CN203561252U

CN203561252U - 板式热交换器以及包括该板式热交换器的冷冻循环装置

Info

Publication number: CN203561252U
Application number: CN201320320010.4U
Authority: CN
Inventors: 伊东大辅; 冈崎多佳志; 李相武
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-06-05
Filing date: 2013-06-05
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2023-06-05
Also published as: WO2013183113A1; CN104334994A; EP2878909A4; EP2878909B1; US20150083379A1; EP2878909A1; WO2013183629A1

Abstract

本实用新型提供一种板式热交换器以及包括该板式热交换器的冷冻循环装置。热交换器（1）能够使热交换效率变得优良且构造简单而能以低价制造，并且能够提高流体的防泄漏所带来的装置的长期可靠性，该热交换器（1）包括多个导热板（5）、多个内翅片（9）、多个防泄漏板（7），在防泄漏板上设有供流体流通的通路孔，第一流路的内翅片与第二流路的内翅片以使两种流体的热阻率相同的方式进行设置。

Description

板式热交换器以及包括该板式热交换器的冷冻循环装置

技术领域

本实用新型涉及板式热交换器以及包括该板式热交换器的冷冻循环装置。

背景技术

在板式热交换器中，将形成有多列波形的凹凸的导热板多张层叠。作为现有的板式热交换器，提出以连结导热板的波形的峰的顶点（或者谷的底部的点）的线与邻接的导热板交叉的方式进行配置的人字型。另外，也提出了与人字型的板式热交换器相比，在导热板的形状设计上具有自由度的内翅片型的热交换器（例如，参照专利文献1）。

在人字型的板式热交换器中，存在下述问题。人字型的板式热交换器的导热板是波形状的，因此在第一流体（例如制冷剂）与第二流体（例如水）之间难以形成防泄漏功能。搭载于热水器的板式热交换器所产生的热水被用作洗澡水，因此必须防止制冷剂泄漏到该水中。因此，若不具有防泄漏功能，则不能将作为高压制冷剂的CO₂或烃、低GWP制冷剂这样的可燃性制冷剂用于热水器。此外，由于流路截面积大致相同，因此在供不同流体流过的情况下，两者的热阻率并不相同，热交换效率较差。另外，相邻板的接合部通过波的点接触来形成，从而接合面积较小且易于毁坏。

此外，在专利文献1这样的内翅片型的热交换器中也存在下述问题。首先，由于内翅片型的热交换器不具有防泄漏功能，因此难以用于热水器。由于内翅片的形状对于第一流路和第二流路而言是相同的，并非是与流通的流体相应的最佳形状，因此热交换效率较差。此外，内翅片成为与一方的流体的必要强度相适的式样，另一方的流体侧形成具有过度的接合面积的内翅片，因此成本升高。

此外，作为其它的以往的热交换器，例如在专利文献2中，公开了具备在各个板的壁厚内含有流路的第一流路板及第二流路板和对上述流路板进行分隔的分隔板的构造。然而，在上述专利文献2这样的构造中，分隔板仅是板状构件，在使用内翅片的状态下不能使用。

此外，作为包括有防腐部件的热交换器，存在专利文献3所公开的结构。然而，作为专利文献3所公开的防腐部件的副板，其为平面状，仅用于圆管与平面之间的分隔，在多个板层叠的状态下不能使用。此外，专利文献3是在圆管中流通的流体与在翅片间流通的流体之间的热交换器，因此仅利用圆管与芯板的接触面进行热交换，因此与将内翅片多个层叠的热交换器相比，热交换效率较低。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-185375号公报（5页，图1）

专利文献2：日本特开2008-157544号公报（7页，图2）

专利文献3：日本特开2009-133506号公报（12页，图4）

实用新型内容

实用新型要解决的课题

本实用新型是鉴于上述情况而做成的，其目的在于提供一种板式热交换器，该板式热交换器能够使热交换效率变得优良，且构造简单而能够低价制造，并且改善防止流体的泄漏所带来的装置的长期可靠性。

