(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方側から他方側に向かって積層された複数のプレートの各プレートが、両側で隣接する他のプレートと接合されることにより、第１流体の流れる第１流路と、前記第１流体と熱交換する第２流体の流れる第２流路とが積層方向に交互に形成されたプレート熱交換器において、
前記複数のプレートの各プレートは、
長辺と短辺とを有する矩形の形状をなすと共に一方の短辺側と他方の短辺側とに前記第１流体と前記第２流体とのいずれかが通過する開口である流路孔が２つずつ形成され、
前記複数のプレートの一つ置きの各プレートは、
４つの前記流路孔のうち同じ位置の前記流路孔が、前記流路孔の周縁の一部から突き出す突き出し片が屈曲して前記開口から遠ざかる方向に延びる屈曲部であって、屈曲することで前記他方側で隣接する前記プレートである隣接プレートの同じ位置の前記流路孔の周縁近傍の平面に対向する状態とされた前記突き出し片の前記他方側の表面が前記平面に密着する屈曲部を
備え、
それぞれの前記屈曲部は、
前記表面が、前記隣接プレートの同じ位置の前記流路孔の周縁近傍の前記平面に密着することにより、前記屈曲部を備える前記プレートと前記隣接プレートどうしの組で、前記一方側から前記他方側に向かう繰り返し構造を形成することを特徴とするプレート熱交換器。
【請求項２】
それぞれの前記屈曲部は、
前記突き出し片が、前記流路孔の周縁のうちの同じ箇所から突き出すことを特徴とする請求項１記載のプレート熱交換器。
【請求項３】
前記突き出し片は、
矩形の形状をなすことを特徴とする請求項１または２に記載のプレート熱交換器。
【請求項４】
前記複数のプレートの各プレートは、
前記一方の短辺側の２つの前記流路孔と前記他方の短辺側の２つの前記流路孔との間の前記長辺の方向における領域に、前記積層方向に上下する波形状が形成され、
前記屈曲部は、
前記波形状から遠ざかる方向に延びることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のプレート熱交換器。
【請求項５】
圧縮機と、第１の熱交換器と、膨張機構と、第２の熱交換器とが配管で接続されたヒートポンプ装置において、
前記第１の熱交換器、前記第２の熱交換器の少なくともいずれかとして、
一方側から他方側に向かって積層された複数のプレートの各プレートが、両側で隣接する他のプレートと接合されることにより、第１流体の流れる第１流路と、前記第１流体と熱交換する第２流体の流れる第２流路とが積層方向に交互に形成されたプレート熱交換器であって、
前記複数のプレートの各プレートは、
長辺と短辺とを有する矩形の形状をなすと共に一方の短辺側と他方の短辺側とに前記第１流体と前記第２流体とのいずれかが通過する開口である流路孔が２つずつ形成され、
前記複数のプレートの一つ置きの各プレートは、
４つの前記流路孔のうち同じ位置の前記流路孔が、前記流路孔の周縁の一部から突き出す突き出し片が屈曲して前記開口から遠ざかる方向に延びる屈曲部であって、屈曲することで前記他方側で隣接する前記プレートである隣接プレートの同じ位置の前記流路孔の周縁近傍の平面に対向する状態とされた前記突き出し片の前記他方側の表面が前記平面に密着する屈曲部を
備え、
それぞれの前記屈曲部は、
前記表面が、前記隣接プレートの同じ位置の前記流路孔の周縁近傍の前記平面に密着することにより、前記屈曲部を備える前記プレートと前記隣接プレートどうしの組で、前記一方側から前記他方側に向かう繰り返し構造を形成することを特徴とするプレート熱交換器
を備えたことを特徴とするヒートポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒と非加熱流体の間で熱交換を行うプレート熱交換器及びプレート熱交換器を使用したヒートポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に複数枚のプレートを積層してロウ付けして流路を形成し、２系統の流路間で熱交換を行うプレート熱交換器が知られている。プレート熱交換器はロウ付けにより各要素が接合されるので、熱交換器本体を小型化できる特徴がある。
