JP5557893B2 - プレート式熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は、プレート式熱交換器に関する。より詳しくは、本発明は、第一流体と第二流体とを熱交換させるプレート式熱交換器であって、熱交換に伴って相変化する熱交換媒体が第一流体として流通されるプレート式熱交換器に関する。

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

プレート式熱交換器は、図１５、図１７、図１９、及び図２１に示す如く、複数の伝熱プレート４，…を備える。複数の伝熱プレート４，…のそれぞれは、第一面と反対側の第二面とを有し、第一面及び第二面に複数の凹条及び凸条（図示しない）を有する。また、複数の伝熱プレート４，…のそれぞれは、第一面から第二面に貫通した開口（採番しない）を四隅に有する。

そして、この種のプレート式熱交換器３において、複数の伝熱プレート４，…が重ね合わされることで、伝熱プレート４を境にして第一流体Ｌ１を流通させる第一流路Ａと第二流体Ｌ２を流通させる第二流路Ｂとが交互に形成されている。また、伝熱プレート４，…の四つの開口のそれぞれが複数の伝熱プレート４，…の重ね合わせ方向（積層方向）に連なり、第一流路Ａに第一流体Ｌ１を流出入させる一対の第一接続路Ｒ１，Ｒ２及び第二流路Ｂに第二流体Ｌ２を流出入させる一対の第二接続路Ｒ３，Ｒ４が形成されている。

これにより、この種のプレート式熱交換器３は、第一流路Ａと第二流路Ｂとを隔てる伝熱プレート４，…を介し、第一流路Ａを流通する第一流体Ｌ１と第二流路Ｂを流通する第二流体Ｌ２とを熱交換させるように構成される。

ところで、プレート式熱交換器３は、蒸発器或いは凝縮器として使用されることがある。すなわち、プレート式熱交換器３は、熱交換に伴って相変化する熱交換媒体が第一流体Ｌ１として第一流路Ａに流通され、該第一流体Ｌ１を第一流路Ａ内で蒸発させる蒸発器又は第一流体Ｌ１を第一流路Ａ内で凝縮させる凝縮器として採用されることがある（例えば、特許文献１参照）。

特開平０５−１２６４７８号公報

しかしながら、従来のプレート式熱交換器３は、蒸発器や凝縮器として採用したときに、第一流体Ｌ１又は第二流体Ｌ２の流通が阻害された状態になることがある。その結果、従来のプレート式熱交換器３では、第一流体Ｌ１と第二流体Ｌ２との熱交換効率が低くなることがあった。

より具体的に説明する。この種のプレート式熱交換器３には、図１５及び図１７に示す如く、第一流路Ａにおける第一流体Ｌ１の流れ及び第二流路Ｂにおける第二流体Ｌ２の流れが台形状の流れにされたもの（台形流タイプという）と、図１９及び図２１に示す如く、第一流路Ａにおける第一流体Ｌ１の流れと第二流路Ｂにおける第二流体Ｌ２の流れとが交差したもの（斜行流タイプという）とがある。

台形流タイプのプレート式熱交換器３は、図１５及び図１７に示す如く、複数の伝熱プレート４，…を起立状態にして使用される。そして、台形流タイプのプレート式熱交換器３において、一対の第一接続路Ｒ１，Ｒ２が第一流路Ａ及び第二流路Ｂの上部領域又は下部領域の何れか一方の領域を貫通した状態で形成されるとともに、一対の第二接続路Ｒ３，Ｒ４が第一流路Ａ及び第二流路Ｂの上部領域又は下部領域の何れか他方の領域を貫通した状態で形成される。すなわち、伝熱プレート４，…の上端側又は下端側の何れか一方にある二つの開口のそれぞれが連なって一対の第一接続路Ｒ１，Ｒ２が形成されるとともに、伝熱プレート４，…の上端側又は下端側の何れか他方側にある二つの開口のそれぞれが連なって一対の第二接続路Ｒ３，Ｒ４が形成される。

これにより、台形流タイプのプレート式熱交換器３は、一方の第一接続路Ｒ１から第一流路Ａに流入した第一流体Ｌ１が一旦該第一流路Ａの上部領域又は下部領域の何れか他方の領域に広がった上で他方の第一接続路Ｒ２に流出することで、第一流路Ａ内で台形状の流れを作るとともに、一方の第二接続路Ｒ３から第二流路Ｂに流入した第二流体Ｌ２が一旦第二流路Ｂの上部領域又は下部領域の何れか一方の領域に広がった上で他方の第二接続路Ｒ４に流出することで、第二流路Ｂ内で台形状の流れを作るようになっている。

しかしながら、台形流タイプのプレート式熱交換器３が蒸発器として採用された場合、図１５、図１６Ａ及び図１６Ｂに示す如く、一対の第二接続路Ｒ３，Ｒ４が第一流路Ａ及び第二流路Ｂの下部領域を貫通した状態で形成されると、第二流路Ｂ内で流通する第二流体Ｌ２が該第二流路Ｂの上部領域の上限まで到達できず、図１６Ｂに示す如く、第二流路Ｂの上部領域に空気溜まりＡＰが形成される。すなわち、熱交換媒体である第一流体Ｌ１と熱交換される第二流体Ｌ２は、相変化することなく流通するものであるため、一対の第二接続路Ｒ３，Ｒ４が第一流路Ａ及び第二流路Ｂの下部領域を貫通した状態で形成されると、第二流体Ｌ２が第二流路Ｂを流通するに当り、重力の影響で第二流路Ｂの上限まで広がることができなくなる。その結果、第二流路Ｂの上部領域に空気溜まりＡＰが形成される。従って、空気溜まりＡＰが第二流路Ｂを占有し、第二流路Ｂにおける第二流体Ｌ２の流通が阻害される。

また、台形流タイプのプレート式熱交換器３が蒸発器として採用された場合、図１７、図１８Ａ及び図１８Ｂに示す如く、一対の第一接続路Ｒ１，Ｒ２が第一流路Ａ及び第二流路Ｂの下部領域を貫通した状態で形成されると、図１８Ａに示す如く、第一流路Ａ内で流通する第一流体Ｌ１の相変化に伴って第一流路Ａの上部領域にガス溜まりＧＰが形成される。すなわち、熱交換媒体である第一流体Ｌ１は、熱交換に伴って相変化するため、第一流路Ａ内でガス化し、そのガス化した第一流体Ｌ１が第一流路Ａの上部領域に溜まってしまう。従って、ガス溜まりＧＰが第一流路Ａを占有し、第一流路Ａにおける第一流体Ｌ１の流通が阻害される。

これに対し、斜行流タイプのプレート式熱交換器３は、図１９及び図２１に示す如く、複数の伝熱プレート４，…を起立状態にして使用される。そして、斜行流タイプのプレート式熱交換器３において、何れか一方の第一接続路Ｒ１，Ｒ２が第一流路Ａ及び第二流路Ｂの上部領域を貫通した状態で形成されるとともに、何れか他方の第一接続路Ｒ１，Ｒ２が第一流路Ａ及び第二流路Ｂの下部領域を貫通した状態で形成される。また、斜行流タイプのプレート式熱交換器３において、何れか一方の第二接続路Ｒ３，Ｒ４が第一流路Ａ及び第二流路Ｂの下部領域を貫通した状態で形成されるとともに、何れか他方の第二接続路Ｒ３，Ｒ４が第一流路Ａ及び第二流路Ｂの上部領域を貫通した状態で形成される。

すなわち、伝熱プレート４，…の上端側にある二つの開口のうちの一方の開口が連なって何れか一方の第一接続路Ｒ１，Ｒ２が形成されるとともに、伝熱プレート４，…の下端側にある二つの開口のうちの一方の開口であって、上端側の一方の開口と対角位置にある一方の開口が連なって何れか他方の第一接続路Ｒ１，Ｒ２が形成される。また、伝熱プレート４，…の下端側にある二つの開口のうちの他方の開口が連なって何れか一方の第二接続路Ｒ３，Ｒ４が形成されるとともに、伝熱プレート４，…の上端側にある二つの開口のうちの他方の開口であって、下端側の他方の開口と対角位置にある他方の開口が連なって何れか他方の第二接続路Ｒ３，Ｒ４が形成される。

これにより、斜行流タイプのプレート式熱交換器３は、一方の第一接続路Ｒ１から第一流路Ａに流入した第一流体Ｌ１が一旦第一流路Ａ内に広がった上で他方の第一接続路Ｒ２に流出し、一方の第二接続路Ｒ３から第二流路Ｂに流入した第二流体Ｌ２が一旦第二流路Ｂ内に広がった上で他方の第二接続路Ｒ４に流出することで、第一流路Ａで流通する第一流体Ｌ１の流れに対し、第二流路Ｂで流通する第二流体Ｌ２の流れが交差した状態で形成される。

