DE112016003562T5

DE112016003562T5 - Wärmeaustauschvorrichtung

Info

Publication number: DE112016003562T5
Application number: DE112016003562.4T
Authority: DE
Inventors: Atsushi Sueyoshi; Kentaro KURODA; Yoshitoshi Noda
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2015-08-05
Filing date: 2016-08-02
Publication date: 2018-04-12
Also published as: JP6569855B2; WO2017022239A1; CN107850398A; US20180135916A1; JP2017032250A

Abstract

Im Kondensator der Wärmeaustauschvorrichtung ist ein Strömungspfad vorgesehen, durch den ein Hochdruckkältemittel strömt. Der Strömungspfad ist aufgebaut durch Öffnungen, die in der Vielzahl von Platten ausgebildet sind. Innerhalb des Strömungspfades ist eine innere Rohrleitung mit einem kleineren Außendurchmesser als der Durchmesser der Öffnungen angeordnet. Der Teil innerhalb des Strömungspfades, aber außerhalb des Innenrohrs dient als ein Strömungspfad, in dem das Kältemittel strömt, das in den Kondensator geströmt ist, und der Teil innerhalb des Innenrohrs dient als ein Strömungspfad, in dem das Kältemittel strömt, das den Bausteinabschnitt durchströmt hat.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Wärmeaustauschvorrichtung.
Technischer Hintergrund
Eine herkömmlich bekannte Wärmeaustauschvorrichtung, die für ein Wärmepumpensystem verwendet wird, tauscht Wärme zwischen einem Kältemittel und einem Kühlmittel aus.
Zum Beispiel offenbart die Patentschrift 1 eine Wärmeaustauschvorrichtung mit einem Aufbau, wo eine Platte, auf der ein Kältemittel fließt, und eine Platte, auf der ein Kühlmittel fließt, abwechselnd gestapelt sind. Gemäß der Wärmeaustauschvorrichtung ist eine Vielzahl von Bausteinen (wie etwa ein Kondensator, ein Flüssigkeitsbehälter und ein Verdampfer) zu einem Gesamtaufbau ausgebildet, wodurch eine Verrohrung zwischen den Bausteinen vermieden ist und die Wärmeaustauschvorrichtung einen kompakten Aufbau aufweist und leicht zusammenzubauen ist.
Literaturverzeichnis
Patentliteratur

Patentschrift 1: Ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2013-119373

Zusammenfassung der Erfindung
Die Wärmeaustauschvorrichtung nach einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist einen Plattenstapelabschnitt auf, in dem eine Vielzahl von Platten fortlaufend aufeinander gestapelt ist. Der Plattenstapelabschnitt enthält einen Kondensator und einen Bausteinabschnitt. Der Kondensator weist einen Aufbau auf, wo ein Kältemittelpfad, durch den ein Hochdruck-Kältemittel strömt, und ein Wärmeträgerpfad, durch den ein Wärmeträger strömt, der Wärme von dem Hochdruck-Kältemittel aufnimmt, zwischen einigen Platten aus der Vielzahl von Platten aufeinander gestapelt sind. Der Bausteinabschnitt weist einen Aufbau auf, wo das Kältemittel, das den Kondensator durchströmt hat, zwischen einigen Platten aus der Vielzahl von Platten oder durch einige Platten strömt. In dem Kondensator bilden Öffnungen, die jeweils in der Vielzahl von Platten ausgebildet sind, einen Strömungspfad, durch den das Kältemittel strömt. Innerhalb des Strömungspfades ist eine erste Rohrleitung mit einem kleineren Außendurchmesser als der Durchmesser jeder der Öffnungen angeordnet. Die erste Rohrleitung ist so angeordnet, dass das Kältemittel, das in den Kondensator gekommen ist, im Strömungspfad, aber außerhalb der ersten Rohrleitung strömt, und das Kältemittel, das den Bausteinabschnitt durchströmt hat, in der ersten Rohrleitung strömt.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung verbessert die aus einer eine Vielzahl von aufeinander gestapelten Platten gebildete Wärmeaustauschvorrichtung die Haltbarkeit des Aufbaus.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau eines Wärmepumpensystems gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
2 ist eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau der Wärmeaustauschvorrichtung gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
3 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die den Aufbau der Wärmeaustauschvorrichtung gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
4 ist eine schematische Ansicht, die einen inneren Aufbau der Wärmeaustauschvorrichtung gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform darstellt.
