JPH09324996A - プレート型熱交換器およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プレート型熱交換器の各プレートの間の接合
精度を向上させ、接合部の強度、耐食性を高くする。 【解決手段】 通路孔部および凹凸面を有する伝熱プレ
ートを複数枚積層し、各プレートの外周部および通路孔
部同士を各々拡散接合によって相互に接合一体化するよ
うにしてなるプレート型熱交換器およびその製造方法に
おいて、上記拡散接合時には、上記各プレート外周部の
拡散接合部又は上記各プレート通路孔部同士の各拡散接
合部と拡散接合部との間に加圧力保持用のスペーサ部材
を介設して拡散接合させるようにし、各プレートの歪、
加圧力不足による接合精度の低下を防止した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、通路孔部及び凹
凸面を有する伝熱プレートを複数枚積層一体化してなる
プレート型熱交換器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プレート型熱交換器は、一例として例え
ば図１３及び図１４に示す如く、通路孔部２及び凹凸面
３を有する伝熱プレート１を複数枚積層し、該積層され
た各伝熱プレート１，１・・・間に熱交換流体の一方が
流れる第１の流路を、また外側の外部筺体４内空間に熱
交換流体の他方が流れる第２の流路を形成成して構成さ
れている。そして、各伝熱プレート１，１・・・を積層
する時、各伝熱プレート１，１・・・は一定の間隔を保
って積層する必要が生じる。このため、通常各伝熱プレ
ート１，１・・・の外周部及び通路孔部２，２・・・の
外周部にはガスケットを介在させるようになっていた。
ところが、従来該ガスケットの素材には一般に合成樹脂
製のガスケットが用いられており、ガスケットの耐熱性
及び耐圧性に限界があるため、このようなガスケットを
使用したプレート型熱交換器に供給する流体の温度及び
圧力には自ずと一定の限界が生じるという欠点があっ
た。

【０００３】また、上記のようなガスケットの限界を解
消すべく、各伝熱プレート１，１・・・の外周部及び通
路孔部２，２・・・の外周部同士を例えばロー付けによ
って溶着する構成および製造方法がある。このロー付け
に使用するロー材では、Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｇ等の基本金属
に、Ａｌ．Ｍｎ，Ｐ，Ｚｎ等の金属を添加して合金を作
り、ロー材の基本金属の融点を、上記伝熱プレート１，
１・・・に用いる母材の融点以下にすることにより、ロ
ー付け時に伝熱プレート１，１・・・の母材が溶融する
のを防止するようにしている。このようにして、各伝熱
プレート１，１・・・の外周部及び通路孔部２，２・・
・の外周部同士を相互にロー付けによって溶着するよう
にすれば、上述した耐熱性及び耐圧性の問題は解決され
る。

【０００４】しかし、このロー付けによる構成および製
造方法には次のような欠点があった。すなわち、上記ロ
ー付けに使用するロー材は、伝熱プレート１，１・・・
に用いる母材とは異なる金属を用いるため、プレート型
熱交換器に供給される流体によっては、ロー付け部の耐
食性に限界があり、ロー付けタイプのプレート型熱交換
器を使用できないこともあった。

【０００５】さらにロー付けは、ロー材を塗布した部分
しか接合されないだけでなく、ロー材そのものの厚さに
よって接合強度が異なり、厚く塗りすぎると却って接合
強度が低下するため、ロー材の伝熱プレート１，１・・
・への塗り具合のコントロールが難しいといった欠点が
あった。

【０００６】また、上述したガスケットを用いる構成お
よび製造方法、ロー付けによる構成および製造方法以外
に、上記伝熱プレート１，１・・・を１枚ずつ積層し、
各伝熱プレート１，１・・・の外周部及び通路孔部２，
２・・・の外周部同士を順次溶接していく構成および製
造方法がある。この溶接タイプのプレート型熱交換器
は、伝熱プレート１，１・・・同士を直接溶接するた
め、上述した耐熱性及び耐圧性の問題は解決されるが、
溶接時、伝熱プレート１，１・・・の溶接個所を高温状
態で溶融するために、溶接条件によっては、溶接部の延
性、靭性を劣化せしめ、伝熱プレート１，１・・・の強
度と耐久性を劣化させるという欠点があった。

【０００７】また溶接時の高温によって各伝熱プレート
１，１・・・に熱による歪が生じるといった欠点があっ
た。また、この溶接タイプのプレート型熱交換器は、そ
の製造工程に於いて、伝熱プレート１，１・・・を１枚
ずつ順次溶接して行かなければならず、加工工数が多
く、製造コストが高くなるといった欠点があった。さら
に、また各伝熱プレート１，１・・・の通路孔部２，２
・・・の孔径が小さいと、同部分の溶接作業が困難であ
る、凹凸面部の凸面同士の接合が不可能であるなどの欠
点もあった。

【０００８】このような事情から、最近では上記のもの
と略同様の複数枚の伝熱プレートの積層体よりなる熱交
換ユニットを備えたプレート型熱交換器において、複数
枚の伝熱プレートの外周部及び通路孔部の外周部同士を
例えば拡散接合によって接合一体化することにより、耐
熱性、耐圧性及び耐食性に優れ、しかもその製造が容易
に行えるようにしたプレート型熱交換器の構成が提案さ
れている（例えば特開昭６０−２１６１８４号公報参
照）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】プレート型熱交換器の
熱交換ユニット部は、上述のように複数枚の伝熱プレー
トを交互に積層して構成されるが、それぞれ各伝熱プレ
ートは、例えばステンレス製等伝熱性の良好な金属薄板
よりなり、しかも伝熱面積拡大のために例えば波形等凹
凸面を有する形状にプレス成形されているので多少なり
とも歪みが生じる。また、接合強度を考えると、各伝熱
プレート外周部と熱交換流体出入口である通路孔部外周
囲は或る程度広い面積を確実に接合しなければならない
が、上述のように各伝熱プレート間に歪みがあると、単
に積層して通常の加圧力で加圧しただけでは、確実に当
接面の全面を拡散接合するのは困難である。

