JP5498809B2 - プレート式熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は、プレート式熱交換器に関し、特に、流体を加熱又は冷却するプレート式熱交換器に関する。

いわゆるプレート式熱交換器においては、複数のプレートが積層される。このようなプレート式熱交換器の一例として、第１流体流路が蛇行流の場合の圧力損失低減手段として、流体流ガイド流路の側壁（仕切り部）に開口を設けたが提案されている（特許文献１）。

また、蒸気圧縮冷凍サイクルに使用して好適な熱交換器として、第１流体流路と第２流体流路の断面積を異ならせ、かつ蛇行流とすることで冷媒の偏流を防止し、性能向上をはかったプレート式熱交換器が提案されている（特許文献２）。

特表２００９−５３０５８２号公報 特開２００９−１８６１４２号公報

特許文献１及び２によれば、片側あるいは両方の流体の流路を蛇行流としている。蛇行流とすることによって、流路断面積を小さくし、流速を大きくすることができるので性能を改善することが可能となる。しかし、その反面、流路が長くなってしまうので、圧力損失の増大が避けられない問題がある。特にプレートのサイズが大きくなった場合にはその傾向は一層顕著になる問題がある。

例えば、特許文献１によれば、蛇行流に、側壁に開口を設けることにより流れを部分的にショートパスさせて、圧力損失の低減を図っている。しかし、ショートパスを生じさせるために、性能低下が引き起こされる。具体的には、低温側流体を例にとって説明すると、図１８（Ａ）のような流れとなり、蛇行流ＺとショートパスＸとは分離部Ｐ＃1で分離し、蛇行流ＺとショートパスＸの合流部Ｐ＃２の前後の温度変化は図１８（Ｂ）のようになる。蛇行流Ｚ側はショートパスＸ側に流量を配分して流量が少なくなっているので、高温側流体と熱交換して速やかに温度が上昇する。その一方で、側壁に設けられた開口を通って迂回することなく、あまり加熱されずに温度が低いままのショートパスＸ側と混合し、蛇行流Ｚ側の温度を下げてしまう。結果的に、低温側流体は、合流部Ｐ＃２のような特徴的な温度変化をする。ショートパスＸがなければ、ごく一般的な図１８（Ｃ）に示すような温度変化となるが、合流部Ｐ＃２の存在は、部分的に高温側流体と温度が接近することにより、交換熱量が小さくなるので、性能低下の要因となる。

なお、特許文献１に示すように、小さな開口を多数設ければ、言い換えれば小さなショートパスＹを多数設ければ、合流部Ｐ＃２での温度差を小さくすることができ、蛇行流Ｚと個々のショートパスＸ及びＹの合流部における影響は小さくなる。しかし、プレート全面にわたり合流部が多数存在することになるので、結局、熱交換器全体としての性能は低下してしまう。ショートパスＸ及びＹの存在は実質的に高温側流体と低温側流体の温度差が小さくなることによる性能低下であるから、高温側流体と低温側流体の温度差が大きな場合には、性能低下の程度は小さくあまり問題とはならない。しかし、一般的な熱交換器においては、看過できない問題である。

また、特許文献２によれば、蒸気圧縮冷凍サイクル用の熱交換器として性能向上を目的として、蛇行流にすることが提案されている。しかし、例えば蒸発器を例にとって考えると、気体と液体（通常７０〜８５wt%が液体）の二相状態で熱交換器に供給された冷媒は、高温側流体と熱交換し、液体部分の冷媒が蒸発し気化する。気化することで冷媒の容積は急激に増大する。その結果、冷媒の蒸発が進む下流側ほど流速は大きくなり、冷媒の気体成分がほとんど全てを占める熱交換器の出口近くにおいては、流速が過度に大きくなって圧力損失が増大するという問題がある。逆に、熱交換器の出口付近における冷媒流速の適正化をはかると、熱交換器の上流側において流速が小さくなりすぎて、上流側における伝熱性能が低くなってしまうという問題がある。

なお、本発明者は、第１流体流路の伝熱部において、仕切り部以外の隣接プレートとの接触部をなくして、不純物の堆積防止及び、水を０℃近く又は０℃以下に冷却しても凍結しにくいプレート式熱交換器を提案している（特願２００９−８１０３１）。

それによれば、第１流体流路では、プレートの伝熱部において、隣接のプレートと仕切り部以外は接触しないので、汚れなどが堆積することや繊維状の異物等が引っかかりを防止することができる構造としている。しかし、第１流体流路が蛇行流となるので流路が長くならざるをえず、圧力損失が大きくなりがちで、プレートが大きい場合にこの傾向がより顕著となる。

第１流体の圧力損失を低減するためには、仕切り部と仕切り部の間隙を広くすれば良い。しかし、第１流体流路の伝熱部では仕切り部以外は接触しない構造なので、第１流体流路の耐圧強度を著しく低下させる。これを補うためには大掛かりな補強部材を取り付けるなどの必要がある。

圧力損失低減の別の手段として、仕切り部の高さ（深さ）を大きくすることが考えられる。仕切り部の高さを大きくするためには、製作上の理由から（例えば、プレス成形などによって製造する場合）、仕切り部の幅も大きくならざるを得ない。しかし、仕切り部は伝熱部ではあるが、第２流体にとっては断面積が増大する箇所であり、第２流体の流速が小さくなるので、当該箇所の伝熱性能は低い。従って、仕切り部の幅を大きくすることは、伝熱性能の低い箇所の面積を増大させることになり、熱交換器全体としての性能を低下させる要因となってしまう。

本発明は、性能低下や耐圧強度の低下を生じることなく圧力損失を低減させ、小型化に適し、伝熱効率の優れた、簡易な製造方法により製造可能なプレート式熱交換器を提供することを目的とする。

本発明のプレート式熱交換器は、複数のプレートを積層し、隣接する前記プレート同士がその周縁部で永久接合されてなり、隣接する前記プレートの間に第１流体の流れる第１流体流路及び第２流体の流れる第２流体流路を交互に形成し、前記第１流体と前記第２流体とがその間に存在する前記プレートの伝熱部を介して熱交換を行う。本発明のプレート式熱交換器は、前記第１流体流路を挟んで対抗するプレートの一方又は双方の伝熱部に、前記プレートの中央から前記プレートの両端の方向に延びて、前記プレートの中央において前記第１流体流路の上流側と下流側とを区画し、かつ、前記プレートの両端に設けられた第１の連通部において当該区画を連通させるように形成された第１の仕切り部と、前記第１の仕切り部が設けられたプレートの伝熱部に、前記第１の仕切り部と交互に形成された第２の仕切り部であって、前記プレートの両端から前記プレートの中央の方向に延びて、前記プレートの両端において前記第１流体流路の上流側と下流側とを区画し、かつ、前記プレートの中央に設けられた第２の連通部において当該区画を連通させるように形成された第２の仕切り部とを備える。前記第１の仕切り部及び前記第２の仕切り部が、各々、当該プレートを前記第１流体流路に膨出させることにより形成される。前記第１の仕切り部及び第２の仕切り部が、各々、前記第１流体流路を挟んで対向するプレートと永久接合される。前記プレートの伝熱部における前記第１の仕切り部と第２の仕切り部との間隔が、前記第１流体流路の上流側と下流側とで異なる。

本発明のプレート式熱交換器によれば、第１の仕切り部及び第２の仕切り部が、プレートの伝熱部に交互に形成されて、プレートの両端及び中央において第１流体流路を交互に区画し連通させる。これにより、第１流体流路において、流路の中央（即ち、プレートの長手方向の中心線）を対称軸として線対称の２本の蛇行流をプレート間に構成することができるので、全体としての流路を短くして圧力損失の増大を避けることができ、また、流路断面積を小さくして流速を大きくすることができるので熱交換の性能を改善することができる。また、プレートの伝熱部における第１の仕切り部と第２の仕切り部との間隔を、第１流体流路の上流側と下流側とで異ならせる。これにより、下流側ほど断面積を広くして、適正な流速を得て、伝熱性能を低下させることなく、圧力損失を低減することができる。

