(57)【要約】【課題】気液二相流を熱交換する熱交換器において、複数の流路間の偏流を抑制し、伝熱性能を高く維持する。【解決手段】一実施形態に係る熱交換器は、第１流体が流れる複数の第１流路を形成する複数の第１プレートと、第２流体が流れる複数の第２流路を形成する複数の第２プレートと、を含む積層された複数のプレートで構成されるプレート構成体を備え、前記第１流路の少なくとも一部で前記第１流体は気液二相状態にあり、前記第１流体の供給部と前記複数の第１プレートの各々に形成された前記複数の第１流路とに連通する第１入口ヘッダ空間と、前記第１流体の排出部と前記複数の第１プレートの各々に形成された前記複数の第１流路とに連通する第１出口ヘッダ空間と、が前記複数の第１プレートに形成され、前記複数の第１流路の各々は、流路形状が波形に形成された上流側領域と、該上流側領域の下流側に位置し流路形状が直線状に形成された下流側領域と、を有する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１流体と第２流体とを熱交換させて該第１流体を気化させる熱交換器であって、
前記第１流体が流れる複数の第１流路を形成する複数の第１プレートと、前記第２流体が流れる複数の第２流路を形成する複数の第２プレートと、を含む積層された複数のプレートで構成されるプレート構成体を備え、
前記第１流路の少なくとも一部で前記第１流体は気液二相状態にあり、
前記第１流体の供給部と前記複数の第１プレートの各々に形成された前記複数の第１流路とに連通する第１入口ヘッダ空間と、前記第１流体の排出部と前記複数の第１プレートの各々に形成された前記複数の第１流路とに連通する第１出口ヘッダ空間と、が前記複数の第１プレートに形成され、
前記複数の第１流路の各々は、流路形状が波形に形成された上流側領域と、該上流側領域の下流側に位置し流路形状が直線状に形成された下流側領域と、を有することを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記複数の第１流路の各々の入口部に絞り部を備えることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記絞り部において、前記複数の第１流路の各々は流路形状が波形に形成されることを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記複数の第１流路の各々の入口部は、前記第１入口ヘッダ空間を流れる前記第１流体の流れ方向と、前記第１流路に流入するときの前記第１流体の流れ方向の角度の変化が９０°未満となるように、前記第１入口ヘッダ空間内の前記第１流体の流れ方向と直交する方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記複数の第１流路の各々の前記上流側領域と前記下流側領域との境界は、前記第１流体が環状流を形成している領域にあることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記複数の第１流路の各々の前記上流側領域と前記下流側領域との境界は、前記第１流体のクオリテイが０．３以上０．８以下の領域にあることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記複数の第１流路の各々を構成する第１流路壁は、前記プレート構成体の積層方向から視たとき、対応する前記複数の第２流路の各々を構成する第２流路壁と少なくとも一部の領域で重なっていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の熱交換器。
【請求項８】
前記複数の第２流路の各々は、前記第１流路と同一方向に沿って配置された直線状の流路を含み、
前記複数の第１流路の各々の前記上流側領域を構成する第１流路壁は、前記プレート構成体の積層方向から視たとき、対応する前記複数の第２流路の各々の前記直線状の流路を構成する第２流路壁と一定のピッチで交差するように配置されることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の熱交換器。
【請求項９】
前記ピッチは１ｍｍ以上３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項８に記載の熱交換器。
【請求項１０】
前記第１出口ヘッダ空間は、前記複数の第２プレートを含む前記プレート構成体の積層方向に沿って貫通した空間を形成していることを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の熱交換器。
【請求項１１】
前記第１入口ヘッダ空間は前記複数の第２プレートによって前記プレート構成体の積層方向に沿って分割されていることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載の熱交換器。
【請求項１２】
前記複数の第１プレートと前記複数の第２プレートとは、前記プレート構成体の積層方向に沿って交互に配置されることを特徴とする請求項１乃至１１の何れか一項に記載の熱交換器。
【請求項１３】
前記第１入口ヘッダ空間は、前記複数の第１プレートの各々において前記複数の第１流路の各々と前記供給部との距離が離れるにつれて流路断面積が漸減するように構成されることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか一項に記載の熱交換器。
【請求項１４】
前記プレート構成体に前記第１流体の前記供給部及び前記第１流体の前記排出部が前記プレート構成体の積層方向に沿って形成されることを特徴とする請求項１乃至１３の何れか一項に記載の熱交換器。
【請求項１５】
前記複数の第１プレートの各々において、前記複数の第１流路の各々は互いに並列に配置され、
前記複数の第２プレートの各々において、前記複数の第２流路の各々は互いに並列に配置されることを特徴とする請求項１乃至１４の何れか一項に記載の熱交換器。
【請求項１６】
前記第１入口ヘッダ空間及び前記複数の第１プレートに形成された前記複数の第１流路の少なくとも一部は、前記第１入口ヘッダ空間及び前記複数の第１流路を流れる前記第１流体が環状流を形成するように構成されることを特徴とする請求項１乃至１５の何れか一項に記載の熱交換器。
【請求項１７】
