JP2020521100A - 冷凍システム - Google Patents

Abstract

可逆冷凍システムは、気体冷媒を圧縮するように配置された圧縮機（Ｃ）と、ペイロードが加熱される加熱位置とペイロードが冷却される冷却位置との間で切り替え可能な四方弁（ＦＷＶ）とを備える。ペイロード熱交換器（ＰＬＨＥ）は、加熱または冷却を必要とするペイロードに接続され、ダンプ熱交換器（ＤＨＥ）、２つの一方向弁（ＯＷＶ１，ＯＷＶ２）、および２つの制御可能な膨張弁（ＥＸＰＶ１，ＥＸＰＶ２）にも同様に接続され、一方向弁（ＯＷＶ１，ＯＷＶ２）はそれぞれ、対応する膨張弁に並列に接続され、加熱位置と冷却位置との間の四方弁の切り替えは、ペイロード熱交換器（ＰＬＨＥ）またはダンプ熱交換器（ＤＨＥ）のいずれかへの加圧冷媒の流れを制御し、加圧冷媒の流れを受け取る熱交換器は、凝縮器として機能し、他の熱交換器は、蒸発器として機能する。ペイロード熱交換器（ＰＬＨＥ）は、四方弁が加熱位置にあるときに、ダンプ熱交換器（ＤＨＥ）が凝縮器として機能するときにダンプ熱交換器（ＤＨＥ）を出た液体高圧冷媒と、ペイロード熱交換器（ＰＬＨＥ）を出た低圧気体冷媒と、の間で熱交換するように構成された吸気熱交換器に接続される。ペイロード熱交換器は、並流モードで冷媒とペイロードとの間で熱を交換するように構成される。【選択図】図７ｂ

Description

本発明は、気体冷媒を圧縮するように配置された圧縮機と、ペイロードが加熱される加熱位置とペイロードが冷却される冷却位置との間で切り換え可能な四方弁と、加熱または冷却を必要とするペイロードに接続されたペイロード熱交換器と、ダンプ熱交換器と、２つの一方向弁と、２つの制御可能な膨張弁と、を備える可逆冷凍システムに関し、一方向弁が、それぞれ対応する膨張弁に並列に接続され、加熱位置と冷却位置との間の四方弁の切り換えが、ペイロード熱交換器またはダンプ熱交換器のいずれかへの加圧冷媒の流れを制御し、加圧冷媒の流れを受け取る熱交換器が、凝縮器として機能し、他方の熱交換器が、蒸発器として機能する。

冷凍技術において、いわゆる「吸気熱交換」は、例えば冷凍システムの安定性を改善するための方法である。要するに、吸気熱交換は、凝縮器出口からの温かい液体高圧冷媒と蒸発器出口からの冷たい気体冷媒との間の熱交換を提供することによって、実現する。吸気熱交換によって、冷たい気体冷媒の温度は上昇し、一方、温かい液体の温度は低下する。これは、２つの有益な効果を有する。第１に、温かい液体が後続の膨張弁を通過した後の瞬間沸騰に関する問題が減少する。第２に、蒸発器を出る気体冷媒の液滴のリスクが減少する。

吸気熱交換は、周知である。多くの場合、吸気熱交換は、その間で互いに熱交換することが望まれる冷媒を運ぶ管を単にろう付けまたははんだ付けすることによって実現する。しかしながら、熱交換を実現するこの方法は、必要とされる冷媒体積の観点から費用がかかる。冷凍システムの異なる構成要素間の配管ができる限り短いと、常に有益である。異なる温度を有する流体を運ぶ配管を共にろう付けまたははんだ付けすることによる吸気熱交換は、そうでない場合よりも長い配管を必要とし、従って、配管の内容積が増加し、冷凍システムにおいてより多くの冷媒を必要とする。これは、経済的な観点からだけでなく、冷媒の量がいくつかの区域で制限されるので、有害である。

