JP2007162974A - 熱交換用プレート - Google Patents

Abstract

【課題】 プレートにおける熱交換用流体の流入出部分近傍に、熱交換性能と共に流体のスムーズな通過を重視した凹凸パターンを適切に配置して、プレート表裏に流れる各熱交換用流体をプレート表裏面の隅々まで行渡らせ、各流体に対する熱伝達性能を十分に発揮可能とする熱交換用プレートを提供する。
【解決手段】 熱交換用プレート１に、隆起部１１及び凹部１２が熱交換用流体の流入出部位と主伝熱部１６との間で直線状に並べて多数配置される流体案内部１０を設定し、複数の同プレートを並列一体化させて熱交換器構成状態とすると、プレート間の隙間に、流体の進行方向転換を極小とする流路が生じることから、熱交換用流体が流体案内部１０各部をスムーズに通過して主伝熱部１６各部に均等に進入でき、主伝熱部１６全体へ熱交換用流体を到達させて有効な伝熱部分として利用でき、伝熱量を増大させて効率よく熱交換が行える。
【選択図】 図３

Description

本発明は金属薄板を成形して得られ、複数並列状態で一体化して熱交換器に用いられる熱交換用プレートに関し、特に、複数一体化された状態において熱交換を行う熱交換用流体を表裏各面全域にスムーズに導き、各熱交換用流体に対する熱伝達能力を十分確保して熱交換効率を高められる熱交換用プレートに関する。

高温流体と低温流体との間で熱の授受（熱交換）を行わせる熱交換器の使用にあたり、熱伝達率を大きくして熱交換性能を高めたい場合には、従来からプレート式の熱交換器が多く用いられていた。このプレート式の熱交換器は、複数の略板状のプレートを平行に所定間隔で重ね合せ、各プレート間をそれぞれ流路として、各流路にはプレート一枚おきに高温流体と低温流体を交互に流して、各プレートを介して熱交換させる構造である。このような従来のプレート式熱交換器の典型的な例としては、特開平３−９１６９５号公報において従来の技術として記載され、且つ当該公報中で第５図及び第６図として図示されているものがある。

このような従来のプレート式の熱交換器では、プレート間を一定間隔に保つと共に流体の通路部として区画する弾性素材製のガスケットが各プレート間に配設されている。ただし、各プレート間を流れる各熱交換用流体の圧力が高い場合、流体圧力でガスケットが変形し、流体同士の隔離を維持できなくなったり、プレート間隔が変ったりして熱交換を有効に行えなくなる危険性があるため、ガスケットの耐えうる圧力範囲でしか熱交換用流体を用いることができないという問題があった。

このため、近年、弾性素材製ガスケット等を用いず、所定間隔で配置された金属薄板製の各プレート端部や開口孔周囲を互いに溶接等で直接接合して、各プレートの表裏両側に熱交換用流体の流路となる隙間部を形成しつつプレートを一体化する構成の熱交換器が提案されており、特に本発明者の発明した例として、金属薄板製のプレートを複数並列状態とし、各プレート間に隙間を生じさせつつ各プレート周端同士を熱交換用流体流通用の開口部分を除き溶接して各プレートを一体化した熱交換ユニットが、特開２００３−１９４４９０号公報に開示されている。
特開平３−９１６９５号公報 特開２００３−１９４４９０号公報

従来の熱交換器は前記各特許文献に示される構成となっており、前記特許文献２に基づく構造の熱交換器、すなわち、ガスケットを用いず、且つプレート上に開口孔を設けないタイプの熱交換器とする場合、流体の流入出部分となる開口を端辺部等に設定できることから、従来のプレート上に開口孔を設ける場合よりも流体流入出部分を大きく設定でき、熱交換用流体の流出入に係る抵抗をより小さくできる。

ただし、こうした流体流入出部分は、熱交換器において隣合うプレート同士を一体に接合する関係上、一般に端辺全体ではなく隅部等の一部に設定されるため、各熱交換用流体とプレート各部との間での熱伝達を効率よく進めるにあたっては、熱交換用流体の流れを幅狭の流入部分からプレート幅一杯に広げて、流動する熱交換用流体とプレートとの有効な接触面積を大きくする必要がある。

しかし、プレート伝熱面が一様な凹凸パターンの場合、流入部分から入った熱交換用流体に対し、伝熱性能を重視した凹凸パターンの各凹凸形状が抵抗となるため、実際には、流入部分側からそのまま流出部分側へほぼ直進しようとする最も抵抗の少ない最短流路を熱交換用流体が流れることとなり、プレート幅一杯に流域を広げることはできず、最短の流路から外れた部位、特に矩形状プレートの場合、流入部分や流出部分から横方向に離れた端部に流体が到達しにくくなるなど、プレートの伝熱面全体に熱交換用流体を行渡らせることが難しいという課題を有していた。これにより、熱交換用流体と伝熱面との熱伝達を有効に行わせることのできる面積を十分確保できず、プレートを挟んだ二つの熱交換用流体間の熱交換効率を向上させにくいという課題を有していた。

本発明は前記課題を解消するためになされたもので、プレートにおける熱交換用流体の流入出部分近傍に、熱交換性能と共に流体のスムーズな通過を重視した凹凸パターンを適切に配置して、プレート表裏に流れる各熱交換用流体をプレート表裏面の隅々まで行渡らせ、各流体に対する熱伝達性能を十分に発揮可能とする熱交換用プレートを提供することを目的とする。

本発明に係る熱交換用プレートは、所定の凹凸パターンを有する金属製略板状体で形成され、複数重ねた状態で一体化されて熱交換器を構成し、表面側で接する一の熱交換用流体と裏面側で接する他の熱交換用流体との間で熱交換を行わせる熱交換用プレートにおいて、前記熱交換器構成状態で熱交換用流体の流入及び／又は流出部位となるプレート端部所定位置の近傍における所定範囲部分を、プレート中央部分における凹凸パターンとは別の凹凸パターンを備える流体案内部とされ、また、当該流体案内部を除く前記プレート中央部分を主伝熱部とされ、前記流体案内部の凹凸パターンが、一方の面側に所定の配列で形成される所定隆起形状の多数の隆起部と、前記一方の面側における二以上の前記各隆起部に囲まれる中間位置に隆起部隆起方向と逆向きに凹んだ凹形状として多数形成される凹部とを備え、前記各隆起部が、頂部として所定の大きさの略平坦面を有すると共に、略円錐面あるいは曲面からなる外周面を有し、一の隆起部の周囲に複数の他の隆起部が略等間隔で存在する配置として複数を直線又は曲線状に並べた配列状態とされてなり、前記各凹部が、底部として所定の大きさの略平坦面を有すると共に、囲まれている複数の前記隆起部の外周面にそれぞれ一部連続する曲面からなる内周面を有し、前記隆起部の配列と並行して直線又は曲線状に並んだ配列状態とされてなり、前記流体案内部上で前記隆起部及び凹部の配列を表す複数の直線又は曲線のうち少なくとも一部の線の一端が、前記流入及び／又は流出部位となるプレート端部所定位置にあると共に、前記複数の直線又は曲線の前記一端とは一致しない少なくとも一部の線の端部が、前記流体案内部と前記主伝熱部との境界上にあるものである。

