JP6827186B2 - Plate fin laminated heat exchanger and refrigeration system using it - Google Patents
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Description
本発明はプレートフィン積層型熱交換器とそれを用いた冷凍システムに関する。 The present invention relates to a plate fin laminated heat exchanger and a refrigeration system using the same.
一般に空気調和機や冷凍機等の冷凍システムは、圧縮機によって圧縮した冷媒を凝縮器や蒸発器等の熱交換器に循環させ第2流体と熱交換させて冷房もしくは暖房を行うが、前記熱交換器の熱交換効率によってシステムとしての性能や省エネ性が大きく左右される。従って、熱交換器は高効率化が強く求められている。 Generally, in a refrigerating system such as an air conditioner or a refrigerator, a refrigerant compressed by a compressor is circulated to a heat exchanger such as a condenser or an evaporator to exchange heat with a second fluid for cooling or heating. The heat exchange efficiency of the exchanger greatly affects the performance and energy saving of the system. Therefore, heat exchangers are strongly required to have high efficiency.
このような中にあって、空気調和機や冷凍機等の冷凍システムの熱交換器は、一般的には、フィン群に伝熱管を貫通させて構成したフィンチューブ型熱交換器が用いられており、伝熱管の細径化を図って熱交換効率の向上及び小型化が進められている。 Under such circumstances, as a heat exchanger of a refrigeration system such as an air conditioner or a refrigerator, a fin tube type heat exchanger configured by penetrating a heat transfer tube through a fin group is generally used. Therefore, the heat exchange efficiency is being improved and the size is being reduced by reducing the diameter of the heat transfer tube.
しかしながら、上記伝熱管の細径化には限度があるため、熱交換効率の向上及び小型化は限界に近づきつつある。 However, since there is a limit to the reduction in diameter of the heat transfer tube, improvement of heat exchange efficiency and miniaturization are approaching the limit.
一方、熱エネルギーを交換するために使用される熱交換器の中には、流路を有するプレートフィンを積層して構成したプレートフィン積層型熱交換器が知られている。 On the other hand, among the heat exchangers used for exchanging heat energy, a plate fin laminated heat exchanger configured by laminating plate fins having a flow path is known.
このプレートフィン積層型熱交換器は、プレートフィンに形成された流路を流れる冷媒と、積層されたプレートフィの間を流れる第2流体との間で熱交換を行うもので、冷量が少なく冷媒圧が低い車両用の空気調和機において使用されている(例えば、特許文献1参照)。 This plate fin laminated heat exchanger exchanges heat between the refrigerant flowing through the flow path formed in the plate fins and the second fluid flowing between the laminated plate fins, and the amount of cold is small. It is used in an air conditioner for vehicles having a low refrigerant pressure (see, for example, Patent Document 1).
図10は、図11は上記特許文献1記載のプレートフィン積層型熱交換器を示し、この熱交換器100は、冷媒が流れる伝熱流路101(図11参照)を有する多数のプレートフィン102を積層したプレートフィン積層体103の両側端面にエンドプレート104を積層配置し、前記伝熱流路101の左右両端部に流入側ヘッダ流路105及び流出側ヘッダ流路106を形成して構成している。
10A and 11B show a plate fin laminated heat exchanger described in
