(57)【要約】【課題】  横置きでも縦置きでも使用できる実用的なプレート式熱交換器を提供する。【解決手段】  プレートユニット１は交互に重ね合わされた長方形状の第一種第二種のプレート１１，１２を備えており、一次側流体流路と二次側流体流路とが各プレート１１，１２の間に交互に形成される。各プレート１１，１２は、厚み方向で凹凸を有し長辺方向に延びる隔壁１６によって第一第二の領域に仕切られており、各領域において対角上に位置に流入口、流出口となる連通口１０Ａ，１０Ｂが形成された斜向流タイプである。二次側流体により冷却された一次側流体はボックス流入口２３からセパレーターボックス２に流入し、凝縮物が分離された後、ボックス流出口２４から流出する。プレートユニット１とセパレータボックス２は互いに固定されており、長辺方向が鉛直方向となる姿勢で配置されても、短辺方向が鉛直方向となる姿勢で配置されても、使用可能である。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数のプレートを重ね合わせて一次側流体流路と二次側流体流路とを各プレートの間の空間に交互に形成したプレートユニットを備えたプレート式熱交換器であって、
各プレートは長方形状であり、対角上の位置に流入口と流出口とが形成される斜向流タイプのものであり、
各プレートの長辺の方向が鉛直方向となる姿勢でプレートユニットが配置された状態で使用可能であるとともに、各プレートの短辺の方向が鉛直方向となるようにプレートユニットを配置した状態で使用可能であることを特徴とするプレート式熱交換器。
【請求項２】
前記一次側流体が前記二次側流体により冷却されることで凝縮した凝縮物を当該一次側流体から分離するセパレーターボックスを備えており、
セパレーターボックスは、前記二次側流体により冷却された前記一次側流体が流入する流入口と、凝縮物を除去した前記一次側流体を流出させる流出口とを備えており、
プレートユニットとセパレーターボックスとは互いに固定されて一体となっており、
セパレーターボックスには、各プレートの長辺の方向が鉛直方向となるようにプレートユニットを配置した場合に下方を向く第一の凝縮物排出口と、各プレートの短辺の方向が鉛直方向となるようにプレートユニットを配置した場合に下方を向く第二の凝縮物排出口とが設けられていることを特徴とする請求項１記載のプレート式熱交換器。
【請求項３】
前記一次側流体は、水蒸気を含む空気であって、前記凝縮物は水であり、前記第一の凝縮物排出口は第一のドレイン口であり、前記第二の凝縮物排出口は第二のドレイン口であることを特徴とする請求項２記載のプレート式熱交換器。
【請求項４】
前記プレートユニットにおける少なくとも一枚のプレートは、片側の面に長辺方向に沿った隔壁を有して当該一枚のプレートの片側の面に二つの流路を形成するものであり、
前記流入口及び前記流出口は、隔壁で仕切られた各領域において対角上の位置に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載のプレート式熱交換器。
【請求項５】
前記隔壁は、厚み方向で凹凸を有する形状であることを特徴とする請求項４記載のプレート式熱交換器。
【請求項６】
前記隔壁を有する前記少なくとも一枚のプレートユニットおいて、
前記流入口は、前記隔壁で仕切られた一方の領域のうち隔壁から遠い側の対角上に形成されており、
前記流出口は、前記隔壁で仕切られた他方の領域のうち隔壁から遠い側の対角上であって長辺方向において前記流入口と同じ第一の側に形成されており、
前記隔壁のうち第一の側とは反対側の第二の側の位置には連通路が形成されており、連通路は、前記流入口から斜めの流路と前記流出口への斜めの流路を連通させるものであることを特徴とする請求項４又は５記載のプレート式熱交換器。
【請求項７】
前記連通路は、前記隔壁を貫通した突条によって形成されていることを特徴とする請求項６記載のプレート式熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願の発明は、プレート式熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱交換器は種々のタイプのものが種々の目的で使用されているが、プレート式熱交換器が従来から知られている。
図１０は、従来の一般的なプレート式熱交換器の概略図である。図１０は、動作の理解のために一部を分解して示している。
【０００３】
図１０に示すように、プレート式熱交換器は、多数の長方形状のプレート１１，１２を重ね合わせた構造を有している。多数のプレート１１，１２が重ね合わされた構造体（以下、プレートユニットという。）１には、一次側流体の流入管（以下、一次側流入管）を接続する一次側流入用ジョイント３１と、一次側流体の流出管（以下、一次側流出管）を接続する一次側流出用ジョイント３２と、二次側流体の流入管（以下、二次側流入管）を接続する二次側流入用ジョイント３４と、二次側流体の流出管（以下、二次側流出管）が接続される二次側流出用ジョイント３３が取り付けられている。
【０００４】
各プレート１１，１２は、非常に狭い空間ではあるものの、流体が流れる空間（以下、流路スペース）を形成するものとなっている。流路スペースとしては、各プレート１１，１２の重ね合わせの方向において、一次側流体用のものと二次側流体用のものとが交互に形成されている。尚、各プレート１１，１２において、ほぼ長方形の輪郭に沿ってフランジ部１３が形成されている。フランジ部は、各プレート１１，１２の板面に対してほぼ垂直に突出しており、フランジ部１３の内側が流路スペースとなる。即ち、各プレート１１，１２は、フランジ部１３が突出している側で隣接するプレート１１，１２との間で流路スペースを形成する。以下、説明の都合上、フランジ部１３が突出している側を前側とし、これとは反対側の後ろ側とする。尚、フランジ部１３の突出角度は、板面に対して９０°より僅かに大きい角度（例えば９１°）である。これは、各プレート１１，１２を重ね合わせる際、前側のプレート１１，１２が後ろ側のプレート１１，１２に嵌り込み易くして密着性を高めるためである。
