(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器であって、
第１のプレートと、
前記第１のプレートに対向して配置された第２のプレートと、
前記第１のプレートと前記第２のプレートとの間に介在された少なくとも１つの中間プレートと、を備え、
前記第１のプレートおよび前記第２のプレートはそれぞれ、
外周領域と、
前記外周領域の内側に形成され、前記外周領域よりも薄肉の薄肉領域と、
前記薄肉領域から前記第１のプレート又は前記第２のプレートの厚み方向にそれぞれ突出するように設けられた複数の伝熱フィンとを有し、
各伝熱フィンは、前記外周領域および他の伝熱フィンからそれぞれ平面方向に離間して配置され、
前記第１のプレートの前記複数の伝熱フィンと、前記第２のプレートの前記複数の伝熱フィンとは、平面視で互いに重ならないように配置され、
前記中間プレートは、外周領域と、前記外周領域の内側に形成された貫通領域とを有し、
前記第１のプレートと前記第２のプレートとの間に形成される流路の高さは、いずれの場所においても、前記第１のプレート又は前記第２のプレートの前記薄肉領域の深さと、前記中間プレートの厚みとの合計以上となることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記第１のプレートの伝熱フィンと前記第２のプレートの伝熱フィンとは、平面視で交互に配置されていることを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
【請求項３】
前記伝熱フィンは、平面Ｓ字形状を有することを特徴とする請求項１又は２記載の熱交換器。
【請求項４】
熱交換器用プレートユニットであって、
第１のプレートと、
前記第１のプレートに対向して配置された第２のプレートと、
前記第１のプレートと前記第２のプレートとの間に介在された少なくとも１つの中間プレートと、を備え、
前記第１のプレートおよび前記第２のプレートはそれぞれ、
外周領域と、
前記外周領域の内側に形成され、前記外周領域よりも薄肉の薄肉領域と、
前記薄肉領域から前記第１のプレート又は前記第２のプレートの厚み方向にそれぞれ突出するように設けられた複数の伝熱フィンとを有し、
各伝熱フィンは、前記外周領域および他の伝熱フィンからそれぞれ平面方向に離間して配置され、
前記第１のプレートの前記複数の伝熱フィンと、前記第２のプレートの前記複数の伝熱フィンとは、平面視で互いに重ならないように配置され、
前記中間プレートは、外周領域と、前記外周領域の内側に形成された貫通領域とを有し、
前記第１のプレートと前記第２のプレートとの間に形成される流路の高さは、いずれの場所においても、前記第１のプレート又は前記第２のプレートの前記薄肉領域の深さと、前記中間プレートの厚みとの合計以上となることを特徴とするプレートユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器およびこのような熱交換器に用いられるプレートユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、熱交換器は、熱エネルギーの利用や除熱を要する機器などに幅広く利用されている。その中で、高性能熱交換器として代表的なものとして、プレート型熱交換器が知られている（特許文献１参照）。このようなプレート型熱交換器においては、プレス加工やハーフエッチング加工などで部分的に薄肉に形成された金属薄板状プレートを複数枚積み重ね、この金属薄板状プレート間に、熱交換流体の対向する或いは並行する流路を形成するようになっている。
【０００３】
