プレート式熱交換器
【課題】 熱影響で伝熱プレートが伸縮しても、伝熱プレート同士が溶着された溶着封止部又はその近傍に亀裂が入るのを抑制することができ、製品寿命の延命を図ることのできるプレート式熱交換器を提供する。
【解決手段】 積層された伝熱プレート間に各伝熱プレートを境にして第一流路と第二流路とが交互に形成され、第一流路及び第二流路の少なくとも何れか一方が、伝熱プレート同士を溶着した溶着封止部で画定されたプレート式熱交換器であって、伝熱プレートは、前記流路側で溶着封止部に沿うように、該伝熱プレートの面方向の伸縮を吸収する伸縮吸収部が形成され、伸縮吸収部は、溶着封止部から傾斜した外側立上部と、流路内部側の領域から傾斜した内側立上部とを備え、外側立上部と内側立上部とが溶着封止部に沿った曲げ稜線を形成する一つ以上の曲部を介して接続されて構成されている。
【解決手段】 積層された伝熱プレート間に各伝熱プレートを境にして第一流路と第二流路とが交互に形成され、第一流路及び第二流路の少なくとも何れか一方が、伝熱プレート同士を溶着した溶着封止部で画定されたプレート式熱交換器であって、伝熱プレートは、前記流路側で溶着封止部に沿うように、該伝熱プレートの面方向の伸縮を吸収する伸縮吸収部が形成され、伸縮吸収部は、溶着封止部から傾斜した外側立上部と、流路内部側の領域から傾斜した内側立上部とを備え、外側立上部と内側立上部とが溶着封止部に沿った曲げ稜線を形成する一つ以上の曲部を介して接続されて構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換媒体と被熱交換媒体とを熱交換させるためのプレート式熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、プレス成形された複数の伝熱プレートが積層され、伝熱プレート間に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が知られている。
【０００３】
かかるプレート式熱交換器には、種々のタイプのものがあり、例えば、伝熱プレートの密接する部分同士をロウ付けやレーザー溶接等で線状又は帯状に溶着して溶着封止部を形成し、その溶着封止部によって第一流路及び第二流路を画定したものがある。また、二枚の伝熱プレートを線状又は帯状に溶着して溶着封止部を形成し、該溶着封止部によって第一流路又は第二流路の何れか一方が伝熱プレート間（内部）に画定された伝熱カセットを複数積層したものもある。かかるプレート式熱交換器は、複数の伝熱カセット間にガスケットを介設して伝熱カセット（伝熱プレート）間に第一流路又は第二流路の何れか他方が形成されている。
【０００４】
これらのプレート式熱交換器は、伝熱プレート同士が溶着によって強固に固定されて剛性が高い上に、第一流路及び第二流路の少なくとも何れか一方が、ガスケットを介在させることなく伝熱プレート同士の溶着（溶着封止部）によって画定されるため、例えば、流通させる熱交換媒体或いは被熱交換媒体の圧力が高圧である場合や、ガスケットを劣化させるような熱交換媒体或いは被熱交換媒体を流通させる場合等に好適であるとして採用されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１０６７８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記構成のプレート式熱交換器は、熱交換に伴う温度変化の影響や、熱交換媒体或いは被熱交換媒体の流通に伴う圧力変化等で伝熱プレートが面方向に伸縮し、その伸縮によって伝熱プレートの溶着封止部或いはその近傍に亀裂が入ってしまう場合があった。すなわち、上記構成のプレート式熱交換器は、第一流路及び第二流路の少なくとも何れか一方を画定すべく、伝熱プレート同士が溶着によって強固に固定されているため、温度変化等によって伝熱プレートが伸縮を繰り返すと、強固に固定された溶着封止部或いはその近傍に局部的な応力が繰り返し応力として集中的に作用して疲労破壊してしまう場合があった。
【０００６】
このような問題は、伝熱プレート同士を溶着したプレート式熱交換器にとっては致命的な問題である。すなわち、上記構成のプレート式熱交換器は伝熱プレートを溶着して恒久的な構造とされているため、上述の如く疲労破壊（亀裂）が生じると補修することは非常に困難である。
【０００７】
そこで、本発明は、かかる実情に鑑み、熱交換に伴う温度変化や熱交換媒体或いは被熱交換媒体の流通に伴う圧力変化等で伝熱プレートが伸縮しても、伝熱プレート同士が溶着された溶着封止部又はその近傍に亀裂が入るのを抑制することができ、製品寿命の延命を図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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るプレート式熱交換器は、プレス成形された複数の伝熱プレートが積層され、伝熱プレート間に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、第一流路及び第二流路の少なくとも何れか一方の流路が、伝熱プレート同士を線状又は帯状に溶着した溶着封止部で画定されたプレート式熱交換器であって、前記伝熱プレートは、前記流路側で溶着封止部に沿うように、該伝熱プレートの面方向の伸縮を吸収する伸縮吸収部が形成され、該伸縮吸収部は、溶着封止部から傾斜して立ち上がる外側立上部と、流路内部側の領域から傾斜して立ち上がる内側立上部とを備え、外側立上部と内側立上部とが溶着封止部に沿った曲げ稜線を形成する一つ以上の曲部を介して直接的又は間接的に接続されて構成されていることを特徴とする。なお、ここで「曲げ稜線」とは、伝熱プレートを曲げられることで出来る線を意味し、例えば、伝熱プレートが屈曲されて実際に形成される線（実際の稜線）は勿論のこと、伝熱プレートが丸みを持たせて曲げられて形成される頂部上に延びる頂線（概念的な稜線）を含む概念である。
【０００９】
上記構成のプレート式熱交換器によれば、熱交換に伴う温度変化や熱交換媒体或いは被熱交換媒体の流通に伴う圧力変化等によって伝熱プレートが面方向に伸縮する際に、伸縮吸収部を構成する外側立上部、内側立上部、及び曲部がバネの如く弾性変形することになる。これにより、伝熱プレートの伸縮が繰り返し発生しても、溶着封止部又はその近傍に対して過大な繰り返し応力が直接的且つ集中的に作用するのを防止することができ、溶着封止部又はその近傍で疲労破壊（亀裂）が発生するのを抑制することができる。
【００１０】
本発明の一態様として、前記伸縮吸収部は、外側立上部と内側立上部とが溶着封止部と直交する方向に並ぶ複数の曲部を介して接続されて構成されていることが好ましい。このように複数の曲部を介在させれば、伝熱プレートの伸縮を各曲部に分散させることができ、吸収できる伝熱プレートの伸縮量を大きくすることができる。また、上述の如く、伝熱プレートの伸縮が各曲部に分散されるので、各曲部に発生する応力を小さくすることができ、曲部での疲労破壊についても抑制することができる。
【００１１】
そして、前記伸縮吸収部は、前記曲部の配置パターンの異なる複数の分割吸収部が溶着封止部の長手方向に交互に設けられて形成されてもよい。このようすれば、伝熱プレートの伸縮を吸収することができる上に、各分割吸収部における曲部の配置パターンの相違で、伝熱プレート（当該プレート式熱交換器）の剛性を高めることもできる。
【００１２】
また、前記伸縮吸収部は、外側立上部及び内側立上部が、溶着封止部の略全周に沿って形成されるとともに、溶着封止部の略全周に沿った曲げ稜線を形成する曲部を介して接続されてもよい。このようにすれば、伸縮吸収部を複雑な形状にすることなく伝熱プレートの伸縮を吸収することができる。
【００１３】
そして、前記伸縮吸収部は、隣接する伝熱プレートに対して非接触になるように形成されてもよい。このようにすれば、伝熱プレートの伸縮に伴って伸縮吸収部（曲部）が変形したとしても、隣接する伝熱プレートの伸縮吸収部同士が干渉することがなく、各伸縮吸収部（曲部）における変形の円滑性を確実に確保することができる。
【発明の効果】
【００１４】
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、熱交換に伴う温度変化や熱交換媒体或いは被熱交換媒体の流通に伴う圧力変化等で伝熱プレートが伸縮しても、伝熱プレート同士が溶着された溶着封止部又はその近傍に亀裂が入るのを抑制することができ、製品寿命の延命を図ることができるという優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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、添付図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
本実施形態に係るプレート式熱交換器（以下、単に熱交換器という。）は、図１及び図２に示す如く、プレス成形された複数の伝熱プレート１０ａ，１０ｂを積層して構成されたもので、該伝熱プレート１０ａ，１０ｂ間に各伝熱プレート１０ａ，１０ｂを境にして熱交換媒体ａを流通させる第一流路Ａと被熱交換媒体ｂを流通させる第二流路Ｂとが交互に形成されている。そして、該熱交換器１は、前記第一流路Ａ及び第二流路Ｂの少なくとも何れか一方が、伝熱プレート１０ａ，１０ｂ同士を線状又は帯状に溶着した溶着封止部ＷＬ（図３参照）で画定されており、本実施形態においては、前記第一流路Ａが溶着封止部ＷＬによって画定される一方、第二流路Ｂが伝熱プレート１０ａ，１０ｂ間に介設された後述する第一ガスケットＧ１によって画定されている。
【００１７】
より具体的に説明すると、本実施形態に係る熱交換器１は、伝熱プレート１０ａ，１０ｂが二枚一組で溶着され、内部に流体からなる熱交換媒体ａ、又は被熱交換媒体ｂの何れか一方を流通させる流路を形成した複数の伝熱カセット１０と、積層された複数の伝熱カセット１０間に熱交換媒体ａ、又は被熱交換媒体ｂの何れか他方を流通させる流路を形成すべく、複数の伝熱カセット１０間に介設される第一ガスケットＧ１と、積層状態にある伝熱カセット１０を挟み込む一対のフレームＦａ，Ｆｂとを備える。
【００１８】
これにより、本実施形態に係る熱交換器１は、伝熱カセット１０内（伝熱カセット１０を構成する二枚の伝熱プレート１０ａ，１０ｂ間）に熱交換媒体ａ、又は被熱交換媒体ｂの何れか一方を流通させる流路Ａが形成され、伝熱カセット１０間（隣接する伝熱カセット１０の伝熱プレート１０ａ，１０ｂ間）に熱交換媒体ａ、又は被熱交換媒体ｂの何れか他方を流通させる流路Ｂが形成されている。なお、本実施形態においては、伝熱カセット１０内に熱交換媒体ａを流通させる一方、伝熱カセット１０間に被熱交換媒体ｂを流通させるようにしている。従って、以下の説明においては、伝熱カセット１０内の流路Ａを第一流路といい、伝熱カセット１０間の流路Ｂを第二流路ということとする。
【００１９】
ここで伝熱カセット１０を構成する伝熱プレート１０ａ，１０ｂについて具体的に説明すると、各伝熱プレート１０ａ，１０ｂは、チタンやステンレス等からなる平面視略長方形状の平板をプレス成形したもので、図３に示す如く、四隅に円形状の開口１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄが形成されるとともに、表裏に多数の凹部及び凸部が形成されている。
【００２０】
伝熱プレート１０ａ，１０ｂに形成された主要な凹部（凸部）として、伝熱プレート１０ａ，１０ｂ同士を溶着して封止するための封止用凹部１５，１６（第一封止用凹部１５、第二封止用凹部１６）や、ガスケットＧ１，Ｇ２を配設するためのガスケット配設用凹部１７ａ，１７ｂ、第一流路Ａ及び第二流路Ｂの内部を凹凸にするための流路用の凹部及び凸部（図示省略）等が形成されている。なお、上述の如く、各伝熱プレート１０ａ，１０ｂはプレス成形されたものであるため、何れか一方の面に形成された凹部の反対面側はそれに対応した凸部となり、凸部の反対面側はそれに対応した凹部になっている。また、伝熱カセット１０を構成する二枚の伝熱プレート１０ａ，１０ｂは、互いに重ね合わされて伝熱カセット１０を構成するため、重ね合わせ方向から見た前記封止用凹部１５，１６及びガスケット配置用凹部１７ａ，１７ｂの形態は同じであるが、重ね合わせ面を基準にして前記封止用凹部１５，１６及びガスケット配置用凹部１７ａ，１７ｂの凹凸が対称に形成されている。
【００２１】
前記第一封止用凹部１５は、伝熱プレート１０ａ，１０ｂの短手方向の一端側で、且つ長手方向の両端部に位置する二つの開口１１ａ，１１ｂ（第一流入用開口１１ａ、第一流出用開口１１ｂ）を、該伝熱プレート１０ａ，１０ｂ上で包囲するように形成されている。本実施形態に係る第一封止用凹部１５は、伝熱プレート１０ａ，１０ｂに短手方向の他端側から一端側に裾広がりした略台形状の領域を画定し、第一流路Ａの輪郭を形成している。該第一封止用凹部１５は、該凹部の底側ほど狭まるように断面略台形状に形成されている。
【００２２】
また、前記第二封止用凹部１６は、伝熱プレート１０ａ，１０ｂの短手方向の他端側で、且つ長手方向の両端部に位置する残りの二つの開口１１ｃ，１１ｄ（第二流入用開口１１ｃ、第二流出用開口１１ｄ）のそれぞれの周囲に円環状に形成されており、第一封止用凹部１５と同様、該凹部の底側ほど狭まるように断面略台形状に形成されている。
【００２３】