しかしながら、斜行流タイプのプレート式熱交換器３が凝縮器として採用された場合、図１９、図２０Ａ及び図２０Ｂに示す如く、第二流体Ｌ２を第二流路Ｂに流出入させる一対の第二接続路Ｒ３，Ｒ４のうちの第二流体Ｌ２を流入させる一方の第二接続路Ｒ３が第一流路Ａ及び第二流路Ｂの上部領域を貫通した状態で形成されると、第二流路Ｂ内で流通する第二流体Ｌ２が重力の影響で第二流路Ｂ内全域に広がることなく下側にある他方の第二接続路Ｒ４に到達する。その結果、図２０Ｂに示す如く、第二流路Ｂの上部領域に空気溜まりＡＰが形成される。従って、空気溜まりＡＰが第二流路Ｂを占有し、第二流路Ｂにおける第二流体Ｌ２の流通が阻害されてしまう。

また、斜行流タイプのプレート式熱交換器３が凝縮器として採用された場合、図２１、図２２Ａ及び図２２Ｂに示す如く、熱交換媒体である第一流体Ｌ１を第一流路Ａに流出入させる一対の第一接続路Ｒ１，Ｒ２のうちの第一流体Ｌ１を流入させる一方の第一接続路Ｒ１が第一流路Ａ及び第二流路Ｂの下部領域を貫通した状態で形成されると、第二流体Ｌ２を流入させる一方の第二接路が一方の第一接続路Ｒ１の反対位置となる下部領域に配置される。そのため、図２２Ａに示す如く、第一流路Ａ内に広がった第一流体Ｌ１は、熱交換に使用されていない第二流体Ｌ２が流通する第二流路Ｂの周辺で積極的に液化し、第一流路Ａの下端側に滞留して液溜まりＬＰが形成される。

具体的には、第一流路Ａで流通する第一流体Ｌ１は、他方の第一接続路Ｒ２に向かうにつれて次第に凝縮する。すなわち、第一流体Ｌ１は、第一流路Ａで流通するときに奪われる熱量（第二流体Ｌ２の熱量）に応じて凝縮する。そのため、第一流路Ａにおける一方の第二接続路Ｒ３の周辺で第一流体Ｌ１が凝縮（液化）する割合が多くなる。すなわち、第二流体Ｌ２が流通する一方の第二接続路Ｒ３周辺は、未だ熱交換に使用されていない第二流体Ｌ２の影響で熱交換に活用される多量の熱量を有するため、第一流路Ａの下部領域を貫通した一方の第二接続路Ｒ３の周辺で第一流体Ｌ１が積極的に凝縮する。そして、一方の第二接続路Ｒ３の周辺で液化した第一流体Ｌ１は、重量の影響で上部領域にある他方の第一接続路Ｒ２に向けて流通せずに、第一流路Ａの下部領域に液溜まりＬＰとして滞留してしまう。従って、液溜まりＬＰが第一流路Ａを占有し、第一流路Ａにおける第一流体Ｌ１の流通が阻害される。

従って、従来のプレート式熱交換器３の何れにおいても、蒸発器及び凝縮器として採用されたときに、流路の一部で流体の流通が阻害されるため、効率的な熱交換（蒸発、又は、凝縮）を行うことができない場合があった。

そこで、本発明は、斯かる実情に鑑み、熱交換に伴って相変化する熱交換媒体が第一流体として第一流路に流通されても、第一流体及び第二流体のそれぞれの円滑な流通が確保され、第一流体と第二流体とを効率的に熱交換させることのできるプレート式熱交換器を提供することを課題とする。

本発明に係るプレート式熱交換器は、重ね合わされた複数の伝熱プレートを備え、複数の伝熱プレートのそれぞれは、積層方向における一方側の全域である第一面と積層方向における他方側の全域である第二面とを有する伝熱部であって、四つの開口が形成される伝熱部と、該伝熱部の外周から第一面側に延出した環状部であって、隣り合う伝熱プレートの環状部に外嵌可能に形成された環状部とを有し、伝熱プレートを境にして第一流体を流通させる第一流路と第二流体を流通させる第二流路とが交互に形成され、前記第一流路及び第二流路は、伝熱部の第一面の全域又は略全域と、該第一面と間隔をあけて対向する伝熱部の第二面の全域又は略全域とで構成され、且つ伝熱プレートの四つの開口のそれぞれが連なり、第一流路及び第二流路を貫通した状態で第一流路のみに連通した一対の第一接続路であって、第一流体を第一流路に流出入させる一対の第一接続路が形成されるとともに、第一流路及び第二流路を貫通した状態で第二流路のみに連通した一対の第二接続路であって、第二流体を第二流路に流出入させる一対の第二接続路が形成され、伝熱プレートが起立するように配置された状態で、熱交換に伴って相変化する熱交換媒体が第一流体として第一流路に流通されるプレート式熱交換器において、一対の第二接続路のそれぞれは、第一流路及び第二流路の上部領域を貫通した状態で第二流路のみに連通して形成され、一対の第一接続路のうちの一方の第一接続路は、第一流路及び第二流路の上部領域を貫通した状態で第一流路のみに連通し、一方の第二接続路と並んで形成されていることを特徴とする。

上記構成のプレート式熱交換器によれば、凝縮器として採用される場合、一方の第二接続路と並んで配置された一方の第一接続路に熱交換媒体である第一流体が供給されるとともに他方の第二接続路に第二流体が供給されることで、第一流体及び第二流体のそれぞれが滞留することなく流通し、蒸発器として採用される場合、他方の第一接続路に熱交換媒体である第一流体が供給されるとともに、一方の第二接続路に第二流体が供給されることで、第一流体及び第二流体のそれぞれが円滑に流通する。

より具体的には、上記構成のプレート式熱交換器が凝縮器として採用される場合（一方の第二接続路と並んで配置された一方の第一接続路に熱交換媒体である第一流体が供給され、他方の第二接続路に第二流体が供給される場合）、熱交換媒体である第一流体は、第一流路の上部領域を貫通した一方の第一接続路から第一流路内に流入する。このとき、第一流体は、第一流路内で一旦広がった状態で他方の第一接続路に向けて流通する。すなわち、第一流体は、第一流路の上部領域に流入するため、第一流路の下部領域に向けて流通しようとする結果、第一流路の広範囲に亘って拡散する。そして、第一流体は、第二流体との熱交換で凝縮して液化するが、上述の如く、第一流路の広範囲に亘る拡散に伴い、第一流路の全域又は略全域が有効な流路となる。そして、熱交換に使用されていない第二流体を流通させる第二接続路が、第一流路及び第二流路の上部領域を貫通している（第一流路及び第二流路の下部領域を貫通していない）ため、第一流体が、第一流路の下部領域に液溜まりを作ることなく他方の第一接続路に流出する。

これに対し、第二流体は、第二流路の上部領域を貫通した他方の第二接続路から第二流路内に流入する。このとき、第二流体は、第一流路内で一旦広がった状態で他方の第二接続路に向けて流通する。すなわち、第二流体は、第二流路の上部領域及び下部領域の広範囲に亘って拡散する。これに伴い、第二流路の上部領域を含む全域又は略全域が有効な流路となる結果、第二流路の上部領域に空気溜まりが形成されることなく、第二流体が他方の第二接続路に流出する。

これに対し、上記構成のプレート式熱交換器が蒸発器として採用される場合（他方の第一接続路に熱交換媒体である第一流体が供給され、一方の第二接続路に第二流体が供給される場合）、熱交換媒体である第一流体は、他方の第一接続路から第一流路内に流入する。このとき、第一流体は、第一流路内で一旦広がった状態になり、第一流路の下部領域から上部領域にある一方の第一接続路に向けて流通する。すなわち、第一流体は、第一流路の広範囲に亘って拡散した上で、一方の第一接続路に向けて流通する。そして、第一流体は、第二流体との熱交換で蒸発して気化するが、上部領域に向けて流通しつつ第一流路内で拡散するに伴い、第一流路の上部領域にガス溜まりを作ることなく他方の第一接続路に流出する。

これに対し、第二流体は、第二流路の上部領域を貫通した一方の第二接続路から第二流路内に流入する。このとき、第二流体は、第一流路内で一旦広がった状態で他方の第二接続路に向けて流通する。すなわち、第二流体は、第二流路の上部領域及び下部領域の広範囲に亘って拡散する。これに伴い、第二流路の上部領域を含む全域又は略全域が有効な流路となる結果、第二流路の上部領域に空気溜まりが形成されることなく、第二流体が他方の第二接続路に流出する。

このように、上記構成のプレート式熱交換器によれば、熱交換に伴って相変化する熱交換媒体が第一流体として第一流路に流通されても、第一流体及び第二流体のそれぞれの円滑な流通が確保され、第一流体と第二流体とを効率的に熱交換させることができる。

