WO2021229934A1 - プレート式熱交換器、ヒートポンプシステム、及び伝熱プレートの製造方法 - Google Patents

プレート式熱交換器、ヒートポンプシステム、及び伝熱プレートの製造方法 Download PDF

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WO2021229934A1
WO2021229934A1 PCT/JP2021/013248 JP2021013248W WO2021229934A1 WO 2021229934 A1 WO2021229934 A1 WO 2021229934A1 JP 2021013248 W JP2021013248 W JP 2021013248W WO 2021229934 A1 WO2021229934 A1 WO 2021229934A1
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plate
heat transfer
fluid
plates
transfer plate
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PCT/JP2021/013248
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晃平 舩津
匠 白石
寿守務 吉村
佳峰 永島
発明 孫
亮輔 安部
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三菱電機株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—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
    • F28D9/02—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 heat-exchange media travelling at an angle to one another
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/08—Elements constructed for building-up into stacks, e.g. capable of being taken apart for cleaning
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/08—Elements constructed for building-up into stacks, e.g. capable of being taken apart for cleaning
    • F28F3/10—Arrangements for sealing the margins

Definitions

  • This disclosure relates to a plate heat exchanger, a heat pump system, and a method for manufacturing a heat transfer plate.
  • the plate heat exchanger includes a plate heat exchanger having a double wall structure by stacking two plates to form one heat transfer plate in order to increase the strength of the device.
  • a plate type heat exchanger in which a flow path is formed by a pair of heat transfer plates, each heat transfer plate is formed in a double wall structure in which two plates are laminated, and the two plates are formed. It is disclosed that a slight gap is formed between them.
  • Each heat transfer plate is formed with an opening for flowing a first fluid and a second fluid having different temperatures. The first fluid and the second fluid flowing in from the opening flow into the first flow path and the second flow path alternately formed between the laminated heat transfer plates.
  • one plate forms the outer wall of the annular groove, and the other plate has an annular end extending inside the annular groove, unlike Patent Document 1.
  • the plates forming the outer wall of the annular groove need to be brazed.
  • the annular groove of Patent Document 1 includes an inner peripheral portion forming an inner peripheral portion of an annular shape and an outer peripheral portion forming an outer peripheral portion, and the inner peripheral portion and the outer peripheral portion are brazed and joined between facing heat transfer plates. As a result, the internal space of the annular groove is formed. Brazing of the inner peripheral portion of the annular groove is performed by joining two plates constituting the heat transfer plate and the heat transfer plates facing each other with a brazing material. Brazing of the outer peripheral portion of the annular groove is performed by joining the heat transfer plates facing each other with a brazing material. As described above, since the plate heat exchanger in Patent Document 1 has many brazing points, the production process increases and the cost of the brazing material increases.
  • the heat transfer plate of Patent Document 2 since the two plates constituting the heat transfer plate have different shapes, it is necessary to stack the press-molded plates in different processes. Therefore, the position accuracy at the time of laminating is poor, and the production efficiency is low. Further, when the end portion of the plate extending inside the annular groove is arranged near the brazed portion on the outer peripheral portion of the annular groove due to the misalignment during stacking, the melted brazing material flows to form a heat transfer plate. It may block the gap between the two plates.
  • the present disclosure is made to solve the above-mentioned problems, and provides a method for manufacturing a plate heat exchanger, a heat pump system, and a heat transfer plate having high production efficiency and a simple structure. The purpose.
  • heat transfer plates having a plurality of openings are laminated, and the temperature differs between the heat transfer plates.
  • a plate-type heat transfer device in which fluids flow alternately and exchange heat via heat transfer plates.
  • a pair of heat transfer plates are sealed around the openings of a pair of heat transfer plates forming a flow path.
  • a seal portion that separates the flow path of a fluid different from the fluid flowing through the flow path between the plates, and a fluid storage section that stores the fluid leaking from the flow path.
  • One of the heat transfer plates is provided with a fluid storage portion which is projected in the stacking direction and is formed in an annular shape when viewed from the stacking direction, and one of the heat transfer plates is provided with two plates.
  • the two plates are formed by stacking them with a gap, and one of the two plates forms an outer wall protruding in the stacking direction of the fluid reservoir, and the other plate thereof.
  • An end extends from the flow path into the fluid reservoir, the end being formed with its tip directed towards the protruding portion of one plate and between one plate and the other end.
  • a gap is formed in the fluid reservoir, and the fluid stored in the fluid reservoir is discharged to the outside through the gap between the two plates through the gap between one plate and the end of the other plate.
  • the present disclosure by improving the shape of the heat transfer plate, it is possible to provide a plate heat exchanger, a heat pump system, and a method for manufacturing a heat transfer plate having high production efficiency and a simple structure.
  • FIG. 1 An exploded perspective view of the plate heat exchanger according to the first embodiment of the present disclosure.
  • Sectional drawing of the III-III cutting line of FIG. Enlarged view of part B in FIG.
  • the figure which shows the part of the inside of the 1st heat transfer plate Enlarged view of the main part of the plate heat exchanger according to the first embodiment of the present disclosure.
  • Enlarged view of the main part of the plate heat exchanger according to the second embodiment of the present disclosure Enlarged sectional view of a main part of the plate heat exchanger according to the third embodiment of the present disclosure. Enlarged sectional view of a main part of the plate heat exchanger according to the fourth embodiment of the present disclosure. Enlarged sectional view of a main part of the plate heat exchanger according to the fifth embodiment of the present disclosure. Enlarged sectional view of a main part of the plate heat exchanger according to the sixth embodiment of the present disclosure.
  • the plate heat exchanger according to the embodiment of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings.
  • the left-right direction is X when the plate surface of the plate provided with the plate heat exchanger is arranged facing the front and the plate surface of the second reinforcing plate is arranged facing the back surface.
  • the axis, the vertical direction is the Z axis, and the direction in which the X axis and the Y axis are orthogonal to each other is the Y axis.
  • this Cartesian coordinate system will be referred to and described.
  • the plate-type heat exchanger is a heat exchanger in which a plurality of heat transfer plates are laminated, fluids having different temperatures are alternately flowed between the heat transfer plates, and heat is exchanged via the heat transfer plates.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of the plate heat exchanger 1 according to the first embodiment.
  • the plate heat exchanger 1 has a first reinforcing plate 10 arranged on the front surface to increase the strength of the device, a second reinforcing plate 20 arranged on the back surface to increase the strength of the device, and a first reinforcement.
  • a first heat transfer plate 30 arranged between the plate 10 and the second reinforcing plate 20, and a second heat transfer plate 40 arranged between the first reinforcing plate 10 and the second reinforcing plate 20.
  • the first heat transfer plate 30 and the second heat transfer plate 40 are arranged alternately.
  • the first reinforcing plate 10 is a rectangular flat metal plate and has a shape with rounded corners.
  • the thickness is formed to be thicker than the thickness of the first heat transfer plate 30 and the thickness of the second heat transfer plate 40 in order to increase the strength of the apparatus.
  • Through holes are formed in the four corners of the first reinforcing plate 10, and circular tubes 11-14 are inserted and fixed in the through holes.
  • the first fluid is introduced from the circular tube 11 and discharged from the circular tube 13
  • the second fluid is introduced from the circular tube 14 and discharged from the circular tube 12.
  • the second reinforcing plate 20 is formed to have the same size and shape as the first reinforcing plate 10.
  • the second reinforcing plate 20 is not formed with a through hole, and is arranged on the backmost surface of the plate heat exchanger 1 to increase the strength of the plate heat exchanger 1 and to increase the strength of the plate heat exchanger 1 and to increase the strength of the first fluid or the first fluid. Prevent the second fluid from leaking.
  • the first heat transfer plate 30 and the second heat transfer plate 40 are formed to have the same shape and size as the first reinforcing plate 10. As shown in FIG. 1, the first heat transfer plate 30 and the second heat transfer plate 40 are arranged on the back surface of the first reinforcing plate 10 so as to be aligned with the outer edge of the first reinforcing plate 10. A first heat transfer plate 30 is arranged on the back surface of the first reinforcing plate 10, a second heat transfer plate 40 is arranged on the back surface of the first heat transfer plate 30, and the first heat transfer plate 40 is arranged behind the first heat transfer plate 30 in this order. The heat plate 30 and the second heat transfer plate 40 are alternately laminated, and finally the second reinforcing plate 20 is laminated.
  • FIG. 2 and 3 show the structures of the first heat transfer plate 30 and the second heat transfer plate 40.
  • FIG. 2 shows a set of the first heat transfer plate 30 and the second heat transfer plate 40 in which the second heat transfer plate 40 is superposed on the back surface of the first heat transfer plate 30.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the cutting line of line III-III of FIG.
  • FIG. 2 Opening of heat transfer plate
  • a plurality of openings are formed in the first heat transfer plate 30 and the second heat transfer plate 40, respectively.
  • the opening is formed as a through hole penetrating the first heat transfer plate 30 and the second heat transfer plate 40.
  • the four through holes include an outflow port for the fluid to flow in and out of the heat transfer plate and a passage port for the fluid to pass through.
  • the four through holes are a passage 31 for sending the first fluid to the heat transfer plate on the back surface of the first heat transfer plate 30, and another first heat transfer plate 30 arranged on the back surface. 33, a passage port 33 for sending the first fluid flowing out of the second heat transfer plate 40 to the circular tube 13, an inflow port 34 for allowing the second fluid to flow into the second heat transfer plate 40, and a second. It is an outflow port 32 that causes the second fluid that has flowed on the heat transfer plate 40 of the above to flow out.
  • the four through holes are formed at positions overlapping with the four through holes of the first heat transfer plate 30.
  • the four through holes are a passage 44 for sending the second fluid to the heat transfer plate on the back surface of the second heat transfer plate 40, and another second heat transfer plate 40 arranged on the back surface. 42, a passage port 42 for sending the second fluid flowing out of the first heat transfer plate 30 to the circular tube 12, an inflow port 41 for allowing the first fluid to flow into the first heat transfer plate 30, the first. It is an outflow port 43 that causes the first fluid that has flowed on the heat transfer plate 30 to flow out.
  • a first flow path 6 through which the first fluid flowing from the circular tube 11 flows is formed between the first reinforcing plate 10 and the first heat transfer plate 30.
  • a second flow path 7 through which the second fluid flowing in from the inflow port 34 flows is formed between the first heat transfer plate 30 and the second heat transfer plate 40.
  • the first flow path 6 and the second flow path 7 are alternately formed between the first heat transfer plate 30 and the second heat transfer plate 40.
  • FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the passage port 31 of the plate heat exchanger 1. As shown in FIG. 6, around the opening of the passing port 31 and the inflow port 41, the space between the passing port 31 and the inflow port 41 is sealed by the first sealing portion 60, and the first flow path 6 is formed. It has a structure that separates from. Specifically, the brazing material is inserted around the space between the passage port 31 and the inflow port 41 to close the second flow path 7. The circumference of the opening of the passage port 33 and the outlet 43 is also sealed by the first seal portion 60, although not shown, because the second flow path 7 is separated from the first flow path 6.
  • the circumference of the opening of the inflow port 34 and the passage port 44, and the circumference of the opening of the outlet 32 and the passage port 42 are not shown. Although not, it is sealed by the first sealing portion 60.
  • the opening where the first flow path is formed by sealing the periphery of the opening with the first sealing portion 60 in this way, the second flow path is closed and the second flow path is formed.
  • a dotted line shows the flow of the first flow path 6, and a straight line shows the flow of the second flow path 7.
  • the first fluid introduced into the first heat transfer plate 30 from the circular tube 11 attached above the first reinforcing plate 10 is the first heat transfer plate 30. It flows through the first flow path 6 from the upper side to the lower side in the longitudinal direction, and is discharged from the circular pipe 13 attached below the first reinforcing plate 10. Further, the first fluid introduced from the circular tube 11 passes through the passage port 31 of the first first heat transfer plate 30, and the second heat transfer is arranged on the back surface of the first heat transfer plate 30. From the inflow port 41 of the plate 40, the next first heat transfer plate 30 is entered.
