JP3658677B2 - プレート式熱交換器および冷凍システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレート式熱交換器に係わり、特に該熱交換器に高圧で供給される冷媒に対して耐漏洩性に優れたプレート式熱交換器及びそれを用いた冷凍システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、プレート式熱交換器では、積層した複数のプレートの相互間に流路を形成し、これらの流路に温度の異なる流体を交互に流す事により熱交換を行う構成となっており、多管式等の従来の熱交換器に比べて大幅にコンパクト化できるメリットがある。
【０００３】
図１３は、プレート式熱交換器用として最も一般的なヘリンボーンタイプのプレートを示す。これはプレート縦方向中心線から両方向へ斜降したヘリンボーン状の波形伝熱面を有するもので、通常ステンレスのような薄い金属板をプレス加工する事により作られる。これを交互に上下反転させて積層する事によってプレート式熱交換器が形成される。
【０００４】
このプレート式熱交換器を冷凍サイクルを構成する蒸発器や凝縮器として用いる場合、プレート一枚おきに高圧の冷媒と低圧の水が流れるために、プレート間には大きな圧力がかかる。
【０００５】
上記プレート式熱交換器では、積層されたプレートでのヘリンボーン状の波形伝熱面の山どうしの接触点により耐圧強度の向上が図られているが、例えば特表平1―503558号に述べられているように、冷媒漏れを完全に防ぐ事は困難であった。また、プレートの材質には例えばステンレスように剛性の高い金属を使う事が不可欠であり、加工上の制約があった。さらに、冷媒漏れを防ぐために、プレート間のろう付けには非常に高度な生産技術や設備が必要でありコスト高の要因になっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、冷媒漏れのないプレート式熱交換器を提供し、さらにそのプレート式熱交換器を用いた冷凍システムを提供する事である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第１のプレート式熱交換器は、熱交換用プレートが面と面を対向させて配列されこれらプレート間で２つの流体が互いに熱交換するように構成されたものであって、（1）それぞれのプレートは、単体でプレート縦方向の両端部に開口を有し、両開口間で一方の面に所定の間隔で複数の突起を有し、他方の面にはジグザグしながら縦方向に延びる伝熱管を接合された金属板により構成され、（2）複数のプレートは、隣り合う同士で伝熱管と突起とを接するとともに伝熱管の両端をプレート周縁部から突出させ、（3）複数のプレートの一方の開口を流体入口とし他方の開口を流体出口として組み立てられ、（4）２つの流体のうち第１の流体を各伝熱管の一端から他端へと供給し、第２の流体を複数のプレートの流体入口から供給しプレート間の各隙間を経てプレートの流体出口から流出させてなることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の第２のプレート式熱交換器は、第１のプレート式熱交換器のプレートとは形状の異なるプレートを用いたもので、上記(２)、(３)、(４)に記載する構成は第１のプレート式熱交換器と同じである。すなわち、第２のプレート式熱交換器のプレートは、単体でプレート縦方向の両端部に開口を有し、両開口間で一方の面に横列して設けられた複数の突起を一群として複数の突起群を縦方向に配列し、隣り合う突起群の間のプレートの部位にスリットを形成しこのスリット上方を覆うカバーを一方の面側に設け、他方の面にはジグザグしながら縦方向に延びる伝熱管を接合された金属板により構成したものである。
【０００９】
本発明の第３のプレート式熱交換器は、第２のプレート式熱交換器のプレートとは形状の異なるプレートを用いたもので、上記(２)、(３)、(４)に記載する構成は第１のプレート式熱交換器と同じである。すなわち、、第２のプレート式熱交換器のプレートは、単体でプレート縦方向の両端部に開口を有し、両開口間で一方の面に横列して設けられた複数の突起を一群として複数の突起群を縦方向に配列し、隣り合う突起群の間のプレートの部位にスリットを形成し、他方の面にはジグザグしながら縦方向に延びる伝熱管を接合された金属板により構成したものである。このプレートは第２のプレート式熱交換器のプレートからスリット上方のカバーを取り除いたものである。そして、第１ないし第３のプレート式熱交換器のいずれにおいても、伝熱管を流れる第１の流体は冷媒とし、プレート間を流れる第２の流体は水またはブラインとする。
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の冷凍システムは、高温高圧の冷媒を吐出する圧縮機と、吐出された高温高圧の冷媒を冷却、凝縮し液冷媒とする第１の熱交換器と、液冷媒を断熱膨張させる膨張弁と、膨張した冷媒を蒸発させる第２の熱交換器とから構成される冷凍システムにおいて、第１または第２の熱交換器として上記第１ないし第３のいずれかのプレート式熱交換器を用い、このプレート式熱交換器の伝熱管に冷媒を流入させ、プレート式熱交換器の流体入口から水又はブラインを供給するものである。
【００１１】
また、本発明の冷凍空調システムは、順に配管で接続された圧縮機、第１四方弁、室外熱交換器、膨張弁及び中間熱交換器を経て第１四方弁から圧縮機に戻る順方向に、又は順方向と反対の逆方向に冷媒が循環するように構成された冷凍サイクルと、中間熱交換器で冷媒と熱交換した流体を循環させるために順に配管で接続されたポンプ、第２四方弁、中間熱交換器、室内熱交換器を経て第２四方弁からポンプに戻る順方向に、又は順方向と反対の逆方向に流体を循環させる流体サイクルとを有し、そして冷凍サイクル、ポンプ、第２四方弁を室外機に設置し、室内熱交換器を室内機に設置した冷凍空調システムにおいて、中間熱交換器として上記本発明の第１ないし第３のプレート式熱交換器のいずれかを用いたものである。なお、この冷凍空調システムは、プレート式熱交換器からなる中間熱交換器に室内熱交換器を複数台並列に接続し、室内熱交換器を１台づつ複数の室内機に設置したマルチ型としてもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図1から図6により説明する。図1は、本発明の第一の実施の形態となるプレート式熱交換器を構成する熱交換用プレートの単体を示す図で、図１(ａ)は平面図、図１（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。