また、プレート型熱交換器においては、温度の異なる２つの熱交換流体間で伝熱効率を高めるために、熱交換流体が通る流路に複数の伝熱フィンを設け、伝熱面積を増やしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−５１３９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のプレート型熱交換器においては、一対の対向する金属薄板状プレートを互いに貼り合わせ、この対向するプレート間に流路を形成している。また一般に、各プレートに形成された薄肉部分の深さは、プレートの厚みの約半分以下である。したがって、一対のプレート間に形成される流路の高さは、最大でもプレート１枚の厚み程度となる。このため、流路に直交する方向に切断した流路断面は、横長の形状となることが一般的である。
【０００６】
一方、プレート型熱交換器においては、流路抵抗を小さくして圧力損失を低下することが求められている。これを実現する１つの方法として、流路を高さ方向に拡大することが考えられる。しかしながら、流路を高さ方向に拡大するためにプレートの材料を厚くすると、流路形状の寸法精度が下がるだけでなく、薄肉部分の深さ方向の形状の制御が困難になり、設計通りの熱交換性能を発揮することが難しくなってしまう。
【０００７】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、流路抵抗を小さくして圧力損失を低下させることが可能な、熱交換器および熱交換器用プレートユニット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】
【０００８】
本発明は、熱交換器であって、第１のプレートと、前記第１のプレートに対向して配置された第２のプレートとを備え、前記第１のプレートおよび前記第２のプレートはそれぞれ、外周領域と、前記外周領域の内側に形成され、前記外周領域よりも薄肉の薄肉領域と、前記薄肉領域から前記第１のプレート又は前記第２のプレートの厚み方向にそれぞれ突出するように設けられた複数の伝熱フィンとを有し、各伝熱フィンは、前記外周領域および他の伝熱フィンからそれぞれ平面方向に離間して配置され、前記第１のプレートの前記複数の伝熱フィンと、前記第２のプレートの前記複数の伝熱フィンとは、平面視で互いに重ならないように配置されていることを特徴とする熱交換器である。
【０００９】
本発明は、前記第１のプレートと前記第２のプレートとの間に介在された少なくとも１つの中間プレートを更に備え、前記中間プレートは、外周領域と、前記外周領域の内側に形成された貫通領域とを有することを特徴とする熱交換器である。
【００１０】
本発明は、前記第１のプレートの伝熱フィンと前記第２のプレートの伝熱フィンとは、平面視で交互に配置されていることを特徴とする熱交換器である。
【００１１】
本発明は、前記伝熱フィンは、平面Ｓ字形状を有することを特徴とする熱交換器である。
【００１２】
本発明は、熱交換器用プレートユニットであって、第１のプレートと、前記第１のプレートに対向して配置された第２のプレートとを備え、前記第１のプレートおよび前記第２のプレートはそれぞれ、外周領域と、前記外周領域の内側に形成され、前記外周領域よりも薄肉の薄肉領域と、前記薄肉領域から前記第１のプレート又は前記第２のプレートの厚み方向にそれぞれ突出するように設けられた複数の伝熱フィンとを有し、各伝熱フィンは、前記外周領域および他の伝熱フィンからそれぞれ平面方向に離間して配置され、前記第１のプレートの前記複数の伝熱フィンと、前記第２のプレートの前記複数の伝熱フィンとは、平面視で互いに重ならないように配置されていることを特徴とするプレートユニットである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、第１のプレートの複数の伝熱フィンと、第２のプレートの複数の伝熱フィンとは、平面視で互いに重ならないように配置されている。これにより、第１のプレートと第２のプレートとの間に形成される流路の流路抵抗を小さくし、圧力損失を低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態による熱交換器を示す分解斜視図。
【図２】図２（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ熱交換器のプレートを示す平面図。
