以下、本発明の一実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図1に示す如く、プレート式熱交換器1は、第一方向に重ね合わされた複数の伝熱プレート2…と、重ね合わされることによって隣り合う伝熱プレート2…間に介装されるガスケット3と、重ね合わされた複数の伝熱プレート2…を第一方向から挟み込む一対のエンドプレート4,5とを備える。
本実施形態において、複数の伝熱プレート2…は、同一サイズで且つ同一形状である。すなわち、プレート式熱交換器1は、同一の伝熱プレート2…を複数備える。
図2及び図3に示す如く、伝熱プレート2…は、第一方向に第一面S1と該第一面S1の反対側の第二面S2とを有する。本実施形態において、伝熱プレート2…は、第一方向から見て四角形状に形成される。具体的には、伝熱プレート2…は、第一方向と直交する第二方向の外寸が第一方向及び第二方向と直交する第三方向の外寸よりも大きく設定され、第二方向に長手の長方形状に形成される。
伝熱プレート2…は、第一面S1及び第二面S2のうちの少なくとも何れか一方の面に第一流体Aを流通させる第一流路RA(図1参照)を画定するための第一流路形成領域20を有するとともに、第一面S1及び第二面S2のうちの少なくとも何れか他方の面に第二流体Bを流通させる第二流路RB(図1参照)を画定するための第二流路形成領域21を有する。
本実施形態において、上述の如く、複数の伝熱プレート2…のそれぞれが同一である。これに伴い、複数の伝熱プレート2…は、第一方向に重ね合わされるに際し、一つおきに、第一方向に延びる仮想軸を回転中心にして180°回転させて配置される。これに伴い、伝熱プレート2…は、第一面S1及び第二面S2の両面に第一流体Aを流通させる第一流路RAを画定するための第一流路形成領域20を有するとともに、第一面S1及び第二面S2の両面に第二流体Bを流通させる第二流路RBを画定するための第二流路形成領域21を有する。
より具体的に説明する。伝熱プレート2…は、第一流体Aと第二流体Bとを熱交換させるための伝熱領域23と、それぞれが第一方向に貫通した貫通孔22…を含む四つの貫通孔形成領域24であって、伝熱領域23の周囲に配置された四つの貫通孔形成領域24とを有する。
第一流路形成領域20は、伝熱領域23と、四つの貫通孔形成領域24のうちの二つの貫通孔形成領域24とを含み、第二流路形成領域21は、伝熱領域23と、四つの貫通孔形成領域24のうちの残りの二つの貫通孔形成領域24とを含む。
伝熱領域23は、第二方向に延びる中心線(以下、縦中心線CL1という)又は第三方向に延びる中心線(以下、横中心線CL2という)を含む領域である。これに対し、貫通孔形成領域24は、縦中心線CL1及び横中心線CL2から外れた領域である。すなわち、貫通孔形成領域24は、伝熱プレート2…を縦中心線CL1と横中心線CL2とによって区切った四つの領域のそれぞれに配置される。
これに伴い、第一流路形成領域20は、縦中心線CL1によって区切られた二つの領域のうちの何れか一方の領域にある二つの貫通孔形成領域24を包含する。本実施形態において、第一流路形成領域20の第二方向におけるサイズは、縦中心線CL1によって区切られた二つの領域のうち、自身が包含する貫通孔形成領域24の存在する一方の領域側から他方の領域に向うにつれて小さくなっている。
これに伴い、第一流路形成領域20は、台形状に形成される。すなわち、第一流路形成領域20は、第三方向の一端に沿った第一辺(第二方向に延びる第一辺)と、第三方向の他端に沿った第二辺(第二方向に延びる第二辺)であって、第二方向において第一辺よりも短い第二辺と、第一辺の両端と第二辺との両端とを繋ぐ一対の傾斜辺とによって画定される。
第二流路形成領域21は、縦中心線CL1によって区切られた二つの領域のうちの何れか他方の領域にある二つの貫通孔形成領域24を包含する。本実施形態において、第二流路形成領域21の第二方向におけるサイズは、縦中心線CL1によって区切られた二つの領域のうち、自身が包含する貫通孔形成領域24の存在する他方の領域側から一方の領域に向うにつれて小さくなっている。
これに伴い、第二流路形成領域21は、台形状に形成される。第三方向の他端に沿った第一辺(第二方向に延びる第一辺)と、第三方向の一端に沿った第二辺(第二方向に延びる第二辺)であって、第二方向において第一辺よりも短い第二辺と、第一辺の両端と第二辺との両端とを繋ぐ一対の傾斜辺とによって画定される。
第一流路形成領域20を画定する第一辺と、第二流路形成領域21を画定する第一辺とは、縦中心線CL1を基準に対称に配置され、第一流路形成領域20を画定する第二辺と、第二流路形成領域21を画定する第二辺とは、縦中心線CL1を基準に対称に配置される。すなわち、第一流路形成領域20と第二流路形成領域21とは、縦中心線CL1を基準に対称に配置される。これに伴い、第一流路形成領域20を画定する斜辺と第二流路形成領域21を画定する斜辺とは、第一方向から見て交差する。