  • the first fluid flows through the first flow path 6 of the next first heat transfer plate 30, similarly to the first first heat transfer plate 30, and of the second heat transfer plate 40 on the front surface. It is discharged from the circular tube 13 through the outlet 43 and the passage port 33 of the first heat transfer plate 30 in front of the outlet 43.
  • the flow of the first fluid through the outlet 43 forms a continuous first flow path 6 of the first fluid that flows in from the circular tube 11 and is discharged from the circular tube 13.
  • the second fluid introduced from the circular tube 14 attached below the first reinforcing plate 10 flows from the inflow port 34 of the first heat transfer plate 30 to the first second heat transfer plate 40 on the back surface. Enter, flow through the second flow path 7 from the lower side to the upper side in the longitudinal direction of the second heat transfer plate 40, flow out from the outlet 32 of the first heat transfer plate 30 on the front surface, and flow out from the first reinforcing plate 10. It is discharged from the circular tube 12 attached above the. Further, the second fluid introduced from the circular tube 14 flows from the inflow port 34 of the next first heat transfer plate 30 to the next second heat transfer plate 40 arranged on the back surface thereof.
  • the first fluid is, for example, a refrigerant such as R410, R32, R290, CO2
  • the second fluid is, for example, water, an antifreeze solution such as ethylene glycol, propylene glycol, or a mixture thereof.
  • first fluid and the second fluid flow across the first heat transfer plate 30 or the second heat transfer plate 40, so that the first heat transfer plate 30 or the second heat transfer plate 40 is sandwiched between the first fluid and the second fluid.
  • Heat exchange can be performed between the first fluid and the second fluid via 40.
  • the outer peripheral portions of the first heat transfer plate 30 and the second heat transfer plate 40 have outer wall portions 35, which are bent and extend from the back surface to the front surface in the stacking direction, respectively. 45 is formed.
  • the first heat transfer plate 30 and the second heat transfer plate 40 are overlapped with each other, and the outer wall portion 35 and the outer wall portion 45 are brazed and joined with a brazing material 50.
  • the first flow path 6 and the second flow path 7 are separated by the first seal portion 60 (see FIG. 6), and the first fluid and the second fluid are the outer wall portion 35 and the outer wall portion 45. By brazing and joining, they are confined inside the plate heat exchanger 1.
  • FIG. 4 shows an enlarged view of part B in FIG.
  • the first heat transfer plate 30 and the second heat transfer plate 40 are formed in a double wall structure in which two plates are stacked. That is, the first heat transfer plate 30 is formed by overlapping the plates 30a and 30b, and the second heat transfer plate 40 is formed by overlapping the plates 40a and 40b. Double wall layers 30c and 40c, which are gaps, are formed between the plates 30a and 30b and between the plates 40a and 40b. This gap is also referred to as a double wall layer below.
  • first heat transfer plate 30 and the second heat transfer plate 40 described above both have a double wall structure in which two plates are stacked, but this description will be described later in the embodiment.
  • the structure is for explaining the structure applied to 4-6, and in the first embodiment, only the first heat transfer plate 30 has a double wall structure.
  • the plate 30a, the plate 30b, the plate 40a, and the plate 40b are metal plates and are manufactured using materials such as stainless steel, carbon steel, aluminum, copper, and alloys thereof.
  • a brazing material is partially inserted into the double wall layer 30c between the plates 30a and 30b and the double wall layer 40c between the plates 40a and 40b, and the plates 30a and 30b and the plates 40a and 40b are formed. It is brazed and joined. Further, a bonding inhibitor is partially inserted into the double wall layers 30c and 40c to form a non-bonding portion between the plates 30a and 30b, and between the plates 40a and 40b, and between the plates 30a and 30b. , And a space is secured between the plate 40a and the plate 40b.
  • FIG. 5 is a diagram showing a part of the inside of the first heat transfer plate 30 formed by the plate 30a and the plate 30b.
  • the brazing material 51 is applied to both or one of the plate 30a and the plate 30b, and the plate 30a and the plate 30b are brazed and joined.
  • the brazing material 51 is applied in a strip shape with a constant width in the direction of the Z axis.
  • the strip-shaped brazing material 51 is applied in a plurality of rows in the direction of the X-axis at regular intervals.
  • a bonding inhibitor is applied to the flow path 52. By applying the bonding inhibitor, even if the brazing material 51 melts and flows into the flow path 52, the brazing material 51 does not block the flow path 52.
  • the flow path 52 formed in the double wall layer 30c communicates with a fluid discharge portion (not shown) formed in the outer wall portion 35.
  • a crack generated by corrosion or the like occurs in the first heat transfer plate 30
  • the first fluid or the second fluid flowing into the double wall layer 30c from the crack passes through the flow path 52 of the double wall layer 30c. , Is discharged to the outside from the fluid discharge portion of the outer wall portion 35.
  • the second heat transfer plate 40 may also have the same internal structure as the first heat transfer plate 30.
  • the first fluid or the second fluid flowing into the double wall layer 40c passes from the fluid discharge portion of the outer wall portion 45 to the outside through the flow path formed in the double wall layer 40c of the second heat transfer plate 40. It is released.
  • the outer periphery of the first seal portion 60 that seals between the passage port 31 of the first heat transfer plate 30 and the inflow port 41 of the second heat transfer plate 40 has a first surface.
  • a fluid storage portion 70 is formed around the seal portion 60 of the above.
  • the fluid storage unit 70 is a space for storing the first fluid or the second fluid leaking from the flow path.
  • FIG. 7 shows an enlarged view of part C in FIG.
  • the fluid storage portion 70 includes a protrusion 71 formed by projecting the first heat transfer plate 30 in the stacking direction, and the protrusion 71 is formed in an annular shape when viewed from the stacking direction.
  • the second heat transfer plate 40 is a flat plate that is not processed into a convex shape.
  • the fluid storage portion 70 is formed by the space between the second heat transfer plate 40 of the flat plate and the first heat transfer plate 30 in which the protrusion 71 is formed.
  • the inner peripheral portion forming the annular inner circumference of the fluid storage portion 70 is sealed by the first seal portion 60, and the outer peripheral portion forming the outer peripheral portion is sealed by the second seal portion 61.
  • a fluid storage portion 70 is formed between the seal portion 60 and the second seal portion 61.
  • the first heat transfer plate 30 is formed in a double wall structure formed by stacking two metal plates. As shown in FIG. 7, the first heat transfer plate 30 is formed by laminating the plates 30a and 30b, and a double wall layer 30c is formed between the plates 30a and 30b.
  • the second heat transfer plate 40 is formed of a single metal plate. Such a structure is also called a single wall structure as opposed to a double wall structure.
  • the plate 30a forms the outer wall of the fluid storage portion 70. A part of the plate 30a becomes a part of the protrusion 71.
  • the plate 30b extends from the second flow path 7 and is formed by arranging its end portion in the internal space of the fluid storage unit 70 to form a part of the inner wall of the fluid storage unit 70.
  • the tip portion 30bb of the end portion of the plate 30b is formed so as to face the protruding portion 71 of the plate 30a. More specifically, the end portion of the plate 30b is formed by being bent in the direction opposite to the projecting direction of the plate 30a, and a space larger than that of a normal double wall layer is provided between the plate 30a and the plate 30b.
  • the double wall layer 30c to have is formed.
  • the plate 30a and the plate 30b are not joined by a brazing material at the end of the plate 30b.
  • the fluid stored in the fluid storage portion 70 enters through the gap between the end portion of the plate 30b and the plate 30a, and is discharged to the outside from the outer wall portion 35 via the gap of the double wall layer 30c.
  • the first fluid flows into the fluid reservoir 70, enters the gap between the ends of the plates 30a and 30b, and passes through the double wall layer 30c. It is discharged to the outside from the outer wall portion 35.
  • the second fluid flows into the fluid storage portion 70 from the second flow path 7 and goes out from the outer wall portion 35 to the outside via the double wall layer 30c. It is discharged.
  • a part of the fluid flows into the fluid storage unit 70 and is discharged to the outside through the double wall layer 30c. NS.
  • the plate heat exchanger 1 includes the fluid storage unit 70, it is possible to prevent confusion between the first fluid and the second fluid.
  • a gas detector is attached to the fluid discharge portion of the outer wall portion 35, and the first fluid or the second fluid leaks. You may detect that you are doing it. Further, when the first fluid or the second fluid leaks, the pressure in the flow path drops. Therefore, a pressure detector is provided in the flow path to detect the decrease in pressure to detect the leakage of the fluid. Is also possible.
  • the brazed joints are located between the plate 30a and the second heat transfer plate 40 in the first seal portion 60, and between the plate 30b and the second heat transfer plate 40 in the second seal portion 61. There are two places between and.
  • the pair of heat transfer plates forming the annular groove both have a double wall structure, and unlike the plate 30b of the present embodiment, the end of one plate constituting one heat transfer plate.
  • the portion is not a structure extending inside the fluid storage portion 70.
  • the plate heat exchanger 1 of the present embodiment does not need to have an escape hole in the annular groove in order to discharge the accumulated fluid to the outside. Since the heat transfer plate can be manufactured by using the existing heat transfer plate having a double wall structure, the molding becomes easy and the production efficiency becomes high.
  • the end of one plate constituting the heat transfer plate has a structure extending inside the leakage area.
  • the plate of Patent Document 2 is formed so that its end portion linearly protrudes from the seal portion. Therefore, if the end of the plate is placed near the seal due to misalignment during stacking of the plates, the melted wax material may flow and block the gap between the two plates forming the double wall structure. ..
  • the end portion of the plate 30b is the second sealing portion 61 at the time of laminating.
  • brazing material Even if they are arranged so as to be offset in the direction of, a sufficient distance is provided between the brazing material and the tip of the end portion of the plate 30b, and the flowing brazing material may block the gap between the plates 30a and 30b. There is no.
  • the second heat transfer plate 40 is not a double wall structure but is formed of a single metal plate, so that the material cost can be reduced. Further, since the second heat transfer plate 40 uses a flat plate, it does not need to be processed. Processing costs can be reduced and production efficiency can be improved.
  • the method for manufacturing the heat transfer plate used in the present embodiment will be described by taking the first heat transfer plate 30 as an example.
  • the first heat transfer plate 30 is manufactured according to the procedure shown in FIGS. 8A-8C. It was explained that the first heat transfer plate 30 is formed in a double wall structure in which two plates are overlapped, and the first heat transfer plate 30 is formed by overlapping the plates 30a and 30b.
  • the plate 30a will be referred to as a first plate 30a and the plate 30b will be referred to as a second plate 30b.
  • the first plate 30a is provided, and the four corners of the first plate 30a are punched out with a press working machine or the like to form four circular first openings.
  • the four first openings are an opening 34a forming an inlet, an opening 32a forming an outlet, an opening 31a forming a passage port, and an opening 33a.
  • the second plate 30b is provided, and the four corners of the second plate 30b are punched by a press working machine or the like to form four circular second openings.
  • the four second openings are an opening 34b forming an inflow port, an opening 32b forming an outflow port, an opening 31b forming a passage port, and an opening 33b.
  • the second opening is formed larger than the first opening.
  • the outer peripheral portion of the opening 31a and the opening 33a which are the passage ports of the first plate 30a, is pressed so as to protrude from the plate surface of the first plate 30a, and the protruding portion 71a protrudes.
  • the portion 71b is formed.
  • the projecting portions 71a and the projecting portions 71b project in an annular shape in the laminating direction when the first plate 30a and the second plate 30b are laminated.
  • the inner edges of the openings 31b and 33b of the second plate 30b are projected from the first plate 30a when the first plate 30a is laminated on the second plate 30b. It is processed to bend toward 71a and 71b.
  • a brazing material 51 which is a bonding agent for joining the first plate 30a and the second plate 30b, is applied to the plate surface of the second plate 30b.