前記第一封止用凹部１５及び第二封止用凹部１６は、何れも伝熱カセット１０の両面（外面）となる各伝熱プレート１０ａ，１０ｂの一方面に形成されている。すなわち、前記第一封止用凹部１５及び第二封止用凹部１６は、伝熱カセット１０を構成すべく二枚の伝熱プレート１０ａ，１０ｂのそれぞれを重ね合わせた状態で、第一封止用凹部１５、及び第二封止用凹部１６の反対側に形成される互いの凸部（封止用凹部１５，１６の底部）同士が密接するように形成されている。
【００２４】
前記ガスケット配設用凹部１７ａ，１７ｂには、第二流路Ｂを画定するための前記第一ガスケットＧ１が配設される第一ガスケット配設用凹部１７ａと、伝熱カセット１０の第一流入用開口１１ａ及び第一流出用開口１１ｂと外部との連通を遮断するためのガスケット（第二ガスケット）Ｇ２が配設される第二ガスケット配設用凹部１７ｂとが設けられている。
【００２５】
第一ガスケット配設用凹部１７ａは、第二流入用開口１１ｃ、及び第二流出用開口１１ｄの両方を、該伝熱プレート１０ａ，１０ｂ上で包囲するように形成されている。本実施形態に係る第一ガスケット配設用凹部１７ａは、伝熱プレート１０ａ，１０ｂに短手方向の一端側から他端側に裾広がりした略台形状の領域を画定し、第二流路Ｂの輪郭を形成している。該第一ガスケット配設用凹部１７ａについても、該凹部の底側ほど狭まるように断面略台形状に形成され、伝熱カセット１０の両面（外面）となる各伝熱プレート１０ａ，１０ｂの一方面に設けられている。なお、本実施形態に係る熱交換器１は、第一流路Ａ及び第二流路Ｂが伝熱プレート１０ａ，１０ｂの長手方向に延びる中心線ＣＬを基準にして鏡像状態で形成されるように構成されている。このため、第一流路Ａを第二流路Ｂと鏡像状態をなす台形状の領域に形成すべく、第一封止用凹部１５のうち、伝熱プレート１０ａ，１０ｂの短手方向の両側に位置する直線部分が、第一ガスケットＧ１は配設するための第一ガスケット配設用凹部１７ａの一部として活用される。
【００２６】
また、前記第二ガスケット配設用凹部１７ｂは、第一流入用開口１１ａ及び第一流出用開口１１ｂのそれぞれの周囲に設けられている。該第二ガスケット配設用凹部１７ｂについても、該凹部の底側ほど狭まるように断面略台形状に形成され、伝熱カセット１０の両面（外面）となる各伝熱プレート１０ａ，１０ｂの一方面に設けられている。
【００２７】
前記流路用の凹部及び凸部は、前記第一封止用凹部１５に包囲される領域、及び第一ガスケット配設用凹部１７ａに包囲される領域に複数設けられている。該複数の流路用の凹部及び凸部は、伝熱プレート１０ａ，１０ｂの長手方向に延びる中心線ＣＬに対して交差方向に延びるように形成され、それぞれが伝熱プレート１０ａ，１０ｂの面方向で交互に形成されている。そして、流路用の凹部及び凸部は、伝熱カセット１０を構成する二枚の伝熱プレート１０ａ，１０ｂは、重ね合わせた状態で、相手側の流路用の凹部及び凸部に対して交差した態様となり、凸部同士が点接触するように形成されている。
【００２８】
前記伝熱カセット１０は、上記構成の二枚の伝熱プレート１０ａ，１０ｂを重ね合わせた状態で、両伝熱プレート１０ａ，１０ｂの第一封止用凹部１５の底部同士が線状又は帯上に溶着され（本実施形態においてはレーザー溶接によって線溶接され）、第一封止用凹部１５の底部同士が封止された溶着封止部ＷＬが形成されるとともに、該溶着封止部ＷＬで画定された第一流路Ａが形成されている。該溶着封止部ＷＬは、第一封止用凹部１５に沿って形成されるため、これによって画定された領域内には第一流入用開口１１ａ、及び第一流出用開口１１ｂが含まれている。これにより、伝熱プレート１０ａ，１０ｂ間で溶着封止部ＷＬによって画定された第一流路Ａは、図４（ａ）に示す如く、伝熱プレート１０ａ，１０ｂの長手方向の一端側にある第一流入用開口１１ａ（第一流入用開口１１ａが連なって形成される第一流入路Ｒ１（図２参照））から流れ込む熱交換媒体ａが台形状の流れを作って、長手方向の他端側にある第一流出用開口１１ｂ（第一流出用開口１１ｂ…が連なって形成される下流側の第一流出路Ｒ２（図２参照））から流れ出るように形成されている。また、該伝熱カセット１０は、伝熱プレート１０ａ，１０ｂの第二封止用凹部１６の底部同士も溶着（本実施形態においてはレーザー溶接によって線溶接）されている。これにより、第二流入用開口１１ｃ及び第二流出用開口１１ｄの周囲が封止され、これらの開口１１ｃ，１１ｄと第一流路Ａや外部との連通が遮断されている。なお、図において、線溶接による溶接線を三点鎖線で示している。
【００２９】
図３に戻り、本実施形態に係る伝熱カセット１０（伝熱プレート１０ａ，１０ｂ）には、該伝熱カセット１０内の流路（本実施形態においては第一流路Ａ）側で溶着封止部ＷＬに沿うように、伝熱プレート１０ａ，１０ｂの面方向の伸縮を吸収するための伸縮吸収部２０が形成されている。すなわち、熱交換に伴う温度変化や熱交換媒体ａ或いは被熱交換媒体ｂの流通に伴う圧力変化等で伝熱プレート１０ａ，１０ｂが全体的に伸縮するため、伸縮吸収部２０は、熱交換媒体ａ或いは被熱交換媒体ｂ（本実施形態においては熱交換媒体ａ）の影響を受ける流路内部側（本実施形態においては第一流路Ａの内側）に溶着封止部ＷＬの全長に亘って沿うように形成されている。
【００３０】
ここで伸縮吸収部２０について具体的に説明すると、該伸縮吸収部２０は、図５（ａ）〜（ｃ）に示す如く、溶着封止部ＷＬから傾斜して立ち上がる外側立上部３１，４１と、第一流路Ａの内部側（伸縮吸収部２０よりも内側）の領域から傾斜して立ち上がる内側立上部３２，４２とを備え、外側立上部３１，４１と内側立上部３２，４２とが、溶着封止部ＷＬに沿った曲げ稜線ＢＬを形成し且つ溶着封止部ＷＬと直交する方向に間隔を有して配設された二つ以上の曲部５０ａ…，６０ａ…を介して間接的に接続されている。なお、曲げ稜線は、伝熱プレートを曲げられることで出来る線で、図において明確に示しているが、本実施形態においては、曲部５０ａ…，６０ａ…がプレス成形によって丸みを持って形成されることから、ここで言う曲げ稜線ＢＬとは、曲部５０ａ…，６０ａ…の頂部上に延びる頂線を意味するものである。但し、曲部５０ａ…，６０ａ…が屈曲された場合においては、現実に折り曲げ線が形成されるため、その折り曲げ線が曲げ稜線ＢＬとなることは言うまでもない。
【００３１】
本実施形態に係る伸縮吸収部２０は、伝熱カセット１０内の流れを考慮して、溶着封止部ＷＬの長手方向に曲部５０ａ…の配置パターンの異なる第一伸縮吸収部（分割吸収部）３０と第二伸縮吸収部（分割吸収部）４０とが交互に形成されている。なお、伝熱カセット１０を構成する二枚の伝熱プレート１０ａ，１０ｂの伸縮吸収部２０についても、対向する相手方に対して重ね合わせ面（溶着封止部ＷＬを構成する第一封止用凹部１５の底部同士が互いに密接する密接面Ｐ）を基準に断面形状が対称となるように形成されている。
【００３２】
前記第一伸縮吸収部３０は、図５（ｂ）に示す如く、外側立上部（以下、第一外側立上部という。）３１と内側立上部（以下、第一内側立上部という。）３２とが二つの曲部５０ａ…を介して接続されている。具体的には、本実施形態に係る第一伸縮吸収部３０は、封止用凹部１５の底部でもある溶着封止部ＷＬから伝熱カセット１０の外側に向けて傾斜した第一外側立上部３１と、該伸縮吸収部２０よりも第一流路Ａ側の領域（伝熱プレート１０ａ，１０ｂの内側の領域）から伝熱カセット１０の外側に向けて傾斜した第一内側立上部３２と、第一外側立上部３１と第一内側立上部３２とを接続し、これらの間で前記密接面Ｐと同方向に延びるように平坦に形成された接続部３３とで構成されている。
【００３３】
これにより、本実施形態に係る第一伸縮吸収部３０は、断面が伝熱カセット１０の外側に天部を有する台形状に形成されている。すなわち、本実施形態に係る第一伸縮吸収部３０は、第一外側立上部３１と接続部３３との接続部分、及び、第一内側立上部３２と接続部３３との接続部分に、溶着封止部ＷＬに沿った曲げ稜線ＢＬ（図５（ａ）参照）を形成した曲部５０ａ…が形成されている。
【００３４】
他方、第二伸縮吸収部４０は、図５（ｃ）に示す如く、外側立上部（以下、第二外側立上部４１という。）と内側立上部（以下、第二内側立上部４２という。）とが三つの曲部６０ａ…を介して間接的に接続されている。具体的には、本実施形態に係る第二伸縮吸収部４０は、第一封止用凹部１５の底部でもある溶着封止部ＷＬから伝熱カセット１０の外側に向けて傾斜した第二外側立上部４１と、該伸縮吸収部２０よりも第一流路Ａ側の領域（伝熱プレート１０ａ，１０ｂの内側の領域）から伝熱カセット１０の内側（相手側の伝熱プレート１０ａ，１０ｂ側）に向けて傾斜した第二内側立上部４２と、第二外側立上部４１と第二内側立上部４２とを接続する接続部４３とで構成されている。
【００３５】
該第二伸縮吸収部４０の接続部４３は、第二外側立上部４１の先端から伝熱カセット１０の内側に向けて傾斜した接続傾斜部４３ａと、該接続傾斜部４３ａの先端と第二内側立上部４２の先端との間で前記密接面Ｐ（前記接続部３３）と同方向に延びて平坦に形成された接続平坦部４３ｂとで構成されている。
【００３６】
これにより、第二伸縮吸収部４０は、第二外側立上部４１と接続傾斜部４３ａとで外側に凸をなす断面山形を呈し、接続傾斜部４３ａ、接続平坦部４３ｂ、及び第二内側立上部４２が外側で凹をなす断面台形状を呈している。すなわち、該第二伸縮吸収部４０は、第二外側立上部４１と接続傾斜部４３ａとの接続部分に、溶着封止部ＷＬに沿った曲げ稜線ＢＬを形成した曲部６０ａが外側に凸をなして形成され、接続傾斜部４３ａと接続平坦部４３ｂとの接続部分、及び、接続平坦部４３ｂと第二内側立上部４２との接続部分に、溶着封止部ＷＬに沿った曲げ稜線ＢＬ（図５（ａ）参照）を形成した曲部６０ｂ，６０ｃが伝熱カセット１０の内側（各伝熱プレート１０ａ，１０ｂの他方面側）に凸をなして形成されている。
【００３７】
これにより、本実施形態に係る第二伸縮吸収部４０は、伝熱プレート１０ａ，１０ｂの両面に凸部と凹部とが並んで形成され、断面が略波形を呈している。なお、本実施形態においては、第二伸縮吸収部４０の第二外側立上部４１が第一伸縮吸収部３０の第一外側立上部３１の略半分の長さに設定されている。すなわち、第二伸縮吸収部４０は、伝熱プレート１０ａ，１０ｂの板厚方向において、第一伸縮吸収部３０の略半分の高さで形成されている。
【００３８】
前記第一外側立上部３１及び第二外側立上部４１の基点は、溶着封止部ＷＬに沿った同一線上に位置し、第一内側立上部３２及び第二内側立上部４２の基端についても、溶着封止部ＷＬに沿った同一線上に位置している。
【００３９】
これにより、本実施形態に係る伸縮吸収部２０（第一伸縮吸収部３０及び第二伸縮吸収部４０）は、溶着封止部ＷＬの長手方向と直交する方向の幅が同じで、各立上部３１，３２，４１，４２が溶着封止部ＷＬの略全長に亘って沿い、曲部５０ａ…，６０ａ…が溶着封止部ＷＬに沿って断続的に形成されている。
【００４０】
本実施形態において、伝熱カセット１０を構成する二枚の伝熱プレート１０ａ，１０ｂは、第二伸縮吸収部４０、４０の接続平坦部４３ｂ、４３ｂ同士が接触し、伝熱カセット１０が積層された状態で隣接する伝熱カセット１０の伝熱プレート１０ａ，１０ｂの第一伸縮吸収部３０の接続部３３，３３同士が略接触した状態になるように形成されている。これにより、各伝熱プレート１０ａ，１０ｂの伸縮吸収部２０は、各伝熱プレート１０ａ，１０ｂの伸縮を吸収する機能以外に、伝熱プレート１０ａ，１０ｂ同士の位置決め機能も担えるように構成されている。
【００４１】
前記第一ガスケットＧ１は、弾性材料で成形されたもので、伝熱カセット１０に挟まれた状態でシール性を発揮させるようになっている。前記第一ガスケットＧ１は、図２及び図３に示す如く、第一ガスケット配設用凹部１７ａの形状（第二流路Ｂの輪郭）に対応して台形状を呈して無端環状に形成されている。そして、第二ガスケット配設用凹部１７ｂに嵌め込まれるガスケット（第二ガスケット）は、伝熱カセット１０，１０間を封止して、第一流路Ａに対して第一流入用開口１１ａ、及び第一流出用開口１１ｂから熱交換媒体ａ或いは被熱交換媒体ｂ（本実施形態においては熱交換媒体ａ）を流出入可能にするためのものである。従って、該第二ガスケットＧ２も、弾性材料で成形されたもので、伝熱カセット１０に挟まれた状態でシール性を発揮させるようになっており、本実施形態においては、第二ガスケット配設用凹部１７ｂの形状に対応して円環状に形成されている。
【００４２】
そして、本実施形態に係る熱交換器１は、上述の如く、第一及び第二ガスケットＧ１，Ｇ２を第一及び第二ガスケット配設用凹部１７ａ，１７ｂに配設して伝熱カセット１０を重ね合わせることで、伝熱カセット１０間に被熱交換媒体ｂを流通させる第二流路Ｂが形成される。第二流路Ｂは、伝熱カセット１０の長手方向に延びる中心線ＣＬを基準にして第一流路Ａと鏡像関係をなすように伝熱カセット１０間において形成されている。すなわち、第一ガスケットＧ１が第一ガスケット配設用凹部１７ａに沿って配設されるため、該第一ガスケットＧ１によって画定された領域内に第二流入用開口１１ｃ、及び第二流出用開口１１ｄが含まれている。これにより、伝熱プレート１０ａ，１０ｂ間で第一ガスケットＧ１によって画定された第二流路Ｂは、図４（ｂ）に示す如く、伝熱プレート１０ａ，１０ｂの長手方向の他端側にある第二流入用開口１１ｃ（第二流入用開口１１ｃが連なって形成される第二流入路Ｒ３（図２参照））から流れ込む被熱交換媒体ｂが台形状の流れを作って、長手方向の一端側にある第二流出用開口１１ｄ（第二流出用開口１１ｄ…が連なって形成される下流側の第二流出路Ｒ４（図２参照））から流れ出るように形成されている。また、第二ガスケット配設用凹部１７ｂに第二ガスケットＧ２が配設されることで、上述の如く、第一流入用開口１１ａ及び第一流出用開口１１ｂの周囲が封止され、これらの開口１１ａ，１１ｂと第二流路Ｂや外部との連通が遮断されている。
【００４３】
