(57)【要約】【課題】コストを抑えながら均一な溶液散布が可能で熱交換効率の向上を図ることができる多板式熱交換器の溶液散布構造を供する。【解決手段】両面に凹凸加工を施した２枚の板状体５，６を互いに重ね合わせて形成した素子４を一対の矩形側板２，３間で複数個重ね合わせ、各素子４の内側の素子内空間７を熱伝達媒体の一方を通過させるための通路とし、各素子間の素子外空間８を他方の溶液媒体を通過させるための通路とした多板式熱交換器において、前記各素子４の最大幅を有する上端水平部の両端が上方へ延出されて上端凹部４ａが形成され、各素子４の上端凹部４ａが互いに水密に接合され、矩形側板２，３の上部と最外側の両素子４の上端凹部４ａとが水密に接合され、各上端凹部４ａと一対の側板２，３の上部により上方に開口した溶液媒体の貯留槽１２が形成され、上端凹部４ａを形成する板状体５，６に貯留槽１２から素子外空間８に連通する連通孔１３，１４が複数列設された多板式熱交換器の溶液散布構造。【選択図】　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両面に凹凸加工を施した２枚の板状体を互いに重ね合わせて形成した素子を一対の矩形側板間で複数個重ね合わせ、各素子の内側の素子内空間を熱伝達媒体の一方を通過させるための通路とし、各素子間の素子外空間を他方の溶液媒体を通過させるための通路とした多板式熱交換器において、
前記各素子の最大幅を有する上端水平部の両端が上方へ延出されて上端凹部が形成され、
前記各素子の上端凹部が互いに水密に接合され、
前記矩形側板の上部と前記最外側の両素子の上端凹部とが水密に接合され、
前記各上端凹部と前記一対の側板の上部により上方に開口した溶液媒体の貯留槽が形成され、
前記上端凹部を形成する板状体に前記貯留槽から前記素子外空間に連通する連通孔が複数列設されたことを特徴とする多板式熱交換器の溶液散布構造。
【請求項２】
前記各素子の上端凹部は、一対の板状体の端部が互いに開いた溝状を形成し、
前記連通孔は、前記一対の板状体の溝状を形成する部分に複数列設されたことを特徴とする請求項１記載の多板式熱交換器の溶液散布構造。
【請求項３】
前記各素子の上端凹部は、一対の板状体の端部が互いに離れる方向に膨出して内側に連通空間をなす閉断面形状が形成され、
前記連通孔は、前記連通空間をなす板状体の同連通空間を上方の貯留部に連通する複数列設された上側連通孔と下方の前記素子外空間に連通する複数列設された下側連通孔とからなることを特徴とする請求項１記載の多板式熱交換器の溶液散布構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多板式熱交換器に関し、特に溶液媒体の散布構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の多板式熱交換器における溶液媒体の散布構造としては、同じ出願人が先に出願した例がある（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２０６０６３号公報
（
【００１８】、
【００２９】、
【００３４】、
【００３５】、図７、図９）
【０００４】
特許文献１の一実施例では、素子を形成する２枚の板状体の上端が開き溝状の媒体通路を形成し、媒体通路の板状体に等間隔に連通口を設けたもので、各素子の媒体通路のそれぞれに上方に配置された媒体供給管から各ノズルが臨んでいる。
【０００５】
媒体供給管を通って各ノズルから落下する溶液媒体が、各媒体通路に落下して媒体通路を流れ連通口から素子外空間に流出して素子内空間の媒体と熱交換を行う。
【０００６】
また特許文献１の別の実施例では、前記素子を形成する２枚の板状体の上端を開いた溝状の代わりに、閉断面形状の媒体通路を形成し、媒体通路には連通口が列設されている。
【０００７】
この閉断面形状の媒体通路に供給された溶液媒体は、連通口から素子外空間に流出して素子内空間の媒体と熱交換を行う。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１の前者の実施例の場合、各媒体通路に対応した高い寸法精度で位置決めされたノズルを設ける必要がありコスト高となり、媒体通路を溶液媒体が流れる過程で連通口から素子外空間に流出するので、媒体通路の上流側と下流側とでは連通口から流出する溶液媒体の量が異なり、均一な溶液散布が困難であるため熱交換の効率が良くない。