【０００５】
各プレート１１，１２は長方形であり、長辺方向を鉛直方向にして配置される。各プレート１１，１２には、上下左右に四つの円形の連通口１０Ａ，１０Ｂが形成されている。連通口１０Ａ，１０Ｂの形状は、各プレート１１，１２の重ね合わせの方向において交互に異なるものとなっている。説明の都合上、各プレート１１，１２を、第一種プレートと、第二種プレートと呼ぶ。プレートユニット１において、第一種プレート１１と第二種プレート１２とが交互に重ね合わされている。尚、各プレート１１，１２同士では、上下左右の連通口１０Ａ，１０Ｂは、上下方向でも左右方向でも同じ位置となっている。
【０００６】
詳細は省略するが、連通口１０Ａ，１０Ｂのうち、一方の種類の連通口１０Ａの周縁は、重ね合わされた際、前側のプレート１１，１２に対して離間した状態となる形状を有している。以下、この種類の連空口１０Ａを離間連通口という。また、別の種類の連通口１０Ｂは、前側のプレート１１，１２に対して接触した状態となる形状を有している。以下、この種類の連通口１０Ｂを接触連通口という。
【０００７】
図１０に示すように、第一種プレート１１では、右上の連通口と右下の連通口が離間連通口１０Ａであり、左上の連通口と左下の連空口が接触連通口１０Ｂである。また、第二種プレート１２では、左上の連通口と左下の連通口が離間連通口１０Ａであり、右上の連通口と右下の連空口が接触連通口１０Ｂである。
このため、第一種プレート１１では、右側の上下の離間連通口１０Ａ，１０Ａが、フランジ部１３が突出した側の第二種プレート１２との間の流路スペースにおける流路の入り口、出口となり、第二種プレート１２では、左側の上下の離間連通口１０Ａ，１０Ａが、フランジ部１３が突出した側の第一種プレート１１との間の流路スペースにおける流路の入り口、出口となる。
【０００８】
このようにして重ね合わされた多数のプレート１１，１２は、出入り側端板４１と終端板４２とによってサンドイッチされる。これによって、プレートユニット１が組み上がる。図１０では一部が離間して示されているが、実際には、各プレート１１，１２は密着した状態で重ね合わされる。そして、出入り用端板４１には、各プレート１１，１２の連通口１０の同じ上下左右の位置に出入り口４１１〜４１４が設けられている。
【０００９】
この例では、図１０に示すように、出入り側端板４１の右上の出入り口４１１には高温流入用ジョイント３１が接続され、右下の出入り口４１２には一次側流出用ジョイント３２が接続される。また、出入り側端板４１の左下の出入り口４１４には二次側流入用ジョイント３４が接続され、左上の出入り口４１３には二次側流出用ジョイント３３が接続される。このため、図１０に矢印６で示すように一次側流体が流れ、矢印７で示すように二次側流体が流れる。これにより、一次側流体と二次側流体との間で熱交換がされる。
尚、この明細書では、熱交換において高温側を一次側とし、低温側を二次側としているが、これは便宜上であり、逆であっても良い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１３−２１３６１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このような熱交換器は、縦置きでしか使用できない。縦置きとは、図１０に示すように、各プレート１１，１２の長辺方向が鉛直方向になる状態の配置である。横置き（各プレート１１，１２の短辺方向が鉛直方向となる配置）にすると、一次側流体用の流路スペース又は二次側流体用の流路スペースにおいて流れが下側に偏ってしまい、熱交換が実質的に下側の半分以下のスペースでしか行われなくなってしまい、仕様通りの性能が発揮されなくなるからである。
【００１２】
しかしながら、熱交換器が設置される状況には種々のものがあり、左右方向での床面積はある程度あるものの上下方向ではスペースが限られている場合がある。このような場合、縦置きしかできない熱交換器は設置することができない。例えば、プレート式熱交換器は、熱交換が必要な装置の要素として当該装置に搭載されることがあるが、装置の各部のレイアウトの都合上、熱交換器のスペースとしては水平方向ではある程度広いものの、上下方向で狭いスペースしか与えられない場合がある。このような場合、従来のプレート式熱交換器では設置することができない。
本願の発明は、上記課題を解決するために為されたものであり、横置きでも縦置きでも使用できる実用的なプレート式熱交換器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、この出願の請求項１記載の発明は、多数のプレートを重ね合わせて一次側流体流路と二次側流体流路とを各プレートの間の空間に交互に形成したプレートユニットを備えたプレート式熱交換器であって、
各プレートは長方形状であり、対角上の位置に流入口と流出口とが形成される斜向流タイプのものであり、
プレートの長辺の方向が鉛直方向となる姿勢でプレートユニットが配置された状態で使用可能であるとともに、各プレートの短辺の方向が鉛直方向となるようにプレートユニットを配置した状態で使用可能であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項２記載の発明は、前記請求項１の構成において、前記一次側流体が前記二次側流体により冷却されることで凝縮した凝縮物を当該一次側流体から分離するセパレーターボックスを備えており、
セパレーターボックスは、前記二次側流体により冷却された前記一次側流体が流入する流入口と、凝縮物を除去した前記一次側流体を流出させる流出口とを備えており、
プレートユニットとセパレーターボックスとは互いに固定されて一体となっており、