  • the brazing material 51 may be applied to either one of the first plate 30a and the second plate 30b, or to either of the plate surfaces.
  • the brazing material 51 is not applied to the entire surface of the second plate 30b, but is applied only to the first region.
  • the brazing material 51 is applied to the strip-shaped region 30d having a predetermined width from one end to the other end in the longitudinal direction of the second plate 30b.
  • the strip-shaped region 30d is formed at a predetermined interval in the lateral direction of the second plate 30b, and the brazing material 51 is applied to the strip-shaped region 30d. Between the adjacent strip-shaped regions 30d, the brazing material 51 is not applied, and the region to which the brazing material 51 is not applied is referred to as a second region. Since the brazing material 51 is not applied to the second region, a gap is formed between the first plate 30a and the second plate 30b, and the fluid accumulated in the fluid storage portion 70 is discharged to the outside. A flow path 52 is formed. A bonding inhibitor 30e may be applied to the second region so that the brazing material 51 does not melt out and block the flow path 52.
  • the first plate 30a to which the brazing material 51 is applied and the second plate 30b are attached to the first plate 30a, the first opening, and the second plate 30b.
  • the centers of the circles of the second opening are aligned and laminated.
  • a pressing force is simultaneously applied to the first plate 30a and the second plate 30b from the laminating direction of the first plate 30a and the second plate 30b.
  • the first heat transfer plate 30 is formed.
  • the second heat transfer plate 40 is also formed by the same procedure.
  • the second embodiment is an embodiment in which the plate thicknesses of the first heat transfer plates 30a and 30b and the second heat transfer plate 40 in the first embodiment have different dimensions.
  • FIG. 9 shows an enlarged cross-sectional view of a main part in the vicinity of the fluid storage part 70 of the plate heat exchanger 1 according to the second embodiment.
  • the first heat transfer plate 30 constituting the double wall structure since the plate 30b does not form the outer wall of the fluid storage portion 70, the strength of the plate 30a is not required, and the plate of the plate 30a is not required.
  • the plate thickness of the plate 30b is formed to be thinner than the thickness. Since the plate 30b is formed to be thin, the heat exchange efficiency between the first fluid and the second fluid is improved, the heat exchange performance of the plate heat exchanger 1 is improved, and the material cost of the plate is reduced. You can save money.
  • the plate thickness of the second heat transfer plate 40 which is not a double wall structure, may be thicker than the plate thickness of the first heat transfer plate 30 formed by the double wall structure.
  • the thin heat transfer plate 30 cracks before the thick heat transfer plate 40, so that the outer wall portion passes through the gap of the double wall layer 30c. It can be released to the outside from 35.
  • FIG. 10 is an enlarged view of a main part in which the vicinity of the fluid storage part 70 of the plate heat exchanger 1 according to the third embodiment is enlarged.
  • the end portion of the plate 30b extends inside the fluid storage portion 70 to form an annular protrusion 71 protruding in the stacking direction together with the plate 30a.
  • a part of the inner wall of the fluid storage portion 70 is formed.
  • the structure for forming the fluid storage portion 70 between the first seal portion 60 and the second seal portion 61 is the same as that of the first and second embodiments.
  • the plate 30b has a shape that follows the shape of the plate 30a. That is, the plate 30b is formed by being bent at the same angle as the plate 30a in the same direction as the protruding direction of the plate 30a. Therefore, two plates can be stacked and press-molded at the time of press processing, and the processing cost can be reduced and the production efficiency can be improved as compared with the plate type heat exchanger of Patent Document 1-2.
  • the plate 30a and the plate 30 can be press-molded at the same time, the two plates are stacked after the bonding inhibitor is partially placed on the double wall layer 30c between the plate 30a and the plate 30b. Can be press molded.
  • the anti-bonding agent can be placed at any position including the protrusion 71 of the double wall layer 30c. When the anti-bonding agent is placed in the gap between the end of the plate 30b and the plate 30a in the fluid storage portion 70, the presence of the anti-bonding agent melts the brazing material and causes a gap between the two plates. Does not block.
  • the fluid storage portion 70 is formed by a first heat transfer plate 30 having a double wall structure formed by stacking plates 30a and 30b, and a second plate formed by one plate. It is formed of the heat transfer plate 40 of the above.
  • the second heat transfer plate 40 is not limited to this structure.
  • a modified example of the second heat transfer plate 40 of the fluid storage unit 70 will be described.
  • FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view of a main part in which the vicinity of the fluid storage part 70 of the plate heat exchanger 1 according to the fourth embodiment is enlarged.
  • the second heat transfer plate 40 in addition to the first heat transfer plate 30, the second heat transfer plate 40 also has a double wall structure formed by stacking the plates 40a and 40b, according to the first embodiment. Different from -3.
  • the structure for forming the fluid storage portion 70 between the first seal portion 60 and the second seal portion 61 is the same as that of the first and third embodiments.
  • the first transmission portion 71 in which the annular protrusion portion 71 protruding in the stacking direction is formed on the outer periphery of the first seal portion 60. It is formed by combining a heat plate 30 and a flat second heat transfer plate 40 on which a protrusion 71 is not formed. Therefore, it is not necessary to process and mold the second heat transfer plate 40 as in the first embodiment.
  • the second heat transfer plate 40 in the present embodiment has a double wall structure formed by superimposing the plates 40a and 40b, so that the strength of the second heat transfer plate 40 can be increased.
  • the first heat transfer plate 30 is formed by laminating the plates 30a and 30b, and a double wall layer 30c is formed between the plates 30a and 30b.
  • the second heat transfer plate 40 is formed by laminating the plate 40a and the plate 40b, and a double wall layer 40c is formed between the plate 40a and the plate 40b.
  • the plate 30a forms the outer wall of the fluid storage portion 70
  • the plate 30b extends from the second flow path 7 and its end is arranged and formed in the internal space of the fluid storage portion 70 to form the fluid storage. It forms a part of the inner wall of the part 70.
  • the plate 40a forms the inner wall of the fluid storage portion 70
  • the plate 40b forms the outer wall of the fluid storage portion 70.
  • the end portion of the plate 40a does not extend inside the fluid storage portion 70, but extends to the first sealing portion 60.
  • the fluid stored in the fluid storage portion 70 enters through the gap between the end portion of the plate 30b and the plate 30a, and is discharged to the outside from the outer wall portion 35 via the double wall layer 30c.
  • first heat transfer plate 30 or the second heat transfer plate 40 If the first heat transfer plate 30 or the second heat transfer plate 40 is damaged, or if the first seal portion 60 or the second seal portion 61 is damaged, the leaked first fluid or the second.
  • the fluid is collected in the fluid storage unit 70, and is external from the outer wall portion 35 via the double wall layer 30c through the gap between the plate 30b and the plate 30a whose end extends inside the fluid storage unit 70. Can be discharged to. Therefore, it is possible to prevent confusion between the first fluid and the second fluid.
  • the space between the plate 30b and the plate 40a and the space between the plate 40a and the plate 40b are brazed and joined, and in the second sealing portion 61, the space between the plate 30b and the plate 40a is brazed. Brazed. There are three places to be brazed and joined, and the amount of brazing material can be reduced as compared with the plate heat exchanger of Patent Document 1 in which brazing and joining are performed at four places.
  • FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view of a main part in which the vicinity of the fluid storage part 70 of the plate heat exchanger 1 according to the fifth embodiment is enlarged.
  • the second heat transfer plate 40 is also formed by superimposing the plate 40a and the plate 40b to form a double wall structure, and is added to the end portion of the plate 30b.
  • the end portion of the plate 40a is also extended inside the fluid storage portion 70, which is different from the fourth embodiment.
  • the structure for forming the fluid storage portion 70 between the first seal portion 60 and the second seal portion 61 is the same as that of the first and fourth embodiments.
  • the fluid storage portion 70 in the present embodiment has a first heat transfer portion in which an annular protrusion 71 protruding in the stacking direction is formed on the outer periphery of the first seal portion 60, as in the first embodiment 1-4.
  • the plate 30 is formed by combining a flat second heat transfer plate 40 in which the protrusion 71 is not formed. Therefore, it is not necessary to process and mold the second heat transfer plate 40 as in the first embodiment.
  • the second heat transfer plate 40 is formed by superimposing the plate 40a and the plate 40b to form a double wall structure, the strength of the second heat transfer plate 40 can be increased. can.
  • the end of the plate 30b of the first heat transfer plate 30 and the end of the plate 40a of the second heat transfer plate 40 extend from the second flow path 7 to the inside of the fluid storage portion 70. Therefore, the first fluid or the second fluid stored in the fluid storage unit 70 is transmitted from the gap between the end portion of the plate 30b and the plate 30a and the gap between the end portion of the plate 40a and the plate 40b. , Is discharged to the outside from the outer wall portions 35 and 45 via the double wall layers 30c and 40c. Therefore, it is possible to prevent confusion between the first fluid and the second fluid. Unlike embodiments 1-4, the gap between the end of the plate 40b of the second heat transfer plate 40 and the plate 40a is also through the double wall layer 40c, the first fluid or the second. Since the fluid can be discharged to the outside, the first fluid or the second fluid stored in the fluid storage unit 70 can be quickly discharged to the outside.
  • the plate 30a and the plate 40a are brazed and joined, and in the second seal portion 61, the plate 30b and the plate 40a are brazed and joined.
  • FIG. 13 is an enlarged cross-sectional view of a main part in which the vicinity of the fluid storage part 70 of the plate heat exchanger 1 according to the sixth embodiment is enlarged.
  • the second heat transfer plate 40 of the fluid storage portion 70 is formed with an annular protrusion 72 protruding in the stacking direction in the direction opposite to the annular protrusion 71 of the first heat transfer plate. What has been done is different from Embodiment 1-5.
  • the structure for forming the fluid storage portion 70 between the first seal portion 60 and the second seal portion 61 is the same as that of the first to fifth embodiments.
  • the fluid storage unit 70 has a double wall structure in which the second heat transfer plate 40 is formed by superimposing the plate 40a and the plate 40b, so that the strength of the second heat transfer plate 40 can be increased. can.
  • the protrusions 71 and 72 protruding in the stacking directions in opposite directions are formed in an annular shape, so that the internal space of the fluid storage portion 70 is formed. Can be widened. Since the volume of the space in which the leaked first fluid or the second fluid can be stored can be increased, the fluid can be sufficiently stored even when the amount of leakage is large.
  • the end of the plate 30b of the first heat transfer plate 30 and the end of the plate 40a of the second heat transfer plate 40 extend inside the fluid storage portion 70. Therefore, the first fluid or the second fluid stored in the fluid storage unit 70 is transmitted from the gap between the end portion of the plate 30b and the plate 30a and the gap between the end portion of the plate 40a and the plate 40b. , It is discharged to the outside from the outer wall portions 35 and 45 via the double wall layers 30c and 40c, and it is possible to prevent confusion between the first fluid and the second fluid.
  • the plate 30a and the plate 40a are brazed and joined, and in the second seal portion 61, the plate 30b and the plate 40a are brazed and joined.
  • the seventh embodiment is the embodiment relating to the heat pump system 2 in which the plate heat exchanger 1 according to the first to sixth embodiments is used.
  • the heat pump system 2 according to the seventh embodiment will be described with reference to FIG.
  • FIG. 14 is a block diagram of the heat pump system 2 according to the seventh embodiment. As shown in FIG. 14, the heat pump system 2 includes a refrigerant circuit 80 and a heat medium circuit 90 that exchanges heat with the refrigerant circuit 80.
  • the refrigerant circuit 80 uses a compressor 81 for compressing the refrigerant, a plate heat exchanger 1 for heat exchange the refrigerant with the heat medium of the heat medium circuit 90, an expansion valve 82, and the refrigerant expanded by the expansion valve 82 as outside air.
  • a heat exchanger 83 for exchanging heat with the heat exchanger 83 is provided.
