JP2005221222A - 熱交換用プレート及び熱交換ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 表面の凹凸パターンを適切に配置して、流れ関係の設定に柔軟性を与えつつ、流体に対する熱伝達性能を十分に確保し、高い熱交換効率を得られる熱交換用プレートを提供する。
【解決手段】 金属製略板状体に主隆起部２と中間隆起部３が多数配置される凹凸パターンを形成して熱交換用プレート１とし、他のプレートと同じ面同士を向い合わせにして一部当接させた複数並列状態で一体化すると、各隆起部の並び方向のそれぞれについて略同じ凹凸形状の繰返しとなる面形状に応じた隙間がプレート間に生じることから、この隙間が縦及び横方向へ連続し、且つ互いに直交する直線状流路をなすこととなり、熱交換用流体の流れ関係が並流、向流、及び直交流のいずれの場合も熱交換用流体の流れに略同じ挙動を与えることができ、低圧力損失でスムーズに熱伝達を行わせて効率よく熱交換が行え、熱交換器設計の自由度を高くできる。
【選択図】 図２

Description

本発明は金属薄板を成形して得られ、複数並列状態で一体化して熱交換器とされる熱交換用プレートに関し、特に、複数一体化された状態において熱交換を行う各熱交換用流体の流れの向きが並流、向流、及び直交流のいずれでも熱交換用流体を表裏各面でスムーズに流して効率よく熱交換が行える熱交換用プレート、及びこれを複数組合わせた熱交換ユニットに関する。

高温流体と低温流体との間で熱の授受（熱交換）を行わせる熱交換器の使用にあたり、熱伝達率を大きくして熱交換性能を高めたい場合には、従来からプレート式の熱交換器が多く用いられていた。このプレート式の熱交換器は、複数の略板状のプレートを平行に所定間隔で重ね合せ、各プレート間をそれぞれ流路として、各流路にはプレート一枚おきに高温流体と低温流体を交互に流して、各プレートを介して熱交換させる構造である。このような従来のプレート式の熱交換器の一例として、特開昭５３−５６７４８号公報に記載されるものがある。

このような従来のプレート式の熱交換器では、プレート間を一定間隔に保つと共に流体の通路部として区画する弾性素材製のパッキンが各プレート間に配設されている。ただし、各プレート間を流れる各熱交換用流体の圧力が高い場合、流体圧力でパッキンが変形し、流体同士の隔離を維持できなくなったり、プレート間隔が変ったりして熱交換を有効に行えなくなる危険性があるため、パッキンの耐えうる圧力範囲でしか熱交換用流体を用いることができないという問題があった。

このため、近年、パッキン等を用いず、所定間隔で配置された金属薄板製の各プレート端部を互いに溶接で直接接合して、各プレートの表裏両側に熱交換用流体の流路となる隙間部を形成しつつプレートを一体化する構成の熱交換器が提案されており、特に本発明者の発明した例として、金属薄板製のプレートを複数並列状態とし、各プレート間に隙間を生じさせつつ各プレート周端同士を熱交換用流体流通用の開口部分を除き溶接して各プレートを一体化し、さらに各プレートの一の開口部分側端部に終端板を一体に溶接して一の開口部分周囲を終端板で取囲んだ状態とした熱交換ユニットが、特開２００３−１９４４９０号公報に開示されている。
特開昭５３−５６７４８号公報 特開２００３−１９４４９０号公報

従来の熱交換器（熱交換ユニット）は前記各特許文献に示される構成となっており、プレートの凹凸パターンは各熱交換用流体の流れ方向に対して最も好ましい熱伝達性能が得られる形状及び配置とされていた。熱交換を行う流体同士の流れの関係は、プレートを用いる熱交換器では並流、向流、又は直交流とされる場合が多いが、従来の凹凸パターンは並流、向流、及び直交流それぞれに最適化されたものとなっているため、プレートを当初想定していた熱交換用流体同士の流れ関係と異なるものに適用しようとすると、流動状態の変化で熱伝達性能が低下し、熱交換効率の悪化を招いたり、圧力損失が増加したりする場合が多かった。このため、熱交換用流体の各流れ関係に対応した専用の凹凸パターンを有するプレートとなることでコスト的に無駄が多くなるという課題を有していた。