【０００９】
また特許文献１の後者の実施例の場合、閉断面形状の媒体通路に列設された連通口から均一で適量の溶液散布をするためには、常に媒体通路に供給される溶液の圧力を一定以上に保たなければならずそのための設備を必要としコスト高となる。
【００１０】
本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、コストを抑えながら均一な溶液散布が可能で熱交換効率の向上を図ることができる多板式熱交換器の溶液散布構造を供する点にある。
【００１１】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
上記目的を達成するために、本請求項１記載の発明は、両面に凹凸加工を施した２枚の板状体を互いに重ね合わせて形成した素子を一対の矩形側板間で複数個重ね合わせ、各素子の内側の素子内空間を熱伝達媒体の一方を通過させるための通路とし、各素子間の素子外空間を他方の溶液媒体を通過させるための通路とした多板式熱交換器において、前記各素子の最大幅を有する上端水平部の両端が上方へ延出されて上端凹部が形成され、前記各素子の上端凹部が互いに水密に接合され、前記矩形側板の上部と前記最外側の両素子の上端凹部とが水密に接合され、前記各上端凹部と前記一対の側板の上部により上方に開口した溶液媒体の貯留槽が形成され、前記上端凹部を形成する板状体に前記貯留槽から前記素子外空間に連通する連通孔が複数列設された多板式熱交換器の溶液散布構造とした。
【００１２】
各上端凹部と一対の側板の上部により形成された貯留槽に溶液媒体を溜めると、各連通孔から均一で適量の溶液媒体を素子外空間に流出することが簡単にでき、熱交換効率を向上させることができる。
【００１３】
各素子と一対の側板で貯留槽が形成され、貯留槽に溶液を供給する手段は、寸法精度が要求される特別なパイプ等を必要とせず単純な構造でよく、コストの削減を図ることができる。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の多板式熱交換器の溶液散布構造において、前記各素子の上端凹部は、一対の板状体の端部が互いに開いた溝状を形成し、前記連通孔は、前記一対の板状体の溝状を形成する部分に複数列設されたことを特徴とする。
【００１５】
貯留槽に貯まった溶液媒体は、貯留槽の底部をなす溝状の複数の連通孔を介して素子外空間に均一に流出することができ熱交換効率の向上を図ることができる。
【００１６】
各素子の上端凹部に形成された溝状が複数条接合されて貯留槽が構成されており、各溝状に溶液媒体を供給する必要はなく全体で形成された貯留槽に供給すればよいので、供給手段も単純なものでよくコストを抑えることができる。
【００１７】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の多板式熱交換器の溶液散布構造において、前記各素子の上端凹部は、一対の板状体の端部が互いに離れる方向に膨出して内側に連通空間をなす閉断面形状が形成され、前記連通孔は、前記連通空間をなす板状体の同連通空間を上方の貯留部に連通する複数列設された上側連通孔と下方の前記素子外空間に連通する複数列設された下側連通孔とからなることを特徴とする。
【００１８】
貯留槽に貯まった溶液媒体は、貯留槽の底部をなす上端凹部に複数列設された上側連通孔を介して各素子の上端凹部の連通空間に流入し、さらに各連通空間から複数の下側連通孔を介して素子外空間に流出することになり、溶液媒体の貯留量の変化に影響されずに均等に素子外空間に流出することができ熱交換効率を高く維持することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下本発明に係る一実施の形態について図１ないし図３に基づき説明する。
本実施の形態に係る熱交換器は、吸収冷凍機の蒸発器１に適用したもので、該蒸発器１の斜視図を図１に示す。
【００２０】