  • the compressor 81, the plate heat exchanger 1, the expansion valve 82, and the heat exchanger 83 are connected by piping in this order.
  • the compressor 81 is connected to the circular tube 11 of the plate heat exchanger 1, and the expansion valve 82 is connected to the circular tube 13.
  • the refrigerant circuit 80 supplies the refrigerant to the plate heat exchanger 1 as the first fluid.
  • the refrigerant circuit 80 includes a four-way valve (not shown).
  • the first fluid is, for example, a refrigerant such as R410, R32, R290, and CO2.
  • the heat medium circuit 90 includes a heating / cooling device 92, a pump 91, and a plate heat exchanger 1.
  • the plate heat exchanger 1 is the same device as the refrigerant circuit 80.
  • the heating / cooling device 92, the pump 91, and the plate heat exchanger 1 are connected by pipes in this order to form a closed circuit.
  • the pump 91 is connected to the circular tube 14 of the plate heat exchanger 1, and the heating / cooling device 92 is connected to the circular tube 12.
  • the heat medium circuit 90 supplies the heat medium to the plate heat exchanger 1 as a second fluid.
  • the second fluid is, for example, water, antifreeze such as ethylene glycol, propylene glycol, or a mixture thereof.
  • the first fluid is supplied from the compressor 81 to the circular tube 11 of the plate heat exchanger 1 shown in FIG. Subsequently, the first fluid flows into the first heat transfer plate 30 of the plate heat exchanger 1. The first fluid is condensed and liquefied in the first heat transfer plate 30. After that, the first fluid is discharged from the circular tube 13 of the plate heat exchanger 1 in a high-pressure liquid state. Then, the first fluid returns to the compressor 81 again. As a result, the first fluid circulates in the refrigerant circuit 80.
  • the second fluid is supplied to the circular tube 14 of the plate heat exchanger 1 shown in FIG.
  • the second fluid flows into the second heat transfer plate 40 of the plate heat exchanger 1, and is heated by absorbing heat from the first fluid at the second heat transfer plate 40. Then, the second fluid is discharged from the circular tube 12 to the outside of the plate heat exchanger 1.
  • the second fluid heats the room with the heating / cooling device 92.
  • the heating / cooling device 92 is used as a water heater, the second fluid is water, which supplies hot water.
  • the flow of the refrigerant in the refrigerant circuit 80 is reversed, and the heat medium flowing through the heat medium circuit 90 is heat with the heat medium flowing through the refrigerant circuit 80 in the plate heat exchanger 1. Replace and cool.
  • the cooled heat medium cools the indoor air to cool the room.
  • first heat transfer plate 30 and the second heat transfer plate 40 are formed of a flat metal plate, but the first fluid or the second fluid flowing on the surface of the metal plate or the second.
  • inner fins having wavy protrusions may be provided on the surfaces of the first heat transfer plate 30 and the second heat transfer plate 40.
  • the first heat transfer plate 30 has a double wall structure and the second heat transfer plate 40 has a single wall structure, but the second heat transfer plate 40 has a double wall structure and the first.
  • the heat transfer plate 30 may have a single wall structure.
  • the end portion of the plate on the side facing the flow path of the second heat transfer plate 40 extends inside the fluid storage portion 70.
  • the end portion of the plate 30b of the first heat transfer plate 30 is extended inside the fluid storage portion 70, but the plate 30b of the first heat transfer plate 30 is the first seal. It may be extended to the portion 60, and the end portion of the plate 40a of the second heat transfer plate 40 may be extended to the inside of the fluid storage portion 70.
  • the end portion of the plate 30b and the end portion of the plate 40a are extended inside the fluid storage portion 70, but either the plate 30b or the plate 40a is extended to the first seal portion 60. It may be postponed.
  • the first heat transfer plate 30 is molded into a convex shape
  • the second heat transfer plate 40 is described as a flat plate that is not formed into a convex shape.
  • the second heat transfer plate 40 is described. May be formed into a convex shape, and the first heat transfer plate 30 may be formed into a flat plate that is not formed into a convex shape.
  • the first fluid flows in from the circular tube 11 and is discharged from the circular tube 13 and the second fluid flows in from the circular tube 14 and is discharged from the circular tube 12.
  • the flow of the first fluid and the second fluid is not limited to this flow.
  • the flow path 52 formed between the plates 30a and 30b of the first heat transfer plate 30 or between the plates 40a and 40b of the second heat transfer plate is in the Z-axis direction. Although it has been explained that it is formed in parallel with, the flow path 52 is not limited to such a flow. Various flow paths can be formed by changing the area to which the brazing material is applied and the area to which the anti-bonding agent is applied to form the flow path 52.
  • the fluid reservoir 70 can be formed around the first fluid passage port 31 and the inlet 41, the second fluid inlet 34 and the passage port 44, and the like. It is not necessary to provide it in all the openings.
  • the brazing material 51 is applied to the plate surface of the first plate 30a or the second plate 30b when the first heat transfer plate 30 is manufactured, but the first plate 30a has been described. If the brazing material 51 can be supplied between the and the second plate 30b, another method may be adopted. For example, after laminating the first plate 30a and the second plate 30b, a nozzle or the like may be inserted between the first plate 30a and the second plate 30b to supply the brazing material 51. Similarly, the anti-bonding agent 30e may be supplied after laminating the first plate 30a and the second plate 30b.