前記複数の第１プレートに形成された前記複数の第１流路及び前記複数の第２プレートに形成された前記複数の第２流路の最大幅が２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至１６の何れか一項に記載の熱交換器。
【請求項１８】
前記第２流体の供給部と、該供給部及び前記複数の第２流路の各々に連通する第２入口ヘッダ空間と、前記第２流体の排出部と、該排出部及び前記複数の第２流路の各々に連通する第２出口ヘッダ空間と、が前記プレート構成体に形成され、
前記第２入口ヘッダ空間及び前記第２出口ヘッダ空間は、前記複数の第１流路の各々と交差する方向に沿って前記複数の第１流路の両側に配置され、
前記複数の第２流路の各々は、
前記複数の第１流路の各々と交差する方向に沿って配置される入口側領域及び出口側領域と、
前記複数の第１流路の各々と同一方向に沿って配置される中間領域と、
を含むことを特徴とする請求項１乃至１７の何れか一項に記載の熱交換器。
【請求項１９】
前記第１流体はＮＨ３であり、前記第２流体はＣＯ２であり、
前記熱交換器は前記第１流体と前記第２流体とを熱交換させて前記第１流体を気化させるＣＯ２液化器であることを特徴とする請求項１乃至１８の何れか一項に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、熱交換流体の一方が気液二相の流体である熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一次冷媒としてＮＨ３を用い、二次冷媒としてＣＯ２を用いるＮＨ３／ＣＯ２冷凍機は、気液二相のＮＨ３を気化させ、これによりＣＯ２蒸気を液化させる熱交換器（ＣＯ２液化器）を備える。従来、この種の液化器には、シェルアンドプレート式熱交換器、プレート式熱交換器やシェルアンドチューブ式熱交換器等が使用されている。
特許文献１には、一次冷媒としてＮＨ３を用い、二次冷媒としてＣＯ２を用い、これらの流路をいわゆるマイクロチャンネルと称する多数の微細流路で構成することで、両媒体間の伝熱性能を向上させることを目的とした熱交換器が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１１４０８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
管内を流れる気液二相流は、一般に、蒸気の比率が高くなるに伴い、液膜厚さが薄くなるため熱伝達率が向上するが、加熱されて管壁から液分がなくなるドライアウトの状態になると、熱伝達率は急激に低下する。また、液の加熱による沸騰においては、容積が急激に膨張し、並列に分岐した多数の流路から成る熱交換器においては、これにより一部の流路で逆流が生じやすく、逆流が生じることで、熱交換効率が低下する。
また、特許文献１に開示された熱交換器のように、気液二相の流体が複数の流路に分流される熱交換器においては、一般に、液の比率が小さい流路は伝熱性能が大きく低下する。従って、熱伝達率を高くするには、複数の流路間で偏流を抑制し、気液二相流の流量（質量速度）及びクオリテイ（乾き度）を均等にすることで、全体として伝熱性能を高めることが重要になる。
なお、気液密度比が大きいＮＨ３が気液二相流となる場合は特に偏流が起きやすい。
【０００５】
一実施形態は、上記課題に鑑み、気液二相流体を複数の流路に分流して熱交換を行う熱交換器において、複数の流路間の偏流を抑制し伝熱性能を高く維持することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）一実施形態に係る熱交換器は、
第１流体と第２流体とを熱交換させて該第１流体を気化させる熱交換器であって、
前記第１流体が流れる複数の第１流路を形成する複数の第１プレートと、前記第２流体が流れる複数の第２流路を形成する複数の第２プレートと、を含む積層された複数のプレートで構成されるプレート構成体を備え、
前記第１流路の少なくとも一部で前記第１流体は気液二相状態にあり、
前記第１流体の供給部と前記複数の第１プレートの各々に形成された前記複数の第１流路とに連通する第１入口ヘッダ空間と、前記第１流体の排出部と前記複数の第１プレートの各々に形成された前記複数の第１流路とに連通する第１出口ヘッダ空間と、が前記複数の第１プレートに形成され、
前記複数の第１流路の各々は、流路形状が波形に形成された上流側領域と、該上流側領域の下流側に位置し流路形状が直線状に形成された下流側領域と、を有する。
【０００７】
上記（１）の構成によれば、複数の第１流路は、夫々上流側領域で流路形状が波形に形成され、この波形流路を流れる低クオリテイの第１流体は乱流を形成するため、第２流体との伝熱が促進される。また、乱流を形成することで圧力損失が増加するため、逆流の発生を抑制でき、これによって、処理流量の低下を抑制できる。さらに、圧力損失が増加することで、第１流路間の圧力損失のばらつきが相対的に緩和されるため、複数の第１流路間の偏流が抑制される。これによって、液比率が小さい流路をなくすことができ、熱交換器全体として伝熱性能を高く維持できる。
なお、波形形状とは、流れ方向に向かって直交する方向に交互に蛇行する形状を言う。
【０００８】
また、複数の第１流路は、夫々下流側領域の流路形状が直線状に形成されているため、この直線状流路を流れる高クオリテイの第１流体は圧力損失が減少し、気泡が下流側へ移動しやすくなり、逆流が抑制される。また蒸発によって液分が減少した下流領域においては、波形流路は伝熱壁に形成した液膜の分断を生じさせ、熱伝達率が低下するドライアウトが生じ易くなる。下流側領域の流路形状を直線状にすることにより、ドライアウトの形成を遅らせることができる。これによって、下流側領域においても第１流体の伝熱性能を高く維持できる。
【０００９】
（２）一実施形態では、前記（１）の構成において、
前記複数の第１流路の各々の入口部に絞り部を備える。
上記（２）の構成によれば、複数の第１流路は、夫々入口部に断面積を小さくした絞り部を備え、この絞り部で圧力損失を増加させることで、気化した第１流体の逆流を抑制でき、これによって、処理流量の低下を抑制できる。
【００１０】
（３）一実施形態では、前記（２）の構成において、
前記絞り部において、前記複数の第１流路の各々は流路形状が波形に形成される。
上記（３）の構成によれば、第１流体の入口に形成される絞り部で第１流路の流路形状が波形に形成されることで、第１流路の圧力損失が増加し、絞り効果を向上できる。
