【発明の詳細な説明】
発明の名称
改良型板形熱交換器
技術分野
この発明は、改良型板形熱交換器、特に、冷凍機構における蒸発器として使用
される改良型熱交換器に関する。
背景技術
板形熱交換器は、冷凍機構において使用するために開発され、そして、水等の
熱交換液体から冷媒への熱の移動において極めて効果的且つ効率的である。この
ような熱交換器は、スタンピングによって、一連の山および谷が形成された複数
個の金属板の集合体からなっている。集合体において、山および谷は、冷媒およ
び熱交換液体のための通路を構成する。冷媒および熱交換液体は、熱交換器の中
を、各金属板のそれぞれ反対側を通って流れる。冷媒用入口および熱交換液体用
出口は、熱交換器の一方端に位置し、そして、対応する冷媒用出口および熱交換
液体用入口は、熱交換器の他方端に位置している。
板形熱交換器が冷凍機構における蒸発器として用いられるとき、熱交換器内お
よび金属板の間の多数の通路内に、冷媒を均一に分配することが困難である。一
般的に、冷媒は、熱交換器に送られる直前に、膨張弁または冷媒減圧装置によっ
て、拡散される。しかしながら、熱交換器に送られる拡散された冷媒においては
、液体冷媒とガス状冷媒とが不均一に混合する。膨張装置または減圧装置を通る
液体冷媒は、膨張または減圧段階において、その一部がガス状になる。ガス状の
冷媒の量は、膨張装置に送られる前の液体冷媒の温度
、および、膨張または減圧の程度による。５０：１の膨張率によって、膨張また
は減圧段階において２％以下またはそれより多い液体がガス状化することがわか
っている。ガス状冷媒は、液体冷媒およびガス状冷媒の混合によって占められる
容積の５０％以上を占めることができるので、そして、液体冷媒およびガス状冷
媒は異なる密度を有しており、異なるフローパターンを生じるので、熱交換板の
金属板の間に構成される通路のうちの一部の通路は、他の通路よりも液体冷媒を
多く受け入れることになる。その結果、冷媒用通路を通って流れる液体冷媒およ
びガス状冷媒の相対的な量に不均一を生じて、出口におけるガス状冷媒の温度に
変化が生じる。従って、熱交換器の液体用通路を通って流れる熱交換液体の温度
は、ある通路では、他の通路よりも低くなる。
板形熱交換器が使用されるほとんどの装置において、冷媒を膨張させるときに
、ガス状化が部分的に生じた不均一な冷媒によって、その供給が不均一になり、
その結果、機構中の各通路の間において、不均一な作動が生じる。このことは、
熱交換器から所要の性能を引き出すために、熱交換器のある部分では、他の部分
よりも大きな負荷がかかり、そして、最大能力が低下することを意味する。
使用される熱交換液体は通常水であるので、ある通路を構成する板が、他より
も多くの液体冷媒と接触するとき、その通路を流れる水は凍結する傾向がある。
これによって、他の熱交換液体の回路は流れているのに、一部の熱交換液体の回
路は凍結して、能率を更に低下させ、熱交換器が機能しなくなる可能性がある。
従って、上述した問題点を克服して、板形熱交換器の板の間の通路を流れる冷
媒の流れを均一にすることが望まれる。
更に、板形熱交換器の冷媒用通路を通る液体冷媒の均一な分配を提供すること
が望まれる。
更に、相対的に簡単且つ経済的な液体冷媒分配を提供することが
望まれる。
発明の開示
この発明の特徴の１つに従って、下記からなることを特徴とする、板型熱交換
器が提供される：
複数個の板の集合体、前記複数個の板は、冷媒が流れる冷媒用通路および熱交
換液体が流れる熱交換液体用通路を分離し、そして、境界を仕切っている、
前記冷媒用通路と連絡する冷媒用入口、
前記熱交換液体用通路と連絡する熱交換液体用入口、
冷媒用出口および熱交換液体用出口、
前記冷媒用入口に連結した冷媒分配手段、および、
前記冷媒用通路の各々に冷媒を誘導し、そして、流れを規制するための流れ制
御手段。
この発明の１つにおいて、冷媒分配手段は、冷媒用入口に配置された管からな
っており、管は、冷媒を各冷媒用通路に導くように配列された一連のオリフィス
を構成する複数個の孔を有している。孔の数および大きさは、板の大きさ、熱交
換器を構成する板の数、熱交換器の容量、使用される冷媒のタイプおよび冷媒お
よび機構の圧力、および、他の操作パラメータに従って決定される。孔の数は、
冷媒用通路の数と一致するのが望ましいけれども、孔の数は、必ずしも冷媒用通
路の数と一致する必要はない。個々のオリフィスの大きさは、管に沿って減少す
る冷媒の圧力を考慮して変更できる。更に、オリフィスの大きさは、設計および
他の操作パラメータに従って、熱交換器の容量を変えるために変化させることが
できる。
この発明の１つの実施態様において、孔またはオリフィス、または、他の開口
を有する管が、膨張装置または減圧手段として使用され、その結果、外部膨張弁