  • the present disclosure can be suitably used for a plate heat exchanger, a heat pump system using the plate heat exchanger, and a method for manufacturing a heat transfer plate.

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Abstract

プレート式熱交換器（１）は、第１のシール部（６０）の外周に、第１の伝熱プレート（３０）の積層方向に突出させて、積層方向からみて環状に形成した流体貯留部（７０）を備え、第１の伝熱プレート（３０）をプレート（３０ａ）とプレート（３０ｂ）を重ねたダブルウォール構造とし、プレート（３０ｂ）の端部を流体貯留部（７０）の内部に延在させ、その端部は、その先端が一方のプレートの突出した部分に向けて形成され、プレート（３０ａ）とプレート（３０ｂ）との間の隙間から、流体貯留部（７０）に漏洩した流体を外部に放出する。

Description

プレート式熱交換器、ヒートポンプシステム、及び伝熱プレートの製造方法
　本開示は、プレート式熱交換器、ヒートポンプシステム、及び伝熱プレートの製造方法に関する。
　複数の伝熱プレートを積層し、伝熱プレート間に異なる温度の流体を交互に流し、伝熱プレートを介して熱交換するプレート式熱交換器がある。
　プレート式熱交換器には、装置の強度を高めるために、二枚のプレートを重ねて一枚の伝熱プレートを形成しダブルウォール構造としたプレート式熱交換器がある。例えば、特許文献１には、一対の伝熱プレートにより流路を形成するプレート式熱交換器において、各伝熱プレートは、二枚のプレートを積層したダブルウォール構造に形成され、二枚のプレート間には、僅かな隙間が形成されていることが開示されている。各伝熱プレートには、温度の相違する第１の流体と第２の流体を流すための開口部が形成されている。開口部から流入した第１の流体と第２の流体は、積層された伝熱プレート間に交互に形成される第１の流路と第２の流路に流れる。第１の流路と第２の流路を分離するため、分離が必要な開口部の周囲は、対向する伝熱プレートがロウ付け接合されている。さらに、伝熱プレートのロウ付け接合された開口部の外周には、伝熱プレートが破損して漏れ出た第１の流体又は第２の流体を貯留する環状溝が形成されている。漏れ出た第１の流体又は第２の流体は、環状溝に収集され、収集された流体は環状溝に形成された逃げ口から外部に排出される。また、例えば、特許文献２には、特許文献１と同様に環状形状の内周部と外周部において対向する伝熱プレートの間をロウ付け接合することで環状溝の内部空間を形成することが開示されている。伝熱プレートを構成する二枚のプレートのうち、一方のプレートは環状溝の外壁を形成し、他方のプレートは端部が環状溝の内部に延在しているため、特許文献１と異なり環状溝の内周部では、環状溝の外壁を形成するプレートどうしのみをロウ付けすればよい。
特開２００２－１０７０８９号公報 特表２０００－５１５９５７号公報
　特許文献１の環状溝は、環状形状の内周を形成する内周部と外周を形成する外周部を備え、この内周部と外周部において、対向する伝熱プレートの間をロウ付け接合することで、環状溝の内部空間を形成している。環状溝の内周部のロウ付けは、伝熱プレートを構成する二枚のプレートどうし、及び対向する伝熱プレートどうしをロウ材で接合することにより行われる。環状溝の外周部のロウ付けは、対向する伝熱プレートどうしをロウ材で接合することにより行われる。このように、特許文献１におけるプレート式熱交換器は、ロウ付けする箇所が多いので、生産工程が増加するとともに、ロウ材の費用が増加する。
　また、環状溝に溜まった流体を外部に排出するために、特許文献１の環状溝には、逃げ穴を形成する必要がある。環状溝に逃げ穴を形成することは、成形が複雑となり、生産効率が低い。
　特許文献２の伝熱プレートは、伝熱プレートを構成する二枚のプレートは形状が異なるため、それぞれ別の工程でプレス成形されたプレートを積層する必要がある。したがって、積層時の位置精度が悪く、生産効率が低い。また、積層時の位置ずれにより環状溝の内部に延在するプレートの端部が環状溝の外周部のロウ付け部付近に配置された場合、溶けたロウ材が流れて伝熱プレートを構成する二枚のプレート間の隙間を閉塞するおそれがある。
　本開示は、上述のような課題を解決するためになされたもので、生産効率が高く、簡単な構造を備えるプレート式熱交換器、ヒートポンプシステム、及び伝熱プレートの製造方法を提供することを目的とする。
　上記問題点を解決し、目的を達成するために、本開示に係るプレート式熱交換器は、複数の開口部が形成された伝熱プレートが積層され、伝熱プレート間に、温度の相違する流体が交互に流れ、伝熱プレートを介して熱交換をするプレート式熱交換器であって、流路を形成する一対の伝熱プレートの開口部の周囲を封止して、一対の伝熱プレート間の流路を流れる流体と異なる流体の流路を分離するシール部と、流路から漏れ出た流体を貯留する流体貯留部であって、シール部の外周に形成され、一対の伝熱プレートの何れか一方の伝熱プレートが積層方向に突出されて積層方向から見て環状に形成された流体貯留部と、を備え、何れか一方の伝熱プレートは、二枚のプレートを備え、当該二枚のプレートは、隙間をあけて重ねられて形成され、二枚のプレートのうち、一方のプレートは、流体貯留部の積層方向に突出された外壁を形成し、他方のプレートは、その端部が、流路から流体貯留部の内部に延在し、端部は、その先端が一方のプレートの突出した部分に向けて形成され、一方のプレートと他方のプレートの端部との間には隙間が形成され、流体貯留部に貯留された流体は、一方のプレートと他方のプレートの端部の間の隙間から、二枚のプレートの隙間を介して外部に排出される。
　本開示によれば、伝熱プレートの形状を改良することにより、生産効率が高く、簡単な構造を備えるプレート式熱交換器、ヒートポンプシステム、及び伝熱プレートの製造方法を提供することができる。
本開示の実施の形態１に係るプレート式熱交換器の分解斜視図 本開示の実施の形態１に係るプレート式熱交換器が備える伝熱プレートの正面図 図２のＩＩＩ－ＩＩＩ切断線の断面図 図３におけるＢ部の拡大図 第１の伝熱プレートの内部の一部を示す図 本開示の実施の形態１に係るプレート式熱交換器の要部拡大図 図６におけるＣ部の拡大図 本実施の形態１に係る伝熱プレートの製造方法を示す図 本実施の形態１に係る伝熱プレートの製造方法を示す図 本実施の形態１に係る伝熱プレートの製造方法を示す図 本開示の実施の形態２に係るプレート式熱交換器の要部拡大図 本開示の実施の形態３に係るプレート式熱交換器の要部拡大断面図 本開示の実施の形態４に係るプレート式熱交換器の要部拡大断面図 本開示の実施の形態５に係るプレート式熱交換器の要部拡大断面図 本開示の実施の形態６に係るプレート式熱交換器の要部拡大断面図 本開示の実施の形態１－６のプレート式熱交換器を使用した実施の形態７に係るヒートポンプシステムのブロック図
　以下、本開示の実施の形態に係るプレート式熱交換器について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図に示す直交座標ＸＹＺにおいて、プレート式熱交換器が備えるプレートの板面を正面に向けて配置し、かつ第２補強プレートの板面を背面に向けて配置したときの左右方向がＸ軸、上下方向がＺ軸、Ｘ軸とＹ軸が直交する方向がＹ軸である。以下、この直交座標系を引用して説明する。
（実施の形態１）
（プレート式熱交換器の構造）
　本開示の実施の形態１に係るプレート式熱交換器の特徴について、図１－５に基づいて説明する。プレート式熱交換器は、複数の伝熱プレートが積層され、伝熱プレート間に温度の相違する流体を交互に流して、伝熱プレートを介して熱交換する熱交換器である。
　図１は、実施の形態１に係るプレート式熱交換器１の分解斜視図である。図１に示すように、プレート式熱交換器１は、正面に配置され装置の強度を高める第１補強プレート１０と、背面に配置され装置の強度を高める第２補強プレート２０と、第１補強プレート１０と第２補強プレート２０との間に配置される第１の伝熱プレート３０と、第１補強プレート１０と第２補強プレート２０との間に配置される第２の伝熱プレート４０と、を備え、第１の伝熱プレート３０と第２の伝熱プレート４０は交互に配置される。
　第１補強プレート１０は、長方形状のフラットな金属板であり、角が丸められた形状を備える。その厚みは、装置の強度を高めるために、第１の伝熱プレート３０の厚みと第２の伝熱プレート４０の厚みより厚く形成されている。
　第１補強プレート１０には、四隅にそれぞれ図示しない貫通孔が形成され、それぞれの貫通孔に円管１１－１４が挿入され、固定されている。本実施の形態では、第１の流体が円管１１から導入されて円管１３から排出され、第２の流体が、円管１４から導入されて円管１２から排出される。
　第２補強プレート２０は、第１補強プレート１０と同じ大きさ、同じ形状に形成されている。第２補強プレート２０には、貫通孔は形成されておらず、プレート式熱交換器１の最背面に配置されることで、プレート式熱交換器１の強度を高めるとともに、第１の流体又は第２の流体の漏洩を防止する。
　第１の伝熱プレート３０と第２の伝熱プレート４０は、第１補強プレート１０と同じ形状、同じ大きさに形成されている。図１に示すように、第１の伝熱プレート３０と第２の伝熱プレート４０は、第１補強プレート１０の背面に、第１補強プレート１０の外縁に合わせて配置される。第１補強プレート１０の背面に第１の伝熱プレート３０が、第１の伝熱プレート３０の背面に第２の伝熱プレート４０が配置され、その後ろに、この順序で、第１の伝熱プレート３０と第２の伝熱プレート４０が交互に積層され、最後に第２補強プレート２０が積層される。
　図２、図３に、第１の伝熱プレート３０と第２の伝熱プレート４０の構造を示す。図２は、第１の伝熱プレート３０の背面に第２の伝熱プレート４０を重ねた一組の第１の伝熱プレート３０と第２の伝熱プレート４０を示す。図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線の切断線で切断した断面図である。
（伝熱プレートの開口部）
　第１の伝熱プレート３０と第２の伝熱プレート４０には、図２に示すように、それぞれ複数の開口部が形成されている。開口部は、第１の伝熱プレート３０と第２の伝熱プレート４０を貫通する貫通孔として形成されている。
　第１の伝熱プレート３０の四隅には、第１補強プレート１０の背面に第１の伝熱プレート３０を積層したときに、第１補強プレート１０の４つの貫通孔と重なる位置に、４つの貫通孔が形成されている。４つの貫通孔は、流体を伝熱プレートに流入又は流出させる流出入口と、流体を通過させる通過口を含む。具体的には、４つの貫通孔は、第１の流体を当該第１の伝熱プレート３０の背面の伝熱プレートに送る通過口３１、背面に配置された別の第１の伝熱プレート３０を流れた後、第２の伝熱プレート４０から流出した第１の流体を円管１３に送る通過口３３、第２の流体を第２の伝熱プレート４０に流入させる流入口３４、第２の伝熱プレート４０上を流れた第２の流体を流出させる流出口３２である。
　第２の伝熱プレート４０の四隅には、第１の伝熱プレート３０の４つの貫通孔と重なる位置に、４つの貫通孔が形成されている。具体的には、４つの貫通孔は、第２の流体を当該第２の伝熱プレート４０の背面の伝熱プレートに送る通過口４４、背面に配置された別の第２の伝熱プレート４０を流れた後、第１の伝熱プレート３０から流出した第２の流体を円管１２まで送る通過口４２、第１の流体を第１の伝熱プレート３０に流入させる流入口４１、第１の伝熱プレート３０上を流れた第１の流体を流出させる流出口４３である。
　図１に示すように、第１補強プレート１０と第１の伝熱プレート３０との間には、円管１１から流入した第１の流体が流れる第１の流路６が形成される。第１の伝熱プレート３０と第２の伝熱プレート４０との間には、流入口３４から流入した第２の流体が流れる第２の流路７が形成される。第１の流路６と第２の流路７は、第１の伝熱プレート３０と第２の伝熱プレート４０の間に交互に形成される。
　第２の流路７は、第１の流路６とは分離されて独立に流れる流路となる構造である必要がある。図６は、プレート式熱交換器１の通過口３１の近傍を拡大した拡大断面図である。図６に示すように、通過口３１と流入口４１の開口部の周囲において、通過口３１と流入口４１の間は、第１のシール部６０により封止されて、第１の流路６と分離する構造としている。具体的には、ロウ材を、通過口３１と流入口４１との間の周囲に挿入して、第２の流路７を閉じる。通過口３３と流出口４３の開口部の周囲も、第２の流路７を第１の流路６と分離するため、図示はしないが、第１のシール部６０により封止されている。また、第１の流路６を第２の流路７と分離するために、流入口３４と通過口４４の開口部の周囲、及び流出口３２と通過口４２の開口部の周囲は、図示はしないが、第１のシール部６０により封止されている。このように第１のシール部６０により開口部の周囲を封止することにより、第１の流路が形成される開口部では、第２の流路を閉じ、第２の流路が形成される開口部では、第１の流路を閉じることにより、第１の流体と第２の流体が混同せず、互いに独立した流路となることが確保される。
