JPH11248392A - プレート型熱交換器 - Google Patents
プレート型熱交換器Info
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- JPH11248392A JPH11248392A JP10047152A JP4715298A JPH11248392A JP H11248392 A JPH11248392 A JP H11248392A JP 10047152 A JP10047152 A JP 10047152A JP 4715298 A JP4715298 A JP 4715298A JP H11248392 A JPH11248392 A JP H11248392A
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- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
- F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
- F28F3/04—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element
- F28F3/042—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of local deformations of the element
- F28F3/046—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of local deformations of the element the deformations being linear, e.g. corrugations
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D9/0031—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
- F28D9/0043—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another
- F28D9/005—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another the plates having openings therein for both heat-exchange media
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- F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
- F28F3/08—Elements constructed for building-up into stacks, e.g. capable of being taken apart for cleaning
- F28F3/083—Elements constructed for building-up into stacks, e.g. capable of being taken apart for cleaning capable of being taken apart
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
- F28F9/026—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S165/00—Heat exchange
- Y10S165/355—Heat exchange having separate flow passage for two distinct fluids
- Y10S165/356—Plural plates forming a stack providing flow passages therein
- Y10S165/364—Plural plates forming a stack providing flow passages therein with fluid traversing passages formed through the plate
- Y10S165/365—Plural plates forming a stack providing flow passages therein with fluid traversing passages formed through the plate including peripheral seal element forming flow channel bounded by seal and heat exchange plates
- Y10S165/367—Peripheral seal element between corrugated heat exchange plates
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 流路内の冷媒の圧力損失を低減する。
【解決手段】 アスペクト比(=縦方向長さ(Y)/横方
向長さ(X))が1.5の伝熱プレート(P3)を積層するこ
とにより構成する。伝熱プレート(P3)は矩形状の略平板
で成り、その表面に波形状の伝熱促進面(20a),(30a)を
形成する。四隅部の左下部分、右上部分、左上部分、右
下部分に、それぞれ第1流路の流入口となる第1開口(2
1a)、第1流路の流出口となる第2開口(22a)、第2流路
の流入口となる第3開口(23a)、第2流路の流出口とな
る第4開口(24a)を形成する。各開口(21a)〜(24a)の周
囲には、表側または裏側に膨出したシール部(12a)〜(15
a)を設ける。シール部(12a)〜(15a)には、流路内の冷媒
の偏流を抑制する複数のリブ(51)〜(57)を設ける。
向長さ(X))が1.5の伝熱プレート(P3)を積層するこ
とにより構成する。伝熱プレート(P3)は矩形状の略平板
で成り、その表面に波形状の伝熱促進面(20a),(30a)を
形成する。四隅部の左下部分、右上部分、左上部分、右
下部分に、それぞれ第1流路の流入口となる第1開口(2
1a)、第1流路の流出口となる第2開口(22a)、第2流路
の流入口となる第3開口(23a)、第2流路の流出口とな
る第4開口(24a)を形成する。各開口(21a)〜(24a)の周
囲には、表側または裏側に膨出したシール部(12a)〜(15
a)を設ける。シール部(12a)〜(15a)には、流路内の冷媒
の偏流を抑制する複数のリブ(51)〜(57)を設ける。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プレート型熱交換
器に係り、特に、流体の圧力損失の低減対策に関する。
器に係り、特に、流体の圧力損失の低減対策に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、空気調和装置や冷凍装置、冷
蔵装置などにおいて、各種の熱交換器が使用されてい
る。例えば日本冷凍協会編集の「新版・第4版 冷凍空
調便覧(応用編)」の第82頁に開示されているよう
に、それらの熱交換器のうち、プレート型熱交換器は熱
通過率が大きくコンパクトな熱交換器として知られてい
る。
蔵装置などにおいて、各種の熱交換器が使用されてい
る。例えば日本冷凍協会編集の「新版・第4版 冷凍空
調便覧(応用編)」の第82頁に開示されているよう
に、それらの熱交換器のうち、プレート型熱交換器は熱
通過率が大きくコンパクトな熱交換器として知られてい
る。
【0003】図9に示すように、プレート型熱交換器
は、2枚のフレーム(f1),(f2)の間に複数枚の伝熱プレ
ート(p),(p),…が積層されて構成されている。
は、2枚のフレーム(f1),(f2)の間に複数枚の伝熱プレ
ート(p),(p),…が積層されて構成されている。
【0004】各伝熱プレート(p)は、金属製の平板から
構成されている。伝熱プレート(p)の周縁部は、隣り合
う伝熱プレート(p)の周縁部と当接し、当接部分がろう
付けにより接合されている。これにより、複数枚の伝熱
プレート(p)が一体に構成されている。各伝熱プレート
(p)間には、第1流体の流路(a1)及び第2流体の流路(b
1)が交互に繰り返し形成されている。
構成されている。伝熱プレート(p)の周縁部は、隣り合
う伝熱プレート(p)の周縁部と当接し、当接部分がろう
付けにより接合されている。これにより、複数枚の伝熱
プレート(p)が一体に構成されている。各伝熱プレート
(p)間には、第1流体の流路(a1)及び第2流体の流路(b
1)が交互に繰り返し形成されている。
【0005】伝熱プレート(P)の四隅部には、第1流体
の流路(a1)の流出入口及び第2流体の流路(b1)の流出入
口を形成する開口(a),(b),(c),(d)が設けられ、当該開
口(a),(b),(c),(d)の周囲にシール部(e)を設けることに
より、第1流体の流路(a1)にのみ連通する第1流入空間
(a2)及び第1流出空間(a3)と、第2流体の流路(b1)にの
み連通する第2流入空間(b2)及び第2流出空間(b3)とが
形成されている。そして、図9において実線矢印で示す
ように、第1流体が流路(a1)を流通すると共に、破線矢
印で示すように第2流体が流路(b1)を流通し、これら第
1流体と第2流体とが伝熱プレート(p)を介して互いに
熱交換を行う。
の流路(a1)の流出入口及び第2流体の流路(b1)の流出入
口を形成する開口(a),(b),(c),(d)が設けられ、当該開
口(a),(b),(c),(d)の周囲にシール部(e)を設けることに
より、第1流体の流路(a1)にのみ連通する第1流入空間
(a2)及び第1流出空間(a3)と、第2流体の流路(b1)にの
み連通する第2流入空間(b2)及び第2流出空間(b3)とが
形成されている。そして、図9において実線矢印で示す
ように、第1流体が流路(a1)を流通すると共に、破線矢
印で示すように第2流体が流路(b1)を流通し、これら第
1流体と第2流体とが伝熱プレート(p)を介して互いに
熱交換を行う。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のプレ
ート型熱交換器では、縦方向長さが横方向長さよりも相
当長いいわゆる縦長の伝熱プレート(p)が用いられてい
た。つまり、横方向長さに対する縦方向長さの比、つま
りアスペクト比が大きな伝熱プレート(p)が使用されて
いた。
ート型熱交換器では、縦方向長さが横方向長さよりも相
当長いいわゆる縦長の伝熱プレート(p)が用いられてい
た。つまり、横方向長さに対する縦方向長さの比、つま
りアスペクト比が大きな伝熱プレート(p)が使用されて
いた。
【0007】しかし、アスペクト比の大きな伝熱プレー
ト(p)により形成される流路(a1),(b1)では、流路長が長
くなる。そのため、従来のプレート型熱交換器では、流
路(a1),(b1)における流体の圧力損失が大きかった。
ト(p)により形成される流路(a1),(b1)では、流路長が長
くなる。そのため、従来のプレート型熱交換器では、流
路(a1),(b1)における流体の圧力損失が大きかった。
【0008】特に、流体として、熱交換の際に相変化を
行う流体、例えばフロン系の冷媒を使用する場合には、
水等の単相の流体に比べて、流路内の圧力損失は大きく
なる。二相流は単相流に比べて単位流量当たりの圧力損
失が大きいからである。そのため、流路内で冷媒を流通
させるために、大きな駆動力が必要であった。
行う流体、例えばフロン系の冷媒を使用する場合には、
水等の単相の流体に比べて、流路内の圧力損失は大きく
なる。二相流は単相流に比べて単位流量当たりの圧力損
失が大きいからである。そのため、流路内で冷媒を流通
させるために、大きな駆動力が必要であった。