本発明の一態様として、一対の第一接続路のうちの他方の第一接続路は、第一流路及び第二流路の上部領域を貫通した状態で第一流路のみに連通し、他方の第二接続路と並んで形成されている、ようにしてもよい。このようにすれば、一対の第一接続路及び一対の第二接続路の何れもが、第一流路及び第二流路の上部領域を貫通した状態となる。これにより、第一流体は、第一流路の上部領域で流出入することになる。

従って、プレート式熱交換器が蒸発器として採用された場合、他方の第一接続路から第一流路に流入した気化前の第一流体（液体状の第一流体）は、重力の影響で第一流路の下部領域に向けて流れようとする。従って、第一流体が第一流路内の広範囲に効率的に拡散する結果、第一流体と第二流路内で流通する第二流体との熱交換効率を高めることができる。

これに対し、プレート式熱交換器が凝縮器として採用された場合、一方の第一接続路から第一流路に流入した液化前の第一流体（気体である第一流体）は、第一流体が第一流路内の広範囲に効率的に拡散する。そして、第一流体は、他方の第一接続路に向けて流通するに伴い、次第に液化することになるが、他方の第一接続路が熱交換に使用されていない第二流体を流通させる他方の第二接続路と並んで形成されているため、他方の第一接続路周辺で積極的に液化する。従って、第一流体が第一流路の上流側で液化することが抑制され、第一流路内に液溜まりが形成されることを効果的に抑制することができる。

本発明の他態様として、第一流路内を仕切る仕切部を有し、仕切部は、一対の第一接続路の間で第一流路の上部領域の上限位置から下限位置側に向けて延び、且つ他方の第一接続路に隣接して配置され、第一流路における仕切部の下端よりも下方側の領域が、仕切部の両側の領域を連通させている、ようにしてもよい。このようにすれば、第一流路における他方の第一接続路と連続する流路幅が狭まる結果、当該部分での第一流体の流速を速めることができる。これにより、第一流路における他方の第一接続路近傍における伝熱効率が高められる。また、第一流路における流路長さが長くなる。従って、第一流路を流通する熱交換媒体である第一流路に対して熱交換の機会を多く与えることができ、第一流体を効率的に相変化させることができる。

本発明の別の態様として、一対の第一接続路のうちの一方の第一接続路は、一対の第二接続路の間で一方の第二接続路と隣接するように配置される、ようにし得る。このようにすれば、一方の第一接続路に流出入する第一流体と、一方の第二接続路に流出入する第二流体とが伝熱プレートを挟んで対向した状態になり、第一流体と第二流体とを効率的に熱交換させることができる。

この場合、第二流路は、少なくとも一方の第一接続路の上方に、一方の第二連通路側と他方の第二連通路側とを連通させたバイパス路を有する、ようにしてもよい。このようにすれば、第二流路において、一方の第一接続路の下方に主たる流路が形成されるとともに、一方の第一接続路の上方にバイパス路が形成される。従って、第二流体は、一方の第一接続路の周囲を流通する。これにより、プレート式熱交換器を蒸発器として使用した場合、一方の第一接続路で流通する第一流体を積極的に暖めることができ、第一流路内で第一流体を効率的に蒸発（気化）させることができる。

この場合、一対の第一接続路のうちの他方の第一接続路は、一対の第二接続路の間で他方の第二接続路と隣接するように配置される、ことが好ましい。このようにすれば、他方の第一接続路に流出入する第一流体と、他方の第二接続路に流出入する第二流体とが伝熱プレートを挟んで確実に対向した状態になり、第一流体と第二流体とを効率的に熱交換させることができる。

以上のように、本発明のプレート式熱交換器によれば、熱交換に伴って相変化する熱交換媒体が第一流体として第一流路に流通されても、第一流体及び第二流体のそれぞれの円滑な流通が確保され、第一流体と第二流体とを効率的に熱交換させることができるという優れた効果を奏し得る。

図１は、本発明の第一実施形態に係るプレート式熱交換器の概略全体斜視図である。 図２は、第一実施形態に係るプレート式熱交換器の第一伝熱プレートの概略斜視図であって、図２Ａは、第二面側から見た斜視図であり、図２Ｂは、第一面側から見た斜視図である。 図３は、第一実施形態に係るプレート式熱交換器の第二伝熱プレートの概略斜視図であって、図３Ａは、第二面側から見た斜視図であり、図３Ｂは、第一面側から見た斜視図である。 図４は、第一実施形態に係るプレート式熱交換器の概略分解斜視図であって、プレート式熱交換器を蒸発器として採用したときの流体の流れを付記した概略分解斜視図である。 図５は、第一実施形態に係るプレート式熱交換器を蒸発器として採用したときの流体の流れを説明するための説明図であって、図５Ａは、第一流路での第一流体の流通状態を説明するための説明図であり、図５Ｂは、第二流路での第二流体の流通状態を説明するための説明図である。 図６は、第一実施形態に係るプレート式熱交換器の概略分解斜視図であって、プレート式熱交換器を凝縮器として採用したときの流体の流れを付記した概略分解斜視図である。 図７は、第一実施形態に係るプレート式熱交換器を凝縮器として採用したときの流体の流れを説明するための説明図であって、図７Ａは、第一流路での第一流体の流通状態を説明するための説明図であり、図７Ｂは、第二流路での第二流体の流通状態を説明するための説明図である。 図８は、本発明の第二実施形態に係るプレート式熱交換器の概略全体斜視図である。 図９は、第二実施形態に係るプレート式熱交換器の第一伝熱プレートの概略斜視図であって、図９Ａは、第二面側から見た斜視図であり、図９Ｂは、第一面側から見た斜視図である。 図１０は、第二実施形態に係るプレート式熱交換器の第二伝熱プレートの概略斜視図であって、図１０Ａは、第二面側から見た斜視図であり、図１０Ｂは、第一面側から見た斜視図である。 図１１は、第二実施形態に係るプレート式熱交換器の概略分解斜視図であって、プレート式熱交換器を蒸発器として採用したときの流体の流れを付記した概略分解斜視図である。 図１２は、第二実施形態に係るプレート式熱交換器を蒸発器として採用したときの流体の流れを説明するための説明図であって、図１２Ａは、第一流路での第一流体の流通状態を説明するための説明図であり、図１２Ｂは、第二流路での第二流体の流通状態を説明するための説明図である。 図１３は、第二実施形態に係るプレート式熱交換器の概略分解斜視図であって、プレート式熱交換器を凝縮器として採用したときの流体の流れを付記した概略分解斜視図である。 図１４は、第二実施形態に係るプレート式熱交換器を凝縮器として採用したときの流体の流れを説明するための説明図であって、図１４Ａは、第一流路での第一流体の流通状態を説明するための説明図であり、図１４Ｂは、第二流路での第二流体の流通状態を説明するための説明図である。 図１５は、従来のプレート式熱交換器の概略分解斜視図であって、第一流路及び第二流路で台形流を形成するプレート式熱交換器を蒸発器として採用したときの概略分解斜視図である。 図１６は、図１５に示すプレート式熱交換器を蒸発器として採用したときの流体の流れを説明するための説明図であって、図１６Ａは、第一流路での第一流体の流通状態を説明するための説明図であり、図１６Ｂは、第二流路での第二流体の流通状態を説明するための説明図である。 図１７は、従来の別のプレート式熱交換器の概略分解斜視図であって、第一流路及び第二流路で台形流を形成する別のプレート式熱交換器を蒸発器として採用したときの概略分解斜視図である。 図１８は、図１７に示すプレート式熱交換器を蒸発器として採用したときの流体の流れを説明するための説明図であって、図１８Ａは、第一流路での第一流体の流通状態を説明するための説明図であり、図１８Ｂは、第二流路での第二流体の流通状態を説明するための説明図である。 図１９は、従来のさらに別のプレート式熱交換器の概略分解斜視図であって、第一流路及び第二流路で斜行流を形成するプレート式熱交換器を凝縮器として採用したときの概略分解斜視図である。 図２０は、図１９に示すプレート式熱交換器を凝縮器として採用したときの流体の流れを説明するための説明図であって、図２０Ａは、第一流路での第一流体の流通状態を説明するための説明図であり、図２０Ｂは、第二流路での第二流体の流通状態を説明するための説明図である。 図２１は、従来のさらに別のプレート式熱交換器の概略分解斜視図であって、第一流路及び第二流路で斜行流を形成する別のプレート式熱交換器を凝縮器として採用したときの概略分解斜視図である。 図２２は、図２１に示すプレート式熱交換器を凝縮器として採用したときの流体の流れを説明するための説明図であって、図２２Ａは、第一流路での第一流体の流通状態を説明するための説明図であり、図２２Ｂは、第二流路での第二流体の流通状態を説明するための説明図である。