図１及び図２に戻り、前記一対のフレームＦａ，Ｆｂのそれぞれは、伝熱カセット１０よりも大きな平面視長方形状をなす厚板鋼板である。該一対のフレームＦａ，Ｆｂのうち、一方のフレームＦａには、伝熱カセット１０（伝熱プレート１０ａ，１０ｂ）の開口１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ（第一流入用開口１１ａ、第一流出用開口１１ｂ、第二流入用開口１１ｃ、第二流出用開口１１ｄ）の形成位置と対応するように四つの開口１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄが形成されている。該四つの開口１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄのうち、フレームＦａの短手方向の一端側に形成された一対の開口１００ａ，１００ｂは、熱交換媒体ａを流出入させるための第一流入口及び第一流出口を構成し、短手方向の他端側に形成された一対の開口１００ｃ，１００ｄは、被熱交換媒体ｂを流出入させるための第二流入口及び第二流出口を構成する。
【００４４】
他方のフレームＦｂには、開口が形成されておらず、該熱交換器１のフレームとしてのみ機能するようになっている。一対のフレームＦａ，Ｆｂのそれぞれの短手方向の両端部には、積層した（重ね合わせた）複数の伝熱カセット１０を該フレームＦａ，Ｆｂを介して締結させる締結手段Ｍを配置するための切欠部Ｖ，Ｖ…が長手方向に間隔を有して複数形成されている。本実施形態に係る締結手段Ｍには、長尺なボルトＳと該ボルトＳに螺合されるナットＮとで構成されており、前記ボルトＳのネジ部を一対のフレームＦａ，Ｆｂの切欠部Ｖ，Ｖ…内に配置した状態でナットＮを締め付けることで、一対のフレームＦａ，Ｆｂ間の複数の伝熱カセット１０に対して締め付け力を作用させ、前記第一ガスケットＧ１及び第二ガスケットＧ２のシール性を発揮させる様になっている。
【００４５】
本実施形態に係る熱交換器１は、以上の構成からなり、第一流路Ａに熱交換媒体ａを流通させるとともに、第二流路Ｂに被熱交換媒体ｂを流通させると、伝熱プレート１０ａ，１０ｂを介して熱交換媒体ａと被熱交換媒体ｂとの間で熱交換されることになる。
【００４６】
そして、熱交換に伴う温度変化や熱交換媒体ａ或いは被熱交換媒体ｂの流体圧力等によって伝熱プレート１０ａ，１０ｂが面方向に伸縮しようとすると、その伸縮が各伝熱プレート１０ａ，１０ｂの伸縮吸収部２０によって吸収され、強固に固定された溶着封止部ＷＬ、或いはその近傍で過大な力が作用することが防止される。すなわち、各伝熱プレート１０ａ，１０ｂの伸縮吸収部２０は、溶着封止部ＷＬの内側近傍に設けられ、しかも、溶着封止部ＷＬから傾斜して立ち上がる外側立上部（第一外側立上部３１、第二外側立上部４１）と、該伸縮吸収部２０の内側の領域に対して傾斜して立ち上がる内側立上部（第一内側立上部３２、第二内側立上部４２）とが溶着封止部ＷＬに沿った曲げ稜線ＢＬを形成する曲部５０ａ…，６０ａ…を介して間接的に接続されているので、伝熱プレート１０ａ，１０ｂの伸縮が各立上部３１，３２，４１，４２や曲部５０ａ…，６０ａ…（主として曲部５０ａ…，６０ａ…）の弾性変形によって吸収される。
【００４７】
特に、外側立上部３１，４１が溶着封止部ＷＬに対して傾斜するとともに、内側立上部３２，４２が伝熱プレート１０ａ，１０ｂの第一流路Ａの内部側の領域（温度変化に伴って伸縮する方向）に対して傾斜しているため、伸縮に伴う伝熱プレート１０ａ，１０ｂの面方向の力（伸縮力）が、曲部５０ａ…，６０ａ…をバネの如く弾性変形させるように作用することになり、より効率的に伝熱プレート１０ａ，１０ｂの伸縮が吸収される。
【００４８】
従って、本実施形態に係る熱交換器１は、溶着封止部ＷＬに直接的に過大な応力が作用することが防止される結果、溶着封止部ＷＬ又はその近傍での亀裂の発生（疲労破壊の発生）が防止され、製品寿命の延命を図ることができるという優れた効果を奏し得る。
【００４９】
次に、本発明の第二実施形態に係る熱交換器について説明する。本実施形態に係る熱交換器は、伝熱プレートに設けられた伸縮吸収部の形態以外は、第一実施形態と同様の構成であるため、第一実施形態と同一また相当する構成については、第一実施形態の説明に用いた各図を参照するとともに第一実施形態と同一名称及び同一符号を付して説明を割愛し、伸縮吸収部のみについて説明する。
【００５０】
本実施形態に係る伸縮吸収部２０は、図６（ａ）〜（ｃ）に示す如く、第一実施形態と同様、溶着封止部ＷＬから傾斜して立ち上がる外側立上部３１，４１と、該伸縮吸収部２０よりも内側（第一流路Ａ内部側）の領域から傾斜して立ち上がる内側立上部３２，４２とを備え、外側立上部３１，４１と内側立上部３２，４２とが溶着封止部ＷＬに沿った曲げ稜線ＢＬを形成し、且つ溶着封止部ＷＬと直交する方向に間隔を有して形成された二つ以上の曲部５０ａ…，６０ａ…を介して間接的に接続されている。
【００５１】
本実施形態に係る伸縮吸収部２０は、第一実施形態と同様、溶着封止部ＷＬの長手方向に曲部５０ａ…の配置パターンの異なる第一伸縮吸収部（分割吸収部）３０と第二伸縮吸収部（分割吸収部）４０とが交互に形成されている。なお、前記伸縮吸収部２０は、対向する相手方に対して密接面Ｐを基準に断面形状が対称となるように形成されている。
【００５２】
前記第一伸縮吸収部３０は、外側立上部（以下、第一外側立上部という。）３１と内側立上部（以下、第一内側立上部という。）３２とが五つの曲部５０ａ…を介して接続されている。具体的には、本実施形態に係る第一伸縮吸収部３０は、図６（ｂ）に示す如く、封止用凹部１５の底部でもある溶着封止部ＷＬから伝熱カセット１０の外側に向けて傾斜した第一外側立上部３１と、伸縮吸収部２０よりも第一流路Ａ側の領域から伝熱カセット１０の外側に向けて傾斜した第一内側立上部３２と、第一外側立上部３１と第一内側立上部３２とを接続する接続部３３とで構成されている。
【００５３】
本実施形態に係る第一伸縮吸収部３０の接続部３３は、第一実施形態とは異なった形態に設定されており、第一外側立上部３１の先端から密接面Ｐと略同方向に延びるように平坦に形成された外側平坦接続部３３ａ’と、該外側平坦接続部３３ａ’の先端から伝熱カセット１０の内側に傾斜した下り傾斜接続部３３ｂ’と、該下り傾斜接続部３３ｂ’の先端から伝熱カセット１０の外側に傾斜した上り傾斜接続部３３ｃ’と、該上り傾斜接続部３３ｃ’の先端と第一内側立上部３２の先端との間で密接面Ｐと略同方向に延びるように平坦に形成された内側平坦接続部３３ｄ’とで構成されている。
【００５４】
これにより、本実施形態に係る第一伸縮吸収部３０は、断面形状が天部の中央に凹みを形成した台形状を呈している。すなわち、該第一伸縮吸収部３０は、第一外側立上部３１と外側平坦接続部３３ａ’との接続部分、第一内側立上部３２と内側平坦接続部３３ｄ’との接続部分、外側平坦接続部３３ａ’と下り傾斜接続部３３ｂ’との接続部分、及び上り傾斜接続部３３ｃ’と内側平坦接続部３３ｄ’との接続部分に、溶着封止部ＷＬに沿った曲げ稜線ＢＬ（図６（ａ）参照）を形成した曲部５０ａ，５０ｂ，５０ｄ，５０ｅが外側に凸をなして形成され、下り傾斜接続部３３ｂ’と上り傾斜接続部３３ｃ’との接続部分に、溶着封止部ＷＬに沿った曲げ稜線ＢＬ（図６（ａ）参照）を形成した曲部５０ｃが伝熱カセット１０の内側（各伝熱プレート１０ａ，１０ｂの他方面側）に凸をなして形成されている。
【００５５】
他方、第二伸縮吸収部４０は、図６（ｃ）に示す如く、外側立上部（以下、第二外側立上部という。）４１と内側立上部（以下、第二内側立上部という。）４２とが四つの曲部６０ａ…を介して間接的に接続されている。具体的には、本実施形態に係る第二伸縮吸収部４０は、第一封止用凹部１５の底部でもある溶着封止部ＷＬから伝熱カセット１０の外側に向けて傾斜した第二外側立上部４１と、伸縮吸収部２０よりも第一流路Ａ側の領域から伝熱カセット１０の内側に向けて傾斜した第二内側立上部４２と、第二外側立上部４１と第二内側立上部４２とを接続する接続部４３とで構成されている。
【００５６】
本実施形態に係る第二伸縮吸収部４０の接続部４３は、第一実施形態と異なり、第二外側立上部４１の先端から伝熱カセット１０の内側に向けて傾斜した第一下り傾斜接続部４５ａと、第一下り傾斜接続部４５ａの先端から伝熱カセット１０の外側に向けて傾斜した第一上り傾斜接続部４５ｂと、第一上り傾斜接続部４５ｂの先端と第二内側立上部４２の先端との間で、第一上り傾斜接続部４５ｂの先端から伝熱カセット１０の内側に向けて傾斜した第二下り傾斜接続部４５ｃとで構成されている。
【００５７】
これにより、該第二伸縮吸収部４０の接続部４３は、第二外側立上部４１と第一下り傾斜接続部４５ａとの接続部分、第一上り傾斜接続部４５ｂと第二下り傾斜接続部４５ｃとの接続部分に、溶着封止部ＷＬに沿った曲げ稜線ＢＬ（図６（ａ）参照）を形成した曲部６０ａ，６０ｃが伝熱カセット１０の外側（各伝熱プレート１０ａ，１０ｂの一方面側）に凸をなして形成され、第一下り傾斜接続部４５ａと第一上り傾斜接続部４５ｂとの接続部分、及び第二内側立上部４２と第二下り傾斜接続部４５ｃとの接続部分に、溶着封止部ＷＬに沿った曲げ稜線ＢＬ（図６（ａ）参照）を形成した曲部６０ｂ，６０ｄが伝熱カセット１０の内側（各伝熱プレート１０ａ，１０ｂの他方面側）に凸をなして形成されている。従って、本実施形態に係る第二伸縮吸収部４０は、伝熱プレート１０ａ，１０ｂの両面に複数の凸部と凹部とが並んで断面波形状を呈している。本実施形態においても、第二伸縮吸収部４０の第二外側立上部４１が第一伸縮吸収部３０の第一外側立上部３１の略半分の長さに設定され、第二伸縮吸収部４０が、伝熱プレート１０ａ，１０ｂの板厚方向において、第一伸縮吸収部３０の略半分の高さで形成されている。
【００５８】
図６（ａ）に示す如く、前記第一外側立上部３１及び第二外側立上部４１の基点は、溶着封止部ＷＬに沿った同一線上に位置し、第一内側立上部３２及び第二内側立上部４２の基端についても、溶着封止部ＷＬに沿った同一線上に位置している。
【００５９】
これにより、本実施形態に係る伸縮吸収部２０（第一伸縮吸収部３０及び第二伸縮吸収部４０）は、溶着封止部ＷＬの長手方向と直交する方向の幅が同じで、各立上部３１，３２，４１，４２が溶着封止部ＷＬの略全長に亘って沿い、曲部５０ａ…，６０ａ…が溶着封止部ＷＬに沿って断続的に形成されている。
【００６０】
本実施形態に係る熱交換器１は、伝熱カセット１０を構成する二枚の伝熱プレート１０ａ，１０ｂの第二伸縮吸収部４０（内側に凸をなす曲部６０ｂ，６０ｂ、６０ｄ，６０ｄ）同士が接触し、積層状態で隣接する伝熱カセット１０の伝熱プレート１０ａ，１０ｂの第一伸縮吸収部３０（外側平坦接続部３３ａ’３３ａ’、及び内側平坦接続部３３ｄ’，３３ｂ’）同士が略接触した状態になるようになっており、各伝熱プレート１０ａ，１０ｂの伸縮吸収部２０は、伝熱プレート１０ａ，１０ｂの伸縮を吸収する機能以外に、伝熱プレート１０ａ，１０ｂ同士の位置決め機能も担えるように構成されている。
【００６１】
以上のように、本実施形態に係る熱交換器１は、伸縮吸収部２０の形態が第一実施形態とは異なるものの、熱交換に伴う温度変化や熱交換媒体ａ或いは被熱交換媒体ｂの流体圧の変化等によって伝熱プレート１０ａ，１０ｂが面方向に伸縮しても、その伸縮が各伝熱プレート１０ａ，１０ｂの伸縮吸収部２０によって吸収され、強固に固定された溶着封止部ＷＬ、或いはその近傍で過大な力が作用することが防止される。
【００６２】
すなわち、本実施形態においても、各伝熱プレート１０ａ，１０ｂの伸縮吸収部２０が溶着封止部ＷＬの内側近傍に設けられ、しかも、溶着封止部ＷＬから傾斜して立ち上がる外側立上部（第一外側立上部３１、第二外側立上部４１）と、該伸縮吸収部２０の内側の領域に対して傾斜して立ち上がる内側立上部（第一内側立上部３２、第二内側立上部４２）とが溶着封止部ＷＬに沿った曲げ稜線ＢＬを形成する曲部５０ａ…，６０ａ…を介して間接的に接続されているので、伝熱プレート１０ａ，１０ｂの伸縮が各立上部３１，３２，４１，４２や曲部５０ａ…，６０ａ…（主として曲部５０ａ…，６０ａ…）の弾性変形によって吸収される。
【００６３】
また、第一実施形態と同様、外側立上部３１，４１が溶着封止部ＷＬに対して傾斜するとともに、内側立上部３２，４２が伝熱プレート１０ａ，１０ｂの第一流路Ａの内部側の領域（温度変化に伴って伸縮する方向）に対して傾斜しているため、伸縮に伴う伝熱プレート１０ａ，１０ｂの面方向の力（伸縮力）が、曲部５０ａ…，６０ａ…をバネの如く弾性変形させるように作用することになり、より効率的に伝熱プレート１０ａ，１０ｂの伸縮を吸収することができる。
【００６４】
従って、本実施形態に係る熱交換器１においても、溶着封止部ＷＬに直接的に過大な応力が作用することが防止される結果、溶着封止部ＷＬ又はその近傍での亀裂の発生（疲労破壊の発生）が防止され、製品寿命の延命を図ることができるという優れた効果を奏し得る。
【００６５】
次に、本発明の第三実施形態に係る熱交換器について説明する。本実施形態に係る熱交換器は、伝熱プレートに設けられた伸縮吸収部の形態以外は、第一及び第二実施形態と同様の構成であるため、これらと同一また相当する構成については、第一実施形態の説明に用いた各図を参照するとともに第一実施形態と同一名称及び同一符号を付して説明を割愛し、伸縮吸収部のみについて説明する。
【００６６】
