(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の第１の熱交換プレート（Ａ）と複数の第２の熱交換プレート（Ｂ）とを含むプレートパッケージを含むプレート熱交換器であって、これら第１の熱交換プレート（Ａ）および第２の熱交換プレート（Ｂ）は、互いに連結されており、かつ各対の隣接する前記第１の熱交換プレート（Ａ）と前記第２の熱交換プレート（Ｂ）との間に第１のプレート間隙（３）が形成されるとともに各対の隣接する前記第２の熱交換プレート（Ｂ）と前記第１の熱交換プレート（Ａ）との間に第２のプレート間隙（４）が形成されるように隣り合って配置されており、
前記第１のプレート間隙（３）および前記第２のプレート間隙（４）は、互いから切り離されており、かつ少なくとも１つのプレートパッケージ（Ｐ）内で交互に隣り合って設けられており、
実質的に各熱交換プレート（Ａ、Ｂ）は、少なくとも第１のポートホール（８）を有しており、前記第１のポートホール（８）は、前記第１のプレート間隙（３）への第１の流入チャネル（９）を形成し、
少なくとも２つのインジェクタ（２５）が前記第１の流入チャネル（９）の長手方向壁部分（１３）に設けられており、前記インジェクタのそれぞれは、前記プレートパッケージ（Ｐ）の外面から前記第１の流入チャネル（９）の内部へ向けて延在する貫通孔（２０）内に受容され、かつ前記インジェクタ（２５）のそれぞれは、１つ以上の第１のプレート間隙（３）へ第１の流体を供給するよう構成されることを特徴とするプレート熱交換器。
【請求項２】
前記少なくとも２つのインジェクタ（２５）は、前記第１の流入チャネル（９）の長手方向の広がり（ＬＣ）に平行な列（Ｒ１；Ｒ２）となるよう隣り合って配置されることを特徴とする請求項１に記載のプレート熱交換器。
【請求項３】
前記少なくとも２つのインジェクタ（２５）は、前記第１の流入チャネル（９）の長手方向の広がり（ＬＣ）に平行な少なくとも２つの列（Ｒ１；Ｒ２）となるよう隣り合って配置されることを特徴とする請求項１に記載のプレート熱交換器。
【請求項４】
前記インジェクタ（２５）の少なくとも２つの平行な列（Ｒ１；Ｒ２）は、前記インジェクタ（２５）が配置される平面に直交する方向から見たときに、前記第１の流入チャネル（９）の長手方向中心軸線（ＬＣ）の両側に配置されることを特徴とする請求項３に記載のプレート熱交換器。
【請求項５】
第１の列（Ｒ１）をなすインジェクタ（２５）は、第２の列（Ｒ２）をなすインジェクタ（２５）から見て相互に変位させられることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のプレート熱交換器。
【請求項６】
前記少なくとも２つのインジェクタ（２５）には、ファン形状スプレーパターン（３０）またはコーン形状スプレーパターン（２７）などのスプレーパターンを提供するノズル（２６）が設けられており、それによってインジェクタ（２５）の一方の列（Ｒ１）におけるまたはインジェクタ（２５）の２つの隣接する列（Ｒ１；Ｒ２）における２つの隣接するノズル（２６）のスプレーパターンは、１０〜７０％の、より好ましくは２０〜６０％の、最も好ましくは３０〜５０％の重なり（３３）を有するよう設定されることを特徴とする請求項３に記載のプレート熱交換器。
【請求項７】
前記少なくとも２つのインジェクタ（２５）は、前記第１の流入チャネル（９）の内側長手方向包囲面（３１）の一部を介して前記第１のプレート間隙（３）へ流体の流れを方向付けるように、前記第１の流入チャネル（９）内に設けられており、
前記内側長手方向包囲面（３１）の一部は、第１の流入チャネル（９）の長手方向の広がり（ＬＣ）に交差する前記包囲面の断面に見て、前記長手方向包囲面（３１）の断面の７５％未満、より好ましくは前記長手方向包囲面（３１）の断面の６５％未満、最も好ましくは前記長手方向包囲面（３１）の断面の５０％未満に対応することを特徴とする請求項１に記載のプレート熱交換器。
【請求項８】
前記インジェクタ（２５）のそれぞれに個別のバルブ（２９）が設けられるか、あるいは一群のインジェクタ（２５）に共通のバルブ（２９）が設けられることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のプレート熱交換器。
【請求項９】
前記少なくとも２つのインジェクタ（２５）は、前記第１の流入チャネル（９）の長手方向の広がり（ＬＣ）に平行な少なくとも２つの列（Ｒ１；Ｒ２）となるよう隣り合って配置され、かつ、
前記一群のインジェクタは、インジェクタの少なくとも２つの列（Ｒ１；Ｒ２）による複数のインジェクタ（２５）を備えることを特徴とする請求項８に記載のプレート熱交換器。
【請求項１０】
前記第１の熱交換プレート（Ａ）および前記第２の熱交換プレート（Ｂ）は、互いに取り外し不可能に連結されていることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のプレート熱交換器。
【請求項１１】
