JP7181241B2 - プレート式熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は、複数の伝熱プレートが重ね合わされたプレート式熱交換器に関する。

従来から、図２０に示すような、複数の伝熱プレート５０１が重ね和されたプレート式熱交換器５００が知られている（特許文献１参照）。具体的に、各伝熱プレート５０１では、一方の面の凹部と他方の面の凸部とが表裏の関係となり且つ一方の面の凸部と他方の面の凹部とが表裏の関係となるように、交互に繰り返される同じ大きさの凹部と凸部とが両面に配置されている。そして、この伝熱プレート５０１が重ね合わされることで、伝熱プレート５０１の重ね合わせ方向において、第一流体が流通可能な第一流路Ｒａと第二流体が流通可能な第二流路Ｒｂとが、各伝熱プレート５０１を介して交互に形成される。これら第一流路Ｒａと第二流路Ｒｂとの流路断面積は、同じである。

このプレート式熱交換器５００では、第一流体が第一流路Ｒａを流れると共に第二流体が第二流路Ｒｂを流れることで、第一流路Ｒａと第二流路Ｒｂとを隔てている伝熱プレート５０１を通じて第一流体と第二流体とが熱交換する。

実用新案登録第３２２２５４６号公報

上記のプレート式熱交換器５００において、一方の流体（第一流体）として、例えば、熱交換によって層変化する流体（第二流体と特性の異なる流体）が用いられる場合、第一流体が第二流体と熱交換することによって第一流路を規定する伝熱プレート５０１の面上に液膜が形成されるため、十分な熱交換性能を得るためには、第一流路Ｒａでの第一流体の流速を第二流路Ｒｂでの第二流体の流速に比べて大きくすることで前記液膜の流れを乱す必要がある。

しかし、第一流路Ｒａと第二流路Ｒｂとの流路断面積が同じであるため、第一流体の流速を第二流体の流速に比べて十分に大きくし難く、即ち、第一流体と第二流体との流速の差が十分に生じず、これにより、上記のプレート式熱交換器５００において十分な熱交換性能が得られなかった。

そこで、本発明は、特性の異なる第一流体と第二流体とを熱交換させる場合にも十分な熱交換性能が得られるプレート式熱交換器を提供することを課題とする。

本発明のプレート式熱交換器は、
第一面と該第一面に対して反対向きの第二面とをそれぞれ有し且つ前記第一面と直交する第一方向において前記第一面同士が対向するように重ね合わされる二つの伝熱プレートによって構成される伝熱プレート対を複数備え、
前記複数の伝熱プレート対が前記第一方向において前記第二面同士が対向するように重ね合わされた状態において、対向する第一面間のそれぞれに第一流体が前記第一方向と直交する第二方向に流通可能な第一流路が形成されると共に、対向する第二面間のそれぞれに第二流体が前記第二方向に流通可能な第二流路が形成され、
前記複数の伝熱プレート対に含まれる複数の伝熱プレートのそれぞれにおいて、
前記第一面は、前記第二方向に沿って延びる少なくとも一つの第一面側凸条及び前記第二方向に沿って延びる少なくとも一つの第一面側凹条を有し、
前記第二面は、前記第一面の前記第一面側凸条と表裏の関係にある少なくとも一つの第二面側凹条及び前記第一面の前記第一面側凹条と表裏の関係にある少なくとも一つの第二面側凸条を有し、
各伝熱プレート対では、前記対向する第一面のそれぞれにおいて前記第一面側凸条と前記第一面側凹条とが前記第一方向及び前記第二方向のそれぞれと直交する第三方向に交互に並ぶことで、対向する第一面側凸条によって構成される凸条対が前記第三方向に複数並び、
前記第三方向に並ぶ複数の凸条対のうちの少なくとも一つの凸条対である第一凸条対では、前記対向する第一面側凸条同士が前記第一方向に間隔をあけて対向し、前記複数の凸条対のうちの残りの凸条対である第二凸条対では、前記対向する第一面側凸条同士が互いに当接している。

このように、第一凸条対において第一面側凸条同士が間隔をあけて対向することで、該位置において対向する第一面側凸条同士が当接する場合に比べて第一流路を規定する伝熱プレート（第一面）の第一方向の間隔が大きくなるため第一流路の流路断面積が大きくなると共に、第一凸条対と対応する位置（即ち、第三方向の同じ位置）での第二流路を規定する伝熱プレート（第二面）の第一方向の間隔が小さくなるため、第二流路の流路断面積が小さくなり、これにより、第一流路と第二流路との流路断面積の差が大きくなる。このため、第一流路を流れる第一流体の流速と第二流路を流れる第二流体の流速の差を大きくし易くなり、その結果、特性の異なる第一流体と第二流体とを熱交換させる場合においても、十分な熱交換性能が得られる。

前記プレート式熱交換器では、
前記第一凸条対を構成する前記第一面側凸条は、該第一面側凸条を前記第三方向に横断する溝部を前記第二方向の途中位置に少なくとも一つ有してもよい。

このように、第一凸条対を構成する第一面側凸条にリブ状の部位（溝部）を設けることで、該部位の強度を向上させることができる。

また、前記プレート式熱交換器において、
前記対向する第二面のうちの一方の第二面の複数の第二面側凸条のそれぞれと、前記対向する第二面のうちの他方の第二面の複数の第二面側凸条のそれぞれとは、互いに接触しないように前記第三方向にずれた位置に配置されてもよい。

かかる構成によれば、対向する第二面において、対向する第二面側凸条同士が接触しないように互いに第三方向にずれているため、対向する第二面間に形成される第二流路を第二流体が第二方向に流れるときに第二流体の第三方向への移動も可能となり、これにより、第二流体の流れ（流量）における第三方向の偏りが抑えられ、その結果、前記偏りに起因する熱交換性能の低下を防ぐことができる。

この場合、
前記一方の第二面の前記第二面側凸条が前記他方の第二面の前記第二面側凹条と対向すると共に前記一方の第二面の前記第二面側凹条が前記他方の第二面の前記第二面側凸条と対向することが好ましい。

かかる構成によれば、第二方向から見て第二流路が蛇行するように第三方向に延び（図１３参照）、これにより、第三方向の各位置において、対向する第二面同士の間隔（第一方向の間隔）が一定又は略一定となるため、第二流体の流れにおける第三方向の偏りがより抑えられ、これにより、前記偏りに起因する熱交換性能の低下をより確実に防ぐことができる。

また、前記プレート式熱交換器では、
前記対向する第二面のうちの少なくとも片方の第二面は、前記第二方向と交差する方向に延びる少なくとも一つの障壁用凸条を有し、
前記障壁用凸条は、相手側の第二面の前記複数の第二面側凸条と当接してもよい。

かかる構成によれば、第二流体が第二流路、詳しくは、第二面側凹条に沿って流れるときに障壁用凸条に衝突して第二流体の流れに乱れ（乱流等）が生じるため、熱交換性能が向上する。

この場合、
前記少なくとも一つの障壁用凸条は、前記対向する第二面のそれぞれに配置され、
前記対向する第二面のうちの前記一方の第二面の前記少なくとも一つの障壁用凸条と、前記対向する第二面のうちの前記他方の第二面の前記少なくとも一つの障壁用凸条とは、前記第二方向において異なる位置に配置されることが好ましい。

対向する第二面のそれぞれの障壁用凸条が第二方向の同じ位置に配置されると、この位置における第二流路の流路幅（第一方向の寸法）が小さく又は無くなって第二流路の流通抵抗が大きくなり過ぎる。しかし、上記構成のように、一方の第二面の障壁用凸条と他方の第二面の障壁用凸条との第二方向の位置を異ならせることで各位置での流路幅を確保して第二流路の流通抵抗が大きくなり過ぎることを防ぎつつ、一方の第二面と他方の第二面とのそれぞれに設けられた障壁用凸条のそれぞれに第二流体が衝突することで第二流路における第二流体の流れに十分な乱れを生じさせることができる。

さらに、
前記対向する第二面のそれぞれにおいて、前記障壁用凸条の頂部と各第二面側凸条の頂部との前記第一方向の位置は、同じであることがより好ましい。

かかる構成によれば、第二流路において第二方向に連通した領域、即ち、第二流体が第二方向に流れるときに、伝熱プレートに衝突せずに通過できる領域が生じないため（図１３参照）、第二流体の流れの偏りの発生を防ぐことができ、これにより、前記流れの偏りに起因する熱交換性能の低下を防ぐことができる。

