JPH11248376A - プレート型熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 流路内の流体の偏流を抑制し、熱交換性能を
向上させる。 【解決手段】 表面に波形状の伝熱促進面(20a),(30a)
が形成され、四隅部に開口(21a)〜(24a)が設けられた略
矩形状の伝熱プレート(P1)を積層することによって構成
する。各開口(21a)〜(24a)の周囲に、表側または裏側に
膨出したシール部(12a)〜(15a)を設ける。シール部(12
a)〜(15a)の周りに、流路内の冷媒の偏流を抑制する複
数のリブ(51)〜(57)を、中央側のリブ(53)〜(56)の間隔
が端側のリブ(51),(52),(57),(58)の間隔よりも狭い不
等間隔に配設する。中央側のリブ(53)〜(56)を、端側の
リブ(51),(52),(57),(58)よりも幅太く形成する。流路
内には、気液二相状態の冷媒が流入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プレート型熱交換
器に係り、特に、流路内の流体の偏流防止対策に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、空気調和装置や冷凍装置、冷
蔵装置などにおいて、各種の熱交換器が使用されてい
る。例えば日本冷凍協会編集の「新版・第４版 冷凍空
調便覧（応用編）」の第８２頁に開示されているよう
に、それらの熱交換器のうち、プレート式熱交換器は、
熱通過率が大きくコンパクトな熱交換器として知られて
いる。

【０００３】図６に示すように、プレート型熱交換器
は、２枚のフレーム(f1),(f2)の間に複数枚の伝熱プレ
ート(p),(p),…が積層されて構成されている。なお、図
６においては、伝熱プレート(p)の伝熱促進面の図示は
省略している。

【０００４】図７に示すように、各伝熱プレート(p)
は、金属製の平板から構成されている。伝熱プレート
(p)の周縁部は、隣り合う伝熱プレート(p)の周縁部と当
接し、当接部分がろう付けにより接合されている。これ
により、複数枚の伝熱プレート(p)が一体に構成されて
いる。各伝熱プレート(p)間には、第１流体の流路(a1)
及び第２流体の流路(b1)が交互に繰り返し形成されてい
る。

【０００５】伝熱プレート(P)の四隅部には、第１流体
の流路(a1)の流出入口及び第２流体の流路(b1)の流出入
口を形成する開口(a),(b),(c),(d)が設けられ、当該開
口(a),(b),(c),(d)の周囲にシール部(e)を設けることに
より、第１流体の流路(a1)にのみ連通する第１流入空間
(a2)及び第１流出空間(a3)と、第２流体の流路(b1)にの
み連通する第２流入空間(b2)及び第２流出空間(b3)とが
形成されている。伝熱プレート(p)の中央部には、伝熱
促進面(g)が形成されている。そして、図６において実
線矢印で示すように、第１流体が流路(a1)を流通すると
共に、破線矢印で示すように第２流体が流路(b1)を流通
し、これら第１流体と第２流体とが伝熱プレート(p)を
介して互いに熱交換を行う。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、熱交換を行
う流体の流入口(a),(c)及び流出口(b),(d)は伝熱プレー
ト(p)の四隅部に設けられているため、各流路(a1),(b1)
における流体の流速は流路(a1),(b1)の幅方向において
均一とはならず、流体の偏流を生じることになる。特
に、第１流体または第２流体が相変化を伴いながら熱交
換を行う熱媒体、例えばフロン系の冷媒である場合に
は、気相と液相の比重の相違等により、流路(a1),(b1)
内における偏流が著しい。

【０００７】このような偏流が生じると、各流体の熱交
換量が流路(a1),(b1)の領域ごとに大きく相違する。そ
の結果、伝熱面の２０％〜３０％が有効に機能しない
等、単相の流体同士を熱交換させる場合と比べて熱交換
器本来の性能を発揮することができないという課題があ
った。

【０００８】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、流路内の流体の偏流
を抑制し、熱交換性能を向上することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、各流路の流入口または流出口の周りに、
流体の偏流を抑制する複数のリブを設けることとした。

【００１０】具体的には、第１の発明が講じた手段は、
積層された複数の伝熱プレート(P1,P2)間に第１流路(A)
または第２流路(B)が形成され、該第１流路(A)及び該第
２流路(B)にそれぞれ第１流体及び第２流体を流通さ
せ、該伝熱プレート(P1,P2)を介して該第１流体と第２
流体とを熱交換させるプレート型熱交換器において、各
伝熱プレート(P1,P2)に形成された少なくとも一方の流
路(A,B)の流入口(21a,21b,23a,23b)の周りには、該流入
口(21a,21b,23a,23b)からの各流体を該各流路(A,B)にお
いて均等に導く複数のリブ(51〜58)から成る偏流抑制リ
ブ(50a,50b,60a,60b)が形成されていることとしたもの
である。