伝熱領域23は、第一流路形成領域20及び第二流路形成領域21の互いに重複する領域である。本実施形態において、伝熱領域23は、第一流路形成領域20及び第二流路形成領域21のそれぞれを画定する互いの第一辺と斜辺の一部によって画定される略六角状の領域である。
第一流路形成領域20の伝熱領域23には、縦中心線CL1に対して傾斜する方向に延びる凸条230及び凹条231が形成される。第二流路形成領域21の伝熱領域23には、縦中心線CL1に対して傾斜する方向に延びる凸条230及び凹条231が形成される。伝熱プレート2…は、金属プレートをプレス成型したもので、伝熱領域23の第一面S1上にある凸条230と伝熱領域23の第二面S2上にある凹条231とは表裏の関係にあり、伝熱領域23の第一面S1上にある凹条231と伝熱領域23の第二面S2上にある凸条230とは表裏の関係にある。
そして、伝熱プレート2…は、第一流路形成領域20の輪郭に沿った無端環状の第一シール予定領域25であって、後述する第一ガスケット30(図1参照)が配置される第一シール予定領域25と、第二流路形成領域21の輪郭に沿った無端環状の第二シール予定領域26であって、後述する第二ガスケット31(図1参照)が配置される第二シール予定領域26と、第一流路形成領域20から外れた二つの貫通孔22…のそれぞれを取り囲む一対の第三シール予定領域27であって、それぞれに後述する第三ガスケット32(図1参照)が配置される一対の第三シール予定領域27と、第二流路形成領域21から外れた二つの貫通孔22…のそれぞれを取り囲む一対の第四シール予定領域28であって、それぞれに後述する第四ガスケット33(図1参照)が配置される一対の第四シール予定領域28とを有する。
第一シール予定領域25は、第一流路形成領域20の輪郭に沿って形成される。すなわち、第一シール予定領域25は、第一流路形成領域20を画定する第一辺、第二辺、及び一対の斜辺に沿って形成される。これに対し、第二シール予定領域26は、第二流路形成領域21の輪郭に沿って形成される。すなわち、第二シール予定領域26は、第二流路形成領域21を画定する第一辺、第二辺、及び一対の斜辺に沿って形成される。本実施形態において、第二シール予定領域26は、第一シール予定領域25の形成される面とは反対側の面に形成されるが、第一方向に延びる仮想軸を基準にして、第一シール予定領域25に対して回転対称となるように形成される。すなわち、第一流路形成領域20と第二流路形成領域21は、第一方向に延びる仮想軸を基準に回転対称となる形状である。
第三シール予定領域27は、第一シール予定領域25と同一面上に形成され、第一シール予定領域25によって包囲される第一流路形成領域20から外れた貫通孔22…の外周を包囲する。本実施形態において、第三シール予定領域27は、裏側にある第二シール予定領域26と部分的に重複して形成される。
第四シール予定領域28は、第二シール予定領域26と同一面上に形成され、第二シール予定領域26によって包囲される第二流路形成領域21から外れた貫通孔22…の外周を包囲する。本実施形態において、第四シール予定領域28は、裏側にある第一シール予定領域25と部分的に重複して形成される。
本実施形態において、貫通孔22…は、円形状に形成される。これに伴い、第三シール予定領域27及び第四シール予定領域28のそれぞれは、円環状に形成される。
第一シール予定領域25、第二シール予定領域26、第三シール予定領域27、及び第四シール予定領域28は、第一方向における第一流路形成領域20の伝熱領域23にある凸条230の頂部と第二流路形成領域21の伝熱領域23にある凸条230の頂部との中間位置にある中段部である。
そのため、本実施形態においては、伝熱プレート2…の第一面S1には、第一シール予定領域25、第二シール予定領域26、第三シール予定領域27、及び第四シール予定領域28が形成され、伝熱プレート2…の第二面S2にも、第一シール予定領域25、第二シール予定領域26、第三シール予定領域27、及び第四シール予定領域28が形成される。
すなわち、第一面S1における第一シール予定領域25の裏側が第二面S2における第一シール予定領域25として形成され、第二面S2における第二シール予定領域26の裏側が第一面S1における第二シール予定領域26として形成される。
上述の如く、第一面S1における第一シール予定領域25と第二面S2における第二シール予定領域26とは第一方向に延びる仮想軸を基準に回転対称であるため、第二面S2における第一シール予定領域25と第一面S1における第二シール予定領域26とも第一方向に延びる仮想軸を基準に回転対称である。
