(57)【要約】【課題】  熱交換ユニットを覆う各部材の形状と組合せを最適化し、熱交換器のコンパクト化と部品点数削減が図れると共に、異なる流体流路間の隔離状態を確実に維持できる熱交換器外殻構造を提供する。【解決手段】  熱交換用プレートを複数並列状態で一体化した熱交換ユニット５０に対し、開口の側端部分内外に沿う形状の部材をプレートごと溶接一体化してコーナ隔壁部１０を得ると共に、熱交換ユニット５０の最も外側のプレートに沿う隔壁体１１、開口のある端面を覆う第一開口壁体１２、及び他の開口のある端面を覆う第二開口壁体１５をそれぞれ一体に連結しつつ配設することから、コーナ隔壁部１０を基礎として隔壁体１１及び両壁体１２、１５が熱交換ユニット５０周囲を覆う簡略な構造で外部と熱交換ユニット５０を確実に隔離でき、熱交換ユニット５０と必要最小限の外殻部材でコンパクトな熱交換器１が得られる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略矩形又は略方形状金属薄板からなる複数の熱交換用プレートを、表面同士は所定の平行な二辺をなす各端辺部位で当該端辺の略全長にわたり溶接すると共に、裏面同士は前記端辺と直角をなす他の端辺部位で少なくとも前記表面側での既溶接部分を除いて前記他の端辺の略全長にわたり溶接するようにして複数並列状態で溶接一体化して形成され、各プレート間の隙間が一つおきにプレート表面間の第一隙間部とプレート裏面間の第二隙間部となる熱交換ユニットに対し、当該熱交換ユニットの外周を覆って配設され、前記第一隙間部に流通する一の熱交換用流体及び第二隙間部に流通する他の熱交換用流体の各隙間部への各々独立した流通状態を確保すると共に外部への漏れを防ぐ熱交換器外殻構造において、
前記熱交換ユニットにおける熱交換用プレート表面及び／又は裏面全体のあらわれる各端面に重なる状態で配設され、熱交換ユニットの前記各端面を覆う二つの隔壁体と、
前記熱交換ユニットにおける各第一隙間部の開口のある各端面の外方にそれぞれ配設され、前記各隔壁体の端部に一体に且つ水密維持状態で連結され、各第一隙間部の開口を前記一の熱交換用流体の流入出口部位のみ残して外部から隔離する二つの第一開口壁体と、
前記熱交換ユニットにおける各第二隙間部の開口のある各端面の外方にそれぞれ配設され、前記各隔壁体の端部に一体に且つ水密維持状態で連結され、各第二隙間部の開口を前記他の熱交換用流体の流入出口部位のみ残して外部から隔離する二つの第二開口壁体とを備え、
前記熱交換ユニットにおける第一隙間部の開口のある端面と第二隙間部の開口のある端面との間の各コーナ部分が、前記第一開口壁体及び前記第二開口壁体と一体に且つ水密維持状態で連結され、各第一隙間部の開口と各第二隙間部の開口が熱交換ユニット外側で隔離状態とされ、
前記第一開口壁体と熱交換ユニットとの間に生じる隙間部分及び／又は第二開口壁体と熱交換ユニットとの間に生じる隙間部分のうち、それぞれ熱交換用流体の流入出口部位を除く部分に、当該部分を全て又は部分的に塞いで、各熱交換プレートの辺と平行となる隙間連続方向への熱交換用流体の流れを生じさせない一又は複数の隙間閉塞部材を配設されてなることを
特徴とする熱交換器外殻構造。
【請求項２】
前記請求項１に記載の熱交換器外殻構造において、
前記熱交換ユニットをなす熱交換用プレートのうち同じ向きのプレートの並列配設ピッチに等しいピッチで形成される略歯型状部分を一端部に有する外側隔壁材及び内側隔壁材からなり、熱交換ユニットの各コーナ部分で、前記外側隔壁材の略歯型状部分を、前記熱交換ユニットにおける前記端辺全長にわたって溶接一体化された二枚一組のプレート端辺部の並列する各組に挟まれた各空隙に挿入し、且つ前記内側隔壁材の略歯型状部分を、前記各第一隙間部の開口における両側端所定範囲部分に挿入しつつ、両隔壁材を前記略歯型状部分間に挟まれる各熱交換用プレートの一部分ごと溶接一体化して形成されてなる四組のコーナ隔壁部を備え、
前記隔壁体が、前記各コーナ隔壁部におけるプレート並列方向の両端部にそれぞれ一体に且つ水密維持状態で連結されることを
特徴とする熱交換器外殻構造。
【請求項３】
前記請求項２に記載の熱交換器外殻構造において、
前記隔壁体として、前記熱交換ユニットにおける熱交換用プレート表面及び／又は裏面全体のあらわれる各端面より大きい板状体で、且つ各端部をそれぞれ前記各コーナ隔壁部、第一開口壁体、及び第二開口壁体に水密維持状態で溶接一体化される内面板と、当該内面板と同じ又はより広い外形で且つ前記各熱交換用流体から加わる圧力では変形しない程度の強度を有する略板状体で形成され、前記内面板に外側から当接して重なり合う状態で配設される補強材との組を備えることを
特徴とする熱交換器外殻構造。
【請求項４】
前記請求項２又は３に記載の熱交換器外殻構造において、
前記第一開口壁体として、前記熱交換ユニットにおける各第一隙間部の開口のある端面と略同じ大きさの中央開口部を穿設されてなる略矩形又は方形の枠状板部材で、且つ中央開口部に沿う周縁部をそれぞれ前記各コーナ隔壁部の内側隔壁材該当部分及び前記隔壁体の端部に水密維持状態で溶接一体化される内面板と、当該内面板と同じ又はより広い外形で且つ前記各熱交換用流体から加わる圧力では変形しない程度の強度を有する略板状体で形成され、前記内面板に外側から水密を維持しつつ重なり合う状態で且つ着脱可能に配設され、内面板の中央開口部に面する所定位置には一又は複数の開口孔を穿設されてなる補強材との組を備え、
前記補強材の開口孔と、前記内面板の中央開口部のうち少なくとも前記開口孔に面する部位とが前記流入出口となることを
特徴とする熱交換器外殻構造。
【請求項５】
前記請求項２ないし４のいずれかに記載の熱交換器外殻構造において、
前記第二開口壁体として、前記熱交換ユニットにおける各第二隙間部の開口のある端面と略同じ大きさの中央開口部を配設されてなる枠状板部材で、且つ内周の縁部をそれぞれ前記各コーナ隔壁部の外側隔壁材該当部分及び前記隔壁体の端部に水密維持状態で溶接一体化される内面板と、当該内面板と同じ又はより広い外形で且つ前記各熱交換用流体から加わる圧力では変形しない程度の強度を有する略板状体で形成され、前記内面板に外側から水密を維持しつつ重なり合う状態で且つ着脱可能に取付られ、内面板の中央開口部に面する所定位置には一又は複数の開口孔を穿設されてなる補強材との組を備え、
前記補強材の開口孔と、前記内面板の中央開口部のうち少なくとも前記開口孔に面する部位とが前記流入出口となることを
特徴とする熱交換器外殻構造。
【請求項６】
前記請求項２ないし４のいずれかに記載の熱交換器外殻構造において、
前記第二開口壁体として、前記熱交換ユニットにおける各第二隙間部の開口のある端面に沿う配置とされて所定の平行をなす二端辺部を、前記隔壁体の端部にそれぞれ水密維持状態で溶接一体化され、且つ前記二端辺部と直角をなす他の二端辺部の一方又は両方を、前記熱交換ユニットの前記端面両端に位置する各コーナ隔壁部にそれぞれ水密維持状態で溶接一体化される一方、各第二隙間部の開口に連通する一又は複数の開口孔を穿設されてなる略矩形板状の内面板と、前記各熱交換用流体から加わる圧力では変形しない程度の強度を有し、且つ単独又は複数組合せ状態で前記内面板と同じ又はより広い外形となる一又は複数の略矩形状略板状体で形成され、前記内面板の開口孔に対応する位置に前記開口孔を外部に開放させる貫通孔を生じさせた状態とされて前記内面板に外側から水密を維持しつつ重なり合わせて取付けられる一又は複数の補強材との組を備え、
前記内面板の開口孔が前記流入出口となることを
特徴とする熱交換器外殻構造。
【請求項７】
前記請求項２ないし４のいずれかに記載の熱交換器外殻構造において、
前記第二開口壁体として、前記熱交換ユニットにおける各第二隙間部の開口のある端面に沿う配置とされて平行をなす二端辺部を少なくとも前記隔壁体の端部にそれぞれ水密維持状態で溶接一体化される一又は複数の内面板と、当該内面板と同じ又はより広い外形で且つ前記各熱交換用流体から加わる圧力では変形しない程度の強度を有する略板状体で形成され、前記内面板に外側から水密を維持しつつ重なり合う状態で取付られる補強材との組を備え、
前記内面板が、前記二端辺部と直角をなす他の二端辺部の一方又は両方を前記熱交換ユニットの前記端面に沿う所定箇所に位置させ、前記他の二端辺部の一方又は両方と前記端面側にある各コーナ隔壁部との間、又は他の内面板の端辺部との間に開口孔を生じさせ、
前記補強材が、前記開口孔を外部に開放状態とし、
前記開口孔が前記流入出口となることを
特徴とする熱交換器外殻構造。
【請求項８】
前記請求項６に記載の熱交換器外殻構造において、
前記内面板が、前記他の二端辺部の一方を前記熱交換ユニットの前記端面に沿う所定箇所に位置させ、前記他の二端辺部の一方と前記端面側にある各コーナ隔壁部のうち近い方との間に他の開口孔を生じさせ、
前記補強材が、前記他の開口孔を外部に開放状態とする配置とされてなることを
特徴とする熱交換器外殻構造。
【請求項９】
前記請求項１ないし８のいずれかに記載の熱交換器外殻構造において、
前記各第二隙間部に連通する他の熱交換用流体の流入出口のうち、流入口部分が一方又は両方の前記第二開口壁体における前記第一開口壁体のいずれか一方寄り部位に位置すると共に、流出口部分が一方又は両方の第二開口壁体における他方の第一開口壁体寄り部位に位置することを
特徴とする熱交換器外殻構造。
【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る熱交換用プレートを複数並列状態で一体化した熱交換ユニットを用いた熱交換器に関し、特に、熱交換ユニットを必要最小限の部材で覆ってコンパクトな構造としつつ熱交換用流体の適切な取扱い状態を確保できる熱交換器の外殻構造に関する。
【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、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、一例として、特開昭６０−２３８６９７号公報に記載されるものがある。
【０００５】
この従来の熱交換器は、各縁部が９０°曲げられたプレートを複数枚重ねて溶接一体化して形成されるブロックと、流体循環室をなす横壁とを組合わせてなる構成である。各プレートの一体化にあたっては、プレート同士の所定の対向する二辺における縁部同士をそれぞれ突き合せ溶接すると共に、他のプレートと前記と別の二辺における縁部同士をそれぞれ突き合せ溶接する形で順次溶接一体化することとなる。さらに、この一体化されたプレート全体の各コーナで突出している垂直縁部を、熱交換器の外殻をなす流体循環室横壁へ直接、又は剛性のある立上がり部材を介して固定することで、ブロック各面ごとの開口部分同士が確実に隔離された状態を得ている。
【０００６】
上記従来の熱交換器では、二つの熱交換対象となる流体がプレートを隔てて直交流となる関係で流れているが、多数重ねられたプレートの複数枚を一組として各組ごとに同一の流体の流れる向きが逆向きとなるようにして流路を折返し状態で連続させていくことで、擬似的に向流又は並流の流れ関係が得られる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】特開昭６０−２３８６９７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２で示した従来後者の場合、プレート同士を溶接して一体化することで高い圧力の熱交換用流体にも対応可能であるものの、各熱交換用流体の流路はそれぞれ折返されながら連続する状態となっており、流体同士がプレートを隔てて真正の向流又は並流となる流れ関係の熱交換器の構成に比べて損失が大きく、熱交換効率に劣る上、流路の複雑さから気液二相流体の熱交換には適用しにくいなどの課題を有していた。また、プレート群を横壁に固定するための垂直縁部を形成するために、プレス加工前の基本プレートには各角部に突出する舌部を設ける必要があり、通常矩形状の金属板をこうした形状に切断加工する場合、残余部分が生じるなど無駄が多くなるという課題を有していた。
