JP5264792B2

JP5264792B2 - プレート式熱交換器

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Publication number: JP5264792B2
Application number: JP2010013302A
Authority: JP
Inventors: 等飯嶋
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-01-25
Filing date: 2010-01-25
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2030-01-25
Also published as: JP2011149667A

Description

本発明は、冷媒とこの冷媒とは異なる熱媒体とが熱交換するプレート式熱交換器に関し、特に横向きで（伝熱プレートの積層方向が横方向となるように）設置されるプレート式熱交換器に関するものである。

従来の伝熱プレートとしては、例えば「プレート式熱交換器１は、上下のカバープレート２，３の間にヘリンボーンプレート４が複数枚積層されると共に、各ヘリンボーンプレート４の間にそれぞれ補強プレート１８が積層されて成り、カバープレート２，３とヘリンボーンプレート４の間及び各ヘリンボーンプレート４の間に、熱交換される２流体の流路が形成されている。」（特許文献１参照）というものが提案されている。

特開２００５−２８２９６１号公報（段落０００８、図１）

従来のプレート式熱交換器は、通常、伝熱プレート（例えば、特許文献１のヘリンボーンプレート４）の積層方向が上下方向となるように設置される。しかしながら、設置高さに制限がある場合等、プレート式熱交換器を横向きに（伝熱プレートの積層方向が横方向となるように）設置しなければならないことがある。このとき、冷媒流路では、重力によって冷媒が下方に偏る流れとなり、プレート式熱交換器の伝熱性能が大幅に低下してしまう。このため、プレート式熱交換器を横向きに設置する場合、所定の熱交換量を得るために、伝熱プレートの積層枚数を増加する必要があった。したがって、プレート式熱交換器を横向きに設置する場合、プレート式熱交換器の重量の増加や、プレート式熱交換器の製造コストの増加を招くという課題があった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、横置きされた場合の伝熱性能を向上させ、横置きされる場合でも軽量化と低コスト化を図ることが可能なプレート式熱交換器を提供するものである。

本発明に係るプレート式熱交換器は、伝熱面が形成された伝熱プレートを複数積層し、各伝熱プレートの間に形成される空間に、冷媒が流通するための冷媒流入ポート及び冷媒流出ポートと、冷媒とは異なる熱媒体が流通するための熱媒体流入ポート及び熱媒体流出ポートとが交互に連通し、冷媒流路と熱媒体流路が交互に形成され、設置された状態では、伝熱プレートの積層方向が横方向となるプレート式熱交換器であって、
冷媒流入ポートは伝熱プレートの一方の側面側に形成され、冷媒流出ポートは伝熱プレートの他方の側面側に形成され、冷媒流路には、冷媒流路を上側の流路と下側の流路とに仕切る１つの第１の仕切壁が設けられ、冷媒流入ポート又は冷媒流出ポートの一方は、第１の仕切壁よりも上方に形成され、冷媒流入ポート又は冷媒流出ポートの他方は、第１の仕切壁よりも下方に形成され、冷媒流入ポートと第１の仕切壁との間、及び冷媒流出ポートと第１の仕切壁との間のうちの少なくとも一方に、冷媒の流れを分岐する分岐部材が設けられ、伝熱プレートには、冷媒流路と隣接された熱媒体流路に連通する熱媒体流入ポート及び熱媒体流出ポートも形成されており、熱媒体流入ポートは伝熱プレートの一方の側面側に形成され、熱媒体流出ポートは伝熱プレートの他方の側面側に形成され、熱媒体流路にも、熱媒体流路を上側の流路と下側の流路とに仕切る１つの第２の仕切壁が設けられているものである。

本発明においては、冷媒の流路を上側の流路と下側の流路とに仕切る仕切壁により、プレート式熱交換器を横置きした場合でも、冷媒が下方に偏って流れることを抑制できる。このため、プレート式熱交換器を横置きした場合でも、伝熱性能の低下を抑制でき、伝熱プレートの積層枚数の増加を抑制することができる。したがって、横置きされる場合でも、従来よりも軽量化と低コスト化を図ることが可能なプレート式熱交換器を得ることができる。

本発明の実施の形態１に係る伝熱プレートを示す正面図である。本発明の実施の形態１に係る伝熱プレートを示す正面図である。図１及び図２に示す伝熱プレートを積層した状態を示す正面図である。本発明の実施の形態に係るプレート式熱交換器が凝縮器として作用する場合の冷媒流れを示す動作説明図である。本発明の実施の形態２に係るプレート式熱交換器の縦断面模式図である。本発明の実施の形態２に係るプレート式熱交換器の別の一例を示す縦断面模式図である。本発明の実施の形態３に係るプレート式熱交換器の縦断面模式図である。本発明の実施の形態４に係るプレート式熱交換器の縦断面模式図である。本発明の実施の形態５に係るプレート式熱交換器の縦断面模式図である。本発明の実施の形態６に係るプレート式熱交換器の縦断面模式図である。