または他の膨張手段または減圧手段を使
用しなくてもよくなる。この装置においては、孔またはオリフィスの大きさは、
管の入口から次第に増大して、各冷媒用通路に液体を均一に分配する。
この発明の他の１つの実施態様において、孔、オリフィスまたは他の開口を有
する管が、外部膨張弁または他の膨張または減圧手段と共に、部分膨張装置また
は減圧装置として使用されている。この装置においては、外部において一部の膨
張または減圧が行われ、次いで、冷媒分配手段において、液体冷媒の最終的な膨
張または減圧が行われる。
この発明の更に他の１つの実施態様において、冷媒分配手段と共に、補助的な
外部膨張弁または他の膨張または減圧手段が使用される。この装置においては、
第２冷媒分配器が、第１冷媒分配器と並行に設けられている。第１冷媒分配器を
介して膨張した後の冷媒の温度は、冷媒用出口の温度および／または圧力、熱交
換液体用入口および出口の温度および／または圧力、および、大気の温度と共に
モニターされ、そして、外部膨張弁が選択的に操作されて、予め設定された温度
および／または圧力パラメータを維持する。この実施態様において、第２冷媒分
配器に設けられた孔は相対的に大きく、通路に相対的に低圧の冷媒が分配するこ
とができる。
この発明の更に別の特徴は、冷媒用入口と冷媒用通路との連絡を部分的に閉鎖
する部分閉鎖手段を設けていることにある。閉鎖手段における開口または孔は、
液体冷媒を予め設定された方向、望ましくは冷媒用通路の中央方向に誘導する働
きを有している。この発明の１つの実施態様では、閉鎖手段は冷媒分配手段を構
成し、他の実施態様では、閉鎖手段は冷媒分配手段と共に作動するように設定さ
れている。好ましい実施態様においては、閉鎖手段は、冷媒用通路を仕切ってい
る各対の板の間の冷媒用入口の回りに配置されている一般にＣ型ワイヤ部材から
なっている。
この発明の理解をより容易にするために、図面を参照してこの発明の実施態様
を説明する。
図面の簡単な説明
第１図は、冷媒がその中を通る通路を示す、従来の板形熱交換器の概略部分説
明図である、
第２図は、熱交換液の通路を示す以外は、第１図と同じ説明図である、
第３図は、本発明の第１実施態様を示す、板形熱交換器の概略部分説明図であ
る、
第４図は、第３図の板形熱交換器の基部の部分拡大図である、
第５図は、第４図の５−５線に沿った断面図である、
第６図は、第３図の板形熱交換器に一部変更が施された本発明の第２実施態様
の板形熱交換器を概略示す部分拡大図である、
第７図は、第６図の板形熱交換器を説明する断面図である、
第８図は、第４図の板形熱交換器と類似の本発明の第３実施態様を示す図であ
る、
第９図は、第８図の板形熱交換器の９−９線に沿った断面図である、および、
第１０図は、第９図と類似の本発明の第４実施態様を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
本発明の板形熱交換器を図面を参照して説明する。第１図および第２図は、複
数個、例えば、３０個のリブ板１０の集合体からなる板形熱交換器１２を示す。
そこでは、隣り合う板のリブは相互に取り付けられ、そして、隣り合う板は、冷
媒および熱交換液体用通路１４、１６の境界を仕切っている。水は熱交換液体と
して通常使用
されるので、以下においては、熱交換液体を水という。更に、図においては、冷
媒および水が逆方向に流れる熱交換器を示しているけれども、本発明は、冷媒お
よび水が同一方向に流れる熱交換器に対しても適用することができる。
第５図において更に詳細に示されているように、各板１０のそれぞれの端部に
は、２つの穴１５が形成されている。板１０の集合体において、２つの穴１５は
、冷媒用入口および水用出口を形成している。板１０は、冷媒用通路１４と水用
通路１６とを分離している。板は、上述したように形成され、相互に取り付けら
れ、そして、ハンダ付け等によってシールされる。従って、下の穴１５の一方に
導かれた液体は、冷媒用通路１４または水用通路１６の何れか一方を通って、対
応する上の穴から排出され、他方、下の穴１５の他方に導かれた液体は、上述し
た液体が通らない残りの通路を通る。冷媒用入口マニホールド１７は、開口１５
に連結されており、そして、開口１５は、冷媒用通路１４を相互に連絡する。熱
交換器の上端に位置する冷媒用出口マニホールド１８は、冷媒が熱交換器から排
出するのを可能にする。同様に、水用入口マニホールド１９および水用出口マニ
ホールド２１は、それぞれ、水が水用通路１６を通って循環するのを可能にする
。
従来の板形熱交換器１２においては、冷媒用入口マニホールド１７は、冷媒の
圧力を減少させる膨張弁２３を介して、高圧液体冷媒供給器２２に連結されてい