本実施形態に係る伸縮吸収部２０は、図７（ａ）〜（ｃ）に示す如く、第一及び第二実施形態と同様、溶着封止部ＷＬから傾斜して立ち上がる外側立上部３１，４１と、該伸縮吸収部２０よりも内側（第一流路Ａ内部側）の領域から傾斜して立ち上がる内側立上部３２，４２とを備え、外側立上部３１，４１と内側立上部３２，４２とが溶着封止部ＷＬに沿った曲げ稜線ＢＬを形成し、且つ溶着封止部ＷＬと直交する方向に間隔を有して形成された六つの曲部５０ａ…を介して間接的に接続されている。本実施形態においても、伝熱カセット１０を構成する二枚の伝熱プレート１０ａ，１０ｂの伸縮吸収部２０は、対向する相手方に対して密接面Ｐを基準に断面形状が対称となるように形成されている。
【００６７】
本実施形態に係る伸縮吸収部２０は、図７（ａ）に示す如く、第一及び第二実施形態とは異なり、溶着封止部ＷＬの長手方向に同じパターンの曲部５０ａ…が連続して形成されている。具体的には、本実施形態に係る伸縮吸収部２０は、図７（ｂ）に示す如く、溶着封止部ＷＬの略全長に亘って沿うように連続して形成されており、溶着封止部ＷＬから伝熱カセット１０の外側に向けて傾斜した外側立上部２１と、伸縮吸収部２０よりも第一流路Ａ側の領域から伝熱カセット１０の外側に向けて傾斜した内側立上部２２と、外側立上部２１と内側立上部２２とを接続する接続部２３とで構成されている。
【００６８】
本実施形態に係る伸縮吸収部２０の接続部２３は、外側立上部３１の先端から伝熱カセット１０の内側に向けて傾斜した第一下り傾斜接続部２３ａと、第一下り傾斜接続部２３ａの先端から伝熱カセット１０の外側に向けて傾斜した第一上り傾斜接続部２３ｂと、第一上り傾斜接続部２３ｂの先端から伝熱カセット１０の内側に向けて傾斜した第二下り傾斜接続部２３ｃと、第二下り傾斜接続部２３ｃの先端から伝熱カセット１０の外側に向けて傾斜した第二上り傾斜接続部２３ｄと、第二上り傾斜接続部２３ｄの先端と内側立上部２２との間で密接面Ｐと同方向に延びるように平坦に形成された平坦接続部２３ｅとで構成されている。
【００６９】
これにより、該伸縮吸収部２０の接続部２３は、外側立上部２１と第一下り傾斜接続部２３ａとの接続部分、第一上り傾斜接続部２３ｂと第二下り傾斜接続部２３ｃとの接続部分、第二上り傾斜接続部２３ｄと平坦接続部２３ｅとの接続部分、及び内側立上部２２と平坦接続部２３ｅとの接続部分に、溶着封止部ＷＬに沿った曲げ稜線ＢＬ（図７（ａ）参照）を形成した曲部５０ａ，５０ｃ，５０ｅ，５０ｆが伝熱カセット１０の外側（各伝熱プレート１０ａ，１０ｂの一方面側）に凸をなして形成されている。また、該接続部２３は、第一下り傾斜接続部２３ａと第一上り傾斜接続部２３ｂとの接続部分、及び第二下り傾斜接続部２３ｃと第二上り傾斜接続部２３ｄとの接続部分に、溶着封止部ＷＬに沿った曲げ稜線ＢＬ（図７（ａ）参照）を形成した曲部５０ｂ，５０ｄが伝熱カセット１０の内側（各伝熱プレート１０ａ，１０ｂの他方面側）に凸をなして形成されている。従って、本実施形態に係る伸縮吸収部２０は、溶着封止部ＷＬの略全長に沿って断面波形状に形成されている。
【００７０】
本実施形態に係る伸縮吸収部２０は、平坦接続部２３ｅが溶着封止部ＷＬ側にある各曲部５０ａ…よりも伝熱カセット１０の外側に位置するように形成されており、積層された状態で隣接する伝熱カセット１０（伝熱プレート１０ａ，１０ｂ）の伸縮吸収部２０の平坦接続部２３ｅ，２３ｅ同士が略接触した状態になるようになっている。その一方で、該伸縮吸収部２０は、伝熱カセット１０を構成する二枚の伝熱プレート１０ａ，１０ｂの内側に凸をなす曲部５０ａ…同士が非接触状態になる（内側の曲部５０ａ…間に隙間が形成される）とともに、積層状態で隣接する伝熱カセット１０（伝熱プレート１０ａ，１０ｂ）の伸縮吸収部２０における外側に凸をなす曲部５０ａ…同士も非接触状態になる（外側の曲部５０ａ…間に隙間が形成される）ように構成されている。
【００７１】
以上のように、本実施形態に係る熱交換器１は、伸縮吸収部２０の形態が第一及び第二実施形態とは異なるものの、熱交換に伴う温度変化によって伝熱プレート１０ａ，１０ｂが面方向に伸縮しようとすると、その伸縮が各伝熱プレート１０ａ，１０ｂの伸縮吸収部２０によって吸収され、強固に固定された溶着封止部ＷＬ、或いはその近傍において過大な作用することが防止される。
【００７２】
すなわち、本実施形態においても、各伝熱プレート１０ａ，１０ｂの伸縮吸収部２０が溶着封止部ＷＬの内側近傍に設けられ、しかも、溶着封止部ＷＬから傾斜して立ち上がる外側立上部２１と、該伸縮吸収部２０の内側の領域に対して傾斜して立ち上がる内側立上部２２とが溶着封止部ＷＬに沿った曲げ稜線ＢＬを形成する曲部５０ａ…を介して間接的に接続されているので、伝熱プレート１０ａ，１０ｂの伸縮が各立上部２１，２２や曲部５０ａ…（主として曲部５０ａ…）の弾性変形によって吸収される。
【００７３】
また、第一実施形態と同様、外側立上部２１が溶着封止部ＷＬに対して傾斜するとともに、内側立上部２２が伝熱プレート１０ａ，１０ｂの第一流路Ａの内部側の領域（温度変化に伴って伸縮する方向）に対して傾斜しているため、伸縮に伴う伝熱プレート１０ａ，１０ｂの面方向の力（伸縮力）が、曲部５０ａ…をバネの如く弾性変形させるように作用することになり、より効率的に伝熱プレート１０ａ，１０ｂの伸縮を吸収することができる。
【００７４】
その上、対向する伝熱プレート１０ａ，１０ｂの伸縮吸収部２０（凸をなす曲部５０ａ…）同士が非接触状態になるようにしたので、伝熱プレート１０ａ，１０ｂの伸縮に伴って伸縮吸収部２０（曲部５０ａ…）が変形したとしても、隣接する伝熱プレート１０ａ，１０ｂ同士が干渉することがなく、伸縮吸収部２０の変形の円滑性を確実に確保することができる。
【００７５】
従って、本実施形態に係る熱交換器１においても、溶着封止部ＷＬに直接的に過大な応力が作用することが防止される結果、溶着封止部ＷＬ又はその近傍での亀裂の発生（疲労破壊の発生）が防止され、製品寿命の延命を図ることができるという優れた効果を奏し得る。
【００７６】
尚、本発明のプレート式熱交換器は、上記した何れの実施形態にも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。
【００７７】
上記実施形態において、二枚の伝熱プレート１０ａ，１０ｂを溶着した伝熱カセット１０を複数積層したプレート式熱交換器１について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、複数の伝熱プレート１０ａ，１０ｂを積層し、これらを互いに溶着したプレート式熱交換器１であってもよい。
【００７８】
この場合においては、熱交換媒体ａを流通させる第一流路Ａ、及び非熱交換媒体ａを流通させる第二流路Ｂの何れもが、伝熱プレート１０ａ，１０ｂの溶着によって画定されるので、第一流路Ａ及び第二流路Ｂを画定するための溶着封止部ＷＬ近傍の内側に伸縮吸収部２０を設けるようにすればよい。すなわち、溶着によって固定される溶着封止部ＷＬに沿うようにして伸縮吸収部２０を設け、該伸縮吸収部２０を、溶着封止部ＷＬに沿った曲げ稜線ＢＬを形成する曲部５０ａ…を介して、該溶着封止部ＷＬから傾斜して立ち上がる外側立上部３１と該伸縮吸収部２０の内側の領域から傾斜して立ち上がる内側立上部３２とを直接的又は間接的に接続した構成にすればよい。
【００７９】
上記何れの実施形態においても、外側立上部２１，３１，４１と内側立上部２２，３２，４２とを間接的に接続して伸縮吸収部２０を構成したが、これに限定されるものではなく、例えば、外側立上部２１，３１，４１と内側立上部２２，３２，４２とを同じ方向に傾斜させ、それぞれの先端を曲部５０ａ…を介して直接的に接続した態様であってもよい。すなわち、外側立上部２１，３１，４１と内側立上部２２，３２，４２とを溶着封止部ＷＬに沿って曲げ稜線ＢＬの形成した一つの曲部５０ａ…を介して直接接続した態様であってもよい。このようにしても、溶着封止部ＷＬ及び伸縮吸収部２０よりも内側の領域（伝熱プレート１０ａ，１０ｂの面方向）に対して外側立上部３１と内側立上部３２とが傾斜した態様をなし、伝熱プレート１０ａ，１０ｂが伸縮したときに曲部５０ａ…が弾性変形することになる。従って、温度変化や圧力変化等による伝熱プレート１０ａ，１０ｂの伸縮を吸収することができ、溶着封止部ＷＬ又はその近傍に亀裂が発生するのを防止することができる。
【００８０】
上記実施形態において、何れも伸縮吸収部２０の少なくとも一部と隣接する伝熱プレート１０ａ，１０ｂに接触させるようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば、隣接する伝熱プレート１０ａ，１０ｂの伸縮吸収部２０同士を完全に非接触となる（伸縮吸収部２０間に隙間が形成される）ように構成し、他の部位で伝熱プレート１０ａ，１０ｂ同士の位置決めを行うように構成しても勿論よい。
【００８１】
上記第一及び第二実施形態において、曲部５０ａ…，６０ａ…の配置パターンの異なる分割吸収部として第一伸縮吸収部３０及び第二伸縮吸収部４０の二つを交互に配設して伸縮吸収部２０を構成したが、これに限定されるものではなく、例えば、曲部の配置パターンを異にする分割吸収部を三パターン以上設定し、これらを交互に配設して伸縮吸収部２０を構成するようにしてもよい。また、第三実施形態の如く、単一な形態をなす伸縮吸収部２０を溶着封止部ＷＬの略全長に亘って沿うように設けても勿論よい。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の第一乃至第三実施形態に係るプレート式熱交換器の全体斜視図を示す。
【図２】第一乃至第三実施形態に係るプレート式熱交換器の分解斜視図を示す。
【図３】第一乃至第三実施形態に係る伝熱プレート（伝熱カセット）の概略平面図を示す。
【図４】第一乃至第三実施形態に係るプレート式熱交換器の熱交換媒体及び被熱交換媒体の流れを説明するための説明図であって、（ａ）は、第一流路内の流れを示し、（ｂ）は、第二流路内の流れを示す。
【図５】第一実施形態に係る伸縮吸収部の説明図であって、（ａ）は、図３のＸ部分の拡大部分平面部を示し、（ｂ）は、（ａ）のＩ−Ｉ断面を示し、（ｃ）は、（ａ）のＩＩ−ＩＩ断面を示す。
【図６】第二実施形態に係る伸縮吸収部の説明図であって、（ａ）は、図３のＸ部分の拡大部分平面部を示し、（ｂ）は、（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ断面を示し、（ｃ）は、（ａ）のＩＶ−ＩＶ断面を示す。
【図７】第三実施形態に係る伸縮吸収部の説明図であって、（ａ）は、図３のＸ部分の拡大部分平面部を示し、（ｂ）は、（ａ）のＶ−Ｖ断面を示し、（ｃ）は、（ａ）のＶＩ−ＶＩ断面を示す。
【符号の説明】
【００８３】
１…プレート式熱交換器（熱交換器）、１０…伝熱カセット、１０ａ，１０ｂ…伝熱プレート、１１ａ…第一流入用開口（開口）、１１ｂ…第一流出用開口（開口）、１１ｃ…第二流入用開口（開口）、１１ｄ…第二流出用開口（開口）、１５…第一封止用凹部（封止用凹部）、１６…第二封止用凹部（封止用凹部）、１７ａ…第一ガスケット配設用凹部（ガスケット配設用凹部）、１７ｂ…第二ガスケット配設用凹部（ガスケット配設用凹部）、２０…伸縮吸収部、２１…外側立上部、２２…内側立上部、２３…接続部、２３ａ…第一下り傾斜接続部、２３ｂ…第一上り傾斜接続部、２３ｃ…第二下り傾斜接続部、２３ｄ…第二上り傾斜接続部、２３ｅ…平坦接続部、３０…第一伸縮吸収部、３１…第一外側立上部（外側立上部）、３２…第一内側立上部（内側立上部）、３３…接続部、３３ａ’…外側平坦接続部、３３ｂ’…下り傾斜接続部、３３ｃ’…上り傾斜接続部、３３ｄ’…内側平坦接続部、４０…第二伸縮吸収部、４１…第二外側立上部（外側立上部）、４２…第二内側立上部（内側立上部）、４３…接続部、４３ａ…接続傾斜部、４３ｂ…接続平坦部、４５ａ…第一下り傾斜接続部、４５ｂ…第一上り傾斜接続部、４５ｃ…第二下り傾斜接続部、５０ａ〜５０ｆ，６０ａ〜６０ｄ…曲部、１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ…開口、ａ…第一流入口、ｂ…第一流出口、ｃ…第二流入口、ｄ…第二流出口、Ａ…第一流路、Ｂ…第二流路、ＢＬ…曲げ稜線ＣＬ…中心線、Ｆａ，Ｆｂ…フレーム、Ｇ１…第一ガスケット（ガスケット）、Ｇ１…第二ガスケット（ガスケット）Ｐ…密接面、Ｒ１…第一流入路、Ｒ２…第一流出路、Ｒ３…第二流入路、Ｒ４…第二流出路、Ｖ…切欠部、Ｍ…締結手段、Ｓ…ボルト、Ｎ…ナット、ＷＬ…溶着封止部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換媒体と被熱交換媒体とを熱交換させるためのプレート式熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、プレス成形された複数の伝熱プレートが積層され、伝熱プレート間に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が知られている。
【０００３】
かかるプレート式熱交換器には、種々のタイプのものがあり、例えば、伝熱プレートの密接する部分同士をロウ付けやレーザー溶接等で線状又は帯状に溶着して溶着封止部を形成し、その溶着封止部によって第一流路及び第二流路を画定したものがある。また、二枚の伝熱プレートを線状又は帯状に溶着して溶着封止部を形成し、該溶着封止部によって第一流路又は第二流路の何れか一方が伝熱プレート間（内部）に画定された伝熱カセットを複数積層したものもある。かかるプレート式熱交換器は、複数の伝熱カセット間にガスケットを介設して伝熱カセット（伝熱プレート）間に第一流路又は第二流路の何れか他方が形成されている。
【０００４】