【０００３】
しかし、プレート熱交換器はロウ材により半永久的に接合されるため、製造時の伝熱プレートの積層間違いが発生すると、プレートのみの交換が出来ず、製造に用いた部材を廃却しなければならない。伝熱プレートの積層間違いはプレート熱交換器そのものの機能不全をもたらす。
また、積層間違いは、水と、Ｒ４１０Ａを代表とする冷媒とが混合されることを意味し、万が一にでも積層間違いの製品が市場流出した場合には、人体および環境に悪影響を与える。そのため、伝熱プレートの積層間違いをロウ付け前に発見することは歩留まりの改善、製品の信頼性のためにも重要である。
【０００４】
伝熱プレートの積層間違いの発生は、個々の伝熱プレートが似ていることに起因する。一般的なプレート熱交換器では、１種類の伝熱プレートを交互に１８０度反転させ積層するか、もくしは２種類の伝熱プレートを交互に積層する方法を用いている。伝熱プレートの種類によらず、積層した後の外形では１８０度の反転有無および２種類の伝熱プレートの違いを把握することは困難である。
【０００５】
従来のプレート熱交換器は、上記の積層間違いに対して、伝熱プレートの一辺に余剰部材で他の３辺には無い異形状を施し、積層した後に余剰部材が交互になるようにし積層間違いを発見している（例えば特許文献１）。
【０００６】
しかし、余剰部材の使用は、伝熱性能や強度信頼性などには影響が無く、積層間違いの発見のみに使用するもので、製品としては必要のないものである。このため、材料の歩留まりの悪化となる。歩留まりの悪化が無く積層間違いを発見する方法が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−８９４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この発明は、プレート熱交換器に使用される部材の歩留まり改善、プレート熱交換器自身の歩留まり改善、及びプレート熱交換器の強度向上を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明のプレート熱交換機は、
一方側から他方側に向かって積層された複数のプレートの各プレートが、両側で隣接する他のプレートと接合されることにより、第１流体の流れる第１流路と、前記第１流体と熱交換する第２流体の流れる第２流路とが積層方向に交互に形成されたプレート熱交換器において、
前記複数のプレートの各プレートは、
長辺と短辺とを有する矩形の形状をなすと共に一方の短辺側と他方の短辺側とに前記第１流体と前記第２流体とのいずれかが通過する開口である流路孔が２つずつ形成され、
前記複数のプレートの一つ置きの各プレートは、
４つの前記流路孔のうち同じ位置の前記流路孔が、前記流路孔の周縁の一部から突き出す突き出し片が屈曲して前記開口から遠ざかる方向に延びる屈曲部であって、屈曲することで前記他方側で隣接する前記プレートである隣接プレートの同じ位置の前記流路孔の周縁近傍の平面に対向する状態とされた前記突き出し片の前記他方側の表面が前記平面に密着する屈曲部を
備え、
それぞれの前記屈曲部は、
前記表面が、前記隣接プレートの同じ位置の前記流路孔の周縁近傍の前記平面に密着することにより、前記屈曲部を備える前記プレートと前記隣接プレートどうしの組で、前記一方側から前記他方側に向かう繰り返し構造を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によって、プレート熱交換器に使用される部材の歩留まりを改善と、プレート熱交換器の歩留まりの改善を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１におけるプレート熱交換器１００の使用形態を示す図。
【図２】実施の形態１におけるプレート熱交換器１００の分解斜視図。
【図３】実施の形態１におけるプレート熱交換器１００の側面図。
【図４】実施の形態１におけるプレート熱交換器１００の正面図（図３のＡ矢視）。
【図５】実施の形態１におけるプレート熱交換器１００の背面図（図３のＢ矢視）。
