以下、本発明の一実施形態に係るプレート式熱交換器について、添付図面を参照しつつ説明する。
プレート式熱交換器は、図1に示す如く、一方向に重ね合わされた複数の伝熱プレート1…,2…と、複数の伝熱プレート1…,2…を挟んで配置された一対の終端プレート3,4とを備える。
より具体的には、プレート式熱交換器HEは、図2に示す如く、少なくとも一対の第一開口100,100,200,200及び一対の第二開口101,101,201,201が形成されたプレート本体10,20を有する複数の伝熱プレート1…,2…であって、それぞれのプレート本体10,20が一方向に重ね合わされた複数の伝熱プレート1…,2…と、複数の伝熱プレート1…,2…の最も端にある二つの伝熱プレート1,1のそれぞれに重ね合わされた一対の終端プレート3,4であって、それぞれが隣り合う伝熱プレート1のプレート本体10と対向する終端プレート本体30,40を有し、当該一対の終端プレート3,4の何れか一方の終端プレート本体30に第一開口100,200に対応する第一終端開口300(図7及び図8参照)が形成されるとともに、当該一対の終端プレート3,4の何れか一方の終端プレート本体30に第二開口101,201に対応する第二終端開口301(図7及び図8参照)が形成された一対の終端プレート3,4と、配管(図示しない)が接続される筒状の第一ノズル5,5であって、終端プレート3の第一終端開口300,300に内孔を連通させて該終端プレート3に接続された第一ノズル5,5と、配管(図示しない)が接続される筒状の第二ノズル6,6であって、終端プレート3の第二終端開口301,301に内孔を連通させて該終端プレート3に接続された第二ノズル6,6とを備える。
また、本実施形態に係るプレート式熱交換器HEは、終端プレート3に重ね合わされた補強プレート7であって、終端プレート3とともに第一ノズル5,5及び第二ノズル6,6を支持する補強プレート7をさらに備えている。
伝熱プレート1、2のそれぞれにおいて、図3乃至図6に示す如く、プレート本体10,20の何れか一方の面は、第一流体Xを流通させる第一流路Px(図2参照)を形成する第一流路形成領域A1を含み、プレート本体10,20の何れか他方の面は、第二流体Yを流通させる第二流路Py(図2参照)を形成する第二流路形成領域A2を含む。第一流路形成領域A1及び第二流路形成領域A2のそれぞれには、複数の凹条及び凸条(採番しない)が形成されている。複数の凹条及び凸条は、自身の延びる方向と直交する方向で交互に形成される。なお、図3乃至図10において、便宜上、第一流路形成領域A1,A3及び第二流路形成領域A2,A4にある凹条及び凸条に関し、凹条の底部を実線で表現し、凸条の頂部を二点鎖線で表現している。
各伝熱プレート1,2の凹条及び凸条は、図3乃至図6に示す如く、伝熱プレート1,2が重ね合わされる一方向と直交する第一方向に延びる中心線(以下、縦中心線という)CL1及び一方向と第一方向とに直交する第二方向に延びる中心線(以下、横中心線という)CL2のそれぞれに対して傾斜するように延びている。
本実施形態において、複数の伝熱プレート1,2のそれぞれは、同一形態に形成されており、一方向に重ね合わせるに際し、一方向に延びる仮想線を回転中心にして一つおきに180°回転させて配置させることで、隣り合う伝熱プレート1,2の凸条同士が交差衝合するように形成されている。すなわち、本実施形態に係るプレート式熱交換器HEにおいて、一方向に重ね合わされた複数の伝熱プレート1,2には、凹条及び凸条を縦中心線CL1から第二方向の端部に向けて先下りに傾斜させた状態で配置される伝熱プレート1と、凹条及び凸条を第二方向の端部から縦中心線CL1に向けて先下りに傾斜させた状態で配置される伝熱プレート2とが存在する。
ここで、伝熱プレート1,2についてより具体的に説明する。なお、本実施形態において、上述の如く、複数の伝熱プレート1,2には、凹条及び凸条を縦中心線CL1から第二方向の端部に向けて先下りに傾斜させた状態で配置される伝熱プレート1と、凹条及び凸条を第二方向の端部から縦中心線CL1に向けて先下りに傾斜させた状態で配置される伝熱プレート2とが存在するため、以下の説明において、便宜上、組立状態を基準として、凹条及び凸条を縦中心線CL1から第二方向の端部に向けて先下りに傾斜させた状態で配置される伝熱プレート1を第一伝熱プレートとするとともに、凹条及び凸条を第二方向の端部から縦中心線CL1に向けて先下りに傾斜させた状態で配置される伝熱プレート2を第二伝熱プレートとすることとし、重ね合わされた状態で凹条及び凸条の傾斜態様を異にする伝熱プレート1,2(第一伝熱プレート1、第二伝熱プレート2)毎に詳細に説明する。
第一伝熱プレート1は、図3及び図4に示す如く、第一面S1と該第一面S1に対して反対側を向く第二面S2とを有するプレート本体10と、プレート本体10の外周から該プレート本体10の第二面S2側に延出する環状の嵌合部11とを備える。
第一伝熱プレート1において、第一面S1は、第一流体Xを流通させる第一流路Px(図2参照)を形成する第一流路形成領域A1を含み、第二面S2は、第二流体Yを流通させる第二流路Py(図2参照)を形成する第二流路形成領域A2を含む。
第一伝熱プレート1の第一面S1に含まれる第一流路形成領域A1は、図3に示す如く、第二面S2の第二流路形成領域A2と重複する第一主領域E1と、第一主領域E1と隣接して第一方向における第一主領域E1の両側にある一対の第一副領域N1,N1であって、それぞれが第一開口100,100を含む一対の第一副領域N1,N1とを含む。
第一主領域E1は、第二面S2の第二流路形成領域A2の一部(後述する第二主領域E2)と重複する領域であり、縦中心線CL1の延びる方向及び横中心線CL2の延びる方向に広がる。具体的には、第一主領域E1は、横中心線CL2を含む第一中央領域E1aと、縦中心線CL1の延びる方向で第一中央領域E1aの両側にある一対の第一端部領域E1b,E1bであって、第一中央領域E1aと連続する一対の第一端部領域E1b,E1bとを含む。
第一中央領域E1aは、横中心線CL2と平行な二辺La1,La1と縦中心線CL1と平行な二辺La2,La2とによって画定された矩形状の領域とされる。一対の第一端部領域E1b,E1bのそれぞれは、横中心線CL2と平行な底辺La3と、底辺La3の両端から延びて互いに一点で交わる一対の斜辺La4,La4とによって画定された三角形状の領域とされる。本実施形態において、一対の斜辺La4,La4は同一長さとされ、一対の第一端部領域E1b,E1bのそれぞれは、略二等辺三角形状の領域とされている。第一端部領域E1bを画定する底辺La3は、第一中央領域E1aを画定する辺La1,La2のうち、横中心線CL2と平行な辺La1と同一の長さに設定され、該辺La1と一致している。なお、本実施形態において、一対の斜辺La4,La4のそれぞれは、第一主領域E1の内側に僅かに突出した円弧状をなす。これにより、第一主領域E1は、縦中心線CL1の延びる方向に延びた六角形状の領域とされている。
一対の第一副領域N1,N1のそれぞれは、第一主領域E1を画定する外縁の一部を外縁とする領域である。具体的には、一対の第一副領域N1,N1のそれぞれは、底辺La5と、底辺La5の両端から延びて互いに交わる一対の斜辺La6,La7とによって画定された三角形状の領域とされる。本実施形態において、第一副領域N1を画定する底辺La5は、第一主領域E1の第一端部領域E1bを画定する一対の斜辺La4,La4のうちの一方の斜辺La4と一致している。第一副領域N1を画定する一対の斜辺La6,La7のうちの一方の斜辺La6は、縦中心線CL1と平行をなし、他方の斜辺La7は、横中心線CL2と平行をなしている。
上述の如く、第一主領域E1の第一端部領域E1bを画定する斜辺La4,La4は、第一主領域E1の内側に向けて僅かに突出した円弧状をなすため、第一副領域N1を画定する底辺La5についても第一主領域E1の内側に向けて僅かに突出した円弧状をなす。すなわち、第一主領域E1と第一副領域N1との境界は、僅かな円弧状のラインである。
