JP2023148740A - 熱交換器及び移動体用ヒートポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】積層方向の大型化や部品点数の増加を生じることなく、一定の熱交換能力を発揮可能な熱交換器を提供する。また、移動体への搭載性に優れ、コストの低廉化を実現可能な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、各スペーサ５は、第１～４開口３１ｂ３１ｅ～のうちの二つの開口と第１熱交換域３１ａとにより、及び、第５～８開口３２ｂ～３２ｅのうちの二つの開口と第２熱交換域３２ａとにより、第１熱交換域３１ａ及び第２熱交換域３２ａに第１流体Ｒを流通させる第１流体路Ｆ１１、２１を熱交換プレート３に形成する。また、各スペーサ５は、同様に、第１熱交換域３１ａ及び第２熱交換域３２ａに第２流体Ｌを流通させる第２流体路Ｆ１２、２２を形成する。【選択図】図１

Description

本発明は、熱交換器と、移動体用ヒートポンプ装置とに関する。

特許文献１に従来の熱交換器が開示されている。この熱交換器は、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。

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。

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。

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。

この熱交換器では、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。

特開平３－９１６９５号公報

しかし、上記従来の熱交換器では、熱交換プレートが単一の熱交換域しか有していないため、第１流体又は第２流体が熱交換プレート等の積層方向で１度しか流通できない。このため、一定の熱交換能力を発揮させるために、熱交換プレートの積層枚数を増やさざるを得ず、積層方向の大型化を生じてしまう場合がある。また、一定の熱交換能力を発揮させるため、複数の熱交換器を採用することとすれば、部品点数が増えてしまう。

また、上記従来のような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に欠けるとともに、コストの高騰化を生じてしまう。

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、積層方向の大型化や部品点数の増加を生じることなく、一定の熱交換能力を発揮可能な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、このような熱交換器を備え、移動体への搭載性に優れ、コストの低廉化を実現可能な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。

本発明の熱交換器は、板状をなし、第１熱交換域と第２熱交換域とがプレート仕切部により区画されているとともに、前記第１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、前記第２熱交換域周りに第５開口、第６開口、第７開口及び第８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第１熱交換域とにより、及び、前記第５～８開口のうちの二つの開口と前記第２熱交換域とにより、前記第１熱交換域及び前記第２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第１熱交換域とにより、及び、前記第５～８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第２熱交換域とにより、前記第１熱交換域及び前記第２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し、かつ前記プレート仕切部に対応するスペーサ仕切部を有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ことを特徴とする。

本発明の熱交換器は、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。各熱交換プレートをろう付けしてもよく、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してもよい。

この際、各熱交換プレートには第１熱交換域と第２熱交換域とが区画されている。そして、各スペーサは、第１熱交換域及び第２熱交換域に第１流体路を形成して第１流体を流通させたり、第１熱交換域及び第２熱交換域に第２流体路を形成して第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。

また、第１熱交換域の第１流体路又は第２流体路と、第２熱交換域の第１流体路又は第２流体路との間には、熱交換プレートのプレート仕切部とスペーサのスペーサ仕切部とが対応して存在している。このため、第１熱交換域に存在する第１流体と第２熱交換域に存在する第１流体との温度が異なっても、これらの第１流体が混ざり合うことはない。同様に、第１熱交換域に存在する第２流体と第２熱交換域に存在する第２流体との温度が異なっても、これらの第２流体が混ざり合うこともない。

このため、この熱交換器では、第１流体又は第２流体が熱交換プレート等の積層方向で２度流通できる。本発明の熱交換器は、熱交換プレートが第３熱交換域、第４熱交換域等を有し、第１流体又は第２流体が熱交換プレート等の積層方向で３、４度等流通してもよい。

このため、この熱交換器では、一定の熱交換能力を発揮させるために熱交換プレートの積層枚数を従来よりも増やす必要がない。また、一定の熱交換能力を発揮させるために複数の熱交換器を採用する必要もない。