このように本発明によれば、熱交換用プレートにおける熱交換用流体流入出部分の近傍所定範囲の領域に、隆起部及び凹部が流入出部位と主伝熱部との間で直線状又は曲線状に並べて多数配置される流体案内部を設定し、複数の同形状のプレートを前記隆起部の頂部同士、又は凹部の裏面側の凸部分同士を当接させつつ並列一体化させて熱交換器構成状態とすると、プレート間の隙間のうち流体案内部の部分に、流入出部位側から主伝熱部側へ向けて直線状又は曲線状にそのまま連続する流路か、直線状流路の単純な組合せで流入出部位と主伝熱部との間において熱交換用流体の進行方向転換を必要最小限とする流路が生じることにより、熱交換用流体がプレートの流体案内部における各流路を流れる場合、そのまま流体案内部各部をスムーズに通過して主伝熱部各部に均等に進入又は流出部分から速やかに流出することとなり、特に主伝熱部側への流入について、流体案内部側から境界各位置へ均等に流入させられ、主伝熱部全体へ熱交換用流体を到達させてプレートの面積ほぼ全てを有効な伝熱部分として寄与させることができ、プレートと各熱交換用流体との熱伝達を確実なものとして伝熱量を増大させられ、熱交換用流体間で効率よく熱交換が行え、熱交換器の高性能化が図れる。

また、本発明に係る熱交換用プレートは必要に応じて、当該プレート形状が、矩形又は方形とされ、前記熱交換用流体の流入及び／又は流出部位が、プレートの一又は複数の端辺の一部又は全部に設定され、前記流体案内部における前記隆起部及び凹部の配列が、各プレート端辺と平行又は直角をなす向きへの直線状配置とされてなるものである。

このように本発明によれば、流体案内部の隆起部及び凹部の各配列方向が矩形又は方形状であるプレートの各辺と平行又は直角となる配置とし、プレートを複数並列一体化させた熱交換器構成状態で、プレート間の隙間に隆起部や凹部の配列方向である縦横へそれぞれ直線状に連続し、且つ互いに直交する流路が得られることにより、熱交換用流体の流入出部位がプレート側端に位置し、且つ流体が流体案内部に対し流体案内部と主伝熱部との並び方向と直角をなす向きに流入出する場合に、特に流入側で、プレート間に導入された熱交換用流体が流体案内部の各流路をそのまま直進した後、一度直角に曲ってさらに進めば主伝熱部へ進行可能となり、流体の流入出方向に流路構成を適切に対応させて主伝熱部の流入部位から離れた箇所を含む主伝熱部全体へ流体案内部側から均等に熱交換用流体を流入させることができ、熱交換用流体をプレート全体に広く行渡らせてプレートと流体間の熱伝達を促し、熱交換効率を高められる。

また、本発明に係る熱交換用プレートは必要に応じて、前記隆起部が、プレート端辺と平行又は直角をなす直交二方向へ同一の所定ピッチでそれぞれ配置されたマトリクス配列とされると共に、前記凹部が、四つの隆起部をそれぞれ隅部とする最小正方形領域の中央に配置されて隆起部同様のマトリクス配列とされ、前記隆起部及び凹部が、それぞれ所定ピッチで並んだ状態となっているマトリクス配列中の各配列方向における連続断面形状を略正弦波状とされてなり、前記一方の面側における前記各隆起部と隣合う他の隆起部との中間部位、並びに前記各凹部と隣合う他の凹部との中間部位が、それぞれ隆起部隆起方向について凹部底部と隆起部頂部の略中間の高さとされるものである。

このように本発明によれば、各隆起部や凹部を同一ピッチのマトリクス配列とすると共に、隆起部間や凹部間の中間部位を曲面状とし、流体案内部が各方向に規則正しい周期的凹凸変化をなす曲面形状として形成されることにより、熱交換器構成状態でのプレート間における圧力損失を抑えられ、熱交換用流体の滑らかな流動及びスムーズな熱伝達を実現して熱交換効率を向上させられる。さらに、各方向において滑らかな曲面形状を用いることでプレートに加わる力を分散させることができ、強度を向上させて流体の高い圧力に対応でき、成形性についても向上する。加えて、熱交換用流体の一方として海水をプレート間に導入した場合、曲面部分には生物系汚れが付着しにくく、長期にわたり性能低下が起りにくい。

また、本発明に係る熱交換用プレートは必要に応じて、前記熱交換用流体の流入及び／又は流出部位が、少なくとも一方の熱交換用流体についてはプレート上に穿設される開口孔とされ、前記流体案内部における前記隆起部及び凹部の配列が、前記開口孔外縁から流体案内部と前記主伝熱部との境界上へ至り、且つ開口孔外縁に略直角をなす向きから流体案内部と主伝熱部との境界線に略直角をなす向きまで徐々に変化する曲線上に位置する曲線状配置とされるものである。

このように本発明によれば、熱交換用流体の流入出部位として開口孔を有するプレート形状に対応させて、流体案内部の隆起部及び凹部の各配列が開口孔と主伝熱部とを結ぶ曲線状とされ、プレートを複数並列一体化させた熱交換器構成状態で、プレート間の隙間に隆起部や凹部の配列に伴う曲線状に連続し、且つ互いに連通し合う複数の流路が得られることにより、熱交換用流体が開口孔を通じて流体案内部に対し流入出する場合に、特に流入側で、開口孔からプレート間に導入された熱交換用流体が流体案内部の曲線状の各流路をそのまま主伝熱部へ進行可能となり、流体の流入出構造に流路構成を適切に対応させて主伝熱部の流入部位から離れた箇所を含む主伝熱部全体へ流体案内部側から均等に熱交換用流体を流入させることができ、熱交換用流体をプレート全体に広く行渡らせてプレートと流体間の熱伝達を促し、熱交換効率を高められる。

また、本発明に係る熱交換用プレートは必要に応じて、当該プレート形状が、矩形又は方形とされ、前記熱交換用流体の流入及び／又は流出部位が、一の熱交換用流体についてはプレート上に穿設される開口孔とされると共に、他の熱交換用流体についてはプレートの一又は複数の端辺の一部又は全部に設定され、前記流体案内部における少なくとも前記隆起部のいずれかが、前記曲線状配置をなしつつ、同時に、前記他の熱交換用流体の流入及び／又は流出部位となるプレート端部所定位置、及び、前記流体案内部と前記主伝熱部との境界所定位置を結ぶ直線の近傍に複数位置して略直線状の配列となり、且つ当該隆起部の略直線状の配列中に前記凹部が介在しないものである。

このように本発明によれば、開口孔以外の熱交換用流体流入出部位としてプレート端辺所定箇所が設定され、曲線状配置とされる隆起部の少なくとも一部が、この端辺の流入出部位と主伝熱部とを結ぶ直線近傍に位置する略直線状配列をなすことにより、プレートの他方の面側で隆起部の裏側形状としての凹部分が、略直線状に配置されてこの他方の面側での流体流路の主要部分をなすこととなり、プレートの他方の面に沿って流れて開口孔に対し流入出しない他の熱交換用流体をプレート端辺の流入出部位と主伝熱部との間でスムーズに流通させることができ、同時に熱交換用プレートの開口孔に対し流入出する一の熱交換用流体を開口孔と主伝熱部との間で適切に流通させられることと合わせて、プレート両面で適切に各流体との熱伝達を行わせて流体間の熱交換効率を向上させられる。

また、本発明に係る熱交換用プレートは必要に応じて、前記流体案内部の凹凸パターンが、前記一方の面側における凹部のちょうど裏側で当該凹部の裏返し形状としてあらわれる他方の面側の隆起形状部分を、前記隆起部と同一形状とされると共に、一方の面側における隆起部のちょうど裏側で当該隆起部の裏返し形状としてあらわれる他方の面側の凹み部分を、前記凹部と同一形状とされ、プレート表裏面で同じパターン形状とされるものである。

