JPWO2014132959A1 - プレート式熱交換器 - Google Patents

Abstract

本発明は、重ね合わされた複数の伝熱プレートと、隣り合う伝熱プレート間に介装されたガスケットと、ガスケットを少なくとも部分的に支持可能に形成された規制部材とを備え、伝熱プレートは、ガスケット装着溝の形成された面に対して規制部材を嵌入可能に凹設された嵌入用凹部であって、該ガスケット装着溝に沿った状態で凹条を横切る嵌入用凹部を有し、規制部材が嵌入用凹部に嵌入された状態で、支持部がガスケット装着溝に沿って配置される。

Description

関連出願の相互参照

本願は、日本国特願２０１３−０３６９１９号の優先権を主張し、日本国特願２０１３−０３６９１９号の内容は、引用によって本願明細書の記載に組み込まれる。

本発明は、重ね合わされた複数の伝熱プレートと、隣り合う伝熱プレート間に介装されたガスケットであって、流体を流通させる流路を画定するガスケットとを備えたプレート式熱交換器に関する。

従来から、第一流体と第二流体とを熱交換させる熱交換器の一つとして、プレート式熱交換器が提供されている。

プレート式熱交換器は、複数の伝熱プレートを備える。各伝熱プレートは、金属プレートをプレス成形したもので、表裏両面に形成された複数の凹条及び凸条と、表裏両面に貫通した少なくとも四つの開口とを有する。

プレート式熱交換器は、上記構成の伝熱プレートが複数重ね合わされることで、第一流体を流通させる第一流路と第二流体を流通させる第二流路とが伝熱プレートを境にして交互に形成されている。

また、プレート式熱交換器では、各伝熱プレートの四つの開口のうちの二つの開口のそれぞれが互いに連なることによって第一流路に第一流体を流出入させる一対の第一接続流路が形成されるとともに、残りの二つの開口のそれぞれが互いに連なることによって、第二流路に第二流体を流出入させる一対の第二接続流路が形成されている。

これにより、プレート式熱交換器は、一方の第一接続流路から第一流路に流入させた第一流体を他方の第一接続流路に排出するのに併せ、一方の第二接続流路から第二流路に流入させた第二流体を他方の第二接続流路に排出する。すなわち、プレート式熱交換器は、伝熱プレートを介して第一流路を流通する第一流体と第二流路を流通する第二流体とを熱交換させるようになっている。

ところで、この種のプレート式熱交換器には、隣り合う伝熱プレート間に介装されたガスケットであって、流体を流通させる流路（第一流路、第二流路）を画定するガスケットを備えたガスケット式のプレート式熱交換器がある。

ガスケット式のプレート式熱交換器の複数の伝熱プレートのそれぞれには、ガスケットを装着するガスケット装着溝が形成されている。より具体的に説明する。各伝熱プレートは、隣り合う伝熱プレートと対向する一方の面、及び該一方の面とは反対側の他方の面とを有する。そして、各伝熱プレートは、一方の面及び他方の面のうちの少なくとも何れかの一方の面に対して、二つの開口を一括して取り囲んだ環状のガスケット装着溝と、一方の面及び他方の面のうちの少なくとも何れか一方の面に対して、当該二つの開口とは別の二つの開口（残りの二つの開口）のそれぞれを取り囲んだ環状のガスケット装着溝とが形成されている。

これに伴い、ガスケット式のプレート式熱交換器においては、各ガスケット装着溝にガスケットが装着（嵌入）された上で、複数の伝熱プレートが重ね合わされている。これにより、各ガスケットは、隣り合う伝熱プレートの間を封止し、隣り合う伝熱プレートの間で流体を流通させる流路（第一流路、第二流路）や、該流路に流体を流出入させる接続流路（第一接続流路、第二接続流路）を形成している（例えば、特許文献１参照）。

ところで、ガスケット式のプレート式熱交換器において、伝熱プレートに形成される凹条がガスケット装着溝と交差した態様で形成されることがある。

この場合、凹条がガスケット装着溝と連続し、ガスケット装着溝を部分的に開放させてしまう。より具体的に説明する。ガスケット装着溝は、長手方向と直交する方向に間隔をあけて互いに対向する一対の立面によって画定されている。従って、凹条がガスケット装着溝と交差するように形成される（凹条がガスケット装着溝に連続的に形成される）と、該凹条がガスケット装着溝を画定する立面で開放した状態になる。

そのため、流路（第一流路、第二流路）を画定するガスケットは、流体の圧力や流体の熱の影響による熱膨張により、凹条に向けて部分的に変位する（部分的に押し込まれる）ことがある。このように、ガスケットが部分的に変位すると、ガスケットと伝熱プレートとの相対的な位置関係が一定に保たれず、流路（第一流路、第二流路）の密封性（伝熱プレート間の封止性）が維持されず、流体の漏れが発生する虞がある。

日本国特開２０１２−１２２６８８号公報

そこで、本発明は、斯かる実情に鑑み、流路を画定するガスケットの位置ずれを防止し、流体を流通させる流路の密閉性を適正な状態に保つことのできるプレート式熱交換器を提供することを課題とする。

本発明に係るプレート式熱交換器は、重ね合わされた複数の伝熱プレートと、隣り合う伝熱プレート間に介装されたガスケットとを備え、伝熱プレートは、表裏両面のうちの少なくとも一方の面に形成された凹条と、ガスケットが装着されるガスケット装着溝であって、表裏両面のうちの少なくとも一方の面上に凹条と交差するように形成されたガスケット装着溝とを有し、第一流体を流通させる第一流路と第二流体を流通させる第二流路とが伝熱プレートを境にして交互に形成され、第一流路及び第二流路のうちの少なくとも何れか一方の流路が、伝熱プレート間に介装されたガスケットによって画定されたプレート式熱交換器において、ガスケットを少なくとも部分的に支持可能な支持部を有する規制部材を備え、伝熱プレートは、ガスケット装着溝の形成された面に対して規制部材を嵌入可能に凹設された嵌入用凹部であって、該ガスケット装着溝に沿った状態で凹条を横切る嵌入用凹部を有し、規制部材が嵌入用凹部に嵌入された状態で、支持部がガスケット装着溝に沿って配置されることを特徴とする。

