(57)【要約】【課題】熱媒体の流れをコントロールし、熱交換性能を向上させる熱交換器を提供することを目的とする。【解決手段】複数の流路形成部材を積層させ、流路形成部材間内には、インナーフィンを備えたプレート式熱交換器であって、熱媒体の流入する方向に対し、垂直断面の流路形成部材間両端部と、インナーフィンの両端部の隙間への熱媒体の流れを強制的に遮断、あるいは流路抵抗を大きくする壁面を設ける構造とすることにより、両端部の隙間に流れようとする熱媒体の流れを抑制することができるので、熱交換性能を向上させることが可能となる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の流路形成部材が積層され、
前記複数の流路形成部材のうち、第１の流路形成部材と、前記第１の流路形成部材に隣接する第２の流路形成部材との間に一次熱媒体が流れる流路空間、及び、
前記第２の流路形成部材と、前記第２の流路形成部材に隣接する第３の流路形成部材との間に二次熱媒体が流れる流路空間が交互に形成され、
前記複数の流路形成部材の間にインナーフィンを備えるプレート式熱交換器であって、
熱媒体が流路空間に流入する方向に対して、垂直断面の流路形成部材の両端部と、前記インナーフィンの両端部との間の隙間への前記熱媒体の流れを遮断、或いは、流路抵抗を大きくする壁面を前記隙間の長手方向の端部領域に設けること、
を特徴とするプレート式熱交換器。
【請求項２】
前記壁面は熱媒体の流入口側に備えられ、前記壁面は流路形成部材によって形成される、請求項１記載のプレート式熱交換器。
【請求項３】
前記壁面を熱媒体の流入口側に備えられ、前記壁面はインナーフィンによって形成される、請求項１記載のプレート式熱交換器。
【請求項４】
壁面は前記インナーフィンの流入する方向の途中にも備えられ、
前記壁面は流路形成部材によって形成される、請求項１〜３の何れか一項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項５】
壁面は前記インナーフィンの流入する方向の途中にも備えられ、
前記壁面はインナーフィンによって形成される、請求項１〜３の何れか一項に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】
本発明は、プレート式熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の熱交換器の一例として、特許文献１に示される熱交換器がある。この熱交換器は、インナーフィンが流路形成部材内に配置されており、インナーフィンの一部にフィンピッチが他の部分より細かいフィンが配置している。そのため、その部分に流通する熱媒体に生じる圧力損失が大きくなり、その部分よりフィンピッチが広い部分へ熱媒体が流れ、流速が増加することにより、熱交換性能を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１６９４２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１に記載の熱交換器においては、インナーフィンの一部にフィンピッチが他の部分より細かいフィンが形成されているが、この細かいフィンピッチでフィンを成形するにはインナーフィン自体の板厚が薄くないと成形することが困難である。
【０００５】
しかしながら、今市場において要望されているプレート式熱交換器は、小型で高性能、かつ低コストなプレート式熱交換器のため、流路形成部材の板厚は極限まで薄くすると同時に、小型で低コストなプレート式熱交換器である。従って、使用する熱媒体の一部が高圧になる熱媒体を使用する場合がある。そのため、接合などで流路形成部材と一体化したインナーフィンにも流路形成部材へかかる圧力で、流路形成部材が変形や破損などしない強度が必要となる。加えて、インナーフィンの板厚も圧力に耐え得る強度が必要となるため、上記特許文献１に記載の熱交換器のように、インナーフィンの板厚を薄くすることは、困難であった。
【０００６】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、流路形成部材やインナーフィンの一部に壁面を形成し、隙間への熱媒体の流れを強制的に遮断、或いは、流路抵抗を大きくすることにより、両端部の隙間に流れようとする熱媒体の流れを抑制し、熱交換性能を向上させることが可能なプレート式熱交換器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】
