特許ウォッチ

公開番号2025031965
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-07
出願番号2024230004,2024048199
出願日2024-12-26,2024-03-25
発明の名称シェルアンドプレート式熱交換器及び冷凍装置
出願人ダイキン工業株式会社
代理人弁理士法人前田特許事務所
主分類F28F 9/22 20060101AFI20250228BHJP(熱交換一般)
要約【課題】プレート積層体全体として熱交換効率を高める。
【解決手段】仕切部材(5)は、プレート積層体(30)と冷媒入口(21)との間に配置される。仕切部材(5)は、プレート積層体(30)の積層方向である第1方向に沿って延びる。仕切部材(5)は、複数の連通孔(50)を有する。複数の連通孔(50)は、中央熱交換部(35)、第1熱交換部(36)、及び第2熱交換部(37)に対向する位置で、プレート積層体(30)に向かって開口する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
内部空間（15）を有するシェル（11）と、積層されて互いに接合された複数の伝熱プレート（40）を有し且つ前記内部空間（15）に収容されたプレート積層体（30）と、を備え、前記シェル（11）の前記内部空間（15）へ流入した冷媒と前記プレート積層体（30）の熱媒体流路（32）へ流入した熱媒体とを熱交換させるシェルアンドプレート式熱交換器であって、
前記シェル（11）の下部に設けられ、前記内部空間（15）に冷媒を流入する冷媒入口（21）と、
前記プレート積層体（30）と前記冷媒入口（21）との間に配置され、前記プレート積層体（30）の積層方向である第１方向に沿って延びる仕切部材（5）と、を備え、
前記プレート積層体（30）を前記第１方向に３つに均等区分した場合に、前記第１方向の中央に位置する部分を中央熱交換部（35）、前記中央熱交換部（35）よりも前記第１方向の一端側に位置する部分を第１熱交換部（36）、前記中央熱交換部（35）よりも前記第１方向の他端側に位置する部分を第２熱交換部（37）とし、
前記仕切部材（5）は、前記中央熱交換部（35）、前記第１熱交換部（36）、及び前記第２熱交換部（37）に対向する位置で、前記プレート積層体（30）に向かって開口する複数の連通孔（50）を有し、
前記仕切部材（5）は、前記第１方向に沿って延びる第１仕切板（61）を有し、
前記第１仕切板（61）よりも下方には、前記冷媒入口（21）から流入した冷媒が流通する内部流路（55）が設けられ、
前記内部流路（55）は、
前記第１方向に沿って延び、前記冷媒入口（21）から流入した冷媒を前記第１熱交換部（36）及び前記第２熱交換部（37）の下方位置に導く第１流路（56）と、
前記第１流路（56）の前記第１方向の端部で折り返され、前記第１流路（56）を通過した冷媒を前記中央熱交換部（35）の下方位置に導く第２流路（57）と、を含み、
前記連通孔（50）は、
前記第１仕切板（61）に設けられ、前記第１流路（56）に連通して前記プレート積層体（30）に向かって開口する第１連通孔（58）と、
前記第１仕切板（61）に設けられ、前記第２流路（57）に連通して前記プレート積層体（30）に向かって開口する第２連通孔（59）と、を含む
シェルアンドプレート式熱交換器。
続きを表示（約 5,100 文字）【請求項２】
内部空間（15）を有するシェル（11）と、積層されて互いに接合された複数の伝熱プレート（40）を有し且つ前記内部空間（15）に収容されたプレート積層体（30）と、を備え、前記シェル（11）の前記内部空間（15）へ流入した冷媒と前記プレート積層体（30）の熱媒体流路（32）へ流入した熱媒体とを熱交換させるシェルアンドプレート式熱交換器であって、
前記シェル（11）の下部に設けられ、前記内部空間（15）に冷媒を流入する冷媒入口（21）と、
前記プレート積層体（30）と前記冷媒入口（21）との間に配置され、前記プレート積層体（30）の積層方向である第１方向に沿って延びる仕切部材（5）と、を備え、
前記プレート積層体（30）を前記第１方向に３つに均等区分した場合に、前記第１方向の中央に位置する部分を中央熱交換部（35）、前記中央熱交換部（35）よりも前記第１方向の一端側に位置する部分を第１熱交換部（36）、前記中央熱交換部（35）よりも前記第１方向の他端側に位置する部分を第２熱交換部（37）とし、
前記仕切部材（5）は、前記中央熱交換部（35）、前記第１熱交換部（36）、及び前記第２熱交換部（37）に対向する位置で、前記プレート積層体（30）に向かって開口する複数の連通孔（50）を有し、
