WO2013008320A1 - プレート式熱交換器及びヒートポンプ装置 - Google Patents

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WO2013008320A1
WO2013008320A1 PCT/JP2011/065932 JP2011065932W WO2013008320A1 WO 2013008320 A1 WO2013008320 A1 WO 2013008320A1 JP 2011065932 W JP2011065932 W JP 2011065932W WO 2013008320 A1 WO2013008320 A1 WO 2013008320A1
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wave
plate
flow path
heat exchanger
fluid
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PCT/JP2011/065932
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伊東　大輔
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三菱電機株式会社
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    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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    • F25B30/02—Heat pumps of the compression type
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    • F28D9/005—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another the plates having openings therein for both heat-exchange media
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    • F28F2265/14—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction for preventing damage by freezing, e.g. for accommodating volume expansion

Definitions

  • This invention relates to a plate heat exchanger formed by laminating a plurality of heat transfer plates.
  • a substantially rectangular plate with passage holes serving as water or refrigerant inflow / outlet openings at the four corners is laminated, and a flow path for water and a flow path for refrigerant are alternately formed between adjacent plates in the lamination direction.
  • a plate heat exchanger see Patent Document 1.
  • the flow path of water is closed in the vicinity of a passage hole serving as a refrigerant outlet / inlet.
  • water may freeze in the plate heat exchanger.
  • the heat transfer plate is hardly applied in the stacking direction, and it is difficult for the heat exchanger plates to peel off and the plate heat exchanger to be damaged.
  • water gradually freezes from the center of the flow path and finally freezes in the closed region near the refrigerant outlet there is no space for water to expand.
  • An object of the present invention is to prevent a plate heat exchanger from being damaged when a fluid freezes in the plate heat exchanger.
  • the plate heat exchanger according to the present invention is A first flow path and a second flow path in which rectangular first plates and second plates having passage holes serving as outflow inlets of the first fluid or the second fluid are alternately stacked, and the first fluid flows.
  • the first flow path allows the first fluid flowing in from the first inlet, which is a passage hole provided on one side in the long side direction of the first plate and the second plate, to flow in the other side in the long side direction.
  • the first plate has a wave shape that is displaced in the laminating direction and has a wave shape in which a plurality of tops and bottoms repeatedly appear from the first inlet side toward the first outlet side.
  • Is formed in the heat exchange flow path portion and is a passage hole provided on the one side in the long side direction and is another passage hole different from the inflow port.
  • a second wave having a wave shape that is displaced in the stacking direction and connected to the first wave is formed on the exchange channel side,
  • the top part of the first wave and the top part of the second wave are formed in a planar shape, and the top part of the first wave has a width in a direction perpendicular to the ridgeline of the wave shape rather than the top part of the second wave. It is characterized by a wide top width.
  • the first wave is formed in the region where the second wave is formed.
  • the heat exchange area is larger than the area. Therefore, the heat exchange amount in the region where the second wave is formed is larger than the heat exchange amount where the first wave is formed. Therefore, when the fluid freezes in the plate heat exchanger, the fluid freezes faster in the region where the second wave is formed than in the region where the first wave is formed, and the second wave is formed. Finally, the fluid does not freeze in the area. Since the fluid does not freeze at the end in the closed region, the plate heat exchanger can be prevented from being damaged.
  • FIG. 3 is a partial front view showing a part of a heat transfer plate 2 according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a partial perspective view showing a part of the heat transfer plate 2 according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIGS. FIG.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line B-B ′ of FIGS.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line C-C ′ of FIGS.
  • FIG. 3 is a partial front view showing a part of the heat transfer plate 3 according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a partial perspective view showing a part of the heat transfer plate 3 according to the first embodiment.
  • D-D 'sectional view of FIGS. E-E 'sectional view of FIGS. F-F ′ cross-sectional view of FIGS.
  • FIG. 22 is a sectional view taken along the line H-H ′ of FIG. 21.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view taken along the line I-I ′ of FIG. 21.
  • FIG. 4 is a partial front view showing a part of a heat transfer plate 3 according to a second embodiment.
  • FIG. 25 is a sectional view taken along the line J-J ′ of FIG. 24.
  • FIG. 25 is a sectional view taken along the line K-K ′ of FIG. 24.
  • FIG. 6 is a circuit configuration diagram of a heat pump device 100 according to a fourth embodiment. The Mollier diagram about the state of the refrigerant
  • the plate heat exchanger there are a case where two different types of heat transfer plates are alternately stacked and a case where one type of heat transfer plate is alternately stacked and formed.
  • the shape of the two types of heat transfer plates can be designed individually and the design freedom is high, but it is necessary to manufacture two types of heat transfer plates The manufacturing cost will be high.
  • one type of heat transfer plate is formed by alternately stacking in different directions, it is only necessary to manufacture one type of heat transfer plate. This constitutes a heat exchanger with a low degree of design freedom.
  • the case where two different types of heat transfer plates are alternately stacked will be described.
  • one type of heat transfer plate is alternately stacked in a different direction. The case of forming will be described.
  • FIG. 1 is a side view of the plate heat exchanger 30.
  • FIG. 2 is a front view of the reinforcing side plate 1 (viewed from the stacking direction).
  • FIG. 3 is a front view of the heat transfer plate 2 (first plate).
  • FIG. 4 is a front view of the heat transfer plate 3 (second plate).
  • FIG. 5 is a front view of the reinforcing side plate 4.
  • FIG. 6 is a view showing a state in which the heat transfer plate 2 and the heat transfer plate 3 are stacked.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of the plate heat exchanger 30.
  • the heat transfer plates 2 and 3 are different heat transfer plates manufactured by using different molds, for example.
  • the heat transfer plates 2 and the heat transfer plates 3 are alternately stacked.
  • the reinforcing side plate 1 is stacked on the front surface
  • the reinforcing side plate 4 is stacked on the back surface.
  • the reinforcing side plate 1 is formed in a substantially rectangular plate shape.
  • the reinforcing side plate 1 is provided with a first inflow pipe 5, a first outflow pipe 6, a second inflow pipe 7, and a second outflow pipe 8 at four corners of a substantially rectangular shape.
  • each heat transfer plate 2, 3 is formed in a substantially rectangular plate shape like the reinforcing side plate 1, and includes a first inlet 9, a first outlet 10, A second inflow port 11 (upstream adjacent hole) and a second outflow port 12 (downstream adjacent hole) are provided.
  • Each of the heat transfer plates 2 and 3 is formed with wave shapes 15 and 16 (first wave) that are displaced in the plate stacking direction.
  • the wave shapes 15 and 16 are formed so as to be substantially V-shaped when viewed from the stacking direction, and the first outlet 10 and the second outlet are formed from the first inlet 9 and the second inlet 11. Toward 12, a plurality of tops and bottoms appear repeatedly.
  • the substantially V-shaped direction is reversed.
  • the reinforcing side plate 4 is formed in a substantially rectangular plate shape, like the reinforcing side plate 1 and the like. The reinforcing side plate 4 is not provided with the first inflow pipe 5, the first outflow pipe 6, the second inflow pipe 7, and the second outflow pipe 8.
  • FIG. 5 the reinforcing side plate 4 is not provided with the first inflow pipe 5, the first outflow pipe 6, the second inflow pipe 7, and the second outflow pipe 8.
  • positions of the first inflow pipe 5, the first outflow pipe 6, the second inflow pipe 7, and the second outflow pipe 8 are indicated by broken lines on the reinforcing side plate 4. These are not provided.
  • FIG. 6 when the heat transfer plate 2 and the heat transfer plate 3 are laminated, the substantially V-shaped wave shapes 15 and 16 having different directions are overlapped, so that the heat transfer plate 2 and the heat transfer plate 3 In the meantime, a flow path causing a complicated flow is formed.
  • the heat transfer plates 2 and 3 are laminated so that the first inlets 9, the first outlets 10, the second inlets 11, and the second outlets 12 overlap each other.
  • the reinforcing side plate 1 and the heat transfer plate 2 have the first inflow pipe 5 and the first inflow port 9 overlapped, the first outflow pipe 6 and the first outflow port 10 overlapped, and the second inflow pipe 7.
  • the second inflow port 11 are stacked, and the second outflow pipe 8 and the second outflow port 12 are stacked.
  • the heat transfer plates 2 and 3 and the reinforcing side plates 1 and 4 are laminated so that the outer peripheral edges thereof overlap and are joined by brazing or the like.
  • each of the heat transfer plates 2 and 3 is not only joined at the outer peripheral edge, but also viewed from the stacking direction, the bottom and bottom of the wave shape of the heat transfer plate stacked on the upper side (front side). A portion where the wave-shaped top portion of the heat transfer plate laminated on the side (back side) overlaps is also joined.
  • the first flow path 13 through which water (an example of the first fluid) flowing in from the first inflow pipe 5 flows out from the first outflow pipe 6 is formed between the back surface of the heat transfer plate 3 and the front surface of the heat transfer plate 2. Formed between.
  • the second flow path 14 through which the refrigerant (an example of the second fluid) flowing in from the second inflow pipe 7 flows out from the second outflow pipe 8 is formed between the back surface of the heat transfer plate 2 and the front surface of the heat transfer plate 3. Formed between.
  • the water flowing into the first flow path 13 flows in the long side direction while gradually spreading in the short side direction, and flows out from the first outlet 10.
  • the water flowing out from the first outlet 10 flows through the passage hole formed by the overlapping of the first outlets 10 and flows out from the first outlet pipe 6 to the outside.
  • the refrigerant that has flowed into the second inflow pipe 7 from the outside flows through the passage holes formed by overlapping the second inlets 11 of the heat transfer plates 2 and 3, and flows into the second flow paths 14. .
  • the refrigerant that has flowed into the second flow path 14 flows in the long side direction while gradually spreading in the short side direction, and flows out from the second outlet 12.