【００１０】そこで、加圧力を高めることが考えられる
が、上記各伝熱プレートは上述のように凹凸面形状にプ
レス成形したステンレス等の金属製薄板を積層したハニ
カム構造のものであるために、あまり大きな加圧力をか
けることはできない。

【００１１】本願発明は、このような問題を解決するた
めになされたものであって、各伝熱プレート拡散接合部
間の所定の位置にスペーサー部材を介設することによ
り、加圧力を上げることができるようにして、広い面同
士の密着性を向上させて拡散接合部全面での確実な接合
を可能にしたプレート型熱交換器およびその製造方法を
提供することを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１〜１１の
各発明は、上記の目的を達成するために、各々次のよう
な課題解決手段を備えて構成されている。

【００１３】（１） 請求項１の発明 該発明のプレート型熱交換器では、通路孔部および凹凸
面を有する伝熱プレートを複数枚積層し、各プレートの
外周部および通路孔部同士を各々拡散接合によって相互
に接合一体化してなるプレート型熱交換器において、上
記各プレートの通路孔部同士の各拡散接合部と拡散接合
部との間に各々分流路を有するスペーサ部材が介設され
ている。

【００１４】上記のように複数枚の伝熱プレートは交互
に積層されるが、それぞれ各伝熱プレートには多少の歪
みが生じている。そして、各伝熱プレートの熱交換流体
の出入口部である通路孔部周囲は接合強度を高くすると
ともに耐食性を高くするために一般に広い面積を有して
隙間を残さずに均一かつ確実に接合しなければならない
が、上記各伝熱プレートの歪みの為に単に積層して加圧
しただけでは、隙間を残すことなく確実に全面を接合す
るのは困難である。

【００１５】ところが、上述のように各伝熱プレートの
通路孔部同士の拡散接合部と拡散接合部各々の間の所定
の位置に分流路を有するスペーサー部材を入れるように
すると、加圧力を上げることもでき、広い面同士の密着
性も向上するようになるので、接合部全面での均一かつ
確実な接合が可能になり、隙間も残らない。

【００１６】しかも、各スペーサ部材には、それぞれ分
流路が形成されているので、熱交換流体の分流には何ら
の支障がない。

【００１７】（２） 請求項２の発明 該発明のプレート型熱交換器では、通路孔部および凹凸
面を有する伝熱プレートを複数枚積層し、各プレートの
外周部並びに通路孔部、凸面部同士を各々拡散接合によ
って相互に接合一体化してなるプレート型熱交換器にお
いて、上記各プレートの通路孔部同士の各拡散接合部と
拡散接合部との間に各々分流路を有するスペーサ部材が
介設されている。

【００１８】上記のように複数枚の伝熱プレートは交互
に積層されるが、それぞれ各伝熱プレートには多少の歪
みが生じている。そして、各伝熱プレートの熱交換流体
の出入口部である通路孔部周囲は接合強度を高くすると
ともに耐食性を高くするために一般に広い面積を有して
隙間を残さずに均一かつ確実に接合しなければならない
が、上記各伝熱プレートの歪みの為に単に積層して加圧
しただけでは、隙間を残すことなく確実に全面を接合す
るのは困難である。

【００１９】ところが、上述のように各伝熱プレートの
通路孔部同士の拡散接合部と拡散接合部各々の間の所定
の位置に分流路を有するスペーサー部材を入れるように
すると、加圧力を上げることもでき、広い面同士の密着
性も向上するようになるので、接合部全面での均一かつ
確実な接合が可能になり、隙間も残らない。

【００２０】しかも、各スペーサ部材には、それぞれ分
流路が形成されているので、熱交換流体の分流には何ら
の支障がない。

【００２１】（３） 請求項３の発明 該発明のプレート型熱交換器では、上記請求項１又は２
記載の発明のプレート型熱交換器における各プレートが
プレス成形により形成されている。従って、上記請求項
１，２の発明の作用がより有効となる。

【００２２】（４） 請求項４の発明 該発明のプレート型熱交換器では、上記請求項１，２又
は３記載の発明のプレート型熱交換器におけるスペーサ
部材が非金属材料よりなっている。従って、十分な加圧
力支持機能の実現とともに、拡散接合による接合が生じ
にくい。

【００２３】（５） 請求項５の発明 該発明のプレート型熱交換器の製造方法では、通路孔部
および凹凸面を有する伝熱プレートを複数枚積層し、各
プレートの外周部および通路孔部同士を各々拡散接合に
よって相互に接合一体化するようにしてなるプレート型
熱交換器の製造方法において、上記拡散接合時には、上
記各プレートの外周部同士の各拡散接合部と拡散接合部
との間に各々加圧力保持用のスペーサ部材が介設される
ようになっている。

【００２４】上記のように複数枚の伝熱プレートは交互
に積層されるが、それぞれ各伝熱プレートには多少の歪
みが生じている。そして、各伝熱プレートの外周部は接
合強度を高くするとともに耐食性を高くするために一般
に広い面積を有して隙間を残さずに均一かつ確実に接合
しなければならないが、上記各伝熱プレートの歪みの為
に単に積層して加圧するだけでは、隙間を残すことなく
確実に全面を接合するのは困難である。

【００２５】ところが、上述のように各伝熱プレートの
外周部同士の拡散接合部と拡散接合部各々の間の所定の
位置にスペーサー部材を入れて接合するようにすると、
加圧力を上げることもでき、広い面同士の密着性も向上
するようになるので、接合部全面での均一かつ確実な接
合が可能になり、隙間も残らない。