用于解决课题的手段

为了实现上述目的，本实用新型的板式热交换器包括：多个导热板，各导热板具有平坦的导热面；以及多个内翅片，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，上述各内翅片配置在对应的上述第一流路或者第二流路中，在上述板式热交换器中，配置于上述第一流路的上述内翅片与配置于上述第二流路的上述内翅片设置为导热面积不同，在一对上述导热板之间，配置防泄漏板，该防泄漏板形成有供至少上述第一流体或者第二流体流通的通路孔，上述导热板、上述内翅片、上述防泄漏板通过钎焊实现一体化。

也可以使上述防泄漏板在与上述导热板的导热面贴合的区域上具有平坦的部分，使上述导热板以及上述防泄漏板彼此面接触而按合。

也可以构成为上述内翅片包含反复凹凸的构造，上述凹凸的端部形成为平面，该内翅片与对应的导热板以及防泄漏板在平坦的上述端部进行面接触。

也可以使上述防泄漏板构成为仅覆盖上述第一流体与上述第二流体相邻的区域。

也可以使上述防泄漏板由包覆材料形成。

也可以构成为上述导热板与上述防泄漏板的板厚彼此不同。

此外，用于实现相同目的的本实用新型的冷冻循环装置中的冷凝器以及蒸发器的两者或者任意一方，包括上述的本实用新型的板式热交换器。

实用新型效果

根据本实用新型，使热交换效率优良且构造简单而能够低价地制造，并且能够改善流体的防泄漏所带来的装置的长期可靠性。

附图说明

图1是表示本实用新型的实施方式1中的错列翅片型板式热交换器的分解立体图。

图2是内翅片的立体图。

图3是从斜上方表示第一流路内的内翅片与第二流路内的内翅片的立体图。

图4是表示第一流路内的内翅片与第二流路内的内翅片的俯视图。

图5是说明与本实用新型的实施方式2相关的特征的图。

具体实施方式

以下，基于附图对本实用新型的错列翅片型板式热交换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。

实施方式1.

图1是表示本实用新型的实施方式1中的错列翅片型板式热交换器的分解立体图。此外，图2是内翅片的立体图。图3是从斜上方表示第一流路内的内翅片与第二流路内的内翅片的立体图，图4是表示第一流路内的内翅片与第二流路内的内翅片的俯视图。板式热交换器1包括至少一对侧板3、分别配置在上述侧板3之间的多片的导热板5以及防泄漏板7以及至少一对的内翅片9。

一对侧板3实现增强的作用，在各四个角处，设有作为第一流体的入口11、第一流体的出口13、第二流体的入口15、第二流体的出口17的四个通路孔。此外，在图示例中，在图1中进行观察，在左右一方侧的上角配置第一流体的入口11，在下角配置第一流体的出口13，在左右另一方侧的下角配置第二流体的入口15，在上角配置第二流体的出口17。此外，在图1中，第一流体的流动方向由附图标记X表示，第二流体的流动方向由附图标记Y表示。

在导热板5以及防泄漏板7各自的四个角中，形成有作为通路孔的贯通孔。具体来说，在导热板5中，作为通路孔，设有第一流体去路孔11c、第一流体回路孔13c、第二流体去路孔15c以及第二流体回路孔17c。同样地，在防泄漏板7中，作为通路孔，设有第一流体去路孔11d、第一流体回路孔13d、第二流体去路孔15d以及第二流体回路孔17d。

导热板5与防泄漏板7皆是以将壁厚大致均匀的板状的构件通过加压等来形成凹凸的方式加工而成的。各导热板5是具有形成对应的第一流路或第二流路的平坦的导热面的构件。在各导热板5中，形成有作为相对的关系的凹部5a以及凸部5b。

如图1所示，根据构成附图标记X所示的第一流体所流通的第一流路的导热板5，凹部5a占据第一流体去路孔11c、第一流体回路孔13c以及在上述孔之间与内翅片9面对的大范围区域，凸部5b占据第二流体去路孔15c以及第二流体回路孔17c的周围部分。此外，根据构成供附图标记Y所示的第二流体流通的第二流路的导热板5，凹部5a占据第二流体去路孔15c、第二流体回路孔17c以及在上述孔之间与内翅片9面对的大范围区域，凸部5b占据第一流体去路孔11c以及第一流体回路孔13c的周围的部分。

