以下、本発明の一実施形態に係るプレート式熱交換器について、添付図面を参照しつつ説明する。
プレート式熱交換器は、図1に示す如く、積層された複数の伝熱プレート2,…を含む本体部3を備える。
本体部3は、図2及び図3に示す如く、第一流路30と、第二流路31と、一対の第一連通路32,33と、一対の第二連通路34,35とを有する。第一流路30は、第一流体Aを流通させる。第二流路31は、第二流体Bを流通させる。一対の第一連通路32,33は、第一流路30に連通し、該第一流路30に第一流体Aを流出入させる。一対の第二連通路34,35は、第二流路31に連通し、該第二流路31に第二流体Bを流出入させる。なお、以下の説明において、一対の第一連通路32,33のうちの一方の第一連通路32を「第一流入連通路」という。また、一対の第一連通路32,33のうちの他方の第一連通路33を「第一流出連通路」という。また、一対の第二連通路34,35のうちの一方の第二連通路34を「第二流入連通路」という。また、一対の第二連通路34,35のうちの他方の第二連通路35を「第二流出連通路」という。
第一流路30及び第二流路31は、伝熱プレート2,…を境にして交互に形成されている。これに対し、第一流入連通路32、第一流出連通路33、第二流入連通路34、及び第二流出連通路35のそれぞれは、伝熱プレート2,…を貫通し、複数の伝熱プレート2,…の積層方向(以下、第一方向という)に延びている。
より具体的に説明する。本実施形態に係るプレート式交換器1は、積層された複数の伝熱プレート2,…を含む本体部3と、本体部3を挟む一対のエンドプレート4,5とを備える。
複数の伝熱プレート2,…のそれぞれは、図2に示す如く、金属プレートをプレス成形したものである。各伝熱プレート2,…は、第一流路30及び第二流路31を画定する伝熱部20と、伝熱部20と面交差する方向に該伝熱部20の外周から延出した環状の嵌合部21とを備える。
各伝熱プレート2,…の伝熱部20の表裏には、図示しない複数の凹条及び凸条が交互に形成されている。そして、各伝熱プレート2,…の伝熱部20には、第一流入連通路32、第一流出連通路33、第二流入連通路34、及び第二流出連通路35を形成するための開口(採番しない)が形成されている。すなわち、伝熱プレート2,…の伝熱部20の少なくとも四箇所には、開口が設けられている。この開口は、第一方向に延びる流路を形成するためのものであって、伝熱部20を貫通している。
本実施形態に係るプレート式熱交換器1は、複数種類の伝熱プレート2,…を備えている。本実施形態に係るプレート式熱交換器1は、上述の如く、第一流入連通路32、第一流出連通路33、第二流入連通路34、及び第二流出連通路35を形成するための開口が形成された伝熱プレート2,…以外に、後述する一次分岐路36a,36a、又は二次分岐路36b,36bを形成するための開口が形成された伝熱プレート2,…を備える。なお、本実施形態では、第一流入連通路32、第一流出連通路33、第二流入連通路34、第二流出連通路35、一次分岐路36a,36a、及び二次分岐路36b,36b等の流路について詳述する。一方、これらを形成するための開口の数、配置、及びサイズに関する説明は割愛する。
一対のエンドプレート4,5のそれぞれは、金属プレートをプレス成形したものであり、伝熱プレート2,…と略同形に形成される。具体的に、エンドプレート4,5は、封止部40,50と、環状の嵌合部41,51とを備える。封止部40,50は、伝熱部20と略同形に形成されている。環状の嵌合部41,51は、封止部40,50の外周全周から該封止部40,50と面交差する方向に延出している。
一方のエンドプレート(以下、第一エンドプレートという)4は、隣り合う伝熱プレート2,…に形成された開口であって、第一流入連通路32、第一流出連通路33、第二流入連通路34、及び第二流出連通路35を形成するための開口と対応する開口(採番しない)を有する。すなわち、開口が第一エンドプレート4の封止部40の四箇所に設けられている。これに伴い、第一エンドプレート4の封止部40の外面には、配管を接続するための筒状のノズル(採番しない)が各開口に対応した配置で接続されている。
これに対し、他方のエンドプレート(以下、第二エンドプレートという)5の封止部50には、開口が設けられていない。すなわち、第二エンドプレート5は、重ね合わされた伝熱プレート2,…の開口によって形成される流路を封止可能な封止部50を備える。
そして、複数の伝熱プレート2,…は、互いに重ね合わされる。この状態では、隣り合う伝熱プレート2,…の伝熱部20の凸条同士が交差衝合するとともに、隣り合う伝熱プレート2,…の嵌合部21同士が嵌合する。これに伴い、隣り合う伝熱プレート2,…との密接部分がロウ付けによって封止され、本体部3が形成される。
そして、第一エンドプレート4及び第二エンドプレート5は、積層された複数の伝熱プレート2,…(本体部3)を挟み込むように、複数の伝熱プレート2,…に重ね合わされる。この状態では、第一エンドプレート4及び第二エンドプレート5のそれぞれの嵌合部21は、隣り合う伝熱プレート2,…の嵌合部21と嵌合する。これに伴い、第一エンドプレート4及び第二エンドプレート5のそれぞれと、隣り合う伝熱プレート2,…(本体部3)との密接部分が、ロウ付けによって封止される。
