JP3039462B2 - プレート式熱交換器 - Google Patents

Description

【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、過冷却水の生成に適したプレート式熱
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。それらの熱交換器のうち、プレート式熱交換器は、
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２４に示すように、プレート式熱交換器
は、２枚のフレーム(f1),(f2)の間に、複数枚の伝熱プ
レート(P)が積層されて構成されている。

【０００４】該伝熱プレート(P)は、金属製の平板から
成り、積層される際に伝熱プレートの周縁部同士が当接
して伝熱プレート間に流路(A,B,A,B,…)が形成されると
共に、当接部分がろう付けにより接合されて一体に構成
されている。

【０００５】また、上記伝熱プレート(P)の四隅部には
それぞれ開口(a,b,c,d)が設けられると共に、該開口の
周囲にはシール部(e)を設けることにより、一方の流路
(A)にのみ連通する流体通路と、他方の流路(B)にのみ連
通する流体通路とが形成され、図２４において、実線の
矢印で示すように流体が流路(A)を流れると共に、破線
の矢印で示すように流体が流路(B)を流れ、両流路(A),
(B)を流れる流体が互いに熱交換を行うよう構成されて
いる。

【０００６】ところで、例えば特開平４−２５１１７７
号公報に開示されているように、従来より、冷房負荷の
ピーク時における電力需要の軽減およびオフピーク時に
おける電力需要の拡大を図ることに鑑みて、いわゆるダ
イナミック式の氷蓄熱式空気調和装置が用いられてい
る。この種の空気調和装置では、冷房負荷のオフピーク
時に、スラリー状の氷を生成して蓄熱槽に貯蔵してお
き、冷房負荷のピーク時に、この氷を冷熱源として利用
する。

【０００７】このようなスラリー状の氷は、過冷却水の
過冷却状態を解消することにより生成される。一般に、
過冷却水は、低温の水を冷媒回路を流れる冷媒の蒸発潜
熱を利用して冷却することにより、生成される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、プレート式
熱交換器を上記空気調和装置の過冷却水生成用の蒸発器
として用いた場合、伝熱プレート(P)により形成された
流路を、冷媒と水とが流れて熱交換を行うことになる。
ところが、図２２に示すように、熱交換を行う流体の流
入口(a),(c)及び流出口(b),(d)は伝熱プレート(P)の四
隅部に設けられているため、各流路における流体の流速
は、流路の幅方向おいて均一とはならず、偏流を生じる
ことになる。

【０００９】また、一方の流体の流路において、他方の
流体の流入口及び流出口の周辺には、該一方の流体があ
まり流動しない死水域が発生してしまい、これによって
も、流路の幅方向おいて流路を流れる流体の流速が均一
とはならず、偏流を生じることになる。そして、上記の
ような流体の偏流により、以下のような問題が生ずる。

【００１０】つまり、図２２に示すように、例えば、水
の偏流が生じると、図２２の左側における水の流速が速
く、図２２の右側における水の流速が遅いため、この右
側の領域の水温が左側の領域に比して低く、流路の幅方
向に不均一となる。

【００１１】一方、過冷却水は、一定の限界温度以下に
なるとその過冷却状態を解消する。さらに、過冷却が解
消して氷化した部分は、種氷となって、他の過冷却水の
過冷却状態を解消する要因となる。そのため、過冷却水
の過冷却状態を維持するためには、すべての領域を上記
限界温度よりも高温に維持する必要がある。

【００１２】また、過冷却水を効率よく生成するために
は、水の平均温度をできるだけ低温にすることが望まし
い。従って、過冷却状態を維持しつつ効率よく過冷却水
を生成するためには、熱交換器内の過冷却水の温度を均
一化することが好ましい。例えば、平均温度が−３℃の
過冷却水を生成する場合には、局所的に−４℃以下の領
域を有するような温度分布が不均一な状態よりも、すべ
ての領域が−３℃の均一な状態の方が好ましい。限界温
度が−４℃だと仮定すると、このような不均一な状態で
は、−４℃以下の領域で氷化が起こるからである。

【００１３】ところが、上述の通り、従来のプレート式
熱交換器では、各流路を流れる流体の偏流により、過冷
却水の温度分布が、図２２に示すように、不均一になっ
ていた。そのため、過冷却解消による流路の閉塞を防止
するため、過冷却水の最も低温領域の温度を、上記限界
温度よりも高温にする必要があった。その結果、過冷却
水の平均温度を低くすることができず、スラリー状の氷
の生成効率を向上することに限界があった。

【００１４】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、熱媒体及び冷媒の偏
流に起因する熱媒体の温度分布の不均一を是正し、熱媒
体の過冷却状態を安定化させることにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、流体の流入口
及び流出口の位置を変更することによって、各流路にお
ける流体の偏流をなくすことにより、上記目的を達成し
ようとするものである。

【００１６】具体的に、請求項１記載の発明が講じた手
段は、積層された複数の伝熱プレート(P1,P2,…)間に、
熱媒体が流れる熱媒体流路(65)と、冷媒が流れる主冷媒
流路(66a)とが交互に形成されて、熱媒体と冷媒とが熱
交換を行うように熱交換器本体(5A)が構成されたプレー
ト式熱交換器を対象としている。そして、上記熱交換器
本体(5A)には、各伝熱プレート(P1,P2,…)を貫通し且つ
熱媒体流路(65)に連通する熱媒体流入路(61)と熱媒体流
出路(62)とが、伝熱プレート(P1,P2,…)の長手方向の両
端部であって且つ伝熱プレート(P1,P2,…)の幅方向の中
央部に位置して形成されると共に、各伝熱プレート(P1,
P2,…)を貫通し且つ主冷媒流路(66a)に連通する主冷媒
流入路(63a)と主冷媒流出路(64a)とが、主冷媒流路(66
a)における冷媒の流通方向の両端部であって且つ上記熱
媒体流入路(61)及び熱媒体流出路(62)よりも伝熱プレー
ト(P1,P2,…)の長手方向の中央寄りに位置して形成され
るものである。

【００１７】この発明特定事項により、熱媒体は、上記
熱媒体流入路(61)から熱媒体流路(65)に流入する。その
際、熱媒体流入路(61)が伝熱プレート(P1,P2,…)の幅方
向の中央部に形成されているため、熱媒体は、熱媒体流
路(65)の中央部から熱媒体流路(65)の幅方向へ広がって
流れる。そして、主冷媒流路(66a)を流れる冷媒と熱交
換を行いつつ熱媒体流路(65)を流れ、熱媒体流出路(62)
に流出する。その際、熱媒体流出路(62)が伝熱プレート
(P1,P2,…)の幅方向の中央部に形成されているため、熱
媒体は、熱媒体流路(65)の中央部から熱媒体流出路(62)
に流出する。一方、冷媒は、上記主冷媒流入路(63a)か
ら主冷媒流路(66a)へ流入する。そして、熱媒体流路(6
5)を流れる熱媒体と熱交換を行いつつ主冷媒流路(66a)
を流れ、主冷媒流出路(64a)より流出する。

【００１８】また、請求項２記載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,…)間に、熱
媒体が流れる熱媒体流路(65)と、冷媒が流れる冷媒流路
とが交互に形成されて、熱媒体と冷媒とが熱交換を行う
ように熱交換器本体(5A)を構成し、上記冷媒流路を、熱
媒体流路(65)における熱媒体の上流側と下流側とに対応
して、順に副冷媒流路(66b)と主冷媒流路(66a)とに区画
形成し、上記熱交換器本体(5A)には、各伝熱プレート(P
1,P2,…)を貫通し且つ主冷媒流路(66a)に連通する主冷
媒流入路(63a)と主冷媒流出路(64a)とを、主冷媒通路に
おける冷媒の流れ方向の両端部に位置して形成し、上記
熱交換器本体(5A)には、各伝熱プレート(P1,P2,…)を貫
通し且つ副冷媒回路に連通する副冷媒流入路(63b)と副
冷媒流出路(64b)とを、副冷媒通路における冷媒の流れ
方向の両端部に位置して形成する一方、上記熱交換器本
体(5A)には、各伝熱プレート(P1,P2,…)を貫通し且つ熱
媒体流路(65)に連通する熱媒体流入路(61)と熱媒体流出
路(62)とを、伝熱プレート(P1,P2,…)の長手方向の両端
部であって且つ伝熱プレート(P1,P2,…)の幅方向の中央
部に位置して形成するというものである。

