特開 2023-148744 プレート式熱交換器及び移動体用ヒートポンプ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023148744

(43)【公開日】2023-10-13

(54)【発明の名称】プレート式熱交換器及び移動体用ヒートポンプ装置

(51)【国際特許分類】

   F28F 3/10 20060101AFI20231005BHJP

   F28D 9/02 20060101ALI20231005BHJP

   B60H 1/22 20060101ALI20231005BHJP

   F28F 3/08 20060101ALI20231005BHJP

【ＦＩ】

F28F3/10

F28D9/02

B60H1/22 651B

F28F3/08 301Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022056928

(22)【出願日】2022-03-30

(71)【出願人】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】110001117

【氏名又は名称】弁理士法人ぱてな

(72)【発明者】

【氏名】山本 真也

【テーマコード（参考）】

3L103

3L211

【Ｆターム（参考）】

3L103AA13

3L103BB38

3L103CC02

3L103CC17

3L103CC18

3L103DD15

3L103DD57

3L103DD70

3L103DD92

3L211BA22

3L211DA22

(57)【要約】

【課題】第１流体や第２流体が漏れ難いプレート式熱交換器を提供する。また、移動体への搭載性に優れた移動体用ヒートポンプ装置を提供する。
【解決手段】本発明のプレート式熱交換器１では、各熱交換プレート３、各スペーサ５、第１エンドプレート７及び第２エンドプレート９を積層して締結する複数の締結部材１１を備えている。各締結部材１１の少なくとも１つは、各第１開口３ｂ、各第２開口３ｃ、各第３開口３ｄ及び各第４開口３ｅのいずれかを挿通している。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

板状をなし、熱交換域が区画されているとともに、前記熱交換域周りに第１開口、第２開口、第３開口及び第４開口が貫設された複数枚の熱交換プレートと、
前記熱交換プレートを間に挟む板状をなし、前記第１～４開口のうちの二つの開口と前記熱交換域とにより、前記熱交換域に第１流体を流通させる第１流体路と、前記第１～４開口のうちの前記第１流体路を構成する開口以外の二つの開口と前記熱交換域とにより、前記熱交換域に第２流体を流通させる第２流体路とを前記熱交換プレートに形成する複数枚のスペーサと、
前記各熱交換プレート及び前記各スペーサを挟持する第１エンドプレート及び第２エンドプレートと、
前記各熱交換プレート、前記各スペーサ、前記第１エンドプレート及び前記第２エンドプレートを積層して締結する複数の締結部材とを備え、
前記第１エンドプレート又は前記第２エンドプレートには、前記第１流体路に前記第１流体を供給可能な第１流体供給口と、前記第１流体路から前記第１流体を排出可能な第１流体排出口と、前記第２流体路に前記第２流体を供給可能な第２流体供給口と、前記第２流体路から前記第２流体を排出可能な第２流体排出口とが設けられ、
前記第１流体路内の前記第１流体と前記第２流体路内の前記第２流体とで熱交換を行うプレート式熱交換器であって、
前記各熱交換プレートと前記各スペーサとの間には、シール層が設けられ、
前記各締結部材の少なくとも１つは、前記各第１開口、前記各第２開口、前記各第３開口及び前記各第４開口のいずれかを挿通していることを特徴とするプレート式熱交換器。

【請求項2】

前記各第１開口、前記各第２開口、前記各第３開口及び前記各第４開口の各々に前記締結部材が挿通している請求項１記載のプレート式熱交換器。

【請求項3】

前記各熱交換プレートには、前記第１～４開口のうち前記第１流体路を構成しない一つの開口を囲み、一方側の面から前記シール層に向けて突設し、前記シール層を加圧可能な第１環状凸部と、
前記第１～４開口のうち前記第２流体路を構成しない他の一つの開口を囲み、他方側の面から前記シール層に向けて突設し、前記シール層を加圧可能な第２環状凸部とが設けられている請求項３記載のプレート式熱交換器。

【請求項4】

前記各熱交換プレートには、前記第１～４開口のうち前記第１流体路を構成する開口と前記熱交換域との間で互いに間隔を空けて配置され、他方側の面から前記第１環状凸部に向けて突設し、他方側の前記熱交換プレートの前記第１環状凸部を押圧可能な複数個の第１凸部と、
前記第１～４開口のうち前記第２流体路を構成する他の一つの開口と前記熱交換域との間で互いに間隔を空けて配置され、一方側の面から前記第２環状凸部に向けて突設し、一方側の前記熱交換プレートの前記第２環状凸部を押圧可能な複数個の第２凸部とが設けられている請求項３記載のプレート式熱交換器。

【請求項5】

前記各熱交換プレートには、前記第１開口、前記第２開口、前記第３開口、前記第４開口及び前記熱交換域を囲み、一方側の面又は他方側の面から前記シール層に向けて突設し、前記シール層を加圧可能な第３環状凸部が設けられている請求項１乃至４のいずれか１項記載のプレート式熱交換器。