【０００８】
さらに、前記特許文献２で示される例をはじめとする、従来のプレートを溶接一体化する構成の熱交換器では、プレートを一体化した熱交換ユニット（ブロック）の外側に、熱交換用流体の通過する流路となる隙間を介在させつつ箱状の強固なシェル（耐圧容器）を備え、熱交換器外部に高い圧力の流体が漏れないようにする構造となっていた。ユニット周囲に流路分のスペースと箱状のシェルを配設している分、熱交換器全体の大きさはユニットの大きさに比べて著しく大きくなっており、熱交換器のコンパクト化が難しいという課題を有していた。加えて、熱交換器が、矩形又は方形のプレートにおけるいずれかの平行な二辺が残りの二辺に比べて極端に長い形状となっているものを複数一体化した熱交換ユニットを備えており、且つ、熱交換ユニットの長辺側の開口に通じる熱交換器シェルの流入口及び流出口が互いに大きく離して設けられる構造である場合、熱交換ユニットの長辺に沿ってすぐ外側に隙間が介在するため、流入口から流出口へ向う流体が、より通過抵抗の少ない隙間へ迂回する状態となり、本来通るべきプレート間のうち大部分を通らなくなり、他方の流体との熱交換が適切に行えない状況に至るという課題を有していた。
【０００９】
本発明は前記課題を解消するためになされたもので、熱交換ユニットを覆う各外殻部材の形状及び組合わせ状態を最適化し、容易に各外殻部材とユニットとの一体化が図れて熱交換器のコンパクト化と部品点数削減が図れると共に、異なる流体流路間の隔離状態を確実に維持でき、高圧の熱交換用流体にも対応でき、さらに、熱交換用流体の流入出口のレイアウト及び流れ関係の設定に柔軟性を与えつつ、プレート間に流体を確実に通して熱交換性能を確保できる熱交換器外殻構造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】
【００１０】
本発明に係る熱交換器外殻構造は、略矩形又は略方形状金属薄板からなる複数の熱交換用プレートを、表面同士は所定の平行な二辺をなす各端辺部位で当該端辺の略全長にわたり溶接すると共に、裏面同士は前記端辺と直角をなす他の端辺部位で少なくとも前記表面側での既溶接部分を除いて前記他の端辺の略全長にわたり溶接するようにして複数並列状態で溶接一体化して形成され、各プレート間の隙間が一つおきにプレート表面間の第一隙間部とプレート裏面間の第二隙間部となる熱交換ユニットに対し、当該熱交換ユニットの外周を覆って配設され、前記第一隙間部に流通する一の熱交換用流体及び第二隙間部に流通する他の熱交換用流体の各隙間部への各々独立した流通状態を確保すると共に外部への漏れを防ぐ熱交換器外殻構造において、前記熱交換ユニットにおける熱交換用プレート表面及び／又は裏面全体のあらわれる各端面に重なる状態で配設され、熱交換ユニットの前記各端面を覆う二つの隔壁体と、前記熱交換ユニットにおける各第一隙間部の開口のある各端面の外方にそれぞれ配設され、前記各隔壁体の端部に一体に且つ水密維持状態で連結され、各第一隙間部の開口を前記一の熱交換用流体の流入出口部位のみ残して外部から隔離する二つの第一開口壁体と、前記熱交換ユニットにおける各第二隙間部の開口のある各端面の外方にそれぞれ配設され、前記各隔壁体の端部に一体に且つ水密維持状態で連結され、各第二隙間部の開口を前記他の熱交換用流体の流入出口部位のみ残して外部から隔離する二つの第二開口壁体とを備え、前記熱交換ユニットにおける第一隙間部の開口のある端面と第二隙間部の開口のある端面との間の各コーナ部分が、前記第一開口壁体及び前記第二開口壁体と一体に且つ水密維持状態で連結され、各第一隙間部の開口と各第二隙間部の開口が熱交換ユニット外側で隔離状態とされ、前記第一開口壁体と熱交換ユニットとの間に生じる隙間部分及び／又は第二開口壁体と熱交換ユニットとの間に生じる隙間部分のうち、それぞれ熱交換用流体の流入出口部位を除く部分に、当該部分を全て又は部分的に塞いで、各熱交換プレートの辺と平行となる隙間連続方向への熱交換用流体の流れを生じさせない一又は複数の隙間閉塞部材を配設されてなるものである。
【００１１】
このように本発明によれば、熱交換用プレートを所定の端辺同士で溶接して複数並列状態で一体化させてなる熱交換ユニットに対し、熱交換ユニットの最も外側のプレートに沿う隔壁体、第一隙間部の開口を覆う第一開口壁体、及び第二隙間部の開口を覆う第二開口壁体をそれぞれ配設し、一体に連結した隔壁体、第一開口壁体、及び第二開口壁体で熱交換ユニットを覆った状態とすることにより、隔壁体及び熱交換ユニットの各コーナ部分で強固に一体化した両開口壁体が熱交換ユニット周囲を覆う簡略な構造で外部と熱交換ユニットを確実に隔離でき、熱交換ユニットと必要最小限の外殻部材で大型化を伴わずに熱交換器を構成できることとなり、熱交換器のコンパクト化が図れる。また、第一開口壁体及び／又は第二開口壁体と熱交換ユニットとの間に生じる隙間部分に隙間閉塞部材が設けられて隙間部分を一部又は全部塞ぎ、プレート間から隙間部分へ迂回する熱交換用流体の流れを生じさせないことから、各壁体に設けられる流体の流入口と流出口がこれらのある側のユニット端辺方向について互いに離れている場合でも確実に流体をプレート間に通せることとなり、他方の流体との熱交換を適切に行わせることができる。
【００１２】
また、本発明に係る熱交換器外殻構造は必要に応じて、前記熱交換ユニットをなす熱交換用プレートのうち同じ向きのプレートの並列配設ピッチに等しいピッチで形成される略歯型状部分を一端部に有する外側隔壁材及び内側隔壁材からなり、熱交換ユニットの各コーナ部分で、前記外側隔壁材の略歯型状部分を、前記熱交換ユニットにおける前記端辺全長にわたって溶接一体化された二枚一組のプレート端辺部の並列する各組に挟まれた各空隙に挿入し、且つ前記内側隔壁材の略歯型状部分を、前記各第一隙間部の開口における両側端所定範囲部分に挿入しつつ、両隔壁材を前記略歯型状部分間に挟まれる各熱交換用プレートの一部分ごと溶接一体化して形成されてなる四組のコーナ隔壁部を備え、前記隔壁体が、前記各コーナ隔壁部におけるプレート並列方向の両端部にそれぞれ一体に且つ水密維持状態で連結されるものである。
【００１３】
このように本発明によれば、熱交換ユニットに対し、第一隙間部の開口における側端部分内外に沿う形状の略歯型状部分を有する外側隔壁材及び内側隔壁材を熱交換用プレートごと溶接一体化して熱交換ユニットと一体のコーナ隔壁部を得ると共に、このコーナ隔壁部に隔壁体を連結して、熱交換ユニットと強固に一体化したコーナ隔壁部を基礎として隔壁体及び両開口壁体が熱交換ユニット周囲を覆う構造となることにより、第一隙間部の開口と第二隙間部の開口とがその間に介在する各コーナ隔壁部で確実に隔離される上、ユニット化された熱交換用プレート間の連結強度をコーナ隔壁部との一体化で大幅に向上させられることとなり、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。また、熱交換ユニットがコーナ隔壁部を介して外殻をなす他の部材と連結されることから、熱交換ユニット側には連結のための突出形状部分等を設ける必要が無く、ユニットをなす各プレートには単純な矩形状又は方形状の金属板をそのままプレス加工して利用でき、熱交換ユニット製作に係るコストも抑えられる。
【００１４】
また、本発明に係る熱交換器外殻構造は必要に応じて、前記隔壁体として、前記熱交換ユニットにおける熱交換用プレート表面及び／又は裏面全体のあらわれる各端面より大きい板状体で、且つ各端部をそれぞれ前記各コーナ隔壁部、第一開口壁体、及び第二開口壁体に水密維持状態で溶接一体化される内面板と、当該内面板と同じ又はより広い外形で且つ前記各熱交換用流体から加わる圧力では変形しない程度の強度を有する略板状体で形成され、前記内面板に外側から当接して重なり合う状態で配設される補強材との組を備えるものである。
【００１５】
このように本発明によれば、隔壁体が、コーナ隔壁部等に溶接される内面板と、その外側に配設される十分な強度の補強材とからなり、水密を維持する部材と変形に対する耐性を付与する部材とを分け、これらを組合わせて用いることにより、内面板としては必要最小限の強度のみ考慮した薄板を用いることができ、薄板使用で容易に各コーナ隔壁部や他の壁体との連結作業が行える一方、流体圧力に対しては補強材による外側からの補強で内圧に対する十分な強度を確保して変形等を防止でき、各流体流路同士及び外部との隔離状態を確実に維持できる。また、補強材には熱交換ユニット側への溶接の可、不可を考慮する必要が無く、所望の材質の補強材を用いることができ、補強材材質を適切に選定すれば熱交換器全体の低コスト化を図ることもできる。
【００１６】
また、本発明に係る熱交換器外殻構造は必要に応じて、前記第一開口壁体として、前記熱交換ユニットにおける各第一隙間部の開口のある端面と略同じ大きさの中央開口部を穿設されてなる略矩形又は方形の枠状板部材で、且つ中央開口部に沿う周縁部をそれぞれ前記各コーナ隔壁部の内側隔壁材該当部分及び前記隔壁体の端部に水密維持状態で溶接一体化される内面板と、当該内面板と同じ又はより広い外形で且つ前記各熱交換用流体から加わる圧力では変形しない程度の強度を有する略板状体で形成され、前記内面板に外側から水密を維持しつつ重なり合う状態で且つ着脱可能に配設され、内面板の中央開口部に面する所定位置には一又は複数の開口孔を穿設されてなる補強材との組を備え、前記補強材の開口孔と、前記内面板の中央開口部のうち少なくとも前記開口孔に面する部位とが前記流入出口となるものである。
【００１７】
このように本発明によれば、第一開口壁体が、コーナ隔壁部等に溶接される枠状の内面板と、その外側に配設される十分な強度の補強材とからなり、熱交換ユニットと一体に連結する部材と熱交換用流体の流入出口部位を規定する部材とが別体となり、この流入出口部位を規定する補強材が内面板に対し着脱できることにより、各コーナ隔壁部や隔壁体等との溶接を伴う連結作業は内面板のみとすることができ、内面板として必要最小限の強度のみ考慮した薄板を用いれば、容易に各コーナ隔壁部や隔壁体等との連結作業が行える一方、補強材を内面板に取付けた複合構造では十分な強度を確保して流体圧力による変形等を防止でき、各流体流路同士及び外部との隔離状態を確実に維持できる。また、内面板から補強材を取外すと内面板の中央開口部の大きさ分、第一隙間部の開口を露出させられ、熱交換用プレートの外部露出状態が得られる開口部分を最大限生じさせることができ、熱交換用プレートの清掃等の保守作業性に優れる。さらに、第一隙間部に流通させる熱交換用流体の流入出口を、補強材上の開口孔配置状態に応じて熱交換器の端面における所望の箇所に配設できることとなり、熱交換器設計の自由度を高くでき、汎用性に優れる。
【００１８】
