KR20230163482A - 열교환기용 플레이트, 열교환기용 플레이트 적층체, 및 마이크로 채널 열교환기 - Google Patents

열교환기용 플레이트, 열교환기용 플레이트 적층체, 및 마이크로 채널 열교환기 Download PDF

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KR20230163482A
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고사쿠 니시다
이쿠로 아카다
고지 에노키
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가부시끼가이샤 마에가와 세이사꾸쇼
고쿠리쓰다이가쿠호진 덴키쓰신다이가쿠
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Abstract

제1 열교환기용 플레이트는, 제1 개구에 의해 형성되는 입구 헤더와, 제2 개구에 의해 형성되는 출구 헤더와, 입구 헤더로부터 출구 헤더를 향하는 유체의 유로를 복수개의 병렬 유로로 나누도록, 입구 헤더와 출구 헤더 사이에 설치되는 복수의 칸막이 벽을 구비하고, 복수의 칸막이 벽 중 1개 이상의 칸막이 벽은, 1개 이상의 절결을 포함하고, 절결을 갖는 칸막이 벽을 사이에 두고 양측에 있는 한 쌍의 병렬 유로는 각각의 절결을 통해 서로 연통하고, 유체의 흐름 방향에 있어서의 입구 헤더와 1개 이상의 절결 사이의 제1 거리는, 흐름 방향에 있어서의 출구 헤더와 1개 이상의 절결 사이의 제2 거리보다 작다.

Description

열교환기용 플레이트, 열교환기용 플레이트 적층체, 및 마이크로 채널 열교환기
본 개시는, 열교환기용 플레이트, 열교환기용 플레이트 적층체, 및 마이크로 채널 열교환기에 관한 것이다.
공지의 열교환기용 플레이트 적층체는, 제1 유체가 흐르는 제1 유로를 형성하는 제1 플레이트와, 제1 유체와 열교환하기 위한 제2 유체가 흐르는 제2 유로를 형성하는 제2 플레이트를 구비한다. 제1 유로에 있어서 제1 유체의 편류를 억제하는 것은, 열교환기용 플레이트 적층체의 열통과율의 향상으로 이어진다. 이 점에 대하여, 예를 들면 특허문헌 1에서는, 제1 유로를 흐르는 제1 유체의 액상이 증발함으로써 기포가 발생하고, 제1 유체가 역류하는 결과, 제1 유로에 있어서 제1 유체의 편류가 발생하는 사상(事象)이 발견되고 있다. 이에 동문헌에서는, 제1 유로의 상류 측의 부위가 파형으로 형성되고, 또한, 하류 측의 부위가 직선 형상으로 형성된다. 이에 의해, 기포가 하류 측으로 흐르기 쉬워지고, 제1 유체의 편류가 억제된다.
일본국 특허공개 2019-020068호 공보
본원의 발명자들의 지견에 의하면, 상기 특허문헌에 있어서 제1 유체의 편류를 억제하는 일정한 효과가 발휘되지만, 추가적인 개선의 여지가 있다.
본 개시의 목적은, 높은 열통과율을 실현한 열교환기용 플레이트, 열교환기용 플레이트 적층체, 및 마이크로 채널 열교환기를 제공하는 것이다.
본 개시의 적어도 일 실시 형태에 따른 열교환기용 플레이트는,
제1 개구에 의해 형성되는 입구 헤더와,
제2 개구에 의해 형성되는 출구 헤더와,
상기 입구 헤더로부터 상기 출구 헤더를 향하는 유체의 유로를 복수개의 병렬 유로로 나누도록, 상기 입구 헤더와 상기 출구 헤더 사이에 설치되는 복수의 칸막이 벽
을 구비하고,
상기 복수의 칸막이 벽 중 1개 이상의 칸막이 벽은, 1개 이상의 절결을 포함하고,
상기 절결을 갖는 상기 칸막이 벽을 사이에 두고 양측에 있는 한 쌍의 상기 병렬 유로는 각각의 상기 절결을 통해 서로 연통하고,
상기 유체의 흐름 방향에 있어서의 상기 입구 헤더와 상기 1개 이상의 절결 사이의 제1 거리는, 상기 흐름 방향에 있어서의 상기 출구 헤더와 상기 1개 이상의 절결 사이의 제2 거리보다 작다.
본 개시의 적어도 일 실시 형태에 따른 열교환기용 플레이트 적층체는, 복수의 열교환기용 플레이트를 구비한다.
본 개시의 적어도 일 실시 형태에 따른 마이크로 채널 열교환기는, 복수의 열교환기용 플레이트 적층체를 구비한다.
본 개시에 의하면, 높은 열통과율을 실현한 열교환기용 플레이트, 열교환기용 플레이트 적층체, 및 마이크로 채널 열교환기를 제공할 수 있다.
도 1은, 일 실시 형태에 따른 마이크로 채널 열교환기의 개념적인 설명도이다.
도 2는, 일 실시 형태에 따른 마이크로 채널 열교환기의 별도의 개념적인 설명도이다.
도 3은, 도 2의 A-A선 화살표 방향에 있어서의 플레이트 적층체의 개념적인 단면도이다.
도 4는, 일 실시 형태에 따른 제1 열교환기용 플레이트의 개념적인 설명도이다.
도 5는, 일 실시 형태에 따른 제2 열교환기용 플레이트의 개념적인 설명도이다.
도 6은, 일 실시 형태에 따른 칸막이 벽 및 절결의 개념적인 확대도이다.
도 7은, 도 6의 B-B선 화살표 방향에 있어서의 칸막이 벽 및 절결의 개념적인 단면도이다.
도 8은, 다른 실시 형태에 따른 제1 열교환기용 플레이트의 개념적인 설명도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 개시의 몇 가지 실시 형태에 대하여 설명한다. 단, 실시 형태로서 기재되어 있거나 또는 도면에 나타내어져 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대적 배치 등은, 본 개시의 범위를 이것으로 한정하는 취지가 아니고, 단순한 설명예에 지나지 않는다.
예를 들면, 「어느 방향으로」, 「어느 방향을 따라」, 「평행」, 「직교」, 「중심」, 「동심」 혹은 「동축」 등의 상대적 혹은 절대적인 배치를 나타내는 표현은, 엄밀하게 그와 같은 배치를 나타낼 뿐만 아니라, 공차, 혹은, 같은 기능이 얻어지는 정도의 각도나 거리로 상대적으로 변위되어 있는 상태도 나타내는 것으로 한다.
예를 들면, 「동일」, 「동일하다」 및 「균질」 등의 사물이 동일한 상태인 것을 나타내는 표현은, 엄밀하게 동일한 상태를 나타낼 뿐만 아니라, 공차, 혹은, 같은 기능이 얻어지는 정도의 차가 존재하고 있는 상태도 나타내는 것으로 한다.
예를 들면, 사각 형상이나 원통 형상 등의 형상을 나타내는 표현은, 기하학적으로 엄밀한 의미로의 사각 형상이나 원통 형상 등의 형상을 나타낼 뿐만 아니라, 같은 효과가 얻어지는 범위에서, 요철부나 모따기부 등을 포함하는 형상도 나타내는 것으로 한다.
한편, 하나의 구성 요소를 「구비하다」, 「포함하다」, 또는, 「갖는다」라는 표현은, 다른 구성 요소의 존재를 제외하는 배타적인 표현은 아니다.
또한, 동일한 구성에 대해서는 같은 부호를 붙이고 설명을 생략하는 경우가 있다.
＜1. 마이크로 채널 열교환기(1)의 개요＞
도 1~도 5를 참조하여, 본 개시의 일 실시 형태에 따른 마이크로 채널 열교환기(1)(이하, 간단히 「열교환기(1)」라고 하는 경우가 있다)의 개요를 예시한다. 도 1은, 일 실시 형태에 따른 열교환기(1)의 개념적인 설명도이다. 도 2는, 일 실시 형태에 따른 열교환기(1)의 별도의 개념적인 설명도이다. 도 3은, 도 2의 A-A선 화살표 방향에 있어서의 플레이트 적층체(30)의 개념적인 단면도이다. 도 4는, 일 실시 형태에 따른 제1 열교환기용 플레이트(31)의 개념적인 설명도이다. 도 5는, 일 실시 형태에 따른 제2 열교환기용 플레이트(32)의 개념적인 설명도이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 본 개시의 일 실시 형태에 따른 열교환기(1)는, 제1 유체(F1)가 순환하기 위한 1차 냉매 회로(11)와, 제2 유체(F2)가 순환하기 위한 2차 냉매 회로(12)를 포함하는 냉동 사이클에 장착된다. 본 실시 형태에서는, 기액 2상 상태로 열교환기(1)에 유입되는 제1 유체(F1)와, 제1 유체(F1)보다 고온의 포화 온도를 가지는 기상 상태로 열교환기(1)에 유입되는 제2 유체(F2)가 서로 열교환한다. 제1 유체(F1)는, 열교환에 의해 가열·비등·증발되어 열교환기(1)로부터 유출되고, 1차 냉매 회로(11)를 1차 냉매로서 순환하는 과정에서 기액 2상 상태로 되돌아간다. 상세한 도시는 생략하지만, 본 예의 1차 냉매 회로(11)는, 압축기, 응축기, 및 팽창 밸브 등을 구비하고, 팽창 밸브에 의해 팽창한 기액 2상 상태의 제1 유체(F1)가 열교환기(1)에 유입된다. 한편, 제2 유체(F2)는, 열교환에 의해 냉각되어 비교적 저온의 액상 상태로 열교환기(1)로부터 유출되고, 2차 냉매 회로(12)를 2차 냉매로서 순환하는 과정에서 다른 열 매체를 냉각한다. 본 예의 2차 냉매 회로(12)는, 수액기(리시버), 펌프, 및 냉각기 등을 구비한다. 냉각기는, 제2 유체(F2)와, 냉동고의 고(庫) 내를 순환하는 공기 등의 열 매체를 열교환시키도록 구성되어도 된다. 냉각기에서 열교환하여 증발한 제2 유체(F2)는 기상 상태로 열교환기(1)로 되돌아온다. 또한 일례로서, 제1 유체(F1)는 기상 또는 액상의 NH3이고, 또한, 제2 유체(F2)는 기상 또는 액상의 CO2이지만, 제1 유체(F1)와 제2 유체(F2)는 상기 이외의 냉매여도 되고, 제2 유체(F2)는 브라인 등의 상변화를 하지 않는 액체여도 된다.
본 개시의 일 실시 형태에 따른 열교환기(1)는, 적층된 복수의 플레이트(35)와, 복수의 플레이트(35)를 양측에서 사이에 끼우는 한 쌍의 엔드 플레이트(37, 38)를 포함하는 플레이트 적층체(30)를 구비한다. 플레이트 적층체(30)에 포함되는 이들 플레이트는, 일례로서 확산 접합에 의해 서로 접속되어 있다.
