(57)【要約】  所定の間隔で設けられた複数の伝熱プレート１の間に第１流路Ａと第２流路Ｂとが交互に形成され第１流路Ａ及び第２流路Ｂにインナーフィン２が設けられたプレート式熱交換器であって、複数の伝熱プレート１のそれぞれは、第１流路Ａへの第１流体の入口又は第２流路Ｂへの第２流体の入口となる上流側通路孔２０ａと、第１流路Ａからの第１流体の出口又は第２流路Ｂからの第２流体の出口となる下流側通路孔２０ｂとを備え、第１流路Ａ及び第２流路Ｂのそれぞれには、上流側通路孔２０ａとインナーフィン２との間を仕切るように板状の整流板３０が配置され、整流板３０は、第１流体又は第２流体の流路となる複数の開口部３１を有し、整流板３０において上流側通路孔２０ａとの距離が近い側から遠い側に向かうにつれて流路抵抗が小さくなるように複数の開口部３１の開口面積が調整されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の間隔で設けられた複数の伝熱プレートの間に第１流路と第２流路とが交互に形成され、前記第１流路及び前記第２流路にそれぞれインナーフィンが設けられたプレート式熱交換器であって、
前記複数の伝熱プレートのそれぞれは、前記第１流路への第１流体の入口又は前記第２流路への第２流体の入口となる上流側通路孔と、前記第１流路からの前記第１流体の出口又は前記第２流路からの前記第２流体の出口となる下流側通路孔とを備え、
前記第１流路及び前記第２流路のそれぞれには、前記上流側通路孔と前記インナーフィンとの間を仕切るように板状の整流板が配置され、
前記整流板は、前記第１流体又は前記第２流体の流路となる複数の開口部を有し、前記整流板において前記上流側通路孔との距離が近い側から遠い側に向かうにつれて流路抵抗が小さくなるように前記複数の開口部の開口面積が調整されている
ことを特徴とするプレート式熱交換器。
【請求項２】
前記整流板は、前記整流板と前記上流側通路孔との距離が近い側から遠い側に向かうにつれて、前記整流板と前記インナーフィンとの間隔が短くなるように前記第１流路及び前記第２流路に配置されている
ことを特徴とする請求項１記載のプレート式熱交換器。
【請求項３】
前記複数の開口部は、前記複数の開口部と前記上流側通路孔との距離が近い側から遠い側に位置する順に開口面積が大きく形成されている
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のプレート式熱交換器。
【請求項４】
前記複数の開口部は同じ大きさに構成され、
前記複数の開口部の前記整流板における配置個数が、前記整流板において前記整流板と前記上流側通路孔との距離が近い側から遠い側に向かうにつれて多い
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のプレート式熱交換器。
【請求項５】
前記インナーフィンはオフセットフィンである
ことを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか一項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項６】
前記整流板と同一の整流板を、前記下流側通路孔と前記インナーフィンとの間に更に備えた
ことを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか一項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項７】
前記整流板と前記複数の開口部の形状は同じであるが総開口面積が異なる整流板を、前記下流側通路孔と前記インナーフィンとの間に更に備えた
ことを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか一項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項８】
２つ備えられた前記整流板のうち、前記整流板を通過するときの流体密度が低い方の前記整流板の総開口面積が、前記流体密度が高い方の前記整流板の総開口面積よりも多くなるように、２つの前記整流板のそれぞれの前記複数の開口部が形成されている
ことを特徴とする請求項７記載のプレート式熱交換器。
【請求項９】
前記整流板は、前記整流板の仕切方向と直交する方向の両端から前記整流板に直交する方向に互いに並行に延びる一対の脚部を更に備え、前記一対の脚部が前記伝熱プレートとの接合面となっている
ことを特徴とする請求項１〜請求項８の何れか一項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項１０】
積層された複数の伝熱プレートの間に第１流路及び第２流路が交互に形成され、前記第１流路及び前記第２流路にそれぞれインナーフィンが設けられたプレート式熱交換器であって、
前記複数の伝熱プレートのそれぞれは、前記第１流路への第１流体の入口又は前記第２流路への第２流体の入口となる上流側通路孔と、前記第１流路からの前記第１流体の出口又は前記第２流路からの前記第２流体の出口となる下流側通路孔とを備え、
前記第１流路及び前記第２流路のそれぞれには、前記上流側通路孔と前記インナーフィンとの間を仕切るように整流板が配置され、
前記整流板は、前記整流板の仕切方向に延びる一つの開口部を有し、
前記開口部は、前記整流板において前記上流側通路孔との距離が近い側から遠い側に向かって流路抵抗が小さくなるように開口面積が調整されている
ことを特徴とするプレート式熱交換器。
【請求項１１】
積層された複数の伝熱プレートの間に第１流路及び第２流路が交互に形成され、前記第１流路及び前記第２流路にそれぞれインナーフィンが設けられたプレート式熱交換器であって、
前記複数の伝熱プレートのそれぞれは、前記第１流路への第１流体の入口又は前記第２流路への第２流体の入口となる上流側通路孔と、前記第１流路からの前記第１流体の出口又は前記第２流路からの前記第２流体の出口となる下流側通路孔とを備え、
前記第１流路及び前記第２流路のそれぞれには、前記上流側通路孔と前記インナーフィンとの間を仕切るように整流板が配置され、