熱交換用プレート1（以下、単にプレート1という）は、薄い略四角形の金属板で出来ており、プレート縦方向の両端部には開口６を有し、そして両開口６、６間で一方の面（表側）には縦方向に長く延びる複数の突起７が所定の間隔で並行に形成され、他方の面（裏側）にはジグザグしながら縦方向に延びる伝熱管２が接合されて構成されている。プレート１の周縁はほぼ全周にわたって一方の面側に立ち上がるシール部４が形成されおり、このシール部４には、後述するようにプレートを積層した時に相手側のプレートに接合された伝熱管２の始終端部を通すように切り欠きを設けている。また、開口６の周縁にもほぼ全周にわたって一方の面側に立ち上がる周縁部５が形成されており、この周縁部５にはプレート中央側に向いて流体の流入出口５ａとなる切り欠きが設けられている。伝熱管２は、ろう８により接合され、その両端部は上下にある開口６の横を通ってプレート周縁から外に突き出ている。
【００１３】
本発明の第一の実施の形態となるプレート式熱交換器は、図１に示すプレート1を積層して製作する。複数のプレート1は、隣り合う同士で一方のプレート１裏側の伝熱管２と他方のプレート1表側の突起７とを接するとともに一方のプレートの裏面に他方のプレート1表側周縁のシール部４及び別のシール部５を密着させて、接合されている。伝熱管２の両端はプレート周縁から突出している。
【００１４】
本発明のプレート式熱交換器は、図１１に示すように、複数のプレート1、…1のうち配列の初めのプレート1ｓは、表側にプレート両端の開口６、６の一方に流入管５０を、他方に流出管６０を取り付けており、また表側に突起がなく裏側に伝熱管２を接合したものを用いる。配列の最後のプレート１ｅは表側に突起７があり裏側に伝熱管のないものを用いる。そして、各伝熱管２の一端から冷媒を流入させ他端から流出させ、流入管５０から冷媒と熱交換する流体（水またはブライン）を流入させ、プレート１、１を経て流出管６０から流出させる。各伝熱管２の両端はそれぞれ一点鎖線で図示するヘッダー３に接続しておく。なお、ここでは伝熱管２の入口、出口がプレート１の一方側に片寄っているが、プレート１つおきに振り分けて両側に位置するようにし、ヘッダーを両側に設けるようにしてもよい。
【００１５】
第一の実施の形態のプレート式熱交換器では、冷媒は伝熱管２中を流れるため、非常に高い耐圧強度を得る事が出来、伝熱管が破断しない限り冷媒もれの心配がない。本実施の形態ではプレート1での拡大伝熱面効果が顕著であり、伝熱管２から見るとプレート1および突起7は一種のフィンとして作用し、伝熱管２の管外側の熱抵抗を低減するのに大きな効果がある。
【００１６】
図２に示すように、プレート1を多数積層した状態では、プレート1間を流れる流体は、主として並列する平板状の突起７の間を流れるが、プレートと伝熱管２間に適当な間隔で形成される空間の存在のためにプレート面方向に蛇行を繰り返す。この蛇行により生じる乱れのために、流体の混合が促進され伝熱性能の向上が図られる。また、プレート1の間を流れる流体が、プレート1と伝熱管2により形成される空間に繰り出す事を繰り返す内にプレート1間を流れる流体の流量分配が改善される。本実施の形態では、前述の拡大伝熱面効果と、流体の混合促進により、良好な伝熱性能を得る事が出来る。また、プレート1間を流れる流体が絞られる事は殆どないため、流体側の圧損が小さいと言う利点がある。
【００１７】
プレート1は両端の２個所に開口６を有しており、この二つの開口６間でプレート1の流体流路を形成する。流体は開口６の周縁部５にある流入出部５ａを通ってプレート1に出入りする。流体流路はプレート周縁のシール部4によりシールされるが、流体は冷媒側に比べて圧力が大幅に低く、かつ万一漏れたとしても冷媒側に比べてその影響が非常に少ないので、熱交換器の製作に際しあまり高度な生産技術を必要としない。また、大きな耐圧を必要としないため、銅やアルミといった熱伝導性は良いが、剛性が低く従来の技術で述べたヘリンボーンタイプのプレートでは使用する事が出来なかった材質を用いる事が可能である。
【００１８】
本発明のプレート式熱交換器を、例えば冷水をつくるチラーユニット用の水−冷媒熱交換器として使用する場合、熱交換性能や重力の影響を考えると下記のような流れ方向を有する対向流とするのが効果的である。すなわち、プレート式熱交換器を蒸発器として用いるのであれば、冷媒は下側のヘッダ3から流入し、伝熱管2内を流れた後、上側のヘッダ3から流出させ、水は上側の開口６から流入し、プレート１間を流れた後、下側の開口６から流出させるようにする。一方、プレート式熱交換器を凝縮器として用いるのであれば、冷媒は上側のヘッダ3から流入し、伝熱管2内を流れた後、下側のヘッダ3から流出させ、水は下側の開口６から流入し、プレート１間を流れた後、上側の開口６から流出させるようにする。なお、流れを対向流とすることは、冷媒がＲ４０７Ｃ等の非共沸混合冷媒を用いた場合の冷凍サイクルの効率向上に対して特に有効である。
【００１９】
このような構成においては、伝熱管２内にマイクロフィンの様な微細加工を容易に行う事が出来るため、高い管内熱伝達率を得る事が出来る。
【００２０】
プレート間の水は、プレート１間を流れる際に発生する三次元乱れと熱伝導性の良いプレート１による拡大伝熱面効果により高い伝熱促進効果が得られる。さらに、前述の三次元乱れはプレート１表面にスケールが付着するのを防止する上で大きな効果を発揮する。これらの効果により、冷媒と水との間で極めて高い熱伝達特性が得られる。
【００２１】
なお、本実施の形態では、冷媒はヘッダ３を設ける事により、水はプレート１間を流れる際の適度な流動抵抗により、それぞれ良好な流量分配を得る事が出来る。このため、熱交換器のコンパクト化に対しても利点がある。
【００２２】
以上述べたように、本実施の形態では比較的簡易な構造で冷媒漏れのないプレート式熱交換器を提供する事ことが可能である。
【００２３】
本実施の形態における平行平板状の突起７は、図３に示すようなある程度の肉厚を有するものでもよく、図４に示すように薄い金属板を折り曲げて波板状に形成したものでも良い。また、伝熱管2の断面形状は、一般的には図５に示すような円形状であるが、図６のように楕円状とすると伝熱管２のプレート１への接触面積を大きく出来るとともに、プレート１を積層して形成したプレート式熱交換器の厚さを小さくすることが出来る。
【００２４】