上記特許文献1記載のプレートフィン積層型熱交換器は、プレートフィン102に凹溝をプレス成形して流路101を形成しているので、当該伝熱流路101の断面積をフィンチューブ型の伝熱管に比べさらに小さくでき、熱交換効率を高め小型化することができる。
In the plate fin laminated heat exchanger described in
しかしながら、上記特許文献1記載のプレートフィン積層型熱交換器のプレートフィン102は、その伝熱流路101を流れる冷媒の流入及び流出用ヘッダ流路105、106がプレートフィン102の左右両端部に分けて設けられているので、流路長が短く冷媒と空気との熱交換効率が低いものとなってしまう上に、流路長を長くしようとすればプレートフィン102の長さ寸法が大きくなってしまうものであった。
However, in the
そこで出願人は図12に示すように冷媒の流入及び流出用ヘッダ流路105、106をプレートフィン102の一端部側に纏めて設け、伝熱流路101を他端部側でUターンさせて流出入用ヘッダ流路105、106に接続する構成として、伝熱流路101の長さを長くしつつプレートフィン102の寸法を短くし、冷媒と空気の熱交換効率を高めると同時により小型化を促進できるように検討している。
Therefore, as shown in FIG. 12, the applicant provides
この場合、プレートフィン102の他端部側で伝熱流路101がUターンして流入用ヘッダ流路105に繋がる伝熱往き流路101aと流出用ヘッダ流路106に繋がる伝熱戻り流路101bとが隣接する形となるので、双方の伝熱流路101a、101b間で熱が移動するのを防止すべくスリット状の断熱溝107が必要となる。このスリット状の断熱溝107を設けると、プレートフィン102の伝熱往き流路101a側の部分と伝熱戻り流路101b側の部分とが断熱溝107のスリットによって分断されてこれら両部分がばらばらのような形となるため、プレートフィン102を積層する作業に支障をきたす。
In this case, the heat
そのため、上記断熱溝107はその長手方向数箇所に連結部108が残してあり、積層したプレートフィン102とその両側端面に設けたエンドフレート104とを溶接炉でロー付け一体化してプレートフィン積層体を構成した後、前記一方のエンドプレート104の上方からプレス刃を入れて断熱溝107の連結部108をプレス切断することになる。したがって、エンドプレート104には図13に示すようにプレートフィン102の断熱溝107と同じ形状のスリット溝109を形成しておくことになる。
Therefore, the
しかしながらここで、上記エンドプレート104はプレートフィン102に比べその板厚が厚いため、プレートフィン102の断熱溝107と同じ溝幅のスリット溝109ではエンドプレート104作成のためのプレス加工時にスリット溝形成用のプレス刃が折れ、スリット溝109を同時加工できず、後加工が必要となってコスト高となる。
However, since the
これを解消するためにはプレートフィン102のプレート102aに設ける断熱溝107の溝幅も広くすればよいが、上記プレート102aは図14に示すようにエンドプレート104と接合して流路形成用凹溝110を閉塞し伝熱流路101を形成することになるため、エンドプレート104のスリット溝とともにプレートフィン102のプレート102aの断熱溝107の溝幅も広くすると、図15に示すようにエンドプレート104とプレートフィン102のプレート102aとの接合代(接合面積)がZに示す破線幅寸法分だけ少なくなってエンドプレート104とプレートフィン102のプレート102aとの接合が冷媒圧力で剥がれやすくなり耐圧性が低下してしまう。よって、エンドプレート104のスリット溝109の溝幅を広くすることができず、エンドプレート104のスリット溝109だけ広くしてエンドプレート104をプレスで打ち抜き加工した後切削等によって後加工せざるを得ず、加工工数が増えてコスト高になる、という課題が生じる。
In order to solve this problem, the groove width of the
また、エンドプレート104のスリット溝幅を広くすると同時にプレートフィン102のスリット溝幅もエンドプレート104のスリット溝幅に合わせて広くすると、溝幅を広くした分だけプレートフィン102の幅方向寸法が大きくなってしまい、プレートフィン積層型熱交換器としたことによって得られる小型化効果を低減させてしまうことになる。つまり、熱交換器の小型化効果を低下させることなくエンドプレート104の加工性とプレートフィン102の耐圧性確保を両立するのが困難である、という課題があった。
Further, if the slit groove width of the
本発明はこのような点に鑑みてなしたもので、その目的とするところはエンドプレートの加工性とプレートフィンの耐圧性確保の課題を解決して安価で信頼性が高く、且つ、小型、高効率なプレートフィン積層型熱交換器とそれを用いた冷凍システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to solve the problems of ensuring the workability of the end plate and the pressure resistance of the plate fins, and to solve the problems of being inexpensive, highly reliable, and compact. It is an object of the present invention to provide a highly efficient plate fin laminated heat exchanger and a freezing system using the same.