別の選択肢は、吸気熱交換のための別個の熱交換器を提供することである。別個の熱交換器は、異なる配管部を互いに単にろう付けするよりも効率的であるが、別個の熱交換器を設けることは、蒸発器および凝縮器を吸気熱交換器に接続する配管も必要とし、この配管は、冷凍システムの冷媒体積を増加させる。

さらに、冷凍システムは、必要とされる／所望の負荷に応じて、加熱モードおよび冷却モードの両方で動作することがしばしば要求される。通常、加熱モードと冷却モードとの間のシフトは、蒸発器が凝縮器となり、凝縮器が蒸発器となるように、四方弁をシフトすることによって実現する。

残念ながら、これは、凝縮器／蒸発器ユニットの一方または両方における熱交換が、並流熱交換、すなわち、熱を交換する媒体が、加熱モードまたは冷却モードのいずれかで、同じ一般的な方向に移動する熱交換であることを、意味する。当業者に周知のように、並流熱交換は、向流熱交換よりも劣っている。蒸発器では、熱交換性能の低下は、熱交換器を出る冷媒蒸気の液滴のリスクの増加につながる可能性がある。このような液滴は、圧縮機に重大な損傷を与える可能性があり、従って非常に望ましくない。しかしながら、蒸発器内の冷媒と熱を交換するために媒体の流れ方向をシフトさせる装置は、高価であり、冷凍システムに複雑さを加える。

本発明の目的は、上記のおよび他の問題を解決または少なくとも軽減することである。

上記のおよび他の問題は、気体冷媒を圧縮するように配置された圧縮機と、ペイロードが加熱される加熱位置と、ペイロードが冷却される冷却位置との間で切り換え可能な四方弁と、加熱または冷却を必要とするペイロードに接続されたペイロード熱交換器と、ダンプ熱交換器と、２つの一方向弁と、２つの制御可能な膨張弁と、を備える可逆冷凍システムであって、一方向弁が、それぞれ対応する膨張弁に並列に接続され、加熱位置と冷却位置との間の四方弁の切り換えが、ペイロード熱交換器またはダンプ熱交換器のいずれかへの加圧冷媒の流れを制御し、加圧冷媒の流れを受け取る熱交換器が、凝縮器として機能し、他方の熱交換器が、蒸発器として機能し、ダンプ熱交換器は、四方弁が加熱位置にあるときに、ペイロード熱交換器が凝縮器として機能するときにペイロード熱交換器を出た液体高圧冷媒と、ダンプ熱交換器を出た低圧気体冷媒と、の間で熱を交換するように構成された吸気熱交換器に接続され、ダンプ熱交換器は、並流モードで冷媒とダンプとの間で熱を交換するように構成される、可逆冷凍システムによって、解決されるまたは少なくとも軽減される。

冷凍システムに一方向弁を設けることにより、四方弁が加熱位置にあるとき、吸気熱交換器は、不活性化される。第２の吸気熱交換器が、四方弁が冷却位置にあるときにダンプ熱交換器を出た気体冷媒とペイロード熱交換器を出た液体冷媒との間で熱交換するように配置される、二重吸気熱交換器を配置することによって、加熱モードおよび冷却モードの両方で吸気熱交換を得ることが可能である。

以下では、添付図面を参照して本発明を説明する。

図１ａは、一実施形態による熱交換器の平面図であり、図１ｂは、線Ａ−Ａに沿った図１ａの熱交換器の断面図である。図１ｃは、線Ｂ−Ｂに沿った図１ａの熱交換器の断面図である。 図１の熱交換器の分解斜視図である。 別の実施形態による熱交換器の分解斜視図である。 別の実施形態による熱交換器の分解斜視図である。 別の実施形態による熱交換器の分解斜視図である。 加熱モードで示されている可逆冷凍システムの一実施形態の概略図である。 冷却モードで示されている図６の可逆冷凍システムの概略図である。 可逆冷凍システムの別の実施形態の概略図である。 「マルチ回路」熱交換器に含まれる４つの熱交換器プレートの概略図である。 好ましい実施形態による熱交換器プレートの概略斜視図である。 図９の熱交換器プレートを備える熱交換器の分解斜視図である。