【請求項6】

前記各スペーサは、
枠部と、前記枠部内に形成された連通口と、前記枠部から前記連通口を狭めるように形成された壁部と、前記壁部に貫設された挿通口とを有し、
前記壁部が前記第１開口及び前記第３開口を前記熱交換域に非連通としつつ第２開口及び第４開口を熱交換域に連通するか、又は第２開口及び第４開口を熱交換域に非連通としつつ第１開口及び第３開口を熱交換域に連通し、
前記挿通口は、
前記壁部が前記第１開口及び前記第３開口を前記熱交換域に非連通とすれば、一方側の前記第１開口を他方側の前記第１開口に連通するとともに一方側の前記第３開口を他方側の前記第３開口に連通し、
前記壁部が前記第２開口及び前記第４開口を前記熱交換域に非連通とすれば、一方側の前記第２開口を他方側の前記第４開口に連通するとともに一方側の前記第４開口を他方側の前記第４開口に連通する請求項１乃至５のいずれか１項記載のプレート式熱交換器。

【請求項7】

請求項１乃至６のいずれか１項記載のプレート式熱交換器と、ハウジング内に圧縮機構及び電動モータが設けられた電動圧縮機とが前記締結部材によって締結されていることを特徴とする移動体用ヒートポンプ装置。

【請求項8】

前記第１エンドプレート及び前記第２エンドプレートの少なくとも一方が前記ハウジングを構成している請求項７記載の移動体用ヒートポンプ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プレート式熱交換器と、移動体用ヒートポンプ装置とに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に従来のプレート式熱交換器が開示されている。このプレート式熱交換器は、複数枚の熱交換プレートと、複数個のガスケットと、第１エンドプレートと、第２エンドプレートと、固定フレームと、支え棒と、ガイドロックと、可動フレームとを備えている。

【0003】

各熱交換プレートは板状をなしている。各熱交換プレートは、熱交換域が区画されているとともに、熱交換域周りに第１開口、第２開口、第３開口及び第４開口が貫設されている。各ガスケットは熱交換プレートの表面又は裏面に装着される。第１エンドプレート及び第２エンドプレートは各熱交換プレート及び各ガスケットを挟持する。固定フレーム、支え棒、ガイドロック及び可動フレームは、各熱交換プレート、各ガスケット、第１エンドプレート及び第２エンドプレートを積層して締結する。

【0004】

各熱交換プレートとしては、交互に積層される２組ずつが用意されている。各ガスケットは、一方側の熱交換プレートに対し、第１開口及び第２開口と熱交換域とを第１流体路として連通させるとともに、第３開口及び第４開口と熱交換域とを非連通とする。また、各ガスケットは、他方側の熱交換プレートに対し、第３開口及び第４開口と熱交換域とを第２流体路として連通させるとともに、第１開口及び第２開口と熱交換域とを非連通とする。

【0005】

第１エンドプレート及び第２エンドプレートの少なくとも一つには、第１流体路に第１流体を供給可能な第１流体供給口と、第１流体路から第１流体を排出可能な第１流体排出口と、第２流体路に第２流体を供給可能な第２流体供給口と、第２流体路から第２流体を排出可能な第２流体排出口とが設けられる。

【0006】

このプレート式熱交換器は、各熱交換プレートをろう付けする必要なく、第１流体路内の第１流体と第２流体路内の第２流体とで熱交換を行うことができる。このため、このプレート式熱交換器は、ろう付けの手間を省いて製造コストの低廉化を実現できるとともに、各熱交換プレートの材料の選定に自由度を確保できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開平３－９１６９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかし、上記従来のプレート式熱交換器では、固定フレームと可動フレームとが各熱交換プレート、各ガスケット、第１エンドプレート及び第２エンドプレートを挟持する力だけで第１流体路と第２流体路とを封止している。このため、各熱交換プレートをろう付けする必要はないものの、第１流体や第２流体が内部又は外部に漏れるおそれがある。特に、高圧の第１流体や第２流体を用いたりすると、この傾向が大きくなる。

【0009】

また、上記従来のようなプレート式熱交換器は振動によって第１流体や第２流体が内部又は外部に漏れるおそれがあることから、このプレート式熱交換器を備えた移動体用ヒートポンプ装置は、車両等の移動体への搭載性が懸念される。