前記整流板は、前記整流板において前記上流側通路孔との距離が近い側から遠い側に向かうにつれて高さが低く形成されている
ことを特徴とするプレート式熱交換器。
【請求項１２】
請求項１〜請求項１１の何れか一項に記載のプレート式熱交換器を備えた
ことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレート式熱交換器及びそれを備えた冷凍サイクル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複数の伝熱プレートがインナーフィンを介して積層され、伝熱プレートと伝熱プレートとの間に形成された各流路に、交互に異なる流体を流し、伝熱プレートを介して熱交換する積層型のプレート式熱交換器がある（例えば、特許文献１、２参照）。【０００３】
この種のプレート式熱交換器は、流体の入口となる通路孔を有しており、通路孔から流入した流体がインナーフィンを通過するが、インナーフィンにおいて通路孔から遠い側の流速は遅く、通路孔から近い側の流速は速くなる。このため、流路内において流速分布が生じ易く、速度の遅い領域は流体の滞留部となり伝熱面として機能せず、また、流れの偏流が圧力損失を増加させてしまう。よって、特許文献１〜３では、流速分布を均一にする整流部を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】昭５９−２２９１９３号公報（第６頁、第４図）
【特許文献２】昭６３−１４０２９５号公報（第６頁、第１図）
【特許文献３】特開２００１−４１６７６号公報（第２頁、第３頁、第８〜１０図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１、２の整流部は、どちらも複数の板状部材を複雑に組み合わせて構成しており、作製が難しくコストが高いという問題があった。【０００６】
特許文献３の整流部材は、一枚の板状部材を切り起こし成形したり、板状部材を複数回折り曲げ加工したりして形成されており、更なる構造の簡単化が求められている。【０００７】
本発明はこのような点に鑑みなされたもので、簡単な構造で流速分布を均一にすることが可能な低コストのプレート式熱交換器及びそれを備えた冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るプレート式熱交換器は、所定の間隔で設けられた複数の伝熱プレートの間に第１流路と第２流路とが交互に形成され、第１流路及び第２流路にそれぞれインナーフィンが設けられたプレート式熱交換器であって、複数の伝熱プレートのそれぞれは、第１流路への第１流体の入口又は第２流路への第２流体の入口となる上流側通路孔と、第１流路からの第１流体の出口又は第２流路からの第２流体の出口となる下流側通路孔とを備え、第１流路及び第２流路のそれぞれには、上流側通路孔とインナーフィンとの間を仕切るように板状の整流板が配置され、整流板は、第１流体又は第２流体の流路となる複数の開口部を有し、整流板において上流側通路孔との距離が近い側から遠い側に向かうにつれて流路抵抗が小さくなるように複数の開口部の開口面積が調整されているものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のプレート式熱交換器は、整流板の配置により、簡単な構造で流速分布を均一にすることが可能な低コストのプレート式熱交換器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態における一般的なインナーフィン型プレート式熱交換器を示す図である。
【図２】図１のインナーフィン２の一例を示す図である。
【図３】図１の要部拡大斜視図である。
【図４】図３の整流板３０の説明図である。
【図５】図１の整流板３０の変形例１の説明図である。
【図６】図１の整流板３０の変形例２の説明図である。
【図７】図１の整流板３０の変形例３の説明図である。
【図８】図１の整流板３０の変形例４の説明図である。
【図９】図１の整流板３０の変形例５の説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係るプレート式熱交換器の要部拡大斜視図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係るプレート式熱交換器の斜視図である。
【図１２】本発明の実施の形態３に係るプレート式熱交換器の変形例の斜視図である。
【図１３】本発明の実施の形態４に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態における一般的なインナーフィン型プレート式熱交換器を示す図である。図２は、図１のインナーフィン２の一例を示す図である。図３は、図１の要部拡大斜視図である。図１〜図３及び後述の図において、同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。更に、明細書全文に表れている構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。
【００１２】
インナーフィン型プレート式熱交換器（以下、単に「プレート熱交換器」という）は、フラットな伝熱面の複数の伝熱プレート１を有している。複数の伝熱プレート１は、所定の間隔で設けられており、複数の伝熱プレート１の間に、第１流体が流れる第１流路Ａと、第２流体が流れる第２流路Ｂとが交互に形成されている。図１において第１流体の流れ方向をｘ、第２流体の流れ方向をｙとしている。そして、第１流路Ａ及び第２流路Ｂのそれぞれには、伝熱を促進するインナーフィン２が設けられている。また、複数の伝熱プレート１の積層方向の両端部には、補強の役割を果たすサイドプレート３が設けられており、複数の伝熱プレート１及びインナーフィン２と共に全体が一体的に接合されている。
【００１３】
インナーフィン２には、ここではオフセットフィンを用いている。オフセットフィンは、波形フィンにおいて板幅方向の山谷が板の長手方向の所定のピッチごとに板幅方向に半山ずつずれ、千鳥状に形成された構成を有する。
【００１４】