なお、本実施形態において、第一流路Pxを台形状の流路にすべく、一対の第一副領域N1,N1のそれぞれの底辺La5は、第一主領域E1の第一端部領域E1bを画定する一対の斜辺La4,La4のうちの第二方向の一端側にある一方の斜辺La4と一致している。
第一伝熱プレート1の第二面S2に含まれる第二流路形成領域A2は、図4に示す如く、第一面S1の第一流路形成領域A1と重複する第二主領域E2と、第二主領域E2と隣接して第二方向における第二主領域E2の両側にある一対の第二副領域N2,N2であって、それぞれが第二開口101,101を含む一対の第二副領域N2,N2とを含む。
第二主領域E2は、第一面S1の第一流路形成領域A1の一部(第一主領域E1)と重複する領域であり、縦中心線CL1の延びる方向及び横中心線CL2の延びる方向に広がる。具体的には、第二主領域E2は、横中心線CL2を含む第二中央領域E2aと、縦中心線CL1の延びる方向で第二中央領域E2aの両側にある一対の第二端部領域E2b,E2bであって、第二中央領域E2aと連続する一対の第二端部領域E2b,E2bとを含む。
第二中央領域E2aは、横中心線CL2と平行な二辺Lb1,Lb1と縦中心線CL1と平行な二辺Lb2,Lb2とによって画定された矩形状の領域とされる。一対の第二端部領域E2b,E2bのそれぞれは、横中心線CL2と平行な底辺Lb3と、底辺Lb3の両端から延びて互いに一点で交わる一対の斜辺Lb4,Lb4とによって画定された三角形状の領域とされる。本実施形態において、一対の斜辺Lb4,Lb4は同一長さとされ、一対の第二端部領域E2b,E2bのそれぞれは、略二等辺三角形状の領域とされている。第二端部領域E2bを画定する底辺Lb3は、第二中央領域E2aを画定する辺Lb1,Lb2のうち、横中心線CL2と平行な辺Lb1と同一の長さに設定され、該辺Lb1と一致している。なお、本実施形態において、一対の斜辺Lb4,Lb4のそれぞれは、第二主領域E2の内側に僅かに突出した円弧状をなす。これにより、第二主領域E2は、縦中心線CL1の延びる方向に延びた六角形状の領域とされている。
一対の第二副領域N2,N2のそれぞれは、第二主領域E2を画定する外縁の一部を外縁とする領域である。具体的には、一対の第二副領域N2,N2のそれぞれは、底辺Lb5と、底辺Lb5の両端から延びて互いに交わる一対の斜辺Lb6,Lb7とによって画定された三角形状の領域とされる。本実施形態において、第二副領域N2を画定する底辺Lb5は、第二主領域E2の第二端部領域E2bを画定する一対の斜辺Lb4,Lb4のうちの一方の斜辺Lb4と一致している。第二副領域N2を画定する一対の斜辺Lb6,Lb7のうちの一方の斜辺Lb6は、縦中心線CL1と平行をなし、他方の斜辺Lb7は、横中心線CL2と平行をなしている。
上述の如く、第二主領域E2の第二端部領域E2bを画定する斜辺Lb4,Lb4は、第二主領域E2の内側に向けて僅かに突出した円弧状をなすため、第二副領域N2を画定する底辺Lb5についても第二主領域E2の内側に向けて僅かに突出した円弧状をなす。すなわち、第二主領域E2と第二副領域N2との境界は、僅かな円弧状のラインである。
なお、本実施形態において、第二流路Pyを台形状の流路にすべく、一対の第二副領域N2,N2のそれぞれの底辺Lb5は、第二主領域E2の第二端部領域E2bを画定する一対の斜辺Lb4,Lb4のうちの第二方向の他端側にある一方の斜辺Lb4と一致している。
図3及び図4に示す如く、第一伝熱プレート1の第一主領域E1及び第二主領域E2には、複数の凹条及び凸条が形成される。第一伝熱プレート1は、金属プレートをプレス成型することで作製されたもので、第一主領域E1(第一面S1)にある凹条は、第二主領域E2(第二面S2)で凸条を構成し、第一主領域E1(第一面S1)にある凸条は、第二主領域E2(第二面S2)で凹条を構成する。
本実施形態において、第一伝熱プレート1の第一主領域E1及び第二主領域E2の凹条及び凸条は、縦中心線CL1からプレート本体10の第二方向における両端に向かうにつれて先下りするように形成されている。
第二伝熱プレート2は、図5及び図6に示す如く、第一面S1と該第一面S1に対して反対側を向く第二面S2とを有するプレート本体20と、プレート本体20の外周から該プレート本体20の第一面S1側に延出する環状の嵌合部21とを備える。
第二伝熱プレート2において、第一面S1は、第一流体Xを流通させる第一流路Px(図2参照)を形成する第一流路形成領域A1を含み、第二面S2は、第二流体Yを流通させる第二流路Py(図2参照)を形成する第二流路形成領域A2を含む。
第二伝熱プレート2の第一面S1に含まれる第一流路形成領域A1は、図6に示す如く、第二面S2の第二流路形成領域A2と重複する第一主領域E1と、第一主領域E1と隣接して第一方向における第一主領域E1の両側にある一対の第一副領域N1,N1であって、それぞれが第一開口200,200を含む一対の第一副領域N1,N1とを含む。
第一主領域E1は、第二面S2の第二流路形成領域A2の一部(後述する第二主領域E2)と重複する領域であり、縦中心線CL1の延びる方向及び横中心線CL2の延びる方向に広がる。具体的には、第一主領域E1は、横中心線CL2を含む第一中央領域E1aと、縦中心線CL1の延びる方向で第一中央領域E1aの両側にある一対の第一端部領域E1b,E1bであって、第一中央領域E1aと連続する一対の第一端部領域E1b,E1bとを含む。
第一中央領域E1aは、横中心線CL2と平行な二辺La1,La1と縦中心線CL1と平行な二辺La2,La2とによって画定された矩形状の領域とされる。一対の第一端部領域E1b,E1bのそれぞれは、横中心線CL2と平行な底辺La3と、底辺La3の両端から延びて互いに一点で交わる一対の斜辺La4,La4とによって画定された三角形状の領域とされる。本実施形態において、一対の斜辺La4,La4は同一長さとされ、一対の第一端部領域E1b,E1bのそれぞれは、略二等辺三角形状の領域とされている。第一端部領域E1bを画定する底辺La3は、第一中央領域E1aを画定する辺La1,La2のうち、横中心線CL2と平行な辺La1と同一の長さに設定され、該辺La1と一致している。なお、本実施形態において、一対の斜辺La4,La4のそれぞれは、第一主領域E1の内側に僅かに突出した円弧状をなす。これにより、第一主領域E1は、縦中心線CL1の延びる方向に延びた六角形状の領域とされている。
一対の第一副領域N1,N1のそれぞれは、第一主領域E1を画定する外縁の一部を外縁とする領域である。具体的には、一対の第一副領域N1,N1のそれぞれは、底辺La5と、底辺La5の両端から延びて互いに交わる一対の斜辺La6,La7とによって画定された三角形状の領域とされる。本実施形態において、第一副領域N1を画定する底辺La5は、第一主領域E1の第一端部領域E1bを画定する一対の斜辺La4,La4のうちの一方の斜辺La4と一致している。第一副領域N1を画定する一対の斜辺La6,La7のうちの一方の斜辺La6は、縦中心線CL1と平行をなし、他方の斜辺La7は、横中心線CL2と平行をなしている。
上述の如く、第一主領域E1の第一端部領域E1bを画定する斜辺La4,La4は、第一主領域E1の内側に向けて僅かに突出した円弧状をなすため、第一副領域N1を画定する底辺La5についても第一主領域E1の内側に向けて僅かに突出した円弧状をなす。すなわち、第一主領域E1と第一副領域N1との境界は、僅かな円弧状のラインである。
なお、本実施形態において、第一流路Pxを台形状の流路にすべく、一対の第一副領域N1,N1のそれぞれの底辺La5は、第一主領域E1の第一端部領域E1bを画定する一対の斜辺La4,La4のうちの第二方向の一端側にある一方の斜辺La4と一致している。
第二伝熱プレート2の第二面S2に含まれる第二流路形成領域A2は、図5に示す如く、第一面S1の第一流路形成領域A1と重複する第二主領域E2と、第二主領域E2と隣接して第二方向における第二主領域E2の両側にある一対の第二副領域N2,N2であって、それぞれが第二開口201,201を含む一対の第二副領域N2,N2とを含む。
