JP6007041B2 - プレート式熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は、重ね合わされた複数の伝熱プレートを備えたプレート式熱交換器であって、各伝熱プレートを境にして、熱交換媒体を流通させる第一流路と、被熱交換媒体を流通させる第二流路とが交互に形成されたプレート式熱交換器に関する。

従来から、プレート式熱交換器の一つとして、図１４に示す如く、重ね合わされた複数の伝熱プレート５…をロウ付けによって一体化させた、いわゆるブレージングタイプのプレート式熱交換器が提供されている。

この種のプレート式熱交換器の伝熱プレート５は、両面に複数の凹条５０…及び凸条５１…を有するとともに、少なくとも四箇所に面直交方向で貫通した開口部５２…を有する。そして、各伝熱プレート５…の外縁部や開口部５２…周辺は、積層されて隣り合う伝熱プレート５…の外縁部や開口部５２…周辺にロウ付けされている。

これにより、この種のプレート式熱交換器において、隣り合う伝熱プレート５…の対向する面間（少なくとも凹条５０，５０間）に空間が形成され、熱交換媒体Ｈを流通させる第一流路Ｘと被熱交換媒体Ｃを流通させる第二流路Ｙとが各伝熱プレート５…を境にして交互に形成されている。また、該プレート式熱交換器は、少なくとも四箇所のそれぞれで各伝熱プレート５…の開口部５２…が連なり、第一流路Ｘ内に熱交換媒体Ｈを流出入させる一対の第一通路Ｒａ，Ｒａと第二流路Ｙ内に被熱交換媒体Ｃを流出入させる一対の第二通路Ｒｂ，Ｒｂとが形成されている。なお、図１４には、第一流路Ｘに熱交換媒体Ｈを流入させる一方の第一通路Ｒａと、第二流路Ｙに被熱交換媒体Ｃを流入させる一方の第二通路Ｒｂとが図示されている。

ところで、この種のプレート式熱交換器には、各伝熱プレート５…が二層以上の積層構造にされたものがある。すなわち、この種のプレート式熱交換器には、各伝熱プレート５が互いに重ね合わされた二つ以上の隔壁体５３Ａ，５３Ｂを備えて形成されたものがある。

かかる伝熱プレート５…は、例えば、積層体をプレス成形することで形成される。かかる積層体は、図１５に示す如く、重ね合わされた二枚以上の金属プレート６０Ａ，６０Ｂと、ロウ材の流通を阻止する接合防止剤６１であって、金属プレート６０Ａ，６０Ｂ間の少なくとも開口Ｈを包囲する領域に介装された接合防止剤６１とを備える。

これにより、積層体６は、全体をプレス成形することで、各金属プレート６０Ａ，６０Ｂが隔壁体５３Ａ，５３Ｂになり、表裏に凹条５０…及び凸条５１を有する伝熱プレート６になるように構成されている。また、積層体６は、プレス成形されて伝熱プレート６になった状態で、該伝熱プレート６が他の伝熱プレート６とロウ付けされるとき（複数の伝熱プレート５…が一体化されるとき）に、二枚以上の金属プレート６０Ａ，６０Ｂの開口Ｈ…周辺同士が一緒にロウ付けされるようになっている。すなわち、積層体６は、開口Ｈを包囲する接合防止剤６１を備えているため、複数の伝熱プレート５…をロウ付けするときに、伝熱プレート５（プレス成形後の積層体６）の隔壁体５３Ａ，５３Ｂ（プレス成形後の金属プレート６０Ａ，６０Ｂ）間へのロウ材の流れ込みが防止され、隣り合う隔壁体５３Ａ，５３Ｂの開口Ｈ（プレス成形後の金属プレート６０Ａ，６０Ｂの開口Ｈ）の周辺同士がロウ付けされるようになっている。

これにより、各伝熱プレート５…は、隣り合う隔壁体５３Ａ，５３Ｂ（金属プレート６０Ａ，６０Ｂ）同士が固着されていない状態（拘束し合わない状態）になっている。

従って、この種のプレート式熱交換器は、熱交換媒体Ｈ又は被熱交換媒体Ｃの化学的な特性や流体圧等の影響により、単一の伝熱プレート５…を構成する何れかの隔壁体５３Ａ，５３Ｂが損傷乃至破損しても、その損傷乃至破損した隔壁体５３Ａ，５３Ｂと重なり合う別の隔壁体５３Ａ，５３Ｂ（損傷乃至破損した隔壁体５３Ａ，５３Ｂ（金属プレート６０Ａ，６０Ｂ）に対して独立した隔壁体５３Ａ，５３Ｂ（金属プレート６０Ａ，６０Ｂ））が存在することで、当該伝熱プレート５…を隔てて隣り合う第一流路Ｘと第二流路Ｙとが連通すること（熱交換媒体Ｈ又は被熱交換媒体Ｃの何れか一方が熱交換媒体Ｈ又は被熱交換媒体Ｃの何れか他方に混入すること）を防止できるとされている。

特開２００１−９９５８７号公報

しかしながら、従来のプレート式熱交換器では、各伝熱プレート５…の隔壁体５３Ａ，５３Ｂ（金属プレート６０Ａ，６０Ｂ）の開口Ｈ…周辺同士がロウ付けされるに当たり、隣り合う隔壁体５３Ａ，５３Ｂの開口Ｈ…周辺以外の領域（第一流路Ｘと第二流路Ｙとを区画する領域）同士がロウ付けされてしまうことがある。

より具体的に説明すると、上記構成の伝熱プレート５…は、ロウ材の流通を阻止する接合防止剤６１を二枚以上の金属プレート６０Ａ，６０Ｂで挟み込んだ積層体６をプレス成形して形成されるが、積層体６をプレス成形するときに、金属プレート６０Ａ，６０Ｂ間に介装された接合防止剤６１に圧縮作用や引っ張り作用が生じる結果、図１６に示す如く、接合防止剤６１に欠落やひび割れ等の欠損部Ｓが形成される。

