WO2018047299A1 - プレート式熱交換器および冷凍サイクル装置 - Google Patents

プレート式熱交換器および冷凍サイクル装置 Download PDF

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WO2018047299A1
WO2018047299A1 PCT/JP2016/076641 JP2016076641W WO2018047299A1 WO 2018047299 A1 WO2018047299 A1 WO 2018047299A1 JP 2016076641 W JP2016076641 W JP 2016076641W WO 2018047299 A1 WO2018047299 A1 WO 2018047299A1
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WO
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plate
flow path
heat transfer
heat
heat exchanger
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Application number
PCT/JP2016/076641
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English (en)
French (fr)
Inventor
悟 梁池
加藤　央平
進一 内野
美藤　尚文
博和 南迫
正純 知崎
浩平 葛西
Original Assignee
三菱電機株式会社
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Publication date
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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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00—Evaporators; Condensers
    • F25B39/04—Condensers
    • 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
    • F28D9/0093—Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a plate heat exchanger and a refrigeration cycle apparatus, and more particularly to a plate heat exchanger having a plurality of heat exchange areas and a refrigeration cycle apparatus including the plate heat exchanger.
  • a plate type heat exchanger having a plurality of heat exchange areas is known.
  • Such a plate heat exchanger is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-106385 (Patent Document 1).
  • the plate heat exchanger described in this publication has two heat exchange areas (condensing unit and subcooling unit) that are divided based on the state of the refrigerant.
  • the flow path is provided.
  • the refrigerant flow path is provided with a liquid receiver disposed outside the heat exchanger between the condensing unit and the supercooling unit.
  • the fluid to be heated is heat-exchanged with the refrigerant that has been condensed in the condensing unit and then liquefied in the liquid receiver, and then the superheated refrigerant and heat before being supplied to the liquid receiver in the condensing unit. Exchanged.
  • the plate heat exchanger has a boundary plate (partition plate) that separates the condensing part and the supercooling part.
  • the flow path of the fluid to be heated positioned closest to the supercooling section in the condensing section is provided so as to be adjacent to the refrigerant flow path positioned closest to the condensing section in the supercooling section via the boundary plate.
  • the pressure difference can fluctuate repeatedly depending on the operating conditions of the refrigeration cycle apparatus. This is because the pressure of the refrigerant can fluctuate depending on the operating conditions and the load, while the heated fluid has a smaller pressure fluctuation depending on the operating conditions than the refrigerant.
  • the partition plate which repeatedly received the pressure difference variation has a problem that it repeatedly undergoes minute deformation and is damaged by fatigue.
  • the plate heat exchanger has a problem that the partition plate has a high risk of breakage and is not sufficiently reliable.
  • the main object of the present invention is to provide a plate heat exchanger and a refrigeration cycle apparatus in which breakage of the partition plate is suppressed and sufficiently high reliability is provided.
  • the plate heat exchanger includes a first heat exchange unit and a second heat exchange unit including a plurality of heat transfer plates stacked in a first direction, and a first heat exchange unit and a second heat exchanger in the first direction. It is arranged between the heat exchange unit, the first side in the first direction faces the heat transfer plate of the first heat exchange unit, and the second side faces the heat transfer plate of the second heat exchange unit. And a partition plate.
  • the first heat exchange unit includes a first flow path in which the first fluid flows in a second direction intersecting the first direction and a second flow path in which the second fluid flows in a third direction intersecting the first direction. Including.
  • a first flow path or a second flow path is provided between adjacent heat transfer plates in the first direction among the plurality of heat transfer plates.
  • the first flow path and the second flow path are alternately provided in the first direction.
  • the second heat exchange unit includes a third flow path in which the first fluid flows in a fourth direction intersecting the first direction and a fourth flow path in which the third fluid flows in a fifth direction intersecting the first direction.
  • a third flow path or a fourth flow path is provided between the heat transfer plates adjacent in the first direction among the plurality of heat transfer plates.
  • the third flow path and the fourth flow path are alternately provided in the first direction.
  • the partition plate is provided with a circulation port for allowing the first fluid to flow from the first flow path to the third flow path.
  • the distance from at least a part of the first flow path to the partition plate is shorter than the distance from the second flow path to the partition plate.
  • the distance from at least a part of the third flow path to the partition plate is shorter than the distance from the fourth flow path to the partition plate.
  • FIG. 1 is a perspective view which shows the plate type heat exchanger which concerns on Embodiment 1 from one entrance / exit plate side
  • (b) is the plate type heat exchanger which concerns on Embodiment 1 from the other entrance / exit plate side.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a flow path of each fluid in the plate heat exchanger according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is an exploded view showing an example of the configuration of a plate heat exchanger according to Embodiment 1.
  • FIG. 4 is a plan view showing an example of a first heat transfer plate of the plate heat exchanger according to Embodiment 1.
  • FIG. 4 is a plan view showing an example of a partition plate of the plate heat exchanger according to Embodiment 1.
  • FIG. It is a side view of the partition plate shown in FIG. It is a fragmentary sectional view along the longitudinal direction of a partition plate which shows an example of the partition plate of the plate-type heat exchanger which concerns on Embodiment 1, and a heat-transfer plate arrange
  • 3 is a plan view showing an example of a first entrance / exit plate of the plate heat exchanger according to Embodiment 1.
  • FIG. It is a side view of the 1st entrance / exit plate shown in FIG. 4 is a plan view showing an example of a second entrance / exit plate of the plate heat exchanger according to Embodiment 1.
  • FIG. 1st entrance / exit plate It is a side view of the 1st entrance / exit plate shown in FIG. It is the schematic which shows an example of the refrigerating-cycle apparatus provided with the plate type heat exchanger which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is an exploded view which shows an example of a structure of the plate type heat exchanger which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. It is sectional drawing which shows an example of the 2nd flow path formed near the 1st entrance / exit plate of the plate type heat exchanger which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of a first entrance / exit plate of a plate heat exchanger according to Embodiment 3.
  • FIG. 6 is sectional drawing which shows an example of the 2nd entrance / exit plate of the plate type heat exchanger which concerns on Embodiment 3.
  • FIG. It is sectional drawing which shows the other example of the partition plate of the plate type heat exchanger which concerns on Embodiment 3.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of a first entrance / exit plate of a plate heat exchanger according to Embodiment 3.
  • FIG. It is sectional drawing which shows an example of the 2nd entrance / exit plate of the plate type heat exchanger which concerns on Embodiment 3.
  • FIG. is sectional drawing which shows the other example of the partition plate of the plate type heat exchanger which concerns on Embodiment 3.
  • FIG. ⁇ Plate type heat exchanger> As shown in FIGS. 1 to 3, a plate heat exchanger 100 according to Embodiment 1 will be described.
  • the plate heat exchanger 100 includes a first heat exchange unit 10 and a second heat exchange unit 20 including a plurality of heat transfer plates 1 stacked in the first direction, and a partition plate 2.
  • the first heat exchange unit 10 is provided so that the first fluid and the second fluid can exchange heat via the heat transfer plate 1.
  • the first flow path 5 flows in the second direction where the first fluid intersects the first direction, and the second fluid flows in the first direction.
  • the second flow paths 6 that flow in the third direction intersecting with are alternately provided.
  • the first flow path 5 and the second flow path 6 are arranged so as to be adjacent to each other with one heat transfer plate 1 interposed therebetween.
  • a plurality of first flow paths 5 and second flow paths 6 may be provided.
  • the first fluid flows through the distribution holes 61 extending in the first direction through the passage holes 11 and 13 of the heat transfer plate 1 to be described later. Distributed to path 5. Further, the first fluid distributed to each first flow path 5 flows into and merges with a distribution path 62 extending along the first direction through the passage holes 12 and 15 of the heat transfer plate 1 described later.
  • the second fluid flows through the distribution paths 63 extending along the first direction through the passage holes 11 and 13 of the heat transfer plate 1 to be described later. Distributed to path 6; Further, the second fluid distributed to each second flow path 6 flows into and merges with a distribution path 64 extending along the first direction through the passage holes 12 and 15 of the heat transfer plate 1 described later.
  • the second heat exchange unit 20 is provided so that the first fluid and the third fluid can exchange heat via the heat transfer plate 1.
  • the third flow path 7 flows in the fourth direction in which the first fluid intersects the first direction, and the third fluid flows in the first direction.
  • the fourth flow paths 8 that flow in the fifth direction intersecting with are alternately provided.
  • the third flow path 7 and the fourth flow path 8 are arranged adjacent to each other with one heat transfer plate 1 interposed therebetween.
  • a plurality of third flow paths 7 and fourth flow paths 8 may be provided.
  • the first fluid passes through the distribution holes 65 extending in the first direction through the passage holes 12 and 15 of the heat transfer plate 1 to be described later. Distributed to the road 7; Further, the first fluid distributed to each second flow path 7 flows into and merges with a distribution path 66 extending along the first direction through the passage holes 11 and 13 of the heat transfer plate 1 described later.
  • the third fluid passes through a distribution path 67 extending in the first direction through the passage holes 11, 12, 13, 15 of the heat transfer plate 1 described later. Each of the fourth flow paths 8 is distributed. Further, the third fluid distributed to each of the fourth flow paths 8 flows into and merges with a distribution path 68 extending along the first direction through the passage holes 11 and 13 of the heat transfer plate 1 described later.
  • the partition plate 2 is disposed between the first heat exchange unit 10 and the second heat exchange unit 20 in the first direction.
  • the partition plate 2 has a first side in the first direction (hereinafter referred to as the front side) facing the heat transfer plate 1 of the first heat exchange unit 10 and a second side (hereinafter referred to as the rear side). 2 faces the heat transfer plate 1 of the heat exchange unit 20.
  • the partition plate 2 has a circulation port 21 (see FIG. 3) through which the first fluid flows from the first flow path 5 in the first heat exchange unit 10 to the third flow path 7 in the second heat exchange unit 20. Is provided.
  • the first flow path 5 has a first portion 5A located closer to the partition plate 2 than the second flow path 6.
  • the first flow path 5 has a first portion 5A located closer to the partition plate 2 than the second portion 6A located closest to the partition plate 2 in the second flow path 6.
  • the first portion 5A that is closest to the partition plate 2 in the first flow path 5 is the second portion that is closest to the partition plate 2 in the second flow path 6. It is closer to the partition plate 2 than 6A.
  • the third flow path 7 has a third portion 7A located closer to the partition plate 2 than the fourth flow path 8.
  • the third flow path 7 has a third portion 7A located closer to the partition plate 2 than the fourth portion 8A located closest to the partition plate 2 in the fourth flow path 8.
  • the third portion 7A that is closest to the partition plate 2 in the third flow path 7 is closer to the partition plate 2 than the fourth portion 8A that is closest to the partition plate 2 in the fourth flow path 8. close.
  • the first portion 5A located closest to the partition plate 2 in the first flow path 5 is a third portion located closest to the partition plate 2 in the third flow path 7 via the flow port 21 of the partition plate 2. 7A is connected.
  • the first fluid flowing in the first flow path 5 and the first flow in the third flow path 7 are provided in the partition plate 2 that partitions the first heat exchange unit 10 and the second heat exchange unit 20.
  • a pressure difference with the fluid is applied.
  • the first fluid flowing through the third flow path 7 is the first fluid that has flowed through the first flow path 5 and reaches the third flow path 7 through the flow port 21 of the partition plate 2. Therefore, the pressure difference between the first fluid flowing in the first flow path 5 and the first fluid flowing in the third flow path 7 is the pressure difference between the first fluid and the second fluid, and the first fluid and the third fluid.
  • the pressure difference and the pressure difference between the second fluid and the third fluid are small. Therefore, the plate heat exchanger 100 has sufficiently high reliability because the partition plate 2 is prevented from being damaged.
