JP2009079779A

JP2009079779A - プレート式熱交換器及びこのプレート式熱交換器を用いた空気調和装置

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Publication number: JP2009079779A
Application number: JP2007246963A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Iijima; 等飯嶋
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-09-25
Filing date: 2007-09-25
Publication date: 2009-04-16

Abstract

【課題】熱交換器を製造するための設備費を低く抑えることができ、加工が容易なプレート式熱交換器を得る。
【解決手段】内部に開口部を有する枠体３と平板とを複数段積層し、積層方向に複数段の空間を形成して、流体Ａの流路１０ａと流体Ｂの流路１０ｂとを積層方向に交互に形成し、流体Ａの流路１０ａに流体Ａ入口管１１および流体Ａ出口管１２を介して流体Ａを流入及び流出させ、流体Ｂの流路１０ｂに流体Ｂ入口管および流体Ｂ出口管を介して流体Ｂを流入及び流出させ、平板２a、２ｂを介して流体Ａと流体Ｂとが互いに熱交換を行うプレート式熱交換器１であって、流体Ａの流路１０ａ及び流体Ｂの流路１０ｂに１または複数のネジリ板５を設けた。
【選択図】図３

Description

本発明はプレート式熱交換器及びこのプレート式熱交換器を用いた空気調和装置に関し、特に複数の伝熱プレートを積層して各伝熱プレート間に２系統の流体流路を交互に形成したプレート式熱交換器及びこのプレート式熱交換器を用いた空気調和装置に関するものである。

従来のプレート式熱交換器としては、例えば「伝熱部に波形ビード（１ａ）をプレートの幅方向に１点以上（第１図は６点の場合を示す）の屈曲点（２）を有する状態で連続形成し、かつ、伝熱部の波形ビード（１ａ）のパターンが同じプレートを第１図（ｂ）の如く上下反転させて（１ａ′）としたプレートとを第１図（ｃ）の如く組合せて使用するようにしたものである。」（例えば特許文献１参照）というものが提案されている。

特許第２８４３８８４号公報（第２頁、第１図）

従来から、一次流体と二次流体との間で熱交換を行う熱交換器として種々のタイプのものが提供されている。その一つとして、複数枚の伝熱プレートが積層され、各伝熱プレートを境にして一次流体を流通させる一次流体流路と、二次流体を流通させる二次流体流路とが交互に形成され、伝熱プレートを介して一次流体と二次流体との間で熱交換がおこなわれるプレート式熱交換器がある。このようなプレート式熱交換器は、各流体流路内に断面形状を例えば波形状（ヘリンボーン）としたプレートを設け、流路内の流体流れを乱流にして熱交換効率を高めている（例えば特許文献１参照）。通常、この波形状は、特殊なプレート材料を精密金型に挟み込んで、プレス機によって絞り加工することにより形成される。

しかしながら、従来のプレート式熱交換器を、例えば大型設備に使用する場合、断面形状を波形状に加工するプレートが大型化するために、精密金型も大型化してしまう。このため、熱交換器を製造するための設備費が高くなるという問題点がある。また、波形状加工はプレートが大型化すればするほど、加工が困難になるという問題点がある。

本発明は上述のような課題を解消するためになされたものであり、熱交換器を製造するための設備費を低く抑えることができ、加工が容易なプレート式熱交換器を得ることを目的とする。

本発明に係るプレート式熱交換器は、内部に開口部を有する枠体と平板とを複数段積層し、積層方向に複数段の空間を形成して、第１の流体の流路と第２の流体の流路とを積層方向に交互に形成し、前記平板を介して前記第１の流体と前記第２の流体とが互いに熱交換を行うプレート式熱交換器であって、前記第１の流体の流路及び前記第２の流体の流路に１または複数のネジリ板を設けたものである。

