JP5356927B2 - プレート式熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は、高温の熱交換媒体と低温の被熱交換媒体とで熱交換を行う熱交換器に関するものであり、特に、熱交換媒体が流れる第１の流路空間と被熱交換媒体が流れる第２の流路空間とが伝熱プレートを挟んで交互に設けられたプレート式熱交換器に関するものである。

プレート式熱交換器は、表裏両面に複数の凸条および凹条に形成された伝熱面を有した伝熱プレートを積層して形成している。そして、積層された隣り合う伝熱プレートは、その凸条同士を交差衝合し、所定の間隔を保って配設されており、伝熱プレート間に流路空間を形成している。これらの流路空間は、積層方向において交互に、熱交換媒体が流れる第１の流路空間と、被熱交換媒体が流れる第２の流路空間とからなっている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１に記載のプレート式熱交換器では、第１の流路空間も第２の流路空間も、隣り合う伝熱プレートの凸条同士が交差衝合しているので、第２の流路空間に流れる媒体が、例えば風呂に使用される浴槽水の場合、第２の流路空間における隣り合う伝熱プレートの凸条部同士の交差衝合部位に、浴槽水中の髪の毛等のゴミ、ぬめり、スケール等が付着し、流路閉塞が生じるとの問題があった。

このような問題を解決したプレート式熱交換器として、伝熱プレートの外周に鍔部を設け、さらに第２の流路空間を形成する一方の伝熱プレートの鍔部に、他方の伝熱プレート側に突出した支持部を設けたものがある。このプレート式熱交換器は、一方の伝熱プレートの支持部が他方の伝熱プレートの鍔部を支え、第２の流路空間を形成する、一方の伝熱プレートの伝熱面と他方の伝熱プレートの伝熱面とを、非接触の状態としている（例えば、特許文献２参照）。

特許文献２に記載のプレート式熱交換器では、第２の流路空間を形成する伝熱面間が非接触であるので、第１の流路空間あるいは第２の流路空間に大きな流体圧が作用した場合、その流体圧が伝熱面間を押し広げるように作用し、伝熱プレートに割れが生じるとの問題があった。
このような問題を解決したプレート式熱交換器として、特許文献２のプレート式熱交換器において、第１の流路空間を形成する対向した伝熱プレート同士が部分的に固着されたものがある（例えば、特許文献３参照）。

特開２００５−３２６０７４号公報（第３頁） 特開２００８−１２１９５６号公報（第５頁、第４図） 特開２００８−１２１９５５号公報（第５頁、第３図）

しかし、特許文献３に記載のプレート式熱交換器では、第２の流路空間における対向した伝熱プレートの伝熱面間に、接合部が設けられていないので、特に、第２の流路空間内の内圧が大きくなった場合や、熱交換能力を向上させるために伝熱面積を増大させた場合、内圧により発生する応力の増加に対応するため、伝熱プレートの板厚を大きくするか、補強プレートを用いて積層された伝熱プレートを挟み込む等の対策が必要であり、使用材料の増加や製造工数の増加を生じるとの問題があった。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、プレート式熱交換器における被熱交換媒体が流れる第２の流路空間が、浴槽水中の髪の毛等のゴミ、ぬめり、スケールの等の付着により、流路閉塞するのを防止するとともに、使用材料の増加や製造工数の増加を生じることなく、第２の流路空間の耐圧性能を向上させることである。

本発明に係わるプレート式熱交換器は、凸条および凹条が交互に形成された伝熱面を有する伝熱プレートを複数枚積層して形成され、積層された伝熱プレートの間に、熱交換媒体が流れる第１の流路空間と被熱交換媒体が流れる第２の流路空間とが交互に複数設けられたプレート式熱交換器であって、第１の流路空間が、凸条同士を交差衝合させて対向させた伝熱プレートの凹条同士で形成され、第２の流路空間が、対向する伝熱プレートの伝熱面間に配設された支持部により、凸条同士が間隔をもって配置された一対の伝熱プレートで形成されており、第１の流路空間を形成する、一方の伝熱プレートの伝熱面に設けられた凸条および凹条がくの字形状であり、他方の伝熱プレートの伝熱面に設けられた凸条および凹条が逆くの字形状であり、一方の伝熱プレートの伝熱面に設けられた凸条および凹条の折点の凸部の方向と、他方の伝熱プレートの伝熱面に設けられた凸条および凹条の折点の凸部の方向とが、逆であり、支持部は、伝熱プレートと一体に形成されており、伝熱面の平面部から第２の流路空間側に略垂直に突出するとともに、突出方向の高さが凸条の高さより高くなっている支持体であり、且つ伝熱プレートの伝熱面の縁部と伝熱面の長手方向に延びる中心線上とにおける、伝熱プレートの伝熱面の中心点を基準にして、対称位置に配置されており、第２の流路空間側に突出した支持体の天面部同士が接合されており、第１の流路空間側の、上記支持体の周囲の面同士が接合されているものである。