また、従来のプレート式熱交換器では、熱交換用流体は狭い流入口から流入した後、プレート面一杯まで広がって流れ、再び狭い流出口に集まるように流れる状態となっており、流体をプレート各部へ適切に導くために、プレートには流入拡散部、主伝熱部、及び流出凝縮部の三つの凹凸パターンが配設されていた。しかし、一般に流体の案内性能を重視した凹凸パターンとされる流入拡散部及び流出凝縮部では熱伝達の点で能力が十分とはいえず、これらの部位での伝熱性能が期待できないため、結果的に伝熱に使用される有効面積はプレート全体の面積と比べてかなり小さくなっており、占有スペースやコストの点で無駄が生じるという課題を有していた。

本発明は前記課題を解消するためになされたもので、表面の凹凸パターンを適切に配置して、流れ関係の設定に柔軟性を与えつつ、流体に対する熱伝達性能を十分に確保し、高い熱交換効率を得られる熱交換用プレート、並びに当該熱交換用プレートを適切に組合わせて所望の熱交換特性が得られる熱交換ユニットを提供することを目的とする。

本発明に係る熱交換用プレートは、所定の凹凸パターンを有する金属製略板状体で形成され、複数並列状態で配設されて熱交換器を構成し、表面側で接する一の熱交換用流体と裏面側で接する他の熱交換用流体との間で熱交換を行わせる熱交換用プレートにおいて、前記凹凸パターンとして、一方の面側に略四角錐状又は略四角錐台状に隆起した状態として形成され、略四角錐の各錐面を隣接する他の略四角錐状又は略四角錐台状部分の錐面と対向させる配置状態として各錐面のある縦横方向へ同じ所定ピッチで多数成型される主隆起部と、隣合う前記主隆起部の対向する錐面間の各中間部分を、対向する二錐面の各稜線の交差する各交差部を最低高さ位置、前記各交差部間の中間位置を頂部として、主隆起部の頂部より低い所定高さまで略山型に隆起させて形成される中間隆起部とを備えるものである。

このように本発明によれば、金属製略板状体に主隆起部と中間隆起部が多数配置される凹凸パターンを形成して熱交換用プレートとし、他のプレートと同じ面同士を向い合わせにし、且つ前記主隆起部の頂部同士、又は主隆起部と中間隆起部に挟まれた交差部の裏面側にあたる凸部同士を当接させた複数並列状態で一体化すると、隆起部の並び方向のそれぞれについて略同じ凹凸形状の繰返しとなる面形状に応じた隙間がプレート間に生じることにより、各隆起部に挟まれた隙間が、各隆起部の並ぶ縦及び横方向へそれぞれ拡大縮小を繰返しながら直線状に連続し、且つ互いに直交する直線状流路をなすこととなり、これらの直線状流路を熱交換用流体流れ方向に一致又は直交させて、熱交換用流体の流れ関係が並流、向流、及び直交流いずれの場合も熱交換用流体の流れに略同じ挙動を与えることができ、各熱交換用流体の流れがいずれの向きの組合わせであっても低圧力損失でスムーズに熱伝達を行わせて効率よく熱交換が行え、熱交換器設計の自由度を高くでき、汎用性に優れる。また、熱交換用流体がプレートに沿って縦横に自由に流れることができ、且つ、各流れ方向に関わりなく等しい伝熱性能が得られることから、熱交換用流体をプレート各部に行渡らせつつプレートの面積全てを有効な伝熱部分として寄与させることができ、結果的に単位面積あたりの伝熱量を大きく増大させられ、高性能化が図れる。さらに、プレートの凸部分同士が接することでプレートを一体化させた状態での強度が大きく向上し、熱交換用流体同士の圧力差が大きい状態にも対応してプレート間隔を維持でき、耐圧性能を高められる。