各防泄漏板7是配置在对应的导热板5的流路形成面的里侧、即背面上的构件。此外，各防泄漏板7在与导热板5的导热面配合的区域上具有平坦的部分，并且具有作为相对的关系的凹部7a以及凸部7b。如图1所示，各防泄漏板7的具有与对应的导热板5的表面、即流路形成面侧相同形态的凹凸形态的面层叠在其对应的导热板5的里面。因此，对应的导热板5与防泄漏板7以导热板5的里面与防泄漏板7的表面凹凸一致的方式紧密配合。这样，导热板5与防泄漏板7在几乎整个范围内进行面接触，导热板5以及防泄漏板7彼此以大范围的面积进行按合。

内翅片9是配置在对应的导热板5以及防泄漏板7之间而用于促进导热的错列翅片。各内翅片9成为宽度方向及高度方向与厚度方向相比而较大的大致板状的形态，如图2所示，包含薄壁要素在整个宽度方向以反复大致直角构成的凹凸的方式进行延伸的构造。此外，这些凹凸的端部（顶部以及底部）形成得平坦，内翅片9还与对应的导热板5、防泄漏板7在平坦的端部进行面接触。

此外，配置于第一流路的内翅片9与配置于第二流路的内翅片9的导热面积不同。具体来说，如图3及图4所示，配置于第一流路的内翅片9（9a）与配置于第二流路的内翅片9（9b）使用了尺寸彼此不同的结构。在图示例中，配置于第二流路的内翅片9（9b）由比配置于第一流路的内翅片9（9a）细的凹凸构成。此外，在优先图示的清楚性的考虑下，图1中的内翅片9的配置于第一流路的内翅片与配置于第二流路的内翅片进行同样地描绘。

各导热板5与对应的防泄漏板7钎焊，进而，以将对应的内翅片9夹在中间的方式将要层叠的对应的导热板5与防泄漏板7钎焊起来。

如图1所例示那样，以将侧板3、防泄漏板7、第一流路用的内翅片9、第一流路用的导热板5、与第一流路用的导热板5紧密配合的防泄漏板7、第二流路用的内翅片9、第二流路用的导热板5、与第二流路用的导热板5紧密配合的防泄漏板7、第一流路用的内翅片9等以下所需的层叠要素进行反复的方式进行配置、层叠，最后获得层叠有侧板3的层叠构造。

根据以上说明的本实施方式1的板式热交换器，获得下述的优点。首先，在本实施方式的板式热交换器中，由于在导热板的里面设有防泄漏板，因此，即使例如形成有第一流体所流通的第一流路的导热板因腐蚀而破损，由于其背后的防泄漏板的存在、位于导热板以及防泄漏板之间的焊材的存在，能够防止第一流体向第二流路泄漏。此外，由于焊材的存在，也能够期待进一步抑制腐蚀的进行。因此，能够使流体的防泄漏所带来的热交换器的长期可靠性提高。此外，由于没有像存在于人字型板式热交换器的双壁构造那样包含空气层，因此热交换量的降低很少，也能够谋求使用流体的扩大和与其相伴的热交换性能改善。

并且，在这样获得防泄漏板保护腐蚀的导热板的作用时，由于仅将大致平坦形状的防泄漏板夹在一对大致平面形状的导热板之间，因此不会使热交换器的制造变得复杂，能够低价地制造。另外，导热板、防泄漏板以及内翅片相互间以平坦的面的部分彼此进行面接触，因此将这些导热板、防泄漏板以及内翅片相互间按合，易于维持整体的面接触形态。

此外，由于没有包括人字型板热交换器所使用的双壁构造那样的空气层，因此热传递率的降低所带来的热交换量的降低也很少。由于人字型板热交换器的第一流体与第二流体的流路截面积大致相同，在水与制冷剂进行热交换的情况下，与水侧相比，制冷剂侧的热阻变大而热交换效率较差。

