JP2012112591A - 蒸発器、及び該蒸発器を備えた冷凍システム - Google Patents

Abstract

【課題】 被熱交換流体を効率的に冷却できる上に、完全にガス化した冷媒を排出することのできる蒸発器を提供する。
【解決手段】 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、冷媒流入路及び冷媒流出路が第一流路の形成される領域を通るように一方向に間隔をあけて形成され、被熱交換流体流入路及び被熱交換流体流出路が第二流路の形成される領域を通るように一方向に間隔をあけて形成され、伝熱プレートの一方の面間に形成された仕切部を境に第二流路が形成されるとともに被熱交換流体よりも温度の高い加熱流体を流通させる第三流路が形成され、伝熱プレートの他方の面間に第一流路が形成され、第三流路に対して加熱流体を流出入させる加熱流体流入路及び加熱流体流出路が第三流路の形成される領域を通るように形成され、冷媒流出路が第三流路の形成される領域を通るように形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、単一成分冷媒や、共沸混合冷媒、疑似共沸混合冷媒、非共沸混合冷媒等の冷媒と水等の被熱交換流体とを熱交換させるための蒸発器、及び該蒸発器を備えた冷凍システムに関する。

従来から、冷凍システム（冷凍サイクル）に採用される蒸発器には、種々タイプのものがあり、その一つとして、図１０に示す如く、複数の伝熱プレート１’…，２’…が積層され、液体状態又は気液混合状態の冷媒ＣＭ’を流通させる第一流路Ｒ１’と被熱交換流体Ｗ’を流通させる第二流路Ｒ２’とが各伝熱プレート１’…，２’…を境にして交互に形成されたものが周知である（例えば、特許文献１参照）。

かかる蒸発器Ａ’は、いわゆるプレート式熱交換器と言われるもので、各伝熱プレート１’，２’の両端の形成された開口Ｈ１’，Ｈ２’，Ｈ３’，Ｈ４’が連なることで、第一流路Ｒ１’に対して冷媒ＣＭ’を流出入させる冷媒流入路３１ａ’及び冷媒流出路３１ｂ’が伝熱プレート１’，２’の両端に形成されるとともに、第二流路Ｒ２’に被熱交換流体Ｗ’を流出入させる被熱交換流体流入路３２ａ’及び被熱交換流体流出路３２ｂ’が伝熱プレート１’，２’の両端に形成されている。

かかる蒸発器Ａ’は、第一流路Ｒ１’で流通する冷媒ＣＭ’の流通方向と第二流路Ｒ２’で流通する被熱交換流体Ｗ’の流通方向が逆方向になる（対向流になる）ように、冷媒流入路３１ａ’、冷媒流出路３１ｂ’、被熱交換流体流入路３２ａ’及び被熱交換流体流出路３２ｂ’が配置される。

このように、上記構成の蒸発器Ａ’は、液体状態又は気液混合状態の冷媒ＣＭ’を第一流路Ｒ１’に流通させつつ被熱交換流体Ｗ’を第二流路Ｒ２’に流通させることで、冷媒ＣＭ’と被熱交換流体Ｗ’とが熱交換を行い、第一流路Ｒ１’内の冷媒ＣＭ’が蒸発しつつ第二流路Ｒ２’内の被熱交換流体Ｗ’が冷却されるようになっている。

ところで、上記構成の蒸発器Ａ’を備えた冷凍システムは、一般的に蒸発器Ａ’の冷媒流出路３１ｂ’から排出された冷媒ＣＭ’を圧縮機で加圧した後に凝縮器で凝縮して再度蒸発器Ａ’に供給するように構成されるが、蒸発器Ａ’から排出された冷媒ＣＭ’（圧縮機に供給される冷媒ＣＭ’）に液体が含まれると圧縮機が破損してしまう虞があるとして、蒸発器Ａ’で冷媒ＣＭ’と被熱交換流体Ｗ’とが熱交換する間（冷媒ＣＭ’が第一流路Ｒ１’を流通する間）に該冷媒ＣＭ’を完全に蒸発させ、蒸発器Ａ’から完全にガス化した冷媒ＣＭ’を排出するように構成される。

特許第４５５４０２５号公報

しかしながら、第一流路Ｒ１’内で冷媒ＣＭ’を完全に蒸発させ、蒸発器Ａ’から完全にガス化した冷媒ＣＭ’を排出するように構成すると、第一流路Ｒ１’の下流域で流通する冷媒（略完全にガス化した冷媒）ＣＭ’における被熱交換流体Ｗ’に対する冷却の効果が小さくなり、熱交換効率が低下するといった問題がある。

具体的に説明すると、伝熱プレート１’，２’が冷媒ＣＭ’で濡れた状態になると、冷媒ＣＭ’の蒸発に伴う気化潜熱で伝熱プレート１’，２’及び被熱交換流体Ｗ’を効率的に冷却できるが、略完全にガス化した冷媒ＣＭ’は、気化潜熱が殆ど無いため、伝熱プレート１’，２’及び被熱交換流体Ｗ’を効率的に冷却できなくなってしまう。

そのため、従来の冷凍システム（蒸発器Ａ’）は、第一流路Ｒ１’内の下流域を流通する冷媒ＣＭ’が第二流路Ｒ２’内を流通する被熱交換流体Ｗ’の冷却に殆ど貢献せずに、熱交換効率が低下するといった問題がある。

そこで、本発明は、斯かる実情に鑑み、被熱交換流体を効率的に冷却できる上に、完全にガス化した冷媒を排出することのできる蒸発器、及び該蒸発器を備えた冷凍システムを提供することを課題とする。

本発明に係る蒸発器は、積層された複数の伝熱プレートのそれぞれを境にして冷媒を流通させる第一流路と被熱交換流体を流通させる第二流路とが交互に形成され、各第一流路に対して冷媒を流出入させる冷媒流入路及び冷媒流出路が第一流路の形成される領域を通るように一方向に間隔をあけて形成されるとともに、第二流路に対して被熱交換流体を流出入させる被熱交換流体流入路及び被熱交換流体流出路が第二流路の形成される領域を通るように前記一方向に間隔をあけて形成された蒸発器において、互いに対向する伝熱プレートの一方の面間に前記一方向と直交する他方向に延びる仕切部が設けられ、該仕切部を境にして伝熱プレートの一方の面間における前記一方向の一方側に前記第二流路が形成されるとともに伝熱プレートの一方の面間における前記一方向の他方側に被熱交換流体よりも温度の高い加熱流体を流通させる第三流路が形成される一方、互いに対向する伝熱プレートの他方の面間に第一流路が形成され、前記第三流路に対して加熱流体を流出入させる加熱流体流入路及び加熱流体流出路が該第三流路の形成される領域を通るように形成され、前記冷媒流入路が第二流路の形成される領域を通るように形成されるとともに冷媒流出路が第三流路の形成される領域を通るように形成されていることを特徴とする。

上記構成の蒸発器によれば、冷媒流入路が第二流路の形成される領域を通るように形成（配置）されるとともに、冷媒流出路が第三流路の形成される領域を通るように形成（配置）されているため、伝熱プレートの他方の面間に形成される第一流路は、伝熱プレートを挟んで第二流路及び第三流路に対向して形成されることになる。

従って、冷媒流入路から第一流路に流入した冷媒は、第二流路全域の被熱交換流体と熱交換した上で、第三流路で流通する加熱流体とも熱交換することになる。

すなわち、上記構成の蒸発器は、第一流路における第二流路と対応する全領域に液体成分を十分に含む気液混合状態の冷媒を流通させることで、伝熱プレートの第二流路と対応する多くの領域が冷媒で濡れ状態になるため、第一流路内の冷媒と第二流路全域の被熱交換流体とが熱交換を行うことになる。すなわち、伝熱プレートの第二流路と対応する多くの領域に付着した冷媒の蒸発に伴う気化潜熱によって第二流路全域の被熱交換流体が冷却されることになる。従って、上記構成の蒸発器は、冷媒と被熱交換流体とが熱交換し難い領域が形成されることがなく、第二流路を流通する被熱交換流体全体を効率的に冷却することができる。

そして、上述の如く、第一流路における第二流路と対応する全領域に液体成分を十分に含む気液混合状態の冷媒を流通させると、第一流路で流通する冷媒は、第二流路と対応する領域から第三流路と対応する領域に進入したときにも液体成分を含む気液混合状態であるが、第三流路に被熱交換流体よりも温度の高い加熱流体を流通させておくことで、第一流路を流通する冷媒と第三流路を流通する加熱流体とが熱交換を行って該第一流路内の冷媒が急速に蒸発して完全にガス化した状態で冷媒流出路から排出されることになる。従って、上記構成の蒸発器は、冷凍システムに採用したときに、被熱交換流体を効率的に冷却できる上に、後段に設けられる圧縮機の破損も防止することができる。