  • the refrigerant that has flowed out of the second outlet 12 flows through a passage hole formed by overlapping the second outlet 12, and flows out from the second outlet pipe 8 to the outside.
  • the water flowing through the first flow path 13 and the refrigerant flowing through the second flow path 14 are heat-exchanged via the heat transfer plates 2 and 3 when flowing through the portions where the wave shapes 15 and 16 are formed.
  • a portion where the wave shapes 15 and 16 are formed is referred to as a heat exchange flow path 17 (see FIGS. 3, 4 and 6).
  • FIG. 8 to 12 are views showing the heat transfer plate 2 according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a partial front view showing a part of the heat transfer plate 2 according to the first embodiment.
  • FIG. 9 is a partial perspective view showing a part of the heat transfer plate 2 according to the first embodiment.
  • 10 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIGS.
  • FIG. 8 is a partial front view showing a part of the heat transfer plate 2 according to the first embodiment.
  • FIG. 9 is a partial perspective view showing a part of the heat transfer plate 2 according to the first embodiment.
  • 10 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIGS.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line
  • FIG. 13 is a partial front view showing a part of the heat transfer plate 3 according to the first embodiment.
  • FIG. 14 is a partial perspective view showing a part of the heat transfer plate 3 according to the first embodiment.
  • 15 is a cross-sectional view taken along the line DD ′ of FIGS. 16 is a cross-sectional view taken along the line EE ′ of FIGS. 17 is a cross-sectional view taken along the line FF ′ of FIGS.
  • FIG. 18 is a perspective view showing a state in which the heat transfer plates 2 and 3 according to Embodiment 1 are stacked.
  • FIG. 19 is a perspective view showing a section GG ′ in FIG.
  • a radial ridge line centered on the first inlet 9 and the second inlet 11 on the side of the wave shape 15 of the first inlet 9 and the second inlet 11 of the heat transfer plate 2.
  • a wave shape 18 (third wave) and a wave shape 19 (second wave) are formed.
  • the wave shapes 18 and 19 are connected to the wave shape 15 at one end.
  • a ridge line is formed radially on the first inlet 9 and the second inlet 11 of the heat transfer plate 3 on the side of the corrugated shape 16 around the first inlet 9 and the second inlet 11.
  • a wave shape 20 (second wave) and a wave shape 21 (third wave) are formed.
  • each of the wave shapes 20 and 21 is connected to the wave shape 16.
  • the wave shapes 18 and 19 formed on the heat transfer plate 2 and the wave shapes 20 and 21 formed on the heat transfer plate 3 are the top of the wave shapes 18 and 19 and the wave shape.
  • the bottom portions of the wave shapes 20 and 21 and the top portions of the wave shapes 20 and 21 overlap with each other.
  • the top and bottom of the wave shapes 15, 16, 18, 19, 20, and 21 are formed in a planar shape.
  • the top width in the direction perpendicular to the wavy ridge line is the top width
  • the bottom width is the bottom width.
  • the top width and bottom width (width a) of the wave shapes 15 and 16 shown in FIGS. 10 and 15 are wider than the top width and bottom width (width b) of the wave shapes 19 and 21 shown in FIGS. b).
  • the top width and bottom width (width c) of the wave shapes 18 and 20 shown in FIGS. 12 and 17 are wider than the top width and bottom width (width a) of the wave shapes 15 and 16 shown in FIGS. c> a). That is, the widths a, b, and c are in a relationship of c> a> b.
  • FIG. 20 is a view showing the first flow path 13 and the second flow path 14 formed between the heat transfer plates 2 and 3.
  • the flow path through which water flows is the first flow path
  • the flow path through which the refrigerant flows is the second flow path.
  • the top and bottom widths x (widths a, b, c) of the wave shapes 15, 16, 18, 19, 20, 21 have a relationship of c>a> b.
  • the region where the wave shapes 19, 21 having the top width and the bottom width b are formed has the largest heat exchange area, and the region where the wave shapes 15, 16 having the top width and the bottom width a are formed,
  • the heat exchange area decreases in the order of the regions where the wave shapes 18 and 20 having the top width and the bottom width c are formed.
  • the water flowing in from the first inlet 9 is gradually cooled while flowing through the first flow path 13, and the temperature becomes the lowest in the vicinity of the first outlet 10. Therefore, when water is frozen in the plate heat exchanger 30, normally, the water is first frozen in the vicinity of the first outlet 10 and the second outlet 12 on the downstream side and first frozen. It gradually freezes at the first inflow port 9 and the first outflow port 10 that are upstream from the portion. Finally, water freezes in the vicinity of the first inlet 9 and the second inlet 11. When water is first frozen in the vicinity of the first outlet 10, there is a space that expands in the first outlet 10, the first inlet 9, and the like.
  • the area where the wave shapes 19 and 21 are formed has a larger heat exchange area than the area where the wave shapes 15 and 16 are formed. Therefore, water freezes in the region where the wave shapes 19 and 21 are formed earlier than the region where the wave shapes 15 and 16 are formed. Further, the area where the wave shapes 15 and 16 are formed has a larger heat exchange area than the area where the wave shapes 18 and 20 are formed. Therefore, the region where the wave shapes 15 and 16 are formed freezes faster than the region where the wave shapes 18 and 20 are formed. Therefore, when the water is frozen in the plate heat exchanger 30, unlike the normal case described above, the water is first frozen in the vicinity of the first outlet 10 and the areas where the wave shapes 19, 21 are formed, The first inlet 9 side gradually freezes from the first frozen portion.
  • first inflow port 9 When water is first frozen in the vicinity of the first outlet 10, there is a space that expands in the first outlet 10, the first inlet 9, and the like.
  • water freezes in the region where the wave shapes 19 and 21 are formed there is a space that expands on the region side where the wave shapes 15 and 16 are formed.
  • water freezes in the region where the wave shapes 15 and 16 are formed there is a space that expands toward the region where the wave shapes 18 and 20 are formed.
  • water freezes in the area where the wave shapes 18 and 20 are formed there is a space that expands in the first inflow port 9.
  • the plate heat exchanger 30 according to Embodiment 1 can prevent the plate heat exchanger 30 from being damaged when the fluid freezes in the plate heat exchanger 30. is there.
  • the water flowing into the first flow path 13 from the first inlet 9 directly collides with the wave shapes 15 and 16 formed in a V shape. To do. At this time, pressure loss occurs, and the velocity distribution in the short side direction of the heat transfer plates 2 and 3 becomes non-uniform. Further, it is difficult for water to flow into the stagnation region 26 shown in FIG. 18, and the water stagnates in the stagnation region 26.
  • the refrigerant flowing into the second flow path 14 from the second inlet 11 directly collides with the wave shapes 15 and 16 formed in a V shape. At this time, pressure loss occurs, and the velocity distribution in the short side direction of the heat transfer plates 2 and 3 becomes non-uniform.
  • the water flowing into the first flow path 13 from the first inflow port 9 collides with the wave shapes 15, 16 formed in a V shape. Before, it collides with wave shapes 18 and 20 whose ridgelines spread radially around the first inflow port 9.
  • the angle ( ⁇ in FIGS. 8 and 13) formed by the ridgelines of the corrugations 18 and 20 and the lines parallel to the long sides of the heat transfer plates 2 and 3 is the corrugations 15 and 16 and the long sides of the heat transfer plates 2 and 3. Smaller than the angle formed by the parallel lines ( ⁇ in FIGS. 8 and 13). Therefore, compared with the case of directly colliding with the wave shapes 15 and 16, the pressure loss can be reduced and the velocity distribution in the short side direction can be made uniform.
  • the same can be said for the refrigerant flowing through the second flow path 14, and the pressure loss can be reduced and the velocity distribution in the short side direction can be made uniform.
  • the wave shapes 18, 19, 20, and 21 are formed, the water flowing into the first flow path 13 from the first inlet 9 has radial ridgelines as shown by broken arrows in FIG.
  • the expanded wave shapes 18 and 20 lead to the stagnation region 26. Therefore, water does not stagnate in the stagnation region 26.
  • the refrigerant flowing through the second flow path 14 and the refrigerant does not stagnate in the stagnation region 27. Therefore, heat exchange is also performed in the stagnation regions 26 and 27.
  • the corrugations 18, 19, 20, 21 are formed, the corrugations 18, 19, 20, 21 are also joined between the heat transfer plates 2 and 3, so that the heat transfer plates 2 and 3 are joined. Strength increases. If the bonding strength between the heat transfer plates 2 and 3 is increased, the thickness of the reinforcing side plates 1 and 4 can be reduced, and the material cost can be reduced.
  • the plate heat exchanger 30 according to Embodiment 1 has high heat exchange efficiency, low pressure loss, and high strength. Therefore, it is possible to use low-density, combustible refrigerants such as CO2 operating at high pressure, hydrocarbons, and low GWP refrigerants.
  • the angle ( ⁇ in FIGS. 8 and 13) formed by the ridgeline of the corrugations 18 and 20 and the line parallel to the long sides of the heat transfer plates 2 and 3 depends on the viscosity of the first fluid and the second fluid used. May be changed. The same applies to the wave shapes 19 and 21.
  • the top and bottom of the wave shapes 15, 16, 18, 19, 20, 21 are assumed to be formed in a planar shape.
  • the planar shape includes not only a perfect plane but also a gently curved surface.
  • the relationship between the widths a, b, and c may be adjusted by the curvature. That is, the relationship between the top and bottom curvatures ⁇ a of the corrugations 15 and 16, the top and bottom curvatures ⁇ b of the corrugations 19 and 21, and the top and bottom curvatures ⁇ c of the corrugations 18 and 20 is expressed as ⁇ c> ⁇ a It may be> ⁇ b.