本発明に係わるプレート式熱交換器は、凸条および凹条が交互に形成された伝熱面を有する伝熱プレートを複数枚積層して形成され、積層された伝熱プレートの間に、熱交換媒体が流れる第１の流路空間と被熱交換媒体が流れる第２の流路空間とが交互に複数設けられたプレート式熱交換器であって、第１の流路空間が、凸条同士を交差衝合させて対向させた伝熱プレートの凹条同士で形成され、第２の流路空間が、対向する伝熱プレートの伝熱面間に配設された支持部により、凸条同士が間隔をもって配置された一対の伝熱プレートで形成されており、第１の流路空間を形成する、一方の伝熱プレートの伝熱面に設けられた凸条および凹条がくの字形状であり、他方の伝熱プレートの伝熱面に設けられた凸条および凹条が逆くの字形状であり、一方の伝熱プレートの伝熱面に設けられた凸条および凹条の折点の凸部の方向と、他方の伝熱プレートの伝熱面に設けられた凸条および凹条の折点の凸部の方向とが、逆であり、支持部は、伝熱プレートと一体に形成されており、伝熱面の平面部から第２の流路空間側に略垂直に突出するとともに、突出方向の高さが凸条の高さより高くなっている支持体であり、且つ伝熱プレートの伝熱面の縁部と伝熱面の長手方向に延びる中心線上とにおける、伝熱プレートの伝熱面の中心点を基準にして、対称位置に配置されており、第２の流路空間側に突出した支持体の天面部同士が接合されており、第１の流路空間側の、上記支持体の周囲の面同士が接合されているものであり、第２の流路空間の、髪の毛等のゴミ、ぬめり、スケール等の付着による流路閉塞を防止できるとともに、耐圧性能を向上させることができる。

本発明の実施の形態１に係わるプレート式熱交換器が使用される給湯装置の流路構成図である。 本発明の実施の形態１に係わるプレート式熱交換器における外観の斜視模式図である。 本発明の実施の形態１に係わるプレート式熱交換器の図２に示した外観斜視模式図におけるＡ方向からの正面模式図である。 本発明の実施の形態１に係わるプレート式熱交換器の図２に示した外観斜視模式図における積層された伝熱プレートを展開した図である。 本発明の実施の形態１に係わるプレート式熱交換器の図３に示した正面模式図におけるＢ−Ｂ断面模式図である。 本発明の実施の形態２に係わるプレート式熱交換器の正面模式図である。 本発明の実施の形態３に係わるプレート式熱交換器の正面模式図である。 本発明の実施の形態４に係わるプレート式熱交換器における第２の流路空間を形成する伝熱プレートの支持構造を示す断面模式図である。 本発明の実施の形態４に係わるプレート式熱交換器に用いられる台形柱状凸部を有する駒材の上面模式図（ａ）と側面模式図（ｂ）とである。 本発明の実施の形態４に係わるプレート式熱交換器に用いられる円柱状凸部を有する駒材の上面模式図（ａ）と側面模式図（ｂ）とである。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係わるプレート式熱交換器が使用される給湯装置の流路構成図である。
図１に示すように、本実施の形態のプレート式熱交換器１０１が用いられた給湯装置５００は、ヒートポンプ流路１とタンクユニット２とを備えている。
ヒートポンプ流路１は、放熱器１２の一方側が蒸発器１４の一方側と、圧縮器１１を介して配管１５で接続され、放熱器１２の他方側が蒸発器１４の他方側と、膨張弁１３を介して配管１６で接続されている。すなわち、ヒートポンプ流路１は、放熱器１２、圧縮器１１、蒸発器１４、膨張弁１３、放熱器１２の順に接続されたループ状の流路となっている。

また、タンクユニット２は、貯湯タンク２１とプレート式熱交換器１０１とで構成されている。
貯湯タンク２１は、その上部に、配管２４によってヒートポンプ流路１から供給される高温水を蓄えることができ、その下部に、配管２３によってヒートポンプ流路１に戻される低温水を蓄えることができる、積層式貯湯タンクである。そして、貯湯タンク２１とヒートポンプ流路１との間の水の循環は、配管２３の途中に設けられた第１の循環ポンプ２５により行われる。

プレート式熱交換器１０１は、２本の流路に接続されている。
一方の流路である１次側流路では、貯湯タンク２１の上部に蓄えられた熱交換媒体である高温水が、配管２６を通り、プレート式熱交換器１０１に高温側入口４１から供給される。プレート式熱交換器１０１中を通過し熱交換された高温水は、高温側出口４２から排出され、配管２７を通り、貯湯タンク２１の下部に戻される。そして、１次側流路におけるプレート式熱交換器１０１と貯湯タンク２１との間の高温水の循環は、配管２７の途中に設けられた第２の循環ポンプ２８により行われる。すなわち、熱交換媒体が流れる１次側流路は、プレート式熱交換器１０１の第１の流路空間と連通している。