そのため、複数の伝熱プレート５…をロウ付けするときに、伝熱プレート５…の開口部５２…周辺（金属プレート６０Ａ，６０Ｂの開口Ｈ…周辺）にあるロウ材が表面張力や濡れ特性の影響で接合防止剤６１の欠損部Ｓにも流れ込むことがある。これに伴い、図１７に示す如く、隣り合う隔壁体５３Ａ，５３Ｂ（金属プレート６０Ａ，６０Ｂ）における伝熱領域となる領域にまでロウ材Ｂが流れ込み、隔壁体５３Ａ，５３Ｂ同士（金属プレート６０Ａ，６０Ｂ同士）が固着されてしまう（隔壁体５３Ａ，５３Ｂ同士が拘束し合う）ことがある。

従って、従来の伝熱プレート５…は、重ね合わされた二つ以上の隔壁体５３Ａ，５３Ｂ（金属プレート６０Ａ，６０Ｂ）が一体化してしまう結果、単一の金属プレートから成形された場合と同様に、熱交換媒体Ｈ又は被熱交換媒体Ｃの特性（化学的な特性等）の影響で腐食等が発生して貫通する虞がある。また、伝熱プレート５…を構成する少なくとも二つ以上の隔壁体５３Ａ，５３Ｂ（金属プレート６０Ａ，６０Ｂ）が拘束しあった状態（一体化した状態）になると、第一流路Ｘ又は第二流路Ｙ（熱交換媒体Ｈ又は被熱交換媒体Ｃ）の流体圧が高い場合、伝熱プレート５…を構成する何れかの隔壁体５３Ａ，５３Ｂ（金属プレート６０Ａ，６０Ｂ）に流体圧が作用して変形すると、他の隔壁体５３Ａ，５３Ｂ（金属プレート６０Ａ，６０Ｂ）も追従して変形することになる。すなわち、従来のプレート式熱交換器は、流体圧の影響で伝熱プレート５…全体が変形し、該変形に伴う応力集中等で伝熱プレート５…が損傷する（例えば、亀裂が入る）虞がある。

従って、従来のプレート式熱交換器では、第一流路Ｘと第二流路Ｙとが連通し、熱交換媒体Ｈと被熱交換媒体Ｃとが混合してしまう虞があった。

そこで、本発明は、斯かる実情に鑑み、伝熱プレートを構成する二枚以上の金属プレートが必要箇所以外でロウ付けされることを抑制でき、熱交換媒体や被熱交換媒体の流通に伴う伝熱プレートの損傷を抑制す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、少なくとも四箇所に開口部を有する複数の伝熱プレートを備え、各伝熱プレートは、互いに重ね合わされた二つ以上の隔壁体を含み、少なくとも四箇所に開口を有する二枚以上の金属プレートを重ね合わせた積層体をプレス成形することで、各金属プレートが隔壁体になって表裏両面に凹条及び凸条を有する形態に形成され、積層された複数の伝熱プレートの外縁部及び開口部周辺が隣り合う伝熱プレートの外縁部及び開口部周辺に対してロウ付けされることで、熱交換媒体を流通させる第一流路と被熱交換媒体を流通させる第二流路とが各伝熱プレートを境にして交互に形成され、且つ、四箇所の開口部のそれぞれが連なって、第一流路に対して熱交換媒体を流出入させる一対の第一通路が形成されるとともに、第二流路に対して被熱交換媒体を流出入させる一対の第二通路が形成されたプレート式熱交換器において、単一の伝熱プレートを構成すべく隣り合う隔壁体のうちの少なくとも何れか一方の隔壁体は、相手方の隔壁体と対向する面上に開口を包囲する環状凹部を有す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、伝熱プレートを構成すべく隣り合う隔壁体のうちの少なくとも何れか一方の隔壁体が、相手方の隔壁体と対向する面上に開口を包囲する環状凹部を有するため、ロウ材が環状凹部よりも奥側に流れ込むことが阻止される。すなわち、隣り合う隔壁体のうちの少なくとも何れか一方の隔壁体の開口の周囲に環状凹部を設けることで、該環状凹部の存在する領域において、隣り合う隔壁体の間隔が他の部分よりも拡大する。これにより、隔壁体間に進入したロウ材が、該ロウ材の濡れ特性や表面張力の影響によって、環状凹部よりも外側（熱交換に使用される伝熱領域）に向けて進行することが阻止される。これに伴い、単一の伝熱プレートを構成する隔壁体同士が開口の周囲以外で固着してしまうこと（隔壁体同士が拘束し合うこと）が阻止される。

従って、上記構成の伝熱プレートを構成する何れかの隔壁体が腐食等で貫通しても、他の隔壁体が独立して残るため、伝熱プレートが完全に貫通することが防止される。また、伝熱プレートに流体圧が作用して変形しても、伝熱プレートを構成する二つ以上の隔壁体は、互いに拘束し合うことがなく、それぞれが配置に応じた変形をする。その結果、伝熱プレート（隔壁体）に局所的な応力集中等が発生することを抑制でき、伝熱プレートが損傷乃至破損することが防止される。

本発明の一態様として、環状凹部は、単一の伝熱プレートを構成すべく隣り合う隔壁体のそれぞれに設けられ、相手方の隔壁体の環状凹部と対向するよう配置されていることが好ましい。このようにすれば、対向する隔壁体のそれぞれの環状凹部が重なり合い、当該部分での隔壁体の間隔（空間）を大きく拡大させることができる。従って、隔壁体間に進入したロウ材が、環状凹部よりも奥側（熱交換に使用される伝熱領域）に向けて進行することが確実に阻止される。

本発明の他態様として、環状凹部は、コイニング加工により形成されていることが好ましい。このようにすれば、環状凹部の形成された面とは反対側の面が面一の状態になる。従って、複数の伝熱プレートを重ね合わせたときに、隣り合う伝熱プレートの開口部周辺部同士が面接触することになり、当該領域を確実にロウ付けすることができる。これにより、第一流路に対して熱交換媒体を流出入させる一対の第一通路が第二流路に連通することなく液密に形成されるとともに、第二流路に対して被熱交換媒体を流出入させる一対の第二通路が第一流路に連通することなく液密に形成される。