本発明の一態様として、各伝熱プレートは、互いに対向する一方の面に前記一方向と直交する他方向に延びる仕切用凸条が形成され、前記仕切部は、互いに対向する伝熱プレートの仕切用凸条同士が面接触した状態で溶着されて形成されてもよい。このようにすれば、第二流路と第三流路との間に幅広な仕切部が形成されるため、第二流路内を流通する被熱交換流体が第三流路内で流通する温度の高い加熱流体の熱影響を受けることが防止される。

本発明の他態様として、前記冷媒流入路、前記冷媒流出路、前記被熱交換流体流入路、及び被熱交換流体流出路は、伝熱プレートの前記他方向の中央部で前記一方向に整列して配置されてもよい。このようにすれば第一流路内の冷媒の流れ及び第二流路内の被熱交換流体の流れを均一にすることができる。

本発明の別の態様として、第三流路側に配置された前記被熱交換流体流出路又は前記被熱交換流体流入路の何れか一方は、断面形状が前記一方向に長軸を有する楕円形状に形成されてもよい。このようにすれば、冷媒を第一流路内で円滑に流通させることができる。すなわち、第二流路内の被熱交換流体との熱交換で蒸発が進んだ冷媒が流通する領域に前記被熱交換流体流出路又は前記被熱交換流体流入路の何れか一方が存在すると該冷媒の流れを妨げて圧力損失を増大させる。しかしながら、第三流路側に配置された前記被熱交換流体流出路又は前記被熱交換流体流入路の何れか一方の断面形状を一方向（冷媒の長手方向）に長軸を有する楕円形状に形成すると、他方向に短軸が位置することになるため、冷媒の流通を妨げる範囲が狭くなる結果、圧力損失を大きくすることなく冷媒を円滑に流通させることができる。

本発明に係る冷凍システムは、冷媒と被熱交換流体とを熱交換させる蒸発器と、該蒸発器から排出された冷媒を加圧する圧縮機と、該圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器とを備え、該凝縮器で凝縮された冷媒を前記蒸発器に供給するように構成された冷凍システムにおいて、前記蒸発器は、上記何れかの蒸発器で構成され、第一流路に冷媒を流通させた状態で、第二流路に被熱交換流体を流通させつつ第三流路に被熱交換流体よりも温度の高い加熱流体を流通させるように構成されたことを特徴とする。上記冷凍システムによれば、上記何れかの蒸発器を用いるため、上記蒸発器と同様の作用及び効果を奏することができる。

以上のように、本発明の蒸発器によれば、被熱交換流体を効率的に冷却できる上に、完全にガス化した冷媒を排出することができるという優れた効果を奏し得る。

また、本発明の冷凍システムによれば、上記蒸発器を備えているため、被熱交換流体を効率的に冷却できる上に、完全にガス化した冷媒を排出することができるという優れた効果を奏し得る。

本発明の一実施形態に係る蒸発器の概略斜視図であって、（ａ）は、蒸発器の正面側から見た概略斜視図をいい、（ｂ）は、蒸発器の背面側から見た概略斜視図を示す。 同実施形態に係る蒸発器の中間位置にある伝熱プレートを省略した状態の概略分解斜視図を示す。 同実施形態に係る蒸発器に採用される一方の伝熱プレートの説明図であって、（ａ）は、伝熱部の一方の面側から見た正面図を示し、（ｂ）は、伝熱部の他方の面側から見た背面図を示す。 同実施形態に係る蒸発器に採用される他方の伝熱プレートの説明図であって、（ａ）は、伝熱部の他方の面側から見た正面図を示し、（ｂ）は、伝熱部の一方の面側から見た背面図を示す。 （ａ）は、同実施形態に係る蒸発器の仕切部近傍の部分拡大断面図を示し、（ｂ）は、同実施形態に係る蒸発器を構成する伝熱プレート同士の接合部分の部分拡大図であって、開口（第一開口、第二開口、第三開口、第四開口、第五開口、第六開口）回りに設けられた環状凸部同士（第一環状凸部同士、第二環状凸部同士、第三環状凸部同士、第四環状凸部同士、第六環状凸部同士）を接合させた部分の概略図を示す。 同実施形態に係る蒸発器の縦断面図に冷媒、被熱交換流体、及び加熱流体の流れを付記した図であって、（ａ）は、第一パス領域及び第二パス領域における第一流路での断面図を示し、（ｂ）は、第一パス領域における第二流路内での断面図を示し、（ｃ）は、第二パス領域における第二流路内での断面図を示す。 同実施形態に係る蒸発器を採用した冷凍システム（空調機）の概略系統図を示す。 図７に示す冷凍システムに採用される凝縮器の全体斜視図を示す。 図８に示す凝縮器の縦断面図であって、（ａ）は、冷却水用流入路及び冷却水用流出路が冷却水用流路を介して連通した部分の縦断面図を示し、（ｂ）は、冷媒用流入路及び冷媒用流出路が冷媒用流路を介して連通した部分の縦断面図を示す。 冷凍システムに採用される従来の蒸発器の概略分解斜視図を示す。

以下、本発明の一実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。

本実施形態に係る蒸発器は、冷凍サイクルを実現するためのもので、空調機や冷凍機等に搭載される冷凍システムの一構成として採用される。

かかる蒸発器は、いわゆるプレート式熱交換器であり、図１及び図２に示す如く、積層された複数の伝熱プレート１…，２…を備えている。各伝熱プレート１，２は、金属プレート（本実施形態においてはステンレス合金製のプレート）をプレス成形することで形成されたもので、図３及び図４に示す如く、平面視四角形状（本実施形態においては平面視長方形状）の伝熱部１０，２０と、該伝熱部１０，２０と面交差する方向に該伝熱部１０，２０の外周から延出した環状部１１，２１とを備えており、隣り合う伝熱プレート１，２の環状部１１，２１同士を嵌合させた状態で伝熱部１０，２０同士が対向するようになっている（図２参照）。

本実施形態において、各伝熱プレート１，２は、図３（ａ）及び図４（ｂ）に示す如く、伝熱部１０，２０を一方向で二つの領域に区画するように、該伝熱部１０，２０の一方の面上に一方向と直交する他方向に延びる仕切用凸条１００，２００が形成されている。なお、図３〜６において、伝熱部１０，２０から突出した部分（仕切用凸条１００，２００や後述する第一乃至第六環状凸部）にハッチングを付している。

本実施形態おいて、各伝熱プレート１，２は、積層した状態で互いに対向する伝熱部１０，２０の一方の面上に該伝熱プレート１，２の長手方向と直交する方向（以下、短手方向という）に延びる仕切用凸条１００，２００が形成されている。なお、各伝熱プレート１，２は、上述の如く、金属プレートをプレス成形することで形成されているため、伝熱部１０，２０の他方の面（一方の面の裏面）には、仕切用凸条１００，２００と対応して短手方向に延びる凹条（溝）が形成されている（図３（ｂ）及び図４（ａ）参照）。

これにより、各伝熱プレート１，２の伝熱部１０，２０は、仕切用凸条１００，２００（及びその裏面側に形成された凹条）を境にして長手方向で二つの領域Ａ１，Ａ２に区画されている。

本実施形態に係る仕切用凸条１００，２００は、図５（ａ）に示す如く、頂部が平面状に形成されており、隣り合う伝熱プレート１，２の仕切用凸条１００，２００の頂部（平面）同士が面接触するようになっている。該仕切用凸条１００，２００は、伝熱プレート１，２の一方の面間を温度の異なる流体を流通させる二つの流路（後述する第二流路Ｒ２及び第三流路Ｒ３）に区切る仕切部３０を形成するためのものである。そのため、第二流路Ｒ２及び第三流路Ｒ３を流通する流体のそれぞれが相手方の熱影響を受けにくくなるように、仕切用凸条１００，２００の頂部（平面）の長手方向の長さ（幅）をできるだけ広く設定して幅広な仕切部３０を形成することが好ましいが、例えば、伝熱プレート１，２をオーステナイト系のステンレス合金（熱伝導率１６Ｗ／ｍｋ）で構成し、仕切用凸条１００，２００（平面状の頂部）同士を銅（熱伝導率３７０Ｗ／ｍｋ）でロウ付けする場合には、仕切用凸条１００，２００の頂部（平面）の幅（伝熱プレート１，２の長手方向の長さ）は、１ｍｍ以上あればよい。