また、本発明に係る熱交換用プレートは必要に応じて、当該熱交換用プレートをなす矩形状又は方形状の略板状体各辺に対し前記各主隆起部の稜線配列方向が平行又は直角をなす凹凸パターン配置として形成されるものである。
このように本発明によれば、プレートの凹凸パターンを各主隆起部の稜線配列方向がプレート各辺と平行又は直角となる配置とし、プレート各辺を水平又は垂直方向にそれぞれ一致させて支持すると、プレート間の流路部分となる凹部分から中間隆起部にかけての領域が斜めに傾斜した状態が得られることにより、プレートに沿って流れる熱交換用流体が斜め向きに進んで分岐、合流しつつプレート各部へ広がることとなり、熱交換用流体をプレート全体に広く行渡らせてプレートと流体間の熱伝達を促し、熱交換効率を高められる。

また、本発明に係る熱交換用プレートは、所定の凹凸パターンを有する金属製略板状体で形成され、複数並列状態で配設されて熱交換器を構成し、表面側で接する一の熱交換用流体と裏面側で接する他の熱交換用流体との間で熱交換を行わせる熱交換用プレートにおいて、前記凹凸パターンとして、一方の面側に略四角錐状又は略四角錐台状に隆起した状態として形成され、当該略四角錐状又は略四角錐台状部分の各稜線を隣接する他の略四角錐状又は略四角錐台状部分の稜線と連続させる配置状態として各稜線のある縦横方向へ同じ所定ピッチで多数成型される隆起部と、当該隆起部に囲まれる中間位置で、隆起部の各錐面を隣合う隆起部の錐面と交わる位置まで前記隆起方向と逆向きに延長して略四角錐状又は略四角錐台状の凹み部分として成型される凹部とを備え、他方の面側で前記凹部の反対側にあたる部位が前記隆起部を、隆起部の反対側にあたる部位が凹部をそれぞれなして、表裏で同じパターン形状とされるものである。

このように本発明によれば、金属製略板状体に隆起部と凹部が多数配置される凹凸パターンを形成して熱交換用プレートとし、他のプレートと同じ面同士を向い合わせにし、表裏の各隆起部の頂部同士を当接させた複数並列状態で一体化すると、隆起部の並び方向のそれぞれについて略同じ凹凸形状の繰返しとなる面形状に応じた隙間がプレート間に生じることにより、隙間が各隆起部の並ぶ縦及び横方向へそれぞれ拡大縮小を繰返しながら直線状に連続し、且つ互いに直交する直線状流路をなすこととなり、これらの直線状流路を熱交換用流体流れ方向に一致又は直交させて、熱交換用流体の流れ関係が並流、向流、及び直交流いずれの場合も熱交換用流体の流れに略同じ挙動を与えることができ、各熱交換用流体の流れがいずれの向きの組合わせであっても低圧力損失でスムーズに熱伝達を行わせて効率よく熱交換が行え、熱交換器設計の自由度を高くでき、汎用性に優れる。また、熱交換用流体がプレートに沿って縦横に自由に流れることができ、且つ、各流れ方向に関わりなく等しい伝熱性能が得られることから、熱交換用流体をプレート各部に行渡らせつつプレートの面積全てを有効な伝熱部分として寄与させることができ、結果的に単位面積あたりの伝熱量を大きく増大させられ、高性能化が図れる。さらに、プレートの凸部分同士が接することでプレートを一体化させた状態での強度が大きく向上し、熱交換用流体同士の圧力差が大きい状態にも対応してプレート間隔を維持でき、耐圧性能を高められる。

また、本発明に係る熱交換ユニットは、前記熱交換用プレートを、プレートをなす矩形状又は方形状の略板状体各辺に対し前記各主隆起部又は隆起部の稜線配列方向が平行又は直角をなす凹凸パターン配置として形成される一のプレートと、前記各辺に対し前記稜線連続方向が約４５°傾いた凹凸パターン配置として形成される他のプレートとの二種類用い、前記一のプレートと他のプレートとを所定の枚数毎に組合わせを変えつつ複数並列させ、一体化させて得られるものである。