  • the first direction is, for example, a direction along the horizontal direction.
  • the second direction, the third direction, the fourth direction, and the fifth direction are, for example, directions along the vertical direction.
  • the plate heat exchanger 100 includes a plurality of heat transfer plates 1, a partition plate 2, a first entrance / exit plate 3, and a second entrance / exit plate 4.
  • the 1st entrance / exit plate 3 is arrange
  • the 2nd entrance / exit plate 4 is arrange
  • the planar shape of the heat transfer plate 1, the partition plate 2, the first entrance / exit plate 3, and the second entrance / exit plate 4 is, for example, a substantially rectangular shape.
  • passage holes 11, 12, 13 for circulating any one of the first fluid to the third fluid are provided in the outer peripheral portion (four corners) of each heat transfer plate 1. , 15 are provided.
  • the passage holes 11, 12, 13, 15 penetrate the heat transfer plate 1 in the thickness direction (the first direction).
  • the passage hole 11 and the passage hole 12, and the passage hole 13 and the passage hole 15 are provided so as to face each other with an interval in the longitudinal direction of the heat transfer plate 1.
  • the passage hole 11 and the passage hole 15, and the passage hole 12 and the passage hole 13 are provided so as to face each other with an interval in the short direction of the heat transfer plate 1.
  • the passage holes 13 and 15 are provided on the top surfaces of the convex portions 14 and 16 protruding in the thickness direction from the surface on which the passage holes 11 and 12 are provided.
  • the top surfaces of the convex portions 14 and 16 are in contact with the other heat transfer plate 1, the partition plate 2, or the first entrance / exit plate 3 adjacent on the front side in the first direction.
  • the heat transfer plate 1 is provided with a heat transfer surface 17 having, for example, a wavy cross-sectional shape inside the passage holes 11, 12, 13, and 15.
  • the top portion 18 and the bottom portion 19 of the wave-like structure of the heat transfer surface 17 form, for example, a herringbone pattern when the heat transfer surface 17 is viewed in plan.
  • the first heat exchange unit 10 includes heat transfer plates 1 a, 1 b, 1 c, and 1 d in the order closer to the partition plate 2.
  • the second heat exchange unit 20 includes heat transfer plates 1e, 1f, 1g, and 1h in the order closer to the partition plate 2.
  • Each of the heat transfer plates 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, and 1h has the same configuration.
  • each of the plurality of heat transfer plates 1 is stacked, for example, alternately upside down.
  • the passage hole 11 of a certain heat transfer plate 1c is provided, for example, so as to overlap with the passage holes 13 of the heat transfer plates 1b and 1d adjacent to the heat transfer plate 1c in the first direction.
  • the passage hole 12 of a certain heat transfer plate 1c is provided, for example, so as to overlap with the passage holes 15 of the heat transfer plates 1b and 1d adjacent to the heat transfer plate 1c in the first direction.
  • each of the plurality of heat transfer plates 1 is laminated, for example, alternately upside down.
  • the passage hole 12 of the heat transfer plate 1a is provided so as to overlap the passage hole 15 of the heat transfer plate 1e and the flow port 21 of the partition plate 2 in the first direction.
  • the heat transfer plates 1a, 1b, 1c and 1d have a first flow path between the heat transfer plate 1a and the heat transfer plate 1b and between the heat transfer plate 1c and the heat transfer plate 1d.
  • 5 and the second flow path 6 is provided between the heat transfer plate 1b and the heat transfer plate 1c.
  • the heat transfer plates 1e, 1f, 1g, and 1h are the third flow path 7 between the heat transfer plate 1e and the heat transfer plate 1f, and between the heat transfer plate 1g and the heat transfer plate 1h, and heat transfer The fourth flow path 8 is provided between the plate 1f and the heat transfer plate 1g and between the heat transfer plate 1h and the heat transfer plate 1i.
  • one distribution port 21 for distributing the first fluid is provided on the outer peripheral portion of the partition plate 2.
  • the partition plate 2 is provided with a flat portion 24 that overlaps the heat transfer surface 17 of the heat transfer plate 1 adjacent in the first direction.
  • the circulation port 21 is provided so as to overlap with the passage holes 12 of the heat transfer plates 1 a and 1 e adjacent to the partition plate 2.
  • the first flow path 5 of the first heat exchange unit 10 and the third flow path 7 of the second heat exchange unit 20 are connected via a circulation port 21.
  • the partition plate 2 is provided with a circulation port 21 on the top surface of the convex portion 22 projecting in the thickness direction (the first direction) rather than the flat portion 24.
  • the partition plate 2 is provided with a convex portion 23 protruding in the thickness direction in the same manner as the convex portion 22 on the outer peripheral portion located on the opposite side of the convex portion 22 in the longitudinal direction.
  • the convex portion 23 is disposed above the convex portion 22.
  • the top surface of the convex portion 22 is in contact with a portion where the passage hole 12 of the adjacent heat transfer plate 1a is provided on the front side in the first direction.
  • the top surface of the convex portion 23 is in contact with a portion where the passage hole 11 of the adjacent heat transfer plate 1a is provided on the front side in the first direction.
  • the partition plate 2 is fixed to the heat transfer plate 1a and the heat transfer plate 1e.
  • the bottom portion 19 of the heat transfer plate 1a is fixed to a surface located on the front side of the flat portion 24 of the partition plate 2, and is brazed, for example.
  • the top portion 18 of the heat transfer plate 1e is fixed to a surface of the partition plate 2 located on the rear side of the flat portion 24, and is brazed, for example.
  • the space provided between the top portion 18 of the heat transfer plate 1a and the flat portion 24 of the partition plate 2 is closed and does not constitute the first flow path 5 and the second flow path 6.
  • the space provided between the bottom portion 19 of the heat transfer plate 1e and the flat portion 24 of the partition plate 2 is closed and does not constitute the third flow path 7 and the fourth flow path 8.
  • the flow path provided closest to the partition plate 2 includes the heat transfer plate 1 a facing the partition plate 2, It is provided between the heat transfer plate 1a and the heat transfer plate 1b adjacent in the first direction. Between the heat-transfer plate 1a and the heat-transfer plate 1b, it is provided so that it may become the 1st part 5A located closest to the partition plate 2 in the 1st flow path 5. Between the heat transfer plate 1b and the heat transfer plate 1c, the second flow path 6 is provided so as to be the second portion 6A located closest to the partition plate 2.
  • the flow path provided closest to the partition plate 2 includes the heat transfer plate 1 e facing the partition plate 2, It is provided between the heat transfer plate 1e and the heat transfer plate 1f adjacent in the first direction. Between the heat transfer plate 1e and the heat transfer plate 1f, the third flow path 7 is provided so as to be the third portion 7A located closest to the partition plate 2. Between the heat transfer plate 1f and the heat transfer plate 1g, the fourth flow path 8 is provided so as to be the fourth portion 8A located closest to the partition plate 2.
  • the first inlet 31, the second inlet 32, and the second outlet for circulating the first fluid or the second fluid are disposed in the outer peripheral portion of the first inlet / outlet plate 3.
  • 33 is provided.
  • the first inlet 31, the second inlet 32, and the second outlet 33 penetrate the first inlet / outlet plate 3 in the thickness direction (the first direction).
  • the first inflow port 31 and the second outflow port 33 are provided to face each other with an interval in the short direction of the heat transfer plate 1.
  • the 2nd inflow port 32 and the 2nd outflow port 33 are provided so that it may oppose at intervals in the longitudinal direction of the heat exchanger plate 1.
  • the first inlet 31 and the second outlet 33 are preferably disposed above the second inlet 32.
  • the first inflow port 31 is preferably provided above the circulation port 21 of the partition plate 2.
  • the first inlet / outlet plate 3 includes a first inlet 31, a second inlet 32, an outer periphery provided with the second outlet 33, and the first inlet 31,
  • the center part located inside the 2nd inflow port 32 and the 2nd outflow port 33 is provided flat in side view.
  • the first entrance / exit plate 3 is provided with a flat portion 34 that overlaps the heat transfer surface 17 of the heat transfer plate 1 adjacent in the first direction.
  • a first outlet 41, a third inlet 42, and a third outlet for allowing the first fluid or the third fluid to flow through the outer peripheral portion of the second inlet / outlet plate 4. 43 is provided.
  • the first outlet 41, the third inlet 42, and the third outlet 43 penetrate the second inlet / outlet plate 4 in the thickness direction (the first direction).
  • the 1st outflow port 41 and the 3rd outflow port 43 are provided so that it may oppose with a space
  • the 3rd inflow port 42 and the 3rd outflow port 43 are provided so that it may oppose at intervals in the longitudinal direction of the heat exchanger plate 1.
  • the first outlet 41 and the third outlet 43 are disposed above the third inlet 42.
  • the first outlet 41 is preferably provided above the circulation port 21 of the partition plate 2.
  • the second inlet / outlet plate 4 includes an outer peripheral portion provided with the first outlet 41, the third inlet 42, and the third outlet 43, the first outlet 41, and the first outlet 41.
  • a central portion located inside the three inlets 42 and the third outlets 43 is provided flat in a side view.
  • the second entrance / exit plate 4 is provided with a flat portion 44 that overlaps the heat transfer surface 17 of the heat transfer plate 1 adjacent in the first direction.
  • the first inlet / outlet plate 3 has a first inlet 31 through which the first fluid flows into the first flow path 5 and a second fluid flows into the second flow path 6. It is preferable that a second inflow port 32 to be discharged and a second outflow port 33 for the second fluid to flow out from the second flow path 6 are provided.
  • the second inlet 32 is preferably provided below the second outlet 33.
  • the second direction is preferably a direction from the top to the bottom, and the third direction is preferably a direction from the bottom to the top.
  • the first fluid flowing through the first flow path 5 is condensed by exchanging heat with the second fluid flowing through the second flow path 6 (details will be described later).
  • the first fluid that has been sufficiently heat-exchanged with the second fluid has a higher density than the first fluid that has not been sufficiently heat-exchanged with the second fluid. Therefore, when the first fluid flows through the first flow path 5 from below to above, the flow of the first fluid sufficiently exchanged with the second fluid so as to oppose the flow of the first fluid ( Downflow) occurs in the first flow path 5.
  • the flow of the first fluid in the first flow path 5 is inhibited by the downward flow, and the heat exchange efficiency of the plate heat exchanger is reduced.
  • the first fluid is condensed when it flows through the first flow path 5 from the upper side to the lower side.
  • the flow is not disturbed by the downflow.
  • the plate heat exchanger 100 the decrease in heat exchange efficiency is suppressed.
  • the second inlet / outlet plate 4 has a first outlet 41 through which the first fluid flows out from the third flow path 7 and the third fluid flows into the fourth flow path 8.
  • the third inflow port 42 to be discharged and the third outflow port 43 for the third fluid to flow out from the fourth flow path 8 are provided.
  • the third inlet 42 is preferably provided below the third outlet 43.
  • the fifth direction is preferably a direction from the bottom to the top.
  • the third fluid flowing into the fourth flow path 8 is in a gas-liquid two-phase state (details will be described later).
  • the third fluid flows through the fourth channel 8 from above to below, the third fluid is a plurality of heat transfer configured as the fourth channel 8 above the heat transfer surface 17 of the heat transfer plate 1. Distributed between the surfaces 17.
  • the liquid refrigerant of the third fluid has a higher density than the gas-phase refrigerant and tends to flow downward, so the third fluid is evenly distributed between the plurality of heat transfer surfaces 17 constituting the fourth flow path 8. Difficult to distribute.
  • the plate heat exchanger 100 can be applied to a refrigeration cycle apparatus 200 as shown in FIG.