도 1, 도 2에 나타내는 바와 같이, 엔드 플레이트(37)에는, 팽창 밸브를 경유한 기액 2상 상태의 제1 유체(F1)를 플레이트 적층체(30)에 공급하는 제1 공급관(51)과, 제1 유체(F1)를 배출하는 제1 배출관(59)이 접합되어 있다. 제1 공급관(51) 및 제1 배출관(59)은, 각각, 적층된 복수의 플레이트(35) 각각에 형성되는 제1 연통구(41) 및 제2 연통구(42)와 연통한다.
또한 엔드 플레이트(37)에는, 냉각기로부터 공급되는 비교적 고온의 기상 상태에 있는 제2 유체(F2)를 플레이트 적층체(30)에 공급하는 제2 공급관(52)과, 비교적 저온의 액상 상태에 있는 제2 유체(F2)를 리시버를 향해 배출하기 위한 제2 배출관(57)이 설치된다. 제2 공급관(52)과 제2 배출관(57)은, 각각, 적층된 복수의 플레이트(35) 각각에 형성되는 제3 연통구(43) 및 제4 연통구(44)와 연통한다.
도 2, 도 3을 참조하여, 본 실시 형태의 복수의 플레이트(35)의 구성에 대한 설명을 계속한다. 복수의 플레이트(35)의 내부에서는, 제1 연통구(41)로부터 공급되는 제1 유체(F1)가 흐르는 복수개의 병렬 유로(318)와, 제3 연통구(43)로부터 공급되는 제2 유체(F2)가 흐르는 복수개의 병렬 유로(328)가 형성되어 있다. 복수개의 병렬 유로(318)와 복수개의 병렬 유로(328)는, 서로 나눠져 있다.
구체적으로는, 한 쌍의 엔드 플레이트(37, 38)에 의해 사이에 끼워지는 복수의 플레이트(35)는, 적층 방향을 따라 번갈아 배치되는 복수의 제1 열교환기용 플레이트(31) 및 복수의 제2 열교환기용 플레이트(32)와, 복수의 칸막이 플레이트(33)를 포함한다. 제1 열교환기용 플레이트(31) 및 제2 열교환기용 플레이트(32)는, 각각, 적층 방향의 양측에서 한 쌍의 칸막이 플레이트(33)에 의해 사이에 끼워진다. 즉, 복수의 플레이트(35)에서는 적층 방향의 일방 측으로부터 순서대로, 제1 열교환기용 플레이트(31), 칸막이 플레이트(33), 제2 열교환기용 플레이트(32), 및 칸막이 플레이트(33)가 순서대로 배치되는 구성이 채용된다. 이하, 이들 3종의 플레이트를 총칭하는 경우에 간단히 「플레이트(35)」라고 하고, 플레이트(35)의 두께 방향을 「플레이트 두께 방향」이라고 하는 경우가 있다. 플레이트 두께 방향은, 플레이트 적층체(30)의 적층 방향과 일치한다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 제1 열교환기용 플레이트(31)는, 제1 연통구(41)를 포함하는 제1 개구(111)에 의해 형성되는 입구 헤더(311)와, 제2 연통구(42)를 포함하는 제2 개구(122)에 의해 형성되는 출구 헤더(312)와, 입구 헤더(311)와 출구 헤더(312) 사이에 설치되는 복수개의 칸막이 벽(315)을 구비한다. 복수개의 칸막이 벽(315)은, 각각, 입구 헤더(311)와 출구 헤더(312)를 향하는 제1 유체(F1)의 유로를 복수개의 병렬 유로(318)로 나누도록 설치된다. 본 예의 각 칸막이 벽(315)은, 입구 헤더(311)로부터 출구 헤더(312)와의 사이에서 직선 형상으로 연장된다. 이하의 설명에서는, 칸막이 벽(315)의 연장 방향을 「제1 유체(F1)의 흐름 방향」이라고 하고, 복수의 칸막이 벽(315)이 늘어서는 방향을 「병렬 유로(318)의 폭 방향」이라고 하는 경우가 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 이미 서술한 바와 같이, 제1 열교환기용 플레이트(31)는 한 쌍의 칸막이 플레이트(33)에 의해 사이에 끼워져 있다(도 3 참조). 따라서, 병렬 유로(318)는, 복수개의 칸막이 벽(315)과 한 쌍의 칸막이 플레이트(33)에 의해 규정된다. 또, 본 실시 형태의 입구 헤더(311)는, 하류 측을 향할수록 유로 폭이 좁아지도록 구성되지만, 다른 실시 형태에 따른 입구 헤더(311)는, 상류 측의 유로 폭과 하류 측의 유로 폭이 같아지도록 구성되어도 된다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 제2 열교환기용 플레이트(32)는, 제3 연통구(43)를 포함하는 제1 개구(221)에 의해 형성되는 입구 헤더(321)와, 제4 연통구(44)를 포함하는 제2 개구(222)에 의해 형성되는 출구 헤더(322)와, 입구 헤더(321)와 출구 헤더(322) 사이에 설치되는 복수개의 칸막이 벽(325)을 구비한다. 복수개의 칸막이 벽(325)은, 각각, 입구 헤더(321)와 출구 헤더(322)를 향하는 제2 유체(F2)의 유로를 복수개의 병렬 유로(328)로 나누도록 설치된다. 본 예의 각 칸막이 벽(325)은, 입구 헤더(321)로부터 출구 헤더(322)와의 사이에서 구부러지고 또한 직선 형상으로 연장된다. 이하의 설명에서는, 칸막이 벽(325)의 연장 방향을 「제2 유체(F2)의 흐름 방향」이라고 하고, 복수의 칸막이 벽(325)이 늘어서는 방향을 「병렬 유로(328)의 폭 방향」이라고 하는 경우가 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 이미 서술한 바와 같이, 제2 열교환기용 플레이트(32)는 한 쌍의 칸막이 플레이트(33)에 의해 사이에 끼워져 있다(도 3 참조). 따라서, 병렬 유로(328)는, 복수개의 칸막이 벽(315)과 한 쌍의 칸막이 플레이트(33)에 의해 규정된다.
도 1~도 5를 참조하여 설명한 상기 구조를 갖는 열교환기(1)에서의 제1 유체(F1)와 제2 유체(F2)의 열교환은, 이하와 같이 행해진다. 입구 헤더(311)로부터 복수의 병렬 유로(318)에 유입되는 제1 유체(F1)는, 입구 헤더(321)로부터 복수의 병렬 유로(328)에 유입되는 제2 유체(F2)와, 칸막이 플레이트(33)를 통해 열교환을 행한다. 기액 2상 상태로 유입된 제1 유체(F1)는, 제1 유체(F1)의 흐름 방향의 하류 측을 향함에 따라 가열되고, 기화한 상태로 출구 헤더(312)로부터 제1 배출관(59)을 경유하여 열교환기(1)로부터 배출된다. 한편, 비교적 고온의 기상 상태로 유입된 제2 유체(F2)는, 제2 유체(F2)의 흐름 방향의 하류 측을 향함에 따라 냉각·응축되고, 비교적 저온의 액상 상태로 출구 헤더(322)로부터 제2 배출관(57)을 경유하여 열교환기(1)로부터 배출된다.
＜2. 제1 열교환기용 플레이트(31)의 구성의 상세＞
도 4, 도 6, 및 도 7을 참조하여, 본 개시의 일 실시 형태에 따른 제1 열교환기용 플레이트(31)의 상세를 예시한다. 도 6은, 일 실시 형태에 따른 칸막이 벽(315) 및 절결(314)의 개념적인 확대도이다. 도 7은, 도 6의 B-B선 화살표 방향에 있어서의 칸막이 벽(315) 및 절결(314)의 개념적인 단면도이다.
＜2-1. 연결부(317)와 절결(314)의 구조＞
도 6에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태의 제1 열교환기용 플레이트(31)는, 복수의 칸막이 벽(315)을 연결하는 적어도 1개의 연결부(317)를 구비한다. 본 실시 형태에서는, 모든 칸막이 벽(315)이 각각, 어느 하나의 연결부(317)에 연결되지만, 연결부(317)가 개재되지 않는 2개 이상의 칸막이 벽(315)이 설치되어도 된다.
본 실시 형태에서는, 복수의 칸막이 벽(315) 중 1개 이상의 칸막이 벽(315)은, 제1 유체(F1)의 흐름 방향에 있어서의 연결부(317)의 위치에 있어서 절결(314)을 갖는다. 절결(314)은, 병렬 유로(318)의 폭 방향에 있어서 연결부(317)와 나란히 늘어선다. 본 예에서는, 모든 칸막이 벽(315) 각각에 절결(314)이 형성된다. 또, 본 실시 형태에서는, 절결(314)을 갖는 칸막이 벽(315)을 사이에 두고 양측에 있는 한 쌍의 병렬 유로(318)는, 절결(314)을 통해 서로 연통한다. 즉, 한 쌍의 병렬 유로(318)에 연통하는 연통로(316)가 절결(314)에 의해 규정된다.
따라서, 도 4의 확대도에 예시되는 바와 같이, 제1 유체(F1)는, 절결(314)에 의해 규정되는 연통로(316)를 통해, 복수의 병렬 유로(318) 사이를 이동할 수 있다. 복수의 병렬 유로(318) 각각을 흐르는 제1 유체(F1)의 혼합과 분기가 일어나므로, 복수의 병렬 유로(318)에 있어서의 제1 유체(F1)의 유동 양상을 균등화할 수 있다. 이에 의해, 예를 들면 병렬 유로(318)의 하류 측에 있어서, 액상의 제1 유체(F1)가 소실되는 드라이 아웃이 국소적으로 발생하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 제1 열교환기용 플레이트(31)는 높은 열통과율을 실현할 수 있다. 또, 연결부(317)가 설치됨으로써, 제1 열교환기용 플레이트(31)의 조립 전 및 조립 시에 있어서의 칸막이 벽(315)의 변형과 위치 어긋남을 억제할 수 있다. 특히, 제1 열교환기용 플레이트(31) 등의 플레이트 적층체(30)를 구성하는 플레이트에 확산 접합이 행해질 때, 가열 개시 직후에는 균등한 가열을 하지 못하여, 플레이트에 온도 구배가 생긴다. 그 결과, 온도 구배에 기인하는 팽창 차에 의해 칸막이 벽(315)이 변형될 우려가 있지만, 본 실시 형태에서는, 연결부(317)가 설치됨으로써, 상기 변형을 억제할 수 있다.