このように本発明によれば、流体案内部が、多数の隆起部と凹部を凹凸関係が表裏各面で入れ替るのみとなる表裏同一のパターン形状として形成され、熱交換器構成状態で、隆起部と凹部が表裏で同様に配列される面形状に応じて、プレート間の各隙間もプレートに面する部分をはじめとして略同じ形状としてあらわれることにより、流体案内部におけるこれら各隙間を流通する熱交換用流体に対しプレート表裏面がそれぞれ同様の伝熱環境を提供することができ、流体の流動状態や性状に左右されることなく流体案内部と各流体との熱伝達を適切に進行させられ、熱交換用流体間で効率よく熱交換が行える。

（本発明の第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態を図１ないし図６に基づいて説明する。図１は本実施形態に係る熱交換用プレートの概略構成図、図２は本実施形態に係る熱交換用プレートの並列組合わせ状態におけるプレート間の流体流動状態説明図、図３は本実施形態に係る熱交換用プレートにおける流体案内部表面での流体流動状態説明図、図４は図１のＡ−Ｂ部分拡大図、図５は図４のＣ−Ｃ断面図及びＤ−Ｄ断面図、図６は本実施の形態に係る熱交換用プレートの並列組合わせ状態におけるプレート間の一方の隙間及び他方の隙間の構成説明図である。

前記各図において本実施の形態に係る熱交換用プレート１は、矩形状の金属製略板状体で形成され、熱交換用流体の流入出部位にあたる所定端辺近傍の領域を、プレート表面に対し所定隆起形状とされて等ピッチのマトリクス配列状態で多数形成される隆起部１１、及びこの隆起部１１に囲まれる各中間部分に隆起部１１の隆起方向と逆向きに凹んだ凹形状として多数形成される凹部１２からなる凹凸パターンを備える流体案内部１０とする構成である。

前記流体案内部１０は、熱交換用プレート１において、矩形状のプレートの各辺のうち各短辺寄りの領域で、縦方向の大きさは熱交換器構成状態における長辺端部の各熱交換用流体の流入口部分及び流出口部分の範囲にそれぞれ対応すると共に、横方向は短辺全体にわたる大きさとしてそれぞれ設定されており、この流体案内部１０上での隆起部１１及び凹部１２は、それぞれの所定ピッチでの各配列方向が矩形状のプレート各辺に対し平行又は直角をなす向きとなるようにして形成される。

前記各隆起部１１は、円形の平坦部分として形成される頂部１１ａを備える一方、この頂部１１ａ以外の外周面を頂部１１ａ側から見て末広がりとなる回転対称形の曲面形状とされてなる構成であり、プレートの一方の面上にプレート端辺と平行又は直角となる直交二方向へ同一の所定ピッチでそれぞれ配置されるマトリクス配列とされる。

前記凹部１２は、底部１２ａ及びその上側で周囲の各隆起部１１の外周面と連続する回転対称形の曲面からなる内周面を有して、プレートの一方の面側における隆起部１１隆起方向と逆向きに凹んだ凹形状として形成される構成であり、前記隆起部１１同様マトリクス配列となり、隆起部１１に対しては各隆起部１１を四隅とする最小の正方形領域の中心にちょうど配置される位置関係となる。

これら隆起部１１の外周面と凹部１２の内周面は、各隆起部１１と凹部１２とがそれぞれ等間隔で並んだ状態となる各配列方向において、各隆起部１１の連続する断面形状と凹部１２の連続する断面形状とがそれぞれ略正弦波状となるように形成されており、各隆起部１１と隣合う他の隆起部１１との中間位置、並びに前記各凹部１２と隣合う他の凹部１２との中間位置は、それぞれ隣合う曲面をスムーズに連続させる遷移曲面部分１３となっている。この遷移曲面部分１３は隆起部１１に対しては凹、凹部１２に対しては凸となっているが、それぞれ隆起高さ方向について凹部１２底部と隆起部１１頂部の中間高さ位置となっている。

そして、隆起部１１と凹部１２は互いに直接外周面と内周面を滑らかに連続させると共に、いずれも周囲四方にそれぞれ遷移曲面部分１３を介在させつつ最も近い他の隆起部１１又は凹部１２を各々連続面として隣接させていることで、プレートの凹凸パターン部分全体が滑らかに連続する曲面で形成されることとなり、プレートに加わる力を分散させることができ、強度を向上させて流体の高い圧力に対応でき、且つ成形性についても向上する。

そして、この流体案内部１０においては、一方の面側における凹部１２のちょうど裏側で凹部１２の裏返し形状としてあらわれる他方の面側の隆起形状部分が、前記隆起部１１と同一形状をなすと共に、一方の面側における隆起部１１のちょうど裏側で隆起部１１の裏返し形状としてあらわれる他方の面側の凹み部分が、前記凹部１２と同一形状をなして、表裏面で同様に隆起部１１と凹部１２が多数配置される同じパターン形状をなす構成である。

この熱交換用プレート１は、同形状の別のプレートと同じ面同士を向い合わせ、流体案内部１０における隆起部１１の頂部１１ａ同士を当接させると共に、主伝熱部１６における凹凸パターンをなす隆起部（図示を省略）の頂部同士を当接させた複数並列状態で一体化され、当接箇所以外の各プレート間に熱交換用流体が流通可能な隙間を有する熱交換器を構成するものであり、プレート表面側で接する一の熱交換用流体と裏面側で接する他の熱交換用流体との間で熱交換を行わせる。このプレートを一体化させた状態でプレートの凸部分同士が接することから、強度が大きくプレート間に高い圧力が加わっても変形しにくく、プレート間隔の変化が抑えられ、熱交換用流体同士の圧力差が大きい状態にも対応できる。

熱交換用プレート１を重ね合せた状態では、プレートの一方の面同士に挟まれた各隙間１４における流体案内部１０位置で、当接する頂部１１ａを除く隆起部１１の外周面同士、遷移曲面部分１３、及びさらに低い凹部１２同士がそれぞれ所定の間隔で対向する状態となっており、これら隆起部１１の外周面間と凹部１２間、並びに中間の高さの遷移曲面部分１３間に生じている各隙間が連通して直線状の流路をなしている。これらの各流路は、各隆起部１１や凹部１２の配列方向となっている横及び縦方向へ向け、流路断面積を周期的に大小変化させつつ直線状に連続し、且つ互いに交差・連通している（図６（Ａ）、（Ｂ）参照）。

一方、プレートを隔てた反対側の、他方の面同士に挟まれた隙間１５においても、プレートの凹凸パターンが同一形状であるために全く同じ状態となっており、前記同様、連続する流路が、互いに交差・連通している（図６（Ａ）、（Ｂ）参照）。通常、このプレートを重ね合せた状態において、プレート各辺は水平又は垂直方向にそれぞれ一致させて支持されることから、プレート間の主な流路部分、すなわち、プレートの各凹部１２と遷移曲面部分１３に沿って連続する隙間部分は水平又は垂直となる。これら隙間１４と隙間１５の形状及び大きさは、プレートが表裏で互いに凹凸の反転している形状であり、且つ同じ面同士を向い合わせて重ねられているために、凹凸位置が互いに各配列方向へ半ピッチ分ずれているものの、この点を除いて同じものとなっている。

