(57)【要約】【課題】  冷媒との熱交換によって被冷却体が凍結してしまうのを防止し、伝熱プレートの割れの発生を防止することのできるプレート式熱交換器を提供する。【解決手段】  伝熱プレート間に冷媒を流通させる第一空間と被冷却体を流通させる第二空間とが各伝熱プレートを境にして交互に形成され、第一空間に対して冷媒を流出入させる第一流入路と第一流出路とが形成されるとともに第二空間に対して被冷却体を流出入させる第二流入路と第二流出路とが形成されてなるプレート式熱交換器であって、伝熱プレートの一端側には、少なくとも一系統の第一流入路が形成されるとともに、第一流入路を介在させて少なくとも二系統の第二流出路が形成され、伝熱プレートの他端側には、少なくとも一系統の第二流入路が形成されるとともに、第二流入路を介在させて少なくとも二系統の第一流出路が形成されることを特徴とする。【選択図】図２
2007178100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層された複数枚の伝熱プレート間に流体からなる冷媒を流通させる第一空間と流体からなる被冷却体を流通させる第二空間とが各伝熱プレートを境にして交互に形成され、各伝熱プレートに形成された開口が連なって第一空間に対して冷媒を流出入させる第一流入路と第一流出路とが形成されるとともに第二空間に対して被冷却体を流出入させる第二流入路と第二流出路とが形成され、伝熱プレート同士を溶着することで第一空間と第二空間とが気密又は液密に画されているプレート式熱交換器であって、伝熱プレートの一端側には、少なくとも一系統の第一流入路が形成されるとともに、該第一流入路を介在させて少なくとも二系統の第二流出路が形成される一方、伝熱プレートの他端側には、少なくとも一系統の第二流入路が形成されるとともに、該第二流入路を介在させて少なくとも二系統の第一流出路が形成されることを特徴とするプレート式熱交換器。
【請求項２】
前記第一流入路が伝熱プレートの一端部の略中央に一系統形成されるとともに、前記第二流入路が伝熱プレートの他端部の略中央に一系統形成され、第一流出路及び第二流出路のそれぞれは、伝熱プレートの一端から他端に向けて延びる中心線を基準にした対称位置に二系統形成されている請求項１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、流体からなる冷媒及び被冷却体を流通させ、冷媒と被冷却体との熱交換によって被冷却体を冷却する熱交換器に関し、特には、積層された複数枚の伝熱プレート間に冷媒を流通させる第一空間と被冷却体を流通させる第二空間とが各伝熱プレートを境にして交互に形成され、伝熱プレート同士を溶着することで第一空間と第二空間とが気密又は液密に画されてなるプレート式熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から空調機器や冷蔵器、冷凍器等に採用される熱交換器として、種々タイプのものが提供されているが、その一つとして小型で熱交換効率の高いプレート式熱交換器が知られている。
【０００３】
かかるプレート式熱交換器は、図８及び図９（イ）（図８のＶＩ−ＶＩ断面図）、図９（ロ）（図８のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図）に示す如く、積層された複数枚の伝熱プレート１００ａ…，１００ｂ…間にフロンやアンモニア等の流体からなる冷媒Ｃを流通させる第一空間１０１…と水や油等の流体からなる被冷却体Ｗを流通させる第二空間１０２…とが各伝熱プレート１００ａ…，１００ｂ…を境にして交互に形成され、各伝熱プレート１００ａ…，１００ｂ…に形成された開口が連なって第一空間１０１…に対して冷媒Ｃを流出入させる第一流入路１０３と第一流出路１０４とが形成されるとともに第二空間１０２…に対して被冷却体Ｗを流出入させる第二流入路１０５と第二流出路１０６とが形成されている。空調機器等に採用されるプレート式熱交換器は、伝熱プレート１００ａ…，１００ｂ…同士をロウ付け等で溶着することで第一空間１０１…と第二空間１０２…とが気密又は液密に画されている。
【０００４】
そして、前記第一流入路１０３及び第一流出路１０４は、互いに間隔を有して伝熱プレート１００ａ…，１００ｂ…の一側端側に形成され、第二流入路１０５及び第二流出路１０６は、互いに間隔を有して伝熱プレート１００ａ…，１００ｂ…の他側端側に形成されている。
【０００５】
これにより、第一空間１０１…は、図１０（イ）に示す如く、第一流入路１０３から一旦広がった後に第一流出路１０４に向けて狭まる略台形状の流路を形成しており、第一流入路１０３から第一空間１０１…に流入する冷媒Ｃが、該第一空間１０１…内で台形流を形成して流通し、第一流出路１０４から流出するようになっている。他方、第二空間１０２…は、図１０（ロ）に示す如く、第二流入路１０５から一旦広がった後に第二流出路１０６に向けて狭まる略台形状の流路を形成しており、第二流入路１０５から第二空間１０２…に流入する被冷却体Ｗが、該第二空間１０２…内で台形流を形成して流通し、第二流出路１０６から流出するようになっている。このように冷媒Ｃが第一空間１０１…内で広がって流通するとともに、被冷却体Ｗが第二空間１０２…内で広がって流通することで、伝熱プレート１００ａ…，１００ｂ…を介しての熱交換可能な領域が増すことになり、相対的に流通する冷媒Ｃと被冷却体Ｗとの熱交換を効率的に行えるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
