特許 5940970 積層型熱交換器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5940970

(24)【登録日】2016年5月27日

(45)【発行日】2016年6月29日

(54)【発明の名称】積層型熱交換器

(51)【国際特許分類】

   F28F 3/00 20060101AFI20160616BHJP

   F28F 3/08 20060101ALI20160616BHJP

   F28D 9/00 20060101ALI20160616BHJP

   F28F 13/08 20060101ALI20160616BHJP

【ＦＩ】

   F28F3/00 301A

   F28F3/08 301Z

   F28D9/00

   F28F13/08

【請求項の数】9

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2012-267481(P2012-267481)

(22)【出願日】2012年12月6日

(65)【公開番号】特開2013-178078(P2013-178078A)

(43)【公開日】2013年9月9日

【審査請求日】2015年7月8日

(31)【優先権主張番号】特願2012-27278(P2012-27278)

(32)【優先日】2012年2月10日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000222484

【氏名又は名称】株式会社ティラド

(74)【代理人】

【識別番号】100082843

【弁理士】

【氏名又は名称】窪田 卓美

(72)【発明者】

【氏名】中村 洋一

【審査官】 西山 真二

(56)【参考文献】

【文献】 特許第４４５４７７９（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特表２００７−５１８０５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２８０８８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−３００３８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５３６０９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２３２４５６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２８Ｆ ３／００ − ３／１４

Ｆ２８Ｆ １３／０８

Ｆ２８Ｄ ９／００

Ｆ２５Ｂ ３９／００ − ３９／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一対の第１流体(1)の第１入口(2a)および第１出口(2b)と、一対の第２流体(3)の第２入口(4a)および第２出口(4b)と、をそれぞれ有する皿状の第１プレート(5)と第２プレート(6)とが交互に積層され、
積層方向に、第１流体(1)が流通する第１流路(7)と、第２流体(3)が流通する第２流路(8)とが交互配置され、第１流体(1)が気液二相流の冷媒(1a)である積層型熱交換器において、
第１流体(1)の各入口(2a)とその第１流路(7)との間に、中心に冷媒(1a)の連通孔(9)を有し、外周に環状の外側壁(10)を有する環状皿(11)が配置されて、その外側壁(10)と第１プレート(5)とが液密に接合され、
その環状皿(11)はプレス加工により形成され、その環状皿(11)の底と、その底の外面に対向する第２プレート(6)とは、両者のうち一方の対向側に突設した環状凸部(12)で、液密に接合され、
その環状凸部(12)の半径方向の外側は、環状皿(11)の底の外面と第２プレート(6)との間に外側隙間(13)が形成され、
前記環状凸部(12)の半径方向の外側位置で、前記底に冷媒(1a)の外絞り孔(14)が形成され、その外絞り孔(14)から前記外側隙間(13)を介して、前記第１流路(7)に冷媒(1a)が導かれるように構成された積層型熱交換器。

【請求項2】

請求項１に記載の積層型熱交換器において、
前記環状皿(11)は、前記連通孔(9)の孔縁に環状の内側壁(15)を有し、その内側壁(15)と前記外側壁(10)との間に環状の膨張空間(16)が形成されると共に、前記環状凸部(12)の半径方向の内側にはその環状皿(11)の底の外面と第２プレート(6)との間に内側隙間(17)が形成され、
前記環状凸部(12)の半径方向の内側位置で、前記底に冷媒(1a)の内絞り孔(18)が形成され、冷媒(1a)がその内側隙間(17)から内絞り孔(18)、前記膨張空間(16)、外絞り孔(14)、外側隙間(13)を順に介して、前記第１流路(7)に導かれるように構成された積層型熱交換器。

【請求項3】

請求項１に記載の積層型熱交換器において、
前記環状皿(11)は、前記連通孔(9)の孔縁に環状の内側壁(15)を有し、その内側壁(15)と前記外側壁(10)との間に環状の膨張空間(16)が形成されると共に、その内側壁(15)の縁の一部から底の方向へ冷媒(1a)流入用の欠切部(19)または凹陥部(20)が形成され、
冷媒(1a)がその欠切部(19)または凹陥部(20)から、前記膨張空間(16)、外絞り孔(14)、外側隙間(13)を順に介して、前記第１流路(7)に導かれるように構成された積層型熱交換器。

【請求項4】

請求項１に記載の積層型熱交換器において、
前記環状皿(11)は、前記連通孔(9)の孔縁部に前記環状凸部(12)が形成され且つ、その環状凸部(12)の半径方向外側で、内面側に凹陥する環状凹部(22)が形成され、その環状凹部(22)と第２プレート(6)との間に膨張空間(16)が形成され、その環状凹部(22)の底に前記外絞り孔(14)が形成された積層型熱交換器。

【請求項5】

請求項１に記載の積層型熱交換器において、
前記環状皿(11)は、前記連通孔(9)の孔縁に環状の内側壁(15)を断面略逆Ｖ字状に有し、その内側壁(15)の頂部と第１プレート(5)との間に冷媒(1a)の流入隙間（21）が形成されると共に、その内側壁(15)の頂部と前記外側壁(10)との間および、その逆Ｖ字内に環状の第１および第２の膨張空間(16)が形成され、
その逆Ｖ字の内側壁(15)で、外側壁(10)に対向する斜面に外絞り孔(14)が形成され、
内側壁(15)の下端縁が前記環状凸部(12)を形成し、
冷媒(1a)がその流入隙間（21）、第１の膨張空間(16)、外絞り孔(14)、第２の膨張空間(16)、外側隙間(13)を順に介して、前記第１流路(7)に導かれるように構成された積層型熱交換器。