したがって、本発明の熱交換器は、積層方向の大型化や部品点数の増加を生じることなく、一定の熱交換能力を発揮できる。

本発明の熱交換器は、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エンドプレートを積層して締結する複数の締結部材を備えていることが好ましい。この場合、各熱交換プレートをろう付けする必要がなくなり、本発明の熱交換器がプレート式熱交換器になる。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。

締結部材は、プレート仕切部及びスペーサ仕切部で各熱交換プレート、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していることが好ましい。この場合、第１熱交換域と第２熱交換域との封止性が高まり、第１流体や第２流体が混ざり合うこともない。また、第１流体や第２流体が漏れ難い。

第１エンドプレート又は第２エンドプレートには、第１流体供給口、第１流体排出口、第２流体供給口及び第２流体排出口が設けられ得る。また、第１エンドプレート又は第２エンドプレートには、第１熱交換域における第１流体路と第２熱交換域における第１流体路とを連通させる第１流体接続路と、第１流体接続路と非連通で、第１熱交換域における第２流体路と第２熱交換域における第２流体路とを連通させる第２流体接続路とが設けられ得る。この場合、第１熱交換域における第１流体路と第２熱交換域における第１流体路とが第１流体接続路によって連通するため、第１流体が積層方向で往復移動することとなる。また、第１熱交換域における第２流体路と第２熱交換域における第２流体路とが第２流体接続路によって連通するため、第２流体が積層方向で往復移動することとなる。

各スペーサは、枠部と、枠部内に形成された第１連通口と、枠部から第１連通口を狭めるように形成された第１壁部と、第１壁部に貫設された第１挿通口と、枠部内に形成された第２連通口と、枠部から第２連通口を狭めるように形成された第２壁部と、第２壁部に貫設された第２挿通口と、第１連通口と第２連通口との間に形成されたスペーサ仕切部とを有し得る。

この場合、第１壁部は、第１開口及び第３開口を第１熱交換域に非連通としつつ第２開口及び第４開口を第１熱交換域に連通するか、又は第２開口及び第４開口を第１熱交換域に非連通としつつ第１開口及び第３開口を第１熱交換域に連通し得る。

また、第２壁部は、第５開口及び第８開口を第２熱交換域に非連通としつつ第６開口及び第７開口を第２熱交換域に連通するか、又は第６開口及び第７開口を第２熱交換域に非連通としつつ第５開口及び第８開口を第２熱交換域に連通し得る。

そして、第１挿通口は、第１壁部が第１開口及び第３開口を第１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、第１挿通口は、第１壁部が第２開口及び第４開口を第１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。

また、第２挿通口は、第２壁部が第５開口及び第８開口を第２熱交換域に非連通とすれば、一方側の第５開口を他方側の第５開口に連通するとともに一方側の第８開口を他方側の第８開口に連通し得る。また、第２挿通口は、第２壁部が第６開口及び第７開口を第２熱交換域に非連通とすれば、一方側の第６開口を他方側の第６開口に連通するとともに一方側の第７開口を他方側の第７開口に連通し得る。

本発明の移動体用ヒートポンプ装置は、上記熱交換器と、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。

この移動体用ヒートポンプ装置は、本発明の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。

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。

本発明の熱交換器は、積層方向の大型化や部品点数の増加を生じることなく、一定の熱交換能力を発揮できる。また、本発明の移動体用ヒートポンプ装置は、移動体への搭載性に優れ、コストの低廉化を実現できる。

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５は、実施例のプレート式熱交換器に用いる第２エンドプレートの平面図である。 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は、実施例のプレート式熱交換器の拡大断面図である。 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。

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、６枚の熱交換プレート３と、７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、９本のボルト１１とからなる。

各熱交換プレート３は、図３に示すように、平面視で縦辺及び横辺が等しい正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。

各熱交換プレート３は、図中、上部中央に第１凹凸部３１ａが形成され、下部中央に第２凹凸部３２ａが形成されている。第１凹凸部３１ａ及び第２凹凸部３２ａは同一幅で平行に整列している。第１凹凸部３１ａと第２凹凸部３２ａとの間には平坦なプレート仕切部３ｐが第１凹凸部３１ａ及び第２凹凸部３２ａと平行に形成されている。

