(57)【要約】【課題】  プレート型熱交換器において、３以上の流体間に熱交換を行う製造容易でコンパクトなものの提供。【解決手段】  横断面溝形に形成された一対の外プレート１，２間に仕切プレート５を介装し、その仕切プレート５と外プレート１，２との間に夫々インナーフィン６を介装し、一方のインナーフィン６と外プレート１との間に第２流路８を、他方のインナーフィン６外プレート２との間に第３流路９を、各インナーフィン６と仕切プレート５との間に第１流路７を形成し、夫々に一対づつの出入口を接続する。そして第１流路７に第１流体15を、第２流路８に第２流体16を、第３流路９に第３流体17を流通させ、各流体間に熱交換を行わせる。【選択図】        図２
2006010130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
横断面溝形に形成された一対の外プレート(1)(2)が、互いにその溝底を対向させて、周縁のフランジ部(3) で接合されると共に、その全周縁が閉塞された本体(4) と、
両外プレート(1)(2)のフランジ部(3) 間に周縁が介装されて、本体(4) の内部を厚み方向に二分する仕切プレート(5) と、
その仕切プレート(5) と各外プレート(1)(2)との間に介装され、それと各プレート(1)(2)間を厚み方向に夫々二分する波形の一対のインナーフィン(6) と、を具備し、
前記仕切プレート(5) と各インナーフィン(6) との間に偏平な第１流路(7) が形成され、一方のインナーフィン(6) と一方の外プレート(1) との間に偏平な第２流路(8) が形成され、他方のインナーフィン(6) と他方の外プレート(2) との間に偏平な第３流路(9) が形成され、
前記外プレート(1)(2)に、３対の第１出入口(10)〜第３出入口(12)が設けられ、一対の第１出入口(10)が前記第１流路(7) に連通され、一対の第２出入口(11)が前記第２流路(8) に連通され、一対の第３出入口(12)が前記第３流路(9) に連通され、第１出入口(10)に第１流体(15)が導かれ、第２出入口(11)に第２流体(16)が導かれ、第３出入口(12)に第３流体(17)が導かれ、隣接する各流路の各流体間に熱交換が行われる多流体熱交換器。
【請求項２】
請求項１において、
前記インナーフィン(6) の両縁部にフランジ部(6a)が形成され、そのフランジ部(6a)が仕切プレート(5) の両縁と外プレート(1) または(2) のフランジ部(3) 間に挟持されて固定される多流体熱交換器。
【請求項３】
請求項２において、
前記外プレート(1)(2)は、その全周縁に立ち上がり部が形成された浅い皿状に形成され、その先端縁に環状の前記フランジ部(3) が形成され、
前記仕切プレート(5) および各インナーフィン(6) の長手方向の両端と、本体(4) の同方向両端との間に空間が形成され、各インナーフィン(6) の両端縁と外プレート(1)(2)との間の開口が中間端蓋(18)で閉塞され、
長手方向に離間する一対の前記中間端蓋(18)よりも夫々外側で、外プレート(1) の端部に一対の前記第１出入口(10)が開口され、
前記一対の中間端蓋(18)間で、一方の外プレート(1) に一対の前記第２出入口(11)が開口され、
前記一対の中間端蓋(18)間で、他方の外プレート(2) に一対の前記第３出入口(12)が開口された多流体熱交換器。
【請求項４】
請求項１または請求項２において、
前記外プレート(1)(2)は、その全周縁に立ち上がり部が形成された浅い皿状に形成され、その先端縁に環状の前記フランジ部(3) が形成され、
前記仕切プレート(5) が前記両外プレート(1)(2)の開口側平面に整合して、本体(4) の内部を全長に渡り厚み方向に二分すると共に、
前記各インナーフィン(6) の長手方向の両端と、本体(4) の同方向両端との間に空間が形成され、
各インナーフィン(6) の両端縁と外プレート(1)(2)との間の開口が中間端蓋(18)で閉塞され、
長手方向に離間する一対の前記中間端蓋(18)よりも夫々外側で、一方の外プレート(1) の端部に一対の第１出入口(10)が開口され、
前記一対の中間端蓋(18)間で、一方の外プレート(1) に一対の第２出入口(11)が開口され、
前記一対の中間端蓋(18)間で、他方の外プレート(2) に一対の第３出入口(12)が開口され、
長手方向に離間する一対の前記中間端蓋(18)よりも夫々外側で、他方の外プレート(2) の端部に一対の第４出入口(19)が開口され、
一方の前記インナーフィン(6) と仕切プレート(5) との間に第１流路(7) が形成され、  他方の前記インナーフィン(6) と仕切プレート(5) との間に第４流路(14)が形成され、  第４出入口(19)に第４流体(20)が導かれ、
隣接する各流路の各流体間に熱交換が行われる多流体熱交換器。
【請求項５】
請求項３または請求項４において、
前記中間端蓋(18)が、前記インナーフィン(6) の先端縁と前記外プレート(1)(2)内面との開口に整合する波形縁を有する多流体熱交換器。