第二主領域E2は、第一面S1の第一流路形成領域A1の一部(第一主領域E1)と重複する領域であり、縦中心線CL1の延びる方向及び横中心線CL2の延びる方向に広がる。具体的には、第二主領域E2は、横中心線CL2を含む第二中央領域E2aと、縦中心線CL1の延びる方向で第二中央領域E2aの両側にある一対の第二端部領域E2b,E2bであって、第二中央領域E2aと連続する一対の第二端部領域E2b,E2bとを含む。
第二中央領域E2aは、横中心線CL2と平行な二辺Lb1,Lb1と縦中心線CL1と平行な二辺Lb2,Lb2とによって画定された矩形状の領域とされる。一対の第二端部領域E2b,E2bのそれぞれは、横中心線CL2と平行な底辺Lb3と、底辺Lb3の両端から延びて互いに一点で交わる一対の斜辺Lb4,Lb4とによって画定された三角形状の領域とされる。本実施形態において、一対の斜辺Lb4,Lb4は同一長さとされ、一対の第二端部領域E2b,E2bのそれぞれは、略二等辺三角形状の領域とされている。第二端部領域E2bを画定する底辺Lb3は、第二中央領域E2aを画定する辺Lb1,Lb2のうち、横中心線CL2と平行な辺Lb1と同一の長さに設定され、該辺Lb1と一致している。なお、本実施形態において、一対の斜辺Lb4,Lb4のそれぞれは、第二主領域E2の内側に僅かに突出した円弧状をなす。これにより、第二主領域E2は、縦中心線CL1の延びる方向に延びた六角形状の領域とされている。
一対の第二副領域N2,N2のそれぞれは、第二主領域E2を画定する外縁の一部を外縁とする領域である。具体的には、一対の第二副領域N2,N2のそれぞれは、底辺Lb5と、底辺Lb5の両端から延びて互いに交わる一対の斜辺Lb6,Lb7とによって画定された三角形状の領域とされる。本実施形態において、第二副領域N2を画定する底辺Lb5は、第二主領域E2の第二端部領域E2bを画定する一対の斜辺Lb4,Lb4のうちの一方の斜辺Lb4と一致している。第二副領域N2を画定する一対の斜辺Lb6,Lb7のうちの一方の斜辺Lb6は、縦中心線CL1と平行をなし、他方の斜辺Lb7は、横中心線CL2と平行をなしている。
上述の如く、第二主領域E2の第二端部領域E2bを画定する斜辺Lb4,Lb4は、第二主領域E2の内側に向けて僅かに突出した円弧状をなすため、第二副領域N2を画定する底辺Lb5についても第二主領域E2の内側に向けて僅かに突出した円弧状をなす。すなわち、第二主領域E2と第二副領域N2との境界は、僅かな円弧状のラインである。
なお、本実施形態において、第二流路Pyを台形状の流路にすべく、一対の第二副領域N2,N2のそれぞれの底辺Lb5は、第二主領域E2の第二端部領域E2bを画定する一対の斜辺Lb4,Lb4のうちの第二方向の他端側にある一方の斜辺Lb4と一致している。
図5及び図6に示す如く、第二伝熱プレート2の第一主領域E1及び第二主領域E2には、複数の凹条及び凸条が形成される。第二伝熱プレート2は、金属プレートをプレス成型することで作製されたもので、第一主領域E1(第一面S1)にある凹条は、第二主領域E2(第二面S2)で凸条を構成し、第一主領域E1(第一面S1)にある凸条は、第二主領域E2(第二面S2)で凹条を構成する。
本実施形態において、第二伝熱プレート2の第一主領域E1及び第二主領域E2の凹条及び凸条は、プレート本体20の第二方向における両端から縦中心線CL1に向かうにつれて先下りするように形成されている。
上記構成の第一伝熱プレート1及び第二伝熱プレート2は、一方向で交互に配置される。これにより、隣り合う第一伝熱プレート1及び第二伝熱プレート2は、互いの凸条同士を交差衝合させるとともに、互いの嵌合部11,21同士を嵌合させる(図11及び図12参照)。
一対の終端プレート3,4のそれぞれは、伝熱プレート1,2と基本的に共通した構成を有し、図1及び図2に示す如く、一方の終端プレート3は、重ね合わされた複数の伝熱プレート1…,2…のうちの最も外側にある二つの伝熱プレート1,2の一方に重ね合わされ、他方の終端プレート4は、重ね合わされた状態で最も外側にある二つの伝熱プレート1,2のうちの他方に重ね合わされている。なお、以下の説明において、便宜上、一方の終端プレート3を第一終端プレートとし、他方の終端プレート4を第二終端プレートとする。
第一終端プレート3及び第二終端プレート4の構成について、具体的に説明すると、第一終端プレート3は、図7及び図8に示す如く、第一面S1と該第一面S1に対して反対側を向く第二面S2とを有する終端プレート本体30と、終端プレート本体30の外周から該終端プレート本体30の第一面S1側に延出する環状の終端嵌合部31とを備える。
第一終端プレート3において、第一面S1は、第一流体Xを流通させる第一流路Px(図2参照)を形成する第一流路形成領域A3を含む。第一終端プレート3は、複数の伝熱プレート1…,2…の外側に配置されるため、終端プレート本体30の第二面S2には、第二流体Yを流通させる第二流路Pyを形成する第二流路形成領域は存在しない。
第一終端プレート3の第一面S1に含まれる第一流路形成領域A3は、図8に示す如く、第一主領域E3と、第一主領域E3と隣接して第一方向における第一主領域E3の両側にある一対の第一副領域N3,N3であって、それぞれが第一終端開口300,300を含む一対の第一副領域N3,N3とを含む。
第一主領域E3は、縦中心線CL1の延びる方向及び横中心線CL2の延びる方向に広がる。具体的には、第一主領域E3は、横中心線CL2を含む第一中央領域E3aと、縦中心線CL1の延びる方向で第一中央領域E3aの両側にある一対の第一端部領域E3b,E3bであって、第一中央領域E3aと連続する一対の第一端部領域E3b,E3bとを含む。
第一中央領域E3aは、横中心線CL2と平行な二辺Lc1,Lc1と縦中心線CL1と平行な二辺Lc2,Lc2とによって画定された矩形状の領域とされる。一対の第一端部領域E3b,E3bのそれぞれは、横中心線CL2と平行な底辺Lc3と、底辺Lc3の両端から延びて互いに一点で交わる一対の斜辺Lc4,Lc4とによって画定された三角形状の領域とされる。本実施形態において、一対の斜辺Lc4,Lc4は同一長さとされ、一対の第一端部領域E3b,E3bのそれぞれは、略二等辺三角形状の領域とされている。第一端部領域E3bを画定する底辺Lc3は、第一中央領域E3aを画定する辺Lc1,Lc2のうち、横中心線CL2と平行な辺Lc1と同一の長さに設定され、該辺Lc1と一致している。なお、本実施形態において、一対の斜辺Lc4,Lc4のそれぞれは、第一主領域E3の内側に僅かに突出した円弧状をなす。これにより、第一主領域E3は、縦中心線CL1の延びる方向に延びた六角形状の領域とされている。
一対の第一副領域N3,N3のそれぞれは、第一主領域E3を画定する外縁の一部を外縁とする領域である。具体的には、一対の第一副領域N3,N3のそれぞれは、底辺Lc5と、底辺Lc5の両端から延びて互いに交わる一対の斜辺Lc6,Lc7とによって画定された三角形状の領域とされる。本実施形態において、第一副領域N3を画定する底辺Lc5は、第一主領域E3の第一端部領域E3bを画定する一対の斜辺Lc4,Lc4のうちの一方の斜辺Lc4と一致している。第一副領域N3を画定する一対の斜辺Lc6,Lc7のうちの一方の斜辺Lc6は、縦中心線CL1と平行をなし、他方の斜辺Lc7は、横中心線CL2と平行をなしている。
上述の如く、第一主領域E3の第一端部領域E3bを画定する斜辺Lc4,Lc4は、第一主領域E3の内側に向けて僅かに突出した円弧状をなすため、第一副領域N3を画定する底辺Lc5についても第一主領域E3の内側に向けて僅かに突出した円弧状をなす。すなわち、第一主領域E3と第一副領域N3との境界は、僅かな円弧状のラインである。
なお、本実施形態において、第一流路Pxを台形状の流路にすべく、一対の第一副領域N3,N3のそれぞれの底辺Lc5は、第一主領域E3の第一端部領域E3bを画定する一対の斜辺Lc4,Lc4のうちの第二方向の一端側にある一方の斜辺Lc4と一致している。
第一終端プレート3において、第二終端開口301,301は、縦中心線CL1を基準として第一終端開口300,300と対称位置に配置されている。
そして、第一終端プレート3の第一主領域E3には、複数の凹条及び凸条が形成される。第一終端プレート3は、金属プレートをプレス成型することで作製されたもので、図7及び図8に示す如く、第一主領域E3(第一面S1)にある凹条は、第二面S2で凸条を構成し、第一主領域E3(第一面S1)にある凸条は、第二面S2で凹条を構成する。