図３（ａ）及び図４（ｂ）に戻り、前記仕切用凸条１００，２００は、伝熱プレート１，２（伝熱部１０，２０）の長手方向（一方向）における一端側に偏った位置に設けられている。すなわち、仕切用凸条１００，２００は、伝熱部１０，２０の長手方向の中央よりも一端側に設けられている。これにより、伝熱部１０，２０は、仕切用凸条１００，２００によって区画された二つの領域のうち、長手方向の一端側の領域（以下、第一領域という）Ａ１よりも他端側の領域（以下、第二領域という）Ａ２が広くなっている。第二領域Ａ２の長手方向の長さは、水等の被熱交換流体Ｗを流通させるのに必要な流路長（冷媒ＣＭと被熱交換流体Ｗを熱交換させるのに必要な流路長）以上に設定される。

本実施形態に係る蒸発器Ａは、上述の如く、各伝熱プレート１，２が伝熱部１０，２０と面交差する方向に該伝熱部１０，２０の外周から延出した環状部１１，２１を備えているため、互いに隣り合う伝熱プレート１，２のうち、一方の伝熱プレート１は、図３（ａ）に示す如く、仕切用凸条１００が環状部１１の延出側とは反対側に突出するように形成され、他方の伝熱プレート２は、図４（ｂ）に示す如く、仕切用凸条２００が環状部２１と同方向に突出するように形成されている。すなわち、本実施形態に係る蒸発器Ａは、図３及び図４に示す如く、仕切用凸条１００，２００及び後述する開口（第一開口Ｈ１、第二開口Ｈ２、第三開口Ｈ３、第四開口Ｈ４、第五開口Ｈ５、第六開口Ｈ６）回りの環状凸部（第一環状凸部１０１，２０１、第二環状凸部１０２，２０２、第三環状凸部１０３，２０３、第四環状凸部１０４，２０４、第五環状凸部１０５，２０５、第六環状凸部１０６，２０６）の突出方向を異にする二種類の伝熱プレート１，２を交互に積層することで形成されている（図２参照）。

各伝熱プレート１，２は、伝熱部１０，２０に複数の開口が形成されている。より具体的に説明すると、各伝熱プレート１，２は、第一領域Ａ１に大口径の開口が一つ設けられるとともに、該大口径の開口よりも小口径の開口が二つ設けられている。また、各伝熱プレート１，２は、第二領域Ａ２に大口径の開口が伝熱部１０，２０の長手方向に間隔をあけて三つ設けられている。

第一領域Ａ１及び第二領域Ａ２に設けられた大口径の開口は、伝熱プレート１，２（伝熱部１０，２０）の短手方向の中央部上で伝熱プレート１，２（伝熱部１０，２０）の長手方向で一列をなすように配置されている。なお、以下の説明において、伝熱プレート１，２の長手方向に一列で整列する四つの開口（第一領域Ａ１及び第二領域Ａ２に設けられた大口径の開口）を伝熱部１０，２０の一端側から他端側に向けて順に第一開口Ｈ１、第二開口Ｈ２、第三開口Ｈ３、第四開口Ｈ４といい、第一領域Ａ１にある小口径の開口を第五開口Ｈ５及び第六開口Ｈ６ということとする。

前記第一開口Ｈ１は、第一領域Ａ１内の伝熱部１０，２０の長手方向の一端側に偏った位置に配置されている。第二領域Ａ２にある第二開口Ｈ２、第三開口Ｈ３、第四開口Ｈ４のうち、第二開口Ｈ２は、第二領域Ａ２内の伝熱部１０，２０の長手方向の一端側に配置され、第三開口Ｈ３及び第四開口Ｈ４は、第二領域Ａ２内の伝熱部１０，２０の長手方向の他端側に配置されている。

そして、第五開口Ｈ５及び第六開口Ｈ６は、第一領域Ａ１で第一開口Ｈ１の両側に配置されている。本実施形態において、第五開口Ｈ５及び第六開口Ｈ６は、伝熱部１０，２０の短手方向に一列をなすように配置されている。

そして、第一開口Ｈ１、第三開口Ｈ３、第四開口Ｈ４、第五開口Ｈ５、及び第六開口Ｈ６は、それぞれ略真円状に形成される一方、第二開口Ｈ２は、伝熱プレート１，２の長手方向に長軸が設定された楕円形状に形成されている。

各伝熱プレート１，２の伝熱部１０，２０には、第一開口Ｈ１、第二開口Ｈ２、第三開口Ｈ３、第四開口Ｈ４、第五開口Ｈ５、第六開口Ｈ６のそれぞれを独立して包囲する環状凸部１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，２０１，２０２，２０３，２０４，２０５，２０６が形成されている。なお、以下において、各環状凸部１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，２０１，２０２，２０３，２０４，２０５，２０６を第一開口Ｈ１乃至第六開口Ｈ６のそれぞれに対応させて第一環状凸部１０１，２０１、第二環状凸部１０２，２０２、第三環状凸部１０３，２０３、第四環状凸部１０４，２０４、第五環状凸部１０５，２０５、第六環状凸部１０６，２０６ということとする。

各伝熱プレート１，２は、図３（ａ）及び図４（ｂ）に示す如く、第一環状凸部１０１，２０１及び第三環状凸部１０３，２０３が伝熱部１０，２０の一方の面（仕切用凸条１００，２００の形成された面）に凸設され、図３（ｂ）及び図４（ａ）に示す如く、第二環状凸部１０２，２０２、第四環状凸部１０４，２０４、第五環状凸部１０５，２０５及び第六環状凸部１０６，２０６が伝熱部１０，２０の他方の面に凸設されている。

図３及び図４に示す如く、本実施形態において、第一開口Ｈ１、第三開口Ｈ３、第四開口Ｈ４、第五開口Ｈ５、及び第六開口Ｈ６は、それぞれ略真円状に形成されているため、第一環状凸部１０１，２０１、第三環状凸部１０３，２０３、第四環状凸部１０４，２０４、第五環状凸部１０５，２０５、及び第六環状凸部１０６，２０６のそれぞれは、対応する開口Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４に即して円環状に形成されている。これに対し、第二環状凸部１０２，２０２は、第二開口Ｈ２が楕円形状に形成されているため、伝熱プレート１，２の長手方向に長軸が設定された楕円環状をなしている。

そして、各伝熱プレート１，２は、図５（ｂ）に示す如く、積層した状態で、隣り合う伝熱プレート１，２の互いに対向する一方の面側において、対応する環状凸部同士（第一環状凸部１０１，２０１同士、第三環状凸部１０３，２０３同士）がそれぞれ全周に亘って接触し、互いに対向する他方の面側においても対応する環状凸部同士（第二環状凸部１０２，２０２同士、第四環状凸部１０４，２０４同士、第五環状凸部１０５，２０５同士、第六環状凸部１０６，２０６同士）がそれぞれ全周に亘って接触するようになっている。これにより、各伝熱プレート１，２は、対応関係にある開口（第一開口Ｈ１…同士、第二開口Ｈ２…同士、第三開口Ｈ３…同士、第四開口Ｈ４…同士、第五開口Ｈ５…同士、第六開口Ｈ６…同士）が連なるようになっている。

また、図３（ａ）及び図４（ｂ）に示す如く、各伝熱プレート１，２の一方の面には、第二開口Ｈ２の外周の前記長手方向の他端側の一部に沿った案内用凸部１０７，２０７が形成されている。かかる案内用凸部１０７，２０７は、第二環状凸部１０２，２０２の外側で平面視円弧状に形成されており、第二開口Ｈ２の開口中心（第二環状凸部１０２，２０２の曲率中心）と両端とを結ぶ二本の仮想線のなす角度θが６０°〜１２０°（好ましくは、８０°〜９０°）になる範囲で形成されている。

そして、図３（ｂ）及び図４（ａ）に示す如く、各伝熱プレート１，２の他方の面には、第三開口Ｈ３の少なくとも前記長手方向の一端側を部分的に包囲するガイド用凸部１０８，２０８が設けられている。本実施形態に係るガイド用凸部１０８，２０８は、第三開口Ｈ３の開口中心に対して長手方向の他端側に偏った位置に曲率中心が設定された円弧状に形成されており、周方向の両端が第四開口Ｈ４の周囲（第四環状凸部１０４，２０４）と間隔をあけて長手方向の他端側で開放するように形成されている。