これに伴い、第一面S1における第三シール予定領域27と第二面S2における第三シール予定領域27とも第一方向に延びる仮想軸を基準に回転対称であり、第二面S2における第四シール予定領域28と第一面S1における第四シール予定領域28とも第一方向に延びる仮想軸を基準に回転対称である。
これにより、本実施形態に係るプレート式熱交換器1において、複数の伝熱プレート2…を第一方向に重ねるに際し、一つおきに伝熱プレート2…を第一方向に延びる仮想軸を回転中心にして180°回転させることで、隣り合う伝熱プレート2…の第一シール予定領域25同士が対向するとともに第三シール予定領域27同士が対向し、また、隣り合う伝熱プレート2…の第二シール予定領域26同士が対向するとともに第四シール予定領域28同士が対向する。
すなわち、本実施形態において、伝熱プレート2の配置によって(第一方向に延びる仮想軸を中心に180°回転されることで)、第一面S1における第一シール予定領域25が第二シール予定領域26になるとともに、第一面S1における第二シール予定領域26が第一シール予定領域25になるようになっている。また、同様に、伝熱プレート2の配置によって(第一方向に延びる仮想軸を中心に180°回転されることで)、第二面S2における第一シール予定領域25が第二シール予定領域26になるとともに、第二面S2における第二シール予定領域26が第一シール予定領域25になるようになっている。
これに伴い、伝熱プレート2の配置によって(第一方向に延びる仮想軸を中心に180°回転されることで)、第一面S1における第一流路形成領域20が第二流路形成領域21になるとともに、第一面S1における第二流路形成領域21が第一流路形成領域20になるようになっている。また、同様に、第二面S2における第一流路形成領域20が第二流路形成領域21になるとともに、第二面S2における第二流路形成領域21が第一流路形成領域20になるようになっている。
従って、伝熱プレート2…の配置に応じ、第一流路RAを形成する伝熱プレート2…においては、対向する伝熱プレート2…の第一シール予定領域25、第二シール予定領域26、第三シール予定領域27、及び第四シール予定領域28のうちの第一シール予定領域25及び第三シール予定領域27にガスケット3が配置され、第二流路RBを形成する伝熱プレート2…においては、対向する伝熱プレート2…の第一シール予定領域25、第二シール予定領域26、第三シール予定領域27、及び第四シール予定領域28のうちの第二シール予定領域26及び第四シール予定領域28にガスケット3が配置される。
また、本実施形態に係る伝熱プレート2…は、貫通孔形成領域24(貫通孔22…の周囲)にも凸条240,243及び凹条241,244が形成される。
具体的には、図4〜図6に示す如く、第一流路形成領域20(本実施形態においては、第一流路形成領域20となる領域)のうち伝熱領域23以外の領域であって、自身が包含する貫通孔形成領域24に複数の第一凸条240及び第一凹条241が形成される。本実施形態において、第四シール予定領域28が第一シール予定領域25に対して部分的に重複して形成されるため、複数の第一凸条240及び第一凹条241は、貫通孔形成領域24のうちの第四シール予定領域28と第二シール予定領域26との間に位置するように形成される。
第一凸条240及び第一凹条241は、貫通孔形成領域24にある貫通孔22…の径方向に延びるように形成され、その径方向と直交する方向で交互に形成される。本実施形態において、第一凸条240及び第一凹条241は、第四シール予定領域28から伝熱領域23(第二シール予定領域26)に向けて延びる。本実施形態に係る伝熱プレート2…において、第一凹条241を部分的に膨出させた第一凸部242が形成されている。
より具体的には、複数の第一凹条241のそれぞれには、部分的に膨出した第一凸部242が形成される。本実施形態において、各第一凹条241を膨出させた第一凸部242は、複数の第一凹条241の並ぶ方向に整列して形成される。すなわち、第一流路形成領域20における貫通孔22…の周囲には、複数の第一凸部242が整列した第一凸部整列群246が形成される。本実施形態において、第一凸部整列群246を構成する第一凸部242の頂部は、第一凸条240の頂部よりも第一凹条241側の奥まった位置にある。
本実施形態において、第一凹条241の延びる方向に間隔をあけて複数の第一凸部242が形成されており、これに伴って、複数の第一凸部整列群246が第一凹条241の延びる方向に間隔をあけて配置される。この第一凸部242(第一凸部整列群246)は、対向する伝熱プレート2…の第一凸部242(第一凸部整列群246)に対して第一方向から見て不一致になるように配置される。