  • Embodiment 2 FIG. In Embodiment 1, the 1st outflow port 10 and the 2nd outflow port 12 side of the heat-transfer plates 2 and 3 were not demonstrated in particular. In the second embodiment, the first outlet 10 and the second outlet 12 side of the heat transfer plates 2 and 3 will be described.
  • FIG. 21 to 23 are diagrams showing the heat transfer plate 2 according to the second embodiment.
  • FIG. 21 is a partial front view showing a part of the heat transfer plate 2 according to the second embodiment.
  • the first inlet 9 and the second inlet 11 side of the heat transfer plate 2 are shown, but in FIG. 21, the first outlet 10 and the second outlet 12 side of the heat transfer plate 2 are shown.
  • 22 is a cross-sectional view taken along the line HH ′ of FIG. 23 is a cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG. 24 to 26 are diagrams showing the heat transfer plate 3 according to the second embodiment.
  • FIG. 24 is a partial front view showing a part of the heat transfer plate 3 according to the second embodiment.
  • FIG. 9 shows the first inlet 9 and the second inlet 11 side of the heat transfer plate 3, but FIG. 24 shows the first outlet 10 and the second outlet 12 side of the heat transfer plate 3.
  • ing. 25 is a cross-sectional view taken along the line JJ ′ of FIG. 26 is a cross-sectional view taken along the line KK ′ of FIG.
  • the ridge lines spread radially around the first outlet 10 and the second outlet 12 toward the corrugated 15 side of the first outlet 10 and the second outlet 12 of the heat transfer plate 2.
  • a wave shape 22 and a wave shape 23 (fourth wave) are formed. One end of each of the wave shapes 22 and 23 is connected to the wave shape 15.
  • ridge lines radially extend from the first outlet 10 and the second outlet 12 of the heat transfer plate 3 toward the corrugated 16 side of the first outlet 10 and the second outlet 12.
  • a wave shape 24 and a wave shape 25 are formed. One end of each of the wave shapes 24 and 25 is connected to the wave shape 16.
  • the wave shapes 22 and 23 formed on the heat transfer plate 2 and the wave shapes 24 and 25 formed on the heat transfer plate 3 are such that the tops of the wave shapes 22 and 23 and the bottoms of the wave shapes 24 and 25 overlap.
  • the bottoms of the wave shapes 22, 23 and the tops of the wave shapes 24, 25 overlap.
  • the top and bottom of the corrugations 22, 23, 24, 25 are formed in a planar shape.
  • the top width and bottom width (width b ′) of the wave shapes 23 and 25 shown in FIGS. 23 and 26 are wider than the top width and bottom width (width b) of the wave shapes 19 and 21 shown in FIGS. '> B), which is narrower than the top width and bottom width (width a) of the wave shapes 15 and 16 shown in FIGS. 10 and 15 (a> b ′).
  • the top width and the bottom width (width c ′) of the wave shapes 22 and 24 shown in FIGS. 22 and 25 are wider than the top width and the bottom width (width a) of the wave shapes 15 and 16 shown in FIGS. (C ′> a).
  • the width c is a width equal to or smaller than the width c ′. That is, the widths a, b, b ', c, and c' have a relationship of c' ⁇ c> a> b '> b.
  • the region in which the wave shapes 19 and 21 having the top width and the bottom width b are formed has the largest heat exchange area, and the region in which the wave shapes 23 and 25 having the top width and the bottom width b ′ are formed.
  • the heat exchange area decreases in the order of the regions where the wave shapes 22 and 24 are formed.
  • the water when water is frozen in the plate heat exchanger 30, the water is first frozen in the region where the wave shapes 19, 21 are formed and the region where the wave shapes 23, 25 are formed, and is first frozen.
  • the regions where the wave shapes 15, 16 are formed gradually freeze from the portion.
  • the water freezes in the region where the wave shapes 18, 20, 22, 24 are formed.
  • water freezes in the region where the wave shapes 19, 21, 23, 25 are initially formed, there is a space that expands on the region side where the wave shapes 15, 16 are formed.
  • water freezes in the region where the wave shapes 15 and 16 are formed there is a space that expands toward the region where the wave shapes 18, 20, 22 and 24 are formed.
  • water is first frozen in the vicinity of the first outlet 10 and the second outlet 12 on the downstream side, and then gradually the first inlet on the upstream side. 9 and the first outlet 10 are frozen. Therefore, under normal circumstances, it is unlikely that water will freeze at the end in the closed region near the second outlet 12. However, depending on the case, water may first freeze at the first outlet 10 and gradually freeze at the second outlet 12 side. In this case, there is no space for expansion near the second outlet 12, and the plate heat exchanger 30 may be damaged. However, in the plate heat exchanger 30 according to the second embodiment, not only does the water freeze at the end in the closed region near the second inlet 11, but also the water at the end in the closed region near the second outlet 12. Prevents freezing. Therefore, it is possible to prevent the plate heat exchanger 30 from being damaged more reliably than in the first embodiment.
  • Embodiment 3 a case where one type of heat transfer plate is formed by alternately stacking with different directions will be described. Changing the direction of the heat transfer plate means that the heat transfer plate is rotated 180 degrees so that the positions of the first inlet 9 and the second outlet 12 are interchanged.
  • the plate-type heat exchanger 30 according to the third embodiment is basically the same shape as the plate-type heat exchanger 30 according to the second embodiment, and only the relationship between the wave-like top width and bottom width is different. Therefore, only the relationship between the top width and the bottom width of the wave shape will be described here.
  • the wave shape 19 and the wave shape 22 have the same shape and the same size. That is, the top width and bottom width (width b in FIGS.
  • the smaller the top width and the bottom width the larger the heat exchange area in which water and the refrigerant exchange heat. That is, the region where the wave shapes 19, 21, 22, 24 having the top width and the bottom width b or c ′ are formed has a large heat exchange area, and the top width and the bottom width are waves a, b ′ or c.
  • the area where the shapes 15, 16, 18, 20, 23, 25 are formed has a small heat exchange area. Therefore, when water freezes in the plate heat exchanger 30, the water is first frozen in the region where the wave shapes 22, 24 are formed or the region where the wave shapes 19, 21 are formed. Moreover, since the area
  • the plate-type heat exchanger 30 according to the third embodiment is formed by alternately laminating one type of heat transfer plate while changing the orientation, and even when the degree of design freedom is low, When the fluid freezes in the heat exchanger 30, it is possible to prevent the plate heat exchanger 30 from being damaged.
  • Embodiment 4 an example of a circuit configuration of the heat pump apparatus 100 using the plate heat exchanger 30 will be described.
  • the heat pump device 100 for example, CO2, R410A, HC, or the like is used as the refrigerant.
  • R410A refrigerant in which the high pressure side becomes a supercritical region
  • a case where R410A is used as the refrigerant will be described as an example.
  • FIG. 27 is a circuit configuration diagram of the heat pump device 100 according to the fourth embodiment.
  • FIG. 28 is a Mollier diagram of the refrigerant state of the heat pump apparatus 100 shown in FIG.
  • the horizontal axis represents specific enthalpy and the vertical axis represents refrigerant pressure.
  • a compressor 51, a heat exchanger 52, an expansion mechanism 53, a receiver 54, an internal heat exchanger 55, an expansion mechanism 56, and a heat exchanger 57 are sequentially connected by piping, Is provided with a main refrigerant circuit 58 that circulates.
  • a four-way valve 59 is provided on the discharge side of the compressor 51 so that the refrigerant circulation direction can be switched.
  • a fan 60 is provided in the vicinity of the heat exchanger 57.
  • the heat exchanger 52 is the plate heat exchanger 30 described in the above embodiment.
  • the heat pump device 100 includes an injection circuit 62 that connects between the receiver 54 and the internal heat exchanger 55 to the injection pipe of the compressor 51 by piping.
  • An expansion mechanism 61 and an internal heat exchanger 55 are sequentially connected to the injection circuit 62.
  • a water circuit 63 through which water circulates is connected to the heat exchanger 52.
  • the water circuit 63 is connected to a device that uses water such as a water heater, a radiator, a radiator such as floor heating, and the like.
  • the heating operation includes not only heating used for air conditioning, but also hot water supply that heats water to make hot water.
  • the gas-phase refrigerant (point 1 in FIG. 28) that has become high-temperature and high-pressure in the compressor 51 is discharged from the compressor 51, and is heat-exchanged and liquefied by a heat exchanger 52 that is a condenser and a radiator. Point 2). At this time, the water circulating in the water circuit 63 is warmed by the heat radiated from the refrigerant and used for heating and hot water supply. The liquid-phase refrigerant liquefied by the heat exchanger 52 is decompressed by the expansion mechanism 53 and becomes a gas-liquid two-phase state (point 3 in FIG. 28).
  • the refrigerant in the gas-liquid two-phase state by the expansion mechanism 53 is heat-exchanged with the refrigerant sucked into the compressor 51 by the receiver 54, and is cooled and liquefied (point 4 in FIG. 28).
  • the liquid phase refrigerant liquefied by the receiver 54 branches and flows into the main refrigerant circuit 58 and the injection circuit 62.
  • the liquid-phase refrigerant flowing through the main refrigerant circuit 58 is heat-exchanged by the internal heat exchanger 55 with the refrigerant flowing through the injection circuit 62 that has been depressurized by the expansion mechanism 61 and is in a gas-liquid two-phase state, and further cooled (FIG. 28). Point 5).
  • the liquid-phase refrigerant cooled by the internal heat exchanger 55 is decompressed by the expansion mechanism 56 and becomes a gas-liquid two-phase state (point 6 in FIG. 28).
  • the refrigerant that has become a gas-liquid two-phase state by the expansion mechanism 56 is heat-exchanged with the outside air by the heat exchanger 57 serving as an evaporator and heated (point 7 in FIG. 28).
  • the refrigerant heated by the heat exchanger 57 is further heated by the receiver 54 (point 8 in FIG. 28) and sucked into the compressor 51.
