(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
積層された複数の伝熱プレートであって、各伝熱プレートが開口を有する複数の伝熱プレート間に、第一流体を流通させる第一空間と第二流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、各開口が連なって第一空間に対して第一流体を流出入させる第一流路が形成されるとともに第二空間に対して第二流体を流出入させる第二流路が形成され、伝熱プレート同士をロウ付けにより接合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において、
前記開口として、基準となる第一開口と、積層方向から見たときに、第一開口に重複する重複領域と第一開口の外側に位置する第二非重複領域とを有する第二開口と、を備え、積層方向から見たときに、第一開口の外周の少なくとも一部は、第二開口の外周上又は外側にあり、
第二開口を有する少なくとも1つの伝熱プレートの積層方向の両側に、第一開口を有する伝熱プレート及び第二開口を有する伝熱プレートがそれぞれ配置され、
第一開口を有する伝熱プレートは、積層方向のいずれか一方側に隆起し且つ第一開口を包囲する第一内側隆起部と、積層方向で第一内側隆起部とは反対側に隆起し且つ第一内側隆起部を包囲する第一外側隆起部とを備え、
第二開口を有する伝熱プレートは、積層方向のいずれか一方側に隆起する第二内側隆起部と、積層方向で第二内側隆起部とは反対側に隆起し且つ第二開口及び第二内側隆起部を包囲する第二外側隆起部とを備え、第二内側隆起部は、積層方向から見たときに、第一開口の外周の前記少なくとも一部に沿って第一内側隆起部と重複する対応領域を有し、第二外側隆起部は、積層方向から見たときに第一外側隆起部と重複する対応領域を有し、
隣り合う2つの伝熱プレートにおいて互いに対向する第一外側隆起部及び第二外側隆起部は接合され、隣り合う2つの伝熱プレートにおいて互いに対向する第二内側隆起部は、接合されている、ことを特徴とするプレート式熱交換器。
【背景技術】
【0002】
従来、第一流体と第二流体との間で熱交換を行う熱交換器として、プレート式熱交換器が公知である。このプレート式熱交換器は、積層された複数の伝熱プレートを備え、各伝熱プレートが開口を有する。積層された複数の伝熱プレート間に、第一流体を流通させる第一空間と第二流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る。また、各開口が連なって第一空間に対して第一流体を流出入させる第一流路が形成されるとともに、第二空間に対して第二流体を流出入させる第二流路が形成される。さらに、伝熱プレート同士をロウ付けにより接合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(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
この種のプレート式熱交換器において、第一流路又は第二流路を画定する開口が、伝熱プレート間で異なっている場合がある。このような場合が発生するのは、例えば、伝熱プレートの種類が増加することを抑制するために、同一種類の伝熱プレートを裏返し且つ積層方向で回転させて用いるような場合である。
【0004】
図10において、プレート式熱交換器は、前記開口として、基準となる第一開口6と、第一開口6の外側に位置する領域とを有する第二開口9と、を備える。
図10において、第一開口6を有する一対の伝熱プレート2、2と、第二開口9を有する一対の伝熱プレート2、2とが、交互に積層されている。第一開口6を有する伝熱プレート2は、第一開口6を包囲し且つ積層方向Xで互いに反対側に隆起する第一内側隆起部7及び第一外側隆起部8を備える。そして、隣り合う伝熱プレート2において、互いに対向する第一内側隆起部7、7は接合され、互いに対向する第二外側隆起部8、8も接合されている。一方、第二開口9を有する伝熱プレート2は、第二開口9を包囲し且つ積層方向Xのいずれか一方側に隆起する第二外側隆起部12を備える。そして、隣り合う伝熱プレート2において、互いに対向する第二外側隆起部12、12は接合されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところが、上述の構成の場合、第二開口9が第一開口6の外側に広がっているため、隣り合う2つの伝熱プレート2の第二開口9、9間に、局所的な凹所が形成されている。この結果、この凹所に面する2つの伝熱プレート2、2間の接合部30には、流体(第一流体又は第二流体)の圧力により第二開口9の外周部に掛かる力と第一開口6の外周部に掛かる力との双方が加わる。これらの力により、接合部30が分離する虞がある。このため、隣り合う2つの伝熱プレート2、2が分離しないように、第二開口9の外周部において、第二開口を有する2つの伝熱プレート2、2間の接合強度を高めることが望まれている。