そして、上記構成のプレート式熱交換器を採用する空調機器等の装置は、冷媒Ｃを圧送するためのコンプレッサーの回転を変化させて冷媒Ｃの流量（流速）を調節することで、対象となる冷却領域（例えば、空調機器においては室内、冷蔵庫や冷凍庫においては庫内）の温度調整を行う一方で、被冷却体Ｗを圧送するポンプ動力の低減を図るべく、例えば、ポンプのＯＮ／ＯＦＦを切り換えたり回転数を変化させたりして被冷却体Ｗの流量調整宜行うようになっている。なお、空調機器等の装置は、コンプレッサーに潤滑剤を連続的に供給する必要があるため、冷媒Ｃに潤滑剤を含有させ、冷媒Ｃの流量を調整しても該冷媒Ｃの流通を停止させることなく常時流通させるようになっている。
【特許文献１】特開２００１−９９５２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記構成のプレート式熱交換器は、伝熱プレート１００ａ…，１００ｂ…の他側端側に第二流入路１０５と第二流出路１０６とが形成され、第二空間１０２…において被冷却体Ｗが一側端側に広がって流通（台形流を形成して流通）するように構成されているため、図１１（ロ）に示す如く、伝熱プレート１００ａ…，１００ｂ…の一側端側が他側端側よりも流速が遅くなる傾向にある。すなわち、被冷却体Ｗは、他側端側においては、第二流入路１０５から第二流出路１０６に向けて真っすぐながれるため流速が速いが、一側端側においては、被冷却体Ｗが広がることによって流速が遅くなってしまう。そのため、伝熱プレート１００ａ…，１００ｂ…の一側端側で被冷却体Ｗが滞留する領域が形成されてしまう。
【０００８】
その一方で、第一流入路１０３及び第一流出路１０４は、伝熱プレート１００ａ…，１００ｂ…の一側端側に形成されているため、図１１（イ）に示す如く、第二空間１０２…で被冷却体Ｗの滞留した領域と対応する第一空間１０１…における伝熱プレート１００ａ…，１００ｂ…の一側端側では冷媒Ｃが常時流通する。そうすると、第一空間１０１での冷媒Ｃの流通によって、第二空間１０２…内で滞留する被冷却体Ｗが凍結してしまい、その凍結に伴う被冷却体Ｗの膨張によって積層状態にある伝熱プレート１００ａ…，１００ｂ…を押し広げて該伝熱プレート１００ａ…，１００ｂ…に割れが生じてしまうといった問題がある。特に、第一空間１０１…の第一流入路１０３近傍の領域Ｒにある冷媒Ｃは、被冷却体Ｗとの熱交換に未だ用いられていないに等しい状態（ガス化していない状態）にあるため、図１１（ロ）に示す第一流入路１０３近傍の領域Ｒ’で被冷却体Ｗが滞留すると、その被冷却体Ｗが凍結することが顕著になる。特に、被冷却体Ｗに水が使用される場合には凍結しやすく、被冷却体（水）の凍結乃至膨張による伝熱プレート１００ａ，１００ｂに割れの発生が非常に顕著になってしまう。
【０００９】
また、上述の如く、被冷却体Ｗの流量調整が行われ、第二空間１０２…における伝熱プレート１００ａ…，１００ｂ…の一側端側での流速がさらに遅くなると、被冷却体Ｗの滞留する領域が広くなる傾向にあるため、凍結する部分が成長し、伝熱プレート１００ａ…，１００ｂ…の割れの発生が顕著になってしまうといった問題がある。
【００１０】
そこで、本発明は、斯かる実情に鑑み、冷媒との熱交換によって被冷却体が凍結してしまうのを防止し、伝熱プレートの割れの発生を防止することのできるプレート式熱交換器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るプレート式熱交換器は、積層された複数枚の伝熱プレート間に流体からなる冷媒を流通させる第一空間と流体からなる被冷却体を流通させる第二空間とが各伝熱プレートを境にして交互に形成され、各伝熱プレートに形成された開口が連なって第一空間に対して冷媒を流出入させる第一流入路と第一流出路とが形成されるとともに第二空間に対して被冷却体を流出入させる第二流入路と第二流出路とが形成され、伝熱プレート同士を溶着することで第一空間と第二空間とが気密又は液密に画されているプレート式熱交換器であって、伝熱プレートの一端側には、少なくとも一系統の第一流入路が形成されるとともに、該第一流入路を介在させて少なくとも二系統の第二流出路が形成される一方、伝熱プレートの他端側には、少なくとも一系統の第二流入路が形成されるとともに、該第二流入路を介在させて少なくとも二系統の第一流出路が形成されることを特徴とする。
【００１２】
