(57)【要約】【課題】比較的少ないコストで作成でき、高い耐圧性、小さい容積、および満足すべき熱交換能力を有したプレートサンドイッチ構造を有する熱交換器を実現する。【解決手段】サンドイッチ構造１は２枚以上の流路被覆プレート２と、その間に配置された流路プレートユニットとを有し、この流路プレートユニットはそれぞれ流路貫通孔８、９を備え上下に積み重ねた１枚以上の流路プレート３、４によって構成されており、プレート中の流路貫通孔もしくは互いに接するプレートの適当に重なり合う流路貫通孔によって１つ以上の流路１０、１１が形成されていて、これらの流路は流入部１２と流出部１３との間でプレート面に対して概ね平行に延びている。【選択図】図１
2007120941.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のプレートを上下に積み重ね、それらのうち少なくとも１枚のプレートに流路を形成する貫通孔を設けた、複数枚のプレートからなるサンドイッチ構造を有する熱交換器において、
前記サンドイッチ構造（１）は２枚以上の流路被覆プレート（２、５）と、その間に配置された流路プレートユニットとを有し、この流路プレートユニットはそれぞれ流路貫通孔（８、９）を備え上下に重ねた１枚以上の流路プレート（３、４）によって形成されており、
流路プレート中の流路貫通孔もしくは互いに接する複数枚の流路プレートの重なり合う流路貫通孔（８、９）によって１つ以上の流路が形成されていて、これらの流路は流入部（１２）と流出部（１３）との間でプレート面に対して概ね平行に延びていることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記流路プレートユニットが１枚の流路プレート（１１２）のみからなり、この流路プレート（１１２）に、それぞれ流入部と流出部との間で連続して延びた１つ以上の流路貫通孔（１１８、１１９）が設けられて、対応する１つ以上の流路を形成し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】
前記流路プレートユニットが、流路貫通孔（８、９）を設けた２枚の流路プレート（３、４）からなり、これらの２枚のプレートの貫通孔が重なり合って１つ以上の流路（１０、１１）を形成し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４】
２枚の流路被覆プレート（２、５）の少なくとも１枚（５）が、１つの流入口（６）及び/又は流出口（７）を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の熱交換器。
【請求項５】
プレートサンドイッチ構造の内側にあるすべてのプレート（６８〜７１）が、それぞれ積み重ね方向に重なり合う、互いに分離した１つ以上の流入口（７３、７４）もしくは流出口（７５、７６）を有し、これらの流入口および流出口は、１枚または２枚の外側流路被覆プレート（６２、６３）に分配して設けた流入口および流出口（６４、６６）と重なり合っていることを特徴とする請求項４記載の熱交換器。
【請求項６】
少なくとも１枚の内側の流路被覆プレート（４６）が穴のない分離プレートとして設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の熱交換器。
【請求項７】
プレートサンドイッチ構造が、必要な流路貫通孔を設けた継ぎ目なしシート（１５０）を互いに折り重ね、次に互いに折り重ねて圧縮したシートプレート（１５２）を液密に連結して作られていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数枚のプレートを上下に積み重ね、それらのうち少なくとも１枚のプレートに流路を形成する貫通孔を設けた、複数のプレートからなるサンドイッチ構造を有する熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記タイプの熱交換器は、例えば、特許文献１に記載されている。そこでは、それぞれ縦長の貫通孔の平行な列を備えた同種のプレートを上下に積み重ねて、１枚のプレートの貫通孔が隣接するプレートの貫通孔列と重なり合って流体結合するようにされている。このように構成することによって、上下に重なり合う貫通孔列の各グループは、２次元的な流路ネットワークを形成する。その際、ネットワーク平面は積み重ね方向に対して平行であり、個々のネットワークは互いに流体結合していない。ネットワークが開いているサンドイッチの両側に適当な流入装置と流出装置を設けることによって、個々のネットワークは幾つかのグループに区分でき、これらのグループの各々を特定の流体が貫流する。
