JP6913858B2 - 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 the 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 formed 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ンの間を流れる第2流体との間で熱交換を行うもので、冷媒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(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 refrigerant is small. It is used in an air conditioner for vehicles having a low refrigerant pressure (see 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。 FIG. 11 shows a plate fin laminated heat exchanger described in Patent Document 1, and the heat exchanger 100 has a large number of plate fins 102 having a heat transfer flow path 101 (see FIG. 11) through which a refrigerant flows. The end plates 104 are laminated on both end faces of the laminated plate fin laminate 103, and the inflow side header flow path 105 and the outflow side header flow path 106 are formed at both left and right ends of the heat transfer flow path 101. ..

実用新案登録第3192719号公報Utility Model Registration No. 3192719

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 Patent Document 1, since the flow path 101 is formed by press-molding a concave groove in the plate fin 102, the cross-sectional area of the heat transfer flow path 101 is transferred to the fin tube type. It can be made smaller than a heat tube, and the heat exchange efficiency can be improved and the size can be reduced.

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用のヘッダ流路105と流出用のヘッダ流路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大型化してしまうものであった。 However, in the plate fin 102 of the plate fin laminated heat exchanger described in Patent Document 1, the header flow path 105 for inflow of the refrigerant flowing through the heat transfer flow path 101 and the header flow path 106 for outflow are the plate fin 102. Since it is provided separately on the left and right ends, the flow path length is short and the heat exchange efficiency between the refrigerant and air is low, and if the flow path length is to be lengthened, the length of the plate fin 102 is long. The size became large and the size became large.

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ものを提案している。 Therefore, as shown in FIG. 12, the applicant collectively provides the refrigerant inflow and outflow header flow paths 105 and 106 on one end side of the plate fin 102, and makes a U-turn on the heat transfer flow path 101 on the other end side to flow out. As a configuration for connecting to the input header flow paths 105 and 106, the dimensions of the plate fins 102 are shortened while increasing the length of the heat transfer flow path 101 to improve the heat exchange efficiency between the refrigerant and air and at the same time promote further miniaturization. We are proposing what we can do.

この場合、プレートフィン102の他端部側でUターンさせ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。よって、上記伝熱往き流路101aと伝熱戻り流路101bとの間に断熱スリット107を設けてこれら両者間の熱移動を抑制し高い熱交換性能を維持する構成としている。 In this case, the heat transfer forward flow path 101a connected to the inflow header flow path 105 by making a U-turn on the other end side of the plate fin 102 and the heat transfer return flow path 101b connected to the outflow header flow path 106 are adjacent to each other. Therefore, heat is transferred between both heat transfer channels 101a and 101b. Therefore, a heat insulating slit 107 is provided between the heat transfer flow path 101a and the heat transfer return flow path 101b to suppress heat transfer between the two to maintain high heat exchange performance.

しかしながら、上記伝熱往き流路101aと伝熱戻り流路101bとの間に断熱スリット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側の部分とが断熱スリット107によって広範囲に分断される形となり、プレス時や炉中ロウ付け時にプレートフィン102にひずみが生じやすくなって、ロウ付け不良等の接合不良を起こし、品質がばらつくという課題があった。 However, if a heat insulating slit 107 is provided between the heat transfer flow path 101a and the heat transfer return flow path 101b, the portion of the plate fin 102 on the heat transfer flow path 101a side and the heat transfer return flow path 101b side The heat insulating slit 107 divides the fins over a wide area, and the plate fins 102 are likely to be distorted during pressing or brazing in the furnace, causing joint defects such as brazing defects, and there is a problem that the quality varies. rice field.

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接合不良を防止して高品質、且つ、小型、高性能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 a high-quality, compact, high-performance plate fin laminated heat exchanger that prevents poor bonding and freezing using the same. To provide the system.