複数の伝熱プレート１及び２枚のサイドプレート３は、金属製のほぼ矩形状の平板からなり、２枚のサイドプレート３のうちの一方の四隅には、第１流体の流入管４、第１流体の流出管５、第２流体の流入管６及び第２流体の流出管７が設けられている。
【００１５】
また、伝熱プレート１には、第１流体の流入管４、第１流体の流出管５、第２流体の流入管６、第２流体の流出管７に対応する位置に、それぞれ、第１開口１１、第２開口１２、第３開口１３、第４開口１４が形成されている。これら第１開口１１、第２開口１２、第３開口１３、第４開口１４は、それぞれ、第１流路Ａの流入口、第１流路Ａの流出口、第２流路Ｂの流入口、第２流路Ｂの流出口を形成している。
【００１６】
伝熱プレート１において、第１開口１１及び第２開口１２、又は、第３開口１３及び第４開口１４の周りには閉塞部２１（図３参照）が設けられている。この閉塞部２１は、第１流体が流れる第１流路Ａにおいては、第３開口１３及び第４開口１４がシールされており、第２流体が流れる第２流路Ｂにおいては、第１開口１１及び第２開口１２がシールされている。こうして、第１流路Ａへの第２流体の流入が阻止されると共に、第２流路Ｂへの第１流体の流入が阻止される。
【００１７】
以下では、伝熱プレート１に形成された４つの開口のうち、インナーフィン２に連通する開口を通路孔という。よって、第１流路Ａでは、第３開口１３及び第４開口１４が通路孔となり、第２流路Ｂでは、第１開口１１及び第２開口１２が通路孔となる。また、以下では、１枚の伝熱プレート１に２つ設けられた通路孔のうち、流体入口となる通路孔を上流側通路孔２０ａ、流体出口となる通路孔を下流側通路孔２０ｂという。また、以下において第１流路Ａと第２流路Ｂとを区別しない場合は、単に流路という。同様に、第１流体と第２流体とを区別しない場合は、単に流体という。
【００１８】
上流側通路孔２０ａから流路に流入した流体の流速は、一般的に上流側通路孔２０ａの近傍は速く、遠方は遅くなる。このため、上流側通路孔２０ａからの距離が遠い領域Ｍには流体が流れ難く、流体が滞留する。よって、領域Ｍより下流側に流れる流体の流量が少なくなるため、有効伝熱面積が小さくなる。
【００１９】
このような伝熱プレート１の短手方向（図３のＸ−Ｙ方向）における流速分布の偏りに伴う流量分配の不均一を改善するため、以下の構成を採用している。すなわち、第１流路Ａ及び第２流路Ｂのそれぞれにおいて上流側通路孔２０ａとインナーフィン２との間に、流速を均一化するための板状の整流板３０を配置している。整流板３０は、上流側通路孔２０ａとインナーフィン２との間を仕切るように伝熱プレート１に配置されている。
【００２０】
図４は、図３の整流板３０の説明図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は側面図である。なお、図４は図３の整流板３０の特徴を説明するための説明図であり、開口部３１の数、縮尺等は図３と厳密には対応していない。この点は、後述の整流板３０の説明図においても同様である。
整流板３０には、整流板３０の仕切方向（整流板３０の長手方向）に複数の開口部３１が間隔を空けて形成されている。整流板３０は、整流板３０において上流側通路孔２０ａとの距離が近い側から遠い側に向かうにつれて整流板３０の流路抵抗が小さくなるように、複数の開口部３１の開口面積が調整されている。具体的には、整流板３０において上流側通路孔２０ａとの距離が近い側から遠い側に位置する順に、複数の開口部３１の開口面積が大きく形成されている。
【００２１】
図４では、複数の開口部３１（３１ａ、３１ｂ）がここでは円形に構成されており、上流側通路孔２０ａから遠い領域Ａ１側の開口部３１ａの直径が、上流側通路孔２０ａから近い領域Ａ２側の開口部３１ｂの直径に比べて大きく形成されている。なお、ここでは、２段階で開口面積が調整されているが、２段階に限定するものではなく更に複数段階としてもよい。
【００２２】
この構成により、上流側通路孔２０ａから遠い領域Ａ１側に位置する各開口部３１ａの開口面積が、上流側通路孔２０ａから近い領域Ａ２側に位置する各開口部３１ｂ側に比べて大きくなる。よって、整流板３０において流速が遅い領域Ａ１側の流路抵抗が、流速の速い領域Ａ２側よりも小さくなり、領域Ｍに流体が流れ易くなる。これにより、Ｘ−Ｙ方向の流速を均一化することができ、領域Ｍにおける流体の滞留を改善できる。その結果、伝熱プレート１において領域Ｍの下流部分を伝熱面として機能させることができ、有効伝熱面積を拡大することができる。
【００２３】
ここで、開口部３１が大きく形成された領域Ａ１のＸ−Ｙ方向の長さＬ１は、閉塞部２１の同方向の長さＬ２よりも短くするとよい。閉塞部２１と整流板３０で形成する流路は、上流側通路孔２０ａと整流板３０との間の流路よりも狭く領域Ｍへ流れ難い。このため整流板３０に抵抗の小さいＬ１の領域を設けているが、Ｌ１をＬ２よりも大きくすると、流体が領域Ｍへ流れ込む前に手前側のＬ１内の開口部３１から流出してしまい、速度の均一化が難しい。Ｌ１をＬ２よりも小さくすることにより、Ｌ１＞Ｌ２の場合よりも更なる速度の均一化が可能となる。
【００２４】
閉塞部２１は、領域Ｍへ流れる流体の抵抗になるが、本発明は、整流板３０における開口面積の調整を行うことで、この抵抗による圧力損失の増加分を減らす方向に調整できる。このため、流速分布の偏りの改善に有効である。なお、各開口部３１の形状は円形に限らず、正方形、長方形等としてもよい。なお、図４では、領域Ａ１の各開口部３１ａの直径が全て同じであり、領域Ａ２においても、各開口部３１ｂの直径を同じとしたが、上流側通路孔２０ａから離れるにつれて徐々に直径が大きくなるように構成してもよい。
【００２５】
ここで、仮に整流板３０が無い場合、偏流による流速上昇が圧力損失の増加要因となる。しかし、整流板３０を配置することにより、偏流による流速上昇を抑制できるため、圧力損失の低減が可能となる。
【００２６】
以上説明したように、本実施の形態１では、伝熱プレート１に設けられた上流側通路孔２０ａとインナーフィン２との間に、両者を仕切るように板状の整流板３０を配置した。そして、整流板３０に、仕切方向に間隔を空けて複数の開口部３１を設けた。更に、流体が整流板３０を通過する際の流路抵抗が、上流側通路孔２０ａから近い側に比べて遠い側が小さくなるように複数の開口部３１の開口面積を調整した。これにより、流速分布を均一化することができ、インナーフィン２の入口側における流量の偏りを改善でき、有効伝熱面積の拡大及び圧力損失の低減を図ることができる。