【0010】

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、第１流体や第２流体が漏れ難いプレート式熱交換器を提供することを解決すべき課題としている。また、本発明は、このようなプレート式熱交換器を備え、移動体への搭載性に優れた移動体用ヒートポンプ装置を提供することを解決すべき課題としている。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明のプレート式熱交換器は、板状をなし、熱交換域が区画されているとともに、前記熱交換域周りに第１開口、第２開口、第３開口及び第４開口が貫設された複数枚の熱交換プレートと、
前記熱交換プレートを間に挟む板状をなし、前記第１～４開口のうちの二つの開口と前記熱交換域とにより、前記熱交換域に第１流体を流通させる第１流体路と、前記第１～４開口のうちの前記第１流体路を構成する開口以外の二つの開口と前記熱交換域とにより、前記熱交換域に第２流体を流通させる第２流体路とを前記熱交換プレートに形成する複数枚のスペーサと、
前記各熱交換プレート及び前記各スペーサを挟持する第１エンドプレート及び第２エンドプレートと、
前記各熱交換プレート、前記各スペーサ、前記第１エンドプレート及び前記第２エンドプレートを積層して締結する複数の締結部材とを備え、
前記第１エンドプレート又は前記第２エンドプレートには、前記第１流体路に前記第１流体を供給可能な第１流体供給口と、前記第１流体路から前記第１流体を排出可能な第１流体排出口と、前記第２流体路に前記第２流体を供給可能な第２流体供給口と、前記第２流体路から前記第２流体を排出可能な第２流体排出口とが設けられ、
前記第１流体路内の前記第１流体と前記第２流体路内の前記第２流体とで熱交換を行うプレート式熱交換器であって、
前記各熱交換プレートと前記各スペーサとの間には、シール層が設けられ、
前記各締結部材の少なくとも１つは、前記各第１開口、前記各第２開口、前記各第３開口及び前記各第４開口のいずれかを挿通していることを特徴とする。

【0012】

本発明のプレート式熱交換器は、スペーサ、熱交換プレート、スペーサ、熱交換プレート、…、スペーサというように、スペーサと熱交換プレートとが交互に積層される。また、第１エンドプレート及び第２エンドプレートが各熱交換プレート及び各スペーサを挟持する。そして、複数の締結部材が各熱交換プレート、各スペーサ、第１エンドプレート及び第２エンドプレートを締結する。

【0013】

各スペーサは、熱交換域に第１流体路を連通させて第１流体を流通させたり、第２流体路を連通させて第２流体を流通させたりする。この間、第１流体路と第２流体路とは熱交換プレートによって仕切られているだけである。このため、第１流体路内の第１流体と第２流体路内の第２流体とで熱交換が行われる。

【0014】

ここで、各熱交換プレートと各スペーサとの間にはシール層が形成され、各締結部材の少なくとも１つが各第１開口、各第２開口、各第３開口及び各第４開口のいずれかを挿通している。各第１開口、各第２開口、各第３開口及び各第４開口のいずれかに締結部材が設けられておれば、その締結部材の周囲は強固に封止される。このため、各第１開口等に締結部材が設けられておれば、第１流体又は第２流体は、各第１開口等を流通する場合、各第１開口等から漏れ難く、第１流体路又は第２流体路を高い封止性を有して流通する。

【0015】

したがって、本発明のプレート式熱交換器は、第１流体や第２流体が漏れ難い。

【0016】

本発明のプレート式熱交換器は、各第１開口、各第２開口、各第３開口及び各第４開口の各々に締結部材が挿通していることが好ましい。この場合、各第１開口、各第２開口、各第３開口及び各第４開口内の締結部材が周囲を強固に封止し、各第１開口、各第２開口、各第３開口及び各第４開口から第１流体及び第２流体が漏れ難い。

【0017】

また、各熱交換プレートには、第１～４開口のうち第１流体路を構成しない一つの開口を囲み、一方側の面からシール層に向けて突設し、シール層を加圧可能な第１環状凸部と、第１～４開口のうち第２流体路を構成しない他の一つの開口を囲み、他方側の面からシール層に向けて突設し、シール層を加圧可能な第２環状凸部とが設けられていることが好ましい。

【0018】

この場合、第１環状凸部は、各熱交換プレートの一方側の面において、第１～４開口のうち第１流体路を構成しない一つの開口を囲んでシール層を加圧する。このため、第１流体がその開口を流通する場合、第１流体は、その開口から漏れ難く、第１流体路を高い封止性を有して流通する。また、第２環状凸部は、各熱交換プレートの他方側の面において、第１～４開口のうち第２流体路を構成しない他の一つ開口を囲んでシール層を加圧する。このため、第２流体がその開口を流通する場合、第２流体は、その開口から漏れ難く、第２流体路を高い封止性を有して流通する。

【0019】

各熱交換プレートには、第１～４開口のうち第１流体路を構成する開口と熱交換域との間で互いに間隔を空けて配置され、他方側の面から第１環状凸部に向けて突設し、他方側の熱交換プレートの第１環状凸部を押圧可能な複数個の第１凸部と、第１～４開口のうち第２流体路を構成する他の一つの開口と熱交換域との間で互いに間隔を空けて配置され、一方側の面から第２環状凸部に向けて突設し、一方側の熱交換プレートの第２環状凸部を押圧可能な複数個の第２凸部とが設けられていることが好ましい。

【0020】

この場合、第１環状凸部は、他方側から第１凸部に押圧されてその開口の周りでシール層を確実に加圧する。このため、第１流体は、その開口からより漏れ難く、第１流体路をさらに高い封止性を有して流通する。また、第２環状凸部は、一方側から第２凸部に押圧されてその開口の周りでシール層を確実に加圧する。このため、第２流体は、その開口からより漏れ難く、第２流体路をさらに高い封止性を有して流通する。