【請求項6】

一対の第１流体(1)の第１入口(2a)および第１出口(2b)と、一対の第２流体(3)の第２入口(4a)および第２出口(4b)と、をそれぞれ有する皿状の第１プレート(5)と第２プレート(6)とが交互に積層され、
積層方向に、第１流体(1)が流通する第１流路(7)と、第２流体(3)が流通する第２流路(8)とが交互配置され、第１流体(1)が気液二相流の冷媒(1a)である積層型熱交換器において、
第１流体(1)の各入口(2a)と第１流路(7)との間に、中心に冷媒(1a)の連通孔(9)を有し、外周に環状の外側壁(10)を有する環状皿(11)が配置されて、その外側壁(10)と第１プレート(5)とが液密に接合され、
その環状皿(11)はプレス加工により形成され、その連通孔(9)の口縁部に環状凸部(12)が形成され、その環状凸部(12)が第２プレート(6)に液密に接合され、
その環状皿(11)の前記環状凸部(12)を除く底の外面と、その底の外面に対向する第２プレート(6)と、のうちの一方に内面側へ凹陥する小凹陥部(23)が形成され、
その小凹陥部(23)の半径方向外側で、その底と第２プレート(6)との間に外側隙間(13)が形成され、
その小凹陥部(23)の位置で、前記底に冷媒(1a)の外絞り孔(14)が形成され、その外絞り孔(14)から前記小凹陥部(23)、外側隙間(13)を介して、前記第１流路(7)に冷媒(1a)が導かれるように構成された積層型熱交換器。

【請求項7】

一対の第１流体(1)の第１入口(2a)および第１出口(2b)と、一対の第２流体(3)の第２入口(4a)および第２出口(4b)と、をそれぞれ有する皿状の第１プレート(5)と第２プレート(6)とが交互に積層され、
積層方向に、第１流体(1)が流通する第１流路(7)と、第２流体(3)が流通する第２流路(8)とが交互配置され、第１流体(1)が気液二相流の冷媒(1a)である積層型熱交換器において、
第１流路(7)の各入口(2a)側端部の内周縁に整合し、第２出口(4b)またはその入口を内包して、第２プレート(6)の略全幅に渡る環状の外側壁(10)を有すると共に、前記各入口(2a)に冷媒(1a)の連通孔(9)を設けた偏平皿(11a) が配置されて、その外側壁(10)と第１プレート(5)とが液密に接合され、
その偏平皿(11a) はプレス加工により形成され、その偏平皿(11a) の前記各入口(2a)の周辺の周辺底と、その周辺底の外面に対向する第２プレート(6)とは、両者のうち一方の対向側に突設した環状凸部(12)で、液密に接合され、
その環状凸部(12)の半径方向の外側は、偏平皿(11a) の底の外面と第２プレート(6)との間に外側隙間(13)が第２プレート(6)の幅方向に形成され、
前記環状凸部(12)の半径方向の外側位置で、前記外側隙間(13)に対向して、外絞り孔(14)が前記底に形成され、その外絞り孔(14)から前記外側隙間(13)を介して、前記第１流路(7)に冷媒(1a)が導かれるように構成された積層型熱交換器。

【請求項8】

請求項７に記載の積層型熱交換器において、
前記偏平皿(11a) は、前記連通孔(9)の孔縁に環状の内側壁(15)を有し、その内側壁(15)と第１プレート(5)とが液密に接合され、
その内周壁(15)の付根と第２プレート(6)との間に部分的に内側隙間(17)が形成され、
その内側隙間(17)の底に冷媒(1a)の内絞り孔(18)が形成され、冷媒(1a)がその内側隙間(17)から内絞り孔(18)、外絞り孔(14)、外側隙間(13)を順に介して、前記第１流路(7)に導かれるように構成された積層型熱交換器。

【請求項9】

一対の第１流体(1)の第１入口(2a)および第１出口(2b)と、一対の第２流体(3)の第２入口(4a)および第２出口(4b)と、をそれぞれ有する皿状の第１プレート(5)と第２プレート(6)とが交互に積層され、
積層方向に、第１流体(1)が流通する第１流路(7)と、第２流体(3)が流通する第２流路(8)とが交互配置され、第１流体(1)が気液二相流の冷媒(1a)である積層型熱交換器において、
第１流路(7)の各入口(2a)側端部の内周縁に整合し、第２出口(4b)またはその入口を内包して、第２プレート(6)の略全幅に渡る環状の外側壁(10)を有すると共に、前記各入口(2a)に冷媒(1a)の連通孔(9)を設けた偏平皿(11a) が配置されて、その外側壁(10)と第１プレート(5)とが液密に接合され、
その偏平皿(11a) はプレス加工により形成され、その偏平皿(11a) の前記各入口(2a)の周辺の周辺底と、その周辺底の外面に対向する第２プレート(6)とが液密に接合され、
偏平皿(11a) の外側壁(10)の前記第１流路(7)側の上縁が凹陥されて凹陥部(28)を形成し、その凹陥部(28)と第１プレート(5)との間に外絞り孔(14)が形成され、偏平皿(11a) 内の冷媒(1a)がその外絞り孔(14)から前記第１流路(7)に導かれるように構成された積層型熱交換器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、多数の皿状プレートを積層して、各プレートの１枚ごとに第１流体が流通する第１流路と、第２流体が流通する第２流路とを交互に配置した、蒸発器としての積層型熱交換器に関する。

