プレート式熱交換器
【課題】熱媒体が各第１流路内に効果的に流れるようにすることで、熱媒体の入口温度と被熱交換媒体の出口温度が接近しないプレート式熱交換器を提供する。
【解決手段】このプレート式熱交換器は、積層された複数の伝熱プレート１０，２０，３０，４０のそれぞれを境にして第１流路１と第２流路２とが交互に形成され、第１流路１同士を連通する連通路３と第２流路２同士を連通する連通路４とが設けられている。第１流路１は、熱媒体が往き方向に流れる複数の第１往路１ａと、熱媒体が戻り方向に流れる複数の第１復路１ｂとに区分される。第１流路１同士を連通する連通路３は、熱媒体を各第１往路１ａに流入させる供給路３ａと、前記第２供給路を挟んで隣り合っている第１往路１ａから第１復路１ｂに熱媒体を誘導する折返路３ｂと、第１復路１ｂ内の熱媒体を回収して各第１往路に流入させることなく排出する回収路３ｃとに区分されている。
【解決手段】このプレート式熱交換器は、積層された複数の伝熱プレート１０，２０，３０，４０のそれぞれを境にして第１流路１と第２流路２とが交互に形成され、第１流路１同士を連通する連通路３と第２流路２同士を連通する連通路４とが設けられている。第１流路１は、熱媒体が往き方向に流れる複数の第１往路１ａと、熱媒体が戻り方向に流れる複数の第１復路１ｂとに区分される。第１流路１同士を連通する連通路３は、熱媒体を各第１往路１ａに流入させる供給路３ａと、前記第２供給路を挟んで隣り合っている第１往路１ａから第１復路１ｂに熱媒体を誘導する折返路３ｂと、第１復路１ｂ内の熱媒体を回収して各第１往路に流入させることなく排出する回収路３ｃとに区分されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒などの熱媒体と水などの被熱交換媒体とを熱交換するための蒸発器その他のプレート式熱交換器に関し、詳しくは、伝熱プレートを境にして熱媒体を流通させる第１流路と、被熱交換媒体を流通させる第２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。
【背景技術】
【０００２】
例えば蒸発器として使用されるプレート式熱交換器は、図５示すように、複数枚の長方形状の伝熱プレート１１０，１１０，…を鉛直姿勢で積層し、この伝熱プレート１１０と伝熱プレート１１０との間に第１流路１０１と第２流路１０２とを交互に形成し、第１流路１０１に液体状態又は気液混合状態の熱媒体（冷媒）Ｒを流通させ、第２流路１０２に被熱交換媒体（被冷却流体）Ｈを流通させることで、熱媒体Ｒと被熱交換媒体Ｈとを熱交換する。
【０００３】
そして、伝熱プレート１１０は、四隅に流体の出入口となる通路孔１１１〜１１４を設け、中間部に伝熱部（採番せず）を設け、各伝熱プレート１１０間にガスケット１２０を装着することで、例えば左側の上，下の通路孔１１１，１１３と伝熱部とが連通し、かつ、右側の上，下の通路孔１１２，１１４が伝熱部に開口しないように、あるいは、その逆になるようにされている。
【０００４】
そして、各伝熱プレート１１０は、複数の凸条及び凹条（ともに採番せず）によって波形に形成されて、隣り合う伝熱プレート１１０の凸条同士が交差衝合し、各凹条で第１流路１０１又は第２流路１０２を形成している。
【０００５】
しかし、このようなプレート式熱交換器にあっては、第１流路１０１内の熱媒体Ｒの流速が高められると、特に第１流路１０１内での下流側において熱媒体Ｒの圧力損失が適正範囲外となるほどに大きくなる。逆に、プレート式熱交換器は、第１流路１０１内で流通する熱媒体Ｒが低速で流れると、熱媒体Ｒの流量が少なくなることから熱交換効率の向上を図ることができない。
【０００６】
そこで、圧力損失を適正な範囲内に止めつつ熱媒体Ｒの流速を高めることで、熱交換性能を向上させることができるようにしたプレート式熱交換器が特許文献１に記載されている。
【０００７】
このプレート式熱交換器は、各第１流路の断面積及び第２流路の断面積が下流側を上流側よりも広くなるように、各伝熱プレートの凹条の所定箇所に膨出部を形成したことを特徴としている。こうすることにより、熱媒体Ｒは、上流側における流速低下を抑制でき、しかも、下流側においては流速の増大を抑制できる。したがって、このプレート式熱交換器は、熱媒体Ｒの上流側では境界伝熱係数を大きくし、下流側では圧力損失が大きくならないようにすることができるので、熱交換性能を高めることができるものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−３２６０７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
プレート式熱交換器は、省エネルギ化を図るため、熱媒体Ｒの温度と被熱交換媒体Ｈとの温度差が小さくされるが、そのことにより、伝熱プレートが大型化する。一方、プレート式熱交換器は、小型化を図るため、伝熱プレートが短くされるが、そのことにより、伝熱プレートの枚数が増加する。
【００１０】
そして、特許文献１に記載されたプレート式熱交換器は、熱媒体が冷媒Ｒである蒸発器として使用される。冷媒Ｒは、第１流路の上流側で気液２相状態で流れ、被熱媒体と熱交換された第１流路の下流側で気体となる。このようなプレート式熱交換器を使用すると、伝熱プレートを短くした分、枚数を増加させて伝熱面積の減少を補うと、熱媒体Ｒ及び被熱交換媒体Ｈの流路数が増え、流速が低下して熱交換性能が低下してしまうことがある。
【００１１】
このような各種の課題を解決するため、図６及び図７に示すような２パスと称されるプレート式熱交換器（蒸発器）が提案されている。この蒸発器も、多数枚の伝熱プレート２１０，２１０，…を一定の間隔を空けて鉛直姿勢で積層し、各伝熱プレート２１０，２１０の間に第１流路２０１と第２流路２０２とを交互に形成している。
【００１２】
そして、各伝熱プレート２１０，２１０の上部と下部に連通孔２１１，２１２を形成し、伝熱プレート２１０，２１０間に図示しないガスケットを装着し又はろう付けすることにより、隣り合っている第１流路２０１，２０１同士を連通する連通路２０３を設け、また、隣り合っている第２流路２０２，２０２同士を連通する連通路２０４（図７では採番せず）を設けたものとされている。
【００１３】
ただし、最も外側の２枚の伝熱プレート２１０，２１０は、上部に連通孔２１１を設けない、又は連通孔２１１を塞ぎ、また、中心の１枚の伝熱プレート２１０は下部に連通孔２１２を設けない、又は連通孔２１２を塞ぐことで、冷媒Ｒが流れる連通路２０３が図面において下側左半分の上流側２０３ａと、上側の中間２０３ｂと、下側右半分の下流側２０３ｃとに区分される。
【００１４】