前記仕切部材（5）は、前記第１方向に沿って延びる第１仕切板（61）と、前記第１仕切板（61）よりも下方に配置され且つ前記第１方向に沿って延びる第２仕切板（62）と、を有し、
前記第２仕切板（62）には、前記冷媒入口（21）の下流端が接続され、
前記第１仕切板（61）と前記第２仕切板（62）との間には、前記冷媒入口（21）から流入した冷媒が流通する内部流路（55）が設けられ、
前記連通孔（50）は、前記第１仕切板（61）に設けられ、前記内部流路（55）に連通して前記プレート積層体（30）に向かって開口する第１連通孔（68）を含み、
前記第２仕切板（62）には、前記内部流路（55）に連通して前記プレート積層体（30）とは反対側に開口する複数の第２連通孔（69）が設けられる
シェルアンドプレート式熱交換器。
【請求項３】
内部空間（15）を有するシェル（11）と、積層されて互いに接合された複数の伝熱プレート（40）を有し且つ前記内部空間（15）に収容されたプレート積層体（30）と、を備え、前記シェル（11）の前記内部空間（15）へ流入した冷媒と前記プレート積層体（30）の熱媒体流路（32）へ流入した熱媒体とを熱交換させるシェルアンドプレート式熱交換器であって、
前記シェル（11）の下部に設けられ、前記内部空間（15）に冷媒を流入する冷媒入口（21）と、
前記プレート積層体（30）と前記冷媒入口（21）との間に配置され、前記プレート積層体（30）の積層方向である第１方向に沿って延びる仕切部材（5）と、を備え、
前記プレート積層体（30）を前記第１方向に３つに均等区分した場合に、前記第１方向の中央に位置する部分を中央熱交換部（35）、前記中央熱交換部（35）よりも前記第１方向の一端側に位置する部分を第１熱交換部（36）、前記中央熱交換部（35）よりも前記第１方向の他端側に位置する部分を第２熱交換部（37）とし、
前記仕切部材（5）は、前記中央熱交換部（35）、前記第１熱交換部（36）、及び前記第２熱交換部（37）に対向する位置で、前記プレート積層体（30）に向かって開口する複数の連通孔（50）を有し、
前記仕切部材（5）は、前記第１方向に沿って延びる第１仕切板（61）を有し、
前記第１仕切板（61）よりも下方には、前記冷媒入口（21）から流入した冷媒が流通する内部流路（55）が設けられ、
前記連通孔（50）は、前記第１仕切板（61）に設けられ、前記内部流路（55）に連通して前記プレート積層体（30）に向かって開口し、
前記内部流路（55）に配置され、冷媒に含まれる液冷媒とガス冷媒とを撹拌する撹拌部材（82）を備える
シェルアンドプレート式熱交換器。
【請求項４】
請求項１～３の何れか１つのシェルアンドプレート式熱交換器において、
前記中央熱交換部（35）で熱交換される冷媒の乾き度と、前記第１熱交換部（36）及び前記第２熱交換部（37）でそれぞれ熱交換される冷媒の乾き度と、のばらつきが７０％以下で、且つ、
前記中央熱交換部（35）で熱交換される液冷媒の質量流量と、前記第１熱交換部（36）及び前記第２熱交換部（37）でそれぞれ熱交換される液冷媒の質量流量と、のばらつきが３０％以下である
シェルアンドプレート式熱交換器。
【請求項５】
請求項４のシェルアンドプレート式熱交換器において、
前記中央熱交換部（35）で熱交換される冷媒の乾き度と、前記第１熱交換部（36）及び前記第２熱交換部（37）でそれぞれ熱交換される冷媒の乾き度と、のばらつきが４０％以下で、且つ、
前記中央熱交換部（35）で熱交換される液冷媒の質量流量と、前記第１熱交換部（36）及び前記第２熱交換部（37）でそれぞれ熱交換される液冷媒の質量流量と、のばらつきが２０％以下である
シェルアンドプレート式熱交換器。
【請求項６】
請求項１～３の何れか１つのシェルアンドプレート式熱交換器において、
前記冷媒入口（21）は、前記シェル（11）の下部における前記第１方向の中央位置に設けられる
シェルアンドプレート式熱交換器。
【請求項７】
請求項１～３の何れか１つのシェルアンドプレート式熱交換器において、
前記冷媒入口（21）は、前記シェル（11）の下部における前記第１方向の中央位置から前記第１方向にずれた位置に設けられる
シェルアンドプレート式熱交換器。
【請求項８】
請求項１～３の何れか１つのシェルアンドプレート式熱交換器において、
前記複数の連通孔（50）のうち、前記冷媒入口（21）に最も近い位置の前記連通孔（50）の孔径ｄ１、前記冷媒入口（21）から最も離れた位置の前記連通孔（50）の孔径ｄ２が、ｄ１＜ｄ２という条件を満たす
シェルアンドプレート式熱交換器。
【請求項９】
