(57)【要約】【課題】プレート式熱交換器の各チャンネル室への冷媒液供給量を均等化して、伝熱性能を向上できる蒸発器用プレート式熱交換器と冷凍装置を提供する。【解決手段】冷凍装置の蒸発器用プレート式熱交換器１において、各プレートの下部積層方向に冷媒入口通路２を設け、該冷媒入口通路２には、入口部左右の面積と積層方向にプレート積層数を同じにする割合で分割する仕切板５を設け、該分割した冷媒入口通路２より各チャンネル室へ冷媒湿り蒸気を分布供給するオリフィス３又は絞り通路を配したものであり、前記プレート式熱交換器１は、積層方向に全積層プレートを２分割する中間仕切板４を配し、前記分割した冷媒入口通路２に、別々に冷媒を供給する供給路６を設けることができ、また、前記冷媒入口通路のオリフィス３は、通過する冷媒湿り蒸気の速度が、マッハ０．７〜１．０となるように構成することができる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍装置の蒸発器用プレート式熱交換器において、各プレートの下部積層方向に冷媒入口通路を設け、該冷媒入口通路には、入口部左右の面積と積層方向にプレート積層数を同じにする割合で分割する仕切板を設け、該分割した冷媒入口通路より各チャンネル室へ冷媒湿り蒸気を分布供給するオリフィス又は絞り通路を配したことを特徴とするプレート式熱交換器。
【請求項２】
前記プレート式熱交換器は、積層方向に全積層プレートを２分割する中間仕切板を配し、前記分割した冷媒入口通路に、別々に冷媒を供給する供給路を設けた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】
前記冷媒入口通路のオリフィス径は、通過する冷媒湿り蒸気の速度が、マッハ０．７〜１．０となるように構成したことを特徴とする請求項１又は２記載のプレート式熱交換器。
【請求項４】
圧縮機、蒸発器、凝縮器、膨張弁により冷凍サイクルを形成し、蒸発器にプレート式熱交換器を用いた冷凍装置において、前記プレート式熱交換器が、請求項１、２又は３記載のプレート式熱交換器であることを特徴とする冷凍装置。
【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係り、特に、大型冷凍装置の蒸発器に使用することができるプレート式熱交換器とそれを用いた冷凍装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から冷凍装置の蒸発器にプレート式熱交換器を用いることは知られており、大型チラーの蒸発器にプレート式熱交換器を利用する場合、プレート式熱交換器は、伝熱板の積層枚数が１００枚以上と多くなるうえ、積層方向に長い冷媒通路が設けられているため、供給される冷媒湿り蒸気（気液２相流）の流速と気液密度差（液はガスの５０倍以上）の影響を受け、通路の手前側に密度の小さい冷媒ガス、奥側に密度の大きい冷媒液が分離される上、多種類の冷媒に共通の大口径絞りが用いられているため、各チャンネル室への冷媒液供給に著しく不分布を生じた。
図５は、従来の蒸発器用プレート式熱交換器の構造を示す断面構成図である。冷媒側チャンネル室１１には、奥側に冷媒液１７が、手前側に冷媒ガス１６が多く供給され、不均等になり、冷媒液が流れないため熱交換されないＡ部分が生じ、伝熱性能が低下する。
このように、手前側のチャンネル室には冷媒ガスが主に流れ、（液の蒸発潜熱が利用できないため）伝熱性能が低下して、蒸発温度が下がり、能力、ＣＯＰを著しく低下させた。さらに、奥側のチャンネル室は、冷媒液のみが流れるため、液バックを起こし易い不具合が有った。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、プレート式熱交換器の各チャンネル室への冷媒液供給量を均等化して、伝熱性能を向上して冷凍能力を高めることができる蒸発器用プレート式熱交換器とそれを用いた冷凍装置を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、冷凍装置の蒸発器用プレート式熱交換器において、各プレートの下部積層方向に冷媒入口通路を設け、該冷媒入口通路には、入口部左右の面積と積層方向にプレート積層数を同じにする割合で分割する仕切板を設け、該分割した冷媒入口通路より各チャンネル室へ冷媒湿り蒸気を分布供給するオリフィス又は絞り通路を配したことを特徴とするプレート式熱交換器としたものである。