る。冷媒が上記膨張弁２３を通過するとき、冷媒の一部がガス状になり、そして
、液体冷媒と混合する。その結果、液体冷媒とガス状冷媒との混合物が熱交換器
に入っていく。上記混合物は均一ではないので、そして、ガス状冷媒は、液体冷
媒よりも実質的に大きな容積を占めるので、冷媒用通路１４の一部の通路は、残
りの冷媒用通路よりも多くの液体を受け入れ、従って、各冷媒用通路１４を通過
する液体冷媒およびガス状冷媒の量は、
変化し、その結果、個々の冷媒用通路１２の間において、水用通路１６および冷
媒用通路１４の間で伝達される熱の量に変化を生じる。
第１図において、線２４は、上述した各冷媒用通路における熱交換容量に変化
があることを示しており、液体冷媒とガス状冷媒との間で熱交換容量に差が生じ
ることを示している。即ち、線２４は、熱交換器全体における熱交換容量の相違
を示す線であり、そして、このグラフは、各冷媒用通路１４から出る冷媒の温度
を表している。冷媒の温度は、２から１１℃の間で分布しており、そして、冷媒
の温度は、個々の冷媒用通路１４に入る冷媒中に占めるガス状冷媒の割合によっ
て変わる。
冷媒用通路１４から出るガス状冷媒の温度変化は、水用通路１６から出る水の
温度に同様な変化をもたらす。第２図に示すように、水用通路１６から出る水の
温度は、２から１０℃の間で変化する。水用通路１６の何れか１つにおける水の
温度が低くなって、水を凍らせると、熱交換器の他の部分に新たな負荷がかかり
、熱交換器の効率が著しく低下する。上述した水の凍結によって、熱交換器が作
動しなくなることもある。
第３から７図を参照して、本発明の１つの実施態様について説明する。冷媒用
入口マニホールド１７に取り付けられ、そして、冷媒用通路１４と連絡する板の
穴１５を通って延びている分配管２６に、高圧の液体冷媒が直接供給される。分
配管２６は、冷媒用通路１４と注意深く整合させた、冷媒用通路１４の数と対応
する数の小さな穴またはオリフィス２７を有している。穴またはオリフィス２７
の大きさは、冷媒用入口マニホールド１７から熱交換器１２の他端に向って次第
に大きくなっており、分配管２６に沿う圧力の低下にもかかわらず、各冷媒用通
路１４に対して液体冷媒の均一な分配がなされる。
穴またはオリフィス２７は、高圧力の液体冷媒を冷媒用通路中に直接拡散させ
ることに伴って、高圧力の液体冷媒に所要の圧力低下をもたらし、その結果、熱
交換器１２の全長にわたって、液体冷媒の均一な分配が行われる。必要により、
冷媒の所要の圧力低下をもたらすために、分配管２６と共に、外部熱膨張弁を使
用してもよい。
冷媒用通路１４と連絡する板穴１５は各板の一端に位置しているので、各板穴
１５を実質的に取り囲み、冷媒用通路１４への直接的な流れを阻むように、Ｃ型
ワッシャ２９が、冷媒用通路１４に取り付けられている。各Ｃ型ワッシャ２９の
両端の間の開口２５は、下方の、冷媒用通路１４の中央に向って、液体冷媒の流
れを規制して、液体冷媒を冷媒用通路１４の全幅にわたって均一に分配する。冷
媒用通路１４の境界を仕切る板１６における高くなった部分３０は、各冷媒用通
路１４の中央に向って冷媒が流れるのを容易にする。
本発明の分配管２６によると、液体冷媒およびガス状冷媒の間の相変化は、第
３図における相変化線２８によって示されるように、冷媒用通路１４の全体にわ
たって、実質的に均一に生じていることを試験は示した。この結果、ガス状の冷
媒は実質的に均一な温度になり、それに対応して、水用通路１６から出る水は均
一な温度になる。
各冷媒用通路における液体およびガス状の冷媒の均一な分配を確実にすること
によって、熱交換器１２の効率は実質的に向上する。本発明の上述した実施態様
による分配管２６を使用する熱交換器によると、従来の膨張による液体冷媒の分
配方法と比較して、容量を更に１０％向上することができることが試験によって
明らかになった。このように、本発明の特徴を使用すると、所要の回路における
、排出される水の最低温度を、排出される水の平均温度に近く維持しつつ、板形
熱交換器における板の数を減少することが可能である
。通常、どのような場合においても、板形熱交換器に使用される板の数を減少す
ることによって、コストを低減し、そして、可動効率を高めることができる。
第６図および第７図に示すように、異なる冷媒条件を生じる、各種の冷媒およ
び空気冷却装置における各種操作パラメータを考慮して、分配管２６の穴の大き
さを変化させることができる。この目的を達成するために、分配管２６はその上
にスリーブ２６ａを有しており、所望に応じて、穴２７を閉じまたは開くように
、スリーブ２６ａを、分配管２６上で回転させることができる。スリーブ２６ａ
は、適切な手段によって、固定することができる。
第８図および第９図には、本発明の他の１つの実施態様が示されている。第１