【００２６】（６） 請求項６の発明 該発明のプレート型熱交換器の製造方法では、通路孔部
および凹凸面を有する伝熱プレートを複数枚積層し、各
プレートの外周部並びに通路孔部、凸面部同士を各々拡
散接合によって相互に接合一体化するようにしてなるプ
レート型熱交換器の製造方法において、上記拡散接合時
には、上記各プレートの外周部同士の各拡散接合部と拡
散接合部との間に各々加圧力保持用のスペーサ部材が介
設されるようになっている。

【００２７】上記のように複数枚の伝熱プレートは交互
に積層されるが、それぞれ各伝熱プレートには多少の歪
みが生じている。そして、各伝熱プレートの外周部は接
合強度を高くするとともに耐食性を高くするために一般
に広い面積を有して隙間を残さずに均一かつ確実に接合
しなければならないが、上記各伝熱プレートの歪みの為
に単に積層して加圧するだけでは、隙間を残すことなく
確実に全面を接合するのは困難である。

【００２８】ところが、上述のように各伝熱プレートの
外周部同士の拡散接合部と拡散接合部各々の間の所定の
位置にスペーサー部材を入れて接合するようにすると、
加圧力を上げることもでき、広い面同士の密着性も向上
するようになるので、接合部全面での均一かつ確実な接
合が可能になり、隙間も残らない。

【００２９】（７） 請求項７の発明 該発明のプレート型熱交換器の製造方法では、通路孔部
および凹凸面を有する伝熱プレートを複数枚積層し、各
プレートの外周部および通路孔部同士を各々拡散接合に
よって相互に接合一体化するようにしてなるプレート型
熱交換器の製造方法において、上記拡散接合時には、上
記各プレートの通路孔部同士の各拡散接合部と拡散接合
部との間に各々加圧力保持用のスペーサ部材をが介設さ
れるようになっている。

【００３０】上記のように複数枚の伝熱プレートは交互
に積層されるが、それぞれ各伝熱プレートには多少の歪
みが生じている。そして、各伝熱プレートの熱交換流体
の出入口部である通路孔部周囲は接合強度を高くすると
ともに耐食性を高くするために一般に広い面積を有して
隙間を残さずに均一かつ確実に接合しなければならない
が、上記各伝熱プレートの歪みの為に単に積層して加圧
するだけでは、隙間を残すことなく確実に全面を接合す
るのは困難である。

【００３１】ところが、上述のように各伝熱プレートの
通路孔部同士の拡散接合部と拡散接合部各々の間の所定
の位置に例えば分流路を有するスペーサー部材を入れて
接合するようにすると、加圧力を上げることもでき、広
い面同士の密着性も向上するようになるので、接合部全
面での均一かつ確実な接合が可能になり、隙間も残らな
い。

【００３２】しかも、各スペーサ部材に、それぞれ分流
路が形成されていると、熱交換流体の分流にも何らの支
障がなくなる。

【００３３】（８） 請求項８の発明 該発明のプレート型熱交換器の製造方法では、通路孔部
および凹凸面を有する伝熱プレートを複数枚積層し、各
プレートの外周部並びに通路孔部を各々拡散接合によっ
て相互に接合一体化するようにしてなるプレート型熱交
換器の製造方法において、上記拡散接合時には、上記各
プレートの外周部同士および通路孔部同士各々の各拡散
接合部と拡散接合部との間に各々加圧力保持用のスペー
サ部材が介設されるようになっている 上記のように複数枚の伝熱プレートは交互に積層される
が、それぞれ各伝熱プレートには多少の歪みが生じてい
る。そして、各伝熱プレートの外周部および熱交換流体
の出入口部である通路孔部周囲は、それぞれ接合強度を
高くするとともに耐食性を高くするために一般に広い面
積を有して隙間を残さずに均一かつ確実に接合しなけれ
ばならないが、上記各伝熱プレートの歪みの為に単に積
層して加圧するだけでは、隙間を残すことなく確実に全
面を接合するのは困難である。

【００３４】ところが、上述のように各伝熱プレートの
外周部同士および通路孔部同士の拡散接合部と拡散接合
部各々の間の所定の位置に各々スペーサー部材を入れて
接合するようにすると、加圧力を上げることもでき、広
い面同士の密着性も向上するようになるので、接合部全
面での均一かつ確実な接合が可能になり、隙間も残らな
い。

【００３５】（９） 請求項９の発明 該発明のプレート型熱交換器の製造方法では、上記請求
項４，５，６，７又は８記載の発明のプレート型熱交換
器の製造方法における各プレートがプレス成形により形
成されている。従って、上記各発明の作用がより有効と
なる。

【００３６】（１０） 請求項１０の発明 該発明のプレート型熱交換器の製造方法では、上記請求
項４，５，６，７，８又は９記載の発明のプレート型熱
交換器の製造方法における各プレートが金属材料よりな
る一方、スペーサ部材が非金属材料よりなっている。従
って、十分な加圧力支持機能の実現とともに、拡散接合
による接合がが生じないので、使用後に不要部の除去が
可能となる。

【００３７】（１１） 請求項１１の発明 該発明のプレート型熱交換器の製造方法では、上記請求
項４，５，６，７，８，９又は１０記載のプレート型熱
交換器の製造方法において、上記スペーサ部材のプレー
トとの当接面に、圧着防止剤が塗布されるようになって
いる。

【００３８】従って、スペーサ部材とプレートとは接合
されにくくなり、製造後のスペーサ部材不要部の除去が
容易となる。

【００３９】

【発明の効果】したがって、上記プレート型熱交換器お
よびその製造方法によると、それぞれ接合強度が高く、
かつ可及的広面積での接合が可能となり、耐食性の高い
高品質のプレート型熱交換器を提供することができるよ
うになる。