本発明は、上記目的を達成するため、その熱交換器は、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プレートフィンを多数積層してプレートフィン積層体を構成し、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、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、伝熱流路はUターンさせて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、プレートフィンのUターンさせた伝熱往き流路と伝熱戻り流路との間には断熱スリットを形成するとともに、断熱スリットの一部に補強ブリッジを設けて伝熱往き流路側部分と伝熱戻り流路側部分とを連結した構成としてあり、冷凍システムは前記プレートフィン積層型熱交換器を用いた構成としている。 In order to achieve the above object, the heat exchanger 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. , A plate fin laminated heat exchanger in which end plates are joined and integrated on both end faces of a plate fin laminated body, and the plate fins are a pair of header flows by joining plates having a plurality of groove for forming a flow path. A heat transfer flow path connected to the path is formed, the heat transfer flow path is U-turned, and a pair of header flow paths connected to the heat transfer flow path are collectively provided on one end side of the plate fin, and the heat transfer is U-turned on the plate fin. A heat insulating slit is formed between the heat transfer flow path and the heat transfer return flow path, and a reinforcing bridge is provided in a part of the heat insulation slit to connect the heat transfer flow path side portion and the heat transfer return flow path side portion. The refrigeration system uses the plate fin laminated heat exchanger.

これにより、プレートフィンの伝熱往き流路側部分と伝熱戻り流路側部分との間に断熱スリットを設けていても、前記伝熱往き流路側部分と伝熱戻り流路側部分とは断熱スリットの一部に設けた補強リブによって連結し一体化した形となっているので、プレス時や炉中ロウ付け時にひずみが生じるのを防止でき、ロウ付け不良等の接合不良を解消して品質を向上させることができる。 As a result, even if a heat insulating slit is provided between the heat transfer flow path side portion and the heat transfer return flow path side portion of the plate fin, the heat transfer forward flow path side portion and the heat transfer return flow path side portion are provided with the heat insulation slit. Since it is connected and integrated by the reinforcing ribs provided in a part, it is possible to prevent distortion during pressing and brazing in the furnace, and improve the quality by eliminating joint defects such as brazing defects. Can be made to.

しかも、上記伝熱往き流路側部分と伝熱戻り流路側部分とを連結する補強ブリッジは断熱スリットの一部に設けてあるだけであるから、当該補強ブリッジを介しての熱移動はごく少ないものに限定でき、伝熱往き流路と伝熱戻り流路との間の熱移動の大部分を抑制して、熱交換効率を高め高性能化することができる。 Moreover, since the reinforcing bridge connecting the heat transfer flow path side portion and the heat transfer return flow path side portion is provided only in a part of the heat insulating slit, the heat transfer through the reinforcement bridge is very small. Most of the heat transfer between the heat transfer flow path and the heat transfer return flow path can be suppressed, and the heat exchange efficiency can be improved and the performance can be improved.

本発明は、上記構成により、接合不良と熱移動を防止することができ、高品質、且つ、小型・高性能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ができる。 According to the above configuration, the present invention can prevent poor bonding and heat transfer, and can provide a high-quality, compact and high-performance plate fin laminated heat exchanger and a refrigeration system using the same. ..

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A perspective view showing the appearance of the plate fin laminated heat exchanger according to the first embodiment of the present invention. 同プレートフィン積層型熱交換器の分解斜視図An exploded perspective view of the plate fin laminated heat exchanger (a)(b)同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平面図(A) (b) Top view of each plate constituting the plate fins of the plate fin laminated heat exchanger. 同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A perspective view showing a laminated state of plate fins in the plate fin laminated heat exchanger. 同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An exploded perspective view showing a laminated state of plate fins in the plate fin laminated heat exchanger. 同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フィンとエンドプレートを示す分解斜視図An exploded perspective view showing plate fins and end plates located on both end faces of the plate fin laminated heat exchanger. 同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フィンとエンドプレートの接合状態を示す要部拡大断面図Enlarged cross-sectional view of the main part showing the joint state of the plate fins and the end plates located on both end faces of the plate fin laminated heat exchanger. 本発明のプレート積層型熱交換器を用いた実施の形態2における空気調和機の冷凍サイクル図The refrigerating cycle diagram of the air conditioner according to the second embodiment using the plate laminated heat exchanger of the present invention. 同空気調和機の概略断面図Schematic cross-sectional view of the air conditioner 従来のプレートフィン積層型熱交換器の断面図Cross-sectional view of a conventional plate fin laminated heat exchanger 同従来の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平面図Top view of plate fins in the conventional plate fin laminated heat exchanger 本出願人が提案するプレートフィンの平面図Plan view of plate fins proposed by the applicant

