(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の伝熱プレート（１），（１）・・を、該伝熱プレート（１），（１）・・間に隣り合う第１流路（２），（２）・・および第２流路（３），（３）・・を形成するようにして積層してなり、隣り合う第１流路（２），（２）・・および第２流路（３），（３）・・をそれぞれ流通する第１流体（Ｘ）と第２流体（Ｙ）との間で熱交換を行うプレート式熱交換器であって、前記伝熱プレート（１），（１）・・には、前記第１流路（２），（２）・・あるいは（および）第２流路（３），（３）・・の途中をそれぞれ連通させる第１連通路（１０）あるいは（および）第２連通路（１１）を形成したことを特徴とするプレート式熱交換器。
【請求項２】
前記第１連通路（１０）あるいは（および）第２連通路（１１）を、前記第１流路（２），（２）・・あるいは（および）第２流路（３），（３）・・における入口側から出口側において一つ形成したことを特徴とする前記請求項１記載のプレート式熱交換器。
【請求項３】
前記第１連通路（１０）あるいは（および）第２連通路（１１）を、前記第１流路（２），（２）・・あるいは（および）第２流路（３），（３）・・における入口側から出口側において複数形成したことを特徴とする前記請求項１記載のプレート式熱交換器。
【請求項４】
前記伝熱プレート（１），（１）・・には、第１連通路（１０）あるいは第２連通路（１１）のみを形成したことを特徴とする前記請求項１ないし請求項３のいずれか一項記載のプレート式熱交換器。
【請求項５】
前記伝熱プレート（１），（１）・・には、第１連通路（１０）および第２連通路（１１）を形成したことを特徴とする前記請求項１ないし請求項３のいずれか一項記載のプレート式熱交換器。
【請求項６】
前記第１連通路（１０）あるいは（および）第２連通路（１１）を、前記第１流路（２），（２）・・あるいは（および）第２流路（３），（３）・・の全てと連通せしめるものとしたことを特徴とする前記請求項１ないし請求項５のいずれか一項記載のプレート式熱交換器。
【請求項７】
前記第１連通路（１０）あるいは（および）第２連通路（１１）を、前記第１流路（２），（２）・・あるいは（および）第２流路（３），（３）・・のうちの特定のものと連通せしめるものとしたことを特徴とする前記請求項１ないし請求項５のいずれか一項記載のプレート式熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、プレート式熱交換器に関し、さらに詳しくは流通冷媒の偏流を防止したプレート式熱交換器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から良く知られているプレート式熱交換器としては、例えば、図９に示すように、複数の伝熱プレート１，１・・を各伝熱プレート１，１・・間に隣り合う第１流路２，２・・および第２流路３，３・・を形成するようにして積層してなり、隣り合う第１流路２，２・・および第２流路３，３・・を流通する第１流体Ｘおよび第２流体Ｙの間で熱交換を行うものがある。符号４は両端に位置するカバープレート、５はシールプレート、６は第１流体Ｘの入口、７は第１流体Ｘの出口、８は第２流体Ｙの入口、９は第２流体Ｙの出口である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような構成のプレート式熱交換器を、例えば蒸発器として作用させる場合には、下から上に向かう第１流路２，２・・には、第１流体Ｘである気液二相流の冷媒が流通せしめられるが、その際次のような不具合が生ずる。
【０００４】
即ち、図１０に示すように、第１流路２，２・・が並列状態で入口６に対して連通されているため、冷媒Ｘの流速が速いと、入口６から流入した冷媒Ｘにおける液冷媒Ｘｌは奥の方に多く流入することとなる結果、入口６に近い流路に流入する冷媒Ｘの組成（ガス冷媒が多い）と、入口６から離れた流路に流入する冷媒Ｘの組成（液冷媒が多い）とが大きく相異するという現象が生ずる。また、冷媒Ｘとして単相流のものを使用した場合であっても、冷媒の流速により第１流路２，２・・における入口側と奥側とで冷媒偏流が生じるため、第１流路２，２・・毎に温度ムラが生じることとなる。
【０００５】
上記のような冷媒偏流が発生すると、熱交換器の性能を大きく低下させてしまうところから、図１１に示すように、第１流路２，２・・のそれぞれの入口の開口面積を小さくして流通抵抗を付与せしめ、これにより上記した冷媒偏流を防止し得るようにしたものが提案されている。ところが、このような構成とすると、第１流路２，２・・のそれぞれの入口部分での圧力損失が大きくなるという新たな不具合が生ずる。
