CN203479101U - 换热器和搭载有该换热器的冷冻循环装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种换热器和搭载有该换热器的冷冻循环装置，该换热器在流体的流量的整个广泛形态能够向多个流路均等地分配流体，包括：流路形成部（51），其具有多个排列的流体流路；分配路形成部（53），其具有将多个流体流路各自的入口（55）连通的分配路（57）；以及筒状隔壁（59），其设置在分配路形成部内，分配路位于其外周外侧，并且在其内侧划分出导入路（63），筒状隔壁具有多个分配孔（65），在将导入路的流路截面积设为S，将导入路的流路直径设为d，将多个分配孔的面积σ的总和设为Σσ，将多个分配孔的排列长度设为L，将分配孔的直径设为d′时，满足L/d′×π（d/2）²＞Σσ≧2S。

Description

换热器和搭载有该换热器的冷冻循环装置

技术领域

本实用新型涉及换热器和搭载有该换热器的冷冻循环装置。

背景技术

在板式换热器中，将多个形成有多列波形的凹凸的导热板层叠，在每一对导热板之间交替地形成有第一流路以及第二流路。并且，在第一流路中流通的第一流体与第二流路中流通的第二流体之间进行换热。

此外，在专利文献1所公开的板式换热器中，在与多个制冷剂流路的入口侧连通的下部空间内设置具备多个分配孔的分配管，谋求实现制冷剂的均等分配。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表平8-504027号

然而，仅在与多个制冷剂流路的入口侧连通的下部空间内设置具有分配孔的分配管，难以在制冷剂流量的整个广泛形态实现制冷剂的均等分配，特别是，当制冷剂为低流量时，不能实现制冷剂的均等分配的可能性较高。当换热器作为蒸发器发挥功能时，气液二相状态的制冷剂流入到分配管中，但在流量较大的流动的情况下，发生气相的制冷剂在管轴附近流动而液相的制冷剂呈环状在其周围流动的半径方向的气液分离状态。另一方面，在制冷剂的流量较小的流动或流速较小的流动的情况下，由于惯性力，大量液相的制冷剂容易流动到分配管的里侧，并且发生液相的制冷剂在分配管的下侧较多存在，气相的制冷剂在上侧较多存在的上下方向的气液分离状态。因此，在流量较少的流动的情况下，存在在从多个分配孔到分配管的整个延伸方向难以使制冷剂均等地流出的趋势。这样，在高流量的流动与低流量的流动的情况下，气液分离状态不同，特别是在低流量的制冷剂的流动的情况下，难以向多个流路均等地分配制冷剂。

实用新型内容

本实用新型是鉴于上述情况而制成的，其目的在于提供一种在整个换热用流体的流量的广泛形态时，特别是，即使在低流量的流动中，也能够向多个流路均等地分配换热用流体的换热器。

为了实现上述目的，本实用新型的换热器包括：流路形成部，其具有多个排列的流体流路；分配路形成部，其具有将多个上述流体流路各自的入口连通的分配路；以及筒状隔壁，其设置在上述分配路形成部内，上述分配路位于筒状隔壁的外周外侧，并且在筒状隔壁的内侧划分出导入路，上述筒状隔壁具有分别将上述导入路与上述分配路连通的多个分配孔，在将上述导入路的流路截面积设为S，将上述导入路的流路直径设为d，将上述多个分配孔的面积σ的总和设为Σσ，将上述多个分配孔的排列长度设为L，将上述分配孔的直径设为d′时，L/d′×π（d/2）²＞Σσ≧2S，多个上述流体流路各自的入口在上述筒状隔壁的上方与上述分配路连通，上述多个分配孔中的60%以上向下形成。

优选的是，上述多个分配孔的直径d′分别是上述流体流路的排列方向尺寸h的40～100%。

优选的是，上述流路形成部以如下方式构成：将多个形成有多列凹凸的导热板层叠，在每一对上述导热板之间交替地形成第一流路以及第二流路，在多个上述第一流路中流通的第一流体与多个上述第二流路中流通的第二流体之间进行换热，多个上述流体流路是多个上述第一流路。