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プレートフィンを多数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Uターンさせて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ターンさせた伝熱往き流路と伝熱戻り流路との間には断熱スリットを形成するとともに、前記断熱スリットの一部に補強ブリッジを設けて前記伝熱往き流路側部分と伝熱戻り流路側部分とを連結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 flow paths connected to a pair of inflow and outflow header flow paths are laminated to form a plate fin laminate. A plate fin laminated heat exchanger in which end plates are joined and integrated on both end faces of the plate fin laminated body, and the plate fins are paired by joining plates having a plurality of flow path forming concave grooves. A heat transfer flow path connected to the header flow path of the above is formed, the heat transfer flow path is U-turned, and a pair of header flow paths connected to the heat transfer flow path are collectively provided on one end side of the plate fin, and the U of the plate fin is provided. A heat insulating slit is formed between the turned heat transfer outgoing flow path and the heat transfer return flow path, and a reinforcing bridge is provided in a part of the heat insulating slit to provide a heat transfer forward flow path side portion and the heat transfer return flow. The structure is such that the roadside part is connected.

これにより、プレートフィンの伝熱往き流路側部分と伝熱戻り流路側部分との間に断熱スリットを設けていても、前記伝熱往き流路側部分と伝熱戻り流路側部分とは断熱スリットの一部に設けた補強リブによって連結し一体化した形となっているので、プレス時や炉中ロウ付け時にひずみが生じるのを防止でき、ロウ付け不良等の接合不良を解消して品質を向上させることができる。 As a result, even if a heat insulating slit is provided between the heat transfer flow path side portion and the heat transfer return flow path side portion of the plate fin, the heat transfer forward flow path side portion and the heat transfer return flow path side portion are provided with the heat insulation slit. Since it is connected and integrated by the reinforcing ribs provided in a part, it is possible to prevent distortion during pressing and brazing in the furnace, and improve the quality by eliminating joint defects such as brazing defects. Can be made to.

しかも、上記伝熱往き流路側の部分と伝熱戻り流路側の部分とを連結する補強ブリッジは断熱スリットの一部に設けてあるだけであるから、当該補強ブリッジを介しての熱移動はごく少ないものに限定でき、伝熱往き流路と伝熱戻り流路との間の熱移動の大部分を抑制して、熱交換効率を高め高性能化することができる。 Moreover, since the reinforcing bridge connecting the heat transfer flow path side portion and the heat transfer return flow path side portion is provided only in a part of the heat insulating slit, heat transfer through the reinforcement bridge is extremely small. It can be limited to a small number, and most of the heat transfer between the heat transfer flow path and the heat transfer return flow path can be suppressed to improve the heat exchange efficiency and improve the performance.

第2の発明は、第1の発明において、前記エンドプレートはプレートフィンの補強ブリッジと対向する部分に孔を設けた構成としている。 In the second invention, in the first invention, the end plate has a structure in which a hole is provided in a portion of the plate fin facing the reinforcing bridge.

これにより、プレートフィン及びエンドプレートを炉中ロウ付けした後、前記エンドフレートの孔からプレス刃を挿入してプレートフィンの補強ブリッジを切断でき、補強ブリッジを介しての熱移動も防止できて熱交換効率を高め、更に高性能化することができる。 As a result, after brazing the plate fins and end plates in the furnace, a press blade can be inserted through the holes in the end frates to cut the reinforcing bridges of the plate fins, and heat transfer through the reinforcing bridges can be prevented and heat can be prevented. The exchange efficiency can be improved and the performance can be further improved.

しかも補強ブリッジを切断するための孔は補強ブリッジと対向する部分のみに局所的に設けているので、孔以外の部分ではエンドプレートとプレートフィンの断熱スリット縁部との間の接合が強固に行われることになり、エンドプレートに設ける孔を大きめに形成して補強ブリッジ切断の加工性を向上させることもできる。 Moreover, since the hole for cutting the reinforcing bridge is locally provided only in the portion facing the reinforcing bridge, the joint between the end plate and the heat insulating slit edge of the plate fin is firmly performed in the portion other than the hole. Therefore, it is possible to improve the workability of cutting the reinforcing bridge by forming a large hole provided in the end plate.