前記プレート式熱交換器は、積層方向に全積層プレートを２分割する中間仕切板を配し、前記分割した冷媒入口通路に、左右対称に分岐した別々に冷媒を供給する供給路を設けると共に、前記冷媒入口通路のオリフィス径は、通過する冷媒湿り蒸気の速度が、マッハ０．７〜１．０となるように構成するのがよい。また、本発明では、圧縮機、蒸発器、凝縮器、膨張弁により冷凍サイクルを形成し、蒸発器にプレート式熱交換器を用いた冷凍装置において、この蒸発器のプレート式熱交換器として、前記のプレート式熱交換器を用いることとしたものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明では、大型チラーの蒸発器に使用する積層枚数の多いプレート式熱交換器の、冷媒側チャンネル室への冷媒分布（気液の割合）を均等化するもので、積層方向に設けた冷媒入口通路を冷媒の気液密度差の影響を受けないように、冷媒通路の積層方向に沿って、供給する冷媒量（気液の割合）が均等になるように、冷媒入口管、仕切板にて積層板チャンネル数を同じにする割合で段階的に分割して短かくし、各チャンネル室入ロオリフィスにて冷媒湿り蒸気の音速近傍（マッハ０．７〜１．０）に絞って、特定のチャンネル室への冷媒流れ過ぎを防止し、各チャンネル室へ冷媒湿り蒸気を均等（気液の割合）に供給すると共に、チャンネル室への入口速度を高くして、冷媒の分布、伝熱性能の向上を図って、蒸発温度、能力、ＣＯＰを高くし、さらに奥側のチャンネル室出口の液パックを防止するものである。
【０００６】
次に、図面を用いて本発明を具体的に説明する。
図１は、本発明の蒸発器用プレート式熱交換器の構造を示す全体構成図であり、図２は、図１の冷媒入口通路の部分説明図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図であり、また、図３は、プレート式熱交換器の組立図である。図において、１はプレート式熱交換器、２は冷媒入口通路、３はオリフィス、４は中間仕切板、５は通路内仕切板、６は供給冷媒湿り蒸気、７は出口冷媒蒸気、８は供給冷水、９は出口冷水、１０はプレート、１１は冷媒側チャンネル室、１２は水側チャンネル室である。
このように、本発明は、積層枚数の多いプレート式熱交換器１の冷媒入口通路２の積層方向を中間仕切板４にて２分割し、左右対称に分岐した冷媒入口管より正面と背面から別々に冷媒６を供給して、各々の冷媒通路長さを短くすると共に、各冷媒入口通路２を、左右と積層方向を同じ割合で分割する仕切板５を設けて冷媒を均等に分割したあと、オリフィス３にて冷媒湿り蒸気の音速近傍（マッハ０．７〜１．０）に絞って各チャンネル室１１へ冷媒を供給したことにより、各チャンネル室１１への冷媒分布（気液の割合）の均等化と、チャンネル室１１への流入速度の高速化により、有効面積と伝熱性能を大きく改善し、蒸発温度、能力、ＣＯＰを高くできる。さらに、各チャンネル室１１出口の冷媒過熱度は一定に保たれ、液バックが防止できる。
【０００７】
図２のように、冷媒入口通路２を分割する仕切板５は、該通路２を縦方向に半分に仕切り、そして、該通路に設けたオリフィス３を同数に分割する横方向の仕切りよりなっており、通路を縦方向に仕切ることにより、供給する冷媒湿り蒸気の密度を均等にすることができる。
また、図３は、本発明のプレート式熱交換器の組立図であり、冷媒が通るプレートと冷水が通るプレートが積層されており、中間部に仕切板４が配され、冷媒入口通路２のみが閉鎖されて分割されている。
図４は、本発明のプレート式熱交換器を蒸発器に用いる冷凍装置のフロー構成図である。
図４では、圧縮機１８、蒸発器１３、凝縮器１４、膨張弁１５からなる冷凍サイクルを形成する冷凍装置で、この蒸発器１３に本発明のプレート式熱交換器が用いられている。
【０００８】
【発明の効果】
本発明によれば、上記のような構成としたことにより、各チャンネル室への冷媒分布の均等化と流入速度の高速化により、有効伝面と伝熱性能を大きく改善し、蒸発温度を上昇させ、能力、ＣＯＰを高くでき、さらに各チャンネル室出口の冷媒過熱度が一定に保たれ、液パックを防止することができる蒸発器用プレート式熱交換器が提供できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプレート式熱交換器の一例を示す全体構成図。
【図２】図１の冷媒入口通路の部分説明図で、（ａ）平面図、（ｂ）正面図、（ｃ）側面図。
【図３】図１のプレート式熱交換器の組立図。
【図４】本発明のプレート式熱交換器を蒸発器に用いた冷凍装置のフロー構成図。
【図５】従来のプレート式熱交換器の全体構成図。
【符号の説明】
１：プレート式熱交換器、２：冷媒入口通路、３：オリフィス、４：中間仕切板、５：通路内仕切板、６：供給冷媒湿り蒸気、７：出口冷媒蒸気、８：供給冷水、９：出口冷水、１０：プレート、１１：冷媒側チャンネル室、１２：水側チャンネル室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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