  • the refrigeration cycle apparatus 200 includes a plate heat exchanger 100 configured as a condenser, a compressor 51, an expansion valve 52, an evaporator 53, an injection expansion valve 54, a pump 55, and a fan 56. Prepare.
  • the refrigeration cycle apparatus 200 includes a compressor 51, a first flow path 5, a third flow path 7, and a fourth flow path 8 of the plate heat exchanger 100, an expansion valve 52, and an evaporator 53 connected in order. Provide a circuit. Further, the refrigeration cycle apparatus 200 is branched from the refrigerant circuit downstream of the third flow path 7, and the injection expansion valve 54, the fourth flow path 8, and the intermediate pressure part of the compressor 51 are connected in order. Is provided. Furthermore, the refrigeration cycle apparatus 200 includes a heat medium circuit in which the pump 55 and the second flow path 6 are sequentially connected. That is, in the refrigeration cycle apparatus 200, the first fluid and the third fluid are refrigerants, and the second fluid is a heat medium such as water or brine. The first fluid is a high-pressure gas refrigerant, and the third fluid is a low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant.
  • the first inlet 31 of the first inlet / outlet plate 3 is provided as an inlet for the first fluid.
  • the second inlet 32 of the first inlet / outlet plate 3 is provided as an inlet for the second fluid.
  • the second outlet 33 of the first inlet / outlet plate 3 is provided as an outlet for the second fluid.
  • the first outlet 41 of the second inlet / outlet plate 4 is provided as an outlet for the first fluid.
  • the third inlet 42 of the second inlet / outlet plate 4 is provided as an inlet for the third fluid.
  • the third outlet 43 of the second inlet / outlet plate 4 is provided as an outlet for the third fluid.
  • the first fluid flows into the first heat exchange unit 10 from the first inlet 31 of the first inlet / outlet plate 3, and flows between the heat transfer plates 1a and 1b and between the heat transfer plates 1c and 1d from above to below.
  • the second fluid flows into the first heat exchange unit 10 from the second inlet 32 of the first inlet / outlet plate 3 and flows between the heat transfer plates 1b and 1c from below to above.
  • a 1st fluid and a 2nd fluid are heat-exchanged via the heat exchanger plates 1b and 1c.
  • the second fluid that has exchanged heat with the first fluid flows out of the first heat exchange unit 10 through the second outlet 33 of the first inlet / outlet plate 3.
  • the first fluid exchanged with the second fluid flows into the second heat exchange unit 20 through the flow port 21 of the partition plate 2.
  • the first fluid that has flowed into the second heat exchange unit 20 flows from the lower side to the upper side between the heat transfer plates 1e and 1f and between the heat transfer plates 1g and 1h.
  • the third fluid flows into the second heat exchange unit 20 from the third inlet 42 of the second inlet / outlet plate 4 and circulates between the heat transfer plates 1f and 1g and between the heat transfer plates 1h and 1i from below to above. .
  • the 1st fluid and the 3rd fluid are heat-exchanged via heat transfer plates 1f, 1g, 1g, and 1i.
  • the refrigerant as the first fluid discharged from the compressor 51 flows through the first flow path 5 in the first heat exchange unit 10 of the plate heat exchanger 100, thereby causing the second flow.
  • Heat exchange with the heat medium as the second fluid flowing through the path 6 condenses.
  • the condensed refrigerant is supercooled by exchanging heat with the refrigerant as the third fluid flowing through the fourth flow path 8 by flowing through the third flow path 7 in the second heat exchange unit 20.
  • a part of the supercooled refrigerant is decompressed by the expansion valve 52.
  • the decompressed refrigerant evaporates by exchanging heat with the gas supplied by the fan 56 in the evaporator 53.
  • the evaporated refrigerant is sucked into the compressor 51.
  • the remainder other than the part of the refrigerant that has been supercooled through the third flow path 7 flows into the injection circuit.
  • the refrigerant flowing into the injection circuit is decompressed by the injection expansion valve 54.
  • the decompressed refrigerant flows through the fourth flow path 8 in the second heat exchange unit 20, and is heated by exchanging heat with the refrigerant flowing through the third flow path 7.
  • the refrigeration cycle apparatus 200 includes an injection circuit, an increase in the temperature of the refrigerant discharged from the compressor 51 can be suppressed.
  • the refrigeration cycle apparatus 200 includes a refrigerant circuit for exchanging heat between the first fluid and the second fluid and exchanging heat between the first fluid and the third fluid.
  • the refrigerant circuit is plate-type heat exchange.
  • the thickness of the partition plate 2 in the first direction may be smaller than the thickness of the heat transfer plate 1 in the first direction.
  • a pressure difference between the first fluid flowing through the first flow path 5 and the second fluid flowing through the second flow path 6 is applied to the heat transfer plate 1.
  • a pressure difference between the first fluid flowing through the first flow path 5 and the first fluid flowing through the third flow path 7 is applied to the partition plate 2. Therefore, the pressure difference applied to the partition plate 2 is smaller than the pressure difference applied to the heat transfer plate 1.
  • the vessel 100 can be highly reliable.
  • the first flow path 5 is formed only between the heat transfer plates 1a, 1b. In this case, the entire first flow path 5 is located closer to the partition plate 2 than the second flow path 6 formed between the heat transfer plates 1b and 1c.
  • the plate heat exchanger 101 according to the second embodiment basically has the same configuration as the plate heat exchanger 100 according to the first embodiment, but at least a part of the second flow path 6 is the first. It is located closer to the first entrance / exit plate 3 than the flow path 5, and at least a part of the fourth flow path 8 is located closer to the second entrance / exit plate 4 than the third flow path 7.
  • the second flow path 6 has a sixth portion 6B located closer to the first entrance / exit plate 3 than the fifth portion 5B located closest to the first entrance / exit plate 3 in the first flow path 5. is doing.
  • the fourth flow path 8 has an eighth portion 8B located closer to the second entrance / exit plate 4 than the seventh portion 7B located closest to the second entrance / exit plate 4 in the third flow path 7. .
  • the first entrance / exit plate 3 is fixed to the heat transfer plate 1j.
  • the top portion 18 of the heat transfer plate 1j is fixed to a surface of the first entrance / exit plate 3 located on the rear side of the flat portion 34, and is brazed, for example.
  • the space provided between the flat portion 34 of the first entrance / exit plate 3 and the bottom portion 19 of the heat transfer plate 1j is closed and does not constitute the first flow path 5 and the second flow path 6.
  • the second entrance / exit plate 4 is fixed to the heat transfer plate 1i.
  • the bottom portion 19 of the heat transfer plate 1i is fixed to a surface of the second entrance / exit plate 4 that is located on the front side of the flat portion 44, and is brazed, for example.
  • a space provided between the flat portion 44 of the second entrance / exit plate 4 and the top portion 18 of the heat transfer plate 1 i is closed and does not constitute the third flow path 7 and the fourth flow path 8.
  • the flow path provided closest to the first inlet / outlet plate 3 is between the heat transfer plate 1j and the heat transfer plate 1d. Is provided. Between the heat transfer plate 1j and the heat transfer plate 1d, the second flow path 6 is provided so as to be the sixth portion 6B located closest to the first entrance / exit plate 3. Between the heat transfer plate 1d and the heat transfer plate 1c, the first flow path 5 is provided so as to be the fifth portion 5B located closest to the first entrance / exit plate 3.
  • the flow path provided closest to the second entrance / exit plate 4 is between the heat transfer plate 1 h and the heat transfer plate 1 i. Is provided.
  • the fourth flow path 8 is provided so as to be the eighth portion 8B located closest to the second entrance / exit plate 4.
  • the third flow path 7 is provided so as to be the seventh portion 7B located closest to the second entrance / exit plate 4.
  • the plate heat exchanger 101 according to the second embodiment having such a configuration has basically the same configuration as the plate heat exchanger 100 according to the first embodiment, Similar effects can be achieved.
  • the plate heat exchanger 101 includes a first entrance / exit plate 3 disposed so as to sandwich the partition plate 2 and the first heat exchange unit 10 in the first direction, and the partition plate 2 and the second heat in the first direction. And a second entrance / exit plate 4 disposed so as to sandwich the exchange unit 20.
  • the second flow path 6 has a sixth portion 6B located closer to the first entrance / exit plate 3 than the fifth part 5B located closest to the first entrance / exit plate 3 in the first flow path 5.
  • the fourth flow path 8 has an eighth portion 8B located closer to the second entrance / exit plate 4 than the seventh portion 7B located closest to the second entrance / exit plate 4 in the third flow path 7. .
  • the pressure of the second fluid flowing through the second flow path 6 and the pressure of the gas surrounding the outside of the plate heat exchanger 101 are applied to the first inlet / outlet plate 3 of the plate heat exchanger 101.
  • the difference is applied.
  • the pressure of the second fluid flowing through the second flow path 6 is the pressure of the first fluid flowing through the first flow path 5.
  • the difference between the pressure of the first fluid flowing through the first flow path 5 and the pressure of the gas surrounding the plate heat exchanger 101 is the first.
  • the pressure difference applied to the first entrance / exit plate 3 can be reduced.
  • the plate heat exchanger 101 has high reliability because the risk of the first entrance / exit plate 3 being damaged is reduced.
  • the second inlet / outlet plate 4 of the plate heat exchanger 101 has a pressure of the third fluid flowing through the fourth flow path 8 and a pressure of the gas surrounding the outside of the plate heat exchanger 101 (for example, atmospheric pressure). The difference is applied.
  • the pressure of the third fluid flowing through the fourth flow path 8 is the pressure of the first fluid flowing through the third flow path 7. Lower than. Therefore, according to the plate type heat exchanger 101, the difference between the pressure of the first fluid flowing through the third flow path 7 and the pressure of the gas surrounding the outside of the plate type heat exchanger 101 (for example, atmospheric pressure) is the second.
  • the pressure difference applied to the second entrance / exit plate 4 can be reduced.
  • the plate heat exchanger 101 is highly reliable because the risk of the second entrance / exit plate 4 being damaged is reduced.
  • the plate heat exchanger 101 includes a pressure difference applied to the partition plate 2, a pressure difference applied to the first inlet / outlet plate 3, and a pressure difference applied to the second inlet / outlet plate 4. Is set to be the minimum.
  • the pressure difference applied to the partition plate 2 includes the pressure difference between the first fluid and the second fluid, the pressure difference between the first fluid and the third fluid, and the first The pressure difference between the first fluid is smaller than the pressure difference between the second fluid and the third fluid.
  • the pressure difference applied to the first inlet / outlet plate 3 is smaller than the pressure difference between the first fluid and the gas surrounding the plate heat exchanger 101, and the second fluid This is the pressure difference with the gas surrounding the outside of the plate heat exchanger 101.
  • the pressure difference applied to the second inlet / outlet plate 4 is smaller than the pressure difference between the first fluid and the gas surrounding the plate heat exchanger 101, and the third fluid This is the pressure difference with the gas surrounding the outside of the plate heat exchanger 101. Therefore, according to the plate-type heat exchanger 101, as described above, the partition plate 2, the first entrance / exit plate 3, and the second entrance / exit plate 4 are prevented from being damaged and have sufficiently high reliability. Yes.
  • the plate heat exchanger according to the third embodiment basically has the same configuration as the plate heat exchanger 100 according to the first embodiment, but includes a partition plate 2, a first inlet / outlet plate 3, and a second inlet / outlet.
  • the difference is that at least one of the plates 4 in the first direction is specified to be thicker than the heat transfer plate 1.
  • each of the partition plate 2, the first entrance / exit plate 3, and the second entrance / exit plate 4 is thicker in the first direction than the heat transfer plate 1.
  • the thickness of the heat transfer plate 1 is the thickness T1 of the heat transfer surface 17 of the heat transfer plate 1 (see FIG. 18).