【０００３】
特許文献２によって、上下に積み重ねたプレートの両方の平坦側の一方に縦方向溝を並置し、これらの溝を流路として用いる、プレートサンドイッチ構造を有する熱交換器が知られている。
【０００４】
【特許文献１】ドイツ特許第３２０６３９７Ｃ２号明細書
【特許文献２】ドイツ特許第３７０９２７８Ｃ２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、プレートサンドイッチ構造が比較的少ないコストで作成でき、高い耐圧性、小さい容積、および満足すべき熱交換能力を有する、冒頭に記載した種類の熱交換器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明において、上記の課題は請求項１に記載した特徴を有する熱交換器によって解決される。プレートサンドイッチ構造は、伝熱流体が貫流する流路を、打ち抜きなどで簡単に設けることができる流路貫通孔を適当に配置することによって、比較的少ないコストで構成できる。積み重ね方向において、流路プレートユニットに合成された１つ以上の流路プレートの両端が流路被覆プレートによって覆われているので、各々の流路はそれぞれ２枚の流路被覆プレートの間の空間に制限されており、したがってプレート面に対して概ね平行に延びている。流路被覆プレートは貫通孔を設けて、流路に寄与する面積の割合ができるだけ大きくなるように形成されていることが好ましい。１次元的な流路を形成することによって、冒頭に記載した公知の２次元的な流路ネットワークと比較して、ほぼ直線的な流動特性を達成できる。さらに、この熱交換器は、積み重ね方向の長さが比較的小さく、つまり少ないプレートで実現できる。なぜならば、熱交換作用を有する流路は互いに隣接する１枚または少数の流路プレートの内部で、概ね積み重ね方向に延びているからである。
【０００７】
請求項２に記載の本発明の構成において、流路プレートユニットとして熱交換器に対するプレートサンドイッチ構造は１枚の流路プレートのみ含んでおり、この流路プレートは付属する流路被覆プレートの間にあって、１つ以上の流路貫通孔を付けている。したがって、最小の構成では、３枚の個別プレートで機能的なサンドイッチ構造を実現できる。
【０００８】
請求項３に記載の本発明の構成では、各々の流路プレートユニットは、流路貫通孔を設けた２枚の流路プレートを含んでおり、それらの貫通孔が重なり合って流路を形成している。このように構成することによって、貫通孔の形状または安定性の理由から１枚のプレートのみでは不可能な流路配置構成が、流路を２枚の流路プレートの重なり合う貫通孔に区画ごとに配分することによって実現できる。この場合、流路はその全長にわたり一方または他方のプレート内を交互に、したがってそれらのプレートに対して概ね平行に延びている。
【０００９】
請求項４に記載の本発明の構成により、各々の流路プレートユニットを限定している１枚または２枚の流路被覆プレートによって、この流路プレートユニットに通じる１つの流入口および/または流出口が提供される。流路被覆プレートがサンドイッチ構造の外側プレートである場合は、この流入口もしくは流出口は外部との接続口として用いることができる。内側の流路被覆プレートに設けた開口部は、たとえば、それぞれ流路被覆プレートによって互いに切り離された複数の流路プレートユニットとつながる流体の平行な流入口もしくは流出口に用いることができる。流路被覆プレートのそれぞれの流入口および/または流出口は、隣接する流路プレートに付属する流路貫通孔と重なり合っており、この重なり区域が流路プレートの流入部もしくは流出部を形成している。
【００１０】
請求項５に記載の本発明の構成において、対応する流入口もしくは流出口が重なり合うことによって、積み重ね方向に延びた流入路もしくは流出路が形成される。これらの流入路もしくは流出路により、１つ以上の流体がサンドイッチ構造内のそれぞれ付属する流路プレートユニットを貫通して平行に流れることができる。このとき同時に、流路プレートユニット内の流入口もしくは流出口は、１つ以上の流路貫通孔によって形成された付属する流路のそれぞれの流入部もしくは流出部を形成する。
【００１１】
請求項６に記載の本発明の構成では、少なくとも１枚の内側流路被覆プレートが穴をあけない分離プレートとして設けられている。この分離プレートは、両側が接している２つの流路プレートユニットの流体を分離する働きをしている。したがって、流路プレートユニットを通って２種類の流体を案内でき、分離プレートユニットを通してこれらの流体の間で熱を授受できる。
【００１２】
