JP2011127820A - プレート式熱交換器及びヒートポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プレート式熱交換器において、圧力損失を抑えつつ、伝熱性能を高くすることを目的とする。
【解決手段】プレート式熱交換器は、複数のプレート２，３が積層されて形成される。プレート式熱交換器を構成する各プレート２，３は、複数の凸部９と、複数の凹部１０とが形成される。各凸部９は、積層方向から見た場合に頂が所定の曲線形状に形成される。同様に、各凹部１０は、積層方向から見た場合に底が所定の曲線形状に形成される。
【選択図】図６

Description

この発明は、複数のプレートを積層して形成されたプレート式熱交換器に関する。

特許文献１には、Ｓ字型のフィンを設けたプレートを積層して形成されたプレート式熱交換器についての記載がある。

特開２００６−１２５７６７号公報

従来のプレート式熱交換器には、第１に、プレート間に形成された流路を流体が層流で流れるため、伝熱性能を向上させることが難しいという課題がある。第２に、伝熱性能を向上させるには、一般に流速を増加させることが伴うため、伝熱性能を向上させると圧力損失が大きくなるという課題がある。

特許文献１では、プレートにＳ字型のフィンを設けることにより、伝熱性能を損なうことなく、圧力損失を小さく抑えようとしている。
しかし、Ｓ字型のフィンは柱体であり、熱交換対象の片方の流体がＳ字型のフィン部分を流れない。そのため、Ｓ字型のフィンを設けたプレート式熱交換器は、Ｓ字型のフィンを設けた分、伝熱面積が減少してしまう。また、Ｓ字型のフィンは、プレート積層方向に直線的に形成されているため、積層方向の乱流を促進しない。そのため、Ｓ字型のフィンを設けたプレート式熱交換器は、十分に乱流が起こらない。したがって、プレートにＳ字型のフィンを設けたことにより、伝熱性能を損なっている。
さらに、プレートにＳ字型のフィンを設けるには、製造コストがかかる。例えば、特許文献１に記載されているように、プレートにＳ字型のフィンを設けるには、エッチング技術を用いるため、プレス加工で製造する場合に比べ量産性が劣り、製造コストがかかる。また、仮にプレス加工により、プレートにＳ字型のフィンを設けるようにした場合、積層するプレートとは別にＳ字型のフィンを製造しなければならず、製造コストがかかる。

この発明は、プレート式熱交換器において、圧力損失を抑えつつ、伝熱性能を高くすることを目的とする。

この発明に係るプレート式熱交換器は、例えば、
複数のプレートが積層されて形成されたプレート式熱交換器であり、
前記複数のプレートの各プレートは、複数の凸部と、複数の凹部とが形成され、
前記複数の凸部の各凸部は、積層方向から見た場合に頂が所定の曲線形状に形成され、
前記複数の凹部の各凹部は、積層方向から見た場合に底が所定の曲線形状に形成された
ことを特徴とする。