【０００７】
本発明の第一は、以下に示すプレート式熱交換器に関する。
【０００８】
［１］熱媒体の流入する方向に対し、垂直断面の流路形成部材間両端部と、インナーフィンの両端部の隙間への熱媒体の流れを強制的に遮断、あるいは流路抵抗を大きくする壁面を有することを特徴とするプレート式熱交換器。
【０００９】
［２］熱媒体の流入する方向に対し、垂直断面の流路形成部材間両端部と、前記インナーフィンの両端部の隙間への熱媒体の流れを強制的に遮断、あるいは流路抵抗を大きくする壁面を熱媒体の流入口側に備えており、前記壁面は流路形成部材によって形成されることを特徴とする［１］に記載のプレート式熱交換器。
【００１０】
［３］熱媒体の流入する方向に対し、垂直断面の流路形成部材間両端部と、前記インナーフィンの両端部の隙間への熱媒体の流れを強制的に遮断、あるいは流路抵抗を大きくする壁面を熱媒体の流入口側に備えており、前記壁面はインナーフィンによって形成されることを特徴とする［１］に記載のプレート式熱交換器。
【００１１】
［４］前記両端部の隙間へ流れる熱媒体を遮蔽する壁面を前記インナーフィンの流入する方向の途中に備えており、前記壁面は流路形成部材によって形成されることを特徴とする［１］〜［３］のいずれかに記載のプレート式熱交換器。
【００１２】
［５］前記両端部の隙間へ流れる熱媒体を遮蔽する壁面を前記インナーフィンの流入する方向の途中に備えており、前記壁面はインナーフィンによって形成されることを特徴とする［１］〜［３］のいずれかに記載のプレート式熱交換器。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のプレート式熱交換器によれば、熱媒体の流入する方向に対し、垂直断面の流路形成部材間両端部と、インナーフィンの両端部の隙間を流路形成部材やインナーフィンの一部に壁面を形成することで、両端部の隙間に流れようとする熱媒体の流れを抑制、あるいは流路抵抗を大きくすることができるので、両端部の隙間以外へ流入する熱媒体の流量が増加するので、熱交換性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１におけるプレート式熱交換器の斜視図
【図２】本発明の実施の形態１におけるプレート式熱交換器の概略分解斜視図
【図３】本発明の実施の形態１におけるプレート式熱交換器の一次熱媒体が流れる流路空間を下面より見た図（図２のＡ矢視図）
【図４】図３のＣ部拡大図
【図５】本発明の実施の形態１における壁面がない場合のプレート式熱交換器の一次熱媒体が流入する方向に対して、流路空間を垂直左断面に見た図（図２のＢ−Ｂ左断面図）
【図６】本発明の実施の形態１におけるプレート式熱交換器の一次熱媒体が流入する方向に対して、流路空間を垂直左断面に見た図（図２のＢ−Ｂ左断面図）
【図７】本発明の実施の形態２におけるプレート式熱交換器の一次熱媒体が流入する方向に対して、流路空間を垂直左断面に見た図（図２のＢ−Ｂ左断面図）
【図８】本発明の実施の形態２におけるインナーフィンの形状の一部の斜視図
【図９】本発明の実施の形態３におけるプレート式熱交換器の一次熱媒体が流れる流路空間を下面より見た図（図２のＡ矢視図）
【図１０】本発明の実施の形態３におけるプレート式熱交換器の一次熱媒体が流入する方向に対して、流路空間の途中を垂直左断面に見た図（図９ＡのＤ−Ｄ左断面図）
【図１１】本発明の実施の形態３におけるプレート式熱交換器の一次熱媒体が流入する方向に対して、流路空間の途中を垂直左断面に見た図（図９ＡのＥ−Ｅ左断面図）
【図１２】本発明の実施の形態３におけるプレート式熱交換器の一次熱媒体が流入する方向に対して、両端部の隙間に部分的、あるいは全体に壁面を設け、圧力損失と、熱交換量を求めた図
【図１３】本発明の実施の形態４におけるプレート式熱交換器の一次熱媒体が流入する方向に対して、流路空間の途中を垂直左断面に見た図（図９ＡのＥ−Ｅ左断面図）
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるプレート式熱交換器の斜視図である。複数の流路形成部材を積層させ構成される。
