JP2014081165A - プレート式熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、流体が供給される通路の終端側が流体の圧力の影響で損傷することを抑制できるプレート式熱交換器を提供する。
【解決手段】 本発明は、最外層にある二つの伝熱プレートのうち、一方の伝熱プレートに重ね合わされるエンドプレートを備え、エンドプレートは、伝熱プレートの開口部に重なるように配置される積層部であって、第一通路及び第二通路の少なくとも何れか一方を構成する開口部と重複した位置に設けられる貫通孔を有する積層部と、貫通孔と重複する開口部の周辺部全域を包含する領域を覆う封止部とを備え、封止部は、積層部における貫通孔の周辺部に対して間隔があくように形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、プレート式熱交換器に関し、特には、ブレージングタイプのプレート式熱交換器に関する。

従来から、プレート式熱交換器の一つとして、ブレージングタイプのプレート式熱交換器が提供されている。かかるプレート式熱交換器は、図１３Ａ及び図１３Ｂに示す如く、少なくとも四箇所に開口部２２〜２５，３２〜３５を有する複数の伝熱プレート２，３であって、四箇所のそれぞれの開口部２２〜２５，３２〜３５を連ならせた状態で積層された複数の伝熱プレート２，３と、最外層にある二枚の伝熱プレート２，３のうち、一方の伝熱プレート（以下、最下層伝熱プレートという）３に重ね合わされたエンドプレート４とを備える。

この種のプレート式熱交換器１において、複数の伝熱プレート２，３及びエンドプレート４がロウ付けされることで、各伝熱プレート２，３を境にして第一流体Ｈを流通させる第一流路Ｒ１と第二流体Ｃを流通させる第二流路Ｒ２とが交互に形成されている。また、複数の伝熱プレート２，３の開口部２２〜２５，３２〜３５が四箇所のそれぞれで連なり、第一流路Ｒ１に第一流体Ｈを流出入させる一対の第一通路Ｒａ，Ｒｂが形成されるとともに、第二流路Ｒ２に第二流体Ｃを流出入させる一対の第二通路Ｒｃ，Ｒｄが形成されている。そして、上述の如く、エンドプレート４は、最下層伝熱プレート３に重ね合わされることで、第一通路Ｒａ，Ｒｂ及び第二通路Ｒｃ，Ｒｄのそれぞれにおける一方の開放端を閉じている。すなわち、エンドプレート４は、第一通路Ｒａ，Ｒｂ及び第二通路Ｒｃ，Ｒｄの終端を画定している。

これにより、この種のプレート式熱交換器１において、最外層にある二枚の伝熱プレート２，３のうち、他方の伝熱プレート（以下、最上層伝熱プレートという）２の開口部２２〜２５のそれぞれが第一通路Ｒａ，Ｒｂ及び第二通路Ｒｃ，Ｒｄの流入出口を構成している。すなわち、一方の第一通路Ｒａ及び一方の第二通路Ｒｃは、最上層伝熱プレート２側から流体を流入させるとともに、他方の第一通路Ｒｂ及び他方の第二通路Ｒｄは、最上流伝熱プレート２側に流体を流出させるように形成されている（例えば、特許文献１、２参照）。

特開２００６−６４２８１号公報 特開２０１０−０８５０９４号公報

ところで、この種のプレート式熱交換器１において、第一通路Ｒａ及び第二通路Ｒｃの終端がエンドプレート４によって画定されているため、供給された流体（第一流体Ｈ及び第二流体Ｃの少なくとも何れか一方）の圧力ＷＰがエンドプレート４に直接作用する。

そのため、エンドプレート４に作用する流体の圧力ＷＰは、第一通路Ｒａや第二通路Ｒｃ（開口部２２，３２，２４，３４）の周辺部に対応する領域内にあるエンドプレート４と伝熱プレート３との接合部分Ｐ１や、伝熱プレート２，３同士の接合部分Ｐ１に対して引っ張り作用を生じさせる。すなわち、最上層伝熱プレート２側から供給される流体の圧力ＷＰは、エンドプレート４における第一流路Ｒ１及び第二流路Ｒ２の少なくとも何れか一方と対応する領域を外側に押し出そうとする衝撃圧として作用する。これに伴い、エンドプレート４と一体化した伝熱プレート２，３が外側に向けて引っ張られ、エンドプレート４と伝熱プレート３との接合部分Ｐ１や、伝熱プレート２，３同士の接合部分Ｐ１に応力が集中的に作用する。

また、この種のプレート式熱交換器１には、エンドプレート４に重ね合わされて該エンドプレート４に対してロウ付けされた補強板４２を備えたものもある。かかるプレート式熱交換器１においては、上述の如く、流体の圧力ＷＰが第一通路Ｒａ及び第二通路Ｒｃの終端を画定するエンドプレート４を外側に向けて押し出すように作用すると、エンドプレート４が補強板４２を外側に向けて押圧する。その結果、エンドプレート４における第一通路Ｒａ及び第二通路Ｒｃの少なくとも何れか一方の周辺部と対応する領域と補強板４２との接続部分Ｐ２に応力が集中的に作用する。

そのため、従来のプレート式熱交換器１では、供給される流体の圧力ＷＰが大きいときに、第一通路Ｒａ及び第二通路Ｒｃの少なくとも何れか一方の終端側で、第一流路Ｒ１及び第二流路Ｒ２の少なくとも何れか一方の周辺部Ｐ１，Ｐ２が圧力ＷＰの影響を受けて破損（疲労破壊）する可能性がある。