  • the refrigerant flowing through the injection circuit 62 is decompressed by the expansion mechanism 61 (point 9 in FIG.
  • the gas-liquid two-phase refrigerant (injection refrigerant) heat-exchanged by the internal heat exchanger 55 flows into the compressor 51 from the injection pipe of the compressor 51 in the gas-liquid two-phase state.
  • the refrigerant sucked from the main refrigerant circuit 58 (point 8 in FIG. 28) is compressed and heated to an intermediate pressure (point 11 in FIG. 28).
  • the injection refrigerant (point 10 in FIG. 28) joins the refrigerant compressed and heated to the intermediate pressure (point 11 in FIG. 28), and the temperature decreases (point 12 in FIG. 28).
  • the opening degree of the expansion mechanism 61 is fully closed. That is, when the injection operation is performed, the opening degree of the expansion mechanism 61 is larger than the predetermined opening degree. However, when the injection operation is not performed, the opening degree of the expansion mechanism 61 is more than the predetermined opening degree. Make it smaller. Thereby, the refrigerant does not flow into the injection pipe of the compressor 51.
  • the opening degree of the expansion mechanism 61 is controlled electronically by a control unit such as a microcomputer.
  • the cooling operation includes not only cooling used for air conditioning but also making cold water by taking heat from water, freezing and the like.
  • the gas-phase refrigerant (point 1 in FIG. 28) that has become high temperature and high pressure in the compressor 51 is discharged from the compressor 51, and is heat-exchanged and liquefied by a heat exchanger 57 that is a condenser and a radiator. Point 2).
  • the liquid-phase refrigerant liquefied by the heat exchanger 57 is decompressed by the expansion mechanism 56 and becomes a gas-liquid two-phase state (point 3 in FIG. 28).
  • the refrigerant in the gas-liquid two-phase state by the expansion mechanism 56 is heat-exchanged by the internal heat exchanger 55, cooled and liquefied (point 4 in FIG. 28).
  • the refrigerant that has become a gas-liquid two-phase state by the expansion mechanism 56 and the liquid-phase refrigerant that has been liquefied by the internal heat exchanger 55 have been decompressed by the expansion mechanism 61, and have become a gas-liquid two-phase state.
  • Heat is exchanged with the refrigerant (point 9 in FIG. 28).
  • the liquid refrigerant (point 4 in FIG. 28) heat-exchanged by the internal heat exchanger 55 branches and flows into the main refrigerant circuit 58 and the injection circuit 62.
  • the liquid-phase refrigerant flowing through the main refrigerant circuit 58 is heat-exchanged with the refrigerant sucked into the compressor 51 by the receiver 54 and further cooled (point 5 in FIG. 28).
  • the liquid-phase refrigerant cooled by the receiver 54 is decompressed by the expansion mechanism 53 and becomes a gas-liquid two-phase state (point 6 in FIG. 28).
  • the refrigerant in the gas-liquid two-phase state by the expansion mechanism 53 is heat-exchanged and heated by the heat exchanger 52 serving as an evaporator (point 7 in FIG. 28).
  • the heat exchanger 52 serving as an evaporator
  • the refrigerant heated by the heat exchanger 52 is further heated by the receiver 54 (point 8 in FIG. 28) and sucked into the compressor 51.
  • the refrigerant flowing through the injection circuit 62 is decompressed by the expansion mechanism 61 (point 9 in FIG. 28) and heat-exchanged by the internal heat exchanger 55 (point 10 in FIG. 28).
  • the gas-liquid two-phase refrigerant (injection refrigerant) heat-exchanged by the internal heat exchanger 55 flows from the injection pipe of the compressor 51 in the gas-liquid two-phase state.
  • the compression operation in the compressor 51 is the same as in the heating operation.
  • the opening of the expansion mechanism 61 is fully closed so that the refrigerant does not flow into the injection pipe of the compressor 51, as in the heating operation.

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Abstract

　プレート式熱交換器内において流体が凍結した場合に、プレート式熱交換器が破損することを防ぐことを目的とする。伝熱プレート２には、第１流入口９側から第１流出口１０側へ向かって複数の頂部及び底部が繰り返し現れる波形状１５が熱交換流路部分に形成される。また、伝熱プレート２には、第２流入口１１の熱交換流路側に、波形状１５に接続した波形状１９が形成される。波形状１５の頂部と波形状１９の頂部とは平面状に形成され、波形状１５の頂部の方が波形状１９の頂部よりも波形状の稜線と垂直な方向の幅が広い。

Description

プレート式熱交換器及びヒートポンプ装置
　この発明は、複数の伝熱プレートを積層して形成されたプレート式熱交換器に関する。
　水又は冷媒の流出入口となる通路孔が四隅に設けられた略矩形のプレートが積層され、水が流れる流路と冷媒が流れる流路とが隣接するプレート間に積層方向に交互に形成されたプレート式熱交換器がある（特許文献１参照）。このプレート式熱交換器では、水の流路は、冷媒の流出入口となる通路孔の近傍で閉塞されている。