これらのプレート式熱交換器は、伝熱プレート同士が溶着によって強固に固定されて剛性が高い上に、第一流路及び第二流路の少なくとも何れか一方が、ガスケットを介在させることなく伝熱プレート同士の溶着（溶着封止部）によって画定されるため、例えば、流通させる熱交換媒体或いは被熱交換媒体の圧力が高圧である場合や、ガスケットを劣化させるような熱交換媒体或いは被熱交換媒体を流通させる場合等に好適であるとして採用されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１０６７８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記構成のプレート式熱交換器は、熱交換に伴う温度変化の影響や、熱交換媒体或いは被熱交換媒体の流通に伴う圧力変化等で伝熱プレートが面方向に伸縮し、その伸縮によって伝熱プレートの溶着封止部或いはその近傍に亀裂が入ってしまう場合があった。すなわち、上記構成のプレート式熱交換器は、第一流路及び第二流路の少なくとも何れか一方を画定すべく、伝熱プレート同士が溶着によって強固に固定されているため、温度変化等によって伝熱プレートが伸縮を繰り返すと、強固に固定された溶着封止部或いはその近傍に局部的な応力が繰り返し応力として集中的に作用して疲労破壊してしまう場合があった。
【０００６】
このような問題は、伝熱プレート同士を溶着したプレート式熱交換器にとっては致命的な問題である。すなわち、上記構成のプレート式熱交換器は伝熱プレートを溶着して恒久的な構造とされているため、上述の如く疲労破壊（亀裂）が生じると補修することは非常に困難である。
【０００７】
そこで、本発明は、かかる実情に鑑み、熱交換に伴う温度変化や熱交換媒体或いは被熱交換媒体の流通に伴う圧力変化等で伝熱プレートが伸縮しても、伝熱プレート同士が溶着された溶着封止部又はその近傍に亀裂が入るのを抑制することができ、製品寿命の延命を図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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るプレート式熱交換器は、プレス成形された複数の伝熱プレートが積層され、伝熱プレート間に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、第一流路及び第二流路の少なくとも何れか一方の流路が、伝熱プレート同士を線状又は帯状に溶着した溶着封止部で画定されたプレート式熱交換器であって、前記伝熱プレートは、前記流路側で溶着封止部に沿うように、該伝熱プレートの面方向の伸縮を吸収する伸縮吸収部が形成され、該伸縮吸収部は、溶着封止部から傾斜して立ち上がる外側立上部と、流路内部側の領域から傾斜して立ち上がる内側立上部とを備え、外側立上部と内側立上部とが溶着封止部に沿った曲げ稜線を形成する一つ以上の曲部を介して直接的又は間接的に接続されて構成されていることを特徴とする。なお、ここで「曲げ稜線」とは、伝熱プレートを曲げられることで出来る線を意味し、例えば、伝熱プレートが屈曲されて実際に形成される線（実際の稜線）は勿論のこと、伝熱プレートが丸みを持たせて曲げられて形成される頂部上に延びる頂線（概念的な稜線）を含む概念である。
【０００９】
上記構成のプレート式熱交換器によれば、熱交換に伴う温度変化や熱交換媒体或いは被熱交換媒体の流通に伴う圧力変化等によって伝熱プレートが面方向に伸縮する際に、伸縮吸収部を構成する外側立上部、内側立上部、及び曲部がバネの如く弾性変形することになる。これにより、伝熱プレートの伸縮が繰り返し発生しても、溶着封止部又はその近傍に対して過大な繰り返し応力が直接的且つ集中的に作用するのを防止することができ、溶着封止部又はその近傍で疲労破壊（亀裂）が発生するのを抑制することができる。
【００１０】
本発明の一態様として、前記伸縮吸収部は、外側立上部と内側立上部とが溶着封止部と直交する方向に並ぶ複数の曲部を介して接続されて構成されていることが好ましい。このように複数の曲部を介在させれば、伝熱プレートの伸縮を各曲部に分散させることができ、吸収できる伝熱プレートの伸縮量を大きくすることができる。また、上述の如く、伝熱プレートの伸縮が各曲部に分散されるので、各曲部に発生する応力を小さくすることができ、曲部での疲労破壊についても抑制することができる。
【００１１】
そして、前記伸縮吸収部は、前記曲部の配置パターンの異なる複数の分割吸収部が溶着封止部の長手方向に交互に設けられて形成されてもよい。このようすれば、伝熱プレートの伸縮を吸収することができる上に、各分割吸収部における曲部の配置パターンの相違で、伝熱プレート（当該プレート式熱交換器）の剛性を高めることもできる。
【００１２】
また、前記伸縮吸収部は、外側立上部及び内側立上部が、溶着封止部の略全周に沿って形成されるとともに、溶着封止部の略全周に沿った曲げ稜線を形成する曲部を介して接続されてもよい。このようにすれば、伸縮吸収部を複雑な形状にすることなく伝熱プレートの伸縮を吸収することができる。
【００１３】
そして、前記伸縮吸収部は、隣接する伝熱プレートに対して非接触になるように形成されてもよい。このようにすれば、伝熱プレートの伸縮に伴って伸縮吸収部（曲部）が変形したとしても、隣接する伝熱プレートの伸縮吸収部同士が干渉することがなく、各伸縮吸収部（曲部）における変形の円滑性を確実に確保することができる。
【発明の効果】
【００１４】
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、熱交換に伴う温度変化や熱交換媒体或いは被熱交換媒体の流通に伴う圧力変化等で伝熱プレートが伸縮しても、伝熱プレート同士が溶着された溶着封止部又はその近傍に亀裂が入るのを抑制することができ、製品寿命の延命を図ることができるという優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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、添付図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
本実施形態に係るプレート式熱交換器（以下、単に熱交換器という。）は、図１及び図２に示す如く、プレス成形された複数の伝熱プレート１０ａ，１０ｂを積層して構成されたもので、該伝熱プレート１０ａ，１０ｂ間に各伝熱プレート１０ａ，１０ｂを境にして熱交換媒体ａを流通させる第一流路Ａと被熱交換媒体ｂを流通させる第二流路Ｂとが交互に形成されている。そして、該熱交換器１は、前記第一流路Ａ及び第二流路Ｂの少なくとも何れか一方が、伝熱プレート１０ａ，１０ｂ同士を線状又は帯状に溶着した溶着封止部ＷＬ（図３参照）で画定されており、本実施形態においては、前記第一流路Ａが溶着封止部ＷＬによって画定される一方、第二流路Ｂが伝熱プレート１０ａ，１０ｂ間に介設された後述する第一ガスケットＧ１によって画定されている。
【００１７】
より具体的に説明すると、本実施形態に係る熱交換器１は、伝熱プレート１０ａ，１０ｂが二枚一組で溶着され、内部に流体からなる熱交換媒体ａ、又は被熱交換媒体ｂの何れか一方を流通させる流路を形成した複数の伝熱カセット１０と、積層された複数の伝熱カセット１０間に熱交換媒体ａ、又は被熱交換媒体ｂの何れか他方を流通させる流路を形成すべく、複数の伝熱カセット１０間に介設される第一ガスケットＧ１と、積層状態にある伝熱カセット１０を挟み込む一対のフレームＦａ，Ｆｂとを備える。
【００１８】
これにより、本実施形態に係る熱交換器１は、伝熱カセット１０内（伝熱カセット１０を構成する二枚の伝熱プレート１０ａ，１０ｂ間）に熱交換媒体ａ、又は被熱交換媒体ｂの何れか一方を流通させる流路Ａが形成され、伝熱カセット１０間（隣接する伝熱カセット１０の伝熱プレート１０ａ，１０ｂ間）に熱交換媒体ａ、又は被熱交換媒体ｂの何れか他方を流通させる流路Ｂが形成されている。なお、本実施形態においては、伝熱カセット１０内に熱交換媒体ａを流通させる一方、伝熱カセット１０間に被熱交換媒体ｂを流通させるようにしている。従って、以下の説明においては、伝熱カセット１０内の流路Ａを第一流路といい、伝熱カセット１０間の流路Ｂを第二流路ということとする。
【００１９】
ここで伝熱カセット１０を構成する伝熱プレート１０ａ，１０ｂについて具体的に説明すると、各伝熱プレート１０ａ，１０ｂは、チタンやステンレス等からなる平面視略長方形状の平板をプレス成形したもので、図３に示す如く、四隅に円形状の開口１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄが形成されるとともに、表裏に多数の凹部及び凸部が形成されている。
【００２０】
伝熱プレート１０ａ，１０ｂに形成された主要な凹部（凸部）として、伝熱プレート１０ａ，１０ｂ同士を溶着して封止するための封止用凹部１５，１６（第一封止用凹部１５、第二封止用凹部１６）や、ガスケットＧ１，Ｇ２を配設するためのガスケット配設用凹部１７ａ，１７ｂ、第一流路Ａ及び第二流路Ｂの内部を凹凸にするための流路用の凹部及び凸部（図示省略）等が形成されている。なお、上述の如く、各伝熱プレート１０ａ，１０ｂはプレス成形されたものであるため、何れか一方の面に形成された凹部の反対面側はそれに対応した凸部となり、凸部の反対面側はそれに対応した凹部になっている。また、伝熱カセット１０を構成する二枚の伝熱プレート１０ａ，１０ｂは、互いに重ね合わされて伝熱カセット１０を構成するため、重ね合わせ方向から見た前記封止用凹部１５，１６及びガスケット配置用凹部１７ａ，１７ｂの形態は同じであるが、重ね合わせ面を基準にして前記封止用凹部１５，１６及びガスケット配置用凹部１７ａ，１７ｂの凹凸が対称に形成されている。
【００２１】
前記第一封止用凹部１５は、伝熱プレート１０ａ，１０ｂの短手方向の一端側で、且つ長手方向の両端部に位置する二つの開口１１ａ，１１ｂ（第一流入用開口１１ａ、第一流出用開口１１ｂ）を、該伝熱プレート１０ａ，１０ｂ上で包囲するように形成されている。本実施形態に係る第一封止用凹部１５は、伝熱プレート１０ａ，１０ｂに短手方向の他端側から一端側に裾広がりした略台形状の領域を画定し、第一流路Ａの輪郭を形成している。該第一封止用凹部１５は、該凹部の底側ほど狭まるように断面略台形状に形成されている。
【００２２】
また、前記第二封止用凹部１６は、伝熱プレート１０ａ，１０ｂの短手方向の他端側で、且つ長手方向の両端部に位置する残りの二つの開口１１ｃ，１１ｄ（第二流入用開口１１ｃ、第二流出用開口１１ｄ）のそれぞれの周囲に円環状に形成されており、第一封止用凹部１５と同様、該凹部の底側ほど狭まるように断面略台形状に形成されている。
【００２３】
前記第一封止用凹部１５及び第二封止用凹部１６は、何れも伝熱カセット１０の両面（外面）となる各伝熱プレート１０ａ，１０ｂの一方面に形成されている。すなわち、前記第一封止用凹部１５及び第二封止用凹部１６は、伝熱カセット１０を構成すべく二枚の伝熱プレート１０ａ，１０ｂのそれぞれを重ね合わせた状態で、第一封止用凹部１５、及び第二封止用凹部１６の反対側に形成される互いの凸部（封止用凹部１５，１６の底部）同士が密接するように形成されている。
【００２４】
前記ガスケット配設用凹部１７ａ，１７ｂには、第二流路Ｂを画定するための前記第一ガスケットＧ１が配設される第一ガスケット配設用凹部１７ａと、伝熱カセット１０の第一流入用開口１１ａ及び第一流出用開口１１ｂと外部との連通を遮断するためのガスケット（第二ガスケット）Ｇ２が配設される第二ガスケット配設用凹部１７ｂとが設けられている。
【００２５】
第一ガスケット配設用凹部１７ａは、第二流入用開口１１ｃ、及び第二流出用開口１１ｄの両方を、該伝熱プレート１０ａ，１０ｂ上で包囲するように形成されている。本実施形態に係る第一ガスケット配設用凹部１７ａは、伝熱プレート１０ａ，１０ｂに短手方向の一端側から他端側に裾広がりした略台形状の領域を画定し、第二流路Ｂの輪郭を形成している。該第一ガスケット配設用凹部１７ａについても、該凹部の底側ほど狭まるように断面略台形状に形成され、伝熱カセット１０の両面（外面）となる各伝熱プレート１０ａ，１０ｂの一方面に設けられている。なお、本実施形態に係る熱交換器１は、第一流路Ａ及び第二流路Ｂが伝熱プレート１０ａ，１０ｂの長手方向に延びる中心線ＣＬを基準にして鏡像状態で形成されるように構成されている。このため、第一流路Ａを第二流路Ｂと鏡像状態をなす台形状の領域に形成すべく、第一封止用凹部１５のうち、伝熱プレート１０ａ，１０ｂの短手方向の両側に位置する直線部分が、第一ガスケットＧ１は配設するための第一ガスケット配設用凹部１７ａの一部として活用される。
【００２６】
また、前記第二ガスケット配設用凹部１７ｂは、第一流入用開口１１ａ及び第一流出用開口１１ｂのそれぞれの周囲に設けられている。該第二ガスケット配設用凹部１７ｂについても、該凹部の底側ほど狭まるように断面略台形状に形成され、伝熱カセット１０の両面（外面）となる各伝熱プレート１０ａ，１０ｂの一方面に設けられている。
【００２７】
前記流路用の凹部及び凸部は、前記第一封止用凹部１５に包囲される領域、及び第一ガスケット配設用凹部１７ａに包囲される領域に複数設けられている。該複数の流路用の凹部及び凸部は、伝熱プレート１０ａ，１０ｂの長手方向に延びる中心線ＣＬに対して交差方向に延びるように形成され、それぞれが伝熱プレート１０ａ，１０ｂの面方向で交互に形成されている。そして、流路用の凹部及び凸部は、伝熱カセット１０を構成する二枚の伝熱プレート１０ａ，１０ｂは、重ね合わせた状態で、相手側の流路用の凹部及び凸部に対して交差した態様となり、凸部同士が点接触するように形成されている。
【００２８】