【請求項６】
横断面溝形に形成された一対の外プレート(1)(2)が、互いにその溝底を対向させて、周縁のフランジ部(3) で接合される本体(4) と、
両外プレート(1)(2)のフランジ部(3) 間に介装されて、本体(4) の内部を厚み方向に全長渡って二分する波形のインナーフィン(6) と、
インナーフィン(6) の両端縁および各外プレート(1)(2)の両端縁間を閉塞する一対づつの端蓋(28)と、によりエレメント(22)が形成され、
第１および第２のエレメント(22)が厚み方向に積層されて、その両端部で一対の連通孔(23)を介して両エレメント(22)が連通され、
積層方向の両外側に位置する各外プレート(1) と、それが対向するインナーフィン(6) との間に夫々偏平な第２流路(8) および第３流路(9) が形成され、
積層された両エレメント(22)の接合面側の各外プレート(2) とそれに対向するインナーフィン(6) との間に夫々偏平な一対の第１流路(7) が形成され、両第１流路(7) どうしが前記連通孔(23)で連通され、前記両外側の各外プレート(1) の両端部に一対づつの第２出入口(11)、第３出入口(12)が開口し、その外プレート(1) に、第１出入口(10)が開口すると共に、その開口に整合する位置で前記インナーフィン(6) に第１連通孔(24)が形成され、その第１出入口(10)と第１連通孔(24)との間が筒状体(25)で連結され、
隣接する各流路に流通する流体間で熱交換が行われる多流体熱交換器。
【請求項７】
互いに整合する偏平な開口を有し横断面溝形に形成され且つ、その底部周縁の環状部分(26)を除き、中間に内面側に凹陥する皿状凹陥部(27)を有する一対の外プレート(1)(2)が、互いにその溝底を対向させて、周縁のフランジ部(3) で接合される本体(4) と、
両外プレート(1)(2)のフランジ部(3) 間に介装されて、本体(4) の内部を厚み方向に全長に渡って二分する波形のインナーフィン(6) と、
インナーフィン(6) の両端縁および各外プレート(1)(2)の両端縁間を閉塞する一対づつの端蓋(28)と、によりエレメント(22)が形成され、
第１および第２のエレメント(22)が厚み方向に積層されて、前記環状部分(26)で接すると共に、その接する外プレート(2) 間の中間に前記皿状凹陥部(27)がつくる偏平な中間流路(29)が形成され、その中間流路(29)の両端周縁部で外プレート(2) に、その中間流路(29)に連通する連通孔(30)が形成され、
積層方向の両外側に位置する各外プレート(1) と、それが対向するインナーフィン(6) との間に夫々偏平な第２流路(8) および第３流路(9) が形成され、
積層された両エレメント(22)の接合面側の各外プレート(2) とそれに対向するインナーフィン(6) との間に夫々偏平な一対の第１流路(7) が前記中間流路(29)を介して３層に形成され、両第１流路(7) どうしが前記連通孔(30)および中間流路(29)を介して偏平なＳ字状またはＺ字状に連通され、
前記両外側の各外プレート(1) の両端部に一対づつの第２出入口(11)、第３出入口(12)が開口し、その外プレート(1) に、第１出入口(10)が開口すると共に、その開口に整合する位置で前記インナーフィン(6) に第１連通孔(24)が形成され、その第１出入口(10)と第１連通孔(24)との間が筒状体(25)で連結され、
隣接する各流路に流通する流体間で熱交換が行われる多流体熱交換器。
【請求項８】
請求項７において、
夫々の前記第１流路(7) に被冷却用の第１流体(15)が流通し、第２流路(8) および第３流路(9) に夫々別の冷却用の第２流体(16)および第３流体(17)が流通するように構成した多流体熱交換器。
【請求項９】
請求項８において、
第２流路(8) の第２流体(16)と第３流路(9) の第３流体(17)とが同一方向に流通すると共に、各流路に隣接する夫々の第１流路(7) では、第１流体(15)と第２流体(16)および第３流体(17)とが対向流として流通するように構成された多流体熱交換器。
【請求項１０】
請求項６〜請求項９のいずれかにおいて、
前記端蓋(28)が、インナーフィン(6) の端縁と外プレート(1)(2)との開口に整合する波形縁を有する多流体熱交換器。
【請求項１１】
請求項６〜請求項１０のいずれかにおいて、
前記インナーフィン(6) の両縁部にフランジ部(6a)が形成され、そのフランジ部(6a)が外プレート(1) または(2) のフランジ部(3) 間に挟持されて固定される多流体熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対のプレートを接合して内部に流路を形成した熱交換器であって、その内部に３以上の流体が流通するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
皿状プレートを積層して各プレート間に流路を形成し、隣り合う流路に異なる流体を流通させて熱交換を行う積層型熱交換器が知られている。この熱交換器は、冷却用の流体と被冷却用の流体との２者間に熱交換を行うものである。