セパレーターボックスには、各プレートの長辺の方向が鉛直方向となるようにプレートユニットを配置した場合に下方を向く第一の凝縮物排出口と、各プレートの短辺の方向が鉛直方向となるようにプレートユニットを配置した場合に下方を向く第二の凝縮物排出口とが設けられているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項３記載の発明は、前記請求項２の構成において、前記一次側流体は、水蒸気を含む空気であって、前記凝縮物は水であり、前記第一の凝縮物排出口は第一のドレイン口であり、前記第二の凝縮物排出口は第二のドレイン口であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項４記載の発明は、前記請求項１乃至３いずれかの構成において、前記プレートユニットにおける少なくとも一枚のプレートは、片側の面に長辺方向に沿った隔壁を有して当該一枚のプレートの片側の面に二つの流路を形成するものであり、
前記流入口及び前記流出口は、隔壁で仕切られた各領域において対角上の位置に形成されているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項５記載の発明は、前記請求項４の構成において、前記隔壁は、厚み方向で凹凸を有する形状であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項６記載の発明は、前記請求項４又は５の構成において、前記隔壁を有する前記少なくとも一枚のプレートユニットおいて、
前記流入口は、前記隔壁で仕切られた一方の領域のうち隔壁から遠い側の対角上に形成されており、
前記流出口は、前記隔壁で仕切られた他方の領域のうち隔壁から遠い側の対角上であって長辺方向において前記流入口と同じ第一の側に形成されており、
前記隔壁のうち第一の側とは反対側の第二の側の位置には連通路が形成されており、連通路は、前記流入口から斜めの流路と前記流出口への斜めの流路を連通させるものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項７記載の発明は、前記請求項６構成において、前記連通路は、前記隔壁を貫通した突条によって形成されているという構成を有する。
【発明の効果】
【００１４】
以下に説明する通り、この出願の請求項１記載のプレート式熱交換器は、横置きでも縦置きでも使用することができるので、上下方向で広いスペースはあるものの水平方向でのスペースが限られている場合でも、逆に水平方向で広いスペースはあるものの上下方向でのスペースが限られている場合でも、容易に設置することができる。
また、請求項２記載の発明によれば、上記効果に加え、縦置き用と横置き用の双方に専用の凝縮物排出口を備えているので、縦置きでも横置きでも凝縮物の排出に支障が出ることがない。
また、請求項３記載の発明によれば、上記効果に加え、高温高湿の空気の冷却用及び又は除湿用に最適なプレート式熱交換器が提供される。
また、請求項４記載の発明によれば、上記効果に加え、隔壁で仕切られた双方の領域に斜めの流路が形成されるので、一枚のプレートにおいて異なる熱交換を行わせる二つの領域を形成することが可能になったり、及び又は流路の全長を長くしつつ全体をコンパクトにしたプレート式熱交換器が提供される。
また、請求項５記載の発明によれば、上記効果に加え、隔壁の強度が高いので、流体をより高い圧力で流通させる用途に使用される場合により好適なプレート式熱交換器が提供される。
また、請求項６記載の発明によれば、上記効果に加え、一枚のプレートにおいて略Ｖ字状の流路が形成されるので、当該略Ｖ字状の流路に流れる流体について各領域で異なる熱交換を行わせることができる。
また、請求項７記載の発明によれば、上記効果に加え、連通路が隔壁を貫通した突条によって形成されているので、略Ｖ字状の流れがスムーズに形成され易くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第一の実施形態のプレート式熱交換器の斜視概略図である。
【図２】第一の実施形態における各プレートの斜視概略図である。
【図３】第一の実施形態における各プレートの斜視概略図である。
【図４】第一の実施形態における各プレートの側断面概略図である。
【図５】第一の実施形態のプレート式熱交換器の外観概略図である。
【図６】第二の実施形態のプレート式熱交換器の斜視概略図である。
【図７】第二の実施形態における各プレートの斜視概略図である。
【図８】第二の実施形態における各プレートの斜視概略図である。
【図９】第一の実施形態のプレート式熱交換器の外観概略図である。
【図１０】従来の一般的なプレート式熱交換器の斜視概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、本願発明を実施するための形態（実施形態）について説明する。
図１は、第一の実施形態のプレート式熱交換器の斜視概略図である。図１は、図１０と同様、理解のため、一部のプレート１１，１２が離間して示されているが、実際には各プレート１１，１２は密着して重ね合わされている。
【００１７】
まず、第一の実施形態のプレート式熱交換器に使用されるプレート１１，１２について説明する。実施形態のプレート式熱交換器は、後述するように縦置き、横置きの双方で使用可能なものである。これを実現するため、この実施形態のプレートユニットは、従来のものとは異なり、斜向流タイプのユニットとなっており、各プレート１１，１２は、斜向流となるように各流路スペースを形成するものとなっている。
【００１８】
図２〜図４を参照して、上記の点をより具体的に説明する。図２及び図３は、第一の実施形態における各プレートの斜視概略図であり、図４は各プレートの側断面概略図である。図４（Ａ）は、図２及び図３のＡ−Ａでの断面図、図４（Ｂ）は図２及び図３のＢ−Ｂでの断面図、図４（Ｃ）は、図２及び図３のＣ−Ｃでの断面図、図４（Ｄ）は、図２及び図３のＤ−Ｄでの断面図である。
【００１９】
この実施形態においても、各プレート１１，１２は長方形状であり、周縁にフランジ部１３を有する。フランジ部１３は、各プレート１１，１２の板面からほぼ垂直に（例えば９１度）周状に突出した部位である。以下、各プレートにおいて、フランジ部１３を除く板状の部分をプレート主部と呼ぶ。