【０００６】
本願発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、圧力損失を大きくすることなく、各流路における冷媒偏流を防止することにより、熱交換器の性能向上を図ることを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願発明の基本構成では、上記課題を解決するための手段として、複数の伝熱プレートを、該伝熱プレート１，１・・間に隣り合う第１流路２，２・・および第２流路３，３・・を形成するようにして積層してなり、該隣り合う第１流路２，２・・および第２流路３，３・・を流通する第１流体Ｘおよび第２流体Ｙの間で熱交換を行うプレート式熱交換器において、前記伝熱プレート１，１・・に、前記第１流路２，２・・あるいは（および）第２流路３，３・・の途中をそれぞれ連通させる第１連通路１０あるいは（および）第２連通路１１を形成している。
【０００８】
上記のように構成したことにより、第１流路２，２・・あるいは（および）第２流路３，３・・を流れる第１流体Ｘあるいは（および）第２流体Ｙが第１連通路１０あるいは（および）第２連通路１１により混合されるため、第１流路２，２・・あるいは（および）第２流路３，３・・毎の偏流が解消されることとなる。また、第１流体Ｘあるいは（および）第２流体Ｙとして熱交換器内において相変化する気液二相流冷媒を使用した場合、第１連通路１０あるいは（および）第２連通路１１において液冷媒のヘッドにより液面が均一化されて、第１流路２，２・・あるいは（および）第２流路３，３・・毎の偏流が解消されることとなる。
【０００９】
本願発明の基本構成において、前記第１連通路１０あるいは（および）第２連通路１１を、前記第１流路２，２・・あるいは（および）第２流路３，３・・における入口側から出口側において一つ形成した場合、簡単な構成で第１流路２，２・・あるいは（および）第２流路３，３・・毎の偏流を確実に解消することができる。
【００１０】
また、前記第１連通路１０あるいは（および）第２連通路１１を、前記第１流路２，２・・あるいは（および）第２流路３，３・・における入口側から出口側において複数形成した場合、第１流路２，２・・あるいは（および）第２流路３，３・・毎の偏流解消がより確実に行える。
【００１１】
また、前記伝熱プレート１，１・・に、前記第１連通路１０あるいは第２連通路１１を形成した場合、一方の流体（即ち、第１流体Ｘあるいは第２流体Ｙ）が流れる第１流路２，２・・あるいは第２流路３，３・・毎の偏流を確実に解消できる。
【００１２】
また、前記伝熱プレート１，１・・に、前記第１連通路１０および第２連通路１１を形成した場合、両方の流体（即ち、第１流体Ｘおよび第２流体Ｙ）が流れる第１流路２，２・・および第２流体３，３・・毎の偏流を解消できる。
【００１３】
また、前記第１連通路１０あるいは（および）第２連通路１１を、前記第１流路２，２・・あるいは（および）第２流路３，３・・の全てと連通せしめるものとした場合、第１流路２，２・・あるいは（および）第２流路３，３・・における全ての流路毎の偏流を解消できる。
【００１４】
また、前記第１連通路１０あるいは（および）第２連通路１１を、前記第１流路２，２・・あるいは（および）第２流路３，３・・のうちの特定のものと連通せしめるものとした場合、第１流路２，２・・あるいは（および）第２流路３，３・・における必要な流路毎の偏流を解消できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して、本願発明の幾つかの好適な実施の形態について詳述する。
【００１６】
第１の実施の形態（請求項１、２、４、６に対応）
図１および図２には、本願発明の第１の実施の形態にかかるプレート式熱交換器が示されている。
【００１７】
このプレート式熱交換器は、従来技術の項において説明したもの（図９に示すもの）と同様に、複数の伝熱プレート１，１・・を各伝熱プレート１，１・・間に隣り合う第１流路２，２・・および第２流路３，３・・を形成するようにして積層してなり、隣り合う第１流路２，２・・および第２流路３，３・・を流通する第１流体Ｘおよび第２流体Ｙの間で熱交換を行うものとされている。なお、ここでは、カバープレートおよびシールプレートが省略されている。符号６は第１流体Ｘの入口、７は第１流体Ｘの出口、８は第２流体Ｙの入口、９は第２流体Ｙの出口である。