そこで、本発明は、斯かる実情に鑑み、流体が供給される通路の終端側が流体の圧力の影響で損傷することを抑制できるプレート式熱交換器を提供することを課題とする。

本発明に係るプレート式熱交換器は、少なくとも四箇所に開口部を有する複数の伝熱プレートであって、互いに重ね合わされた状態でロウ付けされた複数の伝熱プレートを備え、第一流体を流通させる第一流路と第二流体を流通させる第二流路とが各伝熱プレートを境にして交互に形成され、且つ、四箇所の開口部のそれぞれが連なって、第一流路に対して第一流体を流出入させる一対の第一通路が形成されるとともに、第二流路に対して第二流体を流出入させる一対の第二通路が形成されたプレート式熱交換器において、最外層にある二つの伝熱プレートのうち、一方の伝熱プレートに重ね合わされるエンドプレートを備え、エンドプレートは、伝熱プレートの四箇所に形成された開口部に重なるように配置される板状の積層部であって、第一流体を流入させる第一通路及び第二流体を流入させる第二通路の少なくとも何れか一方を構成する開口部と重複した位置に貫通孔を有する積層部と、積層部における貫通孔の周辺部全域を包含する領域を外側から覆い、第一通路及び第二通路の少なくとも何れか一方の終端を画定する封止部とを備え、封止部は、積層部における貫通孔の周辺部に対して間隔をあけて設けられていることを特徴とする。

上記構成によれば、エンドプレートの積層部における第一通路及び第二通路の少なくとも何れか一方を構成する開口部と重複した位置に貫通孔が形成されているため、伝熱プレートの開口部とエンドプレートの貫通孔とが連続（連通）する。しかし、封止部が積層部における貫通孔の周辺部全域を包含する領域を外側から覆っているため、第一通路及び第二通路の少なくとも何れか一方の開放端は、封止部によって閉じられる。これにより、第一通路及び第二通路は、最外層にある二つの伝熱プレートのうち、一方の伝熱プレート側が閉じられた状態になる。すなわち、エンドプレート（封止部）は、最外層にある一方の伝熱プレート側で第一通路及び第二通路の終端を画定する。なお、エンドプレートの積層部に対し、第一流体又は第二流体を流入させる第一通路又は第二通路の何れか一方を形成する開口部（流体の圧力の低い通路を形成する開口部）、第一流体を流出させる第一通路を形成する開口部、及び第二流体を流出させる第二通路を形成する開口部と対応した貫通孔が設けられない場合には、エンドプレート（積層部）がこれらの通路の開放端を直接的に閉じ、流体（第一流体、第二流体）を流出入させる通路の終端を画定する。

これに伴い、第一流体及び第二流体は、最外層の二つの伝熱プレートのうち、他方の伝熱プレート側から供給される。すなわち、第一通路及び第二通路となる他方の伝熱プレートの開口部から第一流体及び第二流体のそれぞれが供給される。これにより、一方の第一通路に供給された第一流体は、第一流路を流れて他方の第一通路から排出され、一方の第二通路に供給された第二流体は、第二流路を流れて他方の第二通路から排出される。従って、第一流路を流通する第一流体と、第二流路を流通する第二流体とが伝熱プレートを介して互いに熱交換を行う。

そして、上述の如く、最外層にある二つの伝熱プレートのうち、他方の伝熱プレート側から第一流体及び第二流体が供給されると、その流体の圧力が最外層にある二つの伝熱プレートのうち、一方の伝熱プレート側にあるエンドプレートに作用する。上記構成のプレート式熱交換器において、エンドプレートの積層部は、伝熱プレートの四箇所に形成された開口部に重なるように配置されるとともに、第一流体を流入させる第一通路及び第二流体を流入させる第二通路の少なくとも何れか一方（流通する流体の圧力の高い通路）を構成する開口部と重複した位置に設けられる貫通孔を有するため、供給された流体（第一流体又は第二流体）は貫通孔を通過した上で封止部に誘導されて封止部と積層部における貫通孔の周辺部との間に流れ込む。

そうすると、封止部と積層部における貫通孔の周辺部との間に流れ込んだ流体は、封止部及び積層部のそれぞれに流体の圧力を作用させる。すなわち、流体は、積層部における貫通孔の周辺部に対し、流体の供給方向とは反対向きの圧力（最外層にある二つの伝熱プレートのうち、他方の伝熱プレート側に向けて押圧する圧力）を作用させる。これにより、積層部における貫通孔の周辺部には、封止部側からの圧力と、第一通路又は第二通路の流入口側からの圧力とが作用する。すなわち、封止部と積層部との間に流れ込んだ流体が、貫通孔の周辺部に対して背圧を作用させる。その結果、積層部における貫通孔の周辺部は押し引きされることなくバランスのとれた状態で維持する。これにより、エンドプレートと、該エンドプレートに対して直接的又は間接的に接続された伝熱プレートとの接続部分に集中的な応力が作用しなくなり、流体の圧力の影響で伝熱プレートが損傷（疲労破壊）することが抑制される。

本発明の一態様として、貫通孔は、開口部よりも小径である、ことが好ましい。このようすれば、積層部における貫通孔の周辺部が伝熱プレートの開口部の内周よりも内側に延在する。従って、貫通孔の周辺部における両面において、流体の圧力を受ける面積が大きくなる。その結果、積層部における貫通孔の周辺部は、流体の圧力の作用で押し引きされることなく、バランスのとれた状態で確実に維持する。

本発明の他態様として、積層部における貫通孔の周辺部と封止部とが間隔をあけた状態で部分的に連結されている、ようにし得る。このようにすれば、積層部の貫通孔を通過した流体は、貫通孔の周辺部と封止部との連結部分を躱して貫通孔の周辺部と封止部との間に流れ込む。このとき、流体は封止部に案内されつつ貫通孔の周辺部と封止部との間に流れ込むため、流体の圧力は、封止部を外側に押し出すようにも作用する。しかし、上述の如く、貫通孔の周辺部と封止部とが部分的に連結されることで、応力が発生するような封止部の変形等が制限される。これにより、エンドプレートの保護も確実となる。