  • the heat transfer plate 1 is formed, for example, by pressing a plate-like member, and the thickness of the heat transfer surface 17 is equal to the thickness of the convex portions 14 and 16.
  • the thickness of the partition plate 2 is the thickness T2 of the flat portion 24 of the partition plate 2 (see FIG. 17).
  • the partition plate 2 is formed, for example, by press-molding a plate-like member, and the thickness of the flat portion 24 is equal to the thickness of the convex portions 22 and 23.
  • the thickness of the first entrance / exit plate 3 is the thickness T3 (see FIG. 19) of the flat portion 34 of the first entrance / exit plate 3.
  • the thickness of the second entrance / exit plate 4 is the thickness T4 of the flat portion 44 of the second entrance / exit plate 4 (see FIG. 20).
  • the 1st entrance / exit plate 3 and the 2nd entrance / exit plate 4 are formed when a plate-shaped member is press-molded, for example.
  • the thickness T1 of the heat transfer plate 1 is provided so as not to hinder heat exchange between the first fluid and the second fluid and to withstand the pressure difference between the first fluid and the second fluid.
  • the thickness T2 of the partition plate 2 in the first direction is thicker than the thickness T1 of the heat transfer plate 1 in the first direction.
  • the partition plate 2 can be applied to the difference between the pressure of the first fluid flowing through the first flow path 5 and the pressure of the first fluid flowing through the third flow path 7 that can be applied to the partition plate 2. , Has a sufficiently high strength. Therefore, the plate-type heat exchanger according to Embodiment 3 has high reliability because the breakage of the partition plate 2 is suppressed.
  • the thickness T3 of the first entrance / exit plate 3 in the first direction and the thickness T4 of the second entrance / exit plate 4 in the first direction are the first direction of the heat transfer plate 1. It is thicker than the thickness T1.
  • the first inlet / outlet plate 3 has a pressure difference that can be applied to the first inlet / outlet plate 3, that is, the first fluid flowing through the first flow path 5 and the gas surrounding the outside of the plate heat exchanger. It has a sufficiently high strength against the pressure difference or the pressure difference between the second fluid flowing through the second flow path 6 and the gas surrounding the outside of the plate heat exchanger.
  • the second inlet / outlet plate 4 has a pressure difference that can be applied to the second inlet / outlet plate 4, that is, a pressure difference between the first fluid flowing through the third flow path 7 and the gas surrounding the plate heat exchanger or the fourth flow. It has a sufficiently high strength against the pressure difference between the third fluid flowing through the passage 8 and the gas surrounding the outside of the plate heat exchanger. Therefore, the plate-type heat exchanger according to Embodiment 3 has high reliability because damage to the first entrance / exit plate 3 and the second entrance / exit plate 4 is suppressed.
  • the partition plate 2 may be composed of one member. As shown in FIG. 21, the partition plate 2 may be composed of a plurality of members. The partition plate 2 may be configured by bonding the first member 25 and the second member 26 together.
  • the material constituting the second member 26 has higher strength than, for example, the material constituting the heat transfer plate 1.
  • the material constituting the heat transfer plate 1 is stainless steel, copper (Cu), aluminum (Al), or the like
  • the material constituting the second member 26 is, for example, titanium (Ti), stainless steel, duralumin, or the like. Alloy.
  • the thickness T2 of the partition plate 2 in the first direction corresponds to the sum of the thickness T5 of the first member 25 in the first direction and the thickness T6 of the second member 26 in the first direction.
  • the thickness T6 of the second member 26 in the first direction may be thinner than the thickness T1 of the heat transfer plate 1.
  • the partition plate 2 is configured to prevent the difference between the pressure of the first fluid flowing through the first flow path 5 and the pressure of the first fluid flowing through the third flow path 7 that can be applied to the partition plate 2. , Has a sufficiently high strength.
  • the first entrance / exit plate 3 and the second entrance / exit plate 4 may be composed of one member. Moreover, as FIG. 22 and FIG. 23 show, the 1st entrance / exit plate 3 and the 2nd entrance / exit plate 4 may be comprised by the some member.
  • the first entrance / exit plate 3 may be configured by bonding the third member 35 and the fourth member 36 together.
  • the second entrance / exit plate 4 may be configured by bonding the fifth member 45 and the sixth member 46 together.
  • the material constituting the fourth member 36 and the sixth member 46 has higher strength than the material constituting the heat transfer plate 1, for example.
  • the material which comprises the heat-transfer plate 1 should just be arbitrary materials which have high heat conductivity, it is stainless steel, copper (Cu), aluminum (Al) etc., for example.
  • the material constituting the fourth member 36 and the sixth member 46 is, for example, titanium (Ti), or an alloy such as stainless steel or duralumin.
  • the thickness T3 of the first entrance / exit plate 3 in the first direction corresponds to the sum of the thickness T7 of the third member 35 in the first direction and the thickness T8 of the fourth member 36 in the first direction.
  • the thickness T4 of the second entrance / exit plate 4 in the first direction corresponds to the sum of the thickness T9 of the fifth member 45 in the first direction and the thickness T10 of the sixth member 46 in the first direction.
  • the thicknesses T8 and T10 in the first direction of the fourth member 36 and the sixth member 46 may be thinner than the thickness T1 of the heat transfer plate 1.
  • the first entrance / exit plate 3 has a sufficiently high strength against the pressure difference that can be applied to the first entrance / exit plate 3.