図１ａ−２では、統合吸気熱交換器部分として使用可能な第２熱交換部分を有するろう付け熱交換器１００が、示されている。熱交換器１００は、熱交換器１００を形成するように積み重ねられたシートメタルプレート１１０ａ−１１０ｇから作られ、媒体が熱を交換するためのプレート間流路の形成下でプレートを互いからある距離に保つように適合された隆起部Ｒおよび溝部Ｇのプレスパターンを備えている。大きいポート開口Ｏ２およびＯ３は、各熱交換器プレートの角付近に設けられ、一方、大きい開口０１および０４は、各熱交換器プレートの短い側の近くで中央に設けられる。ポート開口Ｏ１およびＯ４を囲む領域は、ポート開口とプレート間流路との間の選択的連通が実現するように、異なる高さで設けられる。熱交換器１００において、ポート開口を囲む領域は、大きい開口Ｏ１とＯ２とが、いくつかのプレート間空間によって互いに流体連通し、一方、開口Ｏ３とＯ４とが、隣り合うプレート間空間によって互いに流体連通するように、配置される。

熱交換器プレート１１０ａ−１１０ｇは、各熱交換器プレートの一方の長辺からその他方の長辺まで延びる分割面ＤＷも設けられる。

熱交換器プレートのスタックの端に配置された熱交換プレート１１０ｈは、ポート開口を備えていない。これは、プレートスタックの一端で導入された流体が、プレートパックからその他方の側で直ちに逃げず、接続部（図示せず）またはプレート間流路に押し込まれるように、ポート開口用のシールを提供するためである。他の全ての点において、熱交換器プレート１１０ｈは、熱交換器プレート１１０ａ−１１０ｇと同一である。

特に図２に関し、複数の熱交換プレート２１０ａ−２１０ｈが示されている。熱交換器プレート２１０ｈを除いて、熱交換プレートのそれぞれには、ポート開口Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３、Ｏ４、ＳＯ１およびＳＯ２を備えている。ポート開口は、上記のように、ポート開口と、隣り合う熱交換器プレート間に形成されるプレート間流路との間の選択的連通が提供されるように、異なる高さで設けられる領域によって囲まれる。さらに、熱交換器プレートのそれぞれは、スカートＳによって囲まれ、スカートＳは、熱交換器プレートの平面にほぼ垂直に延び、熱交換器の周囲に沿ってシールを提供するように隣り合うプレートのスカートに接触するように適合される。

大きいポート開口Ｏ４とＯ３との間の流体流れ用のプレート間流路をシールするために、分割面ＤＷが熱交換器プレートの長辺の間に設けられる。分割面ＤＷは、異なるプレートの異なる高さに設けられた細長い平坦面を備え、隣り合うプレートの表面が互いに接触すると、チャネルはシールされ、そうでない場合にはそれは開かれる。この場合、分割面ＤＷは、大きいポート開口Ｏ１およびＯ２を囲む領域と同じ高さで提供され、これは、大きいポート開口Ｏ１とＯ２を流体的に接続するプレート間流路については、分割面が開かれ、一方、大きいポート開口Ｏ３とＯ４を流体的に接続する流路については、分割面は、このプレート間空間内の流体を遮断することを意味する。

分割面ＤＷは、大きいポート開口Ｏ３およびＯ４と連通するプレート間空間内の流体流れを遮断するので、分割面ＤＷの両側に別個のプレート間チャネルがある。分割面ＤＷの側のプレート間流路は、大きい開口Ｏ３およびＯ４に連通しておらず、２つの小さいポート開口ＳＯ１およびＳＯ２に連通している。なお、分割面ＤＷは、大きいポート開口Ｏ１およびＯ２に連通するプレート間流路を遮らないので、小さいポート開口ＳＯ１およびＳＯ２に連通するプレート間流路を流れる媒体は、大きいポート開口Ｏ３およびＯ４に連通するプレート間流路を流れる媒体と同様に、大きい開口Ｏ１およびＯ２に連通する流路を流れる媒体と熱交換する。