図７は、本発明の第二の実施の形態となるプレート式熱交換器を構成する熱交換用プレートを示す図である。本実施の形態では、プレート１の表側に設けた突起７の形状が、図１に示すような縦方向に延びる平行平板状と異なり、縦方向に所定の間隔で設けられた山形状またはＶ字状のヘリンボーンになっている。本実施の形態では、複数のプレート1は、ヘリンボーンを同じ向きにして積層する事により熱交換器を形成させる。
【００２５】
本実施の形態のプレート１と伝熱管２の間の多数の交点により形成される三次元リブ形状は、プレート1を積層した状態で、従来の技術で述べたヘリンボーンタイプのプレートと類似なパターンが形成できるものであり、プレート間の流体の流れに従来の技術で述べたのと類似の三次元乱れを発生させる。
【００２６】
図８は、本発明の第三の実施の形態となるプレート式熱交換器の熱交換用プレートを示す図である。このプレート１は、プレート縦方向の両端部の開口６、６間で片面に横列して設けられた複数の突起７からなる突起群の複数を縦方向に配列し、隣り合う突起群の間のプレートの部位にスリット穴９ａを形成し、このスリット穴９ａを覆うカバー９ｂを片面側に設け、突起７を有した面と反対の面にはジグザグしながら縦方向に延びる伝熱管２をろう８により接合された金属板により構成されている。突起７は縦方向に短い平板状で、図１に示す縦方向に長く延びる突起を寸断したものといえる。
【００２７】
第三の実施の形態のプレート式熱交換器は、第一の実施の形態と同じように、プレート１を積層する事により形成する。本実施の形態においても、冷媒は伝熱管２を流れるため、高い耐圧強度を得る事が出来、管が破断しない限り冷媒もれの心配がない。また、このプレート式熱交換器は、第一、第二の実施の形態と同じく、伝熱管２から見るとプレート１およびプレート１に設けられた突起７、スリット穴９ａのカバー９ｂは一種のフィンとして作用する。本実施の形態では、プレート１に設けられた複数個のスリット穴９ａ及び、該スリット穴９ａにより寸断されている短い平行平板状の突起７の先端において、いわゆる境界層の前縁効果が見られ、非常に高い熱伝達率が得られるため、プレート1での拡大伝熱面効果が特に顕著であり、伝熱管の管外側の熱抵抗を低減するのに大きな効果がある。
【００２８】
図９に示すように、プレート1を多数積層した状態では、プレート1間を流れる流体は、主として平行平板状の突起７の間を流れるが、スリット穴９ａ及びプレート１と伝熱管２の間に適当な間隔で形成される空間の存在のために蛇行を繰り返す。この蛇行により生じる乱れのために、流体の混合が促進され伝熱性能の向上が図られる。また、プレート1の間を流れる流体が、プレート１と伝熱管２により形成される空間に繰り出す事を繰り返す内にプレート１間を流れる流体の流量分配が改善される。本実施の形態では、前述の拡大伝熱面効果と、流体の混合促進により、大変良好な伝熱性能を得る事が出来る。また、プレート１間を流れる流体が絞られる事が殆どないため、水側の圧損が小さいと言う利点がある。
【００２９】
前述の各実施の形態と同じく、伝熱管２内にマイクロフィンの様な微細加工を容易に行う事が出来るため、高い管内熱伝達率を得る事が出来る。また、前述の流体の混合促進により発生する三次元乱れはプレート１表面にスケールが付着するのを防止する効果を発揮がある。
【００３０】
第三の実施の形態においては、プレート１間を流れる流体が、スリット穴９ａを通して、各プレート1間を自由に行き来することが出来るため、流体が局部的に滞留する可能性が極めて低くなり、冷却水の凍結防止に大きな効果がある。
【００３１】
以上述べたように、本実施の形態においても、比較的簡易な構造で冷媒漏れのないプレート式熱交換器を提供する事ことが可能である。
【００３２】
図１０は、本発明の第四の実施の形態となるプレート式熱交換器であって、プレート１の積層状態を示す断面図である。本実施の形態で用いるプレート１は、図８、９に示す第三の実施の形態のプレート１からカバー９ｂを除去し、スリット穴９ａのみを設けてある。この点のみが第三の実施の形態の場合と異なる。本実施の形態においては、カバー９ｂが無い分、伝熱性能が第三の実施の形態の場合に比べて若干劣るものの、プレート１の成形が、第三の実施の形態の場合に比べて若干容易となる。
【００３３】
以上説明した各の実施の形態では、伝熱管２はプレート1の裏面に一本をろう８で接合してあるが、複数本の伝熱管２をろう８で接合しても良い。また、プレート1間を流れる流体は水に限る事はなく、例えばブラインでも良い。
【００３４】
本発明では、プレート1は薄い金属板の面上に、ジグザグ状に折り曲げた伝熱管２をろう８で接合する事により作られるため、従来のヘリンボーン形プレートのようにプレス加工による製作に比べ、イニシャルコストに対するプレス型代の比率が小さく、冷凍サイクルで必要な熱交換器の仕様に合わせて、伝熱面のパターンや寸法を自由に設定する事が可能である。
【００３５】
本発明のプレート式熱交換器は、伝熱性能が良く、コンパクトで圧損が小さいため、使用する冷媒量を少なくする事が出来る。この事は、ＨＦＣ冷媒等の代替冷媒を用いた際の地球温暖化防止やＨＣ冷媒、アンモニア等の自然系冷媒を用いた際の危険防止に対して効果的である。また、本発明のプレート式熱交換器は、伝熱性能が良く、コンパクトで圧損が小さいため、冷凍サイクルのコンパクト化に有効であり、設置性が良く場所を取らないチラーユニットや冷凍機を提供する事が出来る。
【００３６】
図１２に、本発明の実施の形態となる冷凍空調システムを示す。この冷凍空調システム本発明のプレート式熱交換器を用いたものである。この冷凍空調システムは、順に配管で接続された圧縮機１１、第１四方弁１２ａ、室外熱交換器１４、膨張弁１５及び中間熱交換器としてのプレート式熱交換器１０を経て第１四方弁１２ａから圧縮機１１に戻る順方向に、あるいは順方向と反対の逆方向に冷媒が循環するように構成された冷凍サイクルと、プレート式熱交換器１０で冷媒と熱交換した水またはブラインの流体を循環させるために順に配管で接続されたポンプ１３、第２四方弁１２ｂ、プレート式熱交換器１０、流量調節弁１６ａ、１６ｂ、室内熱交換器１７ａ、１７ｂを経て第２四方弁１２ｂからポンプ１３に戻る順方向に、又は順方向と反対の逆方向に流体を循環させる流体サイクルとを有している。そして冷凍サイクル、ポンプ１３及び第２四方弁１２ｂを室外機に設置し、流量調節弁１６ａ、室内熱交換器１７ａを一つの室内機に、また流量調節弁１６ｂ、室内熱交換器１７ｂを別の室内機に設置している。この冷凍空調システムは、一つの室外機に複数の室内機を接続したいわゆるマルチ型である。本発明のプレート式熱交換器１０は、従来から一般に用いられるクロスフィン付多管式熱交換器に比べてコンパクトなため、この冷凍空調システムを構成する室外機の冷凍サイクルもコンパクトで場所を取らない。なお、四方弁１２ｂは冷凍サイクル側の四方弁１２ａと同時に切り替わる。