【図３】図３は、プレートを示す部分拡大平面図（図２（ｃ）のIII部拡大図）。
【図４】図４は、互いに接合された３枚のプレートを示す断面図（図３のIV−IV線断面に対応する図）。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施の形態について、図１乃至図４を参照して説明する。なお、以下の各図において、同一部分には同一の符号を付しており、一部詳細な説明を省略する場合がある。
【００１６】
熱交換器の構成
まず、図１により、本実施の形態による熱交換器の概略について説明する。図１は、本実施の形態による熱交換器を示す分解斜視図である。
【００１７】
図１に示すように、本実施の形態による熱交換器（プレート型熱交換器）１０は、一方の固定板１１と、一方の固定板１１から離間して設けられた他方の固定板１２と、一方の固定板１１と他方の固定板１２との間に互いに積層して配置された複数（図１では６枚）の金属薄板状のプレート２０Ａ〜２０Ｆとを備えている。
【００１８】
このうちプレート２０Ａ〜２０Ｆは、第１の流体Ｆ１用のプレート２０Ａ〜２０Ｃと、第２の流体Ｆ２用のプレート２０Ｄ〜２０Ｆとからなっている。すなわち、プレート２０Ａ〜２０Ｃによって、第１の流体Ｆ１用の第１プレートユニット３１が構成され、プレート２０Ｄ〜２０Ｆによって、第２の流体Ｆ２用の第２プレートユニット３２が構成されている。各プレート２０Ａ〜２０Ｆは、溶融点に近い温度で隣接するプレート２０Ａ〜２０Ｆに圧着されることにより、接触面でプレートを構成する金属原子を相互に拡散させ、互いに強固に接合されている（拡散接合）。また、一方の固定板１１と他方の固定板１２とは、図示しない連結手段で互いに連結されており、これにより一方の固定板１１とプレート２０Ａとが互いに密着し、他方の固定板１２とプレート２０Ｆとが互いに密着している。
【００１９】
一方の固定板１１および他方の固定板１２は、それぞれ平面略矩形状を有している。このうち一方の固定板１１には、流入管１３Ａ、１３Ｂおよび流出管１４Ａ、１４Ｂが接続されている。これに対して他方の固定板１２は、開口等が形成されることなく、平坦な形状を有している。
【００２０】
流入管１３Ａおよび流出管１４Ａは、それぞれ第１の流体Ｆ１が流入および流出するものである。第１の流体Ｆ１は、図示しないコンプレッサー又はポンプによって、流入管１３Ａから熱交換器１０に流入し、プレート２０Ａ〜２０Ｃ内で循環しながら熱交換を行い、流出管１４Ａから流出するようになっている。
【００２１】
また、流入管１３Ｂおよび流出管１４Ｂは、それぞれ第２の流体Ｆ２が流入および流出するものである。第２の流体Ｆ２は、図示しないコンプレッサー又はポンプによって、流入管１３Ｂから熱交換器１０に流入し、プレート２０Ｄ〜２０Ｆ内で循環しながら熱交換を行って、流出管１４Ｂから流出するようになっている。
【００２２】
第１の流体Ｆ１および第２の流体Ｆ２は、少なくとも流入管１３Ａ、１３Ｂに流入する時点では、互いに温度が異なっている。第１の流体Ｆ１および第２の流体Ｆ２としては、二酸化炭素、空気等の気体であっても良く、水等の液体であっても良い。第１の流体Ｆ１および第２の流体Ｆ２は、同一種類の流体を用いても良く、互いに異なる種類の流体を用いても良い。
【００２３】
このように、熱交換器１０においては、プレート２０Ａ〜２０Ｃの間を通過する第１の流体Ｆ１と、プレート２０Ｄ〜２０Ｆの間を通過する第２の流体Ｆ２との間で、熱交換が行われるようになっている。なお、プレート２０Ａ〜２０Ｆの枚数は、図１では便宜上６枚の場合を示しているが、これに限らず、例えば３０枚〜３００枚程度としても良い。
【００２４】
なお、このような熱交換器１０は、例えば給湯器のヒートポンプユニット、空調設備、化学プラント等に用いることができる。
【００２５】
プレートの構成
次に、図２乃至図４を参照して、本実施の形態によるプレートの構成について説明する。なお、以下においては、第１の流体Ｆ１用のプレート２０Ａ〜２０Ｃ（第１プレートユニット３１）の構成について説明するが、第２の流体Ｆ２用のプレート２０Ｄ〜２０Ｆ（第２プレートユニット３２）についてもその構成は略同様である。