そして、本実施形態においては、前記ガイド用凸部１０８，２０８の両端から第四開口Ｈ４の両側に延出した一対のサイドガイド用凸部１０９，２０９が形成されている。該一対のサイドガイド用凸部１０９，２０９は、伝熱部１０，２０の長手方向の他端にまで到達しないように形成されており、長手方向の他端側に向かうにつれて互いの間隔が拡大するように形成されている。

各伝熱プレート１，２は、伝熱部１０，２０の第一領域Ａ１及び第二領域Ａ２に複数の凹条と凸条（図示しない）とが交互に形成されている。各伝熱プレート１，２は、積層した状態で、隣り合う伝熱プレート１，２の伝熱部１０，２０の凸条同士が交差衝合し、積層された伝熱プレート１，２間に流体が流通可能な空間が形成されるようになっている。すなわち、蒸発器Ａは、隣り合う伝熱プレート１，２の凸条同士が交差衝合して対向する凹条間に流体が流通可能な空間が形成されている。

そして、本実施形態に係る蒸発器Ａは、隣り合う伝熱プレート１，２同士がロウ付けによって永久接合される。すなわち、本実施形態に係る蒸発器Ａは、図５に示す如く、隣り合う伝熱プレート１，２の接触部分（仕切用凸条１００，２００同士、環状部１１，２１同士、第一環状凸部１０１，２０１同士、第二環状凸部１０２，２０２同士、第三環状凸部１０３，２０３同士、第四環状凸部１０４，２０４同士、第五環状凸部１０５，２０５同士、第六環状凸部１０６，２０６同士、案内用凸部１０７，２０７同士、ガイド用凸部１０８，２０８同士、サイドガイド用凸部１０９，２０９同士、凸条が接触する接触点同士）がロウ付けされ、開口Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５，Ｈ６回り及び伝熱部１０，２０の外周が封着されている。

これにより、前記蒸発器Ａは、図２及び図６に示す如く、各伝熱プレート１，２のそれぞれを境にして冷媒ＣＭを流通させる第一流路Ｒ１と被熱交換流体Ｗを流通させる第二流路Ｒ２とが交互に形成されている。

本実施形態に係る蒸発器Ａは、隣り合う伝熱部１０，２０の一方の面上にある仕切用凸条１００，２００同士が接続（ロウ付け）されることで、伝熱部１０，２０の一方の面間を長手方向（一方向）で二つに区画する仕切部３０が短手方向（一方向と直交する他方向）に延びるように形成される。そして、該蒸発器Ａは、図６（ａ）に示す如く、伝熱部１０，２０の他方の面間に長手方向の全長に亘って（第一領域Ａ１と第二領域Ａ２と併せた全領域と対応する領域に）第一流路Ｒ１が形成され、図６（ｂ）及び図６（ｃ）に示す如く、前記仕切部３０を境にして伝熱部１０，２０の一方の面間の長手方向の他端側（第二領域Ａ２と対応する領域）に被熱交換流体Ｗを流通させる第二流路Ｒ２が形成されるとともに長手方向の一端側（第一領域Ａ１と対応する領域）に被熱交換流体Ｗよりも温度の高い加熱流体ＷＭを流通させる第三流路Ｒ３が形成されている。

また、本実施形態に係る蒸発器Ａは、図６に示す如く、各伝熱プレート１，２の第一開口Ｈ１が連なるとともに第三開口Ｈ３が連なることで、各第一流路Ｒ１に対して冷媒ＣＭを流出入させる冷媒流入路３１ａ及び冷媒流出路３１ｂが形成され、各伝熱プレート１，２の第二開口Ｈ２が連なるとともに第四開口Ｈ４が連なることで、第二流路Ｒ２に対して被熱交換流体Ｗを流出入させる被熱交換流体流入路３２ａ及び被熱交換流体流出路３２ｂが形成されている。

すなわち、本実施形態に係る蒸発器Ａは、第一開口Ｈ１及び第三開口Ｈ３の配置に対応して、冷媒流入路３１ａ及び冷媒流出路３１ｂが第一流路Ｒ１の形成される領域を通るように伝熱部１０，２０の長手方向に間隔をあけて形成されるとともに、第二開口Ｈ２及び第三開口Ｈ３の配置に対応して、被熱交換流体流入路３２ａ及び被熱交換流体流出路３２ｂが第二流路Ｒ２の形成される領域を通るように伝熱部１０，２０の長手方向に所定間隔をあけて形成されている。

第一開口Ｈ１、第二開口Ｈ２、第三開口Ｈ３、及び第四開口Ｈ４は、上述の如く、伝熱部１０，２０の短手方向の中央で長手方向に整列配置されているため、冷媒流入路３１ａ、冷媒流出路３１ｂ、被熱交換流体流入路３２ａ及び被熱交換流体流出路３２ｂについても、伝熱部１０，２０の短手方向の中央で長手方向に一列で整列配置されている。

本実施形態において、冷媒ＣＭとして単一成分冷媒、共沸混合冷媒、又は疑似共沸混合冷媒が採用される。これに伴い、本実施形態に係る蒸発器Ａは、第一流路Ｒ１内で流通する冷媒ＣＭと第二流路Ｒ２で流通する被熱交換流体Ｗとの流れ方向が同方向になる（冷媒ＣＭと被熱交換流体Ｗとが並行流になる）ように、第三開口Ｈ３が連なって冷媒流入路３１ａが形成されるとともに、第一開口Ｈ１が連なって冷媒流出路３１ｂが形成されている。また、前記蒸発器Ａは、各伝熱プレート１，２の第四開口Ｈ４が連なって被熱交換流体流入路３２ａが形成されるとともに、第二開口Ｈ２が連なって被熱交換流体流出路３２ｂが形成されている。

そして、本実施形態に係る蒸発器Ａは、各伝熱プレート１，２の第五開口Ｈ５が連なるとともに第六開口Ｈ６が連なることで加熱流体流入路３３ａ及び加熱流体流出路３３ｂが形成されている。本実施形態において、第五開口Ｈ５及び第六開口Ｈ６は、伝熱部１０，２０の短手方向に一列をなすように設けられているため、前記加熱流体流入路３３ａ及び加熱流体流出路３３ｂについても伝熱部１０，２０の短手方向で一列をなして冷媒流出路３１ｂの両側に配置されている。

本実施形態に係る蒸発器Ａは、図１及び図２に示す如く、積層された複数の伝熱プレート１，２が二枚のフレームプレート３，４で挟み込まれている。そして、一方のフレームプレート３には、図２に示す如く、冷媒流入路３１ａ及び冷媒流出路３１ｂと対応する第一開口Ｈ１及び第三開口Ｈ３が形成されるとともに一方の小口径の開口（加熱流体流出路３３ｂになる開口）である第五開口Ｈ５が設けられ、他方のフレームプレート４には、被熱交換流体流入路３２ａ及び被熱交換流体流出路３２ｂと対応する第二開口Ｈ２及び第四開口Ｈ４が形成されるとともに一方の小口径の開口（加熱流体流入路３３ａになる開口）である第五開口Ｈ５が設けられている。これにより、本実施形態に係る蒸発器Ａは、一方のフレームプレート３側から冷媒ＣＭを流出入可能に構成されるとともに他方のフレームプレート４側から被熱交換流体Ｗを流出可能に構成されている。また、該蒸発器Ａは、前記他方のフレームプレート４側から加熱流体ＷＭを流入させて前記一方のフレームプレート３側から加熱流体ＷＭを排出させるようになっている。

本実施形態において、一方のフレームプレート３から所定位置（所定枚数になる位置）にある一枚の伝熱プレート２は、小口径の開口として第六開口Ｈ６のみが設けられており、加熱流体流入路３３ａと加熱流体流出路３３ｂとが途中位置で逆転するようになっている。すなわち、本実施形態に係る蒸発器Ａは、図２、図６（ｂ）及び図６（ｃ）に示す如く、一方のフレームプレート３と該一方のフレームプレート３から所定位置（所定枚数になる位置）にある伝熱プレート２との間（第一パス領域Ｐａ１という）では、第六開口Ｈ６が連なって加熱流体流入路３３ａが形成されるとともに第五開口Ｈ５が連なって加熱流体流出路３３ｂが形成され、他方のフレームプレート４と前記所定位置にある伝熱プレート２との間（第二パス領域Ｐａ２とう）では、第五開口Ｈ５が連なって加熱流体流入路３３ａが形成されるとともに第六開口Ｈ６が連なって加熱流体流出路３３ｂが形成されている。これにより、本実施形態に係る蒸発器Ａは、所定位置にある伝熱プレート２の第六開口Ｈ６を介して第一パス領域Ｐａ１の加熱流体流入路３３ａと第二パス領域Ｐａ２の加熱流体流出路３３ｂとが連続した状態になっている。