（第１の流体と第２の流体の流れ）
　このような開口部を備える第１の伝熱プレート３０と第２の伝熱プレート４０において、第１の流体と第２の流体の流れを図１及び図６を参照して説明する。
　図１において、点線で第１の流路６の流れを示し、直線で第２の流路７の流れを示す。図１、図６に示すように、第１補強プレート１０の上方に取り付けられた円管１１から第１の伝熱プレート３０に導入された第１の流体は、第１の伝熱プレート３０の長手方向の上方から下方に向かう第１の流路６を流れ、第１補強プレート１０の下方に取り付けられた円管１３から排出される。また、円管１１から導入された第１の流体は、最初の第１の伝熱プレート３０の通過口３１を通り、当該第１の伝熱プレート３０の背面に配置された第２の伝熱プレート４０の流入口４１から次の第１の伝熱プレート３０に入る。そして、第１の流体は、最初の第１の伝熱プレート３０と同様に、次の第１の伝熱プレート３０の第１の流路６を流れ、前面の第２の伝熱プレート４０の流出口４３及びその前面の第１の伝熱プレート３０の通過口３３を介して、円管１３から排出される。各第１の伝熱プレート３０の通過口３１と各第２の伝熱プレート４０の流入口４１、及び各第１の伝熱プレート３０の通過口３３と各第２の伝熱プレート４０の流出口４３に、第１の流体が流れることにより、円管１１から流入して円管１３から排出される第１の流体の連続した第１の流路６が形成される。
　また、第１補強プレート１０の下方に取り付けられた円管１４から導入された第２の流体は、第１の伝熱プレート３０の流入口３４から背面の最初の第２の伝熱プレート４０に入り、当該第２の伝熱プレート４０の長手方向の下方から上方に向かう第２の流路７を流れ、前面の第１の伝熱プレート３０の流出口３２から流出し、第１補強プレート１０の上方に取り付けられた円管１２から排出される。また、円管１４から導入された第２の流体は、次の第１の伝熱プレート３０の流入口３４からその背面に配置された次の第２の伝熱プレート４０に流入する。そして、最初の第２の伝熱プレート４０と同様に、次の第２の伝熱プレート４０の第２の流路７を流れ、前面に配置された第１の伝熱プレート３０の流出口３２、及び前面に配置された第２の伝熱プレート４０の通過口４２を介して、円管１２から排出される。各第１の伝熱プレート３０の流入口３４と各第２の伝熱プレート４０の通過口４４、及び各第１の伝熱プレート３０の流出口３２と各第２の伝熱プレート４０の通過口４２に、第２の流体が流れることにより、円管１４から流入して円管１２から排出される第２の流体の連続した第２の流路７が形成される。
　第１の流体は、例えば、Ｒ４１０、Ｒ３２、Ｒ２９０、ＣＯ２などの冷媒であり、第２の流体は、例えば、水、エチレングリコール、プロピレングリコールなどの不凍液、あるいはこれらの混合物である。
　このように、第１の流体と第２の流体が、第１の伝熱プレート３０又は第２の伝熱プレート４０を挟んで流れるので、第１の伝熱プレート３０又は第２の伝熱プレート４０を介して、第１の流体と第２の流体との間で熱交換をすることができる。
（伝熱プレートの構造）
　図３に示すように、第１の伝熱プレート３０と第２の伝熱プレート４０の外周部には、それぞれ、積層方向の背面から正面に向かって折曲されて延在する外壁部３５、４５が形成されている。第１の伝熱プレート３０と第２の伝熱プレート４０は重ねられ、外壁部３５と外壁部４５との間は、ロウ材５０でロウ付け接合される。第１の流路６と第２の流路７は、第１のシール部６０（図６参照）により分離されるとともに、第１の流体と第２の流体は、外壁部３５と外壁部４５とがロウ付け接合されることにより、プレート式熱交換器１の内部に閉じ込められる。
　図４に図３におけるＢ部の拡大図を示す。図４に示すように、第１の伝熱プレート３０と第２の伝熱プレート４０とは、二枚のプレートを重ねたダブルウォール構造に形成されている。すなわち、第１の伝熱プレート３０は、プレート３０ａとプレート３０ｂが重ねられて形成され、第２の伝熱プレート４０は、プレート４０ａとプレート４０ｂが重ねられて形成されている。プレート３０ａとプレート３０ｂとの間、及びプレート４０ａとプレート４０ｂとの間には、隙間であるダブルウォール層３０ｃ、４０ｃが形成されている。この隙間を以下ダブルウォール層ともいう。ダブルウォール構造とすることで、腐食及び凍結などの要因で、第１の伝熱プレート３０と第２の伝熱プレート４０に亀裂が入った場合に、漏れ出た流体をダブルウォール層３０ｃ、４０ｃに流し、第１の流体と第２の流体が混同することを防止できる。
　なお、上述した第１の伝熱プレート３０と第２の伝熱プレート４０は、双方とも、二枚のプレートを重ねたダブルウォール構造であると説明したが、この説明は、後述する実施の形態４－６に適用する構造を説明するためのものであり、実施の形態１では、第１の伝熱プレート３０のみがダブルウォール構造である。
　プレート３０ａ、プレート３０ｂ、プレート４０ａ、及びプレート４０ｂは、金属プレートであり、ステンレス鋼、炭素鋼、アルミニウム、銅及びこれらの合金などの材料を用いて製造される。
　プレート３０ａとプレート３０ｂの間のダブルウォール層３０ｃ、プレート４０ａとプレート４０ｂの間のダブルウォール層４０ｃには、部分的にロウ材が挿入され、プレート３０ａとプレート３０ｂ、プレート４０ａとプレート４０ｂは、ロウ付け接合されている。また、ダブルウォール層３０ｃ、４０ｃには、部分的に接合防止剤が挿入され、プレート３０ａとプレート３０ｂ、プレート４０ａとプレート４０ｂの間に接合されない部分を形成して、プレート３０ａとプレート３０ｂの間、及びプレート４０ａとプレート４０ｂとの間に空間を確保する。ロウ材と接合防止剤を、ダブルウォール層３０ｃ、４０ｃの接合させたくない領域に配置することにより、第１の伝熱プレート３０と第２の伝熱プレート４０の内部に、所望の流路を形成することができる。
　第１の伝熱プレート３０のダブルウォール層３０ｃに流路を形成する場合を、具体的に説明する。図５は、プレート３０ａとプレート３０ｂで形成された第１の伝熱プレート３０の内部の一部を示す図である。プレート３０ａとプレート３０ｂの双方又は一方にロウ材５１が塗布され、プレート３０ａとプレート３０ｂとはロウ付け接合されている。ロウ材５１は、Ｚ軸の方向に一定の幅を持って帯状に塗布される。この帯状のロウ材５１は、Ｘ軸の方向に複数列、一定の間隔を隔てて塗布される。このようにロウ材５１が塗布されることで、ロウ材５１が塗布されない領域には、流路５２が形成される。この流路５２に接合防止剤が塗布されている。接合防止剤が塗布されることにより、ロウ材５１が溶けて流路５２に流れたとしても、ロウ材５１により流路５２が閉塞されることはない。
　ダブルウォール層３０ｃに形成された流路５２は、外壁部３５に形成された図示しない流体放出部に連通している。第１の伝熱プレート３０に腐食等により生じた亀裂が生じた場合、亀裂からダブルウォール層３０ｃに流入した第１の流体又は第２の流体は、ダブルウォール層３０ｃの流路５２を通って、外壁部３５の流体放出部から外部に放出される。第２の伝熱プレート４０も第１の伝熱プレート３０と同様の内部構造を備えてもよい。ダブルウォール層４０ｃに流入した第１の流体又は第２の流体は、第２の伝熱プレート４０のダブルウォール層４０ｃに形成された流路を介して、外壁部４５の流体放出部から外部に放出される。
（流体貯留部の構造）
　図６に示すように、第１の伝熱プレート３０の通過口３１と第２の伝熱プレート４０の流入口４１との間を封止する第１のシール部６０の外周には、第１のシール部６０を囲んで、流体貯留部７０が形成されている。流体貯留部７０は、流路から漏れ出た第１の流体又は第２の流体を貯留する空間である。
　図７に図６におけるＣ部の拡大図を示す。流体貯留部７０は、第１の伝熱プレート３０を積層方向に突出させて加工した突出部７１を備え、突出部７１は、積層方向からみて環状に形成されている。第２の伝熱プレート４０は、凸状に加工されずフラットな板である。流体貯留部７０は、フラットな板の第２の伝熱プレート４０と突出部７１が形成された第１の伝熱プレート３０との間の空間により形成される。
　流体貯留部７０の環状の内周を形成する内周部は、第１のシール部６０により封止され、外周を形成する外周部は、第２のシール部６１により封止され、第１のシール部６０と第２のシール部６１との間に流体貯留部７０が形成される。
　流体貯留部７０において、第１の伝熱プレート３０は、金属プレートを二枚重ねて形成されたダブルウォール構造に形成されている。図７に示すように、第１の伝熱プレート３０は、プレート３０ａとプレート３０ｂが積層されて形成され、プレート３０ａとプレート３０ｂとの間にはダブルウォール層３０ｃが形成されている。第２の伝熱プレート４０は、一枚の金属プレートで形成されている。このような構造を、ダブルウォール構造と対比してシングルウォール構造ともいう。第１の伝熱プレート３０を構成する二枚の金属プレートのうち、プレート３０ａは、流体貯留部７０の外壁を形成する。プレート３０ａの一部は、突出部７１の一部となる。プレート３０ｂは、第２の流路７から延在して、その端部が流体貯留部７０の内部空間に配置されて形成され、流体貯留部７０の内壁の一部を形成している。本実施の形態では、プレート３０ｂの端部の先端３０ｂｂは、プレート３０ａの突出部７１に向けられて形成されている。より具体的には、プレート３０ｂの端部は、プレート３０ａの突出する方向と逆方向に曲げられて形成され、プレート３０ａとプレート３０ｂとの間には、通常のダブルウォール層よりも大きな空間を有するダブルウォール層３０ｃが形成される。プレート３０ａとプレート３０ｂは、プレート３０ｂの端部においてロウ材により接合されていない。流体貯留部７０の貯留された流体は、プレート３０ｂの端部とプレート３０ａとの間の隙間から入り、ダブルウォール層３０ｃの隙間を経由して、外壁部３５から外に放出される。
　第１のシール部６０に亀裂が生じた場合には、第１の流体は、流体貯留部７０に流入し、プレート３０ａとプレート３０ｂの端部の隙間に入り、ダブルウォール層３０ｃを介して、外壁部３５から外部に排出される。第２のシール部６１に亀裂が生じた場合には、第２の流体は、第２の流路７から流体貯留部７０に流入し、ダブルウォール層３０ｃを介して、外壁部３５から外部に排出される。さらに、第１の伝熱プレート３０又は第２の伝熱プレート４０に亀裂が生じた場合にも、一部の流体は流体貯留部７０に流入し、ダブルウォール層３０ｃを介して外部に排出される。このように、プレート式熱交換器１は、流体貯留部７０を備えるので、第１の流体と第２の流体の混同を防止できる。
　流体貯留部７０に貯留された流体は、外壁部３５の流体放出部から排出されるので、外壁部３５の流体放出部に気体検知器を取り付けて、第１の流体又は第２の流体が漏洩していることを検知してもよい。また、第１の流体又は第２の流体が漏洩すると、流路内の圧力が下がるので、流路に圧力検知器を設けて、圧力の低下を検出することにより、流体の漏洩を検知することも可能である。
　ロウ付け接合される箇所は、第１のシール部６０においては、プレート３０ａと第２の伝熱プレート４０との間、第２のシール部６１においては、プレート３０ｂと第２の伝熱プレート４０との間の２箇所である。
　特許文献１では、環状溝を形成する一対の伝熱プレートは、双方ともダブルウォール構造であり、本実施の形態のプレート３０ｂと相違して、一方の伝熱プレートを構成する一つのプレートの端部が、流体貯留部７０の内部に延在された構造ではない。特許文献１のプレート式熱交換器を本実施の形態に適用すると、第１のシール部６０において３箇所、第２のシール部６１において１箇所の合計４箇所をロウ付け接合する必要がある。本実施の形態では、２箇所であり、ロウ材の材料費を削減することができる。
　さらに、本実施の形態のプレート式熱交換器１は、溜まった流体を外部に排出するために、従来のように環状溝に逃げ穴を備える必要はない。既存のダブルウォール構造の伝熱プレートを使用して、伝熱プレートを製造することができるので、成形が簡単となり、生産効率が高くなる。
　特許文献２では、伝熱プレートを構成する一つのプレートの端部が、漏出区域の内部に延在された構造である。しかし、本実施の形態のプレート３０ｂと相違して、特許文献２のプレートは、その端部がシール部から直線状に突出する形状に形成されている。そのため、プレートの積層時の位置ずれにより当該プレートの端部がシール部付近に配置された場合、溶けたロウ材が流れてダブルウォール構造を構成する二枚のプレートの隙間を閉塞するおそれがある。本実施の形態のプレート式熱交換器１は、プレート３０ｂの端部の先端がプレート３０ａの突出部７１に向けて形成されているため、積層時にプレート３０ｂの端部が第二のシール部６１の方向にずれて配置された場合でも、ロウ材とプレート３０ｂの端部の先端との間に十分な距離が設けられ、流れたロウ材がプレート３０ａとプレート３０ｂの間の隙間を閉塞するおそれがない。