第3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または第2の発明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。 The third invention is a refrigeration system, in which the heat exchanger constituting the refrigeration cycle is a plate fin laminated heat exchanger according to the first or second invention.

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高品質、且つ、小型、高性能であるから、品質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, this refrigeration system can be a high-performance refrigeration system with high quality and energy saving because the heat exchanger of the plate fin laminated heat exchanger is of high quality, small size, and high performance.

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.

(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平面図、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フィンと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フィンと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 plan view of each plate constituting the plate fins of the fin laminated heat exchanger, FIG. 4 is a perspective view showing the laminated state of the plate fins in the plate fin laminated heat exchanger, and FIG. 5 is a perspective view showing the laminated state of the plate fins in the plate fin laminated heat exchanger. An exploded perspective view showing the laminated state of the plate fins, FIG. 6 is an exploded perspective view showing the plate fins and end plates located on both side end faces of the plate fin laminated heat exchanger, and FIG. 7 is an exploded perspective view showing both sides of the plate fin laminated heat exchanger. It is an enlarged cross-sectional view of the main part which shows the joint state of the plate fin located on the end face and the end plate.

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 heat exchanger 1 of the present embodiment, end plates 3a and 3b having substantially the same plan view are joined and integrated on both sides of a substantially bow-shaped plate fin laminate 2. It is composed of. A tube A4, which serves as an inlet when used as an evaporator and an outlet when used as a condenser, and a tube B5 which vice versa are provided on one end side of a substantially bow-shaped shape.

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部を挟持した形でロウ付けされ、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 end plates 3a and 3b on both sides of the plate fin laminated body 2 are brazed so as to sandwich the plate fin laminated portion, and both ends in the longitudinal direction are connected and fixed by fastening means 9 such as a bolt / nut or a caulking pin shaft. , Maintains rigidity as a heat exchanger.

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をロウ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 plate fins 2a constituting the plate fin laminate 2 are a heat transfer flow in which a first fluid such as a refrigerant (hereinafter referred to as a refrigerant) flows by joining a pair of plates 6a and 6b shown in FIG. 3 by brazing or the like. It has a structure having a path, and as shown in FIGS. 4 and 5, a large number of layers are laminated to form a stacking interval in which a second fluid such as air (hereinafter referred to as air) flows between the plate fins 2a. .. Then, heat is exchanged between the refrigerant flowing through the heat transfer flow path provided in the plate fins 2a and the air flowing through the stacking gap between the plate fins 2a.

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、管A4及び管B5に繋がるヘッダ流路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 plates 6a and 6b constituting the plate fins 2a have an opening 8a, which serves as a header flow path A8 and a header flow path B10 connected to the pipe A4 and the pipe B5 in one of the plates 6a. Ring-shaped concave grooves 8b and 10b provided at 10a and its opening edge, connecting flow path concave grooves 11a derived from ring-shaped concave grooves 8b and 10b, and diversion provided at the end of the connecting flow path concave groove 11a. A concave groove 12a for a road and a plurality of concave grooves 14a for forming a flow path that are branched and formed from the concave groove 12a for a branch flow path and are parallel to each other in a substantially U shape are provided.

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 other plate 6b has openings 8c and 10c serving as header flow paths A8 and header flow paths B10, ring-shaped concave grooves 8d and 10d provided at the openings edges thereof, and concave grooves for connecting flow paths of the plate 6a. A groove 12b for branch flow path located at a portion facing the end portion of 11a and a plurality of concave grooves 14b for forming a flow path that are branched and formed from the concave groove 12b for branch flow path and are parallel to each other in a substantially U shape are provided. ..

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ウ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で連絡流路11を形成している。 The pair of plates 6a, 6b are formed by the ring-shaped concave grooves 8b, 10b and 8d, 10d provided at the openings 8a, 10a and 8c, 10c and the opening edges thereof, and the groove 12a and 12b for the branch flow path. The groove 14a and 14b for forming a flow path are joined by brazing so as to match each other, and the openings 8a, 10a, 8c, 10c and the ring-shaped concave grooves 8b, 10b, 8d, 10d at the edge of the opening are formed. The header flow path A8 and the header flow path B10 are formed, and the branch flow path 12a and 12b and the flow path forming concave grooves 14a and 14b form the branch flow path 12 and the heat transfer flow path 14, and the connecting flow path recess is formed. The groove 11a forms the connecting flow path 11.