また、他方の流路である２次側流路では、例えば、浴槽３の被熱交換媒体である低温水が、配管３０を通り、プレート式熱交換器１０１に低温側入口４３から供給される。プレート式熱交換器１０１中を通過し熱交換された低温水は、低温側出口４４から排出され、配管２９を通り、浴槽３に戻される。そして、２次側流路におけるプレート式熱交換器１０１と浴槽３との間の低温水の循環は、配管３０の途中に設けられた第３の循環ポンプ３１により行われる。すなわち、被熱交換媒体が流れる２次側流路は、プレート式熱交換器１０１の第２の流路空間と連通している。
このように図１に示す給湯装置５００は、１次側流路を流れる高温水と２次側流路を流れる低温水をプレート式熱交換器１０１にて熱交換でき、浴槽３の浴槽水の追い炊きが可能である。

図２は、本発明の実施の形態１に係わるプレート式熱交換器における外観の斜視模式図である。
図２に示すように、本実施の形態のプレート式熱交換器１０１は、伝熱プレート１２０を複数枚積層し、各伝熱プレート間の接点をろう付で接合させて形成しており、水密性および気密性と耐水圧性を保っている。
また、図２に示す本実施の形態のプレート式熱交換器１０１では、その長手方向の上端部における、短手方向の右側に高温側入口４１が、短手方向の左側に低温側出口４４が、伝熱プレート１２０の面から略垂直に突出して設けられている。また、その長手方向の下端部における、短手方向の右側に低温側入口４３が、短手方向の左側に高温側出口４２が、伝熱プレート１２０の面から略垂直に突出して設けられている。
すなわち、高温側入口４１と高温側出口４２とが、伝熱プレート１２０の面における対角位置に設けられており、低温側入口４３と低温側出口４４とが、伝熱プレート１２０の面における対角位置に設けられている。

伝熱プレート１２０は、図２の破線で囲んだ領域に示される、板面に複数の凸条および凹条が交互に形成され、伝熱面積を増大させた伝熱面１１０を有している。また、伝熱プレート１２０は、伝熱面１１０の長手方向に延びる中心線上における中部と、伝熱面１１０の短手方向に延びる中心線上における端部とに、支持部１１２が設けられている。
本実施の形態では、支持部１１２は伝熱プレート１２０と一体に形成され、且つ伝熱プレート１２０の面から略垂直方向に突出した支持体（詳細は後述する）である。

図３は、本発明の実施の形態１に係わるプレート式熱交換器の図２に示した外観斜視模式図におけるＡ方向からの正面模式図である。
図３に示すように、本実施の形態のプレート式熱交換器１０１において、伝熱プレート１２０の伝熱面１１０は、伝熱プレート１２０の板面に複数の凸条および凹条を交互に連続して設けて、形成されている。そして、この凸条および凹条は、伝熱面１１０の長手方向に延びる中心線であるＹ−Ｙ基準線から、伝熱面１１０の短手方向の各縁部に向かって、下がる方向に傾斜して延びた、くの字形状である。

また、凸条および凹条は、Ｙ−Ｙ基準線を境にして、伝熱面１１０の短手方向の一端側の領域と伝熱面１１０の短手方向の他端側の領域とが、実像と鏡像との関係になるように設けられている。すなわち、伝熱プレート１２０の板面に形成された、くの字形状である複数の凸条および凹条は、いわゆる、ヘリングボーン形状（魚の骨形状）となっている。
また、図３に示すように、支持部１１２は、Ｙ−Ｙ基準線上の２個と、伝熱面１１０の短手方向に延びる中心線であるＸ−Ｘ基準線上に２個との４個が伝熱プレート１２０に設けられており、Ｙ−Ｙ基準線上の２個は、Ｘ−Ｘ基準線に対して線対称の位置にあり、Ｘ−Ｘ基準線上の２個は、Ｙ−Ｙ基準線に対して線対称の位置にある。

図４は、本発明の実施の形態１に係わるプレート式熱交換器の図２に示した外観斜視模式図における積層された伝熱プレートを展開した図である。
図４に示した第１層目にある第１の伝熱プレート１２０ａでは、伝熱面１１０を形成する凸条および凹条は、Ｙ−Ｙ基準線（図示せず）から、伝熱面１１０の短手方向の各縁部に向かって下がる方向に傾斜して延びたくの字形状である。すなわち、第１の伝熱プレート１２０ａの伝熱面１１０に設けられたくの字形状の凸条および凹条は、その折点の凸部が、図４における、上方に向いている。
また、支持部１１２である支持体は、第１の伝熱プレート１２０ａの面から、図４における前面側に突出している。