この発明に係るプレート式熱交換器は、圧力損失を小さく抑えつつ、伝熱性能を高くすることができる。

実施の形態１に係るプレート式熱交換器２０の側面図。 実施の形態１に係る補強用サイドプレート１の正面図。 実施の形態１に係る第１プレート２の正面図。 実施の形態１に係る第２プレート３の正面図。 実施の形態１に係る補強用サイドプレート４の正面図。 実施の形態１に係るプレート式熱交換器２０の分解斜視図。 実施の形態１に係る第２プレート３の凸部９の正面図。 実施の形態１に係る第２プレート３の凹部１０の正面図。 実施の形態１に係る第１プレート２の凸部９の正面図。 実施の形態１に係る第１プレート２の凹部１０の正面図。 図７のＥ−Ｅ’断面図。 図８のＦ−Ｆ’断面図。 図９のＧ−Ｇ’断面図。 図１０のＨ−Ｈ’断面図。 図３のＡ−Ａ’断面図。 図４のＢ−Ｂ’断面図。 図３のＣ−Ｃ’断面図。 図４のＤ−Ｄ’断面図。 実施の形態１に係る第１プレート２と第２プレート３との積層状態を示す図。 実施の形態１に係るプレート２，３が積層された場合における凸部９の頂１４と凹部１０の底１５との重なり方を説明するための図。 実施の形態１に係る第２プレート３を下側、第１プレート２を上側に配置した場合における第２プレート３の凸部９と第１プレート２の凹部１０との斜視図。 実施の形態２に係るプレート２，３が積層された場合における凸部９の頂１４と凹部１０の底１５との重なり方を説明するための図。 実施の形態２に係る第２プレート３を下側、第１プレート２を上側に配置した場合における第２プレート３の凸部９と第１プレート２の凹部１０との斜視図。 実施の形態３に係る第１プレート２の正面図。 図２４のＩ−Ｉ’断面図。 実施の形態３に係る第２プレート３の正面図。 図２６のＨ−Ｈ’断面図。 実施の形態４に係る頂１４と底１５とを１／４円弧形状の平面とした例を示す図。 実施の形態４に係る頂１４と底１５とを半円形状の平面とした例を示す図。 実施の形態４に係る頂１４と底１５とを略Ｓ字形状を４つに均等に切断分割した形状の平面とした例を示す図。 実施の形態４に係る頂１４と底１５とを略Ｓ字形状を中心で２つに切断分割した形状の平面とした例を示す図。 実施の形態５に係る第１プレート２の斜視図。 図３２の破線で囲んだ部分の拡大図。 実施の形態６に係るヒートポンプ式暖房給湯システム１１０の構成を示す概略図。

実施の形態１．
実施の形態１に係るプレート式熱交換器２０の基本構成を説明する。
図１は、プレート式熱交換器２０の側面図である。図２は、補強用サイドプレート１の正面図（積層方向から見た図）である。図３は、第１プレート２の正面図である。図４は、第２プレート３の正面図である。図５は、補強用サイドプレート４の正面図である。図６は、プレート式熱交換器２０の分解斜視図である。

図１に示すように、プレート式熱交換器２０は、第１プレート２と第２プレート３とが交互に積層される。また、プレート式熱交換器２０は、最前面に補強用サイドプレート１が積層され、最背面に補強用サイドプレート４が積層される。

図２に示すように、補強用サイドプレート１は、略長方形の板状に形成される。補強用サイドプレート１は、略長方形の四隅に、第１流入孔５（第１流入管）、第１流出孔６（第１流出管）、第２流入孔７（第２流入管）、第２流出孔８（第２流出管）が設けられる。
図３，４に示すように、各プレート２，３は、補強用サイドプレート１と同様に、略長方形の板状に形成される。また、各プレート２，３は、補強用サイドプレート１と同様の位置に第１流入孔５、第１流出孔６、第２流入孔７、第２流出孔８が設けられる。また、各プレート２，３は、複数の凸部９と複数の凹部１０とが一面に形成される。さらに、各プレート２，３は、外周部が積層方向に折り返され、突出した外周縁部１１を有する。
図５に示すように、補強用サイドプレート４は、補強用サイドプレート１等と同様に、略長方形の板状に形成される。補強用サイドプレート４は、第１流入孔５、第１流出孔６、第２流入孔７、第２流出孔８が設けられない。なお、図５では、補強用サイドプレート４に、第１流入孔５、第１流出孔６、第２流入孔７、第２流出孔８の位置を破線で示すが、補強用サイドプレート４にこれらが設けられているわけではない。

図６に示すように、補強用サイドプレート１と各プレート２，３とは、第１流入孔５同士、第１流出孔６同士、第２流入孔７同士、第２流出孔８同士がそれぞれ重なるように積層される。そして、各プレート２，３は、外周縁部１１が隣接するプレート２，３にロウ等により接合される。
これにより、第１流入孔５から流入した第１流体が第１流出孔６へ流れる第１流路１２が第１プレート２の背面と第２プレート３の前面との間に形成される。同様に、第２流入孔７から流入した第２流体が第２流出孔８へ流れる第２流路１３が第２プレート３の背面と第１プレート２の前面との間に形成される。
第１流入孔５から流入した第１流体は、短辺方向へ徐々に広がりながら、長辺方向へ流れて、第１流出孔６から流出する。同様に、第２流入孔７から流入した第１流体は、短辺方向へ徐々に広がりながら、長辺方向へ流れて、第２流出孔８から流出する。
第１流路１２を流れる第１流体と第２流路１３を流れる第２流体とは、プレート２，３を介して熱交換される。