また、本発明に係る熱交換器外殻構造は必要に応じて、前記第二開口壁体として、前記熱交換ユニットにおける各第二隙間部の開口のある端面と略同じ大きさの中央開口部を配設されてなる枠状板部材で、且つ内周の縁部をそれぞれ前記各コーナ隔壁部の外側隔壁材該当部分及び前記隔壁体の端部に水密維持状態で溶接一体化される内面板と、当該内面板と同じ又はより広い外形で且つ前記各熱交換用流体から加わる圧力では変形しない程度の強度を有する略板状体で形成され、前記内面板に外側から水密を維持しつつ重なり合う状態で且つ着脱可能に取付られ、内面板の中央開口部に面する所定位置には一又は複数の開口孔を穿設されてなる補強材との組を備え、前記補強材の開口孔と、前記内面板の中央開口部のうち少なくとも前記開口孔に面する部位とが前記流入出口となるものである。
【００１９】
このように本発明によれば、第二開口壁体が、コーナ隔壁部等に溶接される枠状の内面板と、その外側に配設される十分な強度の補強材とからなり、熱交換ユニットと一体に連結する部材と熱交換用流体の流入出口部位を規定する部材とが別体となり、この流入出口部位を規定する補強材が内面板に対し着脱できることにより、各コーナ隔壁部や隔壁体等との溶接を伴う連結作業は内面板のみとすることができ、内面板として必要最小限の強度のみ考慮した薄板を用いれば、容易に各コーナ隔壁部や隔壁体等との連結作業が行える一方、補強材を内面板に取付けた複合構造では十分な強度を確保して流体圧力による変形等を防止でき、各流体流路同士及び外部との隔離状態を確実に維持できる。また、内面板から補強材を取外すと内面板の中央開口部の大きさ分、第二隙間部の開口を露出させられ、熱交換用プレートの外部露出状態が得られる開口部分を最大限生じさせることができ、熱交換用プレートの清掃等の保守作業性に優れる。さらに、第二隙間部に流通させる熱交換用流体の流入出口を、補強材上の開口孔配置状態に応じて熱交換器の端面における所望の箇所に配設できることとなり、熱交換器設計の自由度を高くでき、汎用性に優れる。
【００２０】
また、本発明に係る熱交換器外殻構造は必要に応じて、前記第二開口壁体として、前記熱交換ユニットにおける各第二隙間部の開口のある端面に沿う配置とされて所定の平行をなす二端辺部を、前記隔壁体の端部にそれぞれ水密維持状態で溶接一体化され、且つ前記二端辺部と直角をなす他の二端辺部の一方又は両方を、前記熱交換ユニットの前記端面両端に位置する各コーナ隔壁部にそれぞれ水密維持状態で溶接一体化される一方、各第二隙間部の開口に連通する一又は複数の開口孔を穿設されてなる略矩形板状の内面板と、前記各熱交換用流体から加わる圧力では変形しない程度の強度を有し、且つ単独又は複数組合せ状態で前記内面板と同じ又はより広い外形となる一又は複数の略矩形状略板状体で形成され、前記内面板の開口孔に対応する位置に前記開口孔を外部に開放させる貫通孔を生じさせた状態とされて前記内面板に外側から水密を維持しつつ重なり合わせて取付けられる一又は複数の補強材との組を備え、前記内面板の開口孔が前記流入出口となるものである。
【００２１】
このように本発明によれば、第二開口壁体が、コーナ隔壁部等に溶接されて第二隙間部開口を覆う内面板と、その外側に配設される十分な強度の補強材とからなり、水密を維持する部材と変形に対する耐性を付与する部材とを分け、これらを組合わせて用いることにより、各コーナ隔壁部や隔壁体等との溶接を伴う連結作業は内面板のみとすることができ、内面板として必要最小限の強度のみ考慮した薄板を用いれば、容易に各コーナ隔壁部や隔壁体等との連結作業が行える一方、補強材を内面板に取付けた複合構造では十分な強度を確保して流体圧力による変形等を防止でき、各流体流路同士及び外部との隔離状態を確実に維持できる。また、補強材には熱交換ユニット側への溶接の可、不可を考慮する必要が無く、所望の材質の補強材を用いることができ、補強材材質を適切に選定すれば熱交換器全体の低コスト化を図ることもできる。さらに、第二隙間部に流通させる熱交換用流体の流入出口を、内面板の開口孔配置状態に応じて熱交換器の端面における所望の箇所に配設できることとなり、熱交換器設計の自由度を高くでき、汎用性に優れる。
【００２２】
また、本発明に係る熱交換器外殻構造は必要に応じて、前記第二開口壁体として、前記熱交換ユニットにおける各第二隙間部の開口のある端面に沿う配置とされて平行をなす二端辺部を少なくとも前記隔壁体の端部にそれぞれ水密維持状態で溶接一体化される一又は複数の内面板と、当該内面板と同じ又はより広い外形で且つ前記各熱交換用流体から加わる圧力では変形しない程度の強度を有する略板状体で形成され、前記内面板に外側から水密を維持しつつ重なり合う状態で取付られる補強材との組を備え、前記内面板が、前記二端辺部と直角をなす他の二端辺部の一方又は両方を前記熱交換ユニットの前記端面に沿う所定箇所に位置させ、前記他の二端辺部の一方又は両方と前記端面側にある各コーナ隔壁部との間、又は他の内面板の端辺部との間に開口孔を生じさせ、前記補強材が、前記開口孔を外部に開放状態とし、前記開口孔が前記流入出口となるものである。
【００２３】
このように本発明によれば、第二開口壁体が、コーナ隔壁部等に溶接されて第二隙間部開口を覆う内面板と、その外側に配設される十分な強度の補強材とからなり、水密を維持する部材と変形に対する耐性を付与する部材とを分け、これらを組合わせて用いることにより、各コーナ隔壁部や隔壁体等との溶接を伴う連結作業は内面板のみとすることができ、内面板として必要最小限の強度のみ考慮した薄板を用いれば、容易に各コーナ隔壁部や隔壁体等との連結作業が行える一方、補強材を内面板に取付けた複合構造では十分な強度を確保して流体圧力による変形等を防止でき、各流体流路同士及び外部との隔離状態を確実に維持できる。また、補強材には熱交換ユニット側への溶接の可、不可を考慮する必要が無く、所望の材質の補強材を用いることができ、補強材材質を適切に選定すれば熱交換器全体の低コスト化を図ることもできる。さらに、第二隙間部に流通させる熱交換用流体の流入出口を、第二開口壁体の内面板の配置状態に応じて熱交換器の端面におけるコーナ隔壁部近傍等に所望の大きさとして配設できることとなり、熱交換器設計の自由度を高くでき、汎用性に優れる。
【００２４】
また、本発明に係る熱交換器外殻構造は必要に応じて、前記内面板が、前記他の二端辺部の一方を前記熱交換ユニットの前記端面に沿う所定箇所に位置させ、前記他の二端辺部の一方と前記端面側にある各コーナ隔壁部のうち近い方との間に他の開口孔を生じさせ、前記補強材が、前記他の開口孔を外部に開放状態とする配置とされてなるものである。
【００２５】
このように本発明によれば、第二開口壁体をなす内面板の所定端辺部が、コーナ隔壁部との間に開放部分を生じさせる配置とされ、この開放部分が他の開口孔となることにより、第二隙間部に流通させる熱交換用流体の流入出口を、内面板の他端辺部の配置状態に応じて熱交換器の端面におけるコーナ隔壁部近傍に所望の大きさとして配設できることとなり、熱交換器設計の自由度を高くできると共に、開口孔とその周囲の構成を簡略化できる。
【００２６】
また、本発明に係る熱交換器外殻構造は必要に応じて、前記各第二隙間部に連通する他の熱交換用流体の流入出口のうち、流入口部分が一方又は両方の前記第二開口壁体における前記第一開口壁体のいずれか一方寄り部位に位置すると共に、流出口部分が一方又は両方の第二開口壁体における他方の第一開口壁体寄り部位に位置するものである。
【００２７】
このように本発明によれば、熱交換器の対向する端面にそれぞれ配置される他の熱交換用流体の流入出口が、熱交換器の互いに離れた各第一開口壁体の近傍にそれぞれ配設され、他の熱交換用流体を熱交換ユニットにおける各第二隙間部の一端側から他端側へ向かわせることにより、第二隙間部に流通する他の熱交換用流体を側方で出し入れしつつ、第一隙間部に流通する一の熱交換用流体に対し平行な流れを設定できることとなり、プレートを隔てた各熱交換用流体の流れ関係を並流又は向流とすることができ、コンパクトながら熱交換効率の良い熱交換器を構成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
（本発明の第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態を図１ないし図１０に基づいて説明する。図１は本実施の形態に係る熱交換器の正面図、図２は本実施の形態に係る熱交換器の一部切欠拡大右側面図、図３は本実施の形態に係る熱交換器の一部切欠拡大底面図、図４は本実施の形態に係る熱交換器における熱交換ユニットへのコーナ隔壁部及び各内面板連結状態説明図、図５は本実施の形態に係る熱交換器における熱交換ユニットとコーナ隔壁部との一体化状態説明図、図６は本実施の形態に係る熱交換器における熱交換ユニット端部への外側隔壁材及び内側隔壁材の配置状態説明図、図７は本実施の形態に係る熱交換器に用いる外側隔壁材及び内側隔壁材の一部省略斜視図、図８は本実施の形態に係る熱交換器における熱交換ユニットの概略構成説明図、図９は本実施の形態に係る熱交換器の上部縦断面図、図１０は本実施の形態に係る熱交換器における第二隙間部での流体流れ状態説明図である。
【００２９】
前記各図において本実施の形態に係る熱交換器１の外殻構造は、金属薄板製の熱交換用プレート５１を複数並列させて一体化した熱交換ユニット５０の周囲に、複数の略歯型状部分を有する厚板状の外側隔壁材１０ａ及び内側隔壁材１０ｂからなり、各隔壁材１０ａ、１０ｂの略歯型状部分を各熱交換用プレート５１間の隙間所定箇所に挿入、溶接して一体化されてなるコーナ隔壁部１０と、コーナ隔壁部１０に一体に連結されて熱交換ユニット５０における熱交換用プレート５１全体のあらわれる二つの端面にそれぞれ外側から重なる状態で配設される隔壁体１１と、コーナ隔壁部１０及び隔壁体１１に一体に連結されて熱交換ユニット５０における各第一隙間部５５の開口５５ａのある二つの端面の外方にそれぞれ配設される第一開口壁体１２と、コーナ隔壁部１０及び隔壁体１１に一体に連結されて熱交換ユニット５０における各第二隙間部５６の開口５６ａのある二つの端面の外方にそれぞれ配設される第二開口壁体１５とを備える構成である。
【００３０】
前記熱交換用プレート５１は、略矩形状の金属薄板を素材とし、所定のプレス工程を経て略中央部分に伝熱部分となる凹凸パターン部（図示を省略）を成型されると共に、プレートの平行な二つの短辺に沿う所定範囲に壇状部５２として他部分より高い平坦隆起部分を成型される一方、平行な二つの長辺に沿う部位を隆起させない平面部５３とされてなる構成である。前記凹凸パターン部は、一方の面に高温の熱交換用流体、他方の面に低温の熱交換用流体がそれぞれ接触して熱伝達を行うのに最適化された凹凸形状を有する領域であり、熱伝達特性に優れた波形断面形状や、凝縮水を速やかに排出可能な溝状部分などを有する公知の凹凸形状となっており、詳細な説明を省略する。
【００３１】
この熱交換用プレート５１からなる熱交換ユニット５０は、熱交換用プレート５１における壇状部５２の隆起する側とは反対面を表面、壇状部５２の隆起する側を裏面とすると、複数の熱交換用プレート５１を、表面同士は長辺をなす各端辺部位、すなわち平面部５３でこの長辺全長にわたり溶接すると共に、裏面同士は短辺をなす端辺部位で前記表面側での溶接対象に含まれる両端の平面部５３を残して溶接する、すなわち壇状部５２で溶接するようにして、複数並列状態で溶接一体化して形成される。実際の熱交換ユニット５０の製作にあたっては、各熱交換用プレート５１同士が、長辺に沿う平面部５３同士を溶接されて二つずつ組合わされた後、これら組合わされた各組（単位プレート組４０）が各熱交換用プレート５１短辺側の壇状部５２同士をそれぞれ溶接される手順で一体化される。
【００３２】