【００４０】

【発明の実施の形態】

（実施の形態１）図１〜図６は、本願発明の実施の形態
１に係るプレート型熱交換器およびその製造方法の構成
を示している。

【００４１】先ず図１は、製造完了後の当該プレート型
熱交換器（熱交換ユニット部）１０の構成を示してい
る。該プレート型熱交換器１０は、上下両端側に位置し
て接合される第１，第２の２枚の外板プレート１２ａ，
１２ｂと、これら第１，第２の外板プレート１２ａ，１
２ｂの間に位置して上下方向に積層され、相互に接合さ
れる例えば第１〜第６の６枚の中間プレート１３ａ〜１
３ｆとから構成されている。そして、これら各プレート
１２ａ，１２ｂ、１３ａ〜１３ｆは、それぞれ例えばス
テンレス薄板などの伝熱性のよい金属材料よりなり、熱
交換性能の高い伝熱プレートを形成している。上記上部
側第１の外板プレート１２ａ、第１〜第６の中間プレー
ト１３ａ〜１３ｆには、その対角線位置部分に、それぞ
れ同軸上に対応して熱交換流体を流入、流出させるため
の通路孔部１４ａ〜１４ｇ、１５ａ〜１５ｇが各々形成
されている。そして、上部側第１の外板プレート１２ａ
の通路孔部１４ａ，１５ａ外側には、それぞれ流入筒１
６、流出筒１７が接合一体化されている。

【００４２】上記第１の外板プレート１２ａは、例えば
図３に示すように、長方形状の平板プレートにより形成
され、その対角線上の両端側位置に上記熱交換流体の流
入筒１６と熱交換流体の流出筒１７が接合される上記通
路孔部１４ａと１５ａが設けられたものとなっている。

【００４３】また、上記第２の外板プレート１２ｂは、
例えば図４に示すように上記第１の外板プレート１２ａ
と同一寸法の長方形状の平板プレートにより形成されて
いるが、第１の外板プレート１２ａとは異なって通路孔
部のないものとなっている。

【００４４】一方、上記第１〜第６の中間プレート１３
ａ〜１３ｆは、第１，第２のもの１３ａと１３ｂ、第
２，第３のもの１３ｂと１３ｃ、第３，第４のもの１３
ｃと１３ｄ、第４，第５のもの１３ｄと１３ｅ、第５，
第６のもの１３ｅと１３ｆがそれぞれペアとなって相互
に当接するようになっており、それらの各々は例えば図
５、図６に示すように、その伝熱面部凹凸面１８Ａ，１
８Ｂの波形形状が相互に対称な関係になるように形成さ
れている。

【００４５】そして、上記第１〜第６の中間プレート１
３ａ〜１３ｆは、上記第１，第２の外板プレート１２
ａ，１２ｂの間に積層されてそれぞれその外周部、通路
孔部１４ｂ〜１４ｇ、１５ｂ〜１５ｇ外周部、凸面部の
各当接面同士が例えば図１に示すように相互に拡散接合
により接合されることによって強固に一体化されるよう
になっている。

【００４６】しかも、この場合、該拡散接合に際して
は、例えば図６に示すように、上記各プレート１２ａ，
１２ｂ，１３ａ〜１３ｆの外周部同士および通路孔部１
４ａ〜１４ｇ、１５ａ〜１５ｇ外周部同士の各接合部と
接合部との間には、上記拡散接合時において十分な加圧
力とそれによる均一な圧接面積を保持するための第１，
第２のスペーサ部材２０，２０・・・、２１，２１・・
・が各々介設されるようになっている。

【００４７】該第１，第２のスペーサ部材２０，２０・
・・、２１，２１・・・の内、各プレート１２ａ，１２
ｂ，１３ａ〜１３ｆの外周部同士の各接合部と接合部と
の間に介設される第１のスペーサ部材２０，２０・・・
は接合完了後に除去されるが、他方通路孔部１４ａ〜１
４ｇ、１５ａ〜１５ｇ外周部同士の各接合部と接合部と
の間に介設された第２のスペーサ部材２１，２１・・・
には図示のように、熱交換流体（冷媒）分流用の分流路
２１ａ，２１ａ・・・が各々形成されており、そのまま
残されて図１のような構造のプレート型熱交換器１０を
構成している。

【００４８】このような構成のプレート型熱交換器１０
によると、先ず拡散接合により各プレート１２ａ，１２
ｂ、１３ａ〜１３ｆが接合一体化されるために、従来の
炉中ろう付け、溶接等による構成に比べて各々次のよう
なメリットを生じる。

【００４９】（１） 炉中ろう付に対する優位点 ろう材を用いずに同一金属である母材同士を直接接合す
ることができるので、接合部（継手部）の耐食性が母材
と同等レベルまで向上できる（ろう付に比べて耐食性が
高い）。

【００５０】（２） 溶接に対する優位点 溶接を行った場合、接合部（継手部）形状の性質
上、２枚の板の重合部の内側までは溶接し得ないので、
内側部分で隙間腐食を起こす危険性がある。ところが、
拡散接合の場合、２枚の板の重合部全体が均一に接合さ
れるので隙間がなくなり、対隙間腐食性の向上も見込め
る。

【００５１】 プレート型熱交換器の場合、過冷却水
が当該プレート型熱交換器内を通過するようになるの
で、例えば死水域などで凍結が発生する可能性があり、
特に接合部には高い耐圧強度が要求される。