このように本発明によれば、凹凸パターンをなす複数の主隆起部又は隆起部の稜線配列方向が互いに異なる二種類のプレートを適宜組合わせて並列一体化し、ユニット全体としては二種類のプレートの異なる熱交換特性を合成した特性が得られることにより、プレートの組合わせを変えてユニット全体としての熱交換特性を調整できることとなり、所望の熱交換特性を比較的容易に付与でき、熱交換用流体の種類・状態やその流量、熱交換器の用途等に応じてそれぞれ最適な特性を有して効率の面でも優れる熱交換器を構成できる。

（本発明の第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態を図１ないし図５に基づいて説明する。図１は本実施の形態に係る熱交換用プレートの概略構成図、図２は本実施の形態に係る熱交換用プレートの要部拡大平面図、図３は図２のＡ−Ａ断面図、Ｂ−Ｂ断面図、及びＣ−Ｃ断面図、図４は図２のＤ−Ｄ断面図及びＥ−Ｅ断面図、図５は本実施の形態に係る熱交換用プレートの並列組合わせ状態におけるプレート間の一方の隙間及び他方の隙間の構成説明図である。

前記各図において本実施の形態に係る熱交換用プレート１は、略矩形状の金属製略板状体で形成され、プレス成型される凹凸パターンとして、一方の面側に略四角錐台状に隆起した状態として形成され、略四角錐台の各錐面を隣接する他の略四角錐台状部分の錐面と対向させる配置状態として各錐面のある縦横方向へ同じ所定ピッチで多数成型される主隆起部２と、隣合う前記主隆起部２の対向する錐面間の各中間部分を、対向する二錐面の各稜線２ｂの交差する各交差部３ａを最低高さ位置、前記各交差部３ａ間の中間位置を頂部３ｂとして、主隆起部２の頂部２ａより低い所定高さまで略山型に隆起させて形成される中間隆起部３とを備える構成である。

前記熱交換用プレート１は、略四角錐台状をなす各主隆起部２の稜線２ｂ配列方向が略矩形状のプレートの各辺に対しほぼ４５°傾いた凹凸パターン配置として形成される構成となっているが、これに限らず、各主隆起部２の稜線２ｂ配列方向がプレート各辺に対し任意の角度をなすように設定した凹凸パターン配置として形成される構成としてもかまわない。

この熱交換用プレート１は、同形状の別のプレートと同じ面同士を向い合わせ、前記主隆起部２の頂部２ａ同士、又は主隆起部２と中間隆起部３とに囲まれた各交差部３ａの裏側の凸部分同士を当接させた複数並列状態で一体化され、当接箇所以外の各プレート間に熱交換用流体が流通可能な隙間を有する熱交換器を構成するものであり、プレート表面側で接する一の熱交換用流体と裏面側で接する他の熱交換用流体との間で熱交換を行わせる。

プレートを重ね合せた状態では、各隆起部２、３の隆起した側の隙間４で、主隆起部２より隆起高さの低い中間隆起部３同士、及びさらに低い交差部３ａ同士がそれぞれ所定の間隔で対向する状態となっており、これら中間隆起部３間と交差部３ａ間に生じている各隙間が連通して直線状の流路をなしている。これらの流路は中間隆起部３間より交差部３ａ間で流路断面積が大きくなっており、各流路は拡大、縮小を繰返しながら直線状に連続し、且つ互いに交差・連通している（図５（Ａ）参照）。

一方、各隆起部２、３の隆起側と反対側の隙間５においては、主隆起部２より低い高さの中間隆起部３間の隙間が主隆起部２間に生じる空間同士を連通させる状態となっており、直線状の流路が形成される。これらの流路は中間隆起部３間より主隆起部２間で流路断面積が大きくなっており、各流路は拡大、縮小を繰返しながら主隆起部２の並んだ方向に直線状に連続し、且つ互いに交差・連通している（図５（Ｂ）参照）。