前記プレートパッケージ（Ｐ）における前記熱交換プレート（Ａ、Ｂ）は、互いに接続されることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のプレート熱交換器。
【請求項１２】
前記少なくとも２つのインジェクタ（２５）は、前記第１および第２の熱交換プレート（Ａ、Ｂ）の基本平面に略平行に前記第１の流体の供給を方向付けるよう構成されることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載のプレート熱交換器。
【請求項１３】
前記インジェクタ（２５）への前記第１の流体の供給は、コントローラによって制御されることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載のプレート熱交換器。
【請求項１４】
請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載のプレート熱交換器の使用法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、少なくとも２つのインジェクタが第１の流入チャネルの壁部分に設けられており、インジェクタのそれぞれが１つ以上の第１のプレート間隙に第１の流体を供給するよう構成されたプレート熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、概して、プレート熱交換器、特に蒸発器の形態のプレート熱交換器、つまり空調設備、冷却システム、ヒートポンプシステムなどのさまざまな用途のために冷却剤を蒸発させるよう構成されたプレート熱交換器に関するものである。
【０００３】
プレート熱交換器は、典型的には、複数の第１および第２の熱交換プレートを備えるプレートパッケージを含む。これら熱交換プレートは、各対の隣接する第１の熱交換プレートと第２の熱交換プレートとの間に第１のプレート間隙が形成されるとともに各対の隣接する第２の熱交換プレートと第１の熱交換プレートとの間に第２のプレート間隙が形成されるように、互いに連結されかつ隣り合って配置される。第１のプレート間隙および第２のプレート間隙は、互いから切り離されており、かつプレートパッケージ内に交互に並ぶように設けられる。実質的に、熱交換プレートのそれぞれは少なくとも１つの第１のポートホールと第２のポートホールとを有しており、第１のポートホールが第１のプレート間隙への第１の流入チャネルを形成し、かつ第２のポートホールが第１のプレート間隙からの第１の流出チャネルを形成する。
【０００４】
蒸発のためにそうしたプレート熱交換器の流入チャネルへ供給される冷却剤は、通常は気体状態および液体状態の両方の状態となる、つまり当該プレート熱交換器は二相蒸発器である。このとき、等量の冷却剤がプレート間隙のそれぞれに供給されて流通するようにさまざまなプレート間隙へ冷却剤を最適に分配することは困難である。
【０００５】
特許文献１には、こうした分配問題についての公知の解決法の一例が開示される。このものにおいて、プレートパッケージ内の各熱交換プレートの流入ポートは、流入チャネルからプレート間隙へ冷媒を分配するための分配器を備える。
【０００６】
特許文献２には、そうした分配問題についての別の公知の方針の一例が開示される。そのプレート熱交換器に供給される冷媒は、流入チャネルの一端から流入チャネル内へ分配され、さらにノズル構造を介してプレート間隙へ分配される。ノズル構造に関しては２つの方針が開示される。第１の方針においては、ノズル構造は、流入チャネルの外周長手方向壁部分に設けられる複数の小さな孔の形態のものである。これらの小さい孔は、プレート間隙へ冷媒を分配するスプレーノズルとして機能する。第２の方針においては、フルートが、流入チャネルに沿ってその内側に延在するよう設けられる。フルートには、流入チャネルに沿ってさらにプレート間隙へ冷媒を分配するノズルとして機能する複数の孔が設けられる。
【０００７】
この一般的な従来のプレート熱交換器において、冷却剤は、第１の流入チャネルに沿ってかつさらに個々の第１のプレート間隙のそれぞれへ液滴の形態でさらに分配されるように、長手方向の第１の流入チャネルの一端に、つまり第１のポートホールに導入される。まず、第１の流入チャネルの内側の流れを制御することは非常に難しい。挿入される流体のエネルギー量が非常に高く、そのため流入チャネルの流入ポートを介して流入チャネルに供給される流れの一部が入流チャネルの後端にぶつかって反対方向に跳ね返るリスクが常に存在する。それによって、流入チャネル内の流れは非常に雑然とした無秩序な状態となり、予測や制御が困難となる。さらに冷却剤の圧力降下は第１の流入チャネルの流入部からの距離とともに高まり、結果的に個々のプレート間隙間の冷却剤の分配は悪影響を受ける。それにより、プレート熱交換器の効率性を最大にすることは困難となる。また、第１の流入チャネルから個々のプレート間隙に入る際に冷却剤の液滴が必ず受ける流れの角変化が圧力降下の一因となることも知られている。
【０００８】