【００１１】
（４）一実施形態では、前記（１）〜（３）の何れかの構成において、
前記複数の第１流路の各々の入口部は、前記第１入口ヘッダ空間を流れる前記第１流体
の流れ方向と、前記第１流路に流入するときの前記第１流体の流れ方向の角度の変化が９０°未満となるように、前記第１入口ヘッダ空間内の前記第１流体の流れ方向と直交する方向に対して傾斜している。
上記（４）の構成によれば、第１流体が第１入口ヘッダ空間から第１流路に流入するときの角度の変化が９０°未満となるので、第１流体が第１入口ヘッダ空間から第１流路に流入するときの圧力損失を低減できる。これによって、複数の第１流路間において、第１流体供給部との距離の違いが、各第１流路への第１流体の流入量に大きく影響しなくなるため、第１流路間の第１流体の偏流を抑制できる。
【００１２】
（５）一実施形態では、前記（１）〜（４）の何れかの構成において、
前記複数の第１流路の各々の前記上流側領域と前記下流側領域との境界は、前記第１流体が環状流を形成している領域にある。
「環状流」とは、気液二相流のうち、流路を形成する壁面に接して液相が環状に形成され、流路の中心側に気相が形成される流れを言い、上記壁面を通した第２流体との熱伝達率が高い。
上記（５）の構成によれば、上流側領域と下流側領域との境界において、第１流体が高い伝熱特性を有する環状流を形成しているために、第１流路において高い伝熱性能を得ることができる。また、下流側領域では、流路形状が直線状を有することでドライアウトを遅らせることができ、これによって、熱交換効率を高く維持できる。
【００１３】
（６）一実施形態では、前記（１）〜（５）の何れかの構成において、
前記複数の第１流路の各々の前記上流側領域と前記下流側領域との境界は、前記第１流体のクオリテイが０．３以上０．８以下の領域にある。
上記（６）の構成によれば、第１流路の上流側領域と下流側領域との境界が、第１流体のクオリテイが０．３〜０．８の領域、即ち、第１流体が環状流を形成している領域にあるために、上流側領域及び下流側領域で第１流体と第２流体間で高い伝熱性能を維持できる。
【００１４】
（７）一実施形態では、前記（１）〜（６）の何れかの構成において、
前記複数の第１流路の各々を構成する第１流路壁は、前記プレート構成体の積層方向から視たとき、対応する前記複数の第２流路の各々を構成する第２流路壁と少なくとも一部の領域で重なっている。
上記（７）の構成によれば、上記第１流路壁と上記第２流路壁とが、プレート構成体の積層方向から視て重なって配置されることで、第１流路が形成された第１プレートと第２流路が形成された第２プレートとを拡散接合するとき、第１流路壁及び第２流路壁に高い接合圧力を加えることができる。これによって、第１プレートと第２プレートとの接合強度を高めることができる。
【００１５】
（８）一実施形態では、前記（１）〜（７）の何れかの構成において、
前記複数の第２流路の各々は、前記第１流路と同一方向に沿って配置された直線状の流路を含み、
前記複数の第１流路の各々の前記上流側領域を構成する第１流路壁は、前記プレート構成体の積層方向から視たとき、対応する前記複数の第２流路の各々の前記直線状の流路を構成する第２流路壁と一定のピッチ（波長／２）で交差するように配置される。
【００１６】
上記（８）の構成によれば、プレート構成体の積層方向から視たとき、第１流路壁は第２流路壁と一定のピッチで交差するように配置されるので、第１流路壁と第２流路壁とは互いに交差する部位で一定のピッチで重なり合う。これによって、拡散接合時に第１流路壁と第２流路壁とに高い接合圧力を付加できるため、第１プレートと第２プレートとの接合強度を高めることができる。
【００１７】
（９）一実施形態では、前記（８）の構成において、
前記ピッチ（波長／２）は１ｍｍ以上３ｍｍ以下である。
上記（９）の構成によれば、第１流路壁と第２流路壁とは１〜３ｍｍのピッチで重なり合うため、拡散接合時に第１流路壁及び第２流路壁に高い接合圧力を付加できる。これによって、第１プレートと第２プレートとの接合強度を高めることができる。
【００１８】
（１０）一実施形態では、前記（１）〜（９）の何れかの構成において、
前記第１出口ヘッダ空間は、前記複数の第２プレートを含む前記プレート構成体の積層方向に沿って貫通した空間を形成している。
第１入口ヘッダ空間から第１出口ヘッダ空間までの第１流体の圧力損失は、第１入口ヘッダ空間、第１流路及び第１出口ヘッダ空間における夫々の第１流体の圧力損失の合計である。
【００１９】
上記（１０）の構成によれば、第１出口ヘッダ空間が、複数のプレートの積層方向に沿って貫通した空間を形成しているため、蒸気が流れる第１出口ヘッダ空間の流速を小さくして圧力損失を低減できる。これによって、第１流路における第１流体の圧力損失の占める割合が相対的に増加するため、複数の第１流路間の圧力損失の差は各第１流路の圧力損失の絶対値に比べて相対的に低減する。
また、第１出口ヘッダ空間の圧力損失が低減することで、第１流体は第１流路から第１出口ヘッダ空間に流入しやすくなるため、複数の第１流路の出口部における圧力損失の差も低減する。
こうして、複数の第１流路間における圧力損失の差が低減することで、複数の第１流路間の偏流が抑制され、これによって、第１流路全体としての伝熱性能を高く維持できる。
【００２０】
（１１）一実施形態では、前記（１）〜（１０）の何れかの構成において、
前記第１入口ヘッダ空間は前記複数の第２プレートによって前記プレート構成体の積層方向に沿って分割されている。
上記（１１）の構成によれば、第１入口ヘッダ空間が複数の第２プレートによってプレート積層方向に沿って分割されるため、複数の第１プレート間において、第１流路に流入する第１流体の流量をバランスさせることができる。これによって、複数の第１流路間の偏流抑制効果を向上できる。
【００２１】
（１２）一実施形態では、前記（１）〜（１１）の何れかの構成において、
前記複数の第１プレートと前記複数の第２プレートとは、前記プレート構成体の積層方向に沿って交互に配置される。
上記（１２）の構成によれば、複数の第１プレートと複数の第２プレートとは、プレート積層方向に沿って交互に配置されることで、複数の第１プレート間において、第１流路に連通する第１入口ヘッダ空間の容積を均等に分割できる。これによって、各第１プレート間において、第１流路に流入する第１流体の流量を均等化できるため、複数の第１流路間の偏流抑制効果を向上できる。また、第１流体が流れる第１プレートと第２流路が流れる第２プレートとが積層構造で隣り合って交互に配置されるため、第１流体及び第２流体の伝熱面積を増加でき、これによって、伝熱性能を向上できる。