以下、本発明の第一実施形態に係るプレート式熱交換器について、添付図面を参酌しつつ説明する。

本実施形態に係るプレート式熱交換器は、図１に示す如く、重ね合わされた複数の伝熱プレート２，３を備える。

複数の伝熱プレート２，３のそれぞれは、図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ及び図３Ｂに示す如く、平面視四角形状に形成されている。本実施形態に係る伝熱プレート２，３は、長方形状に形成されている。

伝熱プレート２，３は、金属プレートをプレス成形して作製されたもので、表裏両面に図示しない凹条及び凸条を複数有するとともに、表裏に貫通した四つの開口Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４を有する。なお、図４及び図６に示す如く、後述する第一接続路Ｒ１，Ｒ２及び第二接続路Ｒ３，Ｒ４を閉じるべく、重ね合わされた複数の伝熱プレート２，３の最も外側に配置された二つの伝熱プレート２，３のうちの一方の伝熱プレート３には、開口Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４が設けられていない。

図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ及び図３Ｂに示す如く、四つの開口Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４のうち、二つの開口のそれぞれＨ１，Ｈ２は、第一接続路Ｒ１，Ｒ２を形成するために設けられ、四つの開口Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４のうち、残りの二つの開口Ｈ３，Ｈ４のそれぞれは、第二接続路Ｒ３，Ｒ４を形成するために設けられている。なお、以下の説明において、第一接続路Ｒ１，Ｒ２を形成するための二つの開口Ｈ１，Ｈ２のうちの一方の開口Ｈ１を第一開口といい、他方の開口Ｈ２を第二開口という。また、第二接続路Ｒ３，Ｒ４を形成するための二つの開口Ｈ３，Ｈ４のうちの一方の開口Ｈ３を第三開口といい、他方の開口Ｈ４を第四開口という。

第三開口Ｈ３及び第四開口Ｈ４のそれぞれは、伝熱プレート２，３の四隅のうち、伝熱プレート２，３の外郭（四角形状の外郭）を画定する一端縁を共通の辺として有する二つの隅部のそれぞれに配置されている。これに対し、第一開口Ｈ１は、第三開口Ｈ３と並んで配置され、第二開口Ｈ２は、第三開口Ｈ３及び第四開口Ｈ４の配置された二つの隅部と異なる隅部に配置されている。

より具体的には、本実施形態に係る伝熱プレート２，３が長方形状に形成される。これに伴い、第三開口Ｈ３は、伝熱プレート２，３の長手方向（以下、第一方向という）の一端部における第一方向と直交する短手方向（以下、第二方向という）の一端部に配置されている。これに対し、第四開口Ｈ４は、第一方向の他端部における第二方向の一端部に配置されている。

第一開口Ｈ１は、第三開口Ｈ３と並んで配置されている。本実施形態において、第一開口Ｈ１は、第三開口Ｈ３と第四開口Ｈ４との間にある位置であって、第三開口Ｈ３に近接した位置に設けられている。第二開口Ｈ２は、第一方向の他端部における第二方向の他端部に配置されている。これにより、第二開口Ｈ２及び第四開口Ｈ４は、第一方向で対称的な配置になっている。

プレート式熱交換器１は、上記構成の伝熱プレート２，３を複数重ね合わせた上で適宜箇所が封止されることで形成される。本実施形態に係るプレート式熱交換器１においては、重ね合わされた複数の伝熱プレート２，３をロウ付けすることで隣り合う伝熱プレート２，３間の適宜箇所が封止される。これにより、本実施形態に係るプレート式熱交換器１において、図４及び図６に示す如く、第一流体を流通させる第一流路Ａと第二流体を流通させる第二流路Ｂとが伝熱プレート２，３を境にして交互に形成される。

また、伝熱プレート２，３の四つの開口Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４のそれぞれが連なることで、第一流路Ａ及び第二流路Ｂを貫通した状態で第一流路Ａのみに連通した一対の第一接続路Ｒ１，Ｒ２であって、第一流体Ｌ１を第一流路Ａに流出入させる一対の第一接続路Ｒ１，Ｒ２が形成されるとともに、第一流路Ａ及び第二流路Ｂを貫通した状態で第二流路Ｂのみに連通した一対の第二接続路Ｒ３，Ｒ４であって、第二流体Ｌ２を第二流路Ｂに流出入させる一対の第二接続路Ｒ３，Ｒ４が形成される。

本実施形態において、複数の伝熱プレート２，３の第一開口Ｈ１が連なることで、一方の第一接続路Ｒ１が形成されるとともに、複数の伝熱プレート２，３の第二開口Ｈ２が連なることで、他方の第一接続路Ｒ２が形成される。また、複数の伝熱プレート２，３の第三開口Ｈ３が連なることで、一方の第二接続路Ｒ３が形成されるとともに、複数の伝熱プレート２，３の第四開口Ｈ４が連なることで、他方の第二接続路Ｒ４が形成される。

ここで本実施形態に係るプレート式熱交換器１について、具体的に説明する。本実施形態に係るプレート式熱交換器１は、図２及び図３に示す如く、二種類の伝熱プレート２，３を備える。

二種類の伝熱プレート２，３のそれぞれは、第一面Ｓ１と反対側の第二面Ｓ２とを有する伝熱部２０，３０と、伝熱部２０，３０の外周から該外周部の第一面Ｓ１側に延出した環状部２１，３１であって、隣り合う伝熱プレート２，３の環状部２１，３１に外嵌可能に形成された環状部２１，３１とを有する。

図２Ａ及び図２Ｂに示す如く、二種類の伝熱プレート２，３のうち一方の伝熱プレート（以下、第一伝熱プレートという）２の伝熱部２０には、第一開口Ｈ１を取り囲む第一環状凸部２２であって、第二面Ｓ２側に突出した第一環状凸部２２と、第二開口Ｈ２を取り囲む第二環状凸部２３であって、第二面Ｓ２側に突出した第二環状凸部２３と、第三開口Ｈ３を取り囲む第三環状凸部２４であって、第一面Ｓ１側に突出した第三環状凸部２４と、第四開口Ｈ４を取り囲む第四環状凸部２５であって、第一面Ｓ２側に突出した第四環状凸部２５とが形成されている。

これに対し、図３Ａ及び図３Ｂに示す如く、二種類の伝熱プレート２，３のうち他方の伝熱プレート（以下、第二伝熱プレートという）３の伝熱部３０には、第一開口Ｈ１を取り囲む第一環状凸部３２であって、第一面Ｓ１側に突出した第一環状凸部３２と、第二開口Ｈ２を取り囲む第二環状凸部３３であって、第一面Ｓ１側に突出した第二環状凸部３３と、第三開口Ｈ３を取り囲む第三環状凸部３４であって、第二面Ｓ２側に突出した第三環状凸部３４と、第四開口Ｈ４を取り囲む第四環状凸部３５であって、第二面Ｓ２側に突出した第四環状凸部３５とが形成されている。

そして、第一伝熱プレート２における伝熱部２０の第一面Ｓ１と、第二伝熱プレート３における伝熱部３０の第二面Ｓ２とが対向するように、第一伝熱プレート２と第二伝熱プレート３とが交互に重ね合わされる。これにより、第一伝熱プレート２の環状部２１と第二伝熱プレート３の環状部３１とが嵌合した状態になるため、第一伝熱プレート２の環状部２１と第二伝熱プレート３の環状部３１との間がロウ付けによって封止される。また、第一伝熱プレート２における伝熱部２０の第二面Ｓ２側に突出した第一環状凸部２２及び第二環状凸部２３が、第二伝熱プレート３における伝熱部３０の第一面Ｓ１側に突出した第一環状凸部３２及び第二環状凸部３３に密接し、第一伝熱プレート２における伝熱部２０の第一面Ｓ１側に突出した第三環状凸部２４及び第四環状凸部２５が、第二伝熱プレート３における伝熱部３０の第二面Ｓ２側に突出した第三環状凸部３４及び第四環状凸部３５に密接する。これに伴い、互いに密接する第一環状凸部２２，３２間、第二環状凸部２３，３３間、第三環状凸部２４，３４間、及び第四環状凸部２５，３５間のそれぞれが、ロウ付けによって封止される。

これにより、本実施形態に係るプレート式熱交換器１において、図４及び図６に示す如く、伝熱プレート２，３（伝熱部２０，３０）を境にして、第一流路Ａと第二流路Ｂとが交互に形成される。また、第一流路Ａのみに繋がる一対の第一接続路Ｒ１，Ｒ２が第一開口Ｈ１及び第二開口Ｈ２の配置に合わせて形成されるとともに、第二流路Ｂのみに繋がる一対の第二接続路Ｒ３，Ｒ４が第三開口Ｈ３及び第四開口Ｈ４の配置に合わせて形成される。