プレート２，３に形成された凸部９と凹部１０との形状について説明する。
図７は、第２プレート３の凸部９の正面図である。図８は、第２プレート３の凹部１０の正面図である。図９は、第１プレート２の凸部９の正面図である。図１０は、第１プレート２の凹部１０の正面図である。なお、図７から図１０において、破線は等高線である。
また、図１１は、図７のＥ−Ｅ’断面図である。図１２は、図８のＦ−Ｆ’断面図である。図１３は、図９のＧ−Ｇ’断面図である。図１４は、図１０のＨ−Ｈ’断面図である。

図７に示すように、第２プレート３の凸部９は、積層方向から見た場合に、頂１４が略Ｓ字形状の平面に形成される。同様に、図８に示すように、第２プレート３の凹部１０は、積層方向から見た場合に、底１５が略Ｓ字形状の平面に形成される。
図９に示すように、第１プレート２の凸部９は、積層方向から見た場合に、頂１４が略Ｓ字形状が裏返されて得られる略逆Ｓ字形状の平面に形成される。同様に、図１０に示すように、第１プレート２の凹部１０は、積層方向から見た場合に、底１５が略Ｓ字形状が裏返されて得られる略逆Ｓ字形状の平面に形成される。

また、図１１，１３に示すように、第１プレート２及び第２プレート３の凸部９は、中空部分が存在する形状をしている。そして、図７，９の等高線が示すように、第１プレート２及び第２プレート３の凸部９は、プレート面と平行な面で切って得られる中空部分の断面積が、根元１６から頂１４へ向かって徐々に小さくなる。つまり、凸部９は、根元１６から頂１４へ向かってすぼんだ緩やかな曲面状になっている。
同様に、図１２，１４に示すように、第１プレート２及び第２プレート３の凹部１０は、中空部分が存在する形状をしている。そして、図８，１０の等高線が示すように、第１プレート２及び第２プレート３の凹部１０は、プレート面と平行な面で切って得られる中空部分の断面積が、根元１６から底１５へ向かって徐々に小さくなる。つまり、凹部１０は、根元１６から底１５へ向かってすぼんだ緩やかな曲面状になっている。

また、図７から図１０に示すように、第１プレート２及び第２プレート３の凸部９の頂１４と凹部１０の底１５とは、略Ｓ字状又は略逆Ｓ字状の平面の端部１９ａ，１９ｂが長辺方向を向くように形成される。

プレート２，３における凸部９と凹部１０との配置を説明する。
図１５は、図３のＡ−Ａ’断面図である。図１６は、図４のＢ−Ｂ’断面図である。図１７は、図３のＣ−Ｃ’断面図である。図１８は、図４のＤ−Ｄ’断面図である。図１９は、第１プレート２と第２プレート３との積層状態を示す図である。なお、図１９では、外周縁部１１を省略して示している。

図１５，１６に示すように、プレート２，３における凸部９と凹部１０とは、短辺方向に交互に配置される。同様に、図１７，１８に示すように、プレート２，３における凸部９と凹部１０とは、長辺方向に交互に配置される。
また、図１９に示すように、積層方向から見た場合に、第１プレート２に形成された凸部９と、第２プレート３に形成された凹部１０とが重なって、第１プレート２と第２プレート３とは積層される。また、同時に、積層方向から見た場合に、第１プレート２に形成された凹部１０と、第２プレート３に形成された凸部９とが重なって、第１プレート２と第２プレート３とは積層される。

図２０は、プレート２，３が積層された場合における凸部９の頂１４と凹部１０の底１５との重なり方を説明するための図である。
図２０に示すように、積層方向から見た場合に、頂１４の中心部１７と、底１５の中心部１８とが重なって、第１プレート２と第２プレート３とが積層される。なお、図２０では、斜線により頂１４と底１５とが重なった部分を示す。

そして、下側に積層されたプレート（図１９では、第２プレート３）に形成された凸部９の頂１４と、上側に積層されたプレート（図１９では、第１プレート２）に形成された凹部１０の底１５とが重なった部分がロウ等により接合される。つまり、第２プレート３に形成される凸部９の頂１４の中心部と、第１プレート２に形成される凹部１０の底１５の中心部とがロウ等により接合される。すなわち、各プレート２，３は、外周縁部１１接合されるとともに、凸部９の頂と凹部１０の底との重なった部分が接合されて、プレート２，３は積層される。