内部空間（15）を有するシェル（11）と、積層されて互いに接合された複数の伝熱プレート（40）を有し且つ前記内部空間（15）に収容されたプレート積層体（30）と、を備え、前記シェル（11）の前記内部空間（15）へ流入した冷媒と前記プレート積層体（30）の熱媒体流路（32）へ流入した熱媒体とを熱交換させるシェルアンドプレート式熱交換器であって、
前記シェル（11）の下部に設けられ、前記内部空間（15）に冷媒を流入する冷媒入口（21）と、
前記プレート積層体（30）と前記冷媒入口（21）との間に配置され、前記プレート積層体（30）の積層方向である第１方向に沿って延びる仕切部材（5）と、を備え、
前記プレート積層体（30）を前記第１方向に３つに均等区分した場合に、前記第１方向の中央に位置する部分を中央熱交換部（35）、前記中央熱交換部（35）よりも前記第１方向の一端側に位置する部分を第１熱交換部（36）、前記中央熱交換部（35）よりも前記第１方向の他端側に位置する部分を第２熱交換部（37）とし、
前記仕切部材（5）は、前記中央熱交換部（35）、前記第１熱交換部（36）、及び前記第２熱交換部（37）に対向する位置で、前記プレート積層体（30）に向かって開口する複数の連通孔（50）を有し、
前記仕切部材（5）は、前記第１方向に沿って延びる第１仕切板（61）を有し、
前記冷媒入口（21）は、前記シェル（11）の下部における前記第１方向の中央位置から前記第１方向にずれた位置に設けられ、
前記第１仕切板（61）における前記第１方向の一方の端部を第１端部（91）、他方の端部を第２端部（92）とし、
前記冷媒入口（21）から前記第１端部（91）までの距離は、前記冷媒入口（21）から前記第２端部（92）までの距離よりも長く、
前記第１仕切板（61）の板厚方向から見て、前記第１仕切板（61）における前記冷媒入口（21）よりも前記第１端部（91）側を第１領域、前記冷媒入口（21）よりも前記第２端部（92）側を第２領域とし、
前記複数の連通孔（50）のうち、前記第１領域に形成された前記連通孔（50）の孔径ｄ３、前記第２領域に形成された前記連通孔（50）の孔径ｄ４が、ｄ３＞ｄ４という条件を満たす
シェルアンドプレート式熱交換器。
【請求項１０】
内部空間（15）を有するシェル（11）と、積層されて互いに接合された複数の伝熱プレート（40）を有し且つ前記内部空間（15）に収容されたプレート積層体（30）と、を備え、前記シェル（11）の前記内部空間（15）へ流入した冷媒と前記プレート積層体（30）の熱媒体流路（32）へ流入した熱媒体とを熱交換させるシェルアンドプレート式熱交換器であって、
前記シェル（11）の下部に設けられ、前記内部空間（15）に冷媒を流入する冷媒入口（21）と、
前記プレート積層体（30）と前記冷媒入口（21）との間に配置され、前記プレート積層体（30）の積層方向である第１方向に沿って延びる仕切部材（5）と、を備え、
前記プレート積層体（30）を前記第１方向に３つに均等区分した場合に、前記第１方向の中央に位置する部分を中央熱交換部（35）、前記中央熱交換部（35）よりも前記第１方向の一端側に位置する部分を第１熱交換部（36）、前記中央熱交換部（35）よりも前記第１方向の他端側に位置する部分を第２熱交換部（37）とし、
前記仕切部材（5）は、前記中央熱交換部（35）、前記第１熱交換部（36）、及び前記第２熱交換部（37）に対向する位置で、前記プレート積層体（30）に向かって開口する複数の連通孔（50）を有し、
前記仕切部材（5）は、前記第１方向に沿って延びる第１仕切板（61）と、前記第１仕切板（61）よりも下方に配置され且つ前記第１方向に沿って延びる第２仕切板（62）と、を有し、
前記第１仕切板（61）と前記第２仕切板（62）との間には、上側流路（76）が設けられ、
前記第２仕切板（62）よりも下方には、前記冷媒入口（21）から流入した冷媒が流通する下側流路（77）が設けられ、
前記連通孔（50）は、前記第１仕切板（61）に設けられ、前記上側流路（76）に連通して前記プレート積層体（30）に向かって開口する上側連通孔（78）を含み、
前記第２仕切板（62）には、前記上側流路（76）と前記下側流路（77）とに連通する複数の下側連通孔（79）が設けられ、
前記冷媒入口（21）は、前記シェル（11）の下部における前記第１方向の中央位置から積層方向にずれた位置に設けられ、
前記第２仕切板（62）における前記第１方向の一方の端部を第１端部（91）、他方の端部を第２端部（92）とし、
前記冷媒入口（21）から前記第１端部（91）までの距離は、前記冷媒入口（21）から前記第２端部（92）までの距離よりも長く、
前記第２仕切板（62）の板厚方向から見て、前記第２仕切板（62）における前記冷媒入口（21）よりも前記第１端部（91）側を第１領域、前記冷媒入口（21）よりも前記第２端部（92）側を第２領域とし、