この熱交換ユニット５０では、各プレート間の隙間が一つおきに、プレート表面間の第一隙間部５５と、プレート裏面間の第二隙間部５６とをなし、第一隙間部５５が一の熱交換用流体を流通させる一方、第二隙間部５６が他の熱交換用流体を流通させることとなる。第一隙間部５５は、熱交換用プレート５１の平行な二つの短辺に沿ってそれぞれ開口する隙間であり、各壇状部５２に挟まれた各開口５５ａを通じて一の熱交換用流体を流入出させる。また、第二隙間部５６は、前記短辺と直角をなす二つの長辺に沿ってそれぞれ開口する隙間であり、各平面部５３に挟まれた各開口５６ａを通じて他の熱交換用流体を流入出させる。
【００３３】
前記コーナ隔壁部１０は、熱交換ユニット５０をなす熱交換用プレート５１のうち同じ向きのプレートの並列配設ピッチに等しいピッチで形成される略歯型状部分１０ｃ、１０ｄを一端部に有する外側隔壁材１０ａ及び内側隔壁材１０ｂからなり、熱交換ユニット５０の各コーナ部分で、外側隔壁材１０ａの略歯型状部分１０ｃを、熱交換ユニット５０における前記長辺全長にわたって溶接一体化された二枚一組のプレート平面部５３の並列する各組に挟まれた各空隙５７に挿入し、且つ内側隔壁材１０ｂの略歯型状部分１０ｄを、各第一隙間部５５の開口５５ａにおける両側端所定範囲部分に挿入しつつ、両隔壁材１０ａ、１０ｂを略歯型状部分１０ｃ、１０ｄ間に挟まれる各熱交換用プレート５１の一部分ごと溶接一体化して形成されてなる構成である。
【００３４】
前記外側隔壁材１０ａは、熱交換用プレート５１と同素材の厚い板状体の一端部に、各熱交換用プレート５１の溶接で閉じ合わされた各平面部５３間の空隙５７における開口５５ａ寄り所定範囲部分の空隙形状に略一致する略歯型状部分１０ｃを形成されてなる構成である。この外側隔壁材１０ａにおける略歯型状部分１０ｃとは反対側の他端部は、略歯型状部分１０ｃがその挿入対象箇所である前記空隙の所定範囲部分へ配置される状態で、熱交換用プレート５１の側端からわずかに突出するように形成される。
【００３５】
前記内側隔壁材１０ｂは、前記外側隔壁材１０ａと同じ板状体の略直角に折曲げられた先端部分に、挿入対象箇所である開口５５ａの両側端における所定範囲部分の空隙形状に略一致する略歯型状部分１０ｄを形成される一方、略歯型状部分１０ｄとは反対側で略歯型状部分１０ｄと略直角をなす他端部を、略歯型状部分１０ｄの挿入対象箇所配置状態で熱交換用プレート５１端部から所定長さ突出する形状として形成される構成である。
【００３６】
前記隔壁体１１は、熱交換ユニット５０における熱交換用プレート５１表面及び／又は裏面全体のあらわれる二つの端面に重なる状態で配設され、各コーナ隔壁部１０のプレート並列方向側の端部にそれぞれ一体に且つ水密維持状態で連結される構成であり、熱交換ユニット５０の前記各端面を覆うものである。この隔壁体１１は、内面板１１ａ及び補強材１１ｂという二つの板状体の組合わせ構造となっている。
【００３７】
前記内面板１１ａは、熱交換用プレート１１と同素材の薄い金属板で形成され、熱交換ユニット５０の長辺方向寸法に、各コーナ隔壁部１０の熱交換ユニット５０からの長辺延長方向突出長さ分を合わせた縦寸法を有し、且つ熱交換ユニット５０の短辺方向寸法に各コーナ隔壁部１０の熱交換ユニット５０からの短辺延長方向突出長さ分を合わせた横寸法を有し、また各コーナ部分をそれぞれ所定範囲切り欠かれた形状とされてなり、各コーナ隔壁部１０、第一開口壁体１２及び第二開口壁体１５にそれぞれ水密維持状態で溶接一体化されて熱交換ユニット５０と一体に配設される構成である。
【００３８】
前記補強材１１ｂは、内面板１１ａより厚く且つ熱交換ユニット５０に導入される各熱交換用流体から加わる圧力では変形しない程度の強度を有する板状体で形成され、内面板１１ａに対し縦横とも所定寸法分大きくなる矩形状の外形とされてなり、外側から内面板１１ａに当接して重なり合う状態で、各端部を第一開口壁体１２及び第二開口壁体１５にボルト１９等を用いて連結されることで、内面板１１ａ及び熱交換ユニット５０と一体に配設される構成である。この補強材１１ｂの素材は、内面板１１ａや熱交換用プレート５１とは異なるものを用いることができ、適切な強度及び熱交換用流体との接触で変化しない性質を備えるものであればよい。
【００３９】
前記第一開口壁体１２は、熱交換ユニット５０における各第一隙間部５５の開口５５ａのある各端面の外方にそれぞれ配設され、第一隙間部５５の開口５５ａの両側端に位置する状態となっている各コーナ隔壁部１０の前記内側隔壁材１０ｂ該当部分並びに前記各隔壁体１１の端部に一体に且つ水密維持状態で連結される構成であり、各第一隙間部５５の開口５５ａを前記一の熱交換用流体の流入出口部位のみ残して外部から隔離するものである。この第一開口壁体１２も、内面板１３及び補強材１４という二つの略板状体の組合わせ構造となっている。
【００４０】
前記内面板１３は、前記隔壁体１１の内面板１１ａ同様の薄い金属板で形成され、熱交換ユニット５０における各開口５５ａのある端面部とほぼ同じ大きさの矩形状とされると共に、略中央位置には開口孔１３ａを穿設されてなり、各端辺部をそれぞれ前記各コーナ隔壁部１０のうち内側隔壁材１０ｂ他端部に該当する端部及び前記隔壁体１１の内面板１１ａ端部にそれぞれ水密維持状態で溶接一体化される構成であり、熱交換ユニット５０と一体化して各開口５５ａを開口孔１３ａ部分のみ残して外側から覆う状態となる。
【００４１】
この内面板１３における開口孔１３ａが、開口５５ａを通じて各第一隙間部５５と連通する熱交換用流体の流入出口となる。この開口孔１３ａの周囲には、流体を導く管部１３ｂが突設され、さらにその先端には熱交換用流体の供給、送出管等を接続するためのフランジ部１３ｃが一体に形成される構成である。
【００４２】
前記補強材１４は、前記隔壁体１１の補強材１１ｂのちょうど半分となる横寸法を有すると共に、この隔壁体１１の二枚の補強材１１ｂ間に収る奥行方向寸法を有し、且つ前記隔壁体１１の補強材１１ｂ同様の強度となる二つの略板状体で形成され、内面板１３の開口孔１３ａ外方の管部１３ｂを間に挟んだ組合せ状態で内面板１３に外側から重ね合せて配設される構成である。補強材１４の組合せ状態での中央部分には、内面板１３から突出する管部１３ｂを貫通させる切欠き部１４ａが設けられ、管部１３ｂ及びフランジ部１３ｃのみを外部に露出させた状態で内面板１３を確実に覆える仕組みとなっている。この補強材１４は、隔壁体１１における補強材１１ｂのちょうど内面板１１ａから前記補強材１４の厚さ分張出した状態となっている上下端部にそれぞれボルト１９等を用いて一体に連結されることで強固に固定される。
【００４３】
前記第二開口壁体１５は、熱交換ユニット５０における各第二隙間部５６の開口５６ａのある各端面の外方にそれぞれ配設され、第二隙間部５６の開口５６ａの両側端に位置する状態となっている各コーナ隔壁部１０の前記外側隔壁材１０ａ該当部分並びに前記各隔壁体１１の端部に一体に且つ水密維持状態で連結される構成であり、各第二隙間部５６の開口５６ａを前記他の熱交換用流体の流入出口部位のみ残して外部から隔離するものである。この第二開口壁体１５も、内面板１６及び補強材１７、１８という三つの略板状体の組合わせ構造となっている。
【００４４】
前記内面板１６は、前記隔壁体１１の内面板１１ａ同様の薄い金属板で形成され、熱交換ユニット５０における各開口５６ａのある端面部とほぼ同じ大きさの矩形状とされると共に、端部寄りの所定位置に開口孔１６ａを穿設されてなり、各端辺部をそれぞれ前記各コーナ隔壁部１０のうち外側隔壁材１０ａ他端部に該当する端部及び前記隔壁体１１の内面板１１ａ側端部にそれぞれ水密維持状態で溶接一体化される構成であり、熱交換ユニット５０と一体化して各開口５６ａを開口孔１６ａ部分のみ残して外側から覆う状態となる。開口孔１６ａの配設位置は、一方の端面側では下側の第一開口壁体１２寄り、他方の端面側では上側の第一開口壁体１２寄りとなっている。
【００４５】
この内面板１６における開口孔１６ａが、開口５６ａを通じて各第二隙間部５６と連通する熱交換用流体の流入出口となる。この開口孔１６ａの周囲には、前記第一開口壁体１２の場合と同様、流体を導く管部１６ｂが突設されると共に、その先端には熱交換用流体の供給、送出管等を接続するためのフランジ部１６ｃが一体に形成される構成である。また、内面板１６内側には、熱交換ユニット５０側端部における各平面部５３間の空隙５７の形状に略一致する略歯型状の断面形状部分（図示を省略）を有する部材で形成され、内面板１６と熱交換ユニット５０間に生じたユニット縦方向に連続する隙間を埋める隙間閉塞体５８が配設される。
【００４６】
前記補強材１７、１８は、組合せ状態で熱交換ユニット５０の縦寸法に各コーナ隔壁部１０の突出分を加えた縦寸法となると共に、それぞれ前記第一開口枠体１２の補強材１４と同じ奥行方向寸法を有し、且つ前記隔壁体１１の補強材１１ｂ同様の強度を有する大小二つの略板状体で形成され、内面板１６の開口孔１６ａ外方の管部１６ｂを間に挟んだ組合せ状態で内面板１６に外側から重ね合せて配設される構成である。補強材１７、１８の組合せ状態での中間部分には、内面板１６から突出する管部１６ｂを貫通させる切欠き部１７ａ、１８ａが設けられ、管部１６ｂ及びフランジ部１６ｃのみを外部に露出させた状態で内面板１６を確実に覆える仕組みとなっている。この補強材１７、１８は、隔壁体１１における補強材１１ｂのちょうど内面板１１ａから前記補強材１７、１８の厚さ分張出した状態となっている側端部に、それぞれボルト１９等を用いて一体に連結されることで強固に固定される。この補強材１７、１８の組合せは、内面板１６の開口孔１６ａ位置に対応して、熱交換ユニット５０の一方の端面側では大きい方の補強材１７を上側とされ、他方の端面側では小さい方の補強材１８を上側とされてそれぞれ配設される。
【００４７】
次に、本実施の形態に係る熱交換器外殻構造の形成過程について説明する。まず、熱交換器１内部に配設される熱交換ユニット５０の組立工程について説明する。金属板のプレス成型により得られた熱交換用プレート５１は、まず、同様にして成型された他の熱交換用プレート５１と天地及び表裏を逆にした状態で長辺に沿う平面部５３同士が互いに密着するように二つ重ね合される。
【００４８】
これら重ね合された二つの熱交換用プレート５１は、長辺に沿う平面部５３を溶接代としてシーム溶接され、一体化した一つの単位プレート組４０となる。単位プレート組４０をなす熱交換用プレート５１間には、隙間として第一隙間部５５が生じ、この第一隙間部５５の開口５５ａが短辺に沿う壇状部５２に挟まれる形で開口する（図８参照）。さらに、単位プレート組４０は、同様にして形成された他の単位プレート組４０と壇状部５２同士で互いに密着する状態で並列に重ね合され、密着し合う壇状部５２をシーム溶接され、一体化される。
【００４９】
こうして単位プレート組４０が一体化された状態では、単位プレート組４０間に隙間として第二隙間部５６が生じると共に、この第二隙間部５６の開口５６ａが各平面部５３間に開口する（図８参照）。前記同様に単位プレート組４０同士の溶接を繰返し、最終的に全ての単位プレート組４０を一体化して熱交換ユニット５０とする。ただし、壇状部５２間の開口５５ａは狭く、その両端部には物理的にシーム溶接機の電極を到達、接触させられないため、開口５５ａの両側端部分所定長さ範囲に沿う壇状部５２間には未溶接部が残り、隙間のない密着一体化状態とはなっていない。
【００５０】