本発明の一態様として、規制部材は、嵌入用凹部に嵌入された状態で、隣り合う伝熱プレート側にある頂部が伝熱プレートにおける嵌入用凹部と同一面上にある凸条の頂部に対して同一レベル又は低レベルに位置するように形成される、ようにし得る。

本発明の他態様として、複数の伝熱プレートのそれぞれは、金属プレートをプレス成形したものであり、一方の面に流路の外郭に即して形成された環状のガスケット装着溝と、他方の面に隣り合う伝熱プレートの一方の面に形成されたガスケット装着溝に装着されたガスケットによって画定される流路の外郭に即して形成された平坦部であって、一方の面に凹条を形成する平坦部とを有し、ガスケット装着溝と平坦部とが表裏で交差した態様で形成されるようにし得る。

本発明の別の態様として、伝熱プレートは、嵌入用凹部内に位置決用凸部を有し、規制部材は、位置決用凸部を覆う被覆部を有する、ようにしてもよい。

図１は、本発明の一実施形態に係るプレート式熱交換器の全体斜視図である。 図２は、同実施形態に係るプレート式熱交換器の分解斜視図であって、タイロッドを除く分解斜視図である。 図３は、同実施形態に係るプレート式熱交換器の伝熱プレートの第一面側の平面図であって、平坦部の裏側に形成された凹条（環状溝）を一点鎖線で示した平面図である。 図４は、同実施形態に係るプレート式熱交換器の伝熱プレートの第二面側の平面図であって、平坦部を一点鎖線で示した平面図である。 図５は、同実施形態に係るプレート式熱交換器の伝熱プレートの部分拡大図であって、図３のＸ部拡大平面図である。 図６Ａは、同実施形態に係るプレート式熱交換器の規制部材の平面図である。 図６Ｂは、同実施形態に係るプレート式熱交換器の規制部材の側面図である。 図７は、同実施形態に係るプレート式熱交換器の伝熱プレートに対し、ガスケットを装着するとともに該ガスケットを規制する規制部材を装着した状態図であって、ガスケット（第一ガスケット）によって第一流路が形成された状態図である。 図８は、同実施形態に係るプレート式熱交換器の伝熱プレートに対し、ガスケットを装着するとともに該ガスケットを規制する規制部材を装着した状態図であって、ガスケット（第一ガスケット）によって第二流路が形成された状態図である。 図９は、図７のＹ部拡大平面図であって、ガスケットを省略した部分拡大平面図である。 図１０は、図８のＺ部拡大平面図であって、ガスケットを省略した部分拡大平面図である。 図１１は、同実施形態に係るプレート式熱交換器の部分拡大断面図であって、第一ガスケット装着溝と凹条（環状溝）との交点部分及びその近傍を含む部分拡大断面図である。 図１２は、図１１のＩ−Ｉ断面図である。 図１３は、本発明の他実施形態に係るプレート式熱交換器の部分拡大断面図であって、第一ガスケット装着溝と凹条（環状溝）との交差部分及びその近傍を含む部分拡大断面図である。 図１４Ａは、本発明の別の実施形態に係るプレート式熱交換器の規制部材の平面図である。 図１４Ｂは、本発明の別の実施形態に係るプレート式熱交換器の規制部材の側面図である。 図１５は、本発明の別の実施形態に係るプレート式熱交換器の伝熱プレートの部分拡大平面図であって、第一ガスケット装着溝と凹条（環状溝）との交差部分及びその近傍を含む部分拡大平面図である。 図１６は、本発明の別の実施形態に係るプレート式熱交換器の伝熱プレートの部分拡大平面図であって、第一ガスケット装着溝と凹条（環状溝）との交差部分及びその近傍を含む部分拡大平面図である。

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、重ね合わされた複数の伝熱プレート２，…を備える。本実施形態に係るプレート式熱交換器１は、図２に示す如く、複数の伝熱プレート２，…に加え、隣り合う伝熱プレート２，…間に介装されたガスケット３，４と、ガスケット３，４を少なくとも部分的に支持可能に形成された規制部材５とを備える。さらに、本実施形態に係るプレート式熱交換器１は、図１に示す如く、重ね合わされた複数の伝熱プレート２，…を挟み込む一対のフレームプレート６，７であって、一方に流体の流出入口が形成された一対のフレームプレート６，７と、一対のフレームプレート６，７を締結するタイロッド８とを備える。

本実施形態において、複数の伝熱プレート２，…のそれぞれは、すべて同一の構成をもつものである。これに伴い、一つの伝熱プレート２について説明する。

伝熱プレート２は、金属プレートをプレス成形されたものである。また、伝熱プレート２は、図３及び図４に示す如く、第一面（一方の面）Ｓ１と反対側の第二面（他方の面）Ｓ２とを有する。そして、伝熱プレート２は、図３に示す如く、第一面Ｓ１に流体を流通させる流路Ａ，Ｂ，Ｒ１，Ｒ２の外郭に即して形成された環状のガスケット装着溝２０，２１を有する。

伝熱プレート２は、図４に示す如く、第二面Ｓ２に形成される平坦部２２，２３であって、当該第二面Ｓ２と隣り合う別の伝熱プレート２の第一面Ｓ１に形成されたガスケット装着溝２０，２１に装着されたガスケット３，４によって画定される流路Ａ，Ｂ，Ｒ１，Ｒ２の外郭に即して形成された平坦部２２，２３を有する。なお、図３において、平坦部２２，２３の裏側（凹条の一形態である後述する環状溝２４）を一点鎖線で図示し、図４において、平坦部２２，２３を一点鎖線で図示している。

より具体的に説明する。伝熱プレート２は、図３及び図４に示す如く、平面視四角形状に形成される。そして、伝熱プレート２は、表裏両面に貫通した（第一面と第二面とに亘って貫通した）少なくとも四つの開口Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４を有する。本実施形態において、伝熱プレート２は、平面視長方形状に形成され、四つの開口Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４を有する。