【図６】図４のＸ−Ｘ断面図。
【図７】実施の形態１における伝熱プレート１０１ａ，１０１ｂを示す図。
【図８】実施の形態１における伝熱プレート１０１に形成された「コの字型構造体１０２」を説明する図。
【図９】実施の形態１における「コの字型構造体１０２」の効果を説明する図。
【図１０】実施の形態１におけるサイドプレート１０５ａ，１０５ｂの絞り形状部を説明する図。
【図１１】図６のノズル１０３の周辺構造を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
以下の実施の形態１ではプレート熱交換器１００を説明する。
図１は、実施の形態１のプレート熱交換器１００の使用形態を示す図である。図１を用いてプレート熱交換器１００の使用形態を説明する。ヒートポンプユニット２（ヒートポンプ装置）は、圧縮機３、凝縮器４（第１の熱交換器）、電子膨張弁５、蒸発器６（第２の熱交換器）を備えている。
（１）圧縮機３は、電力を使用して冷媒７を圧縮し、冷媒７の持つエンタルピーおよび圧力を上昇させる。
（２）凝縮器４は、圧縮された冷媒７（第１流体）と被加熱流体（第２流体）との間で熱交換を行う。
（３）電子膨張弁５は、凝縮器４から出た冷媒７を断熱膨張させる。
（４）蒸発器６は、電子膨張弁５から出る冷媒７と外部加熱熱源との間で熱交換を行う。なお、図示はしていないが、ヒートポンプユニット２は、その他、余剰な冷媒７を貯めるレシーバ等の付属部品を備えてもよい。
【００１３】
圧縮機３〜蒸発器６は、冷媒７が循環する冷凍サイクル機構を構成する。たとえば、凝縮器４にプレート熱交換器１００を用いる。これにより、外部加熱熱源の熱（蒸発器６によって吸熱した熱）を、プレート熱交換器１００によって放熱することで、プレート熱交換器１００に流入した水を加熱する。外部加熱熱源（蒸発器６の熱交換の相手）として利用される媒体として、空気、地熱などの他種の媒体が存在するが、プレート熱交換器１００は、外部加熱熱源を使用する全ての給湯式ヒートポンプユニットに使用することが可能である。また、凝縮器４（第１の熱交換器）に限らず、プレート熱交換器１００は、蒸発器６（第２の熱交換器）として使用されても構わない。
【００１４】
出湯水９（水９という場合もある）は水回路８を循環する。図１は間接加熱方式を示している。水９（第２流体）は、凝縮器４であるプレート熱交換器１００に流入し、冷媒７によって加熱されてプレート熱交換器１００から流出する。出湯水９はプレート熱交換器１００から流出すると、上水１０を構成する配管で繋がれたラジエータや床暖房などの暖房機器１２に流入し、室内温調として使用される。また、水回路８の途中に出湯水９と上水１０とを熱交換させる水−水熱交換タンク１１を配置することにより、出湯水９で加熱された上水１０を風呂やシャワーなどの生活用水に使用できる。
【００１５】
図２から図５は、プレート熱交換器１００の外観形状を説明するための図である。
図２は、プレート熱交換器１００の分解斜視図である。
図３は、プレート熱交換器１００の側面図である。
図４は、プレート熱交換器１００の正面図（図３のＡ矢視）である。
図５は、プレート熱交換器１００の背面図（図３のＢ矢視）である。
【００１６】
以下にプレート熱交換器１００の外観を具体的に説明する。図２に示すように、プレート熱交換器１００では、冷媒流入口であるノズル１０３ａから流入した冷媒７が冷媒流出口であるノズル１０３ｂから流出する冷媒流路が形成される。また、水流入口であるノズル１０３ｃから流入した水９が水流出口であるノズル１０３ｄから流出する水流路が形成される。
【００１７】
図３に示すように、プレート熱交換器１００は、ノズル１０３が取り付けられる補強プレート１０４ａ、サイドプレート１０５ａ、伝熱プレート１０１ａ、伝熱プレート１０１ｂ・・・・伝熱プレート１０１ａ、伝熱プレート１０１ｂ、サイドプレート１０５ｂ、補強プレート１０４ｂの順に積層される。ここで補強プレート１０４ｂはサイドプレート１０５ｂで覆われた状態であるため、図３では表示されていない。
【００１８】
図４に示すように、正面図（図３のＡ矢視）では、補強プレート１０４ａに取付けられた４つのノズル１０３ａ〜１０３ｄが見える。