本発明のプレート式熱交換器の一例を示す。 本発明のプレート式熱交換器におけるプレートの構造の一例を示す斜視図である。 プレートの拡大斜視図である。 プレートの拡大斜視図である。 プレートを積層した斜視図である。 図５の積層したプレートの一部断面図である。 図５の積層したプレートの一部断面図である。 図５の積層したプレートの一部断面図である。 第１流体流路の説明図である。 第２流体流路の説明図である。 プレートの熱交換の説明図である。 プレートの一部断面図である。 プレートの一部断面図である。 プレートの拡大斜視図である。 プレートの構造の一例を示す平面図である。 プレートの構造の他の一例を示す平面図である。 プレートの構造の更に他の一例を示す平面図である。 本発明者が検討した背景となる技術を説明する図である。

（第１の実施態様）
図１は、本発明のプレート式熱交換器１の一例を示し、特に、図１（Ａ）はその外観を示す斜視図であり、図１（Ｂ）はその内部構造の概略を示す斜視図である。

プレート式熱交換器１は、図１（Ａ）に示すように、複数のプレート（伝熱プレート）２を積層した構造を備える。プレート２は、例えば、ステンレス合金やチタン合金の平板を、後述する形状にプレス成形することにより形成される。

隣接するプレート２の間には、図１（Ｂ）に示すように、第１流体流路Ｒ１と第２流体流路Ｒ２とが、交互に形成される。第１流体流路Ｒ１は、第１流体の流れる流路である。第２流体流路Ｒ２は、第２流体の流れる流路である。第１流体と第２流体とは、その間に存在するプレート２の伝熱部３０（図２参照）を介して熱交換を行う。これにより、いずれか一方の流体が、他方の流体により、加熱（又は冷却）される。

例えば、プレート式熱交換器１を浴槽のお湯の加熱に用いる場合、第１流体流路Ｒ１には第１流体としての浴槽のお湯（汚れ等を含む被加熱媒体）が流れ、第２流体流路Ｒ２には第２流体としての清浄な加熱媒体（高温のお湯又は蒸気）が流れる。また、例えば、プレート式熱交換器１を凝縮器に用いる場合、第１流体流路Ｒ１には第１流体としての水（汚れ等を含む被冷却媒体）が流れ、第２流体流路Ｒ２には第２流体としての清浄な加熱媒体（高温の媒体）が流れる。

プレート熱交換器１では、第１流体及び第２流体の双方において汚れ等が問題になることは稀であり、一方のみで問題となることが殆どである。そこで、この例では、後述するように、汚れ等を含む可能性のある流体（第１流体）は、汚れ等が澱む可能性が少なく洗浄も容易な第１流体流路Ｒ１に流通させる。一方、清浄な流体（第２流体）は、第２流体流路Ｒ２に流通させる。

なお、図１（Ｂ）においては、プレート２の枚数が６枚であるものとして図示しているが、実際には、プレート式熱交換器１は、図１（Ａ）に示すように、多くの枚数のプレート２を有する。

図２は、本発明のプレート式熱交換器１におけるプレート２の構造の一例を示す斜視図である。図３及び図４は、プレート２（１０ａ、２０ａ）の拡大斜視図である。

図２は、図１（Ｂ）における隣接する４枚のプレート２の構造を示す。４枚のプレート１０ａ、２０ａ、１０ｂ、２０ｂは、この順に隣接して設けられ、第１流体流路Ｒ１と第２流体流路Ｒ２とを形成する。

プレート１０ａとプレート１０ｂ、プレート２０ａとプレート２０ｂは、同一の形状を備える。従って、本発明のプレート式熱交換器１は、２種類のプレートを含む。但し、例えばプレート１０ａとプレート１０ｂとは、積層される場合における長手方向の向きが互いに異なる（１８０度異なる）。プレート２０ａとプレート２０ｂについても、同様である。以上については後述する。

プレート１０ａとプレート２０ａとが第１流体流路Ｒ１を形成する。プレート２０ａとプレート１０ｂとが第２流体流路Ｒ２を形成する。更に、プレート１０ｂとプレート２０ｂとが第１流体流路Ｒ１を形成する。４枚のプレート１０ａ、２０ａ、１０ｂ、２０ｂを単位として、この順に積層が繰り返される。これにより、前述のように、複数の第１流体流路Ｒ１と複数の第２流体流路Ｒ２とが交互に形成される。

なお、図２においては、第１流体流路Ｒ１を先に形成し、次に第２流体流路Ｒ２を形成するものとして説明しているが、この形成の順は、これに限られない。即ち、この逆に、第２流体流路Ｒ２を先に形成するようにしても良い（例えば、図１（Ｂ）の例）。

プレート１０ａ、２０ａ、１０ｂ、２０ｂは、図２に示すように、伝熱部３０と、第２流体流入口３１と、第２流体流出口３２と、第１流体流入口３３と、第１流体流出口３４と、複数（この例では７個）の仕切り部３５と、複数の凹凸部３６とを備える。複数の仕切り部３５と複数の凹凸部３６とは、伝熱部３０に形成される。複数の仕切り部３５は、複数（この例では３個）の第１の仕切り部３５ａと、複数（この例では４個）の第２の仕切り部３５ｂとを含む。複数の凹凸部３６は、この例では、複数の凹部又は複数の凸部が直線状に延びるように形成される。即ち、複数の凹条又は凸条として形成される。

なお、第１流体流入口３３に最も近い第２の仕切り部３５ｂは、第１流体流入口３３に対向する１個の第２の仕切り部３５ｂのみが設けられる。第１流体流出口３４に最も近い第２の仕切り部３５ｂは、第１流体流出口３４に対向する１個の第２の仕切り部３５ｂのみが設けられる。

また、この例では、仕切り部３５を７個設けているが、その総数はこれに限られない。従って、第１の仕切り部３５ａ及び第２の仕切り部３５ｂの数も３個及び４個に限られない。例えば、１個の第１の仕切り部３５ａと、１個の第２の仕切り部３５ｂとを設けるようにしても良い。また、第１の仕切り部３５ａの数と第２の仕切り部３５ｂの数は同じであっても異なっていても良い。従って、仕切り部３５の総数ｎは偶数又は奇数である。いずれの場合にも、後述するように、第１流体流路Ｒ１は、プレート１０ａ等の長手方向において、（ｎ−１）個の区画に区切られる。各々の区画の当該長手方向における寸法は、図２の例においては相互に等しくされる。

また、第１流体流入口３３に最も近い第２の仕切り部３５ｂは、省略しても良い。第１流体流出口３４に最も近い第２の仕切り部３５ｂも、省略しても良い。これらの場合、第２の仕切り部３５ｂの総数ｎは２であり、区画の数の関係は（ｎ＋１）である。

最初に、プレート１０ａ等の構造の概略について説明する。

プレート１０ａを図２（Ａ）に示し、また、その拡大図を図３に示す。プレート１０ａにおいて、仕切り部３５は、プレート１０ａの裏面（図に表れない面、以下同じ）に突出するように、直線状に形成される。従って、プレート１０ａにおける仕切り部３５は、その表面から見ると、凹条に形成される。

また、プレート１０ａにおいて、凹凸部３６は、プレート１０ａの表面（図に表れる面、以下同じ）に突出する直線状の部分（凸条）と、裏面に突出する直線状の部分（凹条）とが、交互に形成される。従って、プレート１０ａにおける凹凸部３６は、その表面から見ると、凸条と凹条とが交互に形成される。ここで、プレート１０ａの表面に凸条として現れる部分（凸部）は、その裏面から見ると、凹条（又は凹部）である。プレート１０ａの表面に凹条として現れる部分（凹部）は、その裏面から見ると、凸条（又は凸部）である。凹凸部３６の延びる方向は、プレート１０ａの長手方向の中央で、第１の方向から第２の方向に変更される。第１の方向と第２の方向とは、例えば直交する方向である。以上は、他のプレート２０ａ、１０ｂ、２０ｂにおいても、同じである。

なお、図２（Ａ）及び図３においては、プレート１０ａの凹凸部３６は、凹条として図示している。

更に、第１の仕切り部３５ａ及び第２の仕切り部３５ｂが、各々、プレート１０ａを第１流体流路Ｒ１に膨出させることにより形成される。このようにして形成された第１の仕切り部３５ａ及び第２の仕切り部３５ｂが、各々、第１流体流路Ｒ１を挟んで対向するプレート２０ａと永久接合される。

以上は、他のプレート２０ａ、１０ｂ、２０ｂにおいても、同じである。

複数の凹凸部３６は、プレート２の伝熱部における第１の仕切り部３５ａ及び第２の仕切り部３５ｂ以外の領域に形成される。例えば、プレート１０ａの複数の凹凸部３６は、第２流体流路Ｒ２において隣接するプレート２０ａの凸部と接触するように形成される。複数の凹凸部３６が、各々、その凸部において、第２流体流路Ｒ２において接触させられた隣接するプレート２０ａの凸部と、相互に永久接合される。