另一方面，在本实施方式1中，由于使用不同尺寸的内翅片，压力损失的影响较大的制冷剂侧使用热传递优良的较小尺寸的翅片，在水侧使用热传递较差且压力损失较小的翅片，从而能够使制冷剂与水的热阻率相同。这样，由于能够与流通的流体的物性相应地调整第一流体与第二流体的热阻率，因此能够提供热交换效率较高的热交换器。

防泄漏板在与平坦的导热面垂直的方向上形成作为流体的出入口的通路孔，从而能够应用于层叠多张板且在水侧与制冷剂侧这两方的流路中使用内翅片的形态。另外，由于防泄漏板在与平坦的导热面垂直的方向上具有作为流体的出入口的通路孔，因此无须将分配构造与板分开地形成，与流路因板的层叠而形成得较薄的效果相配合，能够将热交换器更紧凑地制作。此外，防泄漏板在与平坦的导热面垂直的方向上具有作为流体的出入口的通路孔，因此如上所述，在第一流体与第二流体中流体的种类不同的情况下，能够与流体的特性相配合地制作通路孔的径。

当减小孔径时，能够提高通路孔处的流速，作为冷凝器来使用的情况下，蒸汽侧的孔径增大而降低压力损失的增加，液管侧的孔径变小而来自热交换器的液体排泄变得优良，从而能够将热交换器在热传递优良的蒸汽与液体的二相区域中高效地使用。

此外，在热交换器是层叠100张、200张这样的多张板且具有多条流路的构造的情况下，通过通路孔的直径的调整使等分配地通向各流路成为可能，采用由防泄漏板与导热板来确保通路孔的本实施方式，由于能够通过加压而容易地制作，因此能够不会提高成本地调整孔径。

此外，作为孔径的调整容易进行的优点，能够简单地实现如下效果：通过使孔径变小，提高流体的流速且使流体从流体的流入管向里侧的流路较多流动，通过使孔径变大，使流体向靠近流入管的流路较多流动。此外，由于当孔径增大时能够减小流速，因此能够抑制由通路孔处的流速产生的腐蚀（侵蚀）。

此外，由于第一流路及第二流路交替地层叠且在上述流路之间插入有内翅片，第一流路以及第二流路分别与内翅片相邻的面与上述专利文献2的结构相比增多，具有温度效率提高的优点。

由于通路孔与材料的伸展率无关而仅由挤压时的金属模的径来决定，因此能够增大通路孔的孔径，从而能够抑制伴随通路孔中的压损增大、流体的高速化而来的腐蚀。

内翅片与对应的板的平面导热面通过面彼此间进行接合。因此，在第一流体是压力较高的流体且第二流体是压力较低的流体的情况下，在第一流体所流通的第一流路中使用与板之间的接触面积较大的内翅片，在第二流体所流通的第二流路中使用与板之间的接触面积较小的内翅片，从而得到在各部分中获得必要足够的强度，且整体上能够无浪费地实现强度确保的热交换器。

如上所述，采用本实施方式1，能够通过在热交换的二流体之间同等地保持热阻率而良好地确保热交换效率，并且，能够使构造简单且低价地制造，并且能够改善流体的防泄漏所带来的装置的长期可靠性。因此，能够对迄今为止由于不具有制冷剂防泄漏功能而无法使用的CO₂等自然制冷剂、或可燃性的烃、低GWP制冷剂进行使用。此外，由于增大了使用流体的选定范围，使潜热较大的制冷剂的选定成为可能，也能够提高热交换性能。

实施方式2.

接下来，基于图5来说明本实用新型的实施方式2的板式热交换器。在上述实施方式1中，如图5的（a）所示，使用对导热板5整体进行覆盖那样的防泄漏板7，在本实施方式2中，使用仅对第一流体与第二流体相邻的区域进行覆盖的防泄漏板107。即，作为防泄漏板107的形态，例如，如图5的（b）所示，能够举出将实施方式1的防泄漏板7中的第一流体去路孔11d的周边部（凸部7b）切除那样的形态。由此，能够降低防泄漏板的材料使用量，能够低价地制造热交换器。

实施方式3.