【００１１】上記発明特定事項により、第１流体は第１
流路(A)を流通する一方、第２流体は第２流路(B)を流通
し、これら両流体が伝熱プレート(P1,P2)を介して熱交
換を行う。この際、少なくとも一方の流体は、流入口(2
1a,21b,23a,23b)の周りに設けられた偏流抑制リブ(50a,
50b,60a,60b)によって、流入口(21a,21b,23a,23b)から
流路(A,B)の下流側に向かって均等に導かれる。その結
果、流路(A,B)内の偏流が抑制され、流路(A,B)の全域に
おいて熱交換が行われる。従って、熱交換性能が向上す
る。

【００１２】第２の発明が講じた手段は、上記第１の発
明において、偏流抑制リブ(50a,50b,60a,60b)の複数の
リブ(51〜58)は、中央側のリブ(53〜56)の間隔が端側の
リブ(51,52,57,58)の間隔よりも狭い不等間隔に配列さ
れていることとしたものである。

【００１３】上記発明特定事項により、本来的に流体の
流れやすい中央部においては、リブ(53〜56)の間隔が狭
いため、流体の流通が抑制される。一方、本体的に流体
が流れにくい端部においては、リブ(51,52,57,58)の間
隔が広いため、流体の流通が促進される。その結果、流
体は流路(A,B)の全体にわたって均一に流れ、偏流が確
実に抑制されることになる。

【００１４】第３の発明が講じた手段は、上記第２の発
明において、偏流抑制リブ(50a,50b,60a,60b)のうちの
中央側のリブ(53〜56)は、端側のリブ(51,52,57,58)よ
りも幅が太く形成されていることとしたものである。

【００１５】上記発明特定事項により、中央側のリブ(5
3〜56)は幅が太いため、容易に中央側のリブの間隔を端
側のリブ(51,52,57,58)の間隔よりも狭くすることがで
きる。そのため、リブの本数を増やすことなく、容易に
リブ間の間隔が設定されることになる。

【００１６】第４の発明が講じた手段は、上記第１〜第
３の発明において、偏流抑制リブ(50a,50b,60a,60b)の
複数のリブ(51〜58)は、流入口(21a,21b,23a,23b)から
流路(A,B)の下流側に略放射状に配設され、端側のリブ
(51,52,57,58)の長さが中央側のリブ(53〜56)の長さよ
りも長く形成されていることとしたものである。

【００１７】上記発明特定事項により、伝熱プレート(P
1,P2)の接合に際しての強度が増加し、熱交換器の信頼
性が向上する。

【００１８】第５の発明が講じた手段は、上記第１〜第
３の発明において、偏流抑制リブ(50a,50b,60a,60b)の
複数のリブ(51〜58)は、流入口(21a,21b,23a,23b)から
流路(A,B)の下流側に略放射状に配設され、端側のリブ
(51,52,57,58)の長さが中央側のリブ(53〜56)の長さよ
りも短く形成されていることとしたものである。

【００１９】上記発明特定事項により、端側のリブ(51,
52,57,58)は中央側のリブ(53〜56)よりも短く形成され
ているので、本来的に流体が流れ込みにくい端側では流
体の圧力損失が低減し、流体が良好に導かれることにな
る。その結果、流体の偏流が更に抑制されることにな
る。

【００２０】第６の発明が講じた手段は、上記第１〜第
５の発明において、伝熱プレート(P1,P2)は略矩形状に
形成され、各流路(A,B)の流入口(21a,21b,23a,23b)及び
流出口(22a,22b,24a,24b)は、それぞれ該伝熱プレート
(P1,P2)の四隅部における対角する位置に設けられ、上
記伝熱プレート(P1,P2)の各流入口(21a,21b,23a,23b)及
び流出口(22a,22b,24a,24b)の周りには、該伝熱プレー
ト(P1,P2)の表側または裏側のいずれか一方に膨出し、
隣り合う伝熱プレート(P1,P2)と当接することにより第
１流体の第２流路(B)への漏出及び第２流体の第１流路
(A)への漏出を阻止するシール部(12a,12b〜15a,15b)が
形成され、上記伝熱プレート(P1,P2)のシール部(12a,12
b〜15a,15b)の間には、上記各流体の流れに乱れを与え
て熱交換を促進する伝熱促進面(20a,20b)が形成される
一方、偏流抑制リブ(50a,50b,60a,60b)は、上記シール
部(12a,12b〜15a,15b)の周りに形成されていることとし
たものである。