一般的に、部分負荷でのプレート熱交換器の効率性は、エネルギー消費量の抑制を目指す際に問題となる。一例として、実験室規模での試験では、空調のための冷却システムは、所定のろう付けされた熱交換器に関して部分負荷での蒸発機能が改善されるだけで、そのエネルギー消費量を４〜１０％抑制し得ることが明らかとなった。さらに、蒸発器の大部分はその全力稼働負荷に合わせて設計されかつ調整される一方で、蒸発システムは、典型的には全力稼働時でその時の３％でしか作動していない。さらに、１つだけの典型的な稼働負荷で測定される代わりにさまざまな稼働負荷においてはどのように蒸発器が働くかに焦点が当てられる。また市場では、いわゆる季節効率標準(seasonal efficiency standards)が適用されている。この標準はさまざまな国や地域で異なることがある。典型的には、そうした標準は、さまざまな使用負荷を含む要件に基づいている。それゆえ大部分の蒸発器は特定の標準を考慮して設計され調整されている。しかしながら、通常使用時では、使用負荷は大きく変化し、その標準のために利用される仮想的な状況をほとんど反映していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】独国特許第１００２４８８８号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０  ２００６  ００２  ０１８  号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、上述の問題に取り組む改良されたプレート熱交換器を提供することである。
【００１１】
特に、第１の流入チャネルに沿いかつ／または個々のプレート間隙の間の冷却剤の供給をより良好に制御できかつ分配でき、それによってプレート熱交換器の効率性を向上できるプレート熱交換器を対象とする。
【００１２】
本発明のさらなる目的は、冷却剤の供給を実際の作動負荷に基づいて変更できかつ最適化できるプレート熱交換器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この目的は、複数の第１の熱交換プレートと複数の第２の熱交換プレートとを含むプレートパッケージを含むプレート熱交換器であって、これら第１の熱交換プレートおよび第２の熱交換プレートは、互いに連結されており、かつ各対の隣接する第１の熱交換プレートと第２の熱交換プレートとの間に第１のプレート間隙が形成されるとともに各対の隣接する第２の熱交換プレートと第１の熱交換プレートとの間に第２のプレート間隙が形成されるように隣り合って配置されており、第１のプレート間隙および第２のプレート間隙は、互いに切り離されており、かつ少なくとも１つのプレートパッケージ内で交互に隣り合って設けられており、実質的に各熱交換プレートは、少なくとも第１のポートホールを有しており、第１のポートホールは、第１のプレート間隙への第１の流入チャネルを形成する、プレート熱交換器によって達成される。このプレート熱交換器は、少なくとも２つのインジェクタが第１の流入チャネルの長手方向壁部分に設けられており、インジェクタのそれぞれは、プレートパッケージの外面から第１の流入チャネルの内部へ向けて延在する貫通孔内に受容され、かつインジェクタのそれぞれは、１つ以上の第１のプレート間隙へ第１の流体を供給するよう構成されることに特徴付けられる。
【００１４】
その一般的な形態において、本発明は、第１の流入チャネルの壁部分に設けられる少なくとも２つのインジェクタであって、インジェクタのそれぞれが１つ以上の第１のプレート間隙へ第１の流体を供給するよう構成された、少なくとも２つのインジェクタの使用法を規定する。したがって、第１の流入チャネルへ向けてその長手方向の広がりの一端におけるその単一の流入ポートを介して例えば冷却剤である第１の流体を供給する代わりに、第１の流入チャネルを規定する壁部分に、第１の流入チャネルの長手方向の広がりに沿って複数の流入ポイントが設けられる。多数のインジェクタが最適化され、そのポジションは、第１の流入チャネルの長手方向の広がりに沿って十分かつ均等な分配を提供することを目的として任意に設定される。
【００１５】
上記壁部分における少なくとも２つのインジェクタのポジションは、利用可能なスペースとプレートパッケージの外壁部分のデザインとに左右されることを理解されたい。そのため、少なくとも２つのインジェクタは、非常に都合のよいことに、プレートパッケージの外面から第１の流入チャネルの内部へ延在する貫通孔に受容される各インジェクタによって壁部分に設けられてもよい。これにより、プレートパッケージにおいて第１の流入チャネルのポジションを規定する際により大きな自由度が許容される。従来のプレート熱交換器の大部分においては流入／流出チャネルは角付近に設けられている。だが本発明によって、これは、もはやそうしなければならないものではない。
【００１６】