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 plate fins 2a of the plate fin laminate 2 having the above configuration form a stacking interval in which air flows by a plurality of protrusions 15 (see FIG. 3) appropriately provided along the longitudinal direction of the plate fins 2a.

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スリット16が形成している。 Here, as shown in the overall view of the plate fins of FIG. 3, the heat transfer flow path 14 has a shape that is bent in a substantially bow shape and then makes a U-turn, similar to the outer shape of the plate fins 2a. A slit-shaped heat insulating slit 16 that prevents heat transfer between the heat transfer forward flow path 14-1 group connected to the header flow path A8 and the heat transfer return flow path 14-2 group connected to the header flow path B10. Is formed.

そして、上記断熱スリット16には複数箇所に伝熱往き流路14−1側部分と伝熱戻り流路14−2側部分との間を繋ぐ補強ブリッジ17が形成している。すなわち、上記断熱スリット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補強ブリッジ17を残して形成してあり、断熱スリット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。 The heat insulating slit 16 is formed with reinforcing bridges 17 connecting the heat transfer outflow flow path 14-1 side portion and the heat transfer return flow path 14-2 side portion at a plurality of locations. That is, the heat insulating slit 16 is formed in a state where the plate fins 2a are in the state of parts, that is, when one plate fin 2a is used, reinforcing bridges 17 are left in several places in the longitudinal direction thereof, and heat transfer flow flows on both sides of the heat insulating slit 16. The passage 14-1 portion and the heat transfer return flow path 14-2 portion are connected.

一方、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両側のエンドプレート3a、3bには、図6に示すように、前記補強ブリッジ17と対向する部分に孔18が形成している。この例では熱移動量が大きい流入及び流出用のヘッダ流路A8,B10を設けた側の部分数か所に設けあるが、伝熱往き流路14−1と伝熱戻り流路14−2との間の断熱スリット16に設けてあるすべての補強ブリッジ17に対向させて設けてもよいものである。 On the other hand, as shown in FIG. 6, holes 18 are formed in the end plates 3a and 3b on both sides of the plate fin laminate 2 formed by laminating the plate fins 2a in a portion facing the reinforcing bridge 17. .. In this example, the header flow paths A8 and B10 for inflow and outflow, which have a large amount of heat transfer, are provided in several places on the side where the header flow paths A8 and B10 are provided. It may be provided so as to face all the reinforcing bridges 17 provided in the heat insulating slit 16 between the two.

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、その作用効果を説明する。 Next, the operation and effect of the plate fin laminated heat exchanger configured as described above will be described.

本実施の形態のプレートフィン積層型熱交換器は、そのプレートフィン2aの伝熱往き流路14−1群と伝熱戻り流路14−2群との間に断熱スリット16を設けているので、伝熱往き流路14−1群と伝熱戻り流路14−2群との間で生じる熱移動を抑制でき、熱交換効率を上げて高性能化できる。 Since the plate fin laminated heat exchanger of the present embodiment is provided with the heat insulating slit 16 between the heat transfer flow path 14-1 group and the heat transfer return flow path 14-2 group of the plate fin 2a. The heat transfer that occurs between the heat transfer flow path 14-1 group and the heat transfer return flow path 14-2 group can be suppressed, and the heat exchange efficiency can be improved to improve the performance.

そして、上記断熱スリット16には補強ブリッジ17を数箇所形成して前記伝熱往き流路14−1群側部分と伝熱戻り流路14−2群側部分とを連結しているので、プレートフィン2aとエンドプレート3a,3bを積層しプレスして炉中ロウ付けする際、プレートフィン2aにひずみが生じるのを防止できる。したがって、プレートフィン2a同士及びエンドプレート3a,3bのロウ付け接合を確実なものとすることができ、ロウ付け不良等の接合不良を防止して品質を安定させることができる。 Then, since several reinforcing bridges 17 are formed in the heat insulating slit 16 to connect the heat transfer forward flow path 14-1 group side portion and the heat transfer return flow path 14-2 group side portion, the plate. When the fins 2a and the end plates 3a and 3b are laminated, pressed and brazed in the furnace, it is possible to prevent the plate fins 2a from being distorted. Therefore, the brazing joint between the plate fins 2a and the end plates 3a and 3b can be ensured, and the quality can be stabilized by preventing joint defects such as brazing defects.