【００２１】上記発明特定事項により、第１流路(A)に
おける第１流体及び第２流路(B)における第２流体は、
シール部(12a,12b〜15a,15b)によって漏出が防止された
状態で、それぞれ伝熱プレート(P1,P2)の対角線に沿っ
て各流路(A,B)を流通する。この際、偏流抑制リブ(50a,
50b,60a,60b)によって偏流が抑制される。また、各流体
は、伝熱促進面(20a,20b)によって流れが乱され、熱交
換が促進される。その結果、熱交換性能が一層向上す
る。

【００２２】第７の発明が講じた手段は、上記第１〜第
６の発明において、偏流抑制リブ(50a,50b)が設けられ
た流路(A)は、気液二相状態の流体が流入するように構
成されていることとしたものである。

【００２３】上記発明特定事項により、気液二相状態の
流体は気相と液相との比重の相違により偏流を生じやす
い性質を有しているため、偏流抑制の効果がより顕著に
発揮されることになる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００２５】−プレート型熱交換器(1)の構成− 図１の分解斜視図に示すように、本実施形態に係るプレ
ート型熱交換器(1)は、２枚のフレーム(2),(3)の間に２
種類の伝熱プレート(P1),(P2)が交互に積層され、それ
らがろう付けにより一体的に接合されて構成されてい
る。これら伝熱プレート(P1),(P2)の間には、第１流体
が流れる第１流路(A)及び第２流体が流れる第２流路(B)
が交互に繰り返し形成されている。なお、図１において
は、後述する伝熱促進面(20a),(20b)を形成する波形状
及びシール部(12a),(12b)等（図２及び図３参照）の図
示は省略している。

【００２６】図１において最も手前側に位置する第１フ
レーム(2)には、その左下部分、右上部分、左上部分及
び右下部分の四隅部に、それぞれ第１流体の流入管とし
ての第１流入管(4)、第１流体の流出管としての第１流
出管(5)、第２流体の流入管としての第２流入管(6)、及
び第２流体の流出管としての第２流出管(7)が接続され
ている。

【００２７】第１伝熱プレート(P1)及び第２伝熱プレー
ト(P2)には共に、第１流入管(4)、第１流出管(5)、第２
流入管(6)、第２流出管(7)に対応する位置に、それぞれ
第１開口(21)、第２開口(22)、第３開口(23)、第４開口
(24)が形成されている。第１開口(21)、第２開口(22)、
第３開口(23)、第４開口(24)は、それぞれ各第１流路
(A)の流入口、各第１流路(A)の流出口、各第２流路(B)
の流入口、各第２流路(B)の流出口を成している。そし
て、複数の第１伝熱プレート(P1)及び第２伝熱プレート
(P2)が交互に積層されることにより、第１開口(21)によ
って区画される第１流入空間(8)、第２開口(22)によっ
て区画される第１流出空間(9)、第３開口(23)によって
区画される第２流入空間(10)、第４開口(24)によって区
画される第２流出空間(11)がそれぞれ形成されている。

【００２８】図２及び図３に示すように、各伝熱プレー
ト(P1),(P2)は金属製（例えば、ステンレス、アルミ
等）の略矩形状の平板から成り、その表面に伝熱促進面
(20a),(20b),(30a),(30b)がプレス加工によって形成さ
れている。両伝熱プレート(P1),(P2)の周縁部は、伝熱
プレート(P1),(P2)を積層した際に当該周縁部同士が重
なり合ってプレート型熱交換器(1)の側面を形成するよ
うに、その全体がやや末広がり状に折り曲げられてい
る。つまり、折り曲げられた周縁部が重なり合うことに
よって、プレート型熱交換器(1)の側面が形成されてい
る。

【００２９】図２は第１伝熱プレート(P1)の表側を、図
３は第２伝熱プレート(P2)の表側をそれぞれ表してい
る。両伝熱プレート(P1),(P2)の周縁部は、裏側から表
側に向かって折り曲げられている。第１伝熱プレート(P
1)及び第２伝熱プレート(P2)は、一方の表側が他方の裏
側に対向するように積層される。第１伝熱プレート(P1)
の表側と第２伝熱プレート(P2)の裏側との間には、第１
流体が流通する第１流路(A)が形成される。一方、第１
伝熱プレート(P1)の裏側と第２伝熱プレート(P2)の表側
との間には、第２流体が流通する第２流路(B)が形成さ
れる。