そして、冷媒Ｒは、図面において、上流側の連通路２０３ａから左半分の第１流路２０１内を上向きに流れ、中間の連通路２０３ｂを右方向に流れた後、右半分の第１流路２０１内を下向きに流れる。一方、被熱交換媒体である被冷却流体Ｈが右半分の第２流路２０２内を上向きに流れ、左半分の第２流路２０２内を下向きに流れる。
【００１５】
この蒸発器は、冷媒Ｒ及び被冷却流体Ｈの流速低下を防止することができるとともに、伝熱プレート２１０の枚数を少なくすることができる。しかし、この蒸発器は、左半分の複数の第１流路２０１内を上向きに流れた冷媒Ｒが中間の連通路２０３ｂで合流し、そして、右半分の複数の第１流路２０１内に分流する。したがって、この右半分の第１流路２０１内を下向きに流れる冷媒Ｒは、量や質が均等にならず、右半分の第２流路２０２を流れている被冷却流体Ｈとうまく熱交換できないことがある。
【００１６】
また、蒸発器で使用される冷媒Ｒは、重量比で２０〜３０％の気体と８０〜７０％の液体の気液２相状態で第１流路２０１内に流入し、被冷却流体Ｈと熱交換されることで蒸発する。したがって、冷媒Ｒは、蒸発の進行に伴って体積が著しく膨張し、第１流路２０１内の下流側ほど流速が大きくなり、圧力損失が大きく生じる。また、冷媒Ｒは、第１流路２０１内の上流側で速度が小さい。
【００１７】
そして、伝熱プレート２１０は本来、高伝熱係数−低圧力損失の特性を有していることが好ましい。しかし、伝熱プレート２１０は、高伝熱係数を求めると高圧力損失になり、低圧力損失を求めると低伝熱係数になるというように、伝熱係数と圧力損失とがトレードオフの関係にある。
【００１８】
したがって、冷媒Ｒの下流側において圧力損失が過度にならない特性を有する伝熱プレート２１０は、冷媒Ｒの上流側及び被冷却流体Ｈに対して低伝熱係数−低圧力損失に過ぎ、理想的な伝熱特性にならない。冷媒Ｒの上流側において理想的な特性は、高伝熱係数−高圧力損失であるが、このような特性の伝熱プレート２１０は、冷媒Ｒの下流側及び被冷却流体Ｈに対して圧力損失が過大になる。被冷却流体Ｈに対して圧力損失が大きい（高伝熱係数−高圧力損失に過ぎる）特性の伝熱プレート２１０を備えた蒸発器は、被冷却流体Ｈを圧送するポンプが大型化する。
【００１９】
要するに、本来であれば、冷媒Ｒの上流側においては高伝熱係数−高圧力損失の特性が好ましく、冷媒Ｒの下流側においては低伝熱係数−低圧力損失の特性が好ましく、被冷却媒体Ｈに対しては、中伝熱係数−中圧力損失の特性が好ましいが、前述の事情により、低伝熱係数−低圧力損失の特性の伝熱プレートを使用せざるを得ず、結果的に冷媒Ｒの上流側及び被冷却媒体Ｈの伝熱係数が低い状態で使用しなければならなくなる。
【００２０】
また、冷媒Ｒとして、単一成分冷媒、共沸混合冷媒、疑似共沸混合冷媒を使用する場合は、冷媒Ｒ側の圧力損失により、冷媒Ｒ側の入口温度が上昇する。そうすると、被冷却流体Ｈの出口温度と近似し、熱交換が緩慢になり、その結果、大型の蒸発器を使用しなければならなくなる。
【００２１】
そこで、本発明は、第１に、熱媒体が各第１流路内に効果的に流れるようにすることで、熱媒体の入口温度と被熱交換媒体の出口温度が接近しないようにすることができ、第２に、適切なプレート特性を得ることで、大型化しないようにした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】
【００２２】
本発明に係るプレート式熱交換器は、積層された複数の伝熱プレートのそれぞれを境にして第１流路と第２流路とが交互に形成され、各伝熱プレートに流入孔、流出孔、通過孔の全て又は一部が形成され、熱媒体が第２流路内に流入することなく第１流路間で流れるように前記流入孔又は流出孔を連通させる連通路と、被熱交換媒体が第１流路内に流入することなく第２流路内で流れるように前記流入孔又は流出孔を連通させる連通路とが設けられたプレート式熱交換器において、前記第１流路は、熱媒体が往き方向に流れる複数の第１往路と、熱媒体が戻り方向に流れる複数の第１復路とに区分され、前記第１流路間を連通させる連通路は、熱媒体を各第１往路に流入させる供給路と、前記第２流路を挟んで隣り合っている第１往路から第１復路に熱媒体を誘導する折返路と、第１復路内の熱媒体を回収して各第１往路に流入させることなく排出する回収路とに区分されていることを特徴としている。
【００２３】
このプレート式熱交換器によれば、第１流路が複数の第１往路と複数の第１復路とに区分され、各第１往路と第１復路とが第２流路を挟んで隣り合い、連通路が供給路と折返路と回収路とに区分され、熱媒体が各供給路から各第１往路に流入し、各第１往路内から各折返路を通って、隣り合っている第１復路内を流れることにより、第２流路内の被熱交換媒体と熱交換され、さらに、熱媒体が回収路に排出され、熱媒体が回収路から各第１往路に流入しないことにより、被熱交換媒体と交換する熱媒体の量や質を均等にすることができる。
【００２４】
また、前記本発明に係るプレート式熱交換器において、前記第１往路を形成する伝熱プレートは、高伝熱係数−高圧力損失の特性を有し、前記第１復路を形成する伝熱プレートは、低伝熱係数−低圧力損失の特性を有していることが好ましい。
【００２５】
第１往路内を往き方向に流れる熱媒体は、気液２相状態で流入するため、流速が小さいことから、高伝熱係数の特性の伝熱プレート間を流れることが好ましい。また、第１復路内を戻り方向に流れる熱媒体は、速度が大きいことから、低圧力損失の特性の伝熱プレート間を流れることが好ましい。そして、このプレート式熱交換器は、このような特性に合致した伝熱プレートによって第１往路及び第１復路が形成されるため、熱媒体と被熱交換媒体とを効果的に熱交換することができる。
【００２６】
また、前記本発明に係るプレート式熱交換器において、前記隣り合っている第１往路から第１復路に熱媒体を誘導する折返路が複数設けられ、該折返路ごとに連通する流出孔及び流入孔が複数設けられていることが好ましい。
【００２７】
このプレート式熱交換器によれば、複数の流出孔及び流入孔が伝熱プレートに設けられ、各流出孔と流入孔との間に折返路が設けられることにより、第１往路内に流入した熱媒体は、各流出孔の方に分散して流れ、片寄って流れないようにすることができる。
【発明の効果】
【００２８】
請求項１に記載の発明によれば、第１往路と第１復路とに区分された第１流路、そして、供給路、折返路、回収路に区分された連通路を備えたプレート式熱交換器が提供されることにより、熱交換された熱媒体が連通路内で合流したり、再び熱媒体として使用されたりすることがないため、装置が大型化することなく、熱媒体が各第１流路内に効果的に流れ、熱媒体の入口温度と被熱交換媒体の出口温度が接近しないようにすることができる。
【００２９】