四つの開口Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４は、伝熱プレート２の四隅に設けられている。すなわち、四つの開口Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４のうちの一つ開口（以下、第一開口という）Ｈ１は、伝熱プレート２の長手方向と対応する第一方向の一端側であって、伝熱プレート２の長手方向と直交する方向と対応する第二方向の一端側に設けられる。そして、四つの開口Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４のうちの別の一つの開口（以下、第二開口という）Ｈ２は、第一方向の他端側であって、第二方向の一端側に設けられている。

これに対し、残りの二つの開口Ｈ３，Ｈ４のうちの一つの開口（以下、第三開口という）Ｈ３は、第一方向の一端側であって、第二方向の他端側に設けられる。さらに、残りの二つの開口Ｈ３，Ｈ４のうちの別の一つの開口（以下、第四開口という）Ｈ４は、第一方向の他端側であって、第二方向の他端側に設けられている。

伝熱プレート２の第一面Ｓ１には、図３に示す如く、ガスケット装着溝２０，２１として、第三開口Ｈ３及び第四開口Ｈ４（二つの開口Ｈ３，Ｈ４）を一括して取り囲んだ環状の第一ガスケット装着溝２０が形成されるとともに、第一開口Ｈ１及び第二開口Ｈ２（残りの二つの開口Ｈ１，Ｈ２）のそれぞれを取り囲んだ環状の第二ガスケット装着溝２１，２１が形成されている。

第一ガスケット装着溝２０は、間隔をあけて互いに対向する一対の立面２０ａ，２０ａと、一対の立面２０ａ，２０ａの下端同士を接続した底面２０ｂとによって形成される。第一ガスケット装着溝２０は、流路Ａ，Ｂ（後述する第一流路Ａ又は第二流路Ｂの何れか一方）となる伝熱領域Ｅであって、第二方向における伝熱プレート２の他端側を底辺にした台形状の伝熱領域Ｅを伝熱プレート２の第一面Ｓ１上に画定する。

本実施形態において、第一開口Ｈ１、第二開口Ｈ２、第三開口Ｈ３、及び第四開口Ｈ４のそれぞれは、円形に形成されている。これに伴い、第一ガスケット装着溝２０は、第三開口Ｈ３及び第四開口Ｈ４の周辺において、第三開口Ｈ３及び第四開口Ｈ４のそれぞれに沿って円弧状をなすコーナー部を有する。

第二ガスケット装着溝２１は、間隔をあけて互いに対向する一対の立面２１ａ，２１ａと、一対の立面２１ａ，２１ａの下端同士を接続した底面２１ｂとによって形成される。第二ガスケット装着溝２１，２１は、伝熱プレート２の一方の面上に円環状の領域を画定している。本実施形態において、第二ガスケット装着溝２１，２１は、第一ガスケット装着溝２０のコーナー部よりも小径の環状をなす。

これに対し、伝熱プレート２の第二面Ｓ２には、図４に示す如く、隣り合う伝熱プレート２のガスケット装着溝２０，２１に装着されたガスケット３，４が密接する平坦部２２，２３が形成される。伝熱プレート２の第二面Ｓ２には、平坦部２２，２３として、第一開口Ｈ１及び第二開口Ｈ２（二つの開口Ｈ１，Ｈ２）を一括して取り囲んだ環状の第一平坦部２２が形成されるとともに、第三開口Ｈ３及び第四開口Ｈ４（残りの二つの開口Ｈ３，Ｈ４）のそれぞれを取り囲んだ環状の第二平坦部２３が形成されている。

第一平坦部２２は、流路Ａ，Ｂ（第一流路Ａ又は第二流路Ｂの何れか他方）となる領域であって、第二方向における伝熱プレート２の一端側を底辺とした台形状の伝熱領域Ｅを伝熱プレート２の一方の面上に画定する。

本実施形態において、上述の如く、第一開口Ｈ１、第二開口Ｈ２、第三開口Ｈ３、及び第四開口Ｈ４のそれぞれは、円形に形成されている。これに伴い、第一平坦部２２は、第一開口Ｈ１及び第二開口Ｈ２の外周に沿ったコーナー部を有する。

第二平坦部２３は、伝熱プレート２の一方の面上に円環状の領域を画定している。本実施形態において、第二平坦部２３は、第一平坦部２２のコーナー部よりも小径の環状をなす。

これにより、第一ガスケット装着溝２０及び第一平坦部２２は、第一方向に延びる伝熱プレート２の中心線（図示しない）を基準にして互いに対称的に形成され、第二ガスケット装着溝２１，２１及び第二平坦部２３は、第一方向に延びる伝熱プレート２の中心線を基準にして互いに対称的に形成されている。これにより、本実施形態に係る伝熱プレート２において、第一ガスケット装着溝２０及び第一平坦部２２は、表裏で交差した配置になっている。

伝熱プレート２は、両面（第一面Ｓ１及び第二面Ｓ２）に図示しない凹部、凸部、凹条、及び凸条が複数形成される。そして、複数の凹部、凸部、凹条、及び凸条のそれぞれは、第一ガスケット装着溝２０によって包囲された領域と、第一平坦部２２によって包囲された領域との重複領域（伝熱領域Ｅ）に形成される。

本実施形態において、伝熱プレート２は、図３に示す如く、規制部材５が嵌入可能な嵌入用凹部２５であって、少なくともガスケット装着溝２０の形成された面（本実施形態では第一面Ｓ１）に該ガスケット装着溝２０に沿って凹設された嵌入用凹部２５を有する。嵌入用凹部２５は、ガスケット装着溝２０と交差する方向に延びる凹条２４を横切るように形成される。

より具体的に説明する。伝熱プレート２は、上述の如く、第二面Ｓ２に第一ガスケット装着溝２０に対して対称的に形成された第一平坦部２２を有する。すなわち、伝熱プレート２の第二面Ｓ２には、第一開口Ｈ１及び第二開口Ｈ２を取り囲んだ環状の第一平坦部２２が形成されている（図４参照）。