以上より、本発明によれば、特性の異なる第一流体と第二流体とを熱交換させる場合にも十分な熱交換性能が得られるプレート式熱交換器を提供することができる。

図１は、本実施形態に係るプレート式熱交換器の斜視図である。 図２は、前記プレート式熱交換機の分解斜視図である。 図３は、前記プレート式熱交換器が備える第一伝熱プレートを第一面側から見た図である。 図４は、前記第一伝熱プレートを第二面側から見た図である。 図５は、前記プレート式熱交換器が備える第二伝熱プレートを第一面側から見た図である。 図６は、前記第二伝熱プレートを第二面側から見た図である。 図７は、図３においてＶＩＩで示す囲まれた部位の拡大図である。 図８は、図４においてＶＩＩＩで示す囲まれた部位の拡大図である。 図９は、図７におけるＩＸ－ＩＸ位置での断面図である。 図１０は、図５においてＸで示す囲まれた部位の拡大図である。 図１１は、図６においてＸＩで示す囲まれた部位の拡大図である。 図１２は、図１１におけるＸＩＩ－ＸＩＩ位置での断面図である。 図１３は、複数の伝熱プレートが重ね合わされた状態の横断面における一部拡大図である。 図１４は、図１３におけるＸＩＶ－ＸＩＶ位置での断面図である。 図１５は、前記プレート式熱交換器の流路構成を説明するための図である。 図１６は、第一流路内での第一流体の流れを示す図である。 図１７は、第二流路内での第二流体の流れを示す図である。 図１８は、他実施形態に係る伝熱プレートにおける主伝熱部の一部拡大図である。 図１９は、図１８におけるＸＩＸ－ＸＩＸ位置での断面図である。 図２０は、従来のプレート式熱交換器の縦断面図である。

以下、本発明の一実施形態について、図１～図１７を参照しつつ説明する。

本実施形態に係るプレート式熱交換器（以下、単に「熱交換器」とも称する。）は、図１及び図２に示すように、所定の方向に重ね合わされる複数の伝熱プレート２、３を備える。また、熱交換器１は、複数の伝熱プレート２、３を前記所定の方向の外側から挟み込む一対のフレームプレート（端部プレート）４を備える。これら複数の伝熱プレート２、３における各伝熱プレート２、３間に、流体Ａ、Ｂの流通可能な流路Ｒａ、Ｒｂが形成されている。具体的な構成は、以下の通りである。

本実施形態の熱交換器１は、三つ以上の矩形状の伝熱プレート２、３を備え、これら三つ以上の伝熱プレート２、３は、二種類の伝熱プレートを含む。以下の説明では、二種類の伝熱プレート２、３のうちの一方の伝熱プレートを第一伝熱プレート２とも称し、二種類の伝熱プレート２、３のうちの他方の伝熱プレートを第二伝熱プレート３とも称する。また、伝熱プレート２、３が重ね合わされる方向（所定の方向）を直交座標系のＸ軸方向（第一方向）とし、伝熱プレート２、３の短辺方向を直交座標系のＹ軸方向（第三方向）とし、伝熱プレート２、３の長辺方向を直交座標系のＺ軸方向（第二方向）とする。

これら二種類の伝熱プレート、即ち、第一伝熱プレート２と第二伝熱プレート３とは、共通する構成を有する。このため、以下では、先ず、第一伝熱プレート２及び第二伝熱プレート３の共通する構成について説明する。

伝熱プレート２、３は、図２～図６に示すように、第一面Ｓａ１、Ｓｂ１と該第一面Ｓａ１、Ｓｂ１に対して反対向きの第二面Ｓａ２、Ｓｂ２とを有する伝熱部２０、３０と、伝熱部２０、３０の外周縁の全域から該伝熱部２０、３０と面交差する方向に延出する環状の嵌合部２１、３１と、を備える。本実施形態の伝熱プレート２、３は、金属プレート（薄板）がプレス成型されることによって形成されている。

伝熱部２０、３０は、Ｘ軸方向と直交する方向に広がり、Ｘ軸方向に厚みを有する。このため、Ｘ軸方向に重ね合わされる複数の伝熱プレート２、３の各伝熱部２０、３０における第一面Ｓａ１、Ｓｂ１及び第二面Ｓａ２、Ｓｂ２は、Ｘ軸方向に並ぶ。本実施形態の伝熱部２０、３０は、Ｘ軸方向から見てＺ軸方向に長尺な矩形状である（図３～図６参照）。

また、伝熱部２０、３０は、凹部２２、３２及び凸部２３、３３を有する。本実施形態の伝熱部２０、３０は、第一面Ｓａ１、Ｓｂ１及び第二面Ｓａ２、Ｓｂ２のそれぞれに、複数の凹部２２、３２及び複数の凸部２３、３３を有する。

本実施形態の伝熱プレート２、３は、上述のように、金属プレートがプレス成型されることによって形成されている。このため、伝熱部２０、３０の第一面Ｓａ１、Ｓｂ１の凹部２２、３２と、伝熱部２０、３０の第二面Ｓａ２、Ｓｂ２の凸部２３、３３とは、表裏の関係にある。また、伝熱部２０、３０の第一面Ｓａ１、Ｓｂ１の凸部２３、３３と、伝熱部２０、３０の第二面Ｓａ２、Ｓｂ２の凹部２２、３２とは、表裏の関係にある。即ち、伝熱部２０、３０において、第一面Ｓａ１、Ｓｂ１で凹部２２、３２を構成する部位が第二面Ｓａ２、Ｓｂ２で凸部２３、３３を構成し、第一面Ｓａ１、Ｓｂ１で凸部２３、３３を構成する部位が第二面Ｓａ２、Ｓｂ２で凹部２２、３２を構成する。

具体的に、伝熱部２０、３０は、Ｚ軸方向の中央に配置される主伝熱部２５、３５と、開口２００、２０１、２０２、２０３、３００、３０１、３０２、３０３を有する開口周縁部２００ｐ、２０１ｐ、２０２ｐ、２０３ｐ、３００ｐ、３０１ｐ、３０２ｐ、３０３ｐと、主伝熱部２５、３５と開口周縁部２００ｐ、２０１ｐ、２０２ｐ、２０３ｐ、３００ｐ、３０１ｐ、３０２ｐ、３０３ｐとの間に配置される堰部２６、３６と、を有する。

本実施形態の伝熱部２０、３０は、Ｚ軸方向の一端部及び他端部のそれぞれに少なくとも二つの開口２００、２０１、２０２、２０３、３００、３０１、３０２、３０３を有する。より具体的に、伝熱部２０、３０は、Ｚ軸方向の一端部に二つの開口２００、２０３、３００、３０３を有し、Ｚ軸方向の他端部に二つの開口２０１、２０２、３０１、３０２を有する。

これら伝熱部２０、３０の一端部にある二つの開口２００、２０３、３００、３０３は、Ｙ軸方向に間隔をあけて配置されている。また、伝熱部２０、３０の他端部にある二つの開口２０１、２０２、３０１、３０２は、Ｙ軸方向に間隔をあけて配置されている。

伝熱部２０、３０の一端部における一方の開口２００、３００の開口周縁部２００ｐ、３００ｐ、及び伝熱部２０、３０の他端部における一方の開口２０１、３０１の開口周縁部２０１ｐ、３０１ｐは、第一面Ｓａ１、Ｓｂ１側から見て窪んでいる。一方、開口周縁部２００ｐ、２０１ｐ、３００ｐ、３０１ｐは、第二面Ｓａ２、Ｓｂ２側から見て膨出している。

これら第二面Ｓａ２、Ｓｂ２側から見て膨出した各開口周縁部２００ｐ、２０１ｐ、３００ｐ、３０１ｐのＸ軸方向の変位量（Ｘ軸方向の位置）は、隣り合う伝熱プレート２、３の開口周縁部２００ｐ、２０１ｐ、３００ｐ、３０１ｐと当接するように設定されている。

これに対し、伝熱部２０、３０の一端部における他方の開口２０３、３０３の開口周縁部２０３ｐ、３０３ｐ、及び伝熱部２０、３０の他端部における他方の開口２０２、３０２の開口周縁部２０２ｐ、３０２ｐは、第一面Ｓａ１、Ｓｂ１側から見て膨出している。一方、開口周縁部２０２ｐ、２０３ｐ、３０２ｐ、３０３ｐは、第二面Ｓａ２、Ｓｂ２側から見て窪んでいる。

これら第一面Ｓａ１、Ｓｂ１側から見て膨出した各開口周縁部２０２ｐ、２０３ｐ、３０２ｐ、３０３ｐのＸ軸方向の変位量（Ｘ軸方向の位置）は、隣り合う伝熱プレート２、３の開口周縁部２０２ｐ、２０３ｐ、３０２ｐ、３０３ｐと当接するように設定されている。尚、図３～図６において、第一面Ｓａ１、Ｓｂ１及び第二面Ｓａ２、Ｓｂ２のそれぞれにおける凹凸関係を明確にすべく、窪んでいる開口周縁部２００ｐ、２０１ｐ、２０２ｐ、２０３ｐ、３００ｐ、３０１ｐ、３０２ｐ、３０３ｐ、及び堰部２６、３６において窪んでいる部位（後述する第一面側凹部２２５、３２５及び第二面側凹部２２６、３２６）の底部（最も窪んでいる部位）にドットを付している。

本実施形態の伝熱部２０、３０において、Ｚ軸方向の一端部にある一方の開口２００、３００と、Ｚ軸方向の他端部にある一方の開口２０１、３０１とは、対角位置にある。また、Ｚ軸方向の一端部にある他方の開口２０３、３０３と、Ｚ軸方向の他端部にある他方の開口２０２、３０２とは、対角位置にある。