  • the second entrance / exit plate 4 has a sufficiently high strength against a pressure difference that can be applied to the second entrance / exit plate 4.
  • any one of the partition plate 2, the first inlet / outlet plate 3, and the second inlet / outlet plate 4 in the first direction is thicker than the heat transfer plate 1. It may be.
  • the plate heat exchanger having such a configuration has high reliability because the damage to the plate provided with the thickness in the first direction larger than that of the heat transfer plate 1 is suppressed. .
  • the plate heat exchanger according to the fourth embodiment basically has the same configuration as the plate heat exchanger 100 according to the first embodiment, but includes a partition plate 2, a first inlet / outlet plate 3, and a second inlet / outlet.
  • the difference is that at least one of the plates 4 is specified to include a material having higher strength than the material constituting the heat transfer plate 1.
  • each of the partition plate 2, the first entrance / exit plate 3, and the second entrance / exit plate 4 includes a material having a higher strength than the material constituting the heat transfer plate 1.
  • the material which comprises the heat-transfer plate 1 should just be arbitrary materials which have high heat conductivity, it is stainless steel, copper (Cu), aluminum (Al) etc., for example.
  • the material which comprises the partition plate 2 should just be arbitrary materials which are higher intensity
  • the material constituting the first entrance / exit plate 3 and the second entrance / exit plate 4 may be any material having higher strength than the material constituting the heat transfer plate 1. For example, titanium (Ti), stainless steel, or duralumin Alloy.
  • the partition plate 2 can be applied to the difference between the pressure of the first fluid flowing through the first flow path 5 and the pressure of the first fluid flowing through the third flow path 7 that can be applied to the partition plate 2.
  • the first entrance / exit plate 3 has a sufficiently high strength against a pressure difference that can be applied to the first entrance / exit plate 3.
  • the second entrance / exit plate 4 has a sufficiently high strength against a pressure difference that can be applied to the second entrance / exit plate 4. Therefore, the plate-type heat exchanger according to Embodiment 4 has high reliability because breakage of the partition plate 2, the first entrance / exit plate 3, and the second entrance / exit plate 4 is suppressed.
  • the heat-transfer plate 1a and the heat-transfer plate 1e are adhering to the partition plate 2, it is not restricted to this.
  • the partition plate 2 may be provided so as to form a flow path of the first fluid between the heat transfer plates 1 adjacent in the first direction. If it says from a different viewpoint, the partition plate which concerns on this Embodiment may be comprised as the composite_body
  • the present invention is particularly advantageously applied to a plate heat exchanger capable of performing heat exchange between three fluids.

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Abstract

第１方向に積層された複数の伝熱プレート（１）を含む第１熱交換ユニット（１０）および第２熱交換ユニット（２０）と、第１方向において第１熱交換ユニット（１０）と第２熱交換ユニット（２０）との間に配置されている仕切プレート（２）とを備える。第１熱交換ユニット（１０）には、第１流体が流れる第１流路（５）と第２流体が流れる第２流路（６）とが第１方向に交互に設けられている。第２熱交換ユニット（２０）には、第１流体が流れる第３流路（７）と第３流体が流れる第４流路（８）とが第１方向に交互に設けられている。第１流路（５）の少なくとも一部は、第２流路（６）よりも仕切プレート（２）の近くに位置する。第３流路（７）の少なくとも一部は、第４流路（８）よりも仕切プレート（２）の近くに位置する。

Description

プレート式熱交換器および冷凍サイクル装置
　本発明は、プレート式熱交換器および冷凍サイクル装置に関し、特に複数の熱交換エリアを有するプレート式熱交換器および該プレート式熱交換器を備える冷凍サイクル装置に関する。
　複数の熱交換エリアを有するプレート式熱交換器が知られている。このようなプレート式熱交換器は、たとえば特開２００５－１０６３８５号公報（特許文献１）に記載されている。この公報に記載のプレート式熱交換器は、冷媒の状態に基づいて分けられる２つの熱交換エリア（凝縮部および過冷却部）を有しており、それぞれには被加熱流体の流路と冷媒の流路とが設けられている。冷媒の流路は、凝縮部から過冷却部までの間に、熱交換器の外部に配置された受液器を備えている。被加熱流体は、過冷却部において、凝縮部で凝縮された後に受液器で液化された冷媒と熱交換された後、凝縮部において受液器に供給される前の過熱状態の冷媒と熱交換される。
　上記プレート式熱交換器は、凝縮部と過冷却部とを分離する境界プレート（仕切プレート）を有している。凝縮部において最も過冷却部側に位置する被加熱流体の流路は、過冷却部において最も凝縮部側に位置する冷媒の流路と境界プレートを介して隣り合うように設けられている。
特開２００５－１０６３８５号公報
　しかしながら、上記プレート式熱交換器において凝縮部内の被加熱流体と過冷却部内の冷媒との間には比較的大きな圧力差が形成される。冷媒の最高到達圧力が変動せずに比較的高い状態が維持される場合には、境界プレートには当該圧力差が常に印加される。その結果、当該圧力差を常に受け続けた仕切プレートは次第に変形して破損に至るという問題があった。
　また、上記圧力差は冷凍サイクル装置の運転条件に応じて繰り返し変動し得る。冷媒の圧力は運転条件および負荷などに応じて変動し得るのに対し、被加熱流体は冷媒と比べて運転条件に応じた圧力変動が小さいためである。繰り返し当該圧力差の変動を受けた仕切プレートは、微小変形を繰り返し、疲労によって破損に至るという問題があった。
　つまり、上記プレート式熱交換器は、仕切プレートが破損するリスクが高く、十分に高い信頼性を有していないという問題があった。
　本発明の主たる目的は、仕切プレートの破損が抑制されており、十分に高い信頼性を有しているプレート式熱交換器および冷凍サイクル装置を提供することにある。
　本発明に係るプレート式熱交換器は、第１方向に積層された複数の伝熱プレートを含む第１熱交換ユニットおよび第２熱交換ユニットと、第１方向において第１熱交換ユニットと第２熱交換ユニットとの間に配置されており、第１方向における第１の側が第１熱交換ユニットの伝熱プレートに面しており、第２の側が第２熱交換ユニットの伝熱プレートに面している仕切プレートとを備える。第１熱交換ユニットは、第１流体が第１方向に対し交差する第２方向に流れる第１流路と第２流体が第１方向に対し交差する第３方向に流れる第２流路とを含む。第１熱交換ユニットにおいて、複数の伝熱プレートのうち第１方向において隣り合う伝熱プレート間には、第１流路または第２流路が設けられている。第１流路および第２流路は第１方向に交互に設けられている。第２熱交換ユニットは、第１流体が第１方向に対し交差する第４方向に流れる第３流路と第３流体が第１方向に対し交差する第５方向に流れる第４流路とを含む。第２熱交換ユニットにおいて、複数の伝熱プレートのうち第１方向において隣り合う伝熱プレート間には、第３流路または第４流路が設けられている。第３流路および第４流路は第１方向に交互に設けられている。仕切プレートには、第１流体が第１流路から第３流路に流れるための流通口が設けられている。第１流路の少なくとも一部から仕切プレートまでの距離は、第２流路から仕切プレートまでの距離よりも短い。第３流路の少なくとも一部から仕切プレートまでの距離は、第４流路から仕切プレートまでの距離よりも短い。
　本発明によれば、仕切プレートの破損が抑制されており、十分に高い信頼性を有しているプレート式熱交換器および冷凍サイクル装置を提供することができる。
（ａ）は実施の形態１に係るプレート式熱交換器を一方の出入口プレート側から示す斜視図であり、（ｂ）は実施の形態１に係るプレート式熱交換器を他方の出入口プレート側から示す斜視図である。 実施の形態１に係るプレート式熱交換器における各流体の流路の一例を示す図である。 実施の形態１に係るプレート式熱交換器の構成の一例を示す分解図である。 実施の形態１に係るプレート式熱交換器の第１伝熱プレートの一例を示す平面図である。 図４に示す第１伝熱プレートの側面図である。 実施の形態１に係るプレート式熱交換器の仕切プレートの一例を示す平面図である。 図６に示す仕切プレートの側面図である。 実施の形態１に係るプレート式熱交換器の仕切プレートおよび該仕切プレートの近くに配置された伝熱プレートの一例を示す、仕切プレートの長手方向に沿った部分断面図である。 実施の形態１に係るプレート式熱交換器の第１出入口プレートの一例を示す平面図である。 図９に示す第１出入口プレートの側面図である。 実施の形態１に係るプレート式熱交換器の第２出入口プレートの一例を示す平面図である。 図１１に示す第１出入口プレートの側面図である。 実施の形態１に係るプレート式熱交換器を備える冷凍サイクル装置の一例を示す概略図である。 実施の形態２に係るプレート式熱交換器の構成の一例を示す分解図である。 実施の形態２に係るプレート式熱交換器の第１出入口プレートの近くに形成される第２流路の一例を示す断面図である。 実施の形態２に係るプレート式熱交換器の第２出入口プレートの近くに形成される第４流路の一例を示す断面図である。 実施の形態３に係るプレート式熱交換器の仕切プレートの一例を示す断面図である。 実施の形態３に係るプレート式熱交換器の伝熱プレートの一例を示す断面図である。 実施の形態３に係るプレート式熱交換器の第１出入口プレートの一例を示す断面図である。 実施の形態３に係るプレート式熱交換器の第２出入口プレートの一例を示す断面図である。 実施の形態３に係るプレート式熱交換器の仕切プレートの他の例を示す断面図である。 実施の形態３に係るプレート式熱交換器の第１出入口プレートの他の例を示す断面図である。 実施の形態３に係るプレート式熱交換器の第２出入口プレートの他の例を示す断面図である。
　以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。
　実施の形態１．
　＜プレート式熱交換器＞