【００２６】
図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、プレート２０Ａ〜２０Ｃは、それぞれ平面略矩形形状であり、長手方向と短手方向とを有している。図２（ａ）〜（ｃ）において、長手方向はＹ方向に平行であり、短手方向はＹ方向に直交するＸ方向に平行である。
【００２７】
プレート２０Ａ〜２０Ｃのうち、プレート２０Ａ、２０Ｃは、それぞれ外側に配置されており、プレート２０Ｂは、プレート２０Ａ、２０Ｃの間に介在されている。すなわち一方の固定板１１側から見て、プレート２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの順に互いに積層されている。本実施の形態において、プレート２０Ａが第１のプレート（又は第２のプレート）に対応し、プレート２０Ｃが第２のプレート（又は第１のプレート）に対応する。また、プレート２０Ｂが中間プレートに対応する。
【００２８】
次に、図２（ａ）および図２（ｃ）を参照して、プレート２０Ａ、２０Ｃ（第１のプレートおよび第２のプレート）の構成について説明する。
【００２９】
図２（ａ）および図２（ｃ）に示すように、プレート２０Ａ、２０Ｃは、それぞれ外周領域２１と、外周領域２１の内側に形成された薄肉領域（ハーフエッチング領域）２２とを備えている。このうち外周領域２１は、各プレート２０Ａ、２０Ｃの外周全域に沿って環状に形成されている。この外周領域２１は、ハーフエッチングが施されておらず、薄肉領域２２よりも厚い領域である。また、外周領域２１は、本実施の形態においては、全面にわたりほぼ同一の厚みを有している。
【００３０】
また、薄肉領域２２は、外周領域２１よりも薄肉となっており、プレート２０Ａ、２０Ｃの一面側（プレート２０Ｂを向く面側）のみに形成されている。この場合、薄肉領域２２は、当該一面側から例えばハーフエッチング加工を施すことにより形成されている。なお、「ハーフエッチング」とは、被エッチング材料をその厚み方向に途中までエッチングすることをいう。薄肉領域２２の深さは、例えば、外周領域２１の厚みの４０％〜６０％程度とされても良い。
【００３１】
薄肉領域２２のうち、プレート２０Ａ、２０Ｃの一対の角部近傍には、それぞれ入口側開口２３Ａ、出口側開口２４Ａが形成されている。この入口側開口２３Ａ、出口側開口２４Ａは、第１の流体Ｆ１が通過するとともに、薄肉領域２２に連通している。
【００３２】
また、外周領域２１のうち、プレート２０Ａ、２０Ｃの他の一対の角部近傍には、それぞれ入口側開口２３Ｂ、出口側開口２４Ｂが形成されている。この入口側開口２３Ｂ、出口側開口２４Ｂは、第２の流体Ｆ２が通過するとともに、プレート２０Ａ、２０Ｃの薄肉領域２２とは連通しないようになっており、他方、プレート２０Ｄ〜２０Ｆの内部に形成された流路２６に連通するようになっている。
【００３３】
これらの入口側開口２３Ａ、２３Ｂ、出口側開口２４Ａ、２４Ｂは、それぞれプレート２０Ａ、２０Ｃを貫通するように形成される。なお、入口側開口２３Ａ、２３Ｂ、出口側開口２４Ａ、２４Ｂは、薄肉領域２２を片面側からハーフエッチングにより形成する際、薄肉領域２２と同時に両面側からエッチングすることにより形成されても良い。
【００３４】
薄肉領域２２には、複数の伝熱フィン２５がそれぞれＺ方向（プレート２０Ａ、２０Ｃの厚み方向）に突出して設けられている。各伝熱フィン２５が設けられている箇所の厚みは、外周領域２１の厚みと同一である。一方、各伝熱フィン２５は、外周領域２１および他の伝熱フィン２５からそれぞれ平面方向（Ｘ方向およびＹ方向）に離間して配置されている。このため、各伝熱フィン２５は島状に独立して配置されており、各伝熱フィン２５の周囲には、第１の流体Ｆ１が通過するための流路２６（の一部）が形成されている。伝熱フィン２５は、薄肉領域２２を片面側からハーフエッチングにより形成する際、ハーフエッチングされずに残存する領域の一部からなっている。なお、図１および図２において、便宜上、一部の伝熱フィン２５のみを示しているが、実際には、薄肉領域２２の略全域に亘って伝熱フィン２５が配置されている。