【０００３】
３流体間の熱交換を行うものとしては、コルゲートフィン型熱交換器において、タンクの長手方向中間でタンク内を二分し、各タンクに異なる熱交換媒体を流通させ、チューブおよびフィン外面側に冷却風を流通させたものが知られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、積層されるコンパクトなプレート型の熱交換器において、３以上の流体間の熱交換を各プレート内で同時に行うものは知られていない。
一例として、燃料電池冷却システムでは、水分を含んだガス体を複数の冷媒により段階的に冷却する必要がある。このような熱交換器において、コンパクトで熱交換性能の良いものが求められていた。
そこで本発明は、複数の皿状または偏平な溝状プレートと、それらの内部に介装されるフィンとを用いて３以上の流体間に熱交換を行うことができるコンパクトな効率の良い多流体熱交換器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の本発明は、横断面溝形に形成された一対の外プレート(1)(2)が、互いにその溝底を対向させて、周縁のフランジ部(3) で接合されると共に、その全周縁が閉塞された本体(4) と、
両外プレート(1)(2)のフランジ部(3) 間に周縁が介装されて、本体(4) の内部を厚み方向に二分する仕切プレート(5) と、
その仕切プレート(5) と各外プレート(1)(2)との間に介装され、それと各プレート(1)(2)間を厚み方向に夫々二分する波形の一対のインナーフィン(6) と、を具備し、
前記仕切プレート(5) と各インナーフィン(6) との間に偏平な第１流路(7) が形成され、一方のインナーフィン(6) と一方の外プレート(1) との間に偏平な第２流路(8) が形成され、他方のインナーフィン(6) と他方の外プレート(2) との間に偏平な第３流路(9) が形成され、
前記外プレート(1)(2)に、３対の第１出入口(10)〜第３出入口(12)が設けられ、一対の第１出入口(10)が前記第１流路(7) に連通され、一対の第２出入口(11)が前記第２流路(8) に連通され、一対の第３出入口(12)が前記第３流路(9) に連通され、第１出入口(10)に第１流体(15)が導かれ、第２出入口(11)に第２流体(16)が導かれ、第３出入口(12)に第３流体(17)が導かれ、隣接する各流路の各流体間に熱交換が行われる多流体熱交換器である。
【０００６】
請求項２に記載の本発明は、請求項１において、
前記インナーフィン(6) の両縁部にフランジ部(6a)が形成され、そのフランジ部(6a)が仕切プレート(5) の両縁と外プレート(1)(2)のフランジ部(3) 間に挟持されて固定される多流体熱交換器である。
【０００７】
請求項３に記載の本発明は、請求項２において、
前記外プレート(1)(2)は、その全周縁に立ち上がり部が形成された浅い皿状に形成され、その先端縁に環状の前記フランジ部(3) が形成され、
前記仕切プレート(5) および各インナーフィン(6) の長手方向の両端と、本体(4) の同方向両端との間に空間が形成され、各インナーフィン(6) の両端縁と外プレート(1)(2)との間の開口が中間端蓋(18)で閉塞され、
長手方向に離間する一対の前記中間端蓋(18)よりも夫々外側で、外プレート(1) の端部に一対の前記第１出入口(10)が開口され、
前記一対の中間端蓋(18)間で、一方の外プレート(1) に一対の前記第２出入口(11)が開口され、
前記一対の中間端蓋(18)間で、他方の外プレート(2) に一対の前記第３出入口(12)が開口された多流体熱交換器である。
【０００８】
請求項４に記載の本発明は、請求項１または請求項２において、
前記外プレート(1)(2)は、その全周縁に立ち上がり部が形成された浅い皿状に形成され、その先端縁に環状の前記フランジ部(3) が形成され、
前記仕切プレート(5) が前記両外プレート(1)(2)の開口側平面に整合して、本体(4) の内部を全長に渡り厚み方向に二分すると共に、
前記各インナーフィン(6) の長手方向の両端と、本体(4) の同方向両端との間に空間が形成され、
各インナーフィン(6) の両端縁と外プレート(1)(2)との間の開口が中間端蓋(18)で閉塞され、
長手方向に離間する一対の前記中間端蓋(18)よりも夫々外側で、一方の外プレート(1) の端部に一対の第１出入口(10)が開口され、
前記一対の中間端蓋(18)間で、一方の外プレート(1) に一対の第２出入口(11)が開口され、
前記一対の中間端蓋(18)間で、他方の外プレート(2) に一対の第３出入口(12)が開口され、
長手方向に離間する一対の前記中間端蓋(18)よりも夫々外側で、他方の外プレート(2) の端部に一対の第４出入口(19)が開口され、
一方の前記インナーフィン(6) と仕切プレート(5) との間に第１流路(7) が形成され、  他方の前記インナーフィン(6) と仕切プレート(5) との間に第４流路(14)が形成され、  第４出入口(19)に第４流体(20)が導かれ、