본 개시의 일 실시 형태에 따른 연결부(317)를 제작하기 위한 가공 방법은, 예를 들면 이하와 같다(도 6, 도 7 참조). 처음에, 병렬 유로(318)가 형성되도록, 제1 열교환기용 플레이트(31)를 제작하기 위한 플레이트 형상의 기재(基材)에 양면 에칭 처리가 실시된다. 그리고, 연결부(317)의 설치 장소에만, 양면 에칭 처리를 대신하여 하프 에칭 처리가 실시되고, 이에 의해 연결부(317)가 형성된다. 따라서, 플레이트 두께 방향에 있어서, 복수의 칸막이 벽(315) 각각의 양단 중 일방 측에 있는 각각의 일단(315A)에만, 연결부(317)는 접속된다. 따라서, 연결부(317)는, 병렬 유로(318)를 부분적으로 막는 교축부로서 기능할 수 있다. 또한, 도 7의 예에서는, 칸막이 벽(315) 중에서 플레이트 두께 방향의 대략 중심에서 일단(315A)까지의 부위가, 연결부(317)에 연결된다.
발명자들의 추찰에 의하면, 병렬 유로(318)에 흐르는 제1 유체(F1)의 압력은 크게 변동하는 경우가 있다. 예를 들면, 액상의 제1 유체(F1)가 비등함에 따른 압력 변동(도 4의 하측의 확대도에서는, 기포를 부호 Bu에 의해 나타낸다), 제1 유체(F1)의 건조도의 차이에 의해 압력 차의 차이가 발생하는 경우가 있다. 이 경우, 제1 유체(F1)의 편류가 발생하기 쉬워진다.
이 점에 대하여, 상기 구성에 의하면, 연결부(317)가, 플레이트 두께 방향에 있어서의 각 칸막이 벽(315)의 양단 중 일방 측에 있는 일단(315A)에만 연결된다. 따라서, 연결부(317)는, 병렬 유로(318)를 부분적으로 막는 교축부로서도 기능한다. 이에 의해, 연결부(317)에 있어서 적당한 압력 손실이 발생하고, 상기와 같은 압력 변동에 기인한 복수개의 병렬 유로(318) 간에 있어서의 압력의 차이를 작게 할 수 있다.
따라서, 절결(314)에 의해 규정되는 연통로(316)를 제1 유체(F1)가 흐르기 쉬워지므로, 복수개의 병렬 유로(318)에 있어서의 제1 유체(F1)의 편류를 억제할 수 있다. 따라서, 제1 열교환기용 플레이트(31)는, 높은 열통과율을 달성할 수 있다.
도 6, 도 7에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태의 절결(314)은, 복수의 칸막이 벽(315) 중 플레이트 두께 방향에 있어서의 타방 측의 단인 타단(315B)에 형성된다. 절결(314)의 절결 바닥(309)과, 연결부(317)의 타방 측의 면(317F)은, 플레이트 두께 방향에 있어서 같은 위치에 있다. 즉, 연결부(317)의 면(317F)과 절결 바닥(309)은 직접적으로 연결된다. 상기 구성에 의하면, 절결(314)에 의해 규정되는 연통로(316)를 통과한 제1 유체(F1)는, 연결부(317)의 타방 측의 면(317F)을 타고 병렬 유로(318)에 유입될 수 있다. 제1 유체(F1)가 연결부(317)를 경유함으로써, 연통로(316)로부터 병렬 유로(318)를 향하는 제1 유체(F1)의 혼합과 분기가 발생하므로, 복수개의 병렬 유로(318)에 있어서의 제1 유체(F1)의 편류를 억제할 수 있어, 제1 열교환기용 플레이트(31)는, 높은 열통과율을 달성할 수 있다.
또, 도 6에 나타내는 바와 같이, 연결부(317) 중 제1 유체(F1)의 흐름 방향에 있어서의 상류단(399)은, 하류 측을 향하여 원호 형상으로 패인다. 상기 구성에 의하면, 제1 유체(F1)의 흐름 방향을 따라 제1 유체(F1)가 연결부(317)를 통과할 때에 발생하는 압력 손실이 과대해지는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해, 칸막이 벽(315)의 연장 방향을 따른 제1 유체(F1)의 흐름의 박리가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 압력 손실의 증가를 억제할 수 있다.
＜2-2. 절결(314)(연통로(316))의 배치예＞
도 4를 참조하여, 절결(314)의 배치예를 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는, 절결(314)과 연결부(317)가 제1 유체(F1)의 흐름 방향에 있어서 서로 같은 위치에 배치되는 실시 형태를 예시하지만, 절결(314)과 연결부(317)의 흐름 방향에 있어서의 위치는 상이해도 된다.
본 실시 형태에서는, 병렬 유로(318)의 폭 방향으로 배열되는 복수의 절결(314)이, 제1 유체(F1)의 흐름 방향을 따라 4열 배치된다. 4열의 절결(314) 중에서, 가장 상류 측에 있는 열의 절결(314)은 제1 절결(314A)이며, 가장 하류 측에 있는 열의 절결(314)은 제2 절결(314B)이다. 그리고, 제1 유체(F1)의 흐름 방향에 있어서 제2 절결(314B)과 서로 이웃하는 절결(314)이 제3 절결(314C)이며, 제1 절결(314A) 및 제3 절결(314C) 각각과 서로 이웃하는 절결(314)이 제4 절결(314D)이다. 즉, 복수의 절결(314)은, 상류 측부터 순서대로, 복수의 제1 절결(314A)(1열째), 복수의 제4 절결(314D)(2열째), 복수의 제3 절결(314C)(3열째), 복수의 제2 절결(314B)(4열째)를 구비한다. 제1 절결(314A)에 의해 규정되는 연통로(316)는, 제1 연통로(316A)이다. 마찬가지로, 제2 절결(314B), 제3 절결(314C), 및 제4 절결(314D)에 의해 규정되는 연통로(316)는, 각각, 제2 연통로(316B), 제3 연통로(316C), 및 제4 연통로(316D)이다. 또한, 본 실시 형태에서는 일례로서, 제1 절결(314A), 제2 절결(314B), 제3 절결(314C), 및 제4 절결(314D) 각각의 개수는 서로 동일하다.
본 실시 형태에서는, 제1 유체(F1)의 흐름 방향에 있어서의 입구 헤더(311)와 1개 이상의 절결(314) 사이의 제1 거리는, 제1 유체(F1)의 흐름 방향에 있어서의 출구 헤더(312)와 1개 이상의 절결(314) 사이의 제2 거리보다 작다. 보다 구체적인 일례로서, 제1 거리는, 입구 헤더(311)에서 제1 절결(314A)의 중앙까지의 최단 거리(치수 L1)이며, 제2 거리는, 출구 헤더(312)에서 제2 절결(314B)의 중앙까지의 최단 거리(치수 L2)이다. 상기 구성에 의하면, 제1 거리가 제2 거리보다 짧으므로, 제1 절결(314A)에 의해 규정되는 제1 연통로(316A)(연통로(316))가, 입구 헤더(311)에 가까워진다. 이에 의해, 입구 헤더(311)와 제1 절결(314A) 사이에 있어서, 제1 유체(F1)의 액상의 비등에 의한 기포의 발생, 또는 기포의 성장이 일어나도, 이 기포를 제1 절결(314A)에 의해 형성되는 제1 연통로(316A)로 이끌 수 있다. 따라서, 기포가 입구 헤더(311)로 역류하는 것에 기인하는, 복수개의 병렬 유로(318)에 있어서의 제1 유체(F1)의 편류가 억제되어, 높은 열통과율을 실현한 제1 열교환기용 플레이트(31)를 제공할 수 있다.
또한, 다른 실시 형태에서는, 절결(314)은, 제1 절결(314A), 제2 절결(314B), 제3 절결(314C), 또는 제4 절결(314D) 중 적어도 어느 하나를 포함하지 않아도 된다. 예를 들면, 제2 절결(314B), 제3 절결(314C), 및 제4 절결(314D)이 형성되지 않는 실시 형태에서는, 제2 거리는, 제1 절결(314A)로부터 출구 헤더(312)와의 사이의 거리(치수 M)가 된다. 이 경우에도, 상기한 이점은 얻어진다. 마찬가지로, 제2 절결(314B), 제3 절결(314C), 및 제4 절결(314D) 중에서 제3 절결(314C)과 제4 절결(314D)만이 형성되는 실시 형태에서는, 제2 거리는, 제3 절결(314C)에서 출구 헤더(312)까지의 사이의 거리가 된다.
또 본 실시 형태에서는, 1개 이상의 절결(314)은, 복수의 칸막이 벽(315) 각각에 포함되며, 제1 유체(F1)의 흐름 방향에 있어서 서로 같은 위치에 배치되는 복수의 제1 절결(314A)을 구비한다. 따라서, 제1 절결(314A)에 의해 규정되는 연통로(316)인 제1 연통로(316A)는, 병렬 유로(318)의 폭 방향으로 늘어선다. 상기 구성에 의하면, 복수개의 병렬 유로(318) 중 어느 하나에 있어서 기포가 발생해도, 어느 하나의 제1 연통로(316A)에 유입될 수 있으므로, 제1 유체(F1)의 편류를 억제할 수 있고, 기포의 입구 헤더(311)로의 역류를 억제할 수 있다.
또 본 실시 형태에서는, 제1 거리(도 4의 예에서는 치수 L1)는, 병렬 유로(318)의 전체 길이(치수 K)에 대해 0%를 상회하고 또한 10% 미만이며, 보다 바람직하게는 0%를 상회하고 5% 이하이다. 이 구성에 의해 초래되는 작용은 이하와 같다. 상기 구성에 의하면, 제1 거리는, 병렬 유로(318)의 전체 길이에 대해 0%를 상회하고 또한 10% 미만이므로, 입구 헤더(311)로부터 복수개의 병렬 유로(318) 각각에 유입된 지 얼마 안 된 제1 유체(F1)가, 제1 절결(314A)에 의해 형성되는 제1 연통로(316A)를 통해 혼류한다. 즉, 제1 연통로(316A)는, 입구 헤더(311)와 유사한 기능을 하게 되고, 입구 헤더(311)로부터 병렬 유로(318)에 유입된 제1 유체(F1)는, 각 병렬 유로(318)의 교축부를 통과하여, 하류 측을 향해 공급된다. 또한 제1 연통로(316A) 내에서는, 입구 헤더(311)와 같은 오른쪽 방향(일방향)의 흐름이 없고, 양 방향의 흐름을 가능하게 하기 때문에, 복수의 병렬 유로(318)에 있어서 기액의 비율(건조도)의 편차가 있어도, 그것을 해소하도록 제1 연통로(316A) 내에서 제1 유체(F1)의 혼합과 재분배를 행할 수 있다. 또, 병렬 유로(318)에 있어서 제1 유체(F1)의 기포가 발생하고 역류가 일어나는 경우여도, 제1 연통로(316A)에 있어서 입구 헤더(311)로부터의 흐름과 혼합되고, 재분배되어 병렬 유로(318)에 공급된다. 따라서, 복수개의 병렬 유로(318)의 상류 측에 있어서의 제1 유체(F1)의 건조도를 균등화시킬 수 있고, 제1 유체(F1)의 편류를 억제할 수 있다. 따라서, 높은 열통과율을 실현한 제1 열교환기용 플레이트(31)를 제공할 수 있다.