主伝熱部２５、３５は、Ｘ軸方向から見て矩形状の部位である。この主伝熱部２５、３５は、図３、図５、図７、図９、図１０、及び図１２に示すように、第一面Ｓａ１、Ｓｂ１に、Ｚ軸方向に沿って延びる少なくとも一つの第一流路形成用凹条（第一面側凹条）２２１、３２１と、Ｚ軸方向に沿って延びる少なくとも一つの第一流路形成用凸条（第一面側凸条）２３１、３３１と、Ｚ軸方向と交差する方向に延びる少なくとも一つの障壁裏側凹条２２３、３２３と、を有する。本実施形態の主伝熱部２５、３５は、第一面Ｓａ１、Ｓｂ１に、複数の第一流路形成用凹条２２１、３２１と、複数の第一流路形成用凸条２３１、３３１と、複数の障壁裏側凹条２２３、３２３と、を有する。これら複数の第一流路形成用凹条２２１、３２１及び複数の障壁裏側凹条２２３、３２３は、上述の伝熱部２０、３０の複数の凹部２２、３２に含まれる。また、複数の第一流路形成用凸条２３１、３３１は、上述の伝熱部２０、３０の複数の凸部２３、３３に含まれる。

尚、図７及び図１０において、第一面Ｓａ１、Ｓｂ１における凹凸関係を明確にすべく、窪んでいる第一流路形成用凹条２２１、３２１及び障壁裏側凹条２２３、３２３の底部（最も窪んでいる部位）にドットを付している。

複数の障壁裏側凹条２２３、３２３それぞれは、主伝熱部２５、３５におけるＹ軸方向の一端から他端まで連続して延びている。本実施形態の複数の障壁裏側凹条２２３、３２３のそれぞれは、Ｙ軸方向に真っ直ぐに延びている。

これら複数の障壁裏側凹条２２３、３２３は、Ｚ軸方向に間隔をあけて配置されている。本実施形態の複数の障壁裏側凹条２２３、３２３は、Ｚ軸方向の一端（図３及び図５における上端）に配置された障壁裏側凹条２２３Ａ、３２３Ａを除き、Ｚ軸方向に等間隔に配置されている。この一端に配置された障壁裏側凹条２２３Ａ、３２３Ａと、該障壁裏側凹条２２３Ａ、３２３ＡとＺ軸方向に隣り合う障壁裏側凹条２２３、３２３との間隔は、他の位置でＺ軸方向に隣り合う障壁裏側凹条２２３、３２３同士の間隔の半分又は略半分である。

このように配置される複数の障壁裏側凹条２２３、３２３は、第一面Ｓａ１、Ｓｂ１側において、主伝熱部２５、３５を、Ｚ軸方向に並ぶ複数の領域（第一面側分割領域）Ｄ１に区画する。本実施形態の障壁裏側凹条２２３、３２３は、例えば、六つであり、主伝熱部２５、３５を七つの第一面側分割領域Ｄ１に区画する。

複数の第一面側分割領域Ｄ１のそれぞれでは、複数の第一流路形成用凹条２２１、３２１が、それぞれＺ軸方向に延び且つＹ軸方向に間隔をあけて配置され、複数の第一流路形成用凸条２３１、３３１のそれぞれが、Ｙ軸方向に隣り合う第一流路形成用凹条２２１、３２１間においてＺ軸方向に延びている。即ち、各第一面側分割領域Ｄ１において、第一流路形成用凹条２２１、３２１と第一流路形成用凸条２３１、３３１とがＹ軸方向に交互に並んでいる。

これら複数の第一流路形成用凹条２２１、３２１と複数の第一流路形成用凸条２３１、３３１とのそれぞれは、第一面側分割領域Ｄ１におけるＺ軸方向の一端から他端まで延びている。このため、各第一流路形成用凹条２２１、３２１における障壁裏側凹条２２３、３２３側の端は、該障壁裏側凹条２２３、３２３に繋がっている。

また、第一面側分割領域Ｄ１において、各第一流路形成用凹条２２１、３２１の深さと、障壁裏側凹条２２３、３２３の深さとは、同じである。即ち、各第一流路形成用凹条２２１、３２１の底部のＸ軸方向における位置と、障壁裏側凹条２２３、３２３の底部のＸ軸方向における位置とは、同じである。

本実施形態の各第一面側分割領域Ｄ１では、第一流路形成用凹条２２１、３２１のＹ軸方向の中央位置と、第一流路形成用凸条２３１、３３１のＹ軸方向の中央位置とが等間隔（同じピッチ）となるように、第一流路形成用凹条２２１、３２１と第一流路形成用凸条２３１、３３１とがＹ軸方向に交互に配置されている（図７、図９、図１０、及び図１２参照）。そして、これら交互に並ぶ第一流路形成用凹条２２１、３２１と第一流路形成用凸条２３１、３３１とによって構成される凹凸群のＹ軸方向の中央に位置する第一流路形成用凸条２３１、３３１のＹ軸方向の中央位置が、伝熱部２０、３０のＹ軸方向の中央位置においてＺ軸方向に延びる縦中心線ＣＬに対してＹ軸方向に１／２ピッチずれるように、前記凹凸群が配置されている（図３及び図５参照）。尚、前記の１ピッチは、隣り合う第一流路形成用凹条２２１、３２１と第一流路形成用凸条２３１、３３１との前記中央位置同士の間隔である（図９及び図１２の符号Ｐ参照）。

また、各第一面側分割領域Ｄ１に配置される複数の第一流路形成用凸条２３１、３３１は、頂部のＸ軸方向における位置（高さ）の異なる二種類の第一流路形成用凸条、具体的には、第一の第一流路形成用凸条（以下、「第一凸条」と称する。）２３１Ａ、３３１Ａと、第一凸条２３１Ａ、３３１Ａより高い第二の第一流路形成用凸条（以下、「第二凸条」と称する。）２３１Ｂ、３３１Ｂと、を含む。

各第一面側分割領域Ｄ１において、第二凸条２３１Ｂ、３３１Ｂは、第一凸条２３１Ａ、３３１Ａに対して一つ置きに配置されている。即ち、Ｙ軸方向に隣り合う第二凸条２３１Ｂ、３３１Ｂの間のそれぞれに、第一凸条２３１Ａ、３３１Ａが一つずつ配置されている。

本実施形態の主伝熱部２５、３５において、各第一面側分割領域Ｄ１の構成は同じである。このため、各第一面側分割領域Ｄ１の第一凸条２３１Ａ、３３１ＡがＺ軸方向に真っ直ぐに並び（即ち、同一直線上に並び）、各第一面側分割領域Ｄ１の第二凸条２３１Ｂ、３３１ＢがＺ軸方向に真っ直ぐに並び、各第一面側分割領域Ｄ１の第一流路形成用凹条２２１、３２１がＺ軸方向に真っ直ぐに並ぶ。

また、この主伝熱部２５、３５は、図４、図６、図８、図９、図１１、及び図１２に示すように、第二面Ｓａ２、Ｓｂ２において、第一面Ｓａ１、Ｓｂ１の第一流路形成用凸条２３１、３３１の裏側に形成される第二流路形成用凹条（第二面側凹条）２２２、３２２と、第一面Ｓａ１、Ｓｂ１の第一流路形成用凹条２２１、３２１の裏側に形成される第二流路形成用凸条（第二面側凸条）２３２、３３２と、を有する。また、主伝熱部２５、３５は、第二面Ｓａ２、Ｓｂ２において、第一面Ｓａ１、Ｓｂ１の障壁裏側凹条２２３、３２３の裏側に形成される障壁用凸条２３３、３３３を有する。即ち、主伝熱部２５、３５は、第二面Ｓａ２、Ｓｂ２に、Ｚ軸方向に沿って延びる少なくとも一つの第二流路形成用凹条２２２、３２２と、Ｚ軸方向に沿って延びる少なくとも一つの第二流路形成用凸条２３２、３３２と、を有する。また、主伝熱部２５、３５は、第二面Ｓａ２、Ｓｂ２に、Ｚ軸方向と交差する方向に延びる少なくとも一つの障壁用凸条２３３、３３３を有する。本実施形態の主伝熱部２５、３５は、第二面Ｓａ２、Ｓｂ２に、複数の第二流路形成用凹条２２２、３２２と、複数の第二流路形成用凸条２３２、３３２と、複数の障壁用凸条２３３、３３３と、を有する。これら複数の第二流路形成用凹条２２２、３２２は、上述の伝熱部２０、３０の複数の凹部２２、３２に含まれる。また、複数の第二流路形成用凸条２３２、３３２及び複数の障壁用凸条２３３、３３３は、上述の伝熱部２０、３０の複数の凸部２３、３３に含まれる。

尚、図８及び図１１において、第一面Ｓａ１、Ｓｂ１における凹凸関係を明確にすべく、窪んでいる第一流路形成用凹条２２１、３２１及び障壁裏側凹条２２３、３２３の底部（最も窪んでいる部位）にドットを付している。

複数の障壁用凸条２３３、３３３それぞれは、主伝熱部２５、３５におけるＹ軸方向の一端から他端まで連続して延びている。本実施形態の複数の障壁用凸条２３３、３３３のそれぞれは、Ｙ軸方向に真っ直ぐに延びている。

これら複数の障壁用凸条２３３、３３３は、Ｚ軸方向に間隔をあけて配置されている。本実施形態の複数の障壁用凸条２３３、３３３は、Ｚ軸方向の一端（図４及び図６における上端）に配置された障壁用凸条２３３Ａ、３３３Ａを除き、Ｚ軸方向に等間隔に配置されている。この一端に配置された障壁用凸条２３３Ａ、３３３Ａと、該障壁用凸条２３３Ａ、３３３Ａに対してＺ軸方向に隣り合う障壁用凸条２３３、３３３との間隔は、他の位置でＺ軸方向に隣り合う障壁用凸条２３３、３３３同士の間隔の半分又は略半分である。