本発明は、上記目的を達成するため、流入及び流出用の一対のヘッダ流路に繋がる複数の伝熱流路を有する多数のプレートフィンを積層してプレートフィン積層体を構成し、前記プレートフィン積層体の両側端面にエンドプレートを接合一体化したプレートフィン積層型熱交換器であって、前記プレートフィンは複数の流路形成用凹溝を有したプレートを接合して一対のヘッダ流路に繋がる伝熱流路を形成するとともに、前記伝熱流路は各プレート上でUターン状の伝熱流路を形成し、これに繋がる一対のヘッダ流路をプレートフィンの一端部側に纏めて設け、且つ、前記プレートフィンのUターン状の伝熱流路の往き流路と戻り流路との間にはスリット状の断熱溝を形成し、且つ、前記プレートフィン積層体の両側端面のプレートフィンは流路形成用凹溝を有するプレートに前記プレートフィンの断熱溝と対向する断熱用スリット溝を設けた薄平板を接合して伝熱流路を形成するとともに、当該両側端面のプレートフィンは前記薄平板を介してエンドプレートと接合し、前記エンドプレートは前記プレートフィンの断熱溝及び薄平板の断熱用スリット溝と対向する位置にスリット溝を設け、前記スリット溝は前記プレートフィンの断熱溝及び薄平板の断熱用スリット溝より溝幅を広くした構成としている。 In order to achieve the above object, the present invention constitutes a plate fin laminate by laminating a large number of plate fins having a plurality of heat transfer channels connected to a pair of inflow and outflow header channels, and the plate fin laminates. It is a plate fin laminated heat exchanger in which end plates are joined and integrated on both side end faces of the body, and the plate fins are connected to a pair of header flow paths by joining plates having a plurality of flow path forming concave grooves. Along with forming a heat transfer flow path, the heat transfer flow path forms a U-turn-shaped heat transfer flow path on each plate, and a pair of header flow paths connected to the heat transfer flow path are collectively provided on one end side of the plate fins. A slit-shaped heat insulating groove is formed between the forward flow path and the return flow path of the U-turn-shaped heat transfer flow path of the plate fin, and the plate fins on both end faces of the plate fin laminate form a flow path. A thin plate provided with a heat insulating slit groove facing the heat insulating groove of the plate fin is joined to a plate having a concave groove to form a heat transfer flow path, and the plate fins on both side end faces are formed through the thin plate. It is joined to the end plate, and the end plate is provided with a slit groove at a position facing the heat insulating groove of the plate fin and the heat insulating slit groove of the thin plate, and the slit groove is for heat insulating the heat insulating groove of the plate fin and the heat insulating of the thin plate. The groove width is wider than the slit groove.
これにより、エンドプレートと接合するプレートフィンに設けた流路形成用凹溝は薄平板によって閉塞し伝熱流路を形成することができるので、薄平板に設けた断熱用スリット溝の溝幅をプレートフィンに設けたスリット溝の溝幅と同じ幅寸法としてプレートフィンとの接合代(接合面積)を維持し耐圧性を確保すると同時に、プレートフィンのスリット溝幅を必要最小限の溝幅にとどめて、プレートフィンの幅寸法増大を抑制し小型化効果を保持することができる。そして、エンドプレートはプレートフィンの流路形成用凹溝を閉塞する必要がなくなるので、そのスリット溝の溝幅を広くして、スリット溝形成用のプレス刃の刃折れを解消しエンドプレートのプレス加工時にスリット溝を同時形成でき、加工性を向上して安価に提供することができる。 As a result, the groove for forming the flow path provided in the plate fin to be joined to the end plate can be closed by the thin plate to form the heat transfer flow path, so that the groove width of the slit groove for heat insulation provided in the thin plate can be changed to the plate. The width dimension is the same as the groove width of the slit groove provided in the fin, and the joint allowance (joint area) with the plate fin is maintained to ensure pressure resistance, and at the same time, the slit groove width of the plate fin is kept to the minimum necessary groove width. , It is possible to suppress the increase in the width dimension of the plate fin and maintain the miniaturization effect. Since it is not necessary for the end plate to close the concave groove for forming the flow path of the plate fin, the groove width of the slit groove is widened to eliminate the breakage of the press blade for forming the slit groove and press the end plate. Slit grooves can be formed at the same time during machining, and workability can be improved and the slit groove can be provided at low cost.
本発明は、上記構成により、熱交換器の小型化効果を低下させることなくエンドプレートの加工性とプレートフィンの耐圧性確保を両立して安価で信頼性が高く、且つ、小型、高効率なプレートフィン積層型熱交換器とそれを用いた冷凍システムとすることができる。 According to the above configuration, the present invention achieves both workability of the end plate and ensuring pressure resistance of the plate fins without deteriorating the miniaturization effect of the heat exchanger, and is inexpensive, highly reliable, compact and highly efficient. It can be a plate fin laminated heat exchanger and a refrigeration system using it.