【００５２】溶接の場合の接合部形状では２枚の板の重
合部外端部でしか接合構造とならないが、拡散接合の場
合には２枚の板の重合部全体が接合構造となる。従っ
て、今例えば上記通路孔部周囲の流路部分で凍結が起こ
ったとすると、溶接の場合は凍結によって生じる応力で
上記通路孔部の接合部が剥離する恐れが生じる。しか
し、拡散接合の場合には、上記の事情から通路孔部の接
合部の強度自体が高いから、部分的な応力集中がなくな
り、凍結によって生じる応力を凍結箇所付近の凸面部側
各接合部部分にも有効に分散させることができ、応力を
緩和することができるので、通路孔部接合部部分の剥離
を防止でき、熱交換流体の混合を避けることができる。

【００５３】また、一般にプレート型熱交換器は、上述
のように複数枚の中間プレート１３ａ〜１３ｆを第１，
第２の外板プレート１２ａ，１２ｂ間に交互に積層して
構成されるが、それぞれ各プレート１３ａ〜１３ｆは凹
凸面形状にプレス成形して構成されているので、多少な
りとも歪みが生じる。しかも各プレート１３ａ〜１３ｆ
外周部と熱交換流体出入口部である通路孔部１４ｂ〜１
４ｇ、１５ｂ〜１５ｇ周囲では広い面積を接合しなけれ
ばならないが、上記各プレート１３ａ〜１３ｆの歪みの
為に単に積層して加圧しただけでは、全面で均一に接合
するのは困難である。また、ステンレス等金属薄板のハ
ニカム構造のために加圧力もそれほど高くできないとい
う問題がある。ところが、上述のように各プレート１３
ａ〜１３ｆ間の所定の位置に第１，第２の各スペーサ部
材２０，２０・・・、２１，２１・・・を入れるように
すると、加圧力を上げることもでき、さらに広い面同士
の密着性も向上するようになるので全面での確実な接合
が可能になる。

【００５４】次に、上記構造のプレート型熱交換器１０
の製造方法について説明する。

【００５５】今、例えば上記第１，第２の外板プレート
１２ａ，１２ｂ、第１〜第６の中間プレート１３ａ〜１
３ｆの各々が例えば図３〜図６に示すようにプレス成形
されているものとする。

【００５６】（１） 第１工程（積層工程） 上記のようにプレス成形により形成された第１，第２の
外板プレート１２ａ，１２ｂ、第１〜第６の中間プレー
ト１３ａ〜１３ｆの各々を、第１，第２のスペーサ部材
２０，２０・・・、２１，２１・・・を介して例えば図
１に示すように積層し、各プレート１２ａ，１２ｂ，１
３ａ〜１３ｆの外周部の各々並びに通路孔部１４ａ〜１
４ｈの外周部の各々、凸面部の各々同士を相互に当接さ
せると共に、図中最上段に位置する第１の外板プレート
１２ａに設けた２つの通路孔部１４ａ，１５ａ外側の外
周部上に、流体流入筒１６或いは流体流出筒１７を載置
する。

【００５７】（２） 第２工程（拡散接合工程） 次に、この積層された各プレート１２ａ，１２ｂ，１３
ａ〜１３ｆ、流体流入筒１６、流体流出筒１７を真空炉
又は不活性ガス雰囲気炉内に挿入する。そして、同炉内
を例えば母材の融点よりも若干低い所定の温度に保つと
ともに、上記積層された各プレート１２ａ，１２ｂ，１
３ａ〜１３ｆ及び流体流入筒１６、流体流出筒１７に図
２に示すように上下方向から所定の加圧力を加え、それ
ぞれ相互に当接する各プレート１２ａ，１２ｂ，１３ａ
〜１３ｆの外周部同士、並びに通路孔部１４ａ，１５ａ
の外周部同士、第１の外板プレート１２ａの通路孔部１
４ａ，１５ａと流体流入筒１６、流体流出筒１７をそれ
ぞれ圧接させ、この圧接状態を一定時間保持する。そし
て、上記各圧接部における当接面相互の金属の母材構成
原子同士を互いに拡散させ、その境界面を強固に拡散接
合させる。そして、それによって各プレート１２ａ，１
２ｂ，１３ａ〜１３ｆ、流体流入筒１６、流体流出筒１
７を一体化するとともにそれらの間に熱交換流体の流路
を形成する。

【００５８】（３） 第３工程（スペーサ除去工程） 以上のようにして拡散接合による各プレート１２ａ，１
２ｂ，１３ａ〜１３ｆ、流体流入筒１６、流体流出筒１
７の一体化が完了すると、上記各プレート１２ａ，１２
ｂ、１３ａ〜１３ｆ外周部側第１のスペーサ部材２０，
２０・・・を除去する。このようにして、最終的に図１
に示されるような、プレート外周部、通路孔部外周部、
凸面部各々の当接面全体が確実に接合一体化された断面
ハニカム構造のプレート型熱交換器１０が完成される。

【００５９】プレート型熱交換器は、前述のように外板
プレート１２ａ，１２ｂ間に複数枚の中間プレート１３
ａ〜１３ｆを交互に積層して構成されるが、それぞれ各
プレート１２ａ，１２ｂ、１３ａ〜１３ｆは金属薄板を
波形の凹凸面形状ににプレス成形して形成されているの
で、多少なりとも歪みが生じる。そして、各プレート１
３ａ〜１３ｆ外周部と熱交換流体の出入口部である通路
孔部１４ａ〜１４ｇ、１５ａ〜１５ｇ周囲では広い面積
を接合しなければならないが、各プレートの歪みの為に
単に積層して加圧しただけでは、確実に全面を均一に接
合するのは困難である。

【００６０】ところが、上述のように各プレート間の当
該広面積の各拡散接合部と拡散接合部との間に各々第
１，第２のスペーサー部材２０，２０・・・、２１，２
１・・・を入れて製造するようにすると、加圧力を上げ
ることもでき、また広い面同士の相互の密着性も向上す
るので全面での均一な接合が可能になる。