１つ以上のインジェクタを流入チャネルに使用することによって、流入チャネル内の流れが無秩序で管理されないものとなるという従来の問題が、低減されるかあるいはほぼ解消され得る。さらに、１つ以上のインジェクタを流入チャネルに使用することによって、供給される第１の流体の移動距離が低減されるため、第１の流入チャネルを介した１つだけの供給部を用いた際の圧力降下に関する従来の問題が少なくとも低減されるかあるいはほぼ解消され得る。実際に、少なくとも２つのインジェクタによって、第１の流体の供給部は、隣接する個々のプレート間隙または複数のプレート間隙に近接して位置決めされてもよい。インジェクタが個々のプレート間隙に隣接して設けられる場合には、プレート間隙に入る際の流れ方向の変化によって引き起こされる圧力降下に対する悪影響は、低減されるかあるいはほぼ解消され得る。本発明はまた、１つ以上のインジェクタから第１の流体を供給される各プレート間隙であって、これらインジェクタが互いにさまざまな方向を有してもよい、プレート間隙を提供する。これにより、各熱交換プレートの熱伝達領域の高い利用率が実現される。これは、特に、大きな表面積ひいては大きな熱伝達領域を有する熱交換プレートに有用となり得る。
【００１７】
そのため、本発明は、その最も基本的な形態において、特に第１の流体がプレート熱交換器に供給されるところに関して、冷却剤などの第１の流体を供給する方法について幅広い可能性を提供する。これは、プレート熱交換器の全体効率の制御および最適化に関して、その負荷に関わらず、良好な可能性を提供する。
【００１８】
それらインジェクタは、相互にさまざまな様式で配置されてもよい。一例として、少なくとも２つのインジェクタは、第１の流入チャネルの長手方向の広がりに平行な列となるよう隣り合って配置されてもよい。あるいは、少なくとも２つのインジェクタは、第１の流入チャネルの長手方向の広がりに平行な少なくとも２つの列となるように隣り合って配置されてもよい。さらには、インジェクタの少なくとも２つの列は、第１の流入チャネルの長手方向中心軸線の両側に配置されてもよい。加えて、第１の列におけるインジェクタは、第２の列におけるインジェクタから見て互いに変位させられてもよい。
【００１９】
少なくとも２つのインジェクタには、ファン形状またはコーン形状などのスプレーパターンを提供するノズルが設けられてもよく、それにより、一列に並べられたインジェクタのあるいは２つの隣接する列に並べられたインジェクタにおける２つの隣接するノズルのスプレーパターンは、１０〜７０％、より好ましくは２０〜６０％、最も好ましくは３０〜５０％の重なりを有するよう設定されてもよい。
【００２０】
ファン形状スプレーパターンおよびコーン形状スプレーパターンとの語は、ノズルからの放出される流れを説明するために使用される。ファン形状スプレーパターンは、本質的に幅狭の矩形状の投影領域を生じる一方で、コーン形状スプレーパターンは、本質的に円形の投影領域を生じることを理解されたい。この重なりによって、複数の第１のプレート間隙にまたがる第１の流体の実質的に均等な分配が提供でき、それにより、第１のプレート間隙のそれぞれに、本質的に同じ量の第１の流体をもたらすことができ、そして本質的に同一の固有のエネルギー量および本質的同一の固有の濃度をもたらすことができる。
【００２１】
その重なりは、基本的に、第１の流入チャネルの包囲面のうち、スプレーパターンにさらされる部分に見たように算出される。一般的なファン形状スプレーパターンに関し、２つの隣接するスプレーノズルによって得られる重なり領域は、略矩形領域を有する。同様に、一般的なコーン形状スプレーパターンに関し、２つの隣接するスプレーノズルによって得られる重なり領域は、２つの部分的に重なる円の重なり領域に対応する。重なりは、分配される流体に含まれる個々の液滴の拡散に起因するスプレーパターンの周辺部に沿うムラやぼやけた部分を少なくとも部分的に補償する。
【００２２】
少なくとも２つのインジェクタは、第１の流入チャネルの内側包囲面の所定の部分を介して第１のプレート間隙へ流体の流れを方向付けるために第１の流入チャネル内に配置されてもよい。この所定の部分は、第１の流入チャネルの長手方向の広がりに直交する長手方向包囲面の断面に見て、長手方向包囲面の断面の７５％未満、より好ましくは長手方向包囲面の断面の６５％未満、最も好ましくは長手方向包囲面の断面の５０％未満に対応する。
【００２３】
したがって、第１の流体は、第１の流入チャネルの長手方向の広がりに直交する断面に見て包囲面の所定の部分のみに供給されてもよい。この選択される部分は、第１の流入チャネルに隣接する分配器の規定およびポジションや、供給される第１の流体の圧力および個々の熱交換プレートにおける表面パターンなどの多数の要因に左右される。１つの実現可能な実施形態においては、流体の流れは、第１の流体チャネルの下部へ向けて方向付けられてもよい。それによって、第１の流体は、第１のプレート間隙に流入する際に、本質的に熱交換プレートの熱伝達面全体にわたって分配され得る。なおこれは非限定的な単なる１つの例であることを理解されたい。また、インジェクタの一方の列が、包囲面の断面の一部をカバーするよう方向付けられてもよく、これに対してインジェクタの別の列が、包囲面の断面の別の部分をカバーするよう方向付けられてもよいことも理解されたい。さらにその部分自体の表面積は、各インジェクタと当該インジェクタに取り付けられるノズルとによって提供されるスプレーパターンによって規定される。