【００２７】
また、整流板３０は、板状部材に穴を開けただけの簡単な構造であるため、作製が簡単であり、有効伝熱面積の拡大及び圧力損失の低減効果を低コストで実現でき、また、軽量化を図ることができる。
【００２８】
また、整流板３０は、板状部材に穴を開けただけの簡単な構造であるため、流速分布を均一にするための各開口部３１の大きさの調整も容易にできる。また、整流板３０を単体部品で作製しても安価であるが、インナーフィン２と一体で成形すると、部品点数が減るため、更に安価になる。また、整流板３０はろう付けで伝熱プレート１に接合可能であり、プレート熱交換器を一体ろう付けで安価に製造できる。
【００２９】
また、整流板３０では、開口部３１同士の間の部分である隔壁が、開口部３１を通過した流体を混合させる作用を有し、流速の均一化に好適に作用する。
【００３０】
また、整流板３０は、上流側通路孔２０ａとインナーフィン２との間を仕切るように立てて配置されるため、分配改善機構として機能する整流板３０の設置にあたり、広いスペースを必要とせず、少ないスペースで設置できる。
【００３１】
また、滞留を生じ易い領域Ｍは、整流板３０を設けない場合には流体の流速が遅い部分である。このため、流体が水で、プレート式熱交換器を蒸発器として使用する場合、局所的に温度低下して凍結の起点となる。しかし、本実施の形態１では、領域Ｍにおける流体の流速を上昇させることができるため、凍結を抑制でき、品質向上を図ることができる。
【００３２】
このように、本実施の形態１のプレート熱交換器は、高伝熱、低圧損、高信頼性といった効果を有しているため、蒸発能力の小さいＣＯ２  冷媒、圧力損失の大きい炭化水素、低ＧＷＰ冷媒等の可燃性冷媒も使用可能となる。
【００３３】
また、インナーフィン２にオフセットフィンを用いたので、以下の効果が得られる。オフセットフィンは、低圧損な伝熱促進体であり、抵抗が小さいため、流体は直線的に流れ易くなる。このため、仮に整流板３０を設けず、領域Ｍに流体が流入しない場合、領域Ｍより下流の領域には流体がほとんど流れない。この場合、上述したように有効伝熱面積が小さくなる。しかし、低圧損なオフセットフィンを伝熱面として用い、更に整流板３０と組み合わせることで、圧力損失の低減及び有効伝熱面積の拡大を図ることができる。
【００３４】
また、オフセットフィンの前縁効果により、伝熱を向上しながら圧力損失の上昇を抑えることができる。なお、前縁効果とは、平板の前縁部分において熱伝達率が良好である性質を利用して、平板の前縁部を熱伝達部として積極的に用いることにより実現できる効果をいう。つまり、流れ内に平板を置いたときに、平板の前縁では境界層の厚さが薄く、下流に行くにしたがって厚くなる。このため、境界層の厚さが薄い、平板の前縁部分において熱伝達が良好になる。
【００３５】
また、整流板３０、オフセットフィン、フラットな伝熱面の伝熱プレート１は、それぞれプレスで作製でき、低圧損で伝熱性能が高いプレート式熱交換器を安価に製造できる。プレート式熱交換器が低圧損であると、流体の作動に必要な動力が小さくなる。このため、プレート式熱交換器に流体を流入させる動力源となるポンプ及び圧縮機の容量を小さくできる。
【００３６】
なお、インナーフィン２にオフセットフィンを用いた場合、上記の効果が得られるが、本発明のインナーフィンはオフセットフィンに限定するものではない。また、本発明のインナーフィン２は、伝熱プレート１と別体に形成されたフィンだけでなく、伝熱プレート１の表面を例えば波形にする等して形成されたフィンも含むものとする。
【００３７】
また、流量の均等分配は流路の入口側で必要であり、出口側には必要ない。よって、入口側と出口側の両方に設けるのではなく、入口側のみに整流板３０を設けることで、低コストとすることができる。
【００３８】
なお、整流板３０の開口部３１の個数、形状、配置は、図１に示した構造に限定されるものではなく、例えば以下の変形例１〜４のように種々変形実施可能である。何れの変形例も、整流板３０を通過する際の流路抵抗が、上流側通路孔２０ａに近い側に比べて遠い側が小さくなるように複数又は１つの開口部３１が形成された構成を有する。何れの変形例においても、流速の均一化の効果がある。
【００３９】
（変形例１）
図５は、図３の整流板３０の変形例１の説明図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は側面図である。
図５では、領域Ａ１と領域Ａ２とのそれぞれにおいて複数の開口部３１を設けていたが、領域Ａ１と領域Ａ２とのそれぞれに１つずつの開口部３１（３１ａ、３１ｂ）としてもよい。そして図５では開口部３１の形状を長方形とした例を示している。そして、この構成においても、図４と同様、上流側通路孔２０ａから遠い領域Ａ１側の開口部３１ａを、上流側通路孔２０ａから近い領域Ａ２側の開口部３１ｂに比べて開口面積を大きくしている。
【００４０】
（変形例２）
図６は、図３の整流板３０の変形例２の説明図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は側面図である。
図４では、領域Ａ１と領域Ａ２とのそれぞれで開口部３１の直径を異ならせていたが、図６では全て同じ直径とし、開口部３１の配置個数を、上流側通路孔２０ａから遠くなるにつれて増やすようにしている。また、上記では上流側通路孔２０ａとの距離が近い側から遠い側に２段階で開口部３１の開口面積が大きくなるようにしていたが、段階数は２段階に限るものではなく、図６には３段階の例を示している。
【００４１】
（変形例３）
図７は、図３の整流板３０の変形例３の説明図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は側面図である。
図７では、開口部３１を１個とし、整流板３０において上流側通路孔２０ａとの距離が近い側から遠い側に行くにつれて開口面積が大きくなるようにしたものである。
【００４２】