【００６１】一方、そうは言っても、上記各プレート１
２ａ，１２ｂ、１３ａ〜１３ｆは波形プレスしたステン
レス薄板等よりなり、積層状態では図１、図２のような
ハニカム構造となるために、あまり高い加圧力をかける
ことはできない。そこで、さらに他の対応策として例え
ば外部から圧力を加えるだけではなく、必要に応じ各プ
レート母材同士の熱膨張力を利用したり、また例えば接
合時に用いるスペーサ部材２０，２０・・・、２１，２
１・・・の材質を母材よりも熱膨張係数の高いものにし
て、第１，第２のスペーサー部材２０，２０・・・、２
１，２１・・・の熱膨張力を有効に利用することによっ
て接合を行い、ステンレス薄板の破損（波形部の座屈）
を防止する構成も必要に応じて採用される。

【００６２】したがって、上記プレート型熱交換器の製
造方法によると、接合強度が高く、かつ可及的広面積で
の接合が可能となり、耐食性の高い高品質のプレート型
熱交換器を提供することができるようになる。

【００６３】（変形例）なお、上述のプレート型熱交換
器におけるプレス成形によるハニカム構造は、図１およ
び図２のようなヒシ形の形状の場合のみに限らず、例え
ば図７のような亀甲形のものとすることもできる。

【００６４】（実施の形態２）図８〜図１２は、本願発
明の実施の形態２に係るプレート型熱交換器およびその
製造方法の構成を示している。

【００６５】上述の実施の形態１に係るプレート型熱交
換器の構成のように、熱交換流体の出入口である通路孔
部１４ａ〜１４ｇ、１５ａ〜１５ｇの各接合部と接合部
との間に各々第２のスペーサ部材２１，２１・・・を介
設すると、仮に分流路２１ａ，２１ａ・・・を形成した
としても流路断面積が小さくなるだけ熱交換性能が低下
する問題がある。

【００６６】本実施の形態では、上述のように熱交換性
能低下の理由から分流路付きの第２のスペーサ部材２
１，２１・・・を介設したくない時は、上述の製造方法
に比べて若干加工工数は増大するが、以下に説明するよ
うに各通路孔部１４ｂ〜１４ｋ、１５ｂ〜１５ｋ外周部
の接合工程と各プレート１２ａ，１２ｂ、１３ａ〜１３
ｊ自体の外周部の接合工程とを２工程に分けて順次接合
するようにすることにより、各通路孔部１４ｂ〜１４
ｋ、１５ｂ〜１５ｋの接合完了後に第２のスペーサ部材
２１，２１・・・を除去可能にして同問題を解決するよ
うにしている（図８〜図１２参照）。

【００６７】（１） 第１工程（積層工程） 上記実施の形態１のものと異なり、相互に上下に対応す
る上下２枚１組の各５組の中間プレート１３ａ・１３
ｂ、１３ｃ・１３ｄ、１３ｅ・１３ｆ、１３ｇ・１３
ｈ、１３ｉ・１３ｊ各々の少くとも外周部および凸面部
が積層時に他のものと当接しないように、使用する第２
のスペーサ部材２１，２１・・・の厚さを適切に設定
し、プレス成形して形成された上記第１〜第１０の中間
プレート１３ａ〜１３ｊのみを、先ず該第２のスペーサ
部材部材２１，２１・・・を介して図８に示すように上
下２枚１組毎の５段に積層し、各組の中間プレート１３
ａ・１３ｂ、１３ｃ・１３ｄ、１３ｅ・１３ｆ、１３ｇ
・１３ｈ、１３ｉ・１３ｊの各通路孔部１４ｂ・１４
ｃ、１４ｄ・１４ｅ、１４ｆ・１４ｇ、１４ｈ・１４
ｉ、１４ｊ・１４ｋの外周部同士を相互に当接させる。

【００６８】（２） 第２工程（通路孔部の拡散接合工
程） 次に、このように上下２枚を１組として、その各通路孔
部重合部と重合部との間に第２のスペーサ部材２１，２
１・・・を介して多段（５段）に積層された各プレート
１３ａ・１３ｂ、１３ｃ・１３ｄ、１３ｅ・１３ｆ、１
３ｇ・１３ｈ、１３ｉ・１３ｊを真空炉又は不活性ガス
雰囲気炉内に挿入する。そして、同炉内を母材の融点よ
りも若干低い所定の温度に保つとともに、積層された各
プレート１３ａ・１３ｂ、１３ｃ・１３ｄ、１３ｅ・１
３ｆ、１３ｇ・１３ｈ、１３ｉ・１３ｊに図９に示すよ
うに所定の加圧力を加え、先ず最初に各プレート１３ａ
〜１３ｊの各通路孔部１４ｂ〜１４ｋ，１５ｂ〜１５ｋ
外周部の上下２枚１組の各組のもの同士を相互に圧接さ
せ、この状態を一定時間保持する。そして上記各圧接部
の金属の構成原子を互いに拡散させ、境界面を強固に拡
散接合させる。そして、それによって、図１０に示され
るように各プレート１３ａ〜１３ｊの上下２枚各組のも
のを各々その通路孔部１４ｂ〜１４ｋ、１５ｂ〜１５ｋ
部分で先ず一体化する。