【0021】

なお、第１凸部は第１～４開口のうち第１流体路を構成する開口の近傍で互いに間隔を空けて配置されているため、その開口から熱交換域に流通しようとする第１流体の流れには影響を生じない。また、第２凸部は第１～４開口のうち第２流体路を構成する他の一つの開口の近傍で互いに間隔を空けて配置されているため、その開口から熱交換域に流通しようとする第２流体の流れには影響を生じない。

【0022】

各熱交換プレートには、第１開口、第２開口、第３開口、第４開口及び熱交換域を囲み、一方側の面又は他方側の面から突設されてシール層を加圧可能な第３環状凸部が設けられていることが好ましい。

【0023】

この場合、第３環状凸部は、各熱交換プレートの一方側の面又は他方側の面において、第１～４開口及び熱交換域の周りでシール層を加圧する。このため、第１流体や第２流体は、第１～４開口及び熱交換域から外部に漏れ難い。

【0024】

各スペーサは、枠部と、枠部内に形成された連通口と、枠部から連通口を狭めるように形成された壁部と、壁部に貫設された挿通口とを有し得る。壁部は、第１開口及び第３開口を熱交換域に非連通としつつ第２開口及び第４開口を熱交換域に連通するか、又は第２開口及び第４開口を熱交換域に非連通としつつ第１開口及び第３開口を熱交換域に連通し得る。挿通口は、壁部が第１開口及び第３開口を熱交換域に非連通とすれば、一方側の第１開口を他方側の第１開口に連通するとともに一方側の第３開口を他方側の第３開口に連通し得る。また、挿通口は、壁部が第２開口及び第４開口を熱交換域に非連通とすれば、一方側の第２開口を他方側の第２開口に連通するとともに一方側の第４開口を他方側の第４開口に連通し得る。

【0025】

本発明の移動体用ヒートポンプ装置は、上記プレート式熱交換器と、ハウジング内に圧縮機構及び電動モータが設けられた電動圧縮機とが締結部材によって締結されていることを特徴とする。

【0026】

この移動体用ヒートポンプ装置は、本発明のプレート式熱交換器と電動圧縮機とが一体となり、車両等の移動体への搭載性が向上する。また、締結部材により、第１エンドプレート、各熱交換プレート、各スペーサ及び第２エンドプレートに締結力を加えることで、プレート式熱交換器の封止力を向上させることができる。また、同一の締結部材により、電動圧縮機と一体化することができる。

【0027】

第１エンドプレート及び第２エンドプレートの少なくとも一方がハウジングを構成していることが好ましい。この場合、移動体用ヒートポンプ装置の一体性が高まり、移動体への搭載性がより向上する。

【発明の効果】

【0028】

本発明のプレート式熱交換器は、締結部材によって各部品を締結しているだけであるにもかかわらず、第１流体や第２流体が漏れ難い。このため、高圧の第１流体や第２流体を用いたり、容量を大きくするために大型化を行ったりしても、高い品質を発揮できる。また、本発明の移動体用ヒートポンプ装置は移動体への優れた搭載性を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】図１は、実施例のプレート式熱交換器を分解し、一方側から見た斜視図である。

【図2】図２は、実施例のプレート式熱交換器を分解し、他方側から見た斜視図である。

【図3】図３は、実施例のプレート式熱交換器に用いる熱交換プレートの一方側の面の平面図である。

【図4】図４は、実施例のプレート式熱交換器に用いる熱交換プレートの他方側の面の平面図である。

【図5】図５は、実施例のプレート式熱交換器に用いるスペーサの平面図である。

【図6】図６は、実施例のプレート式熱交換器を一方側から見た斜視図である。

【図7】図７は、実施例のプレート式熱交換器を他方側から見た斜視図である。

【図8】図８は、実施例のプレート式熱交換器における冷媒とクーラントとの流れを示す模式斜視図である。

【図9】図９は、実施例のプレート式熱交換器の要部拡大断面図である。

【図10】図１０は、実施例の移動体用ヒートポンプ装置の正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

以下、本発明を具体化した実施例を図面を参照しつつ説明する。図１及び図２に示すように、実施例のプレート式熱交換器１は、４枚の熱交換プレート３と、５枚のスペーサ５と、１枚の第１エンドプレート７と、１枚の第２エンドプレート９と、４本のボルト１１とからなる。

【0031】

各熱交換プレート３は、図３及び図４に示すように、平面視で長辺及び短辺を有する長方形状の板状をなしている。各熱交換プレート３の四つの角部は面取りされている。各熱交換プレート３はアルミニウム合金製又はステンレス製である。

【0032】

各熱交換プレート３の中央には、凹凸部３ａが形成されている。図３に示すように、熱交換プレート３の一方側の面３Ｓを表面とすると、凹凸部３ａは、一方側の面３Ｓから手前に突出する山や一方側の面３Ｓから奥に凹む谷がそれぞれ複数列で形成されている。凹凸部３ａは、一方側の面３ＳではＶ字が右に倒れ、図４に示すように、他方側の面３ＢではＶ字が左に倒れている。凹凸部３ａが熱交換域に相当する。