図２に示されている実施形態では、分割面ＤＷは、熱交換器プレート１１０ａ−ｈの一方の長辺から他方の（反対側の）長辺に直線状に延び、大きいポート開口Ｏ１とＯ４との間を通過する。小さい開口ＳＯ１およびＳＯ２は、大きいポート開口Ｏ１の両側に位置している。なお、大きいポート開口Ｏ１は、小さいポート開口ＳＯ１およびＳＯ２に連通するプレート間流路を流れる媒体が、大きいポート開口Ｏ１の両側を通過するように、配置されている。この配置は、ポート開口Ｏ１がその周囲に沿って均一な温度を有するという点で有益である。

図３に示されている実施形態では、分割面は、直線状には延びておらず、それは、熱交換器の角付近に配置されたポート開口Ｏ１から離れるようにわずかに曲げられている。これは、小さい開口ＳＯ１から小さい開口ＳＯ２へのより均一な流れ領域を提供する。

図４に示されている実施形態では、分割部は、ポート開口Ｏ１の周りに半円状に延びている。この実施形態は、大きいポート開口Ｏ１−Ｏ４を熱交換器の角の近くに配置することができ、従って、大きい熱交換領域を提供するという点で有益である。この実施形態は、大きい開口Ｏ３およびＯ４に連通していない分割面ＤＷの側のプレート間流路の流れ領域が、小さい開口ＳＯ１と小さい開口ＳＯ２との間で一様な断面を有する点でも、有益である。図４の分割面は、熱交換器プレートの対向する側の間ではなく、熱交換器プレートの隣り合う側の間に延びることに、留意されたい。

図５では、図２の実施形態に類似する実施形態が示されている。先に示した実施形態と同様に、分割面ＤＷは、熱交換器の一方の長辺から他方の長辺に直線状に延び、大きいポート開口Ｏ１とＯ４との間を通過する。小さい開口ＳＯ１およびＳＯ２は、大きいポート開口Ｏ１の両側に位置している。しかしながら、大きいポート開口Ｏ１は、流体が大きいポート開口Ｏ１と熱交換器の短辺との間を通過しないように、位置付けられるおよび配置される。これは、ポート開口Ｏ１と熱交換器の短辺との間の「デッドエリア」が回避されるので、小さい開口ＳＯ１とＳＯ２との間を流れる流体と、大きい開口Ｏ１を通って熱交換器から出ようとする流体との間の熱交換が改善されるという点で、有益である。

図６および７では、上記の熱交換器の実施形態のいずれかによる熱交換器を使用することができるチラーシステムの好ましい実施形態が、それぞれ加熱モードおよび冷却モードで示されている。

第１実施形態によるチラーシステムは、圧縮機Ｃと、四方弁ＦＷＶと、加熱または冷却を必要とするブラインシステムに接続されたペイロード熱交換器ＰＬＨＥと、第１の制御可能な膨張弁ＥＸＰＶ１と、第１の一方向弁ＯＷＶ１と、望ましくない熱または冷気がダンプされることができる熱源に接続されたダンプ熱交換器ＤＨＥと、第２の膨張弁弁ＥＸＰＶ２と、第２の一方向弁ＯＷＶ２とを備える。熱交換器ＰＬＨＥおよびＤＨＥは、それぞれ、上記で開示した４つの大きい開口Ｏ１−Ｏ４と、２つの小さい開口ＳＯ１およびＳＯ２を備え、各熱交換器の大きい開口Ｏ１およびＯ２は、互いに連通し、各熱交換器の大きい開口Ｏ３およびＯ４は、互いに連通し、各熱交換器の小さい開口ＳＯ１およびＳＯ２は、互いに連通する。熱交換は、Ｏ１からＯ２へ流れる流体と、Ｏ３とＯ４およびＳＯ１とＳＯ２の間を流れる流体との間で生じる。しかしながら、Ｏ３からＯ４に流れる流体とＳＯ１からＳＯ２に流れる液との間には熱交換はない。

