JP2001165590A - プレート式熱交換器 - Google Patents
プレート式熱交換器Info
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- JP2001165590A JP2001165590A JP34854299A JP34854299A JP2001165590A JP 2001165590 A JP2001165590 A JP 2001165590A JP 34854299 A JP34854299 A JP 34854299A JP 34854299 A JP34854299 A JP 34854299A JP 2001165590 A JP2001165590 A JP 2001165590A
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- heat exchanger
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 流れる冷媒を均一化して満遍なく蒸発させ、
伝熱面の冷却を向上させ、冷却能力を増大させたプレー
ト式熱交換器を提供する。 【解決手段】 圧縮機と蒸発器と凝縮器と絞り機構によ
り冷凍サイクルを形成する冷凍機の蒸発器に用いるプレ
ート式熱交換器において、該熱交換器の冷媒入口通路
を、入口ノズル１及び水平方向の通路６と、各プレート
の冷媒室８へ通ずる垂直方向のオリフィス７とから構成
すると共に、該熱交換器の冷媒ガス出口ノズル５を、前
記冷媒入口ノズルとプレート面を介して反対方向に配置
するか、又は反対方向と同方向の２方向に配置すること
としたものである。
伝熱面の冷却を向上させ、冷却能力を増大させたプレー
ト式熱交換器を提供する。 【解決手段】 圧縮機と蒸発器と凝縮器と絞り機構によ
り冷凍サイクルを形成する冷凍機の蒸発器に用いるプレ
ート式熱交換器において、該熱交換器の冷媒入口通路
を、入口ノズル１及び水平方向の通路６と、各プレート
の冷媒室８へ通ずる垂直方向のオリフィス７とから構成
すると共に、該熱交換器の冷媒ガス出口ノズル５を、前
記冷媒入口ノズルとプレート面を介して反対方向に配置
するか、又は反対方向と同方向の２方向に配置すること
としたものである。
Description
【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、圧縮機、蒸発器、凝縮器、絞り機構に
より冷凍サイクルを形成する冷凍機の蒸発器に用いるプ
レート式熱交換器に関する。
器に係り、特に、圧縮機、蒸発器、凝縮器、絞り機構に
より冷凍サイクルを形成する冷凍機の蒸発器に用いるプ
レート式熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のプレート式熱交換器を、図５
（ａ）及び（ｂ）に基づいて説明する。図５（ａ）は、
従来の蒸発器用プレート式熱交換器の概略正面図であ
り、冷媒入口ノズル１，冷媒出口ノズル２、水又はブラ
イン入口ノズル３、水又はブライン出口ノズル４を有し
ている。また、図５（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図
で、冷媒入口ノズル１より入った冷媒湿り蒸気は、冷媒
側入口長手通路６に流れ、冷媒室入口オリフィス７を通
って冷媒室８に入り、冷媒側出口長手通路９を経由し
て、冷媒出口ノズル２へ流れる。冷媒室８内で冷媒は、
その壁面を伝熱面として水又はブライン室１０と熱交換
を行い、水又はブラインは冷却される。
（ａ）及び（ｂ）に基づいて説明する。図５（ａ）は、
従来の蒸発器用プレート式熱交換器の概略正面図であ
り、冷媒入口ノズル１，冷媒出口ノズル２、水又はブラ
イン入口ノズル３、水又はブライン出口ノズル４を有し
ている。また、図５（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図
で、冷媒入口ノズル１より入った冷媒湿り蒸気は、冷媒
側入口長手通路６に流れ、冷媒室入口オリフィス７を通
って冷媒室８に入り、冷媒側出口長手通路９を経由し
て、冷媒出口ノズル２へ流れる。冷媒室８内で冷媒は、
その壁面を伝熱面として水又はブライン室１０と熱交換
を行い、水又はブラインは冷却される。
【０００３】蒸発器の冷却能力は、被冷却側（水又はブ
ライン）の伝熱性能と、冷却側（冷媒）の伝熱性能が影
響要因となるから、これらの性能を向上させることが望
ましい。しかし、冷却側の伝熱については、冷媒側入口