第1の発明は、熱交換器であり、この熱交換器は、流入及び流出用の一対のヘッダ流路に繋がる複数の伝熱流路を有する多数のプレートフィンを積層してプレートフィン積層体を構成し、前記プレートフィン積層体の両側端面にエンドプレートを接合一体化したプレートフィン積層型熱交換器であって、前記プレートフィンは複数の流路形成用凹溝を有したプレートを接合して一対のヘッダ流路に繋がる伝熱流路を形成するとともに、前記伝熱流路は各プレート上でUターン状の伝熱流路を形成し、これに繋がる一対のヘッダ流路をプレートフィンの一端部側に纏めて設け、且つ、前記プレートフィンのUターン状の伝熱流路の往き流路と戻り流路との間にはスリット状の断熱溝を形成し、且つ、前記プレートフィン積層体の両側端面のプレートフィンは流路形成用凹溝を有するプレートに前記プレートフィンの断熱溝と対向する断熱用スリット溝を設けた薄平板を接合して伝熱流路を形成するとともに、当該両側端面のプレートフィンは前記薄平板を介してエンドプレートと接合し、前記エンドプレートは前記プレートフィンの断熱溝及び薄平板の断熱用スリット溝と対向する位置にスリット溝を設け、前記スリット溝は前記プレートフィンの断熱溝及び薄平板の断熱用スリット溝より溝幅を広くした構成としている。 The first invention is a heat exchanger, in which a large number of plate fins having a plurality of heat transfer channels connected to a pair of inflow and outflow header channels are laminated to form a plate fin laminate. It is a plate fin laminated heat exchanger in which end plates are joined and integrated on both side end faces of the plate fin laminated body, and the plate fins are joined by joining plates having a plurality of flow path forming concave grooves. A heat transfer flow path connecting to the pair of header flow paths is formed, and the heat transfer flow path forms a U-turn-shaped heat transfer flow path on each plate, and the pair of header flow paths connected to the heat transfer flow path are connected to one end side of the plate fin. In addition, a slit-shaped heat insulating groove is formed between the forward flow path and the return flow path of the U-turn-shaped heat transfer flow path of the plate fin, and both end faces of the plate fin laminate are formed. The plate fins of the above are formed by joining a thin plate provided with a heat insulating slit groove facing the heat insulating groove of the plate fin to a plate having a concave groove for forming a flow path to form a heat transfer flow path, and plate fins on both end faces thereof. Is joined to the end plate via the thin plate, the end plate is provided with a slit groove at a position facing the heat insulating groove of the plate fin and the heat insulating slit groove of the thin plate, and the slit groove is the heat insulating groove of the plate fin. The groove width is wider than the groove and the heat insulating slit groove of the thin flat plate.
これにより、エンドプレートと接合するプレートフィンに設けた流路形成用凹溝は薄平板によって閉塞し伝熱流路を形成することができるので、薄平板に設けた断熱用スリット溝の溝幅をプレートフィンに設けたスリット溝の溝幅と同じ幅寸法としてプレートフィンとの接合代(接合面積)を維持し耐圧性を確保すると同時に、プレートフィンのスリット溝幅を必要最小限の溝幅にとどめて、プレートフィンの幅寸法増大を抑制し小型化効果を保持することができる。そして、エンドプレートはプレートフィンの流路形成用凹溝を閉塞する必要がなくなるので、そのスリット溝の溝幅を広くして、スリット溝形成用のプレス刃の刃折れを解消しエンドプレートのプレス加工時にスリット溝を同時形成でき、加工性を向上して安価に提供することができる。 As a result, the groove for forming the flow path provided in the plate fin to be joined to the end plate can be closed by the thin plate to form the heat transfer flow path, so that the groove width of the slit groove for heat insulation provided in the thin plate can be changed to the plate. The width dimension is the same as the groove width of the slit groove provided in the fin, and the joint allowance (joint area) with the plate fin is maintained to ensure pressure resistance, and at the same time, the slit groove width of the plate fin is kept to the minimum necessary groove width. , It is possible to suppress the increase in the width dimension of the plate fin and maintain the miniaturization effect. Since it is not necessary for the end plate to close the concave groove for forming the flow path of the plate fin, the groove width of the slit groove is widened to eliminate the breakage of the press blade for forming the slit groove and press the end plate. Slit grooves can be formed at the same time during machining, and workability can be improved and the slit groove can be provided at low cost.
第2の発明は、第1の発明において、前記薄平板はプレートフィンのプレートフィン素板を用いて構成している。 In the second invention, in the first invention, the thin flat plate is formed by using a plate fin base plate of plate fins.
これにより、流路形成用凹溝を塞ぐプレートフィンと薄平板との両者がロー材等の接着剤を塗布された状態のものとなっているので、プレートフィンと薄平板との接合が確実かつ強固なものとなり、プレートフィンと薄平板との剥がれ防止効果を高めて耐圧性をより一層向上せることができる。 As a result, both the plate fin and the thin plate that close the groove for forming the flow path are in a state where an adhesive such as a brazing material is applied, so that the plate fin and the thin plate can be reliably joined. It becomes strong, and the peeling prevention effect between the plate fin and the thin flat plate can be enhanced to further improve the pressure resistance.
第3の発明は、第1の発明において、前記薄平板はエンドプレートより薄くプレートフィンよりも厚い板材を用いて構成している。 In the third invention, in the first invention, the thin flat plate is formed by using a plate material thinner than the end plate and thicker than the plate fins.
これにより、薄平板がプレートフィンより厚くてプレートフィンより強い剛性を持つのでエンドプレートとしての機能も果たすことになり、その分エンドプレート自体の板厚を薄くしてエンドプレートのスリット溝のプレス加工性を向上させることができる。 As a result, the thin flat plate is thicker than the plate fins and has stronger rigidity than the plate fins, so that it also functions as an end plate, and the plate thickness of the end plate itself is reduced by that amount to press the slit groove of the end plate. The sex can be improved.