上記プレート式熱交換器によれば、伝熱プレートの一端側には、少なくとも一系統の第一流入路が形成されるとともに、該第一流入路を介在させて少なくとも二系統の第二流出路が形成される一方、伝熱プレートの他端側には、少なくとも一系統の第二流入路が形成されるとともに、該第二流入路を介在させて少なくとも二系統の第一流出路が形成されるので、第一流入路から流入した冷媒は、第一空間において第二流入路を介在させて形成された少なくとも二系統の第一流出路（第二流入路を挟んで該第二流入路の両側に位置する二系統以上の第一流出路）に向けて広がるように流れることになる。
【００１３】
その一方で、第二流入路から流入した被冷却体は、第二空間において第一流入路を介在させて形成された少なくとも二系統の第二流出路（第一流入路を挟んで該第一流入路の両側に位置する二系統以上の第二流出路）に向けて広がるように流れることになる。したがって、第一空間内で広がって流通する冷媒と第二空間内で広がって流通する被冷却体とが伝熱プレートを介して対向するため、冷媒と被冷却体との熱交換を効率よく行うことができる。
【００１４】
そして、第二流入路から流入した被冷却体は、上述の如く、伝熱プレートの一端側にある少なくとも二系統（二系統以上）の第二流出路に向けて広がるように流れたまま各第二流出路に流入して外部に流出することになる。したがって、第二空間内での被冷却体の流れ（被冷却体の流路）が拡大して縮小（拡縮）するような形態とならず、被冷却体が滞留する領域が形成されることがない。従って、伝熱プレートを挟んで対向する冷媒が常時円滑に流通しても、被冷却体が凍結することがなく、伝熱プレートの割れの発生を防止することができる。
【００１５】
本発明の一態様として、前記第一流入路が伝熱プレートの一端部の略中央に一系統形成されるとともに、前記第二流入路が伝熱プレートの他端部の略中央に一系統形成され、第一流出路及び第二流出路のそれぞれは、伝熱プレートの一端から他端に向けて延びる中心線を基準にした対称位置に二系統形成されることが好ましい。このようにすれば、伝熱プレートの一端側で被冷却体が均等に二手に分かれた状態で第二流出路に流れ込み、伝熱プレートの一端側で冷媒が均等に二手に分かれた状態で第一流出路に流れ込むことになり、冷媒及び被冷却体の流れが不均一になる部分（流速が遅くなる部分）が形成されるのを最大限に抑えることができる。従って、被冷却体の凍結するのを確実に防止することができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明に係るプレート式熱交換器によれば、冷媒との熱交換によって被冷却体が凍結してしまうのを防止し、伝熱プレートの割れの発生を防止することができるという優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態に係るプレート式熱交換器について、添付図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
本実施形態に係るプレート式熱交換器は、空調機器や、冷凍器、冷蔵器等の各種機器に採用されるものである。該プレート式熱交換器は、図１乃至図５に示す如く、一対のフレームプレート２ａ，２ｂと、該一対のフレームプレート２ａ，２ｂ間で積層された複数枚の伝熱プレート３ａ…，３ｂ…とを備えている。なお、図２は、図１のＩ−Ｉ断面とＩＩＩ−ＩＩＩ断面とを示し、図３は、図１のＩＩ−ＩＩ断面を示している。また、図４は、図１のＩＶ−ＩＶ断面を示し、図５は、図１のＶ−Ｖ断面を示している。
【００１９】
該プレート式熱交換器１は、積層状態にある複数枚の伝熱プレート３ａ…，３ｂ…間に冷媒Ｃ（例えば、フロンやアンモニア等）を流通させる第一空間１０…と被冷却体Ｗ（例えば、水や油等）を流通させる第二空間２０…とが各伝熱プレート３ａ…，３ｂ…を境にして交互に形成されている。また、該プレート式熱交換器１は、第一空間１０…及び第二空間２０…の他に、第一空間１０…に対して冷媒Ｃを流出入させる第一流入路１１と第一流出路１２，１２とが形成されるとともに、第二空間２０…に対して被冷却体Ｗを流出入させる第二流入路２１，２１と第二流出路２２，２２とが形成されている。
【００２０】
一対のフレームプレート２ａ，２ｂは、該プレート式熱交換器１の外装となるもので、それぞれ平面視略長方形の板状に形成された本体部２５と、該本体部２５の外周縁部から該本体部２５と面交差する一方向側に延出した折曲片部２６とで構成されている。一方のフレームプレート２ａの本体部２５には、第一流入路１１、第一流出路１２，１２、第二流入路２１，２１、及び第二流出路２２，２２の形成位置に対応して複数（本実施形態においては６つ）の貫通穴２７ａ〜２７ｆが穿設され、各貫通穴２７ａ〜２７ｆには、配管が接続される筒状の接続部２８ａ〜２８ｆが嵌着されている。各接続部２８ａ〜２８ｆは、本体部２５の外面となる一方の面から突出するように設けられており、外周面が本体部２５に対して封着（気密、或いは液密に接続）されている。また、各接続部２８ａ〜２８ｆは、一方のフレームプレート２ａと対向して隣接する伝熱プレート３ａ…，３ｂ…にも封着されており、第一流入路１１、及び第一流出路１２，１２に対応する接続部（３つの接続部）２８ａ〜２８ｃは、第一流入路１１、及び第一流出路１２，１２に対する冷媒Ｃの流出入を可能とし、第二流入路２１，２１、及び第二流出路２２，２２に対応する接続部（３つの接続部）２８ｄ〜２８ｆは、第二流入路２１，２１、及び第二流出路２２，２２に対する被冷却体Ｗの流出入を可能としている。