【００３０】−伝熱プレート(P1),(P2)のアスペクト比
− 各伝熱プレート(P1),(P2)のアスペクト比は、２以下に
設定されている。本実施形態では、特に、アスペクト比
は１．５に設定されている。つまり、図２及び図３に示
すように、各伝熱プレート(P1),(P2)は、縦方向（Ｙ方
向）の長さが横方向（Ｘ方向）の長さの１．５倍になる
ように形成されている。

【００３１】従来のプレート型熱交換器ではアスペクト
比は２よりも大きかったが、本実施形態のプレート型熱
交換器(1)では、従来に比べて伝熱プレートの横方向長
さを伸ばす一方、縦方向長さを縮めることにより、伝熱
面積を略一定としたうえでアスペクト比を小さくするこ
ととした。このようにすることにより、第１流路(A)及
び第２流路(B)の各流路において、伝熱面積が減少する
ことなく、流路の幅は増大し、流路長は短くなる。つま
り、本実施形態では、流路内の圧力損失が低減するよう
に、流路断面積を大きくする一方、流路長を短くしてい
る。

【００３２】−伝熱プレート(P1),(P2)の構成− 図２及び図３に示すように、第１伝熱プレート(P1)及び
第２伝熱プレート(P2)には、左下部分、右上部分、左上
部分、右下部分の四隅部に、それぞれ円形状の開口から
成る第１開口(21a),(21b)、第２開口(22a),(22b)、第３
開口(23a),(23b)、第４開口(24a),(24b)が形成されてい
る。

【００３３】各開口(21a),(21b)〜(24a),(24b)の周囲に
は、当該開口(21a),(21b)〜(24a),(24b)の周囲を覆い且
つ伝熱プレート(P1),(P2)の表側または裏側に膨出する
平坦なシール部(12a),(12b)〜(15a),(15b)と、当該シー
ル部(12a),(12b)〜(15a),(15b)の周りに形成された複数
のリブ(51)〜(58)から成る偏流抑制リブ(50a),(50b),(6
0a),(60b)とが設けられている。

【００３４】各伝熱プレート(P1),(P2)の縦方向（図中
のＹ方向）の中央部には、複数の波形状の突起列から成
る主伝熱促進面(20a),(20b)が形成されている。また、
各伝熱プレート(P1),(P2)の上下方向の両端側には、補
助伝熱促進面(30a),(30b)が形成されている。補助伝熱
促進面(30a),(30b)は、主伝熱促進面(20a),(20b)とシー
ル部(12a),(12b)〜(15a),(15b)との間に万遍なく形成さ
れている。

【００３５】以下、シール部(12a)〜(15b)、伝熱促進面
(20a),(20b),(30a),(30b)及び偏流抑制リブ(50a),(50
b),(60a),(60b)の詳細な構成について説明する。

【００３６】−シール部(12a)〜(15b)の構成− 図２に示すように、第１伝熱プレート(P1)では、第１開
口(21a)の周りのシール部(12a)及び第２開口(22a)の周
りのシール部(13a)は、表側から裏側に向かって膨出し
ている。一方、第３開口(23a)の周りのシール部(14a)及
び第４開口(24a)の周りのシール部(15a)は、裏側から表
側に向かって膨出している。これに対し、図３に示すよ
うに、第２伝熱プレート(P2)では、第１開口(21b)及び
第２開口(22b)の周りのシール部(12b),(13b)は裏側から
表側に向かって膨出し、第３開口(23b)及び第４開口(24
b)の周りのシール部(14b),(15b)は表側から裏側に向か
って膨出している。そして、膨出している側同士が接合
されることにより、第１伝熱プレート(P1)の表側と第２
伝熱プレート(P2)の裏側との間に形成される第１流路
(A)への第２流体の漏出が阻止され、第１流体のみが第
１流路(A)を流通することになる。また、第１伝熱プレ
ート(P1)の裏側と第２伝熱プレート(P2)の表側との間に
形成される第２流路(B)への第１流体の漏出が阻止さ
れ、第２流体のみが第２流路(B)を流通することにな
る。

【００３７】−伝熱促進面(20a),(20b),(30a),(30b)の
構成− 伝熱促進面(20a),(20b),(30a),(30b)は、各流体の流れ
に乱れを与えて熱交換を促進する部分である。伝熱促進
面(20a),(20b),(30a),(30b)は、山部と谷部とが伝熱プ
レート(P1),(P2)の縦方向に沿って交互に繰り返された
波形状で形成されている。

【００３８】主伝熱促進面(20a),(20b)は、山部と谷部
の延長方向が図中の右方向に向かうに従って上側に傾斜
する上方傾斜部(26)と、下側に傾斜する下方傾斜部(27)
とを備えたいわゆるヘリンボーン形状になっている。