実施の形態１．
図１及び図２は、本発明の実施の形態１に係る伝熱プレートを示す正面図である。また、図３は、図１及び図２に示す伝熱プレートを積層した状態を示す正面図である。この図３は、紙面表側が冷媒の流路となっており、紙面裏側が熱媒体の流路となっている場合を示している。つまり、図３は、本実施の形態１に係るプレート式熱交換器１００の冷媒流路を縦方向に切断した縦断面模式図となっている。

本実施の形態１に係るプレート式熱交換器１００は、伝熱プレート１と伝熱プレート１１を交互に積層し、各伝熱プレート間に冷媒の流路と熱媒体の流路を交互に形成したものである。そして、プレート式熱交換器１００は、横向きに（伝熱プレート１及び伝熱プレート１１の積層方向が横方向となるように）設置されて用いられるものである。例えば、プレート式熱交換器１００は、積層された伝熱プレート１及び伝熱プレート１１をろう付け固定したブレージング型のプレート式熱交換器である。また、以下では、熱媒体として水を用いた場合について説明する。なお、熱媒体は、不凍液、水と不凍液の混合液、水と防食効果が高い添加剤の混合液等、水以外のものを用いても勿論よい。

図１に示すように、伝熱プレート１は、略直方体形状の板部材である。この伝熱プレート１の四隅には、それぞれ第１熱媒体流通ポート２、第１冷媒流通ポート３、第２熱媒体流通ポート４及び第２冷媒流通ポート５が形成されている。

第１冷媒流通ポート３は、伝熱プレート１の下部左側に形成されている。後述するように、第１冷媒流通ポート３は、プレート式熱交換器１００が蒸発器として作用する場合には冷媒流入ポートとして機能し、プレート式熱交換器１００が凝縮器として作用する場合には冷媒流出ポートとして機能する。
第２冷媒流通ポート５は、伝熱プレート１の上部右側に形成されている。後述するように、第２冷媒流通ポート５は、プレート式熱交換器１００が蒸発器として作用する場合には冷媒流出ポートとして機能し、プレート式熱交換器１００が凝縮器として作用する場合には冷媒流入ポートとして機能する。

第１熱媒体流通ポート２は、伝熱プレート１の上部左側に形成されている。後述するように、第１熱媒体流通ポート２は、プレート式熱交換器１００が蒸発器として作用する場合には熱媒体流入ポートとして機能し、プレート式熱交換器１００が凝縮器として作用する場合には熱媒体流出ポートとして機能する。
第２熱媒体流通ポート４は、伝熱プレート１の下部右側に形成されている。後述するように、第２熱媒体流通ポート４は、プレート式熱交換器１００が蒸発器として作用する場合には熱媒体流出ポートとして機能し、プレート式熱交換器１００が凝縮器として作用する場合には熱媒体流入ポートとして機能する。

また、伝熱プレート１には、伝熱面７が形成されている。この伝熱面７は、横方向に延設された仕切壁６によって、上側伝熱面７ａと下側伝熱面７ｂとに分割されている。
上側伝熱面７ａ及び下側伝熱面７ｂのそれぞれには、上側伝熱面７ａ及び下側伝熱面７ｂの伝熱面積を増加させるため、凹凸形状のヘリンボーンパターンが形成されている。上側伝熱面７ａに形成されたヘリンボーンパターンは、その畝方向が上部左側から下部右側へ向かう方向に形成されている。下側伝熱面７ｂに形成されたヘリンボーンパターンは、その畝方向が下部左側から上部右側へ向かう方向に形成されている。

また、伝熱プレート１は、高さｈと幅ｗとの関係がｗ＞ｈとなるように形成されている。

図２に示すように、伝熱プレート１１は、伝熱プレート１と同様に、略直方体形状の板部材である。この伝熱プレート１１の四隅にも、伝熱プレート１と同様の位置に、それぞれ第１熱媒体流通ポート２、第１冷媒流通ポート３、第２熱媒体流通ポート４及び第２冷媒流通ポート５が形成されている。

また、伝熱プレート１１にも、伝熱面１７が形成されている。そして、この伝熱面１７も、横方向に延設された仕切壁６によって、上側伝熱面１７ａと下側伝熱面１７ｂとに分割されている。
伝熱プレート１１の伝熱面１７に形成されたヘリンボーンパターンは、伝熱プレート１の伝熱面７に形成されたヘリンボーンパターンと上下方向軸に対して対称な形状となっている。つまり、上側伝熱面１７ａに形成されたヘリンボーンパターンは、その畝方向が上部右側から下部左側へ向かう方向に形成されている。下側伝熱面１７ｂに形成されたヘリンボーンパターンは、その畝方向が下部右側から上部左側へ向かう方向に形成されている。