また、複数の凹凸部３６の高さが、第１の仕切り部３５ａ及び第２の仕切り部３５ｂの高さより低く形成される。

以上は、他のプレート２０ａ、１０ｂ、２０ｂにおいても、同じである。

プレート２０ａを図２（Ｂ）に示し、また、その拡大図を図４に示す。プレート２０ａにおいて、仕切り部３５は、プレート２０ａの表面に突出するように、直線状に形成される。従って、プレート２０ａにおける仕切り部３５は、その表面から見ると、凸条に形成される。また、凹凸部３６は、プレート２０ａにおいても、前述のように、凸条と凹条とが交互に形成されるが、図２（Ｂ）及び図４においては、プレート２０ａの凹凸部３６は、凸条として図示している。

プレート２０ａは、図３と図４との比較から判るように、プレート１０ａにおける仕切り部３５の突出方向が、当該プレート１０ａの表裏方向（図２の上下方向）において逆となるように形成された形状を有する。プレート１０ａとプレート２０ａとは、前述のように、第１流体流路Ｒ１を形成する対のプレートである。

従って、プレート１０ａとプレート２０ａとが形成する第１流体流路Ｒ１において、双方のプレート１０ａ及びプレート２０ａの仕切り部３５は、共に当該第１流体流路Ｒ１の内側に膨出する。即ち、当該プレート１０ａとプレート２０ａとが、仕切り部３５を形成するために、前述のように膨出させられる。従って、仕切り部３５は、当該プレート１０ａ又はプレート２０ａの一部であると考えても良い。この時、プレート１０ａ及びプレート２０ａの仕切り部３５が膨出する位置は、図３と図４との比較から判るように、同一の位置とされる。これにより、プレート１０ａ及びプレート２０ａの仕切り部３５は、相互に対向する位置で膨出する結果、相互に接触し、後述するように、永久接合が可能とされる。

また、プレート１０ａとプレート２０ａの一方の凹凸部３６は、第１流体流路Ｒ１において、他方の凹凸部３６と接触しないようにされる。この時、第１流体流路Ｒ１において、プレート１０ａとプレート２０ａの凹凸部３６が膨出した凸条は、後述するように、これらの間を永久接合することなく第１流体流路Ｒ１として用いるために、同一の方向に直線状に延びるようにされる。

プレート１０ｂを図２（Ｃ）に示す。プレート１０ｂにおいて、仕切り部３５は、プレート１０ｂの裏面に突出するように、直線状に形成される。従って、プレート１０ｂにおける仕切り部３５は、その表面から見ると、凹条に形成される。また、凹凸部３６は、プレート１０ｂにおいても、前述のように、凸条と凹条とが交互に形成される。

プレート１０ｂは、図２（Ａ）と図２（Ｃ）との対比から判るように、プレート１０ａがその長手方向において反対向きとなるように、プレート１０ａが１８０度回転されて使用される（積層される）。この時、第２流体流入口３１等の位置はそのままとされる。即ち、当該位置に存在する開口が第２流体流入口３１等として用いられる。プレート１０ｂの形状の詳細は、プレート１０ａとの関係と図３とから明らかであるので、拡大しての図示を省略する。

プレート２０ｂを図２（Ｄ）に示す。プレート２０ｂにおいて、仕切り部３５は、プレート２０ｂの表面に突出するように、直線状に形成される。従って、プレート２０ｂにおける仕切り部３５は、その表面から見ると、凸条に形成される。また、凹凸部３６は、プレート２０ｂにおいても、前述のように、凸条と凹条とが交互に形成される。

プレート２０ｂは、図２（Ｂ）と図２（Ｄ）との対比から判るように、プレート２０ａがその長手方向において反対向きとなるように、プレート２０ａが１８０度回転されて使用される（積層される）。この時、第２流体流入口３１等の位置はそのままとされる。即ち、当該位置に存在する開口が第２流体流入口３１等として用いられる。プレート２０ｂの形状の詳細は、プレート２０ａとの関係と図４とから明らかであるので、拡大しての図示を省略する。

プレート２０ａとプレート１０ｂとは、前述のように、第２流体流路Ｒ２を形成する対のプレートである。従って、プレート２０ａとプレート１０ｂとが形成する第２流体流路Ｒ２において、双方のプレート２０ａ及びプレート１０ｂの仕切り部３５は、共に当該第２流体流路Ｒ２の外側に膨出する。即ち、プレート１０ａ及びプレート２０ａの仕切り部３５とは逆に、同一の位置で、反対方向に膨出する。

また、プレート２０ａとプレート１０ｂの一方の凹凸部３６は、第２流体流路Ｒ２において、他方の凹凸部３６と接触するようにされる。この時、第２流体流路Ｒ２において、プレート２０ａとプレート１０ｂの凹凸部３６が膨出した凸条は、後述するように、これらの間を永久接合するために、異なる方向（直交する方向）に直線状に延びるようにされ、所定の位置で交差するようにされる。これにより、プレート２０ａ及びプレート１０ｂの凹凸部３６が膨出した凸条は、これらが交差する所定の位置で、相互に接触し、後述するように、永久接合が可能とされる。

プレート１０ｂとプレート２０ｂとは、第１流体流路Ｒ１を形成する対のプレートである。プレート１０ｂとプレート２０ｂとの間が、プレート１０ａとプレート２０ａとの間と同様に、第１流体流路Ｒ１として形成される。仕切り部３５及び凹凸部３６も、プレート１０ａとプレート２０ａとの間における関係と同様とされる。

次に、プレート１０ａ等における複数の仕切り部３５について説明する。なお、以下ではプレート１０ａについて説明するが、他のプレート２０ａ、１０ｂ、２０ｂにおいても、同様である。

例えば、プレート１０ａにおいて、図２（Ａ）及び図３に示すように、複数の第１の仕切り部３５ａと、複数の第２の仕切り部３５ｂとは、当該プレート１０ａの長手方向（長辺）において、交互に形成される。

複数の第１の仕切り部３５ａは、プレート１０ａの中央からプレート１０ａの両端の方向に延びる。複数の第１の仕切り部３５ａは、プレート１０ａの両端には到達しないようにされる。これにより、複数の第１の仕切り部３５ａは、プレート１０ａの中央において第１流体流路Ｒ１の上流側と下流側とを区画し、かつ、プレート１０ａの両端において当該区画を連通させる。プレート１０ａの両端において当該区画を連通させる部分を、第１の連通部ということとする。

ここで、プレート１０ａの一端とは、当該プレート１０ａにおける長手方向（長辺）の一辺であって、第２流体流出口３２と第１流体流出口３４とが設けられた側の辺（端部）を言う。また、プレート１０ａの他端とは、当該プレート１０ａにおける長手方向の一辺であって、第２流体流入口３１と第１流体流入口３３とが設けられた側の辺（端部）を言う。即ち、プレート１０ａの両端とは、当該プレート１０ａの一端及び他端を言う。また、プレート１０ａの中央とは、当該プレート１０ａにおける長手方向（長辺）と直行する方向（幅方向）において、当該プレート１０ａを２等分する位置を言う。プレート１０ａは、長方形の角部を丸くした形状を有する。第１の仕切り部３５ａは、当該長方形の長辺に直交するように設けられる。

なお、図２等から判るように、仕切り部３５ａ及び３５ｂは、プレート１０ａの幅方向に予め定められた長さを有する。従って、実際には、プレート１０ａの両端とは、仕切り部３５ｂの長さの大部分が存在する領域と考えて良い。また、プレート１０ａの中央とは、仕切り部３５ａの長さの大部分が存在する領域と考えて良い。一方、プレート１０ａの幅方向において、仕切り部３５ａ及び３５ｂが重なる領域は、両端でも中央でもないと考えて良い。

また、プレート１０ａにおいて、後述するように、第１流体流路Ｒ１の内部を流れる流体が、第１流体流入口３３から流入して、直ちに１個目の仕切り部３５ａ及び３５ｂに衝突する構造となるようにされる必要がある。即ち、第１流体流入口３３と１個目の仕切り部３５ａ及び３５ｂとが、対向して設けられる必要がある。一方、第２流体流入口３１は、仕切り部３５ａ及び３５ｂとこのような関係である必要はない。