【００３９】一方、第１伝熱プレート(P1)の補助伝熱促
進面(30a)は、図中の右方向に向かうに従って上側に傾
斜する上方傾斜部のみによって形成されている。第２伝
熱プレート(P2)の補助伝熱促進面(30b)は、図中の右方
向に向かうに従って下側に傾斜する下方傾斜部のみによ
って形成されている。

【００４０】主伝熱促進面(20a),(20b)は、縦方向長さ
と横方向長さの比がほぼ１になるように形成されてい
る。つまり、主伝熱促進面(20a),(20b)は、縦方向長さ
と横方向長さとがほぼ等しく形成されている。

【００４１】−偏流抑制リブ(50a),(50b),(60a),(60b)
の構成− 次に、本実施形態の特徴となる偏流抑制リブ(50a),(50
b),(60a),(60b)の構成を説明する。

【００４２】図２に示すように、第１伝熱プレート(P1)
のシール部(12a)における第１開口(21a)の上方と、シー
ル部(13a)における第２開口(22a)の下方とには、裏側か
ら表側に向かって膨出する８本のリブ(51)〜(58)から成
る第１偏流抑制リブ(50a)が形成されている。一方、シ
ール部(14a)における第３開口(23a)の下方と、シール部
(15a)における第４開口(24a)の上方とには、表側から裏
側に向かって膨出する８本のリブ(51)〜(58)から成る第
２偏流抑制リブ(60a)が形成されている。つまり、流入
口となる第１開口(21a),(21b)及び第３開口(23a),(23b)
の周りに形成された偏流抑制リブは、各開口(21a),(21
b),(23a),(23b)の中心から流路(A,B)の下流側に向かっ
て略放射状に配設されている。一方、流出口となる第２
開口(22a),(22b)及び第４開口(24a),(24b)の周りに形成
された偏流抑制リブは、各開口(22a),(22b),(24a),(24
b)の中心から流路(A,B)の上流側に向かって略放射状に
配設されている。

【００４３】上記各偏流抑制リブ(50a),(50b),(60a),(6
0b)はそれぞれ互いに対称な形状であるので、ここでは
第１伝熱プレート(P1)の第１開口(21a)の周囲に設けら
れた第１偏流抑制リブ(50a)の構成のみを説明する。

【００４４】図４に示すように、第１偏流抑制リブ(50
a)は、第１開口(21a)の上方を覆うように左側から順に
形成された第１リブ(51)、第２リブ(52)、第３リブ(5
3)、第４リブ(54)、第５リブ(55)、第６リブ(56)、第７
リブ(57)、及び第８リブ(58)によって構成されている。
複数のリブ(51)〜(58)は、第１開口(21a)を通じて第１
流路(A)に流入する第１流体を主伝熱促進面(20a)に向か
って円滑且つ均等に導くように、第１開口(21a)を中心
として略放射状に配設されている。具体的には、各リブ
(51)〜(58)は、鉛直方向と時計回りになす角度αが、第
１リブ(51)から第８リブ(58)にいくに従って次第に増加
するように傾斜している。

【００４５】各リブ(51)〜(58)は、それぞれの長手方向
が第１開口(21a)の中心から略放射状に延びるように形
成されている。また、各リブ(51)〜(58)は、配設位置に
おける第１開口(21a)と主伝熱促進面(20a)との距離に応
じて、その長さがそれぞれ異なっている。例えば、第１
開口(21a)と伝熱促進面(20a)との距離が長い位置に設け
られた第１リブ(51)や第８リブ(58)は長く形成され、上
記距離が短い位置に設けられた第４リブ(54)は、最も短
く形成されている。具体的には、第１リブ(51)から第４
リブ(54)にいくに従ってリブの長さはいったん減少し、
第４リブ(54)から第８リブ(58)にいくに従ってリブの長
さは増加している。

【００４６】各リブ(51)〜(58)の幅は、第１リブ(51)か
ら第４リブ(54)にいくに従っていったん増加し、第４リ
ブ(54)から第８リブ(58)にいくに従って減少している。
その結果、リブ(51)〜(58)の中央側に位置する第４リブ
(54)の幅が最も太く、端側に位置する第１リブ(51)及び
第８リブ(58)の幅が最も細くなっている。言い換える
と、第１開口(21a)と第２開口(22a)とをつなぐ仮想線Ｍ
に近い中央部では、リブの幅が太くなっており、当該仮
想線Ｍから離れた両端部では、リブの幅が細くなってい
る。