図６に示されている加熱モードでは、圧縮機Ｃは、高圧気体冷媒を四方弁ＦＷＶに供給する。この加熱モードでは、ペイロード熱交換器ＰＬＨＥの大きい開口Ｏ１に高圧気体冷媒を運ぶように、四方弁は制御される。その後、高圧気体冷媒は、ペイロード熱交換器ＰＬＨＥを通過し、大きい開口Ｏ２で出る。ペイロード熱交換器ＰＬＨＥを通過する間に、高圧気体冷媒は、加熱を必要とする、および大きい開口Ｏ４から大きい開口Ｏ３へと流れる、すなわち、大きい開口Ｏ１から大きい開口Ｏ２へ流れる冷媒と比べて反対の流れ方向に流れる、ペイロードに接続されたブライン溶液と熱交換する。ブライン溶液と熱交換している間に、高圧気体冷媒は凝縮し、大きい開口Ｏ２を通って熱交換器ＰＬＨＥを出るときに、それは、完全に凝縮する、すなわち液体状態になる。

加熱モードでは、第１の膨張弁ＥＸＰＶ１は完全に閉じられ、ペイロード熱交換器を出る液体冷媒の流れは、第１の一方向弁ＯＷＶ１を通過し、この一方向弁ＯＷＶ１は、この方向への冷媒の流れを可能にし、他の方向への流れを遮断する（これについては、冷却モードの説明に関連して後述する）。

第１の一方向弁ＯＷＶ１を通過した後、液体冷媒（まだ比較的熱い）は、ダンプ熱交換器ＤＨＥの小さい開口ＳＯ２に入り、小さい開口ＳＯ１を通って熱交換器を出る。小さい開口ＳＯとＳＯ１との間を通過する間、冷媒の温度は、ダンプ熱交換器ＤＨＥを出ようとする低温の主に気体の冷媒との熱交換のために、著しく低下する。

ダンプ熱交換器ＤＨＥを小さい開口ＳＯ１を通って出た後、液体冷媒は、第２の膨張弁ＥＸＰＶ２を通過し、そこで冷媒の圧力が低下し、冷媒の一部の瞬間沸騰を引き起こし、直ちに温度を低下させる。第２の膨張弁から、冷媒は、冷媒回路の高圧側と低圧側との間に接続され、高圧側と低圧側との間の圧力差によって冷媒流について閉じられる、第２の一方向弁ＯＷＶ２の両方に接続された分岐を通過する。分岐を通過した後、低温低圧半液体冷媒は、大きい開口Ｏ２に入り、低温熱を収集することができる供給源、例えば、外気収集器、太陽熱収集器、または地中に穿孔された穴、に接続されたブライン溶液との熱交換下でダンプ熱交換器ＤＨＥを通過する。大きい開口Ｏ４から大きい開口Ｏ３に流れるブライン溶液との熱交換により、主に液体の冷媒は蒸発する。ブライン溶液と冷媒との間の熱交換は、並流状態下で行われ、それは、向流熱交換と比較して劣った熱交換性能を与えることがよく知られている。

大きい開口Ｏ１を通ってダンプ熱交換器ＤＨＥを出る直前に、冷媒（ここではほぼ完全に気化されている）は、小さい開口ＳＯ２を通ってダンプ熱交換器に入った、および小さいポート開口ＳＯ１を通ってダンプ熱交換器を出た、比較的高温の液体冷媒と熱交換する。その結果として、開口Ｏ１を通ってダンプ熱交換器ＤＨＥを出ようとする冷媒の温度が上昇し、従って、この冷媒の全てが完全に気化されることが、保証される。