【００２１】
複数枚の伝熱プレート３ａ…，３ｂ…のそれぞれは、平面視略長方形状をなす伝熱部３５と、該伝熱部３５の外周縁部から該伝熱部３５と面交差する一方向側に延出した折曲片部３６とで構成されている。伝熱プレート３ａ…，３ｂ…は、何れも板材をプレス加工することで形成されたもので、伝熱部３５の両面に複数の凹条３７…及び凸条３８…が交互に形成されており、波板形状になっている。すなわち、伝熱プレート３ａ…，３ｂ…は、板材をプレス加工されたものであるので、伝熱部３５の一方の面で凹条３７…をなす部位は、他方の面で凸条３８…をなし、一方の面で凸条３８…をなす部位は他方の面で凹条３７…をなしており、伝熱部３５に形成される凹条３７…及び凸条３８…が表裏における対応する部位で相反する態様で形成されている。なお、図２乃至図５において、積層した伝熱プレート３ａ，３ｂ（伝熱部３５）に凹条３７…及び凸条３８…を表現するのを省略し、第一空間１０…、第二空間２０…、第一流出路１２、第二流入路２１、及び第二流出路２２が形成される状態のみを概念的に示しており、図２及び図３において拡大図によって凹条３７…と凸条３８…との関係を部分的に表している。
【００２２】
本実施形態においては、凹条３７…及び凸条３８…の態様（例えば、傾斜方向）を異にする二種類の伝熱プレート３ａ…，３ｂ…が採用されている。すなわち、本実施形態に係るプレート式熱交換器１は、積層した状態で対向する凸条３８…同士（凹条３７…同士）が交差し（積層方向から見て格子状の配置となり）、その凸条３８…同士の交点で互いに点接触するよう、凹条３７…及び凸条３８…の形成された二種類の伝熱プレート３ａ…，３ｂ…が採用されている。これにより、二種類の伝熱プレート３ａ…，３ｂ…を交互に重ねる（積層する）ことで、伝熱プレート３ａ…，３ｂ…間において、伝熱プレート３ａ…，３ｂ…の対向する凹条３７…によって第一空間１０…と第二空間２０…とが形成されるようになっている。なお、伝熱プレート３ａ…，３ｂ…を積層した状態で、一方のフレームプレート２ａ側の伝熱プレート３ａ…，３ｂ…の折曲片部３６が、他方のフレームプレート２ｂ側の伝熱プレート３ａ…，３ｂ…の折曲片部３６に外嵌した状態になり、隣接する伝熱プレート３ａ…，３ｂ…の凸条３８…同士が点接触するように寸法設定されている。
【００２３】
各伝熱プレート３ａ…，３ｂ…は、長手方向の一端部の略中央部に第一流入路１１を形成するための第一流入路用開口１１’が穿設され、同じく一端部に第一流入路用開口１１’を介在させて（第一流入路用開口１１’を挟んで該第一流入路用開口１１’の両側に）第二流出路２２，２２を形成するための第二流出路用開口２２’，２２’が二つ形成されている。この二つの第二流出路用開口２２’，２２は、伝熱プレート３ａ…，３ｂ…の一端部であって長手方向に（一端から他端に向けて）延びる中心線（図示しない）を基準にした対称位置に設けられている。
【００２４】
また、各伝熱プレート３ａ…，３ｂ…は、長手方向の他端部の略中央部に第二流入路２１を形成するための第二流入路用開口２１’が穿設され、同じく他端部に第二流入路用開口２１’を介在させて（第二流入路用開口２１’を挟んで該第二流入路用開口２１’の両側に）第一流出路１２，１２を形成するための第一流出路用開口１２’，１２’が二つ形成されている。この二つの第一流出路用開口１２’，１２’は、長手方向に（一端から他端に向けて）延びる中心線を基準にした対称位置に設けられている。
【００２５】
そして、本実施形態においては、第一流入路用開口１１’と第二流入路用開口２１’とが伝熱プレート３ａ…，３ｂ…の短手方向に（一側端から他側端に向けて）延びる中心線（図示しない）を基準にして対称となる位置に設けられ、第一流出路用開口１２’，１２’と第二流出路用開口２２’，２２’とが前記中心線を基準にして対称となる位置に設けられている。
【００２６】
前記第一流入路用開口１１’、第一流出路用開口１２’，１２’、及び第二流出路用開口２２’，２２’は、それぞれ略同径の円形状に形成されている。そして、第二流入路用開口２１’は、第一流入路用開口１１’よりも大径、すなわち、他の開口１２’，２１’，２２’よりも大径の円形状に形成されている。
【００２７】
本実施形態に係るプレート式熱交換器１は、上記構成の伝熱プレート３ａ…，３ｂ…同士を溶着（ロウ付け）することで第一空間１０…と第二空間２０…とが気密又は液密に画されている。具体的には、積層された伝熱プレート３ａ…，３ｂ…の外周（本実施形態においては嵌合状態にある折曲片部３６同士）をロウ付けすることで、伝熱プレート３ａ…，３ｂ…の外周縁部間が全周に亘って封止されている。
【００２８】