また、第二流路形成領域21(本実施形態においては、第二流路形成領域となる領域)のうち伝熱領域23以外の領域であって、包含する貫通孔形成領域24に複数の第二凸条243及び第二凹条244が形成される。本実施形態において、第四シール予定領域28が第二シール予定領域26に対して部分的に重複して形成されるため、複数の第二凸条243及び第二凹条244は、貫通孔形成領域24のうちの第三シール予定領域27と第一シール予定領域25との間に位置するように形成される。
第二凸条243及び第二凹条244は、貫通孔形成領域24にある貫通孔22…の径方向に延びるように形成され、その径方向と直交する方向で交互に形成される。本実施形態において、第二凸条243及び第二凹条244は、第三シール予定領域27から伝熱領域23(第一シール予定領域25)に向けて延びる。本実施形態に係る伝熱プレート2…において、第二凹条244を部分的に膨出させた第二凸部245が形成されている。
より具体的には、複数の第二凹条244のそれぞれには、部分的に膨出した第二凸部245が形成される。本実施形態において、各第二凹条244を膨出させた第二凸部245は、複数の第二凹条244の並ぶ方向に整列して形成される。すなわち、第二流路形成領域21における貫通孔22…の周囲には、複数の第二凸部245が整列した第二凸部整列群247が形成される。本実施形態において、第二凸部整列群247を構成する第二凸部245の頂部は、第二凸条243の頂部よりも第二凹条244側の奥まった位置にある。
本実施形態において、第二凹条244の延びる方向に間隔をあけて複数の第二凸部245が形成されており、これに伴って、複数の第二凸部整列群247が第二凹条244の延びる方向に間隔をあけて配置される。この第二凸部245(第二凸部整列群247)は、対向する伝熱プレート2…の第二凸部245(第二凸部整列群247)に対して第二方向から見て不一致になるように配置される。
本実施形態において、上述の如く、複数の伝熱プレート2…を第一方向に重ね合わせるに際し、一つおきに180°回転させて配置するため、対角位置にある貫通孔形成領域24の第一凸部242(第一凸部整列群246)であって、第一面S1上の第一凸部242と第二面S2上の第一凸部242は、回転非対称になるように配置される。すなわち、対角位置にある貫通孔形成領域24には、180°回転させたときに、第一面S1上にある一方の貫通孔形成領域24に形成された複数の第一凸部整列群246の間に、第二面S2上で対角位置にある他方の貫通孔形成領域24に形成された複数の第一凸部整列群246が位置するように、第一凸部242(第一凸部整列群246)が形成されている。
また、対角位置にある貫通孔形成領域24の第二凸部245であって、第一面S1上の第二凸部245及び第二面S2上の第二凸部245は、回転非対称になるように配置される。すなわち、対角位置にある貫通孔形成領域24には、180°回転させたときに、第二面S2上にある一方の貫通孔形成領域24に形成された複数の第二凸部整列群247の間に、第二面S2上で対角位置にある他方の貫通孔形成領域24に形成された複数の第二凸部整列群247が位置するように、第二凸部245(第二凸部整列群247)が形成されている。
本実施形態において、上述の如く、伝熱プレート2の配置によって(第一方向に延びる仮想軸を中心に180°回転されることで)、第一面S1における第一流路形成領域20が第二流路形成領域21になるとともに、第一面S1における第二流路形成領域21が第一流路形成領域20になり、また、同様に、第二面S2における第一流路形成領域20が第二流路形成領域21になるとともに、第二面S2における第二流路形成領域21が第一流路形成領域20になるようになっている。
これに伴い、伝熱プレート2の配置によって(第一方向に延びる仮想軸を中心に180°回転されることで)、第一面S1及び第二面S2のそれぞれにおいて、第一流路形成領域20に含まれる第一凸条240、第一凹条241及び第一凸部242(第一凸部整列群246)は、第二流路形成領域21に含まれる第二凸条243、第二凹条244及び第二凸部245(第二凸部整列群247)になり、第二流路形成領域21に含まれる第二凸条243、第二凹条244及び第二凸部245(第二凸部整列群247)は、第一流路形成領域20に含まれる第一凸条240、第一凹条241及び第一凸部242(第一凸部整列群246)になるようになっている。
本実施形態において、プレート式熱交換器1は、ガスケット3として、図1、図8及び図9に示す如く、第一シール予定領域25に配置される無端環状の第一ガスケット30と、第二シール予定領域26に配置される無端環状の第二ガスケット31と、第三シール予定領域27に配置される無端環状の第三ガスケット32と、第四シール予定領域28に配置される無端環状の第四ガスケット33とを備える。