このように配置される複数の障壁用凸条２３３、３３３は、第二面Ｓａ２、Ｓｂ２側において、主伝熱部２５、３５を、Ｚ軸方向に並ぶ複数の領域（第二面側分割領域）Ｄ２に区画する。本実施形態の障壁用凸条２３３、３３３は、例えば、六つ配置され、主伝熱部２５、３５を七つの第二面側分割領域Ｄ２に区画する。本実施形態の各第二面側分割領域Ｄ２は、第一面Ｓａ１、Ｓｂ１の複数の第一面側分割領域Ｄ１における対応する第一面側分割領域Ｄ１の裏側に形成されている。

複数の第二面側分割領域Ｄ２のそれぞれでは、複数の第二流路形成用凹条２２２、３２２が、それぞれＺ軸方向に延び且つＹ軸方向に間隔をあけて配置され、複数の第二流路形成用凸条２３２、３３２のそれぞれが、Ｙ軸方向に隣り合う第二流路形成用凹条２２２、３２２間においてＺ軸方向に延びている。即ち、各第二面側分割領域Ｄ２において、第二流路形成用凹条２２２、３２２と第二流路形成用凸条２３２、３３２とがＹ軸方向に交互に並んでいる。

これら複数の第二流路形成用凹条２２２、３２２と複数の第二流路形成用凸条２３２、３３２とのそれぞれは、第二面側分割領域Ｄ２におけるＺ軸方向の一端から他端まで延びている。このため、各第二流路形成用凸条２３２、３３２における障壁用凸条２３３、３３３側の端は、該障壁用凸条２３３、３３３に繋がっている。

また、第二面側分割領域Ｄ２において、各第二流路形成用凸条２３２、３３２の高さと、障壁用凸条２３３、３３３の高さとは、同じである。即ち、各第二流路形成用凸条２３２、３３２の頂部のＸ軸方向における位置と、障壁用凸条２３３、３３３の頂部のＸ軸方向における位置とは、同じである。

本実施形態の各第二面側分割領域Ｄ２では、第二流路形成用凹条２２２、３２２のＹ軸方向の中央位置と、第二流路形成用凸条２３２、３３２のＹ軸方向の中央位置とが等間隔（同じピッチ）となるように、第二流路形成用凹条２２２、３２２と第二流路形成用凸条２３２、３３２とがＹ軸方向に交互に配置されている（図８、図９、図１１、及び図１２参照）。そして、これら交互に並ぶ第二流路形成用凹条２２２、３２２と第二流路形成用凸条２３２、３３２によって構成される凹凸群のＹ軸方向の中央に位置する第二流路形成用凹条２２２、３２２のＹ軸方向の中央位置が、伝熱部２０、３０の縦中心線ＣＬに対してＹ軸方向に１／２ピッチずれるように、前記凹凸群が配置されている（図４及び図６参照）。尚、前記の１ピッチは、隣り合う第二流路形成用凹条２２２、３２２と第二流路形成用凸条２３２、３３２との前記中央位置同士の間隔である（図９及び図１２の符号Ｐ参照）。

また、各第二面側分割領域Ｄ２に配置される複数の第二流路形成用凹条２２２、３２２は、底部のＸ軸方向における位置（深さ）の異なる二種類の第二流路形成用凹条、具体的には、第一の第二流路形成用凹条（以下、「第一凹条」と称する。）２２２Ａ、３２２Ａと、第一凹条２２２Ａ、３２２Ａより深い第二の第二流路形成用凹条（以下、「第二凹条」と称する。）２２２Ｂ、３２２Ｂと、を含む。この第一凹条２２２Ａ、３２２Ａは、第一面Ｓａ１、Ｓｂ１の第一凸条２３１Ａ、３３１Ａの裏側に形成され、第二凹条２２２Ｂ、３２２Ｂは、第一面Ｓａ１、Ｓｂ１の第二凸条２３１Ｂ、３３１Ｂの裏側に形成されている。

各第二面側分割領域Ｄ２において、第二凹条２２２Ｂ、３２２Ｂは、第一凹条２２２Ａ、３２２Ａに対して一つ置きに配置されている。即ち、Ｙ軸方向に隣り合う第二凹条２２２Ｂ、３２２Ｂの間のそれぞれに、第一凹条２２２Ａ、３２２Ａが一つずつ配置されている。

本実施形態の主伝熱部２５、３５において、各第二面側分割領域Ｄ２の構成は同じである。このため、各第二面側分割領域Ｄ２の第一凹条２２２Ａ、３２２ＡがＺ軸方向に真っ直ぐに並び（即ち、同一直線上に並び）、各第二面側分割領域Ｄ２の第二凹条２２２Ｂ、３２２ＢがＺ軸方向に真っ直ぐに並び、各第二面側分割領域Ｄ２の第二流路形成用凸条２３２、３３２がＺ軸方向に真っ直ぐに並ぶ。

堰部２６、３６は、図３～図６に示すように、伝熱部２０、３０において、Ｚ軸方向における主伝熱部２５、３５の一方側と他方側とにそれぞれ配置されている。即ち、伝熱部２０、３０は、一対の堰部２６、３６を有する。本実施形態の各堰部２６、３６は、主伝熱部２５、３５との境界を底辺とし、伝熱部２０、３０におけるＺ軸方向の一端部又は他端部に配置される二つの開口２００、２０１、２０２、２０３、３００、３０１、３０２、３０３の中間位置を頂点とする三角状の部位である。

これら一対の堰部２６、３６のそれぞれは、第一面Ｓａ１、Ｓｂ１又は第二面Ｓａ２、Ｓｂ２に沿って開口２００、２０１、２０２、２０３、３００、３０１、３０２、３０３から主伝熱部２５、３５に向かう流体Ａ、Ｂの流れをＹ軸方向に拡散させ、又は、第一面Ｓａ１、Ｓｂ１又は第二面Ｓａ２、Ｓｂ２に沿って主伝熱部２５、３５から開口２００、２０１、２０２、２０３、３００、３０１、３０２、３０３に向かう流体Ａ、Ｂの流れをＹ軸方向に集束させる部位である（図１６及び図１７参照）。

具体的に、各堰部２６、３６は、第一面Ｓａ１、Ｓｂ１に、複数の第一面側凹部２２５、３２５と、複数の第一面側凸部２３５、３３５とを有する。これら第一面側凹部２２５、３２５と第一面側凸部２３５、３３５とは、Ｚ軸方向に対して一方側に傾斜する方向と他方側に傾斜する方向との各方向において交互に配置されている。これら複数の第一面側凹部２２５、３２５は、上述の伝熱部２０、３０の複数の凹部２２、３２に含まれ、複数の第一面側凸部２３５、３３５は、上述の伝熱部２０、３０の複数の凸部２３、３３に含まれる。

また、各堰部２６、３６は、第二面Ｓａ２、Ｓｂ２に、複数の第二面側凹部２２６、３２６と、複数の第二面側凸部２３６、３３６とを有する。これら複数の第二面側凹部２２６、３２６と複数の第二面側凸部２３６、３３６とのそれぞれは、第一面Ｓａ１、Ｓｂ１において対応する位置の第一面側凹部２２５、３２５又は第一面側凸部２３５、３３５の裏側に形成されている。具体的に、第二面側凹部２２６、３２６と第二面側凸部２３６、３３６とは、Ｚ軸方向に対して一方側に傾斜する方向と他方側に傾斜する方向との各方向において交互に配置されている。これら複数の第二面側凹部２２６、３２６は、上述の伝熱部２０、３０の複数の凹部２２、３２に含まれ、複数の第二面側凸部２３６、３３６は、上述の伝熱部２０、３０の複数の凸部２３、３３に含まれる。

第一伝熱プレート２及び第二伝熱プレート３は、いずれも以上のように構成される伝熱部２０、３０を有する。

続いて、第一伝熱プレート２及び第二伝熱プレート３の異なる構成について説明する。

第一伝熱プレート２の嵌合部２１は、伝熱部２０の外周縁から第一面Ｓａ１側に延出する（図２及び図３参照）。これに対し、第二伝熱プレート３の嵌合部３１は、伝熱部３０の外周縁から第二面Ｓｂ２側に延出する（図２及び図６参照）。

以上のように構成される第一伝熱プレート２と第二伝熱プレート３とは、図２に示すように、互いの第一面Ｓａ１、Ｓｂ１同士を対向させ、又は、互いの第二面Ｓａ２、Ｓｂ２同士を対向させるようにＸ軸方向に交互に重ね合わされる。即ち、複数の伝熱プレート２、３のそれぞれは、伝熱部２０、３０の第一面Ｓａ１、Ｓｂ１を、Ｘ軸方向の一方側において隣り合う伝熱プレート２、３の伝熱部２０、３０の第一面Ｓａ１、Ｓｂ１と対向させると共に、伝熱部２０、３０の第二面Ｓａ２、Ｓｂ２を、Ｘ軸方向の他方側において隣り合う伝熱プレート２、３の伝熱部２０、３０の第二面Ｓａ２、Ｓｂ２と対向させる。