【００１８】
しかして、本実施の形態においては、伝熱プレート１，１・・には、前記第１流体Ｘが流通する第１流路２，２・・を、その途中（例えば、中間位置）において連通させる第１連通路１０が形成されている。
【００１９】
上記構成において、第１流体として単相流の冷媒Ｘを使用した場合、第１流路２，２・・のそれぞれの入口側において矢印Ｌ1〜Ｌ5で示すように冷媒偏流が生じるが、第１連通路１０において第１流路２，２・・を流れる冷媒Ｘが混合されることとなる。従って、第１流路２，２・・毎の偏流が矢印Ｌで示すように解消され、その結果第１流路２，２・・毎の温度ムラが解消されることとなる。また、第１流体Ｘとして熱交換器内において相変化する気液二相流冷媒を使用した場合、第１連通路１０において液冷媒ヘッドＨにより液面が均一化されて、第１流路２，２・・毎の偏流が矢印Ｌで示すように解消されることとなる。つまり、熱交換器の性能向上に大いに寄与する。
【００２０】
なお、本実施の形態においては、第１流路２，２・・の途中に第１連通路１０を形成したものについて説明しているが、第２流路３，３・・の途中に第２連通路１１を形成するようにしてもよい。
【００２１】
第２の実施の形態（請求項１、２、４、７に対応）
図３には、本願発明の第２の実施の形態にかかるプレート式熱交換器が示されている。
【００２２】
この場合、第１連通路１０は、入口６から一番離れた第１流路２を除く第１流路２，２・・を連通させるものとしている。つまり、偏流が生じやすい部分に限定して第１連通路１０を形成するようにしているのである。このようにすると、第１流路２，２・・における必要な流路毎の偏流を解消できることとなり、第１連通路１０を必要最小限に限定できる。その他の構成および作用効果は第１の実施の形態におけると同様なので説明を省略する。
【００２３】
第３の実施の形態（請求項１、２、５、６に対応）
この場合、伝熱プレート１，１・・には、第１流路２，２・・および第２流路３，３・・を、その途中において連通させる第１連通路１０および第２連通路１１が形成されている。このように構成すれば、第１流体Ｘおよび第２流体Ｙが流れる第１流路２，２・・および第２流体３，３・・毎の偏流を解消できることとなり、熱交換器の性能を大幅に向上させることができる。なお、この場合においても、第１連通路１０および第２連通路１１を、前記第１流路２，２・・および第２流路３，３・・のうちの特定のものだけを連通させるものとする場合もある。その他の構成および作用効果は第１の実施の形態におけると同様なので説明を省略する。
【００２４】
第４の実施の形態（請求項１、３、４、６に対応）
図７には、本願発明の第４の実施の形態にかかるプレート式熱交換器が示されている。
【００２５】
この場合、第１流路２，２・・における入口側から出口側において複数（例えば、３個）の第１連通路１０，１０，１０が形成されている。このようにすると、第１流路２，２・・毎の偏流解消がより確実に行える。その他の構成および作用効果は第１の実施の形態におけると同様なので説明を省略する。
【００２６】
なお、本実施の形態においては、第１流路２，２・・における入口側から出口側において複数（例えば、３個）の第１連通路１０，１０，１０を形成したものについて説明しているが、第２流路３，３・・における入口側から出口側において複数（例えば、３個）の第２連通路１１，１１，１１を形成するようにしてもよい。
【００２７】
第５の実施の形態（請求項１、３、５、６に対応）
図８には、本願発明の第５の実施の形態にかかるプレート式熱交換器が示されている。
【００２８】
この場合、第１流路２，２・・および第２流路３，３・・における入口側から出口側において複数（例えば、２個）の第１連通路１０，１０および第２連通路１１，１１が形成されている。このようにすると、第１流路２，２・・および第２流路３，３・・毎の偏流解消がより確実に行える。その他の構成および作用効果は第１の実施の形態におけると同様なので説明を省略する。
【００２９】
【発明の効果】
