(57)【要約】【課題】全体の強度が高められた熱交換器を提供する。【解決手段】熱交換器１０は、互いに積層された複数の金属プレート２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄを含み、金属プレート２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄは、それぞれ外周領域２１と、薄肉領域２２と、複数の伝熱フィン２５とを備えている。金属プレート２０Ａ、２０Ｂ間に形成された流路２６の幅ｗ１と、金属プレート２０Ｃ、２０Ｄ間に形成された流路２６の幅ｗ２とは互いに異なっている。金属プレート２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄの支柱用伝熱フィン２８のうち少なくとも一部の領域は、金属プレート２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄの厚み方向全体にわたって連続的に延びている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに積層された第１乃至第４の金属プレートを含む熱交換器であって、
前記第１乃至第４の金属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金属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備え、
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、
各伝熱フィンの周囲には、それぞれ流体が流れる流路が形成されており、
前記複数の伝熱フィンのうち少なくとも１つは、支柱用伝熱フィンであり、
前記第１の金属プレートの前記薄肉領域が形成された面と、前記第２の金属プレートの前記薄肉領域が形成された面とが互いに対向するように配置され、
前記第３の金属プレートの前記薄肉領域が形成された面と、前記第４の金属プレートの前記薄肉領域が形成された面とが互いに対向するように配置され、
前記第１及び第２の金属プレート間に形成された前記流路の幅と、前記第３及び第４の金属プレート間に形成された前記流路の幅とは互いに異なり、
前記第１乃至第４の金属プレートの前記支柱用伝熱フィンのうち少なくとも一部の領域は、前記第１乃至第４の金属プレートの厚み方向全体にわたって連続的に延びていることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記第１乃至第４の金属プレートの前記支柱用伝熱フィンは、互いに同一の形状を有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】
前記第１乃至第４の金属プレートの前記支柱用伝熱フィンは、前記第１乃至第４の金属プレートの面方向から見て、完全に重なっていることを特徴とする請求項２記載の熱交換器。
【請求項４】
前記第１乃至第４の金属プレートの前記支柱用伝熱フィンは、前記第１乃至第４の金属プレートの中央部に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載の熱交換器。
【請求項５】
前記第１及び第２の金属プレートの前記支柱用伝熱フィンは、前記第３及び第４の金属プレートの前記支柱用伝熱フィンと交差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６】
前記第１及び第２の金属プレートの前記支柱用伝熱フィンは、前記第３及び第４の金属プレートの前記支柱用伝熱フィンに包含されていることを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに積層された複数の金属プレートを含む熱交換器に関する。
【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プレートを複数枚積み重ね、この金属プレート間に、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】
ところで、従来のプレート型熱交換器においては、例えば熱交換器の内部に互いに種類の異なる２つの熱交換流体（例えば気体と液体）を流す場合等、２つの熱交換流体用の流路の幅を互いに異ならせる場合がある。しかしながら、２つの熱交換流体用の流路の幅が互いに異なる場合、伝熱フィン同士が平面方向にずれて配置される。このため、熱交換器の厚み方向の空洞が大きくなってしまい、熱交換器の強度が低下することが問題となる。
【０００６】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、全体の強度が高められた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】
本発明は、互いに積層された第１乃至第４の金属プレートを含む熱交換器であって、前記第１乃至第４の金属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金属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備え、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、各伝熱フィンの周囲には、それぞれ流体が流れる流路が形成されており、前記複数の伝熱フィンのうち少なくとも１つは、支柱用伝熱フィンであり、前記第１の金属プレートの前記薄肉領域が形成された面と、前記第２の金属プレートの前記薄肉領域が形成された面とが互いに対向するように配置され、前記第３の金属プレートの前記薄肉領域が形成された面と、前記第４の金属プレートの前記薄肉領域が形成された面とが互いに対向するように配置され、前記第１及び第２の金属プレート間に形成された前記流路の幅と、前記第３及び第４の金属プレート間に形成された前記流路の幅とは互いに異なり、前記第１乃至第４の金属プレートの前記支柱用伝熱フィンのうち少なくとも一部の領域は、前記第１乃至第４の金属プレートの厚み方向全体にわたって連続的に延びていることを特徴とする熱交換器である。