【0007】
よって、本発明の課題は、第二開口の外周部において、第二開口を有する2つの伝熱プレート間の接合強度を高めることができるプレート式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】
【0008】
本発明に係るプレート式熱交換器は、積層された複数の伝熱プレートであって、各伝熱プレートが開口を有する複数の伝熱プレート間に、第一流体を流通させる第一空間と第二流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、各開口が連なって第一空間に対して第一流体を流出入させる第一流路が形成されるとともに第二空間に対して第二流体を流出入させる第二流路が形成され、伝熱プレート同士をロウ付けにより接合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において、前記開口として、基準となる第一開口と、積層方向から見たときに、第一開口に重複する領域と第一開口の外側に位置する領域とを有する第二開口と、を備え、積層方向から見たときに、第一開口の外周の少なくとも一部は、第二開口の外周上又は外側にあり、第二開口を有する少なくとも1つの伝熱プレートの積層方向の両側に、第一開口を有する伝熱プレート及び第二開口を有する伝熱プレートがそれぞれ配置され、第一開口を有する伝熱プレートは、積層方向のいずれか一方側に隆起し且つ第一開口を包囲する第一内側隆起部と、積層方向で第一内側隆起部とは反対側に隆起し且つ第一内側隆起部を包囲する第一外側隆起部とを備え、第二開口を有する伝熱プレートは、積層方向のいずれか一方側に隆起する第二内側隆起部と、積層方向で第二内側隆起部とは反対側に隆起し且つ第二開口及び第二内側隆起部を包囲する第二外側隆起部とを備え、第二内側隆起部は、積層方向から見たときに、第一開口の外周の前記少なくとも一部に沿って第一内側隆起部と重複する領域を有し、第二外側隆起部は、積層方向から見たときに第一外側隆起部と重複する領域を有し、隣り合う2つの伝熱プレートにおいて互いに対向する第一外側隆起部及び第二外側隆起部は接合され、隣り合う2つの伝熱プレートにおいて互いに対向する第二内側隆起部は、接合されている、ことを特徴とする。
【0009】
かかる構成によれば、少なくとも1つの伝熱プレートにおける第二開口の外周部は、積層方向の両側から他の伝熱プレートによって支持される。
【0010】
したがって、本発明に係るプレート式熱交換器は、第二開口の外周部において、第二開口を有する2つの伝熱プレート間の接合強度を高めることができる。
【0011】
本発明に係るプレート式熱交換器の一態様として、第二開口の中心は、第一開口の中心とは異なるようにしてもよい。
【0012】
かかる構成によれば、第一流体又は第二流体が、第一流路又は第二流路から第一空間又は第二空間に流入するときに、第一流体又は第二流体は、第一開口の中心から第二開口の中心へ向けて誘導される。
【0013】
したがって、本発明に係るプレート式熱交換器は、第一流路又は第二流路から第一空間又は第二空間に流入する第一流体又は第二流体の流れ方向を、特定の方向に誘導できる。
【発明の効果】
【0017】
本発明に係るプレート式熱交換器は、第二開口の外周部において、第二開口を有する2つの伝熱プレートの接合強度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【
図1】第一実施形態に係るプレート式熱交換器の概略全体斜視図である。
【
図2】積層方向から見た第一開口の外周部を示す第一実施形態に係る伝熱プレートの平面図である。
【
図3】第一開口の外周部を示す参考例に係るプレート式熱交換器の縦断面図である。
【
図4】積層方向から見た第二開口の外周部を示す第一実施形態に係る伝熱プレートの平面図である。
【
図5】第二開口の外周部を示す参考例に係るプレート式熱交換器の縦断面図である。
【
図6】第一開口及び第二開口の外周部を示す第一実施形態に係るプレート式熱交換器の縦断面図である。
【
図7】積層方向から見た第二開口の外周部を示す第二実施形態に係る伝熱プレートの平面図である。
【
図8】積層方向から見た第二開口の外周部を示す第三実施形態に係る伝熱プレートの平面図である。
【
図9】積層方向から見た第二開口の外周部を示す第四実施形態に係る伝熱プレートの平面図である
。
【