次に、本実施の形態に係る熱交換用プレートを用いた熱交換器におけるプレート間の熱交換用流体流れ状態について説明する。前提として、熱交換用プレート１が複数並列状態で一体に組合わされたユニット化状態で、プレート縦辺の上部及び下部の各隅部位置に隙間１４に連通する開口と隙間１５に連通する別の開口がそれぞれ設定され、これら開口のうち流入口となる開口から各熱交換用流体が横方向に導入される一方、流出口となる他方の隅部の開口から各熱交換用流体が取出され、また、それぞれの熱交換用流体がプレート間の隙間を一つおきに流通し、熱交換用流体同士がプレートを隔てて互いに向流となる流れ関係をなすものとする。

各熱交換用プレート１の上側の流体案内部１０において、プレートに面する一方の隙間１４には、縦辺の上隅部から一の熱交換用流体が横方向に導入されて流入する。また、前記隙間１４と熱交換用プレート１を隔てて位置する反対側の隙間１５においては、流通している他の熱交換用流体が前記と反対側の上隅部から外部へ流出することとなる。各プレート間の流体案内部１０間における隙間１４、１５では、各隆起部１１や凹部１２の配列方向となっている横及び縦方向へ直線状に連続しつつ互いに直交する複数の流路が生じており、これを各熱交換用流体が流れる状態となっている。

他方、下側の流体案内部１０においては、一方の隙間１４で、流通している一の熱交換用流体が前記流入位置と反対側の下隅部から外部へ流出することとなり、また、他方の隙間１５には、前記流出位置と反対側の下隅部に設定された流入口から、他の熱交換用流体が横方向に導入されて流入する。

前記隙間１４において、一の熱交換用流体は流体案内部１０への導入の勢いでまず横方向に進行し、さらに縦方向に進んで主伝熱部１６の隙間に至ることとなる（図３参照）。熱交換用流体が横、さらに縦に進みながら途中の他の流路との交差部分で一部合流、分岐しながら主伝熱部１６の端部にスムーズ且つ均等に到達できることとなる。こうして熱交換用流体が主伝熱部１６端部に偏りなく到達できることで、熱交換用プレート１の主伝熱部１６における表裏面各部に熱交換用流体がもれなくスムーズに行渡ることとなる。

一方、流出側では、プレート横方向について均等な配分で流れる一の熱交換用流体が主伝熱部１６の端部から流体案内部１０側へ進んだ後、まず縦方向に進行し、さらに横方向に進んで流出口部分に至る。熱交換用流体が縦、さらに横に進みながら途中の他の流路との交差部分で一部合流、分岐しながら流出口となる隅部開口へスムーズに到達でき、こうして熱交換用流体を主伝熱部１６端部から偏りなく受入れてスムーズに流出させられることで、熱交換用流体の滞りに伴う主伝熱部１６における流れの偏りなどの悪影響を確実に防止できることとなる。

この他、反対側の隙間１５でも、各流体案内部１０位置では隆起部１１裏側の凹部１２間と遷移曲面部分１３間を主とする流路が同様に縦横に連続しているものの、前記隙間１４における流入側は、この隙間１５では逆に流出側となり、また隙間１４における流出側は、隙間１５で流入側となっている。この隙間１５における他の熱交換用流体の流れの挙動は前記隙間１４における一の熱交換用流体の場合とほぼ同様であり、流入側の流体案内部１０で他の熱交換用流体はまず横方向に進行し、さらに縦方向に進んで主伝熱部１６の端部にスムーズ且つ均等に到達できる。そして流出側の流体案内部１０で、他の熱交換用流体は主伝熱部１６端部から流体案内部１０の縦横の流路を通って流出口部分から外部へ流出することとなる。

こうして流体案内部１０において二つの熱交換用流体の流路における圧力損失を抑えて、隙間１４、１５で各流体をスムーズに通過させて主伝熱部１６に向わせられ、熱交換用流体が主伝熱部１６全体に広く行渡ることで、プレートと各流体間の熱伝達が促され、二つの熱交換用流体の間で効率よく熱交換が行えることとなる。これに加え、流体案内部１０間でプレート凹凸形状に基づいて連続する隙間１４、１５を各熱交換用流体が通過する間にも、この流体案内部１０と二つの熱交換用流体との間で熱伝達が進行し、流体間の熱交換が実現することとなり、この流体案内部１０位置における熱交換によりプレート全体での熱交換効率が大きく向上する。

このように、本実施の形態に係る熱交換用プレートにおいては、熱交換用プレート１における熱交換用流体流入出部位の近傍所定範囲の領域に、隆起部１１及び凹部１２が流入出部位と主伝熱部１６との間で直線状に並べて多数配置される流体案内部１０を設定し、プレートを複数並列一体化させた熱交換器構成状態で、プレート間の隙間１４、１５のうち流体案内部１０に面する領域に、流入出部位側から主伝熱部１６側へ向けて直線状流路の単純な組合せで熱交換用流体の進行方向転換を必要最小限とする流路が生じることから、熱交換用流体が流体案内部１０における各流路を流れる場合、そのまま流体案内部１０各部をスムーズに通過して主伝熱部１６各部に均等に進入又は流出部位から速やかに流出することとなり、特に主伝熱部１６側への流入について、プレート間に導入された熱交換用流体が流体案内部１０の各流路をそのまま横方向へ直進した後、一度直角に曲ってさらに縦方向へ進めば主伝熱部１６へ進行可能となり、主伝熱部１６の流入部位から離れた箇所を含む主伝熱部１６全体へ流体案内部１０側から均等に流入させられ、主伝熱部１６全体へ熱交換用流体を到達させてプレートの面積ほぼ全てを有効な伝熱部分として寄与させることができ、プレートと各熱交換用流体との熱伝達を確実なものとして伝熱量を増大させられ、熱交換用流体間で効率よく熱交換が行え、熱交換器の高性能化が図れる。

（本発明の第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態を図７ないし図１０に基づいて説明する。図７は本実施の形態に係る熱交換用プレートの概略構成図、図８は本実施の形態に係る熱交換用プレートにおける流体案内部表裏での流体流動状態説明図、図９は図８のＥ−Ｅ部分拡大図、図１０は図９のＦ−Ｆ切断部端面図及びＧ−Ｇ切断部端面図である。

前記各図において本実施の形態に係る熱交換用プレート２は、前記第１の実施形態同様、矩形状の金属製略板状体で形成され、隆起部２１と凹部２２からなる凹凸パターンを備えた流体案内部２０を有してなる一方、異なる点として、プレート隅部の二端辺に跨る所定部位が熱交換器構成状態で熱交換用流体の流入口部分及び流出口部分とされるのに伴い、流体案内部２０における各隆起部２１と各凹部２２の配列が、前記流入口部分及び流出口部分の各配置に対応させて斜めに傾斜させた直線状配列とされる構成を有するものである。

前記流体案内部２０は、熱交換用プレート２の各短辺寄りの領域で、縦方向の大きさが長辺端部の熱交換器構成状態における熱交換用流体の流入口部分及び流出口部分の範囲にそれぞれ対応すると共に、横方向が短辺の全体にわたる大きさとしてそれぞれ設定される構成であり、この流体案内部２０上での隆起部２１及び凹部２２は、それぞれの各配列方向が、矩形状のプレート各辺に対し、隅部の流入出部分からそのまま主伝熱部２６端部へ向う斜め向きとなる直線状配列として所定ピッチで形成される。