【００４７】各リブ(51)〜(58)の間の間隔は、二相流の
流動特性を考慮に入れたうえで、不均一に設定されてい
る。つまり、複数のリブ(51)〜(58)は、二相状態で流入
した冷媒が主伝熱促進面(20a)に対して均等に導かれる
ように、不等間隔に配列されている。具体的には、中央
部のように、第１開口(21a)から流入した冷媒が本来的
に流れやすい箇所では、リブ間の間隔は狭くなってい
る。一方、両端部のように、本来的に冷媒が流れにくい
箇所では、リブ間の間隔は広くなっている。このことに
より、複数のリブ(51)〜(58)は、流れにくい箇所に対し
てはより多くの冷媒を案内すると同時に、流れやすい箇
所に対しては冷媒が過剰に流れることを抑制し、その結
果、偏流を抑制することとなる。なお、第７リブ(57)と
第８リブ(58)との間は、冷媒が最も流れにくいため、最
も広く形成されている。

【００４８】第２伝熱プレート(P2)の偏流抑制リブ(50
b),(60b)は、上記第１伝熱プレート(P1)の偏流抑制リブ
(50a),(60a)とその膨出方向が逆向きであり、その他の
構成は同様である。

【００４９】−熱交換動作− 次に、プレート型熱交換器(1)における第１流体と第２
流体との熱交換動作を説明する。ここでは、第１流体及
び第２流体は、熱交換に際して相変化を伴うフロン系の
冷媒、例えばＲ４０７Ｃを用いるものとする。

【００５０】図１に実線矢印で示すように、第１流入管
(4)から流入した低温の気液二相状態の第１冷媒は、第
１流入空間(8)を通じて各第１流路(A),(A),…に流入す
る。その際、第１流体は、偏流抑制リブ(50a),(50b)に
よって、主伝熱促進面(20a),(20b)に対して均等に導か
れる。一方、第２流入管(6)から流入した高温のガス状
態の第２冷媒は、第２流入空間(10)を通じて各第２流路
(B),(B),…に流入する。この際、第２流体も主伝熱促進
面(20a),(20b)に対して均等に導かれる。

【００５１】第１流路(A)を流れる第１冷媒と第２流路
(B)を流れる第２冷媒とは、伝熱プレート(P1),(P2)を介
して互いに熱交換を行い、第１冷媒は蒸発し、第２冷媒
は凝縮する。そして、蒸発してガス状態となった第１冷
媒は、第１流出空間(9)を経て、第１流出管(5)から流出
する。一方、凝縮して液状態となった第２冷媒は、第２
流出空間(11)を経て、第２流出管(7)から流出する。

【００５２】−本実施形態の効果− 本プレート型熱交換器(1)では、各流路(A),(B)の流入口
及び流出口の周りに偏流抑制リブ(50a),(50b),(60a),(6
0b)を設けたので、流路(A),(B)内の流体の偏流を抑制す
ることができる。そのため、各流体が各流路(A),(B)の
全体にわたって均等に流れるので、伝熱プレート(P1),
(P2)のほぼ全面において良好に熱交換を行わせることが
可能となる。従って、熱交換性能を向上させることがで
きる。

【００５３】特に、気液二相状態で流入する冷媒など
は、気相と液相との比重等の相違から、流路内で偏流が
生じ、良好に熱交換を行わせることが困難であった。し
かし、本プレート型熱交換器(1)によれば、偏流を抑制
することができるので、気液二相状態で流入する流体を
も良好に熱交換させることが可能となる。

【００５４】偏流抑制リブ(50a),(50b),(60a),(60b)を
構成する複数のリブ(51)〜(58)は、中央側のリブ(53)〜
(56)の間隔が端側のリブ(51),(52),(57),(58)の間隔よ
りも狭い不等間隔に配列されているので、中央部では流
体の流通路が狭くなる一方、端部では流体の流通路が広
くなる。そのため、中央部における流体の過剰な流通が
抑制されると共に、端部における流体の流通が促進され
る。従って、流体の偏流を確実に抑制することができ
る。

【００５５】上記複数のリブ(51)〜(58)は、端側のリブ
(51),(52),(57),(58)の長さが中央側のリブ(53)〜(56)
の長さよりも長く、各開口(21a),(21b)〜(24a),(24b)を
中心として放射状に形成されている。そのため、伝熱プ
レート(P1),(P2)の接合に際しての強度が増大し、熱交
換器が堅固に構成される。従って、信頼性及び耐久性が
向上する。