【0033】

凹凸部３ａの長手方向の一端側には第１開口３ｂ及び第２開口３ｃが短辺に沿って貫設され、凹凸部３ａの長手方向の他端側には第３開口３ｄ及び第４開口３ｅも短辺に沿って貫設されている。第１開口３ｂ、第２開口３ｃ、第３開口３ｄ及び第４開口３ｅは全て同一径の円孔である。

【0034】

各熱交換プレート３は長辺と平行に延びる熱交換軸Ｏ１を有している。このため、各熱交換プレート３は、熱交換軸Ｏ１周りで表と裏とが反転されることにより、図３に示す一方側の第１開口３ｂを図４に示す他方側の第２開口３ｃとし、図３に示す一方側の第３開口３ｄを図４に示す他方側の第４開口３ｅとする。同時に、図３に示す一方側の第２開口３ｃは図４に示す他方側の第１開口３ｂとなり、図３に示す一方側の第４開口３ｅは図４に示す他方側の第３開口３ｄとなる。

【0035】

逆に言えば、各熱交換プレート３は、熱交換軸Ｏ１周りで裏と表とが反転されることにより、図４に示す他方側の第１開口３ｂを図３に示す一方側の第２開口３ｃとし、図４に示す他方側の第３開口３ｄを図３に示す一方側の第４開口３ｅとする。同時に、図４に示す一方側の第２開口３ｃは図３に示す他方側の第１開口３ｂとなり、図４に示す一方側の第４開口３ｅは図３に示す他方側の第３開口３ｄとなる。

【0036】

各熱交換プレート３には、図３に示すように、第２開口３ｃを囲み、一方側の面３Ｓから突設された第１環状凸部３ｆを有している。第１環状凸部３ｆは、図４に示すように、他方側の面３Ｂから見れば、第１開口３ｂ周りで凹設されている。

【0037】

また、各熱交換プレート３には、図４に示すように、第３開口３ｄを囲み、他方側の面３Ｂから突設された第２環状凸部３ｇを有している。第２環状凸部３ｇは、図３に示すように、一方側の面３Ｓから見れば、第４開口３ｅ周りで凹設されている。

【0038】

さらに、各熱交換プレート３には、図４に示すように、第２開口３ｃの近傍で７個の第１凸部３ｈが他方側の面３Ｂから突設されている。各第１凸部３ｈは、半球状をなしており、互いに間隔を空けて配置されている。各第１凸部３ｈは、図３に示すように、一方側の面３Ｓから見れば、第１開口３ｂ周りで凹設されている。

【0039】

また、各熱交換プレート３には、図３に示すように、第３開口３ｄの近傍で７個の第２凸部３ｉが一方側の面３Ｓから突設されている。各第２凸部３ｉは、半球状をなしており、互いに間隔を空けて配置されている。各第２凸部３ｉは、図４に示すように、他方側の面３Ｂから見れば、第４開口３ｅ周りで凹設されている。

【0040】

さらに、各熱交換プレート３には、図３及に示すように、第１開口３ｂ、第２開口３ｃ、第３開口３ｄ、第４開口３ｅ及び凹凸部３ａを囲む第３環状凸部３ｊが一方側の面３Ｓから突設されている。第３環状凸部３ｊは、図４に示すように、他方側の面３Ｂから見れば、凹設されている。第３環状凸部３ｊは、他方側の面３Ｂから突設されていてもよい。

【0041】

第１～４開口３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、凹凸部３ａ、第１環状凸部３ｆ、第２環状凸部３ｇ、第１凸部３ｈ、第２凸部３ｉ及び第３環状凸部３ｊは板材をプレス成形することによって形成されている。

【0042】

各スペーサ５は、図９に示すように、板状をなすステンレス製のスペーサ本体５Ｂと、スペーサ本体５Ｂの両面に形成されたゴム製のシール層５Ｓ、５Ｓとからなる。

【0043】

各スペーサ５は、図５に示すように、熱交換プレート３と外周が一致する枠部５ａと、枠部５ａ内に形成された連通口５ｂと、枠部５ａから連通口５ｂを狭めるように形成された壁部５ｍ、５ｎと、壁部５ｍ、５ｎに貫設された挿通口５ｄ、５ｅとからなる。壁部５ｍ、５ｎは連通口５ｂの対角線の一方と他方とに位置している。挿通口５ｄは壁部５ｍに貫設され、挿通口５ｅは壁部５ｎに貫設されている。

【0044】

各スペーサ５は短辺と平行に延びるスペーサ軸Ｏ２を有している。このため、各スペーサ５は、スペーサ軸Ｏ２周りで表と裏とが反転されることにより、図中において、右上の壁部５ｍを左上の連通口５ｂとするとともに、左上の連通口５ｂを右上の壁部５ｍとする。また、左下の壁部５ｎを右下の連通口５ｂとするとともに、右下の連通口５ｂを左下の壁部５ｎとする。

【0045】

挿通口５ｄ、５ｅは同一径の円孔である。各スペーサ５が表であるか、裏であるかにかかわらず、挿通口５ｄは熱交換プレート３の第１開口３ｂ及び第３開口３ｄと整合し、挿通口５ｅは熱交換プレート３の第２開口３ｃ及び第４開口３ｅと整合している。