これにより、本体部3には、図2及び図3に示す如く、伝熱プレート2,…を境にして、第一流路30と第二流路31とが交互に形成される。本実施形態では、第一流路30は、フロンやアンモニア等の相変化する第一流体Aを流通させる。また、第二流路31は、水やブライン等の液状の第二流体Bを流通させる。
また、複数の伝熱プレート2,…の開口が連なり、これにより、第一流入連通路32、第一流出連通路33、第二流入連通路34、及び第二流出連通路35のそれぞれが第一方向に延びて形成される。
より具体的に説明する。本実施形態において、伝熱プレート2,…の伝熱部20は、平面視(伝熱部20の法線方向視)長方形状に形成されている。
第一流入連通路32及び第二流出連通路35は、伝熱部20の長手方向(以下、第二方向という)における伝熱プレート2,…の一端側に設けられる。また、第一流出連通路33及び第二流入連通路34は、第二方向における伝熱プレート2,…の他端側に設けられる。
なお、図3は模式的な図である。このため、第一流入連通路32、第一流出連通路33、第二流入連通路34、及び第二流出連通路35は、図3において、第二方向に並んでいる(並列に配置されている)。しかし、実際には、第一流入連通路32及び第二流出連通路35は、伝熱部20の短手方向(第一方向及び第二方向と直交する方向、以下、第三方向という)に並んでいる。また、第二流入連通路34及び第一流出連通路33も、伝熱部20の短手方向(第三方向)に並んでいる。
これにより、プレート式熱交換器1では、第一流体Aが第一流路30内を第一方向と直交する第二方向に流通する。また、第二流体Bが第二流路31内を第二方向に流通する。すなわち、本実施形態に係るプレート式熱交換器1では、第一流体Aが第一流路30において伝熱部20の長手方向に流通し、第二流体Bが第二流路31において伝熱部20の長手方向に流通する。
本実施形態のプレート式熱交換器1において、第一流路30,…同士が連通することにより、第一流入連通路32から第一流出連通路33に至る第一流体Aの流路が形成されている。そして、本実施形態のプレート式熱交換器1では、第一方向の中央領域にある少なくとも一つの第一流路30が基準流路Raである。この基準流路Raは、第一流体Aの流路の分岐位置である。より詳しくは、第一方向の中央領域の中央にある一つの第一流路30が基準流路Raである。
本体部3は、少なくとも一対の一次分岐路36a,36aを有する。一対の一次分岐路36a,36aは、基準流路Raと該基準流路Raよりも第一方向の一端側にある少なくとも一つの第一流路30とを連通させるとともに、基準流路Raと該基準流路Raよりも第一方向の他端側にある少なくとも一つの第一流路30とを連通させる。すなわち、本体部3は、基準流路Raと、該基準流路Raよりも第一方向の一端側にある少なくとも一つの第一流路30と、を連通させる(接続する)一次分岐路36aを有する。また、本体部3は、基準流路Raと、該基準流路Raよりも第一方向の他端側にある少なくとも一つの第一流路30と、を連通させる(接続する)一次分岐路36aを有する。本実施形態の一次分岐路36a,36aは、第二方向における伝熱部20の中央部を貫通して設けられている。
本実施形態の本体部3は、基準流路Raよりも第一方向の一端側及び他端側のそれぞれに複数の第一流路30を有する。
本体部3の複数の第一流路30は、二つ以上のブロックB1,B2に区分けされる。本実施形態の本体部3は、基準流路Raを境にして第一方向における一端側全体を単一のブロック(以下、このブロックを第一大ブロックB1という)として区分けされる。また、本体部3は、基準流路Raを境にして第一方向における他端側全体を単一のブロック(以下、このブロックを第二大ブロックB2という)として区分けされている。
第一大ブロックB1及び第二大ブロックB2(本体部3における基準流路Raよりも第一方向の一端側の部位及び他端側の部位)のそれぞれは、複数の第一流路30を有する。本実施形態において、第一大ブロックB1(本体部3における基準流路Raよりも第一方向の一端側の部位)の第一流路30と、第二大ブロックB2(第一方向における基準流路Raよりも他端側)の第一流路30とは、同数である。
また、第一大ブロックB1及び第二大ブロックB2(第一方向における基準流路Raよりも一端側及び他端側)のそれぞれにある複数の第一流路30は、一組のブロックB1a,B2a,B1b,B2bに区分けされている。各ブロックB1a,B2a,B1b,B2bは、三つ以上の第一流路30をそれぞれ有する。
本実施形態において、第一大ブロックB1及び第二大ブロックB2のそれぞれの第一方向の中央領域にある第一流路30は、第一流体Aの流路の分岐位置となる中間基準流路Rbである。すなわち、第一大ブロックB1及び第二大ブロックB2のそれぞれは、中間基準流路Rbを境にして第一方向における一端側にある全ての第一流路30(複数の第一流路30,…)を包含した単一のブロック(以下、このブロックを第一小ブロックという)B1a,B2aと、中間基準流路Rbを境にして第一方向における他端側にある全ての第一流路30(複数の第一流路30,…)を包含した単一のブロック(以下、このブロックを第二小ブロックという)B1b,B2bとに、区分けされている。
