プレート熱交換器の構造の従来比較

　三菱電機株式会社は、ヒートポンプ^※1式冷熱機器向けに、業界最高水準^※2となる従来比3倍^※3の伝熱性能を実現したプレート熱交換器を開発しました。伝熱性能の向上により、プレートの層数を減らせるため、熱交換器内部の冷媒使用量を従来の約3分の1に削減することが可能となり、環境負荷低減と安全性向上につながります。

　近年、カーボンニュートラル社会の実現に向けた冷媒規制強化などを背景に、ヒートポンプ式冷熱機器で使用する冷媒について、次世代冷媒への転換や使用量削減が急務となっています。R32などの次世代冷媒は地球温暖化係数が低い一方で、多くが可燃性を有しており、万が一の漏洩に備えて安全性を確保するには、使用量を最小限に抑える必要があります。冷媒の使用量は、熱交換器の伝熱性能を高めることで削減できますが、プレートに溝を設けて積層する従来構造の熱交換器では、伝熱性能が不足していました。これを解決するために、平板状のプレートとプレートの間に伝熱を促進する微細なオフセット構造^※4を持つフィンを実装すると、ガスと液が混在した二相の冷媒がプレート全域に均一に行き渡らないという課題がありました。

　当社は今回、流体の流出入部に液分布の均一化を促す分配流路を設けることで、プレートとプレートの間に微細オフセットフィンを設けてもプレート全域に冷媒が均一に行き渡るプレート熱交換器を開発しました。分配流路の位置は、微細なフィン間を流れる二相の冷媒の複雑な流れをシミュレーションする独自の解析技術を用いて最適化しました。これにより、ヒートポンプ式冷熱機器向けとして業界最高水準となる従来比約3倍の伝熱性能を実現しました。

　本技術は、水を用いた冷熱機器だけではなく、電気自動車などのヒートポンプシステムや、水を用いた空調機など、幅広い製品への応用が可能です。当社は今後、本技術の製品への適用を進めることで、カーボンニュートラル社会の実現に貢献します。