請求項７に記載の本発明の構成において、プレートサンドイッチ構造は、必要な流路貫通孔を適当に設けた継ぎ目なしシートを互いに折り重ね、次に互いに折り重ねて圧縮したシートプレートを液密に連結することにより、特別経済的な仕方で作られている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示す１流体熱交換器の例において、この１流体熱交換器は互いに重ねた４枚の矩形プレート２〜５からなるプレートサンドイッチ構造１を含んでいる。これらのプレートは、この図の右半分に、下から上に積み重ねる順に１枚ずつ平面図で示されている。最下部のプレート２は穴がなく、プレートサンドイッチの下側被覆プレートを形成している。最上部プレート５は上側被覆プレートをなし、２つの円形貫通孔６、７を付けている。これらの穴はプレートサンドイッチ構造１を流れる流体の流入口と流出口として用いられる。被覆プレート２、５の間にある２枚の流路プレート３、４は、一方の流路プレート３の貫通孔８がそれぞれ付属する他方の流路プレート４の貫通孔と端部で重なり合うように、それぞれ縦長の流路貫通孔８、９を付けている。そうすることによって、これらの流路貫通孔の全体は、平行な２つの流路１０、１１を形成する。これらの流路は、左半分の下に破線で示すように、それぞれ上側被覆プレート５の流入口６と重なり合う流入部１２と、上側被覆プレート５の流出口７と重なり合う流出部１３との間に延びている。
【００１４】
２つの流路１０、１１は、プレート面に投影するとＵ字形をなしており、プレート面積全体のかなりの割合を占めている。流体１４をこのサンドイッチ構造に通すと、流体は区画毎に上側流路プレート４および下側流路プレート３内のそれぞれの貫通孔を通って案内される。この場合、図の左上の部分図に示すように、重なり区域では流体はそれぞれ１つの流路プレートの貫通孔から他の流路プレートの貫通孔へと移行する。両端の２枚の被覆プレート２、５が流体１４を流路プレートユニット内部に保持しているので、流体は流路１０、１１の全長にわたりプレート面に概ね平行に、すなわち積み重ね方向に対して垂直に流れる。同時に、被覆プレート２、５は、流路プレートユニット内を流れる流体と、２枚の被覆プレート２、５の外部の区域との間の熱交換を媒介するために用いられる。
【００１５】
使用するプレート２〜５のすべての開口部もしくは貫通孔６、７、８、９は、打ち抜きによって簡単に作ることができる。流路を作製するために、プレートを技術的に高価な仕方で変形する必要はない。さらに、図から明らかなように、２つの流路１０、１１を２枚の流路プレート３、４の適当に重なり合う流路貫通孔８、９に分割することにより、流路プレート３、４の安定性は２つの流路を１枚のみのプレートに直接設けた場合よりも大きい。
【００１６】
図２に、４枚のプレート１８〜２１からなるサンドイッチ構造１６を有する１流体熱交換器の別の例を示す。図１の例におけるように、下側被覆プレート１８には穴がなく、上側被覆プレート２１はやはり２つの開口部２２、２３を付けている。これらの開口部２２、２３は、流入口もしくは流出口として用いられ、この目的のために、上側流路プレート２０に設けた流路貫通孔２４とそれぞれ１カ所で重なり合う。両端の被覆プレート１８、２１の間の流路プレートユニットを一緒に形成する２枚の流路プレート１９、２０を重ね合わせると、下側流路プレート１９に設けた流路貫通孔２５と一緒になって、左下の部分図に示す流路ネットワーク１７が得られる。流路ネットワーク１７は、流入部から出た流路部分と、流出部に至る流路部分から出発すると、それぞれ２つの分岐部および統合部を含んでいる。このときプレート面の投影では完全に流路部分に囲まれた区域２４’ができるので、この流路ネットワーク１７は１枚のみの流路プレートでは実現できないであろう。これに対し、流路ネットワーク１７を２枚の流路プレート１９、２０に分割することによって、打ち抜きによって非常に簡単に貫通孔２４、２５の必要なパターンを設けることができる、２枚のプレートが生じることは言うまでもない。
【００１７】
図３に、上下に重なる５枚のプレート２８〜３２からなるプレートサンドイッチ構造２５の内部に、連通することなく交差している２つの流路２６、２７が形成さた１流体熱交換器の例を示す。最下部のプレート２８はやはり穴のない被覆プレートをなし、最上部のプレートは流入口３３と流出口３４を付けている。これら両端の２枚のプレート２８、３２の間にある流路プレートユニットは、３つの流路プレートユニット２９、３０、３１を含んでいる。これらの流路プレートユニットは、３枚のプレート２９〜３１を重ね合わせたときに重なり合って左下の部分図に示す２つの流路２６、２７が形成されるように、それぞれ適当な流路貫通孔３５、３６、３７を付けている。