第4の発明は冷凍システムであり、この冷凍システムは冷凍サイクルを構成する熱交換器を前記第1〜第3の発明のいずれかに記載のプレートフィン積層型熱交換器としたものである。 A fourth invention is a refrigeration system, in which the heat exchanger constituting the refrigeration cycle is a plate fin laminated heat exchanger according to any one of the first to third inventions.
これにより、この冷凍システムは、プレートフィン積層型熱交換器の熱交換器が安価で耐圧性が高く、且つ、小型、高効率であるから、安価で信頼性及び省エネ性の高い高性能な冷凍システムとすることができる。 As a result, in this refrigeration system, the heat exchanger of the plate fin laminated heat exchanger is inexpensive, has high pressure resistance, and is compact and highly efficient, so that it is inexpensive, highly reliable, and highly energy efficient. It can be a system.
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
なお、本開示の熱交換器は、以下の実施の形態に記載したプレートフィン積層型熱交換器の構成に限定されるものではなく、以下の実施の形態において説明する技術的思想と同等の熱交換器の構成を含むものである。 The heat exchanger of the present disclosure is not limited to the configuration of the plate fin laminated heat exchanger described in the following embodiments, and has the same heat as the technical idea described in the following embodiments. It includes the configuration of the exchanger.
また、以下で説明する実施の形態は、本発明の一例を示すものであって、実施の形態において示される構成、機能、動作などは、例示であり、本開示を限定するものではない。 Moreover, the embodiment described below shows an example of the present invention, and the configuration, function, operation and the like shown in the embodiment are examples and do not limit the present disclosure.
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1におけるプレートフィン積層型熱交換器の外観を示す斜視図、図2はプレートフィン積層型熱交換器の分解斜視図、図3(a)(b)はプレートフィン積層型熱交換器のプレートフィンを構成する各プレートの斜視図、図4はプレートフィン積層型熱交換器におけるプレートフィンの積層状態を示す斜視図、図5はプレートフィン積層型熱交換器におけるプレートフィンの積層状態を示す分解斜視図、図6はプレートフィン積層型熱交換器の両側端面に位置するプレート、薄平板、エンドプレートを示す分解斜視図、図7はプレートフィン積層型熱交換器の両側端面に位置するプレート、薄平板、エンドプレートの接合状態を示す要部拡大断面図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of the plate fin laminated heat exchanger according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view of the plate fin laminated heat exchanger, and FIGS. 3 (a) and 3 (b) are plates. A perspective view of each plate constituting the plate fins of the fin laminated heat exchanger, FIG. 4 is a perspective view showing a laminated state of plate fins in the plate fin laminated heat exchanger, and FIG. 5 is a perspective view of the plate fin laminated heat exchanger. An exploded perspective view showing a laminated state of plate fins, FIG. 6 is an exploded perspective view showing plates, thin plates, and end plates located on both end faces of a plate fin laminated heat exchanger, and FIG. 7 is a plate fin laminated heat exchanger. It is an enlarged cross-sectional view of the main part which shows the joint state of the plate, the thin plate, and the end plate located on both side end faces of.