本実施形態において、第一終端プレート3の第一主領域E3の凹条及び凸条は、終端プレート本体30の第二方向における両端から縦中心線CL1に向かうにつれて先下りするように形成されている。すなわち、第一終端プレート3の凹条及び凸条は、第二伝熱プレート2の凹条及び凸条と同形態とされている。
第二終端プレート4は、図9及び図10に示す如く、第一面S1と該第一面S1に対して反対側を向く第二面S2とを有する終端プレート本体40と、終端プレート本体40の外周から該終端プレート本体40の第一面S1側に延出する環状の終端嵌合部41とを備える。
第二終端プレート4において、終端プレート本体40の第二面S2は、隣り合う第一伝熱プレート1とともに第二流体Yを流通させる第二流路Pyを形成する第二流路形成領域A4を含む。第二終端プレート4は、複数の伝熱プレート1…,2…の外側に配置されるため、終端プレート本体40の第一面S1には、第一流体Xを流通させる第一流路Pxを形成する第一流路形成領域は存在しない。
第二終端プレート4の第二面S2に含まれる第二流路形成領域A4は、図9に示す如く、第二主領域E4と、第二主領域E4と隣接して第二方向における第二主領域E4の両側にある一対の第二副領域N4,N4とを含む。
第二主領域E4は、縦中心線CL1の延びる方向及び横中心線CL2の延びる方向に広がる。具体的には、第二主領域E4は、横中心線CL2を含む第二中央領域E4aと、縦中心線CL1の延びる方向で第二中央領域E4aの両側にある一対の第二端部領域E4b,E4bであって、第二中央領域E4aと連続する一対の第二端部領域E4b,E4bとを含む。
第二中央領域E4aは、横中心線CL2と平行な二辺Ld1,Ld1と縦中心線CL1と平行な二辺Ld2,Ld2とによって画定された矩形状の領域とされる。一対の第二端部領域E4b,E4bのそれぞれは、横中心線CL2と平行な底辺Ld3と、底辺Ld3の両端から延びて互いに一点で交わる一対の斜辺Ld4,Ld4とによって画定された三角形状の領域とされる。本実施形態において、一対の斜辺Ld4,Ld4は同一長さとされ、一対の第二端部領域E4b,E4bのそれぞれは、略二等辺三角形状の領域とされている。第二端部領域E4bを画定する底辺Ld3は、第二中央領域E4aを画定する辺Ld1,Ld2のうち、横中心線CL2と平行な辺Ld1と同一の長さに設定され、該辺Ld1と一致している。なお、本実施形態において、一対の斜辺Ld4,Ld4のそれぞれは、第二主領域E4の内側に僅かに突出した円弧状をなす。これにより、第二主領域E4は、縦中心線CL1の延びる方向に延びた六角形状の領域とされている。
一対の第二副領域N4,N4のそれぞれは、第二主領域E4を画定する外縁の一部を外縁とする領域である。具体的には、一対の第二副領域N4,N4のそれぞれは、底辺Ld5と、底辺Ld5の両端から延びて互いに交わる一対の斜辺Ld6,Ld7とによって画定された三角形状の領域とされる。本実施形態において、第二副領域N4を画定する底辺Ld5は、第二主領域E4の第二端部領域E4bを画定する一対の斜辺Ld4,Ld4のうちの一方の斜辺Ld4と一致している。第二副領域N4を画定する一対の斜辺Ld6,Ld7のうちの一方の斜辺Ld6は、縦中心線CL1と平行をなし、他方の斜辺Ld7は、横中心線CL2と平行をなしている。
上述の如く、第二主領域E4の第二端部領域E4bを画定する斜辺Ld4,Ld4は、第二主領域E4の内側に向けて僅かに突出した円弧状をなすため、第二副領域N4を画定する底辺Ld5についても第二主領域E4の内側に向けて僅かに突出した円弧状をなす。すなわち、第二主領域E4と第二副領域N4との境界は、僅かな円弧状のラインである。
なお、本実施形態において、第二流路Pyを台形状の流路にすべく、一対の第二副領域N4,N4のそれぞれの底辺Ld5は、第二主領域E4の第二端部領域E4bを画定する一対の斜辺Ld4,Ld4のうちの第二方向の他端側にある一方の斜辺Ld4と一致している。
第二終端プレート4は、複数の伝熱プレート1…,2…(第一伝熱プレート1…,第二伝熱プレート2…)の外側に配置されるため、第一終端開口及び第二終端開口を有していない。すなわち、第二終端プレート4の第二副領域N4は、非貫通領域とされ、また、縦中心線CL1を基準とした第二副領域N4と対称関係にある領域も非貫通領域とされている。
そして、第二終端プレート4の第二主領域E4には、複数の凹条及び凸条が形成される。第二終端プレート4は、金属プレートをプレス成型することで作製されたもので、図9及び図10に示す如く、第二主領域E4(第二面S2)にある凹条は、第一面S1で凸条を構成し、第二主領域E4(第二面S2)にある凸条は、第一面S1で凹条を構成する。
本実施形態において、第二終端プレート4の第二主領域E4の凹条及び凸条は、終端プレート本体40の第二方向における両端から縦中心線CL1に向かうにつれて先下りするように形成されている。すなわち、第二終端プレート4の凹条及び凸条は、第二伝熱プレート2の凹条及び凸条と同形態とされている。
そして、上記構成の第一終端プレート3は、図11及び図12に示す如く、終端プレート本体30を最も端にある一方の伝熱プレート(本実施形態においては第一伝熱プレート)1のプレート本体10に重ね合わされ、凸条を該伝熱プレート1の凸条と交差衝合させるとともに、終端嵌合部31を該伝熱プレート1の嵌合部11に外嵌させている。また、上記構成の第二終端プレート4は、終端プレート本体40を最も端にある他方の伝熱プレート(本実施形態においては第一伝熱プレート)1のプレート本体10に重ね合わされ、凸条を該伝熱プレート1の凸条と交差衝合させるとともに、終端嵌合部41を該伝熱プレート1の嵌合部11に外嵌させている。
第一ノズル5及び第二ノズル6のそれぞれは、筒状に形成されている。本実施形態において、第一ノズル5及び第二ノズル6のそれぞれは、円筒形状に形成される。これに伴い、第一ノズル5及び第二ノズル6のそれぞれは、円形状の内孔50,60を有する。
第一ノズル5及び第二ノズル6は、内孔50,60の中心線の延びる方向に第一端と第二端とを有する。第一ノズル5は、内孔50を第一終端プレート3の第一終端開口300と連通させている。そして、第一ノズル5の第一端は、第一終端プレート3の終端プレート本体30の第二面S2に接続される。第二ノズル6は、内孔60を第一終端プレート3の第二終端開口301と連通させている。そして、第二ノズル6の第一端は、第一終端プレート3の終端プレート本体30の第二面S2に接続される。
補強プレート7は、第一終端プレート3の終端プレート本体30の第二面S2に重ね合わされた状態で接合される。補強プレート7は、第一終端プレート3の第一終端開口300と対応する位置に第一ノズル5を挿通させる開口(採番しない)を有し、第一終端プレート3の第二終端開口301と対応する位置に第二ノズル6を挿通させる開口(採番しない)を有する。本実施形態において、補強プレート7は、平板状に形成される。これに伴い、第一終端プレート3の第一終端開口300の周囲及び第二終端開口301の周囲は、第一面S1側に突出し、平板状の補強プレート7に密接している。なお、補強プレート7の開口に挿通された第一ノズル5及び第二ノズル6は、補強プレート7にも接続される。
上述の如く、第一ノズル5が設けられるに伴い、第一終端プレート3の第一終端開口300は、第一ノズル5の内孔50と同形且つ同サイズに形成される。すなわち、第一終端プレート3の第一終端開口300は、第一ノズル5の内孔50と同サイズの円形状に形成される。また、第二ノズル6が設けられるに伴い、第一終端プレート3の第二終端開口301は、第二ノズル6の内孔60と同形且つ同サイズに形成される。すなわち、第一終端プレート3の第二終端開口301は、第二ノズル6の内孔60と同サイズの円形状に形成される。