図２は各プレートを前側から見た斜視概略図であり、図３は後ろ側から見た斜視概略図である。この実施形態でも、第一種第二種の二種類のプレート１１，１２が使用されており、交互に重ね合わされている。このうち、図２（Ａ）及び図３（Ａ）は第一種プレート１１を示し、図２（Ｂ）及び図３（Ｂ）は第二種プレート１２を示す。
【００２０】
図２及び図３に示すように、各プレート１１，１２は、各角の位置に連通口を有する。連通口は、従来と同様、離間連通口１０Ａと接触連通口１０Ｂのいずれかである。図２（Ａ）に示すように、第一種プレート１１では、左上と右下に設けられた連通口が離間連通口１０Ａとなっている。そして、右上と左下に設けられた連通口が接触連通口１０Ｂとなっている。
【００２１】
また、図１に示すように、第二種プレート１２では、右上と左下に設けられた連通口が離間連通口１０Ａとなっている。そして、左上と右下に設けられた連通口が接触連通口１０Ｂとなっている。したがって、図４（Ａ）と図４（Ｄ）とは同じ断面形状であり、図４（Ｂ）と図４（Ｃ）は同じ断面形状となっている。
【００２２】
図４（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、離間連通口１０Ａの周縁（以下、離間周縁）１４Ａと接触連通口１０Ｂの周縁（以下、接触周縁）１４Ｂとは、前後方向（フランジ部１３の突出方向）における位置が異なっている。図４（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、接触周縁１４Ｂは、離間周縁１４Ａに比べて前側の位置となっている。
より具体的には、離間周縁１４Ａは、離間連通口１０Ａを形成する平板状の部分（以下、離間平板部）１５Ａの一部となっている。また、接触周縁１４Ｂは、接触連通口１０Ｂを形成する平板状の部分（以下、接触平板部）１５Ｂの一部となっている。
【００２３】
図１に示すように第一種第二種のプレート１１，１２が交互に配置された状態で各プレート１１，１２が重ね合わされると、第一種プレート１１の左上の離間平板部１５Ａは、前側の第二種プレート１２の左上の接触平板部１５Ｂから離間した状態となる。また、第一種プレート１１の右下の離間平板部１５Ａも同様で、前側の第二種プレート１２の右下の接触平板部１５Ｂから離間した状態となる。
【００２４】
また、第一種プレート１１の右上の接触平板部１５Ｂは、前側の第二種プレート１２の右上の離間平板部１５Ａに対して接触状態となる。そして、第一種プレート１１の左下の接触平板部１５Ｂも同様で、前側の第二種プレート１２の左下の離間平板部１５Ａと接触した状態となる。
また、第二種プレート１２の右上の離間平板部１５Ａは、その前側の第一種プレート１１の右上の接触平板部１５Ｂから離間した状態となる。第二種プレート１２の左下の離間平板部１５Ａも同様で、前側の第一種プレート１１の左下の接触平板部１５Ｂから離間した状態となる。
【００２５】
そして、第二種プレート１２の左上の接触平板部１５Ｂは、前側の第一種プレート１１の左上の離間平板部１５Ａに対して接触状態となる。第二種プレート１２の右下の接触平板部１５Ｂも同様で、前側の第一種プレート１１の右下の離間平板部１５Ａと接触した状態となる。
このような構造であるため、ある第一種プレート１１とその前側の第二種プレート１２との間には、左上の角と左下の角とを結ぶ方向の流路６が形成される。そして、ある第二種プレート１２とその前側の第一種プレート１１との間には、右上の角と左下の角を結ぶ流路７が形成される。
【００２６】
図１に示すように、重ね合わされた各プレート１１，１２は、一対の端板４１，４２でサンドイッチされる。一方の端板４１には、各連通口１０Ａ，１０Ｂと同じ垂直方向及び水平方向の位置に管接続口４１１〜４１４が設けられている。各流路６，７における流れの向きは、各管の接続位置による。この例では、左上の管接続口４１１に一次側流入用ジョイント３１が接続され、右下の管接続口４１２に一次側流出用ジョイント３２が接続され、左下の管接続口４１３に二次側流入用ジョイント３３が接続され、右上の管接続口４１４に二次側流出用ジョイント３４が接続されている。このため、図１に矢印６で示すように、第一種プレート１１とその前方の第二種プレート１２との間では左上から右下への一次側流体用の斜めの流路が形成され、第二種プレート１２とその前方の第一種プレート１１との間では矢印７で示すように二次側流体用の左下から右上への斜めの流路が形成される。
【００２７】
尚、この実施形態におけるプレートは、点状凹凸タイプとなっている。プレートの凹凸形状としては、図１０に示すヘリンボーンタイプのような直線状凹凸タイプのものが知られているが、この実施形態では、点状凹凸タイプとなっている。具体的には、プレート主部の中腹部の広い領域に点状の凹凸が密に多数形成された点状凹凸タイプとなっている。図１〜図３では概略的に示されているが、この例では小さなほぼ長円状の凹凸を密に多数形成した構造となっている。この他、円形の凹凸を密に多数形成したり、方形の凹凸を密に多数形成したりした点状凹凸タイプが採用されることもあり得る。
【００２８】
図１に示すように第一種第二種のプレート１１，１２を交互に重ね合わせると、第一種プレート１１の点状凹凸構造における各凸部（前面凸部）は、前側の第二種プレート１２の後面の各凸部に当接する。また、第二種プレート１２の各前面凸部は前側の第一種プレート１１の後面の各凸部に当接する。このため、凸部同士が接触している部分の間の空間が流路となる。即ち、各流路は大まかには図１に矢印６，７で示す斜めの向きであるが、実際には各凸部が当接してできる細かな多数の空間から成っている。
このような各プレート１１，１２は、銅、アルミ、ステンレス等の熱伝導性及び耐食性に優れた金属で形成されている。尚、耐食性を高めるためのメッキのような表面処理がされることもあり得る。製作方法としては、ロール状に巻かれた板材を引き出し、プレス成型機により切断、凹凸形成及びフランジ部１３の形成を行った後、各連通口１０Ａ，１０Ｂを穴開けする方法を採用し得る。
【００２９】