図10】第一開口及び第二開口の外周部を示す従来のプレート式熱交換器の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明の実施形態に係るプレート式熱交換器を、図面を参照しながら説明する。なお、以下の各実施形態において同一または対応する部分には同一の参照符号を付しており、これらの部分の構成についての説明は、基本的には繰り返さない。
【0020】
図1は、第一実施形態に係るプレート式熱交換器の概略全体斜視図である。
図1において、第一実施形態に係るプレート式熱交換器1は、積層された複数の伝熱プレート2、…を有する本体部3を備える。
【0021】
図6に示されるように、各伝熱プレート2は、金属プレートをプレス成形することによって形成され、開口(6、9)を有する。積層された複数の伝熱プレート2間に、第一流体Aを流通させる第一空間S1と第二流体Bを流通させる第二空間S2とが各伝熱プレート2を境にして交互に形成されている。また、各開口(6、9)が連なって第一空間S1に対して第一流体Aを流出入させる第一流路10が形成されるとともに、第二空間S2に対して第二流体Bを流出入させる第二流路が形成されている。さらに、伝熱プレート2、…同士をロウ付けにより接合することで、第一空間S1と第二空間S2とが気密又は液密に画されている。なお、第二流路も第一流路10と同様に構成されるので、第二流路は図示しない。
【0022】
図1において、プレート式熱交換器1は、本体部3を挟む一対のエンドプレート4、5を備える。エンドプレート4、5のそれぞれは、金属プレートをプレス成形することによって形成される。一方のエンドプレート4は、本体部3に対する第一流体Aの流入および流出用の2つの第一流路10にそれぞれ対応する一対の開口41、41と、本体部3に対する第二流体Bの流入および流出用の2つの第二流路にそれぞれ対応する一対の開口42、42と、を備える。他方のエンドプレート5は、本体部3内に形成される第一流体A及び第二流体Bの流路を閉じる。
【0023】
プレート式熱交換器1は、伝熱プレート2に形成される前記開口として、基準となる第一開口6(
図2)と、第一開口6の外側に位置する領域(92)を有する第二開口9(
図4)と、を有する。以下、詳しく説明する。
【0024】
図2は、積層方向から見た第一開口の外周部を示す第一実施形態に係る伝熱プレートの平面図である。
図2において、ハッチングが付された領域は、第一開口6を示している。積層方向Xより見て、第一開口6は円形状を有している。
【0025】
図3は、第一開口の外周部を示す参考例に係るプレート式熱交換器の縦断面図である。
図3において、第一開口6を有する伝熱プレート2が積層されている。第一開口6が連なって、例えば、第一流路10が形成される。第一開口6を有する伝熱プレート2は、積層方向Xのいずれか一方側に隆起し且つ第一開口6を包囲する第一内側隆起部7と、積層方向Xで第一内側隆起部7とは反対側に隆起し且つ第一内側隆起部7を包囲する第一外側隆起部8と、を備える。そして、積層方向Xで互いに対向する第一内側隆起部7、7は、接合され、積層方向Xで互いに対向する第一外側隆起部8、8も接合されている。
【0026】
隣り合う2つの伝熱プレート2、2の2つの第一開口6、6間の領域は、封止されるので、2つの第一開口6、6間の領域は、第一空間S1及び第二空間S2に対して遮断される。
【0027】
図4は、積層方向から見た第二開口の外周部を示す第一実施形態に係る伝熱プレートの平面図である。
図4において、ハッチングが付された領域は、第二開口9を示している。第二開口9は、積層方向Xから見たときに、第一開口6に重複する重複領域91と、第一開口6の外側に位置する第二非重複領域92と、を有する。積層方向Xから見たときに、第一開口6の外周の少なくとも一部6aは、第二開口9の外周上又は外側にある。
図4において、第一開口6の外周の少なくとも一部6aは、第一開口6の外周の半分を占めており、第二開口9の外側にある。また、第二非重複領域92は、重複領域91に繋がっている。第二開口9は半円形状を有し、重複領域91は半円形状を有し、第二非重複領域92は一定の幅を有する円弧形状を有する。
【0028】
図4において、積層方向Xより見て、第二開口9は、第一開口6に対して偏った位置に配置されている。また、第二開口9は、第一開口6の形状とは異なる形状を有している。この結果、第二開口9の中心(図心)9Gは、第一開口6の中心(図心)6Gとは異なっている。
【0029】
図5は、第二開口の外周部を示す参考例に係るプレート式熱交換器の縦断面図である。
図5において、第二開口9を有する伝熱プレート2が積層されている。第一開口9が連なって、例えば、第一流路10が形成される。第二開口9を有する伝熱プレート2は、積層方向Xのいずれか一方側に隆起する第二内側隆起部11と、積層方向Xで第二内側隆起部11とは反対側に隆起し且つ第二開口9及び第二内側隆起部11を包囲する第二外側隆起部12と、を備える。