【０００８】
本発明は、前記第１乃至第４の金属プレートの前記支柱用伝熱フィンは、互いに同一の形状を有し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乃至第４の金属プレートの前記支柱用伝熱フィンは、前記第１乃至第４の金属プレートの面方向から見て、完全に重なってい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乃至第４の金属プレートの前記支柱用伝熱フィンは、前記第１乃至第４の金属プレートの中央部に設けられていることを特徴とする熱交換器である。
【００１１】
本発明は、前記第１及び第２の金属プレートの前記支柱用伝熱フィンは、前記第３及び第４の金属プレートの前記支柱用伝熱フィンと交差していることを特徴とする熱交換器である。
【００１２】
本発明は、前記第１及び第２の金属プレートの前記支柱用伝熱フィンは、前記第３及び第４の金属プレートの前記支柱用伝熱フィンに包含されていることを特徴とする熱交換器である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、熱交換器全体の強度を高めることができる。
【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）（ｂ）は、本発明の一実施の形態による熱交換器の第１及び第２の金属プレートを示す平面図。
【図３】図３は、金属プレートを示す部分拡大平面図（図２のIII部拡大図）。
【図４】図４（ａ）（ｂ）は、本発明の一実施の形態による熱交換器の第３及び第４の金属プレートを示す平面図。
【図５】図５は、互いに接合された第１乃至第４の金属プレートを示す概略斜視図。
【図６】図６は、互いに接合された第１乃至第４の金属プレートを示す概略断面図。
【図７】図７は、互いに接合された第１乃至第４の金属プレートの変形例を示す概略断面図。
【図８】図８は、互いに接合された第１乃至第４の金属プレートの変形例を示す概略断面図。
【図９】図９は、互いに接合された第１乃至第４の金属プレートの変形例を示す概略断面図。
【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９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４枚）の薄板状の金属プレート２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄとを備えている。
【００１８】
このうち、複数の金属プレート２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄは、第１の流体Ｆ１用の金属プレート２０Ａ、２０Ｂと、第２の流体Ｆ２用の金属プレート２０Ｃ、２０Ｄとからなっている。各金属プレート２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄは、溶融点に近い温度で隣接する金属プレート２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ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）。あるいは、金属プレート２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄは、ロウ材によって互いに接合されていても良い。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と金属プレート２０Ａとが互いに密着し、他方の固定板１２と金属プレート２０Ｄ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、金属プレート２０Ａ、２０Ｂ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、金属プレート２０Ｃ、２０Ｄ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。なお、本実施の形態においては、第１の流体Ｆ１として気体が用いられ、第２の流体Ｆ２として液体が用いられる。
【００２３】
このように、熱交換器１０においては、金属プレート２０Ａ、２０Ｂの間を通過する第１の流体Ｆ１と、金属プレート２０Ｃ、２０Ｄ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、金属プレート２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄの枚数は、図１では便宜上４枚の場合を示しているが、これに限らず、例えば２０枚〜２００枚程度としても良い。本実施の形態において、金属プレート２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄが、それぞれ第１乃至第４の金属プレートに対応する。
【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、車載ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）クーラー、化学プラント等に用いることができる。
【００２５】
金属プレートの構成
次に、図２（ａ）（ｂ）乃至図６を参照して、本実施の形態による熱交換器１０に含まれる金属プレートの構成について説明する。