図５は、第一の実施形態のプレート式熱交換器の外観図である。図５に示すように、実施形態のプレート式熱交換器は、全体がケーシング５で覆われている。ケーシング５内に前述したプレートユニット１及び一対の端板４１，４２が収められている。各流入用ジョイント３１，３３及び各流出用ジョイント３２，３４は、ケーシング５の側面を貫通して接続されている。
【００３０】
このような実施形態のプレート式熱交換器は、縦置きと横置きの双方が可能となっている。即ち、図５（１）に示すようにプレートユニットの長辺方向を鉛直にした姿勢と、図５（２）に示すように長辺方向を水平にした姿勢との両方で使用することができる。これを可能にしているのは、上述したような斜め流路の構造となっているためである。
縦置き、横置きの双方が可能であるため、例えば熱交換器が装置に搭載される場合、上下方向で広いスペースはあるものの水平方向でのスペースが限られている場合であっても、逆に水平方向で広いスペースはあるものの上下方向でのスペースが限られている場合であっても、実施形態のプレート式熱交換器は容易に搭載することができる。
【００３１】
次に、第二の実施形態のプレート式熱交換器について説明する。
図６は、第二の実施形態のプレート式熱交換器の斜視概略図である。また、図７及び図８は、第二の実施形態における各プレートの斜視概略図である。この実施形態でも、第一種第二種の二種類のプレート１１，１２が使用される。同様に、図７は前側から見た斜視概略図、図８は後ろ側から見た斜視概略図である。図７（Ａ）及び図８（Ａ）が第一種プレート１１を示し、図７（Ｂ）及び図８（Ｂ）が第二種プレート１２を示す。
【００３２】
第二の実施形態においても、各プレート１１，１２は略長方形状であり、プレート主部と、プレート主部の周縁からほぼ垂直（例えば９１°）に延びるフランジ部１３とから成っている。
図７に示すように、第二の実施形態における各プレート１１，１２は、長辺方向に延びる隔壁１６を有している。隔壁１６は、短辺方向の中央の位置に設けられており、プレート主部を二つに区画している。
【００３３】
図７に示すように、各隔壁１６は上側位置において途切れた箇所があり、この箇所を通して連通路１８が形成されている。連通路１８は、二つの突条１８１、１８２によって形成されている。連通路１８は、第一領域の右上の連通口と第二領域の左上の連通口との間に形成されているが、後述するように、連通路１８はこれらの連通口を通して前方又は後方に流れを形成するものではない。
【００３４】
まず第一種プレート１１についてより詳しく説明すると、図４（Ａ）に示すように、第一種プレート１１は八つの連通口８１〜８８を有している。隔壁１６で仕切られた一方の領域に四つの連通口８１〜８４が設けられ、他方の領域に残りの四つの連通口８５〜８８が設けられている。
説明の都合上、各プレート１１，１２を前側から見た際、隔壁１６で仕切られた左側の領域を第一領域と呼び、右側の領域を第二領域と呼ぶ。第一種プレート１１の第一領域において、四つの連通口８１〜８４は各角の位置に設けられている。第二領域においても、連通口８５〜８８は各角の位置に設けられている。
【００３５】
第一領域に設けられた四つの連通口８１〜８４はみな同じ大きさの円形であるが、第二領域に設けられた四つの連通口８５〜８８は大きさが異なっている。第二領域において、左上に設けられた連通口８５と右下に設けられた連通口８８は第一領域の四つの連通口８１〜８４と大きさが同じであるが、右上と左下に設けられた連通口８６，８７はそれより少し小さい円形となっている。但し、全ての連通口８１〜８８について同じ大きさとすることもあり得るし、大きさが三段階以上異なるものとされることもあり得る。
【００３６】
以下、説明の都合上、第一領域の左上に設けられた連通口８１を第一連通口とし、右上に設けられた連通口８２を第二連通口とし、左下に設けられた連通口８３を第三連通口とし、右下に設けられた連通口８４を第四連通口とする。また、第二領域の左上に設けられた連通口８５を第五連通口とし、右上に設けられた連通口８６を第六連通口とし、左下に設けられた連通口８７を第七連通口とし、右下に設けられた連通口８８を第八連通口８８とする。
【００３７】
図７（Ａ）及び図８（Ａ）に示すように、第一種プレート１１において、第一連通口８１と第四連通口８４は離間連通口１０Ａとなっている。そして、第二連通口８２と第三連通口８３は接触連通口１０Ｂとなっている。
また、第一種プレート１１において、第二領域の四つの連通口のうち、第五連通口８５と第八連通口８８は接触連通口１０Ｂとなっている。また、小さい第六及び第七連通口８６，８７は離間連通口１０Ａとなっている。
【００３８】
次に、第二種プレート１２について説明する。第二種プレート１２も、同様に中央に隔壁１６が設けられていて、第一第二の二つの領域に仕切られている。そして、同様の位置に各四つ（計八つ）の連通口８１〜８８が設けられている。各連通口８１〜８８を、同様に第一から第八連通口とする。
図７（Ｂ）及び図８（Ｂ）に示すように、第二種プレート１２において、第一連通口８１と第四連通口８４は、第一種プレート１１とは異なり、接触連通口１０Ｂとなっている。また、第二種プレート１２の第二連通口８２及び第三連通口８３は、離間連通口１０Ａとなっている。
また、第二種プレート１２の第五連通口８５及び第八連通口８８は、離間連通口１０Ａとなっている。また、小さい第六連通口８６及び第七連通口８７は、接触連通口１０Ｂとなっている。
【００３９】
次に、このような第一種第二種の各プレート１１，１２を使用した第二の実施形態のプレート式熱交換器について、図６を参照して説明する。図６は、理解のため、各プレート１１，１２を分解した状態で描かれている。尚、図６は各プレート１１，１２を斜め後ろ側から見た図になっているので、左右の向きは、図７と逆になっている。図６では、第一種第二種合計で九枚のプレート１１，１２が描かれているが、実際にはさらに多くのプレート１１，１２が重ね合わされている。
【００４０】