【００２２】
（１３）一実施形態では、前記（１）〜（１２）の何れかの構成において、
前記第１入口ヘッダ空間は、前記複数の第１プレートの各々において前記複数の第１流路の各々と前記供給部との距離が離れるにつれて流路断面積が漸減するように構成される（以下この構成を「先細り構造」とも言う。）。
第１入口ヘッダ空間において、各第１プレートに形成された複数の第１流路に対し、上記供給部に近い第１流路から順々に第１流体が流入するために、第１流体の流量は上記供給部から離れるにつれて減少していく。
【００２３】
上記（１３）の構成によれば、第１入口ヘッダ空間は先細り構造を有するため、各第１プレートに形成された複数の第１流路に第１流体が分配されて、第１入口ヘッダ空間の第１流体の流量が減少しても、入口ヘッダ空間における第１流体の流速低下を抑制できる。これによって、第１入口ヘッダ空間で環状流の形成が可能になり、第１入口ヘッダ空間で環状流が形成されることにより、複数の第１流路間の偏流を抑制でき、従って、複数の第１流路において第１流体と第２流体との伝熱性能を高く維持できる。
また、複数のプレートが積層されて流路が形成される構造において、先細り構造を採用することで、プレート枚数が大きく増減しても容易に対応でき、かつ複雑なヘッダ構造とならない。これによって、第１流路間の偏流を抑制できる確実な第１流体の供給が可能になる。
【００２４】
（１４）一実施形態では、前記（１）〜（１３）の何れかの構成において、
前記プレート構成体に前記第１流体供給部及び前記第１流体排出部が前記プレート構成体の積層方向に沿って形成される。
上記（１４）の構成によれば、第１流体の供給部及び排出部がプレート構成体に形成されることで、第１流体の供給部及び排出部を別な構成体としてプレート構成体の外側に設ける必要がなくなる。さらに、第１流体の供給部と第１入口ヘッダ空間とを接続する配管、及び第１流体の排出部と第２出口ヘッダ空間とを接続する配管が不要になるので、熱交換器をコンパクト化かつ低コスト化できる。
【００２５】
（１５）一実施形態では、前記（１）〜（１４）の何れかの構成において、
前記複数の第１プレートの各々において、前記複数の第１流路の各々は互いに並列に配置され、
前記複数の第２プレートの各々において、前記複数の第２流路は互いに並列に配置される。
上記（１５）の構成によれば、複数の第１流路及び複数の第２流路が共に並列に配置されることで、第１流路及び第２流路を流路全長に亘って近接配置できる。これによって、第１流体と第２流体間の伝熱性能を向上できる。
特に、複数の第１流路の並列配置と第１入口ヘッダ空間の先細り構造との組合せによって、複数の第１流路間の偏流抑制効果を向上できる。
【００２６】
（１６）一実施形態では、前記（１）〜（１５）の何れかの構成において、
前記第１入口ヘッダ空間及び前記複数の第１プレートに形成された前記複数の第１流路の少なくとも一部は、前記第１入口ヘッダ空間及び前記複数の第１流路を流れる前記第１流体が環状流を形成するように構成される。
上記（１６）の構成によれば、第１入口ヘッダ空間及び各第１流路で、第１流体が第２流体との伝熱特性が高くなる環状流を形成するため、第２流体との伝熱性能を向上できる。
【００２７】
（１７）一実施形態では、前記（１）〜（１６）の何れかの構成において、
前記複数の第１プレートに形成された前記複数の第１流路及び前記複数の第２プレートに形成された第２流路の最大幅が２ｍｍ以下（好ましくは、０．１〜１．０ｍｍ）である。
上記（１７）の構成によれば、第１流路及び第２流路を最大幅が２ｍｍ以下の微細流路とすることで、第１プレートに多数の第１流路を形成できると共に、第２プレートに多数の第２流路を形成できる。これによって、これら流路の伝熱面積を飛躍的に増加できるため、第１流体と第２流体との伝熱性能を飛躍的に増加できる。
【００２８】
（１８）一実施形態では、前記（１）〜（１７）の何れかの構成において、
前記第２流体の供給部と、該供給部及び前記複数の第２流路の各々に連通する第２入口ヘッダ空間と、前記第２流体の排出部と、該排出部及び前記複数の第２流路の各々に連通する第２出口ヘッダ空間と、が前記プレート構成体に形成され、
前記第２入口ヘッダ空間及び前記第２出口ヘッダ空間は、前記複数の第１流路の各々と交差する方向に沿って前記複数の第１流路の両側に配置され、
前記複数の第２流路の各々は、
前記複数の第１流路の各々と交差する方向に沿って配置される入口側領域及び出口側領域と、
前記複数の第１流路の各々と同一方向に沿って配置される中間領域と、
を含む。
【００２９】
上記（１８）の構成によれば、第２流路の第２入口ヘッダ空間及び第２出口ヘッダ空間が第１流路と交差する方向に沿って配置されるため、第２入口ヘッダ空間及び第２出口ヘッダ空間を第１流路の第１入口ヘッダ空間及び第１出口ヘッダ空間と干渉させずに配置でき、これによって、第２入口ヘッダ空間及び第２出口ヘッダ空間の配置の自由度を広げることができる。
また、第２流路の中間領域が第１流路と同一方向に沿って配置されるため、第１流路と第２流路とを近接配置でき、そのため、中間領域における第１流体と第２流体との伝熱性能を向上できる。
さらに、第２流路の入口側領域及び出口側領域は、第１流路と交差する方向に沿って配置されるため、第１流路を構成する第１流路壁と第２流路を構成する第２流路壁とは一定ピッチで重なり合う。従って、第１プレートと第２プレートとを拡散接合するとき、第１流路壁及び第２流路壁に高い接合圧力を加えることができる。これによって、第１プレートと第２プレートとの接合強度を高めることができる。
【００３０】
（１９）一実施形態では、前記（１）〜（１８）の何れかの構成において、
前記第１流体はＮＨ３であり、前記第２流体はＣＯ２であり、
前記熱交換器は前記第１流体と前記第２流体とを熱交換させて前記第１流体を気化させるＣＯ２液化器である。
上記（１９）の構成によれば、気液二相のＮＨ３と気体のＣＯ２を熱交換させてＮＨ３を気化させ、ＣＯ２を液化させるＣＯ２液化器において、気液密度比が大きいＮＨ３は特に偏流が起きやすいが、第１流体がＮＨ３であっても複数の第１流路間の偏流を抑制でき、かつ第１流路の下流側領域で伝熱が低下するドライアウトの形成を遅らせることができるため、ＮＨ３とＣＯ２との伝熱性能を高く維持できる。