此外，为了达成相同目的，本实用新型也提供搭载有上述换热器的冷冻循环装置。

根据本实用新型，在换热用流体的流量的整个广泛形态，特别是在低流量的流动中，也能够向多个流路均等地分配换热用流体。

附图说明

图1是表示本实用新型的实施方式的板式换热器的构成元件的立体图。

图2是从侧向表示板式换热器的图。

图3是表示作为板式换热器的主要构成元件的板的图。

图4是表示板式换热器的第一流体的入口附近部分的图。

图5是沿图4的V-V线的剖视图。

图6是与筒状隔壁相关的立体图。

图7是沿图6的VII-VII线的剖视图。

图8是表示Σσ/S与分配率D之间的关系的图。

图9是表示与Σσ/S和分配率D之间的关系相关，由分配孔的朝向引起的差异的图。

附图标记说明

1板式换热器，7前侧导热板，9后侧导热板，51流路形成部，53分配路形成部，55入口，57分配路，59筒状隔壁，61分配管，63导入路，65分配孔

具体实施方式

以下，基于附图对本实用新型的换热器的实施方式进行说明。此外，在图中，相同附图标记表示相同或者对应部分。

图1是表示本实施方式的板式换热器的构成元件的立体图，图2是从侧向表示板式换热器的图。此外，图3是表示作为板式换热器的主要构成元件的板的图。

板式换热器1包括前侧加强用侧板3、后侧加强用侧板5、层叠在上述加强用侧板之间的多片前侧导热板7以及多片后侧导热板9。

在前侧导热板7的四角处，设有第一流体的入口11、第一流体的出口13、第二流体的入口15以及第二流体的出口17这样四个开口。此外，在前侧导热板7以及后侧导热板9各自的四角处，设有第一流体的去路孔19、第一流体的回路孔21、第二流体的去路孔23、第二流体的回路孔25这样四个贯通孔。

在本实施方式中，是将板式换热器1用作蒸发器的例子，假定制冷剂为第一流体，水为第二制冷剂。具体来说，如图1所示，箭头A所示的制冷剂从第一流体的入口11向板式换热器1内流入，通过多个第一流体的去路孔19以及多个第一流体的回路孔21进行流动，从第一流体的出口13向板式换热器1外流出。此外，箭头B所示的水从第二流体的入口15向板式换热器1内流入，通过多个第二流体的去路孔23以及多个第二流体的回路孔25进行流动，从第二流体的出口17向板式换热器1外流出。

此外，在每一个前侧导热板7以及后侧导热板9之间交替地形成第一流路以及第二流路。因此，作为第一流体的制冷剂在包含多个第一流体的去路孔19的下部空间内流动时（严格来说，如后所述从分配管的多个分配孔流出），向多个第一流路分配供给，如箭头A1所示，以蛇行的方式向上移动之后，在包含多个第一流体的回路孔21的上部空间内汇集，从第一流体的出口13流出。同样地，作为第二流体的水在包含多个第二流体的去路孔23的下部空间内流动时，向多个第二流路分配供给，如箭头B1所示，以蛇行的方式向上移动之后，在包含多个第二流体的回路孔25的上部空间内汇集，从第二流体的出口17流出。

作为第一流体的制冷剂与作为第二流体的水在如箭头Al以及B1所示向上进行移动的时候，经由隔开两者的对应的前侧导热板7以及后侧导热板9进行换热。在前侧导热板7以及后侧导热板9中各自形成有多列波形状的凹凸，利用这样的凹凸27来形成第一流路以及第二流路。

本实用新型的换热器包括流路形成部、分配路形成部以及筒状隔壁，对这些结构进行说明。图4是表示上述的板式换热器的第一流体的入口附近部分的图，图5是沿图4的V-V线的剖视图。此外，在图5中，优先说明的清楚性而对构造示意性表示。另外，图6是与筒状隔壁相关的立体图，图7是沿图6的VII-VII线的剖视图。

流路形成部51是具有多个排列的流体流路的部分。上述的前侧导热板7以及后侧导热板9中的承担流体的向上的流动的部分作为流路形成部51发挥功能。即，作为多个排列的流体流路，相当于前侧导热板7以及后侧导热板9的沿层叠方向排列的多个第一流路、同样地沿层叠方向排列的多个第二流路。

分配路形成部53是具有将多个流体流路各自的入口55连通的分配路57的部分。前侧导热板7以及后侧导热板9中的承担流体的朝横向的流动（通过第一流体的去路孔19、第二流体的去路孔23的流动）的部分作为分配路形成部53发挥功能。