【背景技術】

【0002】

冷媒が気液二相状態で流通する蒸発器は、冷凍サイクルにおいて、凝縮器からの液体が膨張弁で急激に温度低下され、液相と気相の混合した気液二相流となって、その冷媒が蒸発器である熱交換器に送られる。このような蒸発器としての積層型熱交換器は、気相および液相の粒子が比較的大きいとともに、プレート各部で気液の混合割合に疎密が生じる。それらによって、全体として熱交換性能を低下させることになる。
これを防止するため、冷媒流路の入口に、環状のスペーサを介装し、そのスペーサに複数の絞り孔を放射方向に設けたものが知られている。冷媒はその絞り孔を介して流路に放出され急激に膨張する。そのとき気液二相状態の冷媒の各粒子を細分化して、熱交換能力を向上するものである。

【0003】

さらに、その細分化を促進するため、下記特許文献１に記載されたプレート式熱交換器は、冷媒流路の入口に、断面コ字状の環状体を挿入することが提案されている。その環状体の環状流路の内壁と外壁とに孔を設け、内壁の孔から冷媒を流入させ、そこで絞りを加えた後に環状流路で膨張させ、気相粒子と液相粒子を細分化し、さらに外壁の孔で絞りを加え第１流路に放出することにより、２段階で絞りおよび膨張を行い、各粒子を細分化して均一に混合された気液を第１流路に供給するものである。そして、後者の提案は前者の二倍、気相粒子と液相粒子を細分化できるとされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第４４５４７７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

蒸発器として使用される積層型熱交換器は、その熱交換を促進するため、各プレート間の間隔を可能な限り狭くする必要がある。すると、特許文献１に記載された溝状リング部材の高さも低くなる。その高さの低くなった内壁と外壁の周壁に孔を穿設する工程は、極めて面倒である。特に、それを金属板のプレス加工で行なう場合、側壁に形成される孔（例えば、直径２ｍｍ程度）はプレスの後工程で穿設する必要がある。なぜならば、プレートの状態で孔を予め形成すると、その後のプレス加工にともない、孔が変形するおそれがある。すると所望の効果を得られないおそれがある。

【0006】

そこで本発明は、プレス加工により容易に形成することができる孔を有する環状皿を提案し、それを冷媒流路の出入口に配置して、気液の混合と、細分化を容易に且つ、確実に行ないうることを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

請求項１に記載の本発明は、一対の第１流体(1)の第１入口(2a)および第１出口(2b)と、一対の第２流体(3)の第２入口(4a)および第２出口(4b)と、をそれぞれ有する皿状の第１プレート(5)と第２プレート(6)とが交互に積層され、積層方向に第１流体(1)が流通する第１流路(7)と、第２流体(3)が流通する第２流路(8)とが交互配置され、第１流体(1)が気液二相流の冷媒(1a)である積層型熱交換器において、
第１流体(1)の各入口(2a)とその第１流路(7)との間に、中心に冷媒(1a)の連通孔(9)を有し、外周に環状の外側壁(10)を有する環状皿(11)が配置されて、その外側壁(10)と第１プレート(5)とが液密に接合され、
その環状皿(11)はプレス加工により形成され、その環状皿(11)の底と、その底の外面に対向する第２プレート(6)とは、両者のうち一方の対向側に突設した環状凸部(12)で、液密に接合され、
その環状凸部(12)の半径方向の外側は、環状皿(11)の底の外面と第２プレート(6)との間に外側隙間(13)が形成され、
前記環状凸部(12)の半径方向の外側位置で、前記底に冷媒(1a)の外絞り孔(14)が形成され、その外絞り孔(14)から前記外側隙間(13)を介して、前記第１流路(7)に冷媒(1a)が導かれるように構成された積層型熱交換器である（図１〜図１９の各実施例）。

【0008】

請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の積層型熱交換器において、
前記環状皿(11)は、前記連通孔(9)の孔縁に環状の内側壁(15)を有し、その内側壁(15)と前記外側壁(10)との間に環状の膨張空間(16)が形成されると共に、前記環状凸部(12)の半径方向の内側には環状皿(11)の底の外面と第２プレート(6)との間に内側隙間(17)が形成され、
前記環状凸部(12)の半径方向の内側位置で、前記底に冷媒(1a)の内絞り孔(18)が形成され、冷媒(1a)がその内側隙間(17)から内絞り孔(18)、前記膨張空間(16)、外絞り孔(14)、外側隙間(13)を順に介して、前記第１流路(7)に導かれるように構成された積層型熱交換器である（図１〜図７の各実施例）。

【0009】

請求項３に記載の本発明は、請求項１に記載の積層型熱交換器において、
前記環状皿(11)は、前記連通孔(9)の孔縁に環状の内側壁(15)を有し、その内側壁(15)と前記外側壁(10)との間に環状の膨張空間(16)が形成されると共に、その内側壁(15)の縁の一部から底の方向へ冷媒(1a)流入用の欠切部(19)または凹陥部(20)が形成され、
冷媒(1a)がその欠切部(19)または凹陥部(20)から、前記膨張空間(16)、外絞り孔(14)、外側隙間(13)を順に介して、前記第１流路(7)に導かれるように構成された積層型熱交換器である（図８〜図１１の各実施例）。

【0010】

請求項４に記載の本発明は、請求項１に記載の積層型熱交換器において、
前記環状皿(11)は、前記連通孔(9)の孔縁部に前記環状凸部(12)が形成され且つ、その環状凸部(12)の半径方向外側で、内面側に凹陥する環状凹部(22)が形成され、その環状凹部(22)と第２プレート(6)との間に膨張空間(16)が形成され、その環状凹部(22)の底に前記外絞り孔(14)が形成された積層型熱交換器である（図１４、図１５の実施例）。