【００３７】
このような構成においては、例えば室内を冷房する場合、圧縮機１１から出た高温高圧の冷媒ガスは、室外熱交換器１４において冷却されて凝縮し、高温の冷媒液となり、膨張弁１５において断熱膨張し、低温低圧の二相状態になり、プレート式熱交換器１０において吸熱により蒸発し、低温低圧の冷媒ガスとなって再び圧縮機１１に戻る。一方、プレート式熱交換器１０の水（又はブライン）側は、冷媒の蒸発により冷やされ、ポンプ１３により駆動させられて各室内機に導かれた後、室内熱交換器１７ａ、１７ｂにおいて熱交換を行い、室内側の空気を冷却する。
【００３８】
冷凍空調システムにおいては、二つの四方弁１２ａ、１２ｂは同時に切り替わるため、プレート式熱交換器１０内の水（又はブライン）と冷媒は常に対向流となり、熱交換性能が非常に良好であり、Ｒ４０７Ｃ等の非共沸混合冷媒を用いた場合の冷凍サイクルの効率向上に対して特に効果が大きい。
【００３９】
なお、前述のように、本発明のプレート式熱交換器1０は使用する冷媒量を少なくする事が出来、かつ本実施の形態の冷凍空調システムでは冷媒が室内空間に入ることがないため、ＨＣ冷媒、アンモニア等の可燃性や毒性の心配される自然系冷媒を用いた際の危険防止に対して極めて大きな効果がある。
【００４０】
このように、本発明のプレート式熱交換器を用いた冷凍空調システムはコンパクトでかつエネルギー効率が良好である。また、自然系冷媒を用いた際にも安全性が高い。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、プレート式熱交換器は、複数の熱交換用プレートを面対向で配列しプレート間で２つの流体が熱交換するよう構成したもので、プレート単体は、プレート縦方向の両端部に設けた開口間で一方の面に複数の突起を有し、他方の面にジグザグ形状で縦方向に延びる伝熱管を接合した金属板により構成し、複数のプレートは、隣り同士で伝熱管と突起とを接しかつ周縁部をシールして構成したので、２つの流体の一方の冷媒を伝熱管に供給し、２つの流体の他方をプレートに形成した一方の開口からプレート間の各隙間を経てプレートの他方の開口から流出させるよう供給することにより、プレートに比べて容易に強度をもたせることができる伝熱管からの冷媒の漏れのない、したかってプレート周縁部からの冷媒漏れのないプレート式熱交換器を提供する事ができる。また、上記本発明のプレート式熱交換器を蒸発器又は凝縮器として用いることにより、プレート式熱交換器の高い熱交換率を有すると共に冷媒漏れのない冷凍システムを提供する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態となるプレート式熱交換器を構成するプレートの平面図である。
【図２】本発明の第一の実施の形態となるプレート式熱交換器において積層されたプレートを示す断面図である。
【図３】本発明にかかわるプレートに設けた突起の形状を示す断面図である。
【図４】本発明にかかわるプレートに設けた別の突起の形状を示す断面図である。
【図５】本発明のプレート式熱交換器の伝熱管とその接合を示す断面図である。
【図６】本発明のプレート式熱交換器の別の伝熱管とその接合を示す断面図である。
【図７】本発明の第二の実施の形態となるプレート式熱交換器を構成するプレートの平面図である。
【図８】本発明の第三の実施の形態となるプレート式熱交換器を構成するプレートの平面図である。
【図９】第三の実施の形態のプレート式熱交換器におけるプレートの積層を示す断面図である。
【図１０】本発明の第四の実施の形態のプレート式熱交換器におけるプレートの積層を示す断面図である。
【図１１】本発明のプレート式熱交換器の全体構成図である。
【図１２】本発明の冷凍空調システムである。
【図１３】従来のプレート式熱交換器の斜視構造図である。
【符号の説明】
１…プレート
２…伝熱管
３…ヘッダ
４…シール部
５…流入出部
６…開口
７…突起
９ａ…スリット穴
９ｂ…カバー
１０…プレート式熱交換器
１１…圧縮機
１２…四方弁
１３…ポンプ
１４…室外熱交換器
１５…膨張弁
１６…流量調節弁
１７…室内熱交換器
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレート式熱交換器に係わり、特に該熱交換器に高圧で供給される冷媒に対して耐漏洩性に優れたプレート式熱交換器及びそれを用いた冷凍システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、プレート式熱交換器では、積層した複数のプレートの相互間に流路を形成し、これらの流路に温度の異なる流体を交互に流す事により熱交換を行う構成となっており、多管式等の従来の熱交換器に比べて大幅にコンパクト化できるメリットがある。
【０００３】
図１３は、プレート式熱交換器用として最も一般的なヘリンボーンタイプのプレートを示す。これはプレート縦方向中心線から両方向へ斜降したヘリンボーン状の波形伝熱面を有するもので、通常ステンレスのような薄い金属板をプレス加工する事により作られる。これを交互に上下反転させて積層する事によってプレート式熱交換器が形成される。
【０００４】
このプレート式熱交換器を冷凍サイクルを構成する蒸発器や凝縮器として用いる場合、プレート一枚おきに高圧の冷媒と低圧の水が流れるために、プレート間には大きな圧力がかかる。
【０００５】
上記プレート式熱交換器では、積層されたプレートでのヘリンボーン状の波形伝熱面の山どうしの接触点により耐圧強度の向上が図られているが、例えば特表平1―503558号に述べられているように、冷媒漏れを完全に防ぐ事は困難であった。また、プレートの材質には例えばステンレスように剛性の高い金属を使う事が不可欠であり、加工上の制約があった。