凸部９と凹部１０との付近における流体の流れを説明する。
図２１は、第２プレート３を下側、第１プレート２を上側に配置した場合における第２プレート３の凸部９と第１プレート２の凹部１０との斜視図である。図２１において、破線矢印は流体の流れを示す。

第１プレート２と第２プレート３との間に形成された第１流路１２を第１流体が流れる。下側に積層されたプレート（図２１では、第２プレート３）側を流れる第１流体は、中心部１７へ向かって凸部９に沿って図２１の手前側へ流れる（図２１の流れＦ１）。一方、上側に積層されたプレート（図２１では、第１プレート２）側を流れる第１流体は、中心部１８へ向かって凹部１０に沿って図２１の奥側へ流れる（図２１の流れＦ２）。つまり、下よりを流れる第１流体と、上よりを流れる第１流体とは凸部９と凹部１０とに沿って異なる方向へ流れる。そして、中心部１７，１８を過ぎると、下よりを流れる第１流体の一部が凸部９の頂１４を越え、上よりを流れる第１流体の一部が凹部１０の底１５を越え、下よりを流れる第１流体の一部と上よりを流れる第１流体の一部とが合流する（図２１の流れＦ３）。また、下よりを流れる第１流体の残りは、凸部９に沿って流れる（図２１の流れＦ４）。同様に、上よりを流れる第１流体の残りは、凹部１０に沿って流れる（図示されず）。
このように、凸部９と凹部１０とにより、第１流体は、凸部９と凹部１０とに沿いつつも、短辺方向及び積層方向に複雑に攪拌されて流れる。

また、上側に積層されたプレート（図２１では、第１プレート２）の裏側に形成された第２流路１３を第２流体が流れる。特に、第２流体の流体の一部は、凹部１０の裏側に沿って流れる（図２１の流れＦ５）。
同様に、下側に積層されたプレート（図２１では、第２プレート３）の裏側に形成された第２流路１３を第２流体が流れる。特に、第２流体の流体の一部は、凸部９の裏側に沿って流れる（図２１の流れＦ６）。

プレート式熱交換器２０の効果について説明する。
流路に急激な曲がり等がある場合、流体に渦等が生じて圧力損失が大きくなる。しかし、上述したように、流体は、凸部９と凹部１０とに沿って流れるため、渦等を生じづらく、圧力損失を抑えることができる。特に、凸部９の頂１４と凹部１０の底１５とは、端部が長辺方向を向くように形成されている。また、凸部９や凹部１０は、プレート面と平行な面で切って得た中空部分の断面積が、根元１６から頂１４又は底１５へ向かって徐々に小さくなるように、緩やかな曲面状に形成されている。そのため、流体が凸部９や凹部１０から剥離することなく、凸部９や凹部１０に沿って流れ易く、圧力損失を抑える効果が大きい。
したがって、プレート式熱交換器２０は、圧力損失が小さい。

また、プレート２，３には、中空部分が存在する凸部９及び凹部１０が形成される。つまり、凸部９と凹部１０とは、特許文献１に記載されたプレートに設けられた柱体のフィンとは異なり、中空部分が存在する凹凸である。そのため、凸部９と凹部１０とが形成された部分においても、表側と裏側との両側を流体が流れ、表側を流れる流体と裏側を流れる流体とが熱交換される。つまり、凸部９と凹部１０とは、熱抵抗とはならず、凸部９と凹部１０とを設けたことにより伝熱面積が減少することはない。
特に、凸部９と凹部１０とが曲面状に形成されているため、凸部９と凹部１０との凹凸から流体が剥離することなく、凹凸に沿って流体が流れる。そのため、凸部９と凹部１０との曲面状の面全体が有効な伝熱面となり、有効な伝熱面積が拡大する。
したがって、プレート式熱交換器２０は、熱交換効率がよい。