前記伝熱カセット１０は、上記構成の二枚の伝熱プレート１０ａ，１０ｂを重ね合わせた状態で、両伝熱プレート１０ａ，１０ｂの第一封止用凹部１５の底部同士が線状又は帯上に溶着され（本実施形態においてはレーザー溶接によって線溶接され）、第一封止用凹部１５の底部同士が封止された溶着封止部ＷＬが形成されるとともに、該溶着封止部ＷＬで画定された第一流路Ａが形成されている。該溶着封止部ＷＬは、第一封止用凹部１５に沿って形成されるため、これによって画定された領域内には第一流入用開口１１ａ、及び第一流出用開口１１ｂが含まれている。これにより、伝熱プレート１０ａ，１０ｂ間で溶着封止部ＷＬによって画定された第一流路Ａは、図４（ａ）に示す如く、伝熱プレート１０ａ，１０ｂの長手方向の一端側にある第一流入用開口１１ａ（第一流入用開口１１ａが連なって形成される第一流入路Ｒ１（図２参照））から流れ込む熱交換媒体ａが台形状の流れを作って、長手方向の他端側にある第一流出用開口１１ｂ（第一流出用開口１１ｂ…が連なって形成される下流側の第一流出路Ｒ２（図２参照））から流れ出るように形成されている。また、該伝熱カセット１０は、伝熱プレート１０ａ，１０ｂの第二封止用凹部１６の底部同士も溶着（本実施形態においてはレーザー溶接によって線溶接）されている。これにより、第二流入用開口１１ｃ及び第二流出用開口１１ｄの周囲が封止され、これらの開口１１ｃ，１１ｄと第一流路Ａや外部との連通が遮断されている。なお、図において、線溶接による溶接線を三点鎖線で示している。
【００２９】
図３に戻り、本実施形態に係る伝熱カセット１０（伝熱プレート１０ａ，１０ｂ）には、該伝熱カセット１０内の流路（本実施形態においては第一流路Ａ）側で溶着封止部ＷＬに沿うように、伝熱プレート１０ａ，１０ｂの面方向の伸縮を吸収するための伸縮吸収部２０が形成されている。すなわち、熱交換に伴う温度変化や熱交換媒体ａ或いは被熱交換媒体ｂの流通に伴う圧力変化等で伝熱プレート１０ａ，１０ｂが全体的に伸縮するため、伸縮吸収部２０は、熱交換媒体ａ或いは被熱交換媒体ｂ（本実施形態においては熱交換媒体ａ）の影響を受ける流路内部側（本実施形態においては第一流路Ａの内側）に溶着封止部ＷＬの全長に亘って沿うように形成されている。
【００３０】
ここで伸縮吸収部２０について具体的に説明すると、該伸縮吸収部２０は、図５（ａ）〜（ｃ）に示す如く、溶着封止部ＷＬから傾斜して立ち上がる外側立上部３１，４１と、第一流路Ａの内部側（伸縮吸収部２０よりも内側）の領域から傾斜して立ち上がる内側立上部３２，４２とを備え、外側立上部３１，４１と内側立上部３２，４２とが、溶着封止部ＷＬに沿った曲げ稜線ＢＬを形成し且つ溶着封止部ＷＬと直交する方向に間隔を有して配設された二つ以上の曲部５０ａ…，６０ａ…を介して間接的に接続されている。なお、曲げ稜線は、伝熱プレートを曲げられることで出来る線で、図において明確に示しているが、本実施形態においては、曲部５０ａ…，６０ａ…がプレス成形によって丸みを持って形成されることから、ここで言う曲げ稜線ＢＬとは、曲部５０ａ…，６０ａ…の頂部上に延びる頂線を意味するものである。但し、曲部５０ａ…，６０ａ…が屈曲された場合においては、現実に折り曲げ線が形成されるため、その折り曲げ線が曲げ稜線ＢＬとなることは言うまでもない。
【００３１】
本実施形態に係る伸縮吸収部２０は、伝熱カセット１０内の流れを考慮して、溶着封止部ＷＬの長手方向に曲部５０ａ…の配置パターンの異なる第一伸縮吸収部（分割吸収部）３０と第二伸縮吸収部（分割吸収部）４０とが交互に形成されている。なお、伝熱カセット１０を構成する二枚の伝熱プレート１０ａ，１０ｂの伸縮吸収部２０についても、対向する相手方に対して重ね合わせ面（溶着封止部ＷＬを構成する第一封止用凹部１５の底部同士が互いに密接する密接面Ｐ）を基準に断面形状が対称となるように形成されている。
【００３２】
前記第一伸縮吸収部３０は、図５（ｂ）に示す如く、外側立上部（以下、第一外側立上部という。）３１と内側立上部（以下、第一内側立上部という。）３２とが二つの曲部５０ａ…を介して接続されている。具体的には、本実施形態に係る第一伸縮吸収部３０は、封止用凹部１５の底部でもある溶着封止部ＷＬから伝熱カセット１０の外側に向けて傾斜した第一外側立上部３１と、該伸縮吸収部２０よりも第一流路Ａ側の領域（伝熱プレート１０ａ，１０ｂの内側の領域）から伝熱カセット１０の外側に向けて傾斜した第一内側立上部３２と、第一外側立上部３１と第一内側立上部３２とを接続し、これらの間で前記密接面Ｐと同方向に延びるように平坦に形成された接続部３３とで構成されている。
【００３３】
これにより、本実施形態に係る第一伸縮吸収部３０は、断面が伝熱カセット１０の外側に天部を有する台形状に形成されている。すなわち、本実施形態に係る第一伸縮吸収部３０は、第一外側立上部３１と接続部３３との接続部分、及び、第一内側立上部３２と接続部３３との接続部分に、溶着封止部ＷＬに沿った曲げ稜線ＢＬ（図５（ａ）参照）を形成した曲部５０ａ…が形成されている。
【００３４】
他方、第二伸縮吸収部４０は、図５（ｃ）に示す如く、外側立上部（以下、第二外側立上部４１という。）と内側立上部（以下、第二内側立上部４２という。）とが三つの曲部６０ａ…を介して間接的に接続されている。具体的には、本実施形態に係る第二伸縮吸収部４０は、第一封止用凹部１５の底部でもある溶着封止部ＷＬから伝熱カセット１０の外側に向けて傾斜した第二外側立上部４１と、該伸縮吸収部２０よりも第一流路Ａ側の領域（伝熱プレート１０ａ，１０ｂの内側の領域）から伝熱カセット１０の内側（相手側の伝熱プレート１０ａ，１０ｂ側）に向けて傾斜した第二内側立上部４２と、第二外側立上部４１と第二内側立上部４２とを接続する接続部４３とで構成されている。
【００３５】
該第二伸縮吸収部４０の接続部４３は、第二外側立上部４１の先端から伝熱カセット１０の内側に向けて傾斜した接続傾斜部４３ａと、該接続傾斜部４３ａの先端と第二内側立上部４２の先端との間で前記密接面Ｐ（前記接続部３３）と同方向に延びて平坦に形成された接続平坦部４３ｂとで構成されている。
【００３６】
これにより、第二伸縮吸収部４０は、第二外側立上部４１と接続傾斜部４３ａとで外側に凸をなす断面山形を呈し、接続傾斜部４３ａ、接続平坦部４３ｂ、及び第二内側立上部４２が外側で凹をなす断面台形状を呈している。すなわち、該第二伸縮吸収部４０は、第二外側立上部４１と接続傾斜部４３ａとの接続部分に、溶着封止部ＷＬに沿った曲げ稜線ＢＬを形成した曲部６０ａが外側に凸をなして形成され、接続傾斜部４３ａと接続平坦部４３ｂとの接続部分、及び、接続平坦部４３ｂと第二内側立上部４２との接続部分に、溶着封止部ＷＬに沿った曲げ稜線ＢＬ（図５（ａ）参照）を形成した曲部６０ｂ，６０ｃが伝熱カセット１０の内側（各伝熱プレート１０ａ，１０ｂの他方面側）に凸をなして形成されている。
【００３７】
これにより、本実施形態に係る第二伸縮吸収部４０は、伝熱プレート１０ａ，１０ｂの両面に凸部と凹部とが並んで形成され、断面が略波形を呈している。なお、本実施形態においては、第二伸縮吸収部４０の第二外側立上部４１が第一伸縮吸収部３０の第一外側立上部３１の略半分の長さに設定されている。すなわち、第二伸縮吸収部４０は、伝熱プレート１０ａ，１０ｂの板厚方向において、第一伸縮吸収部３０の略半分の高さで形成されている。
【００３８】
前記第一外側立上部３１及び第二外側立上部４１の基点は、溶着封止部ＷＬに沿った同一線上に位置し、第一内側立上部３２及び第二内側立上部４２の基端についても、溶着封止部ＷＬに沿った同一線上に位置している。
【００３９】
これにより、本実施形態に係る伸縮吸収部２０（第一伸縮吸収部３０及び第二伸縮吸収部４０）は、溶着封止部ＷＬの長手方向と直交する方向の幅が同じで、各立上部３１，３２，４１，４２が溶着封止部ＷＬの略全長に亘って沿い、曲部５０ａ…，６０ａ…が溶着封止部ＷＬに沿って断続的に形成されている。
【００４０】
本実施形態において、伝熱カセット１０を構成する二枚の伝熱プレート１０ａ，１０ｂは、第二伸縮吸収部４０、４０の接続平坦部４３ｂ、４３ｂ同士が接触し、伝熱カセット１０が積層された状態で隣接する伝熱カセット１０の伝熱プレート１０ａ，１０ｂの第一伸縮吸収部３０の接続部３３，３３同士が略接触した状態になるように形成されている。これにより、各伝熱プレート１０ａ，１０ｂの伸縮吸収部２０は、各伝熱プレート１０ａ，１０ｂの伸縮を吸収する機能以外に、伝熱プレート１０ａ，１０ｂ同士の位置決め機能も担えるように構成されている。
【００４１】
前記第一ガスケットＧ１は、弾性材料で成形されたもので、伝熱カセット１０に挟まれた状態でシール性を発揮させるようになっている。前記第一ガスケットＧ１は、図２及び図３に示す如く、第一ガスケット配設用凹部１７ａの形状（第二流路Ｂの輪郭）に対応して台形状を呈して無端環状に形成されている。そして、第二ガスケット配設用凹部１７ｂに嵌め込まれるガスケット（第二ガスケット）は、伝熱カセット１０，１０間を封止して、第一流路Ａに対して第一流入用開口１１ａ、及び第一流出用開口１１ｂから熱交換媒体ａ或いは被熱交換媒体ｂ（本実施形態においては熱交換媒体ａ）を流出入可能にするためのものである。従って、該第二ガスケットＧ２も、弾性材料で成形されたもので、伝熱カセット１０に挟まれた状態でシール性を発揮させるようになっており、本実施形態においては、第二ガスケット配設用凹部１７ｂの形状に対応して円環状に形成されている。
【００４２】
そして、本実施形態に係る熱交換器１は、上述の如く、第一及び第二ガスケットＧ１，Ｇ２を第一及び第二ガスケット配設用凹部１７ａ，１７ｂに配設して伝熱カセット１０を重ね合わせることで、伝熱カセット１０間に被熱交換媒体ｂを流通させる第二流路Ｂが形成される。第二流路Ｂは、伝熱カセット１０の長手方向に延びる中心線ＣＬを基準にして第一流路Ａと鏡像関係をなすように伝熱カセット１０間において形成されている。すなわち、第一ガスケットＧ１が第一ガスケット配設用凹部１７ａに沿って配設されるため、該第一ガスケットＧ１によって画定された領域内に第二流入用開口１１ｃ、及び第二流出用開口１１ｄが含まれている。これにより、伝熱プレート１０ａ，１０ｂ間で第一ガスケットＧ１によって画定された第二流路Ｂは、図４（ｂ）に示す如く、伝熱プレート１０ａ，１０ｂの長手方向の他端側にある第二流入用開口１１ｃ（第二流入用開口１１ｃが連なって形成される第二流入路Ｒ３（図２参照））から流れ込む被熱交換媒体ｂが台形状の流れを作って、長手方向の一端側にある第二流出用開口１１ｄ（第二流出用開口１１ｄ…が連なって形成される下流側の第二流出路Ｒ４（図２参照））から流れ出るように形成されている。また、第二ガスケット配設用凹部１７ｂに第二ガスケットＧ２が配設されることで、上述の如く、第一流入用開口１１ａ及び第一流出用開口１１ｂの周囲が封止され、これらの開口１１ａ，１１ｂと第二流路Ｂや外部との連通が遮断されている。
【００４３】
図１及び図２に戻り、前記一対のフレームＦａ，Ｆｂのそれぞれは、伝熱カセット１０よりも大きな平面視長方形状をなす厚板鋼板である。該一対のフレームＦａ，Ｆｂのうち、一方のフレームＦａには、伝熱カセット１０（伝熱プレート１０ａ，１０ｂ）の開口１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ（第一流入用開口１１ａ、第一流出用開口１１ｂ、第二流入用開口１１ｃ、第二流出用開口１１ｄ）の形成位置と対応するように四つの開口１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄが形成されている。該四つの開口１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄのうち、フレームＦａの短手方向の一端側に形成された一対の開口１００ａ，１００ｂは、熱交換媒体ａを流出入させるための第一流入口及び第一流出口を構成し、短手方向の他端側に形成された一対の開口１００ｃ，１００ｄは、被熱交換媒体ｂを流出入させるための第二流入口及び第二流出口を構成する。
【００４４】
他方のフレームＦｂには、開口が形成されておらず、該熱交換器１のフレームとしてのみ機能するようになっている。一対のフレームＦａ，Ｆｂのそれぞれの短手方向の両端部には、積層した（重ね合わせた）複数の伝熱カセット１０を該フレームＦａ，Ｆｂを介して締結させる締結手段Ｍを配置するための切欠部Ｖ，Ｖ…が長手方向に間隔を有して複数形成されている。本実施形態に係る締結手段Ｍには、長尺なボルトＳと該ボルトＳに螺合されるナットＮとで構成されており、前記ボルトＳのネジ部を一対のフレームＦａ，Ｆｂの切欠部Ｖ，Ｖ…内に配置した状態でナットＮを締め付けることで、一対のフレームＦａ，Ｆｂ間の複数の伝熱カセット１０に対して締め付け力を作用させ、前記第一ガスケットＧ１及び第二ガスケットＧ２のシール性を発揮させる様になっている。
【００４５】
本実施形態に係る熱交換器１は、以上の構成からなり、第一流路Ａに熱交換媒体ａを流通させるとともに、第二流路Ｂに被熱交換媒体ｂを流通させると、伝熱プレート１０ａ，１０ｂを介して熱交換媒体ａと被熱交換媒体ｂとの間で熱交換されることになる。
【００４６】
そして、熱交換に伴う温度変化や熱交換媒体ａ或いは被熱交換媒体ｂの流体圧力等によって伝熱プレート１０ａ，１０ｂが面方向に伸縮しようとすると、その伸縮が各伝熱プレート１０ａ，１０ｂの伸縮吸収部２０によって吸収され、強固に固定された溶着封止部ＷＬ、或いはその近傍で過大な力が作用することが防止される。すなわち、各伝熱プレート１０ａ，１０ｂの伸縮吸収部２０は、溶着封止部ＷＬの内側近傍に設けられ、しかも、溶着封止部ＷＬから傾斜して立ち上がる外側立上部（第一外側立上部３１、第二外側立上部４１）と、該伸縮吸収部２０の内側の領域に対して傾斜して立ち上がる内側立上部（第一内側立上部３２、第二内側立上部４２）とが溶着封止部ＷＬに沿った曲げ稜線ＢＬを形成する曲部５０ａ…，６０ａ…を介して間接的に接続されているので、伝熱プレート１０ａ，１０ｂの伸縮が各立上部３１，３２，４１，４２や曲部５０ａ…，６０ａ…（主として曲部５０ａ…，６０ａ…）の弾性変形によって吸収される。