並流熱交換は、向流熱交換よりも劣っていることは、当業者に周知である。しかしながら、小さい開口ＳＯ２に入る比較的高温の液体ブラインと、ダンプ熱交換器ＤＨＥを出ようとする主に気体の冷媒との間の熱交換（すなわち、いわゆる「吸気熱交換」）を提供することにより、ブライン−冷媒熱交換中に冷媒を完全に気化させる必要はない。その代わりに、残りの液相冷媒がこの熱交換中に蒸発するので、冷媒は、高温の液体冷媒との吸入ガス熱交換に入るときに半蒸発するだけであってもよい。液体−液体熱交換は、気体−液体熱交換よりもはるかに効率的であることが、よく知られている。従って、並流熱交換モードに起因するいくらか効果的でない熱交換が補償される。

ダンプ熱交換器の開口Ｏ１から、気体冷媒は四方弁ＦＷＶに入り、四方弁ＦＷＶは、気体冷媒の流れを圧縮機に導くように制御され、圧縮機内で冷媒が再び圧縮される。

図７では、チラーシステムが冷却モードで示されている。加熱モードから冷却モードにモードを切り替えるために、四方弁ＦＷＶは、圧縮機が圧縮気体冷媒をダンプ熱交換器ＤＨＥの開口Ｏ１に供給するように、制御される。膨張弁ＥＸＰＶ２は完全に閉じ、一方向弁ＯＷＶ２は開き、一方向弁ＯＷＶ１は閉じ、膨張弁ＥＸＰＶ１は開いて、冷媒が膨張弁ＥＸＰＶ１を通過する前後の圧力を制御する。

従って、冷却モードでは、ダンプ熱交換器は並流凝縮器として機能し、その「吸気熱交換器」はいかなる熱交換も行わないが、ペイロード熱交換器ＰＬＨＥは並流凝縮器として機能する。しかしながら、高温の液体冷媒とペイロード熱交換器ＰＬＨＥを出ようとする半気化冷媒との間に吸気熱交換を提供することにより、並流熱交換の効率を許容可能なレベルに維持することができる。

なお、図６および図７において、吸気熱交換部はダンプ熱交換器ＤＨＥおよびペイロード熱交換器ＰＬＨＥと一体化されている。しかしながら、他の実施形態では、吸気熱交換器は、ダンプ熱交換器および／またはペイロード熱交換器から分離されてよい。

図７ｂでは、可逆冷凍システムの第２実施形態が、示されている。

一般に、このシステムは、図６および図７に示すシステムと同様であるが、ダンプ熱交換器ＤＨＥが吸気熱交換機能を備えていない点が異なる。また、この実施形態によるダンプ熱交換器は、外気／冷媒熱交換器である。そのような熱交換器は、例えばブライン溶液中で熱をダンプすることができない場合に使用されることが多い。一般に、空気／冷媒熱交換器は、交差流モードで機能し、これは、ペイロード熱交換器（ＰＬＨＥ）およびダンプ熱交換器ＤＨＥの両方について開示された方法で、空気／冷媒熱交換器を吸気熱交換器に接続する利点を意味する。

図７ｂでは、可逆冷凍システムは、加熱モードで示されている、すなわち、ペイロード熱交換器は、凝縮器として機能する。気体冷媒は、圧縮機Ｃ内で圧縮され、大きい開口Ｏ１に運ばれ、そこからペイロード熱交換器ＰＬＨＥを通過し、加熱を必要とする媒体、すなわちペイロードと熱交換する。熱交換は、向流モードで行われる。今や液体である冷媒は、その後、一方向弁ＯＷＶ１を通過し、その後、膨張弁ＥＸＰＶ２を通過し、この膨張弁ＥＸＰＶ２において、冷媒圧力が低下し、対応する沸点の低下をもたらす。沸点の低下により、ダンプ熱交換器ＤＨＥにおいて、外気との熱交換により冷媒を気化させることができ、この実施形態ではヒートダンプとして機能する。蒸発した、すなわち気体冷媒は、その後、圧縮機Ｃに運ばれ、圧縮機Ｃは、再び冷媒を圧縮する。このモードでは、すなわち、四方弁ＦＷＶが加熱位置にあるとき、小さい開口ＳＯ１とＳＯ２との間に冷媒の流れは全くないかまたはほんのわずかしかないことに、留意されたい。従って、熱交換器のこの部分では熱交換は行われない。