また、請求項２に記載の発明によれば、第１往路を形成する伝熱プレートは、高伝熱係数−高圧力損失の特性を有し、前第１復路を形成する伝熱プレートは、低伝熱係数−低圧力損失の特性を有していることにより、適切なプレート特性を得ることができ、装置が大型化しないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係るプレート式熱交換器の第１の実施形態であって、要部を示す概略分解斜視図である。
【図２】本発明に係るプレート式熱交換器の第１の実施形態であって、流れの概念を示す説明図である。
【図３】本発明に係るプレート式熱交換器の第２の実施形態であって、流れの概念を示す説明図である。
【図４】本発明に係るプレート式熱交換器の第３の実施形態であって、要部を示す概略分解斜視図である。
【図５】従来のプレート式熱交換器の要部を示す概略分解斜視図である。
【図６】図５と異なる従来のプレート式熱交換器の要部を示す概略分解斜視図である。
【図７】図６に示したプレート式熱交換器の流れの概念を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明に係るプレート式熱交換器の第１ないし第３の実施形態について図１ないし図４を参照しながら説明する。このプレート式熱交換器は、熱媒体として冷媒Ｒを使用し、被熱交換媒体として被冷却流体Ｈを使用する蒸発器として説明する。なお、以下の説明では、適宜、上下左右と表現するが、これは、図面での場合であって、実際に使用などする場合において、各位置が図面と異なる場合があることはいうまでもない。
【００３２】
第１の実施形態のプレート式熱交換器は、図１及び図２に示すように、複数の長方形状の伝熱プレート１０，２０，３０，４０が鉛直姿勢で積層され、各伝熱プレート１０，２０，３０，４０を境にして第１流路１と第２流路２とが交互に形成されている。第１流路１内には冷媒Ｒが流され、第２流路２内には被冷却流体Ｈが流されるが、プレート式熱交換器全体として見たときに、図１及び図２において、冷媒Ｒは左から右方向に流れ、被冷却流体Ｈは右から左方向に流れる。
【００３３】
そして、基本的に、第１流路１は、第１伝熱プレート１０と第２伝熱プレート２０との間に形成され、第２流路２は、２枚の第１伝熱プレート１０，１０の間及び２枚の第２伝熱プレート２０，２０の間に形成される。
【００３４】
また、冷媒Ｒの上流（図面において左）側で最も外側の伝熱プレート（以下、「第３伝熱プレート３０」という。）と第１伝熱プレート１０との間、及び、冷媒Ｒの下流（図面において右）側で最も外側の伝熱プレート（以下、「第４伝熱プレート４０」という。）と第１伝熱プレート１０との間にも第２流路２が形成される。
【００３５】
したがって、このプレート式熱交換器は、冷媒Ｒの上流側から下流方向に、第３伝熱プレート３０、第１伝熱プレート１０、第２伝熱プレート２０、第２伝熱プレート２０、第１伝熱プレート１０、第１伝熱プレート１０、第２伝熱プレート２０、第２伝熱プレート２０、第１伝熱プレート１０というように重ね合わされ、最後に第１伝熱プレート１０と第４伝熱プレート４０とが重ね合わされる。
【００３６】
そして、基本的に、第１伝熱プレート１０には、下端左側に冷媒Ｒの流入孔１１、下端右側に冷媒Ｒの流出孔１２、下端中央と上端中央とに被冷却流体Ｈの通過孔１３，１４が設けられている。また、基本的に、第２伝熱プレート２０には、下端中央に被冷却流体Ｈの流入孔２３、上端中央に冷却流体の流出孔２４、下端両側と上端左側とに冷媒Ｒの通過孔２１，２２が設けられている。
【００３７】
そして、第３伝熱プレート３０には、下端左側に冷媒Ｒの流入孔３１、上端中央に被冷却流体Ｈの流出孔３４が設けられている。また、第４伝熱プレート４０には、下端右側に冷媒Ｒの流出孔４２、下端中央に被冷却流体Ｈの流入孔４３が設けられている。
【００３８】
そして、各伝熱プレート１０，２０，３０，４０の間には、第１流路１及び第２流路２を形成するとともに、連通路３，４を設けるガスケット（図示せず）が装着され、又はろう付けされている。
【００３９】
そして、このガスケット又はろう付けによって、第１流路１は、冷媒Ｒを往き方向（図面では上向き）に流す複数の第１往路１ａと、冷媒Ｒを戻り方向（図面では下向き）に流す複数の第１復路１ｂとに区分され、さらに、冷媒Ｒが第１流路１間で流れるようにする連通路３は、供給路３ａ、折返路３ｂ、回収路３ｃに区分されている。
【００４０】
第１往路１ａは、第１伝熱プレート１０と第２伝熱プレート２０の間に形成され、第１復路１ｂは、第２伝熱プレート２０と第１伝熱プレート１０との間に形成される。したがって、第１往路１ａと第１復路は、第２流路２を挟むように隣り合う。
【００４１】
供給路３ａは、隣り合っている２枚の第２伝熱プレート２０，２０の下端左側の通過孔２１，２１の間を第２流路２から遮断することで、冷媒Ｒが第２流路２内に流入することなく、また、隣り合っている上流側の第２伝熱プレート２０の通過孔２１の周囲と下流側の第１伝熱プレート１０の流入孔１１の周囲とを遮断することで、冷媒Ｒが第１復路１ｂ内に流入することなく、冷媒Ｒを各第１往路１ａ内に流入させる。
【００４２】
また、折返路３ｂは、隣り合っている２枚の第２伝熱プレート２０，２０の上端左側の通過口２２，２２の周囲を第２流路２から遮断することで、冷媒Ｒが第２流路２内に流入しないようにし、かつ、第１伝熱プレート１０の上端に孔が形成されていないことによって、冷媒Ｒは、隣り合っている第１往路１ａから第１復路１ｂ内に流入する。
【００４３】
また、回収路３ｃは、隣り合っている２枚の伝熱プレート１０，１０の流出孔１２，１２を遮断し、かつ、隣り合っている上流側の第１伝熱プレート１０の流出孔１２の周囲と下流側の第２伝熱プレート２０の通過孔２１の周囲を遮断することで、第１復路１ｂ内の冷媒Ｒを回収し、この回収された冷媒Ｒが第１往路１ａや第２流路２内に流入しないように排出する。
【００４４】
なお、第３伝熱プレート３０に隣り合っている第１伝熱プレート１０には、冷媒Ｒの流出孔１２が設けられていない、又は流出孔１２が遮蔽されている。また、第４伝熱プレート４０に隣り合っている第１伝熱プレート１０には、冷媒Ｒの流入孔１１が設けられていない、又は流入孔１１が遮蔽されている。
【００４５】
そして、被冷却流体Ｈが第１復路１ｂ及び第１往路１ａに流れることなく第２流路２に流れるようにするための連通孔４は、供給連通路４ａと回収連通路４ｂとに区分されている。
【００４６】
供給連通路４ａは、第１伝熱プレート１０の下端中央の通過孔１３の周囲と第２伝熱プレート２０の流入孔２３の周囲との間を遮断することで、被冷却流体Ｈを第２流路２内に流入させる。また、回収連通路４ｂは、第１伝熱プレート１０の上端中央の通過孔１４の周囲と第２伝熱プレート２０の流出孔２４の周囲との間を遮断することで、被冷却流体Ｈを第２径路２内から回収して排出する。
【００４７】