　また、第２の伝熱プレート４０は、第１の伝熱プレート３０と相違して、ダブルウォール構造ではなく、一枚の金属プレートで形成されているので、材料費を削減することができる。また、第２の伝熱プレート４０は、フラットな板を使用するので、加工する必要がない。加工費を節減できるとともに、生産効率が高くなる。
（伝熱プレートの製造方法）
　本実施の形態で使用する伝熱プレートの製造方法について、第１の伝熱プレート３０を例にして説明する。第１の伝熱プレート３０は、図８Ａ～８Ｃに示す手順に従って製造される。第１の伝熱プレート３０は、二枚のプレートを重ねたダブルウォール構造に形成され、第１の伝熱プレート３０は、プレート３０ａとプレート３０ｂが重ねられて形成されていると説明した。伝熱プレートの製造方法を説明するにあたり、プレート３０ａを第１のプレート３０ａ、プレート３０ｂを第２のプレート３０ｂとして説明する。
　まず、図８Ａに示すように、第１のプレート３０ａを提供し、第１のプレート３０ａの四隅をプレス加工機等で打ち抜き、４つの円形の第１の開口を形成する。４つの第１の開口は、流入口を形成する開口３４ａ、流出口を形成する開口３２ａ、通過口を形成する開口３１ａ、開口３３ａである。また、第２のプレート３０ｂを提供し、第２のプレート３０ｂの四隅をプレス加工機等で打ち抜き、４つの円形の第２の開口を形成する。４つの第２の開口は、流入口を形成する開口３４ｂ、流出口を形成する開口３２ｂ、通過口を形成する開口３１ｂ、開口３３ｂである。第２の開口は、第１の開口より大きく形成されている。
　そして、図８Ｂに示すように、第１のプレート３０ａの通過口となる開口３１ａ、開口３３ａの外周部を、第１のプレート３０ａの板面から突出させるプレス加工を施し、突出部７１ａ、突出部７１ｂを形成する。このプレス加工により、突出部７１ａ、突出部７１ｂは、第１のプレート３０ａと第２のプレート３０ｂが積層したときの積層方向に向けて環状に突出する。そして、図示はしていないが、第２のプレート３０ｂの開口３１ｂ、３３ｂの内縁部を、第１のプレート３０ａが第２のプレート３０ｂに積層されたときの、第１のプレート３０ａの突出部７１ａ、７１ｂに向けて曲げる加工をする。
　次に、図８Ｂに示すように、第２のプレート３０ｂの板面に、第１のプレート３０ａと第２のプレート３０ｂを接合するための接合剤であるロウ材５１を塗布する。ロウ材５１は、第１のプレート３０ａと第２のプレート３０ｂの何れか一方、または双方の板面の何れに塗布してもよい。ロウ材５１は、第２のプレート３０ｂの全面に塗布されるのではなく、第１の領域にのみ塗布される。本実施の形態では、第２のプレート３０ｂの長手方向の一端部から他端部に向けて、所定の幅を有する帯状の帯状領域３０ｄに、ロウ材５１を塗布する。帯状領域３０ｄは、第２のプレート３０ｂの短手方向に所定の間隔を空けて形成されて、この帯状領域３０ｄにロウ材５１が塗布される。隣り合う帯状領域３０ｄの間には、ロウ材５１は塗布されず、ロウ材５１塗布されない領域を第２の領域という。第２の領域には、ロウ材５１が塗布されていないので、第１のプレート３０aと第２のプレート３０ｂとの間には隙間が形成され、流体貯留部７０に溜まった流体を外部に排出するための流路５２を形成する。第２の領域には、ロウ材５１が溶け出して流路５２を閉塞しないために、接合防止剤３０ｅを塗布してもよい。
　次に、ロウ材５１が塗布された第１のプレート３０ａと、第２のプレート３０ｂとを、図８Ｃに示すように、第１のプレート３０ａと第１の開口と、第２のプレート３０ｂの第２の開口の円の中心を合わせて積層する。積層した後、第１のプレート３０ａと第２のプレート３０ｂの積層方向から、第１のプレート３０ａと第２のプレート３０ｂに向けて押圧力を同時にかける。
　このようにして、第１の伝熱プレート３０が形成される。第２の伝熱プレート４０も同様の手順により形成される。
（実施の形態２）
　実施の形態２は、実施の形態１における第１の伝熱プレート３０ａ、３０ｂ及び第２の伝熱プレート４０の板厚を異なる寸法にした場合の実施形態である。図９に実施の形態２に係るプレート式熱交換器１の流体貯留部７０近傍を拡大した要部拡大断面図を示す。図９に示すように、ダブルウォール構造を構成する第１の伝熱プレート３０において、プレート３０ｂは、流体貯留部７０の外壁を形成しないので、プレート３０ａほどの強度は必要なく、プレート３０ａの板厚よりも、プレート３０ｂの板厚は薄く形成されている。プレート３０ｂの板厚が薄く形成されているため、第１の流体と第２の流体の熱交換効率がよくなり、プレート式熱交換器１の熱交換性能を向上させるとともに、プレートの材料費を節減することができる。
　また、ダブルウォール構造でない第２の伝熱プレート４０の板厚を、ダブルウォール構造で形成した第１の伝熱プレート３０の板厚よりも、厚くしてもよい。第２の流路７で流体の凍結現象が発生した場合、薄い伝熱プレート３０は、厚い伝熱プレート４０よりも先に亀裂が生じるため、ダブルウォール層３０ｃの隙間を経由して、外壁部３５から外部に放出することができる。
（実施の形態３）
　図１０は、実施の形態３に係るプレート式熱交換器１の流体貯留部７０の近傍を拡大した要部拡大図である。図１０に示すように、第１の伝熱プレート３０においてプレート３０ｂの端部が、流体貯留部７０の内部に延在し、プレート３０ａとともに積層方向に突出された環状の突出部７１を形成し、流体貯留部７０の内壁の一部を形成することが実施の形態１－２と相違する。第１のシール部６０と第２のシール部６１との間に流体貯留部７０を形成する構造は、実施の形態１－２と同様である。
　本実施の形態における伝熱プレート３０は、プレート３０ｂがプレート３０ａの形状に沿った形状をしている。すなわち、プレート３０ｂは、プレート３０ａの突出方向と同一方向に、プレート３０ａと同じ角度曲げられて形成される。したがって、プレス加工時に二枚のプレートを重ねてプレス成形することができ、特許文献１－２のプレート式熱交換機よりも加工費を節減できるとともに、生産効率が高くなる。
　また、プレート３０ａとプレート３０とは、同時にプレス成形することができるので、プレート３０ａとプレート３０ｂとの間のダブルウォール層３０ｃに部分的に接合防止剤を配置した後で二枚のプレートを重ねてプレス成形することできる。接合防止剤をダブルウォール層３０ｃの突出部７１を含めた任意の位置に配置することができる。接合防止剤を、流体貯留部７０におけるプレート３０ｂの端部とプレート３０ａとの間の隙間に配置した場合には、接合防止剤があることにより、ロウ材が溶けて二枚のプレート間の隙間を閉塞することがない。
（実施の形態４）
　実施の形態１－３においては、流体貯留部７０は、プレート３０ａとプレート３０ｂが重ねられて形成されたダブルウォール構造の第１の伝熱プレート３０と、一枚のプレートで形成された第２の伝熱プレート４０とで形成されている。しかし、第２の伝熱プレート４０は、この構造に限定されない。以下、流体貯留部７０の第２の伝熱プレート４０の変形例について説明する。
　図１１は、実施の形態４に係るプレート式熱交換器１の流体貯留部７０の近傍を拡大した要部拡大断面図である。図１１に示すように、第１の伝熱プレート３０に加えて、第２の伝熱プレート４０もプレート４０ａとプレート４０ｂが重ねられて形成されたダブルウォール構造としたことが、実施の形態１－３と相違する。第１のシール部６０と第２のシール部６１との間に流体貯留部７０を形成する構造は、実施の形態１－３と同様である。
　本実施の形態における流体貯留部７０は、実施の形態１－３と同様に、第１のシール部６０の外周に、積層方向に突出された環状の突出部７１が形成された第１の伝熱プレート３０と、突出部７１が形成されていないフラットな第２の伝熱プレート４０とを組み合わせて形成されている。したがって、実施の形態１－３と同様に、第２の伝熱プレート４０の加工成形をする必要がない。
　本実施の形態における第２の伝熱プレート４０は、プレート４０ａとプレート４０ｂが重ねられて形成されたダブルウォール構造としたことにより、第２の伝熱プレート４０の強度を高めることができる。
　第１の伝熱プレート３０は、プレート３０ａとプレート３０ｂが積層されて形成され、プレート３０ａとプレート３０ｂとの間には、ダブルウォール層３０ｃが形成されている。第２の伝熱プレート４０は、プレート４０ａとプレート４０ｂが積層されて形成され、プレート４０ａとプレート４０ｂとの間には、ダブルウォール層４０ｃが形成されている。プレート３０ａは、流体貯留部７０の外壁を形成し、プレート３０ｂは、第２の流路７から延在して、その端部が流体貯留部７０の内部空間に配置されて形成され、流体貯留部７０の内壁の一部を形成している。一方、プレート４０ａは、流体貯留部７０の内壁を形成し、プレート４０ｂは、流体貯留部７０の外壁を形成している。プレート４０ａの端部は、流体貯留部７０の内部に延在せずに、第１のシール部６０まで延在している。流体貯留部７０に貯留された流体は、プレート３０ｂの端部とプレート３０ａとの間の隙間から入り、ダブルウォール層３０ｃを介して、外壁部３５から外に放出される。
　第１の伝熱プレート３０又は第２の伝熱プレート４０が破損した場合、又は第１のシール部６０又は第２のシール部６１が破損した場合には、漏洩した第１の流体又は第２の流体は、流体貯留部７０に収集され、流体貯留部７０の内部に端部が延在したプレート３０ｂとプレート３０ａとの間の隙間から、ダブルウォール層３０ｃを介して、外壁部３５から外部に排出できる。したがって、第１の流体と第２の流体の混同を防止することができる。
　第１のシール部６０では、プレート３０ｂとプレート４０ａとの間、及びプレート４０ａとプレート４０ｂとの間がロウ付け接合され、第２のシール部６１では、プレート３０ｂとプレート４０ａとの間がロウ付け接合される。ロウ付け接合される箇所は、３箇所であり、４箇所のロウ付け接合をする特許文献１のプレート式熱交換器よりロウ材を削減できる。
（実施の形態５）
　図１２は、実施の形態５に係るプレート式熱交換器１の流体貯留部７０の近傍を拡大した要部拡大断面図である。図１２に示すように、第１の伝熱プレート３０に加えて、第２の伝熱プレート４０もプレート４０ａとプレート４０ｂを重ねて形成してダブルウォール構造とし、プレート３０ｂの端部に加えて、プレート４０ａの端部も流体貯留部７０の内部に延在させたことが、実施の形態４と相違する。第１のシール部６０と第２のシール部６１との間に流体貯留部７０を形成する構造は、実施の形態１－４と同様である。
　本実施の形態における流体貯留部７０は、実施の形態１－４と同様に、第１のシール部６０の外周に積層方向に突出された環状の突出部７１が形成された第１の伝熱プレート３０と、突出部７１が形成されないフラットな第２の伝熱プレート４０とを組み合わせて形成されている。したがって、実施の形態１－４と同様に、第２の伝熱プレート４０の加工成形をする必要がない。
　本実施の形態の流体貯留部７０は、第２の伝熱プレート４０がプレート４０ａとプレート４０ｂを重ねて形成してダブルウォール構造としたので、第２の伝熱プレート４０の強度を高めることができる。
　第１の伝熱プレート３０のプレート３０ｂの端部と、第２の伝熱プレート４０のプレート４０ａの端部は、第２の流路７から流体貯留部７０の内部に延在している。したがって、流体貯留部７０に貯留された第１の流体又は第２の流体は、プレート３０ｂの端部とプレート３０ａとの間の隙間、及びプレート４０ａの端部とプレート４０ｂとの間の隙間から、ダブルウォール層３０ｃ、４０ｃを介して、外壁部３５、４５から外部に排出される。したがって、第１の流体と第２の流体の混同を防止することができる。実施の形態１－４と相違して、第２の伝熱プレート４０のプレート４０ｂの端部とプレート４０ａの間の隙間からも、ダブルウォール層４０ｃを介して、第１の流体又は第２の流体を外部に排出させることができるので、流体貯留部７０の貯留された第１の流体又は第２の流体を速やかに外部に排出させることができる。
　第１のシール部６０では、プレート３０ａとプレート４０ａとの間がロウ付け接合され、第２のシール部６１では、プレート３０ｂとプレート４０ａとの間がロウ付け接合される。ロウ付け接合される箇所は、２箇所であり、４箇所のロウ付け接合をする特許文献１のプレート式熱交換器よりロウ材を削減できる。
（実施の形態６）
　図１３は、実施の形態６に係るプレート式熱交換器１の流体貯留部７０の近傍を拡大した要部拡大断面図である。図１３に示すように、流体貯留部７０の第２の伝熱プレート４０に、第１の伝熱プレートの環状の突出部７１と反対方向の積層方向に突出された環状の突出部７２が形成されたことが、実施の形態１－５と相違する。第１のシール部６０と第２のシール部６１との間に流体貯留部７０を形成する構造は、実施の形態１－５と同様である。
　本実施の形態に流体貯留部７０は、第２の伝熱プレート４０がプレート４０ａとプレート４０ｂを重ねて形成してダブルウォール構造としたので、第２の伝熱プレート４０の強度を高めることができる。
　第１の伝熱プレート３０及び第２の伝熱プレート４０の双方は、それぞれ反対方向の積層方向に突出された突出部７１、７２が環状に形成されているので、流体貯留部７０の内部空間を広くすることができる。漏洩した第１の流体又は第２の流体を貯留できる空間の体積を大きくすることができるので、漏洩量が多い場合にも、十分に流体を貯留することができる。