【0011】

請求項５に記載の本発明は、請求項１に記載の積層型熱交換器において、
前記環状皿(11)は、前記連通孔(9)の孔縁に環状の内側壁(15)を断面略逆Ｖ字状に有し、その内側壁(15)の頂部と第１プレート(5)との間に冷媒(1a)の流入隙間（21）が形成されると共に、その内側壁(15)の頂部と前記外側壁(10)との間および、その逆Ｖ字内に環状の第１および第２の膨張空間(16)が形成され、
その逆Ｖ字の内側壁(15)で、外側壁(10)に対向する斜面に外絞り孔(14)が形成され、
内側壁(15)の下端縁が前記環状凸部(12)を形成し、
冷媒(1a)がその流入隙間（21）、第１の膨張空間(16)、外絞り孔(14)、第２の膨張空間(16)、外側隙間(13)を順に介して、前記第１流路(7)に導かれるように構成された積層型熱交換器である（図１６、図１７の実施例）。

【0012】

請求項６に記載の本発明は、一対の第１流体(1)の第１入口(2a)および第１出口(2b)と、一対の第２流体(3)の第２入口(4a)および第２出口(4b)とをそれぞれ有する皿状の第１プレート(5)と第２プレート(6)とが交互に積層され、積層方向に第１流体(1)の第１流路(7)と第２流体(3)の第２流路(8)とが交互配置され、第１流体(1)が気液二相流の冷媒(1a)である積層型熱交換器において、
第１流体(1)の各入口(2a)と第１流路(7)との間に、中心に冷媒(1a)の連通孔(9)を有し、外周に環状の外側壁(10)を有する環状皿(11)が配置されて、その外側壁(10)と第１プレート(5)とが液密に接合され、
その環状皿(11)はプレス加工により形成され、その連通孔(9)の口縁部に環状凸部(12)が形成され、その環状凸部(12)が第２プレート(6)に液密に接合され、
その環状皿(11)の前記環状凸部(12)を除く底の外面と、その底の外面に対向する第２プレート(6)と、のうちの一方に内面側へ凹陥する小凹陥部(23)が形成され、
その小凹陥部(23)の半径方向外側で、その底と第２プレート(6)との間に外側隙間(13)が形成され、
その小凹陥部(23)の位置で、前記底に冷媒(1a)の外絞り孔(14)が形成され、その外絞り孔(14)から前記小凹陥部(23)、外側隙間(13)を介して、前記第１流路(7)に冷媒(1a)が導かれるように構成された積層型熱交換器である（図１８〜図２３の各実施例）。

【0013】

請求項７に記載の発明は、一対の第１流体(1)の第１入口(2a)および第１出口(2b)と、一対の第２流体(3)の第２入口(4a)および第２出口(4b)と、をそれぞれ有する皿状の第１プレート(5)と第２プレート(6)とが交互に積層され、
積層方向に、第１流体(1)が流通する第１流路(7)と、第２流体(3)が流通する第２流路(8)とが交互配置され、第１流体(1)が気液二相流の冷媒(1a)である積層型熱交換器において、
第１流路(7)の各入口(2a)側端部の内周縁に整合し、第２出口(4b)またはその入口を内包して、第２プレート(6)の略全幅に渡る環状の外側壁(10)を有すると共に、前記各入口(2a)に冷媒(1a)の連通孔(9)を設けた偏平皿(11a) が配置されて、その外側壁(10)と第１プレート(5)とが液密に接合され、
その偏平皿(11a) はプレス加工により形成され、その偏平皿(11a) の前記各入口(2a)の周辺の周辺底と、その周辺底の外面に対向する第２プレート(6)とは、両者のうち一方の対向側に突設した環状凸部(12)で、液密に接合され、
その環状凸部(12)の半径方向の外側は、偏平皿(11a) の底の外面と第２プレート(6)との間に外側隙間(13)が第２プレート(6)の幅方向に形成され、
前記環状凸部(12)の半径方向の外側位置で、前記外側隙間(13)に対向して、外絞り孔(14)が前記底に形成され、その外絞り孔(14)から前記外側隙間(13)を介して、前記第１流路(7)に冷媒(1a)が導かれるように構成された積層型熱交換器である（図24、図28の実施例）。
ここに、第２出口4bまたはその入口とは、図５において、第２流体３の流れ方向が逆向きのとき、第２出口4bが第２入口となることを意味する。即ち、第１流体１と第２流体３とが対向流の場合と、平行流の場合との両者を考慮したものである。

【0014】

請求項８に記載の発明は、請求項７において、前記偏平皿(11a) は、前記連通孔(9)の孔縁に環状の内側壁(15)を有し、その内側壁(15)と第１プレート(5)とが液密に接合され、
その内周壁(15)の付根と第２プレート(6)との間に部分的に内側隙間(17)が形成され、
その内側隙間(17)の底に冷媒(1a)の内絞り孔(18)が形成され、冷媒(1a)がその内側隙間(17)から内絞り孔(18)、外絞り孔(14)、外側隙間(13)を順に介して、前記第１流路(7)に導かれるように構成された積層型熱交換器である（図２４の実施例）。