熱交換プレート３の一方側の面３Ｓを表面とすると、第１凹凸部３１ａ及び第２凹凸部３２ａ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。第１凹凸部３１ａ及び第２凹凸部３２ａは、図中、Ｖ字形状に形成されている。一方側の面３Ｓでは、第１凹凸部３１ａはＶ字が右に倒れ、第２凹凸部３２ａはＶ字が左に倒れている。図１及び図２に示すように、熱交換プレート３の他方側の面３Ｂを裏面とすると、他方側の面３Ｂでは、第１凹凸部３１ａはＶ字が左に倒れ、第２凹凸部３２ａはＶ字が右に倒れている。第１凹凸部３１ａが第１熱交換域に相当し、第２凹凸部３２ａが第２熱交換域に相当する。

各熱交換プレート３は、表裏を反転することによって第１凹凸部３１ａの形状と第２凹凸部３２ａの形状とを逆にすることはできるものの、反転又は回転不要なものである。

図３に示すように、第１凹凸部３１ａの長手方向の一端側には第１開口３１ｂ及び第２開口３１ｃが縦辺に沿って貫設され、第１凹凸部３１ａの長手方向の他端側には第３開口３１ｄ及び第４開口３１ｅも縦辺に沿って貫設されている。また、第２凹凸部３２ａの長手方向の一端側には第５開口３２ｂ及び第６開口３２ｃが縦辺に沿って貫設され、第２凹凸部３２ａの長手方向の他端側には第７開口３２ｄ及び第８開口３２ｅも縦辺に沿って貫設されている。第１開口３１ｂ、第２開口３１ｃ、第３開口３１ｄ、第４開口３１ｅ、第５開口３２ｂ、第６開口３２ｃ、第７開口３２ｄ及び第８開口３２ｅは全て同一径の円孔である。

各熱交換プレート３の四隅と、各辺近傍の中央と、中心とには、計９個のボルト穴３ｋが貫設されている。各ボルト穴３ｋは全て同一径の円孔である。

第１～４開口３１ｂ～３１ｅ、第５～８開口３２ｂ～３２ｅ、第１凹凸部３１ａ、第２凹凸部３２ａ及び各ボルト穴３ｋは板材をプレス成形することによって形成されている。

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。

各スペーサ５は、図４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内に形成された第１連通口５１ｂと、枠部５ａから第１連通口５ｂを図中で右上から狭めるように形成された第１外側壁部５１ｍと、枠部５ａから第１連通口５ｂを図中で左下から狭めるように形成された第１内側壁部５１ｎと、第１外側壁部５１ｍに貫設された第１挿通口５１ｄと、第１内側壁部５１ｎに貫設された第１挿通口５１ｅと、枠部５ａ内に形成された第２連通口５２ｂと、枠部５ａから第２連通口５２ｂを図中で右下から狭めるように形成された第２外側壁部５２ｍと、枠部５ａから第２連通口５２ｂを図中で左上から狭めるように形成された第２内側壁部５２ｎと、第２外側壁部５２ｍに貫設された第２挿通口５２ｄと、第２内側壁部５２ｎに貫設された第２挿通口５２ｅと、第１連通口５１ｂと第２連通口５２ｂの間に設けられたスペーサ仕切部５ｇとからなる。

第１外側壁部５１ｍ及び第２外側壁部５２ｍは外側に位置して枠部５ａと一体になっており、第１内側壁部５１ｎ及び第２内側壁部５２ｎは内側に位置してスペーサ仕切部５ｇと一体になっている。

各スペーサ５は、縦片と平行で第１連通口５１ｂ及び第２連通口５２ｂを横切るよう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、右上の第１外側壁部５１ｍを左上の第１連通口５１ｂとするとともに、左上の第１連通口５１ｂを右上の第１外側壁部５１ｍとする。また、右中央の第１連通口５１ｂを左中央の第１内側壁部５１ｎとするとともに、左中央の第１内側壁部５１ｎを右中央の第１連通口５１ｂとする。また、右下の第２外側壁部５２ｍを左下の第２連通口５２ｂとするとともに、左下の第２連通口５２ｂを右下の第２外側壁部５２ｍとする。さらに、右中央の第２連通口５２ｂを左中央の第２内側壁部５２ｎとするとともに、左中央の第２内側壁部５２ｎを右中央の第２連通口５２ｂとする。