【発明の効果】
【００３１】
一実施形態によれば、気液二相流体を複数の流路に分流して熱交換を行う熱交換器において、複数の流路間の偏流を抑制することで、熱交換器全体として伝熱性能を高く維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】一実施形態に係る熱交換器の斜視図である。
【図２】一実施形態に係る熱交換器の正面図である。
【図３】一実施形態に係る熱交換器の側面図である。
【図４】図２中のＡ―Ａ線に沿う断面図である。
【図５】図２中のＢ―Ｂ線に沿う断面図である。
【図６】一実施形態に係る第１プレートの表面を示す正面図である。
【図７】一実施形態に係る第１プレートの裏面を示す正面図である。
【図８】一実施形態に係る第１流路の上流側領域を示す正面図である。
【図９】図６中のＣ一Ｃ線に沿う断面図である。
【図１０】図６中のＤ一Ｄ線に沿う断面図である。
【図１１】一実施形態に係る第２プレートの表面を示す正面図である。
【図１２】一実施形態に係る第２プレートの裏面を示す正面図である。
【図１３】図１１中のＥ―Ｅ線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載され又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一つの構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００３４】
図１〜図１３は、幾つかの実施形態に係る熱交換器を示す。
図１〜図３は一実施形態に係る熱交換器の全体図であり、図４は図２中のＡ―Ａ線に沿う断面図であり、図５は図２中のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
図４及び図５に示すように、熱交換器１０は、積層された複数のプレートで構成されるプレート構成体１２を備える。プレート構成体１２は、複数の第１プレート１４と複数の第２プレート１６とを含む。複数の第１プレート１４には夫々複数の第１流路１８が形成され、複数の第２プレート１６には夫々複数の第２流路２０が形成されている。
【００３５】
図６〜図１０は、一実施形態に係る第１プレート１４を示す。図６及び図７は第１プレート１４の表面及び裏面を示し、図８は第１プレート１４の上流側領域１８ａの拡大断面図であり、図９は図６中のＣ―Ｃ線に沿う断面図であり、図１０は図６中のＤ―Ｄ線に沿う断面図である。図８及び図９は第１プレート１４に形成された第１流路１８を示す。
図１１〜図１３は幾つかの実施形態に係る第２プレート１６を示す。図１１及び図１２は第２プレート１６の表面及び裏面を示し、図１３は図１１中のＥ―Ｅ線に沿う断面図であり、第２プレート１６に形成された第２流路２０を示す。
【００３６】
第１流路１８の少なくとも一部で第１流体は気液二相状態にある。第１入口ヘッダ空間２２及び第１出口ヘッダ空間２４がプレート構成体１２に形成されている。第１入口ヘッダ空間２２は、第１流体供給部２６と各第１プレート１４に形成された複数の第１流路１８とに連通する。第１出口ヘッダ空間２４は、第１流体排出部２８と各第１プレート１４に形成された複数の第１流路１８に連通する。
複数の第１流路１８は、夫々流路形状が流れ方向に向かって直交する方向に交互に蛇行する波形に形成された上流側領域１８ａと、上流側領域１８ａの下流側に位置し第１流体の流路形状が直線状に形成された下流側領域１８ｂと、を有する。
【００３７】
上記構成において、第１流体は気液二相の状態で第１流体供給部２６から第１入口ヘッダ空間２２を介して複数の第１流路１８に流入する。複数の第１流路１８で第１流体は複数の第２流路２０を流れる第２流体と熱交換し、第２流体によって加熱されて気化し、気化した蒸気は第１出口ヘッダ空間２４を介して第１流体排出部２８から流出する。
【００３８】
上記構成によれば、低クオリテイの上流側領域１８ａの一部では、第１流体は伝熱特性が高い環状流にはなっておらず、比較的液比率が高く液中に気泡が混ざったスラグ流の状態である場合がある。上流側領域１８ａでは、第１流体が波形流路を流れることで乱流を形成し、これによって、第２流体との伝熱が促進される。スラグ流の第１流体が乱流を形成することで特に熱伝達率を高めることができる。
また、第１流体が乱流を形成することで圧力損失が増加するため、逆流の発生を抑制でき、これによって、処理流量の低下を抑制できる。さらに、圧力損失が増加することで、第１流路間の圧力損失のばらつきが相対的に緩和されるため、複数の第１流路間の偏流が抑制される。これによって、液比率が小さい流路をなくすことができ、熱交換器全体として伝熱性能を高く維持できる。
【００３９】
また、下流側領域１８ｂにおいて、複数の第１流路１８は、夫々流路形状が直線状に形成されているため、直線状流路を流れる高クオリテイの第１流体は圧力損失が減少し、気泡が下流側へ移動しやすくなり逆流が抑制される。また蒸発によって液分が減少した下流側領域１８ｂにおいては、波形流路は伝熱壁に形成した液膜の分断を生じさせ、熱伝達率が低下するドライアウトが生じ易くなる。下流側領域１８ｂの流路形状を直線状にすることにより、ドライアウトの形成を遅らせることができる。これによって、下流側領域１８ｂにおいても第１流体の伝熱性能を高く維持できる。
【００４０】
一実施形態では、第１流路１８及び第２流路２０は、図４及び図５に示すように、プレートに形成された溝で構成される。
別な実施形態では、第１流路１８及び第２流路２０は、第１プレート１４又は第２プレート１６の表裏に貫通するスリット孔を形成し、このスリット孔を両側から別な２枚のプレートで挟んで形成される流路であってもよい。
【００４１】
一実施形態では、図６及び図８に示すように、複数の第１流路１８は、夫々の入口部に断面積を小さくした絞り部３０を備える。
第１流体が第１流路１８で気化して急激に膨張することで逆流が発生する場合がある。
この実施形態によれば、複数の第１流路１８は、夫々絞り部３０で圧力損失が増加するため、第１流体の逆流を抑制でき、これによって、処理流量の低下を抑制できる。
図６及び図８に示す実施形態では、絞り部３０の流路の断面積を全長に亘り小さくしているが、オリフィスなどのように絞り部３０の流路の一部のみの断面積を小さくした構成としてもよい。
【００４２】