前記各隆起部２１は、前記第１の実施形態と同様に、頂部２１ａが円形の平坦部分として、また頂部２１ａ以外の外周面が頂部２１ａ側から見て末広がりとなる曲面形状として形成される隆起形状となる一方、異なる構成として、プレートの一方の面上にプレート端辺に対して斜めに傾いた向きにそれぞれ所定ピッチで直線状に配置される傾斜配列とされる構成を有するものである。

前記凹部２２は、底部２２ａ及びその上側で周囲の各隆起部２１の外周面と連続する曲面からなる内周面を有して、プレートの一方の面側における隆起部２１隆起方向と逆向きに凹んだ凹形状として形成される構成であり、前記隆起部２１同様プレート端辺に対して傾斜した直線状の配列となり、隆起部２１に対しては各隆起部２１を四隅とする最小の略菱形領域の中心にちょうど配置される位置関係となる。

これら隆起部２１の外周面と凹部２２の内周面は、各隆起部２１と凹部２２とがそれぞれ等間隔で並んだ状態となる各配列方向において、各隆起部２１の連続する断面形状と凹部２２の連続する断面形状とがそれぞれ略正弦波状となるように形成され、各隆起部２１と隣合う他の隆起部２１との中間位置、並びに前記各凹部２２と隣合う他の凹部２２との中間位置は、それぞれ隣合う曲面をスムーズに連続させる遷移曲面部分２３となっている。前記第１の実施形態同様、隆起部２１と凹部２２との間の部分を含む流体案内部２０の凹凸パターン部分全体が滑らかに連続する曲面で形成されることとなり、プレートに加わる力を分散させることができ、強度を向上させて流体の高い圧力に対応でき、且つ成形性についても向上する。

そして、この流体案内部２０においては、一方の面側における凹部２２のちょうど裏側で凹部２２の裏返し形状としてあらわれる他方の面側の隆起形状部分が、前記隆起部２１と同一形状をなすと共に、一方の面側における隆起部２１のちょうど裏側で隆起部２１の裏返し形状としてあらわれる他方の面側の凹み部分が、前記凹部２２と同一形状をなして、表裏面で同様に隆起部２１と凹部２２が多数配置される同じパターン形状をなす構成である。

この熱交換用プレート２は、前記第１の実施形態同様、同形状の別のプレートと同じ面同士を向い合わせ、流体導入部２０における隆起部２１の頂部２１ａ同士を当接させると共に、主伝熱部２６における凹凸パターンをなす隆起部（図示を省略）の頂部同士を当接させた複数並列状態で一体化され、当接箇所以外の各プレート間に熱交換用流体が流通可能な隙間を有する熱交換器を構成するものである。この熱交換用プレート２を重ね合せた状態では、プレートの一方の面同士に挟まれた各隙間２４における流体案内部２０位置で、当接する頂部２１ａを除く隆起部２１の外周面同士、遷移曲面部分２３、及びさらに低い凹部２２同士がそれぞれ所定の間隔で対向する状態となっている。これら隆起部２１の外周面間と凹部２２間、並びに中間の高さの遷移曲面部分２３間に生じている各隙間が連通して斜め方向へ直線状に連続する流路をなす。これら流路は、隣接する同士が互いに連通している（図１０（Ａ）、（Ｂ）参照）。

一方、プレートを隔てた反対側の、他方の面同士に挟まれた隙間２５においても、流体案内部２０の凹凸パターンが同一形状であるために全く同じ状態となっており、前記同様、斜め方向に連続する流路が生じており、且つ流路同士が互いに連通している（図１０（Ａ）、（Ｂ）参照）。通常、このプレートを重ね合せた状態において、プレート各辺は水平又は垂直方向にそれぞれ一致させて支持されることから、流体案内部２０間の主な流路部分、すなわち、流体案内部２０の各凹部２２と遷移曲面部分２３に沿って連続する隙間部分は斜めとなる。これら隙間２４と隙間２５の形状及び大きさは、プレートが表裏で互いに凹凸の反転している形状であり、且つ同じ面同士を向い合わせて重ねられているために、凹凸位置が若干ずれているものの、ほぼ同じものとなっている。

次に、本実施の形態に係る熱交換用プレートを用いた熱交換器におけるプレート間の熱交換用流体流れ状態について説明する。前提として、熱交換用プレート２が複数並列状態で一体に組合わされたユニット化状態で、プレート隅部のうち上端辺から側端辺にかけての上隅部所定範囲又は下端辺から側端辺にかけての下隅部所定範囲に、隙間２４に連通する開口又は隙間２５に連通する別の開口がそれぞれ設定され、これら開口のうち流入口となる開口を通じて流体供給部分６１、７１から各熱交換用流体が斜め向きに導入される一方、流出口となる他方の隅部の開口から流体回収部分６２、７２へ各熱交換用流体が取出され、また、それぞれの熱交換用流体がプレート間の隙間を一つおきに流通し、熱交換用流体同士がプレートを隔てて互いに向流となる流れ関係をなすものとする。

各熱交換用プレート２の上側の流体案内部２０において、プレートに面する一方の隙間２４には、上端辺から側端辺にかけての上隅部から一の熱交換用流体が斜め方向に導入されて流入する。また、前記隙間２４と熱交換用プレート２を隔てて位置する反対側の隙間２５においては、流通している他の熱交換用流体が前記と反対側の上隅部から外部へ流出することとなる。各プレートの流体案内部２０間における隙間２４、２５では、各隆起部２１や凹部２２の配列方向となっている斜め各方向へ直線状に連続しつつ互いに連通する複数の流路が生じており、これを各熱交換用流体が流れる状態となっている。

他方、下側の流体案内部２０においては、一方の隙間２４で、流通している一の熱交換用流体が前記流入位置と反対側の下隅部から外部へ流出することとなり、また、他方の隙間２５には、前記流出位置と反対側の下隅部に設定された流入口から、他の熱交換用流体が斜め方向に導入されて流入する。

前記隙間２４において、一の熱交換用流体は流体案内部２０への導入の勢いで斜め方向に進行し、主に初期の進行方向に進みつつ、途中の他の流路との連通部分で一部合流、分岐しながら主伝熱部２６の端部にスムーズ且つ均等に到達できることとなる（図８実線矢印参照）。こうして熱交換用流体が主伝熱部２６端部に偏りなく到達できることで、熱交換用プレート２の主伝熱部２６における表裏面各部に熱交換用流体がもれなくスムーズに行渡ることとなる。

一方、流出側では、プレート横方向について均等な配分で流れる一の熱交換用流体が主伝熱部２６の端部から流体案内部２０側へ進んだ後、隆起部２１や凹部２２の配列に基づく流路に沿って斜め方向へ進行し、途中の他の流路との連通部分で一部合流、分岐しながらそのまま流出口部分に至る。熱交換用流体が斜め方向に進みながら流出口となる隅部開口へスムーズに到達でき、こうして熱交換用流体を主伝熱部１６端部から偏りなく受入れてスムーズに流出させられることで、熱交換用流体の滞りに伴う主伝熱部２６における流れの偏りなどの悪影響を確実に防止できることとなる。