筒状隔壁59设置在分配路形成部53内，在本实施方式的具体例中，插穿于到多个第一流体的去路孔19或者多个第二流体的去路孔23中，是圆筒状的分配管61。分配路57形成为在分配管61的外周外侧呈环状。此外，在分配管61的内侧具有由分配管61的内表面划分出的导入路63。

在分配管61中设有多个分配孔65。多个分配孔65各自连通导入路63与分配路57。多个分配孔65沿分配管61的延伸方向、即沿前侧导热板7以及后侧导热板9的层叠方向排列。

在本实施方式中，如图6以及图7所示，多个分配孔65全部是圆形的贯通孔，形成为相同程度的大小。此外，多个分配孔65等间隔地配置。此外，如图5所示，流体流路各自的排列方向尺寸h构成为相同的尺寸。

主要如图5所示，多个流体流路各自的入口55在筒状隔壁59的上方，与分配路57连通。此外，如图7所示，多个分配孔65中的60%以上在筒状隔壁59处向下形成。即，从分配管61看去，在将存在多个流体流路各自的入口55的上方侧设为0度的情况下，多个分配孔65形成在成为与入口55相反的一侧的下方侧的180度的位置。

多个分配孔65的直径d′各自构成为流体流路的排列方向尺寸h的40～100%。此外，在将导入路63的流路截面积（将流体流路的排列方向作为垂线那样朝向的截面）设为S，将导入路63的流路直径设为d，将多个分配孔65的面积σ的总和设为Σσ，将多个分配孔65的排列长度（最上游侧的分配孔的上游侧边缘部与最下游侧的分配孔的下游侧边缘部之间的长度）设为L，将分配孔65的直径设为d′时，以满足L/d′×π（d/2）²＞Σσ≧2S的方式来构成各关系部。

通过以上那样的结构，例如第一流体首先从第一流体的入口11向作为筒状隔壁59的分配管61内流入，流过导入路63并且经由多个分配孔65而向分配管61外的分配路57流出，进而，从该分配路57通过各个流路的入口55，向各个流体流路进行分配，在各个流路中上升。

在上述本实施方式的板式换热器中，通过将导入路与多个分配孔之间的关系设为Σσ≧2S，从而极大地促进了向各流体流路的液体或者气液的均等分配。即，将相邻的分配孔彼此隔开的分配管的隔壁部分成为阻挡体，使流体的压力分布均匀化，并且获得整流效果，从而促进将流体向各流体流路均等分配。由此，无论是单相或气液两相，皆使各流路中的换热均等进行。特别是在气液两相的情况下，在分配管内第一流体形成环状流，或者通过上述的隔壁部分容易形成均质流，因此使气液的均等分配变得可能。

在此，对本实施方式的板式换热器所获得的均等分配性进行说明。图8是表示Σσ/S与分配率D之间的关系的图。在图8中，在横轴上表示Σσ/S，在纵轴上表示分配率D。分配率D通过以下的公式（1）进行计算。

(公式1)

$D=\sqrt{1/n\×\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(Y_i-m)}^2}$

在此，G是与对象的流体相关的整体流量，G_i是该流体在各流路中的流量，n是从分配路分支出的流路数，i是表示从分配路分支出的流路从上游朝向下游是第几位的数字。此外，Y_i＝（G_i/G）×100，即，Y_i表示各流量相对于该流体的整体流量的分配率。m是达成等分配的目标分配率，m＝（1/G）×（G/n）×100。

由图8可知，无论流体的流量是高流量、中流量以及低流量中的任一者，在Σσ/S为2以上的情况下，皆可将与Σσ/S的变化相对的分配率D的变化稳定地抑制得较低。换句话说，在Σσ/S小于2的范围内，相对于Σσ/S的变化而使分配率D呈曲线较大变动，与此相对地，在Σσ/S为2以上时，将分配率D相对于Σσ/S抑制为平缓变化。此外，由流量差异的观点来看，可知特别是在低流量的流动的情况下，在Σσ/S小于2的范围内大幅度恶化。此外，从制造的观点来看，优选的是，使分配率D尽可能小。综上可知，通过使Σσ/S为2以上，在流体的流量的整个广泛形态时，特别是在低流量的流动中，也能够向多个流路均等地分配流体。此外，在实际的实施中，Σσ/S最好处于2～3左右的范围。