特表２００９－５００５８８号公報
　プレート式熱交換器が蒸発器として使われる場合、プレート式熱交換器内で水が凍結してしまうことがある。水は凍結すると約９％膨張する。例えば、水の流路の中央部や水の流出入口となる通路孔付近で水が凍結した場合には、周囲の流路や通路孔内に水が膨張するスペースがある。そのため、水が凍結しても伝熱プレートに積層方向へ力がかかることはほとんどなく、伝熱プレート間が剥がれプレート式熱交換器が破損することは起こりづらい。しかし、例えば、流路の中央部から徐々に水が凍結していき、最後に冷媒の流出入口近傍の閉塞領域で凍結した場合、水が膨張するスペースがない。そのため、水が凍結すると伝熱プレートに積層方向へ力がかかってしまい、伝熱プレートが剥がれプレート式熱交換器が破損することが起こりやすい。
　この発明は、プレート式熱交換器内において流体が凍結した場合に、プレート式熱交換器が破損することを防ぐことを目的とする。
　この発明に係るプレート式熱交換器は、
　第１流体又は第２流体の流出入口となる通路孔が四隅に設けられた矩形の第１プレート及び第２プレートが交互に積層され、前記第１流体が流れる第１流路と前記第２流体が流れる第２流路とが隣接する前記第１プレートと前記第２プレートとの間に積層方向に交互に形成されたプレート式熱交換器であり、
　前記第１流路は、前記第１プレート及び前記第２プレートの長辺方向の一方側に設けられた通路孔である第１流入口から流入した前記第１流体を、前記長辺方向の他方側に設けられた通路孔である第１流出口から流出させる流路であって、前記第１流入口と前記第１流出口との間に、前記第１流体を隣接する第２流路を流れる前記第２流体と熱交換させる熱交換流路が形成された流路であり、
　前記第１プレートには、前記積層方向に変位する波形状であって、前記第１流入口側から前記第１流出口側へ向かって複数の頂部及び底部が繰り返し現れる波形状である第１波が前記熱交換流路部分に形成されるとともに、前記長辺方向の前記一方側に設けられた通路孔であって前記流入口とは異なるもう１つの通路孔である上流側隣接孔の前記熱交換流路側に、前記積層方向に変位する波形状であって、前記第１波に接続した波形状である第２波が形成され、
　前記第１波の頂部と前記第２波の頂部とは平面状に形成され、前記第１波の頂部の方が前記第２波の頂部よりも波形状の稜線と垂直な方向の幅である頂幅が広い
ことを特徴とする。
　この発明に係るプレート式熱交換器では第１波の頂部の方が第２波の頂部よりも頂幅が広いため、第２波が形成された領域の方が、第１波が形成された領域よりも、熱交換面積が大きい。そのため、第２波が形成された領域における熱交換量が、第１波が形成された熱交換量よりも多い。したがって、プレート式熱交換器内で流体が凍結する場合、第２波が形成された領域の方が、第１波が形成された領域よりも、早く流体が凍結し、第２波が形成された領域で最後に流体が凍結することがない。閉塞領域で最後に流体が凍結することがないので、プレート式熱交換器が破損することを防止できる。
プレート式熱交換器３０の側面図。 補強用サイドプレート１の正面図。 伝熱プレート２の正面図。 伝熱プレート３の正面図。 補強用サイドプレート４の正面図。 伝熱プレート２と伝熱プレート３とを積層した状態を示す図。 プレート式熱交換器３０の分解斜視図。 実施の形態１に係る伝熱プレート２の一部を示す部分正面図。 実施の形態１に係る伝熱プレート２の一部を示す部分斜視図。 図８，９のＡ－Ａ’断面図。 図８，９のＢ－Ｂ’断面図。 図８，９のＣ－Ｃ’断面図。 実施の形態１に係る伝熱プレート３の一部を示す部分正面図。 実施の形態１に係る伝熱プレート３の一部を示す部分斜視図。 図１３，１４のＤ－Ｄ’断面図。 図１３，１４のＥ－Ｅ’断面図。 図１３，１４のＦ－Ｆ’断面図。 実施の形態１に係る伝熱プレート２，３を積層した状態を示す斜視図。 図１８のＧ－Ｇ’断面を示す斜視図。 伝熱プレート２，３間に形成される第１流路１３及び第２流路１４を示す図。 実施の形態２に係る伝熱プレート２の一部を示す部分正面図。 図２１のＨ－Ｈ’断面図。 図２１のＩ－Ｉ’断面図。 実施の形態２に係る伝熱プレート３の一部を示す部分正面図。 図２４のＪ－Ｊ’断面図。 図２４のＫ－Ｋ’断面図。 実施の形態４に係るヒートポンプ装置１００の回路構成図。 図２７に示すヒートポンプ装置１００の冷媒の状態についてのモリエル線図。
　プレート式熱交換器には、異なる２種類の伝熱プレートを交互に積層して形成する場合と、１種類の伝熱プレートを向きを変えて交互に積層して形成する場合とがある。異なる２種類の伝熱プレートを交互に積層して形成する場合、２種類の伝熱プレートの形状をそれぞれ設計でき、設計の自由度が高いが、２種類の伝熱プレートを製造する必要があり、製造コストが高くなってしまう。一方、１種類の伝熱プレートを向きを変えて交互に積層して形成する場合、１種類の伝熱プレートを製造すればよいため、製造コストは抑えられるが、１種類の伝熱プレートでプレート式熱交換器を構成することになり、設計の自由度が低い。
　実施の形態１，２では、異なる２種類の伝熱プレートを交互に積層して形成する場合について説明し、実施の形態３では、１種類の伝熱プレートを向きを変えて交互に積層して形成する場合について説明する。
　実施の形態１．
　実施の形態１に係るプレート式熱交換器３０の基本構成を説明する。
　図１は、プレート式熱交換器３０の側面図である。図２は、補強用サイドプレート１の正面図（積層方向から見た図）である。図３は、伝熱プレート２（第１プレート）の正面図である。図４は、伝熱プレート３（第２プレート）の正面図である。図５は、補強用サイドプレート４の正面図である。図６は、伝熱プレート２と伝熱プレート３とを積層した状態を示す図である。図７は、プレート式熱交換器３０の分解斜視図である。
　実施の形態１では、伝熱プレート２，３は、例えばそれぞれ別の金型を用いて製造された、異なる伝熱プレートである。
　図１に示すように、プレート式熱交換器３０は、伝熱プレート２と伝熱プレート３とが交互に積層される。また、プレート式熱交換器３０は、最前面に補強用サイドプレート１が積層され、最背面に補強用サイドプレート４が積層される。
　図２に示すように、補強用サイドプレート１は、略矩形の板状に形成される。補強用サイドプレート１は、略矩形の四隅に、第１流入管５、第１流出管６、第２流入管７、第２流出管８が設けられる。
　図３，４に示すように、各伝熱プレート２，３は、補強用サイドプレート１と同様に、略矩形の板状に形成され、四隅に第１流入口９、第１流出口１０、第２流入口１１（上流側隣接孔）、第２流出口１２（下流側隣接孔）が設けられる。また、各伝熱プレート２，３は、プレートの積層方向に変位する波形状１５，１６（第１波）が形成されている。波形状１５，１６は、積層方向から見た場合に、略Ｖ字状となるように形成されており、第１流入口９及び第２流入口１１から第１流出口１０及び第２流出口１２へ向かって、複数の頂部と底部とが繰り返し現れる。特に、伝熱プレート２に形成された波形状１５と、伝熱プレート３に形成された波形状１６とでは、略Ｖ字状の向きが逆向きになっている。
　図５に示すように、補強用サイドプレート４は、補強用サイドプレート１等と同様に、略矩形の板状に形成される。補強用サイドプレート４は、第１流入管５、第１流出管６、第２流入管７、第２流出管８が設けられていない。なお、図５では、補強用サイドプレート４に、第１流入管５、第１流出管６、第２流入管７、第２流出管８の位置を破線で示すが、補強用サイドプレート４にこれらが設けられているわけではない。
　図６に示すように、伝熱プレート２と伝熱プレート３とを積層した場合、向きの異なる略Ｖ字状の波形状１５，１６が重なり合うことにより、伝熱プレート２と伝熱プレート３との間に複雑な流れを引き起こす流路が形成される。
　図７に示すように、各伝熱プレート２，３は、第１流入口９同士、第１流出口１０同士、第２流入口１１同士、第２流出口１２同士がそれぞれ重なるように積層される。また、補強用サイドプレート１と伝熱プレート２とは、第１流入管５と第１流入口９とが重なり、第１流出管６と第１流出口１０とが重なり、第２流入管７と第２流入口１１とが重なり、第２流出管８と第２流出口１２とが重なるように積層される。そして、各伝熱プレート２，３及び補強用サイドプレート１，４の外周の縁が重なるように積層され、ロウ等により接合される。この際、各伝熱プレート２，３は、外周の縁が接合されるだけでなく、積層方向から見た場合に、上側（前面側）に積層された伝熱プレートの波形状の底部と下側（背面側）に積層された伝熱プレートの波形状の頂部とが重なる部分も接合される。
　これにより、第１流入管５から流入した水（第１流体の一例）が第１流出管６から流出する第１流路１３が、伝熱プレート３の背面と伝熱プレート２の前面との間に形成される。同様に、第２流入管７から流入した冷媒（第２流体の一例）が第２流出管８から流出する第２流路１４が、伝熱プレート２の背面と伝熱プレート３の前面との間に形成される。
　外部から第１流入管５へ流入した水は、各伝熱プレート２，３の第１流入口９が重なり合うことで形成された通路孔を流れ、各第１流路１３へ流入する。第１流路１３へ流入した水は、短辺方向へ徐々に広がりながら、長辺方向へ流れて、第１流出口１０から流出する。第１流出口１０から流出した水は、第１流出口１０が重なり合うことで形成された通路孔を流れ、第１流出管６から外部へ流出する。
　同様に、外部から第２流入管７へ流入した冷媒は、各伝熱プレート２，３の第２流入口１１が重なり合うことで形成された通路孔を流れ、各第２流路１４へ流入する。第２流路１４へ流入した冷媒は、短辺方向へ徐々に広がりながら、長辺方向へ流れて、第２流出口１２から流出する。第２流出口１２から流出した冷媒は、第２流出口１２が重なり合うことで形成された通路孔を流れ、第２流出管８から外部へ流出する。
　第１流路１３を流れる水と第２流路１４を流れる冷媒とは、波形状１５，１６が形成された部分を流れる際、伝熱プレート２，３を介して熱交換される。なお、第１流路１３と第２流路１４とにおいて、波形状１５，１６が形成された部分を熱交換流路１７（図３，４，６参照）と呼ぶ。