縦長矩形の一対の側板２，３の間に概ね縦長矩形の素子４が複数個順次重ね合わされた状態で挟まれている。
各素子４は、一対の板状体５，６を重ね合わせて構成されており、板状体５，６は、プレス加工により両面に凹凸が形成されている（図２，図３参照）。
【００２１】
板状体５，６は、互いに重ね合わされて周縁部がろう付けにより水密に接合され、図３の縦断面図に図示するように、縦方向に連続した波形状が互いに対称に形成され、互いに接近したところで当接し、互いに離れたところに素子内空間７が形成されている。
【００２２】
各素子４の互いの間および素子４と板状体５，６との間には素子外空間８が自ずと形成される。
【００２３】
各素子４は、上端水平部の両端が上方へ延出されて上方に開いたコ字状の上端凹部４ａが形成され、本実施の形態の上端凹部４ａは、一対の板状体５，６の上端部が互いに離れる方向に膨出して内側に連通空間９をなす閉断面形状が形成されている（図３参照）。
【００２４】
この連通空間９を有する上端凹部４ａは、素子４の最大幅を有し、素子４を順次重ね合わせるときに上端凹部４ａどうしが当接しろう付けにより互いに水密に接合される。
【００２５】
なお一対の板状体５，６の上下２箇所にそれぞれ対向して円孔が形成され、各素子４の円孔が連結されて共通の連通路１０，１１が形成され、同連通路１０，１１は各素子内空間７と連通している。
【００２６】
こうして重ね合わされた素子４の両側に側板２，３がそれぞれ当てがわれ、側板２，３の上下に形成された円孔が連通路１０，１１と連結されるとともに、縦長矩形の側板２，３の上部と最外側の両素子４，４の上端凹部４ａ，４ａとがろう付けにより水密に接合される。
【００２７】
すなわち複数の素子４の上端凹部４ａが順次重ね合わされて形成された上方に開口した断面コ字状の溝の前後を側板２，３の上部が塞ぐような形で上方に開口した貯留槽１２が形成されている。
【００２８】
そして各板状体５，６の上端凹部４ａの連通空間９をなす部分に、上方の貯留槽１２と連通空間９とを連通する円形の上側連通孔１３が複数列設されるとともに、連通空間９と下方の素子外空間８とを連通する円形の下側連通孔１４が複数列設されている。
【００２９】
したがって貯留槽１２は、上側連通孔１３および下側連通孔１４により連通空間９を介して素子外空間８と連通している。
なお連通孔１３，１４は横長の長円孔としてもよい。
【００３０】
以上のように構成された本蒸発器１の貯留槽１２には、図１に示すように単純な供給パイプ１５により冷媒が供給され、貯留槽１２に貯留される。
他方下側の連通路１１には水が流入され、各素子４の素子内空間７を巡って上側の連通路１０から流出される。
場合によっては逆に上側の連通路１０から流入し下側の連通路１１から流出するようにしてもよい。
【００３１】
貯留槽１２に貯留された冷媒は、底部を構成する各素子４の上端凹部４ａに複数列設された上側連通孔１３を通って各上端凹部４ａの連通空間９に流入し、さらに各連通空間９から複数の下側連通孔１４を通って素子外空間８に流出散布される。
【００３２】
冷媒は、一度貯留槽１２および連通空間９に貯留され、同じ高さで満遍なく均等に配設された下側連通孔１４から均等な圧力で素子外空間８に散布されるので均一に散布される。
【００３３】
特に冷媒の均一散布には下側連通孔１４の数が多い程よいが、多過ぎると貯留槽１２に冷媒が溜まらなくなり却って供給パイプ１５により供給される箇所近傍に散布が限定されることになるので限度がある。
【００３４】
本蒸発器１の場合、貯留槽１２に連通空間９を含めて貯留された冷媒の下側連通孔１４までの深さをｈ（ｍ）、下側連通孔１４から流れ出す冷媒流速をｖ（ｍ／ｓ）、重力加速度をｇ（ｍ／ｓ２）とすると、
ｈ＝Ｃ１・（ｖ２／２ｇ）　………▲１▼
が成り立ち、ここにＣ１は流動抵抗に関する損失係数で１．０より大きい値のものである。
【００３５】
供給パイプ１５による冷媒供給量をＱ（ｍ３／ｓ）、下側連通孔１４の１個当りの断面積をＡ（ｍ２）、下側連通孔１４の数をｘとすると、
Ｑ＝ｖ・Ａ・ｘ　………▲２▼
であり、この▲２▼式と前記▲１▼式とから
ｘ＝Ｑ／（Ａ・（２・ｇ・ｈ／Ｃ１）１／２）　………▲３▼
が導かれる。
