JP5194011B2 - プレート積層型熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、オイルクーラやＥＧＲクーラ等のプレート積層型熱交換器に関する。

従来のプレート積層型熱交換器としては、例えば、図７に示すようなものがある。図７に示すプレート積層型熱交換器５００は、前後のエンドプレート５１，５２間に複数のコアプレート５３，５４の組（コア５５）を積層し、その外周フランジ部同士（例えば、外周フランジ部５３ａと外周フランジ部５４ａ同士）をロウ付けすることで、これらのエンドプレート５１，５２及びコアプレート５３，５４で囲われた内部を高温流体室と低温流体室とが交互に積層されるように画成するとともに、各流体室をそれぞれ前部側エンドプレート５１に突設した一対の循環パイプ５６ａ，５６ｂ及び５７ａ，５７ｂに連通させたものである。なお、コアプレート５３，５４間には、フィン２５が形成された中間コアプレート２７が介層されている（例えば、特開２００１−１９４０８６号公報，特開２００７−１２７３９０号公報等参照）。

コアプレート５３，５４は、いずれも略平板状のものである。コアプレート５３，５４の長手方向一端側には、高温流体用の出口ポート５８ｂ及び低温流体用の入口ポート５９ａが設けられている。他方、コアプレート５３，５４の長手方向他端側には、高温流体用の入口ポート５８ａ及び低温流体用の出口ポート５９ｂが設けられている。高温流体用の入口ポート５８ａ及び高温流体用の出口ポート５８ｂ、並びに低温流体用の入口ポート５９ａ及び低温流体用の出口ポート５９ｂは、いずれもコアプレート５３，５４の角部付近に配置されており、それぞれが当該コアプレート５３，５４の略対角線上に配置された状態にある。そして、これらのコアプレート５３，５４が１組となってコア５５が構成されている。コア５５内には、高温流体（例えば、オイルやＥＧＲガス等）が流れる高温流体室が画成されている。他方、コア５５間には、低温流体（例えば、冷却水等）が流れる低温流体室が画成されている。高温流体室及び低温流体室は、それぞれ循環パイプ５６ａ，５６ｂ及び循環パイプ５７ａ，５７ｂに連通している。高温流体及び低温流体は、これらの循環パイプ５６ａ，５６ｂ及び循環パイプ５７ａ，５７ｂを介して、各流体室に導入され、或いは各流体室から導出される。そして、高温流体と低温流体とは、各流体室を流れる際にコアプレート５３，５４を介して熱交換を行う。その様子を図８に示す。なお、図８に示すコアプレートは、図７に示したコアプレートと形状が異なる。但し、図８において、図７と同一若しくは類似の箇所には、同一の符号を付している。

ところで、図８に示すように、高温流体及び低温流体は、いずれも入口ポート５８ａ，５９ａから出口ポート５８ｂ，５９ｂに向かって略直線状に流れる。そのため、コアプレート５３，５４には、伝熱に寄与しない領域、すなわち高温流体と低温流体との熱交換に寄与しない領域（図８のＶ部参照）が広く形成されることとなる。その結果、従来のプレート積層型熱交換器５００にあっては、熱交換効率が低いという問題があった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、熱交換効率が高いプレート積層型熱交換器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、前後のエンドプレート間に複数のコアプレートの組を積層し、その外周フランジ部同士をロウ付けすることで、エンドプレート及びコアプレートで囲われた内部を高温流体が流れる高温流体室と低温流体が流れる低温流体室とに画成し、各流体室をそれぞれ前部側エンドプレート又は後部側エンドプレートに突設した一対の循環パイプに連通させてなるプレート積層型熱交換器であって、前記コアプレートは、平板状のプレートの片面側に溝状の凸部が複数形成され、これらの凸部が当該プレートの長手方向一端側から当該プレートの長手方向他端側に向けて略平行に伸びて当該プレートの長手方向他端側の領域においてＵターンを形成しつつ当該プレートの長手方向一端側に戻るように構成され、且つ当該プレートのうち前記凸部が形成された領域から前記Ｕターンが形成された領域を除いた領域において、当該プレートの積層方向に山部と谷部とが形成され、これらの山部及び谷部が前記長手方向に沿って繰り返されるように当該プレートが湾曲形成されたものであり、前記コアプレートの長手方向一端側には、一対の高温流体用の入口ポート及び高温流体用の出口ポートが、前記コアプレートの幅方向に並んだ状態で設けられ、前記一対の高温流体用の入口ポート及び高温流体用の出口ポートよりも前記コアプレートの長手方向一端側の位置であって前記コアプレートの幅方向中央には、低温流体用の入口ポート及び低温流体用の出口ポートの一方が設けられ、前記凸部のＵターン部分よりも前記コアプレートの長手方向他端側の位置であって前記コアプレートの幅方向中央には、前記低温流体用の入口ポート及び前記低温流体用の出口ポートの他方が設けられ、前記低温流体用の入口ポート又は前記低温流体用の出口ポートが設けられた領域の内側の領域において、前記凸部における両端側の一部が前記高温流体用の入口ポート及び前記高温流体用の出口ポートの縁に沿って回り込むように構成されており、一対のコアプレートの組は、二枚のコアプレートを前記片面側と反対側の他面側同士が相互に向き合い、且つそれぞれに形成された前記凸部同士が逆向きに対をなすように組み付けて構成されていることを特徴とする。