また、略Ｓ字形状の頂１４と略逆Ｓ字状の底１５とが重なるように、プレート２，３が積層される。そのため、上述したように、流体が凸部９と凹部１０とに沿いつつも、複雑に攪拌されて流れる。その結果、流路を流れる流体の温度分布が均一になり易い。流体が攪拌され温度分布が均一になることで、プレート付近を流れる流体だけが熱交換の対象となることを防止できる。
したがって、プレート式熱交換器２０は、熱交換効率がよい。

以上のように、プレート式熱交換器２０は、圧縮損失が小さく、熱交換効率がよい。そのため、所望の熱交換量を得る場合におけるプレート枚数が削減でき、プレート式熱交換器２０を小型化できる。また、プレート式熱交換器２０内の冷凍機油、ゴミ等の異物の滞留を抑えられ、信頼性を高くすることができる。

また、下側に積層されたプレートの凸部９の頂１４と、上側に積層されたプレートの凹部１０の底１５とが接合される。そのため、積層方向に所望の流路幅を得る場合において、積層方向の流路幅の半分の幅だけ凸部９と凹部１０とは積層方向に突出していればよい。すなわち、凸部９と凹部１０とをプレス加工により形成する場合、凸部９と凹部１０との押し出し寸法を小さくすることができる。プレス加工における押し出し寸法が小さければ、プレート材料の伸び率を抑えることができる。伸び率を抑えると、生産時のプレート寸法ばらつきを減らせ、割れ等の不良を防げる。したがって、プレート式熱交換器２０の信頼性を高くすることができる。さらに、プレート板厚の薄肉化も可能となり、材料費を低減できる。

なお、上記説明では、略Ｓ字形状又は略逆Ｓ字形状の頂１４及び底１５が長辺方向を向くとした。しかし、略Ｓ字形状又は略逆Ｓ字形状の頂１４及び底１５の向きを変え、やや短辺方向を向くように傾けてもよい。頂１４及び底１５の向きを変えることにより、流体が凸部９や凹部１０部分へ流入する角度が変化し、流体の流れが変化する。また、略Ｓ字形状の頂１４及び底１５の長辺方向に対する向きを変えることにより、頂１４と底１５とが重なる部分の面積が変わり、接合面積が変わる。したがって、凸部９や凹部１０の配置を変更することにより、熱交換効率、圧力損失、接合強度を調整可能である。

実施の形態２．
実施の形態１では、第１プレート２の凸部９と凹部１０とは、頂１４又は底１５が略逆Ｓ字形状に形成され、第２プレート３の凸部９と凹部１０とは、頂１４又は底１５が略Ｓ字形状に形成された。そして、プレート２，３は、積層方向から見た場合に、略Ｓ字形状の頂１４と、略逆Ｓ字状の底１５とが重なって積層された。
実施の形態２では、第１プレート２の凸部９と凹部１０とも、第２プレート３の凸部９と凹部１０と同様に、頂１４又は底１５が略Ｓ字形状に形成される。そして、プレート２，３は、積層方向から見た場合に、略Ｓ字形状の頂１４と、略Ｓ字形状の底１５とが重なって積層される。

図２２は、プレート２，３が積層された場合における凸部９の頂１４と凹部１０の底１５との重なり方を説明するための図である。
図２２に示すように、略Ｓ字形状の平面に形成された凸部９の頂１４全面と、略Ｓ字形状の平面に形成された凹部１０の底１５全面とが、プレート面方向において一致するように、第１プレート２と第２プレート３とが積層される。つまり、略Ｓ字形状の頂１４全面と、略Ｓ字状の底１５全面とが重なり合う。なお、図２２では、斜線により頂１４と底１５とが重なった部分を示す。
そして、第２プレート３に形成される凸部９の頂１４全面と、第１プレート２に形成される凹部１０の底１５全面とがロウ等により接合される。

図２３は、第２プレート３を下側、第１プレート２を上側に配置した場合における第２プレート３の凸部９と第１プレート２の凹部１０との斜視図である。図２３において、破線矢印は流体の流れを示す。
第１プレート２と第２プレート３との間に形成された第１流路１２を第１流体が流れる。第１流体は、上流から下流へ向かって凸部９と凹部１０とに沿って図２３の手前を流れる（図２３の流れＦ１）。
また、上側に積層されたプレート（図２３では、第１プレート２）の裏側に形成された第２流路１３を第２流体が流れる。特に、第２流体の流体の一部は、凹部１０の裏側に沿って流れる（図２３の流れＦ２）。
同様に、下側に積層されたプレート（図２３では、第２プレート３）の裏側に形成された第２流路１３を第２流体が流れる。特に、第２流体の流体の一部は、凸部９の裏側に沿って流れる（図２３の流れＦ３）。