また、伝熱プレート１１も、高さｈと幅ｗとの関係がｗ＞ｈとなるように形成されている。つまり、伝熱プレート１と伝熱プレート１１を積層して形成するプレート式熱交換器１００も、高さと幅の関係が「幅＞高さ」となる。これにより、設置高さの小さい場所にも、プレート式熱交換器１００を設置することができる。

図３に示すように伝熱プレート１及び伝熱プレート１１を交互に積層すると、伝熱プレート１と伝熱プレート１１との間には、流路となる空間が形成される。これら空間は、第１冷媒流通ポート３及び第２冷媒流通ポート５と、第１熱媒体流通ポート２及び第２熱媒体流通ポート４とが交互に連通している。これにより、プレート式熱交換器１００は、冷媒の流路（以下、冷媒流路７０という）と水（熱媒体）の流路（以下、水流路という）が交互に形成される。

なお、伝熱プレート１と伝熱プレート１１との間に形成される空間と、第１熱媒体流通ポート２、第１冷媒流通ポート３、第２熱媒体流通ポート４及び第２冷媒流通ポート５との連通方法は、種々の方法を用いることが可能である。例えば、伝熱プレート１と伝熱プレート１１との間に形成される空間を冷媒流路７０とする場合（第１冷媒流通ポート３及び第２冷媒流通ポート５を連通させる場合）、この空間において、第１熱媒体流通ポート２及び第２熱媒体流通ポート４の外周部にシール部材を設け、この空間と第１熱媒体流通ポート２及び第２熱媒体流通ポート４を遮ればよい。同様に、伝熱プレート１と伝熱プレート１１との間に形成される空間を水流路とする場合（第１熱媒体流通ポート２及び第２熱媒体流通ポート４を連通させる場合）、この空間において、第１冷媒流通ポート３及び第２冷媒流通ポート５の外周部にシール部材を設け、この空間と第１冷媒流通ポート３及び第２冷媒流通ポート５を遮ればよい。また例えば、連通させたい空間と対応する位置に開口部が形成された配管を、第１熱媒体流通ポート２、第１冷媒流通ポート３、第２熱媒体流通ポート４及び第２冷媒流通ポート５に挿入してもよい。

また、伝熱プレート１及び伝熱プレート１１の外周部の閉塞方法も、種々の方法を用いることが可能である。例えば、伝熱プレート１及び伝熱プレート１１を折り曲げて側壁を形成してもよい。また例えば、伝熱プレート１及び伝熱プレート１１の外周部形状に対応した枠体を別途用い、この框体によって伝熱プレート１及び伝熱プレート１１の外周部を閉塞してもよい。

上述のように、伝熱プレート１の伝熱面７及び伝熱プレート１１の伝熱面１７のそれぞれには、仕切壁６が設けられている。このため、図３に示すように、冷媒流路７０は、第１冷媒流通ポート３及び第２冷媒流通ポート５の近傍を除き、仕切壁６によって上側冷媒流路７０ａと下側冷媒流路７０ｂとに仕切られることとなる。同様に、水流路も、第１熱媒体流通ポート２及び第２熱媒体流通ポート４の近傍を除き、仕切壁６によって上側水流路と下側水流路とに仕切られることとなる。

＜動作説明＞
続いて、このように構成されたプレート式熱交換器１００の動作について説明する。

（蒸発器として作用する場合の動作説明）
まず、図３を用い、プレート式熱交換器１００が蒸発器として作用する場合の動作について説明する。なお、図３では、冷媒の流れを先端黒塗りの細線矢印で示し、水の流れを先端黒塗りの太線矢印で示している。

上述のように、プレート式熱交換器１００が蒸発器として作用する場合、第１冷媒流通ポート３は冷媒流入ポートとして機能し、第２冷媒流通ポート５は冷媒流出ポートとして機能し、第１熱媒体流通ポート２は熱媒体流入ポートとして機能し、第２熱媒体流通ポート４は熱媒体流出ポートとして機能する。

したがって、第１冷媒流通ポート３から冷媒流路７０に流入した気液二相状態の冷媒は、上側冷媒流路７０ａと下側冷媒流路７０ｂとに分岐して流れる。そして、上側冷媒流路７０ａ及び下側冷媒流路７０ｂを流れる気液二相状態の冷媒は、第１熱媒体流通ポート２から水流路に流入した水と熱交換し（水から吸熱し）、ガス状の冷媒となる。この熱交換過程において、気液二相状態の冷媒のうちの液状冷媒は、伝熱プレート１の伝熱面７や伝熱プレート１１の伝熱面１７を伝って流下しようとする。しかしながら、本実施の形態１に係るプレート式熱交換器１００は、仕切壁６によって、冷媒流路７０を上側冷媒流路７０ａと下側冷媒流路７０ｂとに仕切っている。このため、伝熱プレート１の上側伝熱面７ａや伝熱プレート１１の上側伝熱面１７ａを流下する液状冷媒は、仕切壁６によって遮られ、伝熱プレート１の下側伝熱面７ｂや伝熱プレート１１の下側伝熱面１７ｂへ流下することを防止できる。したがって、伝熱プレート１の下側伝熱面７ｂや伝熱プレート１１の下側伝熱面１７ｂに形成される液状冷媒の液膜が過度に厚くなることを防止でき、プレート式熱交換器１００の伝熱性能が向上する。