【0009】また、冷媒は圧力降下に伴い温度が低下す
るため、圧力損失が大きいと、流通方向に沿った熱交換
器内の温度分布が大きくなり、熱交換効率が低下すると
いう問題があった。
るため、圧力損失が大きいと、流通方向に沿った熱交換
器内の温度分布が大きくなり、熱交換効率が低下すると
いう問題があった。
【0010】プレート型熱交換器が搭載される装置、例
えば空気調和装置の種類によっては、流路内の圧力損失
に厳しい制限が課される場合がある。このような場合、
従来は、伝熱プレートの枚数を増やし、一流路当たりに
流れる冷媒の流量を減少させて圧力損失を低減してい
た。しかし、このような方法では多くの伝熱プレートを
必要とするため、空気調和装置のコストアップを招くこ
とになった。
えば空気調和装置の種類によっては、流路内の圧力損失
に厳しい制限が課される場合がある。このような場合、
従来は、伝熱プレートの枚数を増やし、一流路当たりに
流れる冷媒の流量を減少させて圧力損失を低減してい
た。しかし、このような方法では多くの伝熱プレートを
必要とするため、空気調和装置のコストアップを招くこ
とになった。
【0011】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、流体の圧力損失の小
さなプレート型熱交換器を安価に提供することにある。
であり、その目的とするところは、流体の圧力損失の小
さなプレート型熱交換器を安価に提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、伝熱プレートのアスペクト比を小さく
し、伝熱面積を減少させることなく流路長を短くするこ
ととした。
に、本発明は、伝熱プレートのアスペクト比を小さく
し、伝熱面積を減少させることなく流路長を短くするこ
ととした。
【0013】具体的には、第1の発明が講じた手段は、
積層された複数の伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)間に第1
流路(A)または第2流路(B)が形成され、該第1流路(A)
及び第2流路(B)にそれぞれ第1流体及び第2流体を該
伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)の縦方向に流通させ、該第
1流体と第2流体とを該伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)を
介して熱交換させるプレート型熱交換器において、上記
各伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)は、縦方向長さ(L)が横方
向長さ(W)の2倍以下に形成されていることとしたもの
である。
積層された複数の伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)間に第1
流路(A)または第2流路(B)が形成され、該第1流路(A)
及び第2流路(B)にそれぞれ第1流体及び第2流体を該
伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)の縦方向に流通させ、該第
1流体と第2流体とを該伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)を
介して熱交換させるプレート型熱交換器において、上記
各伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)は、縦方向長さ(L)が横方
向長さ(W)の2倍以下に形成されていることとしたもの
である。
【0014】上記発明特定事項により、各流路(A),(B)
の流路幅が大きくなる一方、流路長は短くなる。その結
果、伝熱面積を減少させることなく流路長が短くなる。
そのため、伝熱プレートの枚数を増やさなくても、熱交
換量を維持したまま各流体の圧力損失が低減することに
なる。
の流路幅が大きくなる一方、流路長は短くなる。その結
果、伝熱面積を減少させることなく流路長が短くなる。
そのため、伝熱プレートの枚数を増やさなくても、熱交
換量を維持したまま各流体の圧力損失が低減することに
なる。
【0015】第2の発明が講じた手段は、上記第1の発
明において、各伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)は、縦方向
長さ(L)が横方向長さ(W)の1倍以上且つ2倍以下に形成
されていることとしたものである。
明において、各伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)は、縦方向
長さ(L)が横方向長さ(W)の1倍以上且つ2倍以下に形成
されていることとしたものである。
【0016】上記発明特定事項により、横方向長さ(W)
の増大による偏流が抑制され、且つ流体の圧力損失が小
さな好適なアスペクト比が得られる。
の増大による偏流が抑制され、且つ流体の圧力損失が小
さな好適なアスペクト比が得られる。
【0017】第3の発明が講じた手段は、上記第1また
は第2の発明において、伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)に
は、第1流路(A)の流入口(21a,21b)及び流出口(22a,22
b)が該伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)の縦方向(Y)の両側部
に設けられると共に、第2流路(B)の流入口(23a,23b)及
び流出口(24a,24b)が該伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)の縦
方向(Y)の両側部に設けられ、少なくとも上記伝熱プレ
ート(P1,P2;P3,P4)の該各流路(A,B)の流入口(21a,21b,2
3a,23b)と流出口(22a,22b,24a,24b)との間には、各流体
の流れに乱れを与えて熱交換を促進する主伝熱促進面(2
0a,20b)が形成され、該主伝熱促進面(20a,20b)の縦方向
長さが横方向長さの2倍以下であることとしたものであ
る。
は第2の発明において、伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)に
は、第1流路(A)の流入口(21a,21b)及び流出口(22a,22
b)が該伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)の縦方向(Y)の両側部
に設けられると共に、第2流路(B)の流入口(23a,23b)及
び流出口(24a,24b)が該伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)の縦
方向(Y)の両側部に設けられ、少なくとも上記伝熱プレ
ート(P1,P2;P3,P4)の該各流路(A,B)の流入口(21a,21b,2
3a,23b)と流出口(22a,22b,24a,24b)との間には、各流体
の流れに乱れを与えて熱交換を促進する主伝熱促進面(2
0a,20b)が形成され、該主伝熱促進面(20a,20b)の縦方向
長さが横方向長さの2倍以下であることとしたものであ
る。
【0018】上記発明特定事項により、主伝熱促進面(2
0a,20b)において各流体の流れが乱され、熱交換が促進
される。流体は流れが乱されることにより圧力損失が増
大する傾向を有しているが、主伝熱促進面(20a,20b)は
縦方向長さが横方向長さの2倍以下であるため、主伝熱
促進面(20a,20b)における流体の圧力損失は低減する。
従って、圧力損失が大きく増大することなく、熱交換が
促進される。
0a,20b)において各流体の流れが乱され、熱交換が促進
される。流体は流れが乱されることにより圧力損失が増
大する傾向を有しているが、主伝熱促進面(20a,20b)は
縦方向長さが横方向長さの2倍以下であるため、主伝熱
促進面(20a,20b)における流体の圧力損失は低減する。
従って、圧力損失が大きく増大することなく、熱交換が
促進される。
【0019】第4の発明が講じた手段は、上記第1〜第
3の発明において、第1流路(A)の流入口(21a,21b)及び
流出口(22a,22b)と、第2流路(B)の流入口(23a,23b)及
び流出口(24a,24b)とは、それぞれ伝熱プレート(P1,P2;
P3,P4)の四隅部における対角位置に設けられていること
としたものである。
3の発明において、第1流路(A)の流入口(21a,21b)及び
流出口(22a,22b)と、第2流路(B)の流入口(23a,23b)及
び流出口(24a,24b)とは、それぞれ伝熱プレート(P1,P2;
P3,P4)の四隅部における対角位置に設けられていること
としたものである。
【0020】上記発明特定事項により、第1流路(A)に
おける第1流体及び第2流路(B)における第2流体は、
それぞれ伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)の対角線に沿って
各流路(A,B)を流通することになる。そのため、アスペ
クト比が小さくても、流路(A,B)内を比較的均一に流れ
ることになる。
おける第1流体及び第2流路(B)における第2流体は、
それぞれ伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)の対角線に沿って
各流路(A,B)を流通することになる。そのため、アスペ
クト比が小さくても、流路(A,B)内を比較的均一に流れ
ることになる。
【0021】第5の発明が講じた手段は、上記第1また
は第2の発明において、第1流路(A)の流入口(21a,21b)
及び流出口(22a,22b)と、第2流路(B)の流入口(23a,23
b)及び流出口(24a,24b)とは、それぞれ伝熱プレート(P
1,P2;P3,P4)の四隅部における対角位置に設けられる一
方、上記各伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)には、該各流路
(A,B)の流入口(21a,21b,23a,23b)及び流出口(22a,22b,2
4a,24b)の周囲を覆い且つ該伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)
の表側または裏側のいずれか一方に膨出するように形成
され、隣り合う一方の伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)と当
接することにより第1流体の第2流路(B)への流入及び
第2流体の第1流路(A)への流入を阻止するシール部(12
a〜15b)と、上記伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)の縦方向の
中央部に形成され、該伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)の縦
方向に流れる各流体の流れに乱れを与えて熱交換を促進
する主伝熱促進面(20a,20b)と、上記伝熱プレート(P1,P
2;P3,P4)のシール部(12a〜15b)と上記主伝熱促進面(20
a,20b)との間に形成され、上記流入口(21a,21b,23a,23
b)から該主伝熱促進面(20a,20b)に向かって拡散する流
体または該主伝熱促進面(20a,20b)から上記流出口(22a,
22b,24a,24b)に向かって集合する流体の流れに乱れを与
えて熱交換を促進する補助伝熱促進面(30a,30b)とが設
けられていることとしたものである。
は第2の発明において、第1流路(A)の流入口(21a,21b)
及び流出口(22a,22b)と、第2流路(B)の流入口(23a,23
b)及び流出口(24a,24b)とは、それぞれ伝熱プレート(P
1,P2;P3,P4)の四隅部における対角位置に設けられる一
方、上記各伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)には、該各流路