【0046】

連通口５ｂ及び挿通口５ｄ、５ｅはシール層５Ｓを形成する前の板材をプレス成形することによって形成されている。

【0047】

図１及び図２に示すように、第１エンドプレート７には計４個のボルト穴７ａが貫設されている。各ボルト穴７ａは、全て同一径の円孔であり、それぞれ熱交換プレート３の第１～４開口３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅよりも小径に形成されている。

【0048】

第２エンドプレート９にも、計４個のボルト穴９ａが凹設されている。各ボルト穴９ａは、全て同一径の雌ねじであり、それぞれ熱交換プレート３の第１～４開口３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ及び第１エンドプレート７のボルト穴７ａよりも小径に形成されている。各ボルト穴９ａは、ボルト１１の雄ねじと螺合する。

【0049】

また、第２エンドプレート９には、第１流体供給口９ｂ、第１流体排出口９ｅ、第２流体供給口９ｄ及び第２流体排出口９ｃが貫設されている。第１流体供給口９ｂ及び第２流体排出口９ｃは第２エンドプレート９の厚さ方向で直線状に貫設されている。第２流体供給口９ｄ及び第１流体排出口９ｅは、第２エンドプレート９の一つの側面に開口しているとともに、第２エンドプレート９内で一方側に屈曲し、第２エンドプレート９の一方側の面に開口している。

【0050】

第１流体供給口９ｂ、第１流体排出口９ｅ、第２流体供給口９ｄ及び第２流体排出口９ｃ内には各々ボスが設けられ、各ボスは第１流体供給口９ｂ、第１流体排出口９ｅ、第２流体供給口９ｄ及び第２流体排出口９ｃに部分的に固定されている。ボルト穴９ａは各ボスに凹設されている。

【0051】

第１流体供給口９ｂは熱交換プレート３の第１開口３ｂ及び第３開口３ｄと整合し、第１流体排出口９ｅは熱交換プレート３の第２開口３ｃ及び第４開口３ｅと整合し、第２流体供給口９ｄは熱交換プレート３の第３開口３ｄ及び第１開口３ｂと整合し、第２流体排出口９ｃは熱交換プレート３の第４開口３ｅ及び第２開口３ｃと整合している。

【0052】

このプレート式熱交換器１は、図１及び図２に示すように、スペーサ５、熱交換プレート３、スペーサ５、熱交換プレート３、…、スペーサ５というように、スペーサ５と熱交換プレート３とが交互に積層される。この際、スペーサ５は交互にスペーサ軸Ｏ２で反転される。

【0053】

また、第１エンドプレート７及び第２エンドプレート９が各熱交換プレート３及び各スペーサ５を挟持する。そして、４本のボルト１１がボルト穴７ａを挿通し、第１～４開口３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅを挿通するとともに、スペーサ５の挿通口５ｄ、５ｅ又は連通口５ｂを挿通し、ボルト穴９ａに螺合される。こうして、各熱交換プレート３、各スペーサ５、第１エンドプレート７及び第２エンドプレート９を締結する。各ボルト１１が締結部材に相当する。

【0054】

得られたプレート式熱交換器１では、図６及び図７に示すように、第２エンドプレート９の第１流体供給口９ｂには冷媒Ｒの供給路が接続され、第１流体排出口９ｅには冷媒Ｒの排出路が接続される。冷媒Ｒが第１流体である。また、第２エンドプレート９の第２流体供給口９ｄにはクーラントＬの供給路が接続され、第２流体排出口９ｃにはクーラントＬの排出路が接続される。クーラントＬが第２流体である。

【0055】

このプレート式熱交換器１では、図５及び図９に示すように、各スペーサ５は、壁部５ｍ、５ｎが図５のように右上と左下とにあれば、第１開口３ｂ及び第４開口３ｅを凹凸部３ａに非連通としつつ、第２開口３ｃ及び第３開口３ｄを凹凸部３ａに連通する。この際、挿通口５ｄ、５ｅは、一方側の第１開口３ｂを他方側の第１開口３ｂに連通するとともに、一方側の第４開口３ｅを他方側の第４開口３ｅに連通する。

【0056】

また、壁部５ｍ、５ｎが図５の左上と右下とにあれば、壁部５ｍ、５ｎが第２開口３ｃ及び第３開口３ｄを凹凸部３ａに非連通としつつ、第１開口３ｂ及び第４開口３ｅを凹凸部３ａに連通する。この際、挿通口５ｄ、５ｅは、一方側の第２開口３ｃを他方側の第２開口３ｃに連通するとともに、一方側の第３開口３ｄを他方側の第３開口３ｄに連通する。

【0057】

つまり、各スペーサ３は、図９に示すように、連通口５ｂ内で一対の熱交換プレート３で挟まれる凹凸部３ａに第１流体路Ｆ１を連通させて冷媒Ｒを流通させたり、第２流体路Ｆ２を連通させてクーラントＬを流通させたりする。熱交換プレート３と第１エンドプレート７とで挟まれる部分及び熱交換プレート３と第２エンドプレート９とで挟まれる部分も同様である。