上側冷媒流路７０ａを流れるガス状冷媒と下側冷媒流路７０ｂを流れるガス状冷媒は、合流して、第２冷媒流通ポート５から流出する。また、水流路を流れて冷却された水は、第２熱媒体流通ポート４から流出する。

（凝縮器として作用する場合の動作説明）
次に、プレート式熱交換器１００が凝縮器として作用する場合の動作について説明する。
図４は、本発明の実施の形態に係るプレート式熱交換器が凝縮器として作用する場合の冷媒流れを示す動作説明図である。この図４は、プレート式熱交換器１００の冷媒流路７０を縦方向に切断した縦断面模式図となっている。また、図４では、冷媒の流れを先端黒塗りの細線矢印で示し、水の流れを先端黒塗りの太線矢印で示している。

上述のように、プレート式熱交換器１００が凝縮器として作用する場合、第１冷媒流通ポート３は冷媒流出ポートとして機能し、第２冷媒流通ポート５は冷媒流入ポートとして機能し、第１熱媒体流通ポート２は熱媒体流出ポートとして機能し、第２熱媒体流通ポート４は熱媒体流入ポートとして機能する。

したがって、第２冷媒流通ポート５から冷媒流路７０に流入したガス状冷媒は、上側冷媒流路７０ａと下側冷媒流路７０ｂとに分岐して流れる。そして、上側冷媒流路７０ａ及び下側冷媒流路７０ｂを流れるガス状冷媒は、第２熱媒体流通ポート４から水流路に流入した水と熱交換し（水へ放熱し）、液状の冷媒となる。この熱交換過程において、液状冷媒は、伝熱プレート１の伝熱面７や伝熱プレート１１の伝熱面１７を伝って流下しようとする。しかしながら、本実施の形態１に係るプレート式熱交換器１００は、仕切壁６によって、冷媒流路７０を上側冷媒流路７０ａと下側冷媒流路７０ｂとに仕切っている。このため、伝熱プレート１の上側伝熱面７ａや伝熱プレート１１の上側伝熱面１７ａを流下する液状冷媒は、仕切壁６によって遮られ、伝熱プレート１の下側伝熱面７ｂや伝熱プレート１１の下側伝熱面１７ｂへ流下することを抑制できる。したがって、伝熱プレート１の下側伝熱面７ｂや伝熱プレート１１の下側伝熱面１７ｂに形成される液状冷媒の液膜が過度に厚くなることを防止でき、プレート式熱交換器１００の伝熱性能が向上する。

以上、このように構成されたプレート式熱交換器１００においては、仕切壁６によって、冷媒流路７０が上側冷媒流路７０ａと下側冷媒流路７０ｂとに仕切られている。このため、伝熱プレート１の下側伝熱面７ｂや伝熱プレート１１の下側伝熱面１７ｂに形成される液状冷媒の液膜が過度に厚くなることを防止でき、プレート式熱交換器１００の伝熱性能が向上する。したがって、伝熱プレート１及び伝熱プレート１１の積層枚数を抑制することができ、従来よりも軽量化と低コスト化を図ることが可能な横置き型のプレート式熱交換器を得ることができる。

また、本実施の形態１に係るプレート式熱交換器１００は、第１冷媒流通ポート３と第２冷媒流通ポート５とが、伝熱プレート１及び伝熱プレート１１の対角に形成されている。つまり、第１冷媒流通ポート３が伝熱プレート１及び伝熱プレート１１の左側の側面近傍（一方の側面側）に形成され、第２冷媒流通ポート５が伝熱プレート１及び伝熱プレート１１の右側の側面近傍（他方の側面側）に形成されている。そして、第１冷媒流通ポート３が仕切壁６よりも下方に形成され、第２冷媒流通ポート５が仕切壁６よりも上方に形成されている。このため、プレート式熱交換器１００が蒸発器として作用する場合、ガス状冷媒は、冷媒流出ポートとなる第２冷媒流通ポート５から流出しやすくなる。また、プレート式熱交換器１００が凝縮器として作用する場合、液状冷媒は、冷媒流出ポートとなる第１冷媒流通ポート３から流出しやすくなる。したがって、冷媒流路７０内の冷媒流れが滞らず、プレート式熱交換器１００の伝熱性能がより向上する。つまり、従来よりもより軽量化と低コスト化を図ることが可能な横置き型のプレート式熱交換器を得ることができる。

なお、本実施の形態１では水流路にも仕切壁６を設けたが、水流路に仕切壁６を設けなくとも本発明を実施可能である。
また、本実施の形態１では、冷媒の横方向における流れ方向と水の横方向における流れ方向を同じにしたが、冷媒の横方向における流れ方向と水の横方向における流れ方向を逆向き（つまり、対向流）としても勿論よい。