(A,B)の流入口(21a,21b,23a,23b)及び流出口(22a,22b,2
4a,24b)の周囲を覆い且つ該伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)
の表側または裏側のいずれか一方に膨出するように形成
され、隣り合う一方の伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)と当
接することにより第1流体の第2流路(B)への流入及び
第2流体の第1流路(A)への流入を阻止するシール部(12
a〜15b)と、上記伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)の縦方向の
中央部に形成され、該伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)の縦
方向に流れる各流体の流れに乱れを与えて熱交換を促進
する主伝熱促進面(20a,20b)と、上記伝熱プレート(P1,P
2;P3,P4)のシール部(12a〜15b)と上記主伝熱促進面(20
a,20b)との間に形成され、上記流入口(21a,21b,23a,23
b)から該主伝熱促進面(20a,20b)に向かって拡散する流
体または該主伝熱促進面(20a,20b)から上記流出口(22a,
22b,24a,24b)に向かって集合する流体の流れに乱れを与
えて熱交換を促進する補助伝熱促進面(30a,30b)とが設
けられていることとしたものである。
【0022】上記発明特定事項により、第1流路(A)に
おける第1流体及び第2流路(B)における第2流体は、
それぞれ伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)の対角線に沿って
各流路(A,B)を流通する。この際、第1流体及び第2流
体は、補助伝熱促進面(30a,30b)及び主伝熱促進面(20a,
20b)において流れが乱され、活発に熱交換を行うことに
なる。
おける第1流体及び第2流路(B)における第2流体は、
それぞれ伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)の対角線に沿って
各流路(A,B)を流通する。この際、第1流体及び第2流
体は、補助伝熱促進面(30a,30b)及び主伝熱促進面(20a,
20b)において流れが乱され、活発に熱交換を行うことに
なる。
【0023】第6の発明が講じた手段は、上記第1また
は第2の発明において、第1流路(A)の流入口(21a,21b)
及び流出口(22a,22b)と、第2流路(B)の流入口(23a,23
b)及び流出口(24a,24b)とは、それぞれ伝熱プレート(P
1,P2;P3,P4)の四隅部における対角位置に設けられる一
方、上記各伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)には、該各流路
(A,B)の流入口(21a,21b,23a,23b)及び流出口(22a,22b,2
4a,24b)の周囲を覆い且つ該伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)
の表側または裏側のいずれか一方に膨出するように形成
され、隣り合う一方の伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)と当
接することにより第1流体の第2流路(B)への流入及び
第2流体の第1流路(A)への流入を阻止するシール部(12
a〜15b)と、上記伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)の縦方向の
中央部に形成され、該伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)の縦
方向に流れる各流体の流れに乱れを与えて熱交換を促進
する主伝熱促進面(20a,20b)と、上記伝熱プレート(P1,P
2;P3,P4)のシール部(12a〜15b)と上記主伝熱促進面(20
a,20b)との間に形成され、上記流入口(21a,21b,23a,23
b)から該主伝熱促進面(20a,20b)に向かって拡散する流
体または該主伝熱促進面(20a,20b)から上記流出口(22a,
22b,24a,24b)に向かって集合する流体の流れに乱れを与
えて熱交換を促進する補助伝熱促進面(30a,30b)と、上
記各流入口(21a,21b,23a,23b)の周囲に形成され、該各
流入口(21a,21b,23a,23b)からの各流体をそれぞれ所定
方向に均等に導く複数のリブ(51〜58)とが設けられてい
ることとしたものである。
は第2の発明において、第1流路(A)の流入口(21a,21b)
及び流出口(22a,22b)と、第2流路(B)の流入口(23a,23
b)及び流出口(24a,24b)とは、それぞれ伝熱プレート(P
1,P2;P3,P4)の四隅部における対角位置に設けられる一
方、上記各伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)には、該各流路
(A,B)の流入口(21a,21b,23a,23b)及び流出口(22a,22b,2
4a,24b)の周囲を覆い且つ該伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)
の表側または裏側のいずれか一方に膨出するように形成
され、隣り合う一方の伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)と当
接することにより第1流体の第2流路(B)への流入及び
第2流体の第1流路(A)への流入を阻止するシール部(12
a〜15b)と、上記伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)の縦方向の
中央部に形成され、該伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)の縦
方向に流れる各流体の流れに乱れを与えて熱交換を促進
する主伝熱促進面(20a,20b)と、上記伝熱プレート(P1,P
2;P3,P4)のシール部(12a〜15b)と上記主伝熱促進面(20
a,20b)との間に形成され、上記流入口(21a,21b,23a,23
b)から該主伝熱促進面(20a,20b)に向かって拡散する流
体または該主伝熱促進面(20a,20b)から上記流出口(22a,
22b,24a,24b)に向かって集合する流体の流れに乱れを与
えて熱交換を促進する補助伝熱促進面(30a,30b)と、上
記各流入口(21a,21b,23a,23b)の周囲に形成され、該各
流入口(21a,21b,23a,23b)からの各流体をそれぞれ所定
方向に均等に導く複数のリブ(51〜58)とが設けられてい
ることとしたものである。
【0024】上記発明特定事項により、第1流路(A)に
おける第1流体及び第2流路(B)における第2流体は、
それぞれ伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)の対角線に沿って
各流路(A,B)を流通する。この際、第1流体及び第2流
体は、複数のリブ(51〜58)によって偏流が防止されるの
で、それぞれ第1流路(A)及び第2流路(B)を均一に流れ
ることになる。また、補助伝熱促進面(30a,30b)及び主
伝熱促進面(20a,20b)において流れが乱され、活発に熱
交換を行うことになる。
おける第1流体及び第2流路(B)における第2流体は、
それぞれ伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)の対角線に沿って
各流路(A,B)を流通する。この際、第1流体及び第2流
体は、複数のリブ(51〜58)によって偏流が防止されるの
で、それぞれ第1流路(A)及び第2流路(B)を均一に流れ
ることになる。また、補助伝熱促進面(30a,30b)及び主
伝熱促進面(20a,20b)において流れが乱され、活発に熱
交換を行うことになる。
【0025】第7の発明が講じた手段は、上記第6の発
明において、複数のリブ(51〜58)は、中央側のリブ(53
〜56)の間隔が端側のリブ(51,52,57,58)の間隔よりも狭
い不等間隔に配列されていることとしたものである。
明において、複数のリブ(51〜58)は、中央側のリブ(53
〜56)の間隔が端側のリブ(51,52,57,58)の間隔よりも狭
い不等間隔に配列されていることとしたものである。
【0026】上記発明特定事項により、本来的に流体の
流れやすい中央部においては、リブ(53〜56)の間隔が狭
いため、流体の流通が抑制される。一方、本来的に流体
が流れにくい端部においては、リブ(51,52,57,58)の間
隔が広いため、流体の流通が促進される。その結果、流
体は流路の全体にわたって均一に流れ、偏流が確実に防
止されることになる。
流れやすい中央部においては、リブ(53〜56)の間隔が狭
いため、流体の流通が抑制される。一方、本来的に流体
が流れにくい端部においては、リブ(51,52,57,58)の間
隔が広いため、流体の流通が促進される。その結果、流
体は流路の全体にわたって均一に流れ、偏流が確実に防
止されることになる。
【0027】第8の発明が講じた手段は、上記第1〜第
7の発明において、第1流路(A)を流通する第1流体ま
たは第2流路(B)を流通する第2流体の少なくとも一方
は、相変化を伴いながら熱交換を行う流体であることと
したものである。
7の発明において、第1流路(A)を流通する第1流体ま
たは第2流路(B)を流通する第2流体の少なくとも一方
は、相変化を伴いながら熱交換を行う流体であることと
したものである。
【0028】上記発明特定事項により、相変化を伴いな
がら熱交換を行う流体は圧力損失が比較的大きいという
性質を有しているため、流路内の圧力損失が小さくなる
という上記第1〜第7の発明の効果がより顕著に発揮さ
れることになる。
がら熱交換を行う流体は圧力損失が比較的大きいという
性質を有しているため、流路内の圧力損失が小さくなる
という上記第1〜第7の発明の効果がより顕著に発揮さ
れることになる。
【0029】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
【0030】<実施形態1> −プレート型熱交換器(1)の構成− 図1の分解斜視図に示すように、本実施形態に係るプレ
ート型熱交換器(1)は、2枚のフレーム(2),(3)の間に2
種類の伝熱プレート(P1),(P2)が交互に積層され、それ
らがろう付けにより一体的に接合されて構成されてい
る。これら伝熱プレート(P1),(P2)の間には、第1流体
が流れる第1流路(A)及び第2流体が流れる第2流路(B)
が交互に繰り返し形成されている。なお、図1において
は、後述する伝熱促進面(20a),(20b)を形成する波形状
及びシール部(12a),(12b)等(図2及び図3参照)の図
示は省略している。
ート型熱交換器(1)は、2枚のフレーム(2),(3)の間に2
種類の伝熱プレート(P1),(P2)が交互に積層され、それ
らがろう付けにより一体的に接合されて構成されてい
る。これら伝熱プレート(P1),(P2)の間には、第1流体
が流れる第1流路(A)及び第2流体が流れる第2流路(B)
が交互に繰り返し形成されている。なお、図1において
は、後述する伝熱促進面(20a),(20b)を形成する波形状
及びシール部(12a),(12b)等(図2及び図3参照)の図
示は省略している。
【0031】図1において最も手前側に位置する第1フ
レーム(2)には、その左下部分、右上部分、左上部分及
び右下部分の四隅部に、それぞれ第1流体の流入管とし
ての第1流入管(4)、第1流体の流出管としての第1流
出管(5)、第2流体の流入管としての第2流入管(6)、及
び第2流体の流出管としての第2流出管(7)が接続され
ている。
レーム(2)には、その左下部分、右上部分、左上部分及