本発明においては、第１の流体の流路及び第２の流体の流路に１または複数のネジリ板を設けたので、このネジリ板によって第１の流体及び第２の流体の流れが撹拌されることで熱交換効率が向上するので、流路内に断面形状を波形状（ヘリンボーン）としたプレートを設ける必要がなく、波形状加工用の精密金型が不要になる。このため、熱交換器を製造するための設備費が低廉なプレート式熱交換器を得ることができる。また、プレート式熱交換器は、加工が困難な波形状加工を施したプレートが不要となるので、加工が容易なプレート式熱交換器を得ることができる。

実施形態１．
図１は、本発明の実施形態１におけるプレート式熱交換器１の組立斜視図である。図２は、このプレート式熱交換器１の１つの流路１０を示す分解斜視図である。図３及び図４は、それぞれ図１のＺ−Ｚ断面図及びＹ−Ｙ断面図である。図５は、このプレート式熱交換器１の流体Ａの流路１０ａを示す平面断面図である。また、図６は、このプレート式熱交換器１の流体Ｂの流路１０ｂを示す平面断面図である。以下、これら図１〜図６を用いて本実施形態１におけるプレート式熱交換器１について説明する。

図１及び図２に示すように、プレート式熱交換器１は、平板２、枠体３、流体Ａ入口管１１、流体Ａ出口管１２、流体Ｂ入口管１３及び流体Ｂ出口管１４等によって構成されている。平板２は略長方形状の平板である。枠体３は平板２と外形がほぼ同様の平板であり、平板２よりも厚さが若干厚い形状となっている。また、枠体３は内部が厚さ方向に略長方形状に切り抜かれた額縁形状となっている。これら平板２及び枠体３を順次積層していき、積層方向に複数の流路１０を形成している。ここで、各枠体３に挟まれた平板２は伝熱プレート２ａとして機能し、最上部及び最下部に設けられた平板２はエンドプレート２ｂとして機能する。なお、本実施形態１におけるプレート式熱交換器１では、積層方向に５段の流路１０が形成されているが、これ以外の段数でももちろんよい。また、伝熱プレート２ａとエンドプレート２ｂは同一の平板２を用いているが、エンドプレート２ｂは、伝熱プレート２ａよりも厚い平板としてもよい。このようにすることで、プレート式熱交換器１の流路１０内を流れる流体の圧力に対する強度を向上することができる。

平板２及び枠体３の各角部周辺には、平板２及び枠体３の積層方向と略平行に、流体Ａ用の配管である流体Ａ入口管１１及び流体Ａ出口管１２と、流体Ｂ用の配管である流体Ｂ入口管１３及び流体Ｂ出口管１４が設けられている。この流体Ａ及び流体Ｂが、本発明の第１の流体及び第２の流体に相当する。流体Ａ入口管１１及び流体Ａ出口管１２は互いに対角となる角部周辺に設けられており、流体Ａ入口管１１は図１における右側前方の角部周辺、流体Ａ出口管１２は図１における左側後方の角部周辺にそれぞれ設けられている。流体Ｂ入口管１３及び流体Ｂ出口管１４も互いに対角となる角部周辺に設けられており、流体Ｂ入口管１３は図１における左側前方の角部周辺、流体Ｂ出口管１４は図１における右側後方の角部周辺にそれぞれ設けられている。

図３に示すように、流体Ａ入口管１１及び流体Ａ出口管１２は軸方向に貫通した配管であり、それぞれ最上段の流路１０の上方から最下段の流路１０まで挿入されている。流体Ａ入口管１１の側面部には、下方向から３段目の両路１０及び最上段の流路１０と対応する位置に流入口１１ａが設けられている。この流入口１１ａ及び流体Ａ入口管１１の下端部が、流体Ａの流入口に相当する。また、流体Ａ出口管１２の側面部には、下方向から３段目の両路１０及び最上段の流路１０と対応する位置に流出口１２ａが設けられている。この流出口１２ａ及び流体Ａ出口管１２の下端部が、流体Ａの流出口に相当する。つまり、最下段の流路１０、下方向から３段目の流路１０、及び最上段の流路１０が流体Ａの流路１０ａとなる。