すなわち、一対の第二接続路Ｒ３，Ｒ４のそれぞれは、第一流路Ａ及び第二流路Ｂの上部領域を貫通した状態で第二流路Ｂのみに連通して形成される。一対の第一接続路Ｒ１，Ｒ２のうちの一方の第一接続路Ｒ１は、第一流路Ａ及び第二流路Ｂの上部領域を貫通した状態で第一流路Ａのみに連通し、一方の第二接続路Ｒ３と並んで形成される。本実施形態においては、一対の第一接続路Ｒ１，Ｒ２のうちの一方の第一接続路Ｒ１は、一対の第二接続路Ｒ３，Ｒ４の間で一方の第二接続路Ｒ３と隣接するように配置される。これに対し、一対の第一接続路Ｒ１，Ｒ２のうちの他方の第一接続路Ｒ２は、第一流路Ａ及び第二流路Ｂの下部領域を貫通した状態で第一流路Ａのみに連通して形成される。本実施形態において、他方の第一接続路Ｒ２は、一方の第二接続路Ｒ３に対して対角位置に形成される。

本実施形態に係るプレート式熱交換器１は、以上の通りであり、次に、本実施形態に係るプレート式熱交換器１の作用及び効果について説明する。

本実施形態に係るプレート式熱交換器１が蒸発器として採用される場合、図４に示す如く、他方の第一接続路Ｒ２に熱交換媒体である第一流体Ｌ１が供給され、一方の第二接続路Ｒ３に第二流体Ｌ２が供給される。この場合、図５Ａに示す如く、熱交換媒体である第一流体Ｌ１は、他方の第一接続路Ｒ２から第一流路Ａ内に流入する。このとき、第一流体Ｌ１は、第一流路Ａ内で一旦広がった状態になり、第一流路Ａの下部領域から上部領域にある一方の第一接続路Ｒ１に向けて流通する。すなわち、第一流体Ｌ１は、第一流路Ａの広範囲に亘って拡散した上で、一方の第一接続路Ｒ１に向けて流通する。そして、第一流体Ｌ１は、第二流体Ｌ２との熱交換で蒸発するが、上部領域に向けて流通しつつ第一流路Ａ内で拡散するに伴い、第一流路Ａの上部領域にガス溜まりを作ることなく一方の第一接続路Ｒ１に流出する。

これに対し、第二流体Ｌ２は、図５Ｂに示す如く、第二流路Ｂの上部領域を貫通した一方の第二接続路Ｒ３から第二流路Ｂ内に流入する。このとき、第二流体Ｌ２は、第一流路Ａ内で一旦広がった状態で他方の第二接続路Ｒ４に向けて流通する。すなわち、第二流体Ｌ２は、第二流路Ｂの上部領域及び下部領域の広範囲に亘って拡散する。これに伴い、第二流路Ｂの上部領域を含む全域又は略全域が有効な流路となる結果、第二流路Ｂの上部領域に空気溜まりが形成されることなく、第二流体Ｌ２が他方の第二接続路Ｒ４に流出する。

そして、本実施形態に係るプレート式熱交換器１が凝縮器として採用される場合、図６に示す如く、一方の第二接続路Ｒ３と並んで配置された一方の第一接続路Ｒ１に熱交換媒体である第一流体Ｌ１が供給され、他方の第二接続路Ｒ４に第二流体Ｌ２が供給される。この場合、図７Ａに示す如く、熱交換媒体である第一流体Ｌ１は、第一流路Ａの上部領域を貫通した一方の第一接続路Ｒ１から第一流路Ａ内に流入する。このとき、第一流体Ｌ１は、第一流路Ａ内で一旦広がった状態で他方の第一接続路Ｒ２に向けて流通する。すなわち、第一流体Ｌ１は、第一流路Ａの上部領域に流入するため、第一流路Ａの下部領域に向けて流通しようとする結果、第一流路Ａの広範囲に亘って拡散する。

そして、第一流体Ｌ１は、第二流体Ｌ２との熱交換で凝縮するが、上述の如く、第一流路Ａの広範囲に亘る拡散に伴い、第一流路Ａの全域又は略全域が有効な流路となる。そして、熱交換に使用されていない第二流体Ｌ２を流通させる第二接続路Ｒ３，Ｒ４が、第一流路Ａ及び第二流路Ｂの上部領域を貫通している（第一流路Ａ及び第二流路Ｂの下部領域を貫通していない）ため、第一流体Ｌ１が、第一流路Ａの下部領域に液溜まりを作ることなく他方の第一接続路Ｒ２に流出する。

これに対し、第二流体Ｌ２は、図７Ｂに示す如く、第二流路Ｂの上部領域を貫通した他方の第二接続路Ｒ４から第二流路Ｂ内に流入する。このとき、第二流体Ｌ２は、第一流路Ａ内で一旦広がった状態で他方の第二接続路Ｒ４に向けて流通する。すなわち、第二流体Ｌ２は、第二流路Ｂの上部領域及び下部領域の広範囲に亘って拡散する。これに伴い、第二流路Ｂの上部領域を含む全域又は略全域が有効な流路となる結果、第二流路Ｂの上部領域に空気溜まりが形成されることなく、第二流体Ｌ２が他方の第二接続路Ｒ４に流出する。

以上のように、本実施形態に係るプレート式熱交換器１によれば、蒸発器として採用される場合、他方の第一接続路Ｒ２に熱交換媒体である第一流体Ｌ１が供給されるとともに、一方の第二接続路Ｒ３に第二流体Ｌ２が供給されることで、第一流体Ｌ１及び第二流体Ｌ２のそれぞれが円滑に流通し、凝縮器として採用される場合、一方の第一接続路Ｒ１に熱交換媒体である第一流体Ｌ１が供給されるとともに他方の第二接続路Ｒ４に第二流体Ｌ２が供給されることで、第一流体Ｌ１及び第二流体Ｌ２のそれぞれが滞留することなく流通する。

これにより、本実施形態に係るプレート式熱交換器１は、熱交換に伴って相変化する熱交換媒体が第一流体Ｌ１として第一流路Ａに流通されても、第一流体Ｌ１及び第二流体Ｌ２のそれぞれの円滑な流通が確保され、第一流体Ｌ１と第二流体Ｌ２とを効率的に熱交換させることができる。

特に、本実施形態においては、一対の第一接続路Ｒ１，Ｒ２のうちの一方の第一接続路Ｒ１は、一対の第二接続路Ｒ３，Ｒ４の間で一方の第二接続路Ｒ３と隣接するように配置されるため、一方の第一接続路Ｒ１に流出入する第一流体Ｌ１と、一方の第二接続路Ｒ３に流出入する第二流体Ｌ２とが伝熱プレート２，３を挟んで対向した状態になり、第一流体Ｌ１と第二流体Ｌ２とを効率的に熱交換させることができる。

次に、本発明の第二実施形態に係るプレート式熱交換器について、添付図面を参酌しつつ説明する。なお、本実施形態に係るプレート式熱交換器は、第一実施形態と共通した基本構成を有する。従って、以下の説明において、第一実施形態で説明した構成と同一の構成又は相当する構成については、第一実施形態と同一名称及び同一符号を付すこととする。

本実施形態に係るプレート式熱交換器１は、図８に示す如く、重ね合わされた複数の伝熱プレート２，３を備える。

複数の伝熱プレート２，３のそれぞれは、図９Ａ、図９Ｂ、図１０Ａ及び図１０Ｂに示す如く、平面視四角形状に形成されている。本実施形態に係る伝熱プレート２，３は、長方形状に形成されている。

伝熱プレート２，３は、金属プレートをプレス成形して作製されたもので、表裏両面に図示しない凹条及び凸条を複数有するとともに、表裏に貫通した四つの開口Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４を有する。なお、本実施形態においても、図１１及び図１３に示す如く、第一接続路Ｒ１，Ｒ２及び第二接続路Ｒ３，Ｒ４を閉じるべく、重ね合わされた複数の伝熱プレート２，３の最も外側に配置された二つの伝熱プレート２，３のうちの一方の伝熱プレート３には、開口Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４が設けられていない。

図９Ａ、図９Ｂ、図１０Ａ及び図１０Ｂに示す如く、四つの開口Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４のうち、二つの開口のそれぞれは、第一接続路Ｒ１，Ｒ２を形成するために設けられ、四つの開口Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４のうち、残りの二つの開口のそれぞれは、第二接続路Ｒ３，Ｒ４を形成するために設けられている。なお、本実施形態においても、第一接続路Ｒ１，Ｒ２を形成するための二つの開口Ｈ１，Ｈ２のうちの一方の開口Ｈ１を第一開口といい、他方の開口Ｈ２を第二開口という。また、第二接続路Ｒ３，Ｒ４を形成するための二つの開口Ｈ３，Ｈ４のうちの一方の開口Ｈ３を第三開口といい、他方の開口Ｈ４を第四開口という。

第三開口Ｈ３及び第四開口Ｈ４のそれぞれは、伝熱プレート２，３の四隅のうち、伝熱プレート２，３の外郭（四角形状の外郭）を画定する一端縁を共通の辺として有する二つの隅部のそれぞれに配置されている。第一開口Ｈ１は、第三開口Ｈ３と並んで配置され、第二開口Ｈ２は、第四開口Ｈ４と並んで配置されている。