【００２４】
各インジェクタに個別のバルブが設けられてもよく、あるいは一群のインジェクタに共通のバルブが設けられてもよい。このバルブによって、個々のインジェクタまたは一群のインジェクタへの流体供給が、熱交換器の効率性のより良い制御を可能にするために制御されてもよい。最も容易な形態においては、インジェクタは第１の流体を分配するバルブによって構成されてもよいことを理解されたい。
【００２５】
一群のインジェクタは、少なくとも２つの列のインジェクタによるインジェクタを含んでもよい。
【００２６】
第１の熱交換プレートおよび第２の熱交換プレートは、取り外し不可能に互いに連結されてもよい。プレートパッケージにおける熱交換プレートは、ろう付け、溶着、粘着または接着によって互いに接続されてもよい。
【００２７】
貫通孔は、塑性再成型加工、切削加工またはドリル加工によって形成されてもよい。塑性再成型加工との語は、サーマルドリル加工などの非切削塑性再成型加工を意味する。切削加工またはドリル加工は切削工具を用いてなされてもよい。貫通孔はレーザ加工またはプラズマ加工によって形成されてもよい。
【００２８】
少なくとも２つのインジェクタは、第１および第２の熱交換プレートの基本平面に略平行に第１の流体の供給を方向付けるよう構成されてもよい。
【００２９】
インジェクタへの第１の流体の供給は、コントローラによって制御されてもよい。これによりプレート熱交換器の全体的な効率性を、実際の作動負荷に関わらず、非常に高い効率性で制御することが可能となる。インジェクタは、個別にあるいはまとめて制御されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
以下では例示的に添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【図１】プレート熱交換器の典型的な概略側面図である。
【図２】図１のプレート熱交換器の概略正面図である。
【図３】典型的なプレート熱交換器の流入チャネルの概略断面図である。
【図４】典型的な第１の熱交換プレートの概略正面図である。
【図５】典型的な第２の熱交換プレートの正面図である。
【図６】本発明の基づく複数のインジェクタを備えるプレートパッケージの断面図である。
【図７】本発明の基づく複数のインジェクタを備えるプレートパッケージの断面図である。
【図８ａ】ファン形状のスプレーパターンの実施形態を示す図である。
【図８ｂ】ファン形状のスプレーパターンの実施形態を示す図である。
【図９】ファン形状のスプレーパターンの第２の実施形態を示す図である。
【図１０】コーン形状のスプレーパターンの第３の実施形態を示す図である。
【図１１】流入チャネルの長手方向中心軸線の両側に設けられた２つのインジェクタを備える第１の流入チャネルの概略断面図である。
【図１２】インジェクタが貫通孔を介して流入チャネル内に延びるよう取り付けられた、流入チャネルの概略断面図である。
【図１３】第１の流入チャネルがプレートパッケージに取り付けられたケーシングによって提供される、一実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明のより良い理解のために、図１〜図５を参照して典型的なプレート熱交換器１の一例について説明する。プレート熱交換器１は、互いに隣り合って設けられる多数の圧縮成型された熱交換プレートＡ、Ｂによって形成されるプレートパッケージＰを含む。これら熱交換プレートは、以下では第１の熱交換プレートＡ（図３、図４参照）および第２の熱交換プレートＢ（図３および図５参照）と称される２つの異なるプレートとして開示される。プレートパッケージＰは、実質的に同じ数の第１の熱交換プレートＡと第２の熱交換プレートＢとを含む。
【００３２】
図３から明らかなように、熱交換プレートＡ、Ｂは、各対の隣接する第１の熱交換プレートＡと第２の熱交換プレートＢとの間に第１のプレート間隙３が形成されるとともに各対の隣接する第２の熱交換プレートＢと第１の熱交換プレートＡとの間に第２のプレート間隙４が形成されるように、隣り合って配置される。
【００３３】
それゆえ、第２のプレート間隙が個々の第１のプレート間隙３を形成するたびごとに、残りのプレート間隙が第２のプレート間隙４を形成する、つまり第１および第２のプレート間隙３および４は、プレートパッケージＰ内に交互に設けられる。さらに、第１および第２のプレート間隙３および４は、実質的に完全に互いから切り離されている。
【００３４】
プレート熱交換器１は、有利には、冷却回路（図示せず）内の蒸発器として作動するよう構成されてもよい。そうした用途において、第１のプレート間隙３は、冷却剤のための第１の通路を形成してもよく、これに対して第２のプレート間隙４は、冷却剤によって冷却されるよう適合された流体のための第２の通路を形成してもよい。
【００３５】
プレートパッケージＰはまた、上端プレート６と下端プレート７とを含む。これらプレートは、プレートパッケージＰのそれぞれの側に設けられ、かつプレートパッケージＰの端プレートを形成する。
【００３６】