また、上記補強ブリッジ17は断熱スリット16の数か所に設けているだけであるから、当該補強ブリッジ17を介しての熱移動はごく少ないものに限定でき、伝熱往き流路14−1と伝熱戻り流路14−2との間の熱移動の大部分を抑制することができる。よって、熱交換効率を高め高性能化することができる。 Further, since the reinforcing bridge 17 is provided only at several places of the heat insulating slit 16, the heat transfer through the reinforcing bridge 17 can be limited to a very small one, and the heat transfer flow path 14-1 and the heat transfer flow path 14-1. Most of the heat transfer to and from the heat transfer return flow path 14-2 can be suppressed. Therefore, the heat exchange efficiency can be improved and the performance can be improved.

また、本実施の形態では、エンドプレート3a,3bの補強ブリッジ17と対向する部分に孔18を設けているので、プレートフィン2a及びエンドプレート3a,3bを炉中ロウ付けした後、前記エンドフレート3a,3bの孔18からプレス刃を挿入してプレートフィン2aの補強ブリッジ17を切断することができる。これによって、補強ブリッジ17を介しての熱移動も防止でき、熱交換効率を高め、更に高性能化することができる。 Further, in the present embodiment, since the holes 18 are provided in the portions of the end plates 3a and 3b facing the reinforcing bridge 17, the plate fins 2a and the end plates 3a and 3b are brazed in the furnace and then the end frates. A press blade can be inserted through the holes 18 of 3a and 3b to cut the reinforcing bridge 17 of the plate fin 2a. As a result, heat transfer via the reinforcing bridge 17 can be prevented, heat exchange efficiency can be improved, and higher performance can be achieved.

特に、本実施の形態では、上記エンドプレート3a,3bの孔18は熱移動量が大きい流入及び流出用のヘッダ流路A8,B10を設けた側の部分数か所に設けているので、熱移動の影響が大きい前記ヘッダ流路A8,B10近くの断熱スリット16の補強ブリッジ17を切断し、熱移動を防止する形となる。したがって、伝熱往き流路14−1と伝熱戻り流路14−2との間の熱移動を効果的に防止し、熱効率を高めることができる。 In particular, in the present embodiment, the holes 18 of the end plates 3a and 3b are provided in several places on the side where the header flow paths A8 and B10 for inflow and outflow having a large amount of heat transfer are provided, so that heat is generated. The reinforcing bridge 17 of the heat insulating slit 16 near the header flow paths A8 and B10, which is greatly affected by the movement, is cut to prevent heat transfer. Therefore, it is possible to effectively prevent heat transfer between the heat transfer flow path 14-1 and the heat transfer return flow path 14-2, and improve the thermal efficiency.

また、上記エンドプレート3a,3bの孔18はスリット形状とすることなく局所的な孔形状としているので、孔18以外の部分ではエンドプレート3a,3bとプレートフィン2aの断熱スリット縁部とがロウ付け等によって強固に接合されることになり、これら両者間の接合を確実なものとして品質を安定させることができる。しかも、エンドプレート3a,3bとプレートフィン2aの断熱スリット縁部との間の接合が強固に行われるので、図7のXで示すようにエンドプレート3a,3bに設ける孔18を断熱スリット16の溝幅よりも大きめに形成してもエンドプレート3a,3bとプレートフィン2aの断熱スリット縁部との間の接合品質に影響を与えることがない。よって、前記孔18を大きめに形成してこの孔18から挿入するプレス刃を大きくしてプレス刃折れを防止し、補強ブリッジ切断の加工性を向上させることもできる。 Further, since the holes 18 of the end plates 3a and 3b have a local hole shape instead of a slit shape, the end plates 3a and 3b and the heat insulating slit edge portion of the plate fins 2a are brazed in the portion other than the holes 18. It will be firmly joined by brazing or the like, and the quality can be stabilized by ensuring the joining between the two. Moreover, since the joint between the end plates 3a and 3b and the heat insulating slit edge portion of the plate fin 2a is firmly performed, the holes 18 provided in the end plates 3a and 3b are formed in the heat insulating slit 16 as shown by X in FIG. Even if it is formed larger than the groove width, it does not affect the joint quality between the end plates 3a and 3b and the heat insulating slit edge of the plate fins 2a. Therefore, it is also possible to form the hole 18 to be large and enlarge the press blade to be inserted through the hole 18 to prevent the press blade from breaking and improve the workability of cutting the reinforcing bridge.