次に、本実施の形態に係る熱交換用プレートを用いた熱交換器の使用状態について説明する。熱交換用プレート１が複数並列状態で一体に組合わされたユニット化状態では、各隆起部２、３の隆起した側の隙間４に一方の熱交換用流体を流入・流出させる一方、前記隙間４と熱交換用プレート１を隔てて位置する各隆起部２、３の隆起側と反対側の隙間５に、他の熱交換用流体を流通させると、二つの熱交換用流体の間で熱交換が行えることとなる。

各プレート間の隙間４、５が各隆起部形状に対応して、各隆起部２、３の並ぶ縦横各方向のそれぞれについて直線状に連続する状態となっており、隙間４、５にそれぞれ流通させる二つの熱交換用流体の流れ関係が並流、向流、又は直交流のいずれの場合でも、流れについて熱交換用流体に略同じ条件を与えられ、流体がいずれの向きの組合わせであってもスムーズに隙間４、５を流通させて効率よく熱交換が行えることとなる。また、熱交換用流体は拡大、縮小を繰返して連続する独特な形状の流路を通過することで、プレートに対し効果的に熱伝達を行え、流体間での熱交換効率が向上する一方、流路における圧力損失は抑えられた状態となっている。
さらに、プレートの凸状部分同士が接していることで強度が大きく向上しており、プレート間に高い圧力が加わってもプレート間隔の変化が抑えられ、熱交換用流体同士の圧力差が大きい状態にも対応できる。

このように、本実施の形態に係る熱交換用プレートにおいては、略矩形状の金属製略板状体に主隆起部２と中間隆起部３が多数配置される凹凸パターンを形成して熱交換用プレート１とし、他のプレートと同じ面同士を向い合わせにし、且つ主隆起部２の頂部２ａ同士、又は主隆起部２と中間隆起部３に挟まれた交差部３ａの裏面側にあたる凸部同士を当接させた複数並列状態で一体化すると、各隆起部の並び方向のそれぞれについて略同じ凹凸形状の繰返しとなる面形状に応じた隙間４、５がプレート間に生じることから、各隆起部に挟まれた隙間４、５が、各隆起部２、３の並ぶ縦及び横方向へそれぞれ拡大縮小を繰返しながら直線状に連続し、且つ互いに直交する直線状流路をなすこととなり、熱交換用流体の流れ関係が向流、直交流いずれの場合も熱交換用流体の流れに略同じ挙動を与えることができ、各熱交換用流体がいずれの向きの組合わせであっても低圧力損失でスムーズに熱伝達を行わせて効率よく熱交換が行え、熱交換器設計の自由度を高くでき、汎用性に優れる。

なお、前記実施の形態に係る熱交換用プレートは、各熱交換用プレート端部を互いに溶接で直接接合することで複数のプレートを一体化して構成される熱交換器への適用のみに限らず、弾性素材製のパッキンが各熱交換用プレート間に配設された状態で複数のプレートを一体化して構成される従来の一般的なプレート式熱交換器にも適用することができる。

（本発明の第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態を図６及び図７に基づいて説明する。図６は本実施の形態に係る熱交換用プレートの概略構成図、図７は本実施の形態に係る熱交換用プレートの熱交換用流体流れ状態説明図である。
前記各図において本実施の形態に係る熱交換用プレート１０は、前記第１の実施形態同様、主隆起部１１と、中間隆起部１２からなる凹凸パターン形状として形成される一方、異なる点として、各主隆起部１１の稜線１４配列方向が熱交換プレート１０各辺に対し平行又は直角となる凹凸パターン配置とされる構成を有するものである。

前記熱交換用プレートの凹凸パターン形状は、前記第１の実施形態同様、主隆起部１１の対向する錐面間で主隆起部１１の頂部１３より低い所定高さまで中間隆起部１２が隆起した状態となっており、各主隆起部１１の各稜線１４の交差する各交差部１５が主隆起部１１及び中間隆起部１２のいずれにおいても最低高さ位置となっている。