び右下部分の四隅部に、それぞれ第1流体の流入管とし
ての第1流入管(4)、第1流体の流出管としての第1流
出管(5)、第2流体の流入管としての第2流入管(6)、及
び第2流体の流出管としての第2流出管(7)が接続され
ている。
【0032】第1伝熱プレート(P1)及び第2伝熱プレー
ト(P2)には共に、第1流入管(4)、第1流出管(5)、第2
流入管(6)、第2流出管(7)に対応する位置に、それぞれ
第1開口(21)、第2開口(22)、第3開口(23)、第4開口
(24)が形成されている。第1開口(21)、第2開口(22)、
第3開口(23)、第4開口(24)は、それぞれ各第1流路
(A)の流入口、各第1流路(A)の流出口、各第2流路(B)
の流入口、各第2流路(B)の流出口を成している。そし
て、複数の第1伝熱プレート(P1)及び第2伝熱プレート
(P2)が交互に積層されることにより、第1開口(21)によ
って区画される第1流入空間(8)、第2開口(22)によっ
て区画される第1流出空間(9)、第3開口(23)によって
区画される第2流入空間(10)、第4開口(24)によって区
画される第2流出空間(11)がそれぞれ形成されている。
ト(P2)には共に、第1流入管(4)、第1流出管(5)、第2
流入管(6)、第2流出管(7)に対応する位置に、それぞれ
第1開口(21)、第2開口(22)、第3開口(23)、第4開口
(24)が形成されている。第1開口(21)、第2開口(22)、
第3開口(23)、第4開口(24)は、それぞれ各第1流路
(A)の流入口、各第1流路(A)の流出口、各第2流路(B)
の流入口、各第2流路(B)の流出口を成している。そし
て、複数の第1伝熱プレート(P1)及び第2伝熱プレート
(P2)が交互に積層されることにより、第1開口(21)によ
って区画される第1流入空間(8)、第2開口(22)によっ
て区画される第1流出空間(9)、第3開口(23)によって
区画される第2流入空間(10)、第4開口(24)によって区
画される第2流出空間(11)がそれぞれ形成されている。
【0033】図2及び図3に示すように、各伝熱プレー
ト(P1),(P2)は金属製(例えば、ステンレス、アルミ
等)の略矩形状の平板から成り、その表面に伝熱促進面
(20a),(20b),(30a),(30b)がプレス加工によって形成さ
れている。両伝熱プレート(P1),(P2)の周縁部は、伝熱
プレート(P1),(P2)を積層した際に当該周縁部同士が重
なり合ってプレート型熱交換器(1)の側面を形成するよ
うに、その全体がやや末広がり状に折り曲げられてい
る。つまり、折り曲げられた周縁部が重なり合うことに
よって、プレート型熱交換器(1)の側面が形成されてい
る。
ト(P1),(P2)は金属製(例えば、ステンレス、アルミ
等)の略矩形状の平板から成り、その表面に伝熱促進面
(20a),(20b),(30a),(30b)がプレス加工によって形成さ
れている。両伝熱プレート(P1),(P2)の周縁部は、伝熱
プレート(P1),(P2)を積層した際に当該周縁部同士が重
なり合ってプレート型熱交換器(1)の側面を形成するよ
うに、その全体がやや末広がり状に折り曲げられてい
る。つまり、折り曲げられた周縁部が重なり合うことに
よって、プレート型熱交換器(1)の側面が形成されてい
る。
【0034】図2は第1伝熱プレート(P1)の表側を、図
3は第2伝熱プレート(P2)の表側をそれぞれ表してい
る。両伝熱プレート(P1),(P2)の周縁部は、裏側から表
側に向かって折り曲げられている。第1伝熱プレート(P
1)及び第2伝熱プレート(P2)は、一方の表側が他方の裏
側に対向するように積層される。第1伝熱プレート(P1)
の表側と第2伝熱プレート(P2)の裏側との間には、第1
流体が流通する第1流路(A)が形成される。一方、第1
伝熱プレート(P1)の裏側と第2伝熱プレート(P2)の表側
との間には、第2流体が流通する第2流路(B)が形成さ
れる。
3は第2伝熱プレート(P2)の表側をそれぞれ表してい
る。両伝熱プレート(P1),(P2)の周縁部は、裏側から表
側に向かって折り曲げられている。第1伝熱プレート(P
1)及び第2伝熱プレート(P2)は、一方の表側が他方の裏
側に対向するように積層される。第1伝熱プレート(P1)
の表側と第2伝熱プレート(P2)の裏側との間には、第1
流体が流通する第1流路(A)が形成される。一方、第1
伝熱プレート(P1)の裏側と第2伝熱プレート(P2)の表側
との間には、第2流体が流通する第2流路(B)が形成さ
れる。
【0035】−伝熱プレート(P1),(P2)のアスペクト比
− 本発明の特徴として、各伝熱プレート(P1),(P2)のアス
ペクト比は、2以下に設定されている。本実施形態で
は、特に、アスペクト比は1.5に設定されている。つ
まり、図2及び図3に示すように、各伝熱プレート(P
1),(P2)は、縦方向(Y方向)の長さが横方向(X方
向)の長さの1.5倍になるように形成されている。
− 本発明の特徴として、各伝熱プレート(P1),(P2)のアス
ペクト比は、2以下に設定されている。本実施形態で
は、特に、アスペクト比は1.5に設定されている。つ
まり、図2及び図3に示すように、各伝熱プレート(P
1),(P2)は、縦方向(Y方向)の長さが横方向(X方
向)の長さの1.5倍になるように形成されている。
【0036】従来のプレート型熱交換器では、アスペク
ト比は2よりも大きかった。そこで、本実施形態のプレ
ート型熱交換器(1)では、従来に比べて伝熱プレートの
横方向長さを伸ばす一方、縦方向長さを縮めることによ
り、伝熱面積を略一定としたうえでアスペクト比を小さ
くすることとした。このようにすることにより、第1流
路(A)及び第2流路(B)の各流路において、伝熱面積が減
少することなく、流路の幅は増加し、流路長は短くな
る。つまり、流路内圧力損失が低減するように、流路断
面積は増大する一方、流路長は低減している。
ト比は2よりも大きかった。そこで、本実施形態のプレ
ート型熱交換器(1)では、従来に比べて伝熱プレートの
横方向長さを伸ばす一方、縦方向長さを縮めることによ
り、伝熱面積を略一定としたうえでアスペクト比を小さ
くすることとした。このようにすることにより、第1流
路(A)及び第2流路(B)の各流路において、伝熱面積が減
少することなく、流路の幅は増加し、流路長は短くな
る。つまり、流路内圧力損失が低減するように、流路断
面積は増大する一方、流路長は低減している。
【0037】ここで、アスペクト比が4.7の従来のプ
レート型熱交換器(従来例)と、本発明に係るプレート
型熱交換器との性能を比較しながら、本発明のアスペク
ト比の設定原理について説明する。
レート型熱交換器(従来例)と、本発明に係るプレート
型熱交換器との性能を比較しながら、本発明のアスペク
ト比の設定原理について説明する。
【0038】図4は、伝熱プレートのアスペクト比の逆
数をパラメータとして、流路内の圧力損失を同一とした
場合における、従来例と比較した流速比、熱伝達率比及
び伝熱プレートの必要枚数比の計算結果を示したもので
ある。
数をパラメータとして、流路内の圧力損失を同一とした
場合における、従来例と比較した流速比、熱伝達率比及
び伝熱プレートの必要枚数比の計算結果を示したもので
ある。
【0039】図4から明らかなように、アスペクト比が
小さくなるほど(アスペクト比の逆数が大きくなるほ
ど)流速比及び熱伝達率比は共に大きくなる。一方、ア
スペクト比が小さくなるほど、つまり横長形状になるほ
ど伝熱プレートの必要枚数は少なくなる。
小さくなるほど(アスペクト比の逆数が大きくなるほ
ど)流速比及び熱伝達率比は共に大きくなる。一方、ア
スペクト比が小さくなるほど、つまり横長形状になるほ
ど伝熱プレートの必要枚数は少なくなる。
【0040】つまり、アスペクト比の逆数が約0.2の
形状(従来品)から、当該逆数が大きくなるように変化
させると、当該逆数が0.5になるまで流速比及び熱伝
達率比は急速に上昇する一方、0.5を越えるとその上
昇率が穏やかになる傾向が見られる。
形状(従来品)から、当該逆数が大きくなるように変化
させると、当該逆数が0.5になるまで流速比及び熱伝
達率比は急速に上昇する一方、0.5を越えるとその上
昇率が穏やかになる傾向が見られる。
【0041】また、アスペクト比の逆数が0.2の形状
から当該逆数が大きくなるように変化させると、上記流
速比及び熱伝達率比の急上昇に対応して伝熱プレートの
必要枚数は急速に低下する一方、0.5を越えると穏や
かになり、1を越えると必要枚数の減少はほとんど見ら
れなくなる。
から当該逆数が大きくなるように変化させると、上記流
速比及び熱伝達率比の急上昇に対応して伝熱プレートの
必要枚数は急速に低下する一方、0.5を越えると穏や
かになり、1を越えると必要枚数の減少はほとんど見ら
れなくなる。
【0042】このような傾向に鑑みて、本発明では、ア
スペクト比の逆数を、流速比及び必要枚数がほとんど変
化しない0.5以上に設定している。つまり、アスペク
ト比を2以下に設定している。
スペクト比の逆数を、流速比及び必要枚数がほとんど変
化しない0.5以上に設定している。つまり、アスペク
ト比を2以下に設定している。
【0043】一方、アスペクト比を小さくすると流路の
幅が大きくなるので、流体の偏流が生じやすくなる。従
って、流体の偏流を抑制しつつ圧力損失を効果的に低減
するには、アスペクト比は1以上且つ2以下が最も望ま
しい。
幅が大きくなるので、流体の偏流が生じやすくなる。従
って、流体の偏流を抑制しつつ圧力損失を効果的に低減
するには、アスペクト比は1以上且つ2以下が最も望ま
しい。
【0044】具体的には、アスペクト比が2(アスペク
ト比の逆数が0.5)の場合、必要枚数比は0.85と
なり、必要枚数を約15%低減することができる。上記
実施形態のプレート型熱交換器(1)では、アスペクト比
が1.5であるので、必要枚数比は0.80となり、必
要枚数を約20%低減することができる。このように、
本発明では、アスペクト比を2以下とすることにより、
従来よりも伝熱プレートの必要枚数を15%以上低減す
ることが可能となる。
ト比の逆数が0.5)の場合、必要枚数比は0.85と
なり、必要枚数を約15%低減することができる。上記
実施形態のプレート型熱交換器(1)では、アスペクト比
が1.5であるので、必要枚数比は0.80となり、必
要枚数を約20%低減することができる。このように、
本発明では、アスペクト比を2以下とすることにより、
従来よりも伝熱プレートの必要枚数を15%以上低減す
ることが可能となる。
【0045】−伝熱プレート(P1),(P2)の詳細構成− 図2及び図3に示すように、第1伝熱プレート(P1)及び
第2伝熱プレート(P2)には、四隅部の左下部分、右上部
分、左上部分、右下部分に、それぞれ円形状の開口から
成る第1開口(21a),(21b)、第2開口(22a),(22b)、第3
開口(23a),(23b)、第4開口(24a),(24b)が形成されてい
る。
第2伝熱プレート(P2)には、四隅部の左下部分、右上部
分、左上部分、右下部分に、それぞれ円形状の開口から
成る第1開口(21a),(21b)、第2開口(22a),(22b)、第3
開口(23a),(23b)、第4開口(24a),(24b)が形成されてい
る。
【0046】各開口(21a),(21b)〜(24a),(24b)の周りに
は、当該開口(21a),(21b)〜(24a),(24b)の周囲を覆い且
つ伝熱プレート(P1),(P2)の表側または裏側に膨出する
平坦なシール部(12a),(12b)〜(15a),(15b)が設けられて
いる。
は、当該開口(21a),(21b)〜(24a),(24b)の周囲を覆い且
つ伝熱プレート(P1),(P2)の表側または裏側に膨出する
平坦なシール部(12a),(12b)〜(15a),(15b)が設けられて
いる。
【0047】具体的には、図2に示すように、第1伝熱
プレート(P1)では、第1開口(21a)の周りのシール部(12