【0015】

請求項９に記載の発明は、一対の第１流体(1)の第１入口(2a)および第１出口(2b)と、一対の第２流体(3)の第２入口(4a)および第２出口(4b)と、をそれぞれ有する皿状の第１プレート(5)と第２プレート(6)とが交互に積層され、
積層方向に、第１流体(1)が流通する第１流路(7)と、第２流体(3)が流通する第２流路(8)とが交互配置され、第１流体(1)が気液二相流の冷媒(1a)である積層型熱交換器において、
第１流路(7)の各入口(2a)側端部の内周縁に整合し、第２出口(4b)またはその入口を内包して、第２プレート(6)の略全幅に渡る環状の外側壁(10)を有すると共に、前記各入口(2a)に冷媒(1a)の連通孔(9)を設けた偏平皿(11a) が配置されて、その外側壁(10)と第１プレート(5)とが液密に接合され、
その偏平皿(11a) はプレス加工により形成され、その偏平皿(11a) の前記各入口(2a)の周辺の周辺底と、その周辺底の外面に対向する第２プレート(6)とが液密に接合され、
偏平皿(11a) の外側壁(10)の前記第１流路(7)側の上縁が凹陥されて凹陥部(28)を形成し、その凹陥部(28)と第１プレート(5)との間に外絞り孔(14)が形成され、偏平皿(11a) 内の冷媒(1a)がその外絞り孔(14)から前記第１流路(7)に導かれるように構成された積層型熱交換器である（図３２の実施例）。

【発明の効果】

【0016】

請求項１に記載の発明は、第１流体１の各入口2aと第１流路７との間に環状皿11を配置し、その環状皿11の底または、第２プレート６の上面に環状凸部12を設けると共に、その外側に冷媒1aの外絞り孔14を形成し、その外絞り孔14から外側隙間13を介して、前記第１流路７に冷媒1aを導くように構成したものである（図１〜図19の各実施例）。
そのため、冷媒1aはその底の外絞り孔14から一旦絞られて、外側隙間13に拡散し、第１流路７に導かれて、さらに拡散する。それにより、気液二相状態の冷媒が効果的に細分化されると共に、攪拌され、冷媒1aと第２流体３との熱交換を促進する。
そして環状凸部12の存在により、その外絞り孔14は、環状皿11の底に形成することができ、その孔14を精度よく容易にプレス成形により制作でき、熱交換性能を所望の値にすることができる。
さらには、外絞り孔14が環状皿11の底に形成されるので、環状皿11の高さを低くすることができ、各プレート間の間隔を狭めて、熱交換を促進できる。

【0017】

請求項２に記載の発明は、上記構成に加えて、環状皿11の連通孔９の孔縁に内側壁15を設け、その内側壁15と外側壁10との間に環状の膨張空間16を形成すると共に、環状凸部12の半径方向の内側で、環状皿11と第２プレート６との間に内側隙間17を形成し、その環状皿11の底に内絞り孔18を形成する。そして、冷媒1aを内側隙間17から内絞り孔18、膨張空間16、外絞り孔14、外側隙間13を順に介して、前記第１流路７に導くものである（図１〜図７の各実施例）。
そのため、内側隙間17から内絞り孔18を介して、膨張空間16に流出した冷媒がそこで充分細分化されると共に、攪拌され、次いで、外絞り孔14、外側隙間13を順に介して、前記第１流路７に導くことにより、さらに攪拌、細分化し、均一にして第２流体との熱交換を促進できる。
この場合も、環状凸部12の存在により、その内絞り孔18と外絞り孔14は、環状皿11の底に形成されるので、それらの孔14，18を精度よく容易にプレス成形により制作でき、熱交換性能を所望の値にすることができる。

【0018】

請求項３に記載の発明は、上記構成に加えて、内側壁15の縁の一部から底の方向へ冷媒1a流入用の欠切部19または凹陥部20を形成し、冷媒1aをその欠切部19または凹陥部20から、膨張空間16、外絞り孔14、外側隙間13を順に介して、第１流路７に導くようにしたものである（図８〜図１１の各実施例）。
この場合にも、その欠切部19または凹陥部20は、その内側壁15の縁から底に向けて形成するため、プレス成形により容易に制作でき、その精度を維持することができる。

【0019】

請求項４に記載の発明は、上記構成に加えて、環状凹部22と第２プレート６との間に膨張空間16を形成し、その環状凹部22の底に前記外絞り孔14を形成したものである（図１４、図１５の実施例）。
そのため、その膨張空間16で気液二相状態の冷媒が充分細分化されると共に、攪拌することができる。また、この場合にも、環状凹部22および、その底の外絞り孔14をプレス成形により容易に制作でき、その精度を維持して、熱交換性能を向上することができる。

【0020】

請求項５に記載の発明は、上記構成に加えて、その逆Ｖ字の内側壁15で、外側壁10に対向する斜面に外絞り孔14を形成し、冷媒1aをその流入隙間21、第１の膨張空間16、外絞り孔14、第２の膨張空間16、外側隙間13を順に介して、前記第１流路７に導くものである（図１６、図１７の実施例）。
そのため二つの膨張空間16により、気液二相状態の冷媒が効果的に細分化されると共に、攪拌される。
また、この場合にも、外絞り孔14を逆Ｖ字の斜面に設けたので、それをプレス成形により容易に制作でき、その精度を維持して、熱交換性能を向上することができる。

【0021】

請求項６に記載の発明は、その環状皿11の底と、第２プレート６と、のうちの一方の内面側に小凹陥部23を形成し、その外側で、底と第２プレート６との間に外側隙間13を形成し、その小凹陥部23の位置で、底に外絞り孔14を形成し、その外絞り孔14から小凹陥部23、外側隙間13を介して、前記第１流路７に冷媒1aを導くものである（図１８〜図２３の各実施例）。
この場合にも、外絞り孔14を底面に設けたので、それをプレス成形により容易に制作でき、その精度を維持して、熱交換性能を向上することができる。