【００４７】
特に、外側立上部３１，４１が溶着封止部ＷＬに対して傾斜するとともに、内側立上部３２，４２が伝熱プレート１０ａ，１０ｂの第一流路Ａの内部側の領域（温度変化に伴って伸縮する方向）に対して傾斜しているため、伸縮に伴う伝熱プレート１０ａ，１０ｂの面方向の力（伸縮力）が、曲部５０ａ…，６０ａ…をバネの如く弾性変形させるように作用することになり、より効率的に伝熱プレート１０ａ，１０ｂの伸縮が吸収される。
【００４８】
従って、本実施形態に係る熱交換器１は、溶着封止部ＷＬに直接的に過大な応力が作用することが防止される結果、溶着封止部ＷＬ又はその近傍での亀裂の発生（疲労破壊の発生）が防止され、製品寿命の延命を図ることができるという優れた効果を奏し得る。
【００４９】
次に、本発明の第二実施形態に係る熱交換器について説明する。本実施形態に係る熱交換器は、伝熱プレートに設けられた伸縮吸収部の形態以外は、第一実施形態と同様の構成であるため、第一実施形態と同一また相当する構成については、第一実施形態の説明に用いた各図を参照するとともに第一実施形態と同一名称及び同一符号を付して説明を割愛し、伸縮吸収部のみについて説明する。
【００５０】
本実施形態に係る伸縮吸収部２０は、図６（ａ）〜（ｃ）に示す如く、第一実施形態と同様、溶着封止部ＷＬから傾斜して立ち上がる外側立上部３１，４１と、該伸縮吸収部２０よりも内側（第一流路Ａ内部側）の領域から傾斜して立ち上がる内側立上部３２，４２とを備え、外側立上部３１，４１と内側立上部３２，４２とが溶着封止部ＷＬに沿った曲げ稜線ＢＬを形成し、且つ溶着封止部ＷＬと直交する方向に間隔を有して形成された二つ以上の曲部５０ａ…，６０ａ…を介して間接的に接続されている。
【００５１】
本実施形態に係る伸縮吸収部２０は、第一実施形態と同様、溶着封止部ＷＬの長手方向に曲部５０ａ…の配置パターンの異なる第一伸縮吸収部（分割吸収部）３０と第二伸縮吸収部（分割吸収部）４０とが交互に形成されている。なお、前記伸縮吸収部２０は、対向する相手方に対して密接面Ｐを基準に断面形状が対称となるように形成されている。
【００５２】
前記第一伸縮吸収部３０は、外側立上部（以下、第一外側立上部という。）３１と内側立上部（以下、第一内側立上部という。）３２とが五つの曲部５０ａ…を介して接続されている。具体的には、本実施形態に係る第一伸縮吸収部３０は、図６（ｂ）に示す如く、封止用凹部１５の底部でもある溶着封止部ＷＬから伝熱カセット１０の外側に向けて傾斜した第一外側立上部３１と、伸縮吸収部２０よりも第一流路Ａ側の領域から伝熱カセット１０の外側に向けて傾斜した第一内側立上部３２と、第一外側立上部３１と第一内側立上部３２とを接続する接続部３３とで構成されている。
【００５３】
本実施形態に係る第一伸縮吸収部３０の接続部３３は、第一実施形態とは異なった形態に設定されており、第一外側立上部３１の先端から密接面Ｐと略同方向に延びるように平坦に形成された外側平坦接続部３３ａ’と、該外側平坦接続部３３ａ’の先端から伝熱カセット１０の内側に傾斜した下り傾斜接続部３３ｂ’と、該下り傾斜接続部３３ｂ’の先端から伝熱カセット１０の外側に傾斜した上り傾斜接続部３３ｃ’と、該上り傾斜接続部３３ｃ’の先端と第一内側立上部３２の先端との間で密接面Ｐと略同方向に延びるように平坦に形成された内側平坦接続部３３ｄ’とで構成されている。
【００５４】
これにより、本実施形態に係る第一伸縮吸収部３０は、断面形状が天部の中央に凹みを形成した台形状を呈している。すなわち、該第一伸縮吸収部３０は、第一外側立上部３１と外側平坦接続部３３ａ’との接続部分、第一内側立上部３２と内側平坦接続部３３ｄ’との接続部分、外側平坦接続部３３ａ’と下り傾斜接続部３３ｂ’との接続部分、及び上り傾斜接続部３３ｃ’と内側平坦接続部３３ｄ’との接続部分に、溶着封止部ＷＬに沿った曲げ稜線ＢＬ（図６（ａ）参照）を形成した曲部５０ａ，５０ｂ，５０ｄ，５０ｅが外側に凸をなして形成され、下り傾斜接続部３３ｂ’と上り傾斜接続部３３ｃ’との接続部分に、溶着封止部ＷＬに沿った曲げ稜線ＢＬ（図６（ａ）参照）を形成した曲部５０ｃが伝熱カセット１０の内側（各伝熱プレート１０ａ，１０ｂの他方面側）に凸をなして形成されている。
【００５５】
他方、第二伸縮吸収部４０は、図６（ｃ）に示す如く、外側立上部（以下、第二外側立上部という。）４１と内側立上部（以下、第二内側立上部という。）４２とが四つの曲部６０ａ…を介して間接的に接続されている。具体的には、本実施形態に係る第二伸縮吸収部４０は、第一封止用凹部１５の底部でもある溶着封止部ＷＬから伝熱カセット１０の外側に向けて傾斜した第二外側立上部４１と、伸縮吸収部２０よりも第一流路Ａ側の領域から伝熱カセット１０の内側に向けて傾斜した第二内側立上部４２と、第二外側立上部４１と第二内側立上部４２とを接続する接続部４３とで構成されている。
【００５６】
本実施形態に係る第二伸縮吸収部４０の接続部４３は、第一実施形態と異なり、第二外側立上部４１の先端から伝熱カセット１０の内側に向けて傾斜した第一下り傾斜接続部４５ａと、第一下り傾斜接続部４５ａの先端から伝熱カセット１０の外側に向けて傾斜した第一上り傾斜接続部４５ｂと、第一上り傾斜接続部４５ｂの先端と第二内側立上部４２の先端との間で、第一上り傾斜接続部４５ｂの先端から伝熱カセット１０の内側に向けて傾斜した第二下り傾斜接続部４５ｃとで構成されている。
【００５７】
これにより、該第二伸縮吸収部４０の接続部４３は、第二外側立上部４１と第一下り傾斜接続部４５ａとの接続部分、第一上り傾斜接続部４５ｂと第二下り傾斜接続部４５ｃとの接続部分に、溶着封止部ＷＬに沿った曲げ稜線ＢＬ（図６（ａ）参照）を形成した曲部６０ａ，６０ｃが伝熱カセット１０の外側（各伝熱プレート１０ａ，１０ｂの一方面側）に凸をなして形成され、第一下り傾斜接続部４５ａと第一上り傾斜接続部４５ｂとの接続部分、及び第二内側立上部４２と第二下り傾斜接続部４５ｃとの接続部分に、溶着封止部ＷＬに沿った曲げ稜線ＢＬ（図６（ａ）参照）を形成した曲部６０ｂ，６０ｄが伝熱カセット１０の内側（各伝熱プレート１０ａ，１０ｂの他方面側）に凸をなして形成されている。従って、本実施形態に係る第二伸縮吸収部４０は、伝熱プレート１０ａ，１０ｂの両面に複数の凸部と凹部とが並んで断面波形状を呈している。本実施形態においても、第二伸縮吸収部４０の第二外側立上部４１が第一伸縮吸収部３０の第一外側立上部３１の略半分の長さに設定され、第二伸縮吸収部４０が、伝熱プレート１０ａ，１０ｂの板厚方向において、第一伸縮吸収部３０の略半分の高さで形成されている。
【００５８】
図６（ａ）に示す如く、前記第一外側立上部３１及び第二外側立上部４１の基点は、溶着封止部ＷＬに沿った同一線上に位置し、第一内側立上部３２及び第二内側立上部４２の基端についても、溶着封止部ＷＬに沿った同一線上に位置している。
【００５９】
これにより、本実施形態に係る伸縮吸収部２０（第一伸縮吸収部３０及び第二伸縮吸収部４０）は、溶着封止部ＷＬの長手方向と直交する方向の幅が同じで、各立上部３１，３２，４１，４２が溶着封止部ＷＬの略全長に亘って沿い、曲部５０ａ…，６０ａ…が溶着封止部ＷＬに沿って断続的に形成されている。
【００６０】
本実施形態に係る熱交換器１は、伝熱カセット１０を構成する二枚の伝熱プレート１０ａ，１０ｂの第二伸縮吸収部４０（内側に凸をなす曲部６０ｂ，６０ｂ、６０ｄ，６０ｄ）同士が接触し、積層状態で隣接する伝熱カセット１０の伝熱プレート１０ａ，１０ｂの第一伸縮吸収部３０（外側平坦接続部３３ａ’３３ａ’、及び内側平坦接続部３３ｄ’，３３ｂ’）同士が略接触した状態になるようになっており、各伝熱プレート１０ａ，１０ｂの伸縮吸収部２０は、伝熱プレート１０ａ，１０ｂの伸縮を吸収する機能以外に、伝熱プレート１０ａ，１０ｂ同士の位置決め機能も担えるように構成されている。
【００６１】
以上のように、本実施形態に係る熱交換器１は、伸縮吸収部２０の形態が第一実施形態とは異なるものの、熱交換に伴う温度変化や熱交換媒体ａ或いは被熱交換媒体ｂの流体圧の変化等によって伝熱プレート１０ａ，１０ｂが面方向に伸縮しても、その伸縮が各伝熱プレート１０ａ，１０ｂの伸縮吸収部２０によって吸収され、強固に固定された溶着封止部ＷＬ、或いはその近傍で過大な力が作用することが防止される。
【００６２】
すなわち、本実施形態においても、各伝熱プレート１０ａ，１０ｂの伸縮吸収部２０が溶着封止部ＷＬの内側近傍に設けられ、しかも、溶着封止部ＷＬから傾斜して立ち上がる外側立上部（第一外側立上部３１、第二外側立上部４１）と、該伸縮吸収部２０の内側の領域に対して傾斜して立ち上がる内側立上部（第一内側立上部３２、第二内側立上部４２）とが溶着封止部ＷＬに沿った曲げ稜線ＢＬを形成する曲部５０ａ…，６０ａ…を介して間接的に接続されているので、伝熱プレート１０ａ，１０ｂの伸縮が各立上部３１，３２，４１，４２や曲部５０ａ…，６０ａ…（主として曲部５０ａ…，６０ａ…）の弾性変形によって吸収される。
【００６３】
また、第一実施形態と同様、外側立上部３１，４１が溶着封止部ＷＬに対して傾斜するとともに、内側立上部３２，４２が伝熱プレート１０ａ，１０ｂの第一流路Ａの内部側の領域（温度変化に伴って伸縮する方向）に対して傾斜しているため、伸縮に伴う伝熱プレート１０ａ，１０ｂの面方向の力（伸縮力）が、曲部５０ａ…，６０ａ…をバネの如く弾性変形させるように作用することになり、より効率的に伝熱プレート１０ａ，１０ｂの伸縮を吸収することができる。
【００６４】
従って、本実施形態に係る熱交換器１においても、溶着封止部ＷＬに直接的に過大な応力が作用することが防止される結果、溶着封止部ＷＬ又はその近傍での亀裂の発生（疲労破壊の発生）が防止され、製品寿命の延命を図ることができるという優れた効果を奏し得る。
【００６５】
次に、本発明の第三実施形態に係る熱交換器について説明する。本実施形態に係る熱交換器は、伝熱プレートに設けられた伸縮吸収部の形態以外は、第一及び第二実施形態と同様の構成であるため、これらと同一また相当する構成については、第一実施形態の説明に用いた各図を参照するとともに第一実施形態と同一名称及び同一符号を付して説明を割愛し、伸縮吸収部のみについて説明する。
【００６６】
本実施形態に係る伸縮吸収部２０は、図７（ａ）〜（ｃ）に示す如く、第一及び第二実施形態と同様、溶着封止部ＷＬから傾斜して立ち上がる外側立上部３１，４１と、該伸縮吸収部２０よりも内側（第一流路Ａ内部側）の領域から傾斜して立ち上がる内側立上部３２，４２とを備え、外側立上部３１，４１と内側立上部３２，４２とが溶着封止部ＷＬに沿った曲げ稜線ＢＬを形成し、且つ溶着封止部ＷＬと直交する方向に間隔を有して形成された六つの曲部５０ａ…を介して間接的に接続されている。本実施形態においても、伝熱カセット１０を構成する二枚の伝熱プレート１０ａ，１０ｂの伸縮吸収部２０は、対向する相手方に対して密接面Ｐを基準に断面形状が対称となるように形成されている。
【００６７】
本実施形態に係る伸縮吸収部２０は、図７（ａ）に示す如く、第一及び第二実施形態とは異なり、溶着封止部ＷＬの長手方向に同じパターンの曲部５０ａ…が連続して形成されている。具体的には、本実施形態に係る伸縮吸収部２０は、図７（ｂ）に示す如く、溶着封止部ＷＬの略全長に亘って沿うように連続して形成されており、溶着封止部ＷＬから伝熱カセット１０の外側に向けて傾斜した外側立上部２１と、伸縮吸収部２０よりも第一流路Ａ側の領域から伝熱カセット１０の外側に向けて傾斜した内側立上部２２と、外側立上部２１と内側立上部２２とを接続する接続部２３とで構成されている。
【００６８】
本実施形態に係る伸縮吸収部２０の接続部２３は、外側立上部３１の先端から伝熱カセット１０の内側に向けて傾斜した第一下り傾斜接続部２３ａと、第一下り傾斜接続部２３ａの先端から伝熱カセット１０の外側に向けて傾斜した第一上り傾斜接続部２３ｂと、第一上り傾斜接続部２３ｂの先端から伝熱カセット１０の内側に向けて傾斜した第二下り傾斜接続部２３ｃと、第二下り傾斜接続部２３ｃの先端から伝熱カセット１０の外側に向けて傾斜した第二上り傾斜接続部２３ｄと、第二上り傾斜接続部２３ｄの先端と内側立上部２２との間で密接面Ｐと同方向に延びるように平坦に形成された平坦接続部２３ｅとで構成されている。
【００６９】
これにより、該伸縮吸収部２０の接続部２３は、外側立上部２１と第一下り傾斜接続部２３ａとの接続部分、第一上り傾斜接続部２３ｂと第二下り傾斜接続部２３ｃとの接続部分、第二上り傾斜接続部２３ｄと平坦接続部２３ｅとの接続部分、及び内側立上部２２と平坦接続部２３ｅとの接続部分に、溶着封止部ＷＬに沿った曲げ稜線ＢＬ（図７（ａ）参照）を形成した曲部５０ａ，５０ｃ，５０ｅ，５０ｆが伝熱カセット１０の外側（各伝熱プレート１０ａ，１０ｂの一方面側）に凸をなして形成されている。また、該接続部２３は、第一下り傾斜接続部２３ａと第一上り傾斜接続部２３ｂとの接続部分、及び第二下り傾斜接続部２３ｃと第二上り傾斜接続部２３ｄとの接続部分に、溶着封止部ＷＬに沿った曲げ稜線ＢＬ（図７（ａ）参照）を形成した曲部５０ｂ，５０ｄが伝熱カセット１０の内側（各伝熱プレート１０ａ，１０ｂの他方面側）に凸をなして形成されている。従って、本実施形態に係る伸縮吸収部２０は、溶着封止部ＷＬの略全長に沿って断面波形状に形成されている。
【００７０】