　次に、実施の形態１に係るプレート式熱交換器３０の特徴について説明する。
　図８から図１２は、実施の形態１に係る伝熱プレート２を示す図である。図８は、実施の形態１に係る伝熱プレート２の一部を示す部分正面図である。図９は、実施の形態１に係る伝熱プレート２の一部を示す部分斜視図である。図１０は、図８，９のＡ－Ａ’断面図である。図１１は、図８，９のＢ－Ｂ’断面図である。図１２は、図８，９のＣ－Ｃ’断面図である。
　図１３から図１７は、実施の形態１に係る伝熱プレート３を示す図である。図１３は、実施の形態１に係る伝熱プレート３の一部を示す部分正面図である。図１４は、実施の形態１に係る伝熱プレート３の一部を示す部分斜視図である。図１５は、図１３，１４のＤ－Ｄ’断面図である。図１６は、図１３，１４のＥ－Ｅ’断面図である。図１７は、図１３，１４のＦ－Ｆ’断面図である。
　図１８は、実施の形態１に係る伝熱プレート２，３を積層した状態を示す斜視図である。図１９は、図１８のＧ－Ｇ’断面を示す斜視図である。
　図８，９に示すように、伝熱プレート２の第１流入口９や第２流入口１１の波形状１５側に、第１流入口９や第２流入口１１を中心とする放射状に稜線が広がった波形状１８（第３波）と波形状１９（第２波）とが形成されている。波形状１８，１９は、一端が波形状１５に接続している。
　図１３，１４に示すように、伝熱プレート３の第１流入口９や第２流入口１１の波形状１６側に、第１流入口９や第２流入口１１を中心とする放射状に稜線が広がった波形状２０（第２波）と波形状２１（第３波）が形成されている。波形状２０，２１は、一端が波形状１６に接続している。
　図１８，１９に示すように、伝熱プレート２に形成された波形状１８，１９と、伝熱プレート３に形成された波形状２０，２１とは、波形状１８，１９の頂部と波形状２０，２１の底部とが重なるとともに、波形状１８，１９の底部と波形状２０，２１の頂部とが重なる。
　波形状１５，１６，１８，１９，２０，２１の頂部及び底部は、平面状に形成されている。波形状の稜線と垂直な方向の頂部の幅を頂幅、底部の幅を底幅とする。図１０，１５に示す波形状１５，１６の頂幅及び底幅（幅ａ）は、図１１，１６に示す波形状１９，２１の頂幅及び底幅（幅ｂ）よりも広い（ａ＞ｂ）。また、図１２，１７に示す波形状１８，２０の頂幅及び底幅（幅ｃ）は、図１０，１５に示す波形状１５，１６の頂幅及び底幅（幅ａ）よりも広い（ｃ＞ａ）。つまり、幅ａ，ｂ，ｃは、ｃ＞ａ＞ｂの関係である。
　図２０は、伝熱プレート２，３間に形成される第１流路１３及び第２流路１４を示す図である。水が流れる流路が第１流路であり、冷媒が流れる流路が第２流路である。
　伝熱プレート２，３に形成された波形状の頂部及び底部（図２０の幅ｘで示す部分）では、水同士又は冷媒同士が伝熱プレート２，３を介して接する。したがって、頂部及び底部では、水と冷媒とは熱交換されない。一方、伝熱プレート２の波形状の傾斜部分（図２０の幅ｙで示す部分）では、水と冷媒とが伝熱プレート２，３を介して接する。したがって、傾斜部分では、水と冷媒とは熱交換される。
　頂部及び底部の幅ｘが狭いほど、傾斜部分の幅ｙは広くなる。つまり、頂部及び底部の幅ｘが狭いほど、水と冷媒とが熱交換される熱交換面積が大きくなる。上述したように、波形状１５，１６，１８，１９，２０，２１の頂部及び底部の幅ｘ（幅ａ，ｂ，ｃ）は、ｃ＞ａ＞ｂの関係である。つまり、頂幅及び底幅が幅ｂの波形状１９，２１が形成された領域が、最も熱交換面積が大きく、頂幅及び底幅が幅ａの波形状１５，１６が形成された領域、頂幅及び底幅が幅ｃの波形状１８，２０が形成された領域の順に熱交換面積が小さくなる。
　第１流入口９から流入した水は、第１流路１３を流れる間に徐々に冷却され、第１流出口１０付近で最も温度が低くなる。したがって、水がプレート式熱交換器３０内で凍結する場合、通常であれば、水は下流側である第１流出口１０や第２流出口１２の付近で初めに凍結し、初めに凍結した部分から徐々に上流側である第１流入口９や第１流出口１０側で凍結してくる。そして、最後に、第１流入口９や第２流入口１１の付近で水が凍結する。
　初めに第１流出口１０付近で水が凍結した場合、第１流出口１０内や、第１流入口９側等に膨張するスペースがある。そのため、水の凍結による膨張で積層方向へ力がかかることはなく、伝熱プレート２，３間が剥がれ、プレート式熱交換器３０が破損する可能性は低い。同様に、第１流入口９付近で水が凍結した場合、第１流入口９内に膨張するスペースがあり、プレート式熱交換器３０が破損する可能性は低い。しかし、最後に第２流入口１１で水が凍結した場合、第１流路１３は第２流入口１１付近で閉塞しており、膨張するスペースがない。そのため、水の凍結による膨張で積層方向へ力がかかり、伝熱プレート２，３間が剥がれ、プレート式熱交換器３０が破損する虞がある。
　しかし、上述したように、波形状１９，２１が形成された領域は、波形状１５，１６が形成された領域よりも熱交換面積が大きい。そのため、波形状１９，２１が形成された領域は、波形状１５，１６が形成された領域よりも早く水が凍結する。また、波形状１５，１６が形成された領域は、波形状１８，２０が形成された領域よりも熱交換面積が大きい。そのため、波形状１５，１６が形成された領域は、波形状１８，２０が形成された領域よりも早く凍結する。
　したがって、水がプレート式熱交換器３０内で凍結する場合、上述した通常の場合とは異なり、水は第１流出口１０付近や波形状１９，２１が形成された領域で初めに凍結し、初めに凍結した部分から徐々に第１流入口９側が凍結してくる。そして、最後に、波形状１８，２０が形成された領域で水が凍結する。
　初めに第１流出口１０付近で水が凍結した場合、第１流出口１０内や、第１流入口９側等に膨張するスペースがある。また、波形状１９，２１が形成された領域で水が凍結した場合、波形状１５，１６が形成された領域側に膨張するスペースがある。次に、波形状１５，１６が形成された領域で水が凍結した場合、波形状１８，２０が形成された領域側へ膨張するスペースがある。最後に、波形状１８，２０が形成された領域で水が凍結した場合、第１流入口９内に膨張するスペースがある。したがって、このような順で水が凍結すれば、膨張するスペースが常にあり、水の凍結による膨張で積層方向へ力がかかることはなく、伝熱プレート２，３間が剥がれ、プレート式熱交換器３０が破損する可能性は低い。
　以上のように、実施の形態１に係るプレート式熱交換器３０は、プレート式熱交換器３０内において流体が凍結した場合に、プレート式熱交換器３０が破損することを防ぐことが可能である。
　なお、波形状１８，１９，２０，２１が形成されていない場合、第１流入口９から第１流路１３へ流入した水は、Ｖ字状に形成された波形状１５，１６に直接衝突する。この際、圧力損失が発生するとともに、伝熱プレート２，３の短辺方向の速度分布が不均一になってしまう。また、図１８に示すよどみ領域２６へは水が流れづらく、よどみ領域２６で水がよどんでしまう。
　同様に、第２流入口１１から第２流路１４へ流入した冷媒は、Ｖ字状に形成された波形状１５，１６に直接衝突する。この際、圧力損失が発生するとともに、伝熱プレート２，３の短辺方向の速度分布が不均一になってしまう。また、図１８に示すよどみ領域２７へは冷媒が流れづらく、よどみ領域２７で冷媒がよどんでしまう。
　水や冷媒がよどんだ領域では、熱交換が効率的に行われない。したがって、よどみ領域２６，２７の分、熱交換面積が減少してしまう。
　しかし、波形状１８，１９，２０，２１が形成されている場合、第１流入口９から第１流路１３へ流入した水は、Ｖ字状に形成された波形状１５，１６に衝突する前に、第１流入口９を中心とする放射状に稜線が広がった波形状１８，２０に衝突する。波形状１８，２０の稜線が伝熱プレート２，３の長辺と平行な線となす角（図８，１３のβ）は、波形状１５，１６が伝熱プレート２，３の長辺と平行な線となす角（図８，１３のα）に比べ小さい。そのため、波形状１５，１６に直接衝突する場合に比べ、圧力損失を小さくでき、短辺方向の速度分布を均一化できる。第２流路１４を流れる冷媒についても同様のことが言え、圧力損失を小さくでき、短辺方向の速度分布を均一化できる。
　また、波形状１８，１９，２０，２１が形成されている場合、図１８に破線の矢印で示すように、第１流入口９から第１流路１３へ流入した水は、放射状に稜線が広がった波形状１８，２０によって、よどみ領域２６へ導かれる。そのため、水がよどみ領域２６でよどむことがない。第２流路１４を流れる冷媒についても同様のことが言え、冷媒がよどみ領域２７でよどむことがない。したがって、よどみ領域２６，２７でも熱交換が行われる。
　また、波形状１８，１９，２０，２１が形成された場合、波形状１８，１９，２０，２１部分も伝熱プレート２，３間で接合されるため、伝熱プレート２，３間の接合強度が高くなる。伝熱プレート２，３間の接合強度が高くなれば、補強用サイドプレート１，４の板厚を薄くすることが可能であり、材料コストを抑えることができる。
　以上のように、実施の形態１に係るプレート式熱交換器３０は、熱交換効率が高く、圧力損失が低く、強度が高い。そのため、高圧で動作するＣＯ２や、炭化水素、低ＧＷＰ冷媒といった低密度、可燃性冷媒の使用も可能である。
　また、波形状１８，２０の稜線が伝熱プレート２，３の長辺と平行な線となす角（図８，１３のβ）は、使用する第１流体や第２流体の粘性等に応じて変更してもよい。波形状１９，２１についても同様である。
　また、上記説明では、波形状１５，１６，１８，１９，２０，２１の頂部及び底部は、平面状に形成されているとした。ここで、平面状とは、完全な平面だけでなく、緩やかな曲面も含む。頂部及び底部が緩やかな曲面で形成されている場合には、幅ａ，ｂ，ｃの関係を曲率で調整してもよい。つまり、波形状１５，１６の頂部及び底部の曲率θａと、波形状１９，２１の頂部及び底部の曲率θｂと、波形状１８，２０の頂部及び底部の曲率θｃとの関係を、θｃ＞θａ＞θｂとしてもよい。
　実施の形態２．
　実施の形態１では、伝熱プレート２，３の第１流出口１０及び第２流出口１２側については特に説明をしなかった。実施の形態２では、伝熱プレート２，３の第１流出口１０及び第２流出口１２側について説明する。