【００５６】＜その他の実施形態＞上記実施形態は、第
１流体及び第２流体を伝熱プレート(P1),(P2),(P3),(P
4)の対角線に沿って流す形態であったが、各流体の流通
形態はこれに限定されるものではない。例えば、図５に
示すように、第１開口(21)及び第３開口(23)をそれぞれ
第１流体の流入口及び流出口とし、第２開口(22)及び第
４開口(24)をそれぞれ第２流体の流入口及び流出口とし
てもよい。つまり、各流体の流入口及び流出口を、互い
に平行になるように形成してもよい。このような形態に
することにより、１種類の伝熱プレートを順次上下方向
を逆向きに重ね合わせていくだけでプレート型の熱交換
器を構成することが可能となる。この結果、伝熱プレー
トのプレスに必要なプレス型が１種類で足り、熱交換器
の製造コストを安価にすることが可能となる。

【００５７】なお、上記実施形態では、偏流抑制リブ(5
0a),(50b),(60a),(60b)の各リブ(51)〜(58)の幅は一定
ではなかったが、中央部のリブの間隔が端部のリブの間
隔よりも狭い形態であれば、各リブ(51)〜(58)の幅は一
定であってもよい。

【００５８】各リブ(51)〜(58)の長さは一定であっても
よい。

【００５９】また、複数のリブ(51)〜(58)は、流入口(2
1a),(21b),（23a),(23b)から流路(A),(B)の下流側に略
放射状に配設され、端側のリブ(51),(52),(57),(58)の
長さが中央側のリブ(53)〜(56)の長さよりも短く形成さ
れていてもよい。このような構成により、本来的に流体
が流れ込みにくい端側では流体の圧力損失が低減し、流
体が良好に導かれることになる。従って、流体の偏流を
より一層抑制することができる。

【００６０】偏流抑制リブ(50a),(50b),(60a),(60b)を
構成する複数のリブ(51)〜(58)は、８本に限定されるも
のではない。

【００６１】なお、第１流体及び第２流体は、Ｒ４０７
Ｃに限らず、他の冷媒であってもよい。また、第１流体
及び第２流体は、熱交換に際して相変化を伴わない流
体、例えば水やブライン等であってもよい。

【００６２】伝熱プレート(P1),(P2)のアスペクト比は
１．５に限定されるものではない。伝熱プレート(P1),
(P2)のアスペクト比を小さくすると、流路断面積が増加
する一方、流路長が小さくなる。そのため、流路内の流
体の圧力損失が低減する。その反面、アスペクト比を小
さくすると、流路内の流体の偏流が大きくなる傾向があ
る。しかし、本発明によれば、偏流が抑制されるので、
伝熱プレート(P1),(P2)のアスペクト比を小さくするこ
とが可能になる。具体的には、伝熱プレート(P1),(P2)
のアスペクト比を２以下に設定することができる。アス
ペクト比を１以上且つ２以下に設定することにより、偏
流を抑制する効果と圧力損失を低減する効果とを最も効
果的に発揮させることができる。

【００６３】

【発明の効果】以上のように、第１の発明によれば、流
入口の周りに設けた偏流抑制リブによって流体を流路に
均等に導くので、流路内の偏流を抑制することができ
る。そのため、流路の全域において熱交換を行わせるこ
とができ、熱交換性能を向上させることができる。

【００６４】第２の発明によれば、偏流抑制リブを構成
する複数のリブを、中央側のリブの間隔が端側のリブの
間隔よりも狭い不等間隔に配列したので、流体の流れや
すい中央部において流体の流通を抑制する一方、流体の
流れにくい端部において流体の流通を促進することがで
きる。そのため、流体を均等に流すことが可能となり、
流路内の偏流を確実に抑制することができる。

【００６５】第３の発明によれば、中央側のリブの幅を
端側のリブの幅よりも太く形成したので、容易に中央側
のリブの間隔を端側のリブの間隔よりも狭くすることが
できる。そのため、リブの本数を増やすことなく容易に
リブ間の間隔を設定することができる。

【００６６】第４の発明によれば、端側のリブの長さを
中央側のリブの長さよりも長く形成したので、伝熱プレ
ートの接合強度を増加させることができ、熱交換器の信
頼性及び耐久性を向上させることができる。

【００６７】第５の発明によれば、流体が流れ込みにく
い端側に対して流体を円滑に導くことが可能となる。そ
のため、流体の偏流を更に抑制することができる。

【００６８】第６の発明によれば、偏流が抑制されるの
で流体は伝熱促進面の全域を流通することになり、熱交
換性能を一層向上させることが可能となる。

【００６９】第７の発明によれば、気液二相状態の流体
は気相と液相との比重の相違により偏流を生じやすい性
質を有しているため、上記第１〜第６の発明による偏流
抑制の効果をより顕著に発揮させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係るプレート型熱交換器の分解斜視
図である。