長手通路６のまわりに冷媒室入口オリフィス７が等間隔
に分布しているのみで、冷媒湿り蒸気の分配に、十分な
対応がなされておらず、積層するプレートの枚数が多い
時などには、慣性の働く比較的重い液冷媒は、冷媒側入
口長手通路６の奥側に、比較的軽い冷媒ガスは、冷媒側
入口長手通路６の冷媒入口ノズル側に分離し、液冷媒が
多く流れる奥側冷媒室では、十分冷媒が蒸発できず、ま
た冷媒ガスが多く流れる冷媒入口ノズル側冷媒室では、
冷媒ガス自体の熱伝達率が低く、また、蒸発する冷媒液
も少ないため、蒸発潜熱による冷却が十分に行われず、
伝熱が低下し、蒸発温度、冷却能力、ＣＯＰを著しく下
げるという問題を有していた。
ライン）の伝熱性能と、冷却側（冷媒）の伝熱性能が影
響要因となるから、これらの性能を向上させることが望
ましい。しかし、冷却側の伝熱については、冷媒側入口
長手通路６のまわりに冷媒室入口オリフィス７が等間隔
に分布しているのみで、冷媒湿り蒸気の分配に、十分な
対応がなされておらず、積層するプレートの枚数が多い
時などには、慣性の働く比較的重い液冷媒は、冷媒側入
口長手通路６の奥側に、比較的軽い冷媒ガスは、冷媒側
入口長手通路６の冷媒入口ノズル側に分離し、液冷媒が
多く流れる奥側冷媒室では、十分冷媒が蒸発できず、ま
た冷媒ガスが多く流れる冷媒入口ノズル側冷媒室では、
冷媒ガス自体の熱伝達率が低く、また、蒸発する冷媒液
も少ないため、蒸発潜熱による冷却が十分に行われず、
伝熱が低下し、蒸発温度、冷却能力、ＣＯＰを著しく下
げるという問題を有していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題点を解消し、流れる冷媒を均一化して全体で満
遍なく蒸発させ、伝熱面の冷却を均一に向上させて、冷
却能力の増大を図ることができるプレート式熱交換器を
提供することを課題とする。
術の問題点を解消し、流れる冷媒を均一化して全体で満
遍なく蒸発させ、伝熱面の冷却を均一に向上させて、冷
却能力の増大を図ることができるプレート式熱交換器を
提供することを課題とする。
【０００５】
【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、圧縮機と蒸発器と凝縮器と絞り機構に
より冷凍サイクルを形成する冷凍機の蒸発器に用いるプ
レート式熱交換器において、該熱交換器の冷媒入口通路
を、入口ノズル及び水平方向の通路と、各プレートの冷
媒室へ通ずる垂直方向のオリフィスとから構成すると共
に、該熱交換器の冷媒ガス出口ノズルを、前記冷媒入口
ノズルとプレート面を介して反対方向に配置することと
したものである。前記プレート式熱交換器において、冷
媒ガス出口ノズルは、冷媒入口ノズルとプレート面を介
して同方向にも配置し、反対方向と同方向の２方向に配
置することにしても、絞り機構からの冷媒湿り液を各伝
熱板に均等に供給することができる。
に、本発明では、圧縮機と蒸発器と凝縮器と絞り機構に
より冷凍サイクルを形成する冷凍機の蒸発器に用いるプ
レート式熱交換器において、該熱交換器の冷媒入口通路
を、入口ノズル及び水平方向の通路と、各プレートの冷
媒室へ通ずる垂直方向のオリフィスとから構成すると共
に、該熱交換器の冷媒ガス出口ノズルを、前記冷媒入口
ノズルとプレート面を介して反対方向に配置することと
したものである。前記プレート式熱交換器において、冷
媒ガス出口ノズルは、冷媒入口ノズルとプレート面を介
して同方向にも配置し、反対方向と同方向の２方向に配
置することにしても、絞り機構からの冷媒湿り液を各伝
熱板に均等に供給することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明では、圧縮機と蒸発器と凝
縮器と絞り機構により冷媒サイクルを形成する冷凍機の
蒸発器に、プレート式で冷媒が通る冷媒室と、該冷媒の
蒸発潜熱により冷却される水又はブラインの通路を、交
互に配置して構成した熱交換器を用い、該プレート式熱
交換器の冷媒室の冷媒流速を拡散するために、前記冷媒
の出口通路に連通する冷媒ガス出口ノズルを、プレート
面を介して冷媒入口ノズルと反対側（方向）に配置する
か、又は、冷媒入口ノズルと同方向と反対方向の２方向
に配置し、冷媒出口通路側の圧力損失を小さくすること
によって、冷媒ガスの流出を促進し、それにより、冷媒
入口オリフィス手前の冷媒の気液の分布を均一にし、冷
媒の蒸発を促進させることができるプレート式熱交換器
である。プレート式熱交換器は、積層されたプレートの
奥に行くほど、水平方向の入口通路、出口通路が長くな
り、流路が長くなるほど圧力損失が大きくなるが、本発