実施の形態２に係るプレート式熱交換器２０は、実施の形態１に係るプレート式熱交換器２０に比べ、流体の流れが複雑にならず、流体を攪拌する効果は小さくなるが、プレート２，３の接合面積を大きくできる。そのため、実施の形態２に係るプレート式熱交換器２０は、接合強度が高い。接合強度が高いため、ＣＯ_２等の高圧で動作する冷媒を使用できる。

実施の形態３．
実施の形態１では、凸部９と凹部１０とが短辺方向及び長辺方向に交互に配置されたプレート式熱交換器２０について説明した。実施の形態３では、凸部９と凹部１０とが短辺方向にのみ交互に配置されたプレート式熱交換器２０について説明する。

図２４は、第１プレート２の正面図である。図２５は、図２４のＩ−Ｉ’断面図である。図２６は、第２プレート３の正面図である。図２７は、図２６のＪ−Ｊ’断面図である。

図２４，２５に示すように、第１プレート２における凸部９と凹部１０とは、短辺方向に交互に配置される。しかし、第１プレート２における凸部９と凹部１０とは、長辺方向にはどちらか一方のみが配置される。
同様に、図２６，２７に示すように、第２プレート３における凸部９と凹部１０とは、短辺方向に交互に配置される。しかし、第２プレート３における凸部９と凹部１０とは、長辺方向にはどちらか一方のみが配置される。
このように、長辺方向に凸部９か凹部１０の一方を連続して配置したため、下側を凸部９、上側を凹部１０により挟まれた流路と、下側を凹部１０、上側を凸部９により挟まれた流路とが、短辺方向に交互に形成される。

実施の形態３に係るプレート式熱交換器２０は、実施の形態１に係るプレート式熱交換器２０に比べ、流体を攪拌する効果は小さくなるが、圧力損失を低減する効果は大きくなる。このため、ゴミやスラッジ等による流路の閉塞を防ぐことができる。

実施の形態４．
実施の形態１では、凸部９の頂１４と凹部１０の底１５とが略Ｓ字形状の平面に形成されたプレート式熱交換器２０について説明した。実施の形態４では、凸部９の頂１４と凹部１０の底１５とが他の曲線形状の平面に形成されたプレート式熱交換器２０について説明する。

図２８から図３１は、凸部９の頂１４と凹部１０の底１５とを簡易的に示す図である。なお、図２８から図３１において、実線は頂１４を示し、破線は底１５を示す。また、図２８から図３１では、頂１４と底１５との形状を、線状に示すが、実際には所定の面積を有する平面状である。
図２８は、頂１４と底１５とを１／４円弧形状の平面とした例を示す。図２９は、頂１４と底１５とを半円形状の平面とした例を示す。図３０は、頂１４と底１５とを略Ｓ字形状を４つに均等に切断分割した形状の平面とした例を示す。図３１は、頂１４と底１５とを略Ｓ字形状を中心で２つに切断分割した形状の平面とした例を示す。

図２８から図３１に示すように、頂１４と底１５とは、円、楕円等の一部からなる所定の曲線形状の平面としてもよい。なお、頂１４と底１５とをどのような形状とした場合であっても、凸部９と凹部１０とは、プレート面と平行な面で切って得た中空部分の断面積が、根元１６から頂１４又は底１５へ向かって徐々に小さくなるように形成される。

実施の形態４に係るプレート式熱交換器２０は、実施の形態１に係るプレート式熱交換器２０と同様に、圧力損失を抑えつつ、伝熱性能を高くすることができる。

実施の形態５．
実施の形態５では、外周縁部１１を短辺方向に変位する波形状に形成したプレート式熱交換器２０について説明する。

図３２は、第１プレート２の斜視図である。図３３は、図３２の破線で囲んだ部分の拡大図である。
図３２，３３に示すように、長辺方向の外周縁部１１は、近傍に形成された凸部９と凹部１０との少なくともいずれかに沿って、短辺方向に変位する波形状に形成される。