a)及び第2開口(22a)の周りのシール部(13a)は、表側か
ら裏側に向かって膨出している。一方、第3開口(23a)
の周りのシール部(14a)及び第4開口(24a)の周りのシー
ル部(15a)は、裏側から表側に向かって膨出している。
プレート(P1)では、第1開口(21a)の周りのシール部(12
a)及び第2開口(22a)の周りのシール部(13a)は、表側か
ら裏側に向かって膨出している。一方、第3開口(23a)
の周りのシール部(14a)及び第4開口(24a)の周りのシー
ル部(15a)は、裏側から表側に向かって膨出している。
【0048】これに対し、第2伝熱プレート(P2)では、
第1開口(21b)及び第2開口(22b)の周りのシール部(12
b),(13b)は裏側から表側に向かって膨出し、第3開口(2
3b)及び第4開口(24b)の周りのシール部(14b),(15b)は
表側から裏側に向かって膨出している。
第1開口(21b)及び第2開口(22b)の周りのシール部(12
b),(13b)は裏側から表側に向かって膨出し、第3開口(2
3b)及び第4開口(24b)の周りのシール部(14b),(15b)は
表側から裏側に向かって膨出している。
【0049】そして、第1伝熱プレート(P1)及び第2伝
熱プレート(P2)のシール部(12a),(12b)〜(15a),(15b)同
士が当接し且つ接合されることにより、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。また、第1流出空間
(9)及び第2流入空間(10)と第1流路(A)とが連通すると
共に、第2流入空間(10)及び第2流出空間(11)と第2流
路(B)とが連通し、第1流体が第1流路(A)を流通するこ
とになる一方、第2流体が第2流路(B)を流通すること
になる。
熱プレート(P2)のシール部(12a),(12b)〜(15a),(15b)同
士が当接し且つ接合されることにより、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。また、第1流出空間
(9)及び第2流入空間(10)と第1流路(A)とが連通すると
共に、第2流入空間(10)及び第2流出空間(11)と第2流
路(B)とが連通し、第1流体が第1流路(A)を流通するこ
とになる一方、第2流体が第2流路(B)を流通すること
になる。
【0050】伝熱プレート(P1),(P2)のその他の部分に
は、伝熱促進面(20a),(20b),(30a),(30b)が形成されて
いる。詳しくは、伝熱プレート(P1),(P2)の縦方向の中
央部には、主伝熱促進面(20a),(20b)が形成されてい
る。一方、伝熱プレート(P1),(P2)の上下方向の両端側
には、補助伝熱促進面(30a),(30b)が形成されている。
補助伝熱促進面(30a),(30b)は、シール部(12a),(12b)〜
(15a),(15b)と主伝熱促進面(20a),(20b)との間に万遍な
く形成されている。
は、伝熱促進面(20a),(20b),(30a),(30b)が形成されて
いる。詳しくは、伝熱プレート(P1),(P2)の縦方向の中
央部には、主伝熱促進面(20a),(20b)が形成されてい
る。一方、伝熱プレート(P1),(P2)の上下方向の両端側
には、補助伝熱促進面(30a),(30b)が形成されている。
補助伝熱促進面(30a),(30b)は、シール部(12a),(12b)〜
(15a),(15b)と主伝熱促進面(20a),(20b)との間に万遍な
く形成されている。
【0051】伝熱促進面(20a),(20b),(30a),(30b)は、
各流体の流れに乱れを与えて熱交換を促進する部分であ
る。伝熱促進面(20a),(20b),(30a),(30b)は、山部と谷
部とが伝熱プレート(P1),(P2)の縦方向に沿って交互に
繰り返された波形状で形成されている。これら伝熱促進
面(20a),(20b),(30a),(30b)は、山部と谷部の延長方向
が図中の右方向に向かうに従って上側に傾斜する上方傾
斜部(26)と、下側に傾斜する下方傾斜部(27)とを備えた
いわゆるヘリンボーン形状になっている。
各流体の流れに乱れを与えて熱交換を促進する部分であ
る。伝熱促進面(20a),(20b),(30a),(30b)は、山部と谷
部とが伝熱プレート(P1),(P2)の縦方向に沿って交互に
繰り返された波形状で形成されている。これら伝熱促進
面(20a),(20b),(30a),(30b)は、山部と谷部の延長方向
が図中の右方向に向かうに従って上側に傾斜する上方傾
斜部(26)と、下側に傾斜する下方傾斜部(27)とを備えた
いわゆるヘリンボーン形状になっている。
【0052】主伝熱促進面(20a),(20b)は、伝熱プレー
ト(P1),(P2)の縦方向の中央部に形成され、伝熱プレー
ト(P1),(P2)の縦方向に流れる各流体の流れに乱れを与
えて熱交換を促進する。一方、補助伝熱促進面(30a),(3
0b)は、各流入口(21a),(21b),(23a),(23b)から主伝熱促
進面(20a),(20b)に向かって拡散する流体または主伝熱
促進面(20a),(20b)から各流出口(22a),(22b),(24a),(24
b)に向かって集合する流体の流れに乱れを与えて熱交換
を促進する。
ト(P1),(P2)の縦方向の中央部に形成され、伝熱プレー
ト(P1),(P2)の縦方向に流れる各流体の流れに乱れを与
えて熱交換を促進する。一方、補助伝熱促進面(30a),(3
0b)は、各流入口(21a),(21b),(23a),(23b)から主伝熱促
進面(20a),(20b)に向かって拡散する流体または主伝熱
促進面(20a),(20b)から各流出口(22a),(22b),(24a),(24
b)に向かって集合する流体の流れに乱れを与えて熱交換
を促進する。
【0053】第1伝熱プレート(P1)と第2伝熱プレート
(P2)とでは、伝熱促進面(20a),(20b),(30a),(30b)の山
部と谷部の延長方向が互いに異なっている。すなわち、
図2に示すように、第1伝熱プレート(P1)では、左側に
上方傾斜部(26)が形成され、右側に下方傾斜部(27)が形
成されている。これに対し、図3に示すように、第2伝
熱プレート(P2)では、左側に下方傾斜部(27)が形成さ
れ、右側に上方傾斜部(26)が形成されている。
(P2)とでは、伝熱促進面(20a),(20b),(30a),(30b)の山
部と谷部の延長方向が互いに異なっている。すなわち、
図2に示すように、第1伝熱プレート(P1)では、左側に
上方傾斜部(26)が形成され、右側に下方傾斜部(27)が形
成されている。これに対し、図3に示すように、第2伝
熱プレート(P2)では、左側に下方傾斜部(27)が形成さ
れ、右側に上方傾斜部(26)が形成されている。
【0054】そして、第1伝熱プレート(P1)と第2伝熱
プレート(P2)とが接合されることにより、互いの伝熱プ
レート(P1),(P2)の山部と谷部とが接合され、各伝熱プ
レート(P1),(P2)間に曲がりくねったジグザグの流路
(A),(B)が形成されることになる。
プレート(P2)とが接合されることにより、互いの伝熱プ
レート(P1),(P2)の山部と谷部とが接合され、各伝熱プ
レート(P1),(P2)間に曲がりくねったジグザグの流路
(A),(B)が形成されることになる。
【0055】−熱交換動作− 次に、プレート型熱交換器(1)における第1流体と第2
流体との熱交換動作を説明する。ここでは、第1流体及
び第2流体には、熱交換に際して相変化を伴うフロン系
の冷媒、例えばR407Cを用いるものとする。
流体との熱交換動作を説明する。ここでは、第1流体及
び第2流体には、熱交換に際して相変化を伴うフロン系
の冷媒、例えばR407Cを用いるものとする。
【0056】図1に実線矢印で示すように、低温の気液
二相状態の第1冷媒は、第1流入管(4)から流入し、第
1流入空間(8)を通じて各第1流路(A),(A),…に流入す
る。一方、高温のガス状態の第2冷媒は、第2流入管
(6)から流入し、第2流入空間(10)を通じて各第2流路
(B),(B),…に流入する。
二相状態の第1冷媒は、第1流入管(4)から流入し、第
1流入空間(8)を通じて各第1流路(A),(A),…に流入す
る。一方、高温のガス状態の第2冷媒は、第2流入管
(6)から流入し、第2流入空間(10)を通じて各第2流路
(B),(B),…に流入する。
【0057】第1流路(A)を流れる第1冷媒と第2流路
(B)を流れる第2冷媒とは、伝熱プレート(P1),(P2)を介
して互いに熱交換を行い、第1冷媒は蒸発し、第2冷媒
は凝縮する。そして、蒸発してガス状態となった第1冷
媒は、第1流出空間(9)を経て、第1流出管(5)から流出
する。一方、凝縮して液状態となった第2冷媒は、第2
流出空間(11)を経て、第2流出管(7)から流出する。
(B)を流れる第2冷媒とは、伝熱プレート(P1),(P2)を介
して互いに熱交換を行い、第1冷媒は蒸発し、第2冷媒
は凝縮する。そして、蒸発してガス状態となった第1冷
媒は、第1流出空間(9)を経て、第1流出管(5)から流出
する。一方、凝縮して液状態となった第2冷媒は、第2
流出空間(11)を経て、第2流出管(7)から流出する。
【0058】−本実施形態の効果− 本実施形態に係るプレート型熱交換器(1)によれば、伝
熱プレート(P1),(P2)のアスペクト比が小さいので、第
1流路(A)及び第2流路(B)の各流路は、流路断面積が大
きく且つ流路長が短い。そのため、流路(A),(B)内の各
冷媒の圧力損失が小さい。従って、伝熱プレートの枚数
を増やすことなく、各冷媒の圧力損失を低減させること
が可能となる。
熱プレート(P1),(P2)のアスペクト比が小さいので、第
1流路(A)及び第2流路(B)の各流路は、流路断面積が大
きく且つ流路長が短い。そのため、流路(A),(B)内の各
冷媒の圧力損失が小さい。従って、伝熱プレートの枚数
を増やすことなく、各冷媒の圧力損失を低減させること
が可能となる。
【0059】このように圧力損失が低減することによ
り、各冷媒を循環させるために必要な循環駆動力が小さ
くなるので、装置の効率を向上させることができる。
り、各冷媒を循環させるために必要な循環駆動力が小さ
くなるので、装置の効率を向上させることができる。
【0060】また、圧力損失が小さいため、各冷媒の流
路(A),(B)内での温度変化が小さい。そのため、熱交換
効率の低下を抑制することができる。
路(A),(B)内での温度変化が小さい。そのため、熱交換
効率の低下を抑制することができる。
【0061】以上のことから、本プレート型熱交換器
(1)は、圧力損失の制約が厳しい空気調和装置等に対し
ても搭載が可能である。従って、本プレート型熱交換器
(1)は、従来は困難であった低容量のポンプによって冷
媒を循環させるような装置等にも、搭載することができ
る。例えば、中間段階で冷媒を媒体として熱搬送を行う
ような空調システムにおいて、本発明の効果が顕著に発
揮される。このように、本プレート型熱交換器(1)によ
れば、搭載可能な空気調和装置の範囲を拡大することが
できる。
(1)は、圧力損失の制約が厳しい空気調和装置等に対し
ても搭載が可能である。従って、本プレート型熱交換器
(1)は、従来は困難であった低容量のポンプによって冷
媒を循環させるような装置等にも、搭載することができ
る。例えば、中間段階で冷媒を媒体として熱搬送を行う
ような空調システムにおいて、本発明の効果が顕著に発
揮される。このように、本プレート型熱交換器(1)によ
れば、搭載可能な空気調和装置の範囲を拡大することが
できる。
【0062】<実施形態2>実施形態2に係るプレート
型熱交換器は、流路(A),(B)内における冷媒の偏流を抑
制する偏流抑制リブ(50a),(50b),(60a),(60b)を設けた
ものである。
型熱交換器は、流路(A),(B)内における冷媒の偏流を抑
制する偏流抑制リブ(50a),(50b),(60a),(60b)を設けた
ものである。
【0063】実施形態2に係るプレート型熱交換器は、