この他、反対側の隙間２５でも、各流体案内部２０位置では隆起部２１裏側の凹部２２間と遷移曲面部分２３間を主とする流路が同様に斜めに連続しているものの、前記隙間２４における流入側は、この隙間２５では逆に流出側となり、また隙間２４における流出側は、隙間２５で流入側となっている。この隙間２５における他の熱交換用流体の流れの挙動は前記隙間２４における一の熱交換用流体の場合とほぼ同様であり、流入側の流体案内部２０で他の熱交換用流体は斜め方向に進んで主伝熱部２６の端部にスムーズ且つ均等に到達できる。そして流出側の流体案内部２０で、他の熱交換用流体は主伝熱部２６端部から流体案内部２０の斜めの流路を通って流出口部分から外部へ流出することとなる（図８破線矢印参照）。

こうして流体案内部２０部分の隙間２４、２５で各熱交換用流体をスムーズに通過させて主伝熱部２６に向わせ、熱交換用流体を主伝熱部２６全体に広く行渡らせることができ、前記第１の実施形態同様、プレートと各流体間の熱伝達を促し、二つの熱交換用流体の間で効率よく熱交換が行え、流体案内部２０における熱交換と合わせて、プレート全体での熱交換効率が大きく向上する。

このように、本実施の形態に係る熱交換用プレートにおいては、流体案内部２０における隆起部２１及び凹部２２の各配列が、流入出部位と主伝熱部２６との間で連続する斜め向きの直線状とされ、プレートを複数並列一体化させた熱交換器構成状態で、プレート間の隙間２４、２５に、流入出部位側から主伝熱部２６側へ向けて直線状にそのまま連続する流路が生じることから、熱交換用流体が流体案内部２０に流入すると、そのまま流体案内部２０を斜め向きに通過して主伝熱部２６各部に均等に進入又は流出部位から速やかに流出することとなり、特に主伝熱部２６側への流入について、流体案内部２０側から主伝熱部２６との境界各位置へ均等に流入させられ、主伝熱部２６全体へ熱交換用流体を到達させてプレートの面積ほぼ全てを有効な伝熱部分として寄与させることができ、プレートと各熱交換用流体との熱伝達を確実なものとして伝熱量を増大させられ、熱交換用流体間で効率よく熱交換が行え、熱交換器の高性能化が図れる。

（本発明の第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態を図１１ないし図１４に基づいて説明する。図１１は本実施の形態に係る熱交換用プレートの概略構成図、図１２は本実施の形態に係る熱交換用プレートにおける流体案内部表裏での流体流動状態説明図、図１３は図１２のＨ−Ｈ切断部端面図及びＩ−Ｉ切断部端面図、図１４は図１２のＪ−Ｊ切断部端面図及びＫ−Ｋ切断部端面図である。

前記各図において本実施の形態に係る熱交換用プレート３は、前記第１の実施形態同様、矩形状の金属製略板状体で形成され、隆起部３１と凹部３２からなる凹凸パターンを備えた流体案内部３０を有してなる一方、異なる点として、プレート長手方向両端部にそれぞれ開口孔５０を穿設され、この開口部５０周囲に配置された流体案内部３０における各隆起部３１と各凹部３２の配列が、開口孔５０外周から主伝熱部３７端部へ向け曲線状に連続させた配列とされる構成を有するものである。

前記流体案内部３０は、熱交換用プレート３において、矩形状のプレートの長手方向両端部、すなわちプレートの各短辺寄りのプレート縦方向所定範囲で、熱交換器構成状態で一方の熱交換用流体の流入出部分となる各開口孔５０の周囲を取囲みつつ、横方向は開口孔５０寄りの短辺の全体にわたる大きさとして設定される領域となっており、この流体案内部３０上での隆起部３１及び凹部３２は、開口孔５０からそのまま主伝熱部３７端部へ向う曲線状の並びで、且つ開口孔５０を挟んで左右対称として複数配置される。

前記各隆起部３１は、前記第１の実施形態と同様に、頂部３１ａが円形の平坦部分として、また頂部３１ａ以外の外周面が頂部３１ａ側から見て末広がりとなる曲面形状として形成される隆起形状となる一方、異なる構成として、流体案内部３０上に開口孔５０周囲から湾曲して主伝熱部３７端部に至る複数の曲線上に位置する状態で、それぞれ間隔を空けて並べて配置される構成を有するものである。

前記凹部３２は、流体案内部３０における複数の隆起部３１が曲線状に配置された箇所以外の部位に、底部３２ａ及びその上側で周囲の各隆起部３１の外周面と連続する曲面からなる内周面を有して、プレートにおける一方の面側における隆起部３１隆起方向と逆向きに凹んだ凹形状として形成される構成であり、前記隆起部３１同様に開口孔５０周囲から湾曲して主伝熱部３７端部に至る複数の曲線上に位置する状態で複数並べて配置されるが、隆起部３１の配列とは異なった不規則な配列となる。

これら隆起部３１の外周面と凹部３２の内周面は、各隆起部３１と凹部３２とがそれぞれ並んだ状態となる曲線上の各方向において、各隆起部３１の連続する断面形状と凹部３２の連続する断面形状とがそれぞれ滑らかに連続するように形成され、各隆起部３１と隣合う他の隆起部３１との中間位置、並びに前記各凹部３２と隣合う他の凹部３２との中間位置は、それぞれ隣合う曲面をスムーズに連続させる遷移曲面部分３３、３４となっている。ただし、隆起部３１同士間の遷移曲面部分３３と、凹部３２同士間の遷移曲面部分３４とはその形状が異なっている。このように隆起部３１と凹部３２との間の部分を含む流体案内部３０の凹凸パターン部分全体が滑らかに連続する曲面で形成されることとなり、プレートに加わる力を分散させることができ、強度を向上させて流体の高い圧力に対応でき、且つ成形性についても向上する。

そして、この流体案内部３０においては、一方の面側における凹部３２のちょうど裏側で凹部３２の裏返し形状としてあらわれる他方の面側の隆起形状部分が、他方の面側の隆起部３５となると共に、一方の面側における隆起部３１のちょうど裏側で隆起部３１の裏返し形状としてあらわれる他方の面側の凹み部分が、他方の面側の凹部３６となる構成である。ただし、隆起部３１の配列と凹部３２の配列との間に共通する規則性がないため、表裏で凹凸関係が互いに入れ替るのみであり、前記第１及び第２の各実施形態のプレートのように表裏面で同じ凹凸パターンとはならない。

この熱交換用プレート３は、前記第１の実施形態同様、同形状の別のプレートと同じ面同士を向い合わせ、流体案内部３０における隆起部３１の頂部３１ａ同士を当接させると共に、主伝熱部３７における凹凸パターンをなす隆起部（図示を省略）の頂部同士を当接させた複数並列状態で一体化され、当接箇所以外の各プレート間に熱交換用流体が流通可能な隙間を有する熱交換器を構成するものであり、この熱交換用プレート３を重ね合せた状態では、プレートの一方の面同士に挟まれた各隙間３８における流体案内部３０位置で、当接する頂部３１ａを除く隆起部３１の外周面同士、遷移曲面部分３３、及びさらに低い凹部３２同士がそれぞれ所定の間隔で対向する状態となっており、これら隆起部３１の外周面間と凹部３２間、並びに中間の高さの遷移曲面部分３３間に生じている各隙間が連通して、各隆起部３１や凹部３２の曲線状の配列に沿って曲線状に連続し、且つ互いに連通する流路をなしている（図１３、１４参照）。