5 ist eine schematische Ansicht, die einen inneren Aufbau einer Wärmeaustauschvorrichtung gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform darstellt.
6 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau eines Wärmepumpensystems gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
7 ist eine schematische Ansicht, die einen inneren Aufbau der Wärmeaustauschvorrichtung gemäß der dritten beispielhaften Ausführungsform darstellt.
8 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau eines Wärmepumpensystems gemäß einer vierten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
9 ist eine schematische Ansicht, die einen inneren Aufbau der Wärmeaustauschvorrichtung gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform darstellt.
10 ist eine schematische Ansicht, die einen inneren Aufbau einer Wärmeaustauschvorrichtung gemäß einer fünften beispielhaften Ausführungsform darstellt.
11 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Aufbau einer Wärmeaustauschvorrichtung gemäß einer sechsten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
12 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die den Aufbau der Wärmeaustauschvorrichtung gemäß der sechsten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
13 ist eine schematische Ansicht, die einen inneren Aufbau der Wärmeaustauschvorrichtung gemäß der sechsten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
14 ist eine schematische Ansicht, die einen inneren Aufbau einer Wärmeaustauschvorrichtung gemäß einer siebenten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
15 ist eine schematische Ansicht, die einen inneren Aufbau einer Wärmeaustauschvorrichtung gemäß einer achten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
16 ist eine schematische Ansicht, die einen inneren Aufbau einer Wärmeaustauschvorrichtung gemäß einer neunten beispielhaften Ausführungsform zeigt.
Beschreibung von Ausführungsformen
Vor dem Beschreiben beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind Probleme bei der Vorrichtung nach dem Stand der Technik kurz beschrieben. In der Wärmeaustauschvorrichtung mit gestapeltem Aufbau, der aus einer Vielzahl von Platten gebildet ist, sind die folgenden Strömungspfade gebildet: ein Strömungspfad, durch den ein Kältemittel in der Richtung vertikal nach unten strömt; ein Strömungspfad, durch den das Kältemittel in der Richtung vertikal nach oben strömt; ein Strömungspfad, durch den ein Kühlmittel in der Richtung vertikal nach unten strömt; und ein Strömungspfad, durch den das Kühlmittel in der Richtung vertikal nach oben strömt.
Jeder dieser Strömungspfade ist aus einer Vielzahl von Öffnungen gebildet, die einander überlappen und jeweils in einem Endabschnitt jeder Platte ausgebildet sind. Jedoch verringert das Ausbilden einer Vielzahl von Öffnungen die Festigkeit der Platten und verschlechtert dadurch die Haltbarkeit der Wärmeaustauschvorrichtung.
Die vorliegende Offenbarung hat zur Aufgabe, die Haltbarkeit einer Wärmeaustauschvorrichtung mit gestapeltem Aufbau zu verbessern, der aus einer Vielzahl von Platten gebildet ist.
Nachstehend ist eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf die begleitende Zeichnung genau beschrieben.
<Erste beispielhafte Ausführungsform>
Nachstehend ist eine erste beispielhafte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Offenbarung beschrieben.
Zuerst ist ein Aufbau des Wärmepumpensystems 10 nach der Ausführungsform mit Bezugnahme auf 1 beschrieben.
1 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau des Wärmepumpensystems 10 nach der Ausführungsform zeigt.
Das Wärmepumpensystem 10 weist einen Kondensator 110, einen Flüssigkeitsbehälter 120 (als ein Beispiel des Bausteinabschnitts), ein Entspannungsventil 20, einen Verdampfer 130 und einen Verdichter 30 auf. In dem in 1 gezeigten Wärmepumpensystem 10 weist die Wärmeaustauschvorrichtung 100 einen ganzheitlichen Aufbau mit eingebautem Kondensator 110 und Flüssigkeitsbehälter 120 auf.
Der Verdichter 30 ist auf der Zulaufseite eines Einlasses für das Kältemittel des Kondensators 110 angeordnet. Der Verdichter 30 verdichtet das vom Verdampfer 130 angesaugte Kältemittel, um es in ein Hochtemperatur- und Hochdruck-Kältemittel zu verändern, und führt dann das Kältemittel dem Kondensator 110 zu.
Der Kondensator 110 führt einen Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel und dem Hochtemperatur- und Hochdruck-Kältemittel vom Verdichter 30 durch, um das Kältemittel zu verdichten. Das Kühlmittel ist eine Frostschutzlösung zum Übertragen von Wärme, wie etwa ein Kühlmittel langer Lebensdauer.