此外，当达成Σσ≧L/d′×π（d/2）²时，不能获得用于形成均质流的上述隔壁部分的效果，因此使气液的均等分配变得困难，进而，存在使相邻的分配孔连通的可能性，使加工的难度升高，因此加工费增加。在本实施方式中，通过设为L/d′×π（d/2）²＞Σσ，能够抑制上述不良情况。

此外，在本实施方式中，如上所述多个分配孔中的60%以上向下形成。对于这种形态的优点，在图9中进行表示。图9是与图8同样地与Σσ/S和分配率D之间的关系相关、进而表示由分配孔的朝向产生的差异的图。如图9的结果所示那样可知，无论流体的流量是高流量、中流量以及低流量中的任一者，分配孔向下的形态（由虚线图示）与分配孔60%以上且没有向下的形态（由实线图示）相比，进一步改善分配率。并且可知，特别是，流量越低的形态，分配率的改善度越大。其原因在于，密度较大且易于贮存到导入路的下侧的液体从分配管的长边方向的流入口侧依次流出，因此能够减少向分配管的长边方向的里侧流动的液量并且能够在分配管内易于保持液量，实现长边方向的压力分布的均匀化，由此促进了向各流路的气液的均等分配。特别是，在低流量的情况、流速较低的情况等，不能维持环状流的状态下，当分配孔向下时，也能够使蒸气从液体所贮存的下侧流出，从而使液体被该蒸气拉动从而也进行流出，将气液混合并且均质地流出。此外，即使在单相流的情况下，也可以通过压力分布的均匀化，使因偏流而产生的长边方向的温度分布实现均一化，使均等分配变得可能。

此外，在本实施方式中，将多个分配孔的直径d′各自设定为流体流路的排列方向尺寸h的40～100%。由此，在向各流路的均等分配变得可能的情况之外，还存在由于分配孔的阻力较小，因此在流量降低的情况下也能够保持均等分配的优点。

如上所述，根据本实施方式的板式换热器，在流体的流量的整个广泛形态时，能够向多个流路均等地分配流体。此外，也能够将本实用新型的板式换热器进行实施作为冷冻循环内的蒸发器以及冷凝器所使用的冷冻循环装置，由此，能够获得换热性能优良的可靠性较高的冷冻循环装置。

以上，参照优选的实施方式来具体说明本实用新型的内容，但基于本实用新型的基本技术思想以及启示，本领域技术人员能够获得各种改变形态是不言而喻的。

本实用新型并不限定于作为板式换热器进行实施，也能够广泛地应用于包括有多个排列的换热用的流体流路以及将该流体流路的入口连通的分配路的换热器，例如，也能够作为扁平管换热器进行实施。

Claims (4)

1.一种换热器，其特征在于，包括：

流路形成部，其具有多个排列的流体流路；

分配路形成部，其具有将多个上述流体流路各自的入口连通的分配路；和

筒状隔壁，其设置在上述分配路形成部内，上述分配路位于上述筒状隔壁的外周外侧，并且在上述筒状隔壁的内侧划分出导入路，

上述筒状隔壁具有分别将上述导入路与上述分配路连通的多个分配孔，

在将上述导入路的流路截面积设为S，将上述导入路的流路直径设为d，将上述多个分配孔的面积σ的总和设为Σσ，将上述多个分配孔的排列长度设为L，将上述分配孔的直径设为d′时，

L/d′×π（d/2）²＞Σσ≧2S，

多个上述流体流路各自的入口在上述筒状隔壁的上方，与上述分配路连通，

上述多个分配孔中的60%以上向下形成。

2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，上述多个分配孔的直径d′分别是上述流体流路的排列方向尺寸h的40～100%。

3.根据权利要求1或2所述的换热器，其特征在于，上述流路形成部以如下方式构成：将多个形成有多列凹凸的导热板层叠，在每一对上述导热板之间交替地形成第一流路以及第二流路，在多个上述第一流路中流通的第一流体与多个上述第二流路中流通的第二流体之间进行换热，多个上述流体流路是多个上述第一流路。

4.一种冷冻循环装置，其特征在于，其搭载有权利要求1的换热器。

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