液体冷媒分配管２６と実質的に並行に、第２液体冷媒分配管３１が、冷媒用通路
１４と連絡する板穴１５を通って延びている。第２冷媒分配管３１は、第１液体
冷媒分配管２６における穴またはオリフィス２７の数と対応する数の、そして、
それ等と実質的に同様に配列された穴またはオリフィス３２を有している。穴ま
たはオリフィス３２は、穴またはオリフィス２７よりも実質的に大きい。
第２冷媒分配管３１は、熱交換器１２の外部において、膨張弁３４を介して高
圧液体冷媒管３３に連結されている。
始動時および気温が低い状態で作動するとき、特に、冷凍機の回路において空
冷コンデンサを使用するときに要求されるような追加の冷媒膨張容量が、第２冷
媒分配管３１によって、熱交換器に付与される。入口マニホールド１７には、温
度感知プローブ３６が備えられており、そして、図示されていない他のセンサー
が使用され、冷媒用出口並びに水用入口および水用出口における温度および／ま
たは圧力を測定して、膨張弁３４の操作を規制する。このように、第２液体冷媒
分配管３１の設置によって、幅の広い操作条件におい
て、熱交換器１２の操作能力を向上し、その結果、熱交換器が設置される機構の
効率を高める。
第８図および第９図に示すように、この実施態様においても、Ｃ型ワッシャ２
９が使用され、そして、一連の穴２７および３２が共に、ワッシャの両端の開口
２５に向けられている。管と穴とは、穴３２が管２６に面しないように配列され
ている。
第１０図には、本発明の他の１つの実施態様が示されている。冷媒用通路１４
と連絡する板穴１５を通って延びている、径が次第に小さくなっている管３７に
よって、冷媒の配分が行われる。管３７は、冷媒用マニホールドの側から管３７
の他端にかけてその断面積が減少していることを除いては、第３図から第７図に
示した実施態様における管２６と同じである。管２６における穴２７に対応する
、管３７の穴３８は、各々同一の大きさであり、管の傾斜、即ち、管の断面積が
減少していることによって、穴３８を通って液体冷媒が冷媒用通路内に均一に分
配される。
上述した実施態様において示したように、冷媒用通路１４は、Ｃ型リングまた
はワッシャ２９を使用して、部分的に閉鎖することができる。他の閉鎖手段が第
１０図に示されており、その閉鎖手段は、その一側に沿ってスロット４１を有す
るブランキングチューブ３９からなっている。ブランキングチューブ３９は、冷
媒用通路１４に連絡する板穴１５に挿入され、スロット４１は、上述した実施態
様におけるＣ型ワッシャ２９の両端に位置する開口の配置と同様に、内側、且つ
、下方に面している。ブランキングチューブは、穴１５の回りの板１６にハンダ
付けが可能な材料によって形成することができる。その場合は、熱交換器１２の
設置における最終ハンダ付け段階に先立って挿入される。更に、ブランキングチ
ューブは、最終ハンダ付け段階終了後に挿入してもよい。その場合には、ブラン
キングチューブは、プラスチックを含む適切な材料によって形成す
ることができる。ブランキングチューブが弾力性のある材料で形成されていると
き、管３９の外径は板穴１５よりも大きく形成され、そして、一側に沿って配置
されたスロット４１が閉じられ、それによって、管の直径が充分小さくなるよう
に、管を圧しながら板穴１５の中に挿入する。必要により、ブランキングチュー
ブの周方向に溝を形成し、正しく配置すると、板穴１５のエッジが上記周方向の
溝におさまるようにしてもよい。必要により、ブランキングチューブ３９を配置
し、所望の位置に固定するために、シーリング材または接着材を使用してもよい
。
この発明の装置の設計変更として、冷媒用入口マニホールド１７から個々の通
路１４への液体冷媒の流れを絞る他の手段が含まれることが理解できる。そのよ
うな流れを絞る手段は、各通路１４への液体冷媒およびガス状冷媒の流れを均等
にするように変化させることができれば、上述した実施態様におけると同様な優
れた効率が得られる。
本発明において、従来の膨張弁または他の形の膨張手段、または、冷媒圧力を
減少する装置を取り除いてもよい。それによって、熱交換器の作動を著しく高め
つつ、製造コストを少なくすることができる。Detailed Description of the Invention
Invention title
Improved plate heat exchanger
Technical field
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is used as an improved plate heat exchanger, particularly as an evaporator in a refrigeration mechanism.