　図１～図３に示されるように、実施の形態１に係るプレート式熱交換器１００について説明する。プレート式熱交換器１００は、第１方向に積層された複数の伝熱プレート１を含む第１熱交換ユニット１０および第２熱交換ユニット２０と、仕切プレート２とを備える。
　第１熱交換ユニット１０は、第１流体と第２流体とが伝熱プレート１を介して熱交換可能に設けられている。第１熱交換ユニット１０において第１方向において隣り合う伝熱プレート１間には、第１流体が第１方向に交差する第２方向に流れる第１流路５と、第２流体が第１方向に交差する第３方向に流れる第２流路６とが交互に設けられている。第１熱交換ユニット１０において、第１流路５と第２流路６とは、１つの伝熱プレート１を挟んで隣り合うように配置されている。第１流路５および第２流路６の各々は、複数設けられていてもよい。第１流路５が複数設けられている場合、第１流体は、後述する伝熱プレート１の通路孔１１，１３内を通って第１方向に沿って延びる分配路６１を経て各第１流路５に分配される。さらに各第１流路５に分配された第１流体は、後述する伝熱プレート１の通路孔１２，１５内を通って第１方向に沿って延びる分配路６２に流入し合流する。第２流路６が複数設けられている場合、第２流体は、後述する伝熱プレート１の通路孔１１，１３内を通って第１方向に沿って延びる分配路６３を経て各第２流路６に分配される。さらに各第２流路６に分配された第２流体は、後述する伝熱プレート１の通路孔１２，１５内を通って第１方向に沿って延びる分配路６４に流入し合流する。
　第２熱交換ユニット２０は、第１流体と第３流体とが伝熱プレート１を介して熱交換可能に設けられている。第２熱交換ユニット２０において第１方向において隣り合う伝熱プレート１間には、第１流体が第１方向に交差する第４方向に流れる第３流路７と、第３流体が第１方向に交差する第５方向に流れる第４流路８とが交互に設けられている。第２熱交換ユニット２０において、第３流路７と第４流路８とは１つの伝熱プレート１を挟んで隣り合うように配置されている。第３流路７および第４流路８の各々は、複数設けられていてもよい。第３流路７が複数設けられている場合、第１流体は、後述する伝熱プレート１の通路孔１２，１５内を通って第１方向に沿って延びる分配路６５を経て各第３流路７に分配される。さらに各第２流路７に分配された第１流体は、後述する伝熱プレート１の通路孔１１，１３内を通って第１方向に沿って延びる分配路６６に流入し合流する。第４流路８が複数設けられている場合、第３流体は、後述する伝熱プレート１の通路孔１１，１２，１３，１５内を通って第１方向に沿って延びる分配路６７を経て各第４流路８に分配される。さらに各第４流路８に分配された第３流体は、後述する伝熱プレート１の通路孔１１，１３内を通って第１方向に沿って延びる分配路６８に流入し合流する。
　仕切プレート２は、第１方向において第１熱交換ユニット１０と第２熱交換ユニット２０との間に配置されている。仕切プレート２は、第１方向における第１の側（以下、前側という）が第１熱交換ユニット１０の伝熱プレート１に面しており、第２の側（以下、後側という）が第２熱交換ユニット２０の伝熱プレート１に面している。仕切プレート２には、第１流体が第１熱交換ユニット１０内の第１流路５から第２熱交換ユニット２０内の第３流路７に流れるための流通口２１（図３参照）が設けられている。
　第１流路５は、第２流路６よりも仕切プレート２に近い位置にある第１部分５Ａを有している。第１流路５は、第２流路６において仕切プレート２に最も近い位置にある第２部分６Ａよりも、仕切プレート２の近くに位置する第１部分５Ａを有している。言い換えると、図３に示されるように、第１流路５において仕切プレート２に最も近い位置にある第１部分５Ａは、第２流路６において仕切プレート２に最も近い位置にある第２部分６Ａよりも、仕切プレート２に近い。
　第３流路７は、第４流路８よりも仕切プレート２に近い位置にある第３部分７Ａを有している。第３流路７は、第４流路８において仕切プレート２に最も近い位置にある第４部分８Ａよりも、仕切プレート２の近くに位置する第３部分７Ａを有している。言い換えると、第３流路７において仕切プレート２に最も近い位置にある第３部分７Ａは、第４流路８において仕切プレート２に最も近い位置にある第４部分８Ａよりも、仕切プレート２に近い。
　第１流路５において最も仕切プレート２の近くに位置する第１部分５Ａは、仕切プレート２の流通口２１を介して、第３流路７において最も仕切プレート２の近くに位置する第３部分７Ａと接続されている。
　このようにすれば、第１熱交換ユニット１０と第２熱交換ユニット２０との間を仕切る仕切プレート２には、第１流路５を流れる第１流体と第３流路７を流れる第１流体との圧力差が印加されることになる。第３流路７を流れる第１流体は、第１流路５を流れた第１流体が仕切プレート２の流通口２１を通って第３流路７に達したものである。そのため、第１流路５を流れる第１流体と第３流路７を流れる第１流体との圧力差は、第１流体と第２流体との圧力差、第１流体と第３流体との圧力差、および第２流体と第３流体との圧力差と比べて小さい。そのため、プレート式熱交換器１００は、仕切プレート２の破損が抑制されており、十分に高い信頼性を有している。なお、第１方向は、例えば水平方向に沿った方向である。第２方向、第３方向、第４方向、および第５方向は、例えば鉛直方向に沿った方向である。
　＜プレートの構成例＞
　次に、プレート式熱交換器１００の各プレートの構成例について説明する。図３に示されるように、プレート式熱交換器１００は、複数の伝熱プレート１、仕切プレート２，第１出入口プレート３および第２出入口プレート４を備える。第１出入口プレート３は、第１方向において仕切プレート２と第１熱交換ユニット１０を挟むように配置されている。第２出入口プレート４は、第１方向において仕切プレート２と第２熱交換ユニット２０を挟むように配置されている。伝熱プレート１、仕切プレート２，第１出入口プレート３および第２出入口プレート４の平面形状は、たとえば略矩形状である。
　図３～図５に示されるように、各伝熱プレート１の外周部（４隅）には、第１流体～第３流体のいずれかを流通させるための４つの通路孔１１，１２，１３，１５が設けられている。通路孔１１，１２，１３，１５は、伝熱プレート１を厚み方向（上記第１方向）に貫通している。通路孔１１と通路孔１２、通路孔１３と通路孔１５は、それぞれ伝熱プレート１の長手方向において間隔を隔てて対向するように設けられている。さらに、通路孔１１と通路孔１５、通路孔１２と通路孔１３とは、それぞれ伝熱プレート１の短手方向において間隔を隔てて対向するように設けられている。通路孔１３，１５は、通路孔１１，１２が設けられている面よりも厚み方向において突出している凸部１４，１６の頂面上に設けられている。凸部１４，１６の当該頂面は、上記第１方向の前側において隣り合う他の伝熱プレート１、仕切プレート２、または第１出入口プレート３と接触している。
　図４に示されるように、伝熱プレート１は、通路孔１１，１２，１３，１５よりも内側に、例えば波状の断面形状を有する伝熱面１７が設けられている。伝熱面１７の波状構造の頂部１８および底部１９は、伝熱面１７を平面視したときに、例えばヘリンボーンパターンを形成している。
　図３に示されるように、第１熱交換ユニット１０は、仕切プレート２に近い順に、伝熱プレート１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを含む。第２熱交換ユニット２０は、仕切プレート２に近い順に、伝熱プレート１ｅ，１ｆ，１ｇ，１ｈを含む。伝熱プレート１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇ，１ｈの各々は、同一の構成を有している。
　図３に示されるように、第１熱交換ユニット１０において、複数の伝熱プレート１の各々は、例えば交互に上下反転されて積層されている。ある伝熱プレート１ｃの通路孔１１は、例えば当該伝熱プレート１ｃに隣り合う伝熱プレート１ｂ，１ｄの各通路孔１３と第１方向に重なるように設けられている。ある伝熱プレート１ｃの通路孔１２は、例えば当該伝熱プレート１ｃに隣り合う伝熱プレート１ｂ，１ｄの各通路孔１５と第１方向に重なるように設けられている。同様に、第２熱交換ユニット２０において、複数の伝熱プレート１の各々は、例えば交互に上下反転されて積層されている。伝熱プレート１ａの通路孔１２は、伝熱プレート１ｅの通路孔１５および仕切プレート２の流通口２１と第１方向に重なるように設けられている。
　図３に示されるように、伝熱プレート１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、伝熱プレート１ａと伝熱プレート１ｂとの間および伝熱プレート１ｃと伝熱プレート１ｄとの間が第１流路５となるとともに、伝熱プレート１ｂと伝熱プレート１ｃとの間が第２流路６となるように設けられている。伝熱プレート１ｅ，１ｆ，１ｇ，１ｈは、伝熱プレート１ｅと伝熱プレート１ｆとの間、および伝熱プレート１ｇと伝熱プレート１ｈとの間が第３流路７となるとともに、伝熱プレート１ｆと伝熱プレート１ｇとの間および伝熱プレート１ｈと伝熱プレート１ｉとの間が第４流路８となるように設けられている。
　図３および図６に示されるように、仕切プレート２の外周部には、第１流体を流通させるための１つの流通口２１が設けられている。図３、図６および図７に示されるように、仕切プレート２は、第１方向において隣り合う伝熱プレート１の伝熱面１７と重なる部分が、平坦な平坦部２４として設けられている。流通口２１は、仕切プレート２に隣り合う伝熱プレート１ａ，１ｅの各通路孔１２と重なるように設けられている。第１熱交換ユニット１０の第１流路５と第２熱交換ユニット２０の第３流路７とは流通口２１を介して接続されている。
　仕切プレート２には、当該平坦部２４よりも、その厚み方向（上記第１方向）に突出している凸部２２の頂面上に流通口２１が設けられている。仕切プレート２には、上記長手方向において凸部２２と反対側に位置する外周部に、凸部２２と同じように上記厚み方向に突出している凸部２３が設けられている。凸部２３は、凸部２２よりも上方に配置されている。凸部２２の当該頂面は、上記第１方向の前側において隣り合う伝熱プレート１ａの通路孔１２が設けられている部分と接触している。凸部２３の当該頂面は、上記第１方向の前側において隣り合う伝熱プレート１ａの通路孔１１が設けられている部分と接触している。
　図８に示されるように、仕切プレート２は、伝熱プレート１ａおよび伝熱プレート１ｅと固着されている。伝熱プレート１ａの底部１９は、仕切プレート２の上記平坦部２４の前側に位置する面と固着されており、例えばロウ付けされている。伝熱プレート１ｅの頂部１８は、仕切プレート２の上記平坦部２４の後側に位置する面と固着されており、例えばロウ付けされている。伝熱プレート１ａの頂部１８と仕切プレート２の平坦部２４との間に設けられている空間は、閉塞されており、第１流路５および第２流路６を構成していない。伝熱プレート１ｅの底部１９と仕切プレート２の平坦部２４との間に設けられている空間は、閉塞されており、第３流路７および第４流路８を構成していない。
　図３および図８に示されるように、第１熱交換ユニット１０において、仕切プレート２に対し最も近くに設けられている流路は、仕切プレート２に面している伝熱プレート１ａと、該伝熱プレート１ａと第１方向において隣り合う伝熱プレート１ｂとの間に設けられている。伝熱プレート１ａと伝熱プレート１ｂとの間は、第１流路５において仕切プレート２に対し最も近くに位置する第１部分５Ａとなるように設けられている。伝熱プレート１ｂと伝熱プレート１ｃとの間は、第２流路６において仕切プレート２に対し最も近くに位置する第２部分６Ａとなるように設けられている。
　図３および図８に示されるように、第２熱交換ユニット２０において、仕切プレート２に対し最も近くに設けられている流路は、仕切プレート２に面している伝熱プレート１ｅと、該伝熱プレート１ｅと第１方向において隣り合う伝熱プレート１ｆとの間に設けられている。伝熱プレート１ｅと伝熱プレート１ｆとの間は、第３流路７において仕切プレート２に対し最も近くに位置する第３部分７Ａとなるように設けられている。伝熱プレート１ｆと伝熱プレート１ｇとの間は、第４流路８において仕切プレート２に対し最も近くに位置する第４部分８Ａとなるように設けられている。
　図３および図９に示されるように、第１出入口プレート３の外周部には、第１流体または第２流体を流通させるための第１流入口３１、第２流入口３２、第２流出口３３が設けられている。第１流入口３１、第２流入口３２、第２流出口３３は、第１出入口プレート３を厚み方向（上記第１方向）に貫通している。第１流入口３１と第２流出口３３とは、伝熱プレート１の短手方向において間隔を隔てて対向するように設けられている。さらに、第２流入口３２と第２流出口３３とは、伝熱プレート１の長手方向において間隔を隔てて対向するように設けられている。第１流入口３１および第２流出口３３は、第２流入口３２よりも上方に配置されているのが好ましい。第１流入口３１は、仕切プレート２の流通口２１よりも上方に設けられているのが好ましい。図９および図１０に示されるように、第１出入口プレート３は、第１流入口３１、第２流入口３２、第２流出口３３が設けられている外周部、および第１流入口３１、第２流入口３２、第２流出口３３よりも内側に位置する中央部が側面視において平坦に設けられている。図９および図１０に示されるように、第１出入口プレート３は、第１方向において隣り合う伝熱プレート１の伝熱面１７と重なる部分が、平坦な平坦部３４として設けられている。
　図３および図１１に示されるように、第２出入口プレート４の外周部には、第１流体または第３流体を流通させるための第１流出口４１，第３流入口４２，第３流出口４３が設けられている。第１流出口４１，第３流入口４２，第３流出口４３は、第２出入口プレート４を厚み方向（上記第１方向）に貫通している。第１流出口４１と第３流出口４３とは、伝熱プレート１の短手方向において間隔を隔てて対向するように設けられている。さらに、第３流入口４２と第３流出口４３とは、伝熱プレート１の長手方向において間隔を隔てて対向するように設けられている。第１流出口４１および第３流出口４３は、第３流入口４２よりも上方に配置されているのが好ましい。第１流出口４１は、仕切プレート２の流通口２１よりも上方に設けられているのが好ましい。図１１および図１２に示されるように、第２出入口プレート４は、第１流出口４１，第３流入口４２，第３流出口４３が設けられている外周部および第１流出口４１，第３流入口４２，第３流出口４３よりも内側に位置する中央部が側面視において平坦に設けられている。図１１および図１２に示されるように、第２出入口プレート４は、第１方向において隣り合う伝熱プレート１の伝熱面１７と重なる部分が、平坦な平坦部４４として設けられている。