図４に示すように、流体Ｂ入口管１３及び流体Ｂ出口管１４は軸方向に貫通した配管であり、それぞれ最上段の流路１０の上方から、下方向より２段目の流路１０まで挿入されている。流体Ｂ入口管１３の側面部には、下方向から４段目の両路１０と対応する位置に流入口１３ｂが設けられている。この流入口１３ｂ及び流体Ｂ入口管１３の下端部が、流体Ｂの流入口に相当する。また、流体Ｂ出口管１４の側面部にも、下方向から４段目の両路１０と対応する位置に流出口１４ｂが設けられている。この流出口１４ｂ及び流体Ｂ出口管１４の下端部が、流体Ｂの流出口に相当する。つまり、下方向から２段目の流路１０、及び下方向から４段目の両路１０が流体Ｂの流路１０ｂとなる。

また、図２〜図６に示すように、各流路１０には、長手方向（図２〜図６における左右方向）に長いネジリ板５が幅方向（図２における奥行方向、図３及び図４における紙面直交方向、図５及び図６における上下方向）に３本設けられている。これらネジリ板５は、略長方形状の板材を捩ることにより作製されている。これらネジリ板５の板幅は枠体３の厚みとほぼ同じ長さとなっている。図５及び図６に示すように、これらネジリ板５は隣接するネジリ板５のネジリ形状の位相と略９０度ずれたネジリ形状となっている。例えば、図５のＸ−Ｘ線図上においては、両脇に設けられたネジリ板５の幅方向が伝熱プレート２ａと略平行になっているのに対し、中央に設けられたネジリ板５の幅方向は伝熱プレート２ａと略直角となっている。なお、流路１０内に設けられるネジリ板５の本数は、流路１０の断面積等によって適宜本数を変更してもよい。

これら平板２、枠体３、ネジリ板５、流体Ａ入口管１１、流体Ａ出口管１２、流体Ｂ入口管１３及び流体Ｂ出口管１４は、例えば、各部材の接合面（接触面）にろう材を挟み込み、ろう付けされることによりプレート式熱交換器１を構成する。

続いて、図３〜図６を用いて本実施形態１におけるプレート式熱交換器１内の流体流れについて説明する。

図３及び図５に示すように、流体Ａ入口管１１に流入した流体Ａは、その一部が流体Ａ入口管１１の下端部より最下段の流路１０ａに流入する。また、他の一部は流体Ａ入口管１１の側面に設けられた流入口１１ａより下方向から３段目の流路１０ａに流入し、さらに他の一部は流入口１１ａより最上段の流路１０ａに流入する。それぞれの流路１０ａに流入した流体Ａは、幅方向に広がり、流路１０ａ内に設けられたネジリ板５によって撹拌され、ネジリ板５の周りを旋回する旋回流となる。また、隣接するネジリ板５のネジリ形状が略９０度ずれて設けられているので、流路内の旋回流どうしが干渉し、より流体Ａの撹拌は促進される。その後、流体Ａは、流体Ａ出口管１２の下端部及び流出口１２ａから流体Ａ出口管１２に流入し、プレート式熱交換器１から流出する。

図４及び図６に示すように、流体Ｂ入口管１３に流入した流体Ｂは、その一部が流体Ｂ入口管１３の下端部より下方向から２段目の流路１０ｂに流入する。また、他の一部は流入口１３ｂより下方向から４段目の流路１０ｂに流入する。それぞれの流路１０ｂに流入した流体Ｂは、幅方向（図４における紙面直交方向、及び図６における上下方向）に広がり、流路１０ｂ内に設けられたネジリ板５によって撹拌され、ネジリ板５の周りを旋回する旋回流となる。また、隣接するネジリ板５のネジリ形状が略９０度ずれて設けられているので、流路内の旋回流どうしが干渉し、より流体Ａの撹拌は促進される。その後、流体ｂは、流体Ｂ出口管１４の下端部及び流出口１４ｂから流体Ｂ出口管１４に流入し、プレート式熱交換器１から流出する。