一実施形態では、図８に示すように、絞り部３０において、複数の第１流路１８は夫々流路形状が波形に形成される。図中、３１は第１流路１８の入口部に形成された波形の流路を示す。
この実施形態によれば、絞り部３０において、第１流路１８の流路形状が波形に形成されることで、第１流路１８の圧力損失がさらに増加し、絞り効果を向上できる。
【００４３】
一実施形態では、図８に示すように、複数の第１流路１８の入口部は、夫々第１入口ヘッダ空間２２を流れる第１流体ｆ１が第１流路１８に流入するときの第１流体の流れの偏向角度θが９０°未満となるように、第１入口ヘッダ空間内の第１流体ｆ１の流れ方向と直交する方向に対して傾斜している。
この実施形態によれば、第１入口ヘッダ空間２２を流れる第１流体ｆ１が第１流路１８に流入するときの流れの偏向角度θが９０°未満となるので、第１流体ｆ１が第１入口ヘッダ空間２２から第１流路１８に流入するときの圧力損失を低減できる。これによって、第１流体供給部２６と第１流路１８の入口との距離の違いが、各第１流路１８への第１流体ｆ１の流入量に大きく影響しなくなるため、第１流路１８における第１流体ｆ１の偏流を抑制できる。
【００４４】
一実施形態では、各第１流路１８において、上流側領域１８ａと下流側領域１８ｂとの境界は、第１流体が環状流を形成している領域にある。
この実施形態によれば、上流側領域１８ａと下流側領域１８ｂとの境界が、第１流体が高い伝熱特性を有する環状流を形成している領域にあるため、上流側領域１８ａでは高い伝熱性能を得ることができる。また、下流側領域１８ｂでは、流路形状が直線状を有することで、ドライアウトを遅らせることができるため、伝熱性能の低下を抑制できる。
【００４５】
一実施形態では、複数の第１流路１８は、夫々上流側領域１８ａと下流側領域１８ｂとの境界が、第１流体のクオリテイが０．３以上０．８以下の領域にある。
この実施形態によれば、第１流路１８の上流側領域１８ａと下流側領域１８ｂとの境界が、第１流体のクオリテイが０．３〜０．８の領域、即ち、第１流体が環状流を形成している領域にあることで、上流側領域及び下流側領域で第１流体と第２流体間で高い伝熱性能を維持できる。
【００４６】
一実施形態では、図８に示すように、複数の第１流路１８を夫々構成する第１流路壁３２は、プレート構成体１２の積層方向（図１及び図３中の矢印Ｘ方向）から視たとき、対応する複数の第２流路２０を夫々構成する第２流路壁３３と少なくとも一部の領域で重なっている。
この実施形態によれば、第１流路壁３２と第２流路壁３３とが、プレート構成体１２の積層方向から視て重なって配置されることで、第１流路１８が形成された第１プレート１４と第２流路２０が形成された第２プレート１６とを拡散接合するとき、第１流路壁３２及び第２流路壁３３に高い接合圧力を加えることができるため、第１プレート１４と第２プレート１６との接合強度を高めることができる。
【００４７】
一実施形態では、図８に示すように、複数の第２流路２０は、第１流路１８と同一方向に沿って配置された直線状の流路を有する。複数の第１流路１８の上流側領域１８ａを構成する第１流路壁３２は、プレート構成体１２の積層方向から視たとき、対応する複数の第２流路２０の直線状の流路を構成する第２流路壁３３と一定のピッチ（波長／２）Ｐで交差するように配置される。
この実施形態によれば、第１流路壁３２は第２流路壁３３とが一定のピッチＰで交差するように配置されるので、第１流路壁３２と第２流路壁３３とは互いに交差する部位で一定のピッチＰで重なり合う。従って、拡散接合時に第１流路壁３２及び第２流路壁３３に高い接合圧力を付加できるため、第１プレート１４と第２プレート１６との接合強度を高めることができる。
【００４８】
一実施形態では、ピッチＰは１〜３ｍｍである。この実施形態によれば、第１流路壁３２と第２流路壁３３とは１〜３ｍｍのピッチＰで重なり合うため、拡散接合時に第１流路壁３２と第２流路壁３３に高い接合圧力を付加できる。これによって、第１プレート１４と第２プレート１６との接合強度を高めることができる。
【００４９】
一実施形態では、図２及び図６に示すように、第１出口ヘッダ空間２４は、複数の第２プレート１６を含むプレート構成体１２の積層方向に沿って貫通した空間を形成している。
第１入口ヘッダ空間２２から第１出口ヘッダ空間２４までの第１流体の圧力損失は、第１入口ヘッダ空間２２、第１流路１８及び第１出口ヘッダ空間２４における夫々の第１流体の圧力損失の合計である。
【００５０】
図６において、第１流体供給部２６における第１流体の圧力をＰinとし、第１入口ヘッダ空間２２における第１流体の圧力をＰ１とし、任意の第１流路１８における第１流体の圧力をＰ２とし、第１出口ヘッダ空間２４における第１流体の圧力をＰ３とし、第１流体排出部２８における第１流体の圧力をＰoutとする。すべての第１流路１８において第１流体供給部２６と第１流体排出部２８との間の第１流体の圧力損失ΔＰは、第１入口ヘッダ空間２２の圧力損失ΔＰ１と、第１流路１８の圧力損失ΔＰ２と、第１出口ヘッダ空間２４の圧力損失ΔＰ３との合計であるから、次の式（１）及び（２）が成り立つ。
ΔＰ＝Ｐin−Ｐout
＝ΔＰ１＋ΔＰ２＋ΔＰ３
＝（Ｐin−Ｐ１）＋（Ｐ１−Ｐ３）＋（Ｐ３−Ｐout）    （１）
Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐ３                                      （２）
【００５１】
気液二相の第１流体が流れる第１流路１８の出口部は、第１流路１８で第１流体が蒸気となることで第１流体の圧力損失が増大しやすい。従って、第１出口ヘッダ空間２４における第１流体の圧力損失ΔＰ３が大きいと、複数の第１流路１８間の圧力損失差も増大する。
第１出口ヘッダ空間２４が、プレート積層方向に沿って貫通した空間を形成しているため、第１出口ヘッダ空間２４の圧力損失ΔＰ３を低減できる。これによって、第１流路１８における第１流体の圧力損失ΔＰ２の占める割合が相対的に増加する。
また、第１出口ヘッダ空間２４の圧力損失ΔＰ３が低減することで、第１流体は第１流路１８から第１出口ヘッダ空間２４へ流入しやすくなるため、複数の第１流路１８の出口部における圧力損失の差も低減する。
【００５２】
これによって、複数の第１流路間の偏流を抑制でき、第１流路間の第１流体の偏流によって生じる一部の第１流路における第１流路と第２流路との伝熱性能の低下を抑制できる。従って、複数の第１流路間の伝熱性能を均一化できるため、第１流路全体として伝熱性能を高く維持できる。