図６に示すプレート式熱交換器は、プレートユニット１、セパレーターボックス２と、一次側流入用ジョイント３１と、一次側流出用ジョイント３２と、二次側流入用ジョイント３４と、二次側流出用ジョイント３３とを備えている。セパレーターボックス２は、後述するように、一次側流体を熱交換で冷却した際に生じる凝縮物を分離する機能を実現するものである。
プレートユニット１は、図７及び図８に示す第一種第二種のプレート１１，１２を交互に配置して重ね合わせることで構成されている。重ね合わされた一方の側には、端板４１が設けられている。他方の側には、セパレーターボックス２が設けられており、プレートユニット１は端板４１とセパレーターボックス２でサンドイッチされた状態となっている。
【００４１】
端板４１には、管接続口４１１〜４１４が設けられている。この実施形態では、各プレート１１，１２の第三連通口８３及び第四連通口８４に対応する位置にそれぞれ管接続口４１１，４１２が設けられており、また第六連通口８６に対応する位置と第七連通口８７に対応する位置にそれぞれ管接続口４１３，４１４が設けられている。
図６に示すように、第三連通口８３に対応する管接続口４１１には一次側流入用ジョイント３１が接続され、第四連通口８４に対応した管接続口４１２には一次側流体流出ジョイント３２が接続される。また、第七連通口８７に対応した管接続口４１４に二次側流入用ジョイント３４が接続され、第六連通口８６に対応した管接続口４１３には二次側流出用ジョイント３３が接続される。
【００４２】
セパレーターボックス２は、前述した凝縮物の分離を行う要素である。凝縮物は液体であり、したがって、セパレーターボックス２はドレイン口２１，２２を有している。セパレーターボックス２は、冷却された一次側流体を内部の壁面や構造物に衝突させ、凝縮物を付着させて分離する構造となっている。付着した凝縮物は、ドレイン口２１，２２から排出される。構造物としては、バッフル板等が内部に設けられる場合が多いが、特に構造物が設けられず、ボックスの内壁面に衝突させて凝縮物を分離するだけの構造の場合もあり得る。
【００４３】
また、セパレーターボックス２の側板２５には、流体流入口（以下、ボックス流入口）２３と、流体流出口（以下、ボックス流出口）２４とが設けられている。図６に示すように、ボックス流入口２３は、各プレート１１，１２の第八連通口８８に対応した位置となっている。また、ボックス流出口２４は、各プレート１１，１２の第一連通口８１に対応した位置となっている。
【００４４】
図９は、第二の実施形態のプレート式熱交換器の外観概略図である。図９に示すように、第二の実施形態のプレート式熱交換器は、プレートユニット１とセパレーターボックス２とが並設されたコンパクトな外観となっている。尚、プレートユニット１とセパレーターボックス２とは、ネジ止め又はブレージング溶接等によって互いに固定されている。
【００４５】
このような第二の実施形態のプレート式熱交換器の流路について、図６を参照してより詳しく説明する。
前述したように、第一種プレート１１において、第一連通口８１は離間連通口１０Ａであり、第二連通口８２は接触連通口１０Ｂであり、第三連通口８３は接触連通口１０Ｂであり、第四連通口８４は離間連通口１０Ａである。また、第一種プレート１１の第五連通口８５は接触連通口１０Ｂであり、第六連通口８６は離間連通口１０Ａであり、第七連通口８７は離間連通口１０Ａであり、第八連通口８８は接触連通口１０Ｂである。第二種プレート１２において、第一連通口８１は接触連通口１０Ａであり、第二連通口８２は離間連通口１０Ａであり、第三連通口８３は離間連通口１０Ａであり、第四連通口８４は接触連通口１０Ｂである。また、第二種プレート１２の第五連通口８５は離間連通口１０Ａであり、第六連通口８６は接触連通口１０Ｂであり、第七連通口８７は接触連通口１０Ｂであり、第八連通口８８は離間連通口１０Ａである。このため、以下に説明するような形状の流路が形成される。
【００４６】
図６において、一次側流体の流路（以下、一次側流路）を実線で示す。一次側流路は、一次側流入用ジョイント３１からプレートユニット１を経てセパレーターボックス２に達する流路（以下、一次側往路流路）と、セパレーターボックス２からプレートユニット１を経由して戻り、一次側流出用ジョイント３２に達する流路（以下、一次側復路流路）とから成っている。
【００４７】
まず、一次側往路流路について説明する。
一次側往路流は、端板４１に接続された一次側流入用ジョイント３１から各プレート１１，１２の第三連通口８３を貫通して真っ直ぐ延びる流路部分（以下、一次側往路第一直線流路）６１と、各第二種プレート１２とその前方の各第一種プレート１１との間の流路部分（以下、一次側往路プレート間流路）６２とを含む。図示は省略されているが、最もセパレーターボックス２に近いプレート（この例では第二種プレート１２）とセパレーターボックス２との間には、閉じ板が設けられている。閉じ板は、フランジ部１３の内側に嵌め込まれる板であり、ボックス流入口２３とボックス流出口２４を臨む位置にそれぞれ連通口を有する平板である。一次側往路第一直線流路６１は、最終的には不図示の閉じ板に達して終端するので、それ以上は延びない。
【００４８】
一次側往路第一直線流路６１を進んできた一次側流体は、各第二種プレート１２の第三連通口８３に達する。各第二種プレート１２の第三連通口８３は離間連通口１０Ａであるため、一次側流体からそこで分岐して第二種プレート１２とその前方の第一種プレート１１の間の流路スペース（一次側往路プレート間流路６２）を流れる。即ち、一次側往路プレート間流路６２は、図６に示すように、各第二種プレート１２の第三連通口８３とその前方の各第一種プレート１１の第三連通口８３との間から斜め上方に延び、隔壁１６の上側部分を貫く連通路１８に達する。そして、連通路１８を通りながら屈曲して斜め下方に向かい、各第二種プレート１２の第八連通口８８とその前方の各第一種プレート１１の第八連通口８８との間に達する。即ち、各一次側往路プレート間流路６２は、略逆Ｖ字状の流路となっている。
【００４９】