より具体的には、本実施形態に係る伝熱プレート２，３が長方形状に形成される。これに伴い、第三開口Ｈ３は、伝熱プレート２，３の長手方向（以下、第一方向という）の一端部における第二方向の一端部に配置されている。これに対し、第四開口Ｈ４は、第一方向の他端部における第二方向の一端部に配置されている。

第一開口Ｈ１は、第三開口Ｈ３と並んで配置されている。本実施形態において、第一開口Ｈ１は、第三開口Ｈ３と第四開口Ｈ４との間にある位置であって、第三開口Ｈ３に近接した位置に設けられている。これに対し、第二開口Ｈ２は、第四開口Ｈ４と並んで配置されている。本実施形態において、第二開口Ｈ２は、第三開口Ｈ３と第四開口Ｈ４との間にある位置であって、第四開口Ｈ４に近接した位置に設けられている。

プレート式熱交換器１は、上記構成の伝熱プレート２，３を複数重ね合わせた上で適宜箇所が封止されることで形成される。本実施形態に係るプレート式熱交換器１においては、重ね合わされた複数の伝熱プレート２，３をロウ付けすることで隣り合う伝熱プレート２，３間の適宜箇所が封止される。これにより、本実施形態に係るプレート式熱交換器１において、図１１及び図１３に示す如く、第一流体を流通させる第一流路Ａと第二流体を流通させる第二流路Ｂとが伝熱プレート２，３を境にして交互に形成される。

また、伝熱プレート２，３の四つの開口Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４のそれぞれが連なることで、第一流路Ａ及び第二流路Ｂを貫通した状態で第一流路Ａのみに連通した一対の第一接続路Ｒ１，Ｒ２であって、第一流体を第一流路Ａに流出入させる一対の第一接続路Ｒ１，Ｒ２が形成されるとともに、第一流路Ａ及び第二流路Ｂを貫通した状態で第二流路Ｂのみに連通した一対の第二接続路Ｒ３，Ｒ４であって、第二流体を第二流路Ｂに流出入させる一対の第二接続路Ｒ３，Ｒ４が形成される。

本実施形態において、複数の伝熱プレート２，３の第一開口Ｈ１が連なることで、一方の第一接続路Ｒ１が形成されるとともに、複数の伝熱プレート２，３の第二開口Ｈ２が連なることで、他方の第一接続路Ｒ２が形成される。また、複数の伝熱プレート２，３の第三開口Ｈ３が連なることで、一方の第二接続路Ｒ３が形成されるとともに、複数の伝熱プレート２，３の第四開口Ｈ４が連なることで、他方の第二接続路Ｒ４が形成される。

ここで本実施形態に係るプレート式熱交換器１について、具体的に説明する。本実施形態に係るプレート式熱交換器１は、図９及び図１０に示す如く、二種類の伝熱プレート２，３を備える。

二種類の伝熱プレート２，３のそれぞれは、第一面Ｓ１と反対側の第二面Ｓ２とを有する伝熱部２０，３０と、伝熱部２０，３０の外周から該外周部の第一面Ｓ１側に延出した環状部２１，３１であって、隣り合う伝熱プレート２，３の環状部２１，３１に外嵌可能に形成された環状部２１，３１とを有する。

図９Ａ及び図９Ｂに示す如く、二種類の伝熱プレート２，３のうち一方の伝熱プレート（以下、第一伝熱プレートという）２の伝熱部２０には、第一開口Ｈ１を取り囲む第一環状凸部２２であって、第二面Ｓ２側に突出した第一環状凸部２２と、第二開口Ｈ２を取り囲む第二環状凸部２３であって、第二面Ｓ２側に突出した第二環状凸部２３と、第三開口Ｈ３を取り囲む第三環状凸部２４であって、第一面Ｓ１側に突出した第三環状凸部２４と、第四開口Ｈ４を取り囲む第四環状凸部２５であって、第一面Ｓ１側に突出した第四環状凸部２５とが形成されている。

また、第一伝熱プレート２の伝熱部２０には、第一開口Ｈ１と第二開口Ｈ２との間で第二方向に延びる仕切用凸条２６であって、第一面Ｓ１側に突出した仕切用凸条２６が形成されている。仕切用凸条２６は、伝熱部２０の第二方向の一端縁から他端縁に向けて延びている。すなわち、仕切用凸条２６は、第一伝熱プレート２の伝熱部２０の他端から所定距離離れた位置に終端を有する。これにより、仕切用凸条２６は、第一伝熱プレート２の伝熱部２０の第一開口Ｈ１と第二開口Ｈ２との間を仕切るように形成される。

これに対し、図１０Ａ及び図１０Ｂに示す如く、二種類の伝熱プレート２，３のうち他方の伝熱プレート（以下、第二伝熱プレートという）３の伝熱部３０には、第一開口Ｈ１を取り囲む第一環状凸部３２であって、第一面Ｓ１側に突出した第一環状凸部３２と、第二開口Ｈ２を取り囲む第二環状凸部３３であって、第一面Ｓ１側に突出した第二環状凸部３３と、第三開口Ｈ３を取り囲む第三環状凸部３４であって、第二面Ｓ２側に突出した第三環状凸部３４と、第四開口Ｈ４を取り囲む第四環状凸部３５であって、第二面Ｓ２側に突出した第二環状凸部３５とが形成されている。

また、第二伝熱プレート３の伝熱部３０には、第一開口Ｈ１と第二開口Ｈ２との間で第二方向に延びる仕切用凸条３６であって、第二面Ｓ２側に突出した仕切用凸条３６が形成されている。仕切用凸条３６は、伝熱部３０の第二方向の一端縁から他端縁に向けて延びている。すなわち、仕切用凸条３６は、第二伝熱プレート３の伝熱部３０の他端から所定距離離れた位置に終端を有する。これにより、仕切用凸条３６は、第二伝熱プレート３の伝熱部３０の第一開口Ｈ１と第二開口Ｈ２との間を仕切るように形成される。

そして、第一伝熱プレート２における伝熱部２０の第一面Ｓ１と、第二伝熱プレート３における伝熱部３０の第二面Ｓ２とが対向するように、第一伝熱プレート２と第二伝熱プレート３とが交互に重ね合わされる。これにより、第一伝熱プレート２の環状部２１と第二伝熱プレート３の環状部３１とが嵌合した状態になるため、第一伝熱プレート２の環状部２１と第二伝熱プレート３の環状部３１との間がロウ付けによって封止される。

また、第一伝熱プレート２における伝熱部２０の第二面Ｓ２側に突出した第一環状凸部２２及び第二環状凸部２３が、第二伝熱プレート３における伝熱部３０の第一面Ｓ１側に突出した第一環状凸部３２及び第二環状凸部３３に密接し、第一伝熱プレート２における伝熱部２０の第一面Ｓ１側に突出した第三環状凸部２４及び第四環状凸部２５が、第二伝熱プレート３における伝熱部３０の第二面Ｓ２側に突出した第三環状凸部３４及び第四環状凸部３５に密接する。これに伴い、互いに密接する第一環状凸部２２，３２間、第二環状凸部２３，３３間、第三環状凸部２４，３４間、及び第四環状凸部２５，３５間のそれぞれが、ロウ付けによって封止される。

これにより、本実施形態に係るプレート式熱交換器１において、図１１及び図１３に示す如く、伝熱プレート２，３（伝熱部２０，３０）を境にして、第一流路Ａと第二流路Ｂとが交互に形成される。また、第一流路Ａのみに繋がる一対の第一接続路Ｒ１，Ｒ２が第一開口Ｈ１及び第二開口Ｈ２の配置に合わせて形成されるとともに、第二流路Ｂのみに繋がる一対の第二接続路Ｒ３，Ｒ４が第三開口Ｈ３及び第四開口Ｈ４の配置に合わせて形成される。

すなわち、一対の第二接続路Ｒ３，Ｒ４のそれぞれは、第一流路Ａ及び第二流路Ｂの上部領域を貫通した状態で第二流路Ｂのみに連通して形成され、一対の第一接続路Ｒ１，Ｒ２のそれぞれは、第一流路Ａ及び第二流路Ｂの上部領域を貫通した状態で第一流路Ａのみに連通し、一対の第二接続路Ｒ３，Ｒ４のそれぞれと並んで形成される。

本実施形態において、上述の如く、第一伝熱プレート２と第二伝熱プレート３とが重ね合わされると、第一伝熱プレート２の仕切用凸条２６と第二伝熱プレート３の仕切用凸条３６とが密接する。これに伴い、第一伝熱プレート２の仕切用凸条２６と第二伝熱プレート３の仕切用凸条３６とがロウ付けによって接合される。これにより、第一流路Ａ内を仕切る仕切部１０が形成される。