つまり、プレート式熱交換器１は、平板２及び枠体３の積層方向に、流体Ａの流路１０ａと流体Ｂの流路１０ｂが交互に形成されている。流体Ａは、流体Ａの流路１０ａを流れながら、伝熱プレート２ａを介して隣接する流体Ｂの流路１０ｂを流れる流体Ｂと熱交換をおこなう。同様に、流体Ｂは、流体Ａの流路１０ｂを流れながら、伝熱プレート２ａを介して隣接する流体Ａの流路１０ａを流れる流体Ａと熱交換をおこなう。また、流体Ａの流れと流体Ｂの流れは対交流となっている。

なお、本実施形態１においては、流体Ａの流路１０ａ及び流体Ｂの流路１０ｂに設けられているネジリ板５のねじれ角、つまりネジリ板５の単位長さあたりのねじれ量を同じとしたが、流路内を流れる流体の特性によってネジリ板５のねじれ角を異ならせてもよい。

例えば、本実施形態１のプレート式熱交換器１を水―冷媒熱交換器として使用する場合、一次側冷媒として用いられるＲ４１０Ａ、Ｒ４０４ＡまたはＲ４０７Ｃ等の冷媒の粘度と比較して、二次側冷媒として用いられる水の粘度は高い。このような場合、二次側冷媒の水を流体Ａ、一次側冷媒を流体Ｂとしてプレート式熱交換器１内を流すときに、流体Ａの流路１０ａに設けられているネジリ板５のねじれ角を小さくすることによって圧損を適正とし、かつ、熱交換効率も向上することができる。

また、本実施形態１においては、流体Ａの流路１０ａの高さ及び流体Ｂの流路１０ｂの高さを同じとしたが、流路内を流れる流体の特性によって流路１０の高さを異ならせてもよい。

例えば、本実施形態１のプレート式熱交換器１を水―冷媒熱交換器として使用する場合、一次側冷媒として用いられるＲ４１０Ａ、Ｒ４０４ＡまたはＲ４０７Ｃ等の冷媒の粘度と比較して、二次側冷媒として用いられる水の粘度は高い。このため、二次側冷媒の水を流体Ａ、一次側冷媒を流体Ｂとしてプレート式熱交換器１内を流した場合、流体Ｂの流路１０ｂに流れる一次側冷媒の流速が大きくなりすぎて圧損が大きくなってしまう。このような場合、流体Ｂの流路１０ｂの高さを高くすることで流速を押さえて圧損を適正とし、かつ、熱交換効率も向上することができる。

このように構成されたプレート式熱交換器１においては、流体Ａの流路１０ａと流体Ｂの流路１０ｂとにネジリ板５を設けたので、流体Ａ及び流体Ｂは撹拌され、ネジリ板５の周りを旋回する旋回流となるので熱交換効率が向上する。このため、流路１０内に断面形状を波形状（ヘリンボーン）としたプレートを設ける必要がなく、波形状加工用の精密金型が不要になる。したがって、プレート式熱交換器１を製造するための設備費が低廉となる。また、加工が困難な波形状加工を施したプレートが不要となるので、加工が容易なプレート式熱交換器１を得ることができる。

また、流体Ａの流れと流体Ｂの流れを対交流としたので、常に流体Ａと流体Ｂの温度差を確保することができ、プレート式熱交換器１の熱交換効率を向上することができる。

また、ネジリ板５は隣接するネジリ板５のネジリ形状の位相と略９０度ずれたネジリ形状となっているので、ネジリ板５の周りを旋回する旋回流どうしが干渉し、より流体Ａ及び流体Ｂの撹拌が促進するため、プレート式熱交換器１の熱交換効率がより向上する。

また、流体Ａ及び流体Ｂの特性によって、流体Ａの流路１０ａに設けられているネジリ板５のねじれ角と流体Ｂの流路１０ｂに設けられているネジリ板５のねじれ角とを異ならせることにより、圧損を適正とし、かつ、熱交換効率も向上することができる。