隣接する各流路の各流体間に熱交換が行われる多流体熱交換器である。
【０００９】
請求項５に記載の本発明は、請求項３または請求項４において、
前記中間端蓋(18)が、前記インナーフィン(6) の先端縁と前記外プレート(1)(2)内面との開口に整合する波形縁を有する多流体熱交換器である。
【００１０】
請求項６に記載の本発明は、横断面溝形に形成された一対の外プレート(1)(2)が、互いにその溝底を対向させて、周縁のフランジ部(3) で接合される本体(4) と、
両外プレート(1)(2)のフランジ部(3) 間に介装されて、本体(4) の内部を厚み方向に全長に渡って二分する波形のインナーフィン(6) と、
インナーフィン(6) の両端縁および各外プレート(1)(2)の両端縁間を閉塞する一対づつの端蓋(28)と、によりエレメント(22)が形成され、
第１および第２のエレメント(22)が厚み方向に積層されて、その両端部で一対の連通孔(23)を介して両エレメント(22)が連通され、
積層方向の両外側に位置する各外プレート(1) と、それが対向するインナーフィン(6) との間に夫々偏平な第２流路(8) および第３流路(9) が形成され、
積層された両エレメント(22)の接合面側の各外プレート(2) とそれに対向するインナーフィン(6) との間に夫々偏平な一対の第１流路(7) が形成され、両第１流路(7) どうしが前記連通孔(23)で連通され、前記両外側の各外プレート(1) の両端部に一対づつの第２出入口(11)、第３出入口(12)が開口し、その外プレート(1) に、第１出入口(10)が開口すると共に、その開口に整合する位置で前記インナーフィン(6) に第１連通孔(24)が形成され、その第１出入口(10)と第１連通孔(24)との間が筒状体(25)で連結され、
隣接する各流路に流通する流体間で熱交換が行われる多流体熱交換器である。
【００１１】
請求項７に記載の本発明は、横断面溝形に形成され且つ、その底部周縁の環状部分(26)を除き、中間に内面側に凹陥する皿状凹陥部(27)を有する一対の外プレート(1)(2)が、互いにその溝底を対向させて、周縁のフランジ部(3) で接合される本体(4) と、
両外プレート(1)(2)のフランジ部(3) 間に介装されて、本体(4) の内部を厚み方向に全長渡って二分する波形のインナーフィン(6) と、
インナーフィン(6) の両端縁および各外プレート(1)(2)の両端縁間を閉塞する一対づつの端蓋(28)と、によりエレメント(22)が形成され、
第１および第２のエレメント(22)が厚み方向に積層されて、前記環状部分(26)で接すると共に、その接する外プレート(2) 間の中間に前記皿状凹陥部(27)がつくる偏平な中間流路(29)が形成され、その中間流路(29)の両端周縁部で外プレート(2) に、その中間流路(29)に連通する連通孔(30)が形成され、
積層方向の両外側に位置する各外プレート(1) と、それが対向するインナーフィン(6) との間に夫々偏平な第２流路(8) および第３流路(9) が形成され、
積層された両エレメント(22)の接合面側の各外プレート(2) とそれに対向するインナーフィン(6) との間に夫々偏平な一対の第１流路(7) が前記中間流路(29)を介して３層に形成され、両第１流路(7) どうしが前記連通孔(23)および中間流路(29)を介して偏平なＳ字状またはＺ字状に連通され、
前記両外側の各外プレート(1) の両端部に一対づつの第２出入口(11)、第３出入口(12)が開口し、その外プレート(1) に、第１出入口(10)が開口すると共に、その開口に整合する位置で前記インナーフィン(6) に第１連通孔(24)が形成され、その第１出入口(10)と第１連通孔(24)との間が筒状体(25)で連結され、
隣接する各流路に流通する流体間で熱交換が行われる多流体熱交換器である。
【００１２】
請求項８に記載の本発明は、請求項７において、
夫々の前記第１流路(7) に被冷却用の第１流体(15)が流通し、第２流路(8) および第３流路(9) に夫々別の冷却用の第２流体(16)および第３流体(17)が流通するように構成した多流体熱交換器である。
【００１３】
請求項９に記載の本発明は、請求項８において、
第２流路(8) の第２流体(16)と第３流路(9) の第３流体(17)とが同一方向に流通すると共に、各流路に隣接する夫々の第１流路(7) では、第１流体(15)と第２流体(16)および第３流体(17)とが対向流として流通するように構成された多流体熱交換器である。
【００１４】
請求項１０に記載の本発明は、請求項６〜請求項９のいずれかにおいて、
前記端蓋(28)が、インナーフィン(6) の端縁と外プレート(1)(2)との開口に整合する波形縁を有する多流体熱交換器である。
【００１５】
請求項１１に記載の本発明は、請求項６〜請求項１０のいずれかにおいて、