Der Flüssigkeitsbehälter 120 speichert das vom Kondensator 110 zugeführte Kältemittel, führt eine Dampf-Flüssigkeits-Trennung am Kältemittel durch und steuert die Menge des Kältemittels.
Das Entspannungsventil 20 ist auf der Zulaufseite eines Einlasses für das Kältemittel des Verdampfers 130 angeordnet. Das Entspannungsventil 20 entspannt das vom Flüssigkeitsbehälter 120 erhaltene Kältemittel, um es in ein Niedertemperatur- und Niederdruck-Kältemittel zu verändern, und führt es dann dem Verdampfer 130 zu.
Der Verdampfer 130 ist auf der Ablaufseite des Entspannungsventils 20 und auf der Zulaufseite des Verdichters 30 angeordnet. Der Verdampfer 130 führt den Wärmeaustausch zwischen dem vom Entspannungsventil 20 zugeführten Kältemittel und dem Kühlmittel durch, um das Kältemittel zu verdampfen, und führt dann das Kältemittel dem Verdichter 30 zu.
Das Wärmepumpensystem 10 weist den obigen Aufbau auf.
Als Nächstes ist der Aufbau der Wärmeaustauschvorrichtung 100 nach der Ausführungsform mit Bezugnahme auf 2 bis 4 beschrieben.
2 ist eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau der für das in 1 gezeigte Wärmepumpensystem 10 verwendeten Wärmeaustauschvorrichtung 100 zeigt. 2 zeigt einen Schnitt der Rohrleitung 3. 3 ist eine perspektivische Ansicht, die einen demontierten Zustand einer Vielzahl von Platten zeigt, die die Wärmeaustauschvorrichtung 100 von 2 bilden. 4 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau der Wärmeaustauschvorrichtung 100 von 2 zeigt. 4 zeigt auch die Strömungsrichtungen des Kältemittels und des Kühlmittels in der Wärmeaustauschvorrichtung 100. Ein Teil jeder Platte ist in 4 weggelassen.
Wie in 2 und 3 gezeigt, weist die Wärmeaustauschvorrichtung 100 einen Plattenstapelabschnitt auf, der aus einer Vielzahl fortlaufend aufeinander gestapelter Platten gebildet ist. Jeder aus dem Kondensator 110 und dem Flüssigkeitsbehälter 120 ist aus einigen Platten aus der Vielzahl von Platten des Plattenstapelabschnitts gebildet. Genauer ist der Kondensator 110 aus den Kondensatorplatten 111 bis 113 gebildet, und der Flüssigkeitsbehälter 120 ist aus den Flüssigkeitsbehälterplatten 121, 122 gebildet.
Die Vielzahl der obigen Platten ist im Wesentlichen gleich im Maß in der Stapelrichtung. Das heißt, in der Wärmeaustauschvorrichtung 100 sind jede der Kondensatorplatten 111 bis 113 und jede der Flüssigkeitsbehälterplatten 121, 122 im Wesentlichen gleich im Maß in der Stapelrichtung.
Außerdem ist die Vielzahl der obigen Platten gleich in Größe und äußerer Form. Zum Beispiel ist jede der Kondensatorplatten 111 bis 113 gleich jeder der Flüssigkeitsbehälterplatten 121, 122 in Profillinie und Maßen, rechtwinklig auf eine Ebene senkrecht zur Stapelrichtung projiziert.
In der Wärmeaustauschvorrichtung 100 sind, wie in 2 bis 4 gezeigt, die Rohrleitung 1 und die Rohrleitung 2 mit der Kondensatorplatte 111 verbunden. Die Rohrleitung 1 führt das Kühlmittel dem Kondensator 110 zu, und die Rohrleitung 2 leitet das Kühlmittel ab, das im Kondensator 110 dem Wärmeaustausch unterzogen wurde.
In der Wärmeaustauschvorrichtung 100 ist, wie in 2 bis 4 gezeigt, die Rohrleitung 3 mit der Kondensatorplatte 111 verbunden. Die Rohrleitung 3 führt durch den Verdichter 30 verdichtetes Hochtemperatur- und Hochdruck-Kältemittel dem Kondensator 110 zu. Nach dem Wärmeaustausch im Kondensator 110 wird das Kältemittel durch den Flüssigkeitsbehälter 120 einer Dampf-Flüssigkeits-Trennung unterzogen. Die Rohrleitung 3 leitet das Kältemittel nach der Dampf-Flüssigkeits-Trennung zum Entspannungsventil 20 ab.