本実施形態に係る蒸発器Ａは、第二開口Ｈ２が長手方向に長軸が設定された楕円形状に形成されているため、第三流路Ｒ３側に配置された被熱交換流体流出路３２ｂは、断面形状が伝熱プレート１，２の長手方向に長軸を有する楕円形状に形成されている。そして、第二開口Ｈ２を包囲する第二環状凸部１０２，２０２は、長手方向に長軸が設定された楕円環状をなしているため、第一流路Ｒ１内に存在する封止部分（第二環状凸部１０２，２０２同士を封着した部分）は、伝熱部１０，２０の長手方向よりも短手方向が幅狭に形成されている。

本実施形態に係る蒸発器Ａは、上述の如く、互いに対向する伝熱部１０，２０の案内用凸部１０７，２０７同士が接続されることで、図６（ｂ）及び図６（ｃ）に示す如く、伝熱プレート１，２の一方の面間には前記被熱交換流体流出路３２ｂの周囲を長手方向の他端側で部分的の包囲する流体案内部３４が形成されている。

また、該蒸発器Ａは、ガイド用凸部１０８，２０８同士が接続されることで、図６（ａ）に示す如く、伝熱プレート１，２の他方の面間には、冷媒流入路３１ａの少なくとも前記伝熱プレート１，２の長手方向の一端側を部分的に包囲するガイド部３５が形成されている。

本実施形態において、各伝熱プレート１，２の他方の面にガイド用凸部１０８，２０８の両端から延出した一対のサイドガイド用凸部１０９，２０９が設けられているため、互いに対向する伝熱部１０，２０の他方の面上にあるサイドガイド用凸部１０９，２０９同士が接続（ロウ付け）されることで、前記伝熱プレート１，２の他方の面間には、前記ガイド部３５の両端から被熱交換流体流入路３２ａの両側に延出した一対のサイドガイド部３６ａ，３６ｂが形成されている。

本実施形態に係る蒸発器Ａは、以上の通りであり、図７に示す如く、空調機や冷凍機等に搭載される冷凍システムＦＳの一構成として採用される。なお、ここでは空調機に搭載される冷凍システムＦＳに採用した場合を一例に説明することとする。

かかる冷凍システムＦＳは、前記蒸発器Ａと、該蒸発器Ａから排出された冷媒ＣＭを加圧する圧縮機Ｂと、該圧縮機Ｂで圧縮された冷媒ＣＭを凝縮させる凝縮器Ｃとを備えている。

前記蒸発器Ａは、冷媒流出路３１ｂが圧縮機Ｂの一次側に配管Ｐを介して接続されている。そして、該蒸発器Ａは、被熱交換流体流入路３２ａ及び被熱交換流体流出路３２ｂが別途室内に配置される室内機に対して配管Ｐを介して接続されている。

すなわち、蒸発器Ａは、被熱交換流体流入路３２ａ及び被熱交換流体流出路３２ｂのそれぞれが室内機に接続されており、第二流路Ｒ２、被熱交換流体流入路３２ａ、被熱交換流体流出路３２ｂ、配管Ｐ、室内機で被熱交換流体Ｗ（本実施形態においては水）の循環流路が形成されている。これにより、本実施形態に係る空調機（冷凍システムＦＳ）は、蒸発器Ａで熱交換した水（冷水）Ｗを室内機に供給し、室内機で熱交換された水（温度上昇した水）Ｗを蒸発器Ａに戻すようになっている。

前記圧縮機Ｂには、レシプロ式やスクリュー式の一般的なものが採用され、二次側が凝縮器Ｃに配管Ｐを介して接続されている。

前記凝縮器Ｃには、種々タイプの熱交換器を採用することができるが、本実施形態においては、プレート式熱交換器が採用される。

本実施形態に係る冷凍システムＦＳの凝縮器Ｃは、蒸発器Ａと異なり、一般的なプレート式熱交換器が採用されている。すなわち、本実施形態に係る凝縮器Ｃは、図８に示す如く、複数の伝熱プレート５，６が積層され、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示す如く、冷却水ＣＷを流通させる冷却水用流路Ｒ４と、前記冷却水ＣＷとの熱交換の対象とされる冷媒ＣＭ（圧縮機Ｂで加圧された冷媒ＣＭ）を流通させる冷媒用流路Ｒ５とが各伝熱プレート５，６を境にして交互に形成され、各伝熱プレート５，６の四隅に形成された開口が連なることで、伝熱プレート５，６の両端に冷却水用流路Ｒ４に対して冷却水ＣＷを流出入させる冷却水用流入路５０ａ及び冷却水用流出路５０ｂが形成されるとともに、冷媒用流路Ｒ５に対して冷媒ＣＭを流出入させる冷媒用流入路５１ａ及び冷媒用流出路５１ｂが形成されている。これにより、凝縮器Ｃは、冷却水用流路Ｒ４で流通する冷却水ＣＷと冷媒用流路Ｒ５で流通する冷媒ＣＭとが熱交換することで、冷媒ＣＭを凝縮させるようになっている。

図７に戻り、凝縮器Ｃは、冷却水用流入路５０ａ及び冷却水用流出路５０ｂのそれぞれが冷却装置（例えばクーリングタワー）に配管Ｐで接続されており、冷却水用流入路５０ａ、冷却水用流出路５０ｂ、配管Ｐ、冷却装置で冷却水ＣＷの循環流路が形成されている。これにより、本実施形態に係る冷凍システムＦＳは、冷却装置で冷却された冷却水ＣＷが冷却水用流入路５０ａに供給され、該冷却水ＣＷが冷却水用流路Ｒ４内で冷媒用流路Ｒ５内の冷媒ＣＭとの熱交換に用いられた上で冷却水用流出路５０ｂから冷却装置に向けて排出されるようになっている。また、前記凝縮器Ｃは、冷媒用流入路５１ａが前記圧縮機Ｂに配管Ｐを介して接続され、冷媒用流出路５１ｂが蒸発器Ａの冷媒流入路３１ａに直接的又間接的に配管Ｐを介して接続される。

本実施形態に係る冷凍システムＦＳは、凝縮器Ｃの冷媒用流出路５１ｂと蒸発器Ａの加熱流体流入路３３ａとが配管Ｐで接続され、該蒸発器Ａの加熱流体流出路３３ｂと当該蒸発器Ａの冷媒流入路３１ａとが途中位置に膨張弁Ｖの備えた配管Ｐで接続されている。

なお、本実施形態に係る冷凍システムＦＳは、冷媒ＣＭの流通経路上に四方弁を設けて冷媒ＣＭの流れを逆向きにすることで、冷暖房兼用機とすることができる。このようにした場合、前記蒸発器Ａと凝縮器Ｃとが入れ替わることになる。すなわち、冷房時において蒸発器Ａとして機能したプレート式熱交換器は暖房時に凝縮器Ｃとして機能し、暖房時に凝縮器Ｃとして機能したプレート式熱交換器は冷房時に蒸発器Ａとして機能する。従って、冷暖房兼用機にする場合、凝縮器Ｃに上記構成の蒸発器Ａと同様のプレート式熱交換器を採用することが好ましいことは言うまでもない。

本実施形態に係る冷凍システムＦＳ（空調機）は、以上の通りであり、次に、上記構成の空調機（上記構成の蒸発器Ａを備えた冷凍システムＦＳ）の作動について説明する。

まず、冷却装置（クリーングタワー）を駆動して冷却水ＣＷを循環流路内で循環させる。これに併せて冷凍システムＦＳの圧縮機Ｂを作動させて冷媒ＣＭを加圧して下流側（凝縮器Ｃ側）に送り出し、冷凍システムＦＳ内の循環経路内で冷媒ＣＭを循環させるとともに、室内機を作動させて被熱交換流体である水Ｗを循環経路内で循環させる。

そうすると、蒸発器Ａでは、第一流路Ｒ１で流通する冷媒ＣＭと第二流路Ｒ２で流通する水Ｗとが熱交換を行い、第二流路Ｒ２を通過した水Ｗは冷却された状態で室内機（図示しない）に送られ、室内機で室内の空気と水Ｗとが熱交換されて温度の低下した空気が冷風として室内に送風される。そして、空気との熱交換に伴って温度上昇した水Ｗは、再度蒸発器Ａに戻って第一流路Ｒ１で流通する冷媒ＣＭと熱交換して冷却されることになる。