実施形態1のプレート型熱交換器(1)において、第1伝
熱プレート(P1)及び第2伝熱プレート(P2)を、それぞれ
図5に示す第1伝熱プレート(P3)、図6に示す第2伝熱
プレート(P4)に置き換えた構成をしている。伝熱プレー
ト(P3),(P4)以外の部分は実施形態1と同様であるの
で、ここでは伝熱プレート(P3),(P4)のみを説明し、そ
の他の部分についての説明は省略する。
実施形態1のプレート型熱交換器(1)において、第1伝
熱プレート(P1)及び第2伝熱プレート(P2)を、それぞれ
図5に示す第1伝熱プレート(P3)、図6に示す第2伝熱
プレート(P4)に置き換えた構成をしている。伝熱プレー
ト(P3),(P4)以外の部分は実施形態1と同様であるの
で、ここでは伝熱プレート(P3),(P4)のみを説明し、そ
の他の部分についての説明は省略する。
【0064】−伝熱プレート(P3),(P4)の構成− 図5及び図6に示すように、第1伝熱プレート(P3)及び
第2伝熱プレート(P4)には、実施形態1と同様、四隅部
の左下部分、右上部分、左上部分、右下部分に、それぞ
れ円形状の開口から成る第1開口(21a),(21b)、第2開
口(22a),(22b)、第3開口(23a),(23b)、第4開口(24a),
(24b)が形成されている。
第2伝熱プレート(P4)には、実施形態1と同様、四隅部
の左下部分、右上部分、左上部分、右下部分に、それぞ
れ円形状の開口から成る第1開口(21a),(21b)、第2開
口(22a),(22b)、第3開口(23a),(23b)、第4開口(24a),
(24b)が形成されている。
【0065】各開口(21a),(21b)〜(24a),(24b)の周囲に
は、表側または裏側に膨出する平坦なシール部(12a),(1
2b)〜(15a),(15b)と、当該シール部(12a),(12b)〜(15
a),(15b)の近傍に形成された複数のリブ(51)〜(58)から
成る偏流抑制リブ(50a),(50b),(60a),(60b)とが設けら
れている。
は、表側または裏側に膨出する平坦なシール部(12a),(1
2b)〜(15a),(15b)と、当該シール部(12a),(12b)〜(15
a),(15b)の近傍に形成された複数のリブ(51)〜(58)から
成る偏流抑制リブ(50a),(50b),(60a),(60b)とが設けら
れている。
【0066】各伝熱プレート(P3),(P4)の縦方向(図中
のY方向)の中央部には、複数の波形状の突起列から成
る主伝熱促進面(20a),(20b)が形成されている。また、
上下方向の両端側には、補助伝熱促進面(30a),(30b)が
形成されている。補助伝熱促進面(30a),(30b)は、主伝
熱促進面(20a),(20b)とシール部(12a),(12b)〜(15a),(1
5b)との間に形成されている。
のY方向)の中央部には、複数の波形状の突起列から成
る主伝熱促進面(20a),(20b)が形成されている。また、
上下方向の両端側には、補助伝熱促進面(30a),(30b)が
形成されている。補助伝熱促進面(30a),(30b)は、主伝
熱促進面(20a),(20b)とシール部(12a),(12b)〜(15a),(1
5b)との間に形成されている。
【0067】以下、シール部、伝熱促進面及び偏流抑制
リブの詳細な構成について説明する。
リブの詳細な構成について説明する。
【0068】−シール部の構成− 図5に示すように、第1伝熱プレート(P3)では、第1開
口(21a)の周りのシール部(12a)及び第2開口(22a)の周
りのシール部(13a)は、表側から裏側に向かって膨出し
ている。一方、第3開口(23a)の周りのシール部(14a)及
び第4開口(24a)の周りのシール部(15a)は、裏側から表
側に向かって膨出している。これに対し、図6に示すよ
うに、第2伝熱プレート(P4)では、第1開口(21b)及び
第2開口(22b)の周りのシール部(12b),(13b)は裏側から
表側に向かって膨出し、第3開口(23b)及び第4開口(24
b)の周りのシール部(14b),(15b)は表側から裏側に向か
って膨出している。そして、膨出している部分同士が接
合されることにより、第1伝熱プレート(P3)の表側と第
2伝熱プレート(P4)の裏側との間に形成される第1流路
(A)への第2流体の流入が阻止され、第1流体のみが第
1流路(A)を流通することになる。また、第1伝熱プレ
ート(P3)の裏側と第2伝熱プレート(P4)の表側との間に
形成される第2流路(B)への第1流体の流入が阻止さ
れ、第2流体のみが第2流路(B)を流通することにな
る。
口(21a)の周りのシール部(12a)及び第2開口(22a)の周
りのシール部(13a)は、表側から裏側に向かって膨出し
ている。一方、第3開口(23a)の周りのシール部(14a)及
び第4開口(24a)の周りのシール部(15a)は、裏側から表
側に向かって膨出している。これに対し、図6に示すよ
うに、第2伝熱プレート(P4)では、第1開口(21b)及び
第2開口(22b)の周りのシール部(12b),(13b)は裏側から
表側に向かって膨出し、第3開口(23b)及び第4開口(24
b)の周りのシール部(14b),(15b)は表側から裏側に向か
って膨出している。そして、膨出している部分同士が接
合されることにより、第1伝熱プレート(P3)の表側と第
2伝熱プレート(P4)の裏側との間に形成される第1流路
(A)への第2流体の流入が阻止され、第1流体のみが第
1流路(A)を流通することになる。また、第1伝熱プレ
ート(P3)の裏側と第2伝熱プレート(P4)の表側との間に
形成される第2流路(B)への第1流体の流入が阻止さ
れ、第2流体のみが第2流路(B)を流通することにな
る。
【0069】−伝熱促進面(20a),(20b),(30a),(30b)の
構成− 主伝熱促進面(20a),(20b)は、実施形態1と同様に、上
方傾斜部(26)及び下方傾斜部(27)とから成るヘリンボー
ン形状に形成されている。
構成− 主伝熱促進面(20a),(20b)は、実施形態1と同様に、上
方傾斜部(26)及び下方傾斜部(27)とから成るヘリンボー
ン形状に形成されている。
【0070】一方、第1伝熱プレート(P3)の補助伝熱促
進面(30a)は、図中の右方向に向かうに従って上側に傾
斜する上方傾斜部のみによって形成されている。第2伝
熱プレート(P4)の補助伝熱促進面(30b)は、図中の右方
向に向かうに従って下側に傾斜する下方傾斜部のみによ
って形成されている。
進面(30a)は、図中の右方向に向かうに従って上側に傾
斜する上方傾斜部のみによって形成されている。第2伝
熱プレート(P4)の補助伝熱促進面(30b)は、図中の右方
向に向かうに従って下側に傾斜する下方傾斜部のみによ
って形成されている。
【0071】本実施形態の特徴として、主伝熱促進面(2
0a),(20b)は、縦方向長さと横方向長さの比がほぼ1に
なるように形成されている。つまり、主伝熱促進面(20
a),(20b)は、縦方向長さと横方向長さとがほぼ等しく形
成され、縦方向長さが横方向長さの2倍以下になってい
る。
0a),(20b)は、縦方向長さと横方向長さの比がほぼ1に
なるように形成されている。つまり、主伝熱促進面(20
a),(20b)は、縦方向長さと横方向長さとがほぼ等しく形
成され、縦方向長さが横方向長さの2倍以下になってい
る。
【0072】−偏流抑制リブ(50a),(50b),(60a),(60b)
の構成− 次に、偏流抑制リブ(50a),(50b),(60a),(60b)の構成を
説明する。
の構成− 次に、偏流抑制リブ(50a),(50b),(60a),(60b)の構成を
説明する。
【0073】図5に示すように、第1伝熱プレート(P3)
のシール部(12a)における第1開口(21a)の上方と、シー
ル部(13a)における第2開口(22a)の下方とには、裏側か
ら表側に向かって膨出する8本のリブ(51)〜(58)から成
る第1偏流抑制リブ(50a)が形成されている。一方、シ
ール部(14a)における第3開口(23a)の下方と、シール部
(15a)における第4開口(24a)の上方とには、表側から裏
側に向かって膨出する8本のリブ(51)〜(58)から成る第
2偏流抑制リブ(60a)が形成されている。
のシール部(12a)における第1開口(21a)の上方と、シー
ル部(13a)における第2開口(22a)の下方とには、裏側か
ら表側に向かって膨出する8本のリブ(51)〜(58)から成
る第1偏流抑制リブ(50a)が形成されている。一方、シ
ール部(14a)における第3開口(23a)の下方と、シール部
(15a)における第4開口(24a)の上方とには、表側から裏
側に向かって膨出する8本のリブ(51)〜(58)から成る第
2偏流抑制リブ(60a)が形成されている。
【0074】上記各偏流抑制リブ(50a),(50b)はそれぞ
れ互いに対称な形状であるので、ここでは第1開口(21
a)の周囲に設けられた第1偏流抑制リブ(50a)の構成の
みを説明する。
れ互いに対称な形状であるので、ここでは第1開口(21
a)の周囲に設けられた第1偏流抑制リブ(50a)の構成の
みを説明する。
【0075】図7に示すように、第1偏流抑制リブ(50
a)は、第1開口(21a)の上方を覆うように左側から順に
設けられた第1リブ(51)、第2リブ(52)、第3リブ(5
3)、第4リブ(54)、第5リブ(55)、第6リブ(56)、第7
リブ(57)、及び第8リブ(58)によって構成されている。
複数のリブ(51)〜(58)は、第1開口(21a)を通じて第1
流路(A)に流入する第1流体を主伝熱促進面(20a)に向か
って円滑且つ均等に導くように、第1開口(21a)を中心
として略放射状に配設されている。具体的には、各リブ
(51)〜(58)は、鉛直方向と時計回りになす角度αが、第
1リブ(51)から第8リブ(58)にいくに従って次第に増加
するように鉛直軸に対して傾斜している。
a)は、第1開口(21a)の上方を覆うように左側から順に
設けられた第1リブ(51)、第2リブ(52)、第3リブ(5
3)、第4リブ(54)、第5リブ(55)、第6リブ(56)、第7
リブ(57)、及び第8リブ(58)によって構成されている。
複数のリブ(51)〜(58)は、第1開口(21a)を通じて第1
流路(A)に流入する第1流体を主伝熱促進面(20a)に向か
って円滑且つ均等に導くように、第1開口(21a)を中心
として略放射状に配設されている。具体的には、各リブ
(51)〜(58)は、鉛直方向と時計回りになす角度αが、第
1リブ(51)から第8リブ(58)にいくに従って次第に増加
するように鉛直軸に対して傾斜している。
【0076】各リブ(51)〜(58)は、それぞれの長手方向
が第1開口(21a)の中心から略放射状に延びるように形
成されている。また、各リブ(51)〜(58)は、配設位置に
おける第1開口(21a)と主伝熱促進面(20a)との距離に応
じて、その長さがそれぞれ異なっている。例えば、第1
開口(21a)と伝熱促進面(20a)との距離が長い位置に設け
られた第1リブ(51)や第8リブ(58)は長く形成され、上
記距離が短い位置に設けられた第4リブ(54)は、最も短
く形成されている。具体的には、第1リブ(51)から第4
リブ(54)にいくに従ってリブの長さはいったん減少し、
第4リブ(54)から第8リブ(58)にいくに従ってリブの長
さは増加している。
が第1開口(21a)の中心から略放射状に延びるように形
成されている。また、各リブ(51)〜(58)は、配設位置に
おける第1開口(21a)と主伝熱促進面(20a)との距離に応
じて、その長さがそれぞれ異なっている。例えば、第1
開口(21a)と伝熱促進面(20a)との距離が長い位置に設け
られた第1リブ(51)や第8リブ(58)は長く形成され、上
記距離が短い位置に設けられた第4リブ(54)は、最も短
く形成されている。具体的には、第1リブ(51)から第4
リブ(54)にいくに従ってリブの長さはいったん減少し、