図４に示した第２層目にある第２の伝熱プレート１２０ｂでは、伝熱面１１０を形成する凸条および凹条は、Ｙ−Ｙ基準線（図示せず）から、伝熱面１１０の短手方向の各縁部に向かって上がる方向に傾斜して延びた逆くの字形状である。すなわち、第２の伝熱プレート１２０ｂの伝熱面１１０に設けられた逆くの字形状の凸条および凹条は、その折点の凸部が、図４における、下方に向いている。
また、支持部１１２である支持体は、第２の伝熱プレート１２０ｂの面から、図４における後面側に突出している。
そして、第１の伝熱プレート１２０ａと第２の伝熱プレート１２０ｂとでなる第１の伝熱プレートペア１２１ａにおいて、第１の伝熱プレート１２０ａの後面と第２の伝熱プレート１２０ｂの前面とを重ね合わせると、第１の伝熱プレート１２０ａの凸条と第２の伝熱プレート１２０ｂの凸条とが交差衝合するとともに、第１の伝熱プレート１２０ａの凹条部と第２の伝熱プレート１２０ｂの凹条部とで空間が形成される。

図４に示した第３層目にある第３の伝熱プレート１２０ｃでは、伝熱面１１０を形成する凸条および凹条が、逆くの字形状であり、第３の伝熱プレート１２０ｃの伝熱面１１０に設けられた逆くの字形状の凸条および凹条は、その折点の凸部が、図４における、下方に向いている。
また、支持部１１２である支持体は、第３の伝熱プレート１２０ｃの面から、図４における前面側に突出している。
図４に示した第４層目にある第４の伝熱プレート１２０ｄでは、伝熱面１１０を形成する凸条および凹条が、くの字形状であり、第４の伝熱プレート１２０ｄの伝熱面１１０に設けられたくの字形状の凸条および凹条は、その折点の凸部が、図４における、上方に向いている。
また、支持部１１２である支持体は、第４の伝熱プレート１２０ｄの面から、図４における後面側に突出している。

そして、第３の伝熱プレート１２０ｃと第４の伝熱プレート１２０ｄとでなる第２の伝熱プレートペア１２１ｂにおいて、第３の伝熱プレート１２０ｃの後面と第４の伝熱プレート１２０ｄの前面とを重ねあわせると、第３の伝熱プレート１２０ｃの凸条と第４の伝熱プレート１２０ｄの凸条とが交差衝合するとともに、第３の伝熱プレート１２０ｃの凹条部と第４の伝熱プレート１２０ｄの凹条部とで空間が形成される。
本実施の形態では、伝熱プレートにおける、くの字形状の凸条および凹条の折点は、被熱交換媒体である低温水が流れる方向に凸部が向いており、逆くの字形状の凸条および凹条の折点は、被熱交換媒体である低温水が流れるのとは逆の方向に凸部が向いている。
また、支持部１１２は、第１から第４の各伝熱プレート１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ，１２０ｄの全てにおいて、伝熱面の同じ位置に設けられており、各伝熱プレートと一体のものである。

また、第１の伝熱プレートペア１２１ａにおける第２の伝熱プレート１２０ｂの後面と、第２の伝熱プレートペア１２１ｂにおける第３の伝熱プレート１２０ｃの前面とを重ね合わせると、第２の伝熱プレート１２０ｂと第３の伝熱プレート１２０ｃとの凸条および凹条が、共に逆くの字状であり、さらに、第２の伝熱プレート１２０ｂの支持部１１２である後面側に突出した支持体と、第３の伝熱プレート１２０ｃの支持部１１２である前面側に突出した支持体とが、突き当たるので、第２の伝熱プレート１２０ｂと第３の伝熱プレート１２０ｃとの間に、お互いの凸条が衝合しない空間が形成される。

また、第２の伝熱プレートペア１２１ｂにおける第４の伝熱プレート１２０ｄの後面と、第１の伝熱プレートペア１２１ａにおける第１の伝熱プレート１２０ａの前面とを重ね合わせると、第４の伝熱プレート１２０ｄと第１の伝熱プレート１２０ａとの凸条および凹条が、共にくの字状であり、さらに、第４の伝熱プレート１２０ｄの支持部１１２である後面側に突出した支持体と、第１の伝熱プレート１２０ａの支持部１１２である前面側に突出した支持体とが、突き当たるので、第４の伝熱プレート１２０ｄと第１の伝熱プレート１２０ａとの間に、お互いの凸条が衝合しない空間が形成される。

すなわち、本実施の形態のプレート式熱交換器１０１では、第１の伝熱プレートペア１２１ａと第２の伝熱プレートペア１２１ｂとが交互に重なった構造の伝熱プレート１２０の積層体であり、お互いの凸条が交差衝合した空間とお互いの凸条が衝合しない空間とが、伝熱プレート１２０間に交互に複数形成されている。
そして、お互いの凸条が交差衝合した空間は、高温側入口４１と高温側出口４２とに連通しており、１次側流路の熱交換媒体である高温水、例えば積層式貯湯タンクの高温水が流れる第１の流路空間となっている。また、お互いの凸条が衝合しない空間は、低温側入口４３と低温側出口４４とに連通しており、２次側流路の被熱交換媒体である低温水、例えば浴槽のお湯が流れる第２の流路空間となっている。