本実施形態に係る伸縮吸収部２０は、平坦接続部２３ｅが溶着封止部ＷＬ側にある各曲部５０ａ…よりも伝熱カセット１０の外側に位置するように形成されており、積層された状態で隣接する伝熱カセット１０（伝熱プレート１０ａ，１０ｂ）の伸縮吸収部２０の平坦接続部２３ｅ，２３ｅ同士が略接触した状態になるようになっている。その一方で、該伸縮吸収部２０は、伝熱カセット１０を構成する二枚の伝熱プレート１０ａ，１０ｂの内側に凸をなす曲部５０ａ…同士が非接触状態になる（内側の曲部５０ａ…間に隙間が形成される）とともに、積層状態で隣接する伝熱カセット１０（伝熱プレート１０ａ，１０ｂ）の伸縮吸収部２０における外側に凸をなす曲部５０ａ…同士も非接触状態になる（外側の曲部５０ａ…間に隙間が形成される）ように構成されている。
【００７１】
以上のように、本実施形態に係る熱交換器１は、伸縮吸収部２０の形態が第一及び第二実施形態とは異なるものの、熱交換に伴う温度変化によって伝熱プレート１０ａ，１０ｂが面方向に伸縮しようとすると、その伸縮が各伝熱プレート１０ａ，１０ｂの伸縮吸収部２０によって吸収され、強固に固定された溶着封止部ＷＬ、或いはその近傍において過大な作用することが防止される。
【００７２】
すなわち、本実施形態においても、各伝熱プレート１０ａ，１０ｂの伸縮吸収部２０が溶着封止部ＷＬの内側近傍に設けられ、しかも、溶着封止部ＷＬから傾斜して立ち上がる外側立上部２１と、該伸縮吸収部２０の内側の領域に対して傾斜して立ち上がる内側立上部２２とが溶着封止部ＷＬに沿った曲げ稜線ＢＬを形成する曲部５０ａ…を介して間接的に接続されているので、伝熱プレート１０ａ，１０ｂの伸縮が各立上部２１，２２や曲部５０ａ…（主として曲部５０ａ…）の弾性変形によって吸収される。
【００７３】
また、第一実施形態と同様、外側立上部２１が溶着封止部ＷＬに対して傾斜するとともに、内側立上部２２が伝熱プレート１０ａ，１０ｂの第一流路Ａの内部側の領域（温度変化に伴って伸縮する方向）に対して傾斜しているため、伸縮に伴う伝熱プレート１０ａ，１０ｂの面方向の力（伸縮力）が、曲部５０ａ…をバネの如く弾性変形させるように作用することになり、より効率的に伝熱プレート１０ａ，１０ｂの伸縮を吸収することができる。
【００７４】
その上、対向する伝熱プレート１０ａ，１０ｂの伸縮吸収部２０（凸をなす曲部５０ａ…）同士が非接触状態になるようにしたので、伝熱プレート１０ａ，１０ｂの伸縮に伴って伸縮吸収部２０（曲部５０ａ…）が変形したとしても、隣接する伝熱プレート１０ａ，１０ｂ同士が干渉することがなく、伸縮吸収部２０の変形の円滑性を確実に確保することができる。
【００７５】
従って、本実施形態に係る熱交換器１においても、溶着封止部ＷＬに直接的に過大な応力が作用することが防止される結果、溶着封止部ＷＬ又はその近傍での亀裂の発生（疲労破壊の発生）が防止され、製品寿命の延命を図ることができるという優れた効果を奏し得る。
【００７６】
尚、本発明のプレート式熱交換器は、上記した何れの実施形態にも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。
【００７７】
上記実施形態において、二枚の伝熱プレート１０ａ，１０ｂを溶着した伝熱カセット１０を複数積層したプレート式熱交換器１について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、複数の伝熱プレート１０ａ，１０ｂを積層し、これらを互いに溶着したプレート式熱交換器１であってもよい。
【００７８】
この場合においては、熱交換媒体ａを流通させる第一流路Ａ、及び非熱交換媒体ａを流通させる第二流路Ｂの何れもが、伝熱プレート１０ａ，１０ｂの溶着によって画定されるので、第一流路Ａ及び第二流路Ｂを画定するための溶着封止部ＷＬ近傍の内側に伸縮吸収部２０を設けるようにすればよい。すなわち、溶着によって固定される溶着封止部ＷＬに沿うようにして伸縮吸収部２０を設け、該伸縮吸収部２０を、溶着封止部ＷＬに沿った曲げ稜線ＢＬを形成する曲部５０ａ…を介して、該溶着封止部ＷＬから傾斜して立ち上がる外側立上部３１と該伸縮吸収部２０の内側の領域から傾斜して立ち上がる内側立上部３２とを直接的又は間接的に接続した構成にすればよい。
【００７９】
上記何れの実施形態においても、外側立上部２１，３１，４１と内側立上部２２，３２，４２とを間接的に接続して伸縮吸収部２０を構成したが、これに限定されるものではなく、例えば、外側立上部２１，３１，４１と内側立上部２２，３２，４２とを同じ方向に傾斜させ、それぞれの先端を曲部５０ａ…を介して直接的に接続した態様であってもよい。すなわち、外側立上部２１，３１，４１と内側立上部２２，３２，４２とを溶着封止部ＷＬに沿って曲げ稜線ＢＬの形成した一つの曲部５０ａ…を介して直接接続した態様であってもよい。このようにしても、溶着封止部ＷＬ及び伸縮吸収部２０よりも内側の領域（伝熱プレート１０ａ，１０ｂの面方向）に対して外側立上部３１と内側立上部３２とが傾斜した態様をなし、伝熱プレート１０ａ，１０ｂが伸縮したときに曲部５０ａ…が弾性変形することになる。従って、温度変化や圧力変化等による伝熱プレート１０ａ，１０ｂの伸縮を吸収することができ、溶着封止部ＷＬ又はその近傍に亀裂が発生するのを防止することができる。
【００８０】
上記実施形態において、何れも伸縮吸収部２０の少なくとも一部と隣接する伝熱プレート１０ａ，１０ｂに接触させるようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば、隣接する伝熱プレート１０ａ，１０ｂの伸縮吸収部２０同士を完全に非接触となる（伸縮吸収部２０間に隙間が形成される）ように構成し、他の部位で伝熱プレート１０ａ，１０ｂ同士の位置決めを行うように構成しても勿論よい。
【００８１】
上記第一及び第二実施形態において、曲部５０ａ…，６０ａ…の配置パターンの異なる分割吸収部として第一伸縮吸収部３０及び第二伸縮吸収部４０の二つを交互に配設して伸縮吸収部２０を構成したが、これに限定されるものではなく、例えば、曲部の配置パターンを異にする分割吸収部を三パターン以上設定し、これらを交互に配設して伸縮吸収部２０を構成するようにしてもよい。また、第三実施形態の如く、単一な形態をなす伸縮吸収部２０を溶着封止部ＷＬの略全長に亘って沿うように設けても勿論よい。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の第一乃至第三実施形態に係るプレート式熱交換器の全体斜視図を示す。
【図２】第一乃至第三実施形態に係るプレート式熱交換器の分解斜視図を示す。
【図３】第一乃至第三実施形態に係る伝熱プレート（伝熱カセット）の概略平面図を示す。
【図４】第一乃至第三実施形態に係るプレート式熱交換器の熱交換媒体及び被熱交換媒体の流れを説明するための説明図であって、（ａ）は、第一流路内の流れを示し、（ｂ）は、第二流路内の流れを示す。
【図５】第一実施形態に係る伸縮吸収部の説明図であって、（ａ）は、図３のＸ部分の拡大部分平面部を示し、（ｂ）は、（ａ）のＩ−Ｉ断面を示し、（ｃ）は、（ａ）のＩＩ−ＩＩ断面を示す。
【図６】第二実施形態に係る伸縮吸収部の説明図であって、（ａ）は、図３のＸ部分の拡大部分平面部を示し、（ｂ）は、（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ断面を示し、（ｃ）は、（ａ）のＩＶ−ＩＶ断面を示す。
【図７】第三実施形態に係る伸縮吸収部の説明図であって、（ａ）は、図３のＸ部分の拡大部分平面部を示し、（ｂ）は、（ａ）のＶ−Ｖ断面を示し、（ｃ）は、（ａ）のＶＩ−ＶＩ断面を示す。
【符号の説明】
【００８３】
１…プレート式熱交換器（熱交換器）、１０…伝熱カセット、１０ａ，１０ｂ…伝熱プレート、１１ａ…第一流入用開口（開口）、１１ｂ…第一流出用開口（開口）、１１ｃ…第二流入用開口（開口）、１１ｄ…第二流出用開口（開口）、１５…第一封止用凹部（封止用凹部）、１６…第二封止用凹部（封止用凹部）、１７ａ…第一ガスケット配設用凹部（ガスケット配設用凹部）、１７ｂ…第二ガスケット配設用凹部（ガスケット配設用凹部）、２０…伸縮吸収部、２１…外側立上部、２２…内側立上部、２３…接続部、２３ａ…第一下り傾斜接続部、２３ｂ…第一上り傾斜接続部、２３ｃ…第二下り傾斜接続部、２３ｄ…第二上り傾斜接続部、２３ｅ…平坦接続部、３０…第一伸縮吸収部、３１…第一外側立上部（外側立上部）、３２…第一内側立上部（内側立上部）、３３…接続部、３３ａ’…外側平坦接続部、３３ｂ’…下り傾斜接続部、３３ｃ’…上り傾斜接続部、３３ｄ’…内側平坦接続部、４０…第二伸縮吸収部、４１…第二外側立上部（外側立上部）、４２…第二内側立上部（内側立上部）、４３…接続部、４３ａ…接続傾斜部、４３ｂ…接続平坦部、４５ａ…第一下り傾斜接続部、４５ｂ…第一上り傾斜接続部、４５ｃ…第二下り傾斜接続部、５０ａ〜５０ｆ，６０ａ〜６０ｄ…曲部、１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ…開口、ａ…第一流入口、ｂ…第一流出口、ｃ…第二流入口、ｄ…第二流出口、Ａ…第一流路、Ｂ…第二流路、ＢＬ…曲げ稜線ＣＬ…中心線、Ｆａ，Ｆｂ…フレーム、Ｇ１…第一ガスケット（ガスケット）、Ｇ１…第二ガスケット（ガスケット）Ｐ…密接面、Ｒ１…第一流入路、Ｒ２…第一流出路、Ｒ３…第二流入路、Ｒ４…第二流出路、Ｖ…切欠部、Ｍ…締結手段、Ｓ…ボルト、Ｎ…ナット、ＷＬ…溶着封止部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレス成形された複数の伝熱プレートが積層され、伝熱プレート間に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、第一流路及び第二流路の少なくとも何れか一方の流路が、伝熱プレート同士を線状又は帯状に溶着した溶着封止部で画定されたプレート式熱交換器であって、前記伝熱プレートは、前記流路側で溶着封止部に沿うように、該伝熱プレートの面方向の伸縮を吸収する伸縮吸収部が形成され、該伸縮吸収部は、溶着封止部から傾斜して立ち上がる外側立上部と、流路内部側の領域から傾斜して立ち上がる内側立上部とを備え、外側立上部と内側立上部とが溶着封止部に沿った曲げ稜線を形成する一つ以上の曲部を介して直接的又は間接的に接続されて構成されていることを特徴とするプレート式熱交換器。
【請求項２】
前記伸縮吸収部は、外側立上部と内側立上部とが溶着封止部と直交する方向に並ぶ複数の曲部を介して接続されて構成されている請求項１記載のプレート式熱交換器。
【請求項３】
前記伸縮吸収部は、前記曲部の配置パターンの異なる複数の分割吸収部が溶着封止部の長手方向に交互に設けられて形成されている請求項２記載のプレート式熱交換器。
【請求項４】
前記伸縮吸収部は、外側立上部及び内側立上部が、溶着封止部の略全周に沿って形成されるとともに、溶着封止部の略全周に沿った曲げ稜線を形成する曲部を介して接続されている請求項１又は２記載のプレート式熱交換器。
【請求項５】
前記伸縮吸収部は、隣接する伝熱プレートに対して非接触になるように形成されている請求項１乃至４の何れか１項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項１】
プレス成形された複数の伝熱プレートが積層され、伝熱プレート間に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、第一流路及び第二流路の少なくとも何れか一方の流路が、伝熱プレート同士を線状又は帯状に溶着した溶着封止部で画定されたプレート式熱交換器であって、前記伝熱プレートは、前記流路側で溶着封止部に沿うように、該伝熱プレートの面方向の伸縮を吸収する伸縮吸収部が形成され、該伸縮吸収部は、溶着封止部から傾斜して立ち上がる外側立上部と、流路内部側の領域から傾斜して立ち上がる内側立上部とを備え、外側立上部と内側立上部とが溶着封止部に沿った曲げ稜線を形成する一つ以上の曲部を介して直接的又は間接的に接続されて構成されていることを特徴とするプレート式熱交換器。
【請求項２】
前記伸縮吸収部は、外側立上部と内側立上部とが溶着封止部と直交する方向に並ぶ複数の曲部を介して接続されて構成されている請求項１記載のプレート式熱交換器。
【請求項３】
前記伸縮吸収部は、前記曲部の配置パターンの異なる複数の分割吸収部が溶着封止部の長手方向に交互に設けられて形成されている請求項２記載のプレート式熱交換器。
【請求項４】
前記伸縮吸収部は、外側立上部及び内側立上部が、溶着封止部の略全周に沿って形成されるとともに、溶着封止部の略全周に沿った曲げ稜線を形成する曲部を介して接続されている請求項１又は２記載のプレート式熱交換器。
【請求項５】
前記伸縮吸収部は、隣接する伝熱プレートに対して非接触になるように形成されている請求項１乃至４の何れか１項に記載のプレート式熱交換器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−２５５８２６（Ｐ２００７−２５５８２６Ａ）
【公開日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−８２７８８（Ｐ２００６−８２７８８）
【出願日】平成１８年３月２４日（２００６．３．２４）
【出願人】（０００１５２４８０）株式会社日阪製作所 (60)
【公開日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月２４日（２００６．３．２４）
【出願人】（０００１５２４８０）株式会社日阪製作所 (60)
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