複数の第２の仕切り部３５ｂは、プレート１０ａの両端からプレート１０ａの中央の方向に延びる。複数の第２の仕切り部３５ｂは、プレート１０ａの中央には到達しないようにされる。これにより、複数の第２の仕切り部３５ｂは、プレート１０ａの両端において第１流体流路Ｒ１の上流側と下流側とを区画し、かつ、プレート１０ａの中央において当該区画を連通させる。プレート１０ａの中央において当該区画を連通させる部分を、第２の連通部ということとする。

次に、プレート１０ａ等における複数の凹凸部３６について説明する。なお、以下ではプレート１０ａについて説明するが、他のプレート２０ａ、１０ｂ、２０ｂにおいても、同様である。

複数の凹凸部３６は、プレート１０ａにおいて、プレート１０ａの伝熱部３０における第１の仕切り部３５ａ及び第２の仕切り部３５ｂ以外の領域に形成される。

複数の凹凸部３６は、第１流体流路Ｒ１において隣接するプレートの凹凸部３６の凸部と接触しないように形成される。従って、例えばプレート１０ａの凹凸部３６の凸部は、プレート２０ａの凹凸部３６の凸部とは、接触しないようにされる。なお、ここに言う凸部とは、第１流体流路Ｒ１から見た凸部である。即ち、凹凸部３６の第１流体流路Ｒ１側に膨出する部分である。

プレート１０ａ及びプレート２０ａの凹凸部３６の凸部（凸条）は、第１の仕切り部３５ａ及び第２の仕切り部３５ｂに対して、所定の角度で（斜めに）交わるように形成される。所定の角度は、例えば鋭角（４５度）である。一方、第１流体流路Ｒ１における第１流体の流通する方向は、後述するように、第１の仕切り部３５ａ及び第２の仕切り部３５ｂに平行となる。従って、プレート１０ａ及びプレート２０ａの凹凸部３６の凸部（凸条）は、第１流体の流路と、所定の角度で斜めに交わる。これにより、第１流体は、いわゆるショートパス（short pass）を形成することなく、適度の乱流を生じる。この結果、伝熱部３０において、効率良く熱交換を行うことができる。

これに加えて、複数の凹凸部３６は、第２流体流路Ｒ２において隣接するプレートの凸部と接触するように形成される。従って、例えばプレート２０ａの凹凸部３６の凸部は、プレート１０ｂの凹凸部３６の凸部と、接触するようにされる。なお、ここに言う凸部とは、第２流体流路Ｒ２から見た凸部である。即ち、凹凸部３６の第２流体流路Ｒ２側に膨出する部分である。

第２流体流路Ｒ２において相互に接触する凹凸部３６の凸部は、後述するように、永久接合される。しかし、第２流体流路Ｒ２における流体は汚れ等を含まない清浄な流体であるので、流れが当該永久接合の部分で澱んだりしても、何ら支障はなく、また、清浄であるので内部を洗浄する必要も無い。

なお、第２流体流路Ｒ２において、例えば、プレート２０ａの凹凸部３６の凸部が、プレート１０ｂの凹凸部３６の凸部と接触しないように形成しても良い。この場合、両者の間は永久接合されない。しかし、プレート２０ａ等に凹凸部３６を形成することにより、伝熱部３０における伝熱効率を向上することができる。

次に、図５〜図１０を参照して、プレート１０ａ等における仕切り部３５の永久接合と、凹凸部３６の永久接合とについて説明する。

図５は、以上のような構造の４枚のプレート１０ａ、２０ａ、１０ｂ、２０ｂを、この順に積層した状態を示す。実際には、図１（Ｂ）に示すように、より多数のプレート２が積層される。

図５におけるＡ−Ａ切断線に沿う部分断面図を図６に示し、Ｂ−Ｂ切断線に沿う部分断面図を図７に示し、Ｃ−Ｃ切断線に沿う部分断面図を図８に示す。

第１の仕切り部３５ａ及び第２の仕切り部３５ｂは、図６、図７及び図８に示すように、同一の位置において、第１流体流路Ｒ１に膨出し、かつ、接触するように形成される。その上で、例えば、プレート１０ａの第１の仕切り部３５ａは、図６、図７及び図８に示すように、第１流体流路Ｒ１において、隣接するプレート２０ａの第２の仕切り部３５ｂと、ロウ材４０ａにより、相互に永久接合される。これにより、第１の仕切り部３５ａ及び第２の仕切り部３５ｂは、一体とされて仕切り部３５を形成する。仕切り部３５及びその永久接合は、例えば図７の中央側と図８の両側とに顕著に現れる。また、第１の仕切り部３５ａ及び第２の仕切り部３５ｂの永久接合される領域を、図９の下段の図において、斜線を施して表す。

なお、永久接合は、例えば周知の銅板（又は銅箔）を用いたロウ付け（溶着）等により行われる（他においても同じ）。永久接合の手段は、これに限られず、他の手段、例えば溶接によっても良い。

この仕切り部３５ａ及び３５ｂの永久接合により、第１流体流路Ｒ１において、第１流体流路Ｒ１の上流側と下流側とを、確実に区画することができ、また、全体の強度を確保することができる。更に、第１流体流路Ｒ１において、仕切り部３５ａ及び３５ｂを相互に接触させることにより、例えば隣接するプレート１０ａ及び２０ａの間隔を正確に保つことができる。

第１の仕切り部３５ａ及び第２の仕切り部３５ｂは、以上に述べた形状以外の種々の形状とすることもできる。

例えば、前述の例では、第１の仕切り部３５ａは、第１流体流路Ｒ１を挟んで対向するプレート（例えば、プレート１０ａ及び２０ａ）の双方に設けられる。しかし、第１の仕切り部３５ａを、第１流体流路Ｒ１を挟んで対向するプレートの一方にのみ、設けるようにしても良い。例えば、プレート１０ａのみに第１の仕切り部３５ａを設け、プレート２０ａには設けないようにしても良い（この逆でも良い）。この場合でも、プレート１０ａとプレート２０ａとの間隔は前述の例と等しくされる。従って、第１の仕切り部３５ａの高さは、前述の例における高さ（前記間隔の方向の寸法、以下同じ）の２倍とされる。

また、前述の例では、第１流体流路Ｒ１を挟んで対向する例えばプレート１０ａの第１の仕切り部３５ａの高さは、プレート２０ａの第１の仕切り部３５ａの高さと等しくなるように設けられる。しかし、プレート１０ａの第１の仕切り部３５ａの高さが、プレート２０ａの第１の仕切り部３５ａの高さと異なるようにしても良い。この場合でも、プレート１０ａとプレート２０ａとの間隔は前述の例と等しくされる。従って、前述の例においてプレート１０ａの第１の仕切り部３５ａの高さとプレート２０ａの第１の仕切り部３５ａの高さとの比が５：５であるとすると、この比が１：９〜９：１等であっても良い。

第２の仕切り部３５ｂも、同様である。即ち、第２の仕切り部３５ｂは、第１の仕切り部３５ａの設けられたプレートに、第１の仕切り部３５ａと同様に設けられる。

プレート２０ａの凹凸部３６は、その凸部において、第２流体流路Ｒ２において接触させられた隣接するプレート１０ｂの凹凸部３６の凸部と、ロウ材４０ｂにより、相互に永久接合される。凹凸部３６及びその永久接合は、例えば図７の両側と図８の中央側とに顕著に現れる。また、凹凸部３６の凸部の永久接合される領域を、図１０の下段の図において、斜線を施して表す。

この複数の凹凸部３６同士の凸部での永久接合により、第２流体流路Ｒ２において、全体の強度を確保することができる。また、第２流体流路Ｒ２において、複数の凹凸部３６同士をその凸部で相互に接触させることにより、隣接するプレート２０ａ及び１０ｂの間隔を正確に保つことができる。

複数の凹凸部３６の高さ（深さ）は、図６、図７及び図８に示すように、第１の仕切り部３５（３５ａ及び３５ｂ）の高さよりも、低く（浅く）される。即ち、第１流体流路Ｒ１を構成する２枚のプレートの間隔を、第１の仕切り部３５以外の領域において、十分に広くすることができる。また、第２流体流路Ｒ２を構成する２枚のプレートの間隔を、第１の仕切り部３５の領域において、十分に広くすることができる。