明では、出口通路側の圧力損失を小さくすることによっ
て、冷媒側入口長手通路内で冷媒湿り液が液冷媒と冷媒
ガスとに分離せずに、全体で満遍なく冷媒を蒸発させ、
伝熱面の冷却を向上させ、冷却能力の増大を図ったもの
である。
縮器と絞り機構により冷媒サイクルを形成する冷凍機の
蒸発器に、プレート式で冷媒が通る冷媒室と、該冷媒の
蒸発潜熱により冷却される水又はブラインの通路を、交
互に配置して構成した熱交換器を用い、該プレート式熱
交換器の冷媒室の冷媒流速を拡散するために、前記冷媒
の出口通路に連通する冷媒ガス出口ノズルを、プレート
面を介して冷媒入口ノズルと反対側（方向）に配置する
か、又は、冷媒入口ノズルと同方向と反対方向の２方向
に配置し、冷媒出口通路側の圧力損失を小さくすること
によって、冷媒ガスの流出を促進し、それにより、冷媒
入口オリフィス手前の冷媒の気液の分布を均一にし、冷
媒の蒸発を促進させることができるプレート式熱交換器
である。プレート式熱交換器は、積層されたプレートの
奥に行くほど、水平方向の入口通路、出口通路が長くな
り、流路が長くなるほど圧力損失が大きくなるが、本発
明では、出口通路側の圧力損失を小さくすることによっ
て、冷媒側入口長手通路内で冷媒湿り液が液冷媒と冷媒
ガスとに分離せずに、全体で満遍なく冷媒を蒸発させ、
伝熱面の冷却を向上させ、冷却能力の増大を図ったもの
である。
【０００７】次に、図面を用いて本発明を詳細に説明す
る。図１に、本発明のプレート式熱交換器を蒸発器とし
て設置する冷凍機の全体構成図を示す。図１において、
１１はプレート式の蒸発器、１２は圧縮機、１３は凝縮
器、１４は絞り機構を示す。図１の冷凍機の冷凍サイク
ルについて説明すると、蒸発器１１で蒸発した冷媒ガス
が圧縮機１２で圧縮され、凝縮器１３に導入されて冷却
水１５により冷却されて液化し、液化した冷媒液は、絞
り機構１４で減圧されてプレート式の蒸発器１１の冷媒
室に入り、水又はブライン入口ノズル３から入ってプレ
ート室を通る水又はブラインから、熱を奪って蒸発して
循環される。それにより、水又はブラインは冷却され
て、水又はブライン出口ノズル４から出ていく。
る。図１に、本発明のプレート式熱交換器を蒸発器とし
て設置する冷凍機の全体構成図を示す。図１において、
１１はプレート式の蒸発器、１２は圧縮機、１３は凝縮
器、１４は絞り機構を示す。図１の冷凍機の冷凍サイク
ルについて説明すると、蒸発器１１で蒸発した冷媒ガス
が圧縮機１２で圧縮され、凝縮器１３に導入されて冷却
水１５により冷却されて液化し、液化した冷媒液は、絞
り機構１４で減圧されてプレート式の蒸発器１１の冷媒
室に入り、水又はブライン入口ノズル３から入ってプレ
ート室を通る水又はブラインから、熱を奪って蒸発して
循環される。それにより、水又はブラインは冷却され
て、水又はブライン出口ノズル４から出ていく。
【０００８】図２及び図３は、本発明のプレート式熱交
換器の概略構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ断面図である。また、図４は、本発明の
プレート式熱交換器の正面図であり、（ａ）と（ｂ）
は、冷媒ノズル、水又はブラインノズルの別の配置を示
す。図２〜４において、１は冷媒入口ノズル、２、５は
冷媒出口ノズル、３、３’は水又はブライン入口ノズ
ル、４、４’は水又はブライン出口ノズル、６は冷媒側
入口長手通路、７は冷媒室入口オリフィス、８は冷媒
室、９は冷媒側出口長手通路、１０は水又はブライン室
である。
換器の概略構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ断面図である。また、図４は、本発明の
プレート式熱交換器の正面図であり、（ａ）と（ｂ）
は、冷媒ノズル、水又はブラインノズルの別の配置を示
す。図２〜４において、１は冷媒入口ノズル、２、５は
冷媒出口ノズル、３、３’は水又はブライン入口ノズ
ル、４、４’は水又はブライン出口ノズル、６は冷媒側
入口長手通路、７は冷媒室入口オリフィス、８は冷媒
室、９は冷媒側出口長手通路、１０は水又はブライン室
である。
【０００９】図２及び図３において、冷媒入口ノズル１
より入った冷媒湿り蒸気は、冷媒側入口長手通路６に流
れ、オリフィスを通って冷媒室８に入り、そこで蒸発す
るが、図２においては、冷媒出口ノズル５が冷媒入口ノ
ズル１とプレートを介して反対側に配置されており、ま
た、図３においては、冷媒入口ノズルが冷媒側出口長手
通路９の両側２、５に配置されているため、冷媒側出口
長手通路９の冷媒ガスの流れによる圧力損失の分布が、