또 본 실시 형태의 제1 열교환기용 플레이트(31)는, 제1 절결(314A)보다 하류 측에 위치하며, 제1 유체(F1)의 흐름 방향에 있어서 제1 절결(314A)과 서로 이웃하는 1개 이상의 인접 절결(313)을 구비한다. 본 예에서는, 제4 절결(314D)이 인접 절결(313)에 해당한다. 그리고, 입구 헤더(311)와 인접 절결(313) 사이의 최단 거리인 인접 거리(치수 A)가 병렬 유로(318)의 전체 길이에 대해 25% 이상 또한 90% 미만이 된다. 이 인접 거리는, 병렬 유로(318)의 전체 길이에 대해 25% 이상 또한 35% 미만인 것이 보다 바람직하다.
제1 절결(314A)과 인접 절결(313)이, 흐름 방향에 있어서 서로 지나치게 근접하면, 인접 절결(313)에 의해 형성되는 연통로(316)(본 예에서는 제4 연통로(316D))에서의 제1 유체(F1)의 유동이 과잉하게 약해지고, 복수개의 병렬 유로(318) 사이에 있어서의 제1 유체(F1)의 혼류가 일어나기 어려워진다. 이 점에 대하여, 상기 구성에 의하면, 제1 절결(314A)과 인접 절결(313)이 적당히 서로 떨어지므로, 연통로(316)에서의 제1 유체(F1)의 유동을 적정화할 수 있어, 복수개의 병렬 유로(318)에 있어서의 제1 유체(F1)의 혼합을 촉진할 수 있다. 따라서, 높은 열통과율을 실현한 열교환기용 플레이트를 실현할 수 있다.
또한, 본 개시는 제4 절결(314D)이 인접 절결(313)에 해당하는 실시 형태로 한정되지 않는다. 제2 절결(314B), 제3 절결(314C), 또는 제4 절결(314D) 중에서, 제4 절결(314D)이 형성되지 않는 실시 형태에서는, 제3 절결(314C)이 제1 절결(314A)과 제1 유체(F1)의 흐름 방향에 있어서 서로 이웃하는 인접 절결(313)에 해당한다. 이 경우의 상기 인접 거리는, 병렬 유로(318)의 전체 길이에 대해 50% 이상 60% 미만인 것이 바람직하다.
본 실시 형태에서는, 상술한 바와 같이, 1개 이상의 절결(314)은, 제1 절결(314A)과 제2 절결(314B)을 구비한다. 상기 구성에 의하면, 제1 절결(314A)보다 하류 측에 있는 제2 절결(314B)에 의해 형성되는 연통로(316)인 제2 연통로(316B)를 통해, 제1 유체(F1)가 복수개의 병렬 유로(318) 사이를 흐를 수 있다. 따라서, 제1 유체(F1)가 복수개의 병렬 유로(318) 사이에서 적당히 혼류할 수 있다. 따라서, 복수개의 병렬 유로(318) 사이에 있어서의 제1 유체(F1)의 편류를 억제할 수 있어, 열교환기용 플레이트는 높은 열통과율을 달성할 수 있다.
본 실시 형태의 제2 거리(도 4의 예에서는 치수 L2)는, 병렬 유로(318)의 전체 길이에 대해, 10% 이상 또한 35% 이하이다. 발명자들의 지견에 의하면, 입구 헤더(311)에 기액 2상 상태의 제1 유체(F1)가 공급되도록 제1 열교환기용 플레이트(31)가 사용되는 경우, 복수개의 병렬 유로(318)의 상류 측에서는, 병렬 유로(318)에 따라 건조도의 차이가 나타나는 경향이 있다. 특히 입구 헤더(311)를 형성하는 제1 개구(111) 중에서 상류 측의 부위(제1 연통구(41)에 가까운 부위)와 접속하는 병렬 유로(318)에서는 제1 유체(F1)의 건조도가 커지는 경향이 있고, 당해 병렬 유로(318)의 흐름 방향의 하류 측에서는 드라이 아웃이 발생하기 쉬워지는 경향이 된다. 한편, 병렬 유로(318)를 흐르는 액상의 제1 유체(F1)의 액막은 얇은 것이 높은 열통과율이 발휘된다. 따라서, 드라이 아웃이 발생할 수 있는 병렬 유로(318)에 별도의 병렬 유로(318)로부터 제1 유체(F1)가 유입되는 위치는, 드라이 아웃이 발생할 수 있는 위치에 대해 근접하는 것이 바람직하다. 이 점에 대하여, 상기 구성에 의하면, 제2 절결(314B)에 의해 규정되는 제2 연통로(316B)가 출구 헤더(312)로부터 적당히 떨어짐으로써, 드라이 아웃의 발생이 예상되는 영역보다 약간 상류 측에서, 제1 유체(F1)의 혼류가 촉진된다. 따라서, 제1 열교환기용 플레이트(31)는, 열통과율의 저하를 억제하면서, 제1 유체(F1)의 드라이 아웃을 효과적으로 억제할 수 있다.
이미 서술한 바와 같이, 본 실시 형태의 절결(314)은, 추가로, 1개 이상의 제3 절결(314C)을 구비한다. 제3 절결(314C)은, 제1 절결(314A)과 제2 절결(314B) 사이에 위치하고, 제1 유체(F1)의 흐름 방향에 있어서 제2 절결(314B)과 서로 이웃한다. 입구 헤더(311)와 제3 절결(314C) 사이의 거리(치수 B)는, 병렬 유로(318)의 전체 길이에 대해, 50% 이상 또한 60% 미만이다. 상기 구성에 의하면, 제3 절결(314C)에 의해 형성되는 연통로(316)인 제3 연통로(316C)를 통해, 복수개의 병렬 유로(318) 사이에서 제1 유체(F1)는 혼류한다. 제1 유체(F1)가 혼류할 기회가 증대되는데다, 제1 절결(314A)과 제3 절결(314C)이, 적당히 서로 떨어져 있으므로, 제3 연통로(316C)에 있어서의 제1 유체(F1)의 유동을 확보할 수 있어, 복수개의 병렬 유로(318) 사이에서의 제1 유체(F1)의 혼류를 더 효과적으로 촉진할 수 있다.
이미 서술한 바와 같이, 본 실시 형태의 절결(314)은, 1개 이상의 제4 절결(314D)을 구비한다. 제4 절결(314D)은, 제1 절결(314A)과 제2 절결(314B) 사이에 위치하고, 제1 유체(F1)의 흐름 방향으로 제1 절결(314A)과 서로 이웃한다. 그리고, 입구 헤더(311)와 제4 절결(314D) 사이의 최단의 거리(치수 A)는, 병렬 유로(318)의 전체 길이에 대해 25% 이상 또한 35% 미만이다. 상기 구성에 의하면, 제1 절결(314A)과 제2 절결(314B) 사이에 있는 제4 절결(314D)에 의해 형성되는 연통로(316)인 제4 연통로(316D)를 통해, 복수개의 병렬 유로(318) 사이에서 제1 유체(F1)는 혼류한다. 제1 유체(F1)가 혼류할 기회가 증대되는데다, 제1 절결(314A)과 제4 절결(314D)이, 적당히 서로 떨어져 있으므로, 제4 연통로(316D)에 있어서의 제1 유체(F1)의 유동을 확보할 수 있어, 복수개의 병렬 유로(318) 사이에서의 제1 유체(F1)의 혼류를 더 효과적으로 촉진할 수 있다.
＜3. 제2 열교환기용 플레이트(32)의 구성의 상세＞
도 5를 참조하여, 제2 열교환기용 플레이트(32)의 구성의 상세를 예시한다. 제2 열교환기용 플레이트(32)는, 제1 열교환기용 플레이트(31)와 동일한 구성을 갖는다. 구체적으로는, 제2 열교환기용 플레이트(32)는, 제1 개구(221)에 형성되는 입구 헤더(321)와, 제2 개구(222)에 의해 형성되는 출구 헤더(322)와, 입구 헤더(321)와 출구 헤더(322) 사이에 설치되는 복수의 칸막이 벽(325)을 구비한다. 복수의 칸막이 벽(325)은, 입구 헤더(321)로부터 출구 헤더(322)를 향하는 제2 유체(F2)의 유로를 나누도록 설치된다.
＜4. 절결(314)(연통로(316))의 다른 배치예에 대하여＞
도 8을 참조하여, 절결(314)의 다른 배치예를 설명한다. 도 8은, 다른 실시 형태에 따른 제1 열교환기용 플레이트(31)의 개념적인 설명도이다. 또한, 이하의 설명에서는, 절결(314)과 연결부(317)가 제1 유체(F1)의 흐름 방향에 있어서 서로 같은 위치에 배치되는 실시 형태를 예시하지만, 절결(314)과 연결부(317)의 흐름 방향에 있어서의 위치는 상이해도 된다.
도 8에 나타내는 실시 형태의 입구 헤더(311)는, 상류 측의 유로 폭과 하류 측의 유로 폭이 같아지도록 구성되어 있다.
또한, 도 8에 나타낸 제1 열교환기용 플레이트(31)에서는, 도 4에 나타낸 제1 열교환기용 플레이트(31)와 동일한 구성에 대해서는 도 4와 같은 부호를 붙여 나타내는 것으로 하고, 상세한 설명을 생략하는 경우가 있다.
본 실시 형태에서는, 병렬 유로(318)의 폭 방향으로 배열되는 복수의 절결(314)이, 제1 유체(F1)의 흐름 방향을 따라 5열 배치된다. 5열의 절결(314) 중에서, 가장 상류 측에 있는 열의 절결(314)은 상술한 제1 절결(314A)이다. 5열의 절결(314) 중, 제1 절결(314A)을 제외한 다른 4열의 절결(314)은, 흐름 방향에 있어서의 위치가 각각 상이한 4개의 제5 절결(314E)이다.
제1 절결(314A)을 제외한 다른 4열의 제5 절결(314E) 중에서, 가장 상류 측에 있는 열의 제5 절결(314E)은 제5A 절결(314EA)이다. 그리고, 제5A 절결(314EA)의 하류 측에 배치되며, 제1 유체(F1)의 흐름 방향에 있어서 제5A 절결(314EA)과 서로 이웃하는 제5 절결(314E)이 제5B 절결(314EB)이다. 제5B 절결(314EB)의 하류 측에 배치되며, 제1 유체(F1)의 흐름 방향에 있어서 제5B 절결(314EB)과 서로 이웃하는 제5 절결(314E)이 제5C 절결(314EC)이다. 제5C 절결(314EC)의 하류 측에 배치되며, 제1 유체(F1)의 흐름 방향에 있어서 제5C 절결(314EC)과 서로 이웃하는 제5 절결(314E)이 제5D 절결(314ED)이다.
즉, 복수의 절결(314)은, 상류 측부터 순서대로, 복수의 제1 절결(314A)(1열째), 복수의 제5A 절결(314EA)(2열째), 복수의 제5B 절결(314EB)(3열째), 복수의 제5C 절결(314EC)(4열째), 복수의 제5D 절결(314ED)(5열째)을 구비한다.