本発明の別の態様として、積層部は、伝熱プレートに対して重ね合わされる板状の基板と、基板に重ね合わされた補強板であって、基板よりも厚肉な補強板とを備え、貫通孔は、基板及び補強板を貫通して形成され、封止部は、貫通孔を覆うように補強板に重ね合わされている、ようにし得る。上記構成によれば、積層部が基板と補強板とによって二重構造となり、また、補強板の厚みによって貫通孔の周辺部の機械的な剛性が高まる。これにより、流体の圧力のかかり方が偏っても、貫通孔の周辺部が不用意に変形することが確実に防止される。

以上のように、本発明に係るプレート式熱交換器によれば、流体が供給される通路の終端側が流体の圧力の影響で損傷することを抑制できるという優れた効果を奏し得る。

図１は、本発明の一実施形態に係るプレート式熱交換器の全体斜視図である。 図２は、同実施形態に係るプレート式熱交換器の縦断面図であって、図１のＩ−Ｉ断面図である。 図３は、同実施形態に係るプレート式熱交換器の縦断面図であって、図１のＩI−ＩI断面図である。 図４は、同実施形態に係るプレート式熱交換器を構成する第一伝熱プレートの説明図であって、図４Ａは、第一面から見た第一伝熱プレートの平面図であり、図４Ｂは、第二面から見た第一伝熱プレートの平面図である。 図５は、同実施形態に係るプレート式熱交換器を構成する第二伝熱プレートの説明図であって、図５Ａは、第一面から見た第二伝熱プレートの平面図であり、図５Ｂは、第二面から見た第二伝熱プレートの平面図である。 図６は、同実施形態に係るプレート式熱交換器を構成する第一伝熱プレート及び第二伝熱プレートの積層態様の説明図である。 図７は、同実施形態に係るプレート式熱交換器の部分断面図であって、図７Ａは、同実施形態に係るプレート式熱交換器の第一通路を含む部分断面図であり、図７Ｂは、同実施形態に係るプレート式熱交換器の第二通路を含む部分断面図である。 図８は、本発明の他実施形態に係るプレート式熱交換器の部分断面図であって、図８Ａは、同実施形態に係るプレート式熱交換器の第一通路を含む部分断面図であり、図８Ｂは、同実施形態に係るプレート式熱交換器の第二通路を含む部分断面図である。 図９は、本発明の別の実施形態に係るプレート式熱交換器の部分断面図であって、図９Ａは、同実施形態に係るプレート式熱交換器の第一通路を含む部分断面図であり、図９Ｂは、同実施形態に係るプレート式熱交換器の第二通路を含む部分断面図である。 図１０は、本発明のさらに別の実施形態に係るプレート式熱交換器の部分断面図であって、図１０Ａは、同実施形態に係るプレート式熱交換器の第一通路を含む部分断面図であり、図１０Ｂは、同実施形態に係るプレート式熱交換器の第二通路を含む部分断面図である。 図１１は、本発明のさらに別の実施形態に係るプレート式熱交換器の部分断面図であって、図１１Ａは、同実施形態に係るプレート式熱交換器の第一通路を含む部分断面図であり、図１１Ｂは、同実施形態に係るプレート式熱交換器の第二通路を含む部分断面図である。 図１２は、本発明のさらに別の実施形態に係るプレート式熱交換器の部分断面図であって、図１２Ａは、同実施形態に係るプレート式熱交換器の第一通路を含む部分断面図であり、図１２Ｂは、同実施形態に係るプレート式熱交換器の第二通路を含む部分断面図である。 図１３は、従来のプレート式熱交換器のプレート式熱交換器の縦断面図であって、図１３Ａは、第一通路及び第一流路を含む断面図であり、図１３Ｂは、第二通路及び第二流路を含む断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係るプレート式熱交換器について、添付図面を参照して説明する。

プレート式熱交換器は、図１に示す如く、重ね合わされた複数の伝熱プレート２，３と、複数の伝熱プレート２，３を挟み込むエンドプレート４及びフレームプレート５とを備える。

より具体的には、プレート式熱交換器は、図２及び図３に示す如く、少なくとも四箇所に開口部２２，２３，２４，２５，３２，３３，３４，３５を有する複数の伝熱プレート２，３であって、互いに重ね合わされた複数の伝熱プレート２，３と、最外層にある二つの伝熱プレート２，３のうち、一方の伝熱プレート（以下、最下層伝熱プレートという）３に重ね合わされるエンドプレート４とを備える。また、本実施形態に係るプレート式熱交換器１は、最外層にある二つの伝熱プレート２，３のうち、他方の伝熱プレート（以下、最上層伝熱プレートという）２に重ね合わされるフレームプレート５を備える。

本実施形態に係るプレート式熱交換器１は、二種類の伝熱プレート２，３を備える。なお、以下の説明において、便宜上、二種類の伝熱プレート２，３のうち、一方の伝熱プレート２を第一伝熱プレートといい、他方の伝熱プレート３を第二伝熱プレートということとする。

第一伝熱プレート２及び第二伝熱プレート３は、図４及び図５に示す如く、共通した基本形態を有する。すなわち、第一伝熱プレート２及び第二伝熱プレート３のそれぞれは、第一面Ｓ１と反対側の第二面Ｓ２とを有する伝熱部２０，３０であって、平面視四角形状の伝熱部２０，３０と、該伝熱部２０，３０の外周端縁全周から第二面Ｓ２側に延出した環状の嵌合部２１，３１とを備える。

第一伝熱プレート２及び第二伝熱プレート３は、第一方向における伝熱部２０，３０の両端部のそれぞれに、第一方向と直交する第二方向に間隔をあけて二つの開口部２２，２３，２４，２５，３２，３３，３４，３５を有する。また、第一伝熱プレート２及び第二伝熱プレート３は、伝熱部２０，３０の第一面Ｓ１及び第二面Ｓ２の両面に複数の凹条及び凸条（採番しない）を有する。