さらに、複数枚の伝熱プレート３ａ…，３ｂ…は、隣接して対向する伝熱プレート３ａ…，３ｂ…の第一流入路用開口１１’縁部間、第一流出路用開口１２’，１２’縁部間、第二流入路用開口２１’縁部間、及び第二流入路用開口２１’縁部間がロウ付けによって封止されている。すなわち、伝熱プレート３ａ…，３ｂ…（二種類の伝熱プレート３ａ…，３ｂ…のうちの一方）は、第二空間２０…を形成する面の第一流出路用開口１２’，１２’縁部及び第一流入路用開口１１’縁部が、隣接する伝熱プレート３ａ…，３ｂ…（二種類の伝熱プレート３ａ…，３ｂ…のうちの他方）の第二空間２０…を形成する面の第一流出路用開口１２’，１２’縁部及び第一流入路用開口１１’縁部と密接するような形状に形成されている。したがって、上述のように密接する部位（開口縁部）同士をロウ付けすることにより、各伝熱プレート３ａ…，３ｂ…の第一流入路用開口１１’が連なって（断続的に連なって）、冷媒Ｃを流入させるための第一流入路１１が各第一空間１０…にのみ連通して形成されるとともに、第一流出路用開口１２’，１２’が連なって（断続的に連なって）、冷媒Ｃを流出させるための第一流出路１２，１２が第一空間１０…にのみ連通して形成されている。
【００２９】
また、伝熱プレート３ａ…，３ｂ…（二種類の伝熱プレート３ａ…，３ｂ…のうちの他方）は、第一空間１０…を形成する面の第二流入路用開口２１’縁部及び第二流出路用開口２２’，２２’縁部が、隣接する他の伝熱プレート３ａ…，３ｂ…（二種類の伝熱プレート３ａ…，３ｂ…のうちの一方）の第一空間１０…を形成する面の第二流入路用開口２１’縁部及び第二流出路用開口２２’，２２’縁部と密接するような形状に形成されている。したがって、上述のように密接する部位（開口縁部）同士をロウ付けすることにより、各伝熱プレート３ａ…，３ｂ…の第二流入路用開口２１’が連なって（断続的に連なって）、被冷却体Ｗを流入させるための第二流入路２１が各第二空間２０…にのみ連通して形成されるとともに、第二流出路用開口２２’，２２’が連なって（断続的に連なって）、被冷却体Ｗを流出させるための第二流出路２２，２２が第二空間２０…にのみ連通して形成されている。
【００３０】
このように第一流入路１１、第二流入路２１、第一流出路１２，１２、及び第二流出路２２，２２は、第一流入路用開口１１’、第二流入路用開口２１’、第一流出路用開口１２’，１２’、及び第二流出路用開口２２’，２２’のそれぞれが連なって形成されるため、これらの配置に対応して形成されている。
【００３１】
具体的には、第一流入路１１は、第一流入路用開口１１’の配置に対応して、伝熱プレート３ａ…，３ｂ…の長手方向の一端部の略中央部に、伝熱プレート３ａ、３ｂの積層方向に延びるように一系統形成され、第二流出路２２は、第二流出路用開口２２’，２２’の配置に対応して、伝熱プレート３ａ、３ｂの長手方向の一端部であって、該長手方向に（一端から他端に向けて）延びる中心線を基準にして対称となる位置（対称位置）に、伝熱プレート３ａ、３ｂの積層方向に延びるように二統形成され、第一流入路１１（第一流入路用開口１１’）を介在させている。
【００３２】
そして、第二流入路２１は、第二流入路用開口２１’の配置に対応して、伝熱プレート３ａ…，３ｂ…の長手方向の他端部の略中央部に、伝熱プレート３ａ、３ｂの積層方向に延びるように一系統形成され、第一流出路１２は、第一流出路用開口１２’，１２’の配置に対応して、伝熱プレート３ａ，３ｂの長手方向の他端部であって、該長手方向に（一端から他端に向けて）延びる中心線を基準にして対称となる位置（対称位置）に、伝熱プレート３ａ、３ｂの積層方向に延びるように二系統形成され、第二流入路２１（第二流入路用開口２１’）を介在させている。
【００３３】
また、本実施形態においては、上述の如く、伝熱プレート３ａ，３ｂの長手方向の両端部に設けられた開口１１’、１２’、２１’、２２’が伝熱プレート３ａ，３ｂの短手方向に延びる中心線を基準にして、対称となる位置（対称位置）に設けられているため、第一流入路１１と第二流入路２１とが、伝熱プレート３ａ…，３ｂ…の短手方向の延びる中心線を基準にして対称となる位置に形成され、第一流出路１２，１２と第二流出路２２，２２とが、伝熱プレート３ａ…，３ｂ…の短手方向に延びる中心線を基準にして対称となる位置に形成されている。
【００３４】
本実施形態に係るプレート式熱交換器１は、上記構成からなり、次に、空調機器等の装置に採用したとき（被冷却体Ｗに対する熱交換を行うとき）の冷媒Ｃ及び被冷却体Ｗの流れについて説明する。
【００３５】
図６（イ）及び図６（ロ）に示す如く、冷媒Ｃは、配管の接続された接続部２８ａを介して第一流入路１１に流れ込み、該第一流入路１１に連通する各第一空間１０…に流れ込む一方で、被冷却体Ｗは、配管の接続された接続部２８ｄを介して第二流入路２１に流れ込み、該第二流入路２１に連通する各第二空間２０…に流れ込むことになる。従って、第一空間１０…に流れ込んだ冷媒Ｃは、伝熱プレート３ａ…，３ｂ…の一端側（プレート式熱交換器１の下部側）から他端側（上方）に向けて流れるのに対し、第二空間２０…に流れ込んだ被冷却体Ｗは、伝熱プレート３ａ…，３ｂ…の他端側（プレート式熱交換器１の上部側）から一端側（下方）に向けて流れ、第一流入路１１と第二流入路２１との間の領域で伝熱部３５（伝熱プレート３ａ…，３ｂ…）を介して互いに熱交換され、被冷却体Ｗが冷却されることになる。