これに対し、第一伝熱プレート1及び第二伝熱プレート2の第一開口100,200は、図13(a)及び図13(b)に示す如く、一方向から見て第一終端プレート3の対応する第一終端開口300全体を包含するサイズで形成される。また、第一伝熱プレート1及び第二伝熱プレート2の第一開口100,200の開口寸法L1であって、当該第一開口100,200のある第一副領域N1と第一主領域E1との境界線Lの両端を結ぶ仮想線VLの延びる方向における当該第一開口100,200の開口寸法L1が、第一終端プレート3の対応する第一終端開口300の同方向の開口寸法L2よりも長く設定されている。
本実施形態において、第一終端開口300は、円形状に形成されるのに対し、第一伝熱プレート1及び第二伝熱プレート2の第一開口100,200は、三角形状に形成されている。より具体的には、第一伝熱プレート1及び第二伝熱プレート2の第一開口100,200は、当該第一開口100,200のある第一副領域N1と第一主領域E1との境界線Lに所定間隔をあけて略平行な底辺Le1と、底辺Le1の一端から延びる第一斜辺Le2であって、第一副領域N1を画定する一対の斜辺La6,La7のうちの一方の斜辺La6と所定間隔をあけて略平行な第一斜辺Le2と、底辺Le1の他端から延びる第二斜辺Le3であって、第一副領域N1を画定する一対の斜辺La6,La7のうちの他方の斜辺La7と所定の間隔をあけて略平行な第二斜辺Le3とによって三角形状に形成されている。第一開口100,200を画定する底辺Le1は、第一副領域N1と第一主領域E1(第一端部領域E1b)との境界線Lの両端を結ぶ仮想線VLの延びる方向において、第一副領域N1と第一主領域E1との境界線Lの長さL3よりも短く、対応する第一終端開口300の開口寸法(内径)L2よりも長く設定されている。すなわち、第一開口100,200は、第一流路形成領域A1の直近で最大開口を有する。
また、本実施形態において、第一伝熱プレート1及び第二伝熱プレート2の第二開口101,201は、図14(a)及び図14(b)に示す如く、一方向から見て第一終端プレート3の対応する第二終端開口301全体を包含するサイズで形成される。また、第一伝熱プレート1及び第二伝熱プレート2の第二開口101,201の開口寸法L4であって、当該第二開口101,201のある第二副領域N2と第二主領域E2との境界線Lの両端を結ぶ仮想線VLの延びる方向における当該第二開口101,201の開口寸法L4は、第一終端プレート3の対応する第二終端開口301の同方向の開口寸法L5よりも長く設定されている。
本実施形態において、第二終端開口301は、円形状に形成されるのに対し、第一伝熱プレート1及び第二伝熱プレート2の第二開口101,201は、三角形状に形成されている。より具体的には、第一伝熱プレート1及び第二伝熱プレート2の第二開口101,201は、当該第二開口101,201のある第二副領域N2と第二主領域E2との境界線Lに所定間隔をあけて略平行な底辺Lf1と、底辺Lf1の一端から延びる第一斜辺Lf2であって、第二副領域N2を画定する一対の斜辺Lb6,Lb7のうちの一方の斜辺Lb6と所定間隔をあけて略平行な第一斜辺Lf2と、底辺Lf1の他端から延びる第二斜辺Lf3であって、第二副領域N2を画定する一対の斜辺Lb6,Lb7のうちの他方の斜辺Lb7と所定の間隔をあけて平行な第二斜辺Lf3とによって三角形状に形成されている。第二開口101,201を画定する底辺Lf1は、第二副領域N2と第二主領域E2(第二端部領域E2b)との境界線Lの両端を結ぶ仮想線VLの延びる方向において、第二副領域N2と第二主領域E2との境界線Lの長さL6よりも短く、対応する第二終端開口301の開口寸法(内径)L5よりも長く設定されている。すなわち、第二開口101,201は、第二流路形成領域A2の直近で最大開口を有する。
本実施形態に係るプレート式熱交換器HEは、図2に示す如く、第一伝熱プレート1のプレート本体10の第一面S1と第二伝熱プレート2のプレート本体20の第一面S1とを対向させるとともに、第一伝熱プレート1のプレート本体10の第二面S2と第二伝熱プレート2のプレート本体20の第二面S2とを対向させた状態で、第一伝熱プレート1及び第二伝熱プレート2が重ね合わされる。すなわち、第一伝熱プレート1と第二伝熱プレート2とが一方向で交互に重ね合わされる。そして、最も外側にある一方の伝熱プレート(本実施形態においては第一伝熱プレート1)におけるプレート本体10の第一面S1と、第一終端プレート3の終端プレート本体30の第一面S1とを対向させた状態で、第一伝熱プレート1と第一終端プレート3とが重ね合わされるとともに、最も外側にある他方の伝熱プレート(本実施形態においては第一伝熱プレート1)におけるプレート本体10の第二面S2と、第二終端プレート4の終端プレート本体40の第二面S2とを対向させた状態で、第一伝熱プレート1と第二終端プレート4とが重ね合わされる。さらに、第一終端プレート3の終端プレート本体30の第二面S2に対し、各開口に第一ノズル5及び第二ノズル6を挿入した補強プレート7が重ね合わされる。この状態で、第一伝熱プレート1、第二伝熱プレート2、第一終端プレート3、第二終端プレート4、第一ノズル5、第二ノズル6,及び補強プレート7は、互いに密接する部位がロウ付けによって接合される。また、流路を画定する部位については、接合に併せて密接面間がロウ付けによってシールされる。
これにより、本実施形態に係るプレート式熱交換器HEにおいて、図2、図11及び図12に示す如く、複数の伝熱プレート1…,2…(第一伝熱プレート1…,第二伝熱プレート2…)は、プレート本体10,20を境にして第一流体Xを流通させる第一流路Pxと第二流体Yを流通させる第二流路Pyとを一方向で交互に形成し、且つそれぞれの第一開口100…,200…を一方向に連ならせて第一流路Pxのみに連通する一対の第一連通路Px1,Px2を形成するとともに、それぞれの第二開口101…,201…を一方向に連ならせて第二流路Pyのみに連通する一対の第二連通路Py1,Py2を形成する。
また、一対の終端プレート3,4は、重ね合わされた複数の伝熱プレート1…,2…の最も端にある二つの伝熱プレート1,1のそれぞれのプレート本体10に終端プレート本体30,40が重ね合わされることにより、終端プレート本体30,40とプレート本体10との間に第一流路Px又は第二流路Pyを形成し、且つ第一終端開口300を第一開口100,200に連ならせて第一連通路Px1,Px2の入口及び出口を第一終端開口300によって形成するとともに、第二終端開口301を第二開口101,201に連ならせて第二連通路Py1,Py2の入口及び出口を第二終端開口301によって形成する。
これにより、この種のプレート式熱交換器HEにおいて、図15に示す如く、一方の第一連通路Px1に供給された第一流体Xは、第一流路Pxを流通した上で何れか他方の第一連通路Px2に流出し、図16に示す如く、一方の第二連通路Py1に供給された第二流体Yは、第二流路Pyを流通した上で何れか他方の第二連通路Py2に流出する。すなわち、プレート式熱交換器HEは、第一流路Pxを流通する第一流体Xと、第二流路Pyを流通する第二流体Yとを伝熱プレート1,2(プレート本体10,20)を介して熱交換させる。
以上のように、本実施形態に係るプレート式熱交換器HEは、少なくとも一対の第一開口100,100,200,200及び一対の第二開口101,101,201,201が形成されたプレート本体10,20を有する複数の伝熱プレート1…,2…であって、それぞれのプレート本体10,20が一方向に重ね合わされることにより、プレート本体10,20を境にして第一流体Xを流通させる第一流路Pxと第二流体Yを流通させる第二流路Pyとを一方向で交互に形成し、且つそれぞれの第一開口100,200を一方向に連ならせて第一流路Pxのみに連通する一対の第一連通路Px1,Px2を形成するとともに、それぞれの第二開口101,201を一方向に連ならせて第二流路Pyのみに連通する一対の第二連通路Py1,Py2を形成する複数の伝熱プレート1…,2…と、複数の伝熱プレート1…,2…の最も端にある二つの伝熱プレート1,1のそれぞれに重ね合わされた一対の終端プレート3,4であって、それぞれが隣り合う伝熱プレート1のプレート本体10と対向する終端プレート本体30,40を有し、当該一対の終端プレート3,4のうちの何れか一方の終端プレート本体30に第一開口100,200と対応する第一終端開口300が形成されるとともに、当該一対の終端プレート3,4