これらの流路２６、２７も縦方向に投影すると、流入口３３と重なり合う、最上部流路プレート３１の別の２つの貫通孔３７の流入部と、流出口３４と重なり合う、この最上部流路プレート３１の別の２つの流路貫通孔３７の流出部との間でＵ字形に延びている。その際、２つの流路２６、２７は１つの区域３８で流体結合することなく互いに交差する。この交差区域３８では、上側流路プレート３１の一方の流路２６は上側流路プレート３１の貫通孔３９内部で延びている。他方の流路２７は下側流路プレート２９の貫通孔４０に沿って延びている。中間の流路プレート３０はこの交差区域３８には穴がなく、したがって交差区域３８では、左上の部分断面図から分かるように、２つの流路２６、２７の流体を分離する働きをする。
【００１８】
図４に、７枚の個別プレート４３〜４９からなるプレートサンドイッチ構造４２を有する２流体熱交換器を示す。上の４枚のプレート４６〜４９の配置と形態は、図１の例の４枚のプレートと正確に一致している。したがって、最上部の被覆プレート４９の流入口５０と流出口５１により、第１の流体は２つの平行な流路を通して案内できる。これらの流路は、中央の流路プレート４７、４８の重なり合う流路貫通孔５２、５３からなる流路プレートユニットによって形成される。この例では、４枚の上側プレート４６〜４９の下部プレート４６は、分離プレートをなしている。この分離プレートの下側には２枚の流路プレート４４、４５と最後の下側被覆プレート４３が続いている。図の右半分から分かるように、これらの３枚の下側のプレート４３〜４５は、中央の分離プレート４６を基準にして対称的なサンドイッチ構造の上半分の相手部材とそれぞれ同一に形成されているが、それぞれプレート横軸を中心にこれらの相手部材に対して１８０°回転している。したがって、最下部の流路被覆プレート４３は、最上部の被覆プレート４９とは反対側の側部区域に流入口５４と流出口５５を備えている。これらの流入口５４および流出口５５は、その上に位置する流路プレート４４の貫通孔５６の対応する流入部および流出部と重なり合う。これらの流路貫通孔５６もその上に位置する流路プレート４５の流路貫通孔５７と重なり合って、下側の流路プレートユニットにおける２つの平行な流路５８、５９を形成している。穴をあけていない中央の分離プレート４６により、２種類の流体は互いに分離されたままであるが、この分離プレート４６を通してこれらの流体の間で熱を授受できる。
【００１９】
図５に、２種類の流体の各々に対して複数の流路プレートユニットを設け、隣接する流路プレートユニットでそれぞれ異なる流体が貫流するプレートサンドイッチ構造６１を有する２流体熱交換器を示す。両端には、下側被覆プレート６２と上側被覆プレート６３が設けられていて、上側被覆プレート６３は流入口および流出口６４、６５を一方の側部区域に有し、下側被覆プレート６２は同様の開口部６６、６７を反対側の側部区域に有する。それらの間に、２つ以上の流路プレートユニットからなるプレートパイルがある。これらの流路プレートユニットは、それぞれ互いに隣接する２つの個別の流路プレート（６８、６９；７０、７１）からなり、それぞれ流路被覆プレート７２によって互いに分離されている。右側の部分図に示すように、これらのすべての中間プレート６８〜７１は互いに反対の２つの側部区域に、それぞれ１つの分配路開口部７３、７４と集合路開口部７５、７６を有している。これらの開口部は積み重ね方向で１列をなしており、そうすることによって外側プレート６２、６３の流入口６４、６６もしくは流出口６５、６７と一緒に、プレートサンドイッチ構造を別々に貫流する２種類の伝熱流体に対しそれぞれ１つの分配路および集合路を形成している。その際、流路貫通孔７７、７８の１つの端部によって、流路プレートユニットの２つの流路プレート７０、７１の１つにそれぞれ１つの分配路および集合路（７３、７５；７４、７６）が形成され、当該流路プレートユニットに対する流入部もしくは流出部として働く。
【００２０】
さらに、右側の部分図から明らかなように、流路プレートユニットの２枚のプレート（６８、６９；７０、７１）の流路貫通孔（７７、７９；７８、８０）が重なり合って、Ｕ字形流路８１、８２を形成している。その際、一方の流路プレートユニットの各々のプレート６８、６９は、それらの中間にある流路被覆プレート７２を基準にして対称的にパイル内に位置決めされた、隣接する流路プレートユニットの相手部材７１、７０と同一に形成されているが、これらの相手部材７１、７０はプレート軸を中心にそれぞれ１８０°回転して配置されている。したがって、一方の流路プレートユニットの流路８１は分配路および集合路と連通し、また隣接する流路プレートユニットの流路８２は別の分配路および集合路と連通している。したがって、隣接する流路プレートユニットは、２種類の伝熱流体のそれぞれ１つが貫流する。その際、それぞれの流路被覆プレート７２を通して２種類の流体の間で熱を授受できる。したがって、このような流路被覆プレートを間にはさんで隣接した数組の流路プレートユニットを配置することによって、プレートサンドイッチ構造が実現される。パイルのそれぞれ反対側で流入および流出する２種類の流体８３、８４に対し、複数の平行な流路が積み重ね方向に対して横断方向に提供される。その際、最適な熱交換特性を達成するために、一方の流体の流路と他方の流体の流路は交互に延びている。