本実施形態において、第一大ブロックB1及び第二大ブロックB2のそれぞれの第一方向の中央領域の中央にある一つの第一流路30が中間基準流路Rbである。第一小ブロックB1a,B2a及び第二小ブロックB1b,B2b(第一大ブロックB1及び第二大ブロックB2のそれぞれにおける中間基準流路Rbよりも第一方向の一端側の部位及び他端側の部位)のそれぞれは、複数の第一流路30を有する。本実施形態において、第一小ブロックB1a,B2a及び第二小ブロックB1b,B2b(第一方向における中間基準流路Rbよりも一端側及び他端側)のそれぞれにある第一流路30の数は、同じである。
一次分岐路36a,36aは、中間基準流路Rbに連通している。より具体的に説明すると、一方の一次分岐路36aは、第一大ブロックB1における第二小ブロックB1bを貫通し、該第一大ブロックB1の中間基準流路Rbに連通している。他方の一次分岐路36aは、第二大ブロックB2における第一小ブロックB2aを貫通し、該第二大ブロックB2の中間基準流路Rbに連通している。
そして、本実施形態に係る本体部3は、上述の如く、第一大ブロックB1及び第二大ブロックB2のそれぞれにおいて、中間基準流路Rbを境にして区分けされる。これに伴い、本体部3は、少なくとも一対の二次分岐路36b,36bを有する。この一対の二次分岐路36b,36bは、中間基準流路Rbと、該中間基準流路Rbよりも第一方向の一端側にある少なくとも一つの第一流路30又は該中間基準流路Rbよりも第一方向の他端側にある少なくとも一つの第一流路30と、を連通させる(接続する)。すなわち、本実施形態に係る本体部3は、中間基準流路Rbと、第一小ブロックB1a,B2aの少なくとも一つの第一流路30とを連通させる(接続する)二次分岐路36b、及び、中間基準流路Rbと、第二小ブロックB1b,B2bの少なくとも一つの第一流路30とを連通させる(接続する)二次分岐路36bを有する。
第一小ブロックB1a,B2a及び第二小ブロックB1b,B2bのそれぞれは、複数の第一流路30を含む。本実施形態の第一小ブロックB1a,B2a及び第二小ブロックB1b,B2bのそれぞれは、三つの第一流路30を含む。
本体部3は、第一小ブロックB1a,B2a及び第二小ブロックB1b,B2bのそれぞれにおいて、隣り合う第一流路30同士を連通させる接続路37a,37bを有する。
より具体的に説明すると、第一小ブロックB1a,B2a及び第二小ブロックB1b,B2bのそれぞれは、上述の如く、三つの第一流路30,…を有する。かかる三つの第一流路30,…は、第一方向に並んでいる。そして、中間基準流路Rbと隣り合う第一流路(以下、最内第一流路という)30は、二次分岐路36b,36bを介して中間基準流路Rbと連通する。また、最内第一流路30は、中間基準流路Rbの反対側で隣り合う第一流路(第一方向に並ぶ三つの第一流路30のうちの中間にある第一流路(以下、中間第一流路という))30と接続路(以下、第一接続路という)37aを介して連通している。そして、中間第一流路30は、最内第一流路30の反対側で隣り合う第一流路(以下、最外第一流路という)30と接続路(以下、第二接続路という)37bを介して連通している。
本実施形態において、第一小ブロックB1a,B2a及び第二小ブロックB1b,B2bにおけるそれぞれの第一接続路37aは、第一方向で互いに同心になるように配置される。また、第一小ブロックB1a,B2a及び第二小ブロックB1b,B2bにおけるそれぞれの第二接続路37bは、第一方向で互いに同心になるように配置される。そして、上述の如く、第一流路30において第一流体Aを第二方向に流通させるべく、二次分岐路36b,36bと第一接続路37aとは、第二方向に間隔をあけて配置されている。また、第一接続路37aと第二接続路37bとは第二方向に間隔をあけて配置されている。これらにより、第一小ブロックB1a,B2a及び第二小ブロックB1b,B2bのそれぞれにおいて、第一流体Aの流路は、最内第一流路30、第一接続路37a、中間第一流路30、第二接続路37b、及び最外第一流路30によって、蛇行するように形成されている。
本実施形態の第一流入連通路32は、本体部3において、第一方向の一端から該第一方向の中央領域にある基準流路Raにまで延び、該基準流路Raのみに連通する。
これに対し、第一流出連通路33は、本体部3において、第一方向の一端から他端にまで延び、第一小ブロックB1a,B2a及び第二小ブロックB1b,B2bの各最外第一流路30のみに連通している。すなわち、本実施形態では、第一大ブロックB1及び第二大ブロックB2における第一流体Aの流路の終端(第一流路30,…同士が連通することにより基準流路Raを始点として形成される第一流体Aの流路の終端)は、第一小ブロックB1a,B2a及び第二小ブロックB1b,B2bのそれぞれの最外第一流路30である。
このように、第一大ブロックB1及び第二大ブロックB2のそれぞれの最外第一流路30は、第一流出連通路33と連通している。従って、本実施形態のプレート式熱交換器1における第一大ブロックB1及び第二大ブロックB2のそれぞれでは、第一流体Aの流路は、第一流入連通路32と第一流出連通路33との間を蛇行するように形成される。そして、第一大ブロックB1内に形成された第一流体A用の蛇行流路(第一方向の一端側における一方の一次分岐路36aを始点とする第一流体Aの流路)と、第二大ブロックB2内に形成された第一流体A用の蛇行流路(第一方向の他端側における他方の一次分岐路36bを始点とする第一流体Aの流路)とは、基準流路Raを基準にして対称に形成されている。