第１、２挿通口５１ｄ、５１ｅ、５２ｄ、５２ｅ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、第１挿通口５１ｄは熱交換プレート３の第１開口３１ｂ及び第３開口３１ｄと整合し、第１挿通口５１ｅは熱交換プレート３の第２開口３１ｃ及び第４開口３１ｅと整合している。また、第２挿通口５２ｄは熱交換プレート３の第６開口３２ｃ及び第８開口３２ｅと整合し、第２挿通口５２ｅは熱交換プレート３の第５開口３２ｂ及び第７開口３２ｄと整合している。

各スペーサ５の四隅と、各辺近傍の中央と、中心とには、計９個のボルト穴５ｆが貫設されている。各ボルト穴５ｆは、全て同一径の円孔であり、それぞれ熱交換プレート３のボルト穴３ｋと整合している。

第１連通口５１ｂ、第２連通口５２ｂ、第１、２挿通口５１ｄ、５１ｅ、５２ｄ、５２ｅ及び各ボルト穴３ｆ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。

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９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のボルト穴３ｋ及びスペーサ５のボルト穴５ｆと整合している。

第２エンドプレート９には、図５に示すように、計９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のボルト穴３ｋ、スペーサ５のボルト穴５ｆ及び第１エンドプレート７のボルト穴７ａと整合している。各ボルト穴９ａは、ボルト１１の雄ねじと螺合する。

また、第２エンドプレート９には、第１流体供給口９ｂ及び第２流体供給口９ｄが第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。また、第２エンドプレート９には、第１流体排出口９ｃ及び第２流体排出口９ｅが形成されている。第１流体排出口９ｃ及び第２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。

第１流体供給口９ｂは熱交換プレート３の第１開口３１ｂ又は第３開口３１ｄと整合し、第１流体排出口９ｃにおける第２エンドプレート９の一方側の面の開口は熱交換プレート３の第６開口３２ｃ又は第８開口３２ｅと整合している。また、第２流体供給口９ｄは熱交換プレート３の第３開口３１ｄ又は第１開口３１ｂと整合し、第２流体排出口９ｅにおける第２エンドプレート９の一方側の面の開口は熱交換プレート３の第８開口３２ｅ又は第６開口３２ｃと整合している。

また、第２エンドプレート９には、第１流体接続路９ｆと第２流体接続路９ｇとが凹設されている。第１流体接続路９ｆは、熱交換プレート３の第４開口３１ｅと第７開口３２ｄとが連通するように、スペーサ５の第１挿通口５１ｅと第２挿通口５２ｅとを連通するか、又はスペーサ５の第１連通口５１ｂと第２連通口５２ｂとを連通するようになっている。また、第２流体接続路９ｇは、熱交換プレート３の第２開口３１ｃと第５開口３２ｂとが連通するように、スペーサ５の第１連通口５１ｂと第２連通口５２ｂとを連通するか、又はスペーサ５の第１挿通口５１ｅと第２挿通口５２ｅとを連通するようになっている。

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。

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、９本のボルト１１がボルト穴７ａ、５ｆ、３ｋ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。

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９ｃ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９ｅ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。

この際、各熱交換プレート３には第１凹凸部３１ａと第２凹凸部３２ａとがプレート仕切壁３ｐにより区画されている。また、各スペーサ５は、枠部５ａの他、第１連通口５１ｂ、第１外側壁部５１ｍ、第１内側壁部５１ｎ、第２連通口５２ｂ、第２外側壁部５２ｍ、第２内側壁部５２ｎ及びスペーサ仕切部５ｇを有している。スペーサ仕切部５ｇはプレート仕切壁３ｐに対応している。