また、本実施の形態の熱交換器は、伝熱流路14をUターンさせて形成しているので、プレートフィン2aの長さを短くしつつ伝熱流路長は長く確保して熱交換性能を高めることができる。したがって、伝熱流路14のUターン化による熱交換性能の向上と前記エンドプレート3a,3b部分での熱移動による熱損失の低減による効果が合わさって一段と高性能な熱交換器とすることができる。 Further, since the heat exchanger of the present embodiment is formed by making a U-turn of the heat transfer flow path 14, the heat transfer flow path length is secured long while shortening the length of the plate fins 2a to ensure heat exchange performance. Can be enhanced. Therefore, the heat exchange performance can be improved by making the heat transfer flow path 14 U-turn, and the effect of reducing the heat loss due to heat transfer in the end plates 3a and 3b can be combined to make a higher performance heat exchanger. ..

なお、本実施の形態ではエンドプレート3a,3bに設けた孔18は熱移動量が大きい流入及び流出用のヘッダ流路A8,B10を設けた側の部分数か所に設け場合を例示しているが、これは断熱スリット16に設けたすべての補強ブリッジ17に設けてその補強ブリッジ17すべてを切断できるようにしてもよく、熱移動の程度に応じて適宜設定すればよい。 In this embodiment, the holes 18 provided in the end plates 3a and 3b are provided in several places on the side where the header flow paths A8 and B10 for inflow and outflow having a large amount of heat transfer are provided. However, this may be provided in all the reinforcing bridges 17 provided in the heat insulating slit 16 so that all the reinforcing bridges 17 can be cut, and may be appropriately set according to the degree of heat transfer.

(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 outdoor unit 51 and an indoor unit 52 connected to the outdoor unit 51. The outdoor unit 51 includes a compressor 53 for compressing the refrigerant, a four-way valve 54 for switching the refrigerant circuit during cooling and heating operation, an outdoor heat exchanger 55 for exchanging heat between the refrigerant and the outside air, a decompressor 56 for reducing the refrigerant, and an outdoor unit. A blower 59 is arranged. Further, the indoor unit 52 is provided with an indoor heat exchanger 57 for exchanging heat between the refrigerant and the indoor air, and an indoor blower 58. Then, the compressor 53, the four-way valve 54, the indoor heat exchanger 57, the decompressor 56, and the outdoor heat exchanger 55 are connected by a refrigerant circuit to form a heat pump type refrigeration cycle.

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 in which tetrafluoropropene or trifluoropropene, difluoromethane or pentafluoroethane or tetrafluoroethane is used alone, 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-way valve 54 so that the discharge side of the compressor 53 and the outdoor heat exchanger 55 communicate with each other during the cooling operation. As a result, the refrigerant compressed by the compressor 53 becomes a high-temperature and high-pressure refrigerant and is sent to the outdoor heat exchanger 55 through the four-way valve 54. Then, it exchanges heat with the outside air to dissipate heat, becomes a high-pressure liquid refrigerant, and is sent to the decompressor 56. In the decompressor 56, the pressure is reduced to become a low-temperature low-pressure two-phase refrigerant, which is sent to the indoor unit 52. In the indoor unit 52, the refrigerant enters the indoor heat exchanger 57, exchanges heat with the indoor air, absorbs heat, evaporates and vaporizes, and becomes a low-temperature gas refrigerant. At this time, the indoor air is cooled to cool the room. Further, the refrigerant returns to the outdoor unit 51 and is returned to the compressor 53 via the four-way valve 54.