第１の実施形態のプレート式熱交換器は、以上のように構成され、次に、動作について説明する。このプレート式熱交換器は、冷媒Ｒが第３伝熱プレート３０の流入孔３１から供給路３ａ内に供給され、被冷却流体Ｈが第４伝熱プレート４０の流入孔から供給連通路４ａ内に供給されるようにして使用する。
【００４８】
冷媒Ｒは、供給路３ａ内から第１往路１ａ内を往き方向（図面において上向き）に流れ、折返路３ｂを経由して（図面において右向きに流れ）、前記第１往路１ａに隣り合っている第１復路１ｂ内を戻り方向（図面において下向き）に流れる。一方、被冷却流体Ｈは、供給連通路４ａから回収連通路４ｂの方向（図面において上向き）に第２流路２内を全て流れる。
【００４９】
第２流路２が第１往路１ａと第１復路１ｂとの間に挟まれていることから、第１伝熱プレート１０と第２伝熱プレート２０を介して、冷媒Ｒと被冷却流体Ｈとが熱交換される。ただし、冷媒Ｒと被冷却流体Ｈは、同一方向に流れる部位（並行流）と反対方向に流れる部位（対向流）とが設けられる。
【００５０】
冷媒Ｒは、第１往路１ａ側で被冷却流体Ｈと並行流となることによって、第１径路１ａの上流側で温度が上昇したとしても、被冷却流体Ｈとの温度差を十分に確保することができる。また、冷媒Ｒは、第１復路１ｂ側で被冷却流体Ｈと対向流となることによって、温度差を確保することができる。したがって、このプレート式熱交換器は、冷媒Ｒを完全に蒸発させた上で、過熱度を得ることができる。
【００５１】
そして、第１復路１ｂ内を戻り方向に流れ、熱交換された冷媒Ｒは、回収路３ｃ内を流れ下流側の第１往路１ａ内を流れることなく、第４伝熱プレート４０の流出孔４２からガス化して排出される。一方、熱交換された被冷却流体Ｈは、第２流路２内から回収連通路４ｂの方向に流れ、第３伝熱プレート３０の流出孔３４から排出される。
【００５２】
したがって、このプレート式熱交換器は、冷媒Ｒが第１復路１ｂ内を高速で流れても、圧力損失が小さいため、温度上昇が小さくなり、このことによって、熱交換が緩慢になることもない。また、熱媒体Ｒは、単一成分冷媒、共沸混合冷媒、疑似共沸混合冷媒であっても、好適に使用することができる。
【００５３】
次に、本発明に係るプレート式熱交換器の第２の実施形態について図３を参照しながら説明する。このプレート式熱交換器は、第１往路１ａを形成する伝熱プレートが高伝熱係数−高圧力損失の特性を有し、第１復路１ｂを形成する伝熱プレートが低伝熱係数−低圧力損失の特性を有することを特徴としている。したがって、第２流路２が高伝熱係数−高圧力損失と低伝熱係数−低圧力損失のプレート１０，２０の間に形成され、結局、このプレート式熱交換器の流路１，２は、３種類の特性をもつ。
【００５４】
第２実施形態では、第１往路１ａを形成する伝熱プレート１０，２０が高伝熱係数−高圧力損失の特性を有し、第２流路２が高伝熱係数−高圧力損失と低伝熱係数−低圧力損失のプレート１０，２０の間に形成されていることから、冷媒Ｒは、第１往路１ａ内を低速で流れても被冷却流体Ｈと十分に熱交換することができ、また、第１復路１ｂを形成する伝熱プレートが低伝熱係数−低圧力損失の特性を有していることから、冷媒Ｒは、第１復路１ｂ内を高速で流れても圧力損失は大きくならない。
【００５５】
なお、伝熱プレートの表面にヘリンボンパターンの凸条と凹条が形成されている場合は、凸条・凹条の方向と伝熱プレートの上辺・下辺（短辺）とのなす角度が小さい波形（ヘ字状）よりも大きい波形（Λ字状）の方が低圧力損失の特性を持たせることができる。したがって、第１往路１ａを形成する伝熱プレート１０，２０は、ヘ字状の凸条と凹条を形成したものとし、第１復路１ｂを形成する伝熱プレート２０，１０は、Λ字状の凸条と凹条を形成したものを使用してもよい。
【００５６】
次に、本発明に係るプレート式熱交換器の第３の実施形態について図４を参照しながら説明する。このプレート式熱交換器は、隣り合っている第１往路１ａから第１復路１ｂに冷媒Ｒを誘導する折返路３ｂが複数設けられ、この折返路３ｂごとに連通する複数（図面では２個）の流出孔２２，２２を第２伝熱プレート２０に形成したことを特徴としている。したがって、このプレート式熱交換器には、複数本（図面では２本）の折返路３ｂ，３ｂが設けられる。
【００５７】
このプレート式熱交換器は、第２伝熱プレート２０に複数の流出孔２２，２２が設けられることで、冷媒Ｒが第１往路１ａ内を片寄ることなく分散して流れるものとすることができる。また、折返路３ｂでの冷媒Ｒの流れ抵抗が１本の折返路３ｂの場合よりも小さくなるため、第１往路１ａを流れた冷媒Ｒは、スムーズに第２復路を流れるようなる。したがって、このプレート式熱交換器は、折返路３ｂが１本の場合よりも、冷媒Ｒを多く流すことができ、熱交換の効率を高めることができる。
【００５８】
なお、本発明は、前記第１ないし第３の実施形態に限定することなく種々変更することができる。例えば、本発明は、蒸発器に限定することなく、熱媒体は、冷媒Ｒでなく油などを使用してもよい。また、前記実施形態で説明した上下左右の位置は、図面に即した説明であって、実際の使用に際して任意の位置にすることができる。
【符号の説明】
【００５９】
１………第１流路
１ａ……第１往路
１ｂ……第１復路
２………第２流路
３………連通路
３ａ……供給路
３ｂ……折返路
３ｃ……回収路
４………連通路
４ａ……供給連通路
４ｂ……回収連通路
１０……伝熱プレート
１１……流入孔
１２……流出孔
１３……通過孔
１４……通過孔
２０……伝熱プレート
２１……通過孔
２２……通過孔
２３……流入孔
２４……流出孔
３０……伝熱プレート
３１……流入孔
３４……流出孔
４０……伝熱プレート
４２……流出孔
４３……流入孔
Ｈ………被熱交換媒体（被冷却流体）
Ｒ………熱媒体（冷媒）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒などの熱媒体と水などの被熱交換媒体とを熱交換するための蒸発器その他のプレート式熱交換器に関し、詳しくは、伝熱プレートを境にして熱媒体を流通させる第１流路と、被熱交換媒体を流通させる第２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。
【背景技術】
【０００２】
例えば蒸発器として使用されるプレート式熱交換器は、図５示すように、複数枚の長方形状の伝熱プレート１１０，１１０，…を鉛直姿勢で積層し、この伝熱プレート１１０と伝熱プレート１１０との間に第１流路１０１と第２流路１０２とを交互に形成し、第１流路１０１に液体状態又は気液混合状態の熱媒体（冷媒）Ｒを流通させ、第２流路１０２に被熱交換媒体（被冷却流体）Ｈを流通させることで、熱媒体Ｒと被熱交換媒体Ｈとを熱交換する。
【０００３】