図1、図2に示すように、本実施の形態の熱交換器1は、略弓型形状のプレートフィン積層体2の両側に平面視が略同一形状のエンドプレート3a、3bを接合一体化して構成している。そして、略弓型長方形状の一端部側に、蒸発器として用いる場合には入口となり凝縮器として用いる場合は出口となる管A4及びその逆となる管B5とを有している。
As shown in FIGS. 1 and 2, in the
上記プレートフィン積層体2の両側のエンドプレート3a、3bは、プレートフィン積層体2を挟持した形でロー付けされ、ボルト・ナット若しくはカシメピン軸等の締結手段9によりその長手方向両端部を連結固定し、熱交換器としての剛性を保持している。
The
また、プレートフィン積層体2を構成するプレートフィン2aは、図3に示す一対のプレート6a、6bをロー付け等により接合して冷媒等の第1流体(以下、冷媒と称する)が流れる伝熱流路を有する構成としてあり、図4、図5に示すように多数積層して各プレートフィン2a同士の間に空気等の第2流体(以下、空気と称する)が流れる積層間隔を形成している。そして、上記プレートフィン2aに設けた前記伝熱流路を流れる冷媒と各プレートフィン2a同士の間の積層間隙を流れる空気との間で熱交換する。
Further, the
上記プレートフィン2aを構成する一対のプレート6a、6bは、図5に示すように、その一方のプレート6aに、ヘッダ流路A8およびヘッダ流路B10となる開口8a,10a及びその開口縁に設けたリング状凹溝8b,10bと、リング状凹溝8b,10bより導出した連絡流路用凹溝11aと、連絡流路用凹溝11aの端部に設けた分流路用凹溝12aと、分流路用凹溝12aより分岐形成した複数の略U字状に並行した流路形成用凹溝14aが設けてある。
As shown in FIG. 5, the pair of
一方、他方のプレート6bには、ヘッダ流路A8およびヘッダ流路B10となる開口8c,10c及びその開口縁に設けたリング状凹溝8d,10dと、前記プレート6aの連絡流路用凹溝11aの端部と対向する部分に位置する分流路用凹溝12bと、分流路用凹溝12bより分岐形成した複数の略U字状に並行した流路形成用凹溝14bとが設けてある。
On the other hand, the
そして、上記一対のプレート6a、6bは、上記開口8a,10aと8c,10c及びその開口縁に設けたリング状凹溝8b,10bと8d,10d同士、及び分流路用凹溝12aと12b及び流路形成用凹溝14aと14b同士がそれぞれ合致するようにしてロー付け等により接合し、開口8a,10a,8c,10c及びその開口縁のリング状凹溝8b,10b,8d,10d部分でヘッダ流路A8およびヘッダ流路B10を形成し、分流路用凹溝12a,12bと流路形成用凹溝14a,14b同士で分流路12と伝熱流路14を形成し、連絡流路用凹溝11aと11bとで連絡流路11を形成している。
The pair of
そして、上記構成のプレートフィン積層体2のプレートフィン2aは、当該プレートフィン2aの長手方向に沿って適宜設けた複数の突起15(図3参照)によって空気が流れる積層間隔を形成している。
The
ここで、上記伝熱流路14は図3のプレートフィン全体図に示すように、プレートフィン2aの外形と同様略弓型に屈曲させたうえUターンする形状としてあり、図4に示すように、ヘッダ流路A8に繋がる伝熱往き流路14−1群とヘッダ流路B10に繋がる伝熱戻り流路14−2群との間にこれら両者間の熱移動を防止するスリット状の断熱溝16が形成している。
Here, as shown in the overall view of the plate fins of FIG. 3, the heat
また、上記断熱溝16は、プレートフィン2aが部品の状態、つまり1枚の時はその長手方向数か所に連結部17を残して形成してあり、断熱溝16の両側の伝熱往き流路14−1部分と伝熱戻り流路14−2部分を連結している。そして上記プレートフィン2aを積層して構成したプレートフィン積層体2の両側端面に設けたエンドプレート3a、3bにも前記断熱溝16の連結部17を切断するプレス刃入れるため当該断熱溝16と対向する位置にこれと同形状のスリット溝18が設けてある。
Further, the
更に、前記プレートフィン積層体2の両端面のエンドプレート3a、3bは、当該プレートフィン2aと同形状でプレートフィン2aと同じアルミニュウムからなる薄平板19を介在させてプレートフィン2aにロー付等により接合一体化している。
Further, the
上記薄平板19は、図6に示すように、プレートフィン2aの断熱溝16と対向する位置にこれと同形状の断熱用スリット溝20が形成してあり、その溝幅は図7に示すように、プレートフィン2aの断熱溝16の溝幅lと同じ寸法としている。
As shown in FIG. 6, the thin
一方、前記エンドプレート3aに設けたスリット溝18の溝幅は前記プレートフィン2aの断熱溝16及び薄平板19の断熱用スリット溝20の溝幅よりも十分広い溝幅Lとしている。
On the other hand, the groove width of the
なお、上記薄平板19はこの例では伝熱流路等を構成する凹溝等のない状態のプレートフィン素材を用いて構成しプレートフィン2aと同じく薄い板厚のものとしているが、これに限られるものではなく、エンドプレート3a、3bと同じ素材からなる板材を用いて構成し、その板厚は断熱用スリット溝20をプレートフィン2aの断熱溝16と同じ溝幅としてもプレス刃が折れない程度の厚みを持つものとすればよい。
In this example, the thin
次に上記のように構成したプレートフィン積層型熱交換器について、これを冷凍システムの熱交換器として用いた場合を例にしてその作用効果を説明する。 Next, the action and effect of the plate fin laminated heat exchanger configured as described above will be described by taking as an example the case where the plate fin laminated heat exchanger is used as the heat exchanger of the refrigeration system.