さらに、冷媒漏れを防ぐために、プレート間のろう付けには非常に高度な生産技術や設備が必要でありコスト高の要因になっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、冷媒漏れのないプレート式熱交換器を提供し、さらにそのプレート式熱交換器を用いた冷凍システムを提供する事である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第１のプレート式熱交換器は、熱交換用プレートが面と面を対向させて配列されこれらプレート間で２つの流体が互いに熱交換するように構成されたものであって、（1）それぞれのプレートは、単体でプレート縦方向の両端部に開口を有し、両開口間で一方の面に所定の間隔で複数の突起を有し、他方の面にはジグザグしながら縦方向に延びる伝熱管を接合された金属板により構成され、（2）複数のプレートは、隣り合う同士で伝熱管と突起とを接するとともに伝熱管の両端をプレート周縁部から突出させ、（3）複数のプレートの一方の開口を流体入口とし他方の開口を流体出口として組み立てられ、（4）２つの流体のうち第１の流体を各伝熱管の一端から他端へと供給し、第２の流体を複数のプレートの流体入口から供給しプレート間の各隙間を経てプレートの流体出口から流出させてなることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の第２のプレート式熱交換器は、第１のプレート式熱交換器のプレートとは形状の異なるプレートを用いたもので、上記(２)、(３)、(４)に記載する構成は第１のプレート式熱交換器と同じである。すなわち、第２のプレート式熱交換器のプレートは、単体でプレート縦方向の両端部に開口を有し、両開口間で一方の面に横列して設けられた複数の突起を一群として複数の突起群を縦方向に配列し、隣り合う突起群の間のプレートの部位にスリットを形成しこのスリット上方を覆うカバーを一方の面側に設け、他方の面にはジグザグしながら縦方向に延びる伝熱管を接合された金属板により構成したものである。
【０００９】
本発明の第３のプレート式熱交換器は、第２のプレート式熱交換器のプレートとは形状の異なるプレートを用いたもので、上記(２)、(３)、(４)に記載する構成は第１のプレート式熱交換器と同じである。すなわち、、第２のプレート式熱交換器のプレートは、単体でプレート縦方向の両端部に開口を有し、両開口間で一方の面に横列して設けられた複数の突起を一群として複数の突起群を縦方向に配列し、隣り合う突起群の間のプレートの部位にスリットを形成し、他方の面にはジグザグしながら縦方向に延びる伝熱管を接合された金属板により構成したものである。このプレートは第２のプレート式熱交換器のプレートからスリット上方のカバーを取り除いたものである。そして、第１ないし第３のプレート式熱交換器のいずれにおいても、伝熱管を流れる第１の流体は冷媒とし、プレート間を流れる第２の流体は水またはブラインとする。
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の冷凍システムは、高温高圧の冷媒を吐出する圧縮機と、吐出された高温高圧の冷媒を冷却、凝縮し液冷媒とする第１の熱交換器と、液冷媒を断熱膨張させる膨張弁と、膨張した冷媒を蒸発させる第２の熱交換器とから構成される冷凍システムにおいて、第１または第２の熱交換器として上記第１ないし第３のいずれかのプレート式熱交換器を用い、このプレート式熱交換器の伝熱管に冷媒を流入させ、プレート式熱交換器の流体入口から水又はブラインを供給するものである。
【００１１】
また、本発明の冷凍空調システムは、順に配管で接続された圧縮機、第１四方弁、室外熱交換器、膨張弁及び中間熱交換器を経て第１四方弁から圧縮機に戻る順方向に、又は順方向と反対の逆方向に冷媒が循環するように構成された冷凍サイクルと、中間熱交換器で冷媒と熱交換した流体を循環させるために順に配管で接続されたポンプ、第２四方弁、中間熱交換器、室内熱交換器を経て第２四方弁からポンプに戻る順方向に、又は順方向と反対の逆方向に流体を循環させる流体サイクルとを有し、そして冷凍サイクル、ポンプ、第２四方弁を室外機に設置し、室内熱交換器を室内機に設置した冷凍空調システムにおいて、中間熱交換器として上記本発明の第１ないし第３のプレート式熱交換器のいずれかを用いたものである。なお、この冷凍空調システムは、プレート式熱交換器からなる中間熱交換器に室内熱交換器を複数台並列に接続し、室内熱交換器を１台づつ複数の室内機に設置したマルチ型としてもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図1から図6により説明する。図1は、本発明の第一の実施の形態となるプレート式熱交換器を構成する熱交換用プレートの単体を示す図で、図１(ａ)は平面図、図１（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。熱交換用プレート1（以下、単にプレート1という）は、薄い略四角形の金属板で出来ており、プレート縦方向の両端部には開口６を有し、そして両開口６、６間で一方の面（表側）には縦方向に長く延びる複数の突起７が所定の間隔で並行に形成され、他方の面（裏側）にはジグザグしながら縦方向に延びる伝熱管２が接合されて構成されている。プレート１の周縁はほぼ全周にわたって一方の面側に立ち上がるシール部４が形成されおり、このシール部４には、後述するようにプレートを積層した時に相手側のプレートに接合された伝熱管２の始終端部を通すように切り欠きを設けている。また、開口６の周縁にもほぼ全周にわたって一方の面側に立ち上がる周縁部５が形成されており、この周縁部５にはプレート中央側に向いて流体の流入出口５ａとなる切り欠きが設けられている。伝熱管２は、ろう８により接合され、その両端部は上下にある開口６の横を通ってプレート周縁から外に突き出ている。
【００１３】
本発明の第一の実施の形態となるプレート式熱交換器は、図１に示すプレート1を積層して製作する。複数のプレート1は、隣り合う同士で一方のプレート１裏側の伝熱管２と他方のプレート1表側の突起７とを接するとともに一方のプレートの裏面に他方のプレート1表側周縁のシール部４及び別のシール部５を密着させて、接合されている。伝熱管２の両端はプレート周縁から突出している。
【００１４】
本発明のプレート式熱交換器は、図１１に示すように、複数のプレート1、…1のうち配列の初めのプレート1ｓは、表側にプレート両端の開口６、６の一方に流入管５０を、他方に流出管６０を取り付けており、また表側に突起がなく裏側に伝熱管２を接合したものを用いる。配列の最後のプレート１ｅは表側に突起７があり裏側に伝熱管のないものを用いる。そして、各伝熱管２の一端から冷媒を流入させ他端から流出させ、流入管５０から冷媒と熱交換する流体（水またはブライン）を流入させ、プレート１、１を経て流出管６０から流出させる。各伝熱管２の両端はそれぞれ一点鎖線で図示するヘッダー３に接続しておく。なお、ここでは伝熱管２の入口、出口がプレート１の一方側に片寄っているが、プレート１つおきに振り分けて両側に位置するようにし、ヘッダーを両側に設けるようにしてもよい。
【００１５】