本願発明によれば、複数の伝熱プレートを、該伝熱プレート１，１・・間に隣り合う第１流路２，２・・および第２流路３，３・・を形成するようにして積層してなり、該隣り合う第１流路２，２・・および第２流路３，３・・を流通する第１流体Ｘおよび第２流体Ｙの間で熱交換を行うプレート式熱交換器において、前記伝熱プレート１，１・・に、前記第１流路２，２・・あるいは（および）第２流路３，３・・の途中をそれぞれ連通させる第１連通路１０あるいは（および）第２連通路１１を形成して、第１流路２，２・・あるいは（および）第２流路３，３・・を流れる第１流体Ｘあるいは（および）第２流体Ｙが第１連通路１０あるいは（および）第２連通路１１により混合され、あるいは第１流体Ｘあるいは（および）第２流体Ｙとして熱交換器内において相変化する気液二相流冷媒を使用した場合、第１連通路１０あるいは（および）第２連通路１１において液冷媒のヘッドにより液面が均一化されて、第１流路２，２・・あるいは（および）第２流路３，３・・毎の偏流が解消されるようにしたので、第１流路２，２・・あるいは（および）第２流路３，３・・毎の偏流が解消されることとなり、熱交換器の性能を向上させることができるという優れた効果がある。
【００３０】
本願発明において、前記第１連通路１０あるいは（および）第２連通路１１を、前記第１流路２，２・・あるいは（および）第２流路３，３・・における入口側から出口側において一つ形成した場合、簡単な構成で第１流路２，２・・あるいは（および）第２流路３，３・・毎の偏流を確実に解消することができる。
【００３１】
また、前記第１連通路１０あるいは（および）第２連通路１１を、前記第１流路２，２・・あるいは（および）第２流路３，３・・における入口側から出口側において複数形成した場合、第１流路２，２・・あるいは（および）第２流路３，３・・毎の偏流解消がより確実に行える。
【００３２】
また、前記伝熱プレート１，１・・に、前記第１連通路１０あるいは第２連通路１１を形成した場合、一方の流体（即ち、第１流体Ｘあるいは第２流体Ｙ）が流れる第１流路２，２・・あるいは第２流路３，３・・毎の偏流を確実に解消できる。
【００３３】
また、前記伝熱プレート１，１・・に、前記第１連通路１０および第２連通路１１を形成した場合、両方の流体（即ち、第１流体Ｘおよび第２流体Ｙ）が流れる第１流路２，２・・および第２流体３，３・・毎の偏流を解消できる。
【００３４】
また、前記第１連通路１０あるいは（および）第２連通路１１を、前記第１流路２，２・・あるいは（および）第２流路３，３・・の全てと連通せしめるものとした場合、第１流路２，２・・あるいは（および）第２流路３，３・・における全ての流路毎の偏流を解消できる。
【００３５】
また、前記第１連通路１０あるいは（および）第２連通路１１を、前記第１流路２，２・・あるいは（および）第２流路３，３・・のうちの特定のものと連通せしめるものとした場合、第１流路２，２・・あるいは（および）第２流路３，３・・における必要な流路毎の偏流を解消できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の第１の実施の形態にかかるプレート式熱交換器のカバープレートを省略した斜視図である。
【図２】本願発明の第１の実施の形態にかかるプレート式熱交換器の断面図である。
【図３】本願発明の第２の実施の形態にかかるプレート式熱交換器の断面図である。
【図４】本願発明の第３の実施の形態にかかるプレート式熱交換器のカバープレートを省略した斜視図である。
【図５】本願発明の第３の実施の形態にかかるプレート式熱交換器における第１流路の断面図である。
【図６】本願発明の第３の実施の形態にかかるプレート式熱交換器における第２流路の断面図である。
【図７】本願発明の第４の実施の形態にかかるプレート式熱交換器のカバープレートを省略した斜視図である。
【図８】本願発明の第５の実施の形態にかかるプレート式熱交換器のカバープレートを省略した斜視図である。
【図９】一般的なプレート式熱交換器の分解斜視図である。
【図１０】一般的なプレート式熱交換器における第１流路の部分断面図である。
【図１１】従来のプレート式熱交換器における第１流路の部分断面図である。
【符号の説明】
１は伝熱プレート、２は第１流路、３は第２流路、６は入口、１０は第１連通路、１１は第２連通路、Ｘは第１流体、Ｙは第２流体。
【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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【図６】
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【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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