【００２６】
まず、図２（ａ）（ｂ）および図３を用いて、第１の流体Ｆ１用の一対の金属プレート２０Ａ、２０Ｂ（第１及び第２の金属プレート）の構成について説明する。
【００２７】
図２（ａ）（ｂ）に示すように、一対の金属プレート２０Ａ、２０Ｂ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）（ｂ）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。
【００２８】
金属プレート２０Ａ、２０Ｂ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、各金属プレート２０Ａ、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は、ハーフエッチングが施されておらず、金属プレート２０Ａ、２０Ｂ全体の厚みと同一の厚みを有している。
【００２９】
また、薄肉領域２２は、外周領域２１よりも薄肉となっており、金属プレート２０Ａ、２０Ｂの一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％〜７０％程度とされても良い。
【００３０】
薄肉領域２２のうち、金属プレート２０Ａ、２０Ｂの対角線上にある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。
【００３１】
また、外周領域２１のうち、金属プレート２０Ａ、２０Ｂの対角線上にある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、金属プレート２０Ａ、２０Ｂの薄肉領域２２とは連通しないようになっており、他方、金属プレート２０Ｃ、２０Ｄの薄肉領域２２に連通されるようになっている。
【００３２】
これらの入口側開口２３Ａ、２３Ｂ、出口側開口２４Ａ、２４Ｂは、金属プレート２０Ａ、２０Ｂ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により形成されても良い。
【００３３】
薄肉領域２２には、複数の伝熱フィン２５がそれぞれＺ方向（金属プレート２０Ａ、２０Ｂ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が形成されている。なお、図１および図２（ａ）（ｂ）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。
【００３４】
図３に示すように、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、平面円形状、平面長円形状、または平面多角形形状としても良い。
【００３５】
本実施の形態において、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、金属プレート２０Ａ、２０Ｂ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。
【００３６】
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方向に互いに隣接する一対の伝熱フィン２５間の流路２６を通過する。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。流路２６の幅は、金属プレート２０Ａ、２０Ｂ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。
【００３７】
図２（ａ）（ｂ）に示すように、金属プレート２０Ａ、２０Ｂの中央部（Ｘ方向中央部かつＹ方向中央部）には、それぞれ支柱用伝熱フィン２８が設けられている。後述するように、金属プレート２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄを互いに接合した際、金属プレート２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄの支柱用伝熱フィン２８は、金属プレート２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄの平面に垂直な方向（Ｚ方向）から見て全て同一の位置にくる。このため、金属プレート２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄの支柱用伝熱フィン２８が、金属プレート２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄの厚み方向全体にわたって連続的に延びるようになっている。
【００３８】
支柱用伝熱フィン２８は、他の伝熱フィン２５と同一の形状を有している。また、支柱用伝熱フィン２８は、一定の間隔を隔てて配置された複数の伝熱フィン２５のうちの１つ（一部）からなる。このため、支柱用伝熱フィン２８を設けたことによって、第１の流体Ｆ１の流れに影響が生じることがなく、他の伝熱フィン２５と同様に支柱用伝熱フィン２８の周囲に第１の流体Ｆ１が流れる。しかしながら、これに限らず、支柱用伝熱フィン２８が他の伝熱フィン２５と異なる形状を有していても良い。
【００３９】
図２（ａ）（ｂ）および図３に示すように、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。すなわち、外周領域２１の縁部２７には、薄肉領域２２側に張り出す凸部２１ａと、外周領域２１側に引っ込む凹部２１ｂとが、第１の流体Ｆ１の主流方向Ｄ（Ｙ方向）に沿って複数個繰り返し形成されている。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おり、これにより、縁部２７と伝熱フィン２５との間の流路２６が略一定の幅となっている。