【００３５】
なお、後述するように、プレート２０Ａの複数の伝熱フィン２５と、プレート２０Ｃの複数の伝熱フィン２５とは、プレート２０Ａ〜２０Ｃを積層した際、平面視で互いに重ならないようにずらして配置されている。
【００３６】
本実施の形態において、外周領域２１のうち薄肉領域２２側に位置する縁部２７が、縁部２７に隣接する伝熱フィン２５の形状に沿って波形状又はジグザグ形状となっている。また、波形状又はジグザグ形状の縁部２７は、略Ｓ字状の伝熱フィン２５の形状に合わせた形状となっている。すなわち、縁部２７は、各伝熱フィン２５の外形形状に沿って湾曲している。これにより、縁部２７と伝熱フィン２５との間の流路２６が略一定の幅となるので、第１の流体Ｆ１をプレート２０Ａ〜２０Ｃ間に均一に流すことができる。この結果、流体の流路抵抗を低減することができるので、流体の圧力損失を小さくすることができる。しかしながら、これに限らず、縁部２７は、第１の流体Ｆ１の主流方向Ｄ（Ｙ方向）に沿って直線状に形成されていても良い。
【００３７】
次に、図２（ｂ）を参照して、プレート２０Ｂ（中間プレート）の構成について説明する。
【００３８】
図２（ｂ）に示すように、プレート２０Ｂは、外周領域２１と、外周領域２１の内側に形成された貫通領域２８とを備えている。このうち外周領域２１は、プレート２０Ｂの外周全域に沿って環状に形成されている。この外周領域２１の構成は、上述したプレート２０Ａ、２０Ｃの外周領域２１の構成と略同一である。
【００３９】
また、貫通領域２８は、プレート２０ＢをＺ方向（プレート２０Ｂの厚み方向）に貫通して形成された領域である。この場合、貫通領域２８は、プレート２０Ｂの両面側から例えばエッチング加工により形成されたものであっても良い。なお、貫通領域２８の内部には伝熱フィン２５は設けられておらず、全体として空洞となっている。
【００４０】
外周領域２１のうち、プレート２０Ｂの一対の角部近傍には、それぞれ入口側開口２３Ｂ、出口側開口２４Ｂが貫通形成されている。この入口側開口２３Ｂ、出口側開口２４Ｂは、第２の流体Ｆ２が通過するとともに、プレート２０Ｂの貫通領域２８とは連通しないようになっている。一方、上述したプレート２０Ａ、２０Ｃと異なり、プレート２０Ｂには、入口側開口２３Ａ、出口側開口２４Ａは形成されていない。
【００４１】
次に、図３および図４を参照して、プレート２０Ａ、２０Ｃの伝熱フィン２５の構成について更に説明する。ここで図３は図２（ｃ）の部分拡大図であり、図４は図３のIV−IV線断面に対応する図である。なお、図３において、プレート２０Ｃの伝熱フィン２５を実線で示し、プレート２０Ａの伝熱フィン２５を仮想線で示している。
【００４２】
図３に示すように、プレート２０Ａ、２０Ｃのそれぞれについて、各伝熱フィン２５は、平面略Ｓ字形状を有している。この伝熱フィン２５は、第１の流体Ｆ１の主流方向Ｄ（Ｙ方向）に沿って一定の間隔を隔てて多数配置されている。また、伝熱フィン２５は、第１の流体Ｆ１の主流方向Ｄ（Ｙ方向）に対して垂直な方向（Ｘ方向）にも一定の間隔で平行に配置されている。この伝熱フィン２５は、その長手方向両端を渦や旋回流などの乱れが生じないような流線型にそれぞれ成形しており、流体抵抗を最小にするように構成されている。なお、各伝熱フィン２５の形状は、平面略Ｓ字形状に限らず、平面円形状、平面楕円形状、平面長円形状、平面多角形形状等としても良い。
【００４３】