Improved heat exchanger.
Background technology
Plate heat exchangers have been developed for use in refrigeration systems and are
It is extremely effective and efficient in transferring heat from the heat exchange liquid to the refrigerant. this
Such heat exchangers are stamped to form a series of peaks and valleys.
It consists of an assembly of individual metal plates. In the aggregate, the peaks and valleys are the refrigerant and
And a passage for the heat exchange liquid. Refrigerant and heat exchange liquid are stored in the heat exchanger.
Through the opposite side of each metal plate. For refrigerant inlet and heat exchange liquid
The outlet is located at one end of the heat exchanger, and the corresponding refrigerant outlet and heat exchange
The liquid inlet is located at the other end of the heat exchanger.
When a plate heat exchanger is used as an evaporator in a refrigeration mechanism, the internal heat exchanger
It is difficult to evenly distribute the refrigerant in the numerous passages between the metal plates. one
Generally, the refrigerant is cooled by an expansion valve or a refrigerant decompressor immediately before it is sent to the heat exchanger.
Be spread. However, in the diffused refrigerant sent to the heat exchanger,
The liquid refrigerant and the gaseous refrigerant are mixed nonuniformly. Through inflator or decompressor
A part of the liquid refrigerant becomes a gas in the expansion or depressurization stage. Gaseous
The amount of refrigerant is the temperature of the liquid refrigerant before it is sent to the expander.
, And the degree of expansion or decompression. Expansion rate of 50: 1
Found that less than 2% or more of the liquid is gasified in the depressurization stage
ing. Gaseous refrigerant is occupied by a mixture of liquid refrigerant and gaseous refrigerant
Since it can occupy more than 50% of the volume, liquid refrigerant and gaseous cooling
Since the media have different densities and produce different flow patterns,
Some of the passages formed between the metal plates carry liquid refrigerant more than other passages.
I will accept more. As a result, liquid refrigerant flowing through the refrigerant passage and
And the relative amount of the gaseous refrigerant are non-uniform, which may affect the temperature of the gaseous refrigerant at the outlet.
Change occurs. Therefore, the temperature of the heat exchange liquid flowing through the liquid passage of the heat exchanger.
Is lower in some passages than in others.
In most devices where plate heat exchangers are used, when expanding the refrigerant
, The non-uniform refrigerant with partial gasification makes its supply non-uniform,
As a result, non-uniform actuation occurs between the passages in the mechanism. This is
In order to get the required performance from the heat exchanger, some parts of the heat exchanger may
It means that the load is greater than that, and the maximum capacity is reduced.
The heat exchange liquid used is usually water, so the plates that make up one passage may be more
When in contact with even more liquid refrigerant, the water flowing through that passage tends to freeze.
This allows some heat exchange liquid to flow while other heat exchange liquid circuits are still flowing.
The channels may freeze, further reducing efficiency and causing the heat exchanger to fail.
Therefore, the problems described above are overcome, and the cooling flow in the passages between the plates of the plate heat exchanger is reduced.
It is desired to make the flow of the medium uniform.
Further, providing uniform distribution of liquid refrigerant through the refrigerant passages of the plate heat exchanger.
Is desired.
Moreover, it is possible to provide a relatively simple and economical liquid refrigerant distribution.
desired.
Disclosure of the invention
According to one of the features of the present invention, a plate heat exchange characterized by comprising:
Bowls provided:
An assembly of a plurality of plates, the plurality of plates is a refrigerant passage through which the refrigerant flows and heat exchange.
Separating the passage for the heat exchange liquid through which the exchange liquid flows, and partitioning the boundary,
A refrigerant inlet communicating with the refrigerant passage,
A heat exchange liquid inlet communicating with the heat exchange liquid passage,
Outlet for refrigerant and outlet for heat exchange liquid,
Refrigerant distribution means connected to the refrigerant inlet, and
A flow restrictor for guiding the refrigerant into each of the refrigerant passages and restricting the flow.
Means.
In one aspect of the present invention, the refrigerant distribution means includes a pipe arranged at the refrigerant inlet.
The tube is a series of orifices arranged to direct the refrigerant into each refrigerant passage.
Has a plurality of holes. The number and size of the holes depends on the size of the plate and the heat
The number of plates that make up the exchanger, the capacity of the heat exchanger, the type of refrigerant used and the refrigerant
And the pressure of the mechanism and other operating parameters. The number of holes is
Although it is desirable to match the number of refrigerant passages, the number of holes is not always
It does not have to match the number of paths. The size of individual orifices decreases along the tube
It can be changed in consideration of the refrigerant pressure. Furthermore, the size of the orifice depends on the design and
It can be changed to change the capacity of the heat exchanger according to other operating parameters.
it can.