【００３６】
そして、第一流入路１１から第一空間１０…内に流入した冷媒Ｃは、図６（イ）に示す如く、第一空間１０…において伝熱プレート３ａ…，３ｂ…の短手方向（伝熱プレート３ａ，３ｂ（伝熱部３５）の両側端に向けて）に均等に広がりつつ伝熱プレート３ａ…，３ｂ…の他端に向けて流れることになる。また、伝熱プレート３ａ…，３ｂ…の他端部において、二系統の第一流出路１２，１２が第一空間１０…に対して封止状態にある第二流入路２１を介在させて形成されているので、第一空間１０…内で伝熱プレート３ａ…，３ｂ…の短手方向に広がって該伝熱プレート３ａ…，３ｂ…の他端側に向けて流れる冷媒Ｃは、伝熱プレート３ａ…，３ｂ…の短手方向の両側（二手に）分かれて各第一流出路１２，１２に流れ込むことになる。特に、本実施形態において、二系統の第一流出路１２，１２が伝熱プレート３ａ…，３ｂ…の長手方向に延びる中心線を基準にして対称位置に形成されているため、冷媒Ｃが短手方向（図において左右）に均等に分かれることになり、均一な流れを維持したまま各第一流出路１２，１２に流れ込むことになる。
【００３７】
また、第二流入路２１を介在させて二系統の第一流出路１２，１２を形成することで、第一空間１０…内で一端広がった冷媒Ｃの流通形態が大きく縮小することがない（冷媒Ｃの流路が拡縮した態様ではない）ため、図７（イ）に示す如く、冷媒Ｃの流通する領域内で該冷媒Ｃの流速が大幅に変化する部分がなく、第一流出路１２，１２に至るまでに第一空間１０…内で冷媒Ｃが滞留することない。従って、第一空間１０…と第二空間２０…とを隔てる伝熱プレート３ａ…，３ｂ…（伝熱部３５）の略全域で冷媒Ｃを略同条件で機能させることができ、第二空間２０…内の被冷却体Ｗに対する熱交換を効率的で且つ均一に行うことができる。
【００３８】
他方、第二流入路２１から第二空間２０…内に流入した被冷却体Ｗは、図６（ロ）に示す如く、第二空間２０…において伝熱プレート３ａ…，３ｂ…の短手方向（伝熱プレート３ａ，３ｂ（伝熱部３５）の両側端に向けて）に均等に広がりつつ伝熱プレート３ａ…，３ｂ…の他端に向けて流れることになる。また、伝熱プレート３ａ…，３ｂ…の他端部において、二系統の第二流出路２２，２２が、第二空間２０…に対して封止状態にある第一流入路１１を介在させるようにして形成されているので、第二空間２０…内で伝熱プレート３ａ…，３ｂ…の短手方向に広がって該伝熱プレート３ａ…，３ｂ…の他端側に向けて流れる被冷却体Ｗは、伝熱プレート３ａ…，３ｂ…の短手方向の両側（二手に）分かれて各第二流出路２２，２２に流れ込むことになる。特に、本実施形態において、二系統の第二流出路２２，２２が伝熱プレート３ａ…，３ｂ…の長手方向に延びる中心線を基準にして対称位置に形成されているため、被冷却体Ｗが短手方向（図において左右）に均等に分かれることになり、均一な流れを維持したまま各第二流出路２２，２２に流れ込むことになる。
【００３９】
また、第一流入路１１を介在させて二系統の第二流出路２２，２２を形成することで、第二空間２０…内で一端広がった被冷却体Ｗの流通形態が大きく縮小することがない（被冷却体Ｗの流路が拡縮した態様ではない）ため、図７（ロ）に示す如く、被冷却体Ｗの流通する領域内で該被冷却体Ｗの流速が大幅に遅くなる部分がなく、第二空間２０…内で被冷却体Ｗが滞留することがない。
【００４０】
従って、伝熱プレート３ａ…，３ｂ…を隔てて第一空間１０…で冷媒Ｃが常時流通していても、第二空間２０…内の被冷却体Ｗが凍結することがなく、凍結に伴う伝熱プレート３ａ…，３ｂ…の割れの発生を防止することができる。また、上述の如く、冷媒Ｃ及び被冷却体Ｗのそれぞれが、伝熱プレート３ａ…，３ｂ…の短手方向に広がった状態で流れるので、第一空間１０…と第二空間２０…とを隔てる伝熱プレート３ａ…，３ｂ…（伝熱部３５）の略全域で冷媒Ｃとの熱交換が効率的且つ均一になされることになる。
【００４１】
以上のように本実施形態に係るプレート式熱交換器１は、伝熱プレート３ａ…，３ｂ…の一端側に一系統の第一流入路１１が形成されるとともに、該第一流入路１１を介在させて二系統の第二流出路２２，２２が形成される一方、伝熱プレート３ａ…，３ｂ…の他端側に一系統の第二流入路２１が形成されるとともに、該第二流入路２１を介在させて二系統の第一流出路１２，１２が形成されているので、第二空間２０…内での被冷却体Ｗの流れ（被冷却体Ｗの流路）が拡大して縮小（拡縮）するような形態とならず、被冷却体Ｗが滞留する領域が形成されることがない。従って、伝熱プレート３ａ…，３ｂ…を挟んで対向する冷媒Ｃが常時流通しても、被冷却体Ｗが凍結することがなく、伝熱プレート３ａ…，３ｂ…の割れの発生を防止することができる。すなわち、被冷却体Ｗが第二空間２０…内で広がったまま第二流出路２２，２２から流出するので、熱交換に未だ活用されていない（液状にある）冷媒Ｃが存在する領域（第一流路１１近傍）に対応する領域で被冷却体Ｗが滞留することがなく、第二空間２０…内での被冷却体Ｗの凍結を防止することができ、伝熱プレート３ａ，３ｂの割れの発生を防止することができる。