尚、第一種プレート１１において第二連通口８２及び第五連通口８５は接触連通口１０Ｂであり、第二種プレート１２において第二連通口８２及び第五連通口８５は離間連通口１０Ａであるが、それらを各々貫く前後方向の両端は、端板４１と不図示の閉じ板とによって終端されている。このため、各第二連通口８２を貫通した流れは実質的無く、また各第五連通口８５は貫通した流れも実質的に無い。
【００５０】
また、一次側往路流路は、各プレート１１，１２の第八連通口８８を貫く直線状の部分（以下、一次側往路第二直線流路）６３を有している。この流路は、図６に示すように、セパレーターボックス２のボックス流入口２３に達している。即ち、一次側往路流路は、左右に一次側往路第一直線流路６１と一次側往路第二直線流路６３とがあり、そこを橋渡しするようにして略逆Ｖ字状の一次側往路プレート間流路６２が形成された構成となっている。一次側往路プレート間流路６２は、各プレート１１，１２の間の空間を一つおきに、即ち各第二種プレート１２とその前方の各第一種プレート１１との間に形成されている。
【００５１】
次に、一次側復路流路について説明する。
一次側復路流路は、ボックス流出口２４から各プレート１１，１２の第一連通口８１を貫通して真っ直ぐ延びる流路部分（以下、一次側復路第一直線流路）６４と、各第一種プレート１１とその前方の各第二種プレート１２との間の流路部分（以下、一次側復路プレート間流路）６５とを含む。
【００５２】
一次側復路第一直線流路６４の終端は、端板４１で塞がれているため、それ以上は延びない。そして、セパレーターボックス２から流出して一次側復路第一直線流路６４を流れた一次側流体は、第二種プレート１２の第一連通口８１を通過する。この際、その背後の第一種プレート１１の第一連通口８１は離間連通口１０Ａであるため、流路はそこで分岐し、図６に示すように斜め下方に向かって一次側流体は流れる。即ち、一次側復路プレート間流路６５は、第一連通口８１から第四連通口８４に向かう向きの斜めの流路である。
【００５３】
また、端板４１には、各プレート１１，１２の第四連通口８４の位置に一次側流出用ジョイント３２が接続されているため、一次側流出用ジョイント３２に向かう直線状の流路（以下、一次側復路第二直線流路）６６が形成される。即ち、一次側復路流路は、第一第二の直線流路６４，６６とその間を橋渡しするように斜めに形成される一次側復路プレート間流路６５とから成っている。一次側復路プレート間流路６５は、各第二種プレート１２とその後方の各第一種プレート１１間流路が形成される。つまり、各第二種プレート１２において前方の第一種プレート１１との間では略逆Ｖ字状の一次側往路プレート間流路６２が形成され、後方の第一種プレート１１との間では斜めの一次側復路プレート間流路６５が形成される。
【００５４】
次に、二次側流体の流路（二次側流路）について説明する。
二次側流体については、二次側流入用ジョイント３４から前方に延びて各プレート１１，１２の第七連通口８７を貫く直線状の流路部分（以下、二次側往路直線流路）７１が形成される。この流路７１は、セパレーターボックス２の側板２５の手前の不図示の閉じ板が終端として存在しているので、そこで終端する。また、二次側流出用ジョイント３３は各プレート１１，１２の第六連通口８６に相当する位置に設けられているので、各第六連通口８６を貫通して二次側流出用ジョイント３３に達する直線状の流路（以下、二次側復路直線流路）７３が形成される。
【００５５】
そして、各第一種プレート１１の第七連通口８７は離間連通口１０Ａであるので、二次側往路直線流路７１を通って各第一種プレート１１の第七連通口８７を通過した二次側流体は、第一種プレート１１とその前方の第二種プレート１２との間の流路スペース（二次側プレート間流路７２）を流れる。この際、二次側復路直線流路７３の流れが存在しているので、その流れに引っ張られるようにして当該各第一種プレート１１の第六連通口８６に流入して二次側流出用ジョイント３３の方に戻っていく。即ち、二次側プレート間流路７２は、各第一種プレート１１の第二領域の前面において第七連通口８７から第六連通口８６に向かう斜めの流路となる。
【００５６】
次に、このように流路が形成される第二の実施形態のプレート式熱交換器の具体的な利用例について説明する。
第二の実施形態のプレート式熱交換器は、水蒸気を含む高温空気を冷却しつつ水蒸気を除去する用途で使用される。例えば工場の製造ラインで排出された熱を再利用するために取り出す用途で好適に利用される。この場合、熱を取り出すとともに水蒸気を除去して低温の乾燥空気として排出したり、又は再利用したりする用途で使用される。
【００５７】
より具体的には、一次側流体が４５℃程度の湿った空気である場合、二次側流体（冷媒）としては、０℃又はそれより少し高い程度の低温冷媒ガス（例えばフロンガス）が使用される。一次側流入用ジョイント３１から高温高湿空気を流入させ、二次側流入用ジョイント３４から低温冷媒ガスを流入させる。
高温高湿空気は、一次側往路流路を流れる際、二次側プレート間流路７２を流れる低温冷媒ガスとの熱交換によって冷却される。即ち、高温高湿空気は、各第二種プレート１２とその前方の各第一種プレート１１の間の略逆Ｖ字状の流路（一次側往路プレート間流路６２）に沿って流れ、低温冷媒は、第一種プレート１１とその前方の各第二種プレート１２との間の空間のうちの第一領域の斜めの流路（二次側プレート間流路７２）に沿って流れ、各第一種プレート１１及び各第二種プレート１２を通して熱交換する。これにより、高温高湿空気は例えば１０℃程度に冷却される。以下、この冷却された空気を低温空気という。低温空気は、ボックス流入口２３からセパレーターボックス２に流入し、セパレーターボックス２内で凝縮物（水分）が分離される。
【００５８】
低温空気は、ボックス流出口２４から流出し、一次側復路流路を通って端板４１の側に戻る。この際、図６に示すように、低温空気は、各第一種プレート１１とその前方の各第二種プレート１２との間の空間のうちの各第一領域における斜めの流路である各一次側復路プレート間流路６５を流れる。この際、低温空気は、各第二種プレート１２のその前方の各第一種プレート１１との間の一次側往路プレート間流路６２を流れている高温高湿空気との間で熱交換を行い、高温高湿空気を冷却する。即ち、高温高湿空気は、略逆Ｖ字状の各一次側往路プレート間流路６２を流れる際、各第二領域では低温冷媒ガスとの熱交換で冷却され、各第一領域では低温空気により冷却（プレクール）される。この熱交換の際、低温空気は温度上昇し、相対湿度が下がって乾燥した空気となる（以下、中温乾燥空気）。