第4リブ(54)から第8リブ(58)にいくに従ってリブの長
さは増加している。
【0077】各リブ(51)〜(58)の幅は、第1リブ(51)か
ら第4リブ(54)にいくに従っていったん増加し、第4リ
ブ(54)から第8リブ(58)にいくに従って減少している。
つまり、リブ(51)〜(58)の中央側に位置する第4リブ(5
4)の幅が最も太く、端側に位置する第1リブ(51)及び第
8リブ(58)の幅が最も細くなっている。言い換えると、
第1開口(21a)と第2開口(22a)とをつなぐ仮想線Mに近
い中央部では、リブの幅が太くなっており、当該仮想線
Mから離れた両端部では、リブの幅が細くなっている。
ら第4リブ(54)にいくに従っていったん増加し、第4リ
ブ(54)から第8リブ(58)にいくに従って減少している。
つまり、リブ(51)〜(58)の中央側に位置する第4リブ(5
4)の幅が最も太く、端側に位置する第1リブ(51)及び第
8リブ(58)の幅が最も細くなっている。言い換えると、
第1開口(21a)と第2開口(22a)とをつなぐ仮想線Mに近
い中央部では、リブの幅が太くなっており、当該仮想線
Mから離れた両端部では、リブの幅が細くなっている。
【0078】各リブ(51)〜(58)の間の間隔は、二相流の
流動特性を考慮に入れたうえで、不均一に設定されてい
る。つまり、複数のリブ(51)〜(58)は、二相状態で流入
した冷媒が主伝熱促進面(20a)に対して均等に導かれる
ように、不等間隔に配列されている。具体的には、中央
部のように、第1開口(21a)から流入した冷媒が流れや
すい箇所では、リブ間の間隔を狭くしている。一方、両
端部のように、冷媒が流れにくい箇所では、リブ間の間
隔を広くしている。このことにより、複数のリブ(51)〜
(58)は、流れにくい箇所に対してはより多くの冷媒を案
内すると同時に、流れやすい箇所に対しては冷媒が過剰
に流れることを抑制し、その結果、偏流を抑制する。な
お、第7リブ(57)と第8リブ(58)との間は、冷媒が最も
流れにくいため、最も広く形成されている。
流動特性を考慮に入れたうえで、不均一に設定されてい
る。つまり、複数のリブ(51)〜(58)は、二相状態で流入
した冷媒が主伝熱促進面(20a)に対して均等に導かれる
ように、不等間隔に配列されている。具体的には、中央
部のように、第1開口(21a)から流入した冷媒が流れや
すい箇所では、リブ間の間隔を狭くしている。一方、両
端部のように、冷媒が流れにくい箇所では、リブ間の間
隔を広くしている。このことにより、複数のリブ(51)〜
(58)は、流れにくい箇所に対してはより多くの冷媒を案
内すると同時に、流れやすい箇所に対しては冷媒が過剰
に流れることを抑制し、その結果、偏流を抑制する。な
お、第7リブ(57)と第8リブ(58)との間は、冷媒が最も
流れにくいため、最も広く形成されている。
【0079】第2伝熱プレート(P4)の偏流抑制リブ(50
b),(60b)は、上記第1伝熱プレート(P3)の偏流抑制リブ
(50a),(60a)とその膨出方向が逆向きであり、その他の
構成は同様である。
b),(60b)は、上記第1伝熱プレート(P3)の偏流抑制リブ
(50a),(60a)とその膨出方向が逆向きであり、その他の
構成は同様である。
【0080】−熱交換動作− 実施形態1と同様、図1に実線矢印で示すように、第1
流入管(4)から流入した低温の気液二相状態の第1冷媒
は、第1流入空間(8)を通じて各第1流路(A,A,…)に流
入する。その際、第1冷媒は、偏流抑制リブ(50a),(50
b)によって、伝熱促進面(20a),(20b)に均等に導かれ
る。一方、第2流入管(6)から流入した高温のガス状態
の第2冷媒は、第2流入空間(10)を通じて各第2流路
(B,B,…)に流入する。この際、第2流体も偏流抑制リブ
(60a),(60b)によって、伝熱促進面(20a),(20b)に対して
均等に導かれる。
流入管(4)から流入した低温の気液二相状態の第1冷媒
は、第1流入空間(8)を通じて各第1流路(A,A,…)に流
入する。その際、第1冷媒は、偏流抑制リブ(50a),(50
b)によって、伝熱促進面(20a),(20b)に均等に導かれ
る。一方、第2流入管(6)から流入した高温のガス状態
の第2冷媒は、第2流入空間(10)を通じて各第2流路
(B,B,…)に流入する。この際、第2流体も偏流抑制リブ
(60a),(60b)によって、伝熱促進面(20a),(20b)に対して
均等に導かれる。
【0081】第1流路(A)を流れる第1冷媒と第2流路
(B)を流れる第2冷媒とは、伝熱プレート(P3),(P4)を介
して互いに熱交換を行い、第1冷媒は蒸発し、第2冷媒
は凝縮する。そして、蒸発してガス状態となった第1冷
媒は、第1流出空間(9)を経て、第1流出管(5)から流出
する。一方、凝縮して液状態となった第2冷媒は、第2
流出空間(11)を経て、第2流出管(7)から流出する。
(B)を流れる第2冷媒とは、伝熱プレート(P3),(P4)を介
して互いに熱交換を行い、第1冷媒は蒸発し、第2冷媒
は凝縮する。そして、蒸発してガス状態となった第1冷
媒は、第1流出空間(9)を経て、第1流出管(5)から流出
する。一方、凝縮して液状態となった第2冷媒は、第2
流出空間(11)を経て、第2流出管(7)から流出する。
【0082】−実施形態2の効果− 伝熱プレート(P3),(P4)のアスペクト比を小さくする
と、流路(A),(B)内の冷媒の偏流による熱交換能力の低
下が懸念される。しかし、実施形態2では、偏流抑制リ
ブ(50a),(50b),(60a),(60b)を設けたことにより、流路
(A),(B)内の冷媒の偏流が十分に抑制される。そのた
め、アスペクト比をより小さくすることが可能となる。
従って、冷媒の圧力損失を一層低減することができる。
と、流路(A),(B)内の冷媒の偏流による熱交換能力の低
下が懸念される。しかし、実施形態2では、偏流抑制リ
ブ(50a),(50b),(60a),(60b)を設けたことにより、流路
(A),(B)内の冷媒の偏流が十分に抑制される。そのた
め、アスペクト比をより小さくすることが可能となる。
従って、冷媒の圧力損失を一層低減することができる。
【0083】<その他の実施形態>上記実施形態は、第
1流体及び第2流体を伝熱プレート(P1),(P2),(P3),(P
4)の対角線に沿って流す形態であったが、各流体の流通
形態はこれに限定されるものではない。例えば、図8に
示すように、第1開口(21)及び第3開口(23)をそれぞれ
第1流体の流入口及び流出口とし、第2開口(22)及び第
4開口(24)をそれぞれ第2流体の流入口及び流出口とし
てもよい。つまり、各流体の流入口及び流出口を、互い
に平行になるように形成してもよい。このような形態に
することにより、1種類の伝熱プレートを順次上下方向
を逆向きに重ね合わせていくだけでプレート型の熱交換
器を構成することが可能となる。この結果、伝熱プレー
トのプレスに必要なプレス型が1種類で足り、熱交換器
の製造コストを安価にすることが可能となる。
1流体及び第2流体を伝熱プレート(P1),(P2),(P3),(P
4)の対角線に沿って流す形態であったが、各流体の流通
形態はこれに限定されるものではない。例えば、図8に
示すように、第1開口(21)及び第3開口(23)をそれぞれ
第1流体の流入口及び流出口とし、第2開口(22)及び第
4開口(24)をそれぞれ第2流体の流入口及び流出口とし
てもよい。つまり、各流体の流入口及び流出口を、互い
に平行になるように形成してもよい。このような形態に
することにより、1種類の伝熱プレートを順次上下方向
を逆向きに重ね合わせていくだけでプレート型の熱交換
器を構成することが可能となる。この結果、伝熱プレー
トのプレスに必要なプレス型が1種類で足り、熱交換器
の製造コストを安価にすることが可能となる。
【0084】なお、第1流体及び第2流体は、R407
Cに限らず、他の冷媒であってもよい。また、第1流体
及び第2流体は、熱交換に際して相変化を伴わない流
体、例えば水やブライン等であってもよい。
Cに限らず、他の冷媒であってもよい。また、第1流体
及び第2流体は、熱交換に際して相変化を伴わない流
体、例えば水やブライン等であってもよい。
【0085】伝熱プレート(P1)〜(P4)のアスペクト比は
1.5に限定されるものではなく、2以下であればよ
い。
1.5に限定されるものではなく、2以下であればよ
い。
【0086】
【発明の効果】以上のように、第1の発明によれば、伝
熱面積を減少させることなく、流路長を短くすることが
できる。従って、伝熱プレートの枚数を増やさなくても
流体の圧力損失を低下させることができ、圧力損失の小
さな熱交換器を安価に構成することが可能となる。
熱面積を減少させることなく、流路長を短くすることが
できる。従って、伝熱プレートの枚数を増やさなくても
流体の圧力損失を低下させることができ、圧力損失の小
さな熱交換器を安価に構成することが可能となる。
【0087】第2の発明によれば、流体の偏流を抑制し
つつ圧力損失を低下させるのに好適な伝熱プレートを得
ることができる。
つつ圧力損失を低下させるのに好適な伝熱プレートを得
ることができる。
【0088】第3の発明によれば、流体の流れを乱すこ
とにより熱交換を促進する主伝熱促進面を、その縦方向
長さが横方向長さの2倍以下になるように形成している
ので、圧力損失を低く抑えたまま熱交換量を増加させる
ことができる。
とにより熱交換を促進する主伝熱促進面を、その縦方向
長さが横方向長さの2倍以下になるように形成している
ので、圧力損失を低く抑えたまま熱交換量を増加させる
ことができる。
【0089】第4の発明によれば、各流体は伝熱プレー
トの対角線に沿って流通することになるので、各流路内
において各流体を比較的均一に流すことができる。
トの対角線に沿って流通することになるので、各流路内
において各流体を比較的均一に流すことができる。
【0090】第5の発明によれば、各流体は伝熱プレー
トの対角線に沿って流通することになるので、各流路内
において各流体を比較的均一に流すことができる。ま
た、各流体は主伝熱促進面及び補助伝熱促進面において
流れが乱されるので、熱交換を促進させることができ
る。
トの対角線に沿って流通することになるので、各流路内
において各流体を比較的均一に流すことができる。ま
た、各流体は主伝熱促進面及び補助伝熱促進面において
流れが乱されるので、熱交換を促進させることができ
る。
【0091】第6の発明によれば、複数のリブによって
流体の偏流が防止されるので、アスペクト比を小さくす
ることに起因する偏流の増大を抑制することができる。
流体の偏流が防止されるので、アスペクト比を小さくす
ることに起因する偏流の増大を抑制することができる。
【0092】第7の発明によれば、本来的に流体の流れ
やすい中央部ではリブの間隔が狭いため、流体の流通が
抑制される一方、本来的に流体が流れにくい端部ではリ
ブの間隔が広いため、流体の流通が促進される。そのた
め、流体を流路の全体にわたって均一に流すことがで
き、偏流を確実に防止することが可能となる。
やすい中央部ではリブの間隔が狭いため、流体の流通が
抑制される一方、本来的に流体が流れにくい端部ではリ
ブの間隔が広いため、流体の流通が促進される。そのた
め、流体を流路の全体にわたって均一に流すことがで
き、偏流を確実に防止することが可能となる。
【0093】第8の発明によれば、流路内の圧力損失が
小さくなるという第1〜第7の発明の効果をより顕著に
発揮させることができる。
小さくなるという第1〜第7の発明の効果をより顕著に
発揮させることができる。
【図1】プレート型熱交換器の分解斜視図である。
【図2】実施形態1に係る第1伝熱プレートの正面図で
ある。
ある。
【図3】実施形態1に係る第2伝熱プレートの正面図で
ある。
ある。
【図4】アスペクト比の逆数をパラメータとした本発明
と従来例との性能を比較した図である。
と従来例との性能を比較した図である。
【図5】実施形態2に係る第1伝熱プレートの正面図で
ある。
ある。
【図6】実施形態2に係る第2伝熱プレートの正面図で