【００１９】この発明特定事項により、熱媒体は、上記
熱媒体流入路(61)から熱媒体流路(65)へ流入する。その
際、熱媒体流入路(61)が伝熱プレート(P1,P2,…)の幅方
向の中央部に形成されているため、熱媒体は、熱媒体流
路(65)の中央部から熱媒体流路(65)の幅方向へ広がって
流れる。そして、主冷媒流路(66a)及び副冷媒流路(66b)
を流れる冷媒と熱交換を行いつつ熱媒体流路(65)を流
れ、熱媒体流出路(62)に流出する。その際、熱媒体流出
路(62)が伝熱プレート(P1,P2,…)の幅方向の中央部に形
成されているため、熱媒体は、熱媒体流路(65)の中央部
から熱媒体流出路(62)へ流出する。一方、主冷媒流入口
から流入した冷媒は、熱媒体流路(65)を流れる熱媒体と
熱交換を行いつつ主冷媒流路(66a)を流れ、主冷媒流出
路(64a)より流出し、副冷媒流入口から流入した冷媒
は、熱媒体流路(65)を流れる熱媒体と熱交換を行いつつ
副冷媒流路(66b)を流れ、副冷媒流出路(64b)より流出す
る。

【００２０】また、請求項３記載の発明が講じた手段
は、請求項１又は２記載の発明において、主冷媒流入路
(63a)を、伝熱プレート(P1,P2,…)の幅方向における中
央部に設けるというものである。

【００２１】この発明特定事項により、冷媒は、上記主
冷媒流入路(63a)から主冷媒流路(66a)へ流入する。その
際、主冷媒流路(66a)が伝熱プレート(P1,P2,…)の幅方
向における中央部に形成されているため、冷媒は、主冷
媒流路(66a)の中央部から主冷媒流路(66a)の幅方向へ広
がって流れる。そして、熱媒体流路(65)を流れる熱媒体
と熱交換を行いつつ主冷媒流路(66a)を流れ、主冷媒流
出路(64a)より流出する。

【００２２】また、請求項４記載の発明が講じた手段
は、請求項１又は２記載の発明において、熱媒体流路(6
5)には、該熱媒体流路(65)の幅が熱媒体流出路(62)に向
かって狭くなるように熱媒体の流通を阻止する出口側閉
塞部(74)を、主冷媒流出路(64a)の周辺部に対応して形
成するというものである。

【００２３】この発明特定事項により、上記熱媒体流路
(65)において、熱媒体は、出口側閉塞部(74)には流通せ
ず、また、出口側閉塞部(74)に対応する位置の主冷媒流
路(66a)を流通する冷媒は、熱媒体と熱交換を行わな
い。

【００２４】また、請求項５記載の発明が講じた手段
は、請求項４記載の発明において、熱媒体流路(65)に
は、該熱媒体流路(65)の幅が熱媒体流入路(61)に向かっ
て狭くなるように熱媒体の流通を阻止する入口側閉塞部
(73)を、主冷媒流入路(63a)の周辺部に対応して形成す
るというものである。

【００２５】この発明特定事項により、上記熱媒体流路
(65)において、熱媒体は、入口側閉塞部(73)及び出口側
閉塞部(74)には流通せず、また、入口側閉塞部(73)及び
出口側閉塞部(74)に対応する位置の主冷媒流路(66a)を
流通する冷媒は、熱媒体と熱交換を行わない。

【００２６】また、請求項６記載の発明が講じた手段
は、請求項３記載の発明において、熱媒体流路(65)に
は、該熱媒体流路(65)の幅が熱媒体流出路(62)に向かっ
て狭くなるように熱媒体の流通を阻止する出口側閉塞部
(74)を、主冷媒流出路(64a)の周辺部に対応して形成す
るというものである。

【００２７】この発明特定事項により、冷媒は、上記主
冷媒流入路(63a)から主冷媒流路(66a)へ流入し、該主冷
媒流路(66a)の中央部から主冷媒流路(66a)の幅方向へ広
がって流れる一方、上記熱媒体流路(65)を流れる熱媒体
は、出口側閉塞部(74)には流通しない。そして、上記冷
媒は、熱媒体流路(65)を流れる熱媒体と熱交換を行う一
方、出口側閉塞部(74)に対応する位置においては、上記
熱媒体と熱交換を行わずに主冷媒流路(66a)を流れ、主
冷媒流出路(64a)より流出する。

【００２８】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明によ
れば、熱媒体流入路(61)と熱媒体流出路(62)とを伝熱プ
レート(P1,P2,…)の幅方向の中央部に形成したため、熱
媒体は、熱媒体流路(65)の中央部から該熱媒体流路(65)
の幅方向へ均一に広がって流れる。このため、熱媒体流
路(65)の各部分において、熱媒体は、同じ方向へ向かっ
て流れることとなる。これにより、熱媒体流路(65)の幅
方向における熱媒体の流速を均一化することができるの
で、熱媒体流路(65)の幅方向における熱媒体の温度を均
一化することができる。この結果、過冷却水を生成する
場合、温度衝撃による過冷却の解消を防止することがで
きる一方、過冷却温度を低くすることができ、氷の生成
効率の向上を図ることができる。

【００２９】また、請求項２記載の発明によれば、請求
項１記載の発明の効果に加え、熱媒体流路(65)を流れる
熱媒体は、主冷媒流路(66a)及び副冷媒流路(66b)の二つ
の異なる冷媒流路を流れる冷媒と熱交換させることがで
きる。この結果、例えば、ダイナミック式の氷蓄熱式空
気調和装置に用いた場合、予熱器(11)、混合器(33)及び
過冷却熱交換器(55)を一体に形成することができるの
で、該空気調和装置の小型化を図ることができる。

【００３０】また、請求項３記載の発明によれば、主冷
媒流入路(63a)を伝熱プレート(P1,P2,…)の幅方向の中
央部に形成するようにしたために、冷媒が、主冷媒流路
(66a)の中央部から該主冷媒流路(66a)の幅方向へ均一に
広がって流れるようにすることができるので、主冷媒流
路(66a)の幅方向における冷媒の流速を均一化すること
ができる。この結果、主冷媒流路(66a)の幅方向におけ
る冷媒と熱媒体との熱交換量を均一化することができる
ことから、より確実に水の過冷却状態の解消を防止する
ことができると共に、過冷却温度を確実に低下させるこ
とができる。

【００３１】また、請求項４記載の発明によれば、出口
側閉塞部(74)を形成したために、従来の死水域の発生を
防止することができる。このため、熱媒体流路(65)内で
の熱媒体の流速を均一化することができ、熱媒体流路(6
5)の幅方向における熱媒体の温度分布をより正確に均一
化することができることから、より確実に水の過冷却状
態の解消を防止することができると共に、過冷却温度を
確実に低下させることができる。

【００３２】また、請求項５記載の発明によれば、出口
側閉塞部(74)に加えて入口側閉塞部(73)を形成したため
に、従来の死水域の発生を防止することができる。この
ため、熱媒体流路(65)内での熱媒体の流速を均一化する
ことができ、熱媒体流路(65)の幅方向における熱媒体の
温度分布をより一層正確に均一化することができる。