第一平坦部２２は、伝熱プレート２における第二面Ｓ２側に変位した状態で形成され、全周に亘って同一レベルの平面を形成している。すなわち、第一平坦部２２は、金属プレートの一方の面側をプレスすることで形成されており、これに伴い、伝熱プレート２の第一面Ｓ１には、第一平坦部２２の裏側の凹条２４であって、平面視無端環状をなす凹条（以下、環状溝という）２４が第一ガスケット装着溝２０に対して二箇所で交差するように形成されている。

これに伴い、伝熱プレート２は、図３及び図５に示す如く、第一ガスケット装着溝２０の形成された面（本実施形態においては第一面Ｓ１）に該第一ガスケット装着溝２０に沿って凹設され、第一ガスケット装着溝２０と交差する方向に延びる第一平坦部２２の裏側にできた環状溝２４を横切るよう形成された嵌入用凹部２５を有する。伝熱プレート２は、環状溝２４と第一ガスケット装着溝２０とが交差する二箇所のそれぞれにおいて、第一ガスケット装着溝２０の両側に嵌入用凹部２５を有する。

そして、図５に示す如く、嵌入用凹部（凹部）２５内には、規制部材５を位置決めするための位置決用凸部２６が設けられている。本実施形態において、位置決用凸部２６は、環状溝２４の両側（環状溝２４の通過領域の両側）に設けられている。また、本実施形態では、環状溝２４の両側に位置決用凸部２６が二つずつ設けられている。

本実施形態において、複数の位置決用凸部２６のそれぞれは、嵌入用凹部２５と隣接する部分に連続して形成されている。すなわち、複数の位置決用凸部２６のそれぞれは、嵌入用凹部２５を画定する立面であって、第一ガスケット装着溝２０の延びる方向で間隔をあけて対峙する一対の立面のそれぞれが嵌入用凹部２５の内部に向けて膨出することで形成されている。

複数の位置決用凸部２６のそれぞれは、規制部材５に覆われる部位であり、これに伴い、伝熱領域Ｅ内の凸条よりも低く形成されている。すなわち、複数の位置決用凸部２６のそれぞれは、伝熱領域Ｅの凸条よりも突出することのないように、少なくとも規制部材５の厚み分（被覆部５１の板厚分）、伝熱領域Ｅの凸条よりも少ない突出量で突出している。

本実施形態に係るプレート式熱交換器１は、図２に示す如く、ガスケット３，４として、第一ガスケット装着溝２０に装着される環状の第一ガスケット３と、第二ガスケット装着溝２１，２１に装着される環状の第二ガスケット４とを備える。なお、ここでは、一つの第一ガスケット３と、一つの第二ガスケット４とについて説明する。

第一ガスケット３は、第一ガスケット装着溝２０の平面形態に即して平面視台形状の領域を画定するように、台形環状に形成されている。これに対し、第二ガスケット４は、第二ガスケット装着溝２１，２１の平面形態に即して平面視円形状の領域を画定するように、円形環状に形成されている。

規制部材５は、隣り合う伝熱プレート２間のそれぞれに配置される。そのため、プレート式熱交換器１は、複数の規制部材５を備える。なお、複数の規制部材５のそれぞれは、同一の構成であるため、ここでは、一つの規制部材５について説明する。

規制部材５は、図６Ａ及び図６Ｂに示す如く、第一ガスケット３を部分的に支持する支持部５０を有する。本実施形態に係る規制部材５は、支持部５０を含む被覆部５１であって、位置決用凸部２６，２６を覆う被覆部５１を有する。

より具体的に説明する。本実施形態に係る規制部材５において、被覆部５１は、金属プレートを山折状にプレス成形したもので、第一ガスケット装着溝２０を形成する一方の立面２０ａと同列又は略同列に配置される支持部５０と、支持部５０に対して間隔をあけて対向配置される対向部５２とを備える。

支持部５０及び対向部５２のそれぞれは、一方向に長手をなし、長手方向と直交する方向の一端同士が接続され、他端同士が互いに離間している。なお、支持部５０及び対向部５２は、直接接続されてもよいし、帯状の接続部を介して互いの一端部同士が接続されてもよい。本実施形態に係る規制部材５において、支持部５０及び対向部５２の一端部同士が直接接続されている。

本実施形態に係る規制部材５は、対向部５２から外方に延出した延出部５３を有する。本実施形態に係る延出部５３は、対向部５２の他端部に接続され、長手方向の中央部に補強部５４を有する。補強部５４は、延出部５３を部分的に隆起させることで形成されている。

規制部材５（被覆部５１及び延出部５３）は、図７〜図１０に示す如く、全体的に嵌入用凹部２５に嵌入される。

より具体的には、伝熱プレート２の嵌入用凹部２５内には、上述の如く、位置決用凸部２６，２６が形成されているため、規制部材５は、図１１及び図１２に示す如く、被覆部５１が位置決用凸部２６，２６を覆った状態で嵌入用凹部２５に嵌入される。

これにより、規制部材５は、位置決用凸部２６，２６に対する被覆部５１（支持部５０，対向部５２）の干渉によって、第一ガスケット装着溝２０の延びる方向と直交する方向への移動が阻止される。規制部材５の支持部５０は、規制部材５を嵌入用凹部２５に嵌入した状態で、外面（傾斜面）が第一ガスケット装着溝２０を形成する立面（傾斜面）２０ａと同一面上に並ぶように形成される。

本実施形態に係る規制部材５は、被覆部５１が位置決用凸部２６，２６を覆った状態になると、被覆部５１の両端部が二つの位置決用凸部２６，２６に支持されるように構成されている。これにより、規制部材５は、第一ガスケット装着溝２０の延びる方向と直交する方向（伝熱プレート２の板厚と対応する方向）に延びる軸線回りでの回転も阻止される。なお、本実施形態において、被覆部５１の頂部（支持部５０と対向部５２との接続部分）が伝熱領域Ｅの凸条よりも外側に突出しないように、被覆部５１の高さが設定されている。