図７ｂの可逆冷凍システムは、図６および図７に示されている実施形態と同様に、リバースモードでも使用することができる。このモードでは、圧縮された冷媒は、ダンプ熱交換器ＤＨＥに送られる。図６および図７に示されている実施形態と同様に、これは、四方弁ＦＷＶを切り換えることによって実現する。ダンプ熱交換器では、高圧気体冷媒が外気と熱交換し、その結果、冷媒が凝縮する。凝縮した冷媒は、ダンプ熱交換器を出て、一方向弁ＯＷＶ１（この方向の流れを可能にする）を通過する。その後、冷媒は、ペイロード熱交換器ＰＬＨＥの小さい開口ＳＯ２に移送され、低温気体冷媒との熱交換下で、ペイロード熱交換器ＰＬＨＥを通過し、低温気体冷媒との熱交換下で、ペイロード熱交換器ＰＬＨＥを出ようとする。

さらに別の実施形態では、少なくとも１つの統合吸気熱交換器が、図８に概略的に示されているような、いわゆる「マルチ回路」熱交換器に設けられる。マルチ回路熱交換器は、熱を交換するための３つの異なる媒体のための入口および出口ポート開口、すなわち６つのポート開口を有する、熱交換器である。

図８では、統合吸気熱交換の可能性を有するマルチ回路熱交換器２００におけるプレートおよびポート配置の例示的な実施形態が、示されている。図示の実施形態では、４つのプレート２０１、２０２、２０３、２０４には、それぞれ、６つの大きいポート開口２１０ａ−２１０ｆと、プレートが互いの上に積み重ねられたときに溝部を互いからある距離に保つように適合された隆起部Ｒおよび溝部Ｇのプレスされたパターンとが設けられ、媒体が熱交換するためのプレート間流路が、熱交換器プレート２１０ａ−２１０ｆの間に形成されるようになっている。ポート開口２１０ａ−２１０ｆは、ポート開口とプレート間流路との間の選択的な流体連通が得られるように、異なる高さで設けられる。

この場合、ポート開口２１０ａと２１０ｂとは同じ高さで設けられ、それらがプレート２０１と２０１との間のプレート間空間と連通することを意味する。ポート開口２１０ｃおよび２１０ｄは、プレート２０２と２０３との間のプレート間空間と連通し、ポート開口２１０ｅおよび２１０ｆは、プレート２０３と２０４との間のプレート間空間と連通する。

さらに、分割面ＤＷが設けられており、プレート２０２と２０３との間のプレート間流路が連通にシールされるようになっており、従って小さい開口ＳＯ１−ＳＯ４と連通する第１および第２の熱交換部分を形成し、小さい開口ＳＯ１およびＳＯ２が、ポート開口２１０ｂに最も近い位置にある熱交換部分と連通し、小さい開口ＳＯ３およびＳＯ４がポート開口２１０ｆに最も近い位置にある熱交換部分と連通する。

通常、加熱および／または冷却の要件が広い境界内で変化するマルチ回路熱交換器が、使用される。典型的な構成では、１つおきのプレート間流路（ポート開口２１０ｃおよび２１０ｄと連通する流路）は、ブライン溶液の流れのために配置され、その隣り合うプレート間流路の一方は、第１の冷媒の流れのために配置され、その他方の隣り合う流路は、第２の冷媒の流れのために配置される。第１および第２の冷媒は、それぞれがそれ自体の圧縮機および膨張弁を有する別個の冷凍システムに接続される。高出力の冷却または加熱が必要とされる場合、両方の圧縮機が通電され、一方、冷却または加熱の要件がより低い場合、１つの圧縮機のみが通電される。

マルチ回路熱交換器は、基本的に、図６および図７を参照して上記で開示したのと同じ方法で使用することができるが、二重圧縮機Ｃ、二重膨張弁ＥＸＰＶ１、二重膨張弁ＥＸＰＶ２、二重四方弁ＦＷＶ、二重一方向弁ＯＷＶ１および二重一方向弁ＯＷＶ２を有する。