図２においては従来（図５）と逆転し、冷媒入口ノズル
１から入った冷媒湿り蒸気が慣性により、冷媒ガスが多
く流れる部分と、冷媒液が多く流れる部分に分離しにく
くなる。また、図３においては、冷媒側長手通路９の冷
媒ガスの流れによる圧力損失が、出口が２方向になるた
め流速が下がることにより小さくなり、冷媒入口ノズル
から入った冷媒湿り液が、慣性により冷媒ガスが多く流
れる部分と冷媒液が多く流れる部分に分離しにくくな
り、冷媒室８のすべての室内に均一に冷媒湿り液が分配
されて十分蒸発でき、蒸発潜熱を熱交換器全体で有効に
使用することができる。
より入った冷媒湿り蒸気は、冷媒側入口長手通路６に流
れ、オリフィスを通って冷媒室８に入り、そこで蒸発す
るが、図２においては、冷媒出口ノズル５が冷媒入口ノ
ズル１とプレートを介して反対側に配置されており、ま
た、図３においては、冷媒入口ノズルが冷媒側出口長手
通路９の両側２、５に配置されているため、冷媒側出口
長手通路９の冷媒ガスの流れによる圧力損失の分布が、
図２においては従来（図５）と逆転し、冷媒入口ノズル
１から入った冷媒湿り蒸気が慣性により、冷媒ガスが多
く流れる部分と、冷媒液が多く流れる部分に分離しにく
くなる。また、図３においては、冷媒側長手通路９の冷
媒ガスの流れによる圧力損失が、出口が２方向になるた
め流速が下がることにより小さくなり、冷媒入口ノズル
から入った冷媒湿り液が、慣性により冷媒ガスが多く流
れる部分と冷媒液が多く流れる部分に分離しにくくな
り、冷媒室８のすべての室内に均一に冷媒湿り液が分配
されて十分蒸発でき、蒸発潜熱を熱交換器全体で有効に
使用することができる。
【００１０】図４は、水又はブラインの入口、出口ノズ
ルを、冷媒入口ノズル１の反対側（裏）３’、４’に配
置した正面図であり、図４（ａ）は図２（ａ）に対し、
図４（ｂ）は図３（ａ）に対して、反対側に配置したも
ので、このような配置でもよい。図６は、従来の熱交換
器（図５のものｘ）と本発明の熱交換器（図２のもの
ｙ、図３のものｚ）の熱伝達率を比較したグラフで、横
軸が熱流速（Ｗ／ｍ2）、縦軸が冷媒蒸発熱伝達率（Ｗ
／ｍ2Ｋ）である。図６からでも、本発明の熱交換器
は、従来のものに比較し、格段に性能が良くなっている
ことがわかる。
ルを、冷媒入口ノズル１の反対側（裏）３’、４’に配
置した正面図であり、図４（ａ）は図２（ａ）に対し、
図４（ｂ）は図３（ａ）に対して、反対側に配置したも
ので、このような配置でもよい。図６は、従来の熱交換
器（図５のものｘ）と本発明の熱交換器（図２のもの
ｙ、図３のものｚ）の熱伝達率を比較したグラフで、横
軸が熱流速（Ｗ／ｍ2）、縦軸が冷媒蒸発熱伝達率（Ｗ
／ｍ2Ｋ）である。図６からでも、本発明の熱交換器
は、従来のものに比較し、格段に性能が良くなっている
ことがわかる。
【００１１】
【発明の効果】本発明によれば、前記のような構造にし
たことにより、蒸発器に用いるプレート式熱交換器を、
全体で満遍なく冷媒を蒸発させ、伝熱面の冷却を均一に
向上させて伝熱を向上し、冷却能力、ＣＯＰを上げるこ
とができる。
たことにより、蒸発器に用いるプレート式熱交換器を、
全体で満遍なく冷媒を蒸発させ、伝熱面の冷却を均一に
向上させて伝熱を向上し、冷却能力、ＣＯＰを上げるこ
とができる。
【図１】本発明のプレート式熱交換器を用いた冷凍機の
全体構成図。
全体構成図。
【図２】本発明のプレート式熱交換器の一例を示す概略
構成図で、（ａ）正面図、（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ断面
図。
構成図で、（ａ）正面図、（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ断面
図。
【図３】本発明のプレート式熱交換器の他の例を示す概
略構成図で、（ａ）正面図、（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ断面
図。
略構成図で、（ａ）正面図、（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ断面
図。
【図４】本発明のプレート式熱交換器の別の例のノズル
の配置（ａ）、（ｂ）を示す正面図。
の配置（ａ）、（ｂ）を示す正面図。
【図５】従来の蒸発器用プレート式熱交換器の概略構成
図で、（ａ）正面図、（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ断面図。