【0022】

請求項７に記載の発明は、請求項１の環状皿11の代わりに、第１流路7の各入口2a側端部の内周縁に整合すると共に、第２出口4bまたはその入口を内包する環状の外側壁10を有する偏平皿11a が配置されたものである。そして外側隙間13に対向して、外絞り孔14が前記底に形成されている。
そのため、請求項１の効果を有すると共に、この偏平皿11aを使用することにより、外絞り孔14の配置位置の自由度が大きくなる。さらに、プレートの幅全体に渡って、冷媒を均一に流すことができる。

【0023】

請求項８に記載の発明は、偏平皿11aを有するものにおいて、請求項７の効果を有すると共に、前記請求項２の効果を有する。

【0024】

請求項９に記載の発明は、偏平皿11aの外側壁10の前記第１流路7側の上縁が凹陥されて凹陥部28を形成し、その凹陥部28と第１プレート5との間に外絞り孔14が形成され、偏平皿11a 内の冷媒1aがその外絞り孔14から前記第１流路7に導かれるものである。
この場合の外絞り孔14は、偏平皿11aの外側壁10の上縁に凹陥部28を形成したものであるから、それをプレス成形により容易に製作でき、その精度を維持して、熱交換性能を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の積層型熱交換器に挿入される環状皿11の斜視図。

【図2】図１のII−II矢視断面図。

【図3】同熱交換器の要部横断面図。

【図4】同熱交換器の横断面図であって、図５のＶ−Ｖ矢視断面図。

【図5】同熱交換器の平面図。

【図6】本発明の第２実施例の積層型熱交換器に挿入される環状皿11の斜視図。

【図7】同熱交換器の要部断面図。

【図8】第３実施例の環状皿11の斜視図。

【図9】同熱交換器の要部断面図。

【図10】第４実施例の環状皿11の斜視図。

【図11】同熱交換器の要部断面図。

【図12】第５実施例の環状皿11の斜視図。

【図13】同熱交換器の要部断面図。

【図14】第６実施例の環状皿11の斜視図。

【図15】同熱交換器の要部断面図。

【図16】第７実施例の環状皿11の斜視図。

【図17】同熱交換器の要部断面図。

【図18】第８実施例の環状皿11の斜視図。

【図19】同熱交換器の要部断面図。

【図20】第９実施例の環状皿11の斜視図。

【図21】同熱交換器の要部断面図。

【図22】第10実施例の環状皿11の斜視図。

【図23】同熱交換器の要部断面図。

【図24】第11実施例の偏平皿11aの斜視図。

【図25】図24のXXV−XXVの要部断面図。

【図26】図24のXXVI−XXVIの要部断面図。

【図27】同熱交換器の要部断面図。

【図28】第12実施例の偏平皿11aの斜視図。

【図29】図28のXXIX−XXIXの要部断面図。

【図30】同熱交換器の要部断面図。

【図31】第13実施例の偏平皿11aの斜視図。

【図32】同熱交換器の要部断面図。

【発明を実施するための形態】

【0026】

次に、図面に基づいて本発明の実施の形態につき説明する。
（第１実施例）
図１〜図５は、本発明の第１実施例を示す。
この積層型熱交換器は、図４に示すごとく、第１プレート５と第２プレート６とを交互に積層して、その一枚ごとに交互に第１流体１が流通する第１流路７と、第２流体３が流通する第２流路８とを配置したものである。各プレートは、この例では、図５に示すごとく、一対の第１流体１用の第１入口2aおよび第１出口2bと、一対の第２流体３用の第２入口4aおよび第２出口4bをそれぞれ対角位置に配置した細長い方形の皿状に形成されたものである。そして、その第１流体１が気相状態の冷媒1aである。なお、一枚ごとに交互に第１流体１が流通する第１流路７と、第２流体３が流通する第２流路８とを配置する手段は各種のものが多数提案されているので、その詳細は省略する。

【0027】

第１流体１の各第１入口2aと、第１流路７との間には、環状皿11が配置されている。
この環状皿11は、図１、図２に示す如く、中心に冷媒1aの連通孔９を有し、内外周に環状の内側壁15と外側壁10を有する。
即ち、この環状皿11は、断面コ字状の溝型で且つ、環状に形成されている。その溝底の半径方向の中間には下方に環状凸部12が突設されている。そして環状皿11の中央に連通孔９が開口される。さらに、環状凸部12の半径方向内側には内絞り孔18穿設され、環状凸部12の半径方向外側には外絞り孔14が複数穿設されている。内絞り孔18と外絞り孔14との位置は、周方向に略１８０°離間している。

【0028】

このようにしてなる環状皿11が、図３に示すごとく、第１流路７の入口に配置され、その外側壁10の上縁および内側壁15の上縁に設けられたフランジ部で、第１プレート５の下面とろう付け固定される。それとともに、環状凸部12の下面が第２プレート６上面にろう付け固定される。すると、環状皿11内に膨張空間16が形成され、環状凸部12の半径方向内側では、環状皿11の底面と第２プレート６との間に内側隙間17が凸部の高さだけ形成され、環状凸部12の半径方向外側においては、環状皿11の底面と第２プレート６との間に外側隙間13が環状に形成される。なお、各第１プレート５、第２プレート６間の接触部は互いに一体にろう付けされる。さらに、その積層体の最上端および最下端には端蓋25が配置され、その上側の端蓋25の開口に入口パイプ24が取り付けられる。