　上記プレート式熱交換器１００において、第１出入口プレート３には、第１流体が第１流路５に流入されるための第１流入口３１と、第２流体が第２流路６に流入されるための第２流入口３２と、第２流体が第２流路６から流出されるための第２流出口３３とが設けられているのが好ましい。第２流入口３２は、第２流出口３３よりも下方に設けられているのが好ましい。言い換えると、上記プレート式熱交換器１００において、第２方向は上方から下方に向かう方向であり、第３方向は下方から上方に向かう方向であるのが好ましい。
　プレート式熱交換器１００において、第１流路５を流通する第１流体は、第２流路６を流通する第２流体と熱交換して凝縮する（詳細は後述する）。このとき、第２流体と十分に熱交換された第１流体は、未だ第２流体と十分に熱交換されていない第１流体と比べて密度が高い。そのため、第１流体が第１流路５内を下方から上方に流通する場合には、この第１流体の流れに逆らうように、第２流体と十分に熱交換された第１流体の流れ（下降流）が第１流路５内に生じる。その結果、第１流路５内の第１流体の流れは当該下降流により阻害され、プレート式熱交換器の熱交換効率は低下する。
　これに対し、上記プレート式熱交換器１００によれば、第１流体は第１流路５内を上方から下方に流通する際に凝縮されるため、第１流路５内の第１流体の流れは当該下降流により阻害されない。その結果、プレート式熱交換器１００は、熱交換効率の低下が抑制されている。
　上記プレート式熱交換器１００において、第２出入口プレート４には、第１流体が第３流路７から流出されるための第１流出口４１と、第３流体が第４流路８に流入されるための第３流入口４２と、第３流体が第４流路８から流出されるための第３流出口４３とが設けられている。第３流入口４２は、第３流出口４３よりも下方に設けられているのが好ましい。言い換えると、上記プレート式熱交換器１００において、第５方向は下方から上方に向かう方向であるのが好ましい。
　プレート式熱交換器１００において、第４流路８に流入される第３流体は気液２相状態にある（詳細は後述する）。第３流体が第４流路８内を上方から下方に流通する場合、第３流体は伝熱プレート１の伝熱面１７よりも上方において第４流路８として構成されている複数の伝熱面１７間に分配される。しかし、第３流体のうち液相の冷媒は気相の冷媒と比べて密度が高く下方に流れやすいため、第３流体は第４流路８を構成する複数の伝熱面１７間に均等に分配され難い。この場合、第３流体が複数の伝熱面１７間に均等に分配され難いことに伴う伝熱性能の低下を補うため、伝熱プレート１の数を増やして伝熱面積を増加させることも考えられる。
　これに対し、上記プレート式熱交換器１００によれば、気液２相状態で第４流路８内に流入した第３流体は第４流路８内を下方から上方に流通するため、複数の伝熱面１７間に均等に分配され得る。そのため、上記プレート式熱交換器１００によれば、伝熱プレート１の数を増やすことなく、高い伝熱性能を実現し得る。
＜冷凍サイクル装置の構成例＞
　上記プレート式熱交換器１００は、図１３に示されるような冷凍サイクル装置２００に適用され得る。冷凍サイクル装置２００は、凝縮器として構成されているプレート式熱交換器１００と、圧縮機５１と、膨張弁５２と、蒸発器５３と、インジェクション膨張弁５４と、ポンプ５５と、ファン５６とを備える。冷凍サイクル装置２００は、圧縮機５１、プレート式熱交換器１００の第１流路５、第３流路７および第４流路８と、膨張弁５２、蒸発器５３とが順に接続された冷媒回路を備える。さらに、冷凍サイクル装置２００は、第３流路７よりも下流において上記冷媒回路から分岐し、インジェクション膨張弁５４、第４流路８、および圧縮機５１の中間圧力部が順に接続されたインジェクション回路を備える。さらに、冷凍サイクル装置２００は、ポンプ５５および第２流路６が順に接続された熱媒体回路を備える。つまり、冷凍サイクル装置２００において、第１流体および第３流体が冷媒、第２流体が水またはブラインなどの熱媒体である。第１流体は高圧のガス冷媒であり第３流体は低圧の気液２相冷媒である。
　図３に示されるように、第１出入口プレート３の第１流入口３１は、第１流体の流入口として設けられている。第１出入口プレート３の第２流入口３２は、第２流体の流入口として設けられている。第１出入口プレート３の第２流出口３３は、第２流体の流出口として設けられている。第２出入口プレート４の第１流出口４１は、第１流体の流出口として設けられている。第２出入口プレート４の第３流入口４２は、第３流体の流入口として設けられている。第２出入口プレート４の第３流出口４３は、第３流体の流出口として設けられている。
　第１流体は、第１出入口プレート３の第１流入口３１から第１熱交換ユニット１０内に流入し、伝熱プレート１ａ，１ｂ間および伝熱プレート１ｃ，１ｄ間を上方から下方に流通する。第２流体は、第１出入口プレート３の第２流入口３２から第１熱交換ユニット１０内に流入し、伝熱プレート１ｂ，１ｃ間を下方から上方に流通する。これにより、第１熱交換ユニット１０では、第１流体と第２流体とが伝熱プレート１ｂ，１ｃを介して熱交換される。第１流体と熱交換された第２流体は、第１出入口プレート３の第２流出口３３を通って第１熱交換ユニット１０の外部に流出する。第２流体と熱交換された第１流体は、仕切プレート２の流通口２１を通って第２熱交換ユニット２０内に流入する。
　第２熱交換ユニット２０に流入した第１流体は、伝熱プレート１ｅ，１ｆ間および伝熱プレート１ｇ，１ｈ間を下方から上方に流通する。第３流体は、第２出入口プレート４の第３流入口４２から第２熱交換ユニット２０内に流入し、伝熱プレート１ｆ，１ｇ間および伝熱プレート１ｈ，１ｉ間を下方から上方に流通する。これにより、第２熱交換ユニット２０では、第１流体と第３流体とが伝熱プレート１ｆ、１ｇ、１ｇ、１ｉを介して熱交換される。
　このような冷凍サイクル装置２００では、圧縮機５１から吐出された第１流体としての冷媒はプレート式熱交換器１００の第１熱交換ユニット１０において第１流路５を流通することによって第２流路６を流通する第２流体としての熱媒体と熱交換して凝縮する。凝縮した冷媒は、第２熱交換ユニット２０において第３流路７を流通することによって第４流路８を流通する第３流体としての冷媒と熱交換して過冷却される。過冷却された冷媒の一部は、膨張弁５２によって減圧される。減圧された冷媒は、蒸発器５３においてファン５６により供給される気体と熱交換して蒸発する。蒸発した冷媒は、圧縮機５１に吸入される。
　また、冷凍サイクル装置２００では、第３流路７を流通して過冷却された冷媒の上記一部以外の残部は、上記インジェクション回路に流入する。インジェクション回路に流入した冷媒はインジェクション膨張弁５４によって減圧される。減圧された冷媒は、第２熱交換ユニット２０において第４流路８を流通することにより、第３流路７を流通する冷媒と熱交換して加熱される。
　このような冷凍サイクル装置２００は、インジェクション回路を備えるため、圧縮機５１から吐出される冷媒の温度上昇を抑制することができる。また、冷凍サイクル装置２００は、第１流体と第２流体とが熱交換するとともに、第１流体と第３流体とが熱交換するための冷媒回路を備えるが、当該冷媒回路がプレート式熱交換器１００を用いて構成されていることにより、当該冷媒回路が２つの熱交換器により構成される従来の冷凍サイクル装置と比べて、小型化され得る。その結果、冷凍サイクル装置２００は、当該従来の冷凍サイクル装置と比べて、製造コストが低減され得るし、また製造が容易となる。
　なお、実施の形態１に係るプレート式熱交換器１００において、仕切プレート２の上記第１方向における厚みは、伝熱プレート１の上記第１方向における厚みよりも薄くてもよい。伝熱プレート１には、第１流路５を流通する第１流体と第２流路６を流通する第２流体との圧力差が印加される。これに対し、仕切プレート２には、第１流路５を流通する第１流体と第３流路７とを流通する第１流体との圧力差が印加される。そのため、仕切プレート２に印加される圧力差は、伝熱プレート１に印加される圧力差よりも小さい。その結果、仕切プレート２の上記第１方向における厚みが伝熱プレート１の上記第１方向における厚みよりも薄く設けられている場合でも、仕切プレート２は破損が抑制され得るため、プレート式熱交換器１００は高い信頼性を有し得る。
　また、プレート式熱交換器１００において、第１熱交換ユニット１０が伝熱プレート１ａ，１ｂ，１ｃのみを有する場合、第１流路５は伝熱プレート１ａ，１ｂ間にのみ形成される。この場合、第１流路５の全体が、伝熱プレート１ｂ，１ｃ間に形成される第２流路６よりも仕切プレート２に近い位置にある。
　実施の形態２．
　次に、図１４～図１６を参照して、実施の形態２に係るプレート式熱交換器１０１について説明する。実施の形態２に係るプレート式熱交換器１０１は、基本的には実施の形態１に係るプレート式熱交換器１００と同様の構成を備えるが、第２流路６の少なくとも一部が第１流路５よりも第１出入口プレート３に近い位置にあり、第４流路８の少なくとも一部が第３流路７よりも第２出入口プレート４に近い位置にある。言い換えると、第２流路６は、第１流路５において最も第１出入口プレート３の近くに位置する第５部分５Ｂよりも、第１出入口プレート３の近くに位置する第６部分６Ｂを有している。第４流路８が、第３流路７において最も第２出入口プレート４の近くに位置する第７部分７Ｂよりも、第２出入口プレート４の近くに位置する第８部分８Ｂを有している。
　図１４および図１５に示されるように、第１出入口プレート３は、伝熱プレート１ｊと固着されている。伝熱プレート１ｊの頂部１８は、第１出入口プレート３の上記平坦部３４の後側に位置する面と固着されており、例えばロウ付けされている。第１出入口プレート３の平坦部３４と伝熱プレート１ｊの底部１９との間に設けられている空間は、閉塞されており、第１流路５および第２流路６を構成していない。
　図１４および図１６に示されるように、第２出入口プレート４は、伝熱プレート１ｉと固着されている。伝熱プレート１ｉの底部１９は、第２出入口プレート４の上記平坦部４４の前側に位置する面と固着されており、例えばロウ付けされている。第２出入口プレート４の平坦部４４と伝熱プレート１ｉの頂部１８との間に設けられている空間は、閉塞されており、第３流路７および第４流路８を構成していない。
　図１４および図１５に示されるように、第１熱交換ユニット１０において、第１出入口プレート３に対し最も近くに設けられている流路は、伝熱プレート１ｊと伝熱プレート１ｄとの間に設けられている。伝熱プレート１ｊと伝熱プレート１ｄとの間は、第２流路６において第１出入口プレート３に対し最も近くに位置する第６部分６Ｂとなるように設けられている。伝熱プレート１ｄと伝熱プレート１ｃとの間は、第１流路５において第１出入口プレート３に対し最も近くに位置する第５部分５Ｂとなるように設けられている。
　図１４および図１５に示されるように、第２熱交換ユニット２０において、第２出入口プレート４に対し最も近くに設けられている流路は、伝熱プレート１ｈと伝熱プレート１ｉとの間に設けられている。伝熱プレート１ｈと伝熱プレート１ｉとの間は、第４流路８において第２出入口プレート４に対し最も近くに位置する第８部分８Ｂとなるように設けられている。伝熱プレート１ｇと伝熱プレート１ｈとの間は、第３流路７において第２出入口プレート４に対し最も近くに位置する第７部分７Ｂとなるように設けられている。
　このような構成を備える実施の形態２に係るプレート式熱交換器１０１は、実施の形態１に係るプレート式熱交換器１００と基本的に同様の構成を備えるため、プレート式熱交換器１００と同様の効果を奏することができる。
　さらに、プレート式熱交換器１０１は、第１方向において仕切プレート２と第１熱交換ユニット１０を挟むように配置されている第１出入口プレート３と、第１方向において仕切プレート２と第２熱交換ユニット２０を挟むように配置されている第２出入口プレート４とをさらに備えている。第２流路６は、第１流路５において最も第１出入口プレート３の近くに位置する第５部分５Ｂよりも、第１出入口プレート３の近くに位置する第６部分６Ｂを有している。第４流路８は、第３流路７において最も第２出入口プレート４の近くに位置する第７部分７Ｂよりも、第２出入口プレート４の近くに位置する第８部分８Ｂを有している。
　そのため、プレート式熱交換器１０１の第１出入口プレート３には、第２流路６を流通する第２流体の圧力と、プレート式熱交換器１０１の外部を取り巻く気体の圧力（例えば大気圧）との差が印加される。プレート式熱交換器１０１が図１３に示されるような冷凍サイクル装置２００に備えられる場合、第２流路６を流通する第２流体の圧力は第１流路５を流通する第１流体の圧力よりも低い。そのため、プレート式熱交換器１０１によれば、第１流路５を流通する第１流体の圧力とプレート式熱交換器１０１の外部を取り巻く気体の圧力（例えば大気圧）との差が第１出入口プレート３に印加される場合と比べて、第１出入口プレート３に印加される圧力差を小さくすることができる。その結果、プレート式熱交換器１０１は、第１出入口プレート３が破損するリスクが低減されているため、信頼性が高い。
　また、プレート式熱交換器１０１の第２出入口プレート４には、第４流路８を流通する第３流体の圧力と、プレート式熱交換器１０１の外部を取り巻く気体の圧力（例えば大気圧）との差が印加される。プレート式熱交換器１０１が図１３に示されるような冷凍サイクル装置２００に備えられる場合、第４流路８を流通する第３流体の圧力は第３流路７を流通する第１流体の圧力よりも低い。そのため、プレート式熱交換器１０１によれば、第３流路７を流通する第１流体の圧力とプレート式熱交換器１０１の外部を取り巻く気体の圧力（例えば大気圧）との差が第２出入口プレート４に印加される場合と比べて、第２出入口プレート４に印加される圧力差を小さくすることができる。その結果、プレート式熱交換器１０１は、第２出入口プレート４が破損するリスクが低減されているため、信頼性が高い。