【００３３】また、請求項６記載の発明によれば、主冷
媒流入路(63a)を主冷媒流路(66a)の幅方向の中央部に形
成するようにしたために、冷媒が、中央部から主冷媒流
路(66a)の幅方向へ均一に広がって流れるようにするこ
とができるので、主冷媒流路(66a)の幅方向における冷
媒の流速を均一化することができる。また、出口側閉塞
部(74)を形成したために、従来の死水域の発生を防止す
ることができる。これによって、主冷媒流路(66a)の幅
方向における冷媒と熱媒体との熱交換量を均一化するこ
とができると共に、熱媒体流路(65)内での熱媒体の流速
を均一化することができ、この結果、熱媒体流路(65)の
幅方向における熱媒体の温度分布をより正確に均一化す
ることができることから、より確実に水の過冷却状態の
解消を防止することができると共に、過冷却温度を確実
に低下させることができる。

【００３４】

【発明の実施の形態１】以下、本発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。

【００３５】−空気調和装置(10)の構成− 実施形態１によるプレート式熱交換器が搭載された空気
調和装置(10)は、冷媒循環回路(20)と水循環回路(30)と
から構成されている。

【００３６】冷媒循環回路(20)は、圧縮機(21)、四路切
換弁(22)、室外熱交換器(23)、室外電動膨張弁(EV-1)、
室内電動膨張弁(EV-2)、室内熱交換器(24)、及びアキュ
ムレータ(25)が、冷媒配管(26)によって接続されて構成
される可逆運転自在な主冷媒回路(27)を備えている。さ
らに、冷媒循環回路(20)には、蓄熱冷媒回路(2a)、種氷
回路(2b)、及びホットガス回路(2c)が設けられている。

【００３７】蓄熱冷媒回路(2a)は、後述する冷蓄熱運転
時に冷媒が循環する回路であって、一端が主冷媒回路(2
7)の室外熱交換器(23)と室外電動膨張弁(EV-1)との間
に、他端が四路切換弁(22)とアキュムレータ(25)との間
に接続されている。この蓄熱冷媒回路(2a)には、第１電
磁弁(SV-1)、予熱器(11)、蓄熱電動膨張弁(EV-3)、過冷
却熱交換器(55)、及び第２電磁弁(SV-2)が順に設けられ
ている。

【００３８】種氷回路(2b)は、水循環回路(30)において
種氷を生成させるための回路であって、一端が蓄熱冷媒
回路(2a)における蓄熱電動膨張弁(EV-3)と過冷却熱交換
器(55)との間に、他端が過冷却熱交換器(55)と第２電磁
弁(SV-2)との間に接続されている。この種氷回路(2b)に
は、キャピラリーチューブ(CP)及び種氷生成器(13)が順
に設けられている。

【００３９】ホットガス回路(2c)は、蓄熱槽(31)に蓄え
られた氷を利用する冷房運転時等に圧縮機(21)の吐出冷
媒を過冷却熱交換器(55)に供給する回路であって、一端
が圧縮機(21)の吐出側に、他端が蓄熱冷媒回路(2a)にお
ける第２電磁弁(SV-2)と過冷却熱交換器(55)との間に接
続され、第３電磁弁(SV-3)を備えている。

【００４０】以上が冷媒循環回路(20)の構成である。

【００４１】一方、水循環回路(30)は、図２に示すよう
に、蓄熱槽(31)、ポンプ(32)、予熱器(11)、混合器(3
3)、過冷却熱交換器(55)、及び過冷却解消器(34)が水配
管(35)によって順に接続されて構成されている。

【００４２】予熱器(11)は、冷媒循環回路(20)を流れる
冷媒によって蓄熱槽(31)から流れてきた氷水を加熱し
て、水配管(35)を流れる氷片を融解する熱交換器であ
る。混合器(33)は、予熱器(11)で加熱された水と氷とを
攪拌して氷の融解を促進させる。種氷生成器(13)は、水
配管(35)を流れる水の一部を冷媒循環回路(20)を流れる
冷媒によって冷却氷化し、それを種氷として過冷却解消
器(34)に向かって供給する。過冷却解消器(34)は、種氷
生成器(13)で生成された種氷と過冷却熱交換器(55)で生
成された過冷却水とを攪拌して、その過冷却状態を解消
する。

【００４３】このように、過冷却熱交換器(55)は、冷媒
循環回路(20)を流れる冷媒と水循環回路(30)を流れる水
との間で熱交換を行わせ、冷蓄熱運転時には水を過冷却
状態にまで冷却しており、本発明の特徴とするプレート
式熱交換器を用いて構成されている。

【００４４】−過冷却熱交換器(55)の構成− 図３及び図４に示すように、過冷却熱交換器(55)は、前
面フレーム(41)と背面フレーム(42)との間に、伝熱プレ
ート(P1,P2,…)が複数枚積層されて熱交換器本体(5A)を
形成する構成となっている。

【００４５】伝熱プレート(P1,P2,…)は、金属製の平板
から成り、後述するように、その一部がプレス加工によ
って波板状に成形されて波形部(91)を構成している。こ
れら伝熱プレート(P1,P2,…)は、波形部(91)の形状と後
述するシール面(71)の膨出方向とが異なる２種類の伝熱
プレート、すなわち第１プレート(P1)と第２プレート(P
2)とから構成されている。そして、過冷却熱交換器(55)
は、第１プレート(P1)と第２プレート(P2)とが交互に重
ね合わされ、両プレート(P1,P2)がろう付けにより一体
的に接合されて構成されている。

【００４６】前面フレーム(41)には、配管接続部(75〜7
8)が形成されており、該配管接続部(75〜78)は、後述す
る水流入路(61)、水流出路(62)、主冷媒流入路(63a)及
び主冷媒流出路(64a)に連通して、それぞれ、水導入部
(75)、水導出部(76)、冷媒導入部(77)及び冷媒導出部(7
8)に構成されている。

【００４７】各伝熱プレート(P1,P2,…)の周縁部(72)
は、一方向へ折り曲げられており、図４に示すように、
各伝熱プレート(P1,P2,…)は周縁部(72)の折り曲げ方向
が背面フレーム(42)側となるよう重ね合わせられてい
る。そして、前方の伝熱プレート(P1,…)の周縁部(72)
の内側面と、後方の伝熱プレート(P2,…)の周縁部(72)
の外側面とが当接しており、この当接した部分がろう付
けされて互いに接合されている。

【００４８】また、各伝熱プレート(P1,P2,…)には、開
口(81,82,83a,84a)が設けられると共に、開口の周囲に
は所定の方向へ膨出したシール面(71)が設けられてお
り、各伝熱プレート(P1,P2,…)のシール面(71)がそれぞ
れ当接し、水と冷媒との混合を防止している。

【００４９】具体的には、第１プレート(P1)において、
第１開口(81)及び第２開口(82)のシール面(71)は,上記
周縁部(72)が折り曲げられている方向とは逆方向へ膨出
して形成されると共に、第３開口(83a)及び第４開口(84
a)のシール面(71)は,周縁部(72)が折り曲げられている
方向へ膨出して形成されている。一方、第２プレート(P
2)において、第１開口(81)及び第２開口(82)のシール面
(71)は,周縁部(72)が折り曲げられている方向へ膨出し
て形成されると共に、第３開口(83a)及び第４開口(84a)
のシール面(71)は,周縁部(72)が折り曲げられている方
向とは逆方向へ膨出して形成されている。そして、該第
１プレート(P1)と第２プレート(P2)とが交互に重ね合わ
せられることにより、図４に示すように、各シール面(7
1)が互いに当接し、この当接した部分がろう付けにより
接合されている。

【００５０】これによって、第１開口(81)は熱媒体流入
路である水流入路(61)に構成され、第２開口(82)は熱媒
体流出路である水流出路(62)に構成されると共に、該水
流入路(61)及び水流出路(62)は、水流路(65)のみに連通
している。一方、第３開口(83a)は主冷媒流入路(63a)に
構成され、第４開口(84a)は主冷媒流出路(64a)に構成さ
れると共に、該主冷媒流入路(63a)及び主冷媒流出路(64
a)は、主冷媒流路(66a)のみに連通して形成される。