【００１９】
図５に示すように、背面図（図３のＢ矢視）では、補強プレート１０４ｂの表面が見える。
【００２０】
次に図６、図７を用いてプレート熱交換器１００の構造を説明する。
図６は、図４のＸ−Ｘ断面に相当する断面である。「相当する」としたのは次の理由による。図６は、説明を簡単にするため、伝熱プレート１０１ａ，１０１ｂを合計で４枚だけ使用している。そして、積層の順番は、補強プレート１０４ａ、サイドプレート１０５ａ、伝熱プレート１０１ｂ、１０１ａ、１０１ｂ、１０１ａ、サイドプレート１０５ｂ，補強プレート１０４ｂの順である。このように、図６は、図４とは同一ではないため「相当する」とした。
【００２１】
（伝熱プレート１０１ａ、伝熱プレート１０１ｂ）
図７の（ａ），（ｂ）はそれぞれ伝熱プレート１０１ａ，１０１ｂを示す図である。伝熱プレート１０１ａ，１０１ｂについては、どちらも同じ形状のプレートである。よって、図７の（ａ），（ｂ）に示す伝熱プレート１０１ａ、伝熱プレート１０１ｂの大きさ、板厚は同様である。区別する必要のない場合は、たんに伝熱プレート１０１という。図７の（ａ）に示す伝熱プレート１０１ａを点Ｐを中心に１８０度回転させたものが伝熱プレート１０１ａである。したがって伝熱プレート１０１ａと伝熱プレート１０１とは同一（略同一）の形状である。実施の形態１の説明では、図２において、Ｖ字形状の波模様のＶ字の頂点がノズル１０３ａ，１０３ｄの方向を向くものを伝熱プレート１０１ａとし、１８０度反対方向を向く方を伝熱プレート１０１ｂとした。図７の（ｂ）に示す伝熱プレート１０１ｂは、図７の（ａ）の伝熱プレート１０１ａを点Ｐを中心として１８０度回転させた状態で、流路孔の符号をつけている。伝熱プレート１０１ａと伝熱プレート１０１ｂとは四隅に流路孔１０６ａ〜１０６ｄを持つ。各伝熱プレートは、長手方向の流路孔１０６ａ、１０６ｂと、流路孔１０６ｃ、１０６ｄとの間に流体を攪拌するための波形状１０７ａ，１０７ｂを持つ。波形状１０７ａ，１０７ｂは伝熱プレート１０１ａ，１０１ｂが積層され場合、積層方向に上下する形状である。伝熱プレート１０１ａの波形状１０７ａと伝熱プレート１０１ｂの波形状１０７ｂとは１８０度反転した形状である。前述のように、波形状１０７ｂは波形状１０７ａに対して、波形状１０７ａを点Ｐを中心に矢印方向に１８０度回転させた関係である。
【００２２】
図６に示すように、サイドプレート１０５ａの下に伝熱プレート１０１ｂが配置され、伝熱プレート１０１ｂの下に伝熱プレート１０１ａが配置される。積層された状態では、伝熱プレート１０１ｂに開けられた流路孔１０６ａ〜１０６ｄは、伝熱プレート１０１ａに開けられた流路孔１０６ａ〜１０６ｄと重なり、流路を構成する。図７の（ａ）に示す伝熱プレート１０１ａは、図２のサイドプレート１０５ａの隣の伝熱プレート１０１ａを想定している。図７の（ａ）の伝熱プレート１０１ａに開けられた流路孔１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ，１０６ｄは、それぞれ、ノズル１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄに対応する。流路孔１０６ｂには、後述するコの字型構造体１０２−１がプレートの裏側に形成されている。
【００２３】
（伝熱部１０８、基幹部１０９）
実施の形態１のプレート熱交換器１００は、図６に示すように、伝熱プレート１０１ａと伝熱プレート１０１ｂとを積層することで、第１流体と第２流体との間で熱交換を行うための流路を形成する伝熱部１０８を主たる構造とする。プレート熱交換器基幹部１０９（以下、基幹部１０９という）は、伝熱部１０８の上部にサイドプレート１０５ａが配置され、伝熱部１０８の下部にサイドプレート１０５ｂが配置されることで構成される。すなわち伝熱部１０８は、複数枚の伝熱プレート１０１から構成される構造をいい、基幹部１０９とは、伝熱部１０８に、さらに、両側のサイドプレートを加えた構造をいう。基幹部１０９の上部に補強プレート１０４ａが配置され、下部に補強プレート１０４ｂが配置されることで、補強プレート１０４ａと補強プレート１０４ｂとによって基幹部１０９が挟まれる。前述のように、補強プレート１０４ａにはノズル取付口（ノズル対応孔）が開けられている。ノズル取付口には、ノズル１０３ａ〜１０３ｄが取り付けられている。