得られた熱交換ユニット５０に対し、側端部の各平面部５３間の空隙５７における開口５５ａ寄り端部に外側隔壁材１０ａの略歯型状部分１０ｃを挿入すると共に、開口５５ａの側端寄り部分に内側隔壁材１０ｂの略歯型状部分１０ｄを挿入し、挿入された各各隔壁材１０ａ、１０ｂの各略歯型状部分１０ｃ、１０ｄ周縁部同士を、これらに挟まれた各熱交換用プレート５１端部ごと溶接する。
【００５１】
溶接作業において、外側隔壁材１０ａと内側隔壁材１０ｂの厚い各略歯型状部分１０ｃ、１０ｄが薄い熱交換用プレート５１に対し両側に位置して溶接時に大きな入熱量を許容できることから、各各隔壁材１０ａ、１０ｂ及び熱交換用プレート５１に対し、入熱量が大きくなるものの溶接速度の速い溶接法（ＭＩＧ溶接など）による溶接が行え、溶接作業性に優れると共に、熱交換用プレート５１と各隔壁材１０ａ、１０ｂとが強固に一体化し、高強度の溶接継手が得られる。
【００５２】
この時、開口５５ａの側端部周辺に残っていた熱交換用プレート５１間の未溶接部も各隔壁材１０ａ、１０ｂの略歯型状部分１０ｃ、１０ｄと共に溶接一体化されて完全に隙間がない状態となり、未溶接部分に対応する別途の溶接作業が不要となり、溶接作業の能率を向上させられると共に、溶接部分全体を一様な強度として熱交換用流体同士の圧力差が大きい状態に確実に対応させられ、流体流路間の隔離を確実なものとすることができる。この溶接時において、溶接部分からスパッタが飛散しても、溶接部分の両側には各隔壁材１０ａ、１０ｂが連続する壁状に存在していることから、開口５５ａなど開口内へスパッタが達することはなく、伝熱や流体流動への悪影響が未然に防止できる。
【００５３】
こうした溶接を経て、各隔壁材１０ａ、１０ｂの一体化したコーナ隔壁部１０が得られ、熱交換用プレート５１とも一体化している各コーナ隔壁部１０は熱交換ユニット５０の各コーナ部分に一体に配置された状態となる。熱交換ユニット５０では、開口５５ａと開口５６ａの間に一体化したコーナ隔壁部１０が存在していることで、開口５５ａと開口５６ａとが互いに連通することなく確実に隔離された状態となっている。そして、熱交換ユニット５０はこのコーナ隔壁部１０を介して外殻をなす他の部材と連結されることから、熱交換ユニット５０側で連結のための突出形状部分等を設ける必要が無く、ユニットをなす各プレートには単純な矩形状金属板をそのままプレス加工して利用できる仕組みである。
【００５４】
この後、コーナ隔壁部１０の熱交換用プレート５１並列方向の両端部に隔壁体１１の内面板１１ａを溶接して一体化し、さらに、第一開口壁体１２の内面板１３を各コーナ隔壁部１０の内側隔壁材１０ｂ他端部にあたる端部及び前記内面板１１ａ上下端部に溶接一体化すると共に、第二開口壁体１５の内面板１６を各コーナ隔壁部１０の外側隔壁材１０ａの他端部にあたる端部及び前記内面板１１ａ側端部に溶接一体化して、熱交換ユニット５０の外側に各内面板１１ａ、１３、１６を配置し、各内面板１３、１６の開口孔１３ａ、１６ａ以外での熱交換ユニット５０の外部に対する隔離状態を確実なものとする。さらに、第二開口壁体１５の補強材１７、１８を内面板１６に当接した状態で保持し、且つ第一開口壁体１２の補強材１４を内面板１３に当接した状態で保持した後、隔壁体１１の補強材１１ｂを内面板１１ａに当接させつつ各補強材１４、１７、１８にボルト１９等で取付けて固定すれば、熱交換器外殻の完成状態となる。
【００５５】
この熱交換器１の外殻をなす隔壁体１１、第一開口壁体１２、及び第二開口壁体１５が、それぞれ薄板である内面板１１ａ、１３、１６と、その外側に配設される十分な強度の補強材１１ｂ、１４、１７、１８とを組合わせた構造とされていることから、各内面板１１ａ、１３、１６を容易に各コーナ隔壁部１０や他の内面板と溶接一体化できる一方、補強材１１ｂ、１４、１７、１８には熱交換ユニット５０側への溶接の可、不可を考慮する必要が無く、補強材１１ｂ、１４、１７、１８には熱交換用プレート５１とは異なる材質を採用でき、強度と熱交換用流体に対する耐食性を満たした低コストの材質とすれば、熱交換器１全体の低コスト化が図れることとなる。
【００５６】
熱交換器１においては、第一開口壁体１２及び第二開口壁体１５の各内面板１３、１６上での開口孔１３ａ、１６ａの配置及び大きさの設定によって、熱交換用流体の入口及び出口の設定が容易かつ柔軟に行え、各種用途の熱交換に対応できることとなる。実際の熱交換器１の設置、据付け、熱交換用流体の供給、送出用の管路等との接続は、各補強材１４、１７、１８の外側に露出させたフランジ部１３ｃ、１６ｃを用いて行うこととなり、支持強度を高くでき、且つその接続連結作業も行いやすい。
【００５７】
この熱交換器１では、開口孔１３ａ及び各開口５５ａを通じて第一隙間部５５に一の熱交換用流体を流通させる一方、開口孔１６ａ及び各開口５６ａを通じて熱交換ユニット５０の第二隙間部５６に他の熱交換用流体を流通させることで、二つの熱交換用流体間での熱交換が行えることとなる。他の熱交換用流体を縦方向一端側の開口孔１６ａからこれと離れた他端側の開口孔１６ａへ向かうようにしていることで、開口５６ａに対し他の熱交換用流体を横から出し入れしつつ、第二隙間部５６で流体を縦方向に流すことができ、熱交換用プレート５１を挟んだ反対側で第一隙間部５５を縦方向に流れる一の熱交換用流体と、この第二隙間部５６を流れる他の熱交換用流体との流れ関係は並流又は向流となる。
【００５８】
この使用状態において、熱交換用流体同士の圧力差が大きい場合には熱交換用流体からの圧力が熱交換ユニット５０や隔壁体１１、第一開口壁体１２、及び第二開口壁体１５に加わるものの、プレート同士の溶接に加え各コーナ隔壁部１０とも溶接一体化されて高い連結強度が得られている熱交換ユニット５０に圧力による変形はなく、熱交換ユニット５０における各隙間部５５、５６同士の隔離状態を確保できる。また、隔壁体１１、第一開口壁体１２、及び第二開口壁体１５はそれぞれ内面板１１ａ、１３、１６を溶接一体化されると共に、その外側から相互に連結している補強材１１ｂ、１４、１７、１８でそれぞれ支持する組合せ構造とされているため、変形や変位等は一切無く、各隙間部５５、５６と外部との隔離状態も維持できる。
【００５９】
また、第二開口壁体１５の内面板１６と、熱交換ユニット５０との間に生じている隙間が、隙間閉塞体５８で塞がれていることから、第二隙間部５６へ流通させる他の熱交換用流体の流入口又は流出口となっている開口孔１６ａの内面板１６における配設位置が熱交換ユニット５０縦方向について互いに離れていても、熱交換用プレート５１間の第二隙間部５６から内面板１６に沿う隙間部分へ迂回する熱交換用流体の流れが一切生じないこととなり、確実に流体を第二隙間部５６に通して、第一隙間部５５を通る熱交換用流体との熱交換を適切に行わせることができる。さらに、隙間閉塞体５８が隙間を塞ぎつつ内面板１６と熱交換ユニット５０に密着することから、隙間部分の断面形状が変化しにくくなり、流体からの圧力による変形に対する耐性が著しく高まることとなり、熱交換器１としての強度も向上する。
【００６０】
このように、本実施の形態に係る熱交換器外殻構造においては、熱交換用プレート５１を所定の端辺同士で溶接して複数並列状態で一体化させてなる熱交換ユニット５０に対し、第一隙間部５５の開口５５ａにおける側端部分内外に沿う形状の略歯型状部分１０ｃ、１０ｄを有する外側隔壁材１０ａ及び内側隔壁材１０ｂを熱交換用プレート５１ごと溶接一体化して熱交換ユニット５０と一体のコーナ隔壁部１０を得ると共に、このコーナ隔壁部１０に連結されて熱交換ユニット５０の最も外側のプレートに沿う隔壁体１１、第一隙間部５５の開口５５ａを覆う第一開口壁体１２、及び第二隙間部５６の開口５６ａを覆う第二開口壁体１５をそれぞれ配設し、一体に連結したコーナ隔壁部１０、隔壁体１１、第一開口壁体１２、及び第二開口壁体１５で熱交換ユニット５０を覆った状態とすることから、各第一隙間部開口５５ａの両側端部にて熱交換ユニット５０と強固に一体化したコーナ隔壁部１０を基礎として隔壁体１１及び両壁体１２、１５が熱交換ユニット５０周囲を覆う簡略な構造で外部と熱交換ユニット５０を確実に隔離でき、熱交換ユニット５０と必要最小限の外殻部材で大型化を伴わずに熱交換器１を構成できることとなり、熱交換器１のコンパクト化が図れる。
【００６１】
なお、前記実施の形態に係る熱交換器外殻構造においては、第二開口壁体１５の内面板１６における開口孔１６ａを各端面ごとに一つずつとなるように設ける構成としているが、これに限らず、開口５６ａに連通する開口孔を内面板１６に複数設ける構成とすることもでき、例えば、図１１に示すように、各内面板１６の縦方向両端の各第一開口壁体１２寄り位置に開口孔（図示を省略）、管部１６ｂ、及びフランジ部１６ｃをそれぞれ設けて両端面で合計四箇所の開口孔を設け、他の熱交換用流体を縦方向一端側の二つの開口孔から他端側の二つの開口孔へ向かうようにすれば、前記実施の形態同様、開口５６ａに対し他の熱交換用流体を横から出し入れしつつ第二隙間部５６で前記流体を縦方向に流せることに加え、第二隙間部５６の全域へ流体をより確実に行渡らせることができ、熱交換性能をより一層向上させられる。
【００６２】
また、前記実施の形態に係る熱交換器外殻構造において、第一開口壁体１２の補強材１４及び第二開口壁体１５の補強材１７、１８は、管部及びフランジ部が一体化されている内面板１３、１６に問題無く取付が行えるよう、それぞれ複数の分割体とされ、これらを組合わせて各内面板１３、１６を覆い、且つ各補強材の合せ目部分には各開口孔外側の管部１３ｂ、１６ｂを貫通させる貫通孔部分を生じさせるための切欠き部１４ａ、１７ａ、１８ａが設けられる構成としているが、これに限らず、補強材を一枚の略板状部材とし、管部１３ｂ、１６ｂの貫通する孔のみ穿設する構成とすることもでき、この場合は管部１３ｂ、１６ｂ先端のフランジ部１３ｃ、１６ｃを管部と別体に形成して、補強材を内面板外側に取付けた後にフランジ部を管部に一体化させるようにすればよい。さらに、図１１に示すように、内面板における管部及びフランジ部の配置数が多くなった場合等に対応して、一内面板外側に設けられる補強材の分割数を三以上の複数とすることもできる。
【００６３】
（本発明の第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態を図１２ないし図１６に基づいて説明する。図１２は本実施の形態に係る熱交換器の正面図、図１３は本実施の形態に係る熱交換器の一部切欠右側面図、図１４は本実施の形態に係る熱交換器の一部切欠底面図、図１５は本実施の形態に係る熱交換器における熱交換ユニットへのコーナ隔壁部及び各内面板連結状態説明図、図１６は本実施の形態に係る熱交換器における第二隙間部での流体流れ状態説明図である。
【００６４】
前記各図において本実施の形態に係る熱交換器２の外殻構造は、前記第１の実施形態同様、熱交換用プレート５１を複数並列させて一体化した熱交換ユニット５０の周囲に、コーナ隔壁部２０と、隔壁体２１と、第一開口壁体２２と、第二開口壁体２５とを備える一方、各熱交換用流体の流入出口に係る第一開口枠体２２及び第二開口壁体２５の各構成を大きく異ならせたものである。なお、前記熱交換用プレート５１及びこれを複数並列させて一体化した熱交換ユニット５０については、前記第１の実施形態同様の構成であり、説明を省略する。
【００６５】