上記構成の規制部材５は、嵌入用凹部２５に嵌入された状態で、伝熱プレート２に対して固定される。規制部材５は、接着剤や粘着テープを用いて伝熱プレート２に固定されてもよいし、伝熱プレート２に溶接することで固定されてもよい。

本実施形態に係るプレート式熱交換器１は、以上の構成を備える。そして、プレート式熱交換器１は、図７及び図８に示す如く、複数の伝熱プレート２，…のそれぞれの第一ガスケット装着溝２０に第一ガスケット３が装着されるとともに、第二ガスケット装着溝２１，２１に第二ガスケット４が装着される。その上で、複数の伝熱プレート２，…のそれぞれが互いに重ね合わされる。より具体的には、本実施形態に係るプレート式熱交換器１において、複数の伝熱プレート２，…のそれぞれは、第一方向及び第二方向と直交する第三方向（重ね合わされる方向）で一つおきに、第三方向に延びる軸線回りで１８０°反転された状態で重ね合わされる。

これにより、図１１及び図１２に示す如く、隣り合う二つの伝熱プレート２，２のうちの一方の伝熱プレート２の第一ガスケット装着溝２０に装着された第一ガスケット３は、隣り合う二つの伝熱プレート２，２のうちの他方の伝熱プレート２の第一平坦部２２と重なり合う。また、図示しないが、隣り合う二つの伝熱プレート２，２のうちの一方の伝熱プレート２の第二ガスケット装着溝２１，２１に装着された第二ガスケット４は、隣り合う二つの伝熱プレート２，２のうちの他方の伝熱プレート２の第二平坦部２３と重なり合う。

そして、一対のフレームプレート６，７は、重ね合わされた複数の伝熱プレート２，…のそれぞれを挟み込んだ上で、タイロッド８によって締め付けられる（図１参照）。これに伴い、第一ガスケット３及び第二ガスケット４のそれぞれが隣り合う伝熱プレート２，２に挟まれた状態になり、隣り合う伝熱プレート２，２の間が封止される。

これにより、プレート式熱交換器１には、図２、図７，及び図８に示す如く、第一流体を流通させる第一流路Ａと第二流体を流通させる第二流路Ｂとが複数の伝熱プレート２，…のそれぞれを境にして交互に形成される。また、プレート式熱交換器１には、各伝熱プレート２，…の四つの開口のうちの二つの開口のそれぞれが互いに連なって、第一流路Ａに第一流体Ｈを流出入させる一対の第一接続流路Ｒ１，Ｒ１が形成され、残りの二つの開口のそれぞれが互いに連なって、第二流路Ｂに第二流体Ｃを流出入させる一対の第二接続流路Ｒ２，Ｒ２が形成される。

なお、本実施形態においては、上述の如く、同一の複数の伝熱プレート２，…のそれぞれが交互に１８０°反転させて配置されるため、第一開口Ｈ１と第四開口Ｈ４とが二箇所で交互に連なることで、一方の第一接続流路Ｒ１が形成されるとともに、一方の第二接続流路Ｒ２が形成され、第二開口Ｈ２と第三開口Ｈ３とが二箇所で交互に連なることで、他方の第一接続流路Ｒ１が形成されるとともに、他方の第二接続流路Ｒ２が形成される。

これにより、この種のプレート式熱交換器１において、一方の第一接続流路Ｒ１から第一流路Ａに第一流体Ｈが流入し、第一流路Ａを通過した第一流体Ｈが他方の第一接続流路Ｒ１に排出されるのに併せ、一方の第二接続流路Ｒ２から第二流路Ｂに第二流体Ｃが流入し、第二流路Ｂを通過した第二流体Ｃが他方の第二接続流路Ｒ２に排出される。すなわち、プレート式熱交換器１は、伝熱プレート２を介して第一流路Ａを流通する第一流体Ｈと第二流路Ｂとを熱交換させる。

このとき、第一流路Ａを流通する第一流体Ｈの流体圧、及び第二流路Ｂを流通する第二流体Ｃの流体圧の少なくとも何れか一方が、第一ガスケット３に作用しても、第一ガスケット３は、全長（全周）に亘って第一ガスケット装着溝２０内で維持する。

より具体的には、本実施形態に係るプレート式熱交換器１は、図１１及び図１２に示す如く、第一ガスケット装着溝２０と交差する環状溝２４が形成されているが、複数の伝熱プレート２，…のそれぞれは、規制部材５が嵌入可能な嵌入用凹部２５であって、第一ガスケット装着溝２０の形成された面に該第一ガスケット装着溝２０に沿って凹設され、第一ガスケット装着溝２０と交差する方向に延びる環状溝２４を横切るよう形成された嵌入用凹部２５を有し、規制部材５が嵌入用凹部２５に嵌入された状態で第一ガスケット装着溝２０に沿って配置される。

これに伴い、環状溝２４と該環状溝２４と交差する方向に延びる第一ガスケット装着溝２０との間に規制部材５が固定された状態で介在し、環状溝２４が第一ガスケット装着溝２０で開放することがない。すなわち、嵌入用凹部２５に嵌入された規制部材５は、嵌入用凹部２５を画定する立面に包囲された状態になり、移動が阻止される。そして、規制部材５は、嵌入用凹部２５に嵌入された状態で、支持部５０が第一ガスケット装着溝２０に沿って環状溝２４と第一ガスケット装着溝２０との間に介在する。

これにより、環状溝２４が第一ガスケット装着溝２０で開放することがなく、第一ガスケット装着溝２０に装着された第一ガスケット３は、第一ガスケット装着溝２０を画定する立面２０ａと規制部材５の支持部５０とによって支持された状態になる。