【００５１】次に、本発明の特徴として、第１開口(81)
及び第２開口(82)は、図５及び図６に示すように、各伝
熱プレート(P1,P2)の幅方向の中央部に形成されてい
る。具体的に、上記第１開口(81)、つまり、水流入路(6
1)は、伝熱プレート(P1,P2)の下部中央よりやや右側に
位置するように形成されている。また、上記第２開口(8
2)、つまり、水流出路(62)は、伝熱プレート(P1,P2)の
上部中央よりやや左側に位置するように形成されてい
る。

【００５２】上記水流入路(61)は、該水流入路(61)から
各水流路(65)に流入した水が、水流路(65)の幅方向にほ
ぼ均一に広がって水流路(65)を流れるように配置される
一方、水流出路(62)は、水流路(65)を流れる水が該水流
路(65)から水流出路(62)に向かって水流路(65)の幅方向
からほぼ均一に集まって流出するように配置されてい
る。

【００５３】一方、上記第３開口(83a)、つまり、主冷
媒流入路(63a)は、後述する伝熱面(50)の左下隅部に形
成され、第４開口(84a)、つまり、主冷媒流出路(64a)は
後述する伝熱面(50)の右上隅部に形成されている。

【００５４】更に、上記伝熱プレート(P1,P2)は、第１
開口(81)と第２開口(82)との間が伝熱面(50)になってお
り、該伝熱面(50)には波形部(91)が形成されている。

【００５５】具体的に、上記第１プレート(P1)における
第１開口(81)と第２開口(82)の周囲には、図５に示すよ
うに、後方に折り曲げられてシール面(71)が形成される
一方、第３開口(83a)及び第４開口(84a)の周囲には、前
方に折り曲げられてシール面(71)が形成され、第１プレ
ート(P1)の前面が水流路(65)に、背面が主冷媒流路(66
a)になっている。

【００５６】更に、上記第１プレート(P1)の波形部(91)
は、正弦波状の波を形成する山部（図５における太線部
分）と谷部（図５における細線部分）とが交互に形成さ
れた波形状となっている。この波形状は、山部と谷部の
延長方向が、図５の右方向に向かうにしたがって上側に
傾斜するように成形された上方傾斜部(92a)と、下側に
傾斜するように成形された下方傾斜部(92b)とが交互に
形成されたいわゆるヘリンボーン形状となっていると同
時に、上記上方傾斜部(92a)と下方傾斜部(92b)は、山部
と谷部の配列方向が、第１プレート(P1)の長手方向（上
下方向）になるように形成されている。

【００５７】一方、上記第２プレート(P2)における第１
開口(81)と第２開口(82)の周囲には、図６に示すよう
に、前方に折り曲げられてシール面(71)が形成される一
方、第３開口(83a)及び第４開口(84a)の周囲には、後方
に折り曲げられてシール面(71)が形成され、第１プレー
ト(P1)の前面が主冷媒流路(66a)に、背面が水流路(65)
になっている。

【００５８】更に、上記第２プレート(P2)の波形部(91)
は、山部と谷部の延長方向が第１プレート(P1)のものと
異なっている。すなわち、上述した第１プレート(P1)で
は、図５に示すように、左端から上方傾斜部(92a)、下
方傾斜部(92b)の順でヘリンボーン形状が構成されてい
るのに対し、第２プレート(P2)では、図６に示すよう
に、左端から、下方傾斜部(92b)、上方傾斜部(92a)の順
でヘリンボーン形状が構成されている。

【００５９】−運転動作− 次に、空気調和装置(10)の運転動作（冷蓄熱運転動作）
について説明する。

【００６０】蓄熱槽(31)にスラリー状の氷を蓄える冷蓄
熱運転では、図１に示すように、四路切換弁(22)が実線
側に切り換えられ、蓄熱電動膨張弁(EV-3)が所定開度に
調整される一方、他の電動膨張弁(EV-1,EV-2)は閉鎖さ
れる。また、第１及び第２電磁弁(SV-1,SV-2)は開口
し、第３電磁弁(SV-3)は閉鎖している。

【００６１】この状態において、冷媒循環回路(20)で
は、圧縮機(21)から吐出された冷媒は、図１に実線矢印
で示すように、室外熱交換器(23)で外気と熱交換して凝
縮する。その後、この冷媒は、蓄熱電動膨張弁(EV-3)で
減圧した後、過冷却熱交換器(55)としての過冷却熱交換
器(55)内で水と熱交換して蒸発し、この水を過冷却状態
にまで冷却する。その後、上記冷媒はアキュムレータ(2
5)を経て圧縮機(21)に吸入される。

【００６２】また、本運転にあっては、冷媒の一部が、
蓄熱電動膨張弁(EV-3)の下流側から種氷回路(2b)に分流
し、キャピラリチューブ(CP)により減圧された後、種氷
生成器(13)で蒸発して、アキュムレータ(25)を経て圧縮
機(21)に吸入される。この種氷生成器(13)において、冷
媒は、水配管(35)を流れる水と熱交換し、種氷を水配管
(35)の内壁面に生成する。

【００６３】一方、水循環回路(30)では、ポンプ(32)を
駆動することにより、水を循環させる。図２に示すよう
に、蓄熱槽(31)から流出した水は、ポンプ(32)を経て、
予熱器(11)で加熱された後、混合器(33)で撹拌される。
その後、この水は過冷却熱交換器(55)としての過冷却熱
交換器(55)内で冷媒と熱交換して冷却され、所定の過冷
却状態になって該過冷却熱交換器(55)から流出する。そ
して、過冷却熱交換器(55)から流出した過冷却状態の水
は、種氷生成器(13)において更に冷却され、種氷を水配
管(35)の内壁面に生成する。その後、この種氷の周囲で
氷核が生成され、この氷核を含んだ過冷却水は過冷却解
消器(34)に供給される。そして、過冷却解消器(34)にお
いて、氷核と過冷却水とが撹拌され、蓄熱用のスラリー
状の氷が生成されて蓄熱槽(31)に回収貯留される。

【００６４】次に、上記過冷却熱交換器(55)内の冷媒及
び水の流れについて説明すると、先ず、冷媒は、冷媒導
入部(77)を経て、主冷媒流入路(63a)から主冷媒流路(66
a)に流入する。そして、主冷媒流路(66a)を流れて、隣
り合う水流路(65)内の水と熱交換を行って蒸発し、水を
冷却する。蒸発した冷媒は、主冷媒流出路(64a)から冷
媒導出部(78)を経て、過冷却熱交換器(55)から流出す
る。一方、水は、水導入部(75)を経て、水流入路(61)か
ら水流路(65)に流入する。そして、水流路(65)を流れ
て、隣り合う主冷媒流路(66a)内の冷媒と熱交換を行っ
て冷却され、過冷却状態となる。過冷却状態にまで冷却
された水は、水流出路(62)から水導出部(76)を経て、過
冷却熱交換器(55)から流出する。

【００６５】そして、本発明の特徴として、水流入路(6
1)と水流出路(62)とが中央部に配置されているので、水
流入路(61)から水流路(65)に流れた水は、伝熱プレート
(P1,P2)の幅方向にほぼ均一に流れる。その後、上記水
流路(65)の水は、水流出路(62)に向かって伝熱プレート
(P1,P2)の幅方向から均一に集まって流出することにな
り、この結果、図２３に示すように、水流路(65)におけ
る伝熱プレート(P1,P2)の幅方向の水温分布が均一とな
る。

【００６６】以上のようにして、プレート式熱交換器を
過冷却熱交換器(55)として利用した冷蓄熱運転が行われ
る。

【００６７】なお、本空気調和装置(10)では、上記の冷
蓄熱運転の他に、四路切換弁(22)や各電磁弁(SV-1,SV-
2,SV-3)等を切り換えることによって、蓄熱槽(31)内に
貯留された氷の冷熱を利用した室内冷房運転が可能にな
っている。また、冷媒循環回路(20)のみを利用して室内
の空調を行う通常冷房運転や通常暖房運転も可能であ
る。