このとき、重ね合わされた複数の伝熱プレート２、３では、Ｘ軸方向に隣り合う伝熱プレート２、３のうちの一方の伝熱プレート２、３の嵌合部２１、３１が、Ｘ軸方向に隣り合う伝熱プレート２、３のうちの他方の伝熱プレート２、３の嵌合部２１、３１と嵌合している。

具体的に、Ｘ軸方向に並ぶ複数の伝熱プレート２、３において、第一面Ｓａ１、Ｓｂ１同士が対向するように隣り合う二つの伝熱プレート（第一伝熱プレート２と第二伝熱プレート３）が重ね合わされることで伝熱プレート対５が構成され、この伝熱プレート対５は、複数形成されている（図２参照）。これら複数の伝熱プレート対５は、第二面Ｓａ２、Ｓｂ２同士が対向するように重ね合わされている。この重ね合わせにおいて、複数の伝熱プレート対５は、一つ置きにＸ軸方向に延びる仮想線周りに１８０°回転した状態で重ね合わされている。

これら各伝熱プレート対５では、対向する第一面Ｓａ１、Ｓｂ１の対応する（具体的には、Ｚ軸方向における同じ位置の）第一面側分割領域Ｄ１同士が対向する。そして、この対向する第一面側分割領域Ｄ１（第一面Ｓａ１、Ｓｂ１）のそれぞれにおいて第一流路形成用凹条２２１、３２１と第一流路形成用凸条２３１、３３１とがＹ軸方向に交互に並ぶことで、図１３に示すように、対向する第一流路形成用凸条２３１、３３１によって構成される凸条対６がＹ軸方向に複数並ぶ。

このＹ軸方向に並ぶ複数の凸条対６では、少なくとも一つの凸条対（第一凸条対）６Ａでは、対向する第一凸条２３１Ａ、３３１Ａ同士がＸ軸方向に間隔をあけて対向し、残りの凸条対（第二凸条対）６Ｂでは、対向する第二凸条２３１Ｂ、３３１Ｂが互いに当接している。本実施形態の伝熱プレート対５では、第一凸条対６Ａと第二凸条対６Ｂとは、Ｙ軸方向に交互に配置されている。

また、各伝熱プレート対５において、対向する第一面Ｓａ１、Ｓｂ１の複数の障壁裏側凹条２２３、３２３のそれぞれが対向している。これにより、図１４に示すように、第一面Ｓａ１、Ｓｂ１間の障壁裏側凹条２２３、３２３と対応する位置に、Ｙ軸方向に沿って伝熱部２０、３０の一端から他端まで延びる柱状の空間Ｓ１が形成されている。

また、隣り合う伝熱プレート対５では、上述のように、一方の伝熱プレート対５が他方の伝熱プレート対５に対してＸ軸方向に延びる仮想線周りに１８０°回転した状態で隣り合っている。そして、第二面Ｓａ２、Ｓｂ２において、Ｚ軸方向の一端にある第二面側分割領域Ｄ２のＺ軸方向の寸法は、他の第二面側分割領域Ｄ２のＺ軸方向の寸法の半分又は略半分である。このため、対向する第二面Ｓａ２、Ｓｂ２の第二面側分割領域Ｄ２同士は、Ｚ軸方向にずれた状態で対向している。

本実施形態の隣り合う伝熱プレート対５において、一方の伝熱プレート対５の第二面Ｓａ２、Ｓｂ２の第二面側分割領域Ｄ２と、他方の伝熱プレート対５の第二面Ｓａ２、Ｓｂ２の第二面側分割領域Ｄ２とは、Ｚ軸方向に半ピッチ（他よりＺ軸方向の間隔の小さな障壁用凸条２３３、３３３間の間隔に相当する距離）ずれた状態で対向している。即ち、対向する第二面Ｓａ２、Ｓｂ２のうちの一方の第二面Ｓａ２、Ｓｂ２の各障壁用凸条２３３、３３３と、他方の第二面Ｓａ２、Ｓｂ２の各障壁用凸条２３３、３３３とは、Ｚ軸方向において異なる位置に配置されている。本実施形態の例では、一方の第二面Ｓａ２、Ｓｂ２の各障壁用凸条２３３、３３３と、他方の第二面Ｓａ２、Ｓｂ２の各障壁用凸条２３３、３３３とは、Ｚ軸方向において半ピッチずつずれた位置に配置されている。

このとき、一方の第二面Ｓａ２、Ｓｂ２の各障壁用凸条２３３、３３３が、他方の第二面Ｓａ２、Ｓｂ２においてＹ軸方向に間隔をあけて並ぶ複数の第二流路形成用凸条２３２、３３２のそれぞれと当接すると共に、他方の第二面Ｓａ２、Ｓｂ２の各障壁用凸条２３３、３３３が、一方の第二面Ｓａ２、Ｓｂ２においてＹ軸方向に間隔をあけて並ぶ複数の第二流路形成用凸条２３２、３３２のそれぞれと当接する。これにより、図１３に示すように、第二面Ｓａ２、Ｓｂ２間に形成される第二流路Ｒｂにおいて、Ｙ軸方向における伝熱部２０、３０の一端から他端までＺ軸方向に真っ直ぐに流れることができる領域がなくなる。即ち、第二流体Ｂが、伝熱部２０、３０のＺ軸方向における一端から他端まで流れる間に、対向する第二面Ｓａ２、Ｓｂ２のうちのいずれかの第二面Ｓａ２、Ｓｂ２の障壁用凸条２３３、３３３とぶつかる。

また、対向する第二面Ｓａ２、Ｓｂ２のＺ軸方向における障壁用凸条２３３、３３３の無い位置においては、一方の第二面Ｓａ２、Ｓｂ２の複数の第二流路形成用凸条２３２、３３２のそれぞれと、他方の第二面Ｓａ２、Ｓｂ２の複数の第二流路形成用凸条２３２、３３２のそれぞれとは、互いの接触しないようにＹ軸方向にずれた位置に配置されている。

本実施形態の伝熱部２０、３０では、第二流路形成用凹条２２２、３２２のＹ軸方向の中心と、該第二流路形成用凹条２２２、３２２と隣り合う第二流路形成用凸条２３２、３３２のＹ軸方向の中心との距離を１ピッチとしたときに、各第二面側分割領域Ｄ２における第二流路形成用凹条２２２、３２２と第二流路形成用凸条２３２、３３２との配置が、縦中心線ＣＬを対称軸にした線対称な配置に対して１／２ピッチずれている（図４及び図６参照）。このため、一方の第二面Ｓａ２、Ｓｂ２の第二流路形成用凸条２３２、３３２と他方の第二面Ｓａ２、Ｓｂ２の第二流路形成用凹条２２２、３２２とが対向すると共に一方の第二面Ｓａ２、Ｓｂ２の第二流路形成用凹条２２２、３２２と他方の第二面Ｓａ２、Ｓｂ２の第二流路形成用凸条２３２、３３２とが対向するように、対向する第二面のそれぞれの第二流路形成用凹条２２２、３２２と第二流路形成用凸条２３２、３３２とが配置されている。即ち、対向する第二面Ｓａ２、Ｓｂ２は、各第二面側分割領域Ｄ２における第二流路形成用凹条２２２、３２２及び第二流路形成用凸条２３２、３３２の配置がそれぞれ１ピッチずれた状態で対向している。

以上のように複数の伝熱プレート２、３が重ね合わされて伝熱プレート群が構成されることで、第一面Ｓａ１、Ｓｂ１間のそれぞれに第一流体ＡがＺ軸方向に流通可能な第一流路Ｒａが形成されると共に、第二面Ｓａ２、Ｓｂ２間のそれぞれに第二流体ＢがＺ軸方向に流通可能な第二流路Ｒｂが形成される。

また、この伝熱プレート群においては、伝熱部２０、３０の対応する位置にある開口２００、２０１、２０２、２０３、３００、３０１、３０２、３０３がＸ軸方向に連なる。また、互いに対向し且つ相手方に向けて膨出する開口周縁部２００ｐ、２０１ｐ、２０２ｐ、２０３ｐ、３００ｐ、３０１ｐ、３０２ｐ、３０３ｐ同士が当接する。これにより、第一流路Ｒａに第一流体Ａを供給する第一流入路Ｐａ１と、第一流路Ｒａから第一流体Ａを流出させる第一流出路Ｐａ２と、第二流路Ｒｂに第二流体Ｂを供給する第二流入路Ｐｂ１と、第二流路Ｒｂから第二流体Ｂを流出させる第二流出路Ｐｂ２とが形成される（図２及び図１５参照）。

一対のフレームプレート４のそれぞれは、伝熱プレート２、３より厚く、熱交換器１の強度を確保している。

具体的に、一対のフレームプレート４のうちの一方のフレームプレート４Ａは、図１及び図２に示すように、Ｘ軸方向と直交する方向に広がる厚板状のプレート本体４１Ａと、プレート本体４１Ａの外周縁の全域から該プレート本体４１Ａと面交差する方向に延出するフレーム嵌合部４２Ａと、プレート本体４１Ａから延びる複数のノズル４３と、を備える。