実施の形態２．
以下のように冷媒流路７０に分岐部材を設けることにより、プレート式熱交換器の伝熱性能をより向上させることが可能となる。なお、本実施の形態２において、特に記述しない項目については実施の形態１と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。

図５は、本発明の実施の形態２に係るプレート式熱交換器の縦断面模式図である。この図５は、プレート式熱交換器１０１の冷媒流路７０を縦方向に切断した縦断面模式図となっている。また、図５では、プレート式熱交換器１０１が蒸発器として作用する場合の冷媒の流れ及び水の流れも示している。より詳しくは、冷媒の流れを先端黒塗りの細線矢印で示し、水の流れを先端黒塗りの太線矢印で示している。

本実施の形態２に係るプレート式熱交換器１０１は、実施の形態１に係るプレート式熱交換器１００の構成に、板状部材である分岐部材２０が追加されたものである。この分岐部材２０は、冷媒流路７０において、第１冷媒流通ポート３と仕切壁６との間の伝熱面７に設けられている。なお、本実施の形態２では仕切壁６と分岐部材２０を一体形成しているが、仕切壁６と分岐部材２０を分離して形成してもよい。

このように分岐部材２０を設けることにより、例えばプレート式熱交換器１０１が蒸発器として作用する場合、第１冷媒流通ポート３から冷媒流路７０に流入した気液二相状態の冷媒を、適正な量で上側冷媒流路７０ａと下側冷媒流路７０ｂに分配することができる。また、プレート式熱交換器１０１が凝縮器として作用する場合、上側冷媒流路７０ａから第１冷媒流通ポート３に流入する液状冷媒の量と下側冷媒流路７０ｂから第１冷媒流通ポート３に流入する液状冷媒の量を適正な比率に調整することができる。これにより、第２冷媒流通ポート５から冷媒流路７０に流入したガス状冷媒を、適正な量で上側冷媒流路７０ａと下側冷媒流路７０ｂに分配することができる。
このため、プレート式熱交換器１０１の伝熱性能は、実施の形態１に係るプレート式熱交換器１００と比べ、より向上する。したがって、従来よりもより軽量化と低コスト化を図ることが可能な横置き型のプレート式熱交換器を得ることができる。

なお、本実施の形態２では、第１冷媒流通ポート３と仕切壁６との間の伝熱面７に分岐部材２０を設けたが、第２冷媒流通ポート５と仕切壁６との間の伝熱面７に分岐部材２０を設けてもよい。また、第１冷媒流通ポート３と仕切壁６との間の伝熱面７、及び第２冷媒流通ポート５と仕切壁６との間の伝熱面７の双方に分岐部材２０を設けても勿論よい。

また、分岐部材の形状は、図５に示す板状部材２０に限らず、以下のような形状にしてもよい。
図６は、本発明の実施の形態２に係るプレート式熱交換器の別の一例を示す縦断面模式図である。図６に示すプレート式熱交換器１０２には、冷媒流路７０において、略円柱状の分岐部材３０が複数設けられている。なお、図６では、第１冷媒流通ポート３と仕切壁６との間の伝熱面７、及び第２冷媒流通ポート５と仕切壁６との間の伝熱面７の双方に分岐部材３０が設けられた場合を示している。

このように構成されたプレート式熱交換器１０２においても、図５で示したプレート式熱交換器１０１と同様に、実施の形態１に係るプレート式熱交換器１００よりも伝熱性能が向上する。したがって、従来よりもより軽量化と低コスト化を図ることが可能な横置き型のプレート式熱交換器を得ることができる。

実施の形態３．
また、以下のように構成しても、プレート式熱交換器の伝熱性能をより向上させることが可能となる。なお、本実施の形態３において、特に記述しない項目については実施の形態１又は実施の形態２と同様とし、同一の機能や構成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、本発明の実施の形態３に係るプレート式熱交換器の縦断面模式図である。この図７は、プレート式熱交換器１０３の冷媒流路７０を縦方向に切断した縦断面模式図となっている。また、図７では、プレート式熱交換器１０３が蒸発器として作用する場合の冷媒の流れ及び水の流れも示している。より詳しくは、冷媒の流れを先端黒塗りの細線矢印で示し、水の流れを先端黒塗りの太線矢印で示している。

本実施の形態３に係るプレート式熱交換器１０３は、実施の形態１に係るプレート式熱交換器１００の構成に、堰４０が追加されたものである。この堰４０は、冷媒流路７０において、第１冷媒流通ポート３の外周部に設けられている。また、この堰４０には、上側冷媒流路７０ａ及び下側冷媒流路７０ｂに適正量の冷媒を分配できる位置に、複数（本実施の形態３では２つ）の開口部４１が形成されている。なお、第１冷媒流通ポート３に配管を挿入してプレート式熱交換器１０３を構成する場合、この配管を堰４０として用いてもよい。