本発明の別の態様として、環状凹部内には、ロウ材の進行を抑制する接合防止剤が配置されていることが好ましい。このようにすれば、隔壁体間に進入したロウ材に勢いがあり、環状凹部による空間拡大でロウ材の勢い（進行）を抑えきれない状態になっても、環状凹部内に配置された接合防止剤の存在で、ロウ材の勢い（進行）が抑えられる。これにより、環状凹部よりも奥側にロウ材が進行することを確実に抑えることができる。また、環状凹部内に接合防止剤を配置すれば、上述の如く、ロウ材の進行が抑えられるため、開口の径方向に対応する環状凹部の幅寸法を小さくすることができる。従って、環状凹部を配置するために開口の周囲に過剰なスペースを必要としない。これにより、隔壁体間でのロウ材の進行を確実に防止した上で、プレート式熱交換器を小型化することができる。

以上のように、本発明に係るプレート式熱交換器によれば、伝熱プレートを構成する二つ以上の隔壁体が必要箇所以外でロウ付けされることを抑制でき、熱交換媒体や被熱交換媒体の流通に伴う伝熱プレートの損傷を抑制することができるという優れた効果を奏し得る。

図１は、本発明の一実施形態にかかるプレート式熱交換器の斜視図である。 図２は、同実施形態に係るプレート式熱交換器の断面図であって、図２Ａは、図１のＩ−Ｉ断面図であり、図２Ｂは、図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。 図３は、同実施形態にかかるプレート式熱交換器を構成する伝熱プレートの平面図であって、図３Ａは、伝熱部の第一面側から見た第一伝熱プレートの正面図であり、図３Ｂは、伝熱部の第二面側から見た第一伝熱プレートの背面図である。 図４は、同実施形態にかかるプレート式熱交換器を構成する伝熱プレートの平面図であって、図４Ａは、伝熱部の第一面側から見た第二伝熱プレートの正面図であり、図４Ｂは、伝熱部の第二面側から見た第二伝熱プレートの背面図である。 図５は、同実施形態に係るプレート式熱交換器を構成する二種類の伝熱プレートの積層の態様の説明図である。 図６は、同実施形態に係るプレート式熱交換器の部分拡大断面図であって、図６Ａは、第一通路を含む部分拡大断面図であり、図６Ｂは、第二通路を含む部分拡大断面図である。 図７は、同実施形態にかかる伝熱プレートを成形するための積層体の断面図であって、図４のＩ−Ｉ断面図である。 図８は、同実施形態にかかる伝熱プレートを成形するための積層体の平面図である。 図９は、同実施形態にかかる伝熱プレートを成形するための積層体を作製方法の説明図である。 図１０は、同実施形態に係るプレート式熱交換器の部分拡大断面図であって、二種類の伝熱プレートの開口部周辺の部分拡大断面図である。 図１１は、本発明の他実施形態に係るプレート式熱交換器の部分拡大断面図であって、図１１Ａは、一方の金属プレートのみに環状凹部を形成した第一伝熱プレートと他方の金属プレートのみに環状凹部を形成した第二伝熱プレートとを備えたプレート式熱交換器の開口部周辺の部分拡大断面図であり、図１１Ｂは、他方の金属プレートのみに環状凹部を形成した第一伝熱プレートと一方の金属プレートのみに環状凹部を形成した第二伝熱プレートとを備えたプレート式熱交換器の開口部周辺の部分拡大断面図である。 図１２は、本発明の別実施形態に係るプレート式熱交換器の部分拡大断面図であって、図１２Ａは、円弧状の底を有する環状凹部が形成された金属プレートを重ね合わせた積層体をプレス成形して作製された伝熱プレートを備えたプレート式熱交換器の開口部周辺の部分拡大断面図であり、図１２Ｂは、Ｖ字状の底を有する環状凹部が形成された金属プレートを重ね合わせた積層体をプレス成形して作製された伝熱プレートを備えたプレート式熱交換器の開口部周辺の部分拡大断面図である。 図１３は、本発明のさらに別実施形態に係るプレート式熱交換器の部分拡大断面図であって、プレス成形によって環状凹部の形成された金属プレートであって、環状凹部の裏側が外側に突出した金属プレートを重ね合わせた積層体をプレス成形して作製された伝熱プレートを備えたプレート式熱交換器の開口部周辺の部分拡大断面図である。 図１４は、従来のプレート式熱交換器の断面図である。 図１５は、従来の伝熱プレートを成形するための積層体の断面図である。 図１６は、従来の伝熱プレートを成形するための積層体のプレス成形後の状態を示す部分拡大断面図であって、開口周辺の部分拡大断面図である。 図１７は、従来のプレート式熱交換器の部分拡大断面図であって、二種類の伝熱プレートの開口部周辺の部分拡大断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係るプレート式熱交換器について、添付図面を参照しつつ説明する。

本実施形態に係るプレート式熱交換器は、図１及び図２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３及び図４に示す如く、少なくとも四箇所に開口部２０〜２３，３０〜３３を有するとともに、表裏両面に複数の凹条２４…，３４…及び凸条２５…，３５…を有する。

より具体的には、伝熱プレート２，３は、伝熱部２６，３６と、伝熱部２６，３６の外周全周から延出した環状の嵌合部２７，３７とを備える。伝熱部２６，３６は、四箇所に開口部２０〜２３，３０〜３３を有するとともに、表裏両面に複数の凹条２４…，３４…及び凸条２５…，３５…を有する。本実施形態に係る伝熱部２６，３６は、四角形状に形成され、該伝熱部２６，３６の四隅に開口部２０〜２３，３０〜３３を有する。

伝熱部２６，３６の四つの開口部２０〜２３，３０〜３３のうちの二つの開口部２２，２３，３０，３１の周辺は、伝熱部２６，３６の一方の面（以下、第一面という）Ｓ１側に変位し、伝熱部２６，３６の四つの開口部２０〜２３，３０〜３３のうちの他の二つの開口部２０，２１，３２，３３の周辺は、伝熱部２６，３６の他方の面（以下、第二面という）Ｓ２側に変位している。なお、図３Ａにおいて、開口部２０〜２３の周辺の領域のうち、開口部２０，２１の周辺の第二面側に変位した領域にハッチングを付し、図３Ｂにおいて、開口部２０〜２３の周辺の領域のうち、開口部２２，２３の周辺の第一面側に変位した領域にハッチングを付している。また、図４Ａにおいて、開口部３０〜３３の周辺の領域のうち、開口部３２，３３の周辺の第二面側に変位した領域にハッチングを付し、図４Ｂにおいて、開口部３０〜３３の周辺の領域のうち、開口部３０，３１の周辺の第一面側に変位した領域にハッチングを付している。