【００４０】
図３に示すように、薄肉領域２２のうち入口側開口２３Ａの側方（出口側開口２４Ｂ側）には、伝熱フィン２５が形成されていない熱交換領域２２ａが設けられている。この熱交換領域２２ａは、第１の流体Ｆ１と第２の流体Ｆ２との間で熱交換を行うための面積を広く確保するとともに、入口側開口２３Ａから流入する第１の流体Ｆ１の流れを均一化させる役割を果たす。この熱交換領域２２ａの面積は、入口側開口２３Ａよりも大きいことが好ましい。
【００４１】
また、入口側開口２３Ａの周縁の一部分２３ｃ（Ｘ方向マイナス側かつＹ方向マイナス側の部分）は、薄肉領域２２を介在させることなく、外周領域２１に直接接続されている。これにより、第１の流体Ｆ１の流れが停止したとき等に、入口側開口２３Ａと外周領域２１との間に第１の流体Ｆ１が滞留することを防止し、第１の流体Ｆ１に含まれる固形分が入口側開口２３Ａと外周領域２１との間に析出することを防止することができる。
【００４２】
なお、金属プレート２０Ａ、２０Ｂ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、各金属プレート２０Ａ、２０Ｂの厚みは、例えば０．１ｍｍ〜２．０ｍｍとしても良い。
【００４３】
次に、図４（ａ）（ｂ）を用いて、第２の流体Ｆ２用の一対の金属プレート２０Ｃ、２０Ｄ（第３及び第４の金属プレート）の構成について説明する。なお、以下においては、主として第１の流体Ｆ１用の金属プレート２０Ａ、２０Ｂとの相違点を中心に説明する。図４（ａ）（ｂ）において、図２（ａ）（ｂ）と同一部分には同一の符号を付してある。
【００４４】
図４（ａ）（ｂ）に示すように、金属プレート２０Ｃ、２０Ｄ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２２とを備えている。
【００４５】
薄肉領域２２のうち、金属プレート２０Ｃ、２０Ｄの対角線上にある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、薄肉領域２２に連通している。また、外周領域２１のうち、金属プレート２０Ｃ、２０Ｄの対角線上にある他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、金属プレート２０Ｃ、２０Ｄの薄肉領域２２とは連通しないようになっている。
【００４６】
薄肉領域２２には、複数の伝熱フィン２５がそれぞれＺ方向（金属プレート２０Ｃ、２０Ｄの厚み方向）に突出して設けられている。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。本実施の形態において、金属プレート２０Ｃ、２０Ｄの各伝熱フィン２５の形状は、金属プレート２０Ａ、２０Ｂの伝熱フィン２５の形状と同一である。また、金属プレート２０Ａ、２０Ｂと同様に、金属プレート２０Ｃ、２０Ｄの中央部（Ｘ方向中央部かつＹ方向中央部）には、それぞれ支柱用伝熱フィン２８が設けられている。なお、図４（ａ）（ｂ）において、便宜上、一部の伝熱フィン２５のみを示している。
【００４７】
Ｘ方向において、金属プレート２０Ａ、２０Ｂの伝熱フィン２５の密度は、金属プレート２０Ｃ、２０Ｄの伝熱フィン２５の密度よりも高くなっている。このため、金属プレート２０Ｃ、２０Ｄに形成される流路２６の幅ｗ２（Ｘ方向の幅、図４（ａ）（ｂ）参照）は、金属プレート２０Ａ、２０Ｂに形成される流路２６の幅ｗ１（Ｘ方向の幅、図２（ａ）（ｂ）参照）と異なっており、この場合、金属プレート２０Ｃ、２０Ｄの流路２６の幅ｗ２が、金属プレート２０Ａ、２０Ｂの流路２６の幅ｗ１よりも広くなっている。
【００４８】
図４（ａ）（ｂ）において、入口側開口２３Ｂから流入した第２の流体Ｆ２は、Ｙ方向プラス側からＹ方向マイナス側へ向けて流れ、Ｘ方向に互いに隣接する一対の伝熱フィン２５間の流路２６を通過した後、出口側開口２４Ｂから流出する。
【００４９】
次に、図５および図６を参照して、互いに接合された状態での金属プレート２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄについて説明する。
【００５０】
図５および図６に示すように、一対の金属プレート２０Ａ、２０Ｂ（２０Ｃ、２０Ｄ）は、薄肉領域２２が形成された面同士を互いに接触させるようにして接合される。このとき、対向する金属プレート２０Ａ、２０Ｂ（２０Ｃ、２０Ｄ）同士の間で薄肉領域２２によって第１の流体Ｆ１（第２の流体Ｆ２）が流れる空間が形成される。また、一対の金属プレート２０Ａ、２０Ｂ（２０Ｃ、２０Ｄ）の薄肉領域２２および複数の伝熱フィン２５は、それぞれ互いに鏡面対称となるように形成されている。このため、金属プレート２０Ａ、２０Ｂ（２０Ｃ、２０Ｄ）を互いに接合した際、薄肉領域２２同士が一致し、対応する各伝熱フィン２５同士が一致するように接合される。これにより、金属プレート２０Ａ、２０Ｂ（２０Ｃ、２０Ｄ）同士の接合強度を高めることができる。また、金属プレート２０Ｂ、２０Ｃ同士は、薄肉領域２２が形成されていない面同士を互いに接触させるようにして接合される。
【００５１】
なお、金属プレート２０Ａ、２０Ｂ（２０Ｃ、２０Ｄ）の伝熱フィン２５同士が完全に一致するように接合されなくても良い。例えば、断面視において金属プレート２０Ａ、２０Ｂ（２０Ｃ、２０Ｄ）の伝熱フィン２５同士がわずかにずれた状態で接合されても良い。
【００５２】