また、流体Ａ及び流体Ｂの特性によって、流路１０の高さを異ならせることにより、圧損を適正とし、かつ、熱交換効率も向上することができる。

実施形態２．
実施形態１においては、ネジリ板５の両端部は流路１０の長手方向と略平行となっていた。本実施形態２においては、ネジリ板５の両端部は、流入口側及び流出口側に折り曲げられた形状となっている。以下、本実施形態２におけるプレート式熱交換器１について説明する。なお、本実施形態２において、特に記述しない項目については実施形態１と同様とし、同一機能については同一の符号を用いて述べることとする。

図７は、本発明の実施形態２におけるプレート式熱交換器１の流体Ａの流路１０ａを示す平面断面図である。流路１０ａには、長手方向（図７における左右方向）に長いネジリ板５が幅方向（図７における上下方向）に３本設けられている。これらネジリ板５両端の平坦部は伝熱プレート２ａと略直角（図７における紙面直交方向）となっている。また、流入口１１ａ側の平坦部は流入口１１ａ側に折り曲げられ、流出口１２ａ側の平坦部は流出口１２ａ側に折り曲げられ、ガイド部５ａが形成されている。なお、本実施形態２においては、流体Ａの流路１０ａに設けられたネジリ板５のみについて言及しているが、流体Ｂの流路１０ｂに設けられたネジリ板５も同様の形状となっている。

このガイド部５ａは、各ネジリ板５の間、及びネジリ板５と枠体３の側面部との間を流れる流体Ａの流量の均一化を図る機能、つまり流路１０ａ内の流体Ａの分布の均一化を図る機能を有する。この機能を発揮するため、各ネジリ板５に形成されたガイド部５ａの曲げ角度は異なる構成となっている。例えば、流入口１１ａとネジリ板５との距離が離れるに従い、ガイド部５ａの曲げ角度が大きくなる構成となっている。また、流出口１２ａとネジリ板５との距離が離れるに従い、ガイド部５ａの曲げ角度が大きくなる構成となっている。

このように構成されたプレート式熱交換器１においては、ネジリ板５の両端部にガイド部５ａが形成されているので、流路１０ａ（流路１０ｂ）内の流体Ａ（流体Ｂ）の流れに偏りがなくなるため、プレート式熱交換器１の熱交換効率を向上することができる。

なお、本実施形態２においては、ネジリ板５の両端部を折り曲げ加工することによりガイド部５ａを形成したが、ガイド部５ａの形状は、流路１０内における流体の分布の均一化を図れる形状であれば他の形状としてももちろんよい。また、ネジリ板５の一方の端部のみにガイド部５ａを形成してもよい。流路Ａに設けられたネジリ板５、または流路Ｂに設けられたネジリ板５の一方のみにガイド部５ａを形成することも可能である。

実施形態３．
本実施形態３におけるプレート式熱交換器１は、実施形態１又は２におけるプレート式熱交換器１の流路１０内に補強板２１を設けたものである。以下、本実施形態３におけるプレート式熱交換器１について説明する。なお、本実施形態３において、特に記述しない項目については実施形態１又は２と同様とし、同一機能については同一の符号を用いて述べることとする。

図８は、本発明の実施形態３におけるプレート式熱交換器１の流体Ｂの流路１０ｂを示す平面断面図である。また、図９は、このプレート式熱交換器１の流路Ｂに設けられた補強板２１の縦断面図である。
流路１０ｂには、長手方向（図８における左右方向）に長いネジリ板５が幅方向（図８における上下方向）に３本設けられている。これら各ネジリ板５の間には、ネジリ板５と略平行に、流路１０ｂの上面側の伝熱プレート２ａ及び下面側の伝熱プレート２ａとそれぞれ接合された補強板２１が設けられている。また、補強板２１の伝熱プレート２ａと接合された端部は、断面が略Ｒ形状となっている。なお、本実施形態３においては、流体Ｂの流路１０ｂに設けられた補強板２１のみについて言及しているが、流体Ａの流路１０ａにも同様の補強板２１が設けられている。