【００２１】
図６に、４枚のプレート９０〜９３からなるプレートサンドイッチ構造９４を有する２流体熱交換器を示す。この熱交換器では、２種類の流体の流入および流出はサンドイッチ構造の同じ上側で行われる。この目的のために、上側の流路被覆プレート９３に、それぞれ１つの流入口９５、９６と流出口９７、９８が向き合う角区域に設けられている。下側の流路被覆プレート９０は穴のない被覆プレートとして構成されている。２枚の流路被覆プレート９０、９３の間には、２枚の流路プレート９１、９２からなる流路プレートユニットがある。この場合、流路貫通孔９９、１００は、重なり合って平行に延びた、しかし互いに分離した２つの雷文状の流路１０１、１０２を形成するように、２枚の流路プレート９１、９２に配置されている。左下の部分図から分かるように、２つの流路１０１、１０２は、一方の角区域のそれぞれ１つの流入口９５、９６と、向き合う角区域のそれぞれ対応する流出口９７、９８との間に延びている。このように構成することによって、これらの流路は、２種類の流体１０３、１０４が並流、または好ましくは矢印で示すように向流で貫流する。
【００２２】
図７に、３枚の個別プレート１１、１１２、１１３のみから構成されたプレートサンドイッチ構造１１０を有する２流体熱交換器が示されている。最下部の流路被覆プレート１１１は、穴のないプレートとして形成されている。上側の流路被覆プレート１１３には向き合う角区域にそれぞれ１つの流入口１１４、１１５と流出口１１６、１１７が設けられている。中間の流路プレート１１２は、２つの雷文状の流路貫通孔１１８、１１９を備えている。これらの流路貫通孔１１８、１１９は、区画毎に平行に延びているが、互いに分離して配置されていて、それぞれ向き合う角区域で終わっており、ここで円形に拡大した流入部もしくは流出部を備えている。これらの流入部もしくは流出部は、上側の流路プレート１１３の流入口もしくは流出口１１４〜１１７と１列をなしている。このように構成することによって、２種類の流体１２０、１２１は、並流または、左下の部分図に矢印で示すように向流で積み重ね方向に対して横断方向にサンドイッチ構造を貫流する。
【００２３】
図８に、流体の流入および流出がプレートサンドイッチ構造１３０の側部で行われる２種類以上の流体に対する熱交換器を示す。この目的のために、サンドイッチ構造１３０は、それぞれ穴のない連続した分離プレート１３１、１３２、１３３からなり、これらの分離プレートの間に２つの流路プレート（１３４、１３５；１３６、１３７）からなる流路プレートユニットが配置されている。この場合、各々の流路プレートユニットの上下２枚のプレート（１３４、１３５；１３６、１３７）の流路貫通孔（１３８、１３９；１４０、１４１）は、重なり合ってそれぞれ複数の平行な直線流路１４２、１４３を形成する。左下の部分図参照。流路プレートユニットの２枚のプレート（１３４、１３５；１３６、１３７）の各々のプレート１３５、１３７に付属する流路貫通孔１３９、１４１を対応して形成することにより、流路１４２、１４３は対応した側縁に向かって開いているので、サンドイッチ構造のこれらの側から、当該流路プレートユニットを貫流する各々の伝熱流体が流入および流出できる。その際、図示の例では、隣接する流路プレートユニットの流路貫通孔（１３８、１３９；１４０、１４１）は、プレート面に投影すると付属する流路１４２、１４３が互いに垂直に延びるように構成されている。こうすることによって、２種類の伝熱流体１４４、１４５は、中間の分離プレートによって分離されて流体間で熱の授受を行い、それぞれ２つの隣接する流路プレートユニット２を直交流で貫流する。流体の流入と流出は、プレートの２対の向き合う側を通して行われる。その際、プレートのそれぞれ片側では、そこで流入もしくは流出する流体が貫流すべき流路プレートユニットの流路貫通孔のみ開いており、他方の流路プレートユニットの流路プレートはこの側部区域では閉じている。たとえば、それぞれ次の次の流路プレートユニットを同じ流体が貫流するようにした配置構成が好適である。
【００２４】