のうちの何れか一方の終端プレート本体30に第二開口101,201と対応する第二終端開口301が形成され、伝熱プレート1のプレート本体10に終端プレート本体30,40が重ね合わされることにより、終端プレート本体30,40とプレート本体10との間に第一流路Px又は第二流路Pyを形成し、且つ第一終端開口300を第一開口100,200に連ならせて少なくとも第一連通路Px1,Px2の入口又は出口の何れか一方を第一終端開口300によって形成した一対の終端プレート3,4と、配管が接続される筒状の第一ノズル5であって、終端プレート3の第一終端開口300に内孔50を連通させて該終端プレート3に接続された第一ノズル5とを備え、各伝熱プレート1,2のプレート本体10,20は、第一流路Pxを形成する第一流路形成領域A1を含む第一面S1と、第一面S1に対して反対側を向く第二面S2であって、第二流路Pyを形成する第二流路形成領域A2を含む第二面S2とを有し、第一流路形成領域A1は、第二流路形成領域A2と重複する第一主領域E1と、第一主領域E1と隣接して一方向と直交する方向における第一主領域E1の両側にある一対の第一副領域N1,N1であって、それぞれが第一開口100,200を含む一対の第一副領域N1,N1とを有し、第一終端開口300は、連通する第一ノズル5の内孔50と同形及び同サイズに形成され、一対の第一開口100,100,200,200のうちの少なくとも何れか一方の第一開口100,200であって、複数の伝熱プレート1…,2…のうちの一方向に連続的に並ぶ少なくとも一部の伝熱プレート1、2の第一開口100,200は、一方向から見て、対応する第一終端開口300全体を包含するサイズで形成されるとともに、当該第一開口100,200のある第一副領域N1と第一主領域E1との境界線Lの両端を結ぶ仮想線VLの延びる方向における当該第一開口100,200の開口寸法L1は、対応する第一終端開口300の同方向の開口寸法L2よりも長く設定されている。
これにより、一対の第一連通路Px1,Px2のうちの何れか一方において、該第一連通路Px1,Px2の入口又は出口よりも流路断面の大きな流路が含まれる。すなわち、第一連通路Px1,Px2のうち、複数の伝熱プレート1…,2…のうちの一方向に連続的に並ぶ少なくとも一部の伝熱プレート1,2のそれぞれの第一開口100,200が連なって形成される部分が、該第一連通路Px1,Px2の入口又は出口よりも大径な流路となる。これにより、第一連通路Px1,Px2における大径の流路での第一流体Xの圧力損失が、第一ノズル5及び該第一ノズル5に接続される配管によって形成される流路での第一流体Xの圧力損失よりも小さくなる。
また、第一開口100,200のある第一副領域N1と第一主領域E1との境界線Lの両端を結ぶ仮想線VLの延びる方向における当該第一開口100,200の開口寸法L1が、対応する第一終端開口300の同方向の開口寸法L2よりも長く設定されているため、第一連通路Px1,Px2の大径の流路において、第一流路Pxに向けて(第一副領域N1と第一主領域E1との境界に向けて)大きく開口する。これにより、第一連通路Px1,Px2と第一流路Pxとの接続部分での流路断面の変化が大きくなることが抑えられるため、第一流体Xにおける圧力損失が大きくなることが抑えられる。
従って、上記構成のプレート式熱交換器HEによれば、第一流体Xの流通経路の一部である少なくとも一方の第一連通路Px1,Px2での流通性能が向上する。
本実施形態においては、一対の終端プレート3,4のうちの一方の終端プレート3の終端プレート本体30には、一対の第一開口100,100,200,200のそれぞれに対応した一対の第一終端開口300,300が形成されるとともに、各第一終端開口300,300に内孔50を連通させた一対の第一ノズル5,5が接続され、一対の第一終端開口300,300のそれぞれは、対応する第一ノズル5の内孔50と同形及び同サイズに形成され、一対の第一終端開口300,300のそれぞれと対応する一対の第一開口100,100,200,200であって、複数の伝熱プレート1…,2…のうちの一方向に連続的に並ぶ少なくとも一部の伝熱プレート1,2の一対の第一開口100,100,200,200は、一方向から見て、対応する第一終端開口300,300全体を包含するサイズで形成されるとともに、第一開口100,200のある第一副領域N1と第一主領域E1との境界線Lの両端を結ぶ仮想線VLの延びる方向における当該第一開口100,200の開口寸法L1は、対応する第一終端開口300の同方向の開口寸法L2よりも長く設定されている。これにより、一対の第一連通路Px1,Px2のそれぞれにおいて、複数の伝熱プレート1…,2…のうちの一方向に連続的に並ぶ少なくとも一部の伝熱プレート1,2の第一開口100,200が連なって形成される部分が、該第一連通路Px1,Px2の入口又は出口よりも大径な流路となる。そのため、一対の第一連通路Px1,Px2のそれぞれにおける大径の流路での第一流体Xの圧力損失が、第一ノズル5及び該第一ノズル5に接続される配管によって形成される流路での第一流体Xの圧力損失よりも小さくなる。
また、第一開口100,200のある第一副領域N1と第一主領域E1との境界線Lの両端を結ぶ仮想線VLの延びる方向における当該第一開口100,200の開口寸法L1が、終端プレート3の対応する第一終端開口300の同方向の開口寸法L2よりも長く設定されているため、一対の第一連通路Px1,Px2のそれぞれにおける大径の流路において、第一流路Pxに向けて(第一副領域N1と第一主領域E1との境界に向けて)大きく開口する。これにより、一方の第一連通路Px1と第一流路Pxとの接続部分、及び他方の第一連通路Px2と第一流路Pxとの接続部分での流路断面の変化が抑えられるため、第一流体Xの圧力損失が大きくなることが抑えられる。
特に、複数の伝熱プレート1…,2…のそれぞれの第一開口100,200は、一方向から見て、対応する第一終端開口300全体を包含するサイズで形成されるとともに、当該第一開口100,200のある第一副領域N1と第一主領域E1との境界線Lの両端を結ぶ仮想線VLの延びる方向における当該第一開口100,200の開口寸法L1は、対応する第一終端開口300の同方向の開口寸法L2よりも長く設定されているため、第一連通路Px1,Px2の全長に亘り、第一終端開口300によって構成される第一連通路Px1,Px2の入口又は出口よりも大径の流路となる上に、第一連通路Px1,Px2の全長に亘り、第一流路Pxとの接続部分で該第一流路Pxに向けて(第一副領域N1と第一主領域E1との境界に向けて)大きく開口する。従って、第一連通路Px1,Px2全体での圧力損失が抑えられるとともに、第一連通路Px1,Px2と第一流路Pxとの接続部分全域での圧力損失が抑えられる。
また、本実施形態に係るプレート式熱交換器HEは、配管が接続される筒状の第二ノズル6であって、終端プレート3の第二終端開口301に内孔60を連通させて該終端プレート3に接続された第二ノズル6を備え、第二流路形成領域A2は、第一流路形成領域A1と重複する第二主領域E2と、第二主領域E2と隣接して一方向と直交する方向における第二主領域E2の両側にある一対の第二副領域N2,N2であって、それぞれが第二開口101,201を含む一対の第二副領域N2,N2とを有し、第二終端開口301は、連通する第二ノズル6の内孔60と同形及び同サイズに形成され、一対の第二開口101,101,201,201のうちの少なくとも何れか一方の第二開口101,201であって、複数の伝熱プレート1…,2…のうちの一方向に連続的に並ぶ少なくとも一部の伝熱プレート1,2の第二開口101,201は、一方向から見て、対応する第二終端開口301全体を包含するサイズで形成されるとともに、当該第二開口101,201のある第二副領域N2と第二主領域E2との境界線Lの両端を結ぶ仮想線VLの延びる方向における当該第二開口101,201の開口寸法L4は、対応する第二終端開口301の同方向の開口寸法L5よりも長く設定されている。これにより、一対の第二連通路Py1,Py2のうちの何れか一方の第二連通路Py1,Py2において、該第二連通路Py1,Py2の入口又は出口よりも流路断面の大きな流路が含まれる。すなわち、第二連通路Py1,Py2のうち、複数の伝熱プレート1…,2…のうちの一方向に連続的に並ぶ少なくとも一部の伝熱プレート1,2のそれぞれの第二開口101,201が連なって形成される部分が、該第二連通路Py1,Py2の入口又は出口よりも大径な流路となる。これにより、第二連通路Py1,Py2における大径の流路での第二流体Yの圧力損失が、第二ノズル6及び該第二ノズル6に接続される配管によって形成される流路での第二流体Yの圧力損失よりも小さくなる。