（変形例４）
変形例４は、整流板３０の外型形状により、整流板３０部分を通過する際の流路抵抗が、上流側通路孔２０ａから近い側に比べて遠い側が小さくなるようにしたものである。
【００４３】
図８は、図３の整流板３０の変形例４の説明図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図ある。
図８の整流板３０は、整流板３０において上流側通路孔２０ａとの距離が近い側から遠い側に行くにつれて、積層方向（図１の左右方向）の整流板３０の高さが低くなるように形成されている。
【００４４】
図３〜図８に示した整流板３０は、整流板３０を単なる板状としたが、次の図９に示す変形例５のように構成してもよい。
【００４５】
（変形例５）
図９は、図３の整流板３０の変形例５の説明図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ切断部端面図、（ｃ）は側面図である。
この整流板３０は、整流板３０の短手方向（仕切方向と直交する方向）の両端から整流板３０に直交する方向に互いに並行に延びる一対の脚部３２を設けた構成を有している。
この一対の脚部３２のそれぞれを伝熱プレート１との接合面とすることで、整流板３０が支柱となる。そして、一対の脚部３２の長さを調整することで、一対の脚部３２と伝熱プレート１と接合面の面積を、必要強度に応じて調整できることになる。このため、剥離強度の弱い通路孔周辺に求められる強度に応じて一対の脚部３２の長さを調整し、調整した一対の脚部３２を接合面として用いることで、上流側通路孔２０ａ周辺の強度を必要強度まで向上することができる。
【００４６】
また、整流板３０を図９の形状に成形するにあたっては、プレスで作製するとワンプレスで作製可能なため、低コストで製造できる。
【００４７】
実施の形態２．
実施の形態２は、整流板３０の配置に関して実施の形態１と異なっている。それ以外の点については、実施の形態１と同様である。なお、実施の形態１と同様の構成部分について適用される変形例は、本実施の形態２についても同様に適用される。
【００４８】
図１０は、本発明の実施の形態２に係るプレート式熱交換器の要部拡大斜視図である。
実施の形態２では、整流板３０とインナーフィン２との間隔が、上流側通路孔２０ａの近い側から遠い側に向かうにつれて短くなるように整流板３０を傾けて伝熱プレート１に設けている。
【００４９】
このように構成したことにより、実施の形態１と同様の効果が得られると共に、上流側通路孔２０ａから流路に流入した流体を領域Ｍへ誘導できる。これにより、実施の形態１のように整流板３０を流れ方向に対して直交に配置するよりも、流体が領域Ｍへ流れ易くなる。このため、実施の形態１における開口部３１の開口面積の調整に加えて、実施の形態２の整流板３０の傾きの角度調整により、より細かく流速分布の調整が可能となる。
【００５０】
実施の形態３．
上記実施の形態１、２では、整流板３０を第１流路Ａ及び第２流路Ｂのそれぞれにおいて上流側通路孔２０ａとインナーフィン２との間に整流板３０を配置していた。実施の形態３は、下流側通路孔２０ｂとインナーフィン２との間にも整流板３０を配置したものである。それ以外の点については、実施の形態１、２と同様である。なお、実施の形態１と同様の構成部分について適用される変形例は、本実施の形態２についても同様に適用される。
【００５１】
図１１は、本発明の実施の形態３に係るプレート式熱交換器の斜視図である。
図１１に示すように、下流側通路孔２０ｂとインナーフィン２との間にも整流板３０を配置している。
【００５２】
実施の形態３によれば、実施の形態１、２と同様の効果が得られると共に、上流側と下流側の両方に整流板３０を配置するようにしたので、流体の入口側だけでなく出口側の分配が改善される。これにより、流体の入口のみ整流板３０を配置した場合に比べ、有効伝熱面積の拡大、圧力損失の低減、凍結の抑制について、より高い効果が得られる。
【００５３】
更に、整流板３０が流路の出入口にあるため、本プレート式熱交換器を、冷暖切替可能な空気調和装置又は冷暖同時運転可能な空気調和装置等のように、流体の熱交換器の流れ方向が逆方向に切り替わる装置に適用すると、効果的である。
【００５４】
また、プレート式熱交換器内で流体が相変化を生じ、入口側と出口側とで流体の密度が変化する場合、その密度変化に合わせて入口側の整流板３０と出口側の整流板３０とで開口部３１の総開口面積（全開口部３１の開口面積の総和）を異ならせるようにしてもよい。例えば、入口側が液、出口側が蒸気（つまり、液に比べて低密度であり、開口部３１通過時の圧力損失が大きくなりやすい）となる場合は、図１２に示すように、出口側（図１２の左側）の整流板３０の総開口面積を、入口側（図１２の右側側）の整流板３０の総開口面積よりも大きくするようにしてもよい。これにより、圧力損失の低減が可能となる。
【００５５】
実施の形態４．
実施の形態４は、実施の形態１〜実施の形態３の何れかのプレート式熱交換器が適用された冷凍サイクル装置に関するものである。
【００５６】
図１３は、本発明の実施の形態４に係る冷凍サイクル装置４０の冷媒回路を示す図である。
冷凍サイクル装置４０は、圧縮機４１、凝縮器（ガスクーラー含む）４２、絞り装置４３及び蒸発器４４を備えた一般的な冷凍サイクル装置である。そして、冷凍サイクル装置４０の凝縮器４２及び蒸発器４４の一方又は両方として、実施の形態１〜実施の形態３の何れかのプレート式熱交換器を適用している。
【００５７】