なお、図７及び図８に示すように、隣接するプレート２同士は、その周縁部において、相互に永久接合される。例えば、プレート１０ａは、その両端の折り曲げ部（周縁部）において、ロウ材４０ａにより、プレート２０ａと永久接合される。これにより、隣接するプレート２の間から、流体が外部に漏れないようにされる。このように、本発明によれば、周縁部に永久接合のための鍔部を設ける必要が無い。従って、本発明のプレート式熱交換器は、鍔部を備えるプレート式熱交換器と比較して、簡易な製造方法により製造することができる。

このように、プレート式熱交換器１は、図１（Ｂ）、図６、図７及び図８に示すように、積層された複数のプレート２の両端の流路が第２流体流路Ｒ２とされる。この場合、図６、図７及び図８に示すように、第２流体流路Ｒ２において、複数の凹凸部３６が接合される。換言すれば、隣接するプレート２の間において、双方の凸条と凸条が斜めに交差して、当該交差する点の各々で相互に永久接合される。この結果、第２流体流路Ｒ２においては、隣接するプレート２が、図６、図７及び図８に示すように、多数の点で永久接合される。これにより、プレート式熱交換器１の両端ひいては全体の強度を確保することができる。

この結果、第１流体流路Ｒ１に第１流体の大きな圧力が作用した場合でも、永久接合された２枚のプレート２（即ち、第２流体流路Ｒ２）で圧力を受けることができる。

図９は、プレート１０ａとプレート２０ａとの永久接合（及びその間の第１流体流路Ｒ１）を示す。図１０は、プレート２０ａとプレート１０ｂの間の永久接合（及びその間の第２流体流路Ｒ２）を示す。

図９に示すように、第２流体流入口３１の周囲において、プレート１０ａとプレート２０ａとが相互に密着させられ、永久接合される。第２流体流出口３２についても、図示しないが、同様とされる。これにより、プレート１０ａ及びプレート２０ａの間において、第２流体流入口３１及び第２流体流出口３２は、プレート１０ａとプレート２０ａとが形成する第１流体流路Ｒ１と完全に分離される。この結果、プレート１０ａ及びプレート２０ａの間において、第２流体が第１流体と混合することは無い。

また、図１０に示すように、第１流体流出口３４の周囲において、プレート２０ａとプレート１０ｂとが相互に密着させられ、永久接合される。第１流体流入口３３についても、図示しないが、同様とされる。これにより、プレート２０ａ及びプレート１０ｂの間において、第１流体流入口３３及び第１流体流出口３４は、プレート２０ａとプレート１０ｂとが形成する第２流体流路Ｒ２と完全に分離される。この結果、プレート２０ａ及びプレート１０ｂの間において、第１流体が第２流体と混合することは無い。

なお、図１（Ｂ）に示すように、積層された複数のプレート２の両端の外側には、カバープレート３及び４が積層され、プレート２と永久接合される。後部のカバープレート３には開口は設けられない。前部のカバープレート４には、４個の開口が設けられる。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すように、第２流体流入口３１に対応する開口にはノズル（又はコネクション）５１が、第２流体流出口３２に対応する開口にはノズル５２が、第１流体流入口３３に対応する開口にはノズル５３が、第１流体流出口３４に対応する開口にはノズル５４が、各々、取り付けられる。

次に、本発明のプレート式熱交換器１における流体の流れについて説明する。

第１流体流路Ｒ１において、以上のような構造により、その内部を流れる第１流体の流路は、第１流体流入口３３から流入して、１個目の永久接合された仕切り部３５ｂに沿うように方向を変えて、２個目の永久接合された仕切り部３５ａに達し、これに沿うように方向を変えて、これにより均等な２つの流れに分流されて、プレート１０ａ及び２０ａの両端（第１の連通部）に達する。仕切り部３５ａ及び３５ｂの数は、第１流体流路Ｒ１において、上流側から順に数えるものとする。以下、当該流体は、同様にして流れの方向を変えて、３個目の仕切り部３５ｂ、プレート１０ａ及び２０ａの中央（第２の連通部）、４個目の仕切り部３５ａ、プレート１０ａ及び２０ａの両端（第１の連通部）、５個目の仕切り部３５ｂ、プレート１０ａ及び２０ａの中央（第２の連通部）、６個目の仕切り部３５ａ、プレート１０ａ及び２０ａの両端（第１の連通部）の順に流れる。第２の連通部において、上流において均等に分流された２つの流れが合流する。この時、その地点までの２つの流れの流路の長さが等しい結果、両者の間に温度差が無いので、熱交換の性能を損なうことが無い。更に、当該伝熱部３０の終端部及び７個目の仕切り部３５ｂに沿うように方向を変えて、第１流体流出口３４に達し、ここから流出する。

従って、汚れ等を含む可能性のある流体が流通する第１流体流路Ｒ１において、第１流体の流れは、仕切り部３５ａ及び３５ｂに平行な流れとされ、また、プレート１０ａ及び２０ａの両端に平行な流れとされる。これに加えて、第１流体流路Ｒ１において、複数の凹凸部３６は、隣接するプレートの凸部と接触しないように形成される。従って、第１流体流路Ｒ１には、澱みが発生する箇所が存在せず、また、繊維状の異物等が引っ掛かる箇所も存在しない。これにより、第１流体に汚れ等が混入していても、これらを第１流体流路Ｒ１の内部に蓄積することなく、これから排出することができる。また、第１流体流路Ｒ１の内部を洗浄した場合に、澱みが発生しないので、内部をほぼ完全に洗浄することができる。また、第１流体流路Ｒ１の内部に澱みが発生しないので、第１流体を０℃近傍又は０℃以下に冷却する場合であっても、第１流体に凍結が生じることを防止することができる。

これに加えて、第１流体流路Ｒ１において、その内部を流れる流体は、その流路の途中に存在する複数の凹凸部３６を横切ることになる。これにより、当該流体は、いわゆるショートパスを形成することなく、適度の乱流を生じる。この結果、伝熱部３０において、効率良く熱交換を行うことができる。

一方、第２流体流路Ｒ２において、以上のような構造により、その内部を流れる第２流体の流路は、第２流体流入口３１から流入して、ほぼ当該プレート２０ａ及び１０ｂの両端と中央とを交互に流通して、当該対角線上に存在する第２流体流出口３２に達し、ここから流出する。

この流路において、第２流体は、複数の凹凸部３６の凸部が相互に永久接合された部分に当接して、その左右を分岐して通過する。しかし、第２流体は、前述のように、清浄な流体であるので、当該永久接合の部分に当っても何ら支障は無い。

以上のように、本発明のプレート式熱交換器においては、第１流体はプレート間を線対称の２本の蛇行流を形成しながら流れ、一方、第２流体はプレート間を蛇行せずに流れる。この時、第１流体と第２流体の流れは、基本的には斜めに交差する流れ（斜交流）となり、部分的には直交流となる箇所が存在する。即ち、第１流体と第２流体の流れが並行流となる部分は、全く存在しない。

これに対して、冷凍装置用の蒸発器、凝縮器用のプレート式熱交換器（以下、凝縮器用のプレート式熱交換器）においては、例えば、第１流体及び第２流体が双方共にプレート間を蛇行しながら流れ、かつ、第１流体と第２流体の流れが並行流となる形式のものがある。しかし、このような形式のプレート式熱交換器は、熱交換の効率が大きく低下するので、本発明のプレート式熱交換器が用いられる家庭用、風呂用等のプレート式熱交換器では、以下のような理由で、事実上、採用できない。

熱交換器における各要素の関係は、Ｑ＝Ｋ・ΔＴ・Ａで表される。ここで、Ｑ：交換熱量、Ｋ：熱通過率、ΔＴ：第１流体と第２流体の温度差、Ａ：伝熱面積である。高効率な熱交換器は、交換熱量Ｑの値を確保しながら、伝熱面積Ａを小さくすることにより、小型化を図る。

図１１は、プレートの熱交換の温度条件の説明図であり、特に、図１１（Ａ）は、第１流体と第２流体が対向流の場合の温度条件の説明図であり、図１１（Ｂ）は、第１流体と第２流体が並行流の場合の温度条件の説明図である。

例えば、第２流体を高温側、第１流体を低温側として、第１流体と第２流体とが対向流である場合（以下、対向流の場合）においては、図１１（Ａ）に示すとおりである。ここで、Ｔ１：第２流体入口温度、Ｔ２：第２流体出口温度、Ｔ３：第１流体出口温度、Ｔ４：第１流体入口温度である。この場合、Ｔ３＞Ｔ２の温度条件にての運転（使用）は可能であり、実際にそのような条件で使用されることも多い。