ただし、Ａは沈殿物等によるつまりのため、最小値径１．０〜０．５ｍｍとする必要がある。
【００３６】
▲３▼式から分かるように、損失係数Ｃ１を大きくすれば最小値径の限度内において下側連通孔１４の数ｘを増加することが可能であり、本蒸発器１は貯留槽１２の底部に上側連通孔１３を有し、同上側連通孔１３が存在することにより流動抵抗を増し、損失係数Ｃ１を大きくしている。
【００３７】
したがって損失係数Ｃ１が大きい分、下側連通孔１４の数ｘを多くすることができ、多数の下側連通孔１４から素子外空間８にむらなく均一に散布される。
多少冷媒供給量Ｑが少なくなっても冷媒の下側連通孔１４までの深さｈがある程度確保されれば均一に散布され、冷媒供給量Ｑの変動にあまり影響を受けない。
【００３８】
こうして素子外空間８に均一に散布された冷媒は蒸発し、蒸発の潜熱によって素子内空間７を巡る水を場所による偏りを生じることなく冷却することができ、効率良く熱交換することができ、冷水として連通路１０から排出される。
【００３９】
本蒸発器１の貯留槽１２は、各素子４の上端凹部４ａと側板２，３により形成されていて、別途特別な部材を必要としないので、コストを抑えることができる。
【００４０】
また貯留槽に溶液を供給する手段は、寸法精度が要求される特別なパイプを必要とせず単純な供給パイプ１５を用いることができるので、コストの削減を図ることができる。
【００４１】
さらに下側連通孔１４から素子外空間８に散布される冷媒の流量は、下側連通孔１４の数および大きさによって自由に調整することができる。
【００４２】
次に別の実施の形態に係る蒸発器３１について図４に基づき説明する。
本蒸発器３１は、基本的に前記蒸発器１と同じ構造をしていて、略同じ形状の側板３２，３３と、その間に挟まれる複数個重ねられた素子３４からなり、素子３４を構成する一対の板状体３５，３６が重ね合わされて素子内空間３７と素子外空間３８が形成されている。
【００４３】
そして素子３４の上端凹部３４ａのみが前記蒸発器１のそれと異なる。
すなわち本上端凹部３４ａは、一対の板状体３５，３６の端部が互いに開いた溝状３９を形成している。
【００４４】
この溝状３９が形成される上端凹部３４ａが順次ろう付けにより水密に接合され、一対の側板３２，３３とともに貯留槽４２を形成している。
そして一対の板状体３５，３６の溝状３９を形成する部分に複数の連通孔４３が列設されている。
【００４５】
貯留槽４２に貯まった冷媒は、貯留槽４２の底部をなす各溝状３９の同じ高さで満遍なく均等に配設された複数の連通孔４３を通って素子外空間３８に均一に流出することができ、素子外空間３８に均一に散布された冷媒の蒸発の潜熱によって素子内空間３７を巡る水を場所による偏りを生じることなく冷却することができ、効率良く熱交換することができる。
【００４６】
各素子３４の上端凹部３４ａの溝状３９がより簡素化されていて、製造コストも低く抑えることができる。
【００４７】
以上の実施の形態では、蒸発器に適用したが、蒸発器以外に吸収器その他溶液媒体の散布を伴う熱交換器に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一本実施の形態に係る蒸発器の全体斜視図である。
【図２】側板を除いた蒸発器の上部正面図である。
【図３】図２においてＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って切断した断面図である。
【図４】別の実施の形態に係る蒸発器の断面図である。
【符号の説明】
１…蒸発器、２，３…側板、４…素子、４ａ…上端凹部、５，６…板状体、７…素子内空間、８…素子外空間、９…連通空間、１０，１１…連通路、１２…貯留槽、１３…上側連通孔、１４…下側連通孔、１５…供給パイプ、３１…蒸発器、３２，３３…側板、３４…素子、３４ａ…上端凹部、３５，３６…板状体、３７…素子内空間、３８…素子外空間、３９…溝状、４２…貯留槽、４３…連通孔。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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