Wie in 2 bis 4 gezeigt, weist die Rohrleitung 3 einen Doppelrohraufbau aus einem äußeren Rohr (nachstehend Außenrohr) 31 und einem inneren Rohr (nachstehend Innenrohr) 32 auf. Das Außenrohr 31 ist mit der Öffnung ,d' der Kondensatorplatte 112 verbunden. Das Innenrohr 32 ist mit den Öffnungen ,f' der Flüssigkeitsbehälterplatten 121 verbunden. Das Innenrohr 32 ist mit den Öffnungen ,f' der Flüssigkeitsbehälterplatten 121 verbunden. Das Innenrohr 32 verläuft durch das Innere des Außenrohrs 31 und ragt aus einer Seitenfläche des Außenrohrs 31. Das Außenrohr 31 führt durch den Verdichter 30 verdichtetes Hochtemperatur- und Hochdruck-Kältemittel in den Kondensator 110 ein. Nach dem Wärmeaustausch im Kondensator 110 wird das Kältemittel durch den Flüssigkeitsbehälter 120 einer Dampf-Flüssigkeits-Trennung unterzogen. Das Innenrohr 32 leitet das Kältemittel nach der Dampf-Flüssigkeits-Trennung zum Entspannungsventil 20 ab.
Als Nächstes ist der Aufbau des Kondensators 110 nach der Ausführungsform beschrieben.
Wie in 3 gezeigt, weist der Kondensator 110 aufeinander gestapelte Kondensatorplatten 111 bis 113 auf. Unter der Kondensatorplatte 111, an die die Rohrleitungen 1 bis 3 angeschlossen sind, sind die Kondensatorplatte 112 und die Kondensatorplatte 113, die unterschiedliche Form aufweisen, abwechselnd gestapelt.
An den vier Ecken der Kondensatorplatte 112 sind Öffnungen ,a' bis ,d' vorgesehen. Ein erhabener Abschnitt A ist um jede der Öffnungen ,b' und ,c' angeordnet.
An den vier Ecken der Kondensatorplatte 113 sind Öffnungen ,a' bis ,d' vorgesehen. Ein erhabener Abschnitt A ist um jede der Öffnungen ,a' und ,d' angeordnet.
Der abwechselnd gestapelte Aufbau der Kondensatorplatten 112, 113 bildet abwechselnd zwischen den Kondensatorplatten 111 bis 113 einen Kältemittelpfad, durch den ein Hochdruck-Kältemittel strömt, und einen Kühlmittelpfad, durch den ein Kühlmittel zum Aufnehmen von Wärme vom Hochdruck-Kältemittel strömt. Das Kältemittel und das Kühlmittel strömen, ohne sich zu mischen, durch den Kältemittelpfad bzw. den Kühlmittelpfad. Das Kältemittel und das Kühlmittel durchströmen den Kältemittelpfad bzw. den Kühlmittelpfad in einander entgegengesetzten Richtungen. In 3 zeigt der gestrichelte Pfeil die Strömungsrichtung des Kältemittels, und der durchgezogene Pfeil zeigt die Strömungsrichtung des Kühlmittels.
Im Kondensator 110 strömt, wie oben beschrieben, das Kältemittel durch den Kältemittelpfad, und das Kühlmittel strömt durch den Kühlmittelpfad; dadurch tauschen das Kältemittel und das Kühlmittel Wärme untereinander aus, und das Kältemittel wird kondensiert.
Außerdem ermöglicht der abwechselnd gestapelte Aufbau der Kondensatorplatten 112, 113, dass die Öffnungen ,a' bis ,d' die folgenden Strömungspfade bilden.
Eine Vielzahl von Öffnungen ,b' bildet einen Strömungspfad, durch den das von der Rohrleitung 1 kommende Kühlmittel durch den Kondensator 110 in der Richtung vertikal nach unten strömt.
Eine Vielzahl von Öffnungen ,c' bildet einen Strömungspfad, in dem das Kühlmittel, das durch den Kühlmittelpfad geströmt ist, durch den Kondensator 110 in der Richtung vertikal nach oben strömt. Danach wird das Kühlmittel aus der Rohrleitung 2 abgeleitet.