第一シール予定領域25と第三シール予定領域27は、同一面上に配置されるため、本実施形態において、第一ガスケット30と第二ガスケット31とは部分的に繋がって一体成型される。また、第二シール予定領域26と第四シール予定領域28は、同一面上に配置されるため、本実施形態において、第二ガスケット31と第四ガスケット33とは部分的に繋がって一体成型される。
図1に戻り、一対のエンドプレート4,5のうち、一方のエンドプレート4は、伝熱プレート2…の貫通孔22…と対応した位置に貫通孔(図示しない)を有するプレート本体40と、貫通孔22…に対応して設けられた筒状のノズル41であって、配管を接続可能にプレート本体40の外面から突出したノズル41とを有する。これに対し、一対のエンドプレート4,5のうちの他方のエンドプレート5は、貫通孔22…のないプレートで構成される。
プレート式熱交換器1において、上記構成の複数の伝熱プレート2…が第一方向に重ね合わされことで、複数の伝熱プレート2…は、第一面S1又は第二面S2の何れか一方の面を第一方向の一方側で隣り合う伝熱プレート2…の第一面S1又は第二面S2の何れか一方の面と対向させるとともに、第一面S1又は第二面S2の何れか他方の面を第一方向の他方側で隣り合う伝熱プレート2…の第一面S1又は第二面S2の何れか他方の面と対向させる。
本実施形態に係るプレート式熱交換器1において、複数の伝熱プレート2…のそれぞれは、第一面S1を第一方向の一方側で隣り合う伝熱プレート2…の第二面S2と対向させ、第二面S2を第一方向の他方側で隣り合う伝熱プレート2…の第一面S1と対向させる。そして、上述の如く、複数の伝熱プレート2…は、一つおきに第一方向に延びる仮想軸を中心にして180°回転(反転)させて状態で配置される。
これに伴い、第一ガスケット30及び第二ガスケット31は、伝熱プレート2…を境にして第一方向で交互に配置される。また、第三ガスケット32及び第四ガスケット33も同様である。すなわち、図8及び図9に示す如く、隣り合う伝熱プレート2…のうちの一方の伝熱プレート2…の第一面S1上にある第一シール予定領域25と他方の伝熱プレート2…の第二面S2上にある第一シール予定領域25との間に、第一ガスケット30が配置され、隣り合う伝熱プレート2…のうちの一方の伝熱プレート2…の第二面S2上にある第二シール予定領域26と他方の伝熱プレート2…の第一面S1上にある第二シール予定領域26との間に、第二ガスケット31が配置される。
また、隣り合う伝熱プレート2…のうちの一方の伝熱プレート2…の第一面S1上にある第三シール予定領域27と他方の伝熱プレート2…の第二面S2上にある第三シール予定領域27との間に、第三ガスケット32が配置され、隣り合う伝熱プレート2…のうちの一方の伝熱プレート2…の第二面S2上にある第四シール予定領域28と他方の伝熱プレート2…の第一面S1上にある第四シール予定領域28との間に、第四ガスケット33が配置される。
これにより、本実施形態に係るプレート式熱交換器において、第一流体Aを流通させる第一流路RAと、第二流体Bを流通させる第二流路RBとが伝熱プレート2…を境にして第一方向に交互に形成される。また、プレート式熱交換器1において、複数の伝熱プレート2…の四つの貫通孔22…のそれぞれが第一方向に連なり、第一流路RAに第一流体Aを流出入させる一対の第一連通路Ra1,Ra2と、第二流路RBに第一流体Aを流出入させる一対の第二連通路Rb1、Rb2とが形成される。
この状態において、図10及び図11に示す如く、第一流路RA内において、第一連通路Ra1,Ra2の周囲で第一凸条240及び第一凹条241が伝熱領域23に向けて延びる。本実施形態において、隣り合う伝熱プレート2は、第一連通路Ra1,Ra2の周囲で第一凸条240の頂部同士を接触させる。これにより、一方の第一連通路Ra1から供給される第一流体Aは、第一凸条240及び第一凹条241によって伝熱領域23に誘導され、伝熱領域23を通過した第一流体Aは、第一凸条240及び第一凹条241によって他方の第一連通路Ra2に誘導される。
そして、上述の如く、伝熱プレート2…の対角位置にある貫通孔形成領域24の第一凸部242(第一凸部整列群246)は、回転非対称になるように配置されているため、第一流路RA内において、一方の伝熱プレート2…の貫通孔形成領域24の第一凹条241を膨出させた第一凸部242及び他方の伝熱プレート2…の貫通孔形成領域24の第一凹条241を膨出させた第一凸部242は、第一方向から見て不一致に配置される。
これにより、流体圧の作用で第一連通路Ra1,Ra2の周囲で伝熱プレート2…が延びようとしても、隣り合う第一凸条242の間にある第一凹条243を部分的に膨出させた第一凸部242が阻止する。また、対向する伝熱プレート2…の第一凸部242(第一凸部整列群246)が第一方向から見て不一致であるため、対向する伝熱プレート2…の第一凸部242同士が第一流路RAを閉じる又は狭めることがなく、一方の第一連通路Ra1から伝熱領域23に向けての第一流体Aの流れ及び伝熱領域23から他方の第一連通路Ra2に向けての第一流体Aの流れの円滑性が確保される。