本実施の形態４によれば、実施の形態１〜実施の形態３のプレート式熱交換器を備えることにより、省エネ性及び信頼性が高く、低コストな冷凍サイクル装置４０を得ることができる。なお、図１３に示した冷媒回路は一例であって、本発明のプレート式熱交換器が適用される冷媒回路は、図１３の構成に限られたものではい。例えば、四方弁を設けて冷房又は暖房を切替可能な冷媒回路であってもよいし、冷暖同時運転可能な冷媒回路等であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明の活用例として、空調、発電、食品の加熱殺菌処理機器等、プレート式熱交換器を搭載した多くの産業、家庭用機器に利用可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１  伝熱プレート、２  インナーフィン、３  サイドプレート、４  流入管、５  流出管、６  流入管、７  流出管、１１  第１開口、１２  第２開口、１３  第３開口、１４  第４開口、２０ａ  上流側通路孔、２０ｂ  下流側通路孔、２１  閉塞部、３０  整流板、３１  開口部、３１ａ  開口部、３１ｂ  開口部、３２  脚部、４０  冷凍サイクル装置、４１  圧縮機、４２  凝縮器、４３  絞り装置、４４  蒸発器、Ａ  第１流路、Ａ１  領域、Ａ２  領域、Ｂ  第２流路、Ｍ  領域。
【図１】
2014147804.tif 000003
【図２】
2014147804.tif 000004
【図３】
2014147804.tif 000005
【図４】
2014147804.tif 000006
【図５】
2014147804.tif 000007
【図６】
2014147804.tif 000008
【図７】
2014147804.tif 000009
【図８】
2014147804.tif 000010
【図９】
2014147804.tif 000011
【図１０】
2014147804.tif 000012
【図１１】
2014147804.tif 000013
【図１２】
2014147804.tif 000014
【図１３】
2014147804.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成27年8月14日(2015.8.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明に係るプレート式熱交換器は、所定の間隔で設けられた複数の伝熱プレートの間に第１流路と第２流路とが交互に形成され、第１流路及び第２流路にそれぞれインナーフィンが設けられたプレート式熱交換器であって、複数の伝熱プレートのそれぞれは、第１流路への第１流体の入口又は第２流路への第２流体の入口となる上流側通路孔と、第１流路からの第１流体の出口又は第２流路からの第２流体の出口となる下流側通路孔とを備え、第１流路及び第２流路のそれぞれには、各流路を上流側通路孔側とインナーフィン側とに仕切る整流板が配置され、整流板は、第１流体又は第２流体の流路となる複数の開口部を有し、上流側通路孔との距離が近い側よりも遠い側の方が整流板による流路抵抗が小さくなるように複数の開口部の開口面積が調整されているものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
以下では、伝熱プレート１に形成された４つの開口のうち、インナーフィン２に連通する開口を通路孔という。よって、第１流路Ａでは、第１開口１１及び第２開口１２が通路孔となり、第２流路Ｂでは、第３開口１３及び第４開口１４が通路孔となる。また、以下では、１枚の伝熱プレート１に２つ設けられた通路孔のうち、流体入口となる通路孔を上流側通路孔２０ａ、流体出口となる通路孔を下流側通路孔２０ｂという。また、以下において第１流路Ａと第２流路Ｂとを区別しない場合は、単に流路という。同様に、第１流体と第２流体とを区別しない場合は、単に流体という。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の間隔で設けられた複数の伝熱プレートの間に第１流路と第２流路とが交互に形成され、前記第１流路及び前記第２流路にそれぞれインナーフィンが設けられたプレート式熱交換器であって、
前記複数の伝熱プレートのそれぞれは、前記第１流路への第１流体の入口又は前記第２流路への第２流体の入口となる上流側通路孔と、前記第１流路からの前記第１流体の出口又は前記第２流路からの前記第２流体の出口となる下流側通路孔とを備え、
前記第１流路及び前記第２流路のそれぞれには、各流路を前記上流側通路孔側と前記インナーフィン側とに仕切る整流板が配置され、
前記整流板は、前記第１流体又は前記第２流体の流路となる複数の開口部を有し、前記上流側通路孔との距離が近い側よりも遠い側の方が前記整流板による流路抵抗が小さくなるように前記複数の開口部の開口面積が調整されている
プレート式熱交換器。
【請求項２】
前記整流板と前記上流側通路孔との距離が近い側よりも遠い側の方が、前記整流板と前記インナーフィンとの間隔が短い
請求項１記載のプレート式熱交換器。
【請求項３】
前記複数の開口部は、前記複数の開口部と前記上流側通路孔との距離が近い側よりも遠い側の方が開口面積が大きく形成されている
請求項１又は請求項２記載のプレート式熱交換器。
【請求項４】
前記複数の開口部は同じ大きさに構成され、
前記複数の開口部の前記整流板における配置個数が、前記整流板において前記整流板と前記上流側通路孔との距離が近い側よりも遠い側の方が多い
請求項１又は請求項２記載のプレート式熱交換器。
【請求項５】
前記インナーフィンはオフセットフィンである
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項６】
前記整流板と同一の整流板を、前記下流側通路孔と前記インナーフィンとの間に更に備えた
請求項１〜請求項５の何れか一項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項７】
前記整流板と前記複数の開口部の形状は同じであるが総開口面積が異なる整流板を、前記下流側通路孔と前記インナーフィンとの間に更に備えた
請求項１〜請求項５の何れか一項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項８】
２つ備えられた前記整流板のうち、前記整流板を通過するときの流体密度が低い方の前記整流板の総開口面積が、前記流体密度が高い方の前記整流板の総開口面積よりも多くなるように、２つの前記整流板のそれぞれの前記複数の開口部が形成されている
請求項７記載のプレート式熱交換器。
【請求項９】
前記整流板は、前記整流板の仕切方向と直交する方向の両端から前記整流板に直交する方向に互いに並行に延びる一対の脚部を更に備え、前記一対の脚部が前記伝熱プレートとの接合面となっている