図で、（ａ）正面図、（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ断面図。
【図６】従来の熱交換器と本発明の熱交換器の熱伝達率
の比較を示すグラフ。
の比較を示すグラフ。
１：冷媒入口ノズル、２、５：冷媒出口ノズル、３、
３’：水又はブライン入口ノズル、４、４’：水又はブ
ライン出口ノズル、６：冷媒側入口長手通路、７：冷媒
室入口オリフィス、８：冷媒室、９：冷媒側出口長手通
路、１０：水又はブライン室、１１：プレート式の蒸発
器、１２：圧縮機、１３：凝縮器、１４：絞り機構、１
５：冷却水
３’：水又はブライン入口ノズル、４、４’：水又はブ
ライン出口ノズル、６：冷媒側入口長手通路、７：冷媒
室入口オリフィス、８：冷媒室、９：冷媒側出口長手通
路、１０：水又はブライン室、１１：プレート式の蒸発
器、１２：圧縮機、１３：凝縮器、１４：絞り機構、１
５：冷却水
Claims (2)
- 【請求項１】 圧縮機と蒸発器と凝縮器と絞り機構によ
り冷凍サイクルを形成する冷凍機の蒸発器に用いるプレ
ート式熱交換器において、該熱交換器の冷媒入口通路
を、入口ノズル及び水平方向の通路と、各プレートの冷
媒室へ通ずる垂直方向のオリフィスとから構成すると共
に、該熱交換器の冷媒ガス出口ノズルを、前記冷媒入口
ノズルとプレート面を介して反対方向に配置したことを
特徴とするプレート式熱交換器。 - 【請求項２】 前記冷媒ガス出口ノズルは、冷媒入口ノ
ズルとプレート面を介して同方向にも配置したことを特
徴とする請求項１記載のプレート式熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34854299A JP2001165590A (ja) | 1999-12-08 | 1999-12-08 | プレート式熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34854299A JP2001165590A (ja) | 1999-12-08 | 1999-12-08 | プレート式熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001165590A true JP2001165590A (ja) | 2001-06-22 |
Family
ID=18397720
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34854299A Pending JP2001165590A (ja) | 1999-12-08 | 1999-12-08 | プレート式熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001165590A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003014386A (ja) * | 2001-07-03 | 2003-01-15 | Ebara Corp | プレート式熱交換器 |
| JP2005337688A (ja) * | 2004-05-31 | 2005-12-08 | Hitachi Ltd | 冷凍装置 |
| WO2009078233A1 (ja) | 2007-12-19 | 2009-06-25 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | 冷凍装置 |
-
1999
- 1999-12-08 JP JP34854299A patent/JP2001165590A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003014386A (ja) * | 2001-07-03 | 2003-01-15 | Ebara Corp | プレート式熱交換器 |
| JP2005337688A (ja) * | 2004-05-31 | 2005-12-08 | Hitachi Ltd | 冷凍装置 |
| JP4497527B2 (ja) * | 2004-05-31 | 2010-07-07 | 日立アプライアンス株式会社 | 冷凍装置 |
| WO2009078233A1 (ja) | 2007-12-19 | 2009-06-25 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | 冷凍装置 |
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