前記インナーフィン(6) の両縁部にフランジ部(6a)が形成され、そのフランジ部(6a)が外プレート(1)(2)のフランジ部(3) 間に挟持されて固定される多流体熱交換器である。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に記載の本発明は、一対の外プレート１，２間に仕切プレート５がフランジ部３を介して介装され、仕切プレート５と各外プレート１，２との間に夫々インナーフィン６が設けられ、仕切プレート５とインナーフィン６との間に第１流路７が形成され、一方のインナーフィン６と一方の外プレート１の間に第２流路８が形成され、他方のインナーフィン６と他方の外プレート２との間に第３流路９が形成され、各流路を流通する第１流体15〜第３流体17は、隣接する流体間に熱交換が行われるものである。
従って、構造が簡単でコンパクトな熱交換器内で少なくとも三つの流体間の熱交換を効率よく行うことができる。
特に、フランジ部３を介して外プレート１，２間に仕切プレート５を設け、それによって内部を厚み方向に二分する構造を有するから、その組立ておよび製造が容易となる。そしてその仕切プレート５と各外プレート１，２との間にインナーフィン６を設け、それらと各プレート間を厚み方向に二分して偏平な流路を形成するものであるから、伝熱面積の大きなコンパクトな熱交換器を形成できる。
【００１７】
上記構成において、インナーフィン６の両縁部にフランジ部６ａを形成し、そのフランジ部６ａを仕切プレート５の両縁と外プレート１，２のフランジ部３間に挟持して固定することができる。
この場合には、インナーフィン６の組立て、位置決め、接合が容易で、性能の良い多流体熱交換器となる。
【００１８】
上記構成において、さらに外プレート１，２の全周縁に立ち上がり部を形成して浅い皿状にし、その先端縁に環状のフランジ部３を形成し、仕切プレート５および各インナーフィン６の長手方向両端と本体４の両端との間に空間を形成し、インナーフィン６の両端縁と外プレート１，２との間の開口を中間端蓋18で閉塞し、その中間端蓋18よりも外側で外プレート１の端部に一対の第１出入口10を開口し、一対の中間端蓋18間で、一方の外プレート１に一対の第２出入口11を開口し、他方の外プレート２に一対の第３出入口12を開口することができる。
このように構成することにより、内部にコンパクトで伝熱面積の大きな偏平な各流路を厚み方向に層状に形成し、熱交換を促進することができる。
【００１９】
上記構成において、外プレート１，２を皿状に形成し、その先端縁に環状のフランジ部３を設け、仕切プレート５によって外プレート１，２の内部を全長に渡り完全に二分し、さらに各外プレート１，２と仕切プレート５との間にインナーフィン６を介装して、第１流路７と第２流路８と第３流路９と第４流路14とを形成し、４流体間に熱交換を行わせることができる。
このように構成することにより、さらに多くの流体間の熱交換を簡単な構造の熱交換器で効率的に行うことができる。
【００２０】
上記構成において、中間端蓋18をインナーフィン６の先端縁と外プレート１，２内面との開口に整合する波形縁を有するものとすることができる。
このように構成することにより、中間端蓋18とインナーフィン６との隙間を容易に埋めることができると共に、中間端蓋18の信頼性を高めることができる。
【００２１】
請求項６に記載の本発明は、少なくとも一対のエレメント22を有し、各エレメント22が一対の溝形の外プレート１，２と、夫々の中間に介装されたインナーフィン６と、それら両端に配置された端蓋28とにより形成される。そして第１および第２のエレメント22が厚み方向に積層されて、その両端部で一対の連通孔23を介して互いに連通され、各エレメント内の第１流路７どうしが筒状体25および連通孔23を介して連通されて、そこに第１流体15が流通すると共に、各エレメントの第２流路８，第３流路９に第２流体16，第３流体17が流通するように構成したから、簡単な構造でコンパクトに３流体間に熱交換を行わせることができる。しかも、その伝熱面積を大きくとり熱効率の良い熱交換器となり得る。
【００２２】
請求項７に記載の本発明は、第１流路７が熱交換器の中間層においてＺ字状に形成され、その両側に第２流路８と第３流路９とが設けられたものであるから、第２流路８に流通する流体と第３流路９に流通する流体とが３層に形成された第１流路７によって完全に分離され、両流体間で直接熱交換が行われることを防止できる。そして第１流路７を流通する流体と第２流路８とを流通する流体および第３流路９を流通する流体との間の熱交換を促進できる。しかも、その構造は極めてコンパクトで省スペースな熱交換となり得る。
【００２３】
上記構成において、第１流路７に被冷却用の第１流体15を流通させ、第２流路８および第３流路９に夫々別の冷却用の第２流体16および第３流体17を流通させることができる。  この場合には、第１流体15を効率良く第２流体16および第３流体17によって冷却することが可能となる。即ち、第１流体15は偏平なＳ字状またはＺ字状の第１流路７を流通する間に順次冷却される。
【００２４】