In one embodiment of the invention, holes or orifices or other openings
A tube with an external expansion valve
Or use other expansion or decompression means
You don't have to use it. In this device, the size of the hole or orifice is
Increasing gradually from the inlet of the tube to evenly distribute the liquid to each refrigerant passage.
In another embodiment of the invention, there are holes, orifices or other openings.
The tubing, together with an external expansion valve or other expansion or decompression means
Is used as a decompressor. In this device, some expansion
Tensioning or depressurization is performed, and then in the refrigerant distribution means, the final expansion of the liquid refrigerant.
Tension or decompression is performed.
In yet another embodiment of the present invention, an auxiliary auxiliary is provided with the refrigerant distribution means.
External expansion valves or other expansion or decompression means are used. In this device,
The second refrigerant distributor is provided in parallel with the first refrigerant distributor. The first refrigerant distributor
The temperature of the refrigerant after expansion via the
Together with the temperature and / or pressure of the inlet and outlet for the exchange liquid and the temperature of the atmosphere
Monitored, and external expansion valve selectively operated to set preset temperature
And / or maintain pressure parameters. In this embodiment, the second refrigerant component
The holes provided in the distributor are relatively large so that relatively low pressure refrigerant can be distributed to the passages.
You can
Still another feature of the present invention is that the communication between the refrigerant inlet and the refrigerant passage is partially closed.
The partial closing means is provided. The opening or hole in the closure means
Guides the liquid coolant in a preset direction, preferably in the center of the coolant passage.
I have a feeling. In one embodiment of the invention, the closure means comprises a refrigerant distribution means.
In another embodiment, the closure means is configured to work with the refrigerant distribution means.
Have been. In a preferred embodiment, the closure means partition the refrigerant passage.
From a generally C-shaped wire member disposed around the inlet for the refrigerant between each pair of plates
Has become.
In order to make the understanding of the present invention easier, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
Will be explained.
Brief description of the drawings
FIG. 1 is a schematic partial view of a conventional plate heat exchanger showing a passage through which a refrigerant flows.
It is a clear picture,
FIG. 2 is the same explanatory view as FIG. 1 except that the passage of the heat exchange liquid is shown.
FIG. 3 is a schematic partial explanatory view of a plate heat exchanger showing a first embodiment of the present invention.
,
FIG. 4 is a partially enlarged view of the base of the plate heat exchanger of FIG.
FIG. 5 is a sectional view taken along line 5-5 of FIG.
FIG. 6 is a second embodiment of the present invention in which the plate heat exchanger of FIG. 3 is partially modified.
It is a partially enlarged view schematically showing the plate heat exchanger of FIG.
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating the plate heat exchanger of FIG.
FIG. 8 shows a third embodiment of the invention similar to the plate heat exchanger of FIG.
,
9 is a sectional view of the plate heat exchanger of FIG. 8 taken along line 9-9, and
FIG. 10 is a view similar to FIG. 9 showing a fourth embodiment of the present invention.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The plate heat exchanger of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 and 2 are
1 shows a plate heat exchanger 12 which is composed of an assembly of several rib plates 10, for example, 30 rib plates 10.
There, the ribs of adjacent plates are attached to each other, and the adjacent plates are cooled.
The boundaries between the medium and heat exchange liquid passages 14, 16 are partitioned. Water is a heat exchange liquid
Then used normally
Therefore, in the following, the heat exchange liquid is referred to as water. Furthermore, in the figure,
Although the invention shows a heat exchanger in which the medium and water flow in opposite directions, the present invention
It can also be applied to heat exchangers in which water flows in the same direction.
At each end of each plate 10, as shown in more detail in FIG.
Has two holes 15 formed therein. In the assembly of plates 10, the two holes 15
, Forming a refrigerant inlet and a water outlet. The plate 10 has a passage 14 for the refrigerant and water.
It separates from the passage 16. The plates are formed as described above and attached to each other.
And then sealed by soldering or the like. Therefore, one of the lower holes 15
The guided liquid passes through either the refrigerant passage 14 or the water passage 16 and is paired.
The liquid discharged from the corresponding upper hole and guided to the other of the lower hole 15 is
Pass through the remaining passages where liquid cannot pass. The refrigerant inlet manifold 17 has an opening 15
And openings 15 connect the coolant passages 14 to one another. heat
The refrigerant outlet manifold 18 located at the upper end of the exchanger allows the refrigerant to exit the heat exchanger.
Allow to get out. Similarly, a water inlet manifold 19 and a water outlet manifold
The holds 21 each allow water to circulate through the water passage 16.