一方、プレートを隔てた反対側の、他方の面同士に挟まれた隙間３９においては、流体案内部３０における隆起部３５と凹部３６の配置がプレート表裏で同じパターンとならないために、隆起部３５の外周面間と凹部３６間、並びに遷移曲面部分３４間に生じている各隙間が連通してなる流路は、前記隙間３８の場合とは大きく異なるものとなっており、この隙間３９に面するプレートの他方の面側で凹部３６と遷移曲面部分３４が上下や斜めに連なって、得られる流路は上下方向や上下方向から若干傾斜した向きに略直線状に連続する状態となっている。

次に、本実施の形態に係る熱交換用プレートを用いた熱交換器におけるプレート間の熱交換用流体流れ状態について説明する。前提として、熱交換用プレート３が複数並列状態で一体に組合わされたユニット化状態で、プレートに設けられた二つの開口孔５０のうち、流入口となる開口孔５０から隙間３８に一の熱交換用流体が導入される一方、流出口となる他の開口孔５０から前記一の熱交換用流体が取出される。また、プレートの上端辺及び下端辺に隙間３９に連通する開口がそれぞれ設定され、これら開口のうち流入口となる開口から他の熱交換用流体が縦方向に導入される一方、流出口となる他方の端辺側開口から前記他の熱交換用流体が取出され、プレート間の隙間を一つおきに各熱交換用流体が主伝熱部３７において互いに向流となる流れ関係で流通しているものとする。

各熱交換用プレート３の上側の流体案内部３０において、プレートに面する一方の隙間３８には、流体案内部３０中の開口孔５０から一の熱交換用流体が導入されて流入する。また、前記隙間３８と熱交換用プレート３を隔てて位置する反対側の隙間３９においては、流通している他の熱交換用流体が上端辺から外部へ流出することとなる。隙間３８では、各隆起部３１や凹部３２の配列に沿って曲線状に連続し、且つ互いに連通する複数の流路が生じており、これを一の熱交換用流体が流れる状態となっている。一方、隙間３９では、各隆起部３５や凹部３６の配置関係に応じて上下又は斜め方向に略直線状に連続しつつ互いに交差・連通する複数の流路が生じており、これを他の熱交換用流体が流れる状態となっている。

他方、下側の流体案内部３０においては、一方の隙間３８で、流通している一の熱交換用流体が前記と別の開口孔５０から外部へ流出することとなり、また、他方の隙間３９には、前記流出位置と反対側の下端辺に設定された流入口から、他の熱交換用流体が縦方向に導入されて流入する。

前記隙間３８において、一の熱交換用流体は流体案内部３０への導入の勢いで開口孔５０から周囲へ進行し、一部は開口孔５０直下の主伝熱部３７にそのまま進むものの、大部分は各隆起部３１や凹部３２の配列に基づく曲線状流路に沿って進み、途中の他の流路との連通部分で一部合流、分岐しながら主伝熱部３７端部にスムーズ且つ均等に到達できることとなる（図１２実線矢印参照）。こうして熱交換用流体が主伝熱部３７端部に偏りなく到達できることで、熱交換用プレート３の主伝熱部３７における表裏面各部に熱交換用流体がもれなくスムーズに行渡ることとなる。

一方、流出側では、プレート横方向について均等な配分で流れる一の熱交換用流体が主伝熱部２６の端部から流体案内部３０側へ進み、一部は主伝熱部３７直下の開口孔５０に流入するものの、大部分は各隆起部３１や凹部３２の配列に基づく曲線状流路に沿って進行し、途中の他の流路との連通部分で一部合流、分岐しながら開口孔５０に至る。熱交換用流体が曲線状の流路を進みながら流出口となる開口孔５０へスムーズに到達でき、こうして熱交換用流体を主伝熱部１６端部から偏りなく受入れてスムーズに流出させられることで、熱交換用流体の滞りに伴う主伝熱部３７における流れの偏りなどの悪影響を確実に防止できることとなる。

この他、反対側の隙間３９では、各流体案内部３０位置で隆起部３１裏側の凹部３６間と遷移曲面部分３４間を主とする流路が、上下方向やこの上下方向から若干傾斜した向きへ連続しており、前記第１及び第２の各実施形態同様、前記隙間３８における流入側がこの隙間３９では逆に流出側となり、また隙間３８における流出側がこの隙間３９で流入側となる。この隙間３９における他の熱交換用流体の流れは、流入側の流体案内部３０で端辺から上下方向又はこの上下方向から若干傾斜した向きへ連続する流路を進んで、主伝熱部３７の端部にスムーズ且つ均等に到達することとなる。そして流出側の流体案内部３０で、他の熱交換用流体は主伝熱部３７端部から流体案内部３０の上下方向又はこの上下方向から若干傾斜した向きへ連続する流路を通って別の端辺の流出口部分から外部へ流出することとなる（図１２破線矢印参照）。

こうして流体案内部３０部分の隙間３８、３９で各熱交換用流体をスムーズに通過させて主伝熱部３７に向わせ、熱交換用流体を主伝熱部３７全体に広く行渡らせることができ、前記第１及び第２の各実施形態同様、プレートと各流体間の熱伝達を促し、二つの熱交換用流体の間で効率よく熱交換が行え、流体案内部３０における熱交換と合わせて、プレート全体での熱交換効率が大きく向上する。

このように、本実施の形態に係る熱交換用プレートにおいては、一の熱交換用流体の流入出部位として開口孔５０を有するプレート形状に対応させて、流体案内部３０の隆起部３１及び凹部３２の各配列が開口孔５０と主伝熱部３７とを結ぶ曲線状とされ、プレートを複数並列一体化させた熱交換器構成状態で、プレート間の隙間３８、３９に隆起部３１や凹部３２の配列に伴って曲線状に連続し、且つ互いに連通し合う複数の流路が得られることから、熱交換用流体が開口孔５０を通じて流体案内部３０に対し流入出する場合に、特に流入側で、開口孔５０からプレート間に導入された熱交換用流体が流体案内部３０の曲線状の各流路をそのまま主伝熱部３７へ進行可能となり、主伝熱部３７の開口孔５０から離れた箇所を含む主伝熱部３７全体へ流体案内部３０側から均等に熱交換用流体を流入させることができ、熱交換用流体をプレート全体に広く行渡らせてプレートと流体間の熱伝達を促し、熱交換効率を高められる。また、他の熱交換用流体流入出部位としてプレート端辺所定箇所が設定され、曲線状配置とされる隆起部３１の少なくとも一部が、この端辺の流入出部位と主伝熱部３７とを結ぶ直線近傍に位置する略直線状配列をなすことから、プレートの他方の面側で隆起部３１の裏側形状としての凹部３６が、略直線状に配置されてこの他方の面側での流体流路の主要部分をなすこととなり、プレートの他方の面側で他の熱交換用流体をプレート端辺の流入出部位と主伝熱部３７との間でほぼ直線上を進行させてスムーズに流通させることができ、プレート両面で適切に各流体との熱伝達を行わせて流体間の熱交換効率を向上させられる。

なお、前記第３の実施形態に係る熱交換用プレートにおいて、流体流入出部位としての開口孔５０に対応させて隆起部３１と凹部３２の配置をそれぞれ曲線状の配列をなすよう形成する構成としているが、これに限らず、流体流入出部位が開口孔の場合でも隆起部３１と凹部３２の各配列を直線状としたり、流体流入出部位がプレート端辺に位置する場合にも隆起部３１と凹部３２を曲線状配置とする構造を用いることもでき、流体流入出部位と主伝熱部の位置関係に対応させて最も適切に熱交換用流体を流通させられる構成を適宜選択してかまわない。