【0029】

そして、第１流体１として冷媒1aが第１プレート５および第２プレート６の第１入口2aに供給され、それが環状皿11を介して第１流路７に導かれる。このとき、冷媒1aは先ず、環状皿11の底と第２プレート６との間に形成された内側隙間17から、内絞り孔18を通り、外絞り孔14に達する。
このとき、冷媒は先ず内側隙間17で絞られ、さらに内絞り孔18によって絞られ膨張空間16に拡散する。そして、膨張空間16内を半周して外絞り孔14によって絞られ、第２プレート６との空間の外側隙間13を通過する間に第１の膨張分散し、第１流路７でさらに膨張する。このとき冷媒は再三、細分化されて第１流路７に供給される。これらの作用により、気液二相流は従来以上に細分化されるとともに、均一に攪拌される。
そして、冷媒1aが図４、図５に示すごとく、第１入口2aから各環状皿11を介して第１流路７に供給され、第１出口2bより流出する。そして、第２流体３が第２入口4aから各第２流路８を通り、第２出口4bから流出する。そして、その冷媒1aと第２流体３との間に熱交換が行なわれるものである。

【0030】

（第２実施例）
図６および図７は、本発明の積層型熱交換器の第２実施例を示し、この例が図１〜図５の第１実施例と異なる点は、第２プレート６の上面側に環状凸部12を設けた点である。そして、環状皿11の底面は平坦に形成しており、その他は第１実施例と同一であるとともに、その作用効果も同一である。

【0031】

（第３実施例）
図８および図９は、本発明の第３実施例であり、この例が第１実施例と異なる点は、内側壁15の内フランジ部および側壁に、その上縁から底面方向に欠切部19を形成した点である。この欠切部19はプレス成形により容易に且つ正確に形成することができる。またこの例では、環状凸部12が環状皿11の内側壁15の根元に形成されている。
そして、冷媒1aは欠切部19から膨張空間16内に流入する。その欠切部19を通過する際に冷媒が絞られ、次いで膨張し、気液二相状態の冷媒の各粒子は細分化するとともに、攪拌される。そして、膨張空間16内を周方向に半周し、その底の外絞り孔14から外側隙間13を介し、再度絞られて膨張し、第１流路７に供給される。

【0032】

（第４実施例）
図10および図11は、本発明の第４実施例であり、この例が第３実施例と異なる点は、欠切部19の代わりに凹陥部20を設けた点である。この凹陥部20は、内側壁15の内フランジ部の一部および内側壁15の一部をプレス成形させたものである。この凹陥部20も環状皿11成形時のプレス加工により、同時に行なうことができる。そして、冷媒1aは図11に示すごとく、凹陥部20を介して膨張空間16に流入し、次いで外絞り孔14から外側隙間13を介し、再度絞られて膨張し、第１流路７に供給される。

【0033】

（第５実施例）
図12および図13は、本発明の第５実施例であり、この例が前記第１〜第４実施例と異なる点は、内側壁15が存在しない点である。そして、環状皿11の連通孔９の縁部が環状に下方に突出して環状凸部12を形成し、その環状凸部12と第２プレート６とがろう付け接合される。そして、冷媒1aは直接環状皿11内に流入し、外絞り孔14から環状皿11の底面と第２プレート６との間に形成された環状の外側隙間13に噴出し、次いでそれが第１流路７に供給される。従って、第５実施例では冷媒1aは外絞り孔14で１段階で絞られ、その後、二段階で拡散する。

【0034】

（第６実施例）
次に、図14および図15は、本発明の第６実施例であり、この例も第１〜第４実施例における環状皿11の内側壁15が存在しない。そして、連通孔９の孔縁部に環状凸部12が突設され、それが第２プレート６に接合される。また、環状皿11の底面には上方に環状凹部22が環状に突設され、その底面に外絞り孔14が穿設される。その結果、環状凹部22の下面側に膨張空間16が形成される。また、環状凹部22の半径方向外側には環状の溝部が形成される。そして、冷媒1aの一部は環状皿11内の外絞り孔14から直接膨張空間16に流出する。また冷媒1aの他は、一旦内側の環状部を周方向に流通した後に、外絞り孔14から膨張空間16に流出する。そして、それらの冷媒1aは、膨張空間16から外側隙間13を介し第１流路７に供給される。この例では、冷媒1aは外絞り孔14で一端絞られた後に膨張空間16で拡散し、次いで外側隙間13で再度絞られ、第１流路７に供給される。このような段階を経ることにより、気液二相状態の冷媒は細分化され、攪拌されて第１流路７に供給される。

【0035】

（第７実施例）
図16および図17は、本発明の第７実施例であり、この例は外側壁10と内側壁15との間に斜面が形成され、全体が横断面Ｎ字状に形成されている。別の表現（請求項５）をすれば、内側壁15が横断面略逆Ｖ字状に形成され、その斜面に外絞り孔14が穿設されている。そして、内側壁15の頂部と、第１プレート５との間に環状の流入隙間21が形成されるとともに、その斜面と外側壁10との間、およびその斜面と内側壁15との間にそれぞれ一対の膨張空間16が環状に形成される。
そして、冷媒1aは、環状の流入隙間21を流通して環状皿11の上側の膨張空間16から外絞り孔14を通過し、下側の膨張空間16から外側隙間13を通過して第１流路７に供給される。 このように冷媒1aが流通することにより、気液二相状態の冷媒は、先ず、縮小され膨張してから、絞られて外絞り孔14を通過し、下側の膨張空間16で拡散して外側隙間13で絞られて第１流路７に供給される。それにより気液二相状態の冷媒は、より効果的に攪拌および細分化される。