제1 절결(314A)에 의해 규정되는 연통로(316)는, 제1 연통로(316A)이다. 마찬가지로, 제5 절결(314E)에 의해 규정되는 연통로(316)는, 제5 연통로(316E)이다.
제5A 절결(314EA), 제5B 절결(314EB), 제5C 절결(314EC), 및 제5D 절결(314ED)에 의해 규정되는 연통로(316)는, 각각, 제5A 연통로(316EA), 제5B 연통로(316EB), 제5C 연통로(316EC), 및 제5D 연통로(316ED)이다. 또한, 본 실시 형태에서는 일례로서, 제1 절결(314A), 제5A 연통로(316EA), 제5B 연통로(316EB), 제5C 연통로(316EC), 및 제5D 연통로(316ED) 각각의 개수는 서로 동일하다.
본 실시 형태에서는, 흐름 방향에 있어서의 위치가 각각 상이한 제5 절결(314E)은, 제1 유체(F1)의 흐름 방향에 있어서의 입구 헤더(311)로부터의 거리가 병렬 유로(318)의 전체 길이(치수 K)에 대해 32.5%(치수 0.325K) 이상 또한 67.5%(치수 0.675K) 이하가 되는 범위에 위치한다.
상술한 제5 절결(314E)에 의해 초래되는 작용은 이하와 같다.
발명자들의 지견에 의하면, 제1 유체(F1)의 공급량이 비교적 많아지는 경우에는, 입구 헤더(311) 내의 유로 방향(입구 헤더(311)의 연장 방향)의 압력 차에 의해 편류가 증가하는 경우가 있다. 이와 같은 경우에는, 입구 헤더(311)의 유로 단면적을 크게 하여 입구 헤더(311)의 압력 손실을 감소시키도록 하는 것이 바람직하다. 그러나, 입구 헤더(311)의 유로 단면적을 크게 함으로써 입구 헤더(311) 내의 제1 유체(F1)는 기액이 2상 분리되는 유동 양상이 되고, 절결(314)에 의한 편류 억제 효과를 더 향상시킬 필요가 있다.
발명자들의 지견에 의하면, 제1 유체(F1)의 흐름 방향에 있어서의 입구 헤더(311)로부터의 거리가 병렬 유로(318)의 전체 길이(치수 K)에 대해 32.5% 이상 또한 67.5% 이하가 되는 범위에 흐름 방향에 있어서의 위치가 각각 상이한 복수의 제5 절결(314E)을 배치함으로써, 복수개의 병렬 유로(318) 사이에서의 제1 유체(F1)의 혼합·분기는, 병렬 유로(318)의 상류 측과 하류 측 사이의 영역에 있어서 효율적으로 행해지는 것이 판명되었다.
상술한 구성에 의하면, 제1 유체(F1)는, 복수의 제5 절결(314E)에 의해 규정되는 복수의 제5 연통로(316E)를 통해, 병렬 유로(318)의 상류 측과 하류 측 사이의 영역에 있어서 복수개의 병렬 유로(318) 사이를 이동할 수 있다. 복수의 제5 절결(314E)은, 흐름 방향에 있어서의 위치가 각각 상이하기 때문에, 복수개의 병렬 유로(318) 사이에서의 제1 유체(F1)의 혼합·분기는, 병렬 유로(318)의 상류 측과 하류 측 사이의 영역에 있어서 효율적으로 행해진다. 이에 의해, 입구 헤더(311) 내에서 제1 유체(F1)의 기액이 2상 분리되는 유동 양상이 되는 경우여도, 비교적 효율적으로 열교환 가능한 영역인 병렬 유로(318)의 비교적 하류 측의 영역에 있어서, 제1 유체(F1)의 드라이 아웃을 효과적으로 억제할 수 있어, 높은 열통과율을 실현한 제1 열교환기용 플레이트(31)를 제공할 수 있다.
또한, 제1 절결(314A)과 제5 절결(314E)이, 흐름 방향에 있어서 서로 지나치게 근접하면, 제5 절결(314E)에 의해 형성되는 제5 연통로(316E)에서의 제1 유체(F1)의 유동이 과잉하게 약해지고, 복수개의 병렬 유로(318) 사이에 있어서의 제1 유체(F1)의 혼류가 일어나기 어려워진다. 이 점에 대하여, 상술한 구성에 의하면, 제1 절결(314A)과 제5 절결(314E)이 적당히 서로 떨어지므로, 제5 절결(314E)에 의해 형성되는 제5 연통로(316E)에서의 제1 유체(F1)의 유동을 적정화할 수 있어, 복수개의 병렬 유로(318)에 있어서의 제1 유체(F1)의 혼합을 촉진할 수 있다.
또, 발명자들의 지견에 의하면, 비교적 효율적으로 열교환 가능한 영역인 병렬 유로(318)의 비교적 하류 측의 영역에 제1 유체(F1)가 유입되기 전에, 제5 절결(314E)에 의해 복수개의 병렬 유로(318) 사이에서의 제1 유체(F1)의 혼합·분기를 끝내고, 당해 영역의 크기를 확보함으로써, 열교환량을 증대시킬 수 있는 것이 판명되었다. 이 점에 대하여, 상술한 구성에 의하면, 출구 헤더(312)와 제5 절결(314E)이 적당히 서로 떨어지므로, 당해 영역의 크기를 확보할 수 있어, 열교환량을 증대시킬 수 있다.
본 실시 형태에서는, 도 4에 나타낸 실시 형태와 마찬가지로, 제1 유체(F1)의 흐름 방향에 있어서의 입구 헤더(311)와 1개 이상의 절결(314) 사이의 제1 거리는, 제1 유체(F1)의 흐름 방향에 있어서의 출구 헤더(312)와 1개 이상의 절결(314) 사이의 제2 거리보다 작다. 보다 구체적인 일례로서, 제1 거리는, 입구 헤더(311)에서 제1 절결(314A)의 중앙까지의 최단 거리(치수 L1)이며, 제2 거리는, 출구 헤더(312)에서 제5D 절결(314ED)의 중앙까지의 최단 거리(치수 L2d)이다. 상기 구성에 의하면, 제1 거리가 제2 거리보다 짧기 때문에, 제1 절결(314A)에 의해 규정되는 제1 연통로(316A)(연통로(316))가, 입구 헤더(311)에 가까워진다. 이에 의해, 입구 헤더(311)와 제1 절결(314A) 사이에 있어서, 제1 유체(F1)의 액상의 비등에 의한 기포의 발생, 또는 기포의 성장이 일어나도, 이 기포를 제1 절결(314A)에 의해 형성되는 제1 연통로(316A)로 이끌 수 있다. 따라서, 기포가 입구 헤더(311)로 역류하는 것에 기인하는, 복수개의 병렬 유로(318)에 있어서의 제1 유체(F1)의 편류가 억제되어, 높은 열통과율을 실현한 제1 열교환기용 플레이트(31)를 제공할 수 있다.
또한, 도 8에 나타내는 예에서는, 제5 절결(314E)은 4열이지만, 적어도 2열 이상이면 되며, 3열 이상이 바람직하다. 제5 절결(314E)은 5열 이상이어도 된다.
이에 의해, 흐름 방향에 있어서의 위치가 각각 상이한 복수의 제5 연통로(316E)에 의해, 복수개의 병렬 유로(318) 사이에서의 제1 유체(F1)의 혼합·분기가 병렬 유로(318)의 상류 측과 하류 측 사이의 영역에 있어서 효율적으로 행해진다.
예를 들면, 제5D 절결(314ED)이 형성되지 않는 실시 형태에서는, 제2 거리는, 제5C 절결(314EC)로부터 출구 헤더(312)와의 사이의 거리(치수 L2c)가 된다. 이 경우에도, 상기한 이점은 얻어진다. 마찬가지로, 제5D 절결(314ED) 및 제5C 절결(314EC)이 형성되지 않는 실시 형태에서는, 제2 거리는, 제5B 절결(314EB)로부터 출구 헤더(312)와의 사이의 거리(치수 L2b)가 된다.
또 본 실시 형태에서는, 도 4에 나타낸 실시 형태와 마찬가지로, 1개 이상의 절결(314)은, 복수의 칸막이 벽(315) 각각에 포함되며, 제1 유체(F1)의 흐름 방향에 있어서 서로 같은 위치에 배치되는 복수의 제1 절결(314A)을 구비한다. 따라서, 도 4에 나타낸 실시 형태와 동일한 작용 효과를 발휘한다.
또 본 실시 형태에서는, 도 4에 나타낸 실시 형태와 마찬가지로, 제1 거리(도 8의 예에서는 치수 L1)는, 병렬 유로(318)의 전체 길이(치수 K)에 대해 0%를 상회하고 또한 10% 미만이며, 보다 바람직하게는 0%를 상회하고 5% 이하이다. 이 구성에 의해 초래되는 작용은, 도 4에 나타낸 실시 형태와 동일하다.
본 실시 형태에서는, 1개 이상의 절결(314)은, 복수의 칸막이 벽(315) 각각에 포함되며, 제1 유체(F1)의 흐름 방향에 있어서 서로 같은 위치에 배치되는 복수의 제5 절결(314E)을 구비한다. 즉, 본 실시 형태에서는, 1개 이상의 절결(314)은, 복수의 칸막이 벽(315) 각각에 포함되며, 제1 유체(F1)의 흐름 방향에 있어서 서로 같은 위치에 배치되는 복수의 제5A 절결(314EA)을 구비한다. 본 실시 형태에서는, 1개 이상의 절결(314)은, 복수의 칸막이 벽(315) 각각에 포함되며, 제1 유체(F1)의 흐름 방향에 있어서 서로 같은 위치에 배치되는 복수의 제5B 절결(314EB)을 구비한다. 본 실시 형태에서는, 1개 이상의 절결(314)은, 복수의 칸막이 벽(315) 각각에 포함되며, 제1 유체(F1)의 흐름 방향에 있어서 서로 같은 위치에 배치되는 복수의 제5C 절결(314EC)을 구비한다. 본 실시 형태에서는, 1개 이상의 절결(314)은, 복수의 칸막이 벽(315) 각각에 포함되며, 제1 유체(F1)의 흐름 방향에 있어서 서로 같은 위치에 배치되는 복수의 제5D 절결(314ED)을 구비한다.