また、前記第１ないし第３の各実施形態に係る熱交換用プレートにおいて、流体流入出部位と主伝熱部に対応した流体案内部を設ける点以外については任意の構成とすることができ、プレートの周縁部形状や開口孔を適宜設定することにより、プレート周縁部同士を互いに溶接やろう付けしたり、隆起部の頂部を含むプレート同士の当接部分を拡散接合したりなどで、複数のプレートを直接連結、一体化して構成される熱交換器や、ガスケットを各プレート間に配設しつつ複数のプレートを重ねた状態で外部からの押圧を継続的に付与して一体構成とされるプレート式熱交換器等の熱交換用プレートとして用いることができる。

本発明の第１の実施形態に係る熱交換用プレートの概略構成図である。 本発明の第１の実施形態に係る熱交換用プレートの並列組合わせ状態におけるプレート間の流体流動状態説明図である。 本発明の第１の実施形態に係る熱交換用プレートにおける流体案内部表面での流体流動状態説明図である。 図１のＡ−Ｂ部分拡大図である。 図４のＣ−Ｃ断面図及びＤ−Ｄ断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る熱交換用プレートの並列組合わせ状態におけるプレート間の一方の隙間及び他方の隙間の構成説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る熱交換用プレートの概略構成図である。 本発明の第２の実施形態に係る熱交換用プレートにおける流体案内部表裏での流体流動状態説明図である。 図８のＥ−Ｅ部分拡大図である。 図９のＦ−Ｆ切断部端面図及びＧ−Ｇ切断部端面図である。 本発明の第３の実施形態に係る熱交換用プレートの概略構成図である。 本発明の第３の実施形態に係る熱交換用プレートにおける流体案内部表裏での流体流動状態説明図である。 図１２のＨ−Ｈ切断部端面図及びＩ−Ｉ切断部端面図である。 図１２のＪ−Ｊ切断部端面図及びＫ−Ｋ切断部端面図である。

符号の説明

１、２、３ 熱交換用プレート
１０、２０、３０ 流体案内部
１１、２１、３１、３５ 隆起部
１１ａ、２１ａ、３１ａ 頂部
１２、２２、３２、３６ 凹部
１２ａ、２２ａ、３２ａ 底部
１３、２３、３３、３４ 遷移曲面部分
１４、１５、２４、２５ 隙間
１６、２６、３７ 主伝熱部
３８、３９ 隙間
５０ 開口孔
６１、７１ 流体供給部分
６２、７２ 流体回収部分

Claims (6)

1. 所定の凹凸パターンを有する金属製略板状体で形成され、複数重ねた状態で一体化されて熱交換器を構成し、表面側で接する一の熱交換用流体と裏面側で接する他の熱交換用流体との間で熱交換を行わせる熱交換用プレートにおいて、
   前記熱交換器構成状態で熱交換用流体の流入及び／又は流出部位となるプレート端部所定位置の近傍における所定範囲部分を、プレート中央部分における凹凸パターンとは別の凹凸パターンを備える流体案内部とされ、また、当該流体案内部を除く前記プレート中央部分を主伝熱部とされ、
   前記流体案内部の凹凸パターンが、一方の面側に所定の配列で形成される所定隆起形状の多数の隆起部と、前記一方の面側における二以上の前記各隆起部に囲まれる中間位置に隆起部隆起方向と逆向きに凹んだ凹形状として多数形成される凹部とを備え、
   前記各隆起部が、頂部として所定の大きさの略平坦面を有すると共に、略円錐面あるいは曲面からなる外周面を有し、一の隆起部の周囲に複数の他の隆起部が略等間隔で存在する配置として複数を直線又は曲線状に並べた配列状態とされてなり、
   前記各凹部が、底部として所定の大きさの略平坦面を有すると共に、囲まれている複数の前記隆起部の外周面にそれぞれ一部連続する曲面からなる内周面を有し、前記隆起部の配列と並行して直線又は曲線状に並んだ配列状態とされてなり、
   前記流体案内部上で前記隆起部及び凹部の配列を表す複数の直線又は曲線のうち少なくとも一部の線の一端が、前記流入及び／又は流出部位となるプレート端部所定位置にあると共に、前記複数の直線又は曲線の前記一端とは一致しない少なくとも一部の線の端部が、前記流体案内部と前記主伝熱部との境界上にあることを
   特徴とする熱交換用プレート。
2. 前記請求項１に記載の熱交換用プレートにおいて、
   当該プレート形状が、矩形又は方形とされ、
   前記熱交換用流体の流入及び／又は流出部位が、プレートの一又は複数の端辺の一部又は全部に設定され、
   前記流体案内部における前記隆起部及び凹部の配列が、各プレート端辺と平行又は直角をなす向きへの直線状配置とされてなることを
   特徴とする熱交換用プレート。
3. 前記請求項２に記載の熱交換用プレートにおいて、
   前記隆起部が、プレート端辺と平行又は直角をなす直交二方向へ同一の所定ピッチでそれぞれ配置されたマトリクス配列とされると共に、前記凹部が、四つの隆起部をそれぞれ隅部とする最小正方形領域の中央に配置されて隆起部同様のマトリクス配列とされ、
   前記隆起部及び凹部が、それぞれ所定ピッチで並んだ状態となっているマトリクス配列中の各配列方向における連続断面形状を略正弦波状とされてなり、
   前記一方の面側における前記各隆起部と隣合う他の隆起部との中間部位、並びに前記各凹部と隣合う他の凹部との中間部位が、それぞれ隆起部隆起方向について凹部底部と隆起部頂部の略中間の高さとされることを
   特徴とする熱交換用プレート。
4. 前記請求項１に記載の熱交換用プレートにおいて、
   前記熱交換用流体の流入及び／又は流出部位が、少なくとも一方の熱交換用流体についてはプレート上に穿設される開口孔とされ、
   前記流体案内部における前記隆起部及び凹部の配列が、前記開口孔外縁から流体案内部と前記主伝熱部との境界上へ至り、且つ開口孔外縁に略直角をなす向きから流体案内部と主伝熱部との境界線に略直角をなす向きまで徐々に変化する曲線上に位置する曲線状配置とされることを
   特徴とする熱交換用プレート。
5. 前記請求項４に記載の熱交換用プレートにおいて、
   当該プレート形状が、矩形又は方形とされ、
   前記熱交換用流体の流入及び／又は流出部位が、一の熱交換用流体についてはプレート上に穿設される開口孔とされると共に、他の熱交換用流体についてはプレートの一又は複数の端辺の一部又は全部に設定され、
   前記流体案内部における少なくとも前記隆起部のいずれかが、前記曲線状配置をなしつつ、同時に、前記他の熱交換用流体の流入及び／又は流出部位となるプレート端部所定位置、及び、前記流体案内部と前記主伝熱部との境界所定位置を結ぶ直線の近傍に複数位置して略直線状の配列となり、且つ当該隆起部の略直線状の配列中に前記凹部が介在しないことを
   特徴とする熱交換用プレート。
6. 前記請求項１ないし５のいずれかに記載の熱交換用プレートにおいて、
   前記流体案内部の凹凸パターンが、前記一方の面側における凹部のちょうど裏側で当該凹部の裏返し形状としてあらわれる他方の面側の隆起形状部分を、前記隆起部と同一形状とされると共に、一方の面側における隆起部のちょうど裏側で当該隆起部の裏返し形状としてあらわれる他方の面側の凹み部分を、前記凹部と同一形状とされ、プレート表裏面で同じパターン形状とされることを
   特徴とする熱交換用プレート。

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