そして、図12及び図13に示す如く、第二流路RB内において、第二連通路Rb1、Rb2の周囲で第二凸条243及び第二凹条244が伝熱領域23に向けて延びる。本実施形態において、隣り合う伝熱プレート2は、第二連通路Rb1,Rb2の周囲で第二凸条243の頂部同士を接触させる。これにより、一方の第二連通路Rb1から供給される第二流体Bは、第二凸条243及び第二凹条244によって伝熱領域23に誘導され、伝熱領域23を通過した第二流体Bは、第二凸条243及び第二凹条244によって他方の第二連通路Rb2に誘導される。
そして、上述の如く、伝熱プレート2…の対角位置にある貫通孔形成領域24の第二凸部245(第二凸部整列群247)は、回転非対称になるように配置されているため、第二流路RB内において、一方の伝熱プレート2…の貫通孔形成領域24の第二凹条244を膨出させた第二凸部245及び他方の伝熱プレート2…の貫通孔形成領域24の第二凹条244を膨出させた第二凸部245は、第二方向から見て不一致に配置される。
これにより、流体圧の作用で第二連通路Rb1、Rb2の周囲で伝熱プレート2…が延びようとしても、隣り合う第二凸条243の間にある第二凹条244を部分的に膨出させた第二凸部245が阻止する。また、対向する伝熱プレート2…の第二凸部245(第二凸部整列群247)が第二方向から見て不一致であるため、対向する伝熱プレート2…の第二凸部245同士が第二流路RBを閉じる又は狭めることがなく、一方の第二連通路Rb1から伝熱領域23に向けての第二流体Bの流れ及び伝熱領域23から他方の第二連通路Rb2に向けての第二流体Bの流れの円滑性が確保される。
以上のように、プレート式熱交換器1は、第一方向に重ね合わされた複数の伝熱プレート2…であって、それぞれが第一方向に貫通した少なくとも四つの貫通孔22…を有する複数の伝熱プレート2…と、隣り合う伝熱プレート2…間に介装されるガスケット3とを備え、伝熱プレート2…の何れか一方の面には、第一流体Aを流通させる第一流路RAを形成するための第一流路形成領域20であって、四つの貫通孔22…のうちの二つの貫通孔22…を躱して残りの二つの貫通孔22…を含む第一流路形成領域20と、第一流路形成領域20の輪郭に沿った第一シール予定領域25と、第一流路形成領域20の躱した貫通孔22…を取り囲んだ第三シール予定領域27とが設定され、伝熱プレート2…の何れか他方の面には、第二流体Bを流通させる第二流路RBを形成するための第二流路形成領域21であって、四つの貫通孔22…のうちの第一流路形成領域20に含まれる二つの貫通孔22…を躱して残りの貫通孔22…を含む第二流路形成領域21と、第二流路形成領域21の輪郭に沿った第二シール予定領域26と、第二流路形成領域21の躱した貫通孔22…を取り囲んだ第四シール予定領域28とが設定され、ガスケット3として、一方の面同士を対向させて隣り合う伝熱プレート2…の第一シール予定領域25間を封止して第一流路RAを画定する第一ガスケット30と、他方の面同士を対向させて隣り合う伝熱プレート2…の第二シール予定領域26間を封止して第二流路RBを画定する第二ガスケット31と、一方の面同士を対向させて隣り合う伝熱プレート2…の第三シール予定領域27間を封止して第二流路RBと連通する第二連通路Rb1、Rb2を画定する第三ガスケット32と、他方の面同士を対向させて隣り合う伝熱プレート2…の第四シール予定領域28間を封止して第一流路RAと連通する第一連通路Ra1,Ra2を画定する第四ガスケット33とを備え、複数の伝熱プレート2…のそれぞれは、何れか一方の面(第一面S1,第二面S2)における第一流路形成領域20内にある貫通孔22…の少なくとも周囲に設けられた複数の第一凸条240であって、それぞれが貫通孔22…の孔中心線と直交する方向に延び且つ貫通孔22…の周方向に間隔をあけて配置された複数の第一凸条240と、何れか一方の面(第一面S1,第二面S2)における第一流路形成領域20内にある貫通孔22…の少なくとも周囲に設けられた複数の第一凹条241であって、それぞれが隣り合う第一凸条240間に形成された第一凹条241と、一方の面の複数の第一凹条241のそれぞれを部分的に膨出させた第一凸部242と、何れか一方の面(第一面S1,第二面S2)における第二流路形成領域21内にある貫通孔22…の少なくとも周囲に設けられた複数の第二凸条243であって、それぞれが貫通孔22…の孔中心線と直交する方向に延び且つ貫通孔22…の周方向に間隔をあけて配置された複数の第二凸条243と、何れか一方の面(第一面S1,第二面S2)における第二流路形成領域21内にある貫通孔22…の少なくとも周囲に設けられた複数の第二凹条244であって、それぞれが隣り合う第二凸条243間に形成された第二凹条244と、複数の第二凹条244のそれぞれを部分的に膨出させた第二凸部245とを備え、何れか一方の面(第一面S1,第二面S2)同士を対向させる伝熱プレート2…の第一凸部242は、第一方向から見て互いに不一致となる位置に配置され、何れか他方の面(第一面S1、第二面S2)同士を対向させる伝熱プレート2…の第二凸部245は、第一方向から見て互いに不一致となる位置に配置されている。