이에 의해, 복수개의 병렬 유로(318) 중 어느 것에 있어서도, 복수개의 병렬 유로(318) 사이에서의 제1 유체(F1)의 혼합·분기가 병렬 유로(318)의 상류 측과 하류 측 사이의 영역에 있어서 효율적으로 행해지므로, 높은 열통과율을 실현한 제1 열교환기용 플레이트(31)를 제공할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 복수의 제5 절결(314E) 중, 흐름 방향으로 서로 이웃하는 2개의 제5 절결(314E)들의 흐름 방향에 있어서의 이격 거리 △L은, 병렬 유로(318)의 전체 길이(치수 K)에 대해 2% 이상 또한 5% 이하이다. 또한, 제5A 절결(314EA)과 제5B 절결(314EB)의 이격 거리 △Lab와, 제5B 절결(314EB)과 제5C 절결(314EC)의 이격 거리 △Lbc와, 제5C 절결(314EC)과 제5D 절결(314ED)의 이격 거리 △Lcd는, 같아도 되고, 적어도 어느 하나가 상이해도 된다.
발명자들의 지견에 의하면, 흐름 방향에서 서로 이웃하는 2개의 제5 절결(314E)들의 이격 거리 △L을 병렬 유로(318)의 전체 길이(치수 K)에 대한 5%로 하여 실험을 행함으로써 양호한 편류 억제 효과가 얻어지는 것이 확인되었다.
또한, 이 5%라는 값은, 이하에 든, 병렬 유로(318)의 전체 길이(치수 K)에 대한 15%라는 값의 1/3의 값이다.
병렬 유로(318)의 전체 길이(치수 K)에 대한 15%라는 값은, 예를 들면, 상술한 도 4에 있어서의 제1 절결(314A)과 제4 절결(314D)의 거리(치수 A-치수 L1)가 가장 작아질 때 상당하는 값이나, 상술한 도 4에 있어서의 제4 절결(314D)과 제3 절결(314C)의 거리(치수 B-치수 A)가 가장 작아질 때 상당하는 값이다.
당해 이격 거리 △L을 크게 하면, 병렬 유로(318)의 상류 측과 하류 측 사이의 영역에 있어서의 복수개의 병렬 유로(318) 사이에서의 제1 유체(F1)의 혼합·분기에 의한 편류 억제 효과가 저하되는 것이라고 생각된다. 그 때문에, 당해 이격 거리 △L은, 병렬 유로(318)의 전체 길이(치수 K)에 대해 5% 이하인 것이 바람직하다.
또, 당해 이격 거리 △L을 작게 하는 것은 상기의 편류 억제 효과에 미치는 영향은 비교적 적은 것이라고 생각된다. 그러나, 칸막이 벽(315)의 형성의 형편상, 칸막이 벽(315)의 연장 방향으로의 치수를 확보할 필요가 있다. 그 때문에, 당해 이격 거리 △L은, 병렬 유로(318)의 전체 길이(치수 K)에 대해 2% 이상인 것이 바람직하다.
따라서, 당해 이격 거리 △L은, 병렬 유로(318)의 전체 길이(치수 K)에 대해 2% 이상 또한 5% 이하인 것이 바람직하다.
따라서, 흐름 방향에서 서로 이웃하는 2개의 제5 절결(314E)들의 이격 거리 △L을 병렬 유로(318)의 전체 길이(치수 K)에 대한 2% 이상 또한 5% 이하로 함으로써, 당해 이격 거리 △L이 적절한 거리가 되어, 복수개의 병렬 유로(318) 사이에서의 제1 유체(F1)의 혼합·분기가 병렬 유로(318)의 상류 측과 하류 측 사이의 영역에 있어서 효율적으로 행해진다.
예를 들면 도 8에 나타내는 예에서는, 흐름 방향에 있어서의 입구 헤더(311)로부터의 거리가 병렬 유로(318)의 전체 길이(치수 K)의 50%가 되는 위치(치수 0.5K)를 중심으로 하여, 4개의 제5 절결(314E)을 상류 측과 하류 측에 2개씩 나누어 배치하고 있다.
또, 본 실시 형태에서는, 예를 들면 흐름 방향에 있어서의 입구 헤더(311)로부터의 거리가 병렬 유로(318)의 전체 길이(치수 K)의 40%가 되는 위치를 중심으로 하여, 4개의 제5 절결(314E)을 상류 측과 하류 측에 2개씩 나누어 배치해도 된다. 이 경우에 있어서, 이격 거리 △Lab, 및 이격 거리 △Lbc를 병렬 유로(318)의 전체 길이(치수 K)의 5%로 하면, 입구 헤더(311)에서 제5A 절결(314EA)까지의 거리는, 병렬 유로(318)의 전체 길이(치수 K)의 32.5%가 된다.
또, 본 실시 형태에서는, 예를 들면 흐름 방향에 있어서의 입구 헤더(311)로부터의 거리가 병렬 유로(318)의 전체 길이(치수 K)의 60%가 되는 위치를 중심으로 하여, 4개의 제5 절결(314E)을 상류 측과 하류 측에 2개씩 나누어 배치해도 된다. 이 경우에 있어서, 이격 거리 △Lbc, 및 이격 거리 △Lcd를 병렬 유로(318)의 전체 길이(치수 K)의 5%로 하면, 입구 헤더(311)에서 제5D 절결(314ED)까지의 거리는, 병렬 유로(318)의 전체 길이(치수 K)의 67.5%가 된다.
＜5. 그 외＞
본 개시는, 상기한 몇 가지 실시 형태로 한정되지 않는다. 병렬 유로(318)는, 병렬 유로(318)의 전체 길이에 걸쳐 직선 형상으로 연장되는 대신에, 지그재그 패턴으로 형성되는 유로를 부분적으로 포함해도 된다. 지그재그 패턴은, 만곡하는 코너를 갖는 패턴, 및, 직선 형상으로 구부러지는 코너를 갖는 패턴을 포함하는 개념이다. 예를 들면 도 8에 나타내는 예에 있어서, 제5A 절결(314EA)보다 상류 측의 영역이나, 흐름 방향에 있어서의 입구 헤더(311)로부터의 거리가 병렬 유로(318)의 전체 길이(치수 K)의 50%가 되는 위치(치수 0.5K)보다 상류 측의 영역에 있어서, 지그재그 패턴으로 형성되는 유로를 형성해도 된다.
또, 상기한 몇 가지 실시 형태에서는, 복수의 병렬 유로(318)의 유로 폭(치수 W)은, 모두 동일하지만, 일부의 병렬 유로(318)에 있어서, 다른 병렬 유로(318)의 유로 폭과 상이해도 된다.
＜6. 정리＞
본 개시는, 예를 들면 이하와 같이 파악된다.
1) 본 개시의 적어도 일 실시 형태에 따른 열교환기용 플레이트(제1 열교환기용 플레이트(31))는,
제1 개구(111)에 의해 형성되는 입구 헤더(311)와,
제2 개구(122)에 의해 형성되는 출구 헤더(312)와,
상기 입구 헤더로부터 상기 출구 헤더를 향하는 유체(제1 유체(F1))의 유로를 복수개의 병렬 유로(318)로 나누도록, 상기 입구 헤더와 상기 출구 헤더 사이에 설치되는 복수의 칸막이 벽(315)
을 구비하고,
상기 복수의 칸막이 벽 중 1개 이상의 칸막이 벽은, 1개 이상의 절결(314)을 포함하고,
상기 절결을 갖는 상기 칸막이 벽을 사이에 두고 양측에 있는 한 쌍의 상기 병렬 유로는 각각의 상기 절결을 통해 서로 연통하고,
상기 유체의 흐름 방향에 있어서의 상기 입구 헤더와 상기 1개 이상의 절결 사이의 제1 거리(치수 L1)는, 상기 흐름 방향에 있어서의 상기 출구 헤더와 상기 1개 이상의 절결 사이의 제2 거리(치수 L2)보다 작다.
상기 1)의 구성에 의하면, 유체는, 절결에 의해 규정되는 연통로(316)를 통해, 복수개의 병렬 유로 사이를 이동할 수 있다. 또, 제1 거리가 제2 거리보다 짧으므로, 연통로가 입구 헤더에 가까워진다. 이에 의해, 병렬 유로의 상류 측에 있어서 유체의 기포의 발생 또는 기포의 성장이 일어나고, 이 기포가 역류하는 경우여도, 당해 기포는 연통로에 유입될 수 있다. 따라서, 입구 헤더에 있어서의 유체의 기상이 증가하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 복수개의 병렬 유로에 있어서의 유체의 편류가 억제되어, 높은 열통과율을 실현한 열교환기용 플레이트를 제공할 수 있다.
2) 몇 가지 실시 형태에서는, 상기 1)에 기재된 열교환기용 플레이트로서,
상기 1개 이상의 절결은, 상기 복수의 칸막이 벽 각각에 포함되며, 상기 흐름 방향에 있어서 서로 같은 위치에 배치되는 복수의 제1 절결(314A)을 구비한다.
상기 2)의 구성에 의하면, 복수개의 병렬 유로 중 어느 하나에 있어서 기포가 발생해도, 기포의 입구 헤더로의 역류를 억제할 수 있다.
3) 몇 가지 실시 형태에서는, 상기 1) 또는 2)에 기재된 열교환기용 플레이트로서,
상기 제1 거리는, 상기 병렬 유로의 전체 길이(치수 K)에 대해, 0%를 상회하고 또한 10% 미만이다.
발명자들의 지견에 의하면, 입구 헤더에 기액 2상 상태의 유체가 공급되도록 열교환기용 플레이트가 사용되는 경우, 복수개의 병렬 유로의 상류 측에서는, 병렬 유로에 따라 건조도의 차이가 나타나는 경향이 있다. 특히 입구 헤더를 형성하는 제1 개구 중에서 상류 측의 부위와 접속하는 병렬 유로에서는 유체의 건조도가 커지는 경향이 된다. 이 점에 대하여, 상기 3)의 구성에 의하면, 제1 거리는, 병렬 유로의 전체 길이에 대해 0%를 상회하고 또한 10% 미만이므로, 입구 헤더로부터 복수개의 병렬 유로 각각에 유입된 지 얼마 안 된 유체가, 제1 절결에 의해 형성되는 연통로를 통해 혼합과 분기하기 때문에, 복수개의 병렬 유로의 상류 측에 있어서의 유체의 건조도를 균등화시킬 수 있어, 유체의 편류를 억제할 수 있다. 따라서, 높은 열통과율을 실현한 열교환기용 플레이트를 제공할 수 있다.
4) 몇 가지 실시 형태에서는, 상기 1) 내지 3) 중 어느 하나에 기재된 열교환기용 플레이트로서,
상기 1개 이상의 절결은,
상기 입구 헤더와의 거리가 상기 제1 거리가 되는 1개 이상의 제1 절결(314A)과,
상기 제1 절결보다 하류 측에 위치하며, 상기 제1 절결과 상기 흐름 방향에 있어서 서로 이웃하는 1개 이상의 인접 절결(313)
을 구비하고,
상기 입구 헤더와 상기 인접 절결 사이의 인접 거리(치수 A, 치수 B, 치수 C)는, 상기 병렬 유로의 전체 길이(치수 K)에 대해, 25% 이상 또한 90% 미만이다.