また、第二開口101,201のある第二副領域N2と第二主領域E2との境界線Lの両端を結ぶ仮想線VLの延びる方向における当該第二開口101,201の開口寸法L4が、対応する第二終端開口301の同方向の開口寸法L5よりも長く設定されているため、第二連通路Py1,Py2の大径の流路において、第二流路Pyに向けて(第二副領域N2と第二主領域E2との境界に向けて)大きく開口する。これにより、第二連通路Py1,Py2と第二流路Pyとの接続部分での流路断面の変化が大きくなることが抑えられるため、第二流体Yにおける圧力損失が大きくなることが抑えられる。
従って、上記構成のプレート式熱交換器によれば、第二流体の流通経路の一部である少なくとも一方の第二連通路での流通性能も向上する。
本実施形態において、一対の終端プレート3,4のうちの一方の終端プレート3の終端プレート本体30には、一対の第二開口101,101,201,201のそれぞれに対応した一対の第二終端開口301,301が形成されるとともに、各第二終端開口301,301に内孔60を連通させた一対の第二ノズル6,6が接続され、一対の第二終端開口301,301のそれぞれは、対応する第二ノズル6,6の内孔60と同形及び同サイズに形成され、一対の第二終端開口301,301のそれぞれと対応する一対の第二開口101,101,201,201であって、複数の伝熱プレート1…,2…のうちの一方向に連続的に並ぶ少なくとも一部の伝熱プレート1,2の一対の第二開口101,101,201,201は、一方向から見て、対応する第二終端開口301全体を包含するサイズで形成されるとともに、第二開口101,201のある第二副領域N2と第二主領域E2との境界線Lの両端を結ぶ仮想線VLの延びる方向における当該第二開口101,201の開口寸法L4は、対応する第二終端開口301の同方向の開口寸法L5よりも長く設定されているため、一対の第二連通路Py1,Py2のそれぞれにおいて、複数の伝熱プレート1…,2…のうちの一方向に連続的に並ぶ少なくとも一部の伝熱プレート1,2の第二開口101,101,201,201が連なって形成される部分が、該第二連通路Py1,Py2の入口又は出口よりも大径な流路となる。そのため、一対の第二連通路Py1,Py2のそれぞれにおける大径の流路での第二流体Yの圧力損失が、第二ノズル6及び該第二ノズル6に接続される配管によって形成される流路での第二流体Yの圧力損失よりも小さくなる。
また、第二開口101,201のある第二副領域N2と第二主領域E2との境界線Lの両端を結ぶ仮想線VLの延びる方向における当該第二開口101,201の開口寸法L4が、終端プレート3の対応する第二終端開口301の同方向の開口寸法L5よりも長く設定されているため、一対の第二連通路Py1,Py2のそれぞれにおける大径の流路において、第二流路Pyに向けて(第二副領域N2と第二主領域E2との境界に向けて)大きく開口する。これにより、一方の第二連通路Py1と第二流路Pyとの接続部分、及び他方の第二連通路Py2と第二流路Pyとの接続部分での流路断面の変化が抑えられるため、第二流体Yの圧力損失が大きくなることが抑えられる。
特に、複数の伝熱プレート1…,2…のそれぞれの第二開口101,201は、一方向から見て、対応する第二終端開口301全体を包含するサイズで形成されるとともに、当該第二開口101,201のある第二副領域N2と第二主領域E2との境界線Lの両端を結ぶ仮想線VLの延びる方向における当該第二開口101,201の開口寸法L4は、対応する第二終端開口301の同方向の開口寸法L5よりも長く設定されるため、第二連通路Py1,Py2の全長に亘り、第二終端開口301によって構成される第二連通路Py1,Py2の入口又は出口よりも大径の流路となる上に、第二連通路Py1,Py2の全長に亘り、第二流路Pyとの接続部分で該第二流路Pyに向けて(第二副領域N2と第二主領域E2との境界に向けて)大きく開口する。従って、第二連通路Py1,Py2全体での圧力損失が抑えられるとともに、第二連通路Py1,Py2と第二流路Pyとの接続部分全域での圧力損失が抑えられる。
以上のように、本実施形態に係るプレート式熱交換器HEによれば、少なくとも第一流体Xの流路での流通性能を向上させることができるという優れた効果を奏し得る。
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。
例えば、上記実施形態において、第一ノズル5及び第二ノズル6が円筒状に形成されるに伴い、第一終端プレート3の第一終端開口300が円形状に形成されたが、これに限定されない。例えば、図17(a)に示す如く、第一ノズル5が角筒状に形成された場合には、第一終端プレート3の第一終端開口300は、第一ノズル5の内孔に対応した四角形状に形成されてもよい。すなわち、第一終端プレート3の終端プレート本体30に形成された第一終端開口300は、連通する第一ノズル5の内孔と同形及び同サイズに形成されればよい。この場合においても、複数の伝熱プレート1…,2…のそれぞれの第一開口100,200は、一方向から見て終端プレート3の対応する第一終端開口300全体を包含するサイズで形成されるとともに、当該第一開口100,200のある第一副領域N1と第一主領域E1との境界線Lの両端を結ぶ仮想線VLの延びる方向における当該第一開口100,200の開口寸法L1が、終端プレート3の対応する第一終端開口300の同方向の開口寸法L2よりも長く設定されることは勿論である。
また、図17(b)に示す如く、第一終端プレート3の終端プレート本体30に形成された第二終端開口301についても、同様である。すなわち、第二終端開口301は、連通する第二ノズル6の内孔と同形及び同サイズに形成されればよい。この場合においても、複数の伝熱プレート1…,2…のそれぞれの第二開口101,201は、一方向から見て終端プレート3の対応する第二終端開口301全体を包含するサイズで形成されるとともに、当該第二開口101,201のある第二副領域N2と第二主領域E2との境界線Lの両端を結ぶ仮想線VLの延びる方向における当該第二開口101,201の開口寸法L4が、終端プレート3の対応する第二終端開口301の同方向の開口寸法L5よりも長く設定されることは勿論である。
上記実施形態において、複数の伝熱プレート1…,2…の第一開口100,200が第一副領域N1の形状に即して三角形状に形成されたが、これに限定されない。例えば、図18(a)に示す如く、複数の伝熱プレート1…,2…の第一開口100,200は、楕円形状であってもよい。また、第一開口100,200は、楕円形状以外に、長方形状等の多角形状であってもよい。但し、第一開口100,200は、一方向から見て終端プレート3の対応する第一終端開口300全体を包含するサイズで形成されるとともに、当該第一開口100,200のある第一副領域N1と第一主領域E1との境界線Lの両端を結ぶ仮想線VLの延びる方向における当該第一開口100,200の開口寸法L1が、終端プレート3の対応する第一終端開口300の同方向の開口寸法L2よりも長く設定されることは勿論である。
また、図18(b)に示す如く、複数の伝熱プレート1…,2…の第二開口101,201についても、同様に、楕円形状や、長方形状等の多角形状であってもよい。但し、第二開口101,201は、一方向から見て終端プレート3の対応する第二終端開口301全体を包含するサイズで形成されるとともに、当該第二開口101,201のある第二副領域N2と第二主領域E2との境界線Lの両端を結ぶ仮想線VLの延びる方向における当該第二開口101,201の開口寸法L4が、終端プレート3の対応する第二終端開口301の同方向の開口寸法L5よりも長く設定されることは勿論である。