本実施の形態において、プレート２０Ａ、２０Ｃのそれぞれについて、複数の伝熱フィン２５は、互いに線対称な形状を有する２種類の伝熱フィン２５ａ、２５ｂを複数組合せることによって構成されている。このうち伝熱フィン２５ａは、Ｘ方向マイナス側およびＹ方向マイナス側から、Ｘ方向プラス側およびＹ方向プラス側へ向かって延びる略Ｓ字形状を有している。一方、伝熱フィン２５ｂは、Ｘ方向プラス側およびＹ方向マイナス側から、Ｘ方向マイナス側およびＹ方向プラス側へ向かって延びる略Ｓ字形状を有している。伝熱フィン２５ａおよび２５ｂは、それぞれＸ方向に沿って一列に配置されており、伝熱フィン２５ａの列と伝熱フィン２５ｂの列とは、Ｙ方向に沿って交互に配置されている。複数の伝熱フィン２５は、これら一組の伝熱フィン２５ａ、２５ｂの位置をＸ方向およびＹ方向にそれぞれ所定量だけずらして多数配置するように構成され、いわゆる千鳥状の配列（デルタ配列）となっている。本明細書中、これら２種類の伝熱フィン２５ａ、２５ｂを合わせて、伝熱フィン２５と称する。伝熱フィン２５の幅は、プレート２０Ａ〜２０Ｃの材料の厚みや流体によって適宜異ならせても良い。具体的には、各伝熱フィン２５のうち最も幅の広い箇所で例えば０．３ｍｍ〜１．０ｍｍとしても良い。
【００４４】
図３に示すように、プレート２０Ａ〜２０Ｃを積層した状態で、プレート２０Ｃの伝熱フィン２５（実線）と、プレート２０Ａの複数の伝熱フィン２５（仮想線）とは、平面視で互いに重ならないように配置されている。この場合、プレート２０Ｃの伝熱フィン２５ａ、２５ｂ（実線）の形状は、それぞれプレート２０Ａの伝熱フィン２５ａ、２５ｂ（仮想線）の形状と同一である。また、プレート２０Ｃの伝熱フィン２５ａ（実線）と、プレート２０Ａの伝熱フィン２５ａ（仮想線）とは、平面視でＸ方向に等間隔かつ交互に配置されている。同様に、プレート２０Ｃの伝熱フィン２５ｂ（実線）と、プレート２０Ａの伝熱フィン２５ｂ（仮想線）とは、平面視でＸ方向に等間隔かつ交互に配置されている。
【００４５】
そして、第１の流体Ｆ１は、Ｘ方向に互いに隣接する一対の伝熱フィン２５（プレート２０Ｃの伝熱フィン２５（実線）およびプレート２０Ａの伝熱フィン２５（仮想線））間の流路２６を通過した後、より下流側（Ｙ方向プラス側）に位置する他の伝熱フィン２５（プレート２０Ｃの伝熱フィン２５（実線）又はプレート２０Ａの伝熱フィン２５（仮想線））の上流側（Ｙ方向マイナス側）の端部で分岐され、この伝熱フィン２５とＸ方向に隣接する一対の伝熱フィン２５と間の各流路２６をそれぞれ通過する。その後、伝熱フィン２５に沿って流れた第１の流体Ｆ１は、伝熱フィン２５の下流側（Ｙ方向プラス側）の端部で合流する。これにより、流路２６における急激な曲がりによる渦形成や旋回流に起因する圧力損失を最小限に抑え、流路面積の変化、すなわち、流路２６の拡大や縮小を抑えることができ、拡流や縮流による圧力損失を小さく抑えることができる。プレート２０Ｃの伝熱フィン２５とプレート２０Ａの伝熱フィン２５との間隔は、プレート２０Ａ〜２０Ｃの材料の厚みや流体によって適宜異ならせても良く、例えば０．２ｍｍ〜３．０ｍｍとしても良い。
【００４６】
図４は、プレート２０Ａ〜２０Ｃが積層された状態を示している。図４に示すように、プレート２０Ａ、２０Ｃは、薄肉領域２２が形成された面同士を互いに対向させるように配置されている。また、プレート２０Ａ、２０Ｃの間にプレート２０Ｂが介在され、この状態でプレート２０Ａ〜２０Ｃが互いに接合されている。このとき、プレート２０Ａ、２０Ｃの薄肉領域２２と、プレート２０Ｂの貫通領域２８とによって第１の流体Ｆ１が流れる流路２６が形成される。
【００４７】
また、プレート２０Ｂの貫通領域２８と、プレート２０Ｃの薄肉領域２２とは、それぞれ互いに同一形状である。一方、プレート２０Ａの薄肉領域２２と、プレート２０Ｃの薄肉領域２２とは、互いに鏡面対称となるように形成されている。このため、プレート２０Ａ〜２０Ｃを互いに接合した際、プレート２０Ａの薄肉領域２２と、プレート２０Ｂの貫通領域２８と、プレート２０Ｃの薄肉領域２２とが一致するようになっている。
【００４８】