【００２４】
（伝熱プレート１０１による流路の形成）
伝熱プレート１０１ａと伝熱プレート１０１ｂとが積層されることで、波形状１０７ａと波形状１０７ｂとが点接触する。この点接触の部分が、ロウ付けされることで流路を形成する「柱」になる。例えば、伝熱プレート１０１ａは水（純水、水道水あるいは不凍液を混合した水など）の流路を形成し、伝熱プレート１０１ｂは冷媒７（例えば、Ｒ４１０Ａを代表とした、空気調和機に使用される冷媒）の冷媒流路を形成する。伝熱プレート１０１ａと伝熱プレート１０１ｂとを各１枚ずつ積層することで水の流路が形成され、更に伝熱プレート１０１ａを積層することで、「水−冷媒」の層が形成される。以下、伝熱プレート１０１の積層枚数を増やすことで、「水−冷媒−水−冷媒・・・」と交互に流路が形成（図２参照）される。これら積層された複数の伝熱プレートによって、図６に示すような伝熱部１０８が構成される。
【００２５】
（プレート熱交換器１００の特徴）
実施の形態１のプレート熱交換器１００の特徴を説明する。実態の形態１のプレート熱交換器１００は、各構成要素がロウ付けによって接合される方式の熱交換器である。
図８は、伝熱プレート１０１に形成される「コの字型の構造体１０２」（以下、構造体１０２ともいう）を説明する図である。図８の（ａ）は、図７の（ａ）の伝熱プレート１０１ａを更に詳しく表した図である。図８の（ｂ）は、（ａ）のＹ−Ｙ断面図である。なお、図８の（ａ）では、流路孔１０６ｂには、３つの構造体１０２（構造体１０２−１、１０２−２、１０２−３）が形成された場合を示した。図８の（ａ）のように、伝熱プレート１０１ａは、波形状１０７とは反対側の流路孔１０６ｂ孔の円周上に、４５度間隔で３つのコの字型構造体１０２をもつ。プレート熱交換器１００の特徴は、伝熱プレート１０１ａが、図８に示すような、四方に空いている流路孔１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ，１０６ｄの内１つに、コの字型の構造体１０２を有する点である。前述のように、伝熱プレート１０１ａを１８０度回転したものが伝熱プレート１０１ｂであるので、プレート熱交換器１００の伝熱プレート１０１は、いずれも「コの字型の構造体１０２」を有する。この構造体１０２によって、プレート熱交換器１００には、構造体１０２の形成された流路孔の周囲には後述する柱１２１及び柱１２２が形成される。
【００２６】
（コの字型構造体１０２）
図８の伝熱プレート１０１の流路孔１０６ｂは、波形状とは反対側（波形状から遠ざかる方向）に、内側に下り曲がったコの字型構造体１０２を持つ。構造体１０２は、流路孔を打ち抜く際に廃却材となる部分を曲げて形成する。構造体１０２は、伝熱プレート１０１のどの流路孔に形成されても構わない。図８では、伝熱プレートの４つある孔のうち流路孔１０６ｂ（冷媒が流出するノズル１０３ｂに相当する位置の流路孔）に対して設けた。
【００２７】
コの字型構造体１０２を更に説明する。コの字型構造体１０２が形成された伝熱プレートを使用するプレート熱交換器１００は、図２に示すように、一方側（ノズル１０３を持つ補強プレート１０４ａ側）から他方側（補強プレート１０４ｂ側）に向かって積層された複数の伝熱プレート１０１ａ，１０１ｂの各伝熱プレートが、両側で隣接する他の伝熱プレートと接合されることにより冷媒７（第１流体）の流れる第１流路と、冷媒７と熱交換する水９（第２流体）の流れる第２流路とが積層方向Ｄに交互に形成されている。各伝熱プレート１０１は、図２のように、長辺と短辺とを有する矩形の形状をなすと共に、一方の端辺側と他方の端辺側とに冷媒７と水９とのいずれかが通過する開口である流路孔が２つずつ形成されている。コの字型構造体１０２については次の様である。