プレート本体４１Ａは、伝熱プレート２、３の伝熱部２０、３０と対応する形状であり、本実施形態のプレート本体４１Ａは、Ｚ軸方向に長尺な矩形状である。

このプレート本体４１Ａは、Ｘ軸方向から見て、第一流入路Ｐａ１、第一流出路Ｐａ２、第二流入路Ｐｂ１、第二流出路Ｐｂ２のそれぞれと重なる位置に、Ｚ軸方向に貫通する貫通孔を有する。即ち、本実施形態のプレート本体４１Ａは、四隅に貫通孔を有する。

フレーム嵌合部４２Ａは、プレート本体４１Ａの外周縁から伝熱プレート２、３側に延出する。

複数のノズル４３のそれぞれは、筒状の部位であり、プレート本体４１Ａの各貫通孔と対応する位置からＸ軸方向に延びている。各ノズル４３の中空部は、プレート本体４１Ａの貫通孔と連通している。これにより、各ノズル４３の中空部は、第一流入路Ｐａ１、第一流出路Ｐａ２、第二流入路Ｐｂ１、又は第二流出路Ｐｂ２と連通している。

一対のフレームプレート４のうちの他方のフレームプレート４Ｂは、Ｘ軸方向と直交する方向に広がる厚板状のプレート本体４１Ｂと、プレート本体４１Ｂの外周縁の全域から該プレート本体４１Ｂと面交差する方向に延出するフレーム嵌合部４２Ｂと、を備える。

プレート本体４１Ｂは、伝熱プレート２、３の伝熱部２０、３０と対応する形状であり、本実施形態のプレート本体４１Ｂは、Ｚ軸方向に長尺な矩形状である。

フレーム嵌合部４２Ｂは、プレート本体４１Ｂの外周縁から伝熱プレート２、３と反対側、即ち、伝熱プレート２、３から離れる側に延出する。

以上のように構成される一対のフレームプレート４Ａ、４Ｂは、伝熱プレート群をＸ軸方向の外側から挟み込む。

このとき、一方のフレームプレート４Ａのフレーム嵌合部４２Ａは、Ｘ軸方向に隣接する伝熱プレート２の嵌合部２１に外嵌する。一方、他方のフレームプレート４Ｂのフレーム嵌合部４２Ｂは、Ｘ軸方向に隣接する伝熱プレート３の嵌合部３１に外嵌される。

本実施形態の熱交換器１において、隣り合うフレームプレート４と伝熱プレート２、３との当接した部分同士、及び、隣り合う伝熱プレート２、３の当接した部分同士は、ロウ付けされている。これにより、複数の伝熱プレート２、３及び一対のフレームプレート４が一体的（機械的）に接続されるとともに、隣り合う伝熱プレート２、３の対向面間（当接部分）が封止される。

以上のように構成される熱交換器１において、外部から第一流入路Ｐａ１に供給された第一流体Ａは、図２及び図１５に示すように、第一流入路Ｐａ１から複数の第一流路Ｒａのそれぞれに流入する。そして、第一流体Ａは、複数の第一流路Ｒａのそれぞれにおいて伝熱部２０、３０の対角位置に配置された開口２０２、２０３、３０２、３０３間をＺ軸方向に流れ、第一流出路Ｐａ２に流出する（図１６参照）。これに対し、外部から第二流入路Ｐｂ１に供給された第二流体Ｂは、第二流入路Ｐｂ１から複数の第二流路Ｒｂ、Ｒｂ１のそれぞれに流入する。そして、第二流体Ｂは、複数の第二流路Ｒｂ、Ｒｂ１のそれぞれにおいて伝熱部２０、３０の対角位置に配置された開口２００、２０１、３００、３０１間をＺ軸方向に流れ、第二流出路Ｐｂ２に流出する（図１７参照）。

このとき、第一流路Ｒａを流通する第一流体Ａと、第二流路Ｒｂ、Ｒｂ１を流通する第二流体Ｂは、第一流路Ｒａと第二流路Ｒｂ、Ｒｂ１とを仕切る伝熱プレート２、３（伝熱部２０、３０）を介して熱交換する。これにより、第一流体Ａは、第一流路Ｒａ内でＺ軸方向に流通する過程において、凝縮或いは蒸発する。

尚、本実施形態の熱交換器１では、第一流体Ａとして、フロン等の熱交換によって相変化する流体が用いられ、第二流体として、水等が用いられるが、これらに限定されない。

以上の熱交換器１のように、第一凸条対６Ａにおいて第一凸条２３１Ａ、３３１Ａ（第一流路形成用凸条２３１、３３１）同士がＸ軸方向に間隔をあけて対向することで、該位置において対向する第一流路形成用凸条２３１、３３１同士が当接する場合に比べ、第一流路Ｒａを規定する伝熱プレート２、３（第一面Ｓａ１、Ｓｂ１）のＸ軸方向の間隔が大きくなる（図１３参照）。このため、第一流路Ｒａの流路断面積が大きくなる。

一方、第一凸条対６Ａにおいて第一凸条２３１Ａ、３３１Ａ同士がＸ軸方向に間隔をあけて対向することで、該位置において対向する第一凸条２３１Ａ、３３１Ａ同士が当接する場合に比べ、該第一流路Ｒａと隣り合う第二流路ＲｂのＹ軸方向における該第一凸条対６Ａと対応する位置において、該第二流路Ｒｂを規定する伝熱プレート２、３（第二面Ｓａ２、Ｓｂ２）のＸ軸方向の間隔が小さくなる（図１３参照）。このため、第二流路Ｒｂの流路断面積が小さくなる。

これにより、熱交換器１において、第一凸条対６Ａにおいて対向する第一凸条２３１Ａ、３３１Ａ同士が当接する場合に比べ、第一流路Ｒａと第二流路Ｒｂとの流路断面積の差が大きくなる。このため、第一流路Ｒａを流れる第一流体Ａの流速と第二流路Ｒｂを流れる第二流体Ｂの流速の差を大きくし易くなり、その結果、例えば上記のようにフロンと水とのように特性の異なる第一流体Ａと第二流体Ｂとを熱交換させる場合においても、十分な熱交換性能が得られる。

また、本実施形態の熱交換器１では、対向する第二面Ｓａ２、Ｓｂ２のＺ軸方向における障壁用凸条２３３、３３３の配置されていない位置において、一方の第二面Ｓａ２、Ｓｂ２の複数の第二流路形成用凸条２３２、３３２のそれぞれと、他方の第二面Ｓａ２、Ｓｂ２の複数の第二流路形成用凸条２３２、３３２のそれぞれとは、互いに接触しないようにＹ軸方向にずれた位置に配置されている。

このため、対向する第二面Ｓａ２、Ｓｂ２間に形成される第二流路Ｒｂを第二流体ＢがＺ軸方向に流れるときに第二流体ＢのＹ軸方向への移動も可能となる。即ち、対向する第二面Ｓａ２、Ｓｂ２の第二流路形成用凸条２３２、３３２同士が接触（当接）していると、この第二流路形成用凸条２３２、３３２同士の接触部位によって第二流体Ｂが第二流路ＲｂをＺ軸方向に流れる（第二流路形成用凹条２２２、３２２や第二流路形成用凸条２３２、３３２に沿って流れる）際の第二流体ＢのＹ軸方向への移動が規制される。これにより、第二流体Ｂの流れ（流量）におけるＹ軸方向の偏りが抑えられ、その結果、前記偏りに起因する熱交換性能の低下を防ぐことができる。

また、本実施形態の熱交換器１では、対向する第二面Ｓａ２、Ｓｂ２のうちの一方の第二面Ｓａ２、Ｓｂ２の第二流路形成用凸条２３２、３２２が他方の第二面Ｓａ２、Ｓｂ２の第二流路形成用凹条２２２、３２２とが対向すると共に一方の第二面Ｓａ２、Ｓｂ２の第二流路形成用凹条２２２、３２２が他方の第二面Ｓａ２、Ｓｂ２の第二流路形成用凸条２３２、３３２と対向する。かかる構成によれば、Ｚ軸方向から見て第二流路Ｒｂが蛇行するようにＹ方向に延び（図１３参照）、これにより、Ｙ軸方向の各位置において、対向する第二面Ｓａ２、Ｓｂ２同士の間隔（Ｘ軸方向の間隔）が一定又は略一定となる。このため、第二流体Ｂの流れにおけるＹ軸方向の偏りがより抑えられ（換言すると、Ｙ軸方向の一部の領域に集中することが抑えられ）、これにより、前記偏りに起因する熱交換性能の低下をより確実に防ぐことができる。

また、本実施形態の熱交換器１では、第二面Ｓａ２、Ｓｂ２は、Ｚ軸方向と交差する方向に延びる複数の障壁用凸条２３３、３３３を有し、各障壁用凸条２３３、３３３は、相手側の第二面Ｓａ２、Ｓｂ２の複数の第二流路形成用凸条２３２、３３２のそれぞれと当接する。かかる構成によれば、第二流体Ｂが第二流路Ｒｂを流れる、詳しくは、第二流路形成用凹条２２２、３２２に沿って流れるときに、障壁用凸条２３３、３３３に衝突して第二流体Ｂの流れに乱れ（乱流等）が生じ、これにより、熱交換性能（熱交換効率）が向上する。