より具体的に説明する。本実施形態に係るプレート式熱交換器１は、図２及び図５に示す如く、二種類の伝熱プレート２，３（以下、一方の伝熱プレートを第一伝熱プレート２といい、他方の伝熱プレートを第二伝熱プレート３という）が交互に積層されている。第一伝熱プレート２及び第二伝熱プレート３は、図３及び図４に示す如く、開口部２０〜２３，３０〜３３の周辺の変位方向を異にする以外は、伝熱部２６，３６及び嵌合部２７，３７の基本形態が共通している。すなわち、第一伝熱プレート２及び第二伝熱プレート３のそれぞれは、平面視四角形状の伝熱部２６，３６と、該伝熱部２６，３６の周囲から該伝熱部２６，３６と面交差する方向に延出した環状の嵌合部２７，３７とを備える。

そして、第一伝熱プレート２及び第二伝熱プレート３のそれぞれにおいて、伝熱部２６，３６に沿った第一方向の両端部のそれぞれに、第一方向と直交する第二方向に間隔をあけて二つの開口部２０，２１，２２，２３，３０，３１，３２，３３が形成されている。より具体的には、第一伝熱プレート２及び第二伝熱プレート３のそれぞれの伝熱部２６，３６には、四つの開口部２０〜２３，３０〜３３（以下、四つの開口部のそれぞれを、第一開口部２０，３０、第二開口部２１，３１、第三開口部２２，３２、第四開口部２３，３３という）が形成されている。第一開口部２０，３０は、第一方向の一方の端部における第二方向の一方の端部に設けられ、第二開口部２１，３１は、第一方向の他方の端部における第二方向の他方の端部に設けられている。これに対し、第三開口部２２，３２は、第一方向の他方の端部における第二方向の一方の端部に設けられ、第四開口部２３，３３は、第一方向の一方の端部における第二方向の他方の端部に設けられている。

第一伝熱プレート２の伝熱部２６において、図３Ａに示す如く、第一開口部２０の周辺及び第二開口部２１の周辺が、凹条２４…及び凸条２５…の形成された他の領域に対して該伝熱部２６の第二面側に変位するように形成されているのに対し、図３Ｂに示す如く、第三開口部２２の周辺及び第四開口部２３の周辺が、凹条２４…及び凸条２５…の形成された他の領域に対して当該伝熱部２６の第一面側に変位するように形成されている。

これに対し、第二伝熱プレート３の伝熱部３６において、図４Ａに示す如く、第三開口部３２の周辺及び第四開口部３３の周辺が、凹条３４…及び凸条３５…の形成された他の領域に対して伝熱部３６の第二面側に変位するように形成されているのに対し、図４Ｂに示す如く、第一開口部３０の周辺及び第二開口部３１の周辺が、凹条３４…及び凸条３５…の形成された他の領域に対して当該伝熱部３６の第一面側に変位するように形成されている。

これにより、図２に示す如く、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た状態で、第一伝熱プレート２の第一開口部２０の周辺部の第二面が、該第一伝熱プレート２における伝熱部２６の第二面側に重ね合わされた第二伝熱プレート３における伝熱部３６の第一開口部３０の周辺部と面接触するとともに（図２Ａ参照）、第一伝熱プレート２の第二開口部２１の周辺部の第二面が、該第一伝熱プレート２における伝熱部２６の第二面側に重ね合わされた第二伝熱プレート３における伝熱部３６の第二開口部３１の周辺部と面接触する（図２Ｂ参照）のに対し、第一伝熱プレート２の第一開口部２０の周辺部の第一面が、該第一伝熱プレート２における伝熱部２６の第一面側に重ね合わされた第二伝熱プレート３における伝熱部３６の第一開口部３０の周辺部と離間するとともに（図２Ａ参照）、第一伝熱プレート２の第二開口部２１の周辺部の第一面が、該第一伝熱プレート２における伝熱部２６の第一面側に重ね合わされた第二伝熱プレート３における伝熱部３６の第二開口部３１の周辺部と離間するようになっている（図２Ｂ参照）。

また、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た状態で、第一伝熱プレート２の第三開口部２２の周辺部の第一面が、該第一伝熱プレート２における伝熱部２６の第一面側に重ね合わされた第二伝熱プレート３における伝熱部３６の第三開口部３２の周辺部と面接触するとともに（図２Ａ参照）、第一伝熱プレート２の第四開口部２３の周辺部の第一面が、該第一伝熱プレート２における伝熱部２６の第一面側に重ね合わされた第二伝熱プレート３における伝熱部３６の第四開口部３３の周辺部と面接触する（図２Ｂ参照）のに対し、第一伝熱プレート２の第三開口部２２の周辺部の第二面が、該第一伝熱プレート２における伝熱部２６の第二面側に重ね合わされた第二伝熱プレート３における伝熱部３６の第三開口部３２の周辺部と離間するとともに（図２Ａ参照）、第一伝熱プレート２の第四開口部２３の周辺部の第二面が、該第一伝熱プレート２における伝熱部２６の第二面側に重ね合わされた第二伝熱プレート３における伝熱部３６の第四開口部３３の周辺部と離間するようになっている（図２Ｂ参照）。

第一伝熱プレート２及び第二伝熱プレート３のそれぞれにおいて、嵌合部２７，３７は、図２及び図６に示す如く、伝熱部２６，３６側から外側（先端側）に向けて拡大するように形成されている。これにより、嵌合部２７，３７は、二種類の伝熱プレート２，３（第一伝熱プレート２及び第二伝熱プレート３）が交互に積層された状態で、隣り合う伝熱プレート２，３（第一伝熱プレート２又は第二伝熱プレート３）の嵌合部２７，３７に嵌合するように構成される。