　図２１から図２３は、実施の形態２に係る伝熱プレート２を示す図である。図２１は、実施の形態２に係る伝熱プレート２の一部を示す部分正面図である。図９では、伝熱プレート２の第１流入口９及び第２流入口１１側を示していたが、図２１では、伝熱プレート２の第１流出口１０及び第２流出口１２側を示している。図２２は、図２１のＨ－Ｈ’断面図である。図２３は、図２１のＩ－Ｉ’断面図である。
　図２４から図２６は、実施の形態２に係る伝熱プレート３を示す図である。図２４は、実施の形態２に係る伝熱プレート３の一部を示す部分正面図である。図９では、伝熱プレート３の第１流入口９及び第２流入口１１側を示していたが、図２４では、伝熱プレート３の第１流出口１０及び第２流出口１２側を示している。図２５は、図２４のＪ－Ｊ’断面図である。図２６は、図２４のＫ－Ｋ’断面図である。
　図２１に示すように、伝熱プレート２の第１流出口１０や第２流出口１２の波形状１５側に、第１流出口１０や第２流出口１２を中心とする放射状に稜線が広がった波形状２２と波形状２３（第４波）とが形成されている。波形状２２，２３は、一端が波形状１５に接続している。
　図２４に示すように、伝熱プレート３の第１流出口１０や第２流出口１２の波形状１６側に、第１流出口１０や第２流出口１２を中心とする放射状に稜線が広がった波形状２４と波形状２５（第４波）とが形成されている。波形状２４，２５は、一端が波形状１６に接続している。
　伝熱プレート２に形成された波形状２２，２３と、伝熱プレート３に形成された波形状２４，２５とは、波形状２２，２３の頂部と波形状２４，２５の底部とが重なるとともに、波形状２２，２３の底部と波形状２４，２５の頂部とが重なる。
　波形状２２，２３，２４，２５の頂部及び底部は、平面状に形成されている。図２３，２６に示す波形状２３，２５の頂幅及び底幅（幅ｂ’）は、図１１，１６に示す波形状１９，２１の頂幅及び底幅（幅ｂ）よりも広く（ｂ’＞ｂ）、図１０，１５に示す波形状１５，１６の頂幅及び底幅（幅ａ）よりも狭い（ａ＞ｂ’）。また、図２２，２５に示す波形状２２，２４の頂幅及び底幅（幅ｃ’）は、図１０，１５に示す波形状１５，１６の頂幅及び底幅（幅ａ）よりも広い（ｃ’＞ａ）。また、幅ｃは幅ｃ’以下の幅である。つまり、幅ａ，ｂ，ｂ’，ｃ，ｃ’は、ｃ’≧ｃ＞ａ＞ｂ’＞ｂの関係である。
　上述したように、頂幅及び底幅が狭いほど、水と冷媒とが熱交換される熱交換面積が大きくなる。つまり、頂幅及び底幅が幅ｂの波形状１９，２１が形成された領域が、最も熱交換面積が大きく、頂幅及び底幅が幅ｂ’の波形状２３，２５が形成された領域、頂幅及び底幅が幅ａの波形状１５，１６が形成された領域、頂幅及び底幅が幅ｃの波形状１８，２０が形成された領域、頂幅及び底幅が幅ｃ’の波形状２２，２４が形成された領域の順に熱交換面積が小さくなる。
　したがって、水がプレート式熱交換器３０内で凍結する場合、水は波形状１９，２１が形成された領域や、波形状２３，２５が形成された領域で初めに凍結し、初めに凍結した部分から徐々に波形状１５，１６が形成された領域が凍結してくる。そして、最後に、波形状１８，２０，２２，２４が形成された領域で水が凍結する。
　初めに波形状１９，２１，２３，２５が形成された領域で水が凍結した場合、波形状１５，１６が形成された領域側に膨張するスペースがある。次に、波形状１５，１６が形成された領域で水が凍結した場合、波形状１８，２０，２２，２４が形成された領域側へ膨張するスペースがある。最後に、波形状１８，２０，２２，２４が形成された領域で水が凍結した場合、第１流入口９又は第１流出口１０内に膨張するスペースがある。したがって、このような順で水が凍結すれば、膨張するスペースが常にあり、水の凍結による膨張で積層方向へ力がかかることはなく、伝熱プレート２，３間が剥がれ、プレート式熱交換器３０が破損する可能性は低い。
　実施の形態１で説明したように、通常であれば、水は下流側である第１流出口１０や第２流出口１２の付近で初めに凍結し、徐々に上流側である第１流入口９や第１流出口１０側で凍結してくる。したがって、通常であれば、第２流出口１２付近の閉塞領域で最後に水が凍結することはあまりない。しかし、場合によっては、第１流出口１０で初めに水が凍結し、徐々に第２流出口１２側で凍結する場合もある。この場合、第２流出口１２付近では、膨張するスペースがなく、プレート式熱交換器３０が破損する虞がある。
　しかし、実施の形態２に係るプレート式熱交換器３０では、第２流入口１１付近の閉塞領域で最後に水が凍結することだけでなく、第２流出口１２付近の閉塞領域で最後に水が凍結することも防止する。したがって、実施の形態１よりも確実にプレート式熱交換器３０が破損することを防止できる。
　実施の形態３．
　実施の形態３では、１種類の伝熱プレートを向きを変えて交互に積層して形成する場合について説明する。伝熱プレートを向きを変えるとは、第１流入口９と第２流出口１２との位置が入れ替わるように、伝熱プレートを１８０度回転させることである。
　なお、実施の形態３に係るプレート式熱交換器３０は、原則として実施の形態２に係るプレート式熱交換器３０と同じ形状であり、波形状の頂幅及び底幅の関係だけが異なる。そこで、ここでは、波形状の頂幅及び底幅の関係についてのみ説明する。
　１種類の伝熱プレートを向きを変えて交互に積層して形成するため、伝熱プレート２，３は１種類の同じプレートであり、単に向きが異なるだけである。
　したがって、波形状１８と波形状２３とは、同じ形状、同じサイズである。つまり、波形状１８の頂幅及び底幅（図８，１０の幅ｃ）と波形状２３の頂幅及び底幅（図２１，２２の幅ｂ’）とは同じ幅である（ｃ＝ｂ’）。波形状１８と重なる波形状２０と、波形状２３と重なる波形状２５とについても同じことが言える。
　また、波形状１９と波形状２２とは、同じ形状、同じサイズである。つまり、波形状１９の頂幅及び底幅（図８，１０の幅ｂ）と波形状２２の頂幅及び底幅（図２１，２２の幅ｃ’）とは同じ幅である（ｂ＝ｃ’）。波形状１９と重なる波形状２１と、波形状２２と重なる波形状２４とについても同じことが言える。
　そこで、波形状１９，２１，２２，２４の頂幅及び底幅を、波形状１５，１６，１８，２０，２３，２５の頂幅及び底幅よりも狭くする。また、波形状１５，１６，１８，２０，２３，２５の頂幅及び底幅を同じ幅にする。つまり、幅ａ，ｂ，ｃ，ｂ’，ｃ’は、ａ＝ｂ’＝ｃ＞ｂ＝ｃ’の関係である。
　上述したように、頂幅及び底幅が狭いほど、水と冷媒とが熱交換される熱交換面積が大きくなる。つまり、頂幅及び底幅が幅ｂ又はｃ’の波形状１９，２１，２２，２４が形成された領域は熱交換面積が大きく、頂幅及び底幅が幅ａ又はｂ’又はｃの波形状１５，１６，１８，２０，２３，２５が形成された領域は熱交換面積が小さくなる。
　したがって、水がプレート式熱交換器３０内で凍結する場合、水は波形状２２，２４が形成された領域や、波形状１９，２１が形成された領域で初めに凍結する。また、波形状２３，２５が形成された領域も下流側であるため、比較的早く水が凍結する。そして、凍結した部分から徐々に波形状１５，１６が形成された領域が凍結して、最後に、波形状１８，２０が形成された領域で水が凍結する。
　初めに波形状１９，２１，２２，２４が形成された領域で水が凍結した場合、波形状１５，１６が形成された領域側等に膨張するスペースがある。波形状２３，２５が形成された領域で水が凍結した場合も、波形状１５，１６が形成された領域側等に膨張するスペースがある。次に、波形状１５，１６が形成された領域で水が凍結した場合、波形状１８，２０が形成された領域側へ膨張するスペースがある。最後に、波形状１８，２０が形成された領域で水が凍結した場合、第１流入口９内に膨張するスペースがある。したがって、このような順で水が凍結すれば、膨張するスペースが常にあり、水の凍結による膨張で積層方向へ力がかかることはなく、伝熱プレート２，３間が剥がれ、プレート式熱交換器３０が破損する可能性は低い。
　以上のように、実施の形態３に係るプレート式熱交換器３０は、１種類の伝熱プレートを向きを変えて交互に積層して形成し、設計の自由度が低い場合においても、プレート式熱交換器３０内において流体が凍結した場合に、プレート式熱交換器３０が破損することを防ぐことが可能である。
　実施の形態４．
　実施の形態４では、プレート式熱交換器３０を用いたヒートポンプ装置１００の回路構成の一例について説明する。
　ヒートポンプ装置１００では、冷媒として、例えば、ＣＯ２、Ｒ４１０Ａ、ＨＣ等が用いられる。ＣＯ２のように高圧側が超臨界域となる冷媒もあるが、ここでは、冷媒としてＲ４１０Ａを用いた場合を例として説明する。
　図２７は、実施の形態４に係るヒートポンプ装置１００の回路構成図である。
　図２８は、図２７に示すヒートポンプ装置１００の冷媒の状態についてのモリエル線図である。図２８において、横軸は比エンタルピ、縦軸は冷媒圧力を示す。
　ヒートポンプ装置１００は、圧縮機５１と、熱交換器５２と、膨張機構５３と、レシーバ５４と、内部熱交換器５５と、膨張機構５６と、熱交換器５７とが配管により順次接続され、冷媒が循環する主冷媒回路５８を備える。なお、主冷媒回路５８において、圧縮機５１の吐出側には、四方弁５９が設けられ、冷媒の循環方向が切り替え可能となっている。また、熱交換器５７の近傍には、ファン６０が設けられる。また、熱交換器５２は、上記実施の形態で説明したプレート式熱交換器３０である。
　さらに、ヒートポンプ装置１００は、レシーバ５４と内部熱交換器５５との間から、圧縮機５１のインジェクションパイプまでを配管により繋ぐインジェクション回路６２を備える。インジェクション回路６２には、膨張機構６１、内部熱交換器５５が順次接続される。
　熱交換器５２には、水が循環する水回路６３が接続される。なお、水回路６３には、給湯器、ラジエータや床暖房等の放熱器等の水を利用する装置が接続される。
　まず、ヒートポンプ装置１００の暖房運転時の動作について説明する。暖房運転時には、四方弁５９は実線方向に設定される。なお、この暖房運転とは、空調で使われる暖房だけでなく、水に熱を与えて温水を作る給湯も含む。
　圧縮機５１で高温高圧となった気相冷媒（図２８の点１）は、圧縮機５１から吐出され、凝縮器であり放熱器となる熱交換器５２で熱交換されて液化する（図２８の点２）。このとき、冷媒から放熱された熱により、水回路６３を循環する水が温められ、暖房や給湯に利用される。