熱交換器１において、対向する第二面Ｓａ２、Ｓｂ２のそれぞれの障壁用凸条２３３、３３３がＺ軸方向の同じ位置に配置されると、この位置における第二流路Ｒｂの流路幅（Ｘ軸方向の寸法）が小さく又は無くなって第二流路Ｒｂの流通抵抗が大きくなり過ぎる。しかし、本実施形態の熱交換器１のように、対向する第二面Ｓａ２、Ｓｂ２のうちの一方の第二面Ｓａ２、Ｓｂ２の複数の障壁用凸条２３３、３３３のそれぞれと、他方の第二面Ｓａ２、Ｓｂ２の複数の障壁用凸条２３３、３３３のそれぞれとが、Ｚ軸方向において異なる位置に配置されていると（図１４参照）、Ｚ軸方向の各位置での流路幅を確保して第二流路Ｒｂの流通抵抗が大きくなり過ぎることを防ぎつつ、一方の第二面Ｓａ２、Ｓｂ２と他方の第二面Ｓａ２、Ｓｂ２とのそれぞれに設けられた各障壁用凸条２３３、３３３に第二流体Ｂが衝突することで第二流路Ｒｂにおける第二流体Ｂの流れに十分な乱れを生じさせることができる。

また、本実施形態の熱交換器１では、対向する第二面Ｓａ２、Ｓｂ２のそれぞれにおいて、障壁用凸条２３３、３３３の頂部と各第二流路形成用凸条２３２、３３２の頂部２３２ｔ、３３２ｔのＸ軸方向の位置が同じである。かかる構成によれば、第二流路ＲｂにおいてＺ軸方向に連通した領域、即ち、第二流体ＢがＺ軸方向に流れるときに、伝熱プレート２、３に衝突せずに通過できる領域が生じない（図１３参照）。即ち、第二流体Ｂは、一方の第二面Ｓａ２、Ｓｂ２の第二流路形成用凹条２２２、３２２内（換言すると、一方の第二面Ｓａ２、Ｓｂ２の隣り合う第二流路形成用凸条２３２、３３２間）を流れた場合でも、他方の第二面Ｓａ２、Ｓｂ２の第二流路形成用凹条２２２、３２２内（換言すると、他方の第二面Ｓａ２、Ｓｂ２の隣り合う第二流路形成用凸条２３２、３３２間）を流れた場合でも、障壁用凸条２３３、３３３と衝突する。これにより、第二流体Ｂの流れの偏り（詳しくは、前記衝突せずに通過できる領域に流れが集中することによる偏り）の発生を防ぐことができ、その結果、前記流れの偏りに起因する熱交換性能の低下を防ぐことができる。

尚、本発明のプレート式熱交換器は、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内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を追加することができ、また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることができる。さらに、ある実施形態の構成の一部を削除することができる。

上記実施形態の熱交換器１では、障壁用凸条２３３、３３３は、対向する第二面Ｓａ２、Ｓｂ２のそれぞれに複数配置されているが、この構成に限定されない。障壁用凸条２３３、３３３は、対向する第二面Ｓａ２、Ｓｂ２のうちの何れか一方の面のみに配置されていてもよい。また、障壁用凸条２３３、３３３は、第二面Ｓａ２、Ｓｂ２に無くてもよく、一つのみ配置されていてもよい。

また、上記実施形態の障壁用凸条２３３、３３３は、Ｙ軸方向において伝熱部２０、３０の一端から他端まで真っ直ぐ延びているが、この構成に限定されない。障壁用凸条２３３、３３３は、Ｚ軸方向と交差する方向に延びていればよい。また、障壁用凸条２３３、３３３は、伝熱部２０、３０におけるＹ軸方向の一部の範囲（領域）に配置されていてもよい。また、障壁用凸条２３３、３３３は、一箇所又は複数個所で屈曲や湾曲等していてもよい。また、障壁用凸条２３３、３３３は、断続的に延びていてもよい。

また、上記実施形態の障壁用凸条２３３、３３３の頂部は、Ｘ軸方向において第二流路形成用凸条２３２、３２２の頂部と同じ位置、即ち、障壁用凸条２３３、３３３と第二流路形成用凸条２３２、３２２の高さは、同じであるが、この構成に限定されない。障壁用凸条２３３、３３３の頂部は、第二流路形成用凸条２３２より高くてもよく、低くてもよい。

また、上記実施形態の熱交換器１における各流路形成用凹条（第一流路形成用凹条２２１、３２１、第二流路形成用凹条２２２、３２２）及び各流路形成用凸条（第一流路形成用凸条２３１、３３１、第二流路形成用凸条２３２、３３２）は、各分割領域Ｄ１、Ｄ２のＹ軸方向における一端から他端まで配置され、それぞれがＺ軸方向に真っ直ぐ延びているが、この構成に限定されない。各流路形成用凹条２２１、２２２、３２１、３２２及び各流路形成用凸条２３１、２３２、３３１、３３２は、Ｚ軸方向に対して傾斜していてもよく、一箇所又は複数個所で屈曲や湾曲等していてもよい。即ち、各流路形成用凹条２２１、２２２、３２１、３２２及び各流路形成用凸条２３１、２３２、３３１、３３２は、Ｚ軸方向に沿って延びていればよい。また、各流路形成用凹条２２１、２２２、３２１、３２２及び各流路形成用凸条２３１、２３２、３３１、３３２は、分割領域Ｄ１、Ｄ２又は伝熱部２０、３０におけるＺ軸方向の一部の範囲（領域）に配置されていてもよい。また、各流路形成用凹条２２１、２２２、３２１、３２２及び各流路形成用凸条２３１、２３２、３３１、３３２は、断続的に延びていてもよい。

また、上記実施形態の熱交換器１では、Ｘ軸方向において、第一凸条２３１Ａ、３３１Ａの頂部の位置は、第二凸条２３１Ｂ、３３１Ｂの頂部の位置と第二流路形成用凹条２２２、３２２の底部の位置との中央位置であるが、この構成に限定されない。Ｘ軸方向において、第一凸条２３１Ａ、３３１Ａの頂部の位置は、第二凸条２３１Ｂ、３３１Ｂの頂部の位置より第二流路形成用凹条２２２、３２２の底部側の位置で、且つ、第二流路形成用凹条２２２、３２２の底部の位置より第二凸条２３１Ｂ、３３１Ｂの頂部側の位置であれば、いずれの位置でもよい。

また、上記実施形態の熱交換器１では、Ｙ軸方向に間隔をあけて並ぶ複数の第一流路形成用凸条２３１、３３１によって構成される凸条群において、第一凸条２３１Ａ、３３１Ａと第二凸条２３１Ｂ、３３１Ｂとが交互に配置されている、換言すると、第一凸条２３１Ａ、３３１Ａは、Ｙ軸方向に隣り合う第二凸条２３１Ｂ、３３１Ｂの間に一つずつ配置されているが、この構成に限定されない。第一凸条２３１Ａ、３３１Ａは、Ｙ軸方向に隣り合う第二凸条２３１Ｂ、３３１Ｂの間に複数配置されていてもよい。例えば、Ｐ≧０．９の場合、強度の観点から、Ｙ軸方向に隣り合う第二凸条２３１Ｂ、３３１Ｂの間に配置される第一凸条２３１Ａ、３３１Ａの数は、二つ以下が好ましい。

また、伝熱部２０、３０の部位（領域）毎に、Ｙ軸方向に隣り合う第二凸条２３１Ｂ、３３１Ｂの間に配置される第一凸条２３１Ａ、３３１Ａの数が異なっていてもよい。

また、第一凸条２３１Ａ、３３１Ａは、該第一凸条２３１Ａ、３３１ＡをＹ軸方向の横断する溝部２３１０、３３１０をＺ軸方向の途中位置に少なくとも一つ（図１８及び図１９に示す例では一つ）有していていもよい。

伝熱プレート対５における第一凸条対６Ａを構成している部位では、対向している第一凸条２３１Ａ、３３１Ａ同士が当接していない（間隔をあけて対向している）ため、第一凸条２３１Ａ、３３１Ａ同士が接近する方向の力に対する強度が、第一凸条２３１Ａ、３３１Ａ同士が当接している構成に比べて低い。しかし、上記構成のように、第一凸条対６Ａを構成する第一凸条２３１Ａ、３３１Ａにリブ状の部位（溝部２３１０、３３１０）を設けることで、該部位の強度を向上させることができる。

また、全ての第一凸条２３１Ａ、３３１Ａが溝部２３１０、３３１０を有していなくてもよい。例えば、主伝熱部２５、３５の周縁部や主伝熱部２５、３５における堰部２６、３６等の他の部位との境界部等の伝熱部２０、３０において強度が低くなりやすい部位の第一凸条２３１Ａ、３３１Ａのみが溝部２３１０、３３１０を有していてもよい。

また、上記実施形態の熱交換器１において隣り合う伝熱プレート対５における対向する第二面Ｓａ２、Ｓｂ２では、一方の第二面Ｓａ２、Ｓｂ２の複数の第二流路形成用凸条２３２、３３２のそれぞれと、他方の第二面Ｓａ２、Ｓｂ２の複数の第二流路形成用凸条２３２、３３２のそれぞれとは、互いに接触しないようにＹ軸方向に互いにずれた位置に配置されているが、この構成に限定されない。前記対向する第二面Ｓａ２、Ｓｂ２の第二流路形成用凸条２３２、３３２同士が当接する構成であってもよい。