ところで、本実施の形態において、図５および図６に示すように、金属プレート２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄの支柱用伝熱フィン２８は、厚み方向（Ｚ方向）全体にわたって連続的に延びている。すなわち、支柱用伝熱フィン２８が設けられた箇所は、金属プレート２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄの厚み方向全体にわたって（一方の固定板１１から他方の固定板１２まで）空洞が存在しない箇所となっている（図６の一点鎖線で囲まれる領域参照）。このため、金属プレート２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄの各支柱用伝熱フィン２８が、強度を保持する柱としての役割を果たし、金属プレート２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄの接合後の強度を向上させることができる。とりわけ、本実施の形態のように、金属プレート２０Ａ、２０Ｂに形成される流路２６の幅ｗ１（図２（ａ）（ｂ）参照）と、金属プレート２０Ｃ、２０Ｄに形成される流路２６の幅ｗ２（図４（ａ）（ｂ）参照）とが互いに異なる場合であっても、金属プレート２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄの平面に垂直な方向（Ｚ方向）に加わる力に対する強度を高めることができる。
【００５３】
また、各支柱用伝熱フィン２８は、空洞のない中実形状を有している。このため、互いに連結された支柱用伝熱フィン２８同士が、１本の柱としての機能を果たすので、各支柱用伝熱フィン２８が中空状である場合と比較して、熱交換器１０の耐久性および耐圧性を向上させることができる。また、各支柱用伝熱フィン２８が中実形状を有していることにより、各支柱用伝熱フィン２８による熱交換効率を高めることもできる。
【００５４】
図５および図６において、金属プレート２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄの支柱用伝熱フィン２８は、互いに同一の形状を有しており、かつ金属プレート２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄの面方向（Ｚ方向）から見て、完全に重なっている。これにより、各支柱用伝熱フィン２８による熱交換効率をより高めることができる。また、一対の金属プレート２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ同士の接合強度が向上し、熱交換器１０の耐久性向上を図ることができる。
【００５５】
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。
【００５６】
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（気体）を導入するとともに、流入管１３Ｂに第２の流体Ｆ２（液体）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。
【００５７】
次に、第１の流体Ｆ１は、金属プレート２０Ａ、２０Ｂ間の薄肉領域２２に形成された相対的に狭い流路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、金属プレート２０Ｃ、２０Ｄ間の薄肉領域２２に形成された相対的に広い流路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、金属プレート２０Ｂと金属プレート２０Ｃとが互いに接合されているので、これら金属プレート２０Ｂ、２０Ｃ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。
【００５８】
以下、第１の流体Ｆ１が金属プレート２０Ａ、２０Ｂの流路２６内を流れる際の作用について、図２（ａ）（ｂ）および図３を参照して説明する。
【００５９】
まず、第１の流体Ｆ１が、入口側開口２３Ａから薄肉領域２２に流入する。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内を流れていく。この際、第１の流体Ｆ１のうちの一部は、外周領域２１の縁部２７と伝熱フィン２５との間の流路２６を流れる。
【００６０】
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を伝熱フィン２５の形状に沿って波形状又はジグザグ形状としている。これにより、第１の流体Ｆ１が縁部２７付近の広いスペースに溜まり、縁部２７と伝熱フィン２５との間の流路２６を流れにくくなる不具合を防止することができる。この結果、第１の流体Ｆ１を一対の金属プレート２０Ａ、２０Ｂ間に均一に流すことができる。
【００６１】
その後、縁部２７と伝熱フィン２５との間の流路２６を通過した第１の流体Ｆ１は、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。
【００６２】
なお、第２の流体Ｆ２が一対の金属プレート２０Ｃ、２０Ｄ間を流れる際の作用についても上記と略同様である。
【００６３】
ところで、このように熱交換器１０が用いられている間、熱交換器１０に力が加わることが考えられる。具体的には、金属プレート２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄの平面に垂直な方向（Ｚ方向）に対して力が加わることが考えられる。これに対して、本実施の形態によれば、金属プレート２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄの支柱用伝熱フィン２８が、厚み方向（Ｚ方向）全体にわたって連続的に延びている。これにより、金属プレート２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄの各支柱用伝熱フィン２８が、支柱としての役割を果たし、熱交換器１０の耐久性および耐圧性を向上させることができる。これにより、金属プレート２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄが変形したり、流路２６が狭められたりする不具合が防止される。また、熱交換器１０の耐圧性を向上させることにより、第１の流体Ｆ１又は第２の流体Ｆ２として、より高圧なガスを使用することも可能になる。