第一の実施の形態のプレート式熱交換器では、冷媒は伝熱管２中を流れるため、非常に高い耐圧強度を得る事が出来、伝熱管が破断しない限り冷媒もれの心配がない。本実施の形態ではプレート1での拡大伝熱面効果が顕著であり、伝熱管２から見るとプレート1および突起7は一種のフィンとして作用し、伝熱管２の管外側の熱抵抗を低減するのに大きな効果がある。
【００１６】
図２に示すように、プレート1を多数積層した状態では、プレート1間を流れる流体は、主として並列する平板状の突起７の間を流れるが、プレートと伝熱管２間に適当な間隔で形成される空間の存在のためにプレート面方向に蛇行を繰り返す。この蛇行により生じる乱れのために、流体の混合が促進され伝熱性能の向上が図られる。また、プレート1の間を流れる流体が、プレート1と伝熱管2により形成される空間に繰り出す事を繰り返す内にプレート1間を流れる流体の流量分配が改善される。本実施の形態では、前述の拡大伝熱面効果と、流体の混合促進により、良好な伝熱性能を得る事が出来る。また、プレート1間を流れる流体が絞られる事は殆どないため、流体側の圧損が小さいと言う利点がある。
【００１７】
プレート1は両端の２個所に開口６を有しており、この二つの開口６間でプレート1の流体流路を形成する。流体は開口６の周縁部５にある流入出部５ａを通ってプレート1に出入りする。流体流路はプレート周縁のシール部4によりシールされるが、流体は冷媒側に比べて圧力が大幅に低く、かつ万一漏れたとしても冷媒側に比べてその影響が非常に少ないので、熱交換器の製作に際しあまり高度な生産技術を必要としない。また、大きな耐圧を必要としないため、銅やアルミといった熱伝導性は良いが、剛性が低く従来の技術で述べたヘリンボーンタイプのプレートでは使用する事が出来なかった材質を用いる事が可能である。
【００１８】
本発明のプレート式熱交換器を、例えば冷水をつくるチラーユニット用の水−冷媒熱交換器として使用する場合、熱交換性能や重力の影響を考えると下記のような流れ方向を有する対向流とするのが効果的である。すなわち、プレート式熱交換器を蒸発器として用いるのであれば、冷媒は下側のヘッダ3から流入し、伝熱管2内を流れた後、上側のヘッダ3から流出させ、水は上側の開口６から流入し、プレート１間を流れた後、下側の開口６から流出させるようにする。一方、プレート式熱交換器を凝縮器として用いるのであれば、冷媒は上側のヘッダ3から流入し、伝熱管2内を流れた後、下側のヘッダ3から流出させ、水は下側の開口６から流入し、プレート１間を流れた後、上側の開口６から流出させるようにする。なお、流れを対向流とすることは、冷媒がＲ４０７Ｃ等の非共沸混合冷媒を用いた場合の冷凍サイクルの効率向上に対して特に有効である。
【００１９】
このような構成においては、伝熱管２内にマイクロフィンの様な微細加工を容易に行う事が出来るため、高い管内熱伝達率を得る事が出来る。
【００２０】
プレート間の水は、プレート１間を流れる際に発生する三次元乱れと熱伝導性の良いプレート１による拡大伝熱面効果により高い伝熱促進効果が得られる。さらに、前述の三次元乱れはプレート１表面にスケールが付着するのを防止する上で大きな効果を発揮する。これらの効果により、冷媒と水との間で極めて高い熱伝達特性が得られる。
【００２１】
なお、本実施の形態では、冷媒はヘッダ３を設ける事により、水はプレート１間を流れる際の適度な流動抵抗により、それぞれ良好な流量分配を得る事が出来る。このため、熱交換器のコンパクト化に対しても利点がある。
【００２２】
以上述べたように、本実施の形態では比較的簡易な構造で冷媒漏れのないプレート式熱交換器を提供する事ことが可能である。
【００２３】
本実施の形態における平行平板状の突起７は、図３に示すようなある程度の肉厚を有するものでもよく、図４に示すように薄い金属板を折り曲げて波板状に形成したものでも良い。また、伝熱管2の断面形状は、一般的には図５に示すような円形状であるが、図６のように楕円状とすると伝熱管２のプレート１への接触面積を大きく出来るとともに、プレート１を積層して形成したプレート式熱交換器の厚さを小さくすることが出来る。
【００２４】
図７は、本発明の第二の実施の形態となるプレート式熱交換器を構成する熱交換用プレートを示す図である。本実施の形態では、プレート１の表側に設けた突起７の形状が、図１に示すような縦方向に延びる平行平板状と異なり、縦方向に所定の間隔で設けられた山形状またはＶ字状のヘリンボーンになっている。本実施の形態では、複数のプレート1は、ヘリンボーンを同じ向きにして積層する事により熱交換器を形成させる。
【００２５】
本実施の形態のプレート１と伝熱管２の間の多数の交点により形成される三次元リブ形状は、プレート1を積層した状態で、従来の技術で述べたヘリンボーンタイプのプレートと類似なパターンが形成できるものであり、プレート間の流体の流れに従来の技術で述べたのと類似の三次元乱れを発生させる。
【００２６】
図８は、本発明の第三の実施の形態となるプレート式熱交換器の熱交換用プレートを示す図である。このプレート１は、プレート縦方向の両端部の開口６、６間で片面に横列して設けられた複数の突起７からなる突起群の複数を縦方向に配列し、隣り合う突起群の間のプレートの部位にスリット穴９ａを形成し、このスリット穴９ａを覆うカバー９ｂを片面側に設け、突起７を有した面と反対の面にはジグザグしながら縦方向に延びる伝熱管２をろう８により接合された金属板により構成されている。突起７は縦方向に短い平板状で、図１に示す縦方向に長く延びる突起を寸断したものといえる。
【００２７】
第三の実施の形態のプレート式熱交換器は、第一の実施の形態と同じように、プレート１を積層する事により形成する。本実施の形態においても、冷媒は伝熱管２を流れるため、高い耐圧強度を得る事が出来、管が破断しない限り冷媒もれの心配がない。また、このプレート式熱交換器は、第一、第二の実施の形態と同じく、伝熱管２から見るとプレート１およびプレート１に設けられた突起７、スリット穴９ａのカバー９ｂは一種のフィンとして作用する。本実施の形態では、プレート１に設けられた複数個のスリット穴９ａ及び、該スリット穴９ａにより寸断されている短い平行平板状の突起７の先端において、いわゆる境界層の前縁効果が見られ、非常に高い熱伝達率が得られるため、プレート1での拡大伝熱面効果が特に顕著であり、伝熱管の管外側の熱抵抗を低減するのに大きな効果がある。
【００２８】