また、各スペーサ５は、スペーサ軸Ｏ２を有しており、スペーサ軸Ｏ２周りで反転されることにより、一方側の第１外側壁部５１ｍ及び第１内側壁部５１ｎを他方側の第１連通口５１ｂとする。また、一方側の第２外側壁部５２ｍ及び第２内側壁部５２ｎを他方側の第２連通口５２ｂとする。また、各スペーサ５は、その反転により、一方側の第１連通口５１ｂを他方側の第１外側壁部５１ｍ及び第１内側壁部５１ｎとする。また、一方側の第２連通口５２ｂを他方側の第２外側壁部５２ｍ及び第２内側壁部５２ｎとする。

このため、図４及び図９に示すように、各スペーサ５は、第１外側壁部５１ｍが図４のように右側にあり、第１内側壁部５１ｎが図４のように左側にあれば、第１外側壁部５１ｍ及び第１内側壁部５１ｎが第１開口３１ｂ及び第４開口３１ｅを第１凹凸部３１ａに非連通としつつ、第２開口３１ｃ及び第３開口３１ｄを第１凹凸部３１ａに連通する。この際、第１挿通口５１ｄ、５１ｅは、一方側の第１開口３１ｂを他方側の第１開口３１ｂに連通するとともに、一方側の第４開口３１ｅを他方側の第４開口３１ｅに連通する。

この際、各スペーサ５は、第２外側壁部５２ｍが図４の右側にあり、第２内側壁部５２ｎが図４の左側にあるため、第２外側壁部５２ｍ及び第２内側壁部５２ｎが第６開口３２ｃ及び第７開口３２ｄを第２凹凸部３２ａに非連通としつつ、第５開口３２ｂ及び第８開口３２ｅを第２凹凸部３２ａに連通する。この際、第２挿通口５２ｄ、５２ｅは、一方側の第６開口３２ｃを他方側の第６開口３２ｃに連通するとともに、一方側の第７開口３２ｄを他方側の第７開口３２ｄに連通する。

また、各スペーサ５は、第１外側壁部５１ｍが図４の左側にあり、第１内側壁部５１ｎが図４の右側にあれば、第１外側壁部５１ｍ及び第１内側壁部５１ｎが第２開口３１ｃ及び第３開口３１ｄを第１凹凸部３１ａに非連通としつつ、第１開口３１ｂ及び第４開口３１ｅを第１凹凸部３１ａに連通する。この際、第１挿通口５１ｄ、５１ｅは、一方側の第２開口３１ｃを他方側の第２開口３１ｃに連通するとともに、一方側の第３開口３１ｄを他方側の第３開口３１ｄに連通する。

この際、各スペーサ５は、第２外側壁部５２ｍが図４の左側にあり、第２内側壁部５２ｎが図４の右側にあるため、第２外側壁部５２ｍ及び第２内側壁部５２ｎが第５開口３２ｂ及び第８開口３２ｅを第２凹凸部３２ａに非連通としつつ、第６開口３２ｃ及び第７開口３２ｄを第２凹凸部３２ａに連通する。この際、第２挿通口５２ｄ、５２ｅは、一方側の第５開口３２ｂを他方側の第５開口３２ｂに連通するとともに、一方側の第８開口３２ｅを他方側の第８開口３２ｅに連通する。

つまり、各スペーサ３は、図９に示すように、第１連通口５１ｂ内で一対の熱交換プレート３で挟まれる第１凹凸部３１ａに第１流体路Ｆ１１を連通させて冷媒Ｒを流通させたり、第２流体路Ｆ１２を連通させてクーラントＬを流通させたりする。また、各スペーサ３は、第２連通口５２ｂ内で一対の熱交換プレート３で挟まれる第２凹凸部３２ａに第１流体路Ｆ２１を連通させて冷媒Ｒを流通させたり、第２流体路Ｆ２２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。

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Ｆ１１に流入する。他方側の第１流体路Ｆ１１内の冷媒Ｒは第２流体接続路９ｇ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Ｆ１１内に流入した冷媒Ｒ以外の冷媒Ｒは、第１挿通口５１ｄを経て他方側から２段目の第１流体路Ｆ１１に流入する。他方側から２段目の第１流体路Ｆ１１内の冷媒Ｒは第１挿通口５１ｅ及び第２流体接続路９ｇから排出される。さらに、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Ｆ１１内及び他方側から２段目の第１流体路Ｆ１１内に流入した冷媒Ｒ以外の冷媒Ｒは、第１挿通口５１ｄを経て一方側の第１流体路Ｆ１１に流入する。一方側の第１流体路Ｆ１１内の冷媒Ｒは第１挿通口５１ｅ及び第２流体接続路９ｇから排出される。