請求項１〜請求項８の何れか一項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項１０】
積層された複数の伝熱プレートの間に第１流路及び第２流路が交互に形成され、前記第１流路及び前記第２流路にそれぞれインナーフィンが設けられたプレート式熱交換器であって、
前記複数の伝熱プレートのそれぞれは、前記第１流路への第１流体の入口又は前記第２流路への第２流体の入口となる上流側通路孔と、前記第１流路からの前記第１流体の出口又は前記第２流路からの前記第２流体の出口となる下流側通路孔とを備え、
前記第１流路及び前記第２流路のそれぞれには、各流路を前記上流側通路孔側と前記インナーフィン側とに仕切る整流板が配置され、
前記整流板は、前記整流板の仕切方向に延びる一つの開口部を有し、
前記開口部は、前記上流側通路孔との距離が近い側よりも遠い側の方が前記整流板による流路抵抗が小さくなるように開口面積が調整されている
プレート式熱交換器。
【請求項１１】
積層された複数の伝熱プレートの間に第１流路及び第２流路が交互に形成され、前記第１流路及び前記第２流路にそれぞれインナーフィンが設けられたプレート式熱交換器であって、
前記複数の伝熱プレートのそれぞれは、前記第１流路への第１流体の入口又は前記第２流路への第２流体の入口となる上流側通路孔と、前記第１流路からの前記第１流体の出口又は前記第２流路からの前記第２流体の出口となる下流側通路孔とを備え、
前記第１流路及び前記第２流路のそれぞれには、各流路を前記上流側通路孔側と前記インナーフィン側とに仕切る整流板が配置され、
前記整流板は、前記整流板において前記上流側通路孔との距離が近い側よりも遠い側の方が高さが低く形成されている
プレート式熱交換器。
【請求項１２】
請求項１〜請求項１１の何れか一項に記載のプレート式熱交換器を備えた
冷凍サイクル装置。
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2014147804.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成28年8月1日(2016.8.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明に係るプレート式熱交換器は、所定の間隔で設けられた複数の伝熱プレートの間に第１流路と第２流路とが交互に形成され、第１流路及び第２流路にそれぞれインナーフィンが設けられたプレート式熱交換器であって、複数の伝熱プレートのそれぞれは、第１流路への第１流体の入口又は第２流路への第２流体の入口となる上流側通路孔と、第１流路からの第１流体の出口又は第２流路からの第２流体の出口となる下流側通路孔とを備え、第１流路及び第２流路のそれぞれには、各流路を上流側通路孔側とインナーフィン側とに仕切る上流側整流板が配置され、上流側整流板は、第１流体又は第２流体の流路となる複数の開口部を有し、上流側通路孔との距離が近い側よりも遠い側の方が上流側整流板による流路抵抗が小さくなるように複数の開口部の開口面積が調整されており、また、上流側通路孔との距離が近い側よりも遠い側の方がインナーフィン側に近づくように傾斜して配置されているものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
（変形例１）
図５は、図３の整流板３０の変形例１の説明図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は側面図である。
図４では、領域Ａ１と領域Ａ２とのそれぞれにおいて複数の開口部３１を設けていたが、領域Ａ１と領域Ａ２とのそれぞれに１つずつの開口部３１（３１ａ、３１ｂ）としてもよい。そして図５では開口部３１の形状を長方形とした例を示している。そして、この構成においても、図４と同様、上流側通路孔２０ａから遠い領域Ａ１側の開口部３１ａを、上流側通路孔２０ａから近い領域Ａ２側の開口部３１ｂに比べて開口面積を大きくしている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
実施の形態３．
上記実施の形態１、２では、整流板３０を第１流路Ａ及び第２流路Ｂのそれぞれにおいて上流側通路孔２０ａとインナーフィン２との間に整流板３０を配置していた。実施の形態３は、下流側通路孔２０ｂとインナーフィン２との間にも整流板３０を配置したものである。それ以外の点については、実施の形態１、２と同様である。なお、実施の形態１と同様の構成部分について適用される変形例は、本実施の形態３についても同様に適用される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
また、プレート式熱交換器内で流体が相変化を生じ、入口側と出口側とで流体の密度が変化する場合、その密度変化に合わせて入口側の整流板３０と出口側の整流板３０とで開口部３１の総開口面積（全開口部３１の開口面積の総和）を異ならせるようにしてもよい。例えば、入口側が液、出口側が蒸気（つまり、液に比べて低密度であり、開口部３１通過時の圧力損失が大きくなりやすい）となる場合は、図１２に示すように、出口側（図１２の左側）の整流板３０の総開口面積を、入口側（図１２の右側）の整流板３０の総開口面積よりも大きくするようにしてもよい。これにより、圧力損失の低減が可能となる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の間隔で設けられた複数の伝熱プレートの間に第１流路と第２流路とが交互に形成され、前記第１流路及び前記第２流路にそれぞれインナーフィンが設けられたプレート式熱交換器であって、
前記複数の伝熱プレートのそれぞれは、前記第１流路への第１流体の入口又は前記第２流路への第２流体の入口となる上流側通路孔と、前記第１流路からの前記第１流体の出口又は前記第２流路からの前記第２流体の出口となる下流側通路孔とを備え、
前記第１流路及び前記第２流路のそれぞれには、各流路を前記上流側通路孔側と前記インナーフィン側とに仕切る上流側整流板が配置され、