このように構成されたプレート式熱交換器１においては、流路１０ｂ（流路１０ａ）に補強板２１が設けられているので、伝熱プレート２ａの支持される面積が増加するため、プレート式熱交換器１の強度が向上する。
また、補強板２１の伝熱プレート２ａと接合された端部は断面が略Ｒ形状となっているので、補強板２１と伝熱プレート２ａとの接合性を向上することができる。

実施形態４．
実施形態１〜３におけるプレート式熱交換器１は、平板２及び枠体３を順次積層していき、積層方向に複数の流路１０を形成した。本実施形態４におけるプレート式熱交換器１は、皿プレート２２を積層して、積層方向に複数の流路１０を形成している。以下、本実施形態４におけるプレート式熱交換器１について説明する。なお、本実施形態４において、特に記述しない項目については実施形態１〜３と同様とし、同一機能については同一の符号を用いて述べることとする。

図１０は、本発明の実施形態４におけるプレート式熱交換器１の縦断面図である。また、図１１は、このプレート式熱交換器１の皿プレート２２の斜視図である。本実施形態４におけるプレート式熱交換器１は、皿プレート２２、流体Ａ入口管１１、流体Ａ出口管１２、流体Ｂ入口管１３及び流体Ｂ出口管１４等によって構成されている。

皿プレート２２は、底面部２２ａ及び外縁部２２ｂから構成されている。底面部２２ａは略長方形状をしている。外縁部２２ｂは、底面部２２ａの外縁から立設し、上部の開口部にかけて拡開した形状となっている。この皿プレート２２を順次積層していき、積層方向に複数の流路１０を形成している。

皿プレート２２の各角部周辺には、実施形態１と同様に皿プレート２２の積層方向と略平行に、流体Ａ用の配管である流体Ａ入口管１１及び流体Ａ出口管１２と、流体Ｂ用の配管である流体Ｂ入口管１３及び流体Ｂ出口管１４が設けられている。つまり、最下段の流路１０、下方向から３段目の流路１０、及び最上段の流路１０が流体Ａの流路１０ａとなっており、下方向から２段目の流路１０、及び下方向から４段目の流路１０が流体Ｂの流路１０ｂとなっている。また、各流路１０には、実施形態１と同様にネジリ板５が設けられている。

このように構成されたプレート式熱交換器１においては、実施形態１〜３における平板２及び枠体３を１つの部品である皿プレート２２で構成できるので、枠体３が不要となり、プレート式熱交換器１の低コスト化をはかることができる。

なお、本実施形態４のプレート式熱交換器１は、実施形態１のプレート式熱交換器１の平板２及び枠体３を１つの部品である皿プレート２２で構成したものとなっているが、実施形態２または実施形態３のプレート式熱交換器１のプレート式熱交換器１の平板２及び枠体３を１つの部品である皿プレート２２で構成したものとしてもよい。したがって、流路１０内にガイド部５ａが形成されたネジリ板５を設けることも可能であるし、流路１０内に補強板２１を設けることも可能である。

また、最上段及び最下段の皿プレートに補強部材２３及び２４を設けてもよい。
図１２は、本発明の実施形態４における最上段及び最下段の皿プレートに補強部材２３及び２４を設けたプレート式熱交換器１の縦断面図である。最上段の皿プレート２２の内面部には、皿プレート２２の内面部形状と対応した形状の補強部材２３が設けられている。また、最下段の皿プレート２２の外面部には、皿プレート２２の外面部形状と対応した形状の補強部材２４が設けられている。
このようにすることで、プレート式熱交換器１の流体Ａ及び流体Ｂの圧力に対する強度を向上することができる。

実施形態５．
図１３は、上記実施形態１〜実施形態４に記載のいずれかのプレート式熱交換器１を冷媒対冷媒熱交換器として用いた空気調和装置１００の一例である。空気調和機１００は熱源側冷媒回路３０及び利用側冷媒回路４０等から構成されている。