すなわち、本実施形態に係るプレート式熱交換器１は、第一流路Ａ内を仕切る仕切部１０を有する。仕切部１０は、一対の第一接続路Ｒ１，Ｒ２の間で第一流路Ａの上部領域の上限位置から下限位置側に向けて延び、且つ他方の第一接続路Ｒ２に隣接して配置される。すなわち、仕切部１０は、仕切用凸部２６，３６の形態に即した形成をなし、第一流路Ａの下部領域の下限位置に到達することのないように形成される。

これにより、第一流路Ａにおける仕切部１０の下端よりも下方側の領域が仕切部１０の両側の領域と連通している。本実施形態に係る仕切部１０は、第一領域Ａの下端側ほど他方の第二接続路Ｒ２側に変位するように形成されている。これにより、他方の第二接続路Ｒ２に繋がる流路幅が部分的に狭められている。

本実施形態に係るプレート式熱交換器１において、第一接続路Ｒ１，Ｒ２は、第一流路Ａの上部領域の上限位置に対して所定距離はなれた下方位置に形成される。すなわち、第一接続路Ｒ１，Ｒ２は、第二接続路Ｒ３，Ｒ４に対して下方側にずれた位置に設けられている。これに伴い、第二流路Ｂは、第一接続路Ｒ１の上方に、一方の第二連通路Ｒ３側と他方の第二連通路Ｒ４側とを連通させたバイパス路ＢＲを有する。すなわち、第二流路Ｂは、第一接続路Ｒ１と上部領域の上限位置との間にバイパス路ＢＲが形成されている（図１２、図１４参照）。

本実施形態に係るプレート式熱交換器１は、以上の通りであり、次に、本実施形態に係るプレート式熱交換器１の作用及び効果について説明する。

本実施形態に係るプレート式熱交換器１が蒸発器として採用される場合、図１１に示す如く、他方の第一接続路Ｒ２に熱交換媒体である第一流体Ｌ１が供給され、一方の第二接続路Ｒ３に第二流体Ｌ２が供給される。この場合、図１２Ａに示す如く、熱交換媒体である第一流体Ｌ１は、他方の第一接続路Ｒ２から第一流路Ａ内に流入する。このとき、第一流体Ｌ１は、第一流路Ａ内で一旦広がった状態になり、第一流路Ａの下部領域から上部領域にある一方の第一接続路Ｒ１に向けて流通する。すなわち、第一流体Ｌ１は、第一流路Ａの広範囲に亘って拡散した上で、一方の第一接続路Ｒ１に向けて流通する。そして、第一流体Ｌ１は、第二流体Ｌ２との熱交換で蒸発して気化するが、上部領域に向けて流通しつつ第一流路Ａ内で拡散するに伴い、第一流路Ａの上部領域にガス溜まりを作ることなく他方の第一接続路Ｒ２に流出する。

これに対し、第二流体Ｌ２は、図１２Ｂに示す如く、第二流路Ｂの上部領域を貫通した一方の第二接続路Ｒ３から第二流路Ｂ内に流入する。このとき、第二流体Ｌ２は、第一流路Ａ内で一旦広がった状態で他方の第二接続路Ｒ４に向けて流通する。すなわち、第二流体Ｌ２は、第二流路Ｂの上部領域及び下部領域の広範囲に亘って拡散する。これに伴い、第二流路Ｂの上部領域を含む全域又は略全域が有効な流路となる結果、第二流路Ｂの上部領域に空気溜まりが形成されることなく、第二流体Ｌ２が他方の第二接続路Ｒ４に流出する。

そして、本実施形態に係るプレート式熱交換器１が凝縮器として採用される場合、図１３に示す如く、一方の第一接続路Ｒ１に熱交換媒体である第一流体Ｌ１が供給され、他方の第二接続路Ｒ４に第二流体Ｌ２が供給される。この場合、図１４Ａに示す如く、熱交換媒体である第一流体Ｌ１は、第一流路Ａの上部領域を貫通した一方の第一接続路Ｒ１から第一流路Ａ内に流入する。このとき、第一流体Ｌ１は、第一流路Ａ内で一旦広がった状態で他方の第一接続路Ｒ２に向けて流通する。すなわち、第一流体Ｌ１は、第一流路Ａの上部領域に流入するため、第一流路Ａの下部領域に向けて流通しようとする結果、第一流路Ａの広範囲に亘って拡散する。

そして、第一流体Ｌ１は、第二流体Ｌ２との熱交換で凝縮して液化するが、上述の如く、第一流路Ａの広範囲に亘る拡散に伴い、第一流路Ａの全域又は略全域が有効な流路となる。そして、熱交換に使用されていない第二流体Ｌ２を流通させる第二接続路が、第一流路Ａ及び第二流路Ｂの上部領域を貫通している（第一流路Ａ及び第二流路Ｂの下部領域を貫通していない）ため、第一流体Ｌ１が、第一流路Ａの下部領域に液溜まりを作ることなく他方の第一接続路Ｒ２に流出する。

これに対し、第二流体Ｌ２は、図１４Ｂに示す如く、第二流路Ｂの上部領域を貫通した他方の第二接続路Ｒ４から第二流路Ｂ内に流入する。このとき、第二流体Ｌ２は、第一流路Ａ内で一旦広がった状態で他方の第二接続路Ｒ４に向けて流通する。すなわち、第二流体Ｌ２は、第二流路Ｂの上部領域及び下部領域の広範囲に亘って拡散する。これに伴い、第二流路Ｂの上部領域を含む全域又は略全域が有効な流路となる結果、第二流路Ｂの上部領域に空気溜まりが形成されることなく、第二流体Ｌ２が他方の第二接続路Ｒ４に流出する。

以上のように、本実施形態に係るプレート式熱交換器１によれば、蒸発器として採用される場合、他方の第一接続路Ｒ２に熱交換媒体である第一流体Ｌ１が供給されるとともに、一方の第二接続路Ｒ３に第二流体Ｌ２が供給されることで、第一流体Ｌ１及び第二流体Ｌ２のそれぞれが円滑に流通し、凝縮器として採用される場合、一方の第一接続路Ｒ１に熱交換媒体である第一流体Ｌ１が供給されるとともに他方の第二接続路Ｒ４に第二流体Ｌ２が供給されることで、第一流体Ｌ１及び第二流体Ｌ２のそれぞれが滞留することなく流通する。

これにより、本実施形態に係るプレート式熱交換器１は、熱交換に伴って相変化する熱交換媒体が第一流体Ｌ１として第一流路Ａに流通されても、第一流体Ｌ１及び第二流体Ｌ２のそれぞれの円滑な流通が確保され、第一流体Ｌ１と第二流体Ｌ２とを効率的に熱交換させることができる。

特に、本実施形態においては、一対の第一接続路Ｒ１，Ｒ２のうちの一方の第一接続路Ｒ１は、一対の第二接続路Ｒ３，Ｒ４の間で一方の第二接続路Ｒ３と隣接するように配置されるため、一方の第一接続路Ｒ１に流出入する第一流体Ｌ１と、一方の第二接続路Ｒ３に流出入する第二流体Ｌ２とが伝熱プレート２，３を挟んで対向した状態になり、第一流体Ｌ１と第二流体Ｌ２とを効率的に熱交換させることができる。

また、本実施形態においては、一対の第一接続路Ｒ１，Ｒ２のうちの他方の第一接続路Ｒ２は、第一流路Ａ及び第二流路Ｂの上部領域を貫通した状態で第一流路Ａのみに連通し、他方の第二接続路Ｒ４と並んで形成されている。そのため、一対の第一接続路Ｒ１，Ｒ２及び一対の第二接続路Ｒ３，Ｒ４の何れもが、第一流路Ａ及び第二流路Ｂの上部領域を貫通した状態となる。これにより、第一流体Ｌ１は、第一流路Ａの上部領域で流出入することになる。

従って、プレート式熱交換器１が蒸発器として採用された場合、他方の第一接続路Ｒ２から第一流路Ａに流入した気化前の第一流体Ｌ１（液体状の第一流体Ｌ１）は、重力の影響で第一流路Ａの下部領域に向けて流れようとする。従って、第一流体Ｌ１が第一流路Ａ内の広範囲に効率的に拡散する結果、第一流体Ｌ１と第二流路Ｂ内で流通する第二流体Ｌ２との熱交換効率を高めることができる。

これに対し、プレート式熱交換器１が凝縮器として採用された場合、一方の第一接続路Ｒ１から第一流路Ａに流入した液化前の第一流体Ｌ１（気体である第一流体Ｌ１）は、第一流体Ｌ１が第一流路Ａ内の広範囲に効率的に拡散する。そして、第一流体Ｌ１は、他方の第一接続路Ｒ２に向けて流通するに伴い、次第に液化することになるが、他方の第一接続路Ｒ２が熱交換に使用されていない第二流体Ｌ２を流通させる他方の第二接続路Ｒ４と並んで形成されているため、他方の第一接続路Ｒ２周辺で効率的に液化する。従って、第一流体Ｌ１が第一流路Ａの上流領域で液化することが抑制され、第一流路Ａ内に液溜まりが形成されることを効果的に抑制することができる。