また、本発明において、前記凸部には、前記コアプレートの長手方向と直交する当該コアプレートの幅方向にも山部と谷部とが形成され、これらの山部及び谷部が前記コアプレートの長手方向に沿って繰り返されるように構成されていることを特徴とする。

また、本発明において、一対の前記コアプレートに形成された前記凸部同士は、当該コアプレートの幅方向に形成された山部と谷部によって構成される波の周期及び振幅が同一であることを特徴とする。

また、本発明において、前記凸部同士は、前記コアプレートの長手方向に沿って同位相で蛇行することを特徴とする。

また、本発明において、一対の前記コアプレートの組により、前記凸部同士の壁面で囲繞されてなる蛇行管が複数形成され、これらの蛇行管により、前記高温流体室が構成されていることを特徴とする。

また、本発明において、前記蛇行管は、前記コアプレートの最内側に配置されたものを除いて、管の長さが短いものほど、当該管の断面積が小さくなるように構成されていることを特徴とする。

また、本発明において、前記凸部同士は、前記コアプレートの長手方向に沿って逆位相で蛇行することを特徴とする。

また、本発明において、前記凸部を構成する壁面には、前記高温流体の流れ方向と略直交する方向に沿って第２凸部が形成されていることを特徴とする。

プレート積層型熱交換器１００の分解斜視図である。 プレート積層型熱交換器１００において、高温流体と低温流体とがコアプレート５３を介して熱交換を行う様子を示す図である。 プレート積層型熱交換器２００の改良部分を示す斜視図である。 プレート積層型熱交換器２００の改良部分を示す側面図である。 第２凸部５０が形成されたプレート積層型熱交換器２００の斜視図である。 図４Ａの拡大図である。 プレート積層型熱換器３００の改良部分を示す斜視図である。 プレート積層型熱換器４００の改良部分を示す拡大図である。 プレート積層型熱換器４００の改良部分を上方から視た概略図である。 従来のプレート積層型熱換器５００の分解斜視図である。 従来のプレート積層型熱交換器５００において、高温流体と低温流体とがコアプレート５３を介して熱交換を行う様子を示す図である。

符号の説明

１０，３０，４０ 凸部
５０ 第２凸部
５８ａ 高温流体用の入口ポート
５８ｂ 高温流体用の出口ポート
５９ａ 低温流体用の入口ポート
５９ｂ 低温流体用の出口ポート
１００，２００，３００，４００ プレート積層型熱交換器