このように堰４０を設けることにより、例えばプレート式熱交換器１０３が蒸発器として作用する場合、第１冷媒流通ポート３から冷媒流路７０に流入した気液二相状態の冷媒を、適正な量で上側冷媒流路７０ａと下側冷媒流路７０ｂに分配することができる。また、プレート式熱交換器１０３が凝縮器として作用する場合、上側冷媒流路７０ａから第１冷媒流通ポート３に流入する液状冷媒の量と下側冷媒流路７０ｂから第１冷媒流通ポート３に流入する液状冷媒の量を適正な比率に調整することができる。これにより、第２冷媒流通ポート５から冷媒流路７０に流入したガス状冷媒を、適正な量で上側冷媒流路７０ａと下側冷媒流路７０ｂに分配することができる。
このため、プレート式熱交換器１０３の伝熱性能は、実施の形態１に係るプレート式熱交換器１００と比べ、より向上する。したがって、従来よりもより軽量化と低コスト化を図ることが可能な横置き型のプレート式熱交換器を得ることができる。

なお、本実施の形態３では、第１冷媒流通ポート３の外周部に堰４０を設けたが、第２冷媒流通ポート５の外周部に堰４０を設けてもよい。また、第１冷媒流通ポート３と第２冷媒流通ポート５の双方の外周部に堰４０を設けても勿論よい。

実施の形態４．
また、以下のように構成しても、プレート式熱交換器の伝熱性能をより向上させることが可能となる。なお、本実施の形態４において、特に記述しない項目については実施の形態１〜実施の形態３と同様とし、同一の機能や構成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、本発明の実施の形態４に係るプレート式熱交換器の縦断面模式図である。この図８は、プレート式熱交換器１０４の冷媒流路７０を縦方向に切断した縦断面模式図となっている。また、図８では、プレート式熱交換器１０４が蒸発器として作用する場合の冷媒の流れ及び水の流れも示している。より詳しくは、冷媒の流れを先端黒塗りの細線矢印で示し、水の流れを先端黒塗りの太線矢印で示している。

本実施の形態４に係るプレート式熱交換器１０４は、実施の形態１に係るプレート式熱交換器１００の構成に、略板状のディストリビューター５０が追加されたものである。このディストリビューター５０は、冷媒流路７０において、第１冷媒流通ポート３の内周部に設けられている。

このようにディストリビューター５０を設けることにより、例えばプレート式熱交換器１０４が蒸発器として作用する場合、第１冷媒流通ポート３から冷媒流路７０に流入した気液二相状態の冷媒を、適正な量で上側冷媒流路７０ａと下側冷媒流路７０ｂに分配することができる。また、プレート式熱交換器１０４が凝縮器として作用する場合、上側冷媒流路７０ａから第１冷媒流通ポート３に流入する液状冷媒の量と下側冷媒流路７０ｂから第１冷媒流通ポート３に流入する液状冷媒の量を適正な比率に調整することができる。これにより、第２冷媒流通ポート５から冷媒流路７０に流入したガス状冷媒を、適正な量で上側冷媒流路７０ａと下側冷媒流路７０ｂに分配することができる。
このため、プレート式熱交換器１０４の伝熱性能は、実施の形態１に係るプレート式熱交換器１００と比べ、より向上する。したがって、従来よりもより軽量化と低コスト化を図ることが可能な横置き型のプレート式熱交換器を得ることができる。

なお、本実施の形態４では、第１冷媒流通ポート３の内周部にディストリビューター５０を設けたが、第２冷媒流通ポート５の内周部にディストリビューター５０を設けてもよい。また、第１冷媒流通ポート３と第２冷媒流通ポート５の双方の内周部にディストリビューター５０を設けても勿論よい。

実施の形態５．
また、以下のように構成しても、プレート式熱交換器の伝熱性能をより向上させることが可能となる。なお、本実施の形態５において、特に記述しない項目については実施の形態１〜実施の形態４と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。

図９は、本発明の実施の形態５に係るプレート式熱交換器の縦断面模式図である。この図９は、プレート式熱交換器１０５の冷媒流路７０を縦方向に切断した縦断面模式図となっている。また、図９では、プレート式熱交換器１０５が蒸発器として作用する場合の冷媒の流れ及び水の流れも示している。より詳しくは、冷媒の流れを先端黒塗りの細線矢印で示し、水の流れを先端黒塗りの太線矢印で示している。

本実施の形態５に係るプレート式熱交換器１０５の基本構成は、第１冷媒流通ポートの構成を除き、実施の形態１に係るプレート式熱交換器１００の構成と同様である。より詳しくは、実施の形態１に係る伝熱プレートには１つの第１冷媒流通ポート（第１冷媒流通ポート３）が形成されていたのに対し、本実施の形態５に係る伝熱プレートには複数の第１冷媒流通ポートが形成されている。なお、本実施の形態５では、２つの第１冷媒流通ポート（第１冷媒流通ポート６０ａ及び第１冷媒流通ポート６０ｂ）が形成されている。つまり、実施の形態１に係るプレート式熱交換器１００の冷媒流路７０には１つの第１冷媒流通ポートが連通しているのに対し、本実施の形態５に係るプレート式熱交換器１０５の冷媒流路７０には複数の冷媒流通ポートが連通している。