　異なる観点から言えば、プレート式熱交換器１０１は、仕切プレート２に印加される圧力差と、第１出入口プレート３に印加される圧力差と、第２出入口プレート４に印加される圧力差との和が、最小となるように設けられている。上述のように、プレート式熱交換器１０１において、仕切プレート２に印加される圧力差は、第１流体と第２流体との圧力差、第１流体と第３流体との圧力差、および第２流体と第３流体との圧力差よりも小さい、第１流体間の圧力差である。また、プレート式熱交換器１０１において、第１出入口プレート３に印加される圧力差は、第１流体とプレート式熱交換器１０１の外部を取り巻く気体との圧力差よりも小さい、第２流体とプレート式熱交換器１０１の外部を取り巻く気体との圧力差である。また、プレート式熱交換器１０１において、第２出入口プレート４に印加される圧力差は、第１流体とプレート式熱交換器１０１の外部を取り巻く気体との圧力差よりも小さい、第３流体とプレート式熱交換器１０１の外部を取り巻く気体との圧力差である。そのため、プレート式熱交換器１０１によれば、上述のように、仕切プレート２、第１出入口プレート３、および第２出入口プレート４の破損が抑制されており、十分に高い信頼性を有している。
　実施の形態３．
　次に、図１７～図２０を参照して、実施の形態３に係るプレート式熱交換器について説明する。実施の形態３に係るプレート式熱交換器は、基本的には実施の形態１に係るプレート式熱交換器１００と同様の構成を備えるが、仕切プレート２、第１出入口プレート３および第２出入口プレート４の少なくともいずれかの上記第１方向における厚みが伝熱プレート１よりもが厚いことが特定されている点で異なる。例えば、仕切プレート２、第１出入口プレート３および第２出入口プレート４の各々は、上記第１方向における厚みが伝熱プレート１よりもが厚い。
　ここで、伝熱プレート１の厚みとは、伝熱プレート１の伝熱面１７の厚みＴ１（図１８参照）とする。なお、伝熱プレート１は、例えば、板状部材がプレス成形されることに形成されており、伝熱面１７の厚みと凸部１４，１６の厚みとは等しい。同様に、仕切プレート２の厚みとは、仕切プレート２の平坦部２４の厚みＴ２（図１７参照）とする。なお、仕切プレート２は、例えば、板状部材がプレス成形されることに形成されており、平坦部２４の厚みと凸部２２，２３の厚みとは等しい。第１出入口プレート３の厚みとは、第１出入口プレート３の平坦部３４の厚みＴ３（図１９参照）とする。第２出入口プレート４の厚みとは、第２出入口プレート４の平坦部４４の厚みＴ４（図２０参照）とする。なお、第１出入口プレート３および第２出入口プレート４は、例えば、板状部材がプレス成形されることに形成されている。伝熱プレート１の厚みＴ１は、第１流体と第２流体との熱交換を阻害せず、かつ第１流体と第２流体との圧力差に耐え得るように、設けられている。
　図１７および図１８に示されるように、仕切プレート２の上記第１方向における厚みＴ２は、伝熱プレート１の上記第１方向における厚みＴ１よりも厚い。このようにすれば、仕切プレート２は、仕切プレート２に印加され得る第１流路５を流通する第１流体の圧力と第３流路７を流通する第１流体の圧力との差に対し、十分に高い強度を有している。そのため、実施の形態３に係るプレート式熱交換器は、仕切プレート２の破損が抑制されているため、高い信頼性を有している。
　図１９～図２１に示されるように、第１出入口プレート３の上記第１方向における厚みＴ３、および第２出入口プレート４の上記第１方向における厚みＴ４は、伝熱プレート１の上記第１方向における厚みＴ１よりも厚い。このようにすれば、第１出入口プレート３は、第１出入口プレート３に印加され得る圧力差、すなわち第１流路５を流通する第１流体とプレート式熱交換器の外部を取り巻く気体との圧力差または第２流路６を流通する第２流体とプレート式熱交換器の外部を取り巻く気体との圧力差に対し、十分に高い強度を有している。第２出入口プレート４は、第２出入口プレート４に印加され得る圧力差、すなわち第３流路７を流通する第１流体とプレート式熱交換器の外部を取り巻く気体との圧力差または第４流路８を流通する第３流体とプレート式熱交換器の外部を取り巻く気体との圧力差に対し、十分に高い強度を有している。そのため、実施の形態３に係るプレート式熱交換器は、第１出入口プレート３、および第２出入口プレート４の破損が抑制されているため、高い信頼性を有している。
　図１７に示されるように、仕切プレート２は１つの部材で構成されていてもよい。また、図２１に示されるように、仕切プレート２は複数の部材により構成されていてもよい。仕切プレート２は、第１部材２５と第２部材２６とが貼り合わされることにより、構成されていてもよい。第２部材２６を構成する材料は、例えば伝熱プレート１を構成する材料よりも高強度である。例えば、伝熱プレート１を構成する材料がステンレス、銅（Ｃｕ）またはアルミニウム（Ａｌ）などであるのに対し、第２部材２６を構成する材料は、例えばチタン（Ｔｉ）、またはステンレスもしくはジュラルミンなどの合金である。仕切プレート２の上記第１方向における厚みＴ２は、第１部材２５の上記第１方向における厚みＴ５と第２部材２６の上記第１方向における厚みＴ６との和に相当する。第２部材２６の上記第１方向における厚みＴ６は、伝熱プレート１の厚みＴ１よりも薄くてもよい。
　このようにしても、仕切プレート２は、仕切プレート２に印加され得る第１流路５を流通する第１流体の圧力と第３流路７を流通する第１流体の圧力との差に対し、十分に高い強度を有している。
　図１９および図２０に示されるように、第１出入口プレート３および第２出入口プレート４は１つの部材で構成されていてもよい。また、図２２および図２３に示されるように、第１出入口プレート３および第２出入口プレート４は複数の部材により構成されていてもよい。第１出入口プレート３は、第３部材３５と第４部材３６とが貼り合わされることにより、構成されていてもよい。第２出入口プレート４は、第５部材４５と第６部材４６とが貼り合わされることにより、構成されていてもよい。第４部材３６および第６部材４６を構成する材料は、例えば伝熱プレート１を構成する材料よりも高強度である。伝熱プレート１を構成する材料は、高い熱伝導性を有する任意の材料であればよいが、例えばステンレス、銅（Ｃｕ）またはアルミニウム（Ａｌ）などである。これに対し、第４部材３６および第６部材４６を構成する材料は、例えばチタン（Ｔｉ）、またはステンレスもしくはジュラルミンなどの合金である。第１出入口プレート３の上記第１方向における厚みＴ３は、第３部材３５の上記第１方向における厚みＴ７と第４部材３６の上記第１方向における厚みＴ８との和に相当する。第２出入口プレート４の上記第１方向における厚みＴ４は、第５部材４５の上記第１方向における厚みＴ９と第６部材４６の上記第１方向における厚みＴ１０との和に相当する。第４部材３６および第６部材４６の上記第１方向における厚みＴ８，Ｔ１０は、伝熱プレート１の厚みＴ１よりも薄くてもよい。
　このようにしても、第１出入口プレート３は、第１出入口プレート３に印加され得る圧力差に対し、十分に高い強度を有している。第２出入口プレート４は、第２出入口プレート４に印加され得る圧力差に対し、十分に高い強度を有している。
　なお、実施の形態３に係るプレート式熱交換器は、仕切プレート２、第１出入口プレート３および第２出入口プレート４のいずれかの上記第１方向における厚みが伝熱プレート１よりも厚く設けられていてもよい。このような構成を備えるプレート式熱交換器は、上記第１方向における厚みが伝熱プレート１よりも厚く設けられていているプレートの破損が抑制されているため、高い信頼性を有している。
　実施の形態４．
　次に、実施の形態４に係るプレート式熱交換器について説明する。実施の形態４に係るプレート式熱交換器は、基本的には実施の形態１に係るプレート式熱交換器１００と同様の構成を備えるが、仕切プレート２、第１出入口プレート３および第２出入口プレート４の少なくともいずれかが、伝熱プレート１を構成する材料と比べて高強度である材料を含むことが特定されている点で異なる。例えば、仕切プレート２、第１出入口プレート３および第２出入口プレート４の各々は、伝熱プレート１を構成する材料と比べて高強度である材料を含む。
　伝熱プレート１を構成する材料は、高い熱伝導性を有する任意の材料であればよいが、例えばステンレス、銅（Ｃｕ）またはアルミニウム（Ａｌ）などである。仕切プレート２を構成する材料は、伝熱プレート１を構成する材料よりも高強度である任意の材料であればよいが、例えばチタン（Ｔｉ）、またはステンレスもしくはジュラルミンなどの合金である。第１出入口プレート３および第２出入口プレート４を構成する材料は、伝熱プレート１を構成する材料よりも高強度である任意の材料であればよいが、例えばチタン（Ｔｉ）、またはステンレスもしくはジュラルミンなどの合金である。
　このようにすれば、仕切プレート２は、仕切プレート２に印加され得る第１流路５を流通する第１流体の圧力と第３流路７を流通する第１流体の圧力との差に対し、十分に高い強度を有している。第１出入口プレート３は、第１出入口プレート３に印加され得る圧力差に対し、十分に高い強度を有している。第２出入口プレート４は、第２出入口プレート４に印加され得る圧力差に対し、十分に高い強度を有している。そのため、実施の形態４に係るプレート式熱交換器は、仕切プレート２、第１出入口プレート３および第２出入口プレート４の破損が抑制されているため、高い信頼性を有している。
　なお、上記実施の形態において、仕切プレート２には伝熱プレート１ａおよび伝熱プレート１ｅが固着されているが、これに限られるものでは無い。仕切プレート２は、第１方向において隣り合う伝熱プレート１との間で第１流体の流路を形成するように設けられていてもよい。異なる観点から言えば、本実施の形態に係る仕切プレートは、伝熱プレートと同様の構成を備えるプレートと平板状のプレートとが接合された複合体として構成されているものであってもよい。
　今回開示された実施の形態はすべての点において例示であって制限的なものでは無いと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　本発明は、３つの流体間で熱交換を実施可能なプレート式熱交換器に特に有利に適用される。
　１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇ，１ｈ，１ｉ，１ｊ　伝熱プレート、２　仕切プレート、３　第１出入口プレート、４　第２出入口プレート、５　第１流路、６　第２流路、７　第３流路、８　第４流路、１０　第１熱交換ユニット、１７　伝熱面、１８　頂部、１９　底部、２０　第２熱交換ユニット、２１　流通口、２４，３４，４４　平坦部、２５　第１部材、２６　第２部材、３１　第１流入口、３２　第２流入口、３３　第２流出口、３５　第３部材、３６　第４部材、４１　第１流出口、４２　第３流入口、４３　第３流出口、４５　第５部材、４６　第６部材、５１　圧縮機、５２　膨張弁、５３　蒸発器、５４　インジェクション膨張弁、５５　ポンプ、５６　ファン、１００，１０１　プレート式熱交換器、２００　冷凍サイクル装置。

Claims (7)

  1. 　第１方向に積層された複数の伝熱プレートを各々が含む第１熱交換ユニットおよび第２熱交換ユニットと、
    　前記第１方向において前記第１熱交換ユニットと前記第２熱交換ユニットとの間に配置されており、前記第１方向における第１の側が前記第１熱交換ユニットの前記伝熱プレートに面しており、第２の側が前記第２熱交換ユニットの前記伝熱プレートに面している仕切プレートとを備え、
    　前記第１熱交換ユニットは、第１流体が前記第１方向に対し交差する第２方向に流れる第１流路と第２流体が前記第１方向に対し交差する第３方向に流れる第２流路とを含み、前記複数の伝熱プレートのうち前記第１方向において隣り合う前記伝熱プレート間には、前記第１流路または前記第２流路が設けられており、前記第１流路および前記第２流路は前記第１方向に交互に設けられており、
    　前記第２熱交換ユニットは、前記第１流体が前記第１方向に対し交差する第４方向に流れる第３流路と第３流体が前記第１方向に対し交差する第５方向に流れる第４流路とを含み、前記複数の伝熱プレートのうち前記第１方向において隣り合う前記伝熱プレート間には、前記第３流路または前記第４流路が設けられており、前記第３流路および前記第４流路は前記第１方向に交互に設けられており、
    　前記仕切プレートには、前記第１流体が前記第１流路から前記第３流路に流れるための流通口が設けられており、
    　前記第１流路の少なくとも一部から前記仕切プレートまでの距離は、前記第２流路から前記仕切プレートまでの距離よりも短く、
    　前記第３流路の少なくとも一部から前記仕切プレートまでの距離は、前記第４流路から前記仕切プレートまでの距離よりも短い、プレート式熱交換器。
  2. 　前記第１方向において前記仕切プレートと前記第１熱交換ユニットを挟むように配置されている第１出入口プレートと、
    　前記第１方向において前記仕切プレートと前記第２熱交換ユニットを挟むように配置されている第２出入口プレートとをさらに備え、
    　前記第２流路の少なくとも一部から前記第１出入口プレートまでの距離は、前記第１流路から前記第１出入口プレートまでの距離よりも短く、
    　前記第４流路の少なくとも一部から前記第２出入口プレートまでの距離は、前記第３流路から前記第２出入口プレートまでの距離よりも短い、請求項１に記載のプレート式熱交換器。
  3. 　前記仕切プレート、前記第１出入口プレートおよび前記第２出入口プレートの少なくともいずれかは、前記伝熱プレートよりも前記第１方向における厚みが厚い、請求項２に記載のプレート式熱交換器。
  4. 　前記仕切プレート、前記第１出入口プレートおよび前記第２出入口プレートの少なくともいずれかは、前記伝熱プレートを構成する材料と比べて高強度である材料を含む、請求項２または請求項３に記載のプレート式熱交換器。
  5. 　前記第２方向は、重力方向の上方から下方に向かう方向であり、
    　前記第３方向は、重力方向の下方から上方に向かう方向である、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載のプレート式熱交換器。
  6. 　前記第５方向は、重力方向の下方から上方に向かう方向である、請求項１～請求項５のいずれか１項に記載のプレート式熱交換器。
  7. 　請求項１～請求項６のいずれか１項に記載のプレート式熱交換器と、
    　前記プレート式熱交換器の前記第１流路に前記第１流体を吐出するための圧縮機とを備える、冷凍サイクル装置。
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