【００６８】−実施形態１の効果− 本実施形態１によれば、過冷却熱交換器(55)の各伝熱プ
レート(P1,P2)において、第１開口(81)及び第２開口(8
2)を伝熱プレート(P1,P2)の幅方向の中央部に形成し
て、水流路(65)の中央部に水流入口及び水流出口を形成
するようにしたために、水流路(65)の幅方向の各部分に
おいて、水を水流入路(61)から水流出路(62)へ向かう方
向へ流すことができ、水流路(65)の幅方向における水の
偏流を低減することができる。この結果、水の温度分布
の不均一を是正することができ、熱媒体の過冷却状態を
安定化させることができる。従って、過冷却水を生成す
る場合には、温度衝撃による過冷却の解消を防止するこ
とができる一方、過冷却温度を低くすることができ、氷
の生成効率の向上を図ることができる。

【００６９】

【発明の実施の形態２】本実施形態２は、図８及び図９
に示すように、上記実施形態１が伝熱面(50)を伝熱プレ
ート(P1,P2)のほぼ全体に形成したのに代わり、水流路
(65)に出口側閉塞部(74)を形成したものである。

【００７０】つまり、第１プレート(P1)における、第４
開口(84a)の周辺部には出口側閉塞面(74')が形成されて
いる。該出口側閉塞面(74')は、伝熱面(50)の幅が第４
開口(84a)に向かって狭くなるよう、ほぼ逆三角形状に
形成されると同時に、前方に膨出して形成されている。

【００７１】一方、第２プレート(P2)における、第４開
口(84a)の周辺部には出口側閉塞面(74')が形成されてい
る。該出口側閉塞面(74')は、伝熱面(50)の幅が第４開
口(84a)に向かって狭くなるよう、ほぼ逆三角形状に形
成されると同時に、後方に膨出して形成されている。

【００７２】そして、各伝熱プレート(P1,P2)が重ね合
わせられて、隣接する伝熱プレート(P1,P2)の出口側閉
塞面(74')同士が当接し、両出口側閉塞面(74')をろう付
けにより接合し、水流路(65)において水が流通しない出
口側閉塞部(74)が形成される。

【００７３】従って、本実施形態における過冷却熱交換
器(55)においては、水流入路(61)から水流路(65)に流入
した水は、水流出路(62)に向かって流れることになる
が、出口側閉塞部(74)によって水流路(65)の幅が狭くな
るので、第４開口(84a)の近傍で水が淀むことなくほぼ
均一な流速で流れて、冷媒と熱交換することになる。

【００７４】その他の構成及び作用は、実施形態１と同
様である。

【００７５】−実施形態２の効果− 本実施形態２によれば、水流路(65)における主冷媒流出
路(64a)の周辺部に出口側閉塞部(74)を設けたために、
従来のような死水域を確実に防止することができる。こ
の結果、より水の温度分布の不均一を是正することがで
きると共に、死水域に滞留した水が冷却されて水流路(6
5)内で凍結してしまうのを防ぐことができ、熱媒体の過
冷却状態を安定化させることができる。

【００７６】

【発明の実施の形態３】本実施形態３は、図１０及び図
１１に示すように、上記実施形態２が水流路(65)に出口
側閉塞面部(74)を形成しているのに加えて、入口側閉塞
部(73)を形成したものである。

【００７７】つまり、第１プレート(P1)において、第４
開口(84a)の周辺部には、実施形態２と同様の出口側閉
塞面(74')が形成されると同時に、第３開口(83a)の周辺
部には、入口側閉塞面(73')が形成されている。該入口
側閉塞面(73')は、伝熱面(50)の幅が第３開口(83a)に向
かって狭くなるよう、ほぼ三角形状に形成されると同時
に、前方に膨出して形成されている。

【００７８】一方、第２プレート(P2)において、第４開
口(84a)の周辺部には実施形態２と同様の出口側閉塞面
(74')が形成されると同時に、第３開口(83a)の周辺部に
は、入口側閉塞面(73')が形成されている。該入口側閉
塞面(73')は、伝熱面(50)の幅が第３開口(83a)に向かっ
て狭くなるよう、ほぼ三角形状に形成されると同時に、
後方に膨出して形成されている。

【００７９】そして、各伝熱プレート(P1,P2)が重ね合
わせられて、隣接する伝熱プレート(P1,P2)の両閉塞面
(73,74)が当接し、両閉塞面(73,74)をろう付けにより接
合し、水流路(65)において水が流通しない入口側閉塞部
(73)及び出口側閉塞部(74)が形成される。

【００８０】従って、本実施形態における過冷却熱交換
器(55)においては、水流入路(61)から水流路(65)に流入
した水は、水流出路(62)に向かって流れることになる
が、入口側閉塞面(73')及び出口側閉塞部(74)によって
水流路(65)の幅が該水流路(65)全体に亘って等しくなる
ため、第３開口(83a)及び第４開口(84a)の近傍で水が淀
むことなくほぼ均一な流速で流れて、冷媒と熱交換する
ことになる。

【００８１】その他の構成及び作用は、実施形態１と同
様である。

【００８２】尚、本実施形態の第１プレート(P1)及び第
２プレート(P2)における波形部(91)は、それぞれ図１０
及び図１１に示すように形成したが、これらをそれぞれ
図１２及び図１３に示すように、上方傾斜部と下方傾斜
部を、山部と谷部の配列方向が、各伝熱プレート(P1,P
2)の長手方向（上下方向）から一定角度傾くよう形成し
てもよい。

【００８３】−実施形態３の効果− 本実施形態３によれば、水流路(65)における主冷媒流入
路(63a)及び主冷媒流出路(64a)の周辺部双方に、それぞ
れ入口側閉塞部(73)及び出口側閉塞部(74)を設けたため
に、従来のような死水域を確実に防止することができ
る。この結果、より水の温度分布の不均一を是正するこ
とができると共に、死水域に滞留した水が冷却されて水
流路(65)内で凍結してしまうのを防ぐことができ、熱媒
体の過冷却状態を安定化させることができる。

【００８４】

【発明の実施の形態４】本実施形態４は、図１４及び図
１５に示すように、上記実施形態１が第３開口(83a)、
つまり、主冷媒流入路(63a)を伝熱面(50)の左下隅部に
形成したのに代わり、伝熱面(50)の下部中央に形成する
と同時に、実施形態１が第１開口(81)、つまり、水流入
路(61)を伝熱プレート(P1,P2)の下部中央よりやや右寄
りに形成したのに代わり、伝熱プレート(P1,P2)の下部
中央に形成したものである。

【００８５】そして、主冷媒流入路(63a)が中央部に配
置されているので、主冷媒流入路(63a)から主冷媒流路
(66a)に流れた冷媒は、伝熱プレート(P1,P2)の幅方向に
ほぼ均一に流れる。その後、冷媒は水流路(65)を流れる
水と熱交換して蒸発し、蒸発した冷媒は主冷媒流出路(6
4a)から流出する。このとき、主冷媒流出路(64a)周辺の
主冷媒流路(66a)では、冷媒はガス状態であるため、冷
媒の流れは主冷媒流出路(64a)の位置にはあまり影響さ
れない。つまり、主冷媒流出路(64a)が主冷媒流路(66a)
の隅部に設けられていても、冷媒偏流の原因とはならな
い。一方、水流路(65)を流れる水は、実施形態１と同様
に、幅方向においてほぼ均一な流速で流れて、主冷媒流
路(66a)の冷媒と熱交換する。この結果、水流路(65)に
おける伝熱プレート(P1,P2)の幅方向の水温分布が均一
となる。