【００６４】
他方、比較例として、金属プレート２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄにこのような支柱用伝熱フィン２８が設けられていない場合、金属プレート２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄの厚み方向（Ｚ方向）に力が加わった際、厚み方向（Ｚ方向）に存在する空洞によって、金属プレート２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄが変形したり、流路２６が狭くなって第１の流体Ｆ１及び第２の流体Ｆ２の流れが阻害されたりするおそれがある。
【００６５】
また、本実施の形態によれば、金属プレート２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄの支柱用伝熱フィン２８は、金属プレート２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄの中央部に設けられているので、支柱用伝熱フィン２８の数が少ない場合であっても、熱交換器１０の強度を効果的に高めることができる。
【００６６】
変形例
次に、図７乃至図９により、支柱用伝熱フィン２８の各変形例について説明する。図７乃至図９において、図１乃至図６に示す実施の形態と同一部分には同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。
【００６７】
図１乃至図６に示す実施の形態において、金属プレート２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄの中央部に、それぞれ支柱用伝熱フィン２８を設けら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。
【００６８】
例えば、図７に示すように、金属プレート２０Ｃ、２０Ｄに形成される流路２６の幅ｗ４を、金属プレート２０Ａ、２０Ｂに形成される流路２６の幅ｗ３の２倍と伝熱フィン２５の幅との合計としても良い。この場合、金属プレート２０Ａ、２０Ｂにおいて、支柱用伝熱フィン２８と、（支柱用伝熱フィン２８ではない）伝熱フィン２５とが１つおきに配置される。また、金属プレート２０Ｃ、２０Ｄの伝熱フィン２５は、全て支柱用伝熱フィン２８からなっている。
【００６９】
また、図１乃至図６に示す実施の形態では、金属プレート２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄの支柱用伝熱フィン２８が、全て同一の形状を有し、かつ面方向（Ｚ方向）から見て完全に重なっ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。
【００７０】
例えば、図８に示すように、金属プレート２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄの支柱用伝熱フィン２８は、互いに同一の形状を有しており、かつ金属プレート２０Ａ、２０Ｂの支柱用伝熱フィン２８と、金属プレート２０Ｃ、２０Ｄの支柱用伝熱フィン２８とが、面方向（Ｚ方向）から見て、その中央で交差していてもよい。この場合、金属プレート２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄの支柱用伝熱フィン２８の中央部が、金属プレート２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄの厚み方向全体にわたって連続的に延びている。図８に示す構成によれば、支柱用伝熱フィン２８の周囲を流れる流体の方向が、金属プレート２０Ａ、２０Ｂと金属プレート２０Ｃ、２０Ｄとで互いに異なる場合であっても、熱交換器１０の強度を高めることができる。
【００７１】
あるいは、図９に示すように、金属プレート２０Ａ、２０Ｂの支柱用伝熱フィン２８は、金属プレート２０Ｃ、２０Ｄの支柱用伝熱フィン２８よりも小さく、かつ面方向（Ｚ方向）から見て、金属プレート２０Ａ、２０Ｂの支柱用伝熱フィン２８が金属プレート２０Ｃ、２０Ｄの支柱用伝熱フィン２８に包含されても良い。この場合、金属プレート２０Ａ、２０Ｂの支柱用伝熱フィン２８全体と、金属プレート２０Ｃ、２０Ｄの支柱用伝熱フィン２８のうち金属プレート２０Ａ、２０Ｂの支柱用伝熱フィン２８とが重なる部分とが、厚み方向全体にわたって連続的に延びている。図９に示す構成によれば、支柱用伝熱フィン２８の形状が、金属プレート２０Ａ、２０Ｂと金属プレート２０Ｃ、２０Ｄとで互いに異なる場合であっても、熱交換器１０の強度を高めることができる。
【００７２】
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】
【００７３】
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
１４Ｂ                流出管
２０Ａ〜２０Ｄ        金属プレート
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、２５ａ〜２５ｄ  伝熱フィン
２６                  流路
２７                  縁部
【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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