【0030】
図4に示されるように、第二内側隆起部11は、積層方向Xから見たときに、第一開口6の外周の前記少なくとも一部6aに沿って第一内側隆起部7と重複する対応領域11aを有する。第二内側隆起部11は、対応領域11aの他に非対応領域11bを有する。第二内側隆起部11は、半円形状を有する。対応領域11aは、前記一部6aの外側に位置し、一定の幅を有する円弧形状を有する。非対応領域11bは、前記一部6aの内側に位置し、半円形状を有する。また、第二外側隆起部12は、積層方向Xから見たときに第一外側隆起部8と重複する対応領域を有する。
図4において、第二外側隆起部12の全体が、第二外側隆起部12の対応領域である。
【0031】
図5に示されるように、積層方向Xで互いに対向する2つの第二内側隆起部11、11は、接合され、積層方向Xで互いに対向する2つの第二外側隆起部12、12も、接合されている。
【0032】
図5に示される断面では、隣り合う2つの伝熱プレートの2つの第二開口9、9間の領域は、閉じられている。2つの第二開口9、9間の領域は、封止されてもよく、部分的に開放されてもよい。例えば、第二開口9を有する伝熱プレート2に第二外側隆起部12の外側で開口を形成することによって、2つの第二開口9、9間の領域を第一空間S1に連通させることができる。なお、2つの第二開口9、9間の領域は、第二空間S2に対しては遮断されている。
【0033】
図6は、第一開口及び第二開口の外周部を示す第一実施形態に係るプレート式熱交換器の縦断面図である。
図6において、第一開口6を有する一対の伝熱プレート2、2と、第二開口9を有する一対の伝熱プレート2、2とが、交互に積層されている。第一開口6及び第一開口9が連なって、例えば、第一流路10が形成される。また、第一開口6及び第一開口9が連なって、第二流路が形成されてもよい。上述したように、第二内側隆起部11及び第二外側隆起部12は、それぞれ、積層方向Xより見て、第一内側隆起部7及び第一外側隆起部8に重複するように構成されている。そして、積層方向Xで互いに対向する第一内側隆起部7及び第二内側隆起部11は、接合され、積層方向Xで互いに対向する第一外側隆起部8及び第二外側隆起部12も、接合されている。この結果、少なくとも1つの伝熱プレート2における第二開口9の外周部は、積層方向Xの両側から他の伝熱プレート2、2によって支持される。
【0034】
隣り合う2つの伝熱プレート2、2の第一開口6及び第二開口9間の領域は、封止されるので、第一開口6及び第二開口9間の領域は、第一空間S1及び第二空間S2に対して遮断される。
【0035】
図7を参照して、第二実施形態に係るプレート式熱交換器1を説明する。
図7は、積層方向から見た第二開口の外周部を示す第二実施形態に係る伝熱プレートの平面図である。第二実施形態では、重複領域91は、第一開口6に完全に重複する円形状を有する。第二実施形態では、第一開口6の外周の少なくとも一部6aは、第一開口6の外周の半分を占めており、第二開口9の外周上にある。また、第二開口9の中心9Gも、第一開口6の中心6Gとは異なっている。
【0036】
図8を参照して、第三実施形態に係るプレート式熱交換器1を説明する。
図8は、積層方向から見た第二開口の外周部を示す第三実施形態に係る伝熱プレートの平面図である。第三実施形態では、第二開口9は、第一開口6に完全に重複する円形状を有する重複領域91と、第一開口6の外周に沿って不連続且つ等間隔に配置された複数の第二非重複領域92と、を有する。各第二非重複領域92は、四角形状の形状を有し、重複領域91からその半径方向に延出している。また、第一開口6の外周の少なくとも一部6aは、第二開口9の外周上にあり、不連続且つ等間隔に配置されている。第三実施形態では、第二開口9の形状は、第一開口6の中心に対して点対称であるので、第二開口9の中心9Gは、第一開口6の中心6Gと一致する。
【0037】
図9を参照して、第四実施形態に係るプレート式熱交換器1を説明する。
図9は、積層方向から見た第二開口の外周部を示す第四実施形態に係る伝熱プレートの平面図である。第四実施形態では、第二開口9は、第一開口6に完全に重複する円形状を有する重複領域91と、第一開口6の外周に沿って不連続且つ等間隔に配置された複数の第二非重複領域92とを有する。複数の第二非重複領域92は、四角形状の形状を有し、重複領域91から離れており、重複領域91と別体である。このため、第一開口6の外周の全部(少なくとも一部)6aが、第二開口9の外周上にある。第四実施形態では、第二開口9の形状は、第一開口6の中心に対して点対称であるので、第二開口9の中心9Gは、第一開口6の中心6Gと一致する。
【0041】
本実施形態に係るプレート式熱交換器の作用、効果を説明する。
【0042】