【００５３】
一実施形態では、第１入口ヘッダ空間２２は複数の第２プレート１６によってプレート構成体１２の積層方向に沿って分割されている。
この実施形態によれば、第１入口ヘッダ空間２２が複数の第２プレート１６によってプレート積層方向に沿って分割されるため、複数の第１プレート１４間において、第１流路１８に流入する第１流体の流量をバランスさせることができ、これによって、複数の第１流路間の偏流抑制効果を向上できる。
【００５４】
一実施形態では、図４及び図５に示すように、複数の第１プレート１４と複数の第２プレート１６とは、プレート積層方向に沿って交互に配置される。
この実施形態によれば、複数の第１プレート１４と複数の第２プレート１６とがプレート積層方向に沿って交互に配置されることで、複数の第１プレート間において、第１流路１８に連通する第１入口ヘッダ空間２２の容積を均等に分割できる。これによって、複数の第１プレート間において、第１流路１８に流入する第１流体の流量を均等化できるため、複数の第１流路間の偏流抑制効果を向上できる。
また、第１流体が流れる第１プレート１４と第２流体が流れる第２プレート１６とが積層構造で隣り合って交互に配置されるため、第１流体及び第２流体の伝熱面積を増加でき、これによって、伝熱性能を向上できる。
【００５５】
一実施形態では、図６及び図７に示すように、第１入口ヘッダ空間２２は、各第１プレート１４において複数の第１流路１８と第１流体供給部２６との距離が離れるにつれて流路断面積が漸減するように構成される。
この実施形態によれば、第１入口ヘッダ空間２２は先細り構造を有するため、各第１プレート１４に形成された複数の第１流路１８に第１流体が分配されて、第１入口ヘッダ空間２２の第１流体の流量が減少しても、第１入口ヘッダ空間２２における第１流体の流速低下を抑制できる。これによって、第１入口ヘッダ空間２２で環状流の形成が可能になり、第１入口ヘッダ空間２２で環状流が形成されることにより、複数の第１流路間の偏流を抑制できる。従って、複数の第１流路１８において第１流体と第２流体との伝熱性能を高く維持できる。
【００５６】
また、複数のプレートが積層されて流路が形成される構造において、先細り構造を採用することで、プレート枚数が大きく増減しても容易に対応でき、かつ複雑なヘッダ構造とならない。これによって、第１流路間の偏流を抑制できる確実な第１流体の供給が可能になる。
【００５７】
一実施形態では、図６及び図７に示すように、第１流体供給部２６及び第１流体排出部２８がプレート構成体１２の積層方向に沿って形成される。
この実施形態によれば、第１流体供給部２６及び第１流体排出部２８をプレート構成体１２に形成することで、第１流体供給部２６及び第１流体排出部２８を別な構造体としてプレート構成体１２の外側に設置する必要がなくなる。さらに、第１流体供給部２６と第１入口ヘッダ空間２２とを接続する配管、及び第１流体排出部２８と第１出口ヘッダ空間２４とを接続する配管が不要になる。これによって、熱交換器１０をコンパクト化かつ低コスト化できる。
【００５８】
一実施形態では、図６に示すように、各第１プレート１４において、複数の第１流路１８は互いに並列に配置される。また、図１１に示すように、各第２プレート１６において、複数の第２流路２０は互いに並列に配置される。
この実施形態によれば、複数の第１流路１８及び複数の第２流路２０が共に並列に配置されることで、第１流路１８及び第２流路２０を流路全長に亘って近接配置できる。これによって、第１流体と第２流体間の伝熱性能を向上できる。
特に、複数の第１流路１８の並列配置と第１入口ヘッダ空間２２の先細り構造との組合せによって、複数の第１流路間の偏流抑制効果を向上できる。
【００５９】
一実施形態では、複数の第１流路１８及び複数の第２流路２０は、夫々同一間隔で平行に配置される。
一実施形態では、第１流路１８と第２流路２０とはプレート積層方向で重なる位置に配置される。これによって、第１流路１８と第２流路２０とを最も接近位置に配置できるので、第１流体と第２流体との伝熱性能を最大にできる。
【００６０】
一実施形態では、第１入口ヘッダ空間２２及び複数の第１プレート１４に形成された複数の第１流路１８の少なくとも一部は、これらの流れの場で第１流体環状流を形成するように構成される。第１入口ヘッダ空間２２及び第１流路１８の構成、これら流路を流れる第１流体の種類（例えば、密度、粘性係数等に基づく種類の選定）及び運転条件（例えば、第１流体の流量、流速等）は、例えば、気液二相流の流動様式を表したベーカ（Ｂａｋｅｒ）線図などによって決められる。
上記構成によれば、第１入口ヘッダ空間２２及び第１流路１８において第１流体が環状流を形成するため、これらの流場で気液が混じり合った状態となり、気液の分離が起こらない。従って、第１入口ヘッダ空間２２及び複数の第１流路間で気液混合率を均等に保持できるため、全体として第１流体と第２流体との熱交換効率を向上できる。
【００６１】
一実施形態では、図５、図８〜１０及び図１３に示すように、複数の第１プレート１４に夫々形成された複数の第１流路１８、及び複数の第２プレート１６に夫々形成された複数の第２流路２０の最大幅が２ｍｍ以下（好ましくは、０．１〜１．０ｍｍ）とする。
この実施形態によれば、第１流路１８及び第２流路２０を最大幅が２ｍｍ以下の微細流路とすることで、第１プレート１４に多数の第１流路を形成できると共に、第２プレート１６に多数の第２流路２０を形成できる。これによって、これら流路の伝熱面積を飛躍的に増加できるため、第１流体と第２流体との熱交換効率を飛躍的に増加できる。
【００６２】
なお、好ましくは、伝熱性能を増加させるために、第１流路１８及び第２流路２０の最大幅を１ｍｍ以下とする。また、好ましくは、第１流路１８及び第２流路２０の加工の容易さの観点から、第１流路１８及び第２流路２０の幅を０．１ｍｍ以上とする。
なお、図示した実施形態では、第１流路１８及び第２流路２０の横断面は半円形であるが、角形など他の断面形状にしてもよい。
【００６３】
一実施形態では、図２、６及び図１１、１２に示すように、第２流体供給部３４と、第２流体供給部３４及び複数の第２流路２０に連通する第２入口ヘッダ空間３８と、第２流体排出部３６と、第２流体排出部３６及び複数の第２流路２０に連通する第２出口ヘッダ空間４０と、がプレート構成体１２に形成される。