そして、伝熱プレート１１０は、四隅に流体の出入口となる通路孔１１１〜１１４を設け、中間部に伝熱部（採番せず）を設け、各伝熱プレート１１０間にガスケット１２０を装着することで、例えば左側の上，下の通路孔１１１，１１３と伝熱部とが連通し、かつ、右側の上，下の通路孔１１２，１１４が伝熱部に開口しないように、あるいは、その逆になるようにされている。
【０００４】
そして、各伝熱プレート１１０は、複数の凸条及び凹条（ともに採番せず）によって波形に形成されて、隣り合う伝熱プレート１１０の凸条同士が交差衝合し、各凹条で第１流路１０１又は第２流路１０２を形成している。
【０００５】
しかし、このようなプレート式熱交換器にあっては、第１流路１０１内の熱媒体Ｒの流速が高められると、特に第１流路１０１内での下流側において熱媒体Ｒの圧力損失が適正範囲外となるほどに大きくなる。逆に、プレート式熱交換器は、第１流路１０１内で流通する熱媒体Ｒが低速で流れると、熱媒体Ｒの流量が少なくなることから熱交換効率の向上を図ることができない。
【０００６】
そこで、圧力損失を適正な範囲内に止めつつ熱媒体Ｒの流速を高めることで、熱交換性能を向上させることができるようにしたプレート式熱交換器が特許文献１に記載されている。
【０００７】
このプレート式熱交換器は、各第１流路の断面積及び第２流路の断面積が下流側を上流側よりも広くなるように、各伝熱プレートの凹条の所定箇所に膨出部を形成したことを特徴としている。こうすることにより、熱媒体Ｒは、上流側における流速低下を抑制でき、しかも、下流側においては流速の増大を抑制できる。したがって、このプレート式熱交換器は、熱媒体Ｒの上流側では境界伝熱係数を大きくし、下流側では圧力損失が大きくならないようにすることができるので、熱交換性能を高めることができるものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−３２６０７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
プレート式熱交換器は、省エネルギ化を図るため、熱媒体Ｒの温度と被熱交換媒体Ｈとの温度差が小さくされるが、そのことにより、伝熱プレートが大型化する。一方、プレート式熱交換器は、小型化を図るため、伝熱プレートが短くされるが、そのことにより、伝熱プレートの枚数が増加する。
【００１０】
そして、特許文献１に記載されたプレート式熱交換器は、熱媒体が冷媒Ｒである蒸発器として使用される。冷媒Ｒは、第１流路の上流側で気液２相状態で流れ、被熱媒体と熱交換された第１流路の下流側で気体となる。このようなプレート式熱交換器を使用すると、伝熱プレートを短くした分、枚数を増加させて伝熱面積の減少を補うと、熱媒体Ｒ及び被熱交換媒体Ｈの流路数が増え、流速が低下して熱交換性能が低下してしまうことがある。
【００１１】
このような各種の課題を解決するため、図６及び図７に示すような２パスと称されるプレート式熱交換器（蒸発器）が提案されている。この蒸発器も、多数枚の伝熱プレート２１０，２１０，…を一定の間隔を空けて鉛直姿勢で積層し、各伝熱プレート２１０，２１０の間に第１流路２０１と第２流路２０２とを交互に形成している。
【００１２】
そして、各伝熱プレート２１０，２１０の上部と下部に連通孔２１１，２１２を形成し、伝熱プレート２１０，２１０間に図示しないガスケットを装着し又はろう付けすることにより、隣り合っている第１流路２０１，２０１同士を連通する連通路２０３を設け、また、隣り合っている第２流路２０２，２０２同士を連通する連通路２０４（図７では採番せず）を設けたものとされている。
【００１３】
ただし、最も外側の２枚の伝熱プレート２１０，２１０は、上部に連通孔２１１を設けない、又は連通孔２１１を塞ぎ、また、中心の１枚の伝熱プレート２１０は下部に連通孔２１２を設けない、又は連通孔２１２を塞ぐことで、冷媒Ｒが流れる連通路２０３が図面において下側左半分の上流側２０３ａと、上側の中間２０３ｂと、下側右半分の下流側２０３ｃとに区分される。
【００１４】
そして、冷媒Ｒは、図面において、上流側の連通路２０３ａから左半分の第１流路２０１内を上向きに流れ、中間の連通路２０３ｂを右方向に流れた後、右半分の第１流路２０１内を下向きに流れる。一方、被熱交換媒体である被冷却流体Ｈが右半分の第２流路２０２内を上向きに流れ、左半分の第２流路２０２内を下向きに流れる。
【００１５】
この蒸発器は、冷媒Ｒ及び被冷却流体Ｈの流速低下を防止することができるとともに、伝熱プレート２１０の枚数を少なくすることができる。しかし、この蒸発器は、左半分の複数の第１流路２０１内を上向きに流れた冷媒Ｒが中間の連通路２０３ｂで合流し、そして、右半分の複数の第１流路２０１内に分流する。したがって、この右半分の第１流路２０１内を下向きに流れる冷媒Ｒは、量や質が均等にならず、右半分の第２流路２０２を流れている被冷却流体Ｈとうまく熱交換できないことがある。
【００１６】
また、蒸発器で使用される冷媒Ｒは、重量比で２０〜３０％の気体と８０〜７０％の液体の気液２相状態で第１流路２０１内に流入し、被冷却流体Ｈと熱交換されることで蒸発する。したがって、冷媒Ｒは、蒸発の進行に伴って体積が著しく膨張し、第１流路２０１内の下流側ほど流速が大きくなり、圧力損失が大きく生じる。また、冷媒Ｒは、第１流路２０１内の上流側で速度が小さい。
【００１７】
そして、伝熱プレート２１０は本来、高伝熱係数−低圧力損失の特性を有していることが好ましい。しかし、伝熱プレート２１０は、高伝熱係数を求めると高圧力損失になり、低圧力損失を求めると低伝熱係数になるというように、伝熱係数と圧力損失とがトレードオフの関係にある。
【００１８】
したがって、冷媒Ｒの下流側において圧力損失が過度にならない特性を有する伝熱プレート２１０は、冷媒Ｒの上流側及び被冷却流体Ｈに対して低伝熱係数−低圧力損失に過ぎ、理想的な伝熱特性にならない。冷媒Ｒの上流側において理想的な特性は、高伝熱係数−高圧力損失であるが、このような特性の伝熱プレート２１０は、冷媒Ｒの下流側及び被冷却流体Ｈに対して圧力損失が過大になる。被冷却流体Ｈに対して圧力損失が大きい（高伝熱係数−高圧力損失に過ぎる）特性の伝熱プレート２１０を備えた蒸発器は、被冷却流体Ｈを圧送するポンプが大型化する。
【００１９】
要するに、本来であれば、冷媒Ｒの上流側においては高伝熱係数−高圧力損失の特性が好ましく、冷媒Ｒの下流側においては低伝熱係数−低圧力損失の特性が好ましく、被冷却媒体Ｈに対しては、中伝熱係数−中圧力損失の特性が好ましいが、前述の事情により、低伝熱係数−低圧力損失の特性の伝熱プレートを使用せざるを得ず、結果的に冷媒Ｒの上流側及び被冷却媒体Ｈの伝熱係数が低い状態で使用しなければならなくなる。
【００２０】
また、冷媒Ｒとして、単一成分冷媒、共沸混合冷媒、疑似共沸混合冷媒を使用する場合は、冷媒Ｒ側の圧力損失により、冷媒Ｒ側の入口温度が上昇する。そうすると、被冷却流体Ｈの出口温度と近似し、熱交換が緩慢になり、その結果、大型の蒸発器を使用しなければならなくなる。