Eine Vielzahl von Öffnungen ,a' bildet einen Strömungspfad, in dem das Kältemittel, das durch den Kältemittelpfad geströmt ist, durch den Kondensator 110 in der Richtung vertikal nach unten strömt. Der Strömungspfad verbindet sich mit einem aus Öffnungen ,c' der (weiter unten beschriebenen) Flüssigkeitsbehälterplatten 121 gebildeten Strömungspfad. Mit dem obigen Aufbau strömt das Kältemittel, das den Kältemittelpfad durchströmt hat, in den Flüssigkeitsbehälter 120.
Eine Vielzahl von Öffnungen ,d' bildet den Strömungspfad P, in dem das Kältemittel durch den Kondensator 110 strömt. Im Strömungspfad P ist, wie in 2 gezeigt, ein Innenrohr 32 mit einem kleineren Außendurchmesser als der Durchmesser der Öffnung ,d' (im Wesentlichen derselbe wie der Innendurchmesser des Außenrohrs 31) angeordnet. Das heißt, der Strömungspfad P weist einen doppelten Pfadaufbau auf: einer ist der Strömungspfad, der im Strömungspfad P, aber außerhalb des Innenrohrs 32 verläuft; und der andere ist der Strömungspfad, der im Innenrohr 32 verläuft.
Der Strömungspfad, der im Strömungspfad P, aber außerhalb des Innenrohrs 32 verläuft, dient als der Strömungspfad, in dem das vom Außenrohr 31 zugeführte Kältemittel durch den Kondensator 110 in der Richtung vertikal nach unten strömt. Der Strömungspfad, der im Innenrohr 32 verläuft, dient als der Strömungspfad, in dem das Kältemittel, das den Flüssigkeitsbehälter 120 durchströmt hat, durch den Kondensator 110 in der Richtung vertikal nach oben strömt.
In der Entwurfsphase der Wärmeaustauschvorrichtung 100 bestimmt die Anzahl abwechselnd gestapelter Kondensatorplatten 112, 113 das Volumen (den Wirkungsgrad beim Wärmeaustausch) des Kondensators 110.
3 und 4 zeigen ein Beispiel, wo das Kältemittel und das Kühlmittel durch den Kältemittelpfad bzw. den Kühlmittelpfad in einander entgegengesetzten Richtungen strömen, aber dies ist nicht darauf beschränkt; das Kältemittel und das Kühlmittel können den Kältemittelpfad bzw. den Kühlmittelpfad in derselben Richtung durchströmen.
Als Nächstes ist der Aufbau des Flüssigkeitsbehälters 120 nach der Ausführungsform beschrieben.
Wie in 3 gezeigt, weist der Flüssigkeitsbehälter 120 eine Vielzahl aufeinander gestapelter Flüssigkeitsbehälterplatten 121 auf. Am Boden des Flüssigkeitsbehälters 120 ist eine Flüssigkeitsbehälterplatte 122 angeordnet.
Jede aus der Vielzahl von Flüssigkeitsbehälterplatten 121 ist der Flüssigkeitsbehälterplatte 122 im Maß in der Stapelrichtung im Wesentlichen gleich. Jede der Flüssigkeitsbehälterplatten 121, 122 und jede der Kondensatorplatten 111 bis 113 sind im Maß in der Stapelrichtung im Wesentlichen gleich.
Außerdem ist jede aus der Vielzahl von Flüssigkeitsbehälterplatten 121 im Wesentlichen in Größe und äußerer Form gleich der Flüssigkeitsbehälterplatte 122. Jede der Flüssigkeitsbehälterplatten 121 und der Flüssigkeitsbehälterplatte 122 ist jeder der Kondensatorplatten 111 bis 113 gleich in Profillinie und Maßen, rechtwinklig auf eine Ebene senkrecht zur Stapelrichtung projiziert.
Die Vielzahl der Flüssigkeitsbehälterplatten 121 ist fortlaufend aufeinander und so gestapelt, dass sie in Kontakt mit der Vielzahl von Kondensatorplatten 111 bis 113 steht. Wie in 2 gezeigt, ist der Flüssigkeitsbehälter 120 unter dem Kondensator 110 angeordnet.
Zwischen zwei benachbarten aus der Vielzahl von Flüssigkeitsbehälterplatten 121 ist der Kältemittelpfad gebildet, in dem das vom Kondensator 110 zugeführte Kältemittel strömt.