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るプレート積層型熱交換器１００の分解斜視図、図２は、プレート積層型熱交換器１００において、高温流体と低温流体とがコアプレート５３を介して熱交換を行う様子を示す図である。但し、図１に示すプレート積層型熱交換器１００及びコアプレート５３と、図２に示すプレート積層型熱交換器１００及びコアプレート５３とは、同一のものではないが、図１，２において、同一若しくは類似の箇所には、同一の符号を付している。また、各図において、図７，８に示した箇所と同一若しくは類似の箇所には、同一の符号を付している。

図１，２に示すプレート積層型熱交換器１００は、前後のエンドプレート５１，５２間に複数のコアプレート５３，５４の組（コア５５）を積層し、その外周フランジ部同士（例えば、外周フランジ部５３ａと外周フランジ部５４ａ同士）をロウ付けすることで、エンドプレート５１，５２及びコアプレート５３，５４で囲われた内部を高温流体が流れる高温流体室と低温流体が流れる低温流体室とに画成するとともに、各流体室をそれぞれ前部側エンドプレート５１に突設した一対の循環パイプ５６ａ，５６ｂ及び５７ａ，５７ｂに連通させてなるものである。なお、エンドプレート５１，５２には、コアプレート５３，５４の形状に応じて、凹凸が適宜設けられている。また、図２に示すコアプレート５３には、エンボス１１及び切り込み状の第２凸部５０が形成されている。但し、図１に示すコアプレート５３には、エンボス１１及び第２凸部５０を図示していない。

コアプレート５３，５４は、平板状のプレートが湾曲形成されたものであり、具体的には、平板状のプレートの片面側に溝状の凸部１０が複数形成され、これらの凸部１０ａ〜１０ｅが当該プレートの長手方向一端側から当該プレートの長手方向他端側に向けて略平行に伸びて当該プレートの長手方向他端側の領域においてＵターンを形成しつつ当該プレートの長手方向一端側に戻るように構成され、且つ当該プレートのうち凸部１０ａ〜１０ｅが形成された領域からＵターンが形成された領域を除いた領域において、当該プレートの積層方向に山部と谷部とが形成され、これらの山部及び谷部が当該プレートの長手方向に沿って繰り返されるように当該プレートが湾曲形成されたものであり、その外形が適宜設計されている。なお、Ｕターンが形成された領域に、山部及び谷部を形成しないこととしたのは、熱交換効率の低下を防止するためである。すなわち、Ｕターンが形成された領域には、高温流体の流れに停滞が生じやすいので、当該領域に前述した山部及び谷部を形成した場合には、かえって熱交換効率の低下を招いてしまうことが懸念される。そこで、当該領域には、山部及び谷部を形成しないこととしたのである。

前述した凸部１０ａ〜１０ｅには、コアプレート５３の積層方向に山部と谷部とが形成されており、これらの山部及び谷部は、コアプレート５３の長手方向に沿って周期的に繰り返されるように構成されている。さらに、凸部１０ａ〜１０ｅには、コアプレート５３の幅方向にも山部と谷部とが形成されており、これらの山部及び谷部は、コアプレート５３の長手方向に沿って周期的に繰り返されるように構成されている。そして、コアプレート５３の積層方向に形成された山部及び谷部によって構成される波と、コアプレート５３の幅方向に形成された山部及び谷部によって構成される波とは、それぞれの波の周期が同一の関係にある。さらに、一対のコアプレート５３，５４に形成された凸部１０，１０同士は、当該コアプレート５３，５４の幅方向に形成された山部と谷部によって構成される波の周期及び振幅が同一であるとともに、コアプレート５３，５４の長手方向に沿って同位相で蛇行するように構成されている。