第２流体接続路９ｇから供給された冷媒Ｒの一部は他方側の第１流体路Ｆ２１に流入する。他方側の第１流体路Ｆ２１内の冷媒Ｒは第１流体排出口９ｃから排出される。また、第２流体接続路９ｇから供給された冷媒Ｒのうち他方側の第１流体路Ｆ２１内に流入した冷媒Ｒ以外の冷媒Ｒは、第２挿通口５２ｅを経て他方側から２段目の第１流体路Ｆ２１に流入する。他方側から２段目の第１流体路Ｆ２１内の冷媒Ｒは第２挿通口５２ｄ及び第１流体排出口９ｃから排出される。さらに、第２流体接続路９ｇから供給された冷媒Ｒのうち、他方側の第１流体路Ｆ２１内及び他方側から２段目の第１流体路Ｆ２１内に流入した冷媒Ｒ以外の冷媒Ｒは、第２挿通口５２ｅを経て一方側の第１流体路Ｆ２１に流入する。一方側の第１流体路Ｆ２１内の冷媒Ｒは第２挿通口５２ｄ及び第１流体排出口９ｃから排出される。

同時に、第２流体供給口９ｄから供給されたクーラントＬの一部は第１挿通口５１ｄを経て他方側の第２流体路Ｆ１２に流入する。他方側の第２流体路Ｆ１２内のクーラントＬは第１挿通口５１ｅ及び第１流体接続路９ｆから排出される。また、第２流体供給口９ｄから供給されたクーラントＬのうち他方側の第２流体路Ｆ１２内に流入したクーラントＬ以外のクーラントＬは、第１挿通口５１ｄを経て一方側の第２流体路Ｆ１２に流入する。一方側の第２流体路Ｆ１２内のクーラントＬは第１挿通口５１ｅ及び第１流体接続路９ｆから排出される。

第１流体接続路９ｆから供給されたクーラントＬの一部は他方側の第２流体路Ｆ２２に流入する。他方側の第２流体路Ｆ２２内のクーラントＬは第２挿通口５２ｄ及び第２流体排出口９ｅから排出される。また、第１流体接続路９ｆから供給されたクーラントＬのうち他方側の第２流体路Ｆ２２内に流入したクーラントＬ以外のクーラントＬは、第２挿通口５２ｅを経て一方側の第２流体路Ｆ２２に流入する。一方側の第２流体路Ｆ２２内のクーラントＬは第２挿通口５２ｄ及び第２流体排出口９ｅから排出される。

この間、第１流体路Ｆ１１と第２流体路Ｆ１２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。また、第１流体路Ｆ２１と第２流体路Ｆ２２とも熱交換プレート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Ｆ１１、２１を流通する冷媒Ｒは接触面積の大きな第１、２凹凸部３１ａ、３２ａ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Ｆ１２、２２を流通するクーラントＬも接触面積の大きな第１、２凹凸部３１ａ、３２ａ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Ｆ１１、２１内の冷媒Ｒと第２流体路Ｆ１２、２２内のクーラントＬとで熱交換が行われる。

第１流体路Ｆ１１、２１を流通する冷媒Ｒや第２流体路Ｆ１２、２２を流通するクーラントＬは、スペーサ５における第１連通口５１ｂや第２連通口５２ｂをそれらの対角線方向に流れ、しかも第１凹凸部３１ａや第２凹凸部３２ａがＶ字形状であるため、熱交換効率が高い。