より具体的には、第一伝熱プレート２及び第二伝熱プレート３のそれぞれの伝熱部２０，３０には、四つの開口部２２，２３，２４，２５，３２，３３，３４，３５（以下、四つの開口部２２，２３，２４，２５，３２，３３，３４，３５のそれぞれを、第一開口部２２，３２、第二開口部２３，３３、第三開口部２４，３４、第四開口部２５，３５という）が形成されている。

第一開口部２２，３２は、第一方向の一方の端部における第二方向の一方の端部に設けられ、第二開口部２３，３３は、第一方向の他方の端部における第二方向の一方の端部に設けられている。これに対し、第三開口部２４，３４は、第一方向の他方の端部における第二方向の他方の端部に設けられ、第四開口部２５，３５は、第一方向の一方の端部における第二方向の他方の端部に設けられている。

そして、第一伝熱プレート２の伝熱部２０において、第一開口部２２の周辺部及び第二開口部２３の周辺部（図４Ａにおいてハッチングを付した領域）は、凹条及び凸条の形成された他の領域に対して該伝熱部２０の第二面Ｓ２側に変位するように形成されている。また、第一伝熱プレート２の伝熱部２０において、第三開口部２４の周辺部及び第四開口部２５の周辺部（図４Ｂにおいてハッチングを付した領域）は、凹条及び凸条の形成された他の領域に対して当該伝熱部２０の第一面Ｓ１側に変位するように形成されている。

これに対し、第二伝熱プレート３の伝熱部３０において、第三開口部３４の周辺部及び第四開口部３５の周辺部（図５Ａにおいてハッチングを付した領域）は、凹条及び凸条の形成された他の領域に対して伝熱部２０の第二面Ｓ２側に変位するように形成されている。また、第二伝熱プレート３の伝熱部２０において、第一開口部３２の周辺部及び第二開口部３３の周辺部（図５Ｂにおいてハッチングを付した領域）は、凹条及び凸条の形成された他の領域に対して当該伝熱部２０の第一面Ｓ１側に変位するように形成されている。

そして、第一伝熱プレート２（伝熱部２０）の凸条、及び第二伝熱プレート３（伝熱部３０）の凸条は、互いに重ね合わされた状態で、交差衝合するように配置されている。なお、第一伝熱プレート２（伝熱部２０）及び第二伝熱プレート３（伝熱部３０）において、凹条及び凸条は、交互に配列されている。

第一伝熱プレート２及び第二伝熱プレート３のそれぞれにおいて、嵌合部２１，３１は、伝熱部２０，３０側から外側（先端側）に向けて拡大するように形成されている。これにより、嵌合部２１，３１は、二種類の伝熱プレート２，３（第一伝熱プレート２及び第二伝熱プレート３）が交互に積層された状態で、隣り合う伝熱プレート２，３（第一伝熱プレート２又は第二伝熱プレート３）の嵌合部２１，３１に嵌合するように構成される。

そして、第一伝熱プレート２及び第二伝熱プレート３は、図６に示す如く、交互に積層される。その上で、第一伝熱プレート２及び第二伝熱プレート３は、ロウ付けによって一体的に結合されている。すなわち、図２及び図３に示す如く、第一伝熱プレート２は、伝熱部２０の凸条を第二伝熱プレート３の伝熱部３０の凸条に交差衝合させるとともに、嵌合部２１を第二伝熱プレート３の嵌合部３１に嵌合させ、第二伝熱プレート３は、伝熱部３０の凸条を第一伝熱プレート２の伝熱部２０の凸条に交差衝合させるとともに、嵌合部３１を第一伝熱プレート２の嵌合部２１に嵌合させている。

これにより、本実施形態に係るプレート式熱交換器１は、第一流体Ｈを流通させる第一流路Ｒ１と第二流体Ｃを流通させる第二流路Ｒ２とが各伝熱プレート２，３を境にして交互に形成され、且つ、四箇所の開口部２２，２３，２４，２５，３２，３３，３４，３５のそれぞれが連なって、第一流路Ｒ１に対して第一流体Ｈを流出入させる一対の第一通路Ｒａ，Ｒｂが形成されるとともに、第二流路Ｒ２に対して第二流体Ｃを流出入させる一対の第二通路Ｒｃ，Ｒｄが形成されている。なお、以下の説明において、便宜上、一対の第一通路Ｒａ，Ｒｂのうち、一方の第一通路Ｒａを流入用第一通路といい、他方の第一通路Ｒｂを流出用第一通路ということとする。また、一対の第二通路Ｒｃ，Ｒｄのうち、一方の第二通路Ｒｃを流入用第二通路といい、他方の第二通路Ｒｄを流出用第二通路ということとする。

エンドプレート４は、図２、図３、図７Ａ、及び図７Ｂに示す如く、伝熱プレート２，３の四箇所に形成された開口部２２，２３，２４，２５，３２，３３，３４，３５に重なるように配置される積層部４０であって、第一流体Ｈを流入させる流入用第一通路Ｒａ及び第二流体Ｃを流入させる流入用第二通路Ｒｃの少なくとも何れか一方を構成する開口部２２，３２，２４，３４と重複した位置に貫通孔４０ａ，４０ｃを有する積層部４０と、該積層部４０における貫通孔４０ａ，４０ｃの周辺部全域を包含する領域を覆い、該開口部２２，３２，２４，３４によって形成される流入用第一通路Ｒａ及び流入用第二通路Ｒｃの少なくとも何れか一方の終端を画定する封止部４１とを備える。

本実施形態において、積層部４０は、伝熱プレート２，３に対して重ね合わされる基板４３ａと、基板４３ａに重ね合わされた補強板４２であって、基板４３ａよりも厚肉の補強板４２とを備える。

より具体的に説明する。本実施形態に係るプレート式熱交換器１において、エンドプレート４は、伝熱部２１，３１に重ね合わされる板状の基板４３ａを含むエンドプレート本体４３を備える。