【００１６】
図２は、本発明の実施の形態１におけるプレート式熱交換器例の概要が示される。図２は、図１に示されるプレート式熱交換器１００の分解斜視図である。図２に示すように、プレート式熱交換器１００は、第一流路形成部材（プレート）１０と、第二流路形成部材（プレート）２０と、一次熱媒体流入路２１と、一次熱媒体流出路２２と、一次熱媒体２３と、一次熱媒体流路空間３０と、二次熱媒体流入路３１と、二次熱媒体流出路３２と、二次熱媒体３３と、二次熱媒体流路空間４０と、インナーフィン５０とを含む。
【００１７】
複数の流路形成部材（プレート）１０，２０，１０，２０・・・と積層して形成されており、各流路形成部材（プレート）１０，２０，１０，２０・・・を介して、一次熱媒体２３を流通させる一次熱媒体流路空間３０と、二次熱媒体３３を流通させる二次熱媒体流路空間４０とが交互に形成されている。
【００１８】
なお、一次熱媒体２３及び二次熱媒体３３には、種々のものを使用可能であるが、本実施の形態においては、例えば一次熱媒体２３には、水などの相変化を起こさない単相型のものを採用し、二次熱媒体３３には、冷媒（Ｒ１３４ａ）などの相変化を起こす二相型のものを使用している。
【００１９】
また、プレート式熱交換器１００は、流路形成部材（プレート）１０，２０，１０，２０・・・の一端側には、一次熱媒体２３を一次熱媒体流路空間３０に流入させるための一次熱媒体流入路２１と、一次熱媒体２３を流出させるための一次熱媒体流出路２２とが、流路形成部材（プレート）１０，２０，１０，２０・・・の一端に沿うように形成されている。
【００２０】
また、プレート式熱交換器１００は、流路形成部材（プレート）１０，２０，１０，２０・・・の他端側には、二次熱媒体３３を二次熱媒体流路空間４０に流入させるための二次熱媒体流入路３１と、二次熱媒体３３を流出させるための二次熱媒体流出路３２とが、流路形成部材（プレート）１０，２０，１０，２０・・・の他端に沿うように形成されている。
【００２１】
上記構成について、更に具体的に説明すると、プレート式熱交換器１００は、二種類の流路形成部材（プレート）１０，２０が交互に積層されることにより、各流路形成部材（プレート）１０及び各流路形成部材（プレート）２０を介して、前記一次熱媒体流路空間３０と、二次熱媒体流路空間４０とが交互に形成されている。
【００２２】
各流路形成部材（プレート）１０、２０は、金属製（例えば、アルミ，銅，ステンレス製など）の板材をプレス加工によって、低コストで生産性高く形成することができ、形成された流路形成部材（プレート）１０の二次熱媒体流入路３１の凹穴部と、流路形成部材（プレート）２０の二次熱媒体流入路３１の平面穴部とが、接合（例えば、ろう付）されている。
【００２３】
また、同じく流路形成部材（プレート）１０の二次熱媒体流出路３２の凹穴部と、流路形成部材（プレート）２０の二次熱媒体流出路３２の平面穴部とが、同様に接合されている。更には、流路形成部材（プレート）１０の内周斜面部と、流路形成部材（プレート）２０の外周斜面部とで、接合されることにより一次熱媒体流路空間３０を形成することができる。
【００２４】
また、流路形成部材（プレート）１０及び２０の一次熱媒体流路空間３０内には、インナーフィン５０があり、各流路形成部材（プレート）１０及び２０と、接合されている。
【００２５】
更に、二次熱媒体流路空間４０についても、上記一次熱媒体流路空間３０と同様の構成が取られており、二次熱媒体流路空間４０を構成している。
【００２６】
上記構成で、流路形成部材（プレート）１０及び２０を交互に積層させることによって、各流路形成部材（プレート）１０及び各流路形成部材（プレート）２０との間で、一次熱媒体２３と、二次熱媒体３３の熱交換が行われる。
【００２７】
なお、インナーフィン５０は、二次熱媒体流路空間４０に流通させる二次熱媒体３３の高圧に耐え得る強度が必要となるため、インナーフィン５０の板厚も厚いもので構成されている。例えば、本発明の実施の形態１におけるインナーフィン５０の板厚は、ｔ０．３ｍｍであり、流路形成部材（プレート）１０及び２０の板厚は、ｔ１．０ｍｍである。
【００２８】