開示される実施形態において、熱交換プレートＡ、Ｂおよび端プレート６、７は、取り外し不可能に互いに接合される。そうした取り外し不可能な接合は、有利には、ろう付け、溶着、粘着または接着によって実施されてもよい。
【００３７】
図２、図４および図５から特に明らかなように、実質的に熱交換プレートＡ、Ｂのそれぞれは、４つのポートホール８、つまり第１のポートホール８と、第２のポートホール８と、第３のポートホール８と、第４のポートホール８とを有する。第１のポートホール８は、第１のプレート間隙３への第１の流入チャネル９を形成する。第１の流入チャネル９は、実質的にプレートパッケージＰ全体を、つまりプレートＡ、Ｂおよび上端プレート６のすべてを通るよう延在する。第２のプレートホール８は、第１のプレート間隙３からの第１の流出チャネル１０を形成する、第１の流出チャネル１０は、実質的にプレートパッケージＰ全体を、つまりプレートＡ、Ｂおよび上端プレート６のすべてを通るよう延在する。第３のポートホール８は、第２のプレート間隙４への第２の流入チャネル１１を形成し、かつ第４のポートホール８は、第２のプレート間隙４からの第２の流出チャネル１２を形成する。これら２つのチャネル１１、１２も、実質的にプレートパッケージＰ全体を、つまり下端プレート７を除くプレートＡ、Ｂおよび上端プレート６のすべてを通るよう延在する。開示される実施形態では、４つのポートホール８は、略矩形状熱交換プレートＡ、Ｂのそれぞれの角の付近に設けられる。なお、他のポジションも使用できること、そして本発明は図示されかつ説明されるポジションに限定されるべきではないことを理解されたい。
【００３８】
ここで図６を参照して、第１の流入チャネル９の観点からインジェクタ２５の位置決めの一例について説明する。図示される実施形態において、２つのインジェクタ２５が、第１の流入チャネル９の長手方向の広がりＬＣに直交して隣り合って配置されるよう示されている。インジェクタ２５は、第１の流入チャネル９の長手方向の広がりＬＣに沿って一様に分布させられており、それによりインジェクタ２５のそれぞれは、複数の第１のプレート間隙３に第１の流体を供給するよう設けられる。
【００３９】
少なくとも２つのインジェクタ２５のそれぞれが、プレートパッケージＰの外部から第１の流入チャネル９内へ向かう所定の広がりを有する貫通孔２０内に設けられており、貫通孔２０は、塑性再成型加工、切削加工またはドリル加工によって形成されてもよい。塑性再成型加工は、サーマルドリル加工などの非切削塑性再成型加工を意味する。サーマルドリル加工は、フロードリル加工、摩擦ドリル加工またはフォームドリル加工として公知である。切削加工またはドリル加工は切削工具を用いてなされてもよい。貫通孔はレーザ加工またはプラズマ加工によって形成されてもよい。貫通孔２０自体に、流体密封接続を確実なものとするためにブッシュやシーリングなど（図示せず）が設けられてもよい。
【００４０】
１つのまたは同じインジェクタ２５によって供給される第１のプレート間隙３の数は変更されてもよい。寸法を決めるパラメータは、本質的に、特定のインジェクタ２５によって供給されるプレート間隙３にまたがる均等な分配の必要条件である。影響を及ぼすパラメータは、一例では、スプレーパターン、インジェクタ２５のノズル２６とプレート間隙３の入口との間の距離、および流圧であることを理解されたい。
【００４１】
ここで図７を参照すると、プレートパッケージＰに適用される際の同様の原理について説明する。より良い理解のために、プレートパッケージＰの中間部において、複数の熱交換プレートが取り除かれている。図示される実施形態では、インジェクタ２５には、略コーン形状スプレーパターン２７を提供するノズル２６が設けられる。さらにインジェクタ２５は、ホルダ２８を介してプレートパッケージＰに取り付けられるよう図示される。ホルダ２８は、１つのモジュールとしてプレートパッケージＰの外面に取り付けられ、当該外面に固定される。個々のインジェクタ２５は、プレートパッケージＰの壁における貫通孔２０に受容される。インジェクタ２５は、コントローラと通信するバルブ２９に接続されるよう図示される。開示される実施形態において、インジェクタ２５のそれぞれは、１つのバルブ２９と連通するよう設けられる。なお、１つのバルブ２９が複数のバルブ２５と連通するよう構成され得ることを理解されたい。また、インジェクタ自体がバルブによって構成されてもよいことを理解されたい。バルブ２９は、コントローラによって個別にあるいはまとめて制御されてもよい。図７における蒸発器は端プレートを伴わずに図示されており、そのため第１の流入チャネル９が貫通孔として図示される。
【００４２】
以下では、インジェクタの多数のさまざまなパターンを例示する。
【００４３】