図８に示すように、各伝熱プレート１０１は、４つの流路孔のいずれかの流路孔（図８（ａ）では流路孔１０６ｂとした）」が、流路孔の周縁の一部から突き出すと共に屈曲して流路孔を形成している開口から遠ざかる方向に延びる構造体１０２（屈曲部）を備えている。この構造体１０２は、他方の側（補強プレート１０４ａ，１０４ｂのうち、補強プレート１０４ｂの側）で隣接する伝熱プレートの積層方向において対応する流路孔の周縁近傍に密着する（図９で後述する）。なお、図８（ａ）に示すように、伝熱プレート１０１ａは、一方の端辺側の２つの流路孔と他方の端辺側の２つの流路孔との間の長辺の方向における領域に、積層方向に上下する波形状１０７が形成されている。そして、構造体１０２は、（ａ）のＹ−Ｙ断面を示す（ｂ）のように、波形状１０７から遠ざかる方向１２３に延びている。
【００２８】
図９は、構造体１０２の効果を説明する図である。なお図９は構造体１０２の効果を説明する便宜的な図であるので、正確な断面図ではない。図９の（ａ）は、伝熱プレート１０１が正常な積層順序で積層された状態を示す。図９の（ｂ）は、伝熱プレート１０１の積層順序を誤った場合を示す。図９の（ａ−１）、（ｂ−１）は、図８のＹ−Ｙ断面と同じ方向でみた状態である。図９の（ａ−２）、（ｂ−２）は、それぞれ（ａ−１）、（ｂ−１）に対応する、図８のＺ−Ｚ断面（積層後）に相当する。伝熱プレート１０１ａと伝熱プレート１０１ｂとを積層することで、伝熱プレート１０１ａのコの字型構造体１０２が伝熱プレート１０１ｂの流路孔周辺の平面部に接触し、柱１２１（図９の（ａ−２））が形成される。以下、伝熱プレート１０１の積層枚数を増やすことにより、柱１２１全部で、冷媒流路孔を支える柱１２２（繰り返し構造）になる。柱１２１は伝熱プレート１０１の積層を間違えた場合では形成されることが無い。よって、流路孔の目視により柱の有無を見分けることで積層間違いを確認することにも効果を発揮する。すなわち、伝熱プレート１０１に積層後に、流路孔を斜め方向から覗き込むことで、積層の間違いを発見できる。
【００２９】
図９の（ｂ−２）に示すように、伝熱プレート１０１を正規順番に積層しない場合、一直線に並ぶ予定のコの字型構造体１０２が欠けて空間が生じる。この生じた空間を目視で確認することにより、積層ミスの有無を判別できる。よって、間違った積層のままロウ付けすることがなくなるため、歩留まりが良くなる。また、きちんと積層された場合はコの字型構造体１０２がロウ材で隣の伝熱プレート１０１と接合されるため、コの字型構造体１０２そのものを、プレート熱交換器１００を支える柱１２１とすることで、強度向上を図ることができる。
【００３０】
圧力破壊および圧力疲労破壊ともに、プレート熱交換器１００の破壊されやすい部位は、プレート熱交換器１００に流体を供給するために必要な流路孔周辺の部位である。一般的なプレート熱交換器では、熱交換面積拡大のために伝熱プレートの表面に波形状を設けている。上下の伝熱プレートどうしの波形状と波形状とが接触する箇所（下側の伝熱プレートの波の山と上側の伝熱プレートの波の底との接触部位）は、全てロウ付けされる。そして、ロウ付けされた箇所は、全て柱として存在する。それに対して流路孔周辺部位は伝熱部分ではなく、波形状が存在しないか、波形状が存在したとしても極端に少ない。そのため、従来のプレート熱交換器では流路孔周辺部は、支えとなる柱が少ない。強度向上のためには流路孔周辺部にも柱が多く存在することが好ましい。しかし、流路孔周辺部の面積は限られており、また、柱を形成し、かつ流路を遮らない構造は、限られてくる。
【００３１】
そこで、実施の形態１のプレート熱交換器１００では、流路孔周辺部に積層ミス確認用に設けたコの字型の構造体１０２をロウ付けし、柱１２１（繰り返し構造の柱１２２）として用いる。これにより、プレート熱交換器１００の信頼性向上を図ることができる。図９に示すように、コの字型の構造体１０２は、下側の伝熱プレート１０１の流路孔周辺部の波形状の形成されていない箇所に接触し、ロウ付けされることで柱１２１が形成される。柱１２１は歩留まり改善および積層ミス確認の効果があり、さらに、従来使用している部材で形成できる。よって、新たな部材を追加することなく、強度向上を図ることができる。また、形成された柱１２１は流路孔の周辺、伝熱部である波部とは流路孔を挟んで反対側（短辺側）に形成されるので、冷媒７の流路を阻害することなく、強度の向上を図ることができる。