前記複数の下側連通孔（79）のうち、前記第１領域に形成された前記下側連通孔（79）の孔径ｄ５、前記第２領域に形成された前記下側連通孔（79）の孔径ｄ６が、ｄ５＞ｄ６という条件を満たす
シェルアンドプレート式熱交換器。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、シェルアンドプレート式熱交換器及び冷凍装置に関するものである。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、冷媒が流入する圧力容器と、圧力容器の長手軸方向に間隔を空けて配置された複数の伝熱管支持板と、複数の伝熱管支持板に貫通して設置された伝熱管群と、を備えた蒸発器が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１７－０７２３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１の発明では、圧力容器の冷媒入口から冷媒出口に向かって冷媒が流れる際に、圧力容器の長手軸方向における冷媒の流通量がばらついていたとしても、複数の伝熱管支持板の間で長手軸方向にも冷媒が流れることで、長手軸方向の冷媒の流通量のばらつきが低減される。
【０００５】
これに対し、積層されて互いに接合された複数の伝熱プレートを有するプレート積層体を備えたシェルアンドプレート式熱交換器の場合には、複数の伝熱プレートの間を流れる冷媒は、積層方向に流れることができない。
【０００６】
そのため、プレート積層体の積層方向における冷媒の流通量がばらついていた場合、そのばらつきが解消されることなく冷媒の熱交換が行われてしまい、プレート積層体全体として熱交換効率が低下するという問題がある。
【０００７】
本開示の目的は、プレート積層体全体として熱交換効率を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の第１の態様は、内部空間（15）を有するシェル（11）と、積層されて互いに接合された複数の伝熱プレート（40）を有し且つ前記内部空間（15）に収容されたプレート積層体（30）と、を備え、前記シェル（11）の前記内部空間（15）へ流入した冷媒と前記プレート積層体（30）の熱媒体流路（32）へ流入した熱媒体とを熱交換させるシェルアンドプレート式熱交換器であって、前記シェル（11）の下部に設けられ、前記内部空間（15）に冷媒を流入する冷媒入口（21）と、前記プレート積層体（30）と前記冷媒入口（21）との間に配置され、前記プレート積層体（30）の積層方向である第１方向に沿って延びる仕切部材（5）と、を備え、前記プレート積層体（30）を前記第１方向に３つに均等区分した場合に、前記第１方向の中央に位置する部分を中央熱交換部（35）、前記中央熱交換部（35）よりも前記第１方向の一端側に位置する部分を第１熱交換部（36）、前記中央熱交換部（35）よりも前記第１方向の他端側に位置する部分を第２熱交換部（37）とし、前記仕切部材（5）は、前記中央熱交換部（35）、前記第１熱交換部（36）、及び前記第２熱交換部（37）に対向する位置で、前記プレート積層体（30）に向かって開口する複数の連通孔（50）を有する。
【０００９】
第１の態様では、仕切部材（5）によって、第１方向における冷媒の流通量のばらつきを低減することで、プレート積層体（30）全体として熱交換効率を高めることができる。
【００１０】
本開示の第２の態様は、第１の態様のシェルアンドプレート式熱交換器において、前記仕切部材（5）は、前記第１方向に沿って延びる第１仕切板（61）を有し、前記第１仕切板（61）よりも下方には、前記冷媒入口（21）から流入した冷媒が流通する内部流路（55）が設けられ、前記内部流路（55）は、前記第１方向に沿って延び、前記冷媒入口（21）から流入した冷媒を前記第１熱交換部（36）及び前記第２熱交換部（37）の下方位置に導く第１流路（56）と、前記第１流路（56）の前記第１方向の端部で折り返され、前記第１流路（56）を通過した冷媒を前記中央熱交換部（35）の下方位置に導く第２流路（57）と、を含み、前記連通孔（50）は、前記第１仕切板（61）に設けられ、前記第１流路（56）に連通して前記プレート積層体（30）に向かって開口する第１連通孔（58）と、前記第１仕切板（61）に設けられ、前記第２流路（57）に連通して前記プレート積層体（30）に向かって開口する第２連通孔（59）と、を含む。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許