このように水Ｗを冷却すると、第一流路Ｒ１内の冷媒ＣＭは、第二流路Ｒ２内で流通する水Ｗとの熱交換により、下流側に流れるにつれて蒸発して気体成分を多く含む気液混合状態になる。本実施形態に係る冷凍システムＦＳは、蒸発器Ａにおいて、冷媒ＣＭが第一流路Ｒ１内の第二流路Ｒ２と対応する全領域を通過する状態で液体成分を十分に含む気液混合状態になるように冷媒ＣＭを流通させるように設定されており、第二流路Ｒ２内で流通する水Ｗ全体を冷却できるようになっている。すなわち、冷媒ＣＭが第一流路Ｒ１内の第二流路Ｒ２と対応する領域を通過する状態で液体成分を十分に含む気液混合状態であると、伝熱部１０，２０の第二流路Ｒ２と対応する領域が濡れ状態となるため、第一流路Ｒ１を流通する冷媒ＣＭが第二流路Ｒ２の全域において被熱交換流体Ｗの熱を活発に奪い取ることになり、被熱交換流体Ｗが効率的に冷却されることになる。

このように第一流路Ｒ１における第二流路Ｒ２と対応する領域で液体成分を十分に含む気液混合状態の冷媒ＣＭを流通させると、第一流路Ｒ１で流通する冷媒ＣＭは、第二流路Ｒ２と対応する領域から第三流路Ｒ３と対応する領域に進入したときにも気液混合状態であるが、第三流路Ｒ３に被熱交換流体Ｗよりも温度の高い加熱流体ＷＭを流通させておくことで、第一流路Ｒ１を流通する冷媒ＣＭと第三流路Ｒ３を流通する加熱流体ＷＭとの間の熱移動で第一流路Ｒ１の最下流域にある冷媒ＣＭが急速に蒸発する結果、完全にガス化した冷媒ＣＭが冷媒流出路３１ｂから排出されることになる（図６参照）。

そして、冷媒流出路３１ｂから排出された冷媒ＣＭは、圧縮機Ｂで圧縮された上で凝縮器Ｃに供給されて凝縮され、蒸発器Ａに戻ることになる。

本実施形態に係る冷凍システムＦＳは、凝縮器Ｃから排出された温度の高い冷媒ＣＭを加熱流体ＷＭとして蒸発器Ａの第三流路Ｒ３に流通させた上で、膨張弁Ｖで減圧して冷媒ＣＭの温度を低下させた上で冷媒流入路３１ａに再度供給される。

例えば、冷媒ＣＭとして単一成分冷媒を採用し、図７に示す如く、５℃の冷媒ＣＭを冷媒流入路３１ａに供給し、室内機から戻ってくる１２℃の水Ｗを７℃にまで冷却して室内機に向けて送水すると仮定した場合、５℃で供給された冷媒ＣＭは、水Ｗと交換しながら第一流路Ｒ１を流通する。そして、該冷媒ＣＭは、第一流路Ｒ１での流通に伴って、流動抵抗によって圧力が降下し、温度低下しながら蒸発が進む。そして、該冷媒ＣＭは、最終的に４℃で蒸発が完了し、８℃の過熱状態で冷媒流出路３１ｂから圧縮機Ｂに供給される。そして、凝縮器Ｃに冷却装置から３２℃の冷却水が供給されると、圧縮機Ｂで圧縮された冷媒ＣＭは、冷却水ＣＷとの熱交換によって凝縮されて４０℃になった状態で蒸発器Ａの第三流路Ｒ３に供給される。なお、凝縮器Ｃに供給された冷却水ＣＷは、冷媒ＣＭとの熱交換によって３７℃にまで温度上昇した状態で排出される。

そして、凝縮器Ｃからの冷媒ＣＭは、蒸発器Ａの冷媒流入路３１ａに供給されて第三流路Ｒ３を流通し、第一流路Ｒ１内の最下流で流通する冷媒ＣＭと熱交換を行うことになる。そうすると、第一流路Ｒ１の最下流域にある冷媒ＣＭは、４℃で蒸発が完了し、８℃の過熱状態で冷媒流出路３１ｂから排出するのに対し、第三流路Ｒ３を通過した冷媒ＣＭは３０℃にまで温度低下した状態で加熱流体流出路３３ｂから排出されることになる。そして、第三流路Ｒ３から排出された冷媒ＣＭは、膨張弁Ｖを通過することによる減圧で５℃にまで温度低下した上で、再度冷媒流入路３１ａに供給されることになる。

従って、本実施形態に係る空調機（冷凍システムＦＳ）は、循環経路内で循環する冷媒ＣＭのみで水Ｗが冷却されるとともに第一流路Ｒ１内の冷媒ＣＭが完全に蒸発してガス化することになる。従って、該空調機（冷凍システムＦＳ）は、圧縮機Ｂに到達する冷媒ＣＭに液体が含まれないため、当該圧縮機Ｂを破損させることなく円滑に運転することになる。

以上のように、本実施形態に係る蒸発器Ａは、互いに対向する伝熱プレート１，２の一方の面間には、該伝熱プレート１，２の長手方向と直交する短手方向に延びる仕切部３０が設けられ、前記仕切部３０を境にして伝熱プレート１，２の一方の面間における伝熱プレート１，２の長手方向の一方側に前記第二流路Ｒ２が形成されるとともに伝熱プレート１，２の一方の面間における伝熱プレート１，２の長手方向の他方側に被熱交換流体Ｗよりも温度の高い加熱流体ＷＭを流通させる第三流路Ｒ３が形成される一方、互いに対向する伝熱プレート１，２の他方の面間に第一流路Ｒ１が形成され、第三流路Ｒ３に対して加熱流体ＷＭを流出入させる加熱流体流入路３３ａ及び加熱流体流出路３３ｂが該第三流路Ｒ３の形成される領域を通るように所定の間隔をあけて形成され、前記冷媒流入路３１ａが第二流路Ｒ２の形成される領域を通るように形成されるとともに冷媒流出路３１ｂが第三流路Ｒ３の形成される領域を通るように形成されているため、被熱交換流体Ｗを効率的に冷却できる上に、完全にガス化した冷媒ＣＭを排出することができるという優れた効果を奏し得る。従って、該蒸発器Ａは、冷凍サシステムＦＳに採用した場合に、被熱交換流体Ｗを高効率で冷却できる上に、後段に設けられる圧縮機Ｂの破損を防止することができる。

また、前記仕切部３０は、互いに対向する伝熱プレート１，２が相手側に向けて吐出した仕切用凸条１００，２００同士が面接触した状態で溶着されて形成されているため、第二流路Ｒ２と第三流路Ｒ３との間に幅広な仕切部３０が形成され、被熱交換流体Ｗが該被熱交換流体Ｗよりも温度の高い加熱流体ＷＭの熱影響を受けることを防止することができる。

さらに、前記冷媒流入路３１ａ、前記冷媒流出路３１ｂ、前記被熱交換流体流入路３２ａ、及び被熱交換流体流出路３２ｂは、伝熱プレート１，２の前記他方向の中央部で伝熱プレート１，２の長手方向に整列して配置されているため、第一流路Ｒ１内の冷媒ＣＭの流れ及び第二流路Ｒ２内の被熱交換流体Ｗの流れを均一にすることができる。

特に、前記加熱流体流入路３３ａ及び加熱流体流出路３３ｂは、前記冷媒流出路３１ｂに対して伝熱プレート１，２の短手方向の両側に配置されているため、加熱流体流入路３３ａから加熱流体流出路３３ｂに向けて流通する加熱流体ＷＭが冷媒流出路３１ｂの周囲を通過することになり、第一流路Ｒ１から排出される冷媒ＣＭを確実に蒸発させることができる。

そして、第三流路Ｒ３側に配置された前記被熱交換流体流出路３２ｂの断面形状が伝熱プレート１，２の長手方向（冷媒ＣＭの流通方向）に長軸を有する楕円形状に形成されているため、冷媒ＣＭを第一流路Ｒ１内で円滑に流通させることができる。すなわち、第二流路Ｒ２内の被熱交換流体Ｗとの熱交換で蒸発が進んだ冷媒ＣＭが流通する領域に前記被熱交換流体流出路３２ｂが存在すると該冷媒ＣＭの流れを妨げて圧力損失を増大させるが、上述の如く、前記被熱交換流体流出路３２ｂの断面形状を伝熱プレート１，２の長手方向（冷媒ＣＭの長手方向）に長軸を有する楕円形状に形成すると、伝熱プレート１，２の短手方向に短軸が位置することになるため、冷媒ＣＭの流通を妨げる範囲が狭くなる結果、圧力損失を大きくすることなく冷媒ＣＭを円滑に流通させることができる。