【００６９】（３） 第３工程（通路孔部のスペーサ除
去工程） 以上のようにして、拡散接合による各プレート１３ａ〜
１３ｊの上下２枚各組の通路孔部１４ｂ・１４ｃ、１４
ｄ・１４ｅ、１４ｆ・１４ｇ、１４ｈ・１４ｉ、１４ｊ
・１４ｋ、１５ｂ・１５ｃ、１５ｄ・１５ｅ、１５ｆ・
１５ｇ、１５ｈ・１５ｉ、１５ｊ・１５ｋ各々の接合が
完了すると、同部分の各接合部間に介設していた第２の
スペーサ部材２１，２１・・・を除去する。このため第
２のスペーサ部材２１，２１・・・の材質は例えば上記
ステンレス等の各プレート母材と拡散接合されないセラ
ミック等の非金属材料部材が採用され、またその圧接面
部には離型しやすいように圧着防止剤が塗布されてい
る。

【００７０】（４） 第４工程（プレート外周部の接合
工程） 上記のようにして上下２枚各組の中間プレート１３ａ，
１３ｂ、１３ｃ，１３ｄ、１３ｅ，１３ｆ、１３ｇ・１
３ｈ、１３ｉ・１３ｊの各通路孔部１４ｂ・１４ｃ、１
４ｄ・１４ｅ、１４ｆ・１４ｇ、１４ｈ・１４ｉ、１４
ｊ・１４ｋ、１５ｂ・１５ｃ、１５ｄ・１５ｅ、１５ｆ
・１５ｇ、１５ｈ・１５ｉ、１５ｊ・１５ｋ同士各々の
接合が終わり、かつ同部分の第２のスペーサ部材２１，
２１・・・が除去されると、これら各組の中間プレート
１３ａ，１３ｂ、１３ｃ，１３ｄ、１３ｅ，１３ｆ、１
３ｇ・１３ｈ、１３ｉ・１３ｊの上下に第１，第２の外
板プレート１２ａ，１２ｂを配設する一方、それら第
１，第２の外板プレート１２ａ，１２ｂを含めた各プレ
ートの外周部の接合部間に今度は第１のスペーサ部材２
０，２０・・・を介設して外周部同士および凸面部同士
を重合した図１０の状態に積層し、上記第２工程の場合
と同様に上記積層された各プレート１２ａ，１２ｂ，１
３ａ〜１３ｊを真空炉又は不活性ガス雰囲気炉内に挿入
して、同炉内を母材の融点よりも若干低い所定の温度に
保つとともに、同積層された各プレート１２ａ，１２
ｂ，１３ａ〜１３ｊに図１１に示すように所定の加圧力
を加え、各プレート１２ａ，１２ｂ，１３ａ〜１３ｊの
重合状態にある外周部同士および凸面部同士を圧接さ
せ、この状態を一定時間保持する。そして上記各圧接部
の金属の構成原子を互いに拡散させ、境界面を強固に拡
散接合させる。そして、それによって各プレート１２
ａ，１２ｂ，１３ａ〜１３ｊの全体を最終的に一体化す
るとともにそれらの間に熱交換流体の流路を形成する。

【００７１】（５） 第５工程（プレート外周部のスペ
ーサ除去工程） 以上のようにして拡散接合による各プレート１２ａ，１
２ｂ，１３ａ〜１３ｊ全体の一体化が完了すると、上記
外周部側第１のスペーサ部材２０，２０・・・の不要部
分を除去する。このようにして、最終的に図１２に示さ
れるような断面ハニカム構造のプレート型熱交換器１０
が完成される。

【００７２】以上のようにして、完成されたプレート型
熱交換器１０では、各中間プレート１３ａ〜１３ｊの通
路孔部１４ｂ〜１４ｋ、１５ｂ〜１５ｋ接合部各部間の
第２のスペーサ部材２１，２１・・・がなくなるので、
各プレート間の流体分流路の流路抵抗が小さくなり、熱
交換能力の低下が生じない。

【００７３】また、プレート型熱交換器は、上述のよう
に第１，第２の外板プレート１２ａ，１２ｂ間に複数枚
の中間プレート１３ａ〜１３ｊを交互に積層して構成さ
れるが、それぞれ各プレート１２ａ，１２ｂ、１３ａ〜
１３ｊはステンレス等の金属薄板が波形にプレス成形さ
れているので、多少なりとも歪みが生じる。そして、各
中間プレート１３ａ〜１３ｊ外周部と熱交換流体出入口
部である通路孔部１４ａ〜１４ｋ、１５ａ〜１５ｋ周囲
は各々広い面積を接合しなければならないが、各プレー
ト１２ａ，１２ｂ、１３ａ〜１３ｊの歪みの為に単に積
層して加圧しただけでは、確実に全面で均一に接合する
のは困難である。

【００７４】ところが、上述のように各プレート１２
ａ，１２ｂ、１３ａ〜１３ｊ接合部間の所定の位置に第
１，第２のスペーサー部材２０，２０・・・、２１，２
１・・・を入れるようにすると、上記実施の形態１の場
合と同じく加圧力を上げることもでき、また広い面同士
の密着性も向上するので全面での均一かつ確実な接合が
可能になる。

【００７５】一方、そうは言っても上記各プレート１３
ａ〜１３ｊは波形にプレス成形したステンレス薄板から
なるハニカム構造のために、あまり高い加圧力をかける
ことができない、そこで、上述の場合と同じく他の対応
策として、外部から圧力を加えるだけではなく、各プレ
ート１２ａ，１２ｂ、１３ａ〜１３ｊ母材同士の熱膨張
力を利用したり、接合時に用いるスペーサ部材の材質を
母材よりも熱膨張係数の高いものにし、スペーサー部材
の熱膨張力を有効に利用することで接合を行い、ステン
レス薄板の破損（波形部の座屈）を防止するようにする
構成も必要に応じて採用される。

【００７６】したがって、上記プレート型熱交換器の製
造方法によると、接合強度が高く、かつ可及的広面積で
の接合が可能となり、耐食性の高い高品質のプレート型
熱交換器を提供することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の実施の形態１に係るプレート型熱交
換器の全体構造を示す断面図である。