これに対し、第二流入連通路34及び第二流出連通路35のそれぞれは、第一方向における本体部3の一端から他端まで延びている。複数の第二流路31,…のそれぞれは、第二流入連通路34及び第二流出連通路35に連通している。これに伴い、第二流体Bの流路は、第二流入連通路34と第二流出連通路35との間で真っ直ぐに形成される。なお、本実施形態において、第一大ブロックB1内に形成された第二流体Bの流路と、第二大ブロックB2内に形成された第二流体Bの流路とは、第一方向の中央領域を基準に対称である。
従って、本実施形態のプレート式熱交換器1において、第一流体Aの流路は、第一流入連通路32と第一流出連通路33との間で蛇行するように構成される。一方、第二流体Bの流路は、第二流入連通路34と第二流出連通路35との間で真っ直ぐに構成されている。
本実施形態に係るプレート式熱交換器1は、以上の通り、積層された複数の伝熱プレート2,…を含む本体部3を備える。本体部3は、第一流体Aを流通させる第一流路30,…と、第二流体Bを流通させる第二流路31,…と、第一流路30,…に連通する第一流入連通路32及び第一流出連通路33であって、第一流路30,…に第一流体Aを流出入させる第一流入連通路32及び第一流出連通路33と、第二流路31,…に連通する第二流入連通路34及び第二流出連通路35であって、第二流路31,…に第二流体Bを流出入させる第二流入連通路34及び第二流出連通路35とを有する。そして、第一流路30,…及び第二流路31,…は、伝熱プレート2,…を境にして交互に形成される。また、第一流入連通路32、第一流出連通路33、第二流入連通路34及び第二流出連通路35のそれぞれは、伝熱プレート2,…を貫通して第一方向に延びている。
そして、本実施形態に係るプレート式熱交換器1において、第一方向の中央領域にある少なくとも一つの第一流路30は、第一流体Aの流路の分岐位置となる基準流路Raである。本体部3は、基準流路Raと、第一大ブロックB1及び第二大ブロックB2(第一方向における基準流路Raよりも一端側及び他端側)のそれぞれにある第一流路30と、を連通させる少なくとも一対の一次分岐路36a,36aを有する。第一流入連通路32は、基準流路Raのみに連通する。また、第一流出連通路33は、第一大ブロックB1及び第二大ブロックB2(第一方向における基準流路Raよりも一端側及び他端側)にある第一流路30であって、第一流路30,…同士が連通することにより基準流路Raを始点として形成される第一流体Aの流路の終端となる第一流路30のみに連通する。そして、第一大ブロックB1(第一方向における基準流路Raよりも一端側)における一方の一次分岐路36aを始点とする第一流体Aの流路と、第二大ブロックB2(第一方向における基準流路Raよりも他端側)における他方の一次分岐路36aを始点とする第一流体Aの流路とが、基準流路Raを基準にして対称に形成されている。
従って、本実施形態に係るプレート式熱交換器1によれば、第一流入連通路32は、第一方向の中央領域(本実施形態においては中央領域の中央)にある基準流路Ra(第一流路30)のみに連通している。このように、第一流入連通路32が第一方向における中央領域(本実施形態においては中央領域の中央)までにしか形成されないため、第一流入連通路32での第一流体Aの圧力損失の増大を抑えることができる。
そして、一対の一次分岐路36a,36aは、基準流路Raと、第一大ブロックB1及び第二大ブロックB2(第一方向における基準流路Raよりも一端側及び他端側)のそれぞれにある第一流路30と、を連通させている。このため、本体部3内には、第一流体Aの流路として、基準流路Raに連通した一方の一次分岐路36aを含む系統と、基準流路Raに連通した他方の一次分岐路36aを含む系統との二系統が形成される。
従って、第一流入連通路32から第一流出連通路33までの第一流体Aの流路の長さ(一系統当りの流路長)が短くなる。これにより、上記構成のプレート式熱交換器1では、第一流体Aの流路全体での圧力損失の増大を抑えることができ、高い熱交換性能を得ることができる。
特に、本実施形態のプレート式熱交換器1において、第一大ブロックB1(第一方向において基準流路Raよりも一端側)における一方の一次分岐路36aを始点とする第一流体Aの流路と、第二大ブロックB2(第一方向における基準流路Raよりも他端側)における他方の一次分岐路36aを始点とする第一流体Aの流路とが、基準流路Raを基準に対称的に形成される。そのため、第一大ブロックB1(第一方向において基準流路Raよりも一端側)における第一流入連通路32から第一流出連通路33までの第一流体Aの流通態様及び流通距離と、第二大ブロックB2(第一方向において基準流路Raよりも他端側)における第一流入連通路32から第一流出連通路33までの第一流体Aの流通態様及び流通距離とが等しくなる。これにより、第一流体Aが本体部3内にある複数の第一流路30,…の全てにおいて均等に流通する。従って、上記構成のプレート式熱交換器1では、本体部3内において第一流体Aと第二流体B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、第一流路30,…は、第一大ブロックB1及び第二大ブロックB2(第一方向における基準流路Raよりも一端側及び他端側)のそれぞれに三つ以上設けられている。