【００３２】
（サイドプレート１０５）
図１０は、伝熱部１０８の上下部を挟み込むサイドプレート１０５ａ、サイドプレート１０５ｂを示す図である。（１０３ａ）等は、図２の、どのノズルに対応するかを示している。サイドプレート１０５ａ、１０５ｂは、大きさ、板厚が伝熱プレート１０１と同様であり、四隅に流路孔１０５ａ−１〜１０５ａ−４、１０５ｂ−１〜１０５ｂ−４を持ち、波形状１０７の無い平面構造のプレートである。図６に示すように、サイドプレート１０５ａは伝熱部１０８の上部に配置され、サイドプレート１０５ｂは伝熱部１０８の下部に配置されて、基幹部１０９を構成する。
【００３３】
（絞り形状部１１０ａ）
図６、図１０に示すように、サイドプレート１０５ａは、流路孔１０５ａ−１、１０５ａ−４の周辺に、絞り加工によって形成された凹形状の絞り形状部１１０ａを有する。流路孔１０５ａ−１の絞り形状部１１０ａは、円形の流路孔１０５ａ−１の縁に沿って一周形成される。流路孔１０５ａ−４の絞り形状部１１０ａも同じである。なお凹形状とは、図６において、サイドプレート１０５ａからサイドプレート１０５ｂ方向に向かう積層方向Ｄに突き出る形状を凹形状といい、積層方向Ｄと反対方向に突き出る形状を凸形状という。
【００３４】
サイドプレート１０５ｂは、流路孔１０５ｂ−１の周辺に絞り加工によって形成された凸形状の絞り形状部１１０ｂと、流路孔１０５ｂ−４の周辺に絞り加工によって形成された凸形状の絞り形状部１１０ｃとを有する。それぞれの絞り形状部は、各サイドプレートに隣接する伝熱プレート１０１ａ、１０１ｂの流路孔のうち、積層された場合にノズル１０３ａ，１０３ｂに対応する流路孔（積層時に、それぞれのノズルの中心線方向に存在する流路孔）にロウ付けされる。これにより、絞り形状部１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃが、伝熱プレート１０１とサイドプレート１０５との流路孔周りに柱を形成する。よって、プレート熱交換器１００の強度を向上することが可能となる。
【００３５】
（絞り形状部１１０ｃ）
図１０の（ｂ）に示すように、サイドプレート１０５ｂは、流路孔１０５ｂ−４の周囲に、絞り形状部１１０ｂとは形状の異なる絞り形状部１１０ｃを有する。絞り形状部１１０ｃは、絞り形状部１１０ｂの内、コの字型構造体１０２と接触する部分を平坦に保った形状である。この平坦な部分を設けることで、サイドプレート１０５ｂに隣接する最下層の伝熱プレート１０１ａに設けたコの字型構造体１０２を担ぐことを回避する。図１０の（ｂ）に示すように、平坦部でコの字型構造体１０２−１〜１０２−３（図８の（ａ）に対応して３か所に設けた場合を示した）を支持するので、サイドプレート１０５ｂを確実にロウ付けすることが可能となる。
【００３６】
図１１は、図６のノズル１０３ａ側の拡大図である。図１１のように、絞り形状部１１０ａ、１１０ｂにより、サイドプレート１０５ａとサイドプレート１０５ｂとで形成される非伝熱空間１１１（流体が流入しない空間）に、冷媒が流入することを防ぐ。非伝熱空間１１１は平面と波形状１０７により形成される空間であり、伝熱に関して有効性を得ることが出来ない空間である。このため、この非伝熱空間１１１に冷媒が流入することを防ぐことにより、余分な放熱および冷媒流速の低下を防ぐことが可能となる。
【００３７】
（補強プレート１０５）
図６に示すように、基幹部１０９の上部に補強プレート１０４ａ（外側プレート）が取り付けられ、下部に補強プレート１０４ｂが取り付けられる。補強プレート１０４（耐圧プレートとも呼ばれる）は、伝熱プレート１０１及びサイドプレート１０５に対して約５倍の厚みを持つ。プレート熱交換器１００では、補強プレート１０４ａは、図２、図４等に示すように４つの流路孔を持つ。また、補強プレート１０４ｂは、図５に示すように、流路孔１０６を持たない。補強プレート１０４ａ，１０４ｂにより、プレート熱交換器１００は、基幹部１０９に流れる流体によって発生する圧力の変動疲労およびプレート熱交換器１００の圧力と大気圧との差により生じる力に耐えることが可能になる。