エンドプレート本体４３は、伝熱プレート２，３の伝熱部２０，３０の平面サイズ及び平面形状と対応した基板４３ａと、基板４３ａの外周から該基板４３ａの一方の面側に延出した環状部４３ｂであって、最下層伝熱プレート（第二伝熱プレート）３の嵌合部３１に対して嵌合される環状部４３ｂを備える。

基板４３ａは、平板状をなし、伝熱部２０，３０と対応するように平面視四角形状に形成される。環状部４３ｂは、基板４３ａ側から外側（先端側）に向けて拡大するように形成されている。これにより、エンドプレート４が最下層伝熱プレート（本実施形態においては第二伝熱プレート）３に積層された状態で、環状部４３ｂが隣り合う最下層伝熱プレート３の嵌合部３１に嵌合するように構成される。

補強板４２は、エンドプレート本体４３（基板４３ａ）よりも厚肉の金属プレートで構成される。補強板４２は、基板４３ａに積層可能な相似形に形成される。すなわち、補強板４２は、平面視四角形状をなし、基板４３ａよりも僅かに小さく形成されている。補強板４２は、基板４３ａの一方の面に重ね合わされて固定されている。なお、本実施形態において、補強板４２は、エンドプレート本体４３の基板４３ａに対してロウ付けによって固定されている。これにより、本実施形態に係るエンドプレート４の積層部４０は、基板４３ａ及び補強板４２によって積層構造（二重構造）になっている。

本実施形態において、積層部４０は、第一流体Ｈを流入させる流入用第一通路Ｒａ、第二流体Ｃを流入させる流入用第二通路Ｒｃ、第一流体Ｈを流出させる流出用第一通路Ｒｂ、及び第二流体Ｃを流出させる流出用第二通路Ｒｄのそれぞれを構成する開口部２２，２３，２４，２５，３２，３３，３４，３５と重複した位置に貫通孔４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄを有する。すなわち、本実施形態に係る積層部４０は、伝熱プレート２，３の伝熱部２０，３０に設けられた四つの開口部２２，２３，２４，２５，３２，３３，３４，３５のそれぞれと対応する位置に貫通孔４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄを有する。

本実施形態において、貫通孔４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄは、開口部２２，２３，２４，２５，３２，３３，３４，３５よりも小径に設定されている。これにより、積層部４０における貫通孔４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄの周辺部は、伝熱部２０，３０の開口部２２，２３，２４，２５，３２，３３，３４，３５よりも内側に延在している。

すなわち、第一通路Ｒａ，Ｒｂと対応する貫通孔４０ａ，４０ｂの周辺部は、第一通路Ｒａ，Ｒｂを形成する開口部２２，２３，３２，３３の連なる方向から見て、これらの開口部２２，２３，３２，３３の内周縁よりも内側に存在する。また、第二通路Ｒｃ，Ｒｄと対応する貫通孔４０ｃ，４０ｄの周辺部は、第二通路Ｒｃ，Ｒｄを形成する開口部２４，２５，３４，３５の連なる方向から見て、これらの開口部２４，２５，３４，３５の内周縁よりも内側に存在する。

本実施形態に係るエンドプレート４において、積層部４０がエンドプレート本体４３の基板４３ａと補強板４２とによって構成されているため、第一通路Ｒａ，Ｒｂ及び第二通路Ｒｃ，Ｒｄのそれぞれに対応した貫通孔４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄは、基板４３ａ及び補強板４２を貫通して形成されている。

本実施形態において、上述の如く、積層部４０に四つの貫通孔４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄが設けられる。これに伴い、本実施形態に係るエンドプレート４は、各貫通孔４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄの周辺部全域を包含する領域を覆う四つの封止部４１を備える。

封止部４１は、積層部４０における貫通孔４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄの周辺部に対して間隔をあけて設けられている。本実施形態に係る封止部４１は、皿状に形成されている。これに伴い、封止部４１の外周端部が全周に亘って積層部４０に封着されている。具体的には、封止部４１は、貫通孔４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ及びその周辺部と対向するカバー部４１ａと、カバー部４１ａの外周全周から延出した環状の間隔保持部４１ｂとを備え、貫通孔４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ及びその周辺部に対してカバー部４１ａを対向させた状態で間隔保持部４１ｂが全周に亘って積層部４０にロウ付けによって封着されている。

これにより、エンドプレート４は、第一通路Ｒａ，Ｒｂ及び第二通路Ｒｃ，Ｒｄの終端が画定されている。すなわち、両端が開放した状態で形成される第一通路Ｒａ，Ｒｂ及び第二通路Ｒｃ，Ｒｄの一方の開放端がエンドプレート４によって閉じられている。

図２及び図３に戻り、フレームプレート５は、伝熱プレート２，３の伝熱部２０，３０の平面サイズ及び平面形状が同一の金属プレートで構成されたフレーム本体５０であって、第一通路Ｒａ，Ｒｂ及び第二通路Ｒｃ，Ｒｄを構成する開口部２２，２３，２４，２５，３２，３３，３４，３５と重複した位置に開口（採番しない）を有するフレーム本体５０と、フレーム本体５０の開口に対して同心で設けられた筒状の配管接続部５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄであって、フレーム本体５０の一方の面から延出した配管接続部５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄとを備える。そして、フレームプレート５は、フレーム本体５０の他方の面を最上層伝熱プレート２に重ね合わせた状態で該最上層伝熱プレート２に対してロウ付けによって固定されている。

本実施形態に係るプレート式熱交換器１は、以上のとおりである。次に、本実施形態に係るプレート式熱交換器１の作用及び効果について説明する。

本実施形態に係るプレート式熱交換器１において、第一通路Ｒａ，Ｒｂ及び第二通路Ｒｃ，Ｒｄは、最下層伝熱プレート３側が閉じられた状態になる。すなわち、第一通路Ｒａ，Ｒｂ及び第二通路Ｒｃ，Ｒｄは、最下層伝熱プレート３側が終端となる。