図９に、厚さが等しい、または異なる個々のプレートを積み重ねる方法の代替として、本発明に従う上述の、およびその他のプレートサンドイッチ構造を作るのに適した製造法を示す。この方法では、まず図右上に示した第１段階で、打ち抜きにより継ぎ目なしシートに必要な貫通孔を適当に設ける。次に、中間の図に示したように、穴をあけた継ぎ目なしシート１５０を、所望のシートプレート部分が互いに重なるように折り畳む。こうしてできたシートプレート層１５１を、圧力（Ｄ）を加えて所望のプレートサンドイッチ構造１５２に圧縮する。その後で、互いに隣接するシートプレート部分を、材料と要求に応じて、はんだ付け、接着または溶接などにより液密に接合する。この方法により、全プレートサンドイッチ構造を、唯一の原料部材で作ることができる。
【００２５】
前記の接合技術は、個々のプレートを重ねてサンドイッチ構造を作る際にプレートを液密に接合するのにも適している。いずれの場合も、プレート表面ははんだめっき、接着層などで適当に処理できる。プレート材料としては金属、プラスチックまたはセラミックを使用できる。両端の被覆プレートは、エナメルなどによりそれぞれ適当にコーティングできる。シートプレートの開口部もしくは貫通孔は、打ち抜きのほかに、ニブリングやレーザーカットなどによっても設けることができる。隣接する流路プレートの重なり合う流路貫通孔は、必ずしも直線的な共線的形態を持つ必要はなく、代替として傾斜した直線的セクション、半円弧または円形開口部として形成できるので、それらを重ねることによりジグザグ形流路、蛇行線形流動またはずれた円形開口部が連続した流路が生じる。さらに、重量を削減するために、流動機能はなくて、貫流機能のある貫通孔もしくは開口部から切り離された袋穴をプレートに設けることもできる。
【００２６】
図１０に、図１の例に従って構成した、４枚のプレートからなるサンドイッチ構造を有するバッテリー冷却部材としての１流体熱交換器の平面図を示す。特に穴のない下側被覆プレートと、流入口１５０および流出口１５１を備えた上側被覆プレートが設けられており、これらの被覆プレートの間に２枚のプレートからなる流路プレートユニットがある。図１１および図１２に、付属する２枚の流路プレートを示す。２枚の流路プレートは、上側被覆プレートの流入口１５０と対応する流入部１５２、１５４および上側被覆プレートの流出口１５１と対応する流出部１５３、１５５を含んでいる。流入部および流出部１５２〜１５５からそれぞれ３本の分配ライン１５６、１５７が延びており、それぞれの流出部１５３、１５５には対応してそれぞれ３本の集合ライン１５８、１５９が通じている。各々の流路プレートの全矩形面にわたり、付属する互いに切り離された縦長の流路貫通孔１６０、１６１が設けられており、２枚の流路プレートを重ねるとこれらの貫通孔は重なり合って互いに組合わさった１組のＵ字形流路１６２を形成する。図１０から分かるように、これらの流路１６２は開いた端部が、２本の分配ラインもしくは集合ライン（１５６、１５７；１５８、１５９）が１列をなすことによって形成された、流路プレートユニットの分配ラインもしくは集合ライン１６３、１６４の１つにそれぞれ通じている。この構造により、冷却液がプレートサンドイッチ構造を貫流することによってバッテリーを効果的に冷却できる。この場合、熱交換器は吸熱体として用いられる。
【００２７】
本発明のプレートサンドイッチ構造を有する熱交換器の別の応用例として、他の目的、たとえば電子部材を冷却するための冷却面や、床などの暖房面が考えられる。この場合、熱は本質的に熱交換器への、もしくは熱交換器からの熱伝導もしくは熱放射、あるいは貫流する種々の伝熱流体の間で交換される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】１流体熱交換器に対する４枚のプレートからなるサンドイッチ構造を示す図であり、左半分の下側がその平面図、上側が線Ｉ−Ｉによる断面図、右半分が使用する４枚のプレートの平面図である。
【図２】４枚のプレートからなるサンドイッチ構造を有するが、４枚のプレートの構成が図１と異なる、１流体熱交換器の別の例を示す図であり、左上側がその部分側面図である。
【図３】５枚のプレートからなるサンドイッチ構造を有する１流体熱交換器の更に別の例を示す図であり、左上側が線ＩＩ−ＩＩによる部分断面図である。
【図４】それぞれ２枚の流路プレートからなる複数の流路プレートユニットを有する２流体熱交換器を示す図であり、左上側が線ＩＩＩ−ＩＩＩによる断面図である。
【図５】４枚のプレートからなるサンドイッチ構造を有する２流体熱交換器の別の例を示す図であり、左上側が線ＩＶ−ＩＶによる部分断面図である。