발명자들의 지견에 의하면, 제1 절결과 인접 절결이, 흐름 방향에 있어서 서로 지나치게 근접하면, 인접 절결에 의해 형성되는 연통로에서의 유체의 유동이 과잉하게 약해지고, 복수개의 병렬 유로 사이에 있어서의 유체의 혼합·분기가 일어나기 어려워진다. 이 점에 대하여, 상기 4)의 구성에 의하면, 제1 절결과 인접 절결이 적당히 떨어지므로, 복수개의 병렬 유로에 있어서의 유체의 혼합을 촉진할 수 있어, 높은 열통과율을 실현한 열교환기용 플레이트를 실현할 수 있다.
5) 몇 가지 실시 형태에서는, 상기 1) 내지 4) 중 어느 하나에 기재된 열교환기용 플레이트로서,
상기 1개 이상의 절결은,
상기 입구 헤더와의 거리가 상기 제1 거리가 되는 1개 이상의 제1 절결(314A)과,
상기 제1 절결보다 상기 흐름 방향의 하류 측에 형성되며, 상기 출구 헤더와의 거리(치수 L2)가 상기 제2 거리가 되는 1개 이상의 제2 절결(314B)을 구비한다.
상기 5)의 구성에 의하면, 제1 절결보다 하류 측에 있는 제2 절결에 의해 형성되는 연통로인 제2 연통로를 통해, 유체가 복수개의 병렬 유로 사이를 흐를 수 있다. 따라서, 유체가 복수개의 병렬 유로 사이에서 적당히 혼류할 수 있다. 따라서, 복수개의 병렬 유로 사이에 있어서의 유체의 편류를 억제할 수 있어, 열교환기용 플레이트는 높은 열통과율을 달성할 수 있다.
6) 몇 가지 실시 형태에서는, 상기 5)에 기재된 열교환기용 플레이트로서,
상기 제2 거리(치수 L2)는, 상기 흐름 방향에 있어서의 상기 병렬 유로의 전체 길이(치수 K)에 대해서 10% 이상 또한 35% 이하이다.
발명자들의 지견에 의하면, 입구 헤더에 기액 2상 상태의 유체가 공급되도록 열교환기용 플레이트가 사용되는 경우, 복수개의 병렬 유로의 상류 측에서는, 병렬 유로에 따라 건조도의 차이가 나타나는 경향이 있다. 특히 입구 헤더를 형성하는 제1 개구 중에서 상류 측의 부위와 접속하는 병렬 유로에서는 유체의 건조도가 커지는 경향이 있어, 당해 병렬 유로의 흐름 방향의 하류 측에서는 드라이 아웃이 발생하기 쉬워지는 경향이 된다. 한편, 병렬 유로를 흐르는 유체의 액막은 얇은 것이 높은 열통과율이 발휘된다. 따라서, 드라이 아웃이 발생할 수 있는 병렬 유로에 별도의 병렬 유로로부터 유체가 유입되는 위치는, 드라이 아웃이 발생할 수 있는 위치에 대해 근접하는 것이 바람직하다. 이 점에 대하여, 상기 7)의 구성에 의하면, 제2 절결에 의해 규정되는 제2 연통로가 출구 헤더로부터 적당히 떨어짐으로써, 드라이 아웃의 발생이 예상되는 영역보다 약간 상류 측에서, 유체의 혼류가 촉진된다. 따라서, 제1 열교환기용 플레이트는, 열통과율의 저하를 억제하면서, 제1 유체의 드라이 아웃을 효과적으로 억제할 수 있다.
7) 몇 가지 실시 형태에서는, 상기 1) 내지 6) 중 어느 하나에 기재된 열교환기용 플레이트로서,
상기 1개 이상의 절결은,
상기 입구 헤더와의 거리가 상기 제1 거리가 되는 1개 이상의 제1 절결(314A)과,
상기 제1 절결보다 상기 흐름 방향의 하류 측에 형성되며, 상기 출구 헤더와의 거리(치수 L2)가 상기 제2 거리가 되는 1개 이상의 제2 절결(314B)과,
상기 제1 절결과 상기 제2 절결 사이에 위치하며, 상기 제2 절결과 상기 흐름 방향에 있어서 서로 이웃하는 1개 이상의 제3 절결(314C)을 구비하고,
상기 입구 헤더와 상기 제3 절결 사이의 거리(치수 B)는, 상기 병렬 유로의 전체 길이(치수 K)에 대해, 50% 이상 또한 60% 미만이다.
상기 7)의 구성에 의하면, 제1 절결과 제2 절결 사이에 있는 제3 절결에 의해 형성되는 연통로인 제3 연통로를 통해, 복수개의 병렬 유로 사이에서 유체는 혼합·분기한다. 유체가 혼합·분기할 기회가 증대되는데다, 제1 절결과 제3 절결이, 적당히 서로 떨어져 있으므로, 제3 연통로에 있어서의 유체의 유동을 확보할 수 있어, 복수개의 병렬 유로 사이에서의 유체의 혼합·분기를 더 효과적으로 촉진할 수 있다.
8) 몇 가지 실시 형태에서는, 상기 1) 내지 7) 중 어느 하나에 기재된 열교환기용 플레이트로서,
상기 1개 이상의 절결은,
상기 입구 헤더와의 거리가 상기 제1 거리가 되는 1개 이상의 제1 절결(314A)과,
상기 제1 절결보다 상기 흐름 방향의 하류 측에 형성되며, 상기 출구 헤더와의 거리(치수 L2)가 상기 제2 거리가 되는 1개 이상의 제2 절결(314B)과,
상기 제1 절결과 상기 제2 절결 사이에 위치하며, 상기 제1 절결과 상기 흐름 방향에 있어서 서로 이웃하는 1개 이상의 제4 절결(314D)을 구비하고,
상기 입구 헤더와 상기 제4 절결 사이의 거리(치수 A)는, 상기 병렬 유로의 전체 길이(치수 K)에 대해, 25% 이상 또한 35% 미만이다.
상기 8)의 구성에 의하면, 제1 절결과 제2 절결 사이에 있는 제4 절결에 의해 형성되는 연통로인 제4 연통로를 통해, 복수개의 병렬 유로 사이에서 유체는 혼합·분기한다. 유체가 혼합·분기할 기회가 증대되는데다, 제1 절결과 제4 절결이, 적당히 서로 떨어져 있으므로, 제4 연통로에 있어서의 유체의 유동을 확보할 수 있어, 복수개의 병렬 유로 사이에서의 유체의 혼합·분기를 더 효과적으로 촉진할 수 있다.
9) 몇 가지 실시 형태에서는, 상기 1)에 기재된 열교환기용 플레이트로서,
상기 복수의 칸막이 벽 중 1개 이상의 칸막이 벽은,
상기 입구 헤더와의 거리가 상기 제1 거리가 되는 제1 절결과,
상기 제1 절결보다 하류 측이며, 상기 유체의 흐름 방향에 있어서의 상기 입구 헤더로부터의 거리가 상기 병렬 유로의 전체 길이에 대해 32.5%(치수 0.325K) 이상 또한 67.5%(치수 0.675K) 이하가 되는 범위에 위치하는 복수의 절결로서, 상기 흐름 방향에 있어서의 위치가 각각 상이한 복수의 제5 절결(314E)을 포함한다.
발명자들의 지견에 의하면, 유체의 공급량이 비교적 많아지는 경우에는, 입구 헤더 내의 유로 방향(입구 헤더의 연장 방향)의 압력 차에 의해 편류가 증가하는 경우가 있다. 이와 같은 경우에는, 입구 헤더의 유로 단면적을 크게 하여 입구 헤더의 압력 손실을 감소시키도록 하는 것이 바람직하다. 그러나, 입구 헤더의 유로 단면적을 크게 함으로써 입구 헤더 내의 유체는 기액이 2상 분리되는 유동 양상이 되어, 절결에 의한 편류 억제 효과를 더 향상시킬 필요가 있다.
발명자들의 지견에 의하면, 유체의 흐름 방향에 있어서의 입구 헤더로부터의 거리가 병렬 유로의 전체 길이에 대해 32.5% 이상 또한 67.5% 이하가 되는 범위에 흐름 방향에 있어서의 위치가 각각 상이한 복수의 제5 절결을 배치함으로써, 복수개의 병렬 유로 사이에서의 유체의 혼합·분기는, 병렬 유로의 상류 측과 하류 측 사이의 영역에 있어서 효율적으로 행해지는 것이 판명되었다.
상기 9)의 구성에 의하면, 유체는, 복수의 제5 절결에 의해 규정되는 복수의 제5 연통로(316E)를 통해, 병렬 유로의 상류 측과 하류 측 사이의 영역에 있어서 복수개의 병렬 유로 사이를 이동할 수 있다. 복수의 제5 절결은, 흐름 방향에 있어서의 위치가 각각 상이하기 때문에, 복수개의 병렬 유로 사이에서의 유체의 혼합·분기는, 병렬 유로의 상류 측과 하류 측 사이의 영역에 있어서 효율적으로 행해진다. 이에 의해, 입구 헤더 내에서 유체의 기액이 2상 분리되는 유동 양상이 되는 경우여도, 비교적 효율적으로 열교환 가능한 영역인 병렬 유로의 비교적 하류 측의 영역에 있어서, 유체의 드라이 아웃을 효과적으로 억제할 수 있어, 높은 열통과율을 실현한 열교환기용 플레이트를 제공할 수 있다.
또한, 제1 절결과 제5 절결이, 흐름 방향에 있어서 서로 지나치게 근접하면, 제5 절결에 의해 형성되는 연통로에서의 유체의 유동이 과잉하게 약해지고, 복수개의 병렬 유로 사이에 있어서의 유체의 혼류가 일어나기 어려워진다. 이 점에 대하여, 상기 9)의 구성에 의하면, 제1 절결과 제5 절결이 적당히 서로 떨어지므로, 제5 절결에 의해 형성되는 연통로에서의 유체의 유동을 적정화할 수 있어, 복수개의 병렬 유로에 있어서의 유체의 혼합을 촉진할 수 있다.
또, 발명자들의 지견에 의하면, 비교적 효율적으로 열교환 가능한 영역인 병렬 유로의 비교적 하류 측의 영역에 유체가 유입되기 전에, 제5 절결에 의해 복수개의 병렬 유로 사이에서의 유체의 혼합·분기를 끝내고, 당해 영역의 크기를 확보함으로써, 열교환량을 증대시킬 수 있는 것이 판명되었다. 이 점에 대하여, 상기 9)의 구성에 의하면, 출구 헤더와 제5 절결이 적당히 서로 떨어지므로, 당해 영역의 크기를 확보할 수 있어, 열교환량을 증대시킬 수 있다.
10) 몇 가지 실시 형태에서는, 상기 9)에 기재된 열교환기용 플레이트로서,
상기 복수의 제5 절결 중, 상기 흐름 방향에서 서로 이웃하는 2개의 상기 제5 절결들의 상기 흐름 방향에 있어서의 이격 거리(△L)는, 상기 병렬 유로의 전체 길이에 대해 2% 이상 또한 5% 이하이다.