コアプレート５３，５４の長手方向両端側には、一対の低温流体用の入口ポート５９ａ及び低温流体用の出口ポート５９ｂが設けられている。例えば、図３に示すコアプレート５３の場合、当該コアプレート５３の下端側幅方向中央部には、低温流体用の入口ポート５９ａが設けられ、同コアプレート５３の上端側幅方向中央部には、低温流体用の出口ポート５９ｂが設けられている。さらに、コアプレート５３，５４の長手方向一端側（すなわち、前述したＵターンが形成されている領域と反対側の領域）には、低温流体用の入口ポート５９ａが設けられた領域の内側の領域において、一対の高温流体用の入口ポート５８ａ及び高温流体用の出口ポート５８ｂが設けられている。例えば、図３に示すコアプレート５３の場合、当該コアプレート５３の下端側には、低温流体用の入口ポート５９ａが設けられた領域の内側の領域（すなわち、低温流体用の入口ポート５９ａの上部側の領域）において、一対の高温流体用の入口ポート５８ａ及び高温流体用の出口ポート５８ｂがコアプレート５３の幅方向両端側に（すなわち、コアプレート５３の幅方向に並んだ状態で）設けられている。なお、高温流体用の入口ポート５８ａ及び高温流体用の出口ポート５８ｂ、並びに低温流体用の入口ポート５９ａ及び低温流体用の出口ポート５９ｂは、いずれもその断面形状が適宜設計されている。

また、凸部１０の両端側の一部は、それぞれ高温流体用の入口ポート５８ａ及び高温流体用の出口ポート５８ｂの縁に沿って回り込むように構成されている。一対のコアプレート５３，５４の組（コア５５）は、二枚のコアプレート５３，５４を前記片面側と反対側の他面側同士が相互に向き合い、且つそれぞれに形成された凸部１０、１０同士が逆向きに対をなすように組み付けて構成されたものである。そして、当該一対のコアプレート５３，５４の組により、凸部１０，１０同士の壁面で囲繞されてなる蛇行管が複数形成され、これらの蛇行管により、高温流体室が構成されている。

蛇行管は、コアプレート５３，５４の最内側に配置されたものを除いて、管の長さが短いものほど、すなわち、高温流体用の入口ポート５８ａへの接続部と高温流体用の出口ポート５８ｂへの接続部との間のＵ字の距離が短いものほど、管の断面積が小さくなるように構成されており、逆に、管の長さが長いものほど、当該管の断面積が大きくなるように構成されている。より具体的に説明すると、蛇行管は、コアプレート５３，５４において最内側に配置されたもの（すなわち、凸部１０ｅ，１０ｅ同士によって構成される蛇行管）を除いて、コアプレート５３，５４の幅方向の外側から当該コアプレート５３，５４の内側に配置されたものほど、その断面積が小さくなるように構成されている。なお、コアプレート５３，５４の最内側に配置された蛇行管の断面積が、これと隣接する外側の蛇行管（すなわち、凸部１０ｄ，１０ｄ同士によって構成される蛇行管）の断面積よりも大きくなるように構成されているのは、当該蛇行管内を流れる高温流体の流れを改善するためである。すなわち、コアプレート５３，５４の最内側に配置された蛇行管は、前述したＵターンの屈曲率が他の蛇行管よりも大きく構成されているので、その構造上、当該蛇行管内には高温流体が停滞しやすい。そのため、当該蛇行管の断面積を最小にした場合には、高温流体の流れが著しく停滞してしまうことが懸念される。そこで、コアプレート５３，５４の最内側に配置された蛇行管の断面積が、これと隣接する外側の蛇行管の断面積よりも大きくなるように構成されているのである。そして、これらの蛇行管を構成する凸部１０ａ〜１０ｅは、凸部１０ａの断面積＞凸部１０ｂの断面積＞凸部１０ｃの断面積＞凸部１０ｄの断面積、凸部１０ｂの断面積＞凸部１０ｅの断面積＞凸部１０ｃの断面積、という関係にある。但し、本発明の構成は、かかる実施形態の構成に限定されるものではなく、蛇行管若しくは凸部１０の断面積は、適宜設計し得るものとする。例えば、前述した蛇行管が、コアプレート５３，５４の最内側に配置されたものを含めて、コアプレート５３，５４の幅方向の外側から当該コアプレート５３，５４の内側に配置されたものほど、順次、その断面積が小さくなるように設計してもよい。この場合には、凸部１０ａの断面積＞凸部１０ｂの断面積＞凸部１０ｃの断面積＞凸部１０ｄの断面積＞凸部１０ｅの断面積
、という関係になる。