【００４２】
また、第一流入路１１が伝熱プレート３ａ…，３ｂ…の一端部の略中央に形成されるとともに、第二流入路２１が伝熱プレート３ａ…，３ｂ…の他端部の略中央に形成され、第一流出路１２，１２及び第二流出路２２，２２は、伝熱プレート３ａ…，３ｂ…の長手方向に延びる中心線を基準にした対称位置に二系統ずつ形成されているので、伝熱プレート３ａ…，３ｂ…の他端側で冷媒Ｃが均等に二手に分かれた状態で各第一流出路１２，１２に流れ込む一方で、伝熱プレート３ａ…，３ｂ…の一端側で被冷却体Ｗが均等に二手に分かれた状態で各第二流出路２２，２２に流れ込むことになり、冷媒Ｃ及び被冷却体Ｗの流れが不均一になる部分（流速が遅くなる部分）が形成されるのを最大限に抑えることができる。従って、被冷却体Ｗの凍結する領域が形成されるのをより確実に防止することができる。
【００４３】
尚、本発明のプレート式熱交換器は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００４４】
すなわち、上記実施形態において、第一流入路１１及び第二流入路２１をそれぞれ一系統設けるとともに、第一流出路１２，１２及び第二流出路２２，２２をそれぞれ二系統設けるようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば、第一流入路１１及び第二流入路２１の少なくとも何れか一方を二系統以上設けるとともに、第一流出路１２，１２及び第二流出路２２，２２の少なくとも何れか一方を三系統以上、好ましくは、偶数系統設けるようにしてもよい。
【００４５】
この場合においても、第一流出路１２，１２間に第二流入路２１を介在させるとともに、第二流出路２２，２２間に第一流入路１１を介在させることで、第一流入路１１から流入する冷媒Ｃは第一空間１０…内で広がった状態で各第一流出路１２，１２に導かれることになり、第二流入路２１から流入する被冷却体Ｗは、第二空間２０…内で広がった状態で各第二流出路２２，２２に導かれることになる。従って、第一空間１０…と第二空間２０…とを隔てる伝熱部３５の略全域で効率的な熱交換を行うことができる上に、被冷却体Ｗの滞留する領域が形成されるのを防止することができ、被冷却体Ｗの凍結乃至膨張に伴う伝熱プレート３ａ…，３ｂ…の割れの発生を防止することができる。
【００４６】
そして、この場合においては、複数系統の第一流入路１１、及び第二流入路２１のそれぞれを、伝熱プレート３ａ…，３ｂ…の中心線を基準にして対称となる位置に形成するとともに、第一流出路１２，１２及び第二流出路２２，２２についても、それぞれを伝熱プレート３ａ…，３ｂ…の中心線を基準にして対称位置に形成すれば、冷媒Ｃ及び被冷却体Ｗの流れを均一化することができ、熱交換の効率化と被冷却体Ｗの凍結防止を確実に行うことができる。
【００４７】
上記実施形態において、伝熱プレート３ａ，３ｂの長手方向の一端部に、第一流入路１１と第二流出路２２を設けるとともに、長手方向の他端部に第二流入路２１と第一流出路１２とを設け、冷媒Ｃ及び被冷却体Ｗを伝熱プレート３ａ，３ｂの長手方向に流通させるようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば、伝熱プレート３ａ、３ｂ（伝熱部３５）が長方形状に形成される場合でも短手方向に冷媒Ｃ及び被冷却体Ｗを流通させるようにしてもよいし、伝熱プレート３ａ，３ｂが正方形状に形成される場合には、長短が関係ないので、何れかの一端からこれの反対側に位置する他端に向けて冷媒Ｃ及び被冷却体Ｗを流通させるようにしてもよい。
【００４８】
また、上記実施形態において、複数枚の伝熱プレート３ａ…，３ｂ…を挟む一対のフレームプレート２ａ，２ｂの本体部２５を平板状に形成したが、例えば、本体部２５についても伝熱プレート３ａ…，３ｂ…の伝熱部３５と同様に複数の凸条３８…と凹条３７…とを形成し、フレームプレートも伝熱プレート３ａ…，３ｂ…として機能するように構成しても勿論よい。このようにしても、第一流入路１１、第二流入路２１、第一流出路１２，１２及び第二流出路２２，２２の配置を上述のようにすれば、同様の作用、及び効果を奏することができる。また、上記実施形態において、一方のフレームプレート２ａの本体部２５に貫通穴２７ａ〜２７ｆを設け、該一方のフレームプレート２ａ側のみで冷媒Ｃと被冷却体Ｗの流出入をさせるようにしたが、例えば、他方のフレームプレート２ｂの本体部にも貫通穴を設け、一対のフレームプレート２ａ，２ｂの両側から冷媒Ｃと被冷却体Ｗの流出入を可能にしてもよい。この場合、貫通穴を第一流入路１１，第二流入路２１，第一流出路１２，１２、第二流出路２２，２２の配置に対応させて形成し、一方のフレームプレート２ａと同様に接続部を設けることは言うまでもない。