そして、第一大ブロックB1及び第二大ブロックB2のそれぞれにおいて、三つ以上の第一流路30,…のうちの第一方向の中央領域にある第一流路30が第一流体Aの流路の分岐位置となる中間基準流路Rbとされる。また、本体部3は、中間基準流路Rbと、第一小ブロックB1a,B2a及び第二小ブロックB1b,B2b(本体部3における第一方向の中間基準流路Rbよりも一端側の部位及び他端側の部位)のそれぞれにある第一流路30とを連通させる少なくとも一対の二次分岐路36b,36bを有する。一次分岐路36a,36aのそれぞれは、第一大ブロックB1及び第二大ブロックB2(第一方向における基準流路Raよりも一端側及び他端側)のそれぞれにある中間基準流路Rbに連通する。そして、第一小ブロックB1a,B2a(第一方向のおける中期基準流路Rbよりも一端側)における一方の二次分岐路36bを始点とする第一流体Aの流路と、第二小ブロックB1b、B2b(第一方向における中期基準流路Rbよりも他端側)における他方の二次分岐路36bを始点とする第一流体Aの流路とが、中間基準流路Rbを基準に対称的に形成されている。
従って、一次分岐路36a,36aは、第一大ブロックB1及び第二大ブロックB2(第一方向における基準流路Raよりも一端側及び他端側)のそれぞれにおいて、第一方向の中央領域(本実施形態においては中央領域の中央)にある中間基準流路Rb(第一流路30)のみに連通する。これにより、第一大ブロックB1及び第二大ブロックB2(第一方向における基準流路Raよりも一端側及び他端側)のそれぞれにおいて、一次分岐路36a,36aは、第一方向における中央領域(本実施形態においては中央領域の中央)までにしか形成されない。このため、一次分岐路36a,36aでの第一流体Aの圧力損失の増大を抑えることができる。そして、本体部3の第一大ブロックB1及び第二大ブロックB2(第一方向における基準流路Raよりも一端側及び他端側)のそれぞれにおいて、第一流体Aの流路として、中間基準流路Rbに連通した一方の二次分岐路36bを含む系統と、中間基準流路Rbに連通した他方の二次分岐路36bを含む系統との二系統が形成される。従って、本体部3の第一大ブロックB1及び第二大ブロックB2のそれぞれにおいて、一次分岐路36aから第一流出連通路33までの第一流体Aの流路の長さ(一系統当りの流路長)が短くなる。これにより、上記構成のプレート式熱交換器1では、第一流体Aの流路全体での圧力損失の増大を抑えることができ、高い熱交換性能を得ることができる。
また、第一小ブロックB1a,B2a(第一方向における中間基準流路Rbよりも一端側)における一方の二次分岐路36bを始点とする第一流体Aの流路と、第二小ブロックB1b,B2b(第一方向における中間基準流路Rbよりも他端側)における他方の二次分岐路36bを始点とする第一流体Aの流路とが、中間基準流路Rbを基準に対称的に形成されている。このため、第一小ブロックB1a,B2a(第一方向における中間基準流路Rbよりも一端側)における一方の二次分岐路36bから第一流出連通路33までの第一流体Aの流通態様及び流通距離と、第二小ブロックB1b,B2b(第一方向における中間基準流路Rbよりも他端側)における他方の二次分岐路36bから第一流出連通路33までの第一流体Aの流通態様及び流通距離とが等しくなる。これにより、本体部3に含まれる伝熱プレート2,…の数が多くなっても、本体部3内にある複数の第一流路30,…の全てにおいて第一流体Aが均等に流通する。従って、上記構成のプレート式熱交換器1では、本体部3内で第一流体Aと第二流体Bとを効率的に熱交換させることができる。
特に、第一流路30,…は、第一大ブロックB1及び第二大ブロックB2のそれぞれにおいて、同数で設けられている。また、第一流路30,…は、第一小ブロックB1a,B2a及び第二小ブロックB1b,B2b(第一方向における中間基準流路Rbよりも一端側及び他端側)のそれぞれにおいて、二つ以上で且つ同数で設けられている。また、本体部3は、第一大ブロックB1及び第二大ブロックB2のそれぞれにおいて、第一小ブロックB1a,B2a(第一方向における中間基準流路Rbよりも一端側)にある二つ以上の第一流路30,…を接続する接続路37a,37bを有する。また、本体部3は、第二小ブロックB1b,B2b(第一方向における中間基準流路Rbよりも他端側)にある二つ以上の第一流路30,…を接続する接続路37a,37bを有する。第一小ブロックB1a,B2a及び第二小ブロックB1b,B2b(第一方向における中間基準流路Rbよりも一端側及び他端側)のそれぞれにある第一流路30であって、第一流体Aの流路の終端となる第一流路30は、第一流出連通路33と連通している。これらにより、第一流体Aの流路を長くすることなく、伝熱面積を多くすることができる。
また、本実施形態において、第一方向における中央領域にある一つの第一流路30は、基準流路Raである。そして、第一流入連通路32は、一つの基準流路Raのみと連通している。これにより、第一流体Aの流路の最上流の分岐位置(基準流路Ra)が一つになり、第一流体Aが第一方向における本体部3の一端側及び他端側のそれぞれに均等に振り分けられる。従って、第一方向における本体部3の一端側の部位及び他端側の部位のそれぞれで流通する第一流体Aが均等となり、本体部3全体で第一流体Aと第二流体Bとが効率よく熱交換する。