上記構成において、第２流体16と第３流体17とを同一方向に流通させると共に、それに隣接する第１流路７の第１流体15は第２，第３流体に対して対向流とすることができる。  それにより熱交換をさらに促進し得る。
上記構成において、端蓋28を波形縁を有するものとすることができる。
それによって、各外プレート１，２の成形が容易となる。
上記構成において、インナーフィン６の両縁部にフランジ部６ａを形成し、そのフランジ部６ａを外プレート１，２のフランジ部３間に挟持して固定することができる。
この場合には、インナーフィン６の組立て、位置決め、接合が容易で、性能の良い多流体熱交換器となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
次に、図面に基づいて本発明の各実施の形態につき説明する。
図１〜図３は本発明の第１の実施の形態を示す熱交換器であって、図１はその分解斜視図、図２は組立て状態を示す縦断面図、図３は図２における III− III矢視断面図である。
この熱交換器は、夫々細長い方形に形成された浅い皿状の一対の外プレート１，２と、仕切プレート５と、一対のインナーフィン６並びに中間端蓋18，補助端蓋18ａとを有する。外プレート１，２は互いに整合し、その偏平な開口縁の全周に環状のフランジ部３が形成されている。各外プレート１，２の横断面は溝形に形成され、その溝底が対向するようにフランジ部３によって互いに接合される。
【００２６】
仕切プレート５は、この例では外プレート１，２の各フランジ部３に整合する外周を有し、その両端部にフランジ部３を残して矩形孔５ａが形成されている。この仕切プレート５は、一対の外プレート１，２間を厚み方向に二分するものである。そして仕切プレート５と各外プレート１，２との間に一対のインナーフィン６が配置される。
このインナーフィン６は、その横断面が波形に曲折されたものであり、その幅方向両縁にフランジ部６ａが形成されている。また、インナーフィン６の長手方向両端縁には一対づつの中間端蓋18，補助端蓋18ａが嵌着される。中間端蓋18は、その幅方向の一方側がインナーフィン６の横断面外周に整合し、他方側が外プレート１または外プレート２の内周縁に整合する。補助端蓋18ａは、その一方側が一部を残してインナーフィン６の横断面内周に整合し、他方側が仕切プレート５の平面に整合する。
なお、インナーフィン６の長手方向の長さは、一対の矩形孔５ａおよびフランジ部３を除いた長さに整合する。そしてインナーフィン６の長手方向両端の外側にタンク部31が形成される。
【００２７】
次に、上側の外プレート１の長手方向両端部で中間端蓋18の外側に位置して一対の第１出入口10が設けられ、そこに出入口パイプが接合されている。また、外プレート１の長手方向両端部で中間端蓋18よりも内側には、対角線上に一対の第２出入口11が設けられ、そこに出入口パイプが取付けられている。さらに下側の外プレート２の両端部で中間端蓋18よりも内側には、その対角線位置に一対の第３出入口12が設けられ、そこに出入口パイプが取付けられている。
このような各部品は、図２，図３の如く組み立てられる。即ち、外プレート１とインナーフィン６と仕切プレート５とは夫々フランジ部３，６ａにおいて互いに整合するように組立てられ、インナーフィン６の両端部を挟持するように一対の中間端蓋18，補助端蓋18ａが配置される。
【００２８】
なお、補助端蓋18ａは図２，図３の如く、その波部の高さがインナーフィン６の頂部高さよりも低くされ、そこに流通用の開口18ｂが形成される。そして、互いに接触する各部品の少なくとも一方側にはろう材が被覆され、全体を組み立てた状態で高温の炉内に挿入され、各部品間を一体にろう付け固定して熱交換器を完成するものである。そして上側の外プレート１とインナーフィン６との間に第２流路８が形成され、仕切プレート５と各インナーフィン６との間に一対の第１流路７が形成され、下側のインナーフィン６と下側の外プレート２との間に第３流路９が形成される。そして、一方の第１出入口10から第１流体15として冷却水がタンク部31を介し各第１流路７内を流通し、他方の第１出入口10からそれが外部に導かれる。また、上側の一方の第２出入口11から第２流体16として被冷却流体が第２流路８内に流通し、他方の第２出入口11よりそれが外部に導かれる。さらに、下側の一方の第３出入口12から第３流体17として被冷却流体が第３流路９内を流通し、他方の第３出入口12からそれが外部に導かれる。
なお、この例において第２流路８内を流通して冷却された第２流体16を、そのまま第３流体17の代わりに第３流路９に流通させ、第１流体15によってさらに冷却することも可能である。
【００２９】
次に、図４及び図５は図２，図３の変形例であり、この例が前記実施の形態と異なる点は、補助端蓋18ａが存在しないことのみである。前記図２，図３の実施の形態の補助端蓋18ａは、インナーフィン６を中間端蓋18との間に挟持し、ろう付け性を向上させると共に耐圧性を高めることができるものである。