【0058】

こうして、このプレート式熱交換器１では、図８に示すように、第１流体供給口９ｂから供給された冷媒Ｒの一部は他方側の第１流体路Ｆ１に流入する。他方側の第１流体路Ｆ１内の冷媒Ｒは第１流体排出口９ｅから排出される。また、第１流体供給口９ｂから供給された冷媒Ｒのうち他方側の第１流体路Ｆ１内に流入した冷媒Ｒ以外の冷媒Ｒは挿通口５ｄを経て一方側の第１流体路Ｆ１に流入する。一方側の第１流体路Ｆ１内の冷媒Ｒは挿通口５ｅを経て第１流体排出口９ｅから排出される。

【0059】

同時に、第２流体供給口９ｄから供給されたクーラントＬは挿通口５ｄを経て第２流体路Ｆ２に流入する。第２流体路Ｆ２内のクーラントＬは挿通口５ｅを経て第２流体排出口９ｃから排出される。

【0060】

この間、第１流体路Ｆ１と第２流体路Ｆ２とは熱交換プレート３によって仕切られているだけである。そして、第１流体路Ｆ１を流通する冷媒Ｒは接触面積の大きな凹凸部３ａによって熱交換プレート３に対して効果的に吸熱又は放熱を行う。また、第２流体路Ｆ２を流通するクーラントＬは接触面積の大きな凹凸部３ａによって熱交換プレート３に対して効果的に放熱又は吸熱を行う。こうして、第１流体路Ｆ１内の冷媒Ｒと第２流体路Ｆ２内のクーラントＬとで熱交換が行われる。

【0061】

第１流体路Ｆ１を流通する冷媒Ｒや第２流体路Ｆ２を流通するクーラントＬは、スペーサ５における連通口５ｂをその対角線方向に流れ、しかも凹凸部３ａがＶ字形状であるため、熱交換効率が高い。

【0062】

ここで、図９に示すように、各スペーサ５の枠部５ａ及び壁部５ｍ、５ｎの両面にはシール層５Ｓが形成されている。また、各熱交換プレート３には第１環状凸部３ｆが設けられている。第１環状凸部３ｆは、各熱交換プレート３の一方側の面３Ｓにおいて、第２開口３ｃの周りでスペーサ５のシール層５Ｓを加圧する。特に、他方側の熱交換プレート３には第１凸部３ｈが突設されているため、第１環状凸部３ｆは、連通口５ｂ内で他方側から第１凸部３ｈに押圧されて第２開口３ｃの周りでスペーサ５のシール層５Ｓを確実に加圧する。このため、冷媒Ｒが各第２開口３ｃを流通する場合、冷媒Ｒは、第２開口３ｈから漏れ難く、第１流体路Ｆ１を高い封止性を有して流通する。

【0063】

また、各熱交換プレート３には第２環状凸部３ｇが設けられている。第２環状凸部３ｇは、図示はしないが、各熱交換プレート３の他方側の面において、第３開口３ｄの周りでスペーサ５のシール層５Ｓを加圧する。特に、一方側の熱交換プレート３には第２凸部３ｉが突設されているため、第２環状凸部３ｇは、連通口５ｂ内で一方側から第２凸部３ｉに押圧されて第３開口３ｄの周りでスペーサ５のシール層５Ｓを確実に加圧する。このため、クーラントＬが各第３開口３ｄを流通する場合、クーラントＬは、第３開口３ｄから漏れ難く、第２流体路Ｆ２を高い封止性を有して流通する。

【0064】

なお、第１凸部３ｈは第２開口３ｃ近傍で互いに間隔を空けて配置されているため、第２開口３ｃから凹凸部３ａに流通しようとする冷媒Ｒの流れには影響を生じない。また、第２凸部３ｉは第３開口３ｄ近傍で互いに間隔を空けて配置されているため、第３開口３ｄから凹凸部３ａに流通しようとするクーラントＬの流れには影響を生じない。

【0065】

さらに、各熱交換プレート３には、図９に示すように、第３環状凸部３ｊが設けられているため、第３環状凸部３ｊが熱交換プレート３の一方側の面３Ｓにおいて、第１～４開口３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ及び凹凸部３ａの周りでスペーサ５のシール層５Ｓを加圧する。

【0066】

特に、このプレート式熱交換器１では、各ボルト１１が各第１～４開口３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅを挿通している。このため、各ボルト１１が各第１～４開口３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅの周囲を強固に封止する。このため、冷媒Ｒ及びクーラントＬは、各第１開口３ｂ等を流通する場合、各第１開口３ｂ等から漏れ難く、第１流体路Ｆ１又は第２流体路Ｆ２を高い封止性を有して流通する。