【図２】第１伝熱プレートの正面図である。

【図３】第２伝熱プレートの正面図である。

【図４】偏流抑制リブの構成を示す伝熱プレートの一部
拡大正面図である。

【図５】他の実施形態に係るプレート型熱交換器の分解
斜視図である。

【図６】従来のプレート型熱交換器の分解斜視図であ
る。

【図７】従来のプレート型熱交換器の伝熱プレートの正
面図である。

【符号の説明】

(1) プレート型熱交換器 (20a) 主伝熱促進面 (21a) 第１開口 (22a) 第２開口 (12a) シール部 (30a) 補助伝熱促進面 (50a) 偏流抑制リブ (51)〜(58) 第１〜第８リブ (A) 第１流路 (B) 第２流路 (P1) 第１伝熱プレート (P2) 第２伝熱プレート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大久保 英作 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 (72)発明者 山田 勝彦 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 積層された複数の伝熱プレート(P1,P2)
   間に第１流路(A)または第２流路(B)が形成され、該第１
   流路(A)及び該第２流路(B)にそれぞれ第１流体及び第２
   流体を流通させ、該伝熱プレート(P1,P2)を介して該第
   １流体と第２流体とを熱交換させるプレート型熱交換器
   において、 各伝熱プレート(P1,P2)に形成された少なくとも一方の
   流路(A,B)の流入口(21a,21b,23a,23b)の周りには、該流
   入口(21a,21b,23a,23b)からの各流体を該各流路(A,B)に
   おいて均等に導く複数のリブ(51〜58)から成る偏流抑制
   リブ(50a,50b,60a,60b)が形成されていることを特徴と
   するプレート型熱交換器。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のプレート型熱交換器に
   おいて、 偏流抑制リブ(50a,50b,60a,60b)の複数のリブ(51〜58)
   は、中央側のリブ(53〜56)の間隔が端側のリブ(51,52,5
   7,58)の間隔よりも狭い不等間隔に配列されていること
   を特徴とするプレート型熱交換器。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のプレート型熱交換器に
   おいて、 偏流抑制リブ(50a,50b,60a,60b)のうちの中央側のリブ
   (53〜56)は、端側のリブ(51,52,57,58)よりも幅が太く
   形成されていることを特徴とするプレート型熱交換器。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか一つに記載のプ
   レート型熱交換器において、 偏流抑制リブ(50a,50b,60a,60b)の複数のリブ(51〜58)
   は、流入口(21a,21b,23a,23b)から流路(A,B)の下流側に
   略放射状に配設され、端側のリブ(51,52,57,58)の長さ
   が中央側のリブ(53〜56)の長さよりも長く形成されてい
   ることを特徴とするプレート型熱交換器。
5. 【請求項５】 請求項１〜３のいずれか一つに記載のプ
   レート型熱交換器において、 偏流抑制リブ(50a,50b,60a,60b)の複数のリブ(51〜58)
   は、流入口(21a,21b,23a,23b)から流路(A,B)の下流側に
   略放射状に配設され、端側のリブ(51,52,57,58)の長さ
   が中央側のリブ(53〜56)の長さよりも短く形成されてい
   ることを特徴とするプレート型熱交換器。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか一つに記載のプ
   レート型熱交換器において、 伝熱プレート(P1,P2)は略矩形状に形成され、 各流路(A,B)の流入口(21a,21b,23a,23b)及び流出口(22
   a,22b,24a,24b)は、それぞれ該伝熱プレート(P1,P2)の
   四隅部における対角する位置に設けられ、 上記伝熱プレート(P1,P2)の各流入口(21a,21b,23a,23b)
   及び流出口(22a,22b,24a,24b)の周りには、該伝熱プレ
   ート(P1,P2)の表側または裏側のいずれか一方に膨出
   し、隣り合う伝熱プレート(P1,P2)と当接することによ
   り第１流体の第２流路(B)への漏出及び第２流体の第１
   流路(A)への漏出を阻止するシール部(12a,12b〜15a,15
   b)が形成され、 上記伝熱プレート(P1,P2)のシール部(12a,12b〜15a,15
   b)の間には、上記各流体の流れに乱れを与えて熱交換を
   促進する伝熱促進面(20a,20b)が形成される一方、 偏流抑制リブ(50a,50b,60a,60b)は、上記シール部(12a,
   12b〜15a,15b)の周りに形成されていることを特徴とす
   るプレート型熱交換器。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれか一つに記載のプ
   レート型熱交換器において、 偏流抑制リブ(50a,50b)が設けられた流路(A)は、気液二
   相状態の流体が流入するように構成されていることを特
   徴とするプレート型熱交換器。