上記実施形態において、複数の伝熱プレート1…,2…の全ての第一開口100,200が同形で且つ同サイズに形成されたが、これに限定されない。例えば、複数の伝熱プレート1…,2…(全ての伝熱プレート1…,2…)のうちの一部の伝熱プレート1…,2…であって、一方向に連続して配置される複数の伝熱プレート1…、2…の第一開口100,200が、一方向から見て終端プレート3の対応する第一終端開口300全体を包含するサイズで形成されるとともに、当該第一開口100,200のある第一副領域N1と第一主領域E1との境界線Lの両端を結ぶ仮想線VLの延びる方向における当該第一開口100,200の開口寸法L1が、終端プレート3の対応する第一終端開口300の同方向の開口寸法L2よりも長く設定され、残りの伝熱プレート1…,2…の第一開口100,200が第一終端開口300と同形で且つ同サイズで形成されてもよい。このようにすれば、第一連通路Px1,Px2の一部に第一終端開口300よりも大径の流路が含まれるため、その部分での第一流体Xの圧力損失を低減させることができる。
また、上記実施形態において、複数の伝熱プレート1…,2…の全ての第二開口101,201が同形で且つ同サイズに形成されたが、これに限定されない。例えば、複数の伝熱プレート1…,2…(全ての伝熱プレート1…,2…)のうちの一部の伝熱プレート1…,2…であって、一方向に連続して配置される複数の伝熱プレート1…、2…の第二開口101,201が、一方向から見て終端プレート3の対応する第二終端開口301全体を包含するサイズで形成されるとともに、当該第二開口101,201のある第二副領域N2と第二主領域E2との境界線Lの両端を結ぶ仮想線VLの延びる方向における当該第二開口101,201の開口寸法L4が、終端プレート3の対応する第二終端開口301の同方向の開口寸法L5よりも長く設定され、残りの伝熱プレート1…,2…の第二開口101,201が第二終端開口301と同形で且つ同サイズで形成されてもよい。このようにすれば、第二連通路Py1,Py2の一部に第二終端開口301よりも大径の流路が含まれるため、その部分での第二流体Yの圧力損失を低減させることができる。
上記実施形態において、伝熱プレート1,2に形成される一対の第一開口100,200及び一対の第二開口101,201のそれぞれが、終端プレート3の対応する開口(第一終端開口300、第二終端開口301)よりも大きなサイズに形成されたが、これに限定されない。例えば、伝熱プレート1,2に形成される一対の第一開口100,200及び一対の第二開口101,201のうち、一つの第一開口100,200のみが、終端プレート3の対応する開口(第一終端開口300)よりも大きく形成され、他の開口が、終端プレート3の開口(第一終端開口300、第二終端開口301)と同形且つ同サイズに形成されてもよい。すなわち、伝熱プレート1,2に形成される一対の第一開口100,200及び一対の第二開口101,201のうち、少なくとも一つの第一開口100,200のみが、終端プレート3の対応する開口(第一終端開口300)よりも大きく形成されればよい。このようにしても、少なくとも一つの第一連通路Px1,Px2が大径の流路を含むことになるため、その大径の流路での第一流体Xの圧力損失を低減することができる。
上記実施形態において、複数の伝熱プレート1…,2…を同一形態で形成し、一方向に重ね合わせる際に、伝熱プレート1,2を一つおきに一方向に延びる仮想線を中心にして180°回転させて配置することで、凹条及び凸条の配置(傾斜方向)を異にした二種類の伝熱プレート1,2となるようにしたが、これに限定されない。例えば、凹条及び凸条の傾斜態様を異にする二種類の伝熱プレート(180°回転させると隣り合う凸条同士が交差衝合しない二種類の伝熱プレート)1,2を交互に配置してもよいし、一対の第一開口100,200及び一対の第二開口101,201のそれぞれが対称位置ではない二種類の伝熱プレート1,2(180°回転させると開口が一方向に連ならない配置にされた伝熱プレート)を交互に配置してもよい。
また、上記実施形態において、ロウ付けを前提に、伝熱プレート1,2が嵌合部11,21を備えたが、これに限定されない。例えば、プレート本体10,20のみを備えた伝熱プレート1,2であってもよい。すなわち、プレート本体10,20自身が伝熱プレート1,2を構成するものであってもよい。この場合、隣り合う伝熱プレート1,2間には、各流路を画定するためのガスケットが介装され、伝熱プレート1,2間の必要箇所がシールされればよい。
上記実施形態において、第一終端プレート3の終端プレート本体30に一対の第一終端開口300,300及び一対の第二終端開口301,301が形成されたが、これに限定されない。例えば、一対の第一終端開口300,300のうちの一方の第一終端開口300が第一終端プレート3に形成され、他方の第一終端開口300が第二終端プレート4に形成されてもよい。この場合、第一ノズル5は、第一終端開口300の配置に応じて配置された上で第一終端プレート3又は第二終端プレート4に接続されればよい。また、一対の第二終端開口301,301のうちの一方の第二終端開口301が第一終端プレート3に形成され、他方の第二終端開口301が第二終端プレート4に形成されてもよい。この場合、第二ノズル6は、第二終端開口301の配置に応じて配置された上で第一終端プレート3又は第二終端プレート4に接続されればよい。
上記実施形態において、第一終端プレート3の第一終端開口300の周囲及び第二終端開口301の周囲を突出させることで、平板状の補強プレート7と第一終端プレート3との密接性を確保したが、これに限定されない。例えば、図19に示す如く、終端プレート3の第一終端開口300及び第二終端開口301の少なくとも何れか一方(図19においては、第二終端開口301)の周囲を補強プレート7側に突出させることなく、平板状の補強プレート7に第一ノズル5及び第二ノズル6の少なくとも何れか一方(図19においては、第二ノズル6)を挿通させて第一終端プレート3に密接させるようにしてもよい。
また、図20に示す如く、終端プレート3の第一終端開口300及び第二終端開口301の少なくとも何れか一方(図20においては、第二終端開口301)の周囲を補強プレート7側に突出させることなく、平板状の補強プレート7と第一終端プレート3との間に環状のスペーサ70を介装し、平板状の補強プレート7に差し込まれた第一ノズル5及び第二ノズル6の少なくとも何れか一方(図20においては、第二ノズル6)をスペーサ70に密接させるようにしてもよい。
また、図21に示す如く、終端プレート3の第一終端開口300及び第二終端開口301の少なくとも何れか一方(図21においては、第二終端開口301)の周囲を補強プレート7側に突出させることなく、第一終端プレート3の形態に応じて屈曲させた補強プレート7を第一終端プレート3に重ね合わせ、該補強プレート7に第一ノズル5及び第二ノズル6の少なくとも何れか一方(図21においては、第二ノズル6)を挿通させて第一終端プレート3に密接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A1の第一副領域N1が三角形状に形成されたが、これに限定されない。例えば、第一副領域N1は、縦中心線CL1を境にした第二方向の何れか一端側の四角状の領域とされてもよい。この場合、第二副領域N2は、縦中心線CL1を境にした第二方向の何れか他端側の四角状の領域とされてもよい。より具体的には、第一副領域N1及び第二副領域N2は、縦中心線CL1を境界とした領域であって、第一副領域N1が第二方向の一端側の四角状の領域とされ、第二副領域N2が第二方向の他端側の四角状の領域とされてもよい。
この場合、第一副領域N1と第一主領域E1との境界線Lは、第二方向に延びるため、第一開口100,200は、第二方向に延びる境界線の延びる方向で対応する第一終端開口300の開口幅よりも大きく形成される。また、第二開口101,201についても、第二終端開口301よりも大きいサイズに設定される場合には、第二開口101,201は、第二方向に延びる境界線の延びる方向で対応する第二終端開口301の開口幅よりも大きく形成される。