【図６】３枚のプレートからなるサンドイッチ構造を有する２流体熱交換器の更に別の例を示す図であり、左上側が線Ｖ−Ｖによる部分断面図である。
【図７】３枚のプレートからなる最小サンドイッチ構造を有する２流体熱交換器の他の例を示す図であり、左上側が線ＶＩ−ＶＩによる部分断面図である。
【図８】それぞれ２枚の流路プレートからなる複数の流路プレートユニットを有する多流体熱交換器を示す図であり、左上側が線ＶＩＩ−ＶＩＩによる部分断面図である。
【図９】継ぎ目なしシートからなるプレートサンドイッチ構造の作り方の説明図である。
【図１０】２枚の流路プレートからなる流路プレートユニットを有する、バッテリー冷却部材として用いる１流体熱交換器の概念的な平面図である。
【図１１】図１０のバッテリー冷却部材に対する２枚の流路プレートの第１の流路プレートの平面図である。
【図１２】図１０のバッテリー冷却部材に対する第２の流路プレートの平面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１    サンドイッチ構造
２、５、４６    流路被覆プレート
３、４    流路プレート
６、７３、７４    流入口
７、７５、７６    流出口
８、９    流路貫通孔
１０、１１    流路
１２    流入部
１３    流出部
６２、６３    外側流路被覆プレート
６８〜７１    プレート
１１２    流路プレート
１１８、１１９    流路貫通孔
１５０    継ぎ目なしシート
１５２    シートプレート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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【手続補正書】
【提出日】平成19年2月5日(2007.2.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のプレートを上下に積み重ね、それらのうち少なくとも１枚のプレートに流路を形成する貫通孔を設けた、複数枚のプレートからなるサンドイッチ構造を有し、該サンドイッチ構造が、それぞれ流路貫通孔（８、９）を備えた複数枚の重なり合う流路プレート（３、４）から形成された１つの流路プレートユニットを具備し、ここで、互いに接する複数枚の前記流路プレートの重なり合う前記流路貫通孔（８、９）により、流入部と流出部の間を延びる１つ以上の、分岐することのない１次元的な流路が形成されている熱交換器であって、
前記サンドイッチ構造が、間に前記流路プレートユニットを配置した少なくとも２枚の流路被覆プレートを具備し、ここで、前記流路被覆プレートの１枚が少なくとも１つの流入口と１つの流出口とを有し、かつ、それぞれの前記流路がプレート面に対して概ね平行に延びるとともに、前記流路被覆プレートの一側部に設けられた前記流入口から前記流路被覆プレートの他側部に向けて延びた後に向きを変えるようにした、ことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記流路は、前記流路被覆プレートの一側部に設けられた前記流入口から前記流路被覆プレートの他側部に向けて延びた後に向きを変え、前記流路被覆プレートの前記一側部に設けられた前記流出口に至るようにした、ことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記流入口と前記流出口とは隣接している、ことを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記流路プレートユニットは、前記流路貫通孔（８、９）を設けた２枚の前記流路プレート（３、４）からなり、これらの２枚のプレートの前記流路貫通孔が重なり合って１つ以上の前記流路（１０、１１）を形成している、ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つの請求項に記載の熱交換器。
【請求項５】
少なくとも１枚の内側の前記流路被覆プレート（４６）は、穴のない分離プレートとして設けられている、ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一つの請求項に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記サンドイッチ構造は、必要な前記流路貫通孔を設けた継ぎ目なしシート（１５０）を互いに折り重ね、次に互いに折り重ねて圧縮したシートプレート（１５２）を液密に連結して作られている、ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一つの請求項に記載の熱交換器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明において、上記の課題は請求項に記載した特徴を有する熱交換器によって解決される。