図９では、熱交換器プレート３００の別の実施形態が示されている。この実施形態による熱交換器プレート３００は、図２のプレートのポート開口Ｏ１からＯ４と同じ方法で互いに流体連通する４つのポート開口Ｏ１−Ｏ４を備える。しかしながら、図１の熱交換器プレートとは対照的に、ポート開口Ｏ１からＯ４は、熱交換器プレート３００の角付近に配置される。さらに、小さいポート開口ＳＯ１およびＳＯ２が互いに近接して設けられ、それらは、図２の熱交換器プレート２１０ａ、２１０ｂの小さいポート開口と同様に互いに連通する。また、熱交換器プレート３００には分割面ＤＳが設けられており、分割面３００は熱交換器プレート３の隣り合う２つの側部の間に延在する。熱交換器プレートが細長い場合、分割面ＤＳは熱交換器プレート３００の１つの長辺と１つの短辺との間に延び、従ってポート開口Ｏ１−Ｏ４を部分的に囲む。図４に示されている熱交換器プレートと対照的に、図９の実施形態の分割面ＤＷは、完全に円形ではない。むしろ、分割面ＳＷの端部は真っ直ぐであり、それらが熱交換器の側部に垂直にまたはほぼ垂直な仕方で接続することを意味する。

図１０では、図９による熱交換器プレートを備える熱交換器の分解図が示されている。それは、図１−２に関して上述したのと同じ機能を有する。しかしながら、図９および１０の熱交換器プレートの実施形態は、小さいポート開口ＳＯ１とＳＯ２との間の長さにわたる等しい流れ領域を提供するという利点を有する。

Claims (3)

1. 可逆冷凍システムであって、気体冷媒を圧縮するように配置された圧縮機（Ｃ）と、ペイロードが加熱される加熱位置とペイロードが冷却される冷却位置との間で切り換え可能な四方弁（ＦＷＶ）と、加熱または冷却を必要とするペイロードに接続されたペイロード熱交換器（ＰＬＨＥ）と、ダンプ熱交換器（ＤＨＥ）と、２つの一方向弁（ＯＷＶ１，ＯＷＶ２）と、２つの制御可能な膨張弁（ＥＸＰＶ１，ＥＸＰＶ２）と、を備える可逆冷凍システムであって、一方向弁（ＯＷＶ１，ＯＷＶ２）が、それぞれ対応する膨張弁に並列に接続され、加熱位置と冷却位置との間の四方弁の切り換えが、ペイロード熱交換器（ＰＬＨＥ）またはダンプ熱交換器（ＤＨＥ）のいずれかへの加圧冷媒の流れを制御し、加圧冷媒の流れを受け取る熱交換器が、凝縮器として機能し、他方の熱交換器が、蒸発器として機能し、
   ダンプ熱交換器（ＤＨＥ）は、四方弁が加熱位置にあるときに、ペイロード熱交換器（ＰＬＨＥ）が凝縮器として機能するときにペイロード熱交換器（ＰＬＨＥ）を出た液体高圧冷媒と、ダンプ熱交換器（ＤＨＥ）を出た低圧気体冷媒と、の間で熱を交換するように構成された吸気熱交換器に接続され、ダンプ熱交換器（ＤＨＥ）は、並流モードで冷媒とダンプとの間で熱を交換するように構成されることを特徴とする、可逆冷凍システム。
2. 請求項１に記載の可逆冷凍システムであって、四方弁（ＦＷＶ）が加熱位置にあるとき、ペイロード熱交換器（ＰＬＨＥ）の吸気熱交換器は不活性化される、可逆冷凍システム。
3. 請求項１または２に記載の可逆冷凍システムであって、第２の吸気熱交換器が、四方弁（ＦＷＶ）が冷却位置にあるときにダンプ熱交換器（ＤＨＥ）を出た気体冷媒とペイロード熱交換器（ＰＬＨＥ）を出た液体冷媒との間で熱交換するように構成される、可逆冷凍システム。
   
   

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