本実施形態において、第一伝熱プレート２及び第二伝熱プレート３のそれぞれは、二層以上の積層構造を有する。すなわち、第一伝熱プレート２及び第二伝熱プレート３のそれぞれは、互いに重ね合わされた二つ以上の隔壁体２８Ａ，２８Ｂ，３８Ａ，３８Ｂを備えいる。

より具体的に説明すると、第一伝熱プレート２及び第二伝熱プレート３のそれぞれは、
図７に示す積層体４をプレス成形することで、表裏両面に凹条２４…，３４…及び凸条２５…，３５…を有する形態に形成される。

積層体４は、図７及び図８に示す如く、重ね合わされた平板状の金属プレート４０Ａ，４０Ｂであって、少なくとも四箇所に開口Ｈ…を有する二枚以上の金属プレート４０Ａ，４０Ｂを備える。本実施形態において、積層体４は、金属プレート４０Ａ，４０Ｂ間の少なくとも開口Ｈを包囲する領域に介装された接合防止剤４１とを備える。かかる積層体４は、全体をプレス成形することで、各金属プレート４０Ａ，４０Ｂが隔壁体２８Ａ，２８Ｂ，３８Ａ，３８Ｂになるように構成されている。

本実施形態に係る第一伝熱プレート２及び第二伝熱プレート３を成形する積層体４は、同一形態であり、四箇所に開口Ｈ…の形成された二枚の金属プレート４０Ａ，４０Ｂで接合防止剤４１を挟み込んで形成されている。

積層体４を構成する二枚の金属プレート４０Ａ，４０Ｂ（プレス成形される金属プレート４０Ａ，４０Ｂ）のそれぞれにおいて、四箇所の開口Ｈ…は、図８に示す如く、伝熱プレート２，３（第一伝熱プレート２、第二伝熱プレート３）の四箇所の開口部２０〜２３，３０〜３３（第一開口部２０，３０、第二開口部２１，３１、第三開口部２２，３２、第四開口部２３，３３）に対応する位置に配置されている。すなわち、二枚の金属プレート４０Ａ，４０Ｂのそれぞれは、伝熱部２６，３６になる四角形状の領域Ａ１と、該四角形状の領域Ａ１を包囲した環状の領域Ａ２であって、嵌合部２７，３７になる環状の領域Ａ２とを有し、開口部２０〜２３，３０〜３３になる開口Ｈ…が四角形状の領域Ａ１の四箇所（四隅）に形成されている。

そして、二枚の金属プレート４０Ａ，４０Ｂのうちの少なくとも何れか一方の金属プレート４０Ａ，４０Ｂは、図７に示す如く、相手方の金属プレート４０Ａ，４０Ｂと対向する面上に開口Ｈ…を包囲する環状凹部４２Ａ，４２Ｂを有する。本実施形態において、環状凹部４２Ａ，４２Ｂは、隣り合う金属プレート４０Ａ，４０Ｂのそれぞれに設けられ、相手方の金属プレート４０Ａ，４０Ｂの環状凹部４２Ａ，４２Ｂと対向するよう配置されている。環状凹部４２Ａ，４２Ｂは、削り出しや、プレス成形により形成される。本実施形態において、環状凹部４２Ａ，４２Ｂは、金属プレート４０Ａ，４０Ｂの一方の面上に設けられている。本実施形態において、環状凹部４２Ａ，４２Ｂは、コイニング加工により形成されている。これにより、金属プレート４０Ａ，４０Ｂにおける環状凹部４２Ａ，４２Ｂの裏側は、平面状で維持している。なお、本実施形態に係る環状凹部４２Ａ，４２Ｂの底は、平面状に形成されている。

本実施形態において、積層体４は、金属プレート４０Ａ，４０Ｂの開口Ｈ…の周辺以外の領域に接合防止剤４１を介在させている。すなわち、積層体４は、第一開口部２０，３０となる開口Ｈの周辺、第二開口部２１，３１となる開口Ｈの周辺、第三開口部２２，３２となる開口Ｈの周辺、及び第四開口部２３，３３となる開口Ｈの周辺以外の略全領域に接合防止剤４１を有する。

本実施形態においては、図９に示す如く、金属プレート４０Ａ，４０Ｂに接合防止剤４１を塗布した上で、該接合防止剤４１とともに金属プレート４０Ａ，４０Ｂがコイニング加工されることで、環状凹部４２Ａ，４２Ｂが形成される。これにより、環状凹部４２Ａ，４２Ｂと対応する領域内にある接合防止剤４１は、他の領域の接合防止剤４１よりも陥没した状態になっている。なお、接合防止剤４１は、一般的に、アルミナ等の酸化物粉末とバインダーとを含み、時間経過に伴って硬化する。

本実施形態において、積層体４は、二枚の金属プレート４０Ａ，４０Ｂのそれぞれの一方の面上に接合防止剤４１が塗布され、接合防止剤４１同士を重ね合わせるようにして二枚の金属プレート４０Ａ，４０Ｂが重ね合わされることで形成される。

第一伝熱プレート２及び第二伝熱プレート３は、上記構成の積層体４をプレス成形することで、二枚の金属プレート４０Ａ，４０Ｂのそれぞれが隔壁体２８Ａ，２８Ｂ，３８Ａ，３８Ｂになり、金属プレート４０Ａ，４０Ｂの四角形状の領域Ａ１から、表裏両面に凹条２４…，３４…及び凸条２５…，３５…を有する伝熱部２６，３６が形成されるとともに、金属プレート４０Ａ，４０Ｂの環状の領域Ａ２から、伝熱部２６，３６の外周から延出した嵌合部２７，３７が形成されている。

そして、第一伝熱プレート２及び第二伝熱プレート３は、シート状のロウ材を挟んだ状態で交互に重ね合わされ、全体が加熱されることで互いに密接する部分がロウ付けされる。すなわち、プレート式熱交換器１は、隣り合う伝熱プレート２，３の嵌合部２７，３７同士、第一開口部２０，３０の周辺同士、第二開口部２１，３１の周辺同士、第三開口部２２，３２の周辺同士、第四開口部２３，３３の周辺同士、凸条２５…，３５…の点接触（交差衝合）する部分同士がロウ付けされる。また、これに併せて、各伝熱プレート２，３を構成する隔壁体２８Ａ，２８Ｂ，３８Ａ，３８Ｂ（金属プレート４０Ａ，４０Ｂ）の開口Ｈ…周辺同士がロウ付けされる。