次に、本実施の形態に係る熱交換用プレート上での熱交換用流体の挙動について説明する。前記第１の実施形態同様に熱交換用プレート１０が複数並列状態で一体に組合わされたユニット化状態で、熱交換用プレート１０の表裏両側にはそれぞれ異なる熱交換用流体が互いに向流となる流れ関係で流通しているが、各隆起部１１、１２が隆起している表面側では、各隆起部１１、１２の並ぶ斜め各方向に沿って、交差部１５を中心とする凹部分と中間の高さの中間隆起部１２からなる流体流路が斜めに連続し、これを熱交換用流体が流下する状態（図７実線太矢印方向参照）となっている他、各隆起部１１、１２の隆起側と反対側の裏面側では、主隆起部１１裏側の凹部分と中間隆起部１２裏側部分からなる流体流路が斜めに連続し、これを他の熱交換用流体が流れる状態（図７破線太矢印方向参照）となっており、それぞれ熱交換用流体が斜めに進みながら自然に合流、分岐して熱交換用プレート１０の表裏面各部にもれなくスムーズに行渡ることとなり、熱交換用プレート１０と流体間で効率よく熱伝達が行われる。

このように、本実施の形態に係る熱交換用プレートにおいては、プレートの凹凸パターンを各主隆起部１１の稜線１４配列方向がプレート各辺と平行又は直角となる配置とし、熱交換用プレート１０をその各辺が水平又は垂直方向にそれぞれ一致するようにして支持すると、プレート間の流路部分となる凹部分から中間隆起部１２にかけての領域が斜めに傾斜した状態が得られることから、熱交換用プレート１０に沿って流れる熱交換用流体が斜め向きに進んで分岐、合流しつつプレート各部へ広がることとなり、熱交換用流体を熱交換用プレート１０全体に広く行渡らせてプレートと流体間の熱伝達を促し、熱交換効率を高められる。

なお、前記第１及び第２の各実施の形態に係る熱交換用プレートにおいては、凹凸パターンとして、略四角錐台状に隆起する主隆起部２と、この主隆起部２より低い略山型に隆起する中間隆起部３との組合わせ形状を用いる構成としているが、これに限らず、図８ないし図１０に示すように、略四角錐状又は略四角錐台状に隆起し、且つ各稜線６ａを隣合う稜線と連続させる配置状態として等ピッチで多数配置される隆起部６と、この隆起部６に囲まれる中間位置に略四角錐状又は略四角錐台状の凹み部分として配置される凹部７とからなり、ちょうど隆起部６の反対側にあたる部位が凹部７となる表裏同パターンの成型形状を採用する構成とすることもでき、隆起部６同士を当接させて熱交換用プレート２０を重ね合せた状態では、隙間８で隆起部６間の稜線６ａ同士、及びさらに低い凹部７同士がそれぞれ所定の間隔で対向する状態となっており、これら稜線６ａ間と凹部７間に生じている各隙間が連通して直線状の流路をなしている。これらの流路は稜線６ａ間より凹部７間で流路断面積が大きくなっており、各流路は拡大、縮小を繰返しながら直線状に連続し、且つ互いに交差・連通している（図１０（Ｃ）参照）ことで、前記実施形態同様、隙間８に流通させる二つの熱交換用流体の流れ関係が並流、向流、又は直交流のいずれの場合でも、流れについて熱交換用流体に略同じ条件を与えられ、流体がいずれの向きの組合わせであってもスムーズに隙間８を流通させて効率よく熱交換が行えることとなる。