また、第２入口ヘッダ空間３８及び第２出口ヘッダ空間４０は、複数の第１流路１８と交差する方向に沿って複数の第１流路１８の両側に配置される。さらに、図１１に示すように、複数の第２流路２０は、複数の第１流路１８と交差する方向に沿って配置される入口側領域２０ａ及び出口側領域２０ｃと、複数の第１流路１８と同一方向に沿って配置される中間領域２０ｂと、を含む。
【００６４】
この実施形態によれば、第２流路２０の第２入口ヘッダ空間３８及び第２出口ヘッダ空間４０が第１流路１８と交差する方向に沿って配置されるため、第２入口ヘッダ空間３８及び第２出口ヘッダ空間４０を第１流路１８の第１入口ヘッダ空間２２及び第１出口ヘッダ空間２４と干渉させずに配置できる。従って、第２入口ヘッダ空間３８及び第２出口ヘッダ空間４０の配置の自由度を広げることができる。
また、第２流路２０の中間領域２０ｂが第１流路１８と同一方向に沿って配置されるため、第１流路１８と第２流路２０とを近接配置でき、そのため、中間領域２０ｂにおける第１流体と第２流体との伝熱性能を向上できる。
【００６５】
さらに、第２流路２０の入口側領域２０ａ及び出口側領域２０ｃは、第１流路１８と交差する方向に沿って配置されるため、第１流路１８を構成する第１流路壁３２と第２流路２０を構成する第２流路壁３３とは一定ピッチで重なり合う。従って、第１プレート１４と第２プレート１６とを拡散接合するとき、第１流路壁３２及び第２流路壁３３に高い接合圧力を加えることができる。これによって、第１プレート１４と第２プレート１６との接合強度を高めることができる。
【００６６】
一実施形態では、第１流体はＮＨ３であり、第２流体はＣＯ２であり、熱交換器１０は、例えば一次冷媒をＮＨ３とし、二次冷媒をＣＯ２とするＮＨ３／ＣＯ２冷凍機に設けられ、気液二相の一次冷媒と二次冷媒とを熱交換させ一次冷媒を加熱して気化させるＣＯ２液化器である。
このＣＯ２液化器において、気液二相のＮＨ３が流れる複数の流路間で偏流を抑制でき、これによって、複数の第１流路１８の伝熱性能を均一化できると共に、第１流路１８の圧力損失を抑制できるため、一次冷媒と二次冷媒との伝熱性能を高く維持できる。
気液密度比が大きいＮＨ３は特に偏流が起きやすいが、ＮＨ３であっても複数の流路間の偏流を抑制でき、かつ流路の下流側領域で伝熱が低下するドライアウトの形成を遅らせることができるため、ＮＨ３とＣＯ２との伝熱性能を高く維持できる。
【００６７】
一実施形態では、図１に示すように、プレート構成体１２の両側面には端板４２及び４４が設けられる。一方の端板４２には、図２に示すように、第１流体供給部２６に連通する孔４６、第１流体排出部２８に連通する孔４８、第２流体供給部３４に連通する孔５０、及び第２流体排出部３６に連通する孔５２が形成されている。そして、孔４６を囲むように第１流体入口管５４が設けられ、孔４８を囲むように第１流体出口管５６が設けられ、孔５０を囲むように第２流体入口管５８が設けられ、孔５２を囲むように第２流体出口管６０が設けられる。
【００６８】
一実施形態では、第１流体入口管５４は上流側で第１流体供給管（不図示）に連結され、第１流体出口管５６は下流側で第１流体排出管（不図示）に連結される。第２流体入口管５８は上流側で第２流体供給管（不図示）に連結され、第２流体出口管６０は下流側で第２流体排出管（不図示）に連結される。
一実施形態では、端板４２及び４４は平坦な板状体で構成され、端板４４は孔、開口等がない板状体で構成される。
【００６９】
一実施形態では、図１及び図３に示すように、第１プレート１４及び第２プレート１６は平坦な板状体で構成される。
一実施形態では、第１プレート１４、第２プレート１６、及び端板４２、４４は、互いに拡散接合法で接合される。拡散接合法を採用することで、上記複数種のプレートを１工程で接合できる。
一実施形態では、図１及び図３に示すように、第１プレート１４、第２プレート１６、及び端板４２、４４は四角形の外形を有する。
【００７０】
一実施形態では、図１に示すように、熱交換器１０は、第１流体ｆ１が流入する第１流体入口管５４及び第２流体ｆ２が流出する第２流体出口管６０が下方に配置され、第１流体出口管５６及び第２流体入口管５８が上方に配置されるように上下方向に沿って配置される。
一実施形態では、第１プレート１４及び第２プレート１６は、熱伝導係数が大きくかつ高強度の材料で構成される。これによって、伝熱性能が良くかつ第１プレート１４及び第２プレート１６の薄肉化が可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
一実施形態によれば、一方の流体が気液二相の流体であり、気液二相の流体を複数の流路に分流させて熱交換する熱交換器において、複数の熱交換流路に流入する気液二相流体の偏流を抑制して伝熱性能を高く維持できる。
【符号の説明】
【００７２】
１０    熱交換器
１２    プレート構成体
１４    第１プレート
１６    第２プレート
１８    第１流路
１８ａ    上流側領域
１８ｂ    下流側領域
２０    第２流路
２０ａ    入口側領域
２０ｂ    中間領域
２０ｃ    出口側領域
２２    第１入口ヘッダ空間
２４    第１出口ヘッダ空間
２６    第１流路供給部
２８    第１流路排出部
３０    絞り部
３１    波形流路
３２    第１流路壁
３３    第２流路壁
３４    第２流路供給部
３６    第２流路排出部
３８    第２入口ヘッダ空間
４０    第２出口ヘッダ空間
４２、４４    端板
４６、４８、５０、５２    孔
５４    第１流体入口管
５６    第１流体出口管
５８    第２流体入口管
６０    第２流体出口管
Ｐ      ピッチ
Ｘ      積層方向
ｆ１     第１流体
ｆ２     第２流体
θ      偏向角度
【図１】
2019020068.tif 000003
【図２】
2019020068.tif 000004
【図３】
2019020068.tif 000005
【図４】
2019020068.tif 000006
【図５】
2019020068.tif 000007
【図６】
2019020068.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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