また、本実施の形態のプレート式熱交換器１０１では、図４に示すように、高温側出入口４２，４１と低温側出入口４４，４３が設けられた伝熱プレート１２０を最前面とした場合に、最後面となる伝熱プレートには、高温側出入口４２，４１および低温側出入口４４，４３を有しない第５の伝熱プレート１２０ｅが用いられている。
また、第３の伝熱プレート１２０ｃは、第１の伝熱プレート１２０ａと同じものであり、第１の伝熱プレート１２０ａを１８０度回転して配置したものである。第４の伝熱プレート１２０ｄは、第２の伝熱プレート１２０ｂと同じものであり、第２の伝熱プレート１２０ａを１８０度回転して配置したものである。

図５は、本発明の実施の形態１に係わるプレート式熱交換器の図３に示した正面模式図におけるＢ−Ｂ断面模式図である。
図５に示すように、本実施の形態のプレート式熱交換器１０１における伝熱プレート１２０は、最前面側から、第１の伝熱プレート１２０ａ、第２の伝熱プレート１２０ｂ、第３の伝熱プレート１２０ｃ、第４の伝熱プレート１２０ｄの順に積層された積層構造１２２の第４の伝熱プレート１２０ｄの後に、再度第１〜第４の伝熱プレート１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ，１２０ｄの積層構造１２２が連なっている。そして、最後面側では、最後の積層構造１２２の第４の伝熱プレート１２０ｄの後に、第１の伝熱プレート１２０ａと、第５の伝熱プレート１２０ｅとがこの順に連なっている。
図５では、２個の積層構造１２２が連なった構造であるが、これに限定されるものではない。

また、図５に示すように、第１の伝熱プレート１２０ａと第２の伝熱プレート１２０ｂ、および、第３の伝熱プレート１２０ｃと第４の伝熱プレート１２０ｄは、伝熱面１１０の凸条が交差衝合して接触している。そして、第１の伝熱プレート１２０ａと第２の伝熱プレート１２０ｂとの両凹条部で、空間（凹条部空間と記す）１３０が形成されており、さらに、第３の伝熱プレート１２０ｃと第４の伝熱プレート１２０ｄとの両凹条部でも、空間（凹条部空間と記す）１３０が形成されている。
すなわち、これらの、第１の伝熱プレート１２０ａと第２の伝熱プレート１２０ｂとの両凹条部で形成された凹条部空間１３０、および、第３の伝熱プレート１２０ｃと第４の伝熱プレート１２０ｄとの両凹条部で形成された凹条部空間１３０が、第１の流路空間となっている。

また、図５に示すように、第２の伝熱プレート１２０ｂと第３の伝熱プレート１２０ｃとは、支持部１１２である、伝熱プレート面から突出した支持体１４０同士が接触部１４１で接するようになっている。そして、両伝熱プレート１２０ｂ，１２０ｃの凸条および凹条が、共に逆くの字上であり、その傾斜角度がほぼ同じであるので、両伝熱プレート１２０ｂ，１２０ｃの凸条および凹条の位相が同一である。それゆえ、第２の伝熱プレート１２０ｂと第３の伝熱プレート１２０ｄとの間に、凸条が衝合しない空間（凸条非接触空間と記す）１３１が形成されている。

また、図５に示すように、第４の伝熱プレート１２０ｄと第１の伝熱プレート１２０ａとは、支持部１１２である、伝熱プレート面から突出した支持体１４０同士が接触部１４１で接するようになっている。そして、両伝熱プレート１２０ｄ，１２０ａの凸条および凹条が、共にくの字上であり、その傾斜の角度がほぼ同じであるので、両伝熱プレート１２０ｄ，１２０ａの凸条および凹条の位相が同一である。それゆえ、第４の伝熱プレート１２０ｄと第１の伝熱プレート１２０ａとの間にも、凸条が衝合しない空間（凸条非接触空間と記す）１３１が形成されている。
すなわち、これらの、第２の伝熱プレート１２０ｂと第３の伝熱プレート１２０ｄとの、凸条が衝突せず凸条間に所定の間隔を有する凸条非接触空間１３１、および、第４の伝熱プレート１２０ｄと第１の伝熱プレート１２０ａとの、凸条が衝突せず凸条間に所定の間隔を有する凸条非接触空間１３１が、第２の流路空間となっている。