より具体的には、図１０に示す如く、複数の伝熱プレート２…，３…をロウ付けするときに、接合防止剤４１の存在しない隔壁体２８Ａ，２８Ｂ，３８Ａ，３８Ｂ（金属プレート４０Ａ，４０Ｂ）の開口Ｈ…周辺同士もロウ付け（封着）される。そして、伝熱プレート２，３が積層体４をプレス成形して形成されたものであるため、従来と同様に、隔壁体２８Ａ，２８Ｂ，３８Ａ，３８Ｂ（金属プレート４０Ａ，４０Ｂ）間に介在する接合防止剤４１に欠損やひび割れ等の欠損部Ｓが形成されることがあるが、本実施形態に係るプレート式熱交換器１は、伝熱プレート２，３を構成すべく隣り合う隔壁体２８Ａ，２８Ｂ，３８Ａ，３８Ｂ（金属プレート４０Ａ，４０Ｂ）のうちの少なくとも何れか一方の隔壁体２８Ａ，２８Ｂ，３８Ａ，３８Ｂ（金属プレート４０Ａ，４０Ｂ）が、相手方の隔壁体２８Ａ，２８Ｂ，３８Ａ，３８Ｂ（金属プレート４０Ａ，４０Ｂ）と対向する面上に開口Ｈ…を包囲する環状凹部４２Ａ，４２Ｂを有するため、ロウ材Ｂが隔壁体２８Ａ，２８Ｂ，３８Ａ，３８Ｂ間（接合防止剤４１の欠損部Ｓ）を通って環状凹部４２Ａ，４２Ｂよりも奥側に流れ込むことが阻止される。

より具体的に説明する。隣り合う隔壁体２８Ａ，２８Ｂ，３８Ａ，３８Ｂ（金属プレート４０Ａ，４０Ｂ）のうちの少なくとも何れか一方の隔壁体２８Ａ，２８Ｂ，３８Ａ，３８Ｂ（金属プレート４０Ａ，４０Ｂ）の開口Ｈ…の周囲に環状凹部４２Ａ，４２Ｂを設けることで、該環状凹部４２Ａ，４２Ｂの存在する領域において、隣り合う金属プレート４０Ａ，４０Ｂの間隔（空間）が他の部分よりも拡大する。

これにより、隔壁体２８Ａ，２８Ｂ，３８Ａ，３８Ｂ（金属プレート４０Ａ，４０Ｂ）間に進入したロウ材Ｂが、該ロウ材Ｂの濡れ特性や表面張力の影響によって、環状凹部４２Ａ，４２Ｂよりも奥側（熱交換に使用される伝熱領域）に向けて進行することが阻止される。特に、本実施形態においては、環状凹部４２Ａ，４２Ｂ内に接合防止剤４１が配置されているため、隔壁体２８Ａ，２８Ｂ，３８Ａ，３８Ｂ間（本実施形態においては、欠損部Ｓ）に進入したロウ材Ｂに勢いがあり、環状凹部４２Ａ，４２Ｂによる空間拡大でロウ材Ｂの勢い（進行）を抑えきれない状態になっても、環状凹部４２Ａ，４２Ｂ内に配置された接合防止剤４１の存在で、ロウ材Ｂの勢い（進行）が抑えられる。これにより、環状凹部４２Ａ，４２Ｂよりも奥側に向けてのロウ材Ｂの進行が確実に抑えられる。これに伴い、単一の伝熱プレート２，３を構成する金属プレート４０Ａ，４０Ｂ同士が固着してしまうこと（金属プレート４０Ａ，４０Ｂ同士が拘束し合う）ことが阻止される。

そして、上述の如く、伝熱プレート２，３同士がロウ付けされることで、図２に示す如く、熱交換媒体Ｈを流通させる第一流路Ｘと被熱交換媒体Ｃを流通させる第二流路Ｙとが各伝熱プレート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の四箇所の開口部２０〜２３，３０〜３３のそれぞれが連なって、第一流路Ｘ内に熱交換媒体Ｈを流出入させる一対の第一通路Ｒ１，Ｒ２が形成されるとともに、第二流路Ｙ内に被熱交換媒体Ｃを流出入させる一対の第二通路Ｒ３，Ｒ４が形成される。すなわち、伝熱プレート２，３の第一開口部２０，３０が連なって、熱交換媒体Ｈの流入用の第一通路Ｒ１路が形成されるとともに、伝熱プレート２，３の第二開口部２１，３１が連なって、熱交換媒体Ｈの流出用の第一通路Ｒ２が形成される。また、伝熱プレート２，３の第三開口部２２，３２が連なって、被熱交換媒体Ｃの流入用の第二通路Ｒ３が形成されるとともに、伝熱プレート２，３の第四開口部２３，３３が連なって、被熱交換媒体Ｃの流出用の第二通路Ｒ４が形成される。

本実施形態において、第一開口部２０，３０及び第二開口部２１，３１が、伝熱部２６，３６の対角位置に配置されるとともに、第三開口部２２，２３及び第四開口部２３，３３が伝熱部２６，３６の対角位置に配置されているため、第一流路Ｘ内の熱交換媒体Ｈと第二流路Ｙ内の被熱交換媒体Ｃとは流れ方向が逆向きで且つ伝熱部２６，３６の面直交方向から見て交差した流れになる。すなわち、本実施形態に係るプレート式熱交換器１は、熱交換媒体Ｈと被熱交換媒体Ｃとが対向流を形成し、伝熱プレート２，３（伝熱部２６，３６）を介して効率的な熱交換が可能となる。

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、単一の伝熱プレート２，３を構成する隔壁体２８Ａ，２８Ｂ，３８Ａ，３８Ｂ（金属プレート４０Ａ，４０Ｂ）同士が固着してしまうこと（隔壁体２８Ａ，２８Ｂ，３８Ａ，３８Ｂ同士が拘束し合うこと）が阻止される。