従って、各伝熱プレート２，…間に介装された第一ガスケット３によって画定された流路Ａ，Ｂで流通する流体Ｈ，Ｃの流体圧が第一ガスケット３に作用したときにおいても、第一ガスケット３は第一ガスケット装着溝２０を画定する立面２０ａと規制部材５（支持部５０）とによって支持される。これにより、流体圧の作用で第一ガスケット３が部分的に環状溝２４内に変位することが阻止され、第一ガスケット３と複数の伝熱プレート２，…のそれぞれとの相対的な位置関係が一定に保たれるため、流路Ａ，Ｂ（第一流路Ａ、第二流路Ｂ）の密封性（各伝熱プレート２，…間の封止性）が維持される結果、流体の漏れの発生を防止することができる。

特に、規制部材５は、嵌入用凹部２５に嵌入された状態で、隣り合う伝熱プレート２，…側にある頂部が伝熱プレート２における嵌入用凹部２５と同一面上にある凸条（伝熱領域Ｅに形成される凸条）の頂部に対して同一レベル又は低レベルに位置するように形成されるため、複数の伝熱プレート２，…のそれぞれを互いに重ね合わせた状態で、規制部材５が隣り合う伝熱プレート２と干渉することがなく、複数の伝熱プレート２，…のそれぞれによって第一ガスケット３を効率的に挟み込むことができる。

また、複数の伝熱プレート２，…のそれぞれは、金属プレートをプレス成形されたものであり、第一面Ｓ１に流路Ａ，Ｂの外郭に即して形成された環状の第一ガスケット装着溝２０を有するとともに、第二面Ｓ２に隣り合う伝熱プレート２，…の第一面Ｓ１に形成された第一ガスケット装着溝２０に装着された第一ガスケット３によって画定される流路Ａ，Ｂの外郭に即して形成された第一平坦部２２とを有し、第一ガスケット装着溝２０と第一平坦部２２とが表裏で交差した態様で形成されるため、複数の伝熱プレート２，…のそれぞれが金属プレートをプレス成形して形成され、第一ガスケット装着溝２０と第一平坦部２２とが表裏で交差した態様で形成されても、第一平坦部２２が全周に亘って同一レベルで形成される。

すなわち、複数の伝熱プレート２，…のそれぞれが金属プレートをプレス成形して形成された場合、表裏で凹凸状態が逆になるため、一方の面の凸が他方の面で凹になる。従って、第一ガスケット３の位置ずれを防止するために、第一ガスケット装着溝２０と環状溝２４との間に第一ガスケット規制用の凸部を形成することが考えられるが、凸部をプレス成形によって形成すると、その裏面が凹部になってしまう。

従って、上述の如く、第一ガスケット装着溝２０と第一平坦部２２とが表裏で交差した態様で形成された場合、第一ガスケット装着溝２０と第一平坦部２２との交差領域の近傍において、凸部の裏側に形成される凹部が第一平坦部２２の連続性を寸断してしまう。そのため、隣り合う伝熱プレート２，…の第一ガスケット装着溝２０に装着された第一ガスケット３が第一平坦部２２の全長に亘って連続的に密接できなくなる。すなわち、凸部の裏側にある凹部によって第一ガスケット３が隣り合う伝熱プレート２，…に密接できなくなり、流路Ａ，Ｂを液密に形成できなくなってしまう。

そのため、凹部内に該凹部を埋めるための埋設部材を配置する等といった対策を講じなければならないが、このような対策を講じる埋設部材と複数の伝熱プレート２，…のそれぞれとの密接性が担保されなければ、流体の漏れが発生してしまう。

これに対し、本実施形態に係るプレート式熱交換器１において、規制部材５を嵌入する嵌入用凹部２５を凹設することで、裏面が突出することになるため、第一平坦部２２が寸断されることなく連続的な環状に形成される。従って、隣り合う二つの伝熱プレート２，…のうちの一方の伝熱プレート２，…の第一ガスケット装着溝２０に装着された第一ガスケット３は、他方の伝熱プレート２，…の第一平坦部２２の全周に対して連続的に密接する。これにより、何れの流路Ａ，Ｂ（第一流路Ａ及び第二流路Ｂ）においても、流体の漏れを効果的に防止することができる。

また、本実施形態において、複数の伝熱プレート２，…のそれぞれは、嵌入用凹部２５内に位置決用凸部２６を有し、規制部材５は、位置決用凸部２６を覆う被覆部５１を有するため、被覆部５１が伝熱プレート２の位置決用凸部２６と干渉し、規制部材５が伝熱プレート２（嵌入用凹部２５）に対して定位置で固定される。

従って、規制部材５が支持した第一ガスケット３に流体Ｈ，Ｃの圧力が作用したときに、規制部材５が第一ガスケット３に押されて移動することを確実に阻止することができる。特に、本実施形態においては、第一平坦部２２を形成する裏側の凹条（環状溝）２４を躱した位置に位置決用凸部２６を形成しているため、第一平坦部２２（第一ガスケット３の密接面）の連続性が維持される。

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。

上記実施形態において、第一ガスケット装着溝２０と交差する凹条の一態様としての環状溝２４を対象に、環状溝２４を横切った嵌入用凹部２５が形成されるとともに、規制部材５が嵌入用凹部２５に嵌入されたが、これに限定されない。例えば、伝熱領域Ｅの凹条（伝熱効率の観点で形成される凹条）が伝熱プレート２の端縁まで延び、第一ガスケット装着溝２０に対して交差するように形成された場合、その凹条を横切った嵌入用凹部２５が形成されるとともに、規制部材５が嵌入用凹部２５に嵌入されてもよい。

また、上記実施形態において、伝熱プレート２，２間に形成される流路（第一流路Ａ及び第二流路Ｂ）を画定する第一ガスケット３を対象に、規制部材５を嵌入する嵌入用凹部２５が形成されたが、これに限定されない。例えば、互いに重ね合わされた複数の伝熱プレート２，…のそれぞれに跨って形成される流路である接続流路（第一接続流路Ｒ１及び第二接続流路Ｒ２）を画定する第二ガスケット４を対象に、規制部材５を嵌入する嵌入用凹部が形成されてもよい。すなわち、第二ガスケット装着溝２１，２１を横切った凹条が形成される場合、該凹条を横切った嵌入用凹部が形成され、該嵌入用凹部に上記実施形態と同様の規制部材が嵌入されてもよい。なお、凹条の幅（溝幅）が比較的狭いと、ガスケット３，４が流体圧の作用で押されても凹条内に入り込み難くなるため、凹条の溝幅が広い場合（ガスケット３，４が流体圧の作用で入り込む可能性がある幅広な凹条が形成される場合）に、複数の伝熱プレート２，…のそれぞれに嵌入用凹部２５が設けられるとともに、嵌入用凹部２５に嵌入される規制部材５が設けられればよい。