【００５９】
このようにして低温空気は、高温高湿空気を冷却しながら一次側復路第二直線流路６６を通り、中温乾燥空気となって一次側流出用ジョイント３２から流出する。一方、低温冷媒ガスは、二次側復路直線流路７３を通って戻り、二次側流出用ジョイント３３から流出する。このようして、高温高湿空気に対して冷却と再加熱によって水蒸気の除去が行われ、中温乾燥空気が排出される。
【００６０】
上記構成及び動作に係る第二の実施形態のプレート式熱交換器も、第一の実施形態と同様、縦置き、横置きの双方が可能となっている。即ち、図９（１）に示すように縦置きにした場合でも、図９（２）に示すように横置きにした場合でも、同様に使用可能である。これを可能にしているのは、上述したように斜めの流路が形成されているためであるが、第二の実施形態では、縦置き、横置きの双方を想定して、セパレーターボックス２に二つのドレイン口２１，２２が設けられている。即ち、縦置きにした場合、縦置き用の第一のドレイン口２１が下方を向いた状態となり、横置きにした場合、横置き用の第二のドレイン口２２が下方を向いた状態となる。このため、縦置きの場合にも横置きの場合にもドレインに支障が出ることはない。尚、ドレイン口２１，２２には排出ホースなどが適宜接続される。
【００６１】
また、第二の実施形態では、斜めの流路の構造を採用する際、流路を折り返して略Ｖ字状としている。これは、高温高湿空気の流路（一次側往路流路）において異なる熱交換を行う第一領域と第二領域とを形成するためである。この実施形態では、第一領域は、低温空気によるプレクールを行う領域として使用され、第二の領域は低温冷媒ガスによる冷却（本クール）を行う領域として使用される。
本クールを行う低温冷媒ガスは、熱交換により暖められるので、冷凍機等の冷却機構により再冷却して再使用される。この際、第二の実施形態のようにプレクールが行われていると、本クールによる低温冷媒ガスの温度上昇は低く抑えられるので、冷凍機等の冷却機構の容量や冷却能力は小さくて済む。また、高温高湿空気を温度をあまり下げずに除湿のみして取り出す必要がある場合、冷却後に再加熱（リヒート）する必要があるが、実施形態の場合、この加熱を、高温高湿空気の熱エネルギーを利用しているため、熱源を別途必要としない。このため、全体にコンパクトな構造となっている。上記略Ｖ字状の流路は、このような効果を実現するための構成となっている。また、上記略Ｖ字状の流路は、全体をコンパクトにしつつ流路の全長を長くする場合にも有益である。尚、連通路１８が隔壁１６を貫通した突条１８１，１８２によって形成されている点は、上記略Ｖ字状の流れをスムーズに形成するのに貢献している。
【００６２】
また、隔壁１６は、上述したように厚み方向で凹凸があるので、単純な直線状のものに比べて強度が高くなる。冷却系等においてフロンに代わる冷媒として炭酸ガスの使用が検討されているが、炭酸ガスの場合、熱交換効率を高くするため、フロンに比べてかなり高圧で流通させる必要がある。このような場合、隔壁１６にも流体による高い圧力が加わるので、より高強度の構造とすることが望ましく、第二の実施形態はこの点で優れている。尚、隔壁１６は、細かな流路を形成するための突起（この実施形態では点状凹凸タイプの突起）と連続している場合もあり得る。
【００６３】
上述した各実施形態のプレート式熱交換器では、第一種第二種の各プレート１１，１２として点状凹凸タイプのものが採用されているので、より熱交換効率が高くなっている。プレートのタイプとしては、平行に山型状に延びる多数の溝及び突条より成るヘリンボーンタイプのものが知られている。ヘリンボーンタイプに比べると、実施形態のような点状凹凸タイプのものは、プレート間流路がより細かい空間で形成されるので、熱交換が行われる全体の表面積が大きくなる。このため、より熱交換効率が高くなる。
【００６４】
この他、第二の実施形態のプレート式熱交換器は、コンプレッサーにより生成された圧縮空気から水分を除去するドライヤーの用途でも使用することができる。コンプレッサーにより圧縮空気を生成した場合、生成された高圧の空気は、高温で多湿の場合がある。圧縮空気は、各種の装置に投入されて利用される場合があるが、高温多湿の空気を投入する装置が故障してしまう場合があり、冷却したり除湿したりする必要がある。このような用途に、第二の実施形態のプレート式熱交換器は好適に利用される。この場合、第二の実施形態のプレート式熱交換器に加え、水分を吸着するフィルターのような吸着材を併用したシステムとすることもあり得る。
【符号の説明】
【００６５】
１  プレートユニット
１１  第一種プレート
１２  第二種プレート
１０Ａ  離間連通口
１０Ｂ  接触連通口
１３  フランジ部
１４Ａ  離間周縁
１４Ｂ  接触周縁
１５Ａ  離間板状部
１５Ｂ  離間板状部
１６  隔壁
８１〜８８  連通口
１８  連通路
１８１，１８２  突条
２  セパレーターボックス
２１  ドレイン口
２２  ドレイン口
２３  ボックス流入口
２４  ボックス流出口
３１  一次側流入用ジョイント
３２  一次側流出用ジョイント
３３  二次側流入用ジョイント
３４  二次側流出用ジョイント
【図１】
2018091495.tif 000003
【図２】
2018091495.tif 000004
【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】
2018091495.tif 000009
【図８】
2018091495.tif 000010
【図９】
2018091495.tif 000011
【図１０】
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