【００４９】
さらに、上記実施形態において、伝熱プレート３ａ…，３ｂ…をロウ付けすることで第一空間１０…及び第二空間２０…を封止するようにしたが、例えば、伝熱プレート３ａ…，３ｂ…同士を溶接するようにしても勿論よい。すなわち、本発明は、伝熱プレート３ａ…，３ｂ…同士が溶着されて各伝熱プレート３ａ，３ｂが拘束された状態となるプレート式熱交換器１が対象である。
【００５０】
上記実施形態において、第二流入路２１の流路径を第一流入路１１よりも大径に形成したが、これに限定されるものではなく、例えば、第二流入路２１についても第一流入路１１等と同径に形成するようにしても勿論よい。すなわち、各流路径は、被冷却体Ｗの流量、流速等を考慮して設定すればよい。
【００５１】
上記実施形態において、二種類の伝熱プレート３ａ…，３ｂ…を採用し、これらを交互に積層することで第一空間１０…と第二空間２０…とが形成されるように構成したが、例えば、伝熱部３５の凹条３７…及び凸条３８…を伝熱プレート３ａ…，３ｂ…の中心線に対して所定角度を有して傾斜するように形成すれば一種類の伝熱プレート３ａ…，３ｂ…でプレート式熱交換器１を構築することができる。この場合、凹条３７…及び凸条３８…を直線状に形成してもよいし、例えば、伝熱部３５に対して前記中心線を境にして一方の領域に中心線に対して所定角度を有して傾斜する複数条の凹条３７…及び凸条３８…を形成し、他方の領域に前記中心線を基準にして一方の領域の凹条３７…と凸条３８…と鏡像関係にある凹条３７…と凸条３８…を形成するようにしてもよい。
【００５２】
つまり、伝熱プレート３ａ…，３ｂ…の中心線を基準にして凹条３７…及び凸条３８…を傾斜するように形成すれば、当該伝熱プレート３ａ…，３ｂ…を積層するときに一つおきに１８０°反転させることで、隣接する伝熱プレート３ａ…，３ｂ…の凸条３８…同士が点接触し、第一空間１０…及び第二空間２０…を形成することができる。但し、このように一種類の伝熱プレート３ａ…，３ｂ…を採用する場合、第一流入路用開口１１’、第二流入路用開口２１’、第一流出路用開口１２’，１２’、及び第二流出路用開口２２’，２２’の配置についても、１８０°反転させたときにそれぞれが重なる配置となるようにすることや、各開口縁部が上記実施形態のように各機能に応じて隣接する伝熱プレート３ａ…，３ｂ…の各開口縁部と密接な状態となる形態（液密、或いは気密に封止できる形態）にすることを考慮して伝熱プレート３ａ…，３ｂ…を形成することは勿論のことである。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るプレート式熱交換器の全体斜視図である。
【図２】図２は、図１のＩ−Ｉ（ＩＩＩ−ＩＩＩ）断面図である。
【図３】図３は、図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図４】図４は、図１のＩＶ−ＩＶ断面図である。
【図５】図５は、図１のＶ−Ｖ断面図である。
【図６】図６は、本実施形態に係るプレート式熱交換器内の冷媒及び被冷却体の流れを説明するための説明図であって、（イ）は、第一空間内での冷媒の流れを示し、（ロ）は、第二空間内での被冷却体の流れを示す。
【図７】図７は、本実施形態に係るプレート式熱交換器内の冷媒及び被冷却体の流れを説明するための説明図であって、（イ）は、第一空間内での冷媒の流れをベクトルで示し、（ロ）は、第二空間内での被冷却体の流れをベクトルで示す。
【図８】図８は、従来のプレート式熱交換器の全体斜視図である。
【図９】図９は、従来のプレート式熱交換器の断面図であって、（イ）は、図８のＶＩ−ＶＩ断面図であり、（ロ）は、図８のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。
【図１０】図１０は、従来のプレート式熱交換器内の冷媒及び被冷却体の流れを説明するための説明図であり、（イ）は、第一空間内での冷媒の流れを示し、（ロ）は、第二空間内での被冷却体の流れを示す。
【図１１】図１１は、従来のプレート式熱交換器内の冷媒及び被冷却体の流れを説明するための説明図であり、（イ）は、第一空間内での冷媒の流れをベクトルで示し、（ロ）は、第二空間内での被冷却体の流れをベクトルで示す。
【符号の説明】
【００５４】
１…プレート式熱交換器、２ａ，２ｂ…フレームプレート、３ａ，３ｂ…伝熱プレート、１０…第一空間、１１…第一流入路、１１’…第一流入路用開口、１２…第一流出路、１２’…第一流出路用開口、２０…第二空間、２１…第二流入路、２１’…第二流入路用開口、２２…第二流出路、２２’…第二流出路用開口、２５…本体部、２６…折曲片部、３５…伝熱部、３６…折曲片部、３７…凹条、３８…凸条、Ｃ…冷媒、Ｗ…被冷却体、２７ａ〜２７ｆ…貫通穴、２８ａ〜２８ｆ…接続部
【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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