実施の形態５に係るプレート式熱交換器２０は、凸部９と凹部１０とだけでなく、波形状に形成された外周縁部１１によっても、流体が撹拌されるため、熱交換効率が高い。

なお、以上の実施の形態に係るプレート式熱交換器２０は、プレス加工により容易に製造することができる。特に、平面プレートに以上の実施の形態で説明した凸部９や凹部１０等の加工を施し、積層すればよい。つまり、平面プレートに、別途加工したフィンなどを取り付ける必要はない。
したがって、以上の実施の形態に係るプレート式熱交換器２０は、量産性に優れており、加工コスト、材料コストを抑えることができる。

実施の形態６．
実施の形態６では、以上の実施の形態で説明したプレート式熱交換器２０の活用例であるヒートポンプ式暖房給湯システム１１０について説明する。

図３４は、実施の形態６に係るヒートポンプ式暖房給湯システム１１０の構成を示す概略図である。
ヒートポンプ式暖房給湯システム１１０は、圧縮機１１１、第１熱交換器１１２、第１膨張弁１１３、第２熱交換器１１４を順次接続する主冷媒回路１１６と、第１熱交換器１１２、暖房給湯用水利用装置１１５を順次接続する水回路１１７とを備える。
ここで、第１熱交換器１１２は、以上の実施の形態で説明したプレート式熱交換器２０である。また、圧縮機１１１、第１熱交換器１１２、第１膨張弁１１３、第２熱交換器１１４、及びこれらを順次接続する主冷媒回路１１６は、ユニット内に収納され、これをヒートポンプ装置１１８と呼ぶ。

第１熱交換器１１２では、圧縮機１１１が圧縮した冷媒と、水回路１１８を流れる流体（ここでは、水）とを熱交換する。ここでは、第１熱交換器１１２において熱交換されることにより、冷媒が冷され、水が温められる。第１膨張弁１１３は、第１熱交換器１１２で熱交換された冷媒を膨張させる。第２熱交換器１１４では、第１膨張弁１１３の制御に従い膨張した冷媒と空気との熱交換を行う。ここでは、第２熱交換器１１４において熱交換されることにより、冷媒が暖められ、空気が冷やされる。そして、温められた冷媒は、圧縮機１１１へ吸入される。
一方、水回路１１８では、上述したように、第１熱交換器１１２で熱交換されることにより水は温められ、温められた水は暖房給湯用水利用装置１２０へ流れて、給湯や暖房に利用される。

以上の実施の形態で説明したように、プレート式熱交換器２０は、安価に製造できる上に、圧縮損失が小さく、熱交換効率がよい。したがって、本実施の形態で説明したヒートポンプ式暖房給湯システム１１０にプレート式熱交換器２０を搭載すると、安価な上に、効率がよく消費電力量が抑えられＣＯ_２排出量を低減できるヒートポンプ式暖房給湯システムを実現できる。
なお、ここでは、以上の実施の形態で説明したプレート式熱交換器２０で冷媒と水とを熱交換させるヒートポンプ式暖房給湯システムについて説明した。しかし、これに限らず、以上の実施の形態で説明したプレート式熱交換器２０は、発電、食品の加熱殺菌処理機器等多くの産業、家庭用機器に利用可能である。

１ 補強用サイドプレート、２ 第１プレート、３ 第２プレート、４ 補強用サイドプレート、５ 第１流入孔、６ 第１流出孔、７ 第２流入孔、８ 第２流出孔、９ 凸部、１０ 凹部、１１ 外周縁部、１２ 第１流路、１３ 第２流路、１４ 頂、１５ 底、１６ 根元、２０ プレート式熱交換器。

Claims (13)