また、第一流路30,…は、第一大ブロックB1及び第二大ブロックB2(第一方向における基準流路Raよりも一端側及び他端側)のそれぞれに二つ以上設けられる。本体部3は、第一大ブロックB1(第一方向における基準流路Raよりも一端側)に設けられた二つ以上の第一流路30,30同士を連通させる接続路37a,37b(第一接続路37a、及び第二接続路37b)を有している。また、本体部3は、第二大ブロックB2(第一方向における基準流路Raよりも他端側)に設けられた二つ以上の第一流路30,30同士を連通させる接続路37a,37b(第一接続路37a、及び第二接続路37b)を有している。これらにより、一次分岐路36aから流入した第一流体Aが第一方向に並ぶ第一流路30,…を順々に移りつつ各第一流路30,…を流通する。従って、第一流体Aは、第一方向における基準流路Raよりも一端側及び他端側のそれぞれにある二つ以上の第一流路30,…のそれぞれにおいて、均等に流通する。
特に、本実施形態において、第一流路30,…は、第一大ブロックB1及び第二大ブロックB2(第一方向における基準流路Raよりも一端側及び他端側)のそれぞれに三つ以上設けられている。また、本体部3は、第一大ブロックB1及び第二大ブロックb2(第一方向における基準流路Raよりも一端側及び他端側)のそれぞれに、隣り合う第一流路30,30同士を連通させる二つの接続路37a,37bであって、第一方向における異なる位置に設けられた二つの接続路37a,37bを有している。これら二つの接続路37a,37bのそれぞれは、該接続路37a,37bの連通した第一流路30と連通する別の接続路37a,37bに対して第二方向(第一方向と直交する方向)の異なる位置に配置されている。
これにより、本実施形態に係るプレート式熱交換器1は、第一大ブロックB1及び第二大ブロックB2(第一方向における基準流路Raよりも一端側及び他端側)のそれぞれに、第一流体Aの流通方向を異にする第一流路30,…が交互に配置される。すなわち、第一方向における異なる位置にある接続路37a,37bの配置の相違により、第一大ブロックB1及び第二大ブロックB2(第一方向における基準流路Raよりも一端側及び他端側)のそれぞれにおいて、第一流体Aが流通方向を変更しつつ流れながら(蛇行しながら)第一流出連通路33に到達する。
従って、第一流路30,…で流通する第一流体Aと第二流路31,…で流通する第二流体Bとの熱交換の態様(熱の移動のタイミング)が第一流路30,…の配置によって異なるため、第一流体Aは、第一流入連通路32から第一流出連通路33までに確実に熱交換に用いられる。これにより、本体部3全体(第一大ブロックB1及び第二大ブロックB2(第一方向における基準流路Raよりも一端側の部位及び他端側の部位)のそれぞれ)で高い熱交換性能を得ることができる。
なお、本発明に係るプレート式熱交換器は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更を加え得ることは勿論である。
上記実施形態において、第一大ブロックB1及び第二大ブロックB2のそれぞれが中間基準流路Rbを基準にして二つの小ブロック(第一小ブロック及び第二小ブロック)B1a,B2a,B1b,B2bに区分けされたが、これに限定されない。例えば、基準流路Raの両側にある第一大ブロックB1及び第二大ブロックB2のそれぞれにおいて、全ての第一流路30が第一流出連通路33に直接連通されてもよい。
上記実施形態において、第一大ブロックB1及び第二大ブロックB2のそれぞれが中間基準流路Rbを基準にして二つの小ブロック(第一小ブロック及び第二小ブロック)B1a,B2a,B1b,B2bに区分けされたが、これに限定されない。例えば、図4に示す如く、本体部3は、基準流路Raに加え、第一大ブロックB1及び第二大ブロックB2(第一方向における基準流路Raよりも一端側及び他端)のそれぞれに二つ以上の第一流路30,…を有するとともに、該二つ以上の第一流路30,…における隣り合う第一流路30,30同士を連通させる接続路37c,37d,37e,37f,37gを有してもよい。このようにすれば、一次分岐路36aから流入した第一流体Aが第一方向に並ぶ複数の第一流路30,…を順々に移りつつ各第一流路30,…を流通する。従って、第一大ブロックB1及び第二大ブロックB2(第一方向における基準流路Raよりも一端側及び他端側)のそれぞれにある二つ以上の第一流路30,…のそれぞれにおいて、第一流体Aを均等に流通させることができる。
この場合、図4に示す如く、本体部3は、第一大ブロックB1及び第二大ブロックB2のそれぞれに三つ以上の第一流路30,…を有する。また、本体部3は、隣り合う第一流路30,30同士を連通させる二つ以上の接続路37c,37d,37e,37f,37gであって、第一方向における異なる位置に設けられた二つ以上の接続路37c,37d,37e,37f,37gを有する。そして、二つ以上の接続路37c,37d,37e,37f,37gのそれぞれは、該接続路37c,37d,37e,37f,37gの連通した第一流路30と連通する別の接続路37c,37d,37e,37f,37gに対して第二方向(第一方向と直交する方向)の異なる位置に配置されてもよい。なお、第二方向の一端側に複数の接続路37c,37e,37gがあり、また、第二方向の他端側に複数の接続路37d、37fがある場合、第二方向の一端側にある複数の接続路37c,37e,37gは同列(同心)に配置され、第二方向の他端側にある複数の接続路37d,37fは同列(同心)に配置されることが好ましい。