これに対し、図４，図５ではそれが存在しないため、耐圧性は前記実施の形態よりも落ちるものの、第１流体15の流通抵抗を減じて第１流体15の流通を円滑に行い得る効果がある。
【００３０】
次に、図６は図１〜図３の第２の変形例であり、この例が第１の実施の形態と異なる点は、インナーフィン６の形状およびそれに整合する中間端蓋18，補助端蓋18ａの形状のみである。このインナーフィン６は、図３のそれに比べてピッチが小さいと共にその振幅が大に形成されたものである。同図の（Ａ）は図３に対応した断面略図であり、（Ｂ）はその分解説明図である。
【００３１】
次に、図７は図５の実施例において、インナーフィン６の谷部が仕切プレート５に接触するようにしたものである。
このようにすることにより、インナーフィン６のろう付け性を向上させると共に、耐圧性を高く保持し得る。
【００３２】
次に、図８は図４，図５の変形例であり、この例が図４，図５の形態と異なる点は、仕切プレート５である。図８では仕切プレート５の両端部に矩形孔が形成されず、仕切プレート５によって内部を完全に厚み方向に二分したものである。
このように形成することにより、内部を厚み方向に４つに分離することができ、４つの流体間の熱交換が可能となる。即ち、上側の外プレート１とインナーフィン６との間に第２流路８を形成し、上側のインナーフィン６と仕切プレート５との間に第１流路７を、下側のインナーフィン６と仕切プレート５との間に第４流路14を形成し、その下側のインナーフィン６と下側の外プレート２との間に第３流路９を形成したものである。そして、第１流路７に第１流体15を流通させ、第２流路８に第２流体16を流通させ、第３流路９に第３流体17を流通させ、第４流路14に第４流体20を流通させ、隣り合う各流体間で熱交換を行うことができるものとなる。
【００３３】
次に、図９は本発明のさらに他の実施の形態を示す一部破断分解斜視図であり、図１０はその組立て状態において図９のＸ−Ｘ矢視断面図である。
この例の熱交換器は、複数のエレメント22を積み重ねて熱交換器を形成し、３流体を内部に流通させることができるものである。夫々のエレメント22は、長手方向の両端部まで横断面溝形に形成された一対の外プレート１，２がフランジ部３で接合されて本体４を形成し、その内部に波形のインナーフィン６がそのフランジ部６ａを介して外プレート１，２に接合されている。
インナーフィン６はその長手方向両端部の位置で、その一部に連通用凹部６ｂが形成され、その波が欠切されて第１連通孔24および開口６ｃが設けられ、その第１連通孔24および開口６ｃに整合する凹部を有する筒状体25がそこに被嵌されている。
【００３４】
さらに、外プレート２の長手方向両端部外面側には段部２ａが突設され、そこに図１０に示す連通孔23が穿設されている。
なお、外プレート１，２の長手方向両端開口とインナーフィン６の両端との間には、一対づつの端蓋28が嵌着される。そして上側に位置するエレメント22の外プレート１には、一対の第１出入口10が一方の対角位置に設けられ、そこにパイプが取付けられ、第１出入口10と筒状体25の開口とが整合する。また、外プレート１の長手方向両端で他方の対角位置に第２出入口11か設けられ、そこに接続用のパイプが配置される。さらに図１０に示す如く下面側の外プレート１には、その長手方向両端部の対角位置に一対の第３出入口12が設けられ、そこにパイプが接続される。
【００３５】
このにように組立てられた熱交換器は、炉内で一体的にろう付け固定される。そして両外側の外プレート１と夫々のインナーフィン６との間に第２流路８，第３流路９が形成され、それらが一対づつの第２出入口11，第３出入口12に連通する。また、一対のエレメント22の接触側の各外プレート２と各インナーフィン６との間には、一対の第１流路７が設けられ、それが一対の連通孔23により互いに連通する。そしてその第１流路７は、一方側の外プレート１の対角位置にある一対の第１出入口10に連通する。その第１出入口10から第１流体15が筒状体25を介し、夫々の第１流路７を流通し他方の第１出入口10からそれが流出される。また、第２流体16が図において上面側の外プレート１の一方の第２出入口11から第２流路８内に流通し、他方の第２出入口11よりそれが流出する。さらに下面側に位置する外プレート１の一方の第３出入口12から第３流体17が第３流路９内を流通し、他方の第３出入口12よりそれが流出する。そして第２流体16と第１流体15との間および第３流体17と第１流体15との間に熱交換が行われる。
【００３６】
次に、図１１および図１２は本発明のさらに他の実施の形態を示し、この例はエレメント22を構成する一対の外プレート１，２の周縁に環状部分26を残してその内側に皿状凹陥部27を有するものである。そして一対のエレメント22を上下に積層したとき、図１１（Ａ）の如く、両者の中間部に中間流路29が形成される。一対のエレメント22の対向面側の夫々の外プレート２には、皿状凹陥部27の縁部に連通孔30が形成されている。
このような一対づつの外プレート１，２は、互いにその溝底を対向させて、周縁のフランジ部３で接合され本体４を構成する。また、外プレート１，外プレート２の各フランジ部３間にインナーフィン６のフランジ部６ａが挟持され、それらの長手方向の両端開口が一対づつの端蓋28により夫々閉塞される。