一方、第２流体を高温側、第１流体を低温側として、第１流体と第２流体とが並行流である場合（以下、並行流の場合）においては、図１１（Ｂ）に示すとおりである。即ち、Ｔ３＞Ｔ２の温度条件にての運転は不可能であり、従って、並行流の場合は、大きな熱交換の効率低下となる。

また、Ｔ３＜Ｔ２の条件での運転であったとしても、対向流の場合、第１流体と第２流体の温度差ΔＴは、ΔＴ＝（（Ｔ１−Ｔ３）―（Ｔ２−Ｔ４））／（ＬＮ（Ｔ１−Ｔ３）／（Ｔ２−Ｔ４））で表される。一方、並行流の場合、第１流体と第２流体の温度差ΔＴは、ΔＴ＝（（Ｔ１−Ｔ４）―（Ｔ２−Ｔ３））／（ＬＮ（Ｔ１−Ｔ４）／（Ｔ２−Ｔ３））で表される。これらの対比からから判るように、並行流の場合には、第１流体と第２流体の温度差ΔＴが小さくなり、熱交換の効率低下となる。

以上に加えて、凝縮器用のプレート式熱交換器においては、熱交換の媒体は冷媒を対象としており、かつ、潜熱変化を前提としている。これは、以下の理由による。即ち、例えば第１流体側が冷媒とすると、第１流体入口温度Ｔ４と第１流体出口温度Ｔ３の差は小さく、対向流と並行流における第１流体と第２流体の温度差ΔＴの差も小さくなる。このため、熱交換の効率低下は顕著にならない。

しかし、本発明のプレート式熱交換器が用いられる家庭用、風呂用等のプレート式熱交換器のように、水と水との熱交換を行うプレート式熱交換器においては、顕熱変化を前提とする。このため、第１流体及び第２流体が、双方とも、その入口温度及び出口温度が大きく変化する。従って、水と水との熱交換を行う場合においては、たとえ部分的とはいえども、プレート２のほぼ全領域に渡って並行流が存在すると、前述のように第１流体と第２流体の温度差ΔＴが小さくなるので、結果的に熱交換の効率低下が大きくなってしまう。

これに対して、本発明のプレート式熱交換器においては、前述したように、第１流体と第２流体の流れが並行流となる部分は全く存在しない。従って、第１流体と第２流体の温度差ΔＴについて、前記対抗流に近い効果を得ることができる。この結果、第１流体と第２流体の温度差ΔＴは大きいままで維持され、この結果、熱交換の効率が低下することは無い。

なお、プレートの幅が小さい場合には、第１の仕切り部３５ａがプレートの中央から両端に延びる長さ及び第２の仕切り部３５ｂがプレートの両端から中央に延びる長さは、ごく短いものであっても良い。

（第２の実施態様）
図１２は、図５に対応するプレートの他の実施例におけるＢ−Ｂ切断線に沿う部分断面図であり、図１３は、当該プレートのＣ−Ｃ切断線に沿う部分断面図である。なお、図５に対応する当該プレートのＡ−Ａ切断線に沿う部分断面図は図示省略する。

第１の仕切り部３５ａ及び第２の仕切り部３５ｂは、図１２及び図１３に示すように、同一の位置において、第１流体流路Ｒ１に膨出し、かつ、接触するように形成される。その上で、例えば、プレート１０ａの第１の仕切り部３５ａは、図１２及び図１３に示すように、第１流体流路Ｒ１において、隣接するプレート２０ａの第２の仕切り部３５ｂと、ロウ材４０ａにより、相互に永久接合される。

プレート２０ａの凹凸部３６は、その凸部において、第２流体流路Ｒ２において接触させられた隣接するプレート１０ｂの凹凸部３６の凸部と、ロウ材４０ｂにより、相互に永久接合される。凹凸部３６及びその永久接合は、例えば図１２の両側と図１３の中央側とに顕著に現れる。

プレート２０ａの凹凸部３６は、その凸部において、更に、第１流体流路Ｒ１において接触させられた隣接するプレート１０ａの凹凸部３６の凸部と、ロウ材４０ａにより、相互に永久接合される。凹凸部３６及びその永久接合は、例えば図１２の両側と図１３の中央側とに顕著に現れる。

複数の凹凸部３６の高さが、図１２及び図１３に示すように、第１の仕切り部３５ａ及び第２の仕切り部３５ｂの高さと等しくされる。即ち、隣接するプレート２が、図１２及び図１３に示すように、多数の点で永久接合される。これにより、プレート式熱交換器１の全体の強度を確保することができる。

なお、図１２及び図１３に示すように、隣接するプレート２同士は、その周縁部において、ロウ材４０ａ又は４０ｂにより、相互に永久接合される。これにより、隣接するプレート２の間から、流体が外部に漏れないようにされる。

（第３の実施態様）
本発明のプレート式熱交換器１におけるプレートの構造の他の一例においては、複数の仕切り部３５は図１の例と同様に設け、複数の凹凸部３６として、各々が独立した複数の凹部（陥没部）又は複数の凸部（突出部）を形成するようにしても良い。凹部又は凸部（いわゆるディンプル形状）は、例えば円錐状又は半球状とされる。即ち、凹凸部３６の形状は、直線状に限定されず、円錐状や半球状等の種々の形状であって良い。このような凹凸部３６によっても、流体は、いわゆるショートパスを形成することなく、適度の乱流を生じる。この結果、伝熱部３０において、効率良く熱交換を行うことができる。

（第４の実施態様）
図１４は、本発明のプレート式熱交換器１におけるプレートの構造の更に他の一例を示す斜視図である。図１４は、プレート２（２０ａ）の拡大斜視図であり、図４に対応する図である。

図１４において、第２の仕切り部３５ｂの幅が、プレート２０ａの一端及び他端（両端）側において、プレート２０ａの中央側より広くなるように形成される（この点は、図４及び図５においても同じである）。

図１４はプレート２０ａのみを示す。しかし、前述したように、プレート１０ａとプレート１０ｂ、プレート２０ａとプレート２０ｂは、所定の関係を満たすような同一の形状を備える。従って、他のプレート２０ｂ、プレート１０ａ及びプレート１０ｂにおいても、第１及び第２の仕切り部３５ａ及び３５ｂの幅はプレート２０ａと同様とされる。

第１流体は、第２の仕切り部３５ｂの一端及び他端において、１８０°向きを変えることになる。このため、第２の仕切り部３５ｂの一端及び他端においては、第１流体の流れが澱みやすい。そこで、第２の仕切り部３５ｂの根元（例えば、プレート２０ａの一端又は他端に接している側）の幅が、先端部（例えば、プレート２０ａの一端又は他端に接していない側、根元の反対側）の幅より広くなるように形成される。これにより、当該部分に第１流体が流れない構造とすることができ、第１流体の流れが澱むことを解消することができ、これにより、不純物の体積を抑制することができる。

第１流体は、特に、第１流体流入口３３に対向する当該部分及び第１流体流出口３４に対向する当該部分においては、更に、その流れが澱みやすい。そこで、特に、図１４においては、第１流体流入口３３及び第１流体流出口３４に対向する第２の仕切り部３５ｂの根元の幅が、他の第２の仕切り部３５ｂの根元の幅よりも広くなるように形成される。これにより、第１流体流路Ｒ１の入口近傍及び出口近傍において、第１流体の流れが澱むことを解消することができる。

なお、図１４においては、各々１個の第１流体流入口３３及び第１流体流出口３４に対向する第２の仕切り部３５ｂの根元の幅が、他の第２の仕切り部３５ｂの根元の幅よりも広くされるが、全ての第２の仕切り部３５ｂの根元を、図１４に示すより広い同様の構造としても良い。

（第５の実施態様）
図１５は、本発明のプレート式熱交換器１におけるプレートの構造の一例を示す平面図であり、図３に示すプレートの拡大斜視図に対応する図である。特に、図１５（Ａ）は、仕切り部３５の間隔と、連通部の長さとを示す図であり、図１５（Ｂ）は、図１５（Ａ）に対応するプレートにおける第１流体の流れの説明図である。

ここで、図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）において、上流側は、プレート１０ａ及び２０ａの長手方向から見て第１流体流入口３３側であり、下流側は、プレート１０ａ及び２０ａの長手方向から見て第１流体流出口３４側であるものとする。なお、後述する図１６及び図１７においても同様とする。なお、以下では、第１の仕切り部３５ａは、仕切り部３５ａと記し、第２の仕切り部３５ｂは、仕切り部３５ｂと記す。