かかる構成によれば、第一流路形成領域20内にある貫通孔22…の少なくとも周囲に設けられた複数の第一凸条240であって、それぞれが貫通孔22…の孔中心線と直交する方向に延び且つ貫通孔22…の周方向に間隔をあけて配置された複数の第一凸条240が形成されるため、この第一凸条240によって貫通孔22…の周囲における断面係数が高まり、貫通孔22…の周囲の曲げ剛性が高くなる。
従って、貫通孔22…によって形成される第一連通路Ra1,Ra2に対して流出入する第一流体Aの流体圧が作用しても、貫通孔22…の周囲において伝熱プレート2…が曲がる(起きあがる)ことがなく、第四ガスケット33に対する浮き上がり防止される。
これにより、第一連通路Ra1,Ra2の周囲の封止性能が確保される。また、第一凸条240及び第一凹条241が形成されることで、貫通孔22…の周囲が凹凸形状になり、第一流体Aの流体圧が貫通孔22…の周囲を引き伸ばそうとするが、本実施形態において、第一凹条241を部分的に膨出させた第一凸部242が形成されるため、貫通孔22…の周囲の引き伸ばしを阻止することができる。
従って、伝熱プレート2…(第四シール予定領域28)と第四ガスケット33との相対位置を一定に維持できる結果、第一連通路Ra1,Ra2の周囲の封止性能が確保される。さらに、第一凸条240及び第一凹条241に沿って第一流体Aが流通するが、隣り合う伝熱プレート2…の第一凸部242が第一方向から見て互いに不一致となる位置に配置されているため、第一凸部242が第一流路RAを閉じたり極端に狭めたりすることがなく、第一流体Aの流通性も確保される。
さらに、第二流路形成領域21内にある貫通孔22…の少なくとも周囲に設けられた複数の第二凸条243であって、それぞれが貫通孔22…の孔中心線と直交する方向に延び且つ貫通孔22…の周方向に間隔をあけて配置された複数の第二凸条243が形成されるため、この第二凸条243によって貫通孔22…の周囲における断面係数が高まり、貫通孔22…の周囲の曲げ剛性が高くなる。
従って、貫通孔22…によって形成される第二連通路Rb1、Rb2に対して流出入する第二流体Bの流体圧が作用しても、貫通孔22…の周囲において伝熱プレート2…が曲がる(起きあがる)ことがなく、第三ガスケット32に対する浮き上がり防止される。これにより、第二連通路Rb1、Rb2の周囲の封止性能が確保される。
また、第二凸条243及び第二凹条244が形成されることで、貫通孔22…の周囲が凹凸形状になり、第二流体Bの流体圧が貫通孔22…の周囲を引き伸ばそうとするが、本実施形態において、第二凹条244を部分的に膨出させた第二凸部245が形成されるため、貫通孔22…の周囲の引き伸ばしを阻止することができる。
従って、伝熱プレート2…(第三シール予定領域27)と第三ガスケット32との相対位置を一定に維持できる結果、第二連通路Rb1、Rb2の周囲の封止性能が確保される。さらに、第二凸条243及び第二凹条244に沿って第二流体Bが流通するが、隣り合う伝熱プレート2…の第二凸部245が第二方向から見て互いに不一致となる位置に配置されているため、第二凸部245が第二流路RBを閉じたり極端に狭めたりすることがなく、第二流体Bの流通性も確保される。
本実施形態において、伝熱プレート2…は、各第一凹条241に形成された第一凸部242が複数の第一凹条241の並ぶ方向に整列した複数の第一凸部整列群246と、各第二凹条244に形成された第二凸部245が複数の第二凹条244の並ぶ方向に整列した複数の第二凸部整列群247とを有し、何れか一方の面(第一面S1,第二面S2)同士を対向させる伝熱プレート2…の第一凸部整列群246は、第一凹条241の延びる方向において異なる位置に配置され、何れか他方の面(第一面S1,第二面S2)同士を対向させる伝熱プレート2…の第二凸部整列群247は、第二凹条244の延びる方向において異なる位置に配置されている。
かかる構成によれば、第一凸条240と第一凸部整列群246が格子状に配置され、第二凸条243と第二凸部整列群247が格子状に配置される。これにより、伝熱プレート2…の貫通孔22…の周囲の剛性やより高まり、第一流体A及び第二流体Bの流通性の低下も抑制される。
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。