作为本实用新型的实施方式3，举出防泄漏板7、107由包覆材料形成的形态。这样，若防泄漏板由包覆材料形成，则能够使生产效率提高。当在制造工序中由单体夹入焊材时，焊材有时从适当的配置偏离成为接合不良的原因。当在组装热交换器的情况下增加层叠构件时，降低生产速度。但是，由于防泄漏板的包覆化，能够改善上述课题，因此能够改善钎焊不良以及降低热交换器的加工费。

实施方式4.

作为本实用新型的实施方式4，举出通过钎焊将导热板、内翅片、防泄漏板一体化的形态。通过将构成零件钎焊接合，改善各零件的贴合，虽然以防泄漏板的存在为前提但也能够抑制热传递率的降低。特别是当使用铜等导热率较高的焊材时，抑制热传递率降低的效果较大。由于钎焊的各零件的贴合优良，因此接合强度升高，使稳定的热交换器的制造成为可能。

实施方式5.

作为本实用新型的实施方式5，举出导热板与防泄漏板的板厚为不同尺寸的形态。当防泄漏板的板厚大于导热板时，对热交换器的腐蚀的进行、强度改善是有效的。当防泄漏板的板厚小于导热板时，能够降低防泄漏板的热阻，因此能够抑制热交换性能的降低，也能够减少材料费。这样，可以将防泄漏板的板厚与所期望的条件相符地进行选定。

实施方式6.

作为本实用新型的实施方式6，举出安装有上述实施方式1～5中任一项的板式热交换器的冷冻循环装置。本实施方式6在利用制冷剂配管来依次连结压缩机、冷凝器（包含气体冷却器）、膨胀阀以及蒸发器而成的冷冻循环装置中，在冷凝器以及蒸发器的两者或者任一方中，使用实施方式1～5中任一项的板式热交换器。采用本实施方式6，能够获得可靠性较高的冷冻循环装置。

以上，参照优选的实施方式而具体地说明本实用新型的内容，但基于本实用新型的基本的技术思想以及启示，本领域技术人员能够采取各种改变形态是不言而喻的。

例如，虽然以防泄漏板为一张的情况为例，但也可以多张重叠，也可以由不同材料形成。热交换器的构成零件的材料也能够使用不锈钢、铜、铝、钛等金属、或合成树脂。

此外，作为本实用新型的活用例，能够应用于空调、发电、食品的加热杀菌处理设备等、搭载有板式热交换器的大量工业、家庭用设备。

附图标记说明

1 板式热交换器，

5 导热板，

7 防泄漏板，

9 内翅片

Claims

1.一种板式热交换器，其特征在于，

该板式热交换器包括：

多个导热板，各导热板具有平坦的导热面；以及

多个内翅片，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，上述各内翅片配置在对应的上述第一流路或者第二流路中，

配置于上述第一流路的上述内翅片与配置于上述第二流路的上述内翅片设置为导热面积不同，

在一对上述导热板之间配置防泄漏板，该防泄漏板形成有供至少第一流体或者第二流体流通的通路孔，

上述导热板、上述内翅片、上述防泄漏板通过钎焊实现一体化。

2.根据权利要求1所述的板式热交换器，其特征在于，

上述防泄漏板在与上述导热板的导热面配合的区域上具有平坦的部分，上述导热板以及上述防泄漏板彼此面接触而按合。

3.根据权利要求2所述的板式热交换器，其特征在于，

上述内翅片包含反复凹凸的构造，上述凹凸的端部形成为平面，该内翅片与对应的导热板以及防泄漏板在平坦的上述端部进行面接触。

4.根据权利要求1所述的板式热交换器，其特征在于，

上述防泄漏板构成为仅覆盖上述第一流体与上述第二流体相邻的区域。

5.根据权利要求1所述的板式热交换器，其特征在于，

上述防泄漏板由包覆材料形成。

6.根据权利要求1所述的板式热交换器，其特征在于，

上述导热板与上述防泄漏板的板厚彼此不同。

7.一种冷冻循环装置，其特征在于，

该冷冻循环装置中的冷凝器以及蒸发器的两者或者任意一方，包括有权利要求1～6中任一项所述的板式热交换器。