これに伴い、第一流体Ｈ及び第二流体Ｃは、最上層伝熱プレート２側から供給される。すなわち、流入用第一通路Ｒａ及び流入用第二通路Ｒｃとなる最上層伝熱プレート２の開口部２２，３２，２４，３４から第一流体Ｈ及び第二流体Ｃのそれぞれが供給される。

そして、上述の如く、最上層伝熱プレート２側から第一流体Ｈ及び第二流体Ｃが供給されると、その流体Ｈ，Ｃの圧力が最下層伝熱プレート３側に作用する。より具体的に説明する。上記構成のプレート式熱交換器１において、エンドプレート４の積層部４０は、伝熱プレート２，３の四箇所に形成された開口部２２，２３，２４，２５，３２，３３，３４，３５に重なるように配置されるとともに、第一流体Ｈを流入させる第一通路Ｒａ及び第二流体Ｃを流入させる第二通路Ｒｃ（流体圧の高い通路）を構成する開口部２２，３２，２４，３４と重複した位置に設けられる貫通孔４０ａ，４０ｃを有する。そのため、供給された流体（第一流体Ｈ又は第二流体Ｃ）は貫通孔４０ａ，４０ｃを通過した上で封止部４１に誘導されて封止部４１と積層部４０における貫通孔４０ａ，４０ｃの周辺部との間に入り込む。

そうすると、封止部４１と積層部４０における貫通孔４０ａ，４０ｃの周辺部との間に流れ込んだ流体Ｈ，Ｃは、封止部４１及び積層部４０のそれぞれに流体の圧力を作用させる。すなわち、流体Ｈ，Ｃは、積層部４０における貫通孔４０ａ，４０ｃの周辺部に対し、第一通路Ｒａ及び第二通路Ｒｃに対する供給方向とは反対向きの圧力（最上層伝熱プレート２側に向けて押圧する圧力）を作用させる。

これにより、積層部４０における貫通孔４０ａ，４０ｃの周辺部には、封止部４１側からの圧力と、第一通路Ｒａ又は第二通路Ｒｃの流入口側からの圧力が作用する。すなわち、封止部４１と積層部４０との間に流れ込んだ流体Ｈ，Ｃが、貫通孔４０ａ，４０ｃの周辺部に対して背圧を作用させる。その結果、積層部４０における貫通孔４０ａ，４０ｃの周辺部は押し引きされることなくバランスのとれた状態で維持する。

特に、本実施形態に係るプレート式熱交換器１において、貫通孔４０ａ，４０ｃは、開口部２２，３２，２４，３４よりも小径である。これに伴い、積層部４０における貫通孔４０ａ，４０ｃの周辺部が伝熱プレート２，３の開口部２２，３２，２４，３４の内周よりも内側に延在する。従って、貫通孔４０ａ，４０ｃの周辺部における両面において、流体の圧力を受ける面積が大きくなる結果、流体Ｈ，Ｃの圧力の作用で積層部４０における貫通孔４０ａ，４０ｃの周辺部は、押し引きされることなくバランスのとれた状態で維持する。

これにより、エンドプレート４と、該エンドプレート４に対して直接的又は間接的に接続された伝熱プレート２，３との接続部分に集中的な応力が作用しなくなり、流体の圧力の影響で伝熱プレート２，３が損傷（疲労破壊）することが抑制される。

そして、流入用第一通路Ｒａを流通した第一流体Ｈは、第一流路Ｒ１に流れ込み、流入用第二通路Ｒｃを流通した第二流体Ｃは、第二流路Ｒ２に流れ込む。これにより、第一流路Ｒ１を流通する第一流体Ｈと、第二流路Ｒ２を流通する第二流体Ｃとが伝熱プレート２，３（第一伝熱プレート２、第二伝熱プレート３）を介して熱交換する。そして、第一流路Ｒ１を流通した第一流体Ｈ（熱交換後の第一流体Ｈ）は、流出用第一流路Ｒｂから流出し、第二流路Ｒ２を流通した第二流体Ｃ（熱交換後の第二流体Ｃ）は、流出用第二流路Ｒｄから流出する。

本実施形態においては、流出用第一通路Ｒｂ及び流出用第二通路Ｒｄの終端側についても、流入用第一通路Ｒａ及び流入用第二通路Ｒｄの終端側と同様の構成が採用されている。すなわち、本実施形態に係るプレート式熱交換器１において、エンドプレート４の積層部４０は、流出用第一通路Ｒｂ及び流出用第二通路Ｒｄを構成する開口部２３，３３，２５，３５と重複した位置に設けられる貫通孔４０ｂ，４０ｄを有する。そのため、上流側から流れてきた流体（第一流体Ｈ又は第二流体Ｃ）は貫通孔４０ｂ，４０ｄを通過した上で封止部４１に誘導されて封止部４１と積層部４０における貫通孔４０ｂ，４０ｄの周辺部との間に入り込む。

そうすると、封止部４１と積層部４０における貫通孔４０ｂ，４０ｄの周辺部との間に流れ込んだ流体は、封止部４１及び積層部４０のそれぞれに流体の圧力を作用させる。すなわち、第一流路Ｒ１からの第一流体Ｈ及び第二流路Ｒ２からの第二流体Ｃのそれぞれは、積層部４０における貫通孔４０ａ，４０ｃの周辺部に対し、流出用第一通路Ｒｂ及び流出用第二通路Ｒｄにおける流出方向と同方向の圧力（最上層伝熱プレート２側に向けて押圧する圧力）を作用させる。

これにより、流出用第一通路Ｒｂ及び流出用第二通路Ｒｄにおいても、積層部４０における貫通孔４０ｂ，４０ｄの周辺部には、封止部４１側からの圧力と、流出用第一通路Ｒｂ又は流出用第二通路Ｒｄの流出口側からの圧力が作用する。すなわち、封止部４１と積層部４０との間に流れ込んだ流体が、貫通孔４０ａ，４０ｃの周辺部に対して背圧を作用させる。その結果、積層部４０における貫通孔４０ａ，４０ｃの周辺部は押し引きされることなくバランスのとれた状態で維持する。