図４に示すように、互いに接合されたプレート２０Ａ〜２０Ｃの断面において、プレート２０Ａの伝熱フィン２５と、プレート２０Ｃの伝熱フィン２５とは、互いに厚み方向（Ｚ方向）に対向しないようずれて配置されている。また、プレート２０Ａの伝熱フィン２５と、プレート２０Ｃの伝熱フィン２５とは、プレート２０Ｂの厚み分だけ厚み方向（Ｚ方向）に離間して配置されている。このため、プレート２０Ａとプレート２０Ｃとの間に形成される流路２６の高さｈは、いずれの場所においても、プレート２０Ａ（２０Ｃ）の薄肉領域２２の深さと、プレート２０Ｂの厚みとの合計以上となる。具体的には、流路２６の高さｈは、例えば０．１ｍｍ〜２．０ｍｍ以上とすることができる。このように、流路２６の高さｈを高くすることにより、各プレート２０Ａ〜２０Ｃそれぞれの厚みを厚くすることなく、プレート２０Ａ〜２０Ｃ間の流路２６を高さ方向に拡大することができる。
【００４９】
さらに、第１の流体Ｆ１は、互いに隣接するプレート２０Ａの伝熱フィン２５とプレート２０Ｃの伝熱フィン２５と間の空間Ｓ１だけでなく、プレート２０Ａの伝熱フィン２５とプレート２０Ｃの薄肉領域２２と間の空間Ｓ２や、プレート２０Ｃの伝熱フィン２５とプレート２０Ａの薄肉領域２２と間の空間Ｓ３も通過することができる（図４参照）。これにより、流路２６の流路抵抗を小さくし、圧力損失を低下させることができる。
【００５０】
なお、プレート２０Ａ〜２０Ｃは、熱伝導性の良い金属が好ましく、例えばステンレス、鉄、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、チタンなど、種々選択可能である。また、プレート２０Ａ、２０Ｃの厚みは、それぞれ例えば０．１ｍｍ〜２．０ｍｍとしても良い。一方、プレート２０Ｂの厚みは、流路２６に必要とされる高さによって適宜設定することができるが、プレート２０Ａ、２０Ｃの厚みよりも薄くしても良く、例えば０．０５ｍｍ〜１．０ｍｍとしても良い。
【００５１】
ところで、上記において、プレート２０Ａ、２０Ｃの間にプレート（中間プレート）２０Ｂが介在されている場合を例にとって説明したが、これに限られるものではない。プレート２０Ａ、２０Ｃの間に中間プレートを設けることなく、プレート２０Ａとプレート２０Ｃとを直接接合しても良い。また、プレート２０Ａ、２０Ｃの間に２枚以上の中間プレートが介在されていても良い。
【００５２】
本実施の形態の作用
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について述べる。
【００５３】
まず、図１に示す熱交換器１０において、流入管１３Ａに第１の流体Ｆ１を導入するとともに、流入管１３Ｂに第２の流体Ｆ２を導入する。この場合、第１の流体Ｆ１の温度と第２の流体Ｆ２の温度とは互いに異なっている。
【００５４】
次に、第１の流体Ｆ１は、プレート２０Ａ、２０Ｃの薄肉領域２２と、プレート２０Ｂの貫通領域２８とによって形成された流路２６を通過し、熱交換器１０の流出管１４Ａから流出する。同様に、第２の流体Ｆ２は、プレート２０Ｄ、２０Ｆの薄肉領域２２と、プレート２０Ｅの貫通領域２８とによって形成された流路２６を通過し、熱交換器１０の流出管１４Ｂから流出する。流出管１４Ａ、１４Ｂから流出する時点で、第１の流体Ｆ１および第２の流体Ｆ２のうち一方の温度は流入時よりも上昇し、他方の温度は流入時よりも降下している。この場合、プレート２０Ｃとプレート２０Ｄとが互いに接合されているので、これらプレート２０Ｃ、２０Ｄを介して、第１の流体Ｆ１と第２の流体Ｆ２との間で熱交換が効率的に行なわれる。
【００５５】
以下、第１の流体Ｆ１がプレート２０Ａ〜２０Ｃの流路２６内を流れる際の作用について説明する。
【００５６】
まず、第１の流体Ｆ１が、入口側開口２３Ａから流入する。続いて、入口側開口２３Ａからの第１の流体Ｆ１は、互いに隣接する一対の伝熱フィン２５間の流路２６を通過し、第１の流体Ｆ１の主流方向Ｄ（Ｙ方向）に沿って薄肉領域２２および貫通領域２８内を流れていく。この際、第１の流体Ｆ１は、主に互いに隣接する伝熱フィン２５同士の間の流路２６を流れる。
【００５７】
その後、主に互いに隣接する伝熱フィン２５同士の間の流路２６を通過した第１の流体Ｆ１は、主に他の伝熱フィン２５同士の間の流路２６を通過した第１の流体Ｆ１と合流し、出口側開口２４Ａから流出する。
【００５８】