.
In the conventional plate heat exchanger 12, the refrigerant inlet manifold 17 is
It is connected to the high-pressure liquid refrigerant supplier 22 via an expansion valve 23 that reduces the pressure.
It When the refrigerant passes through the expansion valve 23, a part of the refrigerant becomes gaseous, and
, Mixed with liquid refrigerant. As a result, the mixture of liquid refrigerant and gaseous refrigerant becomes a heat exchanger.
Go in. Since the mixture is not homogeneous, and the gaseous refrigerant is liquid cooled.
Since it occupies a substantially larger volume than the medium, some of the passages 14 for the refrigerant remain
More refrigerant than the other refrigerant passages and therefore passes through each refrigerant passage 14.
The amount of liquid refrigerant and gaseous refrigerant
And, as a result, between the individual refrigerant passages 12 the water passages 16 and the cooling
A change occurs in the amount of heat transferred between the medium passages 14.
In FIG. 1, the line 24 changes to the heat exchange capacity in each of the refrigerant passages described above.
There is a difference in heat exchange capacity between the liquid refrigerant and the gaseous refrigerant.
Which indicates that. That is, the line 24 indicates the difference in heat exchange capacity of the entire heat exchanger.
And the graph shows the temperature of the refrigerant exiting each refrigerant passage 14.
Is represented. The temperature of the refrigerant is distributed between 2 and 11 ° C, and the refrigerant
The temperature depends on the ratio of the gaseous refrigerant in the refrigerant entering the individual refrigerant passages 14.
Change.
The temperature change of the gaseous refrigerant flowing out of the refrigerant passage 14 is caused by the water flowing out of the water passage 16.
It causes a similar change in temperature. As shown in FIG. 2, the water discharged from the water passage 16
The temperature varies between 2 and 10 ° C. Water in any one of the water passages 16
When the temperature drops and the water freezes, another load is placed on the rest of the heat exchanger.
, The efficiency of the heat exchanger is significantly reduced. The freezing of water as described above creates a heat exchanger.
It may stop working.
One embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. For refrigerant
Of the plate attached to the inlet manifold 17 and in communication with the refrigerant passage 14.
The high-pressure liquid refrigerant is directly supplied to the distribution pipe 26 extending through the hole 15. Minute
The piping 26 corresponds to the number of the refrigerant passages 14 carefully aligned with the refrigerant passages 14.
It has a small number of small holes or orifices 27. Hole or orifice 27
Gradually increases from the refrigerant inlet manifold 17 to the other end of the heat exchanger 12.
Despite the decrease in the pressure along the distribution pipe 26,
A uniform distribution of the liquid refrigerant is made to the passages 14.
The holes or orifices 27 allow the high pressure liquid refrigerant to diffuse directly into the refrigerant passage.
Associated with it, the high pressure liquid refrigerant will experience the required pressure drop, resulting in heat
A uniform distribution of the liquid refrigerant is provided over the entire length of the exchanger 12. If necessary,
An external thermal expansion valve is used with distribution pipe 26 to provide the required pressure drop of the refrigerant.
May be used.
Since the plate hole 15 communicating with the refrigerant passage 14 is located at one end of each plate, each plate hole
C-shape so as to substantially surround 15 and prevent direct flow to the refrigerant passage 14.
A washer 29 is attached to the refrigerant passage 14. Of each C-type washer 29
The opening 25 between the both ends of the liquid refrigerant flows toward the center of the refrigerant passage 14 below.
By regulating this, the liquid refrigerant is uniformly distributed over the entire width of the refrigerant passage 14. cold
The raised portion 30 of the plate 16 that divides the boundary of the medium passage 14 is used for each refrigerant passage.
It facilitates the flow of refrigerant towards the center of the passage 14.
According to the distribution pipe 26 of the present invention, the phase change between the liquid refrigerant and the gaseous refrigerant is
As shown by the phase change line 28 in FIG.
Thus, the test showed that it was occurring substantially uniformly. This results in a gaseous cold
The medium has a substantially uniform temperature and, correspondingly, the water leaving the water passage 16 is even.
It becomes one temperature.
Ensure uniform distribution of liquid and gaseous refrigerants in each refrigerant passage
Thereby, the efficiency of the heat exchanger 12 is substantially improved. The above-described embodiments of the present invention
According to the heat exchanger using the distribution pipe 26 according to
According to the test, it is possible to further increase the capacity by 10% compared to the distribution method.
It was revealed. Thus, using the features of the present invention, in the required circuit
, While maintaining the lowest temperature of the discharged water close to the average temperature of the discharged water,
It is possible to reduce the number of plates in the heat exchanger
. Usually, in any case, reduce the number of plates used in the plate heat exchanger.