【００３８】
（ノズルのカシメ加工）
図２、図４、図６等に示すように、補強プレート１０４ａの４つの流路孔のそれぞれには、冷媒および水を基幹部１０９に流入させるためのノズル１０３ａ〜１０３ｄが取り付けられる。ノズル１０３の取付位置（取付箇所）は、補強プレート１０４ａ、１０４ｂの流路孔の数によって決まる。実施の形態１のプレート熱交換器１００では補強プレート１０４ａには４つの流路孔を設け、補強プレート１０４ｂには設けていないが、１枚の補強プレートに最大４つの流路孔を設けるとすれば、１台のプレート熱交換器１００に対して、合計８つのノズル１０３を取り付けることになる。図１１に示すように、冷媒７が流入するノズル１０３ａは、端部に補強プレート１０３ａの流路孔とはまり合う押し込み部１１２を有している。押し込み部１１２の先端は、補強プレート１０４ａの下よりも１ｍｍ以上出るように構成されている。図１１の寸法Ｈが、１ｍｍ以上である。プレート熱交換器１００をロウ付けで接合する工程の前に、ノズル１０３ａの押し込み部１１２を補強プレート１０４ａの流路孔に挿し込み、押し込み部１１２をカシメ加工する。このカシメ加工により補強プレート１０４ａとノズル１０３ａとを仮固定した状態で、補強プレート１０４ａが基幹部１０９に積層され、プレート熱交換器１００全体が仮組みされて、仮組みのプレート熱交換器１００がロウ付け工程に送られる。
【００３９】
（ロウ付け工程）
仮組み状態のプレート熱交換器１００では、伝熱プレート１０１ａと伝熱プレート１０１ｂとの間、および伝熱部１０８とサイドプレート１０５ａおよびサイドプレート１０５ｂとの間、基幹部１０９と補強プレート１０４ａおよび補強プレート１０４ｂとの間にロウ材として用いられる銅条が挟みこまれる。更に補強プレート１０４ａとノズル１０３ａ〜１０３ｄとの間にもロウ材である銅が配置される。ロウ材が配置された仮組み状態のプレート熱交換器１００はロウ付け工程において真空加熱炉に入れられ、真空状態でのロウ付が行われる。このロウ付け工程で銅が融解し、各要素の接合面に浸透する。浸透した銅が冷えることにより各要素同士が半永久的に接着され、プレート熱交換器１００が形成される。
【００４０】
以上の実施の形態１では、流体の出入り口となる４隅の流路孔のうち１つにのみコの字型の構造体１０２を持つ伝熱プレートを互いに１８０度回転させて積層した一対の伝熱プレートを、上部の伝熱プレートのコの字型構造体が下部の伝熱プレートに接することにより、上下の伝熱プレートの流路孔を結ぶ柱１２１を形成する。そして一対の伝熱プレートを複数対重ねることによって、プレート熱交換器の流路孔をつなぐ柱１２２（繰り返し構造）が形成される。この柱１２２（繰り返し構造）によって、ロウ付け前に流路孔をのぞき、形成された柱を視認することで、ロウ付け前に積層ミスの有無を確認できる。また、柱１２２（繰り返し構造）がロウ付けされて、強度が向上する。
【符号の説明】
【００４１】
１００  プレート熱交換器、２  ヒートポンプユニット、３  圧縮機、４  凝縮器、５  電子膨張弁、６  蒸発器、７  冷媒、８  水回路、９  出湯水、１０  上水、１１  水−水熱交換タンク、１２  暖房機器、１３  上水利用機器、１００  プレート熱交換器、１０１，１０１ａ，１０１ｂ  伝熱プレート、１２１  柱、１０２  コの字型構造体、１０３  ノズル、１０４，１０４ａ，１０４ｂ  補強プレート、１０５，１０５ａ，１０５ｂ  サイドプレート、１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ，１０６ｄ  流路孔、１０７  波形状、１０８  伝熱部、１０９  基幹部、１１０  絞り形状部、１１１  非伝熱空間、１１２  押し込み部。
【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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