【0036】

（第８実施例）
図18および図19は、本発明の第８実施例であり、この例は環状皿11の平面が野球場の平面状を有し、そのコーナーに寄せて、連通孔９が穿設されている。それとともに、底面の中央およびその左右に上方に突出する小凹陥部23が形成され、その小凹陥部23が二段に形成されている。そして、図１９に示す如く、より低い段と第２プレート６との間に外側隙間13が形成される。この環状皿11は、その平坦面が第２プレート６に接合される。そして、冷媒1aは外絞り孔14から小凹陥部23に流入し、そこで膨張する。ついで、外側隙間13で絞られ、第１流路７に供給される。このように流通することにより、気液二相状態の冷媒は細分化され攪拌される。

【0037】

（第９実施例）
図20および図21は、本発明の第９実施例であり、この例が第８実施例と異なる点は、環状皿11の底面全体が平坦であり、その平坦面に外絞り孔14が穿設されている。その代わりに、第２プレート６側に外絞り孔14に整合した位置で小凹陥部23が設けられている。そして、環状皿11の連通孔９と、第２プレート６の第１入口2aとを整合して、それぞれの平坦面がろう付けされ、このとき小凹陥部23は環状皿11の外側壁10の半径方向外側にわずかに突出し、その境に外側隙間13が形成される。そして、冷媒1aは外絞り孔14から小凹陥部23内に進入して拡散し、外側隙間13で絞られて第１流路７に拡散して供給される。

【0038】

（第10実施例）
図22および図23は、本発明の第10実施例であり、この例が第９実施例と異なる点は、第２プレート６において、複数の小凹陥部23の代わりに、それらを連続した小凹陥部23とした点、およびその幅を小凹陥部23のそれよりも狭くし、代わりに環状皿11の外側壁10の根元に縁凹部26を形成した点である。そして、その縁凹部26と第２プレート６上面との間に外側隙間13を形成する。そして、冷媒1aは、外絞り孔14から小凹陥部23に進入して膨張し、外側隙間13で絞られ、第１流路７に供給される。

【0039】

（第11実施例）
図24〜図27は、本発明の第11実施例であり、この例が前記各実施例と異なる点は、平面円形の環状皿11の替わりに、平面方形の偏平皿11aを設けた点である。第１プレート５、第２プレート６は細長い方形の皿状に形成され、その長手方向の四隅が弧状に形成され、そのプレートの長手方向の端部外周に整合する外周壁10を有する偏平皿11aが、その端部に配置される。その偏平皿11aは、連通孔９の孔縁に環状の内側壁15を有し、その内側壁15の上端および外周壁10の上端と、第１プレート５とが液密に接合される。そしてその底面に突設された環状凸部12と第２プレート６とが液密に接合される。さらに、内側壁15の付根と第２プレート６との間に部分的に内側隙間17が図25、図26のごとく形成される。

【0040】

そして、その内側隙間17の底に冷媒1aの内絞り孔18が形成され、冷媒1aがその内側隙間17から内絞り孔18、外絞り孔14、外側隙間13を順に介して第１流路７に導かれるものである。このとき、冷媒は内絞り孔18により一旦絞られて拡散し、次いで外絞り孔14によりさらに絞られ、外側隙間13で拡散するとともに、さらに第１流路7に拡散する。外絞り孔14は偏平皿11aの長手方向（プレートの幅方向）に定間隔に多数設けられ、それにより冷媒を円滑に流通させうる。なお、偏平皿11aはプレス加工により形成される。そして、外絞り孔14が存在する位置において、偏平皿11aの底面と第２プレート６との間に細長い外側隙間13が形成されている。

【0041】

（第12実施例）
図28〜図30は、本発明の第12実施例であり、この例が前記第11実施例と異なる点は、連通孔９の孔縁部の内側壁15をなくし、その連通孔９の孔縁部に下方に突設された環状凸部12が第２プレート６と液密に接合される点のみである。そして、冷媒1aは偏平皿11aの外絞り孔14から外側隙間13に一旦絞られて拡散し、第１流路７で更に拡散するものである。この例も前記同様に偏平皿11aの底部に細長い外側隙間13を有し、その外側隙間13に向けて多数の外絞り孔14が穿設されている。

【0042】

図31、図32は、本発明の第13実施例であり、この例が前記第12実施例と異なる点は、外側隙間13が存在しないことと、外絞り孔14の位置の違いである。即ち、この例では、偏平皿11aの底を平坦にすると共に、その外側壁10のフランジ部に、互いに離間してプレス成形により凹陥した複数の凹陥部28を形成する。そして、その各凹陥部28と第１プレート5との間に外絞り孔14を形成し、偏平皿11a内の冷媒1aがその外絞り孔14から前記第１流路7に導かれるようにしたものである。

【符号の説明】

【0043】

１ 第１流体
1a 冷媒
2a 第１入口
2b 第１出口
３ 第２流体
4a 第２入口
4b 第２出口

【0044】

５ 第１プレート
６ 第２プレート
７ 第１流路
８ 第２流路
９ 連通孔
10 外側壁
11 環状皿
11a 偏平皿
12 環状凸部

【0045】

13 外側隙間
14 外絞り孔
15 内側壁
16 膨張空間
17 内側隙間
18 内絞り孔
19 欠切部
20 凹陥部

【0046】

21 流入隙間
22 環状凹部
23 小凹陥部
24 入口パイプ
25 端蓋
26 縁凹部
27 出口パイプ
28 凹陥部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】