熱源側冷媒回路３０は、圧縮機３１、熱源側熱交換器３２、膨張弁３３、及び冷媒対冷媒熱交換器であるプレート式熱交換器１が順次冷媒配管により接続されて構成されている。また、利用側冷媒回路４０は、ポンプ４１、利用側熱交換器４２及び冷媒対冷媒熱交換器であるプレート式熱交換器１が順次冷媒配管により接続されて構成されている。

圧縮機３１で圧縮されたガス状態の熱源側冷媒３４（例えば実施形態１〜実施形態４における流体Ａ）は、熱源側熱交換器３２に流入する。熱源側熱交換器３２において、熱源側冷媒３４は、送風機３２ａから送り出された空気との熱交換により放熱する。熱源側熱交換器３２で熱交換を行った熱源側冷媒３４は過冷却状態の液冷媒となり、膨張弁３３に流入する。膨張弁３３で膨張した低温低圧の熱源側冷媒３４は低乾き度の二相状態となり、プレート式熱交換器１に流入する。プレート式熱交換器１に流入した熱源側冷媒３４は、利用側冷媒４３（例えば実施形態１〜実施形態４における流体Ｂ）との熱交換により吸熱する。プレート式熱交換器１で利用側冷媒４３との熱交換により吸熱した熱源側冷媒３４は蒸発してガス状態となり、圧縮機２１に流入する。

一方、プレート式熱交換器１で熱源側冷媒３４との熱交換により放熱した利用側冷媒４３は、ポンプ４１に吸引された後、吐出され、利用側熱交換器４２に流入する。利用側熱交換器４２において、利用側冷媒４３は、送風機４２ａから送り出された空気調和空間の空気との熱交換により吸熱し、空気調和空間を冷却する。その後、利用側熱交換器４２で空気調和空間の空気との熱交換により吸熱した利用側冷媒４３は、プレート式熱交換器１に流入する。

このように、冷媒対冷媒熱交換器に、上記実施形態１〜実施形態４に記載のいずれかのプレート式熱交換器１を用いることで、上記それぞれの優れた特性を有するプレート式熱交換器１を備えた空気調和装置１００を得ることができる。

なお、本実施形態５の空気調和装置１００は冷房運転のみを行える構成となっているが、熱源側冷媒回路３０に四方弁を設けることにより暖房運転も可能となる。この際、利用側冷媒回路４０にも四方弁を設けることにより、プレート式熱交換器１において熱源側冷媒３４と利用側冷媒４３とを対向流とすることができる。また、利用側冷媒回路４０には利用側熱交換器４２が１つのみ設けられているが、利用側熱交換器４２を複数設けることにより、複数箇所の空気調和空間で空気調和が可能となる。

本発明の実施形態１におけるプレート式熱交換器１の組立斜視図である。本発明の実施形態１におけるプレート式熱交換器１の１つの流路を示す分解斜視図である。図１のＺ−Ｚ断面図である。図１のＹ−Ｙ断面図である。本発明の実施形態１におけるプレート式熱交換器１の流体Ａの流路１０ａを示す平面断面図である。本発明の実施形態１におけるプレート式熱交換器１の流体Ｂの流路１０ｂを示す平面断面図である。本発明の実施形態２におけるプレート式熱交換器１の流体Ａの流路１０ａを示す平面断面図である。本発明の実施形態３におけるプレート式熱交換器１の流体Ｂの流路１０ｂを示す平面断面図である。本発明の実施形態３における補強板２１の縦断面図である。本発明の実施形態４におけるプレート式熱交換器１の縦断面図である。本発明の実施形態４における皿プレート２２の斜視図である。本発明の実施形態４における補強部材を設けたプレート式熱交換器１の縦断面図である。実施形態１〜実施形態４に記載のいずれかのプレート式熱交換器１を冷媒対冷媒熱交換器として用いた空気調和装置１００の一例である。