インジェクタ２５には、ファン形状スプレーパターン３０を提供するノズル２６が設けられてもよい（図８ａ参照）。したがって、第１の流入チャネル９の内側包囲面３１などの所定の面に投影された際に生じるスプレーパターンは（図８ｂ参照）本質的に矩形状の投影領域３２となる。インジェクタ２５は、第１の流入チャネル９に沿って、そうした相互に関係する間隙を伴うよう、かつ２つの隣接するノズル２６のスプレーパターンが重なり３３を提供するよう流入チャネル９の内側包囲面３１までのそうした距離を伴うよう、構成されてもよい。重なり３３によって、複数の第１のプレート間隙３にまたがる第１の流体の実質的に均質な分配が提供されてもよい。概して、スプレーパターンを重ねる目的は、射出される流体に含まれる個々の液滴の拡散に起因するスプレーパターンの周辺に沿うムラやばらつきを補償することである。重なり３３は、投影領域の１０〜７０％に、好ましくは２０〜６０％に、より好ましくは３０〜５０％の範囲に設定されてもよい。
【００４４】
図９には、別の例の、ファン形状スプレーパターン３０を提供するノズル２６を用いて提供されるスプレーパターンが図示される。各ノズル２６から投影された表面積は、両側に突出部３４を備える矩形状として示される。２つのそうした隣接する突出部３４は、一様な連続ビード状パターン３５を提供する。重なりが図示されていないが、重なることも可能であることを理解されたい。
【００４５】
図１０に図示されるように、別の実施形態は、複数のインジェクタが２つの列Ｒ１、Ｒ２に並んで配置される実施形態を開示する。図示されるスプレーパターンは、図７に図示されるようにそれぞれが略コーン形状スプレーパターン２７を提供するノズル２６が設けられ、それによって生じる投影領域が円３７となるインジェクタの結果である。２つの列Ｒ１、Ｒ２が図示されるが、２つ以上の列Ｒ１、Ｒ２が適用できること、あるいは１つのみの列Ｒ１が適用できることを理解されたい。２つの列Ｒ１、Ｒ２は、第１の流入チャネル９の長手方向中心軸線ＬＣの両側に設けられるよう図示される。なお、列Ｒ１、Ｒ２は、長手方向中心軸線ＬＣの同じ側に設けられてもよいことを理解されたい。図示される実施形態において、第１の列Ｒ１におけるインジェクタ２５は、第２の列Ｒ２におけるインジェクタの列から見て相互に変位させられた（ずらされた）状態で図示される。さらに、投影されたスプレーパターンは重なり３３を伴う。
【００４６】
図１１を参照すると、第１の流入チャネル９の断面で見て、２つのインジェクタ２５が１つの第１の流入チャネル９内へ流体の流れを方向付けるよう構成された実施形態が図示される。２つのインジェクタ２５は、当該流入チャネル９の長手方向軸線ＬＣの両側に設けられる。２つのインジェクタ２５によるスプレーパターンは互いに部分的な重なり３３となる。なお、重なりは必ずしも必要なものではないことも理解されたい。２つのインジェクタ２５は第１の流入チャネル９の内側長手方向包囲面３１の一部を介して第１のプレート間隙（図示せず）へ流体の流れを方向付ける。投影された部分３８は、長手方向包囲面３１の断面の７５％未満、より好ましくは長手方向包囲面３１の断面の６５％未満、さらに好ましくは長手方向包囲面３１の断面の５０％未満に対応してもよい。選択される部分は、第１の流入チャネル９に隣接する分配器（図示せず）の規定およびそのポジションや、供給される第１の流体の圧力や、個々の熱交換プレートＡ、Ｂにおける表面パターン３９などの多数の要因に左右される。第１の流体の流れは、一例として、第１の流体チャネルの下部へ向けて方向付けられてもよく、それによって第１の流体は第１のプレート間隙へ流入する際に本質的に熱交換プレートの熱伝達面全体にわたって分配され得る。なおこれは単なる一例であり、限定的な例示ではないことを理解されたい。 
【００４７】
図１２には、第１のチャネル９の断面図が概略的に示されており、このものにおいて、インジェクタ２５は貫通孔２０を介して第１の流入チャネル９へ向けて延びるよう取り付けられる。インジェクタ２５には、第１の流入チャネル９の内側包囲面３１の下部へ向かう方向にファン形状スプレーパターン３０を提供するノズル２６が設けられる。
【００４８】
少なくとも２つのインジェクタが、第１の流入チャネル９内の任意の方向において第１の流体の供給を方向付けるよう構成されてもよいことを理解されたい。これは、インジェクタ２５に噴霧ノズルが設けられる場合に顕著である。なお、その流れは本質的に第１および第２の熱交換プレートＡ、Ｂの基本平面１６に平行な方向に向き付けられる（図４、図５、図６参照）ことが好ましい。それによって、流れがなんらかの適切でない方向へ向くことを避けることができる。
【００４９】
本明細書では、本発明について、矩形状の熱交換プレートの角に設けられるポートホール８そして第１の流入チャネル９と関連して、図示されかつ説明した。なお、特許請求の範囲に記載の範囲から逸脱することなく、他の形状やポジションも利用可能であることを理解されたい。
【００５０】
ポートホール８は、基本的に円形ホールとして図示され開示された。また、特許請求の範囲に記載の範囲から逸脱することなく他の形状も利用可能であることを理解されたい。
【００５１】
本発明について基本的に、第１および第２のプレート間隙と２つの流体の流動を可能にする４つのポートホールとを有するプレート熱交換器に基づいて説明した。本発明は、プレート間隙の数、ポートホールの数および、処理される流体の数に関してさまざまな構造を有するプレート熱交換器にも適用可能であることを理解されたい。
【００５２】