図３は、本発明の実施の形態１におけるプレート式熱交換器１００の一次熱媒体２３が流れる流路空間を下面より見た図（図２のＡ矢視図）である。図４は、図３のＣ部拡大図である。図４に示すように、一次熱媒体流入路２１から流入した一次熱媒体２３は、インナーフィン５０の流入端面を目指し、一挙に流入する。インナーフィン５０内に流入した一次熱媒体２３は、図３左上の一次熱媒体流出路２２に向かって流れ、その後排出される。
【００２９】
なお、図４に示すように、インナーフィン５０の両端部と、流路形成部材（プレート）１０及び２０の両端部に隙間７０がある場合、一次熱媒体２３は隙間７０に優先的に流れてしまう。上記隙間７０がある場合とは、プレート式熱交換器１００の一次熱媒体２３が流入する方向に対して、流路空間を垂直左断面に見た図５（図２のＢ−Ｂ左断面図）の場合である。
【００３０】
従って、本来、一次熱媒体２３を流通させたいインナーフィン５０の両端部以外への流量が減り、熱交換性能が悪くなる。
【００３１】
よって、同じく図４に示すように、インナーフィン５０の両端部と、流路形成部材（プレート）１０及び２０の両端部の隙間７０の前に、壁面６０を設けることにより、一次熱媒体２３が隙間７０に優先的に流れてしまうことを抑制することができるので、熱交換性能を向上させることが可能となる。
【００３２】
図６は、本発明の実施の形態１におけるプレート式熱交換器１００の一次熱媒体２３が流入する方向に対して、流路空間を垂直左断面に見た図（図２のＢ−Ｂ左断面図）である。壁面６０を一次熱媒体２３の流入側のインナーフィン５０の両端部の直前に設けることにより、一次熱媒体２３が隙間７０に優先的に流れてしまうことを抑制することができる。
【００３３】
上記実施例では、壁面６０を一次熱媒体２３の流入側のインナーフィン５０の両端部の直前に設けると述べたが、図３に示すように、流出側のインナーフィン５０の両端部の直後に設けても良い。直後にも設けることにより、一次熱媒体２３が隙間７０に優先的に流れてしまうことを更に抑制することができると共に、流路形成部材（プレート）１０または２０の組立の方向性もなくなるので、メリットが高い。
【００３４】
また、壁面６０は、流路形成部材（プレート）１０及び２０を部分的にプレス加工によって、安易に形成が可能である。
【００３５】
なお、本発明の実施の形態１におけるプレート式熱交換器１００に構成されているインナーフィン５０は、ストレートフィンを例に挙げて説明をしているが、オフセットフィン、ウェーブフィンでも同じ効果を得ることを確認した。
（実施の形態２）
次に、実施の形態２について、図７〜図８に基づいて説明する。本形態は、実施の形態１と比較して、壁面６０をインナーフィン５０の形状の一部で形成した点が異なる。
【００３６】
図７は、本実施の形態２におけるプレート式熱交換器１００の一次熱媒体２３が流入する方向に対して、流路空間を垂直左断面に見た図（図２のＢ−Ｂ左断面図）である。壁面６０を一次熱媒体２３の流入側のインナーフィン５０の両端部に設けることにより、一次熱媒体２３が隙間７０に優先的に流れてしまうことを抑制することができる。
【００３７】
図８は、本実施の形態２におけるインナーフィン５０の形状の一部の斜視図である。プレス加工により、形成している。
【００３８】
上記実施例では、壁面６０を一次熱媒体２３の流入側のインナーフィン５０の両端部に設けると述べたが、実施の形態１と同様に、流出側のインナーフィン５０の両端部にも設けても良い。流出側にも設けることにより、一次熱媒体２３が隙間７０に優先的に流れてしまうことを更に抑制することができると共に、インナーフィン５０の組立の方向性もなくなるので、メリットが高い。
【００３９】
また、壁面６０は、インナーフィン５０を部分的にプレス加工によって、安易に形成が可能である。
（実施の形態３）
次に、実施の形態３について、図９〜図１２に基づいて説明する。本形態は、上述の実施の形態１または２を行うと同時に、更に壁面６０をインナーフィン５０の流入する方向の途中にも備えており、壁面６０は流路形成部材（プレート）１０及び２０によって形成されることにより、一次熱媒体２３が隙間７０に優先的に流れてしまうことを抑制することができる。そのため、熱交換性能を向上させることが可能となる。
【００４０】
図９は、本発明の実施の形態３におけるプレート式熱交換器の一次熱媒体が流れる流路空間を下面より見た図（図２のＡ矢視図）である。