熱交換器１における具体的な流路構成は、限定されない。例えば、上記実施形態の熱交換器１では、各流路Ｒａ、Ｒｂ、は、流入路Ｐａ１、Ｐｂ１と流出路Ｐａ２、Ｐｂ２との間において並列に接続されているが、熱交換器１の流通路（即ち、熱交換器１の内部に流入してから外部に流出するまでの流体Ａ、Ｂの流路）において、直列に接続されている部位や並列に接続されている部位が設けられていてもよい。

上記実施形態の熱交換器１は、伝熱プレートとして第一伝熱プレート２と第二伝熱プレート３のみを備えているが、この構成に限定されない。熱交換器１において、第一伝熱プレート２と第二伝熱プレート３とが重ね合わされた伝熱プレート群のＺ軸方向の一端及び他端の少なくとも一方の端に、上記実施の伝熱プレート２、３と異なる構成の伝熱プレートが重ね合わされた伝熱プレート群が重ね合わされていてもよい。

１…プレート式熱交換器、２…第一伝熱プレート（伝熱プレート）、３…第二伝熱プレート（伝熱プレート）、２０、３０…伝熱部、２００、２０１、２０２、２０３、３００、３０１、３０２、３０３…開口、２００ｐ、２０１ｐ、２０２ｐ、２０３ｐ、３００ｐ、３０１ｐ、３０２ｐ、３０３ｐ…開口周縁部、２１、３１…嵌合部、２２、３２…凹部、２２１、３２１…第一流路形成用凹条（第一面側凹条）、２２２、３２２…第二流路形成用凹条（第二面側凹条）、２２２Ａ、３２２Ａ…第一凹条（第二流路形成用凹条、第二面側凹条）、２２２Ｂ、３２２Ｂ…第二凹条（第二流路形成用凹条、第二面側凹条）、２２３、２２３Ａ、３２３、３２３Ａ…障壁裏側凹条、２２５、３２５…第一面側凹部、２２６、３２６…第二面側凹部、２３、３３…凸部、２３１、３３１…第一流路形成用凸条（第一面側凸条）、２３１Ａ、３３１Ａ…第一凸条（第一流路形成用凸条、第一面側凸条）、２３１Ｂ、３３１Ｂ…第二凸条（第一流路形成用凸条、第一面側凸条）、２３１０、３３１０…溝部、２３２、３３２…第二流路形成用凸条（第二面側凸条）、２３３、２３３Ａ、３３３、３３３Ａ…障壁用凸条、２３５、３３５…第一面側凸部、２３６、３３６…第二面側凸部、２５、３５…主伝熱部、２６、３６…堰部、４、４Ａ、４Ｂ…フレームプレート、４１Ａ、４１Ｂ…プレート本体、４２Ａ、４２Ｂ…フレーム嵌合部、４３…ノズル、５…伝熱プレート対、６…凸条対、６Ａ…第一凸条対、６Ｂ…第二凸条対、５００…プレート式熱交換器、５０１…伝熱プレート、Ａ…第一流体（流体）、Ｂ…第二流体（流体）、ＣＬ…縦中心線、Ｄ１…第一面側分割領域、Ｄ２…第二面側分割領域、Ｐａ１…第一流入路、Ｐａ２…第一流出路、Ｐｂ１…第二流入路、Ｐｂ２…第二流出路、Ｒａ…第一流路（流路）、Ｒｂ…第二流路（流路）、Ｓ１…柱状の空間、Ｓａ１、Ｓｂ１…第一面、Ｓａ２、Ｓｂ２…第二面

Claims (8)

1. 第一面と該第一面に対して反対向きの第二面とをそれぞれ有し且つ前記第一面と直交する第一方向において前記第一面同士が対向するように重ね合わされる二つの伝熱プレートによって構成される伝熱プレート対を複数備え、
   前記複数の伝熱プレート対が前記第一方向において前記第二面同士が対向するように重ね合わされた状態において、対向する第一面間のそれぞれに第一流体が前記第一方向と直交する第二方向に流通可能な第一流路が形成されると共に、対向する第二面間のそれぞれに第二流体が前記第二方向に流通可能な第二流路が形成され、
   前記複数の伝熱プレート対に含まれる複数の伝熱プレートのそれぞれにおいて、
   前記第一面は、前記第二方向に沿って延びる少なくとも一つの第一面側凸条及び前記第二方向に沿って延びる少なくとも一つの第一面側凹条を有し、
   前記第二面は、前記第一面の前記第一面側凸条と表裏の関係にある少なくとも一つの第二面側凹条及び前記第一面の前記第一面側凹条と表裏の関係にある少なくとも一つの第二面側凸条を有し、
   各伝熱プレート対では、前記対向する第一面のそれぞれにおいて前記第一面側凸条と前記第一面側凹条とが前記第一方向及び前記第二方向のそれぞれと直交する第三方向に交互に並ぶことで、対向する第一面側凸条によって構成される凸条対が前記第三方向に複数並び、
   前記第三方向に並ぶ複数の凸条対のうちの少なくとも一つの凸条対である第一凸条対では、前記対向する第一面側凸条同士が前記第一方向に間隔をあけて対向し、前記複数の凸条対のうちの残りの凸条対である第二凸条対では、前記対向する第一面側凸条同士が互いに当接しており、
   前記第一凸条対を構成する前記第一面側凸条は、該第一面側凸条を前記第三方向に横断する溝部を前記第二方向の途中位置に少なくとも一つ有する、プレート式熱交換器。
2. 第一面と該第一面に対して反対向きの第二面とをそれぞれ有し且つ前記第一面と直交する第一方向において前記第一面同士が対向するように重ね合わされる二つの伝熱プレートによって構成される伝熱プレート対を複数備え、
   前記複数の伝熱プレート対が前記第一方向において前記第二面同士が対向するように重ね合わされた状態において、対向する第一面間のそれぞれに第一流体が前記第一方向と直交する第二方向に流通可能な第一流路が形成されると共に、対向する第二面間のそれぞれに第二流体が前記第二方向に流通可能な第二流路が形成され、
   前記複数の伝熱プレート対に含まれる複数の伝熱プレートのそれぞれにおいて、
   前記第一面は、前記第二方向に沿って延びる少なくとも一つの第一面側凸条及び前記第二方向に沿って延びる少なくとも一つの第一面側凹条を有し、
   前記第二面は、前記第一面の前記第一面側凸条と表裏の関係にある少なくとも一つの第二面側凹条及び前記第一面の前記第一面側凹条と表裏の関係にある少なくとも一つの第二面側凸条を有し、
   各伝熱プレート対では、前記対向する第一面のそれぞれにおいて前記第一面側凸条と前記第一面側凹条とが前記第一方向及び前記第二方向のそれぞれと直交する第三方向に交互に並ぶことで、対向する第一面側凸条によって構成される凸条対が前記第三方向に複数並び、
   前記第三方向に並ぶ複数の凸条対のうちの少なくとも一つの凸条対である第一凸条対では、前記対向する第一面側凸条同士が前記第一方向に間隔をあけて対向し、前記複数の凸条対のうちの残りの凸条対である第二凸条対では、前記対向する第一面側凸条同士が互いに当接しており、
   前記対向する第二面のうちの少なくとも片方の第二面は、前記第二方向と交差する方向に延びる少なくとも一つの障壁用凸条を有し、
   前記障壁用凸条は、相手側の第二面の前記複数の第二面側凸条と当接している、プレート式熱交換器。
3. 前記対向する第二面のうちの一方の第二面の複数の第二面側凸条のそれぞれと、前記対向する第二面のうちの他方の第二面の複数の第二面側凸条のそれぞれとは、互いに接触しないように前記第三方向にずれた位置に配置されている、請求項１又は２に記載のプレート式熱交換器。
4. 前記一方の第二面の前記第二面側凸条が前記他方の第二面の前記第二面側凹条と対向すると共に前記一方の第二面の前記第二面側凹条が前記他方の第二面の前記第二面側凸条と対向する、請求項３に記載のプレート式熱交換器。
5. 前記少なくとも一つの障壁用凸条は、前記対向する第二面のそれぞれに配置され、
   前記対向する第二面のうちの前記一方の第二面の前記少なくとも一つの障壁用凸条と、前記対向する第二面のうちの前記他方の第二面の前記少なくとも一つの障壁用凸条とは、前記第二方向において異なる位置に配置されている、請求項２に記載のプレート式熱交換器。
6. 前記対向する第二面のそれぞれにおいて、前記障壁用凸条の頂部と各第二面側凸条の頂部との前記第一方向の位置は、同じである、請求項２又は５に記載のプレート式熱交換器。
7. 前記第一凸条対を構成する前記第一面側凸条は、該第一面側凸条を前記第三方向に横断する溝部を前記第二方向の途中位置に少なくとも一つ有する、請求項１に記載のプレート式熱交換器。
8. 前記対向する第二面のうちの少なくとも片方の第二面は、前記第二方向と交差する方向に延びる少なくとも一つの障壁用凸条を有し、
   前記障壁用凸条は、相手側の第二面の前記複数の第二面側凸条と当接している、請求項２に記載のプレート式熱交換器。
   

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