次に、本実施の形態のプレート式熱交換器１０１における、伝熱プレート１２０の接合工程について説明する。
例えば、図３に示すプレート式熱交換器１０１では、最前面側から、第１の伝熱プレート１２０ａ、ろう材、第２の伝熱プレート１２０ｂ、ろう材、第３の伝熱プレート１２０ｃ、ろう材、第４の伝熱プレート１２０ｄ、ろう材、第１の伝熱プレート１２０ａ、ろう材、第２の伝熱プレート１２０ｂ、ろう材、第３の伝熱プレート１２０ｃ、ろう材、第４の伝熱プレート１２０ｄ、ろう材、第１の伝熱プレート１２０ａ、ろう材、第５の伝熱プレート１２０ｅの順序で積層するとともに、最前面側を上にして、この最前面の第１の伝熱プレート１２０ａに錘で荷重を加える。次に、荷重を加えた状態で、真空加熱処理炉にて、各伝熱プレートをろう付で接合する。

このろう付により、第１の伝熱プレート１２０ａと第２の伝熱プレート１２０ｂ、第３の伝熱プレート１２０ｃと第４の伝熱プレート１２０ｄ、および第１の伝熱プレート１２０ａと第５の伝熱プレート１２０ｅは、伝熱面１１０部では、凸条同士の衝合部が接合される。
また、第２の伝熱プレート１２０ｂと第３の伝熱プレート１２０ｃ、および、第４の伝熱プレート１２０ｄと第１の伝熱プレート１２０ａは、伝熱面１１０部では、支持体１４０の接触部１４１が接合される。

本実施の形態のプレート式熱交換器１０１では、１次側流路の高温水が流れる第１の流路空間は、伝熱プレート１２０の凸条が交差衝合しているが、２次側流路の浴槽水のような低温水が流れる第２の流路空間は、伝熱プレート１２０の凸条が交差衝合していないので、髪の毛等のゴミ、ぬめり、スケール等の付着による流路閉塞を防止できる。
また、第１の流路空間では、この空間を形成する伝熱プレート１２０の凸条同士の衝合部が、ろう付接合されているので、１次側流路の圧力上昇による変形が抑制されている。
また、第２の流路空間では、この空間を形成する伝熱プレート１２０の支持体１４０の接触部１４１が、ろう付接合されているので、２次側流路の圧力上昇による変形が抑制されている。

本実施の形態のプレート式熱交換器１０１では、支持部１１２を、Ｙ−Ｙ基準線上におけるＸ−Ｘ基準線に対して線対称の位置に各１個の計２個を設け、Ｘ−Ｘ基準線上におけるＹ−Ｙ基準線に対して線対称の位置に各１個の計２個を設けている。しかし、これに限定されず、支持部１１２を、伝熱面１１０における、Ｘ−Ｘ基準線とＹ−Ｙ基準線との交点に対して点対称の位置に配置しても良い。また、支持部１１２の数も、４個に限定されることはなく、伝熱面１１０のサイズ、プレート式熱交換器１０１に要求される耐圧性能、浴槽水中の髪の毛等のゴミ、ぬめり、スケール等の付着状況に応じて、決められる。
また、本実施の形態では、第２の流路空間を形成する対向した両伝熱プレートは、Ｙ−Ｙ基準線から伝熱面の縁部に向かう凸条および凹条の傾き方向が同じ（共にくの字状、あるいは、共に逆くの字状）であるが、一方の伝熱プレートの凸条および凹条の傾き方向に対して、他方の伝熱プレートの凸条および凹条の傾き方向を逆にしても、支持体１４０の高さを高くすることにより、両伝熱プレート間での凸条の交差衝合を防止できるので、流路閉鎖のない、第２の流路空間を形成できる。

実施の形態２．
プレート式熱交換器において、２次側流路に流す低温水の圧力を高くした場合、プレート式熱交換器の第２の流路空間の耐圧性能を向上させる必要がある。そのためには、第２の流路空間を形成する対向する伝熱プレートを接合する支持体、すなわち支持部の数を増加させる必要がある。
しかし、第２の流路空間内の低温水の流れ方向に対する直角方向に、複数の支持体を配置すると、低温水の流路に縮流が生じやすくなり、圧力損失が大きくなる。

図６は、本発明の実施の形態２に係わるプレート式熱交換器の正面模式図である。
図６に示すように、本実施の形態のプレート式熱交換器２０１は、Ｙ−Ｙ基準線上に３個と、伝熱面の縁部に２個との５個を設けた以外、実施の形態１のプレート式熱交換器と同様である。
Ｙ−Ｙ基準線上の支持部１１２の配置は、Ｙ−Ｙ基準線とＸ−Ｘ基準線との交点の１個と、Ｘ−Ｘ基準線に対して線対称の位置に各１個との、計３個である。また、伝熱面の縁部における支持部１１２の配置は、Ｘ−Ｘ基準線を外した位置で、Ｙ−Ｙ基準線とＸ−Ｘ基準線との交点に対して点対称の位置である。