【００４１】
図９（Ａ）は、インナーフィン５０の一次熱媒体２３が流入する方向に対し、インナーフィン５０の長さ１５０ｍｍに対し、１０ｍｍの壁面６０長さを流入側と、流出側に４箇所設けた場合である。
【００４２】
図９（Ｂ）は、インナーフィン５０の一次熱媒体２３が流入する方向に対し、インナーフィン５０の長さ１５０ｍｍに対し、１０ｍｍの壁面６０長さを流入側と、中央、流出側に６箇所設けた場合である。
【００４３】
図９（Ｃ）は、インナーフィン５０の一次熱媒体２３が流入する方向に対し、インナーフィン５０の長さ１５０ｍｍに対し、１０ｍｍの壁面６０長さを流入側と、中央、流出側に８箇所設けた場合である。
【００４４】
図９（Ｄ）は、インナーフィン５０の一次熱媒体２３が流入する方向に対し、インナーフィン５０の長さ１５０ｍｍに対し、壁面６０をインナーフィン５０の全長に設けた場合である。
【００４５】
図１０は、本実施の形態３におけるプレート式熱交換器１００の一次熱媒体２３が流入する方向に対して、流路空間の途中を垂直左断面に見た図（図９ＡのＤ−Ｄ左断面図）である。
【００４６】
また図１１は、本実施の形態３におけるプレート式熱交換器１００の一次熱媒体２３が流入する方向に対して、流路空間の途中を垂直左断面に見た図（図９ＡのＥ−Ｅ左断面図）である。
【００４７】
実施の形態１と同様に、壁面６０は、流路形成部材（プレート）１０及び２０を部分的にプレス加工によって、安易に形成が可能である。
【００４８】
上記の如く、それぞれの場合の圧力損失と、熱交換量を求めると、図１２に示すように、熱交換性能を向上させることが可能となった。図１２のＸ軸の無しは、壁面６０がない状態で、ａは図９Ａの状態、ｂは図９Ｂの状態、ｃは図９Ｃの状態、ｄは図９Ｄ、すなわち壁面６０をインナーフィン５０の全長に設けた状態の結果である。
【００４９】
ちなみに、上記結果は、インナーフィン５０の途中にそれぞれ壁面６０を設けた効果を確認するため、本発明の実施の形態１あるいは２を除いたものである。言い換えれば、本発明の実施の形態１あるいは２も合せて行うことにより、より熱交換性能を向上させることが可能である。
（実施の形態４）
次に、実施の形態４について、図１３に基づいて説明する。本形態は、上記実施の形態３と比較して、壁面６０をインナーフィン５０の形状の一部で形成した点が異なる。
【００５０】
図１３は、本実施の形態４におけるプレート式熱交換器１００の一次熱媒体２３が流入する方向に対して、流路空間の途中を垂直左断面に見た図（図９ＡのＥ−Ｅ左断面図）である。壁面６０を一次熱媒体２３の流入側のインナーフィン５０の途中にそれぞれ壁面６０を設けたものである。その効果は、上記実施の形態３に近い効果を得ることが可能である。更には、本発明の実施の形態１あるいは２も合せて行うことで、より熱交換性能を向上させることが可能である。
【００５１】
壁面６０は、インナーフィン５０を部分的にプレス加工及び組立時の圧力によって、安易に形成が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明のプレート式熱交換器は、熱交換性能の高い熱交換器を実現できることが可能である。そのため、小型で高性能、かつ低コストの要望が高い乗物用、例えば自動車などのラジエータや一般産業用のエバポレータなど、更には家庭用品用のエアコンや冷蔵庫のエバポレータなどに、好適に広く用いることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１０  第一流路形成部材（プレート）
２１  一次熱媒体流入路
２３  一次熱媒体
５０  インナーフィン
６０  壁面
７０  隙間
【図１】
2015203508.tif 000003
【図２】
2015203508.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】
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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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