前記コーナ隔壁部２０は、前記第１の実施形態同様、略歯型状部分（図示を省略）を有する外側隔壁材２０ａと内側隔壁材２０ｂとを、それぞれ略歯型状部分を熱交換ユニット５０における各第一隙間部５５の開口５５ａの両側端部及びその外側の空隙５７に挿入した状態から各プレートごと溶接一体化して形成される構成とされる一方、異なる点として、一部のコーナ隔壁部２０において、外側隔壁材２０ａにおける略歯型状部分とは反対側の他端部が、略歯型状部分をその挿入対象箇所である前記空隙５７の所定範囲部分に配置された状態での、熱交換用プレート５１の側端から突出する量を大きくするように形成される構成を有するものである。
【００６６】
この突出量の大きい側のコーナ隔壁部２０端部から第二開口壁体２５の端部が所定間隔をおいて離して配設されることで、他の熱交換用流体の流入出口となる開口孔２６ａが生じる仕組みとなっている。また、これらのコーナ隔壁部２０近傍に第二開口壁体２５の端部が存在しないことで、コーナ隔壁部２０に隣接してスペースが生じており、この部分に、隔壁体２１、第一開口壁体２２の一部を溶接によらずに熱交換ユニット５０と一体に強固に固定可能とするためのコーナ支持材２８がそれぞれ配設される。このコーナ支持材２８は、熱交換ユニット５０のプレート並列方向側の奥行き寸法と略等しい長さを有する金属製略角柱状体であり、コーナ隔壁部２０に隣接する状態で保持されるものの、直接一体化されることはなく、隔壁体２１及び第一開口壁体２２とボルト締め等で連結されてはじめてコーナ隔壁部２０及び熱交換ユニット５０と一体に固定された状態となる。
【００６７】
前記隔壁体２１は、前記第１の実施形態の例と同様の内面板２１ａと補強材２１ｂの組合わせ構造であり、熱交換ユニット５０における熱交換用プレート５１表面及び／又は裏面全体のあらわれる二つの端面に重なる状態で配設されて前記各端面を覆う構成とされる一方、異なる点として、第一開口壁体２２の構造に合わせて、補強材２１ｂの縦方向寸法を各第一開口壁体２２の厚さ分小さく形成される構成を有するものである。
【００６８】
前記第一開口壁体２２は、前記第１の実施形態同様、内面板２３と補強材２４の組合わせ構造として、熱交換ユニット５０における各第一隙間部５５の開口５５ａのある各端面の外方にそれぞれ配設される構成とされる一方、異なる点として、内面板２３が略枠状体とされて開口を大きく形成されてなり、補強材２４に熱交換用流体の流入出口を具体的に規定する開口孔が設けられる構成を有するものである。
【００６９】
前記内面板２３は、前記隔壁体２１の内面板２１ａ同様の薄い金属板で形成され、隔壁体２１の補強材２１ｂ横寸法に略等しい長辺寸法を有すると共に、熱交換ユニット５０のプレート並列方向側の奥行方向寸法に隔壁体２１の厚さ（２枚分）を加えた短辺寸法を有し、また熱交換ユニット５０における各第一隙間部５５の開口５５ａのある端面と略同じ大きさの中央開口部２３ａを穿設されて略矩形枠状体とされ、中央開口部２３ａに沿う周縁部をそれぞれ前記各コーナ隔壁部２０の内側隔壁材２０ｂ該当部分及び前記隔壁体２１の内面板２１ａ端部に水密維持状態で溶接一体化される構成である。この内面板２３には、補強材２４取付用のボルト２９が貫通する孔２３ｂも多数穿設される。
【００７０】
前記補強材２４は、内面板２３と略同じ外形で且つ前記隔壁体２１の補強材２１ｂ同様の強度となる厚い略板状体で形成され、内面板２３に外側から水密を維持しつつ重なり合う状態で且つ着脱可能に配設され、内面板２３の中央開口部２３ａに面する所定位置には開口孔２４ａを穿設されてなる構成であり、この補強材２４が、内面板２３の中央開口部２３ａ及びその内側の熱交換ユニット５０端面の各開口５５ａを開口孔２４ａ部分を残して覆う仕組みとなっている。補強材２４における開口孔２４ａの周囲には、熱交換用流体を導く管部２４ｂが突設され、さらにその先端には流体の供給、送出管等を接続するためのフランジ部２４ｃが一体に形成される構成である。この補強材２４は、内面板２３の他、コーナ支持材２８及び隔壁体２１の補強材２１ｂにもボルト２９等を用いて一体に取付けられて強固に固定される構成である。
【００７１】
前記第二開口壁体２５は、前記第１の実施形態同様、内面板２６と補強材２７の組合わせ構造となっており、熱交換ユニット５０における各第二隙間部５６の開口５６ａのある各端面の外方にそれぞれ配設される構成とされる一方、前記内面板２６と補強材２７の各形状を異ならせた構成を有するものである。
【００７２】
前記内面板２６は、前記第１の実施形態同様、隔壁体２１や第一開口壁体２２の内面板２１ａ、２３と同じ金属薄板で形成されるものの、異なる構成として、縦寸法が熱交換ユニット５０より短い矩形状とされ、流体の流入出口としての孔等は一切穿設されず、開口５６ａの長手方向両端部に位置する状態となっている二つのコーナ隔壁部２０のうち外側隔壁材１０ａ他端部に該当する端部の横方向突出量が小さい方に一端辺部を溶接されると共に、この一端辺部と直角をなす二つの端辺部を隔壁体２１の内面板２１ａ側端部にそれぞれ溶接され、各開口５６ａを一部のみ残して外側から覆う状態で熱交換ユニット５０と水密維持状態で溶接一体化される構成を有するものである。
【００７３】
内面板２６の前記一端辺部と平行な他端辺部は、外側隔壁材２０ａ他端部に該当する端部の横方向突出量を大きくされたコーナ隔壁部２０から離れて熱交換ユニット５０の前記端面に沿う所定箇所に位置しており、内面板２６全体が熱交換ユニット５０の縦方向端部のいずれかに寄った配設状態となっている。具体的には、一方の端面側では熱交換ユニット５０の上端寄り、他方の端面側では下端寄りにそれぞれ内面板２６は位置している。
【００７４】
この内面板２６の溶接されていない他端辺部とコーナ隔壁部２０との間の開放部分が、開口５６ａを通じて第二隙間部５６と連通する熱交換用流体の流入出口となる開口孔２６ａをなし、各開口５６ａをこの開口孔２６ａを残して内面板２６により覆うことで、第二隙間部５６を確実に外部から隔離する仕組みとなっている。この他、内面板２６内側には、内面板２６と熱交換ユニット５０間に生じたユニット縦方向へ連続する隙間を埋めて熱交換用流体がこの隙間へ迂回するのを防ぐ隙間閉塞体（図示を省略）が配設されると共に、内面板２６他端辺部には、熱交換ユニット５０側端部における各平面部５３間の空隙５７の形状に略一致する略歯型状部分（図示を省略）を一端部に有する案内板２６ｂが溶接一体化されて配設され、開口孔２６ａと外部との間で熱交換用流体を漏れ無く導くための管部分の一部をなす。
【００７５】
前記補強材２７は、前記隔壁体２１の補強材２１ｂ同様の強度となる厚い板状体で形成され、内面板２６と同様の矩形状の縦方向端部にコーナ隔壁部２０の縦方向寸法分の矩形領域を加えた大きさとされてなり、外側から内面板２６に当接する状態で各端部を他の補強材２１ｂ、２４と連結固定されて配設される構成である。この補強材２７は、内面板２６の非溶接側端辺部とコーナ隔壁部２０との間の開口孔２６ａには重ならない配置とされてそのまま開口孔２６ａを外部に開放させている。
【００７６】
開口孔２６ａの周囲には、コーナ隔壁部２０の横方向突出部分と案内板２６ｂの他、隔壁体２１の内面板２１ａと水密維持状態で一体化される延長板２６ｃが配設され、これらコーナ隔壁部２０、案内板２６ｂ、及び延長板２６ｃが互いに水密維持状態で溶接一体化されて熱交換用流体を導く管部分をなし、さらにその先端には、熱交換用流体の供給、送出管等を接続するためのフランジ部２７ａが水密維持状態で一体に取付けられる仕組みである。
【００７７】
次に、本実施の形態に係る熱交換器外殻構造の形成過程について説明する。なお、熱交換ユニット５０の組立工程については、前記第１の実施形態同様の工程となっており、説明を省略する。
得られた熱交換ユニット５０に対し、両側端の各平面部５３間の空隙５７における開口５５ａ寄り端部にコーナ隔壁部２０をなす外側隔壁材２０ａの略歯型状部分を挿入すると共に、開口５５ａの側端寄り部分に内側隔壁材２０ｂの略歯型状部分を挿入し、挿入された各隔壁材２０ａ、２０ｂの各略歯型状部分間をこれらに挟まれた各熱交換用プレート５１端部ごと溶接する。こうして前記第１の実施形態の場合と同様に溶接作業を行うことで、熱交換用プレート５１と各隔壁材２０ａ、２０ｂとが強固に一体化すると共に、各隔壁材２０ａ、２０ｂの一体化したコーナ隔壁部２０が得られることとなる。
【００７８】
溶接を経て各コーナ隔壁部２０が熱交換ユニット５０の各コーナ部分に一体に配置された状態となり、開口５５ａと開口５６ａの間に一体化したコーナ隔壁部２０が存在していることで、前記第１の実施形態同様、開口５５ａと開口５６ａとが互いに連通することなく確実に隔離された状態となっている。この後、熱交換ユニットの開口５６ａ側の各端面端部における一方のコーナ隔壁部２０に第二開口壁体２５の内面板２６を溶接して一体化し、さらに隔壁体２１の内面板２１ａをコーナ隔壁部２０及び内面板２６に溶接一体化すると共に、第一開口壁体２２の内面板２３を各コーナ隔壁部２０の内側隔壁材２０ｂ他端部にあたる端部及び前記内面板２１ａに溶接一体化して、熱交換ユニット５０の外側に各内面板２１ａ、２３、２６を配置し、中央開口部２３ａ及び内面板２６とコーナ隔壁部２０との間の開口孔２６ａ以外での熱交換ユニット５０の外部に対する隔離状態を確実なものとする。さらに、一部のコーナ隔壁部２０に隣接させてコーナ支持材２８を取付けると共に、第二開口壁体２５の補強材２７を内面板２６に当接した状態で保持した後、隔壁体２１の補強材２１ａ、第一開口壁体２２の補強材２４をそれぞれコーナ支持材２８及び補強材２７に取付けて固定すれば、熱交換器外殻の完成状態となる。
【００７９】
熱交換器２においては、第二開口壁体２５の内面板２６における溶接されていない側の端辺部とコーナ隔壁部２０との間の開放部分の配置及び大きさの設定によって、熱交換用流体の入口及び出口の設定が容易かつ柔軟に行え、各種用途の熱交換に対応できる。この熱交換器２では、開口孔２４ａ、中央開口部２３ａ、及び各開口５５ａを通じて熱交換ユニット５０の各第一隙間部５５に一の熱交換用流体を流通させる一方、開口孔２６ａ及び各開口５６ａを通じて各第二隙間部５６に他の熱交換用流体を流通させることで、二つの熱交換用流体間での熱交換が行えることとなる。前記第１の実施形態同様、他の熱交換用流体を縦方向一端側の開口孔２６ａからこれと離れた他端側の開口孔２６ａへ向かうようにして、第二隙間部５６で流体を縦方向に流すことができ、第一隙間部５５を縦方向に流れる一の熱交換用流体と、この第二隙間部５６を流れる他の熱交換用流体との流れ関係は並流又は向流となる。
【００８０】
この使用状態において、熱交換用流体からの圧力が熱交換ユニット５０や隔壁体２１、第一開口壁体２２、及び第二開口壁体２５に加わるものの、前記第１の実施形態同様、熱交換ユニット５０に変形はなく、熱交換ユニット５０における各隙間部５５、５６同士の隔離状態を確保でき、また、溶接一体化された各内面板２１ａ、２３、２６を外側から補強材２１ｂ、２４、２７でそれぞれ支持する組合せ構造の隔壁体２１、第一開口壁体２２、及び第二開口壁体２５においても、変形や変位等は一切無く、各隙間部５５、５６と外部との隔離状態を維持できる。
【００８１】
また、第一開口壁体２２は、熱交換ユニット５０側に溶接一体化される枠状の内面板２３と、その外側に配設される十分な強度の補強材２４とからなり、補強材２４が内面板２３に対し着脱できることから、補強材２４を取外した状態で各内面板２３の中央開口部２３ａの大きさ分、開口５５ａを露出させることができ、熱交換用プレート５１の外部露出状態が得られる開口部分を各端面に十分に確保して、熱交換ユニット５０の分解を伴わずに熱交換用プレート５１に対する清掃等の保守作業が適切に行え、溶接による強固で耐圧性能に優れた構造と、優れた保守作業性とを両立させられる。