このようにすれば、第一大ブロックB1及び第二大ブロックB2のそれぞれに、第一流体Aの流通方向を異にする複数の第一流路30,…が交互に配置される。すなわち、接続路37c,37d,37e,37f,37gの第一方向における配置の相違により、第一大ブロックB1及び第二大ブロックB2のそれぞれにおいて、第一流体Aが流通方向を変更しつつ流れながら(蛇行しながら)第一流出連通路33に到達する。
このように、第一流路30,…で流通する第一流体Aと第二流路31,…で流通する第二流体Bとの熱交換の態様(熱の移動のタイミング)が第一流路30,…の配置によって異なる。このため、第一流体Aは、一方の第一連通路32から他方の第一連通路33に至るまでに確実に熱交換に用いられる。これにより、本体部3全体(第一大ブロックB1及び第二大ブロックB2のそれぞれ)において高い熱交換性能を得ることができる。
上記実施形態において、第一方向における中央領域の中央にある一つの第一流路30が基準流路Raであるが、これに限定されない。例えば、図5に示す如く、第一方向における中央領域にある複数の第一流路30,…のそれぞれが基準流路Raであってもよい。この場合、本体部3は、複数の基準流路Ra,…を連通させる接続直線路38を有する。そして、一方の一次分岐路36aは、複数の基準流路Ra,…の最も外側にある二つの基準流路Ra,Raのうちの一方の基準流路Raに連通する。また、他方の一次分岐路36aは、複数の基準流路Ra,…の最も外側にある二つの基準流路Ra,Raのうちの他方の基準流路Raに連通する。そして、第一流入連通路32が複数の基準流路Ra,…と連通する。
このようにすれば、第一流体Aが一方の第一連通路32から第一方向における中央領域にある複数の第一流路30,…(基準流路Ra,…)に均等に流入する。このため、第一方向における本体部3の中央領域でも第一流体Aと第二流体Bとが効率的に熱交換する。また、第一流体Aが第一大ブロックB1及び第二大ブロックB2(第一方向における本体部3の一端側及び他端側)のそれぞれに均等に振り分けられるため、第一大ブロックB1及び第二大ブロックB2のそれぞれで流通する第一流体Aが均等となる。これにより、第一流体Aと第二流体Bとが本体部3全体で効率よく熱交換される。なお、この場合、複数の基準流路Ra,…があるが、第一大ブロックB1における一方の一次分岐路36aを始点とする第一流体Aの流路と、第二大ブロックB2における他方の一次分岐路36aを始点とする第一流体Aの流路とは、複数の基準流路Ra,…(実際には、複数の基準流路Ra,…を包含するブロックBcにおける第一方向の中央領域)を基準にして対称に形成される。
また、上記実施形態において、第一流体Aの流通経路における最終の分岐位置(上記実施形態においては中間基準流路Rb)の下流側において、複数の第一流路30,…を接続路37a,37bを介して連通させることで、一系統の流路を形成したが、これに限定されない。例えば、図5に示す如く、第一大ブロックB1及び第二大ブロックB2のそれぞれにおいて、複数の第一流路30,…が第一方向において所定数毎に区分け(ブロック化)される。そして、本体部3は、ブロックB1a,B1b,B2a,B2b毎に複数の第一流路30,…を連通させる接続路(以下、ブロック内接続路という)37h,37iを有するとともに、隣り合うブロックB1a,B1b,B2a,B2b同士(第一流路30,30同士)を連通させる別の接続路(以下、ブロック接続路という)37jを有してもよい。
この場合、基準流路Raに連通する一次分岐路36aは、隣り合うブロックB1b,B2aの全ての第一流路30に連通する。そして、ブロックB1b,B2b内の第一流路30,…を連通させるブロック内接続路37hは、一次分岐路36aに対して第二方向に間隔をあけて配置される。
また、隣り合うブロックB1a,B1b,B2a,B2b同士を連通させるブロック接続路37jは、隣り合う二つのブロックB1a,B1b,B2a,B2bにおける上流側のブロックB1b,B2aのブロック内接続路37hと連続される。そして、隣り合う二つのブロックB1a,B1b,B2a,B2bにおける下流側のブロックB1a,B2bのブロック内接続路37iは、該ブロックB1a,B2b、及び上流側のブロックB1b,B2aを連通させるブロック接続路37jと連続している。
すなわち、隣り合う二つのブロックB1a,B1b,B2a,B2bを連通させるブロック接続路37jは、隣り合うブロックB1a,B1b,B2a,B2bのそれぞれのブロック内接続路37h,37iと直線状に配置される。ブロック内接続路37h,37i及びブロック接続路37jの配置は、ブロック数が多くなっても、隣り合うブロックB1a,B1b,B2a,B2bとの関係で維持される。
そして、第一大ブロックB1及び第二大ブロックB2のそれぞれにおいて、第一流体Aの流通経路の終点(最下流)となるブロックB1a,B2bの第一流路30,…は、第一流出連通路33と連通する。