【００２１】
そこで、本発明は、第１に、熱媒体が各第１流路内に効果的に流れるようにすることで、熱媒体の入口温度と被熱交換媒体の出口温度が接近しないようにすることができ、第２に、適切なプレート特性を得ることで、大型化しないようにした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】
【００２２】
本発明に係るプレート式熱交換器は、積層された複数の伝熱プレートのそれぞれを境にして第１流路と第２流路とが交互に形成され、各伝熱プレートに流入孔、流出孔、通過孔の全て又は一部が形成され、熱媒体が第２流路内に流入することなく第１流路間で流れるように前記流入孔又は流出孔を連通させる連通路と、被熱交換媒体が第１流路内に流入することなく第２流路内で流れるように前記流入孔又は流出孔を連通させる連通路とが設けられたプレート式熱交換器において、前記第１流路は、熱媒体が往き方向に流れる複数の第１往路と、熱媒体が戻り方向に流れる複数の第１復路とに区分され、前記第１流路間を連通させる連通路は、熱媒体を各第１往路に流入させる供給路と、前記第２流路を挟んで隣り合っている第１往路から第１復路に熱媒体を誘導する折返路と、第１復路内の熱媒体を回収して各第１往路に流入させることなく排出する回収路とに区分されていることを特徴としている。
【００２３】
このプレート式熱交換器によれば、第１流路が複数の第１往路と複数の第１復路とに区分され、各第１往路と第１復路とが第２流路を挟んで隣り合い、連通路が供給路と折返路と回収路とに区分され、熱媒体が各供給路から各第１往路に流入し、各第１往路内から各折返路を通って、隣り合っている第１復路内を流れることにより、第２流路内の被熱交換媒体と熱交換され、さらに、熱媒体が回収路に排出され、熱媒体が回収路から各第１往路に流入しないことにより、被熱交換媒体と交換する熱媒体の量や質を均等にすることができる。
【００２４】
また、前記本発明に係るプレート式熱交換器において、前記第１往路を形成する伝熱プレートは、高伝熱係数−高圧力損失の特性を有し、前記第１復路を形成する伝熱プレートは、低伝熱係数−低圧力損失の特性を有していることが好ましい。
【００２５】
第１往路内を往き方向に流れる熱媒体は、気液２相状態で流入するため、流速が小さいことから、高伝熱係数の特性の伝熱プレート間を流れることが好ましい。また、第１復路内を戻り方向に流れる熱媒体は、速度が大きいことから、低圧力損失の特性の伝熱プレート間を流れることが好ましい。そして、このプレート式熱交換器は、このような特性に合致した伝熱プレートによって第１往路及び第１復路が形成されるため、熱媒体と被熱交換媒体とを効果的に熱交換することができる。
【００２６】
また、前記本発明に係るプレート式熱交換器において、前記隣り合っている第１往路から第１復路に熱媒体を誘導する折返路が複数設けられ、該折返路ごとに連通する流出孔及び流入孔が複数設けられていることが好ましい。
【００２７】
このプレート式熱交換器によれば、複数の流出孔及び流入孔が伝熱プレートに設けられ、各流出孔と流入孔との間に折返路が設けられることにより、第１往路内に流入した熱媒体は、各流出孔の方に分散して流れ、片寄って流れないようにすることができる。
【発明の効果】
【００２８】
請求項１に記載の発明によれば、第１往路と第１復路とに区分された第１流路、そして、供給路、折返路、回収路に区分された連通路を備えたプレート式熱交換器が提供されることにより、熱交換された熱媒体が連通路内で合流したり、再び熱媒体として使用されたりすることがないため、装置が大型化することなく、熱媒体が各第１流路内に効果的に流れ、熱媒体の入口温度と被熱交換媒体の出口温度が接近しないようにすることができる。
【００２９】
また、請求項２に記載の発明によれば、第１往路を形成する伝熱プレートは、高伝熱係数−高圧力損失の特性を有し、前第１復路を形成する伝熱プレートは、低伝熱係数−低圧力損失の特性を有していることにより、適切なプレート特性を得ることができ、装置が大型化しないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係るプレート式熱交換器の第１の実施形態であって、要部を示す概略分解斜視図である。
【図２】本発明に係るプレート式熱交換器の第１の実施形態であって、流れの概念を示す説明図である。
【図３】本発明に係るプレート式熱交換器の第２の実施形態であって、流れの概念を示す説明図である。
【図４】本発明に係るプレート式熱交換器の第３の実施形態であって、要部を示す概略分解斜視図である。
【図５】従来のプレート式熱交換器の要部を示す概略分解斜視図である。
【図６】図５と異なる従来のプレート式熱交換器の要部を示す概略分解斜視図である。
【図７】図６に示したプレート式熱交換器の流れの概念を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明に係るプレート式熱交換器の第１ないし第３の実施形態について図１ないし図４を参照しながら説明する。このプレート式熱交換器は、熱媒体として冷媒Ｒを使用し、被熱交換媒体として被冷却流体Ｈを使用する蒸発器として説明する。なお、以下の説明では、適宜、上下左右と表現するが、これは、図面での場合であって、実際に使用などする場合において、各位置が図面と異なる場合があることはいうまでもない。
【００３２】
第１の実施形態のプレート式熱交換器は、図１及び図２に示すように、複数の長方形状の伝熱プレート１０，２０，３０，４０が鉛直姿勢で積層され、各伝熱プレート１０，２０，３０，４０を境にして第１流路１と第２流路２とが交互に形成されている。第１流路１内には冷媒Ｒが流され、第２流路２内には被冷却流体Ｈが流されるが、プレート式熱交換器全体として見たときに、図１及び図２において、冷媒Ｒは左から右方向に流れ、被冷却流体Ｈは右から左方向に流れる。
【００３３】
そして、基本的に、第１流路１は、第１伝熱プレート１０と第２伝熱プレート２０との間に形成され、第２流路２は、２枚の第１伝熱プレート１０，１０の間及び２枚の第２伝熱プレート２０，２０の間に形成される。
【００３４】
また、冷媒Ｒの上流（図面において左）側で最も外側の伝熱プレート（以下、「第３伝熱プレート３０」という。）と第１伝熱プレート１０との間、及び、冷媒Ｒの下流（図面において右）側で最も外側の伝熱プレート（以下、「第４伝熱プレート４０」という。）と第１伝熱プレート１０との間にも第２流路２が形成される。
【００３５】
したがって、このプレート式熱交換器は、冷媒Ｒの上流側から下流方向に、第３伝熱プレート３０、第１伝熱プレート１０、第２伝熱プレート２０、第２伝熱プレート２０、第１伝熱プレート１０、第１伝熱プレート１０、第２伝熱プレート２０、第２伝熱プレート２０、第１伝熱プレート１０というように重ね合わされ、最後に第１伝熱プレート１０と第４伝熱プレート４０とが重ね合わされる。