Wie in 3 gezeigt, weist jede der Flüssigkeitsbehälterplatten 121 Öffnungen ,e', ,f' in vier Ecken auf. Die Öffnung ,e' ist so ausgebildet, dass sie auf die Position der Öffnungen ,a' der Kondensatorplatten 112, 113 trifft. Der Durchmesser der Öffnung ,e' ist derselbe wie der der Öffnung ,a'. Die Öffnung ,f' ist so ausgebildet, dass sie auf die Position der Öffnungen ,d' der Kondensatorplatten 112, 113 trifft. Der Durchmesser der Öffnung ,f' ist derselbe wie der Innendurchmesser des Innenrohrs 32. Die Öffnungen ,e', ,f' sind in der Flüssigkeitsbehälterplatte 122 nicht ausgebildet.
Der gestapelte Aufbau der Vielzahl von Flüssigkeitsbehälterplatten 121 bildet die folgenden Strömungspfade.
Eine Vielzahl von Öffnungen ,e' bildet den Strömungspfad, in dem das vom Kondensator 110 zugeführte Kältemittel durch den Flüssigkeitsbehälter 120 in der Richtung vertikal nach unten strömt. Der Strömungspfad vereinigt sich, wie oben beschrieben, mit dem aus der Vielzahl von Öffnungen ,a' gebildeten Strömungspfad.
Eine Vielzahl von Öffnungen ,f' bildet den Strömungspfad, in dem das Kältemittel, das den Flüssigkeitsbehälter 120 durchströmt hat (d. h. den Kältemittelpfad zwischen den Flüssigkeitsbehälterplatten 121), durch den Flüssigkeitsbehälter 120 in der Richtung vertikal nach oben strömt. Dieser Strömungspfad vereinigt sich mit dem Strömungspfad im Innenrohr 32; dadurch wird das Kältemittel, das den Flüssigkeitsbehälter 120 durchströmt hat, aus dem Innenrohr 32 zum Entspannungsventil 20 abgeleitet.
In der Entwurfsphase der Wärmeaustauschvorrichtung 100 bestimmt die Anzahl abwechselnd gestapelter Flüssigkeitsbehälterplatten 121 das Volumen (die Kapazität) des Flüssigkeitsbehälters 120.
Die Wärmeaustauschvorrichtung 100 ist somit aufgebaut.
In der Wärmeaustauschvorrichtung 100 mit dem obigen Aufbau strömen das Kühlmittel und das Kältemittel wie folgt.
Wie in 4 gezeigt, strömt das von der Rohrleitung 1 zugeführte Kühlmittel durch den Kondensator 110 und wird aus der Rohrleitung 2 abgeleitet.
Wie in 4 gezeigt, strömt das Kältemittel, das in das Außenrohr 31 geströmt ist, durch das Innere des Außenrohrs 31, aber außerhalb des Innenrohrs 32. Nach dem Durchströmen des Kondensators 110 und des Flüssigkeitsbehälters 120 strömt das Kältemittel im Innenrohr 32 und wird aus dem Innenrohr 32 in das Entspannungsventil 20 abgeleitet.
Wie oben beschrieben, weist gemäß der Wärmeaustauschvorrichtung 100 nach der Ausführungsform der Kondensator 110 den aus einer Vielzahl von Öffnungen ,d', die jeweils in der Vielzahl von Kondensatorplatten 111 bis 113 gebildet sind, gebildeten Strömungspfad P auf. Ein Hochdruck-Kältemittel strömt durch den Strömungspfad P. Im Strömungspfad P ist das Innenrohr 32 (als ein Beispiel der ersten Rohrleitung) mit einem kleineren Außendurchmesser als der Durchmesser der Öffnung ,d' angeordnet. Das Innenrohr 32 ist so aufgebaut, dass das Kältemittel, das in den Kondensator 110 geströmt ist, im Strömungspfad P, aber außerhalb des Innenrohrs 32 strömt gleichzeitig strömt das Kältemittel, das den Flüssigkeitsbehälter 120 durchströmt hat, im Innenrohr 32.
Im Allgemeinen weist eine Wärmeaustauschvorrichtung mit einem Kondensator und einem Flüssigkeitsbehälter die folgenden Strömungspfade für das Kältemittel auf einen Strömungspfad, in dem das vom Verdichter zugeführte Kältemittel durch den Kondensator in der Richtung vertikal nach unten strömt; einen Strömungspfad, in dem das Kältemittel, das den Kältemittelpfad des Kondensators durchströmt hat, durch den Kondensator und den Flüssigkeitsbehälter in der Richtung vertikal nach unten strömt; und einen Strömungspfad, in dem das Kältemittel, das den Kältemittelpfad des Flüssigkeitsbehälters durchströmt hat, durch den Kondensator in der Richtung vertikal nach oben strömt. Um die drei obigen Strömungspfade zu bilden, sind in jeder Platte drei Öffnungen vorzusehen.