本実施の形態の熱交換器は、例えば蒸発条件で使用されている時、管A4から気液二相状態の冷媒がプレートフィン積層体2の入り口側のヘッダ流路A8内に流入する。ヘッダ流路A8内に流入した冷媒は、図7及び図8に示す流路構成から明らかなように、各プレートフィン2aの連絡流路11及び分流路12を介して伝熱流路14群へ流れる。各プレートフィン2aの伝熱流路14群に流れた冷媒はUターンしヘッダ流路B10を介して気相状態で管B5より冷凍システムの冷媒回路へと流出する。
When the heat exchanger of the present embodiment is used, for example, under evaporation conditions, a gas-liquid two-phase refrigerant flows from the pipe A4 into the header flow path A8 on the inlet side of the
そして、上記伝熱流路14を流れる際に冷媒は、前記プレートフィン積層体2のプレートフィン積層間隔を通り抜ける空気と熱交換する。
Then, when flowing through the heat
上記のようにして熱交換が行われるが、上記空気と熱交換する冷媒流路用の伝熱流路14のうちプレートフィン積層体2の最も外側端面に形成される伝熱流路14は、図7に示すようにプレートフィン2aの流路形成用凹溝14aをエンドプレート3aとプレートフィン2aとの間に介在させた薄平板19によって覆うことにより形成している。そして、上記薄平板19はプレートフィン2aと同じ素材で形成していて薄いものである。
Although heat exchange is performed as described above, the heat
したがって、薄平板19の断熱用スリット溝20とプレートフィン2aの断熱溝16の溝幅を同じとして薄平板19とプレートフィン2aとの接合代(接合面積)を十分に確保することができる。
Therefore, it is possible to sufficiently secure the joining allowance (joining area) between the
よって、薄平板19とプレートフィン2aとの接合部の接合剥がれがない耐圧性を十分なものとすることができる。つまり、プレートフィン2aの流路形成用凹溝14aを塞ぐ薄平板19はプレートフィン2aと同じアルミニュウムの薄い板としているからその断熱用スリット溝20はプレートフィン2aの断熱溝16と同じ程度の幅狭な溝幅としていてもプレス刃が折れるなどの支障がなく、断熱用スリット溝20の溝幅を小さくしてプレートフィン2aとの接合代(接合面積)を確保し、耐圧性を十分なものとすることができる。
Therefore, the pressure resistance of the joint portion between the thin
一方、エンドプレート3aはプレートフィン2aの流路形成用凹溝14aを薄平板19によって塞いで伝熱流路14を形成しているので、スリット溝18はプレート6a、6bとの接合代(接合面積)が減少するのを気にすることなくその溝幅を広くすることができる。したがって、エンドプレート3aのスリット溝18を形成するプレス刃が折れない程度に広いものとすることができ、エンドプレート3aのプレス加工時に同時にスリット溝18形成することができ、加工工数を削減、すなわちエンドプレート3aの加工性を向上させることができる。
On the other hand, since the
また、本実施の形態では薄平板19はプレートフィン素板を利用して形成しているので、薄平板19もプレートフィン2aと同様ロー材等の接合材を塗布したものとなっていて薄平板19とプレートフィン2aとの接合を確実かつ強固なものとすることができ、より耐圧性の高いものとすることができる。
Further, in the present embodiment, since the thin
また、上記薄平板19をエンドプレート3aより薄くプレートフィン2aよりも厚い板厚構成のものとすれば、プレートフィン2aより厚い薄平板19がプレートフィン2aより強い剛性を持つことになるので、エンドプレート3aと同様強度メンバーともなる。よって、その分エンドプレート3aの板厚を薄くしてエンドプレート3aのプレスによる加工性を向上させることができる。なお、この場合、薄平板19の板厚はプ既述したようにレス刃が折れない程度の板厚としておく。
Further, if the
(実施の形態2)
本実施の形態2は、実施の形態1におけるプレートフィン積層型熱交換器を用いて構成した空気調和機である。
(Embodiment 2)
The second embodiment is an air conditioner configured by using the plate fin laminated heat exchanger according to the first embodiment.
図8は空気調和機の冷凍サイクル図、図9は同空気調和機の室内機を示す概略断面図である。 FIG. 8 is a refrigeration cycle diagram of the air conditioner, and FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing the indoor unit of the air conditioner.
図8、図9において、この空気調和機は、室外機51と、室外機51に接続された室内機52から構成されている。室外機51には、冷媒を圧縮する圧縮機53、冷房暖房運転時の冷媒回路を切り替える四方弁54、冷媒と外気の熱を交換する室外熱交換器55、冷媒を減圧する減圧器56、室外送風機59が配設されている。また、室内機52には、冷媒と室内空気の熱を交換する室内熱交換器57と、室内送風機58とが配設されている。そして、前記圧縮機53、四方弁54、室内熱交換器57、減圧器56、室外熱交換器55を冷媒回路で連結してヒートポンプ式冷凍サイクルを形成している。
In FIGS. 8 and 9, the air conditioner is composed of an
なお、本実施形態による冷媒回路には、テトラフルオロプロペンまたはトリフルオロプロペン、ジフルオロメタンまたはペンタフルオロエタンまたはテトラフルオロエタンを、単体、もしくはそれぞれ2成分混合または3成分混合した冷媒を使用している。 In the refrigerant circuit according to the present embodiment, a refrigerant obtained by using tetrafluoropropene or trifluoropropene, difluoromethane or pentafluoroethane or tetrafluoroethane as a simple substance, or a mixture of two components or three components, respectively, is used.