前述した通り、プレート積層型熱交換器１００では、一対のコアプレート５３，５４の組により、凸部１０，１０同士の壁面で囲繞されてなる蛇行管が複数形成され、これらの蛇行管により、高温流体室が構成されている。これらの蛇行管は、コアプレート５３，５４の長手方向他端側でＵターンするように構成されており、しかも、その両端側の一部が、高温流体用の入口ポート５８ａ及び高温流体用の出口ポート５８ｂの縁に沿って回り込むように構成されている。そのため、高温流体は、蛇行管内の高温流体室をＵターン状に流れるとともに、高温流体用の入口ポート５８ａ及び高温流体用の出口ポート５８ｂの付近においては円弧状に旋回しながら流れることとなる。すなわち、高温流体は、コアプレート５３，５４の広範囲の領域と接触しながら流れることとなる。これにより、コアプレート５３，５４においては、伝熱に寄与しない領域が狭くなり、当該コアプレート５３，５４には、高温流体と低温流体との熱交換に寄与する領域が広く形成されることとなる。従って、プレート積層型熱交換器１００においては、いずれも従来のプレート積層型熱交換器５００と比べて、高温流体と低温流体との熱交換効率が高くなる。また、蛇行管は、コアプレート５３，５４の中心側に配置されたものを除いて、コアプレート５３，５４の幅方向の外側から当該コアプレート５３，５４の内側に配置されたものほど、その断面積が小さくなるように構成されている。そのため、プレート積層型熱交換器１００では、コアプレート５３，５４の幅方向の両端側に配置された管内にも、当該コアプレート５３，５４の中心側に配置された管内と同程度に、高温流体が分配されることとなる。その結果、コアプレート５３，５４の幅方向の両端側に配置された管内を流れる高温流体の流量と、当該コアプレート５３，５４の中心側に配置された管内を流れる高温流体の流量とがほぼ同一となり、各管内を流れる高温流体の流量が均一化されることとなる。従って、プレート積層型熱交換器１００においては、熱交換効率がより優れたものとなる。さらに、プレート積層型熱交換器１００では、蛇行管を構成する凸部１０に切り込み状の第２凸部５０が複数形成されており、これらの第２凸部により、蛇行管内には、より複雑な流路が形成されている。そのため、高温流体は、凸部１０に第２凸部５０が形成されていない場合
と比べると、コアプレート５３，５４の広範囲の領域と接触しながら流れることとなり、その結果、当該コアプレート５３，５４には、高温流体と低温流体との熱交換に寄与する領域がよりいっそう広く形成されることとなる。従って、プレート積層型熱交換器１００では、熱交換効率がよりいっそう優れたものとなる。

＝＝＝その他の実施形態＝＝＝
次に、図３Ａ，図３Ｂ及び図４Ａ，図４Ｂを参照しながら、本発明のその他の実施形態について説明する。図３Ａ，図３Ｂ及び図４Ａ，図４Ｂは、本発明のその他の実施形態に係るプレート積層型熱交換器２００の改良部分を示す図である。図４Ａ，図４Ｂは、図３Ａ，図３Ｂの凸部３０，４０に第２凸部５０を形成したものを示す図である。各図において、同一若しくは類似の箇所には、同一の符号を付している。但し、前記Ｕターンが形成された領域の説明は省略する。

図３Ａ，図３Ｂ及び図４Ａ，図４Ｂに示すプレート積層型熱交換器２００は、前後のエンドプレート５１，５２間に複数のコアプレート１３，１４の組（コア１５）を積層し、その外周フランジ部同士をロウ付けすることで、エンドプレート５１，５２及びコアプレート１３，１４で囲われた内部を高温流体室と高温流体室とが交互に積層されるように画成し、各流体室をそれぞれ前部側エンドプレート５１に突設した一対の循環パイプ５６ａ，５６ｂ及び５７ａ，５７ｂに連通させたものである。