これら複数の第１冷媒流通ポートのそれぞれは、上下方向の位置が異なるように形成されている。本実施の形態５では、第１冷媒流通ポート６０ａから上側冷媒流路７０ａまでの距離が第１冷媒流通ポート６０ｂから上側冷媒流路７０ａまでの距離よりも近くなるように、第１冷媒流通ポート６０ａは形成されている。また、第１冷媒流通ポート６０ｂから下側冷媒流路７０ｂまでの距離が第１冷媒流通ポート６０ａから下側冷媒流路７０ｂまでの距離よりも近くなるように、第１冷媒流通ポート６０ｂは形成されている。

このように複数の第１冷媒流通ポートを設けることにより、例えばプレート式熱交換器１０５が蒸発器として作用する場合、第１冷媒流通ポート６０ａ及び第１冷媒流通ポート６０ｂから冷媒流路７０に流入した気液二相状態の冷媒を、適正な量で上側冷媒流路７０ａと下側冷媒流路７０ｂに分配することができる。また、プレート式熱交換器１０５が凝縮器として作用する場合、上側冷媒流路７０ａから第１冷媒流通ポート６０ａ及び第１冷媒流通ポート６０ｂに流入する液状冷媒の量と下側冷媒流路７０ｂから第１冷媒流通ポート６０ａ及び第１冷媒流通ポート６０ｂに流入する液状冷媒の量を適正な比率に調整することができる。これにより、第２冷媒流通ポート５から冷媒流路７０に流入したガス状冷媒を、適正な量で上側冷媒流路７０ａと下側冷媒流路７０ｂに分配することができる。
このため、プレート式熱交換器１０５の伝熱性能は、実施の形態１に係るプレート式熱交換器１００と比べ、より向上する。したがって、従来よりもより軽量化と低コスト化を図ることが可能な横置き型のプレート式熱交換器を得ることができる。

なお、本実施の形態５では、第１冷媒流通ポートを複数形成したが、第２冷媒流通ポート５を複数形成してもよい。また、第１冷媒流通ポート３及び第２冷媒流通ポート５の双方を複数形成しても勿論よい。

実施の形態６．
実施の形態１〜実施の形態５に係るプレート式熱交換器１００〜１０５の第１熱媒体流通ポート２や第２熱媒体流通ポート４の位置を以下のように形成することで、プレート式熱交換器１００〜１０５の伝熱性能をより向上させることが可能となる。なお、本実施の形態６において、特に記述しない項目については実施の形態１〜実施の形態５と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。また、以下では、実施の形態１に係るプレート式熱交換器１００の第１熱媒体流通ポート２の位置を変更した場合について説明する。

図１０は、本発明の実施の形態６に係るプレート式熱交換器の縦断面模式図である。この図１０は、プレート式熱交換器１０６の冷媒流路７０を縦方向に切断した縦断面模式図となっている。また、図１０では、プレート式熱交換器１０５が蒸発器として作用する場合の冷媒の流れ及び水の流れも示している。より詳しくは、冷媒の流れを先端黒塗りの細線矢印で示し、水の流れを先端黒塗りの太線矢印で示している。また、図１０に示す一点鎖線は、伝熱プレートの上端部と仕切壁６との中心を示している。

図１０に示すように、第１熱媒体流通ポート２は、その中心位置が伝熱プレートの上端部と仕切壁６との中心（一点鎖線）よりも上側となるように形成されている。つまり、本実施の形態６に係るプレート式熱交換器１０６は、仕切壁６と第１熱媒体流通ポート２との間の距離が実施の形態１に係るプレート式熱交換器１００よりも大きくなるように形成されている。

このように第１熱媒体流通ポート２を形成することにより、仕切壁６と第１熱媒体流通ポート２との間を通る冷媒にかかる抵抗が減少する。これにより、例えばプレート式熱交換器１０６が蒸発器として作用する場合、第１冷媒流通ポート３から上側冷媒流路７０ａへ気液二相冷媒が流入しやすくなる。このため、第１冷媒流通ポート３から冷媒流路７０に流入した気液二相状態の冷媒を、適正な量で上側冷媒流路７０ａと下側冷媒流路７０ｂに分配しやすくなる。また、プレート式熱交換器１０６が凝縮器として作用する場合、上側冷媒流路７０ａから第１冷媒流通ポート３へ液状冷媒が流入しやすくなる。このため、上側冷媒流路７０ａから第１冷媒流通ポート３に流入する液状冷媒の量と下側冷媒流路７０ｂから第１冷媒流通ポート３に流入する液状冷媒の量を適正な比率に調整しやすくなる。これにより、第２冷媒流通ポート５から冷媒流路７０に流入したガス状冷媒を、適正な量で上側冷媒流路７０ａと下側冷媒流路７０ｂに分配しやすくなる。
このため、プレート式熱交換器１０６の伝熱性能は、実施の形態１に係るプレート式熱交換器１００と比べ、より向上しやすくなる。したがって、従来よりもより軽量化と低コスト化を図ることが可能な横置き型のプレート式熱交換器を得ることができる。