図９に示すように、プレート1を多数積層した状態では、プレート1間を流れる流体は、主として平行平板状の突起７の間を流れるが、スリット穴９ａ及びプレート１と伝熱管２の間に適当な間隔で形成される空間の存在のために蛇行を繰り返す。この蛇行により生じる乱れのために、流体の混合が促進され伝熱性能の向上が図られる。また、プレート1の間を流れる流体が、プレート１と伝熱管２により形成される空間に繰り出す事を繰り返す内にプレート１間を流れる流体の流量分配が改善される。本実施の形態では、前述の拡大伝熱面効果と、流体の混合促進により、大変良好な伝熱性能を得る事が出来る。また、プレート１間を流れる流体が絞られる事が殆どないため、水側の圧損が小さいと言う利点がある。
【００２９】
前述の各実施の形態と同じく、伝熱管２内にマイクロフィンの様な微細加工を容易に行う事が出来るため、高い管内熱伝達率を得る事が出来る。また、前述の流体の混合促進により発生する三次元乱れはプレート１表面にスケールが付着するのを防止する効果を発揮がある。
【００３０】
第三の実施の形態においては、プレート１間を流れる流体が、スリット穴９ａを通して、各プレート1間を自由に行き来することが出来るため、流体が局部的に滞留する可能性が極めて低くなり、冷却水の凍結防止に大きな効果がある。
【００３１】
以上述べたように、本実施の形態においても、比較的簡易な構造で冷媒漏れのないプレート式熱交換器を提供する事ことが可能である。
【００３２】
図１０は、本発明の第四の実施の形態となるプレート式熱交換器であって、プレート１の積層状態を示す断面図である。本実施の形態で用いるプレート１は、図８、９に示す第三の実施の形態のプレート１からカバー９ｂを除去し、スリット穴９ａのみを設けてある。この点のみが第三の実施の形態の場合と異なる。本実施の形態においては、カバー９ｂが無い分、伝熱性能が第三の実施の形態の場合に比べて若干劣るものの、プレート１の成形が、第三の実施の形態の場合に比べて若干容易となる。
【００３３】
以上説明した各の実施の形態では、伝熱管２はプレート1の裏面に一本をろう８で接合してあるが、複数本の伝熱管２をろう８で接合しても良い。また、プレート1間を流れる流体は水に限る事はなく、例えばブラインでも良い。
【００３４】
本発明では、プレート1は薄い金属板の面上に、ジグザグ状に折り曲げた伝熱管２をろう８で接合する事により作られるため、従来のヘリンボーン形プレートのようにプレス加工による製作に比べ、イニシャルコストに対するプレス型代の比率が小さく、冷凍サイクルで必要な熱交換器の仕様に合わせて、伝熱面のパターンや寸法を自由に設定する事が可能である。
【００３５】
本発明のプレート式熱交換器は、伝熱性能が良く、コンパクトで圧損が小さいため、使用する冷媒量を少なくする事が出来る。この事は、ＨＦＣ冷媒等の代替冷媒を用いた際の地球温暖化防止やＨＣ冷媒、アンモニア等の自然系冷媒を用いた際の危険防止に対して効果的である。また、本発明のプレート式熱交換器は、伝熱性能が良く、コンパクトで圧損が小さいため、冷凍サイクルのコンパクト化に有効であり、設置性が良く場所を取らないチラーユニットや冷凍機を提供する事が出来る。
【００３６】
図１２に、本発明の実施の形態となる冷凍空調システムを示す。この冷凍空調システム本発明のプレート式熱交換器を用いたものである。この冷凍空調システムは、順に配管で接続された圧縮機１１、第１四方弁１２ａ、室外熱交換器１４、膨張弁１５及び中間熱交換器としてのプレート式熱交換器１０を経て第１四方弁１２ａから圧縮機１１に戻る順方向に、あるいは順方向と反対の逆方向に冷媒が循環するように構成された冷凍サイクルと、プレート式熱交換器１０で冷媒と熱交換した水またはブラインの流体を循環させるために順に配管で接続されたポンプ１３、第２四方弁１２ｂ、プレート式熱交換器１０、流量調節弁１６ａ、１６ｂ、室内熱交換器１７ａ、１７ｂを経て第２四方弁１２ｂからポンプ１３に戻る順方向に、又は順方向と反対の逆方向に流体を循環させる流体サイクルとを有している。そして冷凍サイクル、ポンプ１３及び第２四方弁１２ｂを室外機に設置し、流量調節弁１６ａ、室内熱交換器１７ａを一つの室内機に、また流量調節弁１６ｂ、室内熱交換器１７ｂを別の室内機に設置している。この冷凍空調システムは、一つの室外機に複数の室内機を接続したいわゆるマルチ型である。本発明のプレート式熱交換器１０は、従来から一般に用いられるクロスフィン付多管式熱交換器に比べてコンパクトなため、この冷凍空調システムを構成する室外機の冷凍サイクルもコンパクトで場所を取らない。なお、四方弁１２ｂは冷凍サイクル側の四方弁１２ａと同時に切り替わる。
【００３７】
このような構成においては、例えば室内を冷房する場合、圧縮機１１から出た高温高圧の冷媒ガスは、室外熱交換器１４において冷却されて凝縮し、高温の冷媒液となり、膨張弁１５において断熱膨張し、低温低圧の二相状態になり、プレート式熱交換器１０において吸熱により蒸発し、低温低圧の冷媒ガスとなって再び圧縮機１１に戻る。一方、プレート式熱交換器１０の水（又はブライン）側は、冷媒の蒸発により冷やされ、ポンプ１３により駆動させられて各室内機に導かれた後、室内熱交換器１７ａ、１７ｂにおいて熱交換を行い、室内側の空気を冷却する。
【００３８】
冷凍空調システムにおいては、二つの四方弁１２ａ、１２ｂは同時に切り替わるため、プレート式熱交換器１０内の水（又はブライン）と冷媒は常に対向流となり、熱交換性能が非常に良好であり、Ｒ４０７Ｃ等の非共沸混合冷媒を用いた場合の冷凍サイクルの効率向上に対して特に効果が大きい。
【００３９】
なお、前述のように、本発明のプレート式熱交換器1０は使用する冷媒量を少なくする事が出来、かつ本実施の形態の冷凍空調システムでは冷媒が室内空間に入ることがないため、ＨＣ冷媒、アンモニア等の可燃性や毒性の心配される自然系冷媒を用いた際の危険防止に対して極めて大きな効果がある。
【００４０】
このように、本発明のプレート式熱交換器を用いた冷凍空調システムはコンパクトでかつエネルギー効率が良好である。また、自然系冷媒を用いた際にも安全性が高い。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、プレート式熱交換器は、複数の熱交換用プレートを面対向で配列しプレート間で２つの流体が熱交換するよう構成したもので、プレート単体は、プレート縦方向の両端部に設けた開口間で一方の面に複数の突起を有し、他方の面にジグザグ形状で縦方向に延びる伝熱管を接合した金属板により構成し、複数のプレートは、隣り同士で伝熱管と突起とを接しかつ周縁部をシールして構成したので、２つの流体の一方の冷媒を伝熱管に供給し、２つの流体の他方をプレートに形成した一方の開口からプレート間の各隙間を経てプレートの他方の開口から流出させるよう供給することにより、プレートに比べて容易に強度をもたせることができる伝熱管からの冷媒の漏れのない、したかってプレート周縁部からの冷媒漏れのないプレート式熱交換器を提供する事ができる。また、上記本発明のプレート式熱交換器を蒸発器又は凝縮器として用いることにより、プレート式熱交換器の高い熱交換率を有すると共に冷媒漏れのない冷凍システムを提供する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態となるプレート式熱交換器を構成するプレートの平面図である。