本実施の形態のプレート式熱交換器２０１も、低温側入口４３から入った２次流路を流れる低温水は、第２の流路空間を矢印で示す方向に流れ、低温側入口４４から出て行く。
しかし、本実施の形態のプレート式熱交換器２０１では、第２の流路空間内に配置された支持体は、低温水の流れ方向と平行なＹ−Ｙ基準線上に一列に並んでいるので、この支持体の数を多くしても、縮流は発生せず、低温水の圧力損失は小さい。それと、伝熱面の縁部に設けられた支持部による支持体は、圧力損失への影響は小さい。
すなわち、本実施の形態のプレート式熱交換器２０１は、低温水の圧力損失を増加させることなしに支持部を多くでき、第２の流路空間の耐圧性能を向上できる。
本実施の形態では、縮流が発生しないように、Ｙ−Ｙ基準線上に配置しているが、この配置は、低温水の流れ方向と平行な線上であれば良い。

実施の形態３．
図７は、本発明の実施の形態３に係わるプレート式熱交換器の正面模式図である。
図７に示すように、本実施の形態のプレート式熱交換器３０１は、支持部１１２を、伝熱面の縁部のみに設けた以外、実施の形態１のプレート式熱交換器と同様である。
本実施の形態のプレート式熱交換器３０１の構造は、第２の流路空間を形成する伝熱プレートの内圧による変形耐力に余裕があるものに用いられる。
本実施の形態のプレート式熱交換器３０１は、伝熱面の縁部以外に支持部１１２が設けられていないので、低温水の圧力損失に大きく影響する支持体がなく、第２の流路空間内を流れる低温水の圧力損失が極めて小さい。

実施の形態４．
図８は、本発明の実施の形態４に係わるプレート式熱交換器における第２の流路空間を形成する伝熱プレートの支持構造を示す断面模式図である。
図８に示すように、本実施の形態のプレート式熱交換器は、伝熱プレートの支持部が、伝熱プレートと一体の支持体ではなく、駒材１５１である以外、実施の形態１のプレート式熱交換器と同様である。
また、支持部である駒材１５１を設置する位置は、実施の形態１から実施の形態３に示したプレート式熱交換器における支持部を設けた位置と同様である。

図９は、本発明の実施の形態４に係わるプレート式熱交換器に用いられる台形柱状凸部を有する駒材の上面模式図（ａ）と側面模式図（ｂ）とである。
図１０は、本発明の実施の形態４に係わるプレート式熱交換器に用いられる円柱状凸部を有する駒材の上面模式図（ａ）と側面模式図（ｂ）とである。
実施例としての、図９に示す第１の駒材１５２は、その平板部１５２ａに、複数の台形柱状凸部１５２ｂを有するものであり、各台形柱状凸部１５２ｂは、伝熱プレートの凹条の傾斜と同様な傾斜で平板部１５２ａに設けられている。
実施例としての、図１０に示す第２の駒材１５３は、その平板部１５３ａに、複数の円柱状凸部１５３ｂを有するものであり、各円柱状凸部１５３ｂは、伝熱プレートの凹条の傾斜と同様な傾斜で平板部１５３ａに設けられている。

本実施の形態のプレート式熱交換器は、例えば、図８に示すように、第２の伝熱プレート１２０ｂと第３の伝熱プレート１２０ｃとの伝熱面間に駒材１５１を設置し、駒材の平板部１５１ａを第２の伝熱プレート１２０ｂの凸条と接触させている。実施例に示したように、駒材の凸部１５１ｂは、その傾斜が伝熱プレートの凹条の傾斜と同様であるので、第３の伝熱プレート１２０ｃの凹条に嵌合して接触させている。そして、各接触部は接合されている。すなわち、本実施の形態のプレート式熱交換器は、駒材１５１により、両伝熱プレート１２０ｂ，１２０ｃのお互いの凸条が衝合しない第２の流路空間を形成している。
本実施の形態のプレート式熱交換器では、支持部が駒材であり、この駒材により、伝熱プレート間に第２の流路空間１３１を形成するので、伝熱プレートを成形加工する金型数を減らすことができ、製造コストを低減できる。

本発明に係わるプレート式熱交換器は、第２の流路空間を形成する対向した伝熱プレートが、お互いの凸条を衝合しておらず、且つ伝熱面内に両伝熱プレートの接合部を有しているので、流路閉塞が防止されるとともに、耐圧性能が向上した給湯装置に利用できる。