また、前記第１及び第２の各実施の形態に係る熱交換用プレートにおいて、熱交換用プレートを隔てて流れつつ熱交換を行う二つの熱交換用流体の熱交換用プレートに対する流入出方向とその流れ関係は詳細に規定していないが、略矩形状の熱交換用プレートにおける縦方向端部に一方の流体の流入出部、横方向端部に他方の流体の流入出部を設け、縦方向に一方の流体を流すと共に他方の流体を横方向に流して直交流とする他、熱交換用プレートの横方向端部における各隅部に他方の流体の流入出部を配置し、他方の流体を横から出し入れしつつプレートに沿って縦方向に流し、流体の流れ関係を並流又は向流にしたり、熱交換用プレートの縦方向端部に二つの流体の流入出部を互いに独立させてそれぞれ配設し、縦方向のいずれかの向きに流す一方の流体に対し他方の流体をちょうど逆向きに流して流れ関係を向流としたりなど、熱交換器として用いる場合の用途に合わせて適宜設定してかまわない。

（本発明の第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態を図１１に基づいて説明する。本実施形態においては、本発明の熱交換用プレートを複数並列させた状態で一体化して得られる熱交換ユニットについて説明する。図１１は本実施の形態に係る熱交換ユニットの概略構成図である。
前記各図において本実施の形態に係る熱交換ユニット５０は、前記各実施の形態に係る熱交換用プレート、すなわち、矩形状のプレート各辺に対し各主隆起部２の稜線２ｂ配列方向が約４５°傾いた凹凸パターン配置として形成される第１の熱交換用プレート１と、プレート各辺に対し各主隆起部１１の稜線１４配列方向が平行又は直角をなす凹凸パターン配置として形成される第２の熱交換用プレート１０とを用い、これら第１の熱交換用プレート１と第２の熱交換用プレート１０とを所定の枚数毎に組合わせを変えつつ複数並列させ、一体化させてなる構成である。

この熱交換ユニット５０では、凹凸パターン配置の異なる二種類の熱交換用プレート１、１０を、同一形状のプレートを複数枚まとめた状態で隣り合せに共存させ、プレートの組合わせをユニット中間位置で変えた状態として形成したものとなっている。凹凸パターン配置の違いで熱交換特性の異なっている二種類のプレート群を並列配置することで、ユニット全体としてプレートをそれぞれ単一種類とした場合の中間の特性を得ることができ、この特性に対応する熱交換用流体を使用する際に適切に熱交換を実行でき、熱交換効率の向上が図れることとなる。

このように、本実施の形態に係る熱交換ユニットにおいては、凹凸パターンをなす複数の主隆起部の稜線配列方向が互いに異なる二種類のプレート１、１０を適宜組合わせて並列一体化し、ユニット全体としては二種類のプレートの異なる熱交換特性を合成した特性が得られることから、一種類のプレートの組合わせでは得にくい所望の熱交換特性として効率的に優れた熱交換器を構成できる。

なお、前記実施の形態に係る熱交換ユニットにおいては、二種類の熱交換用プレート１、１０を同じ凹凸パターン配置のプレートごとにまとめた状態で並列一体化させた構成としているが、これに限らず、凹凸パターン配置の異なる複数種類のプレート、例えば、図１に示す凹凸パターン配置の熱交換用プレート１と図６に示す凹凸パターン配置の熱交換用プレート１０の二種類のプレートを、それぞれ交互に重ね合せたり、同一形状のプレート複数枚ごとに異なる形状のプレートを一又は複数枚介在させたりなど、所定枚数毎にプレートの組合わせを細かく変えた状態として形成する構成とすることもでき、凹凸パターン配置の違いで熱交換特性の異なっている複数種類のプレートの並列配置関係を適宜調整することでユニット全体として所望の特性を得やすく、熱交換用流体の種類・状態やその流量、熱交換器の用途等に応じてそれぞれ最適な特性を有して効率の面でも優れる熱交換器を構成できる。