　熱交換器５２で液化された液相冷媒は、膨張機構５３で減圧され、気液二相状態になる（図２８の点３）。膨張機構５３で気液二相状態になった冷媒は、レシーバ５４で圧縮機５１へ吸入される冷媒と熱交換され、冷却されて液化される（図２８の点４）。レシーバ５４で液化された液相冷媒は、主冷媒回路５８と、インジェクション回路６２とに分岐して流れる。
　主冷媒回路５８を流れる液相冷媒は、膨張機構６１で減圧され気液二相状態となったインジェクション回路６２を流れる冷媒と内部熱交換器５５で熱交換されて、さらに冷却される（図２８の点５）。内部熱交換器５５で冷却された液相冷媒は、膨張機構５６で減圧されて気液二相状態になる（図２８の点６）。膨張機構５６で気液二相状態になった冷媒は、蒸発器となる熱交換器５７で外気と熱交換され、加熱される（図２８の点７）。そして、熱交換器５７で加熱された冷媒は、レシーバ５４でさらに加熱され（図２８の点８）、圧縮機５１に吸入される。
　一方、インジェクション回路６２を流れる冷媒は、上述したように、膨張機構６１で減圧されて（図２８の点９）、内部熱交換器５５で熱交換される（図２８の点１０）。内部熱交換器５５で熱交換された気液二相状態の冷媒（インジェクション冷媒）は、気液二相状態のまま圧縮機５１のインジェクションパイプから圧縮機５１内へ流入する。
　圧縮機５１では、主冷媒回路５８から吸入された冷媒（図２８の点８）が、中間圧まで圧縮、加熱される（図２８の点１１）。中間圧まで圧縮、加熱された冷媒（図２８の点１１）に、インジェクション冷媒（図２８の点１０）が合流して、温度が低下する（図２８の点１２）。そして、温度が低下した冷媒（図２８の点１２）が、さらに圧縮、加熱され高温高圧となり、吐出される（図２８の点１）。
　なお、インジェクション運転を行わない場合には、膨張機構６１の開度を全閉にする。つまり、インジェクション運転を行う場合には、膨張機構６１の開度が所定の開度よりも大きくなっているが、インジェクション運転を行わない際には、膨張機構６１の開度を所定の開度より小さくする。これにより、圧縮機５１のインジェクションパイプへ冷媒が流入しない。
　ここで、膨張機構６１の開度は、マイクロコンピュータ等の制御部により電子制御により制御される。
　次に、ヒートポンプ装置１００の冷房運転時の動作について説明する。冷房運転時には、四方弁５９は破線方向に設定される。なお、この冷房運転とは、空調で使われる冷房だけでなく、水から熱を奪って冷水を作ることや、冷凍等も含む。
　圧縮機５１で高温高圧となった気相冷媒（図２８の点１）は、圧縮機５１から吐出され、凝縮器であり放熱器となる熱交換器５７で熱交換されて液化する（図２８の点２）。熱交換器５７で液化された液相冷媒は、膨張機構５６で減圧され、気液二相状態になる（図２８の点３）。膨張機構５６で気液二相状態になった冷媒は、内部熱交換器５５で熱交換され、冷却され液化される（図２８の点４）。内部熱交換器５５では、膨張機構５６で気液二相状態になった冷媒と、内部熱交換器５５で液化された液相冷媒を膨張機構６１で減圧させて気液二相状態になった冷媒（図２８の点９）とを熱交換させている。内部熱交換器５５で熱交換された液相冷媒（図２８の点４）は、主冷媒回路５８と、インジェクション回路６２とに分岐して流れる。
　主冷媒回路５８を流れる液相冷媒は、レシーバ５４で圧縮機５１に吸入される冷媒と熱交換されて、さらに冷却される（図２８の点５）。レシーバ５４で冷却された液相冷媒は、膨張機構５３で減圧されて気液二相状態になる（図２８の点６）。膨張機構５３で気液二相状態になった冷媒は、蒸発器となる熱交換器５２で熱交換され、加熱される（図２８の点７）。このとき、冷媒が吸熱することにより、水回路６３を循環する水が冷やされ、冷房や冷凍に利用される。
　そして、熱交換器５２で加熱された冷媒は、レシーバ５４でさらに加熱され（図２８の点８）、圧縮機５１に吸入される。
　一方、インジェクション回路６２を流れる冷媒は、上述したように、膨張機構６１で減圧されて（図２８の点９）、内部熱交換器５５で熱交換される（図２８の点１０）。内部熱交換器５５で熱交換された気液二相状態の冷媒（インジェクション冷媒）は、気液二相状態のまま圧縮機５１のインジェクションパイプから流入する。
　圧縮機５１内での圧縮動作については、暖房運転時と同様である。
　なお、インジェクション運転を行わない際には、暖房運転時と同様に、膨張機構６１の開度を全閉にして、圧縮機５１のインジェクションパイプへ冷媒が流入しないようにする。
　１　補強用サイドプレート、２，３　伝熱プレート、４　補強用サイドプレート、５　第１流入管、６　第１流出管、７　第２流入管、８　第２流出管、９　第１流入口、１０　第１流出口、１１　第２流入口、１２　第２流出口、１３　第１流路、１４　第２流路、１５，１６，１８，１９，２０，２１，２２，２３，２４，２５　波形状、１７　熱交換流路、２６，２７　よどみ領域、３０　プレート式熱交換器、５１　圧縮機、５２　熱交換器、５３　膨張機構、５４　レシーバ、５５　内部熱交換器、５６　膨張機構、５７　熱交換器、５８　主冷媒回路、５９　四方弁、６０　ファン、６１　膨張機構、６２　インジェクション回路、１００　ヒートポンプ装置。

Claims (8)

  1. 　第１流体又は第２流体の流出入口となる通路孔が四隅に設けられた矩形の第１プレート及び第２プレートが交互に積層され、前記第１流体が流れる第１流路と前記第２流体が流れる第２流路とが隣接する前記第１プレートと前記第２プレートとの間に積層方向に交互に形成されたプレート式熱交換器であり、
    　前記第１流路は、前記第１プレート及び前記第２プレートの長辺方向の一方側に設けられた通路孔である第１流入口から流入した前記第１流体を、前記長辺方向の他方側に設けられた通路孔である第１流出口から流出させる流路であって、前記第１流入口と前記第１流出口との間に、前記第１流体を隣接する第２流路を流れる前記第２流体と熱交換させる熱交換流路が形成された流路であり、
    　前記第１プレートには、前記積層方向に変位する波形状であって、前記第１流入口側から前記第１流出口側へ向かって複数の頂部及び底部が繰り返し現れる波形状である第１波が前記熱交換流路部分に形成されるとともに、前記長辺方向の前記一方側に設けられた通路孔であって前記流入口とは異なるもう１つの通路孔である上流側隣接孔の前記熱交換流路側に、前記積層方向に変位する波形状であって、前記第１波に接続した波形状である第２波が形成され、
    　前記第１波の頂部と前記第２波の頂部とは平面状に形成され、前記第１波の頂部の方が前記第２波の頂部よりも波形状の稜線と垂直な方向の幅である頂幅が広い
    ことを特徴とするプレート式熱交換器。
  2. 　前記第１プレートには、前記流入口の前記熱交換流路側に、前記積層方向に変位する波形状であって、前記第１波に接続した波形状である第３波が形成され、
    　前記第３波の頂部は平面状に形成され、前記第３波の頂部と前記第１波の頂部とは前記頂幅が同じか、又は、前記第３波の頂部の方が前記第１波の頂部よりも前記頂幅が広い
    ことを特徴とする請求項１に記載のプレート式熱交換器。
  3. 　前記第１プレートには、前記長辺方向の前記他方側に設けられた通路孔であって前記流出口とは異なるもう１つの通路孔である下流側隣接孔の前記熱交換流路側に、前記積層方向に変位する波形状であって、前記第１波に接続した波形状である第４波が形成され、
    　前記第４波の頂部は平面状に形成され、前記第４波の頂部の方が前記第２波の頂部よりも前記頂幅が広く、前記第４波の頂部と前記第１波の頂部とは前記頂幅が同じか、又は、前記第４波の頂部の方が前記第１波の頂部よりも前記頂幅が狭い
    ことを特徴とする請求項１に記載のプレート式熱交換器。
  4. 　前記第２波は、前記上流側隣接孔を中心とする放射状に稜線が広がった波形状である
    ことを特徴とする請求項１に記載のプレート式熱交換器。
  5. 　前記第３波は、前記上流側隣接孔を中心とする放射状に稜線が広がった波形状である
    ことを特徴とする請求項２に記載のプレート式熱交換器。
  6. 　前記第２流路は、前記上流側隣接孔から流入した前記第２流体を、前記長辺方向の前記他方側に設けられた通路孔であって前記流出口とは異なるもう１つの通路孔である下流側隣接孔から流出させる流路である
    ことを特徴とする請求項１に記載のプレート式熱交換器。
  7. 　前記第２プレートには、積層方向から見た場合に、底部が前記第１プレートに形成された第１波及び第２波の頂部と重なるとともに、頂部が前記第１プレートに形成された第１波及び第２波の底部と重なる波形状が形成された
    ことを特徴とする請求項１に記載のプレート式熱交換器。
  8. 　圧縮機と、第１熱交換器と、膨張機構と、第２熱交換器とが配管で接続された冷媒回路を備え、
    　前記冷媒回路に接続された前記第１熱交換器は、
    　第１流体又は第２流体の流出入口となる通路孔が四隅に設けられた矩形の第１プレート及び第２プレートが交互に積層され、前記第１流体が流れる第１流路と前記第２流体が流れる第２流路とが隣接する前記第１プレートと前記第２プレートとの間に積層方向に交互に形成されたプレート式熱交換器であり、
    　前記第１流路は、前記第１プレート及び前記第２プレートの長辺方向の一方側に設けられた通路孔である第１流入口から流入した前記第１流体を、前記長辺方向の他方側に設けられた通路孔である第１流出口から流出させる流路であって、前記第１流入口と前記第１流出口との間に、前記第１流体を隣接する第２流路を流れる前記第２流体と熱交換させる熱交換流路が形成された流路であり、
    　前記第１プレートには、前記積層方向に変位する波形状であって、前記第１流入口側から前記第１流出口側へ向かって複数の頂部及び底部が繰り返し現れる波形状である第１波が前記熱交換流路部分に形成されるとともに、前記長辺方向の前記一方側に設けられた通路孔であって前記流入口とは異なるもう１つの通路孔である上流側隣接孔の前記熱交換流路側に、前記積層方向に変位する波形状であって、前記第１波に接続した波形状である第２波が形成され、
    　前記第１波の頂部と前記第２波の頂部とは平面状に形成され、前記第１波の頂部の方が前記第２波の頂部よりも波形状の稜線と垂直な方向の幅である頂幅が広い
    ことを特徴とするヒートポンプ装置。
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