符号の説明

１プレート式熱交換器、２平板、２ａ伝熱プレート、２ｂエンドプレート、３枠体、５ネジリ板、５ａガイド部、１０流路、１０ａ流体Ａの流路、１０ｂ流体Ｂの流路、１１流体Ａ入口管、１１ａ流入口、１２流体Ａ出口管、１２ａ流出口、１３流体Ｂ入口管、１３ｂ流入口、１４流体Ｂ出口管、１４ｂ流出口、２１補強板、２２皿プレート、２２ａ底面部、２２ｂ外縁部、２３補強部材、２４補強部材、３０熱源側冷媒回路、３１圧縮機、３２熱源側熱交換器、３２ａ送風機、３３膨張弁、３４熱源側冷媒、４０利用側冷媒回路、４１ポンプ、４２利用側熱交換器、４２ａ送風機、４３利用側冷媒、１００空気調和装置。

Claims

内部に開口部を有する枠体と平板とを複数段積層し、積層方向に複数段の空間を形成して、第１の流体の流路と第２の流体の流路とを積層方向に交互に形成し、
前記平板を介して前記第１の流体と前記第２の流体とが互いに熱交換を行うプレート式熱交換器であって、
前記第１の流体の流路及び前記第２の流体の流路に１または複数のネジリ板を設けたことを特徴とするプレート式熱交換器。
前記第１の流体の流路及び前記第２の流体の流路の少なくとも一方に、隣接する互いの前記平板に接合された補強板を設けた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。
底面部及び該底面部の外縁から立設し開口部側が拡開した外縁部からなる皿プレートを複数段積層し、積層方向に複数段の空間を形成して、第１の流体の流路と第２の流体の流路とを積層方向に交互に形成し、
前記底面部を介して前記第１の流体の流路と前記第２の流体の流路とが互いに熱交換を行うプレート式熱交換器であって、
前記第１の流体の流路及び前記第２の流体の流路に１または複数のネジリ板を設けたことを特徴とするプレート式熱交換器。
前記第１の流体の流路及び前記第２の流体の流路の少なくとも一方に、隣接する互いの前記底面部に接合された補強板を設けたことを特徴とする請求項３に記載のプレート式熱交換器。
前記第１の流体の流路の高さ及び前記第２の流体の流路の高さが同じ、または、どちらか一方の流体の流路の高さが他方の流体の流路の高さより高いことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のプレート式熱交換器。
前記第１の流体の流れと前記第２の流体の流れは対向流であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載のプレート式熱交換器。
前記ネジリ板の少なくとも一方の端部に、前記第１の流体の流路及び前記第２の流体の流路において前記第１の流体及び前記第２の流体の分布の均一化を図るガイド部を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載のプレート式熱交換器。
前記第１の流体の流路及び前記第２の流体の流路のそれぞれには、流入口及び流出口が設けられ、
前記ガイド部は、
前記ネジリ板の前記流入口側端部にあっては、前記ネジリ板の前記流入口側端部が前記流入口側に折り曲げられたものであり、
前記ネジリ板の前記流出口側端部にあっては、前記ネジリ板の前記流出口側端部が前記流出口側に折り曲げられたものであることを特徴とする請求項７に記載のプレート式熱交換器。
前記ネジリ板は１つの前記流路に複数設けられ、
隣接する前記ネジリ板のネジリ形状の位相がずれていることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載のプレート式熱交換器。
前記第１の流体の流路に設けられた前記ネジリ板のねじれ角と、前記第２の流体の流路に設けられた前記ネジリ板のねじれ角とは、異なるねじれ角であることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載のプレート式熱交換器。
圧縮機、冷媒対冷媒熱交換器、膨張弁及び熱源側熱交換器が接続された熱源側冷媒回路と、
前記冷媒対冷媒熱交換器、ポンプ及び利用側熱交換器が接続された利用側冷媒回路とを有し、
前記熱源側冷媒回路を流れる熱源側冷媒と、前記利用側冷媒回路を流れる利用側冷媒とが前記冷媒対冷媒熱交換器で熱交換し、
前記利用側冷媒が前記利用側熱交換器において空気調和空間の空気調和をおこなう空気調和装置であって、
前記冷媒対冷媒熱交換器に、請求項１〜請求項１０のいずれかに記載のプレート式熱交換器を用いることを特徴とする空気調和装置。