【００８６】その他の構成及び作用は、実施形態１と同
様である。

【００８７】−実施形態４の効果− 本実施形態４によれば、各伝熱プレート(P1,P2)におい
て、第３開口(83a)を伝熱プレート(P1,P2)の幅方向の中
央部に形成して、主冷媒流路(66a)の中央部に主冷媒流
入路(63a)を形成するようにしているため、液冷媒の状
態で流入した冷媒を、中央部から冷媒流路の幅方向へ均
一に広がって流すことができ、媒流路の幅方向における
冷媒の偏流を低減することができる。更には、実施形態
１と同様に、水流路(65)の中央部に水流入路(61)及び水
流出路(62)を形成するようにしているため、水流路(65)
の幅方向における水の偏流を低減することができる。こ
れにより、伝熱プレート(P1,P2)の幅方向における各部
分での水と冷媒の熱交換量を均一にすることができ、こ
の結果、水の温度分布の不均一を是正することができ、
熱媒体の過冷却状態を安定化させることができる。従っ
て、過冷却水を生成する場合には、温度衝撃による過冷
却の解消を防止することができる一方、過冷却温度を低
くすることができ、氷の生成効率の向上を図ることがで
きる。

【００８８】

【発明の実施の形態５】本実施形態５は、図１６及び図
１７に示すように、上記実施形態４が伝熱面(50)を伝熱
プレート(P1,P2)のほぼ全体に形成したのに代わり、水
流路(65)に出口側閉塞部(74)を形成したものである。

【００８９】つまり、第１プレート(P1)における、第４
開口(84a)の周辺部には出口側閉塞面(74')が形成されて
いる。該出口側閉塞面(74')は、上記伝熱面(50)の幅が
第４開口(84a)に向かって狭くなるよう、ほぼ逆三角形
状に形成されると同時に、前方に膨出して形成されてい
る。

【００９０】一方、第２プレート(P2)における、第４開
口(84a)の周辺部には出口側閉塞面(74')が形成されてい
る。該出口側閉塞面(74')は、上記伝熱面(50)の幅が第
４開口(84a)に向かって狭くなるよう、ほぼ逆三角形状
に形成されると同時に、後方に膨出して形成されてい
る。

【００９１】そして、各伝熱プレート(P1,P2)が重ね合
わせられて、隣接する伝熱プレート(P1,P2)の出口側閉
塞面(74')同士が当接し、両出口側閉塞面(74')をろう付
けにより接合し、水流路(65)において水が流通しない出
口側閉塞部(74)が形成される。

【００９２】従って、本実施形態における過冷却熱交換
器(55)においては、水流入路(61)から水流路(65)に流入
した水は、水流出路(62)に向かって流れることになる
が、出口側閉塞部(74)によって水流路(65)の幅が狭くな
るので、第４開口(84a)の近傍で水が淀むことなくほぼ
均一な流速で流れて、冷媒と熱交換することになる。

【００９３】その他の構成及び作用は、実施形態４と同
様である。

【００９４】−実施形態５の効果− 本実施形態５によれば、実施形態４の効果に加えて、水
流路(65)における主冷媒流出路(64a)の周辺部に出口側
閉塞部(74)を設けたために、従来のような死水域を確実
に防止することができる。この結果、より水の温度分布
の不均一を是正することができると共に、死水域に滞留
した水が冷却されて水流路(65)内で凍結してしまうのを
防ぐことができ、熱媒体の過冷却状態を安定化させるこ
とができる。

【００９５】

【発明の実施の形態６】本実施形態６は、過冷却熱交換
器(55)において、一つの水流路(65)に対して、２つの冷
媒流路を設けることにより、実施形態１における予熱器
(11)及び混合器(33)を、過冷却熱交換器(55)と一体に構
成するものである。

【００９６】−過冷却熱交換器(55)の構成− 先ず、伝熱プレート(P1,P2)を重ね合わせ、ろう付けに
より接合して形成する点は上記実施形態１と同様であ
る。そして、水流路(65)、主冷媒流路(66a)及び副冷媒
流出路(64b)が形成されると同時に、第１開口(81)及び
第２開口(82)によって、水流路(65)に連通する水流入路
(61)及び水流出路(62)がそれぞれ形成され、第３開口(8
3a)及び第４開口(84a)によって、主冷媒流路(66a)に連
通する主冷媒流入路(63a)及び主冷媒流出路(64a)がそれ
ぞれ形成され、第５開口(83b)及び第６開口(84b)によっ
て、副冷媒流路(66b)に連通する副冷媒流入路(63b)及び
副冷媒流出路(64b)がそれぞれ形成されている。

【００９７】次に、本発明の特徴として、第１開口(81)
及び第２開口(82)は、図１８及び図１９に示すように、
各伝熱プレート(P1,P2)の幅方向の中央部に形成されて
いる。具体的に、上記第１開口(81)、つまり、水流入路
(61)は、伝熱プレート(P1,P2)の下部中央よりやや右側
に位置するよう形成されている。また、上記第２開口(8
2)、つまり、水流出路(62)は、伝熱プレート(P1,P2)の
上部中央よりやや左側に位置するように形成されてい
る。

【００９８】上記水流入路(61)は、該水流入路(61)から
各水流路(65)に流入した水が、水流路(65)の幅方向にほ
ぼ均一に広がって水流路(65)を流れるように配置される
一方、水流出路(62)は、水流路(65)を流れる水が該水流
路(65)から水流出路(62)に向かって水流路(65)の幅方向
からほぼ均一に集まって流れるように配置されている。

【００９９】一方、上記伝熱プレート(P1,P2)は、第１
開口(81)と第２開口(82)との間が伝熱面(51,52)になっ
ており、該伝熱面(51,52)は、後述する仕切部(67)によ
り、第１開口(81)から第２開口(82)へ向かって順に、予
熱伝熱面(52)と過冷却伝熱面(51)とに区画形成されると
共に、両伝熱面(51,52)には波形部(91)が形成されてい
る。

【０１００】更に、第３開口(83a)、つまり、主冷媒流
入路(63a)は、過冷却伝熱面(51)の左下隅部に形成さ
れ、第４開口(84a)、つまり、主冷媒流出路(64a)は、過
冷却伝熱面(51)の右上隅部に形成され、第５開口(83
b)、つまり、副冷媒流入路(63b)は、予熱伝熱面(52)の
左下隅部に形成され、第６開口(84b)、つまり、副冷媒
流出路(64b)は、予熱伝熱面(52)の右上隅部に形成され
ている。

【０１０１】具体的に、上記第１プレート(P1)における
第１開口(81)と第２開口(82)の周囲には、図１８に示す
ように、後方に折り曲げられてシール面(71)が形成され
る一方、第３開口(83a)及び第４開口(84a)の周囲には、
前方に折り曲げられてシール面(71)が形成され、更に
は、後方へ膨出して仕切面(67')が形成されて、第１プ
レート(P1)の前面が水流路(65)に、背面が主冷媒流路(6
6a)及び副冷媒流路(66b)になっている。

【０１０２】上記第１プレート(P1)の波形部(91)の形状
は、予熱伝熱面(52)と過冷却伝熱面(51)とで異なってお
り、予熱伝熱面(52)における波形状は、実施形態１の第
１プレート(P1)と同様のヘリンボーン形状に形成される
一方、過冷却伝熱面(51)における波形状は、該過冷却伝
熱面(51)の上部(51a)と下部(51b)とで異なっている。

【０１０３】つまり、下部(51b)における波形状は、実
施形態１の第１プレート(P1)と同様のヘリンボーン形状
に形成される一方、上部(51a)における波形状は、正弦
波状の波を形成する山部（図１８における太線部分）と
谷部（図１８における細線部分）とが交互に形成される
と同時に、該山部と谷部の延長方向が、過冷却伝熱面(5
1)の長手方向と略平行となるよう形成され、更に下部(5
1b)と上部(51a)との境界部では、山部同士及び谷部同士
が連続するように形成されている。