上記実施形態において、ガスケット装着溝２０の両側に嵌入用凹部２５が形成されるとともに、各嵌入用凹部２５に規制部材５が嵌入されたが、これに限定されない。すなわち、嵌入用凹部２５は、少なくとも流路Ａ，Ｂ，Ｒ１，Ｒ２となる領域を画定したガスケット装着溝２０，２１の外側のみに設けられ、該嵌入用凹部２５に規制部材５が嵌入されてもよい。このようにしても、流路Ａ，Ｂ，Ｒ１，Ｒ２を流通する流体Ｈ，Ｃの流体圧が作用してガスケット３，４が外側に押されたときに、規制部材５の支持部５０がガスケット３，４を支持するため、上記実施形態と同様に、流体圧の作用でガスケット３，４が部分的に凹条内に移動することが阻止される。従って、ガスケット３，４と複数の伝熱プレート２，…のそれぞれとの相対的な位置関係が一定に保たれるため、流路Ａ，Ｂ（第一流路Ａ、第二流路Ｂ）の密封性（各伝熱プレート２，…間の封止性）が維持される結果、流体の漏れの発生を防止することができる。

上記実施形態において、規制部材５が嵌入用凹部２５に嵌め込まれた状態で溶接や粘着テープで固定されたが、例えば、図１３に示す如く、規制部材５の延出部５３を押圧する押圧部材９を設けてもよい。押圧部材９は、規制部材５の被覆部５１に対して並列的に配置可能な帯材であって、ゴム、樹脂等の弾性材料から成型された帯材で構成される。このように押圧部材９が設けられた場合、重ね合わされた伝熱プレート２，…に押圧部材９が挟まれることで、押圧部材９が弾性変形して規制部材５（延出部５３）を押さえつけた状態になる。従って、規制部材５をより確実に固定することができる。また、押圧部材９を使用することなく、規制部材５が自己の移動を規制できるように形成されてもよい。すなわち、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示す如く、規制部材５における支持部５０と補強部５４との高さを同じにし、隣り合う伝熱プレート２に支持部５０及び補強部５４を接触させるようにしてもよい。このようにすれば、規制部材５が隣り合う二つの伝熱プレート２，２に挟まれることになるため、規制部材５をより確実に固定することができる。

上記実施形態において、規制部材５がプレートをプレス成形されたものであったが、これに限定されない。規制部材５は、削り出し等の各種加工によって成形されたものであってもよい。また、規制部材５は、金属製に限定されるものではなく、ガスケット３，４を支持することのできる剛性を有していれば、樹脂製のものであってもよい。

上記実施形態において、嵌入用凹部２５を画定する立面を膨出させることで形成された位置決用凸部２６，２６のみが設けられたが、これに限定されない。例えば、図１５に示す如く、嵌入用凹部２５を画定する立面を膨出させることで形成された位置決用凸部２６，２６に加え、該位置決用凸部２６、２６から離れた位置に別の位置決用凸部２６，２６を設けてもよい。この場合、位置決用凸部２６，…は、凹条２４の通過領域を躱した上でガスケット装着溝２０に沿って配列されることは言うまでもない。

上記実施形態において、位置決用凸部２６，２６が嵌入用凹部２５を画定する立面を膨出させることで形成されたが、位置決用凸部２６が設けられる場合、位置決用凸部２６の形態は、これに限定されない。例えば、位置決用凸部２６、２６は、図１６に示す如く、嵌入用凹部２５を画定する立面から離れた位置に設けられてもよい。

上記実施形態において、複数の伝熱プレート２，…のそれぞれの嵌入用凹部２５に位置決用凸部２６，２６が設けられたが、これに限定されない。例えば、嵌入用凹部２５は、位置決用凸部２６，２６のない単なる凹部であってもよい。このようにしても、規制部材５は、嵌入用凹部２５に嵌め込まれた状態で、嵌入用凹部２５を画定する立面と対峙するため、伝熱プレート２の面に沿った方向への移動が阻止される。

上記実施形態において、規制部材５が延出部５３を備えたが、これに限定されない。例えば、規制部材５は、被覆部５１に相当する部位、すなわち、ガスケット３，４を支持可能な支持部５０を含む部位であって、嵌入用凹部２５に嵌入可能な部位を備えていれば、種々変更可能である。

上記実施形態において、プレート式熱交換器１は、第一流路Ａ及び第二流路Ｂが対称形とされたため、同種の伝熱プレート２を複数備え、複数の伝熱プレート２，…のそれぞれを一枚置きに反転させることで、第一流路Ａ及び第二流路Ｂが形成されたが、これに限定されない。例えば、プレート式熱交換器１は、第一流路Ａ又は第二流路Ｂを画定するガスケット装着溝２０，２１の配置パターンを異にする二種類の伝熱プレート２，…を交互に重ね合わせるようにしたものであっても勿論よい。このようにしても、凹条２４がガスケット装着溝２０，２１と交差するような態様となった場合、凹条２４を横切った嵌入用凹部２５を複数の伝熱プレート２，…のそれぞれに凹設し、支持部５０を有する規制部材５を嵌入用凹部２５に嵌入することで、上記実施形態と同様の作用及び効果を奏することができる。