By doing so, the cost can be reduced and the moving efficiency can be improved.
As shown in FIGS. 6 and 7, various types of refrigerants and
And the size of the holes in the distribution pipe 26 in consideration of various operating parameters in the air cooling device.
Can be changed. To this end, the distribution pipe 26 is
Has a sleeve 26a to close or open the hole 27 as desired.
The sleeve 26 a can be rotated on the distribution pipe 26. Sleeve 26a
Can be fixed by any suitable means.
8 and 9 show another embodiment of the present invention. First
The second liquid refrigerant distribution pipe 31 has a refrigerant passage substantially parallel to the liquid refrigerant distribution pipe 26.
It extends through a plate hole 15 communicating with 14. The second refrigerant distribution pipe 31 is the first liquid.
A number corresponding to the number of holes or orifices 27 in the refrigerant distribution pipe 26, and
It has holes or orifices 32 arranged in substantially the same manner. Hole
Or, the orifice 32 is substantially larger than the hole or orifice 27.
The second refrigerant distribution pipe 31 is installed outside the heat exchanger 12 via the expansion valve 34 and
It is connected to the pressure liquid refrigerant pipe 33.
At start-up and when operating at low temperatures, especially in the refrigerator circuit.
The additional refrigerant expansion capacity, as required when using a cold condenser, is
It is provided to the heat exchanger by the medium pipe 31. The inlet manifold 17 has a
Other sensors not shown, provided with a degree sensing probe 36
Is used for the temperature and / or temperature at the refrigerant outlet and the water inlet and water outlet.
Or, the pressure is measured to regulate the operation of the expansion valve 34. Thus, the second liquid refrigerant
Due to the installation of distribution pipe 31
Improve the operation ability of the heat exchanger 12 and, as a result, the mechanism of installation of the heat exchanger.
Increase efficiency.
As shown in FIGS. 8 and 9, the C-type washer 2 is also used in this embodiment.
9 is used, and a series of holes 27 and 32 together form the openings at the ends of the washer.
25. The tube and hole are arranged so that the hole 32 does not face the tube 26.
ing.
FIG. 10 shows another embodiment of the present invention. Refrigerant passage 14
To a pipe 37 of progressively smaller diameter extending through a plate hole 15 communicating with
Therefore, the distribution of the refrigerant is performed. The pipe 37 is provided from the side of the refrigerant manifold.
3 to 7 except that the cross-sectional area decreases toward the other end of
Same as tube 26 in the illustrated embodiment. Corresponds to hole 27 in tube 26
, The holes 38 of the pipe 37 have the same size, and the inclination of the pipe, that is, the cross-sectional area of the pipe is
Due to the decrease, the liquid refrigerant is evenly distributed through the holes 38 into the refrigerant passage.
Will be distributed.
As shown in the above-described embodiment, the refrigerant passage 14 has a C-shaped ring or
The washer 29 can be used to partially close it. Other means of closure
10 the closure means has a slot 41 along one side thereof
It consists of a blanking tube 39. The blanking tube 39 is cooled
The slot 41 is inserted into the plate hole 15 that communicates with the medium passage 14, and the slot 41 has
Similarly to the arrangement of the openings located at both ends of the C-shaped washer 29 in FIG.
, Facing down. The blanking tube is soldered to the plate 16 around the hole 15.
It can be formed of an attachable material. In that case, the heat exchanger 12
Inserted prior to final soldering step in installation. In addition, blanking
The tube may be inserted after the final soldering step has been completed. In that case, Blanc
King tube is made of any suitable material, including plastic
Can be If the blanking tube is made of a resilient material
The outer diameter of the tube 39 is formed larger than the plate hole 15, and is arranged along one side.
The slot 41 is closed so that the diameter of the tube is small enough.
Then, the tube is inserted into the plate hole 15 while pressing the tube. If necessary, blanking chew
If the groove is formed in the circumferential direction of the groove and arranged correctly, the edge of the plate hole 15 is
You may make it fit in a ditch. If necessary, place a blanking tube 39
And a sealant or adhesive may be used to secure it in the desired position
.
As a design change of the device of the present invention, the individual passages from the refrigerant inlet manifold 17 are
It will be appreciated that other means for restricting the flow of liquid refrigerant to the passage 14 are included. That's it
The means for restricting such a flow evenly distributes the liquid refrigerant and the gaseous refrigerant to the respective passages 14.
If it can be changed to
Efficiency can be obtained.
In the present invention, conventional expansion valves or other forms of expansion means or refrigerant pressure
The depleting device may be eliminated. This significantly increases the operation of the heat exchanger
At the same time, the manufacturing cost can be reduced.
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ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ
Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ
，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，
ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，
ＣＡ，ＣＨ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，Ｈ
Ｕ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＧ
，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，
ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ─────────────────────────────────────────────────── ───
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