【0067】

したがって、実施例のプレート式熱交換器１は、冷媒Ｒ及びクーラントＬが漏れ難い。このため、高圧の冷媒ＲやクーラントＬを用いたりしても、高い品質を発揮できる。

【0068】

また、このプレート式熱交換器１では、第２エンドプレート９に第１流体供給口９ｂ、第１流体排出口９ｅ、第２流体排出口９ｄ及び第２流体供給口９ｃを設けているため、冷媒Ｒ及びクーラントＬの導入及び導出を第２エンドプレート９側からだけで行うことができるため、プレート式熱交換器１を用いる装置の配管や流路を簡素化できる。

【0069】

図１０は、実施例のプレート式熱交換器１と同様のプレート式熱交換器１０、２０を用いた移動体用ヒートポンプ装置３０の正面図である。プレート式熱交換器１０、２０は、実施例のプレート式熱交換器１よりも熱交換プレート３及びスペーサ５の積層枚数が多い。

【0070】

この移動体用ヒートポンプ装置３０は、蒸発器２１とされるプレート式熱交換器１０と、凝縮器２３とされるプレート式熱交換器２０と、電動圧縮機２５とを備えている。

【0071】

電動圧縮機２５は、ハウジング２５ａ内に圧縮機構２５ｂ及び電動モータ２５ｃが設けられている。蒸発器２１はハウジング２５ａの電動モータ２５ｃ側にボルト１１によって一体に締結されている。プレート式熱交換器１０の第２エンドプレート９が移動体用ヒートポンプ装置３０のハウジングを構成している。また、凝縮器２３はハウジング２５ａの圧縮機構２５ｂ側にボルト１１によって一体に締結されている。プレート式熱交換器２０の第２エンドプレート９が移動体用ヒートポンプ装置３０のハウジングを構成している。

【0072】

この移動体用ヒートポンプ装置３０は、実施例のプレート式熱交換器１０、２０と電動圧縮機２５とが容易に一体とされている。特に、第２エンドプレート９がハウジングを構成しているため、高い一体性を有している。そして、移動体用ヒートポンプ装置３０の配管や流路は簡素化されている。このため、この移動体用ヒートポンプ装置３０は、車両等の移動体に対して優れた搭載性を発揮する。

【0073】

以上において、本発明を実施例に即して説明したが、本発明は上記実施例に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。

【0074】

すなわち、上記実施例のプレート式熱交換器１、１０、２０では、熱交換プレート３において、第１開口３ｂ及び第２開口３ｃが短辺に沿って貫設され、第３開口３ｄ及び第４開口３ｅも短辺に沿って貫設されていたが、第１～４開口３ｂ～３ｅの配置順序はこれに限られない。

【0075】

例えば、同様の長方形状であっても、第１開口及び第２開口を長辺に沿って貫設し、第３開口及び第４開口も長辺に沿って貫設してもよい。この場合、熱交換プレート３の熱交換軸Ｏ１は短辺と平行にすればよく、スペーサ５のスペーサ軸Ｏ２は長辺と平行にすればよい。

【0076】

また、上記実施例のプレート式熱交換器１、１０、２０では、熱交換プレート３を熱交換軸Ｏ１周りで反転したが、熱交換プレート３を熱交換プレート３に垂直で紙面奥行き方向に延びる軸線周りで１８０°回転させて積層してもよい。また、上記実施例のプレート式熱交換器１、１０、２０では、スペーサ５をスペーサ軸Ｏ２周りで反転したが、スペーサ５をスペーサ５に垂直で紙面奥行き方向に延びる軸線周りで１８０°回転させてもよい。

【0077】

さらに、本発明のプレート式熱交換器では、各第１開口３ｂ、各第２開口３ｃ、各第３開口３ｄ及び各第４開口３ｅ以外の部分を締結部材によって締結してもよい。

【0078】

上記実施例のプレート式熱交換器１、１０、２０では、スペーサ５の両面にシール層５Ｓを設けたが、シール層５Ｓを設けないスペーサと、金属製のガスケット本体の両面にシール層を設けたガスケットとを用意し、スペーサと熱交換プレート３との間にそのガスケットを設けてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0079】

本発明は、電動車両等の移動体における空調及びシステム加熱冷却装置等に利用可能である。

【符号の説明】

【0080】

３ａ…熱交換域（凹凸部）
３ｂ…第１開口
３ｃ…第２開口
３ｄ…第３開口
３ｅ…第４開口
３…熱交換プレート
５…スペーサ
７…第１エンドプレート
９…第２エンドプレート
１１…締結部材（ボルト）
Ｆ１…第１流体路
Ｆ２…第２流体路
Ｒ…第１流体（冷媒）
９ｂ…第１流体供給口
９ｅ…第１流体排出口
Ｌ…第２流体（クーラント）
９ｄ…第２流体供給口
９ｃ…第２流体排出口
５Ｓ…シール層
１、１０、２０…プレート式熱交換器
Ｏ１…熱交換軸
３ｆ…第１環状凸部
３ｇ…第２環状凸部
３ｈ…第１凸部
３ｉ…第２凸部
３ｊ…第３環状凸部
５ａ…枠部
５ｂ…連通口
５ｍ、５ｎ…壁部
５ｄ、５ｅ…挿通口
２５…ハウジング
２５ｂ…圧縮機構
２５ｃ…電動モータ
２５…電動圧縮機

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】