前記実施の形態に係る熱交換用プレートにおいて、凹凸パターンをなす各隆起部１１や凹部１２の配列としては、一つの隆起部１１又は凹部１２を中心として四方に遷移曲面部分１３を介在させつつ隆起部１１又は凹部１２をそれぞれ等間隔で配置したマトリクス配列を用いる構成としているが、これに限らず、一の隆起部又は凹部の周囲に複数の他の隆起部又は凹部が等間隔で且つ前記一の隆起部又は凹部を中心に等角度間隔で存在し、隆起部と凹部とで同じになる配列状態となるものであれば、例えば、一つの隆起部の周りに等間隔且つ等角度間隔で三つの凹部を配置し、さらにその外側に六つの隆起部を等間隔且つ等角度間隔で配置すると共に、凹部が常に三つの隆起部を隅部に配置した最小の正三角形領域の中心に配置される状態を得て、各隆起部又は凹部をそれぞれ千鳥状配列とするなど、一隆起部の近傍に存在する他の隆起部や凹部の配置数を種々設定した別の配列を用いる構成とすることもでき、プレート間の各隙間がなす流路がそこに導入される熱交換用流体の特性に適切に対応するものとなるように細かく調整できることとなる。
【００３４】
また、前記実施の形態に係る熱交換用プレートにおいては、マトリクス配列とされる各隆起部１１の直交する二つの配列方向が、略矩形状のプレートの各辺に対しいずれかの向きへ４５°傾いた状態として形成される凹凸パターンを用いる構成としているが、これに限らず、隆起部１１の配列方向がプレートの各辺に対し平行又は直角、あるいは任意角度の傾きをなす凹凸パターンを採用する構成とすることもでき、熱交換器の用途や流体を流れる向きの設定に応じて最適な凹凸パターンとなるようプレート形状を適宜選択できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施の形態に係る熱交換用プレートの概略構成図である。
【図２】図１のＡ−Ｂ部分拡大図である。
【図３】図１のＡ−Ｂ部分拡大斜視図である。
【図４】図２のＣ−Ｃ断面図、Ｄ−Ｄ断面図、及びＥ−Ｅ断面図である。
【図５】図２のＦ−Ｆ断面図及びＧ−Ｇ断面図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係る熱交換用プレートの並列組合わせ状態におけるプレート間の一方の隙間及び他方の隙間の構成説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０            熱交換用プレート
１１            隆起部
１１ａ          頂部
１２            凹部
１２ａ          底部
１３            遷移曲面部分
１４、１５      隙間
【図１】
2006214646.tif 000003
【図２】
2006214646.tif 000004
【図３】
2006214646.tif 000005
【図４】
2006214646.tif 000006
【図５】
2006214646.tif 000007
【図６】
2006214646.tif 000008