上記実施形態において、第一ガスケット装着溝２０が複数の伝熱プレート２，…のそれぞれの一方の面のみに形成されたが、これに限定されない。例えば、複数の伝熱プレート２，…のそれぞれの一方の面に第一流路Ａを画定する第一ガスケット３を装着する第一ガスケット装着溝２０を形成し、複数の伝熱プレート２，…のそれぞれの他方の面に第二流路Ｂを画定する第一ガスケット３を装着する第一ガスケット装着溝２０を形成するようにしてもよい。

上記実施形態において、プレート式熱交換器１は、それぞれ独立した複数の伝熱プレート２，…を重ね合わせていたが、これに限定されない。例えば、プレート式熱交換器１は、重ね合わされた二枚の伝熱プレート２，２の外周端同士が溶接されることで形成された伝熱カセットを、ガスケット３，４を介して複数積層したものであってよい。この場合、隣り合う伝熱カセットのうちの一方の伝熱カセットの外面（隣り合う別の伝熱カセットと対向する面）になる伝熱プレート２にガスケット装着溝２０，２１が形成され、該ガスケット装着溝２０，２１にガスケット３，４が装着される。

これにより、伝熱カセット間（二枚の伝熱プレート２，２間）に第一流路Ａ又は第二流路Ｂの何れか一方が形成されるとともに、隣り合う伝熱カセット間にガスケット３，４によって画定された第一流路Ａ又は第二流路Ｂの何れか他方が形成される。従って、伝熱カセットを構成する複数の伝熱プレート２，…のそれぞれの外面上にガスケット装着溝２０，２１と凹条２４とが交差した態様で形成される場合、凹条２４を横切るように嵌入用凹部２５を凹設し、該嵌入用凹部２５に規制部材５を嵌入することで、ガスケット３，４の部分的な移動が阻止される。

上記実施形態において、特に言及しなかったが、規制部材５の被覆部５１を構成する支持部５０の先端面（他端面）は、第一ガスケット装着溝２０の底面２０ｂに沿うように形成されることが好ましい。このように支持部５０の先端面が第一ガスケット装着溝２０の底面２０ｂに沿うようにするには、支持部５０の先端部（他端部）を斜めに切除し、支持部５０の延出方向に対して傾斜した端面を形成することで、規制部材５を嵌入用凹部２５内に配置したときに、支持部５０の先端面が第一ガスケット装着溝２０の底面２０ｂに沿った状態になるようにしてもよいし、支持部５０の先端部（他端部）を曲げることで支持部５０の先端面（他端面）の向きを調整し、支持部５０の先端面が第一ガスケット装着溝２０の底面２０ｂに沿った状態になるようにしてもよい。このようにすれば、支持部５０の先端（エッジ）が第一ガスケット３に接触しにくくなるため、第一ガスケット３の損傷を防止することができる。

１…プレート式熱交換器、２…伝熱プレート、３…第一ガスケット（ガスケット）、４…第二ガスケット（ガスケット）、５…規制部材、６，７…フレームプレート、８…タイロッド、９…押圧部材、２０…第一ガスケット装着溝（ガスケット装着溝）、２０ａ…立面、２０ｂ…底面、２１…第二ガスケット装着溝（ガスケット装着溝）、２１ａ…立面、２１ｂ…底面、２２…第一平坦部（平坦部）、２３…第二平坦部（平坦部）、２４…環状溝（凹条）、２５…嵌入用凹部、２６…位置決用凸部、５０…支持部、５１…被覆部、５２…対向部、５３…延出部、５４…補強部、Ａ…第一流路（流路）、Ｂ…第二流路（流路）、Ｅ…伝熱領域、Ｈ…第一流体（流体）、Ｃ…第二流体（流体）、Ｈ１…第一開口（開口）、Ｈ２…第二開口（開口）、Ｈ３…第三開口（開口）、Ｈ４…第四開口（開口）、Ｒ１…第一接続流路（流路）、Ｒ２…第二接続流路（流路）、Ｓ１…第一面、Ｓ２…第二面

Claims (4)

1. 重ね合わされた複数の伝熱プレートと、
   隣り合う伝熱プレート間に介装されたガスケットとを備え、
   伝熱プレートは、表裏両面のうちの少なくとも一方の面に形成された凹条と、
   ガスケットが装着されるガスケット装着溝であって、表裏両面のうちの少なくとも一方の面上に凹条と交差するように形成されたガスケット装着溝とを有し、
   第一流体を流通させる第一流路と第二流体を流通させる第二流路とが伝熱プレートを境にして交互に形成され、第一流路及び第二流路のうちの少なくとも何れか一方の流路が、伝熱プレート間に介装されたガスケットによって画定されたプレート式熱交換器において、
   ガスケットを少なくとも部分的に支持可能な支持部を有する規制部材を備え、
   伝熱プレートは、ガスケット装着溝の形成された面に対して規制部材を嵌入可能に凹設された嵌入用凹部であって、該ガスケット装着溝に沿った状態で凹条を横切る嵌入用凹部を有し、
   規制部材が嵌入用凹部に嵌入された状態で、支持部がガスケット装着溝に沿って配置される
   ことを特徴とするプレート式熱交換器。
2. 規制部材は、嵌入用凹部に嵌入された状態で、隣り合う伝熱プレート側にある頂部が伝熱プレートにおける嵌入用凹部と同一面上にある凸条の頂部に対して同一レベル又は低レベルに位置するように形成される
   請求項１に記載のプレート式熱交換器。
3. 複数の伝熱プレートのそれぞれは、金属プレートをプレス成形したものであり、
   一方の面に流路の外郭に即して形成された環状のガスケット装着溝と、
   他方の面に隣り合う伝熱プレートの一方の面に形成されたガスケット装着溝に装着されたガスケットによって画定される流路の外郭に即して形成された平坦部であって、一方の面に凹条を形成する平坦部とを有し、
   ガスケット装着溝と平坦部とが表裏で交差した態様で形成される
   請求項１又は請求項２に記載のプレート式熱交換器。
4. 伝熱プレートは、嵌入用凹部内に位置決用凸部を有し、
   規制部材は、位置決用凸部を覆う被覆部を有する
   請求項１乃至３の何れか１項に記載のプレート式熱交換器。

Images