1. 複数のプレートが積層されて形成されたプレート式熱交換器であり、
   前記複数のプレートの各プレートは、複数の凸部と、複数の凹部とが形成され、
   前記複数の凸部の各凸部は、積層方向から見た場合に頂が所定の曲線形状に形成され、
   前記複数の凹部の各凹部は、積層方向から見た場合に底が所定の曲線形状に形成された
   ことを特徴とするプレート式熱交換器。
2. 前記各凸部は、中空が存在する形状をしていて、プレート面と平行な面で切った場合に得られる中空部分の断面積が、根元から前記曲線形状の頂へ向かって徐々に小さくなり、
   前記各凹部は、中空が存在する形状をしていて、プレート面と平行な面で切った場合に得られる中空部分の断面積が、根元から前記曲線形状の底へ向かって徐々に小さくなる
   ことを特徴とする請求項１に記載のプレート式熱交換器。
3. 前記各プレートは、積層方向から見た場合に、そのプレートが有する凸部と、隣接するプレートが有する凹部とが重なるとともに、そのプレートが有する凹部と、前記隣接するプレートが有する凸部とが重なって、前記隣接するプレートと積層された
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のプレート式熱交換器。
4. 前記各プレートは、積層方向から見た場合に、そのプレートが有する凹部の前記曲線形状の底と、そのプレートの下側に隣接して積層されたプレートが有する凸部の前記曲線形状の頂とが重なった部分が接合された
   ことを特徴とする請求項３に記載のプレート式熱交換器。
5. 前記各凸部は、積層方向から見た場合に頂が略Ｓ字の曲線形状に形成され、
   前記各凹部は、積層方向から見た場合に底が略Ｓ字の曲線形状に形成された
   ことを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載のプレート式熱交換器。
6. 前記各プレートは、積層方向から見た場合に、そのプレートが有する凹部の前記略Ｓ字の曲線形状の底が、そのプレートの下側に隣接して積層されたプレートが有する凸部の前記略Ｓ字の曲線形状の頂に、丁度重なって積層された
   ことを特徴とする請求項５に記載のプレート式熱交換器。
7. 前記プレート式熱交換器は、第１プレートと第２プレートとが交互に積層されて形成され、
   前記第１プレートに形成された前記各凹部は、積層方向から見た場合に底が、裏返った略Ｓ字である略逆Ｓ字の曲線形状に形成され、
   前記第２プレートに形成された前記各凸部は、積層方向から見た場合に頂が略逆Ｓ字の曲線形状に形成され、
   前記第１プレートは、積層方向から見た場合に、凹部の前記略逆Ｓ字の曲線形状の底における一部が、その第１プレートの下側に隣接して積層された第２プレートが有する凸部の前記略Ｓ字の曲線形状の頂における一部に、重なって積層された
   ことを特徴とする請求項４に記載のプレート式熱交換器。
8. 前記各プレートは、略長方形に形成され、短辺方向に前記凸部と前記凹部とが交互に並んで形成された
   ことを特徴とする請求項１から７までのいずれかに記載のプレート式熱交換器。
9. 前記各プレートは、略長方形に形成され、長辺方向に前記凸部と前記凹部とが交互に並んで形成された
   ことを特徴とする請求項１から８までのいずれかに記載のプレート式熱交換器。
10. 前記各プレートは、外周部が積層方向に突出した外周縁部を有する略長方形に形成され、
    前記外周縁部のうち長辺方向の外周縁部は、短辺方向に変位する波形状に形成された
    ことを特徴とする請求項１から９までのいずれかに記載のプレート式熱交換器。
11. 前記各プレートは、前記長辺方向の外周縁部の近傍に、前記凸部と前記凹部との少なくともいずれかが複数並んで形成され、
    前記長辺方向の外周縁部は、近傍に形成された前記凸部と前記凹部との少なくともいずれかに沿って、短辺方向に変位する波形状に形成された
    ことを特徴とする請求項１０に記載のプレート式熱交換器。
12. 前記各プレートは、プレス加工により製造された
    ことを特徴とする請求項１から１１までのいずれかに記載のプレート式熱交換器。
13. 圧縮機と、第１熱交換器と、膨張機構と、第２熱交換器とが配管で接続された冷媒回路を備え、
    前記冷媒回路に接続された前記第１熱交換器は、
    複数のプレートが積層されて形成されたプレート式熱交換器であり、
    前記複数のプレートの各プレートは、複数の凸部と、複数の凹部とが形成され、
    前記複数の凸部の各凸部は、積層方向から見た場合に頂が所定の曲線形状に形成され、
    前記複数の凹部の各凹部は、積層方向から見た場合に底が所定の曲線形状に形成された
    ことを特徴とするヒートポンプ装置。

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