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-way valve 54 is switched so that the discharge side of the compressor 53 and the indoor unit 52 communicate with each other. As a result, the refrigerant compressed by the compressor 53 becomes a high-temperature and high-pressure refrigerant, passes through the four-way valve 54, and is sent to the indoor unit 52. The high-temperature and high-pressure refrigerant enters the indoor heat exchanger 57, exchanges heat with the indoor air to dissipate heat, and is cooled to become a high-pressure liquid refrigerant. At this time, the indoor air is heated to heat the room. After that, the refrigerant is sent to the compressor 56, decompressed in the compressor 56 to become a low-temperature low-pressure two-phase refrigerant, sent to the outdoor heat exchanger 55 to exchange heat with the outside air, evaporate and vaporize, and pass through the four-way valve 54. Then, it is returned to the compressor 53.

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、熱交換器が小型、高性能且つ高品質であるから、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, the heat exchanger is compact, has high performance, and has high performance by using the heat exchanger shown in the above embodiment for the outdoor heat exchanger 55 or the indoor heat exchanger 57. Since it is of high quality, it can be an inexpensive, highly reliable and high-performance refrigeration system with high energy saving.

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、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、プレートフィン積層型熱交換器は冷凍システムに用いられる熱交換器として説明したが、これ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. For example, the plate fin laminated heat exchanger has been described as a heat exchanger used in a refrigeration system, 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 and has the same meaning and scope as the claims. All changes are included.

本発明は、上記したように、高品質、且つ、小型・高性能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。 As described above, the present invention can provide a high-quality, compact and high-performance plate fin laminated heat exchanger and a refrigeration system using the same. Therefore, it can be widely used in heat exchangers and various refrigerating devices used for home and commercial air conditioners, and has great industrial value.

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 断熱スリット
17 補強ブリッジ
18 孔
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 Heat exchanger 2 Plate fin laminate 2a Plate fin 3a, 3b End plate 4 Tube A
5 Tube B
6a plate 6b plate 8 header flow path A
8a, 8c Opening 8b, 8d Ring-shaped concave groove 9 Fastening means (bolts / nuts)
10 Header flow path B
10a, 10c Opening 10b, 10d Ring-shaped concave groove 11 Communication flow path 11a, 11b Concave groove for communication flow path 12-minute flow path 12a, 12b Concave groove for branch flow path 14 Heat transfer flow path 14-1 Heat transfer flow path 14-2 Heat transfer return flow path 14a Concave groove for flow path formation 14b Concave groove for flow path formation 15 Protrusion 16 Insulation slit 17 Reinforcing bridge 18 hole 51 Outdoor unit 52 Indoor unit 53 Compressor 54 Four-way valve 55 Outdoor heat exchanger 56 Decompressor 57 Indoor heat exchanger 58 Indoor blower

Claims (2)

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プレートフィンを多数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前記ヘッダ流路に繋がる前記伝熱流路を形成するとともに、前記伝熱流路はUターンさせてこれに繋がる一対の前記ヘッダ流路を前記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ターンさせた伝熱往き流路と伝熱戻り流路との間にはスリット状の断熱スリットを形成するとともに、前記断熱スリットの一部に補強ブリッジを設けて前記伝熱往き流路側部分と前記伝熱戻り流路側部分とを連結し、前記エンドプレートは、前記プレートフィンの補強ブリッジと対向する部分に孔を設けたプレートフィン積層型熱交換器。 A large number of plate fins having a plurality of heat transfer channels connected to a pair of inflow and outflow header flow paths are laminated to form a plate fin laminate, and end plates are joined and integrated on both end faces of the plate fin laminate. A plate fin laminated heat exchanger in which the plate fins join plates having a plurality of flow path forming concave grooves to form the heat transfer flow path connected to the pair of header flow paths, and the heat transfer flow path. As for the heat flow path, a pair of the header flow paths connected to the U-turn are provided together on one end side of the plate fin, and the U-turned heat transfer forward flow path and heat transfer return flow path of the plate fin are provided. A slit-shaped heat insulating slit is formed between the heat insulating slit and a reinforcing bridge is provided in a part of the heat insulating slit to connect the heat transfer forward flow path side portion and the heat transfer return flow path side portion, and the end plate. Is a plate fin laminated heat exchanger having a hole in a portion of the plate fin facing the reinforcing bridge. 冷凍サイクルを構成する熱交換器を請求項1に記載のプレートフィン積層型熱交換器とした冷凍システム。 A refrigeration system in which the heat exchanger constituting the refrigeration cycle is the plate fin laminated heat exchanger according to claim 1.
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