【００８２】
このように、本実施の形態に係る熱交換器外殻構造においては、熱交換ユニット５０における第二隙間部５６の開口５６ａ側の端面を覆う第二開口壁体２５が、コーナ隔壁部２０及び隔壁体２１の内面板２１ａに溶接一体化されて各開口５６ａの大部分を覆う内面板２６と、その外側に配設される高強度の補強材２７とからなり、内面板２６における溶接されていない側の端辺部とコーナ隔壁部２０との間の開放部分が熱交換用流体の流入出口をなすことから、内面板２６の溶接されていない端辺部の配置、すなわち内面板２６の長さを調整することで熱交換用流体の入口及び出口の設定が容易かつ柔軟に行え、熱交換用流体同士のいずれの流れ関係も設定でき、各種用途の熱交換に対応可能な熱交換器とすることができる。また、各コーナ隔壁部２０や隔壁体２１等との溶接作業は内面板２６のみとすることができ、薄板製の内面板２６を容易に各コーナ隔壁部２０や隔壁体２１等と溶接一体化させられる一方、開口５６ａを覆う内面板２６の外側にさらに補強材２７を取付けた組合せ構造の第二開口壁体２５は高い強度を確保して流体圧力による変形等を確実に防止でき、第一隙間部５５と第二隙間部５６、並びにこれらと外部との各隔離状態を確実に維持できる。加えて、補強材２１ａ、２４、２７には熱交換ユニット５０側への溶接の可、不可を考慮する必要が無く、所望の材質を用いることができ、強度的に優れると共に低コストな材質として熱交換器全体の低コスト化を図ることもできる。
【００８３】
（本発明の第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態を図１７ないし図２２に基づいて説明する。図１７は本実施の形態に係る熱交換器の正面図、図１８は本実施の形態に係る熱交換器の一部切欠右側面図、図１９は本実施の形態に係る熱交換器の一部切欠底面図、図２０は本実施の形態に係る熱交換器における熱交換ユニットへのコーナ隔壁部及び各内面板連結状態説明図、図２１は本実施の形態に係る熱交換器の上部縦断面図、図２２は本実施の形態に係る熱交換器における第二隙間部での流体流れ状態説明図である。
【００８４】
前記各図において本実施の形態に係る熱交換器３の外殻構造は、前記第２の実施形態同様、熱交換ユニット５０の周囲に、コーナ隔壁部３０と、隔壁体３１と、第一開口壁体３２と、第二開口壁体３５とを備える一方、異なる点として、第二開口壁体３５が第一開口壁体３２と同様の構成とされてなるものである。なお、前記熱交換用プレート５１及びこれを複数並列させて一体化した熱交換ユニット５０については、前記第１の実施形態同様の構成であり、説明を省略する。
【００８５】
前記コーナ隔壁部３０は、前記第２の実施形態同様、略歯型状部分（図示を省略）を有する外側隔壁材３０ａと内側隔壁材３０ｂとを、それぞれ略歯型状部分を熱交換ユニット５０における各第一隙間部５５の開口５５ａの両側端部及びその外側の空隙５７に挿入した状態から各プレートごと溶接一体化して形成される構成とされる一方、異なる点として、全てのコーナ隔壁部３０において、外側隔壁材３０ａにおける略歯型状部分とは反対側の他端部が、略歯型状部分をその挿入対象箇所である前記空隙５７の所定範囲部分に配置された状態での、熱交換用プレート５１の側端から突出する量を大きくするように形成される構成を有するものである。
【００８６】
この突出量の大きいコーナ隔壁部３０端部に第二開口壁体３５が取付けられることで、各コーナ隔壁部３０に隣接してスペースが生じており、この部分に、隔壁体３１、第一開口壁体３２、及び第二開口壁体３５の一部を溶接によらずに熱交換ユニット５０と一体に強固に固定可能とするためのコーナ支持材３８がそれぞれ配設される。このコーナ支持材３８は、熱交換ユニット５０のプレート並列方向側の奥行き寸法と略等しい長さを有する金属製略角柱状体であり、コーナ隔壁部３０に隣接する状態で保持されるものの、直接一体化されることはなく、隔壁体３１、第一開口壁体３２、及び第二開口壁体３５とボルト締め等で連結されてはじめてコーナ隔壁部３０及び熱交換ユニット５０と一体に固定された状態となる。
【００８７】
前記隔壁体３１は、前記第２の実施形態の例と同様の内面板３１ａと補強材３１ｂの組合わせ構造であり、熱交換ユニット５０における熱交換用プレート５１表面及び／又は裏面全体のあらわれる二つの端面に重なる状態で配設されて前記各端面を覆う構成とされる一方、異なる点として、コーナ隔壁部３０の横方向突出量増大に合わせて、内面板２１ａをコーナ隔壁部３０側端まで横方向に拡張させた形状として形成される構成を有するものである。
前記第一開口壁体３２は、前記第２の実施形態同様、内面板３３と補強材３４の組合わせ構造として、熱交換ユニット５０における各第一隙間部５５の開口５５ａのある各端面の外方にそれぞれ配設される構成であり、詳細な説明を省略する。
【００８８】
前記第二開口壁体３５は、前記第２の実施形態同様、内面板３６と補強材３７の組合わせ構造となっており、熱交換ユニット５０における各第二隙間部５６の開口５６ａのある各端面の外方にそれぞれ配設される構成とされる一方、異なる点として、前記第一開口壁体３２の構成と同様に、内面板３６が略枠状体とされて開口を大きく形成されてなり、補強材３７に熱交換用流体の流入出口を具体的に規定する開口孔が設けられる構成を有するものである。
【００８９】
前記内面板３６は、前記隔壁体３１の内面板３１ａ同様の薄い金属板で形成され、隔壁体３１の縦寸法に略等しい縦寸法を有すると共に、熱交換ユニット５０のプレート並列方向側の奥行方向寸法に隔壁体３１の厚さ（２枚分）を加えた横寸法を有し、また熱交換ユニット５０における各第二隙間部５６の開口５６ａのある端面と略同じ大きさの中央開口部３６ａを穿設されて略矩形枠状体とされ、中央開口部３６ａに沿う周縁部をそれぞれ各コーナ隔壁部３０の外側隔壁材３０ａ他端部に該当する部分及び前記隔壁体３１の内面板３１ａ側端部に水密維持状態で溶接一体化される構成である。この内面板３６には、補強材３７取付用のボルト３９の貫通する孔３６ｂも穿設される。
【００９０】
前記補強材３７は、内面板３６と略同じ縦横寸法の矩形状の外形で且つ前記隔壁体３１の補強材３１ｂ同様の強度となる厚い略板状体で形成され、内面板３６に外側から水密を維持しつつ重なり合う状態で且つ着脱可能に取付られ、内面板３６の中央開口部３６ａに面する所定位置には開口孔３７ａ、３７ｂを穿設されてなる構成である。この補強材３７は、内面板３６への取付状態で熱交換ユニット５０における各開口５６ａのある端面の外方に所定の隙間を介在させつつ一体化し、内面板３６の中央開口部３６ａ及びその内側の熱交換ユニット５０端面の各開口５６ａを開口孔３７ａ、３７ｂ部分を残して覆うことで、外部から隔離する仕組みとなっている。なお、補強材３７は、内面板３６の他、コーナ支持材３８及び隔壁体３１の補強材３１ｂにもボルト３９等を用いて一体に取付けられ、強固に固定される構成である。
【００９１】
この補強材３７において、熱交換ユニット５０の一方の端面側における開口孔３７ａは熱交換ユニット５０の下端側寄り、他方の側面側における開口孔３７ｂは熱交換ユニット５０の上端側寄りに配設される。また、補強材３７における各開口孔３７ａ、３７ｂの周囲には、熱交換用流体を導く管部３７ｃが突設され、さらにその先端には流体の供給、送出管等を接続するためのフランジ部３７ｄが一体に形成される構成である。この他、補強材３７内側の中央開口部３６ａ該当部分と熱交換ユニット５０間には、前記第１及び第２の各の実施形態同様、ここに生じたユニット縦方向へ連続する隙間を埋めて熱交換用流体がこの隙間へ迂回するのを防ぐ隙間閉塞体５９が配設される。
【００９２】
次に、本実施の形態に係る熱交換器外殻構造の形成過程について説明する。なお、熱交換ユニット５０の組立工程及びコーナ隔壁部３０の形成工程については、前記第１及び第２の各実施形態同様の工程となっており、説明を省略する。
熱交換ユニット５０の各コーナ部分と一体化させる状態でコーナ隔壁部３０を得た後、コーナ隔壁部３０の熱交換用プレート５１並列方向の両端部に隔壁体３１の内面板３１ａを溶接して一体化し、さらに、第一開口壁体３２の内面板３３を各コーナ隔壁部３０の内側隔壁材３０ｂ他端部にあたる端部及び前記内面板３１ａ上下端部に溶接一体化すると共に、第二開口壁体３５の内面板３６を各コーナ隔壁部３０の外側隔壁材３０ａの他端部にあたる端部及び前記内面板３１ａ側端部に溶接一体化して、熱交換ユニット５０の外側に各内面板３１ａ、３３、３６を配置し、第一隙間部５５及び第二隙間部５６の各開口５５ａ、５６ａ以外での熱交換ユニット５０の外部に対する隔離状態を確実なものとする。さらに、各コーナ隔壁部３０に隣接させてコーナ支持材３８を取付けた後、隔壁体３１の補強材３１ｂを内面板３１ａに当接させつつコーナ支持材３８にボルト３９等で固定し、続いて第一開口壁体３２の補強材３４、第二開口壁体３５の補強材３７をそれぞれ各内面板３３、３６を介在させつつコーナ支持材３８及び隔壁体３１の補強材３１ｂにボルト３９等で取付けて固定すれば、熱交換器外殻の完成状態となる。
【００９３】
この熱交換器３の外殻をなす隔壁体３１、第一開口壁体３２、及び第二開口壁体３５が、それぞれ薄板である内面板３１ａ、３３、３６と、その外側に配設される十分な強度の補強材３１ｂ、３４、３７とを組合わせた構造とされていることから、各内面板３１ａ、３３、３６を容易に各コーナ隔壁部３０や他の内面板と溶接一体化できる一方、補強材３１ｂ、３４、３７には熱交換ユニット５０側への溶接の可、不可を考慮する必要が無く、補強材３１ｂ、３４、３７には熱交換用プレート５１とは異なる材質を採用でき、強度と熱交換用流体に対する耐食性を満たした低コストの材質とすれば、熱交換器３全体の低コスト化が図れることとなる。
【００９４】
熱交換器３においては、第二開口壁体３５の補強材３７上での開口孔３７ａ、３７ｂの配置及び大きさの設定によって、熱交換用流体の入口及び出口の設定が容易かつ柔軟に行え、各種用途の熱交換に対応できることとなる。実際の熱交換器３の設置、据付け、熱交換用流体の供給、送出用の管路等との接続は、各補強材３４、３７に一体化しているフランジ部３４ｃ、３７ｄを用いて行うこととなり、支持強度を高くでき、且つその接続連結作業も行いやすい。
【００９５】
この熱交換器３では、各開口孔３４ａ、及び各中央開口部３３ａ、並びに各開口５５ａを通じて第一隙間部５５に一の熱交換用流体を流通させる一方、開口孔３７ａ、３７ｂ、及び各中央開口部３６ａ、並びに各開口５６ａを通じて熱交換ユニット５０の第二隙間部５６に他の熱交換用流体を流通させることで、二つの熱交換用流体間での熱交換が行えることとなる。前記第１及び第２の各実施形態同様、他の熱交換用流体を縦方向一端側の開口孔３７ａからこれと離れた他端側の開口孔３７ｂへ向かうようにしていることで、第二隙間部５６で流体を縦方向に流すことができ、第一隙間部５５を縦方向に流れる一の熱交換用流体と、この第二隙間部５６を流れる他の熱交換用流体との流れ関係は並流又は向流となる。
【００９６】
この使用状態において、熱交換用流体からの圧力が熱交換ユニット５０や隔壁体３１、第一開口壁体３２、及び第二開口壁体３５に加わるものの、前記第１及び第２の各実施形態同様、熱交換ユニット５０に圧力による変形はなく、熱交換ユニット５０における各隙間部５５、５６同士の隔離状態を確保でき、また、溶接一体化された各内面板３１ａ、３３、３６を外側から補強材３１ｂ、３４、３７でそれぞれ支持する組合せ構造の隔壁体３１、第一開口壁体３２、及び第二開口壁体３５においても、変形や変位等は一切無く、各隙間部５５、５６と外部との隔離状態を維持できる。