本実施の形態において、プレート２０Ａの複数の伝熱フィン２５と、プレート２０Ｃの複数の伝熱フィン２５とは、平面視で互いに重ならないように配置されている。このため、このため、プレート２０Ａ、２０Ｃ間に形成される流路２６の高さは、その全域に亘り、所定値（この場合、プレート２０Ａ（２０Ｃ）の薄肉領域２２の深さと、プレート２０Ｂの厚みとの合計値）以上となる。これにより、第１の流体Ｆ１が流れる際の流路抵抗を小さくし、圧力損失を低下することができる。また、プレート２０Ａとプレート２０Ｃとの間にプレート２０Ｂを介在させ、互いに積層されたプレート２０Ａ〜２０Ｃの間に流路２６を形成している。これにより、プレート２０Ａ、２０Ｃの厚みを厚くすることなく、流路２６を高さ方向に拡大することができる。
【００５９】
なお、第２の流体Ｆ２が一対のプレート２０Ｄ〜２０Ｆ間を流れる際の作用についても上記と略同様である。
【００６０】
このように本実施の形態によれば、プレート２０Ａの複数の伝熱フィン２５と、プレート２０Ｃの複数の伝熱フィン２５とは、平面視で互いに重ならないように配置されている。このため、プレート２０Ａとプレート２０Ｃとの間に形成される流路２６は、その全域にわたって所定値以上の高さが確保されている。また、プレート２０Ａとプレート２０Ｃとの間にプレート２０Ｂを介在させ、互いに積層されたプレート２０Ａ〜２０Ｃの間に流路２６を形成している。これにより、プレート２０Ａ、２０Ｃの厚みを厚くすることなく、流路２６を高さ方向に拡大することができる。このように、流路２６の高さを高くすることにより、流体の流路抵抗を低減することができるので、流体の圧力損失を小さくすることができる。この結果、熱交換器１０の流入管１３Ａ、１３Ｂに流体を送り込むコンプレッサーやポンプの負荷を低減することができる。また、流体の圧力損失を小さくすることにより、熱交換器１０をコンパクト化することができるとともに、使用される流体の量を削減することができる。さらに、熱交換器１０を給湯器内で用いる場合には、水道水（流体）に含まれるカルキ成分が熱交換器１０内に析出しにくくなるという効果も得られる。
【００６１】
さらに、本実施の形態によれば、上述したようにプレート２０Ａ、２０Ｃの厚みを厚くする必要がないので、プレート２０Ａ、２０Ｃの厚みを厚くした場合に生じる不具合、例えば、流路２６の形状の寸法精度が下がる不具合や、薄肉領域２２の深さ方向の形状の制御が困難になる不具合を防止することができる。
【００６２】
さらにまた、本実施の形態によれば、流路２６の内部に向けてプレート２０Ａ、２０Ｃから伝熱フィン２５が突出する形状となっているので、プレート２０Ａ、２０Ｃ間で流体が流れる際、流路２６内でＺ方向への流れが生じるので、熱交換の効率をより高めることができる。
【００６３】
上記実施の形態および変形例に開示されている複数の構成要素を必要に応じて適宜組合せることも可能である。あるいは、上記実施の形態および変形例に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１０                熱交換器
１１                一方の固定板
１２                他方の固定板
１３Ａ、１３Ｂ      流入管
１４Ａ、１４Ｂ      流出管
２０Ａ〜２０Ｆ      プレート
２１                外周領域
２２                薄肉領域
２３Ａ、２３Ｂ      入口側開口
２４Ａ、２４Ｂ      出口側開口
２５                伝熱フィン
２６                流路
２７                縁部
２８                貫通領域
３１                第１プレートユニット
３２                第２プレートユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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