【０１０４】一方、第１プレート(P1)における第４開口
(84a)の周辺部には、出口側閉塞面(74')が形成されてい
る。該出口側閉塞面(74')は、上記過冷却伝熱面(51)の
幅が第４開口(84a)に向かって狭くなるよう、ほぼ逆三
角形状に形成されると同時に、前方に膨出して形成され
ている。

【０１０５】上記第２プレート(P2)の波形部(91)の形状
は、予熱伝熱面(52)と過冷却伝熱面(51)とで異なってお
り、予熱伝熱面(52)における波形状は、実施形態１の第
２プレート(P2)と同様のヘリンボーン形状に形成される
一方、過冷却伝熱面(51)における波形状は、該過冷却面
の上部(51a)と下部(51b)とで異なっている。

【０１０６】つまり、下部(51b)における波形状は、実
施形態１の第２プレート(P2)と同様のヘリンボーン形状
に形成される一方、上部(51a)における波形状は、正弦
波状の波を形成する山部（図１９における太線部分）と
谷部（図１９における細線部分）とが交互に形成される
と同時に、該山部と谷部の延長方向が、過冷却伝熱面(5
1)の長手方向と略平行となるよう形成され、更に下部(5
1b)と上部(51a)との境界部では、山部同士及び谷部同士
が連続するように形成されている。

【０１０７】一方、第２プレート(P2)における第４開口
(84a)の周辺部には、出口側閉塞面(74')が形成されてい
る。該出口側閉塞面(74')は、上記過冷却伝熱面(51)の
幅が第４開口(84a)に向かって狭くなるよう、ほぼ逆三
角形状に形成されると同時に、後方に膨出して形成され
ている。

【０１０８】そして、各伝熱プレート(P1,P2)が重ね合
わせられて、隣接する伝熱プレート(P1,P2)の出口側閉
塞面(74')同士が当接し、両出口側閉塞面(74')をろう付
けにより接合し、水流路(65)において水が流通しない出
口側閉塞部(74)が形成されると同時に、隣接する伝熱プ
レート(P1,P2)の仕切面(67')同士が当接し、両仕切面(6
7')をろう付けにより接合し、仕切部(67)を形成するこ
とにより、主冷媒流路(66a)と副冷媒流路(66b)とを区画
形成している。

【０１０９】−空気調和装置(10)の構成− 本実施形態６記載の空気調和装置(10)は、実施形態１の
空気調和装置(10)とほぼ同様に構成されているが、以下
の点が異なっている。

【０１１０】つまり、冷媒循環回路(20)において、予熱
器(11)に換えて本実施形態の過冷却熱交換器(55)の副冷
媒流路(66b)が接続されると共に、副冷媒流出路(64b)が
蓄熱電動膨張弁(EV-3)を介して主冷媒流入路(63a)に接
続されており、更には、蓄熱電動膨張弁(EV-3)と主冷媒
流入路(63a)との間には、種氷回路(2b)の一端が接続さ
れている。また、水循環回路(30)において、予熱器(1
1)、混合器(33)が省略されている。

【０１１１】−運転動作− 本実施形態における空気調和装置(10)の運転時の動作
は、実施形態１と同様である。

【０１１２】次に、過冷却熱交換器(55)内の冷媒及び水
の流れについて説明すると、冷媒循環回路(20)からの高
温の液冷媒は、副冷媒流入路(63b)から副冷媒流路(66b)
に流入する。そして、副冷媒流路(66b)を流れて、隣り
合う水流路(65)内の水と熱交換を行って、水を加熱す
る。その後、冷媒は、副冷媒流出路(64b)から流出す
る。また、冷媒循環回路(20)の蓄熱電動膨張弁(EV-3)に
より減圧された低圧の液冷媒は、主冷媒流入路(63a)か
ら主冷媒流路(66a)に流入する。そして、主冷媒流路(66
a)を流れて、隣り合う水流路(65)内の水と熱交換を行っ
て蒸発して水を冷却し、その後、冷媒は主冷媒流出路(6
4a)から流出する。

【０１１３】一方、水循環回路(30)からの水は、水流入
路(61)から水流路(65)に流入する。そして、水流路(65)
を流れて、隣り合う副冷媒流路(66b)の冷媒と熱交換し
て加熱されると同時に、予熱伝熱面(52)の波形部(91)に
より水の流れが乱されることにより撹拌されて、水に含
まれる氷が融解された後、隣り合う主冷媒流路(66a)の
冷媒と熱交換して冷却され、過冷却状態となる。過冷却
状態にまで冷却された水は、水流出路(62)から流出す
る。

【０１１４】そして、本発明の特徴として、水流入路(6
1)と水流出路(62)とが中央部に配置されているので、水
流入路(61)から水流路(65)に流れた水は、伝熱プレート
(P1,P2)の幅方向にほぼ均一に流れ、その後、上記水流
路(65)の水は、水流出路(62)に向かって伝熱プレート(P
1,P2)の幅方向から均一に集まって流れることができ
る。また、出口側閉塞部(74)によって水流路(65)の幅が
狭くなるので、第４開口(84a)の近傍で水が淀むことな
くほぼ均一な流速で流れて、冷媒と熱交換することにな
る。この結果、水流路(65)における伝熱プレート(P1,P
2)の幅方向の水温分布が均一となる。

【０１１５】以上のようにして、プレート式熱交換器を
過冷却熱交換器(55)として利用した冷蓄熱運転が行われ
る。

【０１１６】−実施形態６の効果− 本実施形態６によれば、実施形態３の効果に加えて、予
熱器(11)、混合器(33)及び過冷却熱交換器(55)を、一つ
のプレート式熱交換器を用いて一体に構成したため、機
器を小型化することができると同時に、組立工程を簡略
化することができる。

【０１１７】また、伝熱プレート(P1,P2)の過冷却伝熱
面(51)を構成する波形部(91)の形状を、過冷却伝熱面(5
1)の上部(51a)と下部(51b)において異なったものとして
いる。これにより、過冷却伝熱面(51)の下部(51b)によ
り形成される主冷媒流路(66a)及び水流路(65)（水流路
(65)の上流側に対）においては、この主冷媒流路(66a)
及び水流路(65)を流れる流体の乱れを大きくすることが
できる一方、過冷却伝熱面(51)の上部(51a)により形成
される主冷媒流路(66a)及び水流路(65)（水流路(65)の
下流側に対応）においては、この主冷媒流路(66a)及び
水流路(65)を流れる流体の乱れを小さくすることができ
る。従って、水流路(65)の上流側では水と冷媒の熱交換
量が増大し、水を急激に冷却することができる一方、水
が冷却されて過冷却状態になっている水流路(65)の下流
側においては、水の流れの乱れを小さくすることができ
る。

【０１１８】この結果、水流路(65)の下流側において、
流れの乱れによって過冷却が解消して氷が生成するのを
防ぐことができ、水の過冷却状態を安定化させることが
できると同時に、水流路(65)の下流側における水の温度
変化が緩やかになり、水温の制御が容易になる。

【０１１９】

【発明の実施の形態７】本実施形態７は、図２０及び図
２１に示すように、上記実施形態６が、第３開口(83
a)、つまり、主冷媒流入口を、過冷却伝熱面(51)の左下
隅部に形成したのに代わり、過冷却伝熱面(51)の下部中
央に設けるというものである。