特に、本実施形態に係るプレート式熱交換器１において、貫通孔４０ｂ，４０ｄは、開口部２３，３３，２５，３５よりも小径であるため、フレームにおける貫通孔４０ｂ，４０ｄの周辺部が伝熱プレート２，３の開口部２３，３３，２５，３５の内周よりも内側に延在する。従って、貫通孔４０ｂ，４０ｄの周辺部における両面において、流体の圧力を受ける面積が大きくなる結果、流体の圧力の作用で積層部４０における貫通孔４０ｂ，４０ｄの周辺部は、押し引きされることなくバランスのとれた状態で維持する。

これにより、本実施形態に係るプレート式熱交換器１は、流体Ｈ，Ｃの供給に伴う圧力のみならず、内部での流体Ｈ，Ｃの流通に伴う圧力（流出する流体Ｈ，Ｃの流通圧）が作用しても、エンドプレート４と、該エンドプレート４に対して直接的又は間接的に接続された伝熱プレート２，３との接続部分に集中的な応力が作用しなくなり、流体Ｈ，Ｃの圧力の影響で伝熱プレート２，３が損傷（疲労破壊）することが抑制される。

また、本実施形態において、積層部４０は、伝熱プレート２，３に対して重ね合わされる基板４３ａと、基板４３ａに重ね合わされた補強板４２であって、基板４３ａよりも厚肉な補強板４２とを備え、貫通孔４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄは、基板４３ａ及び補強板４２を貫通して形成され、封止部４１は、貫通孔４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄを覆うように補強板４２に重ね合わされている。これにより、積層部４０が基板４３ａと補強板４２とによって二重構造となり、また、補強板４２の厚みによって貫通孔４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄの周辺部の機械的な剛性が高まる。これにより、流体の圧力のかかり方が偏っても、貫通孔４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄの周辺部が不用意に変形することが確実に防止される。

なお、本発明は、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で、適宜変更を加え得ることは勿論である。

例えば、上記実施形態において、封止部４１と積層部４０の貫通孔４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄの周辺部とが連結されることなく、貫通孔４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ回りの全周に亘って封止部４１と積層部４０の貫通孔４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄの周辺部との間が連通したが、これに限定されない。例えば、図８〜図１１に示す如く、積層部４０における貫通孔４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄの周辺部と封止部４１とが間隔をあけた状態で部分的に連結されてもよい。

このようにしても、積層部４０の貫通孔４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄを通過した流体は、貫通孔４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄの周辺部と封止部４１との連結部分を躱して貫通孔４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄの周辺部と封止部４１との間に流れ込む。このとき、流体は封止部４１に案内されつつ貫通孔４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄの周辺部と封止部４１との間に流れ込むため、流体の圧力は、封止部４１を外側に押し出すようにも作用する。しかし、上述の如く、貫通孔４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄの周辺部と封止部４１とが部分的に連結されることで、応力が発生するような封止部４１の変形等が制限される。これにより、エンドプレート４の保護も確実となる。

具体的には、図８Ａ、及び図８Ｂに示す如く、貫通孔４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄの周辺部と封止部４１との間にブロック状の連結部材６ａが一つ以上配置されるとともに、連結部材６が貫通孔４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄの周辺部と封止部４１とを連結してもよい。このようにすれば、流体Ｃ，Ｈは、連結部材６ａを躱して周辺部と封止部４１との間に流れ込むため、貫通孔４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄの周辺部と封止部４１とを連結させつつ、上記実施形態と同様に、貫通孔４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄの周辺部に背圧を作用させることができる。

また、図９Ａ、図９Ｂ、図１０Ａ、及び図１０Ｂに示す如く、積層部４０における貫通孔４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄの周辺部、及び封止部４１における貫通孔４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄの周辺部と対応する領域の少なくとも何れか一方に他方に向けて部分的に突出させた連結用突出部６ｂ，６ｃを形成し、該連結用突出部６ｂ，６ｃを他方に連結するようにしてもよい。このようにすれば、積層部４０の貫通孔４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄを通過した流体Ｈ，Ｃは、連結用突出部６ｂ，６ｃを躱して貫通孔４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄの周辺部と封止部４１との間に流れ込むため、貫通孔４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄの周辺部と封止部４１とを連結させつつ、上記実施形態と同様に、貫通孔４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄの周辺部に背圧を作用させることができる。

また、図１１Ａ及び図１１Ｂに示す如く、貫通孔４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄの周辺部と封止部４１とが部分的に連結される当り、貫通孔４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄの周辺部と封止部４１との間に、凹凸が連続して波状に形成された連結部材６ｄが配置され、連結部材６ｄの頂部が貫通孔４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄの周辺部と封止部４１とに連結されてもよい。このようにしても、積層部４０の貫通孔４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄを通過した流体Ｈ，Ｃは、連結部材６ｄの凹部を介して（凸部を躱して）貫通孔４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄの周辺部と封止部４１との間に流れ込むため、貫通孔４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄの周辺部と封止部４１とを連結させつつ、上記実施形態と同様に、貫通孔４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄの周辺部に背圧を作用させることができる。

上記実施形態において、皿状に形成された封止部４１を積層部４０に封着したが、これに限定されない。例えば、図１２に示す如く、伝熱部２０，３０に重ね合わせ可能なプレート材Ｐａ１における第一通路Ｒａ，Ｒｂ及び第二通路Ｒｃ，Ｒｄの対応する領域を押し出し成形して膨出させることで、積層部４０（図１２においては補強板４２）における貫通孔４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ及びその周辺部を除く部分と封止部４１とを一体成形し、該プレート材Ｐａ１における膨出に伴って開放した部分に貫通孔４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄを有する環状部材Ｐａ２を嵌合した状態で、環状部材Ｐａ２とプレート材Ｐａ１とを溶接等で接合することで、積層部４０と封止部４１とを一体的に形成してもよい。