【図２】同プレート型熱交換器の製造工程を示す断面図
である。

【図３】同プレート型熱交換器の第１の外板プレートの
斜視図である。

【図４】同プレート型熱交換器の第２の外板プレートの
斜視図である。

【図５】同プレート型熱交換器の第１，第３，第５の中
間プレートの斜視図である。

【図６】同プレート型熱交換器の第２，第４，第６の中
間プレートの斜視図である。

【図７】同プレート型熱交換器の断面形状変形例の断面
図である。

【図８】本願発明の実施の形態２に係るプレート型熱交
換器の製造方法における第１の製造工程を示す断面図で
ある。

【図９】本願発明の実施の形態２に係るプレート型熱交
換器の製造方法における第２の製造工程を示す断面図で
ある。

【図１０】同第２の製造工程後の製造形態を示す図であ
る。

【図１１】本願発明の実施の形態２に係るプレート型熱
交換器の製造方法における第４の製造工程を示す断面図
である。

【図１２】同プレート型熱交換器の製造方法によって製
造されたプレート型熱交換器の構造を示す断面図であ
る。

【図１３】従来のプレート型熱交換器の全体構成を示す
概略斜視図である。

【図１４】同プレート型熱交換器の熱交換ユニットにお
ける伝熱プレート単体の構造を示す斜視図である。

【符号の説明】

１０はプレート型熱交換器、１２ａは第１の外板プレー
ト、１２ｂは第２の外板プレート、１３ａ〜１３ｆは第
１〜第６の中間プレート（伝熱プレート）、１４ａ〜１
４ｇ、１５ａ〜１５ｇは通路孔部、１６は熱交換流体の
流入筒、１７は熱交換流体の流出筒である。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 通路孔部および凹凸面を有する伝熱プレ
   ートを複数枚積層し、各プレートの外周部および通路孔
   部同士を各々拡散接合によって相互に接合一体化してな
   るプレート型熱交換器において、上記各プレートの通路
   孔部同士の各拡散接合部と拡散接合部との間に各々分流
   路を有するスペーサ部材が介設されていることを特徴と
   するプレート型熱交換器。
2. 【請求項２】 通路孔部および凹凸面を有する伝熱プレ
   ートを複数枚積層し、各プレートの外周部並びに通路孔
   部、凸面部同士を各々拡散接合によって相互に接合一体
   化してなるプレート型熱交換器において、上記各プレー
   トの通路孔部同士の各拡散接合部と拡散接合部との間に
   各々分流路を有するスペーサ部材が介設されていること
   を特徴とするプレート型熱交換器。
3. 【請求項３】 各プレートが、プレス成形により形成さ
   れていることを特徴とする請求項１又は２記載のプレー
   ト型熱交換器。
4. 【請求項４】 スペーサ部材は、非金属材料により形成
   されていることを特徴とする請求項１，２又は３記載の
   プレート型熱交換器。
5. 【請求項５】 通路孔部および凹凸面を有する伝熱プレ
   ートを複数枚積層し、各プレートの外周部および通路孔
   部同士を各々拡散接合によって相互に接合一体化するよ
   うにしてなるプレート型熱交換器の製造方法において、
   上記拡散接合時には、上記各プレートの外周部同士の各
   拡散接合部と拡散接合部との間に各々加圧力保持用のス
   ペーサ部材が介設されるようになっていることを特徴と
   するプレート型熱交換器の製造方法。
6. 【請求項６】 通路孔部および凹凸面を有する伝熱プレ
   ートを複数枚積層し、各プレートの外周部並びに通路孔
   部、凸面部同士を各々拡散接合によって相互に接合一体
   化するようにしてなるプレート型熱交換器の製造方法に
   おいて、上記拡散接合時には、上記各プレートの外周部
   同士の各拡散接合部と拡散接合部との間に各々加圧力保
   持用のスペーサ部材が介設されるようになっていること
   を特徴とするプレート型熱交換器の製造方法。
7. 【請求項７】 通路孔部および凹凸面を有する伝熱プレ
   ートを複数枚積層し、各プレートの外周部および通路孔
   部同士を各々拡散接合によって相互に接合一体化するよ
   うにしてなるプレート型熱交換器の製造方法において、
   上記拡散接合時には、上記各プレートの通路孔部同士の
   各拡散接合部と拡散接合部との間に各々加圧力保持用の
   スペーサ部材をが介設されるようになっていることを特
   徴とするプレート型熱交換器の製造方法。
8. 【請求項８】 通路孔部および凹凸面を有する伝熱プレ
   ートを複数枚積層し、各プレートの外周部並びに通路孔
   部を各々拡散接合によって相互に接合一体化するように
   してなるプレート型熱交換器の製造方法において、上記
   拡散接合時には、上記各プレートの外周部同士および通
   路孔部同士各々の各拡散接合部と拡散接合部との間に各
   々加圧力保持用のスペーサ部材が介設されるようになっ
   ていることを特徴とするプレート型熱交換器の製造方
   法。
9. 【請求項９】 各プレートが、プレス成形により形成さ
   れていることを特徴とする請求項４，５，６，７又は８
   記載のプレート型熱交換器の製造方法。
10. 【請求項１０】 各プレートが金属材料よりなる一方、
    スペーサ部材が非金属材料よりなることを特徴とする請
    求項４，５，６，７，８又は９記載のプレート型熱交換
    器の製造方法。
11. 【請求項１１】 スペーサ部材のプレートとの当接面に
    は、圧着防止剤が塗布されるようになっていることを特
    徴とする請求項４，５，６，７，８，９又は１０記載の
    プレート型熱交換器の製造方法。