第一から第
四実施形態のそれぞれに係るプレート式熱交換器1では、積層された複数の伝熱プレート2であって、各伝熱プレート2が開口(6、9)を有する複数の伝熱プレート2間に、第一流体Aを流通させる第一空間S1と第二流体Bを流通させる第二空間S2とが、各伝熱プレート2を境にして交互に形成される。各開口(6、9)が連なって第一空間S1に対して第一流体Aを流出入させる第一流路10が形成されるとともに、第二空間S2に対して第二流体Bを流出入させる第二流路が形成される。伝熱プレート2同士をロウ付けにより接合することで第一空間S1と第二空間S2とが気密又は液密に画されている。前記プレート式熱交換器1は、前記開口(6、9)として、基準となる第一開口6と、積層方向Xから見たときに、第一開口6に重複する重複領域91と第一開口6の外側に位置する第二非重複領域92とを有する第二開口9と、を備える。積層方向Xから見たときに、第一開口6の外周の少なくとも一部6aは、第二開口9の外周上又は外側にある。第二開口9を有する少なくとも1つの伝熱プレート2の積層方向Xの両側に、第一開口6を有する伝熱プレート2及び第二開口9を有する伝熱プレート2がそれぞれ配置される。第一開口6を有する伝熱プレート2は、積層方向Xのいずれか一方側に隆起し且つ第一開口6を包囲する第一内側隆起部7と、積層方向Xで第一内側隆起部7とは反対側に隆起し且つ第一内側隆起部7を包囲する第二外側隆起部8とを備える。第二開口9を有する伝熱プレート2は、積層方向Xのいずれか一方側に隆起する第二内側隆起部11と、積層方向Xで第二内側隆起部11とは反対側に隆起し且つ第二開口9及び第二内側隆起部11を包囲する第二外側隆起部12とを備える。第二内側隆起部12は、積層方向Xから見たときに、第一開口6の外周の前記少なくとも一部6aに沿って第一内側隆起部7と重複する対応領域11aを有し、第二外側隆起部12は、積層方向Xから見たときに第一外側隆起部8と重複する対応領域(12)を有する。隣り合う2つの伝熱プレート2、2において互いに対向する第一外側隆起部7及び第二外側隆起部11は接合されている。隣り合う2つの伝熱プレート2、2において互いに対向する第二内側隆起部12、12は、接合されている。
【0043】
かかる構成によれば、少なくとも1つの伝熱プレート2における第二開口9の外周部は、積層方向Xの両側から他の伝熱プレート2、2によって支持される。
【0044】
したがって、第一から第
四実施形態のそれぞれに係るプレート式熱交換器1は、第二開口9の外周部において、第二開口9を有する2つの伝熱プレート2、2間の接合強度を高めることができる。
【0045】
第一、
及び第二実施形
態のそれぞれに係るプレート式熱交換器1では、第二開口9の中心9Gは、第一開口6の中心6Gとは異なっている。
【0046】
かかる構成によれば、第一流体A又は第二流体Bが、第一流路10又は第二流路から第一空間S1又は第二空間S2に流入するときに、第一流体A又は第二流体Bは、第一開口6の中心6Gから第二開口9の中心9Gへ向けて誘導される。
【0047】
したがって、第一、
及び第二実施形
態のそれぞれに係るプレート式熱交換器1は、第一流路10又は第二流路から第一空間S1又は第二空間S2に流入する第一流体A又は第二流体Bの流れ方向を特定の方向に誘導できる。
【0051】
なお、本発明に係る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の変更を加えることができる。
【0052】
上記実施形態では、第一流路10を画定する開口として、第一開口6及び第二開口9が適用されているが、第二流路を画定する開口として、第一開口6及び第二開口9が適用されてもよく、第一流路10及び第二流路の双方を画定する開口として、第一開口6及び第二開口9が適用されてもよい。また、第一流路10及び第二流路の少なくとも一部において、第一流路10又は第二流路を画定する開口として、第一開口6及び第二開口9が適用されればよい。第一流路10及び第二流路の一部では、第一流路10又は第二流路を画定する開口として、従来と同様の開口が適用されてもよい。また、第一流路10及び第二流路の一部は、参考例(
図3、
図5)のように、第一開口6のみによって画定される領域、及び/又は、第二開口9のみによって画定される領域を含んでもよい。
【0053】
第二開口9において、第二非重複領域92は、重複領域91と一体でも別体でもよい。第四実施形態(
図9)では、複数の第二非重複領域92は重複領域91と別体であって、第一開口6の中心に対して点対称に配置されている。この構成に代えて、1又は複数の第二非重複領域92が重複領域91と別体であって、第一開口6の中心6Gに対して偏って配置されてもよい。つまり、第二開口9の重心が第一開口の重心に対して異なっていてもよい。