本実施形態においては、一対の第一接続路Ｒ１，Ｒ２のうちの一方の第一接続路Ｒ１は、一対の第二接続路Ｒ３，Ｒ４の間で一方の第二接続路Ｒ３と隣接するように配置される。そのため、一方の第一接続路Ｒ１に流出入する第一流体Ｌ１と、一方の第二接続路Ｒ３に流出入する第二流体Ｌ２とが伝熱プレート２，３を挟んで対向した状態になり、第一流体Ｌ１と第二流体Ｌ２とを効率的に熱交換させることができる。

特に、本実施形態において、第二流路Ｂは、一方の第一接続路Ｒ１の上方に、一方の第二連通路側と他方の第二連通路側とを連通させたバイパス路ＢＲを有するため、第二流路Ｂにおいて、一方の第一接続路Ｒ１の下方に主たる流路が形成されるとともに、一方の第一接続路Ｒ１の上方にバイパス路ＢＲが形成される。従って、第二流体Ｌ２は、一方の第一接続路Ｒ１の周囲を流通する。これにより、プレート式熱交換器１を蒸発器として使用した場合、一方の第一接続路Ｒ１に流出する第一流体Ｌ１をその周辺で積極的に暖めることができ、第一流路Ａで第一流体Ｌ１を効率的に蒸発させることができる。

また、一対の第一接続路Ｒ１，Ｒ２のうちの他方の第一接続路Ｒ２は、一対の第二接続路Ｒ３，Ｒ４の間で他方の第二接続路Ｒ４と隣接するように配置される。そのため、他方の第一接続路Ｒ２に流出入する第一流体Ｌ１と、他方の第二接続路Ｒ４に流出入する第二流体Ｌ２とが伝熱プレート２，３を挟んで対向した状態になり、第一流体Ｌ１と第二流体Ｌ２とを効率的に熱交換させることができる。

また、本実施形態のプレート式熱交換器１は、第一流路Ａ内を仕切る仕切部１０を有し、仕切部１０は、一対の第一接続路Ｒ１，Ｒ２の間で第一流路Ａの上部領域の上限位置から下限位置側に向けて延び、且つ他方の第一接続路Ｒ２に隣接して配置され、第一流路Ａにおける仕切部１０の下端よりも下方側の領域が、仕切部１０の両側の領域を連通させている。そのため、第一流路Ａにおける他方の第一接続路Ｒ２と連続する流路幅が狭まる結果、当該部分での第一流体Ｌ１の流速を速めることができる。これにより、第一流路Ａにおける他方の第一接続路Ｒ２近傍における伝熱効率が高められる。また、第一流路Ａにおける流路長さが長くなる。従って、第一流路Ａを流通する熱交換媒体である第一流路Ａに対して熱交換の機会を多く与えることができ、第一流体Ｌ１を効率的に相変化させることができる。

なお、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加え得ることは勿論である。

上記各実施形態において、重ね合わせた複数の伝熱プレート２，３をロウ付けすることで、必要箇所を封止したが、これに限定されない。例えば、隣り合う伝熱プレート２，３間の必要箇所（上記実施形態でロウ付けによって封止された開口の周囲や伝熱部２０，３０の周囲）にガスケットを介装して伝熱プレート２，３間を封止するようにしてもよい。なお、この場合、ガスケットが伝熱プレート２，３間を封止するため、伝熱プレート２，３に環状凸部２２，２３，２４，２５，３２，３３，３４，３５や環状部２１，３１を設ける必要がないことは言うまでもない。

上記各実施形態において、伝熱プレート２，３が平面視長方形状に形成され、第二方向（短手方向）を上下方向にして配置されたが、これに限定されない。例えば、伝熱プレート２，３の長手方向を上下方向としてもよい。この場合、一対の第二接続路Ｒ３，Ｒ４が伝熱プレート２，３の長手方向の一端側に設けられ、一方の第一接続路Ｒ１が一方の第二接続路Ｒ３と並んで設けられることは言うまでもない。

また、上記各実施形態において、伝熱プレート２，３が長方形状に形成されたが、これに限定されない。例えば、伝熱プレート２，３は、正方形状に形成されてもよい。

上記第二実施形態において、第一流路Ａを仕切る仕切部１０が設けられたが、これに限定されない。例えば、第一流路Ａは、第一実施形態と同様に、内部が区切られることのない単一の空間（流路）とされても勿論よい。

上記第二実施形態において、一方の第一接続路Ｒ１が第一流路Ａの上部領域の上限位置から離れた位置に設けられることで、一方の第一接続路Ｒ１の上方にパイパス路ＢＲが形成されたが、これに限定されない。例えば、一方の第一接続路Ｒ１が第一流路Ａの上部領域の上限位置に配置されることで、バイパス路ＢＲが形成されないようにしてもよい。但し、熱交換効率を高めるには、上記実施形態と同様にすることが好ましいことは言うまでもない。

１…プレート式熱交換器、２…第一伝熱プレート（伝熱プレート）、３…プレート式熱交換器（伝熱プレート）、１０…仕切部、２０，３０…伝熱部、２１，３１…環状部、２２，３２…第一環状凸部（環状凸条）、２３，３３…第二環状凸部（環状凸条）、２４，３４…第三環状凸部（環状凸条）、２５，３５…第四環状凸部（環状凸条）、２６，３６…仕切用凸条、Ａ…第一流路、Ｂ…第二流路、ＢＲ…バイパス路、Ｈ１…第一開口（開口）、Ｈ２…第二開口（開口）、Ｈ３…第三開口（開口）、Ｈ４…第四開口（開口）、Ｌ１…第一流体、Ｌ２…第二流体、Ｒ１，Ｒ２…第一接続路、Ｒ３，Ｒ４…第二接続路、Ｓ１…第一面、Ｓ２…第二面

Claims (6)

1. 重ね合わされた複数の伝熱プレートを備え、複数の伝熱プレートのそれぞれは、積層方向における一方側の全域である第一面と積層方向における他方側の全域である第二面とを有する伝熱部であって、四つの開口が形成される伝熱部と、該伝熱部の外周から第一面側に延出した環状部であって、隣り合う伝熱プレートの環状部に外嵌可能に形成された環状部とを有し、伝熱プレートを境にして第一流体を流通させる第一流路と第二流体を流通させる第二流路とが交互に形成され、前記第一流路及び第二流路は、伝熱部の第一面の全域又は略全域と、該第一面と間隔をあけて対向する伝熱部の第二面の全域又は略全域とで構成され、且つ伝熱プレートの四つの開口のそれぞれが連なり、第一流路及び第二流路を貫通した状態で第一流路のみに連通した一対の第一接続路であって、第一流体を第一流路に流出入させる一対の第一接続路が形成されるとともに、第一流路及び第二流路を貫通した状態で第二流路のみに連通した一対の第二接続路であって、第二流体を第二流路に流出入させる一対の第二接続路が形成され、伝熱プレートが起立するように配置された状態で、熱交換に伴って相変化する熱交換媒体が第一流体として第一流路に流通されるプレート式熱交換器において、一対の第二接続路のそれぞれは、第一流路及び第二流路の上部領域を貫通した状態で第二流路のみに連通して形成され、一対の第一接続路のうちの一方の第一接続路は、第一流路及び第二流路の上部領域を貫通した状態で第一流路のみに連通し、一方の第二接続路と並んで形成されていることを特徴とするプレート式熱交換器。
2. 一対の第一接続路のうちの他方の第一接続路は、第一流路及び第二流路の上部領域を貫通した状態で第一流路のみに連通し、他方の第二接続路と並んで形成されている請求項１に記載のプレート式熱交換器。
3. 第一流路内を仕切る仕切部を有し、仕切部は、一対の第一接続路の間で第一流路の上部領域の上限位置から下限位置側に向けて延び、且つ他方の第一接続路に隣接して配置され、第一流路における仕切部の下端よりも下方側の領域が、仕切部の両側の領域を連通させている請求項２に記載のプレート式熱交換器。
4. 一対の第一接続路のうちの一方の第一接続路は、一対の第二接続路の間で一方の第二接続路と隣接するように配置される請求項２又は請求項３に記載のプレート式熱交換器。
5. 第二流路は、少なくとも一方の第一接続路の上方に、一方の第二連通路側と他方の第二連通路側とを連通させたバイパス路を有する請求項４に記載のプレート式熱交換器。
6. 一対の第一接続路のうちの他方の第一接続路は、一対の第二接続路の間で他方の第二接続路と隣接するように配置される請求項４又は５に記載のプレート式熱交換器。

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