【０１２０】−運転動作− そして、本発明の特徴として、主冷媒流入路(63a)が中
央部に配置されているので、主冷媒流入路(63a)から主
冷媒流路(66a)に流れた冷媒は、伝熱プレート(P1,P2)の
幅方向にほぼ均一に流れる。その後、冷媒は水流路(65)
を流れる水と熱交換して蒸発し、蒸発した冷媒は主冷媒
流出路(64a)から流出する。このとき、主冷媒流出路(64
a)周辺の主冷媒流路(66a)では、冷媒はガス状態である
ため、冷媒の流れは主冷媒流出路(64a)の位置にはあま
り影響されない。つまり、主冷媒流出路(64a)が冷媒流
路の隅部に設けられていても、冷媒偏流の原因とはなら
ない。一方、水流路(65)を流れる水は、実施形態６と同
様に、幅方向においてほぼ均一な流速で流れて、冷媒流
路の冷媒と熱交換する。この結果、水流路(65)における
伝熱プレート(P1,P2)の幅方向の水温分布が均一とな
る。

【０１２１】その他の構成及び作用は、実施形態６と同
様である。

【０１２２】−実施形態７の効果− 本実施形態によれば、実施形態６で得られる効果に加え
て実施形態４で得られる効果がともに得られる。

【０１２３】つまり、水流路(65)を流れる水及び主冷媒
流路(66a)を流れる冷媒の偏流をなくすことにより、水
の温度分布の不均一を是正することができ、熱媒体の過
冷却状態を安定化させることができる。従って、過冷却
水を生成する場合には、温度衝撃による過冷却の解消を
防止することができる一方、過冷却温度を低くすること
ができ、氷の生成効率の向上を図ることができる。

【０１２４】

【発明のその他の実施の形態】尚、上記実施形態１〜７
において、各伝熱プレート(P1,P2)をろう付けにより一
体に接合してプレート熱交換器を構成したが、溶接によ
り接合するものや、ガスケットによりシールするものと
してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】ダイナミック式の氷蓄熱式空気調和装置の冷媒
循環回路図及び水循環回路図である。

【図２】ダイナミック式の氷蓄熱式空気調和装置の水循
環回路図である。

【図３】本発明に係るプレート熱交換器の斜視図であ
る。

【図４】本発明に係るプレート熱交換器の A-A 断面図
である。

【図５】実施形態１における第１プレートの正面図であ
る。

【図６】実施形態１における第２プレートの正面図であ
る。

【図７】実施形態１における第１プレートの B-B 断面
図である。

【図８】実施形態２における第１プレートの正面図であ
る。

【図９】実施形態２における第２プレートの正面図であ
る。

【図１０】実施形態３における第１プレートの正面図で
ある。

【図１１】実施形態３における第２プレートの正面図で
ある。

【図１２】実施形態３の変形例における第１プレートの
正面図である。

【図１３】実施形態３の変形例における第２プレートの
正面図である。

【図１４】実施形態４における第１プレートの正面図で
ある。

【図１５】実施形態４における第２プレートの正面図で
ある。

【図１６】実施形態５における第１プレートの正面図で
ある。

【図１７】実施形態５における第２プレートの正面図で
ある。

【図１８】実施形態６における第１プレートの正面図で
ある。

【図１９】実施形態６における第２プレートの正面図で
ある。

【図２０】実施形態７における第１プレートの正面図で
ある。

【図２１】実施形態７における第２プレートの正面図で
ある。

【図２２】従来のプレート式熱交換器における水の等温
線図である。

【図２３】本発明のプレート式熱交換器における水の等
温線図である。

【図２４】従来のプレート式熱交換器の分解斜視図であ
る。

【符号の説明】

(P1) 第１プレート (P2) 第２プレート (5A) 熱交換器本体 (61) 水流入路（熱媒体流入路） (62) 水流出路（熱媒体流出路） (63a) 主冷媒流入路 (63b) 副冷媒流入路 (64a) 主冷媒流出路 (64b) 副冷媒流出路 (65) 水流路 （熱媒体流路） (66a) 主冷媒流路 (66b) 副冷媒流路 (73) 入口側閉塞部 (74) 出口側閉塞部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−2052（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−115442（ＪＰ，Ａ) 特公 昭50−22503（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F28F 3/08 301 F24F 5/00 102 F25C 1/00 F28D 9/02

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 積層された複数の伝熱プレート(P1,P2,
   …)間に、熱媒体が流れる熱媒体流路(65)と、冷媒が流
   れる主冷媒流路(66a)とが交互に形成されて、 熱媒体と冷媒とが熱交換を行うように熱交換器本体(5A)
   が構成され、 上記熱交換器本体(5A)には、 各伝熱プレート(P1,P2,…)を貫通し且つ熱媒体流路(65)
   に連通する熱媒体流入路(61)と熱媒体流出路(62)とが、
   伝熱プレート(P1,P2,…)の長手方向の両端部であって且
   つ伝熱プレート(P1,P2,…)の幅方向の中央部に位置して
   形成されると共に、 各伝熱プレート(P1,P2,…)を貫通し且つ主冷媒流路(66
   a)に連通する主冷媒流入路(63a)と主冷媒流出路(64a)と
   が、主冷媒流路(66a)における冷媒の流通方向の両端部
   であって且つ上記熱媒体流入路(61)及び熱媒体流出路(6
   2)よりも伝熱プレート(P1,P2,…)の長手方向の中央寄り
   に位置して形成されていることを特徴とするプレート式
   熱交換器。
2. 【請求項２】 積層された複数の伝熱プレート(P1,P2,
   …)間に、熱媒体が流れる熱媒体流路(65)と、冷媒が流
   れる冷媒流路とが交互に形成されて、熱媒体と冷媒とが
   熱交換を行うように熱交換器本体(5A)が構成され、 上記冷媒流路は、熱媒体流路(65)における熱媒体の上流
   側と下流側とに対応して、順に副冷媒流路(66b)と主冷
   媒流路(66a)とに区画形成され、 上記熱交換器本体(5A)には、各伝熱プレート(P1,P2,…)
   を貫通し且つ主冷媒流路(66a)に連通する主冷媒流入路
   (63a)と主冷媒流出路(64a)とが、主冷媒流路(66a)にお
   ける冷媒の流れ方向の両端部に位置して形成され、 上記熱交換器本体(5A)には、各伝熱プレート(P1,P2,…)
   を貫通し且つ副冷媒回路に連通する副冷媒流入路(63b)
   と副冷媒流出路(64b)とが、副冷媒流路(66b)における冷
   媒の流れ方向の両端部に位置して形成される一方、 上記熱交換器本体(5A)には、各伝熱プレート(P1,P2,…)
   を貫通し且つ熱媒体流路(65)に連通する熱媒体流入路(6
   1)と熱媒体流出路(62)とが、伝熱プレート(P1, P2,…)の
   長手方向の両端部であって且つ伝熱プレート(P1,P2,…)
   の幅方向の中央部に位置して形成されていることを特徴
   とするプレート式熱交換器。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載のプレート式熱交換
   器において、 主冷媒流入路(63a)は、伝熱プレート(P1,P2,…)の幅方
   向における中央部に設けられていることを特徴とするプ
   レート式熱交換器。
4. 【請求項４】 請求項１又は２記載のプレート式熱交換
   器において、 熱媒体流路(65)には、該熱媒体流路(65)の幅が熱媒体流
   出路(62)に向かって狭くなるように熱媒体の流通を阻止
   する出口側閉塞部(74)が、主冷媒流出路(64a)の周辺部
   に対応して形成されていることを特徴とするプレート式
   熱交換器。
5. 【請求項５】 請求項４記載のプレート式熱交換器にお
   いて、 熱媒体流路(65)には、該熱媒体流路(65)の幅が熱媒体流
   入路(61)に向かって狭くなるように熱媒体の流通を阻止
   する入口側閉塞部(73)が、主冷媒流入路(63a)の周辺部
   に対応して形成されていることを特徴とするプレート式
   熱交換器。
6. 【請求項６】 請求項３記載のプレート式熱交換器にお
   いて、 熱媒体流路(65)には、該熱媒体流路(65)の幅が熱媒体流
   出路(62)に向かって狭くなるように熱媒体の流通を阻止
   する出口側閉塞部(74)が、主冷媒流出路(64a)の周辺部
   に対応して形成されていることを特徴とするプレート式
   熱交換器。