【００９７】
また、第一開口壁体３２及び第二開口壁体３５は、熱交換ユニット５０側に溶接一体化される枠状の内面板３３、３６と、その外側に配設される十分な強度の補強材３４、３７とからなり、補強材３４、３７が内面板３３、３６に対し着脱できることから、補強材３４、３７を取外した状態で各内面板３３、３６の中央開口部３３ａ、３６ａの大きさ分、開口５５ａ、５６ａを露出させることができ、熱交換用プレート５１の外部露出状態が得られる開口部分を各端面に十分に確保して、熱交換ユニット５０の分解を伴わずに熱交換用プレート５１に対する清掃等の保守作業が適切に行え、溶接による強固で耐圧性能に優れた構造と、優れた保守作業性とを両立させられる。特に、第二開口壁体３５における内面板３６の中央開口部３６ａは極めて広い開口面積とすることができ、第二隙間部５６に流通させる熱交換用流体が、熱交換器３の所定期間の使用を経て熱交換用プレート５１の汚損をもたらすようなもの（例えば、海水等）である場合でも、補強材３７を取外した状態での中央開口部３６ａを通じて適切なメンテナンスが行えることとなり、熱交換器３の寿命を飛躍的に延すことが可能となる。
【００９８】
このように、本実施の形態に係る熱交換器外殻構造においては、第二開口壁体３５が、コーナ隔壁部３０等に溶接される枠状の内面板３６と、その外側に配設される十分な強度の補強材３７とからなり、熱交換ユニット５０と一体に連結する部材と熱交換用流体の流入出口部分のある部材とが別体となり、この流入出口部分のある補強材３７が内面板３６に対し着脱できることから、各コーナ隔壁部３０や隔壁体３１等との溶接を伴う連結作業は内面板３６のみとすることができ、内面板３６として必要最小限の強度のみ考慮した薄板を用いれば、容易に各コーナ隔壁部３０や隔壁体３１等との連結作業が行える一方、補強材３７を内面板３６に取付けた複合構造では十分な強度を確保して流体圧力による変形等を防止でき、各流体流路同士及び外部との隔離状態を確実に維持できる。また、内面板３６から補強材３７を取外すと内面板３６の中央開口部３６ａの大きさ分、第二隙間部５６の開口５６ａを露出させられ、熱交換用プレート５１の外部露出状態が得られる開口部分を最大限生じさせることができ、熱交換用プレートの清掃等の保守作業性に優れる。さらに、第二隙間部５６に流通させる熱交換用流体の流入出口を、補強材３７上の開口孔３７ａ、３７ｂ配置状態に応じて熱交換器３の端面における所望の箇所に配設できることとなり、熱交換器設計の自由度を高くでき、汎用性に優れる。
【００９９】
なお、前記実施の形態に係る熱交換器外殻構造において、隔壁体３１、第一開口壁体３２及び第二開口壁体３５の各補強材３１ｂ、３４、３７の熱交換ユニット５０側への連結一体化には各コーナ隔壁部３０に隣接配置したコーナ支持材３８を用いる構成としているが、これに限らず、各補強材３１ｂ、３４、３７同士をボルト等で直接連結してコーナ支持材３８を用いない構成としてもかまわない。
【０１００】
また、前記第１ないし第３の各実施形態に係る熱交換器外殻構造においては、熱交換ユニット５０の第一隙間部５５に連通する各開口孔１３ａ、２４ａ、３４ａを熱交換器の縦方向両端に配置する一方、第二隙間部５６に連通する開口孔１６ａ、２６ａ、３７ａ、３７ｂを縦方向端部寄りにそれぞれ配置し、他の熱交換用流体も縦方向に第二隙間部５６を流通するようにして、この他の熱交換用流体と第一隙間部５５を縦方向に流れる一の熱交換用流体との流れ関係を並流又は向流とする構成としているが、これに限らず、第二開口壁体における流入出口としての開口孔を、いずれの端面側においても端面中央を基準として所定の大きさで一つ、あるいは端面中央について対称位置関係となるように複数配設し、他の熱交換用流体が第二隙間部５６を横向きに流通するようにし、各熱交換用プレート５１を隔てた熱交換用流体同士の流れ関係を直交流にする構成とすることもできる。
【０１０１】
また、前記第１ないし第３の各実施形態に係る熱交換器外殻構造において、隔壁体１１、２１、３１、第一開口壁体１２、２２、３２、及び第二開口壁体１５、２５、３５は、それぞれ内面板と補強材の組合わせで形成される構成としているが、これに限らず、隔壁体、第一開口壁体、及び第二開口壁体をそれぞれ所定の強度を有する略板状体のみからなる構造として用いる構成とすることもできる。また、流体又は流動性固体である大量の被覆材が熱交換用流体の内圧に相当する所定の圧力をもって熱交換器外周全面に一様に接していたり、熱交換用流体の圧力程度では変形等の変化が生じない硬質の被覆材が熱交換器周囲全体を一様に覆うような特殊な環境下に熱交換器を配置して用いる場合には、隔壁体、第一開口壁体、及び第二開口壁体として必要最小限の強度のみ確保した薄板体を用いてもかまわない。
【０１０２】
さらに、前記第１ないし第３の各実施形態に係る熱交換器外殻構造において、隔壁体１１、２１、３１、第一開口壁体１２、２２、３２、及び第二開口壁体１５、２５、３５における各内面板外側に補強材を取付ける際には、厚板状の補強材端部を互いに当接させた状態でボルト等を用いて補強材同士を互いに連結させる構成としているが、これに加えて、補強材同士が互いに直接嵌合し合う凹凸部分をそれぞれ設ける構成とすることもでき、例えば、隔壁体の補強材周端部に凸状部分を形成する一方、第一開口壁体及び第二開口壁体の各補強材に前記凸状部分の嵌る凹部を設け、各補強材の連結状態で前記凸状部分と凹部を嵌合させることで、連結強度をより一層高められることとなり、熱交換ユニット５０に最も広く面する状態となって流体から加わる外向きの力が最も大きくなる隔壁体において、補強材の外方への動きを前記嵌合部分で抑え込むことができ、補強材による内面板の変形防止作用を確実に発揮させて熱交換器内部と外部との隔離状態を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る熱交換器の正面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る熱交換器の一部切欠拡大左側面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る熱交換器の一部切欠拡大底面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る熱交換器における熱交換ユニットへのコーナ隔壁部及び各内面板連結状態説明図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る熱交換器における熱交換ユニットとコーナ隔壁部との一体化状態説明図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る熱交換器における熱交換ユニット端部への外側隔壁材及び内側隔壁材の配置状態説明図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る熱交換器に用いる外側隔壁材及び内側隔壁材の一部省略斜視図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る熱交換器における熱交換ユニットの概略構成説明図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る熱交換器の上部縦断面図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係る熱交換器における第二隙間部での流体流れ状態説明図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態に係る他の熱交換器の正面図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る熱交換器の正面図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係る熱交換器の一部切欠右側面図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態に係る熱交換器の一部切欠底面図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態に係る熱交換器における熱交換ユニットへのコーナ隔壁部及び各内面板連結状態説明図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態に係る熱交換器における第二隙間部での流体流れ状態説明図である。
【図１７】本発明の第３の実施形態に係る熱交換器の正面図である。
【図１８】本発明の第３の実施形態に係る熱交換器の一部切欠拡大右側面図である。
【図１９】本発明の第３の実施形態に係る熱交換器の一部切欠拡大底面図である。
【図２０】本発明の第３の実施形態に係る熱交換器における熱交換ユニットへのコーナ隔壁部及び各内面板連結状態説明図である。
【図２１】本発明の第３の実施形態に係る熱交換器の上部縦断面図である。
【図２２】本発明の第３の実施形態に係る熱交換器における第二隙間部での流体流れ状態説明図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１、２、３              熱交換器
１０、２０、３０        コーナ隔壁部
１０ａ、２０ａ、３０ａ  外側隔壁材
１０ｂ、２０ｂ、３０ｂ  内側隔壁材
１０ｃ、１０ｄ          略歯型状部分
１１、２１、３１        隔壁体
１１ａ、２１ａ、３１ａ  内面板
１１ｂ、２１ｂ、３１ｂ  補強材
１２、２２、３２        第一開口壁体
１３、２３、３３        内面板
１３ａ、２４ａ、３４ａ  開口孔
１３ｂ、２４ｂ、３４ｂ  管部
１３ｃ、２４ｃ、３４ｃ  フランジ部
１４、２４、３４        補強材
１４ａ、１７ａ、１８ａ  切欠き部
１５、２５、３５        第二開口壁体
１６、２６、３６        内面板
１６ａ、２６ａ          開口孔
１６ｂ、３７ｃ          管部
１６ｃ、２７ａ、３７ｄ  フランジ部
１７、１８、２７、３７  補強材
１９、２９、３９        ボルト
２３ａ、３３ａ、３６ａ  中央開口部
２３ｂ、３３ｂ、３６ｂ  孔
２６ｂ                  案内板
２６ｃ                  延長板
２８、３８              コーナ支持材
３７ａ、３７ｂ          開口孔
４０                    単位プレート組
５０                    熱交換ユニット
５１                    熱交換用プレート
５２                    壇状部
５３                    平面部
５５                    第一隙間部
５５ａ                  第一開口部
５６                    第二隙間部
５６ａ                  第二開口部
５７                    空隙
５８、５９              隙間閉塞体
【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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