【００３６】
そして、基本的に、第１伝熱プレート１０には、下端左側に冷媒Ｒの流入孔１１、下端右側に冷媒Ｒの流出孔１２、下端中央と上端中央とに被冷却流体Ｈの通過孔１３，１４が設けられている。また、基本的に、第２伝熱プレート２０には、下端中央に被冷却流体Ｈの流入孔２３、上端中央に冷却流体の流出孔２４、下端両側と上端左側とに冷媒Ｒの通過孔２１，２２が設けられている。
【００３７】
そして、第３伝熱プレート３０には、下端左側に冷媒Ｒの流入孔３１、上端中央に被冷却流体Ｈの流出孔３４が設けられている。また、第４伝熱プレート４０には、下端右側に冷媒Ｒの流出孔４２、下端中央に被冷却流体Ｈの流入孔４３が設けられている。
【００３８】
そして、各伝熱プレート１０，２０，３０，４０の間には、第１流路１及び第２流路２を形成するとともに、連通路３，４を設けるガスケット（図示せず）が装着され、又はろう付けされている。
【００３９】
そして、このガスケット又はろう付けによって、第１流路１は、冷媒Ｒを往き方向（図面では上向き）に流す複数の第１往路１ａと、冷媒Ｒを戻り方向（図面では下向き）に流す複数の第１復路１ｂとに区分され、さらに、冷媒Ｒが第１流路１間で流れるようにする連通路３は、供給路３ａ、折返路３ｂ、回収路３ｃに区分されている。
【００４０】
第１往路１ａは、第１伝熱プレート１０と第２伝熱プレート２０の間に形成され、第１復路１ｂは、第２伝熱プレート２０と第１伝熱プレート１０との間に形成される。したがって、第１往路１ａと第１復路は、第２流路２を挟むように隣り合う。
【００４１】
供給路３ａは、隣り合っている２枚の第２伝熱プレート２０，２０の下端左側の通過孔２１，２１の間を第２流路２から遮断することで、冷媒Ｒが第２流路２内に流入することなく、また、隣り合っている上流側の第２伝熱プレート２０の通過孔２１の周囲と下流側の第１伝熱プレート１０の流入孔１１の周囲とを遮断することで、冷媒Ｒが第１復路１ｂ内に流入することなく、冷媒Ｒを各第１往路１ａ内に流入させる。
【００４２】
また、折返路３ｂは、隣り合っている２枚の第２伝熱プレート２０，２０の上端左側の通過口２２，２２の周囲を第２流路２から遮断することで、冷媒Ｒが第２流路２内に流入しないようにし、かつ、第１伝熱プレート１０の上端に孔が形成されていないことによって、冷媒Ｒは、隣り合っている第１往路１ａから第１復路１ｂ内に流入する。
【００４３】
また、回収路３ｃは、隣り合っている２枚の伝熱プレート１０，１０の流出孔１２，１２を遮断し、かつ、隣り合っている上流側の第１伝熱プレート１０の流出孔１２の周囲と下流側の第２伝熱プレート２０の通過孔２１の周囲を遮断することで、第１復路１ｂ内の冷媒Ｒを回収し、この回収された冷媒Ｒが第１往路１ａや第２流路２内に流入しないように排出する。
【００４４】
なお、第３伝熱プレート３０に隣り合っている第１伝熱プレート１０には、冷媒Ｒの流出孔１２が設けられていない、又は流出孔１２が遮蔽されている。また、第４伝熱プレート４０に隣り合っている第１伝熱プレート１０には、冷媒Ｒの流入孔１１が設けられていない、又は流入孔１１が遮蔽されている。
【００４５】
そして、被冷却流体Ｈが第１復路１ｂ及び第１往路１ａに流れることなく第２流路２に流れるようにするための連通孔４は、供給連通路４ａと回収連通路４ｂとに区分されている。
【００４６】
供給連通路４ａは、第１伝熱プレート１０の下端中央の通過孔１３の周囲と第２伝熱プレート２０の流入孔２３の周囲との間を遮断することで、被冷却流体Ｈを第２流路２内に流入させる。また、回収連通路４ｂは、第１伝熱プレート１０の上端中央の通過孔１４の周囲と第２伝熱プレート２０の流出孔２４の周囲との間を遮断することで、被冷却流体Ｈを第２径路２内から回収して排出する。
【００４７】
第１の実施形態のプレート式熱交換器は、以上のように構成され、次に、動作について説明する。このプレート式熱交換器は、冷媒Ｒが第３伝熱プレート３０の流入孔３１から供給路３ａ内に供給され、被冷却流体Ｈが第４伝熱プレート４０の流入孔から供給連通路４ａ内に供給されるようにして使用する。
【００４８】
冷媒Ｒは、供給路３ａ内から第１往路１ａ内を往き方向（図面において上向き）に流れ、折返路３ｂを経由して（図面において右向きに流れ）、前記第１往路１ａに隣り合っている第１復路１ｂ内を戻り方向（図面において下向き）に流れる。一方、被冷却流体Ｈは、供給連通路４ａから回収連通路４ｂの方向（図面において上向き）に第２流路２内を全て流れる。
【００４９】
第２流路２が第１往路１ａと第１復路１ｂとの間に挟まれていることから、第１伝熱プレート１０と第２伝熱プレート２０を介して、冷媒Ｒと被冷却流体Ｈとが熱交換される。ただし、冷媒Ｒと被冷却流体Ｈは、同一方向に流れる部位（並行流）と反対方向に流れる部位（対向流）とが設けられる。
【００５０】
冷媒Ｒは、第１往路１ａ側で被冷却流体Ｈと並行流となることによって、第１径路１ａの上流側で温度が上昇したとしても、被冷却流体Ｈとの温度差を十分に確保することができる。また、冷媒Ｒは、第１復路１ｂ側で被冷却流体Ｈと対向流となることによって、温度差を確保することができる。したがって、このプレート式熱交換器は、冷媒Ｒを完全に蒸発させた上で、過熱度を得ることができる。
【００５１】
そして、第１復路１ｂ内を戻り方向に流れ、熱交換された冷媒Ｒは、回収路３ｃ内を流れ下流側の第１往路１ａ内を流れることなく、第４伝熱プレート４０の流出孔４２からガス化して排出される。一方、熱交換された被冷却流体Ｈは、第２流路２内から回収連通路４ｂの方向に流れ、第３伝熱プレート３０の流出孔３４から排出される。
【００５２】
したがって、このプレート式熱交換器は、冷媒Ｒが第１復路１ｂ内を高速で流れても、圧力損失が小さいため、温度上昇が小さくなり、このことによって、熱交換が緩慢になることもない。また、熱媒体Ｒは、単一成分冷媒、共沸混合冷媒、疑似共沸混合冷媒であっても、好適に使用することができる。
【００５３】
次に、本発明に係るプレート式熱交換器の第２の実施形態について図３を参照しながら説明する。このプレート式熱交換器は、第１往路１ａを形成する伝熱プレートが高伝熱係数−高圧力損失の特性を有し、第１復路１ｂを形成する伝熱プレートが低伝熱係数−低圧力損失の特性を有することを特徴としている。したがって、第２流路２が高伝熱係数−高圧力損失と低伝熱係数−低圧力損失のプレート１０，２０の間に形成され、結局、このプレート式熱交換器の流路１，２は、３種類の特性をもつ。
【００５４】