コアプレート１３，１４は、平板状のプレートを改良したものである。具体的には、これらのコアプレート１３，１４は、平板状のプレートの片面側（但し、前記Ｕターンが形成された領域を除く。）に、当該プレートの長手方向に沿って連続的に蛇行する波状の凸部３０，４０を複数形成し、さらにこのプレートを当該プレートの積層方向に山部と谷部とが配置され、これらの山部及び谷部が当該プレートの長手方向に沿って繰り返されるように湾曲形成したものである。凸部３０，４０は、コアプレート１３，１４の長手方向と平行に複数形成されており、隣接する凸部３０，４０の間隔が等間隔となるように配列されている。凸部３０，４０には、コアプレート１３，１４の幅方向に山部と谷部とが形成されており、これらの山部と谷部とが交互にコアプレート１３，１４の長手方向に沿って周期的に繰り返されるように蛇行する。さらに、凸部３０，４０には、コアプレート１３，１４の積層方向にも山部と谷部とが形成され、これらの山部と谷部とが交互にコアプレート１３，１４の長手方向に沿って周期的に繰り返されるように蛇行する。そして、コアプレート１３，１４の幅方向に形成された山部及び谷部は、それぞれコアプレート１３，１４の積層方向に形成された山部及び谷部に対応するように配置されている。凸部３０，４０には、コアプレート１３，１４の積層方向及び幅方向に波が形成されている。そして、凸部３０，４０同士は、当該コアプレート１３，１４の幅方向に形成された波の周期、位相及び振幅が同一の関係にある。

一対のコアプレート１３，１４の組（コア１５）は、二枚のコアプレート１３，１４を凸部３０，４０が形成された片面側とは反対側の他面側同士が相互に向き合い、それぞれに形成した凸部３０，４０同士が上下逆向きに対をなすように組み付けたものである（図３Ａ参照）。そして、コア１５には、凸部３０，４０同士の壁面で囲繞されてなる蛇行管が複数形成されており、これらの蛇行管により、高温流体室が構成されている。また、各コア１５は、それぞれに形成された積層方向の山部同士及び谷部同士が互いに重なり合うようにして組み付けられている（図３Ｂ参照）。

凸部３０，４０同士は、上下逆向きに対をなして蛇行管を構成し、コアプレート１３，１４の幅方向に隣接する蛇行管同士は、互いに遮断された状態にある。従って、高温流体は、同一の蛇行管内を略長手方向に流れることとなり、隣接する他の蛇行管内には流れ込まない。但し、本発明の構成は、かかる構成に限定されるものではなく、例えば、凸部３０，４０同士をコアプレート１３，１４の長手方向若しくは幅方向に半位相ずらして形成し、蛇行管を構成しないようにしてもよい（但し図示せず）。このような構成とした場合には、高温流体が隣接する凸部間にも流れ込むようになり、より複雑な高温流体室が形成されることとなる。なお、凸部３０，４０には、コアプレート１３，１４の積層方向に形成された山部及び谷部に相当する箇所に、エンボス３１，４１を形成しておくことが好ましい。この場合に、コアプレート１３，１４の組を積層すると、上下一対のエンボス３１，４１が相互に当接して、低温流体室内に円柱状の柱体が形成される（図３Ｂ参照）。これらの柱体によりコアプレート１３，１４が積層方向に支えられることとなり、その結果、プレート強度が向上する。

また、図４Ａ，図４Ｂに示すように、凸部３０，４０を構成する各壁面には、第２凸部５０を形成し、蛇行管内を複雑な構造にしておくことが好ましい。すなわち、図４Ａ，図４Ｂに示す凸部３０，４０を構成する各壁面には、それぞれ高温流体の流れ方向と略直交する方向に沿って連続する小さな第２凸部５０が形成されており、これらの第２凸部５０は、コアプレート１３，１４の幅方向と略平行となるように配列されている。これにより、蛇行管内には、より複雑な流路が形成されている。但し、本発明は、かかる構成に限定されるものではなく、第２凸部５０を不連続的に形成してもよい。また、第２凸部５０の形状、方向及び配列等は、適宜設計することとする。例えば、第２凸部５０を、凸部３０，４０が蛇行する方向と直交する方向に沿って連続的若しくは不連続的に形成し、或いは凸部３０，４０が蛇行する方向に沿って連続的若しくは不連続的に形成してもよい。