複数の仕切り部３５ａは、図１５（Ａ）に示すように、プレート１０ａ（及び２０ａ）の伝熱部に、プレート１０ａの中央からプレート１０ａの両端の方向に延びる。仕切り部３５ａは、プレート１０ａの中央において第１流体流路Ｒ１の上流側と下流側とを区画し、かつ、プレート１０ａの両端に設けられた第１の連通部Ｓにおいて当該区画を連通させる。第１の連通部Ｓの長さが、隣接する仕切り部３５ａと仕切り部３５ｂとの間隔ｍに等しくされる。

なお、隣接する仕切り部３５ａと仕切り部３５ｂとの間隔ｍは、図１５に示すように、プレート１０ａの長手方向における寸法である。また、第１の連通部Ｓの長さ及びその他の後述する連通部の長さは、図１５に示すように、プレート１０ａの短手方向における寸法である。以上のことは、図１６及び図１７においても同様である。

複数の仕切り部３５ｂは、図１５（Ａ）に示すように、プレート１０ａの両端からプレート１０ａの中央の方向に延びる。仕切り部３５ｂは、プレート１０ａの両端において第１流体流路Ｒ１の上流側と下流側とを区画し、かつ、プレート１０ａの中央に設けられた第２の連通部ｔにおいて当該区画を連通させる。第２の連通部ｔの長さが、隣接する仕切り部３５ａと仕切り部３５ｂとの間隔ｍの２倍とされる。

以下、図１５（Ｂ）を参照しながら、図１５（Ａ）に示すプレート１０ａ及び２０ａの第１流体流路Ｒ１における流体の動作について説明する。

第１流体は、上流側の第１流体流入口３３から流入し、第１流体流入口３３に対向する仕切り部３５ｂ（１番目とする）に沿って流れの方向を変える。当該流体は、更に、１番目の仕切り部３５ｂと間隔ｍ離れた２番目の仕切り部３５ａに沿って流れの方向を変えて、プレート１０ａ及び２０ａの両端に達する。当該流体において、第１の蛇行流は、一端側にある第１の連通部Ｓに沿って流れの方向を変え、第２の蛇行流は、他端側にある第１の連通部Ｓに沿って流れの方向を変える。従って、当該流体は、第１流体流路Ｒ１において少なくとも２本の蛇行流を有する。なお、上流側から１番目の仕切り部３５ｂ、２番目の仕切り部３５ａ等と順番を示し、他の仕切り部３５ａ及び３５ｂについても同様とする。また、後述する図１６及び図１７においても同様である。

次に、当該流体は、２番目の仕切り部３５ａと間隔ｍ離れた３番目の仕切り部３５ｂに沿って流れの方向を変えて、プレート１０ａ及び２０ａの中央に達し、第２の連通部ｔに沿って流れの方向を変える。当該流体は、以下、同様にしてプレート１０ａ及び２０ａの両端と中央とを順に流れの方向を変えて、更に、当該伝熱部３０の終端部及び第１流体流出口３４に対向する７番目の仕切り部３５ｂに沿うように方向を変えて、下流側の第１流体流出口３４に達し、ここから流出する。

この例のプレートの構造によれば、図１５（Ｂ）に示すように、第１流体流路Ｒ１に２本以上の蛇行流を構成することができるため、流路断面積を小さくすることができる。また、第２の連通部ｔの長さが隣接する仕切り部３５ａと仕切り部３５ｂとの間隔ｍの２倍であるため、第１の連通部Ｓにおいて流速が大きくなりすぎることによる圧力損失の増大を防止することができる。さらに、第１の連通部Ｓが両端にあるため、第２の連通部ｔにおいて流速が小さくなりすぎることによる性能低下を防止することができる。

（第６の実施態様）
図１６は、本発明のプレート式熱交換器１におけるプレートの構造の他の一例を示す平面図である。特に、図１６（Ａ）は、仕切り部３５の間隔と、連通部の長さとを示す図であり、図１６（Ｂ）は、図１６（Ａ）に対応するプレートにおける第１流体の流れの説明図である。

複数の仕切り部３５ａが、図１６（Ａ）に示すように、更に、プレート１０ａの中央に第１流体流路Ｒ１の上流側と下流側との区画を連通する中央連通部Ｕ、Ｗを備えるように形成される。仕切り部３５ａにおいて、第１の連通部Ｓの長さが、隣接する仕切り部３５ａと仕切り部３５ｂとの間隔ｍに等しい。

プレート１０ａ（及び２０ａ）の伝熱部における第１流体流路Ｒ１の最も上流側と最も下流側とに位置する仕切り部３５ａにおいて、中央連通部Ｕの長さが、隣接する仕切り部３５ａと仕切り部３５ｂとの間隔ｍに等しいか又はそれより小さい。一方、プレート１０ａのこれ以外の仕切り部３５ａにおいて、中央連通部Ｗの長さが、隣接する仕切り部３５ａと仕切り部３５ｂとの間隔ｍの２倍とされる。

複数の仕切り部３５ｂが、図１６（Ａ）に示すように、更に、第２の連通部Ｖにプレート１０ａの中央において第１流体流路Ｒ１の上流側と下流側とを区画する中央仕切り部３５ｂ’を備えるように形成される。仕切り部３５ｂにおいて、２つの第２の連通部Ｖの長さが、各々、隣接する仕切り部３５ａと仕切り部３５ｂとの間隔ｍの２倍である。

以下、図１６（Ｂ）を参照しながら、図１６（Ａ）に示すプレート１０ａ及び２０ａの第１流体流路Ｒ１における流体の動作について説明する。

第１流体は、上流側の第１流体流入口３３から流入し、第１流体流入口３３に対向する１番目の仕切り部３５ｂに沿って流れの方向を変える。当該流体は、更に、１番目の仕切り部３５ｂと間隔ｍ離れた２番目の仕切り部３５ａに沿って流れの方向を変えて、プレート１０ａ及び２０ａの中央に達し、当該流体の第１の蛇行流は、中央連通部Ｕに沿って流れの方向を変える。更に、当該流体の第２及び第３の蛇行流は、２番目の仕切り部３５ａに沿って流れの方向を変えて、プレート１０ａ及び２０ａの両端に達し、各々、第１の連通部Ｓに沿って流れの方向を変える。従って、当該流体は、第１流体流路Ｒ１において少なくとも３本の蛇行流を有する。

次に、当該流体の第１乃至第３の蛇行流は、各々、３番目の仕切り部３５ｂ及び中央仕切り部３５ｂ’に沿って流れの方向を変えて、プレート１０ａ及び２０ａの中央に達し、第２の連通部Ｖに沿って流れの方向を変える。以下、同様にしてプレート１０ａ及び２０ａの両端と中央とを順に流れの方向を変えて、更に、当該伝熱部３０の終端部及び第１流体流出口３４に対向する９番目の仕切り部３５ｂに沿うように方向を変えて、下流側の第１流体流出口３４に達し、ここから流出する。

なお、図１６（Ａ）に示すように、４番目及び６番目の仕切り部３５ａにおいては中央連通部Ｗであり、２番目及び８番目の仕切り部３５ａにおいては中央連通部Ｕである。また、図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）の例では、中央連通部Ｕの長さは、中央連通部Ｗの長さよりも小さいものとする。

以上のように、この例によれば、図１６（Ｂ）に示すように、第１流体流路Ｒ１に３本以上の蛇行流を構成することができる。このようにプレート内に複数の蛇行流を構成することにより、一つ一つの蛇行流の長さ（経路）を短く、つまりは適切な長さにすることができる。この結果、流速を低下させることなく、過度に圧力損失が大きくなることを防止することができる。また、本発明によれば、ショートパスを生じることもないので、性能低下することもない。

（第７の実施態様）
図１７は、本発明のプレート式熱交換器１におけるプレートの構造の更に他の一例を示す平面図である。特に、図１７（Ａ）は、仕切り部３５の間隔と、連通部の長さとを示す図であり、図１７（Ｂ）は、図１７（Ａ）に対応するプレートにおける第１流体の流れの説明図である。

プレート１０ａ（及び２０ａ）の伝熱部における、隣接する仕切り部３５ａと仕切り部３５ｂとの間隔ｍ＃１〜ｍ＃６が、図１７（Ａ）に示すように、各々、第１流体流路Ｒ１の上流側と下流側とで異なるように形成される。具体的には、例えば（間隔）ｍ＃１＜ｍ＃２＜ｍ＃３＜ｍ＃４＜ｍ＃５＜ｍ＃６の大小関係とされる。

