(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレートを複数枚積層し冷媒側流路と水側流路が形成されるプレート式熱交換器において、
前記プレート上にジグザク状に折り曲げられてろう付けされた伝熱管と、前記プレートに設けられた２箇所の開口部と、各前記プレートの周辺をシールするシール部と、を備え、前記冷媒側流路は前記伝熱管とされ、前記水側流路は前記シール部でシールされた前記プレート間を前記開口部の一方を流入口、他方を流出口として形成されたことを特徴とするプレート式熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプレート式熱交換器に関する。
【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こと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４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ことにより作られる。これを交互に上下反転させて積層することによってプレート式熱交換器が形成される。
【０００４】
上記プレート式熱交換器を冷凍サイクルの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 号公報に述べられているように、冷媒漏れを完全に防ぐことは困難であった。また、プレートの材質には例えばステンレスのように剛性の高い金属を使うことが不可欠であり、加工上の制約があった。
【０００６】
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。
【０００７】
また、前述したようにプレートは薄い金属板をプレス加工することにより作られるため、イニシャルコストに対する型代の比率が大きい。このため、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ことはコスト的に困難であった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、低コストで、冷媒漏れがなく、設計の自由度が高いプレート式熱交換器を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的の達成のため、本発明はプレートを複数枚積層し冷媒側流路と水側流路が形成されるプレート式熱交換器において、前記プレート上にジグザク状に折り曲げられてろう付けされた伝熱管と、前記プレートに設けられた２箇所の開口部と、各前記プレートの周辺をシールするシール部と、を備え、前記冷媒側流路は前記伝熱管とされ、前記水側流路は前記シール部でシールされた前記プレート間を前記開口部の一方を流入口、他方を流出口として形成されたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図１により説明する。図１は、本発明のプレート式熱交換器の第一の実施例を示すものである。図１は本実施例のプレート式熱交換器に使用するプレート１の平面図である。
【００１１】
本実施例では、プレート１は薄い金属板の両面に、ジグザグ状に折り曲げた伝熱管２，２′をろう付けすることにより作られる。本発明のプレート式熱交換器は、プレート１を積層することにより形成する。本実施例における伝熱管２，
２′の折り曲げパターンは、プレート１を積層した状態で、前記従来の技術で述べたヘリンボーンタイプのプレートと同様なパターンが形成できるものである。本実施例では、冷媒は伝熱管２，２′を流れるため、非常に高い耐圧強度を得ることができ、管が破断しない限り冷媒漏れの心配がない。
【００１２】
プレート１は２個所の開口部６を有しており、この開口部６間でプレート１の水側流路を形成する。水は開口部６の外周部にある流入出部５を通ってプレート１に出入りする。水側流路は、シール部４によりシールされるが、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、熱交換器の制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、剛性が低く前記従来の技術で述べたヘリンボーンタイプのプレートには使用することができなかった材質を用いることが可能である。
【００１３】
本発明のプレート式熱交換器を、例えば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完全対向流とするのが効果的である。すなわち、蒸発器であれば冷媒は下側のヘッダ３から流入し、伝熱管２，２′内を流れた後、上側のヘッダ３から流出させ、水は上側の開口部６から流入し、プレート１間を流れた後、下側の開口部６から流出させるようにする。逆に、凝縮器であれば冷媒は上側のヘッダ３から流入し、伝熱管２，２′内を流れた後、下側のヘッダ３から流出させ、水は下側の開口部６から流入し、プレート１間を流れた後、上側の開口部６から流出させるようにする。
【００１４】
なお、流れを完全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。
【００１５】
このような構成においては、伝熱管２，２′内にマイクロフィンの様な微細加工を容易に行うことができるため、高い管内熱伝達率を得ることができる。
【００１６】
水側については、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非常に高い伝熱促進効果が得られる。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
なお、本実施例では、冷媒はヘッダ３を設けることにより、水はプレート１間を流れる際の適度な流動抵抗により、良好な流量分配を得ることができる。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。
【００２０】
以上述べたように、本実施例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ことが可能である。
【００２１】
図２は、本発明の第二の実施例である。本実施例では、伝熱管２，２′の折り曲げパターンが、図１の第一の実施例の場合と異なる。本実施例の折り曲げパターンにより形成されるプレート１間での三次元リブ形状は、図１の第一の実施例での左半分の部分に相当し（片ヘリンボーンパターン）、水側の流れに類似の三次元乱れを発生させる。
【００２２】
本実施例では、伝熱管２，２′の折り曲げの数が少なくて済み加工が容易である利点がある。
【００２３】
図３（ａ)，(ｂ）は、本発明の第三の実施例である。本実施例では、プレート１上に伝熱管２の折り曲げパターンに沿ったくぼみを付けた後、伝熱管２をプレート１の片面にろう付けする。伝熱管２の折り曲げパターンは、図２の第二の実施例の場合と同じである。本実施例では、プレート１を交互に向きを変えて積層することにより熱交換器を形成させる。
【００２４】
本実施例では、プレート１間の隙間を詰めることが可能であり、径が大きい伝熱管２を用いたり、熱交換器をコンパクト化する際に効果がある。
【００２５】
以上の実施例では、伝熱管２，２′はプレート１の片面につき一本をろう付けしてあるが、複数本の伝熱管２，２′をろう付けしても良い。また、プレート１間を流れる流体は水に限ることはなく、例えばブラインでも良い。
【００２６】
本発明では、プレート１は薄い金属板の両面に、ジグザグ状に折り曲げた伝熱管２，２′をろう付けすることにより作られるため、イニシャルコストに対する型代の比率が極めて小さく、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ことが可能である。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、低コストで、冷媒漏れがなく、設計の自由度が高いプレート式熱交換器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプレート式熱交換器のプレート平面図である。
【図２】本発明のプレート式熱交換器のプレート平面図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は本発明のプレート式熱交換器のプレート平面図及び同図  （ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図４】従来のプレート式熱交換器の斜視図である。
【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…開口部。
【図１】
0003641949.tif 000002
【図２】
0003641949.tif 000003
【図３】
0003641949.tif 000004
【図４】
0003641949.tif 000005