４つのポートホール８は、開示される実施形態では、略矩形状の熱交換プレートＡ、Ｂの個々の角の付近に設けられる。他のポジションも利用可能であり、本発明が、図示されかつ説明されたポジションに制限されるべきではないことを理解されたい。
【００５３】
図１３にはさらに別の実施形態が図示されており、当該図面では、プレートパッケージＰの角部が切断されている。ケーシング４０は、切断部分に沿って広がるように、それによって第１のプレート間隙３と直接連通するチャネル４１をプレートパッケージＰとともに区切るように、プレートパッケージＰに取り付けられる。この実施形態では、ケーシング４０は、プレートパッケージＰを形成する熱交換プレートの切断部分とともに、チャネル４１および第１のポートホールを規定するよう示される。
【００５４】
複数のインジェクタ２５が、ケーシング４０の壁部に設けられる貫通孔２０に受容される。各インジェクタ２５はバルブ２９と連通しており、これらバルブ２９はコントローラと連絡状態にある。インジェクタ２５のそれぞれにはノズルが設けられてもよい。インジェクタ自体がバルブによって構成されてもよいことも理解されたい。
【００５５】
第１および第２の熱交換プレートには、第１の流入チャネルと各第１のプレート間隙との間の移行領域に第１の流体の絞りを提供する目的で、分配器（図示せず）が設けられてもよい。それによって、冷却剤の圧力降下は、冷却剤が個々の第１のプレート間隙に入る際に得られる。これにより、第１のプレート間隙の領域にわたる第１の流体の分配がさらに向上されてもよい。分配器はさまざまな方法で設けられてもよく、そのうちのいくつかの例を以下に述べる。
【００５６】
第１および第２の熱交換プレートは、熱交換プレートに一体化された分配器を有してもよい。こうした分配器は、例示的に、第１のポートホール周りまたは第１のポートホールに隣接する熱交換プレートにおいてプレス加工形状部（プロファイル）として形成されてもよく、それによって、プレス加工形状部自体が分配器として作動する。一例として。分配器はまた、分配器として機能する貫通孔が設けられたプレス加工形状のものであってもよい。第１のポートホール内のまたは第１のポートホールの周囲の領域において、一対の隣接する第１および第２の熱交換プレート間に配置される分配器を有することも可能である。そうした分配器は、一対の第１および第２の熱交換プレート間に緩く受容される形状部の形態のものであってよく、あるいは対をなす２つの熱交換プレートの一方に結合される形状部の形態のものであってもよい。そうした分配器には、貫通孔が設けられてもよく、あるいは熱交換プレートとともに分配器として機能する凹部が設けられてもよい。
【００５７】
本発明は、プレートパッケージが、熱交換プレートと上下端プレートとを貫通する締め付けボルトによってともに保持されるタイプのプレート熱交換器（図示せず）にも適用できることを理解されたい。この場合において、熱交換プレート間にガスケットが使用されてもよい。本発明はまた、対となるよう取り外し不可能に連結された熱交換プレートを備え、各対の熱交換プレートがカセットを形成するプレート熱交換器（図示せず）に適用可能である。この解決法においては、各カセット間にガスケットが設けられる。
【００５８】
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、一部が上述された特許請求の範囲に記載の範囲内で変更されたり改良されたりしてもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１  プレート熱交換器
３  第１のプレート間隙
４  第２のプレート間隙
６  上端プレート
７  下端プレート
８  ポートホール
９  第１のチャネル
１０  第１の流出チャネル
１１  第２の流入チャネル
１２  第２の流出チャネル
１３  長手方向壁部分
１６  基本平面
２０  貫通孔
２５  インジェクタ
２６  ノズル
２７  コーン形状スプレーパターン
２８  ホルダ
２９  バルブ
３０  ファン形状スプレーパターン
３１  内側長手方向包囲面
３２、３７  投影領域
３３  重なり
３４  突出部
３９  表面パターン
４０  ケーシング
４１  チャネル
【図１】
0005972457.tif 000002
【図２】
0005972457.tif 000003
【図３】
0005972457.tif 000004
【図４】
0005972457.tif 000005
【図５】
0005972457.tif 000006
【図６】
0005972457.tif 000007
【図７】
0005972457.tif 000008
【図８ａ】
0005972457.tif 000009
【図８ｂ】
0005972457.tif 000010
【図９】
0005972457.tif 000011
【図１０】
0005972457.tif 000012
【図１１】
0005972457.tif 000013
【図１２】
0005972457.tif 000014
【図１３】
0005972457.tif 000015