また、第１の連通部Ｓ＃１〜Ｓ＃３の長さが、図１７（Ａ）に示すように、各々、第１流体流路Ｒ１の上流側と下流側とで異なり、第２の連通部ｔ＃１及びｔ＃２の長さが、図１７（Ａ）に示すように、各々、第１流体流路Ｒ１の上流側と下流側とで異なるように形成される。具体的には、例えばＳ＃１（の長さ）＜Ｓ＃２＜Ｓ＃３、かつ、ｔ＃１（の長さ）＜ｔ＃２の大小関係とされる。

以下、図１７（Ｂ）を参照しながら、図１７（Ａ）に示すプレート１０ａ及び２０ａの第１流体流路Ｒ１における流体の動作について説明する。

第１流体は、上流側の第１流体流入口３３から流入し、第１流体流入口３３に対向する１番目の仕切り部３５ｂに沿って流れの方向を変える。当該流体は、更に、１番目の仕切り部３５ｂと間隔ｍ＃１離れた２番目の仕切り部３５ａに沿って流れの方向を変えて、プレート１０ａ及び２０ａの両端に達し、第１の連通部Ｓ＃１に沿って流れの方向を変える。

次に、当該流体は、２番目の仕切り部３５ａと間隔ｍ＃２離れた３番目の仕切り部３５ｂに沿って流れの方向を変えて、プレート１０ａ及び２０ａの中央に達し、第２の連通部ｔ＃１に沿って流れの方向を変える。以下、同様にしてプレート１０ａ及び２０ａの両端と中央とを順に（ｍ＃３〜ｍ＃６の間）流れの方向を変えて、更に、当該伝熱部３０の終端部及び第１流体流出口３４に対向する７番目の仕切り部３５ｂに沿うように方向を変えて、下流側の第１流体流出口３４に達し、ここから流出する。

以上のような図１７（Ａ）に示す構造のプレートを、例えば蒸気圧縮冷凍サイクル用の蒸発器に用いたとする。この蒸発器に第１流体を冷媒として使用した場合、冷媒は上流側の第１流体流入口３３から流入し、冷媒の気化が進むにつれて、つまりは下流側ほど第１の仕切り部３５ａと第２の仕切り部３５ｂとの間隔を広くすることによって、断面積を広くすることができる。これにより、常に適正な流速を得ることが可能となり、伝熱性能を低下させることなく、圧力損失を低減することができる。なお、流体の流入口通路（第１流体流入口３３）は、図１７に示す下側に限定されるものではない。

なお、中央連通部及び中央仕切り部の数は１個に限られず、複数の中央連通部と複数の中央仕切り部とを備えるようにしても良い。

例えば、図１６において、各々の仕切り部３５ａに設けられた中央連通部Ｕ及びＷは１個設けられているが、その数は複数であっても良い。１又は複数の中央連通部Ｕ及びＷは、プレート１０ａの長手方向の中心線に対して左右の対象性を保つように設けられる。従って、中央連通部Ｕ及びＷの数は、奇数とされる。

また、各々の仕切り部３５ｂに設けられた中央仕切り部３５ｂ’は１個設けられているが、その数は複数であっても良い。１又は複数の中央仕切り部３５ｂ’は、プレート１０ａの長手方向の中心線に対して左右の対象性を保つように設けられる。従って、中央仕切り部３５ｂ’の数は、奇数とされる。

また、図１７に示す実施例のプレート１０ａの仕切り部３５ａについても、１又は複数の中央連通部Ｗを設けても良い。なお、この場合においても、前述したように、プレート１０ａの長手方向の中心線に対して左右の対象性を保つように設けられる。従って、中央連通部Ｗの数は、奇数とされる。さらに、この場合の各々の仕切り部３５ａに設けられる中央連通部Ｗの長さは、第２の連通部ｔ＃１及びｔ＃２の長さとの関係と同様に、上流側から下流側に設けられるほど、長くされる関係であっても良い。

１ プレート式熱交換器
２ プレート
１０ａ、２０ａ、１０ｂ、２０ｂ プレート
３０ 伝熱部
３１ 第２流体流入口
３２ 第２流体流出口
３３ 第１流体流入口
３４ 第１流体流出口
３５ａ 第１の仕切り部
３５ｂ 第２の仕切り部
３６ 凹凸部
４０ａ、４０ｂ ロウ材

Claims (10)

1. 複数のプレートを積層し、隣接する前記プレート同士がその周縁部で永久接合されてなり、隣接する前記プレートの間に第１流体の流れる第１流体流路及び第２流体の流れる第２流体流路を交互に形成し、前記第１流体と前記第２流体とがその間に存在する前記プレートの伝熱部を介して熱交換を行うプレート式熱交換器において、
   前記第１流体流路を挟んで対抗するプレートの一方又は双方の伝熱部に、前記プレートの中央から前記プレートの両端の方向に延びて、前記プレートの中央において前記第１流体流路の上流側と下流側とを区画し、かつ、前記プレートの両端に設けられた第１の連通部において当該区画を連通させるように形成された第１の仕切り部と、
   前記第１の仕切り部が設けられたプレートの伝熱部に、前記第１の仕切り部と交互に形成された第２の仕切り部であって、前記プレートの両端から前記プレートの中央の方向に延びて、前記プレートの両端において前記第１流体流路の上流側と下流側とを区画し、かつ、前記プレートの中央に設けられた第２の連通部において当該区画を連通させるように形成された第２の仕切り部とを備え、
   前記第１の仕切り部及び第２の仕切り部が、各々、当該プレートを前記第１流体流路に膨出させることにより形成され、
   前記第１の仕切り部及び第２の仕切り部が、各々、前記第１流体流路を挟んで対向するプレートと永久接合され、
   前記プレートの伝熱部における前記第１の仕切り部と第２の仕切り部との間隔が、前記第１流体流路の上流側と下流側とで異なる
   ことを特徴とするプレート式熱交換器。
2. 前記プレートの伝熱部における前記第１の仕切り部と第２の仕切り部との間隔が、前記第１流体流路の上流側よりも下流側が小さくされる
   ことを特徴とする請求項１に記載のプレート式熱交換器。
3. 前記第１の仕切り部が、更に、前記プレートの中央に前記第１流体流路の上流側と下流側との区画を連通する中央連通部を備えるように形成され、
   前記第２の仕切り部が、更に、前記第２の連通部に前記プレートの中央において前記第１流体流路の上流側と下流側とを区画する中央仕切り部を備えるように形成される
   ことを特徴とする請求項１に記載のプレート式熱交換器。
4. 前記プレートの伝熱部における前記第１流体流路の最も上流側と最も下流側とに位置する前記第１の仕切り部において、前記中央連通部の長さが、隣接する前記第１の仕切り部と第２の仕切り部との間隔に等しいか又はそれより小さい
   ことを特徴とする請求項３に記載のプレート式熱交換器。
5. 前記第１の連通部の長さが、隣接する前記第１の仕切り部と第２の仕切り部との間隔に等しく、かつ、前記第２の連通部の長さが、隣接する前記第１の仕切り部と第２の仕切り部との間隔の２倍である
   ことを特徴とする請求項１に記載のプレート式熱交換器。
6. 前記第２の仕切り部の幅が、前記プレートの両端側において広くなるように形成される
   ことを特徴とする請求項１に記載のプレート式熱交換器。
7. 前記プレートの伝熱部における前記第１の仕切り部及び第２の仕切り部以外の領域に形成された複数の凹凸部であって、前記第２流体流路において隣接する前記プレートの凸部と接触するように形成された複数の凹凸部とを備え、前記複数の凹凸部が、各々、その凸部において、前記第２流体流路において接触させられた隣接する前記プレートの凸部と、相互に永久接合される
   ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のプレート式熱交換器。
8. 前記複数の凹凸部の高さが、前記第１の仕切り部及び第２の仕切り部の高さより低い
   ことを特徴とする請求項７に記載のプレート式熱交換器。
9. 前記複数の凹凸部が、前記第１流体流路において隣接する前記プレートの凸部と接触しないように形成される
   ことを特徴とする請求項８に記載のプレート式熱交換器。
10. 前記積層された複数のプレートにより交互に形成される前記第１及び第２流体流路において、その両端の流路が前記第２流体流路で構成される
    ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のプレート式熱交換器。

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