【図２】本発明の第一の実施の形態となるプレート式熱交換器において積層されたプレートを示す断面図である。
【図３】本発明にかかわるプレートに設けた突起の形状を示す断面図である。
【図４】本発明にかかわるプレートに設けた別の突起の形状を示す断面図である。
【図５】本発明のプレート式熱交換器の伝熱管とその接合を示す断面図である。
【図６】本発明のプレート式熱交換器の別の伝熱管とその接合を示す断面図である。
【図７】本発明の第二の実施の形態となるプレート式熱交換器を構成するプレートの平面図である。
【図８】本発明の第三の実施の形態となるプレート式熱交換器を構成するプレートの平面図である。
【図９】第三の実施の形態のプレート式熱交換器におけるプレートの積層を示す断面図である。
【図１０】本発明の第四の実施の形態のプレート式熱交換器におけるプレートの積層を示す断面図である。
【図１１】本発明のプレート式熱交換器の全体構成図である。
【図１２】本発明の冷凍空調システムである。
【図１３】従来のプレート式熱交換器の斜視構造図である。
【符号の説明】
１…プレート
２…伝熱管
３…ヘッダ
４…シール部
５…流入出部
６…開口
７…突起
９ａ…スリット穴
９ｂ…カバー
１０…プレート式熱交換器
１１…圧縮機
１２…四方弁
１３…ポンプ
１４…室外熱交換器
１５…膨張弁
１６…流量調節弁
１７…室内熱交換器
Claims (7)
- 複数の熱交換用プレートが面と面を対向させて配列され該プレート間で２つの流体が互いに熱交換するように構成されたプレート式熱交換器において、前記各プレートは、単体でプレート縦方向の両端部に開口を有し、両開口間で一方の面に所定の間隔で複数の突起を有し、他方の面にはジグザグしながら縦方向に延びる伝熱管が接合された金属板により構成され、前記複数のプレートは、隣り合う同士で前記伝熱管と前記突起とを接するとともに前記伝熱管の両端をプレート周縁部から突出させ、前記複数のプレートの一方の開口を流体入口とし他方の開口を流体出口として組み立てられ、前記２つの流体のうち第１の流体を各伝熱管の一端から他端へと供給し、第２の流体を前記流体入口から供給し前記プレート間の各隙間を経て前記流体出口から流出させてなることを特徴とするプレート式熱交換器。
- 複数の熱交換用プレートが面と面を対向させて配列され該プレート間で２つの流体が互いに熱交換するように構成されたプレート式熱交換器において、前記各プレートは、単体でプレート縦方向の両端部に開口を有し、両開口間で一方の面に横列して設けられた複数の突起を一群として複数の突起群を縦方向に配列し、隣り合う突起群の間のプレートの部位にスリットを形成し該スリット上方を覆うカバーを一方の面側に設け、他方の面にはジグザグしながら縦方向に延びる伝熱管が接合された金属板により構成され、前記複数のプレートは、隣り合う同士で前記突起と前記伝熱管とを接するとともに前記伝熱管の両端をプレート周縁部から突出させ、前記複数のプレートの一方の開口を流体入口とし他方の開口を流体出口として組み立てられ、前記２つの流体のうち第１の流体を各伝熱管の一端から他端へと供給し、第２の流体を前記流体入口から供給し前記プレート間の各隙間を経て前記流体出口から流出させてなることを特徴とするプレート式熱交換器。
- 複数の熱交換用プレートが面と面を対向させて配列され該プレート間で２つの流体が互いに熱交換するように構成されたプレート式熱交換器において、前記各プレートは、単体でプレート縦方向の両端部に開口を有し、両開口間で一方の面に横列して設けられた複数の突起を一群として複数の突起群を縦方向に配列し、隣り合う前記突起群の間のプレートの部位にスリットを形成し、他方の面にはジグザグしながら縦方向に延びる伝熱管が接合された金属板により構成され、前記複数のプレートは、隣り合う同士で前記突起と前記伝熱管とを接するとともに前記伝熱管の両端をプレート周縁部から突出させ、前記複数のプレートの一方の開口を流体入口とし他方の開口を流体出口として組み立てられ、２つの流体のうち第１の流体を各伝熱管の一端から他端へと供給し、第２の流体を流体入口から供給しプレート間の各隙間を経て前記流体出口から流出させてなることを特徴とするプレート式熱交換器。
- 前記伝熱管を流れる第１の流体は冷媒であり、前記プレート間を流れる第２の流体は水またはブラインであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のプレート式熱交換器。
- 高温高圧の冷媒を吐出する圧縮機と、該吐出された高温高圧の冷媒を冷却、凝縮し液冷媒とする第１の熱交換器と、該液冷媒を断熱膨張させる膨張弁と、膨張した冷媒を蒸発させる第２の熱交換器とから構成される冷凍システムにおいて、前記第１または第２の熱交換器として請求項１ないし３のいずれかに記載のプレート式熱交換器を用い、該プレート式熱交換器の前記伝熱管に冷媒を流入させ、前記プレート式熱交換器の流体入口から水又はブラインを供給することを特徴とする冷凍システム。
- 順に配管で接続された圧縮機、第１四方弁、室外熱交換器、膨張弁及び中間熱交換器を経て前記第１四方弁から前記圧縮機に戻る順方向に、又は順方向と反対の逆方向に冷媒が循環するように構成された冷凍サイクルと、前記中間熱交換器で冷媒と熱交換した流体を循環させるために順に配管で接続されたポンプ、第２四方弁、前記中間熱交換器、室内熱交換器を経て前記第２四方弁から前記ポンプに戻る順方向に、又は順方向と反対の逆方向に流体を循環させる流体サイクルとを有し、そして前記冷凍サイクル、前記ポンプ、前記第２四方弁を室外機に設置し、前記室内熱交換器を室内機に設置した冷凍空調システムにおいて、前記中間熱交換器として請求項１ないし３のいずれかに記載のプレート式熱交換器を用いたことを特徴とする冷凍空調システム。
- 前記中間熱交換器に前記室内熱交換器を複数台並列に接続し、該室内熱交換器を１台づつ複数の室内機に設置したことを特徴とする請求項６に記載の冷凍空調システム。
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