このようにすれば、第一大ブロックB1及び第二大ブロックB2(第一方向における基準流路Raよりも一端側及び他端側)のそれぞれに、第一流体Aの流通方向を異にする第一流路30,…群が交互に配置される。従って、第一流路30,…で流通する第一流体Aと第二流路31,…で流通する第二流体Bとの熱交換の態様(熱の移動のタイミング)が第一流路30の配置によって異なる。このため、第一流体Aが第一流入連通路32から第一流出連通路33に至るまでに確実に熱交換に用いられる。これにより、本体部3全体(第一大ブロックB1及び第二大ブロックB2のそれぞれ)において高い熱交換性能を得ることができる。
上記実施形態において、第一小ブロックB1a,B2a及び第二小ブロックB1b,B2bのそれぞれが三つの第一流路30,…を包含したが、これに限定されない。例えば、第一小ブロックB1a,B2a及び第二小ブロックB1b,B2bのそれぞれは、少なくとも一つの第一流路30を包含し、それ自体を第一流出連通路33に連通させてもよい。或いは、第一小ブロックB1a,B2a及び第二小ブロックB1b,B2bのそれぞれは、第一小ブロックB1a,B2a及び第二小ブロックB1b,B2bに包含される第一流路30によって一系統の流路を形成し、その終端となる第一流路30を第一流出連通路33に連通させてもよい。
上記実施形態において、第一大ブロックB1及び第二大ブロックB2が第一小ブロックB1a,B2aと第二小ブロックB1b,B2bとに区分けされるに留まったが、これに限定されない。例えば、第一小ブロックB1a,B2a及び第二小ブロックB1b,B2bがさらに小さなブロックB1a1,B1a2,B1b1,B1b2,B2a1,B2a2,B2b1,B2b2に区分けされてもよい。この場合においても、第一大ブロックB1及び第二大ブロックB2のそれぞれにおける第一流体Aの流路は、基準流路Raを基準にして対称な形態である。ここで、ブロックB1a1,B1a2は、第一小ブロックB1aを区分けしたものである。また、ブロックB2a1,B2a2は、第一小ブロックB2aを区分けしたものである。また、ブロックB1b1,B1b2は、第二小ブロックB1bを区分けしたものである。また、ブロックB2b1,B2b2は、第二小ブロックB2bを区分けしたものである。
上記実施形態において、第一小ブロックB1a,B2a及び第二小ブロックB1b,B2bのそれぞれが三つの第一流路30を包含し、これらの第一流路30が連続的に連通することで、第一流体Aの流路を蛇行させたが、これに限定されない。例えば、第一小ブロックB1a,B2a及び第二小ブロックB1b,B2bのそれぞれが複数の第一流路30を包含する。そして、複数の第一流路30の全てが、二次分岐路36b,36bに連通するとともに、第一流出連通路33と連通するようにしてもよい。このようにすれば、第一流体Aは、二次分岐路36b,36bから複数の第一流路30に流入した後、これら複数の第一流路30を流通して第一流出連通路33に流出する。このように、第一流体Aが複数の第一流路30を流通することで、第一流体Aの流路長を延ばすことなく多くの伝熱面積が確保される。その結果、プレート式熱交換器1の熱交換性能を高めることができる。
上記実施形態の本体部3は、一対の一次分岐路36a,36aを有しているが、この構成に限定されない。本体部3は、二対以上の一次分岐路36aを有していてもよい。即ち、本体部3は、少なくとも一対の一次分岐路36a.36aを有していればよい。
この場合、二対目の各一次分岐路36a,36aは、一対目の一次分岐路36a,36aを始点とする第一流体Aの流路のある領域よりも基準流路Raに対して外側の領域にある第一流路30のみに連通している。このとき、該外側の領域において、第一方向における基準流路Raよりも一端側における一次分岐路(二対目の一次分岐路36a,36aのうちの一方の一次分岐路)36aを始点とする第一流体Aの流路、及び第一方向における基準流路Raよりも他端側における一次分岐路(二対目の一次分岐路36a,36aのうちの他方の一次分岐路)36aを始点とする第一流体Aの流路は、基準流路Raを基準にして対称に形成されている。
即ち、n(自然数)対目の一次分岐路36a,36aが、本体部3における第n−1領域よりも外側の領域(第n領域)にある第一流路30のみに連通し、n対目の一次分岐路36a,36aを始点とする第一流体Aの流路が第n領域に設けられてもよい。
上記実施形態において、複数の第二流路31,…のそれぞれが第二流入連通路34と第二流出連通路35とに連通し、第二流入連通路34と第二流出連通路35とを繋ぐ第二流体Bの流通経路が真っ直ぐに構成されたが、これに限定されない。例えば、第二流入連通路34と第二流出連通路35とを繋ぐ第二流体Bの流通経路は、第一流体Aの流通経路と同様に蛇行するように形成されてもよい。すなわち、第二流体Bの流通経路は、第一流体Aの流通経路と同様の構成でもよい。具体的に、第二流体Bの流通経路は、第一方向における本体部3の一端側及び他端側のそれぞれで少なくとも一回分岐する。そして、第二流出連通路35は、第一方向における本体部3の一端側及び他端側のそれぞれにある第二流路31であって、第二流体Bの流路の終端となる第二流路31のみに連通していてもよい。この場合においても、第二流入連通路34が第一方向における本体部3の一端側及び他端側のそれぞれに対し、第二流体Bの流通経路の分岐位置となる流路を設定する。そして、該流路を基準に細分化したブロックに区分けし、第二流体Bの流通経路を二回以上分岐させるようにしてもよい。