また、前記被熱交換流体流出路３２ｂは、前記被熱交換流体流入路３２ａに対して第三流路Ｒ３側に配置され、伝熱プレート１，２の一方の面間には前記被熱交換流体流出路３２ｂの周囲を伝熱プレート１，２の他端側（被熱交換流体Ｗの流通方向の上流側）で部分的の包囲する流体案内部３４が設けられているため、被熱交換流体流入路３２ａ側から流れてくる被熱交換流体Ｗは、流体案内部３４に衝突して該流体案内部３４の両側に分かれた上で被熱交換流体流出路３２ｂに流入する。従って、第二流路Ｒ１内で被熱交換流体流入路３２ａ側から流れてくる被熱交換流体Ｗが直接被熱交換流体流出路３２ｂから流出することがないため、第一流路Ｒ１内の冷媒ＣＭと第二流路Ｒ２内の被熱交換流体Ｗとが熱交換する機会を多くすることができ、被熱交換流体Ｗを効率的に冷却することができる。

そして、前記伝熱プレート１，２の他方の面間には、冷媒流入路３１ａの少なくとも伝熱プレート１，２の長手方向の他端側（第一流路Ｒ１における冷媒ＣＭの流通方向の下流側）を部分的に包囲するガイド部３５が設けられているため、冷媒流入路３１ａから第一流路Ｒ１に流入した冷媒ＣＭが直接冷媒流出路３１ｂに向けて流れることがなく、被熱交換流体Ｗとの熱交換の機会を増やすことができる。すなわち、冷媒流入路３１ａから第一流路Ｒ１に流入した冷媒ＣＭが一旦ガイド部３５に沿って冷媒流出路３１ｂとは反対側に向けて流れた上で冷媒流出路３１ｂ側に流れることになる。これにより、冷媒ＣＭの流通経路を長くすることができるため、被熱交換流体Ｗとの熱交換の機会を増やすことができる。

特に、本実施形態に係る蒸発器Ａは、伝熱プレート１，２の他方の面間にガイド部３５の両端から被熱交換流体流入路３２ａの両側に延出した一対のサイドガイド部３６ａ，３６ｂが設けられているため、冷媒流入路３１ａから第一流路Ｒ１に流入した冷媒ＣＭがガイド部３５及びサイドガイド部３６ａ，３６ｂに沿って冷媒流出路３１ｂとは反対側に向けて流れた上で冷媒流出路３１ｂ側に流れることになる。従って、ガイド部３５のみを設けた場合よりも冷媒ＣＭの流通経路を長くすることができるため、被熱交換流体Ｗとの熱交換の機会をさらに増やすことができる。また、サイドガイド部３６ａ，３６ｂを設けることで、冷媒流入路３１ａから第一流路Ｒ１に流入した冷媒ＣＭが被熱交換流体流入路３２ａの周囲を冷却することになり、より効率的な冷却が可能となる。

そして、本実施形態に係る冷凍システムＦＳは、冷媒ＣＭと被熱交換流体Ｗとを熱交換させる蒸発器と、該蒸発器から排出された冷媒ＣＭを加圧する圧縮機Ｂと、該圧縮機Ｂで圧縮された冷媒ＣＭを凝縮させる凝縮器Ｃとを備え、該凝縮器Ｃで凝縮された冷媒ＣＭを前記蒸発器に供給するように構成された冷凍システムＦＳにおいて、前記蒸発器が上記構成の蒸発器Ａで構成され、第一流路Ｒ１で冷媒ＣＭさせた状態で、第二流路Ｒ２に被熱交換流体Ｗを流通させつつ第三流路Ｒ３に加熱流体ＷＭを流通させるため、上記蒸発器Ａと同様の作用及び効果を奏することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更し得ることは勿論のことである。

例えば、上記実施形態において、圧力が一定の場合、蒸発の進行によっても殆ど温度上昇を伴わない冷媒ＣＭ（単一成分冷媒や、共沸混合冷媒、疑似共沸混合冷媒）を採用することを前提に、第二領域Ａ２の長手方向の他端側にある第四開口Ｈ４で被熱交換流体流入路３２ａを構成する一方、第二領域Ａ２の長手方向の一端側にある第二開口Ｈ２で被熱交換流体流出路３２ｂを構成し、第一流路Ｒ１内で流通する冷媒ＣＭと第二流路Ｒ２で流通する被熱交換流体Ｗ（水）とを同方向に流通させる（並行流にする）ようにしたが、これに限定されるものではなく、圧力が一定の場合でも、蒸発の進行により温度上昇する冷媒ＣＭ（非共沸混合冷媒）を採用する場合、第二領域Ａ２の長手方向の他端側にある第四開口Ｈ４で被熱交換流体流出路３２ｂを構成する一方、第二領域Ａ２の長手方向の一端側にある第二開口Ｈ２で被熱交換流体流入路３２ａを構成し、第一流路Ｒ１内で流通する冷媒ＣＭと第二流路Ｒ２で流通する被熱交換流体Ｗ（水）とを逆方向に流通させる（対向流にする）ようにしてもよい。

上記実施形態において、加熱流体流入路３３ａ及び加熱流体流出路３３ｂ（第五開口Ｈ５及び第六開口Ｈ６）を伝熱プレート１，２の短手方向で一列になるように配置したが、これに限定されるものではなく、例えば、加熱流体流入路３３ａ及び加熱流体流出路３３ｂ（第五開口Ｈ５及び第六開口Ｈ６）を伝熱プレート１，２の長手方向で一列に整列した状態になるように配置したり、第一領域Ａ１の対角位置に配置したりしてもよい。すなわち、第三流路Ｒ３内に被熱交換流体Ｗよりも高温な加熱流体ＷＭを充満させることができれば、加熱流体流入路３３ａ及び加熱流体流出路３３ｂの配置は適宜変更可能である。

上記実施形態において、冷媒流入路３１ａ、冷媒流出路３１ｂ、被熱交換流体流入路３２ａ、及び被熱交換流体流出路３２ｂを伝熱プレート１，２の短手方向の中央部で長手方向に整列させたが、これに限定されるものではなく、これらの流路は適宜位置に配置してもよい。但し、冷媒ＣＭや被熱交換流体Ｗの流れ等を考慮すれば、上記実施形態と同様にすることが好ましいことは言うまでもない。

上記実施形態において、伝熱プレート１，２（伝熱部１０，２０）を平面視長方形状に形成し、冷媒ＣＭ及び被熱交換流体Ｗを長手方向に流通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、伝熱プレート１，２（伝熱部１０，２０）を平面視長方形状に形成するとともに、伝熱プレート１，２の一方の面間を区画する仕切部３０を長手方向に延びるように形成し、冷媒ＣＭ及び被熱交換流体Ｗを伝熱プレート１，２の短手方向に流通させるようにしてもよい。また、伝熱プレート１，２（伝熱部１０，２０）を平面視正方形状に形成しても勿論よい。このようにしても、第一流路Ｒ１が第二流路Ｒ２及び第三流路Ｒ３の両方に重なるように形成されるとともに、第三流路Ｒ３と対応する領域に冷媒流出路３１ｂを設けることで、上記実施形態と同様の作用及び効果を奏することができる。

上記実施形態では言及しなかったが、例えば、冷媒流出路３１ｂの周辺に冷媒流入路３１ａ側から流れてくる冷媒ＣＭを前記冷媒流出路３１ｂに誘導するためのガイドを設けたり、被熱交換流体流出路３２ｂの周辺に被熱交換流体流入路３２ａ側から流れてくる被熱交換流体Ｗを前記被熱交換流体流出路３２ｂに誘導するガイドを設けたり、加熱流体流出路３３ｂの周囲に加熱流体流入路３３ａ側から流れてくる加熱流体ＷＭを前記加熱流体流出路３３ｂに誘導するガイドを設けたりしてもよい。かかるガイドは、対象となる流体の流れ方向に沿った凸条で構成すればよい。このようにすれば、各流路内で流通する流体の流れを乱すことなく円滑に排出することができる。