プレートサンドイッチ構造は、伝熱流体が貫流する流路を、打ち抜きなどで簡単に設けることができる流路貫通孔を適当に配置することによって、比較的少ないコストで構成できる。積み重ね方向において、流路プレートユニットに合成された１つ以上の流路プレートの両端が流路被覆プレートによって覆われているので、各々の流路はそれぞれ２枚の流路被覆プレートの間の空間に制限されており、したがってプレート面に対して概ね平行に延びている。流路被覆プレートは貫通孔を設けて、流路に寄与する面積の割合ができるだけ大きくなるように形成されていることが好ましい。１次元的な流路を形成することによって、冒頭に記載した公知の２次元的な流路ネットワークと比較して、ほぼ直線的な流動特性を達成できる。さらに、この熱交換器は、積み重ね方向の長さが比較的小さく、つまり少ないプレートで実現できる。なぜならば、熱交換作用を有する流路は互いに隣接する１枚または少数の流路プレートの内部で、概ね積み重ね方向に延びているからである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の一構成において、流路プレートユニットとして熱交換器に対するプレートサンドイッチ構造は１枚の流路プレートのみ含んでおり、この流路プレートは付属する流路被覆プレートの間にあって、１つ以上の流路貫通孔を付けている。したがって、最小の構成では、３枚の個別プレートで機能的なサンドイッチ構造を実現できる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の一構成では、各々の流路プレートユニットは、流路貫通孔を設けた２枚の流路プレートを含んでおり、それらの貫通孔が重なり合って流路を形成している。このように構成することによって、貫通孔の形状または安定性の理由から１枚のプレートのみでは不可能な流路配置構成が、流路を２枚の流路プレートの重なり合う貫通孔に区画ごとに配分することによって実現できる。この場合、流路はその全長にわたり一方または他方のプレート内を交互に、したがってそれらのプレートに対して概ね平行に延びている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の一構成により、各々の流路プレートユニットを限定している１枚または２枚の流路被覆プレートによって、この流路プレートユニットに通じる１つの流入口および/または流出口が提供される。流路被覆プレートがサンドイッチ構造の外側プレートである場合は、この流入口もしくは流出口は外部との接続口として用いることができる。内側の流路被覆プレートに設けた開口部は、たとえば、それぞれ流路被覆プレートによって互いに切り離された複数の流路プレートユニットとつながる流体の平行な流入口もしくは流出口に用いることができる。流路被覆プレートのそれぞれの流入口および/または流出口は、隣接する流路プレートに付属する流路貫通孔と重なり合っており、この重なり区域が流路プレートの流入部もしくは流出部を形成している。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の一構成において、対応する流入口もしくは流出口が重なり合うことによって、積み重ね方向に延びた流入路もしくは流出路が形成される。これらの流入路もしくは流出路により、１つ以上の流体がサンドイッチ構造内のそれぞれ付属する流路プレートユニットを貫通して平行に流れることができる。このとき同時に、流路プレートユニット内の流入口もしくは流出口は、１つ以上の流路貫通孔によって形成された付属する流路のそれぞれの流入部もしくは流出部を形成する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の一構成では、少なくとも１枚の内側流路被覆プレートが穴をあけない分離プレートとして設けられている。この分離プレートは、両側が接している２つの流路プレートユニットの流体を分離する働きをしている。したがって、流路プレートユニットを通って２種類の流体を案内でき、分離プレートユニットを通してこれらの流体の間で熱を授受できる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明の一構成において、プレートサンドイッチ構造は、必要な流路貫通孔を適当に設けた継ぎ目なしシートを互いに折り重ね、次に互いに折り重ねて圧縮したシートプレートを液密に連結することにより、特別経済的な仕方で作られている。