なお、第２熱媒体流通ポート４を、その中心位置が伝熱プレートの下端部と仕切壁６との中心よりも下側となるように形成しても勿論よい。第１熱媒体流通ポート２の中心位置が伝熱プレートの上端部と仕切壁６との中心よりも上側となるように形成し、第２熱媒体流通ポート４の中心位置が伝熱プレートの下端部と仕切壁６との中心（一点鎖線）よりも下側となるように形成しても勿論よい。

１伝熱プレート、２第１熱媒体流通ポート、３第１冷媒流通ポート、４第２熱媒体流通ポート、５第２冷媒流通ポート、６仕切壁、７伝熱面、７ａ上側伝熱面、７ｂ下側伝熱面、１１伝熱プレート、１７伝熱面、１７ａ上側伝熱面、１７ｂ下側伝熱面、２０分岐部材、３０分岐部材、４０堰、４１開口部、５０ディストリビューター、６０ａ第１冷媒流通ポート、６０ｂ第１冷媒流通ポート、７０冷媒流路、７０ａ上側冷媒流路、７０ｂ下側冷媒流路、１００〜１０６プレート式熱交換器。

Claims

伝熱面が形成された伝熱プレートを複数積層し、
各前記伝熱プレートの間に形成される空間に、冷媒が流通するための冷媒流入ポート及び冷媒流出ポートと、前記冷媒とは異なる熱媒体が流通するための熱媒体流入ポート及び熱媒体流出ポートとが交互に連通し、冷媒流路と熱媒体流路が交互に形成され、
設置された状態では、前記伝熱プレートの積層方向が横方向となるプレート式熱交換器であって、
前記冷媒流入ポートは前記伝熱プレートの一方の側面側に形成され、前記冷媒流出ポートは前記伝熱プレートの他方の側面側に形成され、
前記冷媒流路には、該冷媒流路を上側の流路と下側の流路とに仕切る１つの第１の仕切壁が設けられ、
前記冷媒流入ポート又は前記冷媒流出ポートの一方は、前記第１の仕切壁よりも上方に形成され、前記冷媒流入ポート又は前記冷媒流出ポートの他方は、前記第１の仕切壁よりも下方に形成され、
前記冷媒流入ポートと前記第１の仕切壁との間、及び前記冷媒流出ポートと前記第１の仕切壁との間のうちの少なくとも一方に、前記冷媒の流れを分岐する分岐部材が設けられ、
前記伝熱プレートには、前記冷媒流路と隣接された前記熱媒体流路に連通する前記熱媒体流入ポート及び前記熱媒体流出ポートも形成されており、
前記熱媒体流入ポートは前記伝熱プレートの一方の側面側に形成され、前記熱媒体流出ポートは前記伝熱プレートの他方の側面側に形成され、
前記熱媒体流路にも、該熱媒体流路を上側の流路と下側の流路とに仕切る１つの第２の仕切壁が設けられていることを特徴とするプレート式熱交換器。
前記冷媒流入ポート及び前記冷媒流出ポートのうちの少なくとも一方の外周部には、堰が設けられ、
該堰には、前記冷媒流入ポートから前記冷媒流路へ流入した冷媒が前記第１の仕切壁よりも上側の流路を流れる冷媒と前記第１の仕切壁よりも下側の流路を流れる冷媒とに分岐するように、複数の開口部が形成され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。
前記冷媒流入ポート及び前記冷媒流出ポートのうちの少なくとも一方の内周部には、前記冷媒流入ポートから前記冷媒流路へ流入した冷媒が前記第１の仕切壁よりも上側の流路を流れる冷媒と前記第１の仕切壁よりも下側の流路を流れる冷媒とに分岐するように、ディストリビューターが設けられ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。
前記冷媒流入ポート及び前記冷媒流出ポートのうちの少なくとも一方は、上下方向の位置が異なる複数のポートで形成され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。
前記熱媒体流入ポート及び前記熱媒体流出ポートのうちの少なくとも一方の中心部は、
該ポートの中心部が前記第１の仕切壁よりも上方に形成されている場合、前記第１の仕切壁と前記伝熱プレートの上端部との中心よりも上側となり、
該ポートの中心部が前記第１の仕切壁よりも下方に形成されている場合、前記第１の仕切壁と前記伝熱プレートの下端部との中心よりも下側となっていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。