발명자들의 지견에 의하면, 흐름 방향에서 서로 이웃하는 2개의 제5 절결들의 이격 거리가 병렬 유로의 전체 길이에 대해 2% 이상 또한 5% 이하이면 된다는 것이 판명되었다.
이 점에 대하여, 상기 10)의 구성에 의하면, 흐름 방향에서 서로 이웃하는 2개의 제5 절결들의 이격 거리가 적절한 거리가 되어, 복수개의 병렬 유로 사이에서의 유체의 혼합·분기가 병렬 유로의 상류 측과 하류 측 사이의 영역에 있어서 효율적으로 행해진다.
11) 몇 가지 실시 형태에서는, 상기 9) 또는 10)에 기재된 열교환기용 플레이트로서,
상기 복수의 제5 절결은, 상기 복수의 칸막이 벽 각각에 포함되며, 상기 흐름 방향에 있어서 서로 같은 위치에 배치된다.
상기 11)의 구성에 의하면, 복수개의 병렬 유로 중 어느 것에 있어서도, 복수개의 병렬 유로 사이에서의 유체의 혼합·분기가 병렬 유로의 상류 측과 하류 측 사이의 영역에 있어서 효율적으로 행해지므로, 높은 열통과율을 실현한 열교환기용 플레이트를 제공할 수 있다.
12) 몇 가지 실시 형태에서는, 상기 9) 내지 11) 중 어느 하나에 기재된 열교환기용 플레이트로서,
상기 복수의 제5 절결은,
제5A 절결(314EA)과,
상기 제5A 절결보다 하류 측에 위치하며, 상기 제5A 절결과 상기 흐름 방향에 있어서 서로 이웃하는 제5B 절결(314EB)과,
상기 제5B 절결보다 하류 측에 위치하며, 상기 제5B 절결과 상기 흐름 방향에 있어서 서로 이웃하는 제5C 절결(314EC)
을 포함한다.
상기 12)의 구성에 의하면, 흐름 방향에 있어서의 위치가 각각 상이한 3개의 연통로, 즉, 제5A 절결에 의해 형성되는 연통로(제5A 연통로(316EA))와, 제5B 절결에 의해 형성되는 연통로(제5B 연통로(316EB))와, 제5C 절결에 의해 형성되는 연통로(제5C 연통로(316EC))에 의해, 복수개의 병렬 유로 사이에서의 유체의 혼합·분기가 병렬 유로의 상류 측과 하류 측 사이의 영역에 있어서 효율적으로 행해진다.
13) 몇 가지 실시 형태에서는, 상기 12)에 기재된 열교환기용 플레이트로서,
상기 복수의 제5 절결은, 상기 제5C 절결보다 하류 측에 위치하며, 상기 제5C 절결과 상기 흐름 방향에 있어서 서로 이웃하는 제5D 절결(314ED)
을 포함한다.
상기 13)의 구성에 의하면, 흐름 방향에 있어서의 위치가 각각 상이한 상기 3개의 연통로와, 제5D 절결에 의해 형성되는 연통로(제5D 연통로(316ED))에 의해, 복수개의 병렬 유로 사이에서의 유체의 혼합·분기가 병렬 유로의 상류 측과 하류 측 사이의 영역에 있어서 더 효율적으로 행해진다.
14) 본 개시의 적어도 일 실시 형태에 따른 열교환기용 플레이트 적층체(30)는,
상기 1) 내지 13) 중 어느 하나에 기재된 복수의 열교환기용 플레이트(제1 열교환기용 플레이트(31))를 구비한다.
상기 14)의 구성에 의하면, 상기 1)과 동일한 이유에 의해, 높은 열통과율을 실현한 열교환기용 플레이트 적층체를 제공할 수 있다.
15) 본 개시의 적어도 일 실시 형태에 따른 마이크로 채널 열교환기(1)는,
상기 14)에 기재된 열교환기용 플레이트 적층체를 구비한다.
상기 15)의 구성에 의하면, 상기 1)과 동일한 이유에 의해, 높은 열통과율을 실현한 마이크로 채널 열교환기를 제공할 수 있다.
1: 열교환기(마이크로 채널 열교환기)
30: 플레이트 적층체
31: 제1 열교환기용 플레이트
35: 플레이트
111: 제1 개구
122: 제2 개구
311: 입구 헤더
312: 출구 헤더
313: 인접 절결
314: 절결
314A: 제1 절결
314B: 제2 절결
314C: 제3 절결
314D: 제4 절결
314E: 제5 절결
315: 칸막이 벽
316: 연통로
318: 병렬 유로

Claims (15)

  1. 제1 개구에 의해 형성되는 입구 헤더와,
    제2 개구에 의해 형성되는 출구 헤더와,
    상기 입구 헤더로부터 상기 출구 헤더를 향하는 유체의 유로를 복수개의 병렬 유로로 나누도록, 상기 입구 헤더와 상기 출구 헤더 사이에 설치되는 복수의 칸막이 벽
    을 구비하고,
    상기 복수의 칸막이 벽 중 1개 이상의 칸막이 벽은, 1개 이상의 절결을 포함하고,
    상기 절결을 갖는 상기 칸막이 벽을 사이에 두고 양측에 있는 한 쌍의 상기 병렬 유로는 각각의 상기 절결을 통해 서로 연통하고,
    상기 유체의 흐름 방향에 있어서의 상기 입구 헤더와 상기 1개 이상의 절결 사이의 제1 거리는, 상기 흐름 방향에 있어서의 상기 출구 헤더와 상기 1개 이상의 절결 사이의 제2 거리보다 작은, 열교환기용 플레이트.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 1개 이상의 절결은, 상기 복수의 칸막이 벽 각각에 포함되며, 상기 흐름 방향에 있어서 서로 같은 위치에 배치되는 복수의 제1 절결을 구비하는, 열교환기용 플레이트.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 거리는, 상기 병렬 유로의 전체 길이에 대해, 0%를 상회하고 또한 10% 미만인, 열교환기용 플레이트.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 1개 이상의 절결은,
    상기 입구 헤더와의 거리가 상기 제1 거리가 되는 1개 이상의 제1 절결과,
    상기 제1 절결보다 하류 측에 위치하며, 상기 제1 절결과 상기 흐름 방향에 있어서 서로 이웃하는 1개 이상의 인접 절결
    을 구비하고,
    상기 입구 헤더와 상기 인접 절결 사이의 인접 거리는, 상기 병렬 유로의 전체 길이에 대해, 25% 이상 또한 90% 미만인, 열교환기용 플레이트.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 1개 이상의 절결은,
    상기 입구 헤더와의 거리가 상기 제1 거리가 되는 1개 이상의 제1 절결과,
    상기 제1 절결보다 상기 흐름 방향의 하류 측에 형성되며, 상기 출구 헤더와의 거리가 상기 제2 거리가 되는 1개 이상의 제2 절결
    을 구비하는, 열교환기용 플레이트.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제2 거리는, 상기 흐름 방향에 있어서의 상기 병렬 유로의 전체 길이에 대해, 10% 이상 또한 35% 이하인, 열교환기용 플레이트.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 1개 이상의 절결은,
    상기 입구 헤더와의 거리가 상기 제1 거리가 되는 1개 이상의 제1 절결과,
    상기 제1 절결보다 상기 흐름 방향의 하류 측에 형성되며, 상기 출구 헤더와의 거리가 상기 제2 거리가 되는 1개 이상의 제2 절결과,
    상기 제1 절결과 상기 제2 절결 사이에 위치하며, 상기 제2 절결과 상기 흐름 방향에 있어서 서로 이웃하는 1개 이상의 제3 절결
    을 구비하고,
    상기 입구 헤더와 상기 제3 절결 사이의 거리는, 상기 병렬 유로의 전체 길이에 대해, 50% 이상 또한 60% 미만인, 열교환기용 플레이트.
  8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 1개 이상의 절결은,
    상기 입구 헤더와의 거리가 상기 제1 거리가 되는 1개 이상의 제1 절결과,
    상기 제1 절결보다 상기 흐름 방향의 하류 측에 형성되며, 상기 출구 헤더와의 거리가 상기 제2 거리가 되는 1개 이상의 제2 절결과,
    상기 제1 절결과 상기 제2 절결 사이에 위치하며, 상기 제1 절결과 상기 흐름 방향에 있어서 서로 이웃하는 1개 이상의 제4 절결
    을 구비하고,
    상기 입구 헤더와 상기 제4 절결 사이의 거리는, 상기 병렬 유로의 전체 길이에 대해, 25% 이상 또한 35% 미만인, 열교환기용 플레이트.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 칸막이 벽 중 1개 이상의 칸막이 벽은,
    상기 입구 헤더와의 거리가 상기 제1 거리가 되는 제1 절결과,
    상기 제1 절결보다 하류 측이며, 상기 유체의 흐름 방향에 있어서의 상기 입구 헤더로부터의 거리가 상기 병렬 유로의 전체 길이에 대해 32.5% 이상 또한 67.5% 이하가 되는 범위에 위치하는 복수의 절결로서, 상기 흐름 방향에 있어서의 위치가 각각 상이한 복수의 제5 절결을 포함하는, 열교환기용 플레이트.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 복수의 제5 절결 중, 상기 흐름 방향에서 서로 이웃하는 2개의 상기 제5 절결들의 상기 흐름 방향에 있어서의 이격 거리는, 상기 병렬 유로의 전체 길이에 대해 2% 이상 또한 5% 이하인, 열교환기용 플레이트.
  11. 청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,
    상기 복수의 제5 절결은, 상기 복수의 칸막이 벽 각각에 포함되며, 상기 흐름 방향에 있어서 서로 같은 위치에 배치되는, 열교환기용 플레이트.
  12. 청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,
    상기 복수의 제5 절결은,
    제5A 절결과,
    상기 제5A 절결보다 하류 측에 위치하며, 상기 제5A 절결과 상기 흐름 방향에 있어서 서로 이웃하는 제5B 절결과,
    상기 제5B 절결보다 하류 측에 위치하며, 상기 제5B 절결과 상기 흐름 방향에 있어서 서로 이웃하는 제5C 절결
    을 포함하는, 열교환기용 플레이트.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 복수의 제5 절결은, 상기 제5C 절결보다 하류 측에 위치하며, 상기 제5C 절결과 상기 흐름 방향에 있어서 서로 이웃하는 제5D 절결
    을 포함하는, 열교환기용 플레이트.
  14. 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 복수의 열교환기용 플레이트를 구비하는, 열교환기용 플레이트 적층체.
  15. 청구항 14에 기재된 열교환기용 플레이트 적층체를 구비하는, 마이크로 채널 열교환기.
KR1020237036783A 2021-12-28 2022-12-21 열교환기용 플레이트, 열교환기용 플레이트 적층체, 및 마이크로 채널 열교환기 KR20230163482A (ko)

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