すなわち、積層部４０及び封止部４１のそれぞれを形成する部品Ｐａ１，Ｐａ２の分割位置は、積層部４０と封止部４１との境界に限定されるものではなく、貫通孔４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄを有するプレート状の積層部４０と貫通孔４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ及びその周辺部を覆うカバー状の封止部４１とが一体的に形成されればよい。なお、図１２においては、封止部４１と、積層部４０の一部を構成する補強板４２とが一体的に形成されたものが図示されているが、積層部４０を単層構造とする場合には、単層の積層部４０における貫通孔４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ及びその周辺部を除く部分と封止部４１とが一枚のプレート材Ｐａ１から成形されればよい。

上記実施形態において、積層部４０は、伝熱プレート２，３に対して重ね合わされる基板４３ａと、基板４３ａに重ね合わされた補強板４２であって、基板４３ａよりも厚肉な補強板４２とを備えたが、これに限定されない。例えば、積層部４０は、一枚の金属プレートで構成され、単層構造とされてもよい。

また、上記実施形態において、エンドプレート４は、伝熱プレート２，３の嵌合部２１，３１に対して嵌合される環状部４３ｂを有するエンドプレート本体４３を備えたが、これに限定されない。例えば、エンドプレート４は、第一通路Ｒａ，Ｒｂ及び第二通路Ｒｃ，Ｒｄの終端を画定できればよく（開口部２２，２３，２４，２５，３２，３３，３４，３５を閉じることができればよく）、少なくとも伝熱プレート２，３の伝熱部２０，３０に重ね合わされる平板状の積層部４０と、貫通孔４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ及びその周辺部を包含する領域を覆う封止部４１とを備えたものであればよい。

上記実施形態において、一対の第一通路Ｒａ，Ｒｂ及び一対の第二通路Ｒｃ，Ｒｄのそれぞれと対応する位置に貫通孔４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ及び封止部４１を設けたが、これに限定されない。例えば、流体の圧力が作用し易い流入用第一通路Ｒａ及び流入用第二通路Ｒｃのうちの少なくとも何れか一方と対応する位置に貫通孔４０ａ，４０ｃ及び封止部４１を設けるようにしてもよい。

この場合、エンドプレート４（封止部４１）は、最下層伝熱プレート３側で流体の圧力の高い第一通路Ｒａ及び第二通路Ｒｃの少なくとも何れか一方の終端を画定する。これに対し、第一流体Ｈ又は第二流体Ｃを流入させる第一通路Ｒａ又は第二通路Ｒｂの何れか一方を形成する開口部（流体の圧力の低い通路を形成する開口部）２２，３２，２４，３４、第一流体Ｈを流出させる第一通路Ｒｂを形成する開口部２３，３３、及び第二流体Ｃを流出させる第二通路Ｒｄを形成する開口部２５，３５は、エンドプレート４（積層部４０）によって直接的に閉じられる。

１…プレート式熱交換器、２…第一伝熱プレート（伝熱プレート）、３…第二伝熱プレート（伝熱プレート）、４…エンドプレート、５…フレームプレート、６ａ，６ｄ…連結部材、６ｂ，６ｃ…連結用突出部、２０，３０…伝熱部、２１，３１…嵌合部、２２，３２…第一開口部（開口部）、２３，３３…第二開口部（開口部）、２４，３４…第三開口部（開口部）、２５，３５…第四開口部（開口部）、４０…積層部、４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ…貫通孔、４１…封止部、４１ａ…カバー部、４１ｂ…間隔保持部、４２…補強板、４３…エンドプレート本体、４３ａ…基板、４３ｂ…環状部、５０…フレーム本体、５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ…配管接続部、Ｈ…第一流体、Ｃ…第二流体、Ｒ１…第一流路、Ｒ２…第二流路、Ｒａ…流入用第一通路（第一通路）、Ｒｂ…流出用第一通路（第一通路）、Ｒｃ…流入用第二通路（第二通路）、Ｒｄ…流出用第二通路（第二通路）

Claims (4)

1. 少なくとも四箇所に開口部を有する複数の伝熱プレートであって、互いに重ね合わされた状態でロウ付けされた複数の伝熱プレートを備え、第一流体を流通させる第一流路と第二流体を流通させる第二流路とが各伝熱プレートを境にして交互に形成され、且つ、四箇所の開口部のそれぞれが連なって、第一流路に対して第一流体を流出入させる一対の第一通路が形成されるとともに、第二流路に対して第二流体を流出入させる一対の第二通路が形成されたプレート式熱交換器において、最外層にある二つの伝熱プレートのうち、一方の伝熱プレートに重ね合わされるエンドプレートを備え、エンドプレートは、伝熱プレートの四箇所に形成された開口部に重なるように配置される板状の積層部であって、第一流体を流入させる第一通路及び第二流体を流入させる第二通路の少なくとも何れか一方を構成する開口部と重複した位置に貫通孔を有する積層部と、積層部における貫通孔の周辺部全域を包含する領域を外側から覆い、第一通路及び第二通路の少なくとも何れか一方の終端を画定する封止部とを備え、封止部は、積層部における貫通孔の周辺部に対して間隔をあけて設けられていることを特徴とするプレート式熱交換器。
2. 貫通孔は、開口部よりも小径である請求項１に記載のプレート式熱交換器。
3. 積層部における貫通孔の周辺部と封止部とが間隔をあけた状態で部分的に連結されている請求項１又は請求項２に記載のプレート式熱交換器。
4. 積層部は、伝熱プレートに対して重ね合わされる板状の基板と、基板に重ね合わされた補強板であって、基板よりも厚肉な補強板とを備え、貫通孔は、基板及び補強板を貫通して形成され、封止部は、貫通孔を覆うように補強板に重ね合わされている請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のプレート式熱交換器。

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