第２実施形態では、第１往路１ａを形成する伝熱プレート１０，２０が高伝熱係数−高圧力損失の特性を有し、第２流路２が高伝熱係数−高圧力損失と低伝熱係数−低圧力損失のプレート１０，２０の間に形成されていることから、冷媒Ｒは、第１往路１ａ内を低速で流れても被冷却流体Ｈと十分に熱交換することができ、また、第１復路１ｂを形成する伝熱プレートが低伝熱係数−低圧力損失の特性を有していることから、冷媒Ｒは、第１復路１ｂ内を高速で流れても圧力損失は大きくならない。
【００５５】
なお、伝熱プレートの表面にヘリンボンパターンの凸条と凹条が形成されている場合は、凸条・凹条の方向と伝熱プレートの上辺・下辺（短辺）とのなす角度が小さい波形（ヘ字状）よりも大きい波形（Λ字状）の方が低圧力損失の特性を持たせることができる。したがって、第１往路１ａを形成する伝熱プレート１０，２０は、ヘ字状の凸条と凹条を形成したものとし、第１復路１ｂを形成する伝熱プレート２０，１０は、Λ字状の凸条と凹条を形成したものを使用してもよい。
【００５６】
次に、本発明に係るプレート式熱交換器の第３の実施形態について図４を参照しながら説明する。このプレート式熱交換器は、隣り合っている第１往路１ａから第１復路１ｂに冷媒Ｒを誘導する折返路３ｂが複数設けられ、この折返路３ｂごとに連通する複数（図面では２個）の流出孔２２，２２を第２伝熱プレート２０に形成したことを特徴としている。したがって、このプレート式熱交換器には、複数本（図面では２本）の折返路３ｂ，３ｂが設けられる。
【００５７】
このプレート式熱交換器は、第２伝熱プレート２０に複数の流出孔２２，２２が設けられることで、冷媒Ｒが第１往路１ａ内を片寄ることなく分散して流れるものとすることができる。また、折返路３ｂでの冷媒Ｒの流れ抵抗が１本の折返路３ｂの場合よりも小さくなるため、第１往路１ａを流れた冷媒Ｒは、スムーズに第２復路を流れるようなる。したがって、このプレート式熱交換器は、折返路３ｂが１本の場合よりも、冷媒Ｒを多く流すことができ、熱交換の効率を高めることができる。
【００５８】
なお、本発明は、前記第１ないし第３の実施形態に限定することなく種々変更することができる。例えば、本発明は、蒸発器に限定することなく、熱媒体は、冷媒Ｒでなく油などを使用してもよい。また、前記実施形態で説明した上下左右の位置は、図面に即した説明であって、実際の使用に際して任意の位置にすることができる。
【符号の説明】
【００５９】
１………第１流路
１ａ……第１往路
１ｂ……第１復路
２………第２流路
３………連通路
３ａ……供給路
３ｂ……折返路
３ｃ……回収路
４………連通路
４ａ……供給連通路
４ｂ……回収連通路
１０……伝熱プレート
１１……流入孔
１２……流出孔
１３……通過孔
１４……通過孔
２０……伝熱プレート
２１……通過孔
２２……通過孔
２３……流入孔
２４……流出孔
３０……伝熱プレート
３１……流入孔
３４……流出孔
４０……伝熱プレート
４２……流出孔
４３……流入孔
Ｈ………被熱交換媒体（被冷却流体）
Ｒ………熱媒体（冷媒）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層された複数の伝熱プレートのそれぞれを境にして第１流路と第２流路とが交互に形成され、各伝熱プレートに流入孔、流出孔、通過孔の全て又は一部が形成され、熱媒体が第２流路内に流入することなく第１流路間で流れるように前記流入孔又は流出孔を連通させる連通路と、被熱交換媒体が第１流路内に流入することなく第２流路内で流れるように前記流入孔又は流出孔を連通させる連通路とが設けられたプレート式熱交換器において、
前記第１流路は、熱媒体が往き方向に流れる複数の第１往路と、熱媒体が戻り方向に流れる複数の第１復路とに区分され、前記第１流路間を連通させる連通路は、熱媒体を各第１往路に流入させる供給路と、前記第２流路を挟んで隣り合っている第１往路から第１復路に熱媒体を誘導する折返路と、第１復路内の熱媒体を回収して各第１往路に流入させることなく排出する回収路とに区分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】
前記第１往路を形成する伝熱プレートは、高伝熱係数−高圧力損失の特性を有し、前記第１復路を形成する伝熱プレートは、低伝熱係数−低圧力損失の特性を有していることを特徴とする請求項１に記載のプレート式熱交換器。
【請求項３】
前記隣り合っている第１往路から第１復路に熱媒体を誘導する折返路が複数設けられ、該折返路ごとに連通する流出孔及び流入孔が複数設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のプレート式熱交換器。
【請求項１】
積層された複数の伝熱プレートのそれぞれを境にして第１流路と第２流路とが交互に形成され、各伝熱プレートに流入孔、流出孔、通過孔の全て又は一部が形成され、熱媒体が第２流路内に流入することなく第１流路間で流れるように前記流入孔又は流出孔を連通させる連通路と、被熱交換媒体が第１流路内に流入することなく第２流路内で流れるように前記流入孔又は流出孔を連通させる連通路とが設けられたプレート式熱交換器において、
前記第１流路は、熱媒体が往き方向に流れる複数の第１往路と、熱媒体が戻り方向に流れる複数の第１復路とに区分され、前記第１流路間を連通させる連通路は、熱媒体を各第１往路に流入させる供給路と、前記第２流路を挟んで隣り合っている第１往路から第１復路に熱媒体を誘導する折返路と、第１復路内の熱媒体を回収して各第１往路に流入させることなく排出する回収路とに区分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】
前記第１往路を形成する伝熱プレートは、高伝熱係数−高圧力損失の特性を有し、前記第１復路を形成する伝熱プレートは、低伝熱係数−低圧力損失の特性を有していることを特徴とする請求項１に記載のプレート式熱交換器。
【請求項３】
前記隣り合っている第１往路から第１復路に熱媒体を誘導する折返路が複数設けられ、該折返路ごとに連通する流出孔及び流入孔が複数設けられていることを特徴とする請求項１又は２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２０１２−２２９８８０（Ｐ２０１２−２２９８８０Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９９０６６（Ｐ２０１１−９９０６６）
【出願日】平成２３年４月２７日（２０１１．４．２７）
【出願人】（０００１５２４８０）株式会社日阪製作所 (60)
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２７日（２０１１．４．２７）
【出願人】（０００１５２４８０）株式会社日阪製作所 (60)
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