１ ヒートポンプ回路、２ タンクユニット、３ 浴槽、１１ 圧縮器、
１２ 放熱器、１３ 膨張弁、１４ 蒸発器、１５，１６ 配管、２１ 貯湯タンク、
２３，２４ 配管、２５ 第１の循環ポンプ、２６，２７ 配管、
２８ 第２の循環ポンプ、２９，３０ 配管、３１ 第３の循環ポンプ、
４１ 高温側入口、４２ 高温側出口、４３ 低温側入口、４４ 低温側出口、
１１０ 伝熱面、１１２ 支持部、１２０ 伝熱プレート、
１２０ａ 第１の伝熱プレート、１２０ｂ 第２の伝熱プレート、
１２０ｃ 第３の伝熱プレート、１２０ｄ 第４の伝熱プレート、
１２０ｅ 第５の伝熱プレート、１２１ａ 第１の伝熱プレートペア、
１２１ｂ 第２の伝熱プレートペア、１２２ 積層構造、１３０ 凹条部空間、
１３１ 凸条非接触空間、１４０ 支持体、１４１ 接触部、１５１ 駒材、
１５１ａ 平板部、１５１ｂ 凸部、１５２ 第１の駒材、１５２ａ 平板部、
１５２ｂ 台形柱状凸部、１５３ 第２の駒材、１５３ａ 平板部、
１５３ｂ 円柱状凸部、１０１，２０１，３０１ プレート式熱交換器、
５００ 給湯装置。

Claims (5)

1. 凸条および凹条が交互に形成された伝熱面を有する伝熱プレートを複数枚積層して形成され、上記積層された上記伝熱プレートの間に、熱交換媒体が流れる第１の流路空間と被熱交換媒体が流れる第２の流路空間とが交互に複数設けられたプレート式熱交換器であって、上記第１の流路空間が、上記凸条同士を交差衝合させて対向させた上記伝熱プレートの上記凹条同士で形成され、上記第２の流路空間が、対向する上記伝熱プレートの伝熱面間に配設された支持部により、上記凸条同士が間隔をもって配置された一対の上記伝熱プレートで形成されており、
   上記第１の流路空間を形成する、一方の伝熱プレートの伝熱面に設けられた上記凸条および凹条がくの字形状であり、他方の伝熱プレートの伝熱面に設けられた上記凸条および凹条が逆くの字形状であり、上記一方の伝熱プレートの伝熱面に設けられた上記凸条および凹条の折点の凸部の方向と、上記他方の伝熱プレートの伝熱面に設けられた上記凸条および凹条の折点の凸部の方向とが、逆であり、
   上記支持部は、上記伝熱プレートと一体に形成されており、上記伝熱面の平面部から上記第２の流路空間側に略垂直に突出するとともに、突出方向の高さが上記凸条の高さより高くなっている支持体であり、且つ上記伝熱プレートの伝熱面の縁部と上記伝熱面の長手方向に延びる中心線上とにおける、上記伝熱プレートの伝熱面の中心点を基準にして、対称位置に配置されており、
   上記第２の流路空間側に突出した支持体の天面部同士が接合されており、上記第１の流路空間側の、上記支持体の周囲の面同士が接合されている、プレート式熱交換器。
2. 凸条および凹条が交互に形成された伝熱面を有する伝熱プレートを複数枚積層して形成され、上記積層された上記伝熱プレートの間に、熱交換媒体が流れる第１の流路空間と被熱交換媒体が流れる第２の流路空間とが交互に複数設けられたプレート式熱交換器であって、上記第１の流路空間が、上記凸条同士を交差衝合させて対向させた上記伝熱プレートの上記凹条同士で形成され、上記第２の流路空間が、対向する上記伝熱プレートの伝熱面間に配設された支持部により、上記凸条同士が間隔をもって配置された一対の上記伝熱プレートで形成されており、
   上記第２の流路空間を形成する、一方の伝熱プレートの伝熱面に設けられた上記凸条および凹条と、他方の伝熱プレートの伝熱面に設けられた上記凸条および凹条とが、共にくの字形状または共に逆くの字形状であり、上記一方の伝熱プレートの伝熱面に設けられた上記凸条および凹条の折点の凸部の方向と、上記他方の伝熱プレートの伝熱面に設けられた上記凸条および凹条の折点の凸部の方向とが、同じであり、
   上記支持部は、上記伝熱プレートと一体に形成されており、上記伝熱面の平面部から上記第２の流路空間側に略垂直に突出するとともに、突出方向の高さが上記凸条の高さより高くなっている支持体であり、
   上記第２の流路空間側に突出した支持体の天面部同士が接合されており、上記第１の流路空間側の、上記支持体の周囲の面同士が接合されている、プレート式熱交換器。
3. 上記支持部が、上記伝熱プレートの伝熱面の縁部と上記伝熱面の長手方向に延びる中心線上に配置されたことを特徴とする請求項２に記載のプレート式熱交換器。
4. 上記支持部が、上記伝熱プレートの伝熱面における、上記被熱交換媒体の流動方向と平行な方向に直線状に並んで配置されたことを特徴とする請求項２に記載のプレート式熱交換器。
5. 上記支持部が、上記伝熱プレートの伝熱面の中心点を基準にして、対称位置に配置されたことを特徴とする請求項３または請求項４に記載のプレート式熱交換器。

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