従って、上記構成の伝熱プレート２，３を構成する何れかの隔壁体２８Ａ，２８Ｂ，３８Ａ，３８Ｂが腐食等で貫通しても、他の隔壁体２８Ａ，２８Ｂ，３８Ａ，３８Ｂが独立して残るため、伝熱プレート２，３が完全に貫通することが防止される。また、伝熱プレート２，３に流体圧が作用して変形しても、伝熱プレート２，３を構成する隔壁体２８Ａ，２８Ｂ，３８Ａ，３８Ｂは、互いに拘束し合うことがなく、それぞれが配置に応じた変形をする。その結果、伝熱プレート２，３（隔壁体２８Ａ，２８Ｂ，３８Ａ，３８Ｂ）に局所的な応力集中等が発生することを抑制でき、伝熱プレート２，３が損傷乃至破損するが防止される。

特に、環状凹部４２Ａ，４２Ｂが、単一の伝熱プレート２，３を構成すべく隣り合う隔壁体２８Ａ，２８Ｂ，３８Ａ，３８Ｂのそれぞれに設けられ、相手方の隔壁体２８Ａ，２８Ｂ，３８Ａ，３８Ｂの環状凹部４２Ａ，４２Ｂと対向するよう配置されているため、対向する隔壁体２８Ａ，２８Ｂ，３８Ａ，３８Ｂのそれぞれの環状凹部４２Ａ，４２Ｂが重なり合い、当該部分での隔壁体２８Ａ，２８Ｂ，３８Ａ，３８Ｂの間隔（空間）が大きく拡大する。従って、隔壁体２８Ａ，２８Ｂ，３８Ａ，３８Ｂ（金属プレート４０Ａ，４０Ｂ）間に進入したロウ材Ｂが、環状凹部４２Ａ，４２Ｂよりも外側（熱交換に使用される伝熱領域）に向けて進行することが確実に阻止される。

また、環状凹部４２Ａ，４２Ｂ内には、ロウ材Ｂの進行を抑制する接合防止剤４１が配置されているため、隔壁体２８Ａ，２８Ｂ，３８Ａ，３８Ｂ間に進入したロウ材Ｂに勢いがあり、環状凹部４２Ａ，４２Ｂによる空間拡大でロウ材Ｂの勢い（進行）を抑えきれない状態になっても、環状凹部４２Ａ，４２Ｂ内に配置された接合防止剤４１の存在で、ロウ材Ｂの勢い（進行）が抑えられる。すなわち、接合防止剤４１は、ロウ材Ｂの進行の原因となる濡れ特性等を滅却する特性を有するため、進行しようとするロウ材Ｂの勢いを抑えることができる。これにより、環状凹部４２Ａ，４２Ｂよりも奥側にロウ材Ｂが進行することを確実に抑えることができる。また、環状凹部４２Ａ，４２Ｂ内に接合防止剤４１を配置すれば、上述の如く、ロウ材Ｂの進行が抑えられるため、開口Ｈ…の径方向に対応する環状凹部４２Ａ，４２Ｂの幅寸法を小さくすることができる。従って、環状凹部４２Ａ，４２Ｂを配置するために開口Ｈ…の周囲に過剰なスペースが要求されない。これにより、隔壁体２８Ａ，２８Ｂ，３８Ａ，３８Ｂ間でのロウ材Ｂの進行を確実に防止した上で、プレート式熱交換器１を小型化することができる。

また、環状凹部４２Ａ，４２Ｂは、コイニング加工により形成されているため、隔壁体２８Ａ，２８Ｂ，３８Ａ，３８Ｂ（金属プレート４０Ａ，４０Ｂ）の環状凹部４２Ａ，４２Ｂの形成された面とは反対側の面が面一の状態に保たれる。従って、複数の伝熱プレート２…，３…を重ね合わせたときに、隣り合う伝熱プレート２，３の開口部２０〜２３，３０〜３３周辺部同士を面接触させることができ、当該領域を確実にロウ付けすることができる。これにより、第一流路Ｘ内に熱交換媒体Ｈを流出入させる一対の第一通路Ｒ１，Ｒ２が第二流路Ｙに連通することなく液密に形成されるとともに、第二流路Ｙ内に被熱交換媒体Ｃを流出入させる一対の第二通路Ｒ３，Ｒ４が第一流路Ｘに連通することなく液密に形成される。

尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々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、隣り合う隔壁体２８Ａ，２８Ｂ，３８Ａ，３８Ｂ（金属プレート４０Ａ，４０Ｂ）のそれぞれが、相手方の隔壁体２８Ａ，２８Ｂ，３８Ａ，３８Ｂ（金属プレート４０Ａ，４０Ｂ）と対向する面上に開口Ｈ…を包囲する環状凹部４２Ａ，４２Ｂを有したが、これに限定されない。例えば、図１１Ａ及び図１１Ｂに示す如く、隣り合う隔壁体２８Ａ，２８Ｂ，３８Ａ，３８Ｂ（金属プレート４０Ａ，４０Ｂ）の何れか一方の開口Ｈ…回りに環状凹部４２Ａ，４２Ｂを設けてもよい。このようにしても、隣り合う隔壁体２８Ａ，２８Ｂ，３８Ａ，３８Ｂ（金属プレート４０Ａ，４０Ｂ）の間隔が環状凹部４２Ａ，４２Ｂで拡大する（空間が形成される）ため、ロウ材Ｂを開口Ｈ…周辺に留めること（ロウ材Ｂの内部への進行を阻止すること）ができる。

上記実施形態において、環状凹部４２Ａ，４２Ｂの底が平坦に形成されたが、これに限定されない。例えば、図１２Ａに示す如く、環状凹部４２Ａ，４２Ｂの底が円弧状に形成されたり、図１２Ｂに示す如く、環状凹部４２Ａ，４２Ｂの底が屈曲面（Ｖ字状）に形成されたりしても勿論よい。なお、環状凹部４２Ａ，４２Ｂは、隔壁体２８Ａ，２８Ｂ，３８Ａ，３８Ｂ（金属プレート４０Ａ，４０Ｂ）間に拡大した空間を形成するため、その断面形状は特に限定されるものではないが、一対の起立面と起立面の下端同士を接続した底面とを有する形態であることが好ましい。このようにすれば、ロウ材Ｂの進行経路が急激に変化する結果、ロウ材Ｂの進行を効率的に阻害することができる。