以上の構成によれば、一対のコアプレート１３，１４の組には、コアプレート１３，１４の積層方向及び幅方向に蛇行する蛇行管が形成されている。これらの蛇行管内には、高温流体室が構成され、蛇行管同士で挟まれた領域には、低温流体室が構成されている。蛇行管は、フィンに代替する複雑な流路を形成するので、コアプレート１３，１４の伝熱面積が増加する。また、各流体室における出入口間の長さ（パス長）が増加して、熱交換効率が約１０〜２０％向上する。従って、フィンを削減したプレート積層型熱交換器２００においても、フィンを設けた場合と同等の熱交換効率を維持することが可能となる。また、すべてのコア１５において、フィンを完全に廃止することも可能となる。さらに、フィンの削減若しくは廃止により、部品点数の低減、及びコスト削減も可能となる。

ところで、プレート積層型熱交換器２００は、高温流体が蛇行管内を長手方向一端側から他端側に向けて流れるように構成されており、チューブ式熱交換器と類似の構造を有する。しかし、プレート積層型熱交換器２００は、複雑な流路が形成されており、この点でチューブ式熱交換器の構造と相違する。つまり、チューブ式熱交換器では、各流体室が直管状のチューブ管で構成されており、その構造上、チューブ管を積層方向及び幅方向に蛇行させて蛇行管とすることが困難である。そのため、チューブ式熱交換器の場合には、チューブ管内及びチューブ管同士で挟まれた領域に、複雑な流路を形成することが著しく困難である。ところが、本発明のプレート積層型熱交換器２００の場合には、コアプレート１３，１４を積層するだけで、複雑な流路を形成することが可能となる。これにより、プレート積層型熱交換器２００においては、高温流体と低温流体との熱交換効率が著しく向上する。

さらに、図５及び図６Ａ，図６Ｂを参照しながら、本発明のその他の実施形態について説明する。図５は、プレート積層型熱換器３００の改良部分を示す斜視図、図６Ａ，図６Ｂは、プレート積層型熱換器４００の改良部分を示す図である。各図において、図３Ａ，図３Ｂ及び図４Ａ，図４Ｂと同一若しくは類似の箇所には同一の符号を付している。

図５及び図６Ａ，図６Ｂに示すように、プレート積層型熱換器３００，４００は、いずれも図４Ａ，図４Ｂに示したプレート積層型熱交換器２００とほぼ同じ構成を有するが、凸部３０，４０の断面形状が断面略矩形ではなく断面略半円形である点で、プレート積層型熱交換器２００と異なる構成を有する。そして、図５に示すプレート積層型熱換器３００においては、凸部３０，４０同士がいずれも長手方向に沿って同位相で蛇行し、一対のコアプレート１３，１４の組には、同位相の凸部３０，４０同士の壁面で囲繞されてなる蛇行管が形成されている。この蛇行管は、断面略円形状であり、フィンに代替する複雑な流路を構成する。従って、本実施形態においても、コアプレート１３，１４の伝熱面積が増加する。また、各流体室における出入口間の長さ（パス長）も増加して、熱交換効率が向上する。

他方、図６Ａ，図６Ｂに示すプレート積層型熱換器４００においては、凸部３０，４０同士がコアプレート１３，１４の長手方向に沿って逆位相で蛇行するように構成されている（図６Ａ参照）。なお、図６Ｂは、図６Ａに示したプレート積層型熱換器４００を上方から視た概略図であり、図６ＢのＡ−Ａ線矢視図が図６Ａにほぼ対応する。但し、図６Ｂには、図６Ａに示した第２凸部５０を図示していない。

以上の構成によれば、一対のコアプレート１３，１４の組には、凸部３０，４０同士の壁面により、高温流体が交差攪拌する複雑な流路が形成されることとなり、その結果、高温流体と低温流体との熱交換効率が著しく向上する。従って、プレート積層型熱換器３００，４００においては、フィンを設けた場合と同等の熱交換効率を維持することが容易となり、また、すべての組においてフィンを完全に廃止することも容易となる。