　第１の伝熱プレート３０のプレート３０ｂの端部と、第２の伝熱プレート４０のプレート４０ａの端部は、流体貯留部７０の内部に延在している。したがって、流体貯留部７０に貯留された第１の流体又は第２の流体は、プレート３０ｂの端部とプレート３０ａとの間の隙間、及びプレート４０ａの端部とプレート４０ｂとの間の隙間から、ダブルウォール層３０ｃ、４０ｃを介して、外壁部３５、４５から外部に排出され、第１の流体と第２の流体の混同を防止することができる。
　第１のシール部６０では、プレート３０ａとプレート４０ａとの間がロウ付け接合され、第２のシール部６１では、プレート３０ｂとプレート４０ａとの間がロウ付け接合される。ロウ付け接合される箇所は、２箇所であり、４箇所のロウ付け接合をする特許文献１のプレート式熱交換器よりロウ材を削減できる。
（実施の形態７）
　実施の形態７は、実施の形態１－６に係るプレート式熱交換器１が用いられたヒートポンプシステム２に関する実施形態である。以下、図１４を参照して、実施の形態７に係るヒートポンプシステム２について説明する。
　図１４は、実施の形態７に係るヒートポンプシステム２のブロック図である。図１４に示すように、ヒートポンプシステム２は、冷媒回路８０と、冷媒回路８０と熱交換をする熱媒体回路９０と、を備える。
　冷媒回路８０は、冷媒を圧縮する圧縮機８１と、冷媒を熱媒体回路９０の熱媒体と熱交換させるプレート式熱交換器１と、膨張弁８２と、膨張弁８２で膨張された冷媒を外気と熱交換させる熱交換器８３と、を備える。圧縮機８１、プレート式熱交換器１、膨張弁８２、及び熱交換器８３は、この順序で配管により接続されている。そして、圧縮機８１は、プレート式熱交換器１の円管１１に接続され、膨張弁８２は、円管１３に接続されている。この構造により、冷媒回路８０は、プレート式熱交換器１に冷媒を第１の流体として供給している。また、冷媒回路８０は、図示しない四方弁を備える。第１の流体は、例えば、Ｒ４１０、Ｒ３２、Ｒ２９０、ＣＯ２などの冷媒である。
　一方、熱媒体回路９０は、冷暖房装置９２、ポンプ９１、及びプレート式熱交換器１を備える。ここで、プレート式熱交換器１は、冷媒回路８０と同じ装置である。熱媒体回路９０では、冷暖房装置９２、ポンプ９１、及びプレート式熱交換器１は、この順序で配管により接続され、閉回路を形成している。そして、ポンプ９１がプレート式熱交換器１の円管１４に接続され、冷暖房装置９２が円管１２に接続されている。この構造により、熱媒体回路９０は、プレート式熱交換器１に熱媒体を第２の流体として供給している。第２の流体は、例えば、水、エチレングリコール、プロピレングリコールなどの不凍液、あるいはこれらの混合物である。
　次に、ヒートポンプシステム２の動作について説明する。まず、ヒートポンプシステム２で暖房をする場合について説明する。第１の流体が、圧縮機８１から図１に示すプレート式熱交換器１の円管１１に供給される。続いて、第１の流体は、プレート式熱交換器１の第１の伝熱プレート３０内に流入する。第１の流体は、第１の伝熱プレート３０内で凝縮され、液化される。その後、第１の流体は、高圧液体状態でプレート式熱交換器１の円管１３から排出される。そして、第１の流体は、再度圧縮機８１に戻る。これにより、第１の流体は冷媒回路８０を循環する。
　第２の流体は、図１に示すプレート式熱交換器１の円管１４に供給される。第２の流体は、プレート式熱交換器１の第２の伝熱プレート４０内に流入して、第２の伝熱プレート４０で、第１の流体から吸熱して加熱される。そして、第２の流体は、円管１２からプレート式熱交換器１の外部に排出される。第２の流体は、冷暖房装置９２で室内を暖房する。冷暖房装置９２が給湯器として使用する場合には、第２の流体は水であり、温水を供給する。
　ヒートポンプシステム２で冷房をする場合には、冷媒回路８０の冷媒の流れを逆転して流し、熱媒体回路９０を流れる熱媒体は、プレート式熱交換器１で冷媒回路８０を流れる熱媒体と熱交換をして冷却される。冷却された熱媒体は、室内空気を冷却して室内が冷房される。
　実施の形態１では、第１の伝熱プレート３０と第２の伝熱プレート４０は、フラットな金属板で形成されていると説明したが、金属板の表面を流れる第１の流体又は第２の流体と金属板との接触する面積を増加させるために、第１の伝熱プレート３０と第２の伝熱プレート４０の表面に、波状の突起を備えるインナーフィンを設けてもよい。
　実施の形態１では、第１の伝熱プレート３０をダブルウォール構造とし、第２の伝熱プレート４０をシングルウォール構造としたが、第２の伝熱プレート４０をダブルウォール構造とし、第１の伝熱プレート３０をシングルウォール構造としてもよい。第２の伝熱プレート４０をダブルウォール構造とした場合には、第２の伝熱プレート４０の流路に面する側のプレートの端部を、流体貯留部７０の内部に延在させる。
　実施の形態４では、第１の伝熱プレート３０のプレート３０ｂの端部を、流体貯留部７０の内部に延在させたが、第１の伝熱プレート３０のプレート３０ｂは、第１のシール部６０まで延在させ、第２の伝熱プレート４０のプレート４０ａの端部を流体貯留部７０の内部に延在させてもよい。
　実施の形態６では、プレート３０ｂの端部とプレート４０ａの端部を、流体貯留部７０の内部に延在させたが、プレート３０ｂ又はプレート４０ａの何れか一方を、第１のシール部６０まで延在させてもよい。
　実施の形態１－５では、第１の伝熱プレート３０を凸状に成形し、第２の伝熱プレート４０は凸状に成形しないフラットな板として説明したが、第２の伝熱プレート４０を凸状に成形し、第１の伝熱プレート３０を凸状に成形しないフラットな板としてしてもよい。
　実施の形態１では、第１の流体は、円管１１から流入して円管１３から排出し、第２の流体は、円管１４から流入して円管１２から排出されるとして説明した。第１の流体と第２の流体の流れは、この流れに限定されない。
　実施の形態１では、第１の伝熱プレート３０のプレート３０ａ及びプレート３０ｂとの間、又は第２の伝熱プレートのプレート４０ａと４０ｂとの間に形成される流路５２は、Ｚ軸方向に平行に形成されると説明したが、このような流れの流路５２に限定されない。流路５２は、ロウ材の塗布する領域、接合防止剤の塗布する領域を変更して形成することにより、種々の流路を形成することができる。
　実施の形態１では、流体貯留部７０は、第１の流体の通過口３１と流入口４１、第２の流体の流入口３４と通過口４４の周囲等に形成できると説明したが、これらの開口部の全てに設ける必要はない。
　実施の形態１では、第１の伝熱プレート３０を製造するときに、ロウ材５１を、第１のプレート３０ａまたは第２のプレート３０ｂの板面に塗布すると説明したが、第１のプレート３０ａと第２のプレート３０ｂの間に、ロウ材５１が供給できれば、他の方法を採用してもよい。例えば、第１のプレート３０ａと第２のプレート３０ｂを積層した後、ノズル等を第１のプレート３０ａと第２のプレート３０ｂの間に挿入して、ロウ材５１を供給してもよい。接合防止剤３０ｅも同様に、第１のプレート３０ａと第２のプレート３０ｂを積層した後に、供給してもよい。
　本開示は、本開示の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされる。また、上述した実施形態は、本開示を説明するためのものであり、本開示の範囲を限定するものではない。つまり、本開示の範囲は、実施形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲及びそれと同等の開示の意義の範囲内で施される様々な変形が、本開示の範囲内とみなされる。
　本出願は、２０２０年５月１２日に出願された、日本国特許出願特願２０２０－０８３９０８号に基づく。本明細書中に日本国特許出願特願２０２０－０８３９０８号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。
　本開示は、プレート式熱交換器、これを使用したヒートポンプシステム、及び伝熱プレートの製造方法に好適に利用できる。
　１　プレート式熱交換器、２　ヒートポンプシステム、６　第１の流路、７　第２の流路、１０　第１補強プレート、１１、１２、１３、１４　円管、２０　第２補強プレート、３０　第１の伝熱プレート、３０ａ　プレート（第１のプレート）、３０ｂ　プレート（第２のプレート）、３０ｂｂ　先端、３０ｃ、４０ｃ　ダブルウォール層、３０ｄ　帯状領域、３０ｅ　接合防止剤、３１、３３、４２、４４　通過口、３４、４１　流入口、３２、４３　流出口、３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａ　開口、３１ｂ、３２ｂ、３３ｂ、３４ｂ　開口、３５、４５　外壁部、４０　第２の伝熱プレート、４０ａ、４０ｂ　プレート、５０、５１　ロウ材、５２　流路、６０　第１のシール部、６１　第２のシール部、７０　流体貯留部、７１、７１ａ、７１ｂ、７２　突出部、８０　冷媒回路、８１　圧縮機、８２　膨張弁、８３　熱交換器、９０　熱媒体回路、９１　ポンプ、９２　冷暖房装置。

Claims (10)

  1. 　複数の開口部が形成された伝熱プレートが積層され、伝熱プレート間に、温度の相違する流体が交互に流れ、伝熱プレートを介して熱交換をするプレート式熱交換器であって、
    　流路を形成する一対の前記伝熱プレートの開口部の周囲を封止して、一対の前記伝熱プレート間の流路を流れる流体と異なる流体の流路を分離するシール部と、
    　前記流路から漏れ出た流体を貯留する流体貯留部であって、前記シール部の外周に形成され、前記一対の伝熱プレートの何れか一方の伝熱プレートが積層方向に突出されて積層方向から見て環状に形成された流体貯留部と、を備え、
    　前記何れか一方の伝熱プレートは、二枚のプレートを備え、当該二枚のプレートは、隙間をあけて重ねられて形成され、
    　前記二枚のプレートのうち、
    　一方のプレートは、前記流体貯留部の前記積層方向に突出された外壁を形成し、
    　他方のプレートは、その端部が前記流路から前記流体貯留部の内部に延在し、前記端部は、その先端が前記一方のプレートの突出した部分に向けて形成され、
    　前記流体貯留部の内壁の一部を形成し、前記一方のプレートと前記他方のプレートの端部との間には隙間が形成され、
    　前記流体貯留部に貯留された流体は、前記一方のプレートと前記他方のプレートの端部の間の隙間から、前記二枚のプレートの隙間を介して外部に排出される、
    　プレート式熱交換器。 
  2. 　前記一対の伝熱プレートの何れか他方の伝熱プレートは、二枚のプレートが隙間を隔てて重ねて形成された、　
    　請求項１に記載のプレート式熱交換器。
  3. 　前記何れか他方の伝熱プレートの前記二枚のプレートは、
    　一方のプレートは、前記流体貯留部の前記積層方向に突出された外壁を形成し、
    　他方のプレートは、その端部が前記流路から前記流体貯留部の内部に延在する、
    　請求項２に記載のプレート式熱交換器。
  4. 　前記流体貯留部は、前記シール部の外周に形成され、前記一対の伝熱プレートの何れか他方の伝熱プレートが、前記何れか一方の伝熱プレートとは逆方向の積層方向に突出されて、前記伝熱プレートの積層方向から見て環状に形成された、
    　請求項１から３の何れか１項に記載のプレート式熱交換器。
  5. 　前記何れか一方の伝熱プレートの前記他方のプレートの端部は、前記何れか一方の伝熱プレートの前記一方のプレートの形状に沿って形成され、前記流路貯留部の内壁の一部を形成する、
    　請求項１から４の何れか１項に記載のプレート式熱交換器。
  6. 　前記何れか一方の伝熱プレートの前記他方のプレートは、前記何れか一方の伝熱プレートの前記一方のプレートよりも薄い、
    　請求項１から５の何れか１項に記載のプレート式熱交換器。
  7. 　請求項１から６の何れか１項に記載のプレート式熱交換器を備え、
    　前記プレート式熱交換器が冷媒と熱媒体で熱交換をする、
    　ヒートポンプシステム。
  8. 　プレート式熱交換器の伝熱プレートの製造方法であって、
    　複数の円形の第１の開口が形成された第１のプレートを供給する工程と、
    　前記第１の開口より大きな複数の円形の第２の開口が形成された第２のプレートを供給する工程と、
    　前記第１のプレートの前記第１の開口の外周部を、前記第１のプレートの板面から突出させて環状の突出部を形成する工程と、
    　前記第２の開口の内縁部を、前記第１のプレートと前記第２のプレートを積層したときに、前記突出部の突出した部分に向くように曲げる工程と、
    　前記第１のプレートと前記第２のプレートを積層する工程と、
    　前記第１のプレートと前記第２のプレートの間の第１の領域に接合剤を供給する工程と、
    　積層された前記第１のプレートと前記第２のプレートを積層方向に押圧して、前記第１のプレートと前記第２のプレートを接合する工程と、を備える、
    　伝熱プレートの製造方法。
  9. 　前記第１のプレートと前記第２のプレートの間の前記第１の領域ではない第２の領域に接合防止剤を供給する工程を、更に備える、
    　請求項８に記載の伝熱プレートの製造方法。
  10. 　前記接合防止剤が供給された前記第２の領域は、前記第１のプレートと前記第２のプレートの間に形成される流路である、
    　請求項９に記載の伝熱プレートの製造方法。
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