上記構成からなる空気調和機は、冷房運転時には、四方弁54を圧縮機53の吐出側と室外熱交換器55とが連通するように切り換える。これにより、圧縮機53によって圧縮された冷媒は高温高圧の冷媒となって四方弁54を通って室外熱交換器55に送られる。そして、外気と熱交換して放熱し、高圧の液冷媒となり、減圧器56に送られる。減圧器56では減圧されて低温低圧の二相冷媒となり、室内機52に送られる。室内機52では、冷媒は室内熱交換器57に入り室内空気と熱交換して吸熱し、蒸発気化して低温のガス冷媒となる。この時室内空気は冷却されて室内を冷房する。さらに冷媒は室外機51に戻り、四方弁54を経由して圧縮機53に戻される。
The air conditioner having the above configuration switches the four-
暖房運転時には、四方弁54を圧縮機53の吐出側と室内機52とが連通するように切り換える。これにより、圧縮機53によって圧縮された冷媒は高温高圧の冷媒となって四方弁54を通り、室内機52に送られる。高温高圧の冷媒は室内熱交換器57に入り、室内空気と熱交換して放熱し、冷却され高圧の液冷媒となる。この時、室内空気は加熱されて室内を暖房する。その後、冷媒は減圧器56に送られ、減圧器56において減圧されて低温低圧の二相冷媒となり、室外熱交換器55に送られて外気と熱交換して蒸発気化し、四方弁54を経由して圧縮機53へ戻される。
During the heating operation, the four-
上記のように構成された空気調和機は、その室外熱交換器55或いは室内熱交換器57に前記実施の形態で示した熱交換器を使用することにより、熱交換器が安価で耐圧性が高く、且つ、小型、高効率であるから、安価で信頼性及び省エネ性の高い高性能な冷凍システムとすることができる。
In the air conditioner configured as described above, by using the heat exchanger shown in the above embodiment for the
以上、本発明に係るプレートフィン積層型熱交換器及びそれを用いた冷凍システムについて、上記実施の形態を用いて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。つまり、今回開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではなく、本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれるものである。 The plate fin laminated heat exchanger according to the present invention and the refrigeration system using the same have been described above using the above-described embodiment, but the present invention is not limited thereto. That is, the embodiments disclosed this time are exemplary and not restrictive in all respects, and the scope of the present invention is indicated by the claims, meaning and within the same meaning and scope as the claims. All changes are included.
本発明は、エンドプレートの加工性とプレートフィンの耐圧性確保を両立して安価で信頼性が高く、且つ、小型、高効率なプレートフィン積層型熱交換器とそれを用いた省エネ性の高い冷凍システムを提供することができる。よって、家庭用及び業務用エアコン等に用いる熱交換器や各種冷凍機器等に幅広く利用でき、その産業的価値は大なるものがある。 The present invention is an inexpensive, highly reliable, compact and highly efficient plate fin laminated heat exchanger that achieves both end plate workability and plate fin pressure resistance, and high energy efficiency using the same. A refrigeration system can be provided. Therefore, it can be widely used in heat exchangers and various refrigeration equipment used for home and commercial air conditioners, and its industrial value is great.
1 熱交換器
2 プレートフィン積層体
2a プレートフィン
3a、3b エンドプレート
4 管A
5 管B
6a プレート
6b プレート
8 ヘッダ流路A
8a,8c 開口
8b,8d リング状凹溝
9 締結手段(ボルト・ナット)
10 ヘッダ流路B
10a,10c 開口
10b,10d リング状凹溝
11 連絡流路
11a,11b 連絡流路用凹溝
12 分流路
12a,12b 分流路用凹溝
14 伝熱流路
14−1 伝熱往き流路
14−2 伝熱戻り流路
14a 流路形成用凹溝
14b 流路形成用凹溝
15 突起
16 断熱溝
17 連結部
18 スリット溝
19 薄平板
20 断熱用スリット溝
51 室外機
52 室内機
53 圧縮機
54 四方弁
55 室外熱交換器
56 減圧器
57 室内熱交換器
58 室内送風機
1
5 Tube B
8a,
10 Header flow path B
10a,
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