また、第１凹凸部３１ａの第１流体路Ｆ１１又は第２流体路Ｆ１２と、第２凹凸部３２ａの第１流体路Ｆ１１又は第２流体路Ｆ２２との間には、熱交換プレート３のプレート仕切部３ｐとスペーサ５のスペーサ仕切部５ｇとが対応して存在している。このため、第１凹凸部３１ａに存在する冷媒Ｒと第２凹凸部３２ａに存在する冷媒Ｒとの温度が異なっても、これらの冷媒Ｒが混ざり合うことはない。同様に、第１凹凸部３１ａに存在するクーラントＬと第２凹凸部３２ａに存在するクーラントＬとの温度が異なっても、これらのクーラントＬが混ざり合うこともない。

このため、このプレート式熱交換器１では、冷媒Ｒ又はクーラントＬが熱交換プレート３等の積層方向で２度流通できる。このため、このプレート式熱交換器１では、一定の熱交換能力を発揮させるために熱交換プレート３の積層枚数を従来よりも増やす必要がない。また、一定の熱交換能力を発揮させるために複数の熱交換器を採用する必要もない。

したがって、このプレート式熱交換器１は、積層方向の大型化や部品点数の増加を生じることなく、一定の熱交換能力を発揮できる。

また、このプレート式熱交換器１は、複数本のボルト１１によっ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を積層して締結しているため、各熱交換プレート３をろう付けする必要がない。このため、このプレート式熱交換器１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３の材料の選定に自由度を確保できる。

さらに、このプレート式熱交換器１では、熱交換プレート３のプレート仕切部３ｐ及びスペーサ５のスペーサ仕切部５ｇでもボルト１１が各熱交換プレート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を締結しているため、第１凹凸部３１ａと第２凹凸部３２ａとの封止性が高まり、冷媒ＲやクーラントＬが漏れ難い。

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には、第１流体供給口９ｂ、第１流体排出口９ｃ、第２流体供給口９ｄ及び第２流体排出口９ｅが設けられているとともに、第１流体接続路９ｆ及び第２流体接続路９ｇが設けられている。このため、第１流体路Ｆ１１、２１が第１流体接続路９ｆによって連通するため、冷媒Ｒが積層方向で往復移動することとなる。また、第２流体路Ｆ１２、２２が第２流体接続路９ｇによって連通するため、クーラントＬも積層方向で往復移動することとなる。

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。

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。

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。

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。

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。

すなわち、上記実施例のプレート式熱交換器１では、熱交換プレート３において、図３中、第１凹凸部３１ａと第２凹凸部３２ａとを上下に配置し、第１開口３１ｂ、第２開口３１ｃ、第５開口３２ｂ及び第６開口３２ｃを縦辺に沿って貫設し、第３開口３１ｄ、第４開口３１ｅ、第７開口３２ｄ及び第８開口３２ｅも他の縦辺に沿って貫設したが、第１～４開口３１ｂ～３１ｅ及び第５～８開口３２ｂ～３２ｅの配置順序はこれに限られない。

例えば、同様の正方形であっても、第１凹凸部３１ａと第２凹凸部３２ａとを上下に配置し、第１開口及び第２開口並びに第５開口及び第６開口を横辺に沿って貫設し、第３開口及び第４開口並びに第７開口及び第８開口も横辺に沿って貫設してもよい。この場合、スペーサ５のスペーサ軸Ｏ２は縦辺と平行にすればよい。

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を反転又は回転不要なものとしたが、縦辺又は横辺と平行に延びたり、中心から垂直に設けられたりする熱交換軸を設定し、熱交換軸周りで反転したり、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。

さらに、本発明の熱交換器は、第１熱交換域と第２熱交換域とは大きさが異なってもよい。また、熱交換プレート３が第３熱交換域、第４熱交換域等を有し、第１流体又は第２流体が熱交換プレート等の積層方向で３、４度等流通してもよい。