ある。
ある。
【図7】偏流抑制リブの構成を示す伝熱プレートの一部
拡大正面図である。
拡大正面図である。
【図8】他の実施形態に係るプレート型熱交換器の分解
斜視図である。
斜視図である。
【図9】従来のプレート型熱交換器の分解斜視図であ
る。
る。
(1) プレート型熱交換器 (20a) 主伝熱促進面 (21a) 第1開口 (22a) 第2開口 (23a) 第3開口 (24a) 第4開口 (12a) シール部 (30a) 補助伝熱促進面 (50a) 偏流抑制リブ (A) 第1流路 (B) 第2流路 (P1) 第1伝熱プレート (P2) 第2伝熱プレート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大久保 英作 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 (72)発明者 山田 勝彦 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内
Claims (8)
- 【請求項1】 積層された複数の伝熱プレート(P1,P2;P
3,P4)間に第1流路(A)または第2流路(B)が形成され、
該第1流路(A)及び第2流路(B)にそれぞれ第1流体及び
第2流体を該伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)の縦方向に流
通させ、該第1流体と第2流体とを該伝熱プレート(P1,
P2;P3,P4)を介して熱交換させるプレート型熱交換器に
おいて、 上記各伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)は、縦方向長さ(L)が
横方向長さ(W)の2倍以下に形成されていることを特徴
とするプレート型熱交換器。 - 【請求項2】 請求項1に記載のプレート型熱交換器に
おいて、 各伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)は、縦方向長さ(L)が横方
向長さ(W)の1倍以上且つ2倍以下に形成されているこ
とを特徴とするプレート型熱交換器。 - 【請求項3】 請求項1または2のいずれか一つに記載
のプレート型熱交換器において、 伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)には、第1流路(A)の流入口
(21a,21b)及び流出口(22a,22b)が該伝熱プレート(P1,P
2;P3,P4)の縦方向(Y)の両側部に設けられると共に、第
2流路(B)の流入口(23a,23b)及び流出口(24a,24b)が該
伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)の縦方向(Y)の両側部に設け
られ、 少なくとも上記伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)の該各流路
(A,B)の流入口(21a,21b,23a,23b)と流出口(22a,22b,24
a,24b)との間には、各流体の流れに乱れを与えて熱交換
を促進する主伝熱促進面(20a,20b)が形成され、 該主伝熱促進面(20a,20b)の縦方向長さが横方向長さの
2倍以下であることを特徴とするプレート型熱交換器。 - 【請求項4】 請求項1〜3のいずれか一つに記載のプ
レート型熱交換器において、 第1流路(A)の流入口(21a,21b)及び流出口(22a,22b)
と、第2流路(B)の流入口(23a,23b)及び流出口(24a,24
b)とは、それぞれ伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)の四隅部
における対角位置に設けられていることを特徴とするプ
レート型熱交換器。 - 【請求項5】 請求項1または2のいずれか一つに記載
のプレート型熱交換器において、 第1流路(A)の流入口(21a,21b)及び流出口(22a,22b)
と、第2流路(B)の流入口(23a,23b)及び流出口(24a,24
b)とは、それぞれ伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)の四隅部
における対角位置に設けられる一方、 上記各伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)には、 該各流路(A,B)の流入口(21a,21b,23a,23b)及び流出口(2
2a,22b,24a,24b)の周囲を覆い且つ該伝熱プレート(P1,P
2;P3,P4)の表側または裏側のいずれか一方に膨出するよ
うに形成され、隣り合う一方の伝熱プレート(P1,P2;P3,
P4)と当接することにより第1流体の第2流路(B)への流
入及び第2流体の第1流路(A)への流入を阻止するシー
ル部(12a〜15b)と、 上記伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)の縦方向の中央部に形
成され、該伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)の縦方向に流れ
る各流体の流れに乱れを与えて熱交換を促進する主伝熱
促進面(20a,20b)と、 上記伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)のシール部(12a〜15b)
と上記主伝熱促進面(20a,20b)との間に形成され、上記
流入口(21a,21b,23a,23b)から該主伝熱促進面(20a,20b)
に向かって拡散する流体または該主伝熱促進面(20a,20
b)から上記流出口(22a,22b,24a,24b)に向かって集合す
る流体の流れに乱れを与えて熱交換を促進する補助伝熱
促進面(30a,30b)とが設けられていることを特徴とする
プレート型熱交換器。 - 【請求項6】 請求項1または2のいずれか一つに記載
のプレート型熱交換器において、 第1流路(A)の流入口(21a,21b)及び流出口(22a,22b)
と、第2流路(B)の流入口(23a,23b)及び流出口(24a,24
b)とは、それぞれ伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)の四隅部
における対角位置に設けられる一方、 上記各伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)には、 該各流路(A,B)の流入口(21a,21b,23a,23b)及び流出口(2
2a,22b,24a,24b)の周囲を覆い且つ該伝熱プレート(P1,P
2;P3,P4)の表側または裏側のいずれか一方に膨出するよ
うに形成され、隣り合う一方の伝熱プレート(P1,P2;P3,
P4)と当接することにより第1流体の第2流路(B)への流
入及び第2流体の第1流路(A)への流入を阻止するシー
ル部(12a〜15b)と、 上記伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)の縦方向の中央部に形
成され、該伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)の縦方向に流れ
る各流体の流れに乱れを与えて熱交換を促進する主伝熱
促進面(20a,20b)と、 上記伝熱プレート(P1,P2;P3,P4)のシール部(12a〜15b)
と上記主伝熱促進面(20a,20b)との間に形成され、上記
流入口(21a,21b,23a,23b)から該主伝熱促進面(20a,20b)
に向かって拡散する流体または該主伝熱促進面(20a,20
b)から上記流出口(22a,22b,24a,24b)に向かって集合す
る流体の流れに乱れを与えて熱交換を促進する補助伝熱
促進面(30a,30b)と、 上記各流入口(21a,21b,23a,23b)の周囲に形成され、該
各流入口(21a,21b,23a,23b)からの各流体をそれぞれ所
定方向に均等に導く複数のリブ(51〜58)とが設けられて
いることを特徴とするプレート型熱交換器。 - 【請求項7】 請求項6に記載のプレート型熱交換器に
おいて、 複数のリブ(51〜58)は、中央側のリブ(53〜56)の間隔が
端側のリブ(51,52,57,58)の間隔よりも狭い不等間隔に
配列されていることを特徴とするプレート型熱交換器。 - 【請求項8】 請求項1〜7のいずれか一つに記載のプ
レート型熱交換器において、 第1流路(A)を流通する第1流体または第2流路(B)を流
通する第2流体の少なくとも一方は、相変化を伴いなが
ら熱交換を行う流体であることを特徴とするプレート型
熱交換器。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04715298A JP3292128B2 (ja) | 1998-02-27 | 1998-02-27 | プレート型熱交換器 |
| PCT/JP1999/000731 WO1999044003A1 (en) | 1998-02-27 | 1999-02-19 | Plate type heat exchanger |
| HK01103829.0A HK1033168B (en) | 1998-02-27 | 1999-02-19 | Plate type heat exchanger |
| EP99905241A EP1070928B1 (en) | 1998-02-27 | 1999-02-19 | Plate type heat exchanger |
| US09/622,060 US6394178B1 (en) | 1998-02-27 | 1999-02-19 | Plate type heat exchanger |
| DE69907662T DE69907662T2 (de) | 1998-02-27 | 1999-02-19 | Plattenwärmetauscher |
| CNB998017957A CN1174213C (zh) | 1998-02-27 | 1999-02-19 | 板型换热器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04715298A JP3292128B2 (ja) | 1998-02-27 | 1998-02-27 | プレート型熱交換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11248392A true JPH11248392A (ja) | 1999-09-14 |
| JP3292128B2 JP3292128B2 (ja) | 2002-06-17 |
Family
ID=12767133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04715298A Expired - Fee Related JP3292128B2 (ja) | 1998-02-27 | 1998-02-27 | プレート型熱交換器 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6394178B1 (ja) |
| EP (1) | EP1070928B1 (ja) |
| JP (1) | JP3292128B2 (ja) |
| CN (1) | CN1174213C (ja) |
| DE (1) | DE69907662T2 (ja) |
| WO (1) | WO1999044003A1 (ja) |
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| JPWO2012143998A1 (ja) * | 2011-04-18 | 2014-07-28 | 三菱電機株式会社 | プレート式熱交換器及びヒートポンプ装置 |
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