上記実施形態において、環状凹部４２Ａ，４２Ｂがコイニング加工によって形成されたが、これに限定されるものではない。例えば、環状凹部４２Ａ，４２Ｂは、金属プレート４０Ａ，４０Ｂをプレス成形して形成したり、金属プレート４０Ａ，４０Ｂから削り出して形成したりしてもよい。また、上記実施形態においては、コイニング加工することで、環状凹部４２Ａ，４２Ｂの形成された面とは反対側の面が面一に形成されたが、これに限定されるものではなく、例えば、図１３に示す如く、環状凹部４２Ａ，４２Ｂがプレス成形され、環状凹部４２Ａ，４２Ｂの反対側が突出又は膨出してもよい。

上記実施形態において、伝熱プレート２，３が二枚の金属プレート４０Ａ，４０Ｂを重ね合わせた積層体４をプレス成形することで形成されたが、これに限定されない。例えば、伝熱プレート２，３が三枚以上の金属プレート４０Ａ，４０Ｂを重ね合わせた積層体４をプレス成形することで形成されてもよい。また、金属プレート４０Ａ，４０Ｂが三枚以上重ね合わされる場合、環状凹部４２Ａ，４２Ｂが金属プレート４０Ａ，４０Ｂの一方の面に設けられたものに限定されない。例えば、金属プレート４２Ａ，４２Ｂにおける別の金属プレート４２Ａ，４２Ｂと対向する面であって、金属プレート４２Ａ，４２Ｂの両面に対して開口Ｈを包囲する環状凹部４２Ａ，４２Ｂを設けてもよい。

上記実施形態において、金属プレート４０Ａ，４０Ｂの一方の面上に接合防止剤４１を塗布した後、該接合防止剤４１とともに金属プレート４０Ａ，４０Ｂをコイニング加工したが、これに限定されない。例えば、金属プレート４０Ａ，４０Ｂの一方の面をコイニング加工することで環状凹部４２Ａ，４２Ｂを形成し、その一方の面に接合防止剤４１を塗布し、該接合防止剤４１を挟み込むように二枚以上の金属プレート４０Ａ，４０Ｂを重ね合わせるようにしてもよい。

また、上記実施形態において、隣り合う金属プレート４０Ａ，４０Ｂのそれぞれの一方の面に接合防止剤４１を塗布し、これらを挟み込むように金属プレート４０Ａ，４０Ｂを重ね合わせて積層体４を作製したが、これに限定されない。例えば、隣り合う金属プレート４０Ａ，４０Ｂの何れか一方に接合防止剤４１を塗布し、他方の金属プレート４０Ａ，４０Ｂを重ね合わせることで積層体４を作製してもよい。

上記実施形態において、金属プレート４０Ａ，４０Ｂによって接合防止剤４１を挟み込んだ積層体４を採用したが、これに限定されない。例えば、接合防止剤４１を挟み込むことなく金属プレート４０Ａ，４０Ｂを直接重ね合わせた積層体４を採用し、該積層体４をプレス成形して伝熱プレート２，３を形成してもよい。このようにしても、開口Ｈ…を包囲する環状凹部４２Ａ，４２Ｂを設けることで、ロウ材Ｂが環状凹部４２Ａ，４２Ｂよりも奥側に流れ込むことが阻止される。但し、ロウ材Ｂの進行を確実に防止するには、接合防止剤４１が少なくとも環状凹部４２Ａ，４２Ｂ内に配置され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…第二伝熱プレート（伝熱プレート）、４…積層体、２０，３０…第一開口部（開口部）、２１，３１…第二開口部（開口部）、２２，３２…第三開口部（開口部）、２３，３３…第四開口部（開口部）、２４，３４…凹条、２５，３５…凸条、２６，３６…伝熱部、２７，３７…嵌合部、２８Ａ，２８Ｂ，３８Ａ，３８Ｂ…隔壁体、４０Ａ，４０Ｂ…金属プレート、４１…接合防止剤、４２Ａ，４２Ｂ…環状凹部、Ａ１…四角形状の領域（伝熱部になる領域）、Ａ２…環状の領域（嵌合部になる領域）、Ｂ…ロウ材、Ｈ…熱交換媒体、Ｃ…被熱交換媒体、Ｈ…開口、Ｒ１，Ｒ２…第一通路、Ｒ３，Ｒ４…第二通路、Ｓ…欠損部、Ｘ…第一流路、Ｙ…第二流路

Claims (4)

1. 少なくとも四箇所に開口部を有する複数の伝熱プレートを備え、各伝熱プレートは、互いに重ね合わされた二つ以上の隔壁体を含み、少なくとも四箇所に開口を有する二枚以上の金属プレートを重ね合わせた積層体をプレス成形することで、各金属プレートが隔壁体になって表裏両面に凹条及び凸条を有する形態に形成され、積層された複数の伝熱プレートの外縁部及び開口部周辺が隣り合う伝熱プレートの外縁部及び開口部周辺に対してロウ付けされることで、熱交換媒体を流通させる第一流路と被熱交換媒体を流通させる第二流路とが各伝熱プレートを境にして交互に形成され、且つ、四箇所の開口部のそれぞれが連なって、第一流路に対して熱交換媒体を流出入させる一対の第一通路が形成されるとともに、第二流路に対して被熱交換媒体を流出入させる一対の第二通路が形成されたプレート式熱交換器において、単一の伝熱プレートを構成すべく隣り合う隔壁体のうちの少なくとも何れか一方の隔壁体は、相手方の隔壁体と対向する面上に開口を包囲する環状凹部を有することを特徴とするプレート式熱交換器。
2. 環状凹部は、単一の伝熱プレートを構成すべく隣り合う隔壁体のそれぞれに設けられ、相手方の隔壁体の環状凹部と対向するよう配置されている請求項１に記載のプレート式熱交換器。
3. 環状凹部は、コイニング加工により形成されている請求項１又は請求項２に記載のプレート式熱交換器。
4. 環状凹部内には、ロウ材の進行を抑制する接合防止剤が配置されている請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のプレート式熱交換器。

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