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。

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。

３１ａ…第１熱交換域（凹凸部）
３２ａ…第２熱交換域（凹凸部）
３ｐ…プレート仕切部
３１ｂ…第１開口
３１ｃ…第２開口
３１ｄ…第３開口
３１ｅ…第４開口
３２ｂ…第５開口
３２ｃ…第６開口
３２ｄ…第７開口
３２ｅ…第８開口
３…熱交換プレート
Ｆ１１、Ｆ２１…第１流体路
Ｆ１２、Ｆ２２…第２流体路
Ｒ…第１流体（冷媒）
Ｌ…第２流体（クーラント）
５ｇ…スペーサ仕切部
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）
９ｂ…第１流体供給口
９ｃ…第１流体排出口
９ｄ…第２流体供給口
９ｅ…第２流体排出口
１、１０、２０…プレート式熱交換器
５ａ…枠部
５１ｂ…第１連通口
５２ｂ…第２連通口
５１ｍ、５１ｎ…第１壁部（５１ｍ…第１外側壁部、５１ｎ…第１内側壁部）
５１ｄ、５１ｅ…第１挿通口
５２ｍ、５２ｎ…第２壁部（５２ｍ…第２外側壁部、５２ｎ…第２内側壁部）
５２ｄ、５２ｅ…第２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

Claims (7)

1. 板状をなし、第１熱交換域と第２熱交換域とがプレート仕切部により区画されているとともに、前記第１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、前記第２熱交換域周りに第５開口、第６開口、第７開口及び第８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第１熱交換域とにより、及び、前記第５～８開口のうちの二つの開口と前記第２熱交換域とにより、前記第１熱交換域及び前記第２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第１熱交換域とにより、及び、前記第５～８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第２熱交換域とにより、前記第１熱交換域及び前記第２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し、かつ前記プレート仕切部に対応するスペーサ仕切部を有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ことを特徴とする熱交換器。
2. 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を備えている請求項１記載の熱交換器。
3. 前記締結部材は、前記プレート仕切部及び前記スペーサ仕切部で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エンドプレートを締結している請求項２記載の熱交換器。
4. 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流体供給口、前記第１流体排出口、前記第２流体供給口及び前記第２流体排出口が設けられ、
   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熱交換域における前記第１流体路と前記第２熱交換域における前記第１流体路とを連通させる第１流体接続路と、前記第１流体接続路と非連通で、前記第１熱交換域における前記第２流体路と前記第２熱交換域における前記第２流体路とを連通させる第２流体接続路とが設けられている請求項１乃至３のいずれか１項記載の熱交換器。
5. 前記各スペーサは、枠部と、前記枠部内に形成された第１連通口と、前記枠部から前記第１連通口を狭めるように形成された第１壁部と、前記第１壁部に貫設された第１挿通口と、前記枠部内に形成された第２連通口と、前記枠部から前記第２連通口を狭めるように形成された第２壁部と、前記第２壁部に貫設された第２挿通口と、前記第１連通口と前記第２連通口との間に形成された前記スペーサ仕切部とを有し、
   前記第１壁部は、前記第１開口及び前記第３開口を前記第１熱交換域に非連通としつつ前記第２開口及び前記第４開口を前記第１熱交換域に連通するか、又は前記第２開口及び前記第４開口を前記第１熱交換域に非連通としつつ前記第１開口及び前記第３開口を前記第１熱交換域に連通し、
   前記第２壁部は、前記第５開口及び前記第８開口を前記第２熱交換域に非連通としつつ前記第６開口及び前記第７開口を前記第２熱交換域に連通するか、又は前記第６開口及び前記第７開口を前記第２熱交換域に非連通としつつ前記第５開口及び前記第８開口を前記第２熱交換域に連通し、
   前記第１挿通口は、
   前記第１壁部が前記第１開口及び前記第３開口を前記第１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、
   前記第１壁部が前記第２開口及び前記第４開口を前記第１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２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開口に連通し、
   前記第２挿通口は、
   前記第２壁部が前記第５開口及び前記第８開口を前記第２熱交換域に非連通とすれば、一方側の前記第５開口を他方側の前記第５開口に連通するとともに一方側の前記第８開口を他方側の前記第８開口に連通し、
   前記第２壁部が前記第６開口及び前記第７開口を前記第２熱交換域に非連通とすれば、一方側の前記第６開口を他方側の前記第６開口に連通するとともに一方側の前記第７開口を他方側の前記第７開口に連通する請求項１乃至４のいずれか１項記載の熱交換器。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項記載の熱交換器と、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。
7. 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６記載の移動体用ヒートポンプ装置。

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