前記上流側整流板は、前記第１流体又は前記第２流体の流路となる複数の開口部を有し、前記上流側通路孔との距離が近い側よりも遠い側の方が前記上流側整流板による流路抵抗が小さくなるように前記複数の開口部の開口面積が調整されており、また、前記上流側通路孔との距離が近い側よりも遠い側の方が前記インナーフィン側に近づくように傾斜して配置されている
プレート式熱交換器。
【請求項２】
前記上流側整流板と同一の下流側整流板を、前記下流側通路孔と前記インナーフィンとの間に更に備えた
請求項１記載のプレート式熱交換器。
【請求項３】
前記上流側整流板と前記複数の開口部の形状は同じであるが総開口面積が異なる下流側整流板を、前記下流側通路孔と前記インナーフィンとの間に更に備えた
請求項１記載のプレート式熱交換器。
【請求項４】
前記上流側整流板と前記下流側整流板との２つの整流板のうち、前記整流板を通過するときの流体密度が低い方の前記整流板の総開口面積が、前記流体密度が高い方の前記整流板の総開口面積よりも多くなるように、２つの前記整流板のそれぞれの前記複数の開口部が形成されている
請求項３記載のプレート式熱交換器。
【請求項５】
所定の間隔で設けられた複数の伝熱プレートの間に第１流路と第２流路とが交互に形成され、前記第１流路及び前記第２流路にそれぞれインナーフィンが設けられたプレート式熱交換器であって、
前記複数の伝熱プレートのそれぞれは、前記第１流路への第１流体の入口又は前記第２流路への第２流体の入口となる上流側通路孔と、前記第１流路からの前記第１流体の出口又は前記第２流路からの前記第２流体の出口となる下流側通路孔とを備え、
前記第１流路及び前記第２流路のそれぞれには、各流路を前記上流側通路孔側と前記インナーフィン側とに仕切る上流側整流板が配置され、
前記上流側整流板は、前記第１流体又は前記第２流体の流路となる複数の開口部を有し、前記上流側通路孔との距離が近い側よりも遠い側の方が前記上流側整流板による流路抵抗が小さくなるように前記複数の開口部の開口面積が調整されており、
前記上流側整流板と前記複数の開口部の形状は同じであるが総開口面積が異なる下流側整流板を、前記下流側通路孔と前記インナーフィンとの間に更に備えた
プレート式熱交換器。
【請求項６】
前記上流側整流板と前記下流側整流板との２つの整流板のうち、前記整流板を通過するときの流体密度が低い方の前記整流板の総開口面積が、前記流体密度が高い方の前記整流板の総開口面積よりも多くなるように、２つの前記整流板のそれぞれの前記複数の開口部が形成されている
請求項５記載のプレート式熱交換器。
【請求項７】
前記上流側整流板の前記複数の開口部は、前記上流側整流板の前記複数の開口部と前記上流側通路孔との距離が近い側よりも遠い側の方が開口面積が大きく形成されている
請求項１〜請求項６の何れか一項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項８】
前記上流側整流板の前記複数の開口部は同じ大きさに構成され、
前記上流側整流板の前記複数の開口部の配置個数が、前記上流側整流板と前記上流側通路孔との距離が近い側よりも遠い側の方が多い
請求項１〜請求項６の何れか一項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項９】
前記インナーフィンはオフセットフィンである
請求項１〜請求項８の何れか一項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項１０】
前記上流側整流板は、前記上流側整流板の仕切方向と直交する方向の両端から前記上流側整流板に直交する方向に互いに並行に延びる一対の脚部を更に備え、前記一対の脚部が前記伝熱プレートとの接合面となっている
請求項１〜請求項９の何れか一項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項１１】
積層された複数の伝熱プレートの間に第１流路及び第２流路が交互に形成され、前記第１流路及び前記第２流路にそれぞれインナーフィンが設けられたプレート式熱交換器であって、
前記複数の伝熱プレートのそれぞれは、前記第１流路への第１流体の入口又は前記第２流路への第２流体の入口となる上流側通路孔と、前記第１流路からの前記第１流体の出口又は前記第２流路からの前記第２流体の出口となる下流側通路孔とを備え、
前記第１流路及び前記第２流路のそれぞれには、各流路を前記上流側通路孔側と前記インナーフィン側とに仕切る整流板が配置され、
前記整流板は、前記整流板の仕切方向に延びる一つの開口部を有し、また、前記上流側通路孔との距離が近い側よりも遠い側の方が前記インナーフィン側に近づくように傾斜して配置されており、
前記開口部は、前記上流側通路孔との距離が近い側よりも遠い側の方が前記整流板による流路抵抗が小さくなるように開口面積が調整されている
プレート式熱交換器。
【請求項１２】
積層された複数の伝熱プレートの間に第１流路及び第２流路が交互に形成され、前記第１流路及び前記第２流路にそれぞれインナーフィンが設けられたプレート式熱交換器であって、
前記複数の伝熱プレートのそれぞれは、前記第１流路への第１流体の入口又は前記第２流路への第２流体の入口となる上流側通路孔と、前記第１流路からの前記第１流体の出口又は前記第２流路からの前記第２流体の出口となる下流側通路孔とを備え、
前記第１流路及び前記第２流路のそれぞれには、各流路を前記上流側通路孔側と前記インナーフィン側とに仕切る整流板が配置され、
前記整流板は、前記整流板において前記上流側通路孔との距離が近い側よりも遠い側の方が高さが低く形成されており、また、前記上流側通路孔との距離が近い側よりも遠い側の方が前記インナーフィン側に近づくように傾斜して配置されている
プレート式熱交換器。
【請求項１３】
請求項１〜請求項１２の何れか一項に記載のプレート式熱交換器を備えた
冷凍サイクル装置。
【国際調査報告】
2014147804.tif 000017
2014147804.tif 000018
2014147804.tif 000019
2014147804.tif 000020
2014147804.tif 000021
2014147804.tif 000022