上記実施形態において、伝熱プレート2…の貫通孔形成領域24内の複数の第一凹条241のそれぞれを膨出させた第一凸部242が複数の第一凹条243の並ぶ方向で整列することで第一凸部整列群246が形成されたが、これに限定されない。例えば、複数の第一凹条241のそれぞれを部分的に膨出させた第一凸部242が貫通孔形成領域24内で不均一に配置されてもよい。
上記実施形態において、伝熱プレート2…の貫通孔形成領域24内の複数の第二凹条244のそれぞれを膨出させた第二凸部245が複数の第二凹条244の並ぶ方向で整列することで第二凸部整列群247が形成されたが、これに限定されない。例えば、複数の第二凹条244のそれぞれを部分的に膨出させた第二凸部245が貫通孔形成領域24内で不均一に配置されてもよい。
上記実施形態において、伝熱プレート2…の第一面S1及び第二面S2のそれぞれに第一流路形成領域20及び第二流路形成領域21が設定されたが、これに限定されない。例えば、伝熱プレート2…の第一面S1に第一流路形成領域20が設定されるとともに、伝熱プレート2…の第二面S2に第二流路形成領域21が設定され、複数の伝熱プレート2…のそれぞれが、自身の第一面S1を第一方向の一方側で隣り合う伝熱プレート2…の第一面S1と対向させるとともに、自身の第二面S2を第一方向の他方側で隣り合う伝熱プレート2…の第二面S2と対向させるようにしてもよい。
上記実施形態において、第一流路形成領域20と第二流路形成領域とが第一方向に延びる仮想軸を基準に回転対称となるように形成されることで、複数の伝熱プレート2…を重ね合わせるに際し、第一方向に延びる仮想軸を回転中心にして一つおきに180°回転させて配置するようにしたが、これに限定されない。例えば、第一流路形成領域20及び第二流体B形成領域が縦中心線CL1又は横中心線CL2を基準に対称的に形成され、複数の伝熱プレート2…を重ね合わせるに際し、一つおきに、縦中心線CL1又は横中心線CL2を基準に反転させて配置するようにしてもよい。また、複数の伝熱プレート2…が同一とされたが、これに限定されない。例えば、異なる形態の伝熱プレート2…が第一方向に重ね合わされてもよい。
上実施形態において、隣り合う伝熱プレート2の貫通孔22の周囲にある第一凸条240の頂部同士が接触(線接触)するとともに、隣り合う伝熱プレート2の貫通孔22の周囲にある第二凸条243の頂部同士が接触(線接触)したが、これに限定されない。例えば、隣り合う伝熱プレート2の貫通孔22の周囲にある第一凸条240の頂部同士が第一凸条240の延びる方向と直交する方向に位置ずれして配置されてもよい。すなわち、隣り合う伝熱プレート2のうちの一方の伝熱プレート2の第一凸条240が隣り合う伝熱プレート2のうちの他方の伝熱プレートの第一凹条241と対向してもよい。また、隣り合う伝熱プレート2の貫通孔22の周囲にある第二凸条243の頂部同士が第二凸条243の延びる方向と直交する方向に位置ずれして配置されてもよい。すなわち、隣り合う伝熱プレート2のうちの一方の伝熱プレート2の第二凸条243が隣り合う伝熱プレート2のうちの他方の伝熱プレートの第二凹条244と対向してもよい。
上記実施形態において、第一ガスケット30と第三ガスケット32とが一体的にされるとともに、第二ガスケット31と第四ガスケット33とが一体的にされたが、これに限定されない。例えば、第一ガスケット30、第二ガスケット31、第三ガスケット32、及び第四ガスケット33のそれぞれが、独立した構成であってもよい。
上記実施形態において、第一凸部242の頂部が第一凸条240の頂部よりも第一凹条241側の奥まった位置に配置されたが、これに限定されない。例えば、第一凸部242の頂部が第一凸条240の頂部と同レベルの位置に配置されてもよい。また、第二凸部245の頂部が第二凸条243の頂部よりも第二凹条244側の奥まった位置に配置されたが、これに限定されない。例えば、第二凸部245の頂部が第二凸条243の頂部と同レベルの位置に配置されてもよい。但し、流体(第一流体A、第二流体B)の流通性を高めるには、上記実施形態と同様にすることが好ましいことは勿論である。
上記実施形態において、第一流路形成領域20及び第二流路形成領域21が第一方向から見て台形状に形成されたが、これに限定されない。すなわち、第一流路RA及び第二流路RBのそれぞれにおいて、流体(第一流体A、第二流体B)の流れを台形流にしたが、これに限定されない。例えば、第一流路形成領域20及び第二流路形成領域21が第一方向から見て菱形状に形成されてもよい。すなわち、第一流路形成領域20及び第二流路形成領域21のそれぞれが対角位置にある二つの貫通孔22(貫通孔形成領域24)を含むように形成し、第一流路RA及び第二流路RBのそれぞれにおいて、流体(第一流体A、第二流体B)の流れを斜交流にしてもよい。