【００３７】
上側に位置する外プレート１の両端部の対角位置には、一対の第２出入口11が設けられると共に、一端部に一つの第１出入口10が形成される。また、下側の外プレート１の一端部には一つの第１出入口10が設けられ、夫々の第１出入口10に筒状体25が着座される。また、下側側の外プレート１の両端部の対角位置には第３出入口12が設けられている。さらに下側のインナーフィン６の一端部隅および上側のインナーフィン６の他端部隅に夫々第１連通孔24が穿設され、それが第１出入口10に整合する。そして図１１（Ａ）（Ｂ）の如く組立てられ、各接触部が一体にろう付け固定される。  
そして両外側に位置する外プレート１と一対のインナーフィン６との間には、第２流路８，第３流路９が形成され、それが一対の第２出入口11および第３出入口12に連通する。
【００３８】
また、隣接するエレメント22の一対の外プレート２と夫々のインナーフィン６との間には第１流路７が形成され、それらが中間流路29を介して３層に隣接する。そしてその第１流路７が、下側の外プレート１の第１出入口10に筒状体25および第１連通孔24を介して連通し、同様に上側の外プレート１の第１出入口10に筒状体25および第１連通孔24を介して連通する。上下一対の第１流路７は、この例では一対の連通孔30および中間流路29を介して偏平なＳ字状に連通される。
なお、連通孔30の位置を変えることにより、第１流路７の流路をＺ字状に形成することもできる。
【００３９】
このようにしてなる熱交換器は、図１１（Ａ）において下側の第１出入口10から流入した第１流体15が筒状体25，第１連通孔24を介し、下側の第１流路７を流通し、下側の連通孔30，中間流路29，上側の連通孔30，上側の第１流路７，第１連通孔24，筒状体25を介し外部に流出する。また、同図（Ｂ）において、一方の第２出入口11から第２流体16が第２流路８内を流通し、他方の第２出入口11からそれが流出する。また、下面側においては図１１（Ａ）の如く一方の第３出入口12から第３流体17が第３流路９内を流通し、他方の第３出入口12からそれが流出する。そして第１流体15がＳ字状に流通し、それと第３流体17および第２流体16との間に熱交換が行われる。  なお、この例では第３流体17と第１流体15および第２流体16と第１流体15とが夫々対向流として流通する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の多流体熱交換器の第１の実施の形態を示す分解斜視図。
【図２】同熱交換器の組立て状態を示す縦断面図。
【図３】図２における III− III矢視断面図。
【図４】本発明の多流体熱交換器の第２の実施の形態を示す縦断面図。
【図５】図４のＶ−Ｖ矢視断面図。
【図６】本発明の多流体熱交換器の第３の実施の形態を示す横断面図であって、図３に対応するものおよびその分解説明図。
【００４１】
【図７】本発明の多流体熱交換器の第４の実施の形態を示す横断面図であって、図５に対応するもの。
【図８】本発明の多流体熱交換器の第５の実施の形態を示す縦断面図であって、図４に対応するもの。
【図９】本発明の多流体熱交換器の第６の実施の形態を示す一部破断分解斜視図。
【図１０】図９のＸ−Ｘ矢視断面図。
【図１１】本発明の多流体熱交換器の第７の実施の形態を示す縦断面図および斜視略図。
【図１２】同熱交換器の分解斜視図。
【符号の説明】
【００４２】
１，２  外プレート
２ａ  段部
３  フランジ部
４  本体
５  仕切プレート
５ａ  矩形孔
６  インナーフィン
６ａ  フランジ部
６ｂ  連通用凹部
６ｃ  開口
７  第１流路
８  第２流路
９  第３流路
10  第１出入口
【００４３】
11  第２出入口
12  第３出入口
14  第４流路
15  第１流体
16  第２流体
17  第３流体
18  中間端蓋
18ａ  補助端蓋
18ｂ  開口
19  第４出入口
20  第４流体
【００４４】
22  エレメント
23  連通孔
24  第１連通孔
25  筒状体
26  環状部分
27  皿状凹陥部
28  端蓋
29  中間流路
30  連通孔
31  タンク部
【図１】
2006010130.tif 000003
【図２】
2006010130.tif 000004
【図３】
2006010130.tif 000005
【図４】
2006010130.tif 000006
【図５】
2006010130.tif 000007
【図６】
2006010130.tif 000008
【図７】
2006010130.tif 000009
【図８】
2006010130.tif 000010
【図９】
2006010130.tif 000011
【図１０】
2006010130.tif 000012
【図１１】
2006010130.tif 000013
【図１２】
2006010130.tif 000014