本発明の第１の実施形態に係る熱交換用プレートの概略構成図である。 本発明の第１の実施形態に係る熱交換用プレートの要部拡大平面図である。 図２のＡ−Ａ断面図、Ｂ−Ｂ断面図、及びＣ−Ｃ断面図である。 図２のＤ−Ｄ断面図及びＥ−Ｅ断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る熱交換用プレートの並列組合わせ状態におけるプレート間の一方の隙間及び他方の隙間の構成説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る熱交換用プレートの概略構成図である。 本発明の第２の実施形態に係る熱交換用プレートの熱交換用流体流れ状態説明図である。 本発明の他の実施形態に係る熱交換用プレートの要部拡大平面図である。 図８のＦ−Ｆ断面図及びＧ−Ｇ断面図である。 図８のＨ−Ｈ断面図、Ｉ−Ｉ断面図、及び他の熱交換用プレートの重ね合せ状態説明図である。 本発明の第３の実施形態に係る熱交換ユニットの概略構成図である。

符号の説明

１、１０、２０ 熱交換用プレート
２、１１ 主隆起部
２ａ、１３ 頂部
２ｂ、１４ 稜線
３、１２ 中間隆起部
３ａ、１５ 交差部
３ｂ 頂部
４、５ 隙間
６ 隆起部
６ａ 稜線
７ 凹部
８ 隙間
５０ 熱交換ユニット

Claims (4)

1. 所定の凹凸パターンを有する金属製略板状体で形成され、複数並列状態で配設されて熱交換器を構成し、表面側で接する一の熱交換用流体と裏面側で接する他の熱交換用流体との間で熱交換を行わせる熱交換用プレートにおいて、
   前記凹凸パターンとして、一方の面側に略四角錐状又は略四角錐台状に隆起した状態として形成され、略四角錐の各錐面を隣接する他の略四角錐状又は略四角錐台状部分の錐面と対向させる配置状態として各錐面のある縦横方向へ同じ所定ピッチで多数成型される主隆起部と、
   隣合う前記主隆起部の対向する錐面間の各中間部分を、対向する二錐面の各稜線の交差する各交差部を最低高さ位置、前記各交差部間の中間位置を頂部として、主隆起部の頂部より低い所定高さまで略山型に隆起させて形成される中間隆起部とを備えることを
   特徴とする熱交換用プレート。
2. 前記請求項１に記載の熱交換用プレートにおいて、
   当該熱交換用プレートをなす矩形状又は方形状の略板状体各辺に対し前記各主隆起部の稜線配列方向が平行又は直角をなす凹凸パターン配置として形成されることを
   特徴とする熱交換用プレート。
3. 所定の凹凸パターンを有する金属製略板状体で形成され、複数並列状態で配設されて熱交換器を構成し、表面側で接する一の熱交換用流体と裏面側で接する他の熱交換用流体との間で熱交換を行わせる熱交換用プレートにおいて、
   前記凹凸パターンとして、一方の面側に略四角錐状又は略四角錐台状に隆起した状態として形成され、当該略四角錐状又は略四角錐台状部分の各稜線を隣接する他の略四角錐状又は略四角錐台状部分の稜線と連続させる配置状態として各稜線のある縦横方向へ同じ所定ピッチで多数成型される隆起部と、
   当該隆起部に囲まれる中間位置で、隆起部の各錐面を隣合う隆起部の錐面と交わる位置まで前記隆起方向と逆向きに延長して略四角錐状又は略四角錐台状の凹み部分として成型される凹部とを備え、
   他方の面側で前記凹部の反対側にあたる部位が前記隆起部を、隆起部の反対側にあたる部位が凹部をそれぞれなして、表裏で同じパターン形状とされることを
   特徴とする熱交換用プレート。
4. 前記請求項１ないし３のいずれかに記載の熱交換用プレートを、プレートをなす矩形状又は方形状の略板状体各辺に対し前記各主隆起部又は隆起部の稜線配列方向が平行又は直角をなす凹凸パターン配置として形成される一のプレートと、前記各辺に対し前記稜線連続方向が約４５°傾いた凹凸パターン配置として形成される他のプレートとの二種類用い、
   前記一のプレートと他のプレートとを所定の枚数毎に組合わせを変えつつ複数並列させ、一体化させて得られることを
   特徴とする熱交換ユニット

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