産業上の利用の可能性

本発明によれば、熱交換効率が高いプレート積層型熱交換器を提供することができる。

Claims (8)

1. 前後のエンドプレート間に複数のコアプレートの組を積層し、その外周フランジ部同士をロウ付けすることで、エンドプレート及びコアプレートで囲われた内部を高温流体が流れる高温流体室と低温流体が流れる低温流体室とに画成し、各流体室をそれぞれ前部側エンドプレート又は後部側エンドプレートに突設した一対の循環パイプに連通させてなるプレート積層型熱交換器であって、
   前記コアプレートは、平板状のプレートの片面側に溝状の凸部が複数形成され、これらの凸部が当該プレートの長手方向一端側から当該プレートの長手方向他端側に向けて略平行に伸びて当該プレートの長手方向他端側の領域においてＵターンを形成しつつ当該プレートの長手方向一端側に戻るように構成され、且つ当該プレートのうち前記凸部が形成された領域から前記Ｕターンが形成された領域を除いた領域において、当該プレートの積層方向に山部と谷部とが形成され、これらの山部及び谷部が前記長手方向に沿って繰り返されるように当該プレートが湾曲形成されたものであり、
   前記コアプレートの長手方向一端側には、一対の高温流体用の入口ポート及び高温流体用の出口ポートが、前記コアプレートの幅方向に並んだ状態で設けられ、前記一対の高温流体用の入口ポート及び高温流体用の出口ポートよりも前記コアプレートの長手方向一端側の位置であって前記コアプレートの幅方向中央には、低温流体用の入口ポート及び低温流体用の出口ポートの一方が設けられ、前記凸部のＵターン部分よりも前記コアプレートの長手方向他端側の位置であって前記コアプレートの幅方向中央には、前記低温流体用の入口ポート及び前記低温流体用の出口ポートの他方が設けられ、前記低温流体用の入口ポート又は前記低温流体用の出口ポートが設けられた領域の内側の領域において、前記凸部における両端側の一部が前記高温流体用の入口ポート及び前記高温流体用の出口ポートの縁に沿って回り込むように構成されており、
   一対のコアプレートの組は、二枚のコアプレートを前記片面側と反対側の他面側同士が相互に向き合い、且つそれぞれに形成された前記凸部同士が逆向きに対をなすように組み付けて構成されていることを特徴とするプレート積層型熱交換器。
2. 請求項１において、
   前記凸部には、前記コアプレートの長手方向と直交する当該コアプレートの幅方向にも山部と谷部とが形成され、これらの山部及び谷部が前記コアプレートの長手方向に沿って繰り返されるように構成されていることを特徴とするプレート積層型熱交換器。
3. 請求項２において、
   一対の前記コアプレートに形成された前記凸部同士は、当該コアプレートの幅方向に形成された山部と谷部によって構成される波の周期及び振幅が同一であることを特徴とするプレート積層型熱交換器。
4. 請求項３において、
   前記凸部同士は、前記コアプレートの長手方向に沿って同位相で蛇行することを特徴とするプレート積層型熱交換器。
5. 請求項４において、
   一対の前記コアプレートの組により、前記凸部同士の壁面で囲繞されてなる蛇行管が複数形成され、これらの蛇行管により、前記高温流体室が構成されていることを特徴とするプレート積層型熱交換器。
6. 請求項５において、
   前記蛇行管は、前記コアプレートの最内側に配置されたものを除いて、管の長さが短いものほど、当該管の断面積が小さくなるように構成されていることを特徴とするプレート積層型熱交換器。
7. 請求項３において、
   前記凸部同士は、前記コアプレートの長手方向に沿って逆位相で蛇行することを特徴とするプレート積層型熱交換器。
8. 請求項１〜７において、
   前記凸部を構成する壁面には、前記高温流体の流れ方向と略直交する方向に沿って第２凸部が形成されていることを特徴とするプレート積層型熱交換器。