上記実施形態において、被熱交換流体Ｗを伝熱プレート１，２の長手方向の他端側から一端側に向けて流通させることを前提に、被熱交換流体流出路３２ｂを部分的に包囲する流体案内部３４を伝熱プレート１，２の長手方向の他端側に設けたが、これに限定されるものではなく、例えば、流体案内部３４を設けることなく被熱交換流体流入路３２ａ側から流れてくる被熱交換流体Ｗを直接被熱交換流体流出路３２ｂから排出するようにしてもよい。

また、上記実施形態において、冷媒流入路３１ａ（第三開口Ｈ３）を長手方向の一端側から部分的に包囲するガイド部３５を設け、冷媒流入路３１ａから流入した冷媒ＣＭを伝熱プレート１，２の長手方向の他端側に誘導した上で該長手方向の一端側にある冷媒流出路３１ｂに向けて流通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、ガイド部３５を設けることなく、冷媒流入路３１ａから流入した冷媒ＣＭを直接冷媒流出路３１ｂに向けて流通させるようにしてもよい。

さらに、上記実施形態において、冷媒流入路３１ａを被熱交換流体流入路３２ａよりも長手方向の一端寄りに配置することを前提に、冷媒流入路３１ａを包囲するガイド部３５の両端から延出する一対のサイドガイド部３６ａ，３６ｂを設けたが、これに限定されるものではなく、例えば、ガイド部３５のみを設けるようにしてもよいし、ガイド部３５及びサイドガイド部３６ａ，３６ｂを設けることなく冷媒流入路３１ａから第一流路Ｒ１に流入した冷媒ＣＭを直接冷媒流出路３１ｂに向けて流すようにしてもよい。但し、冷媒ＣＭと被熱交換流体Ｗとの熱交換の多くするには、ガイド部３５を設けることが好ましく、さらに、ガイド部３５とともに一対のサイドガイド部３６ａ，３６ｂを設けることがより好ましいことは言うまでもない。

上記実施形態において、被熱交換流体流出路３２ｂの断面形状を長手方向（冷媒ＣＭの流通方向）に長軸が設定された楕円形状に形成したが、これに限定されるものではなく、例えば、被熱交換流体流出路３２ｂの断面形状を真円状に形成してもよい。また、冷媒流入路３１ａ、冷媒流出路３１ｂ、被熱交換流体流入路３２ａ、被熱交換流出路、加熱流体流入路３３ａ、及び加熱流体流出路３３ｂの断面形状は、円形のように丸みを帯びた形状に限定されるものではなく、例えば、これらの断面形状を非円形状に形成してもよい。但し、各流路内での流体の流れを考慮すれば、断面形状を丸みの帯びた形状に設定することが好ましく、特に、第一流路Ｒ１の途中位置を貫通する被熱交換流体流入路３２ａ又は被熱交換流出路の断面形状は、冷媒ＣＭの流通方向に長軸が設定された楕円形状にすることが好ましいことは言うまでもない。

上記実施形態において、積層された複数の伝熱プレート１，２をロウ付けすることで、開口の周囲や伝熱部１０，２０の外周を封止するようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば、開口の周囲や伝熱部１０，２０の外周回りに環状のガスケットを配置して隣り合う伝熱プレート１，２でガスケットを挟み込むようにしてもよい。このようにしても伝熱プレート１，２間に第一流路Ｒ１、第二流路Ｒ２、及び第三流路Ｒ３は勿論のこと、冷媒流入路３１ａや冷媒流出路３１ｂ等を形成することができるため、上記実施形態と同様の作用及び効果を奏することができる。なお、この種の蒸発器Ａは、冷媒ＣＭの種類や性状によってガスケットが劣化する虞があるため、ガスケットの材質を適正に選択したり、適正なガスケットがない場合には上記実施形態と同様のものを採用したりする必要があることは言うまでもない。

上記実施形態において、凝縮器Ｃを通過して温度の高い冷媒ＣＭを加熱流体ＷＭとして第三流路Ｒ３に流通させるようにしたが、蒸発器Ａを通過する冷媒ＣＭを第三流路Ｒ３に流通させる加熱流体ＷＭに兼用させたものに限定されるものではなく、例えば、第三流路Ｒ３を別の経路と接続して温度の高い水や上記を加熱流体として第三流路Ｒ３に流通させるようにしても勿論よい。

１，２…伝熱プレート、３，４…フレームプレート、１０，２０…伝熱部、１１，２１…環状部、３０…仕切部、３１ａ…冷媒流入路、３１ｂ…冷媒流出路、３２ａ…被熱交換流体流入路、３２ｂ…被熱交換流体流出路、３３ａ…加熱流体流入路、３３ｂ…加熱流体流出路、３４…流体案内部、３５…ガイド部、３６ａ，３６ｂ…サイドガイド部、１００，２００…仕切用凸条、１０１，２０１…第一環状凸部、１０２，２０２…第二環状凸部、１０３，２０３…第三環状凸部、１０４，２０４…第四環状凸部、１０５，２０５…第五環状凸部、１０６，２０６…第六環状凸部、１０７，２０７…案内用凸部、１０８，２０８…ガイド用凸部、１０９，２０９…サイドガイド用凸部、Ａ…蒸発器、Ａ１…第一領域、Ａ２…第二領域、Ｂ…圧縮機、Ｃ…凝縮器、ＣＭ…冷媒、ＦＳ…冷凍システム、Ｈ１…第一開口、Ｈ１-…第一開口、Ｈ２…第二開口、Ｈ３…第三開口、Ｈ４…第四開口、Ｈ５…第五開口、Ｈ６…第六開口、Ｐ…配管、Ｐａ１…第一パス領域、Ｐａ２…第二パス領域、Ｒ１…第一流路、Ｒ２…第二流路、Ｒ３…第三流路、Ｖ…膨張弁、Ｗ…被熱交換流体、ＷＭ…加熱流体、θ…角度

Claims (5)

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冷媒を流通させる第一流路と被熱交換流体を流通させる第二流路とが交互に形成され、各第一流路に対して冷媒を流出入させる冷媒流入路及び冷媒流出路が第一流路の形成される領域を通るように一方向に間隔をあけて形成されるとともに、第二流路に対して被熱交換流体を流出入させる被熱交換流体流入路及び被熱交換流体流出路が第二流路の形成される領域を通るように前記一方向に間隔をあけて形成された蒸発器において、互いに対向する伝熱プレートの一方の面間に前記一方向と直交する他方向に延びる仕切部が設けられ、該仕切部を境にして伝熱プレートの一方の面間における前記一方向の一方側に前記第二流路が形成されるとともに伝熱プレートの一方の面間における前記一方向の他方側に被熱交換流体よりも温度の高い加熱流体を流通させる第三流路が形成される一方、互いに対向する伝熱プレートの他方の面間に第一流路が形成され、前記第三流路に対して加熱流体を流出入させる加熱流体流入路及び加熱流体流出路が該第三流路の形成される領域を通るように形成され、前記冷媒流入路が第二流路の形成される領域を通るように形成されるとともに冷媒流出路が第三流路の形成される領域を通るように形成されていることを特徴とする蒸発器。
2. 各伝熱プレートは、互いに対向する一方の面に前記一方向と直交する他方向に延びる仕切用凸条が形成され、前記仕切部は、互いに対向する伝熱プレートの仕切用凸条同士が面接触した状態で溶着されて形成されている請求項１に記載の蒸発器。
3. 前記冷媒流入路、前記冷媒流出路、前記被熱交換流体流入路、及び被熱交換流体流出路は、伝熱プレートの前記他方向の中央部で前記一方向に整列して配置されている請求項１又は２に記載の蒸発器。
4. 第三流路側に配置された前記被熱交換流体流出路又は前記被熱交換流体流入路の何れか一方は、断面形状が前記一方向に長軸を有する楕円形状に形成されている請求項１乃至３の何れか１項に記載の蒸発器。
5. 冷媒と被熱交換流体とを熱交換させる蒸発器と、該蒸発器から排出された冷媒を加圧する圧縮機と、該圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器とを備え、該凝縮器で凝縮された冷媒を前記蒸発器に供給するように構成された冷凍システムにおいて、前記蒸発器は、請求項１乃至４の何れか１項に記載の蒸発器で構成され、第一流路に冷媒を流通させた状態で、第二流路に被熱交換流体を流通させつつ第三流路に被熱交換流体よりも温度の高い加熱流体を流通させるように構成されたことを特徴とする冷凍システム。

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