Dagegen ist gemäß der Ausführungsform das Innenrohr 32 in dem aus den Öffnungen ,d' gebildeten Strömungspfad P angeordnet. Mit dem obigen Aufbau strömt das vom Verdichter zugeführte Kältemittel im Strömungspfad P, aber außerhalb des Innenrohrs 32, und das Kältemittel, das den Kältemittelpfad des Flüssigkeitsbehälters durchströmt hat, strömt im Innenrohr 32. Der Aufbau nach der Ausführungsform ermöglicht, dass die Öffnungen, die in jeder Platte zum Bilden der Kältemittelpfade auszubilden sind, auf zwei verringert sind die Öffnungen ,a' und ,d' für die Kondensatorplatten 111 bis 113; und die Öffnungen ,e' und ,f' für die Flüssigkeitsbehälterplatten 121.
Gemäß der Ausführungsform können die Öffnungen in jeder Platte in der Anzahl verringert sein, wodurch die Festigkeit der Platten sichergestellt ist. Das heißt, der Aufbau erhöht die Haltbarkeit der Wärmeaustauschvorrichtung.
Wie oben beschrieben, erreicht der Aufbau nach der Ausführungsform eine Verringerung der Anzahl der in jeder Platte auszubildenden Öffnungen. Wenn jede Öffnung in der Richtung der kurzen Seite der Platte angeordnet ist, wie in 2 und 3 gezeigt, ermöglicht der Aufbau, dass die Platte eine verringerte Länge der kurzen Seite aufweist, was zu einem verkleinerten Aufbau einer Wärmeaustauschvorrichtung beiträgt.
<Zweite beispielhafte Ausführungsform>
Eine zweite beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist nun beschrieben. Die Beschreibung der ersten beispielhaften Ausführungsform zeigt ein Beispiel einer Wärmeaustauschvorrichtung mit dem Kondensator und dem Flüssigkeitsbehälter. Die Wärmeaustauschvorrichtung kann weiter einen Verdampfer enthalten. Die Ausführungsform beschreibt eine Wärmeaustauschvorrichtung 101 mit einem Kondensator 110, einem Flüssigkeitsbehälter 120 und einem Verdampfer 130 (als ein Beispiel des Bausteinabschnitts) in dem in 1 gezeigten Wärmepumpensystem 10.
Der Aufbau der Wärmeaustauschvorrichtung 101 nach der Ausführungsform ist mit Bezugnahme auf 5 beschrieben.
5 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau der Wärmeaustauschvorrichtung 101 nach der Ausführungsform zeigt. 5 zeigt auch eine Strömungsrichtung des Kältemittels und des Kühlmittels in der Wärmeaustauschvorrichtung 101. Ein Teil jeder Platte ist in 5 weggelassen. In 5 sind gleiche Teile durch dieselben Bezugszeichen wie in 4 bezeichnet, und ihre genaue Beschreibung ist weggelassen.
Wie in 5 gezeigt, sind der Kondensator 110 und der Flüssigkeitsbehälter 120 in der Wärmeaustauschvorrichtung 101 dieselben wie bei dem Aufbau in der ersten beispielhaften Ausführungsform.
Wie in 5 gezeigt, weist die Wärmeaustauschvorrichtung 101 den Verdampfer 130 unter dem Flüssigkeitsbehälter 120 auf. Der Verdampfer 130 ist aus einer Vielzahl von Verdampferplatten 131 gebildet, die aufeinander gestapelt sind. Die Verdampferplatten 131 weisen im Wesentlichen das gleiche Maß in der Stapelrichtung auf, und sie sind gleich in Größe und äußerer Form. Jede der Verdampferplatten 131 ist im Wesentlichen im Maß in der Stapelrichtung gleich jeder der Kondensatorplatten 111 bis 113 und jeder der Flüssigkeitsbehälterplatten 121, 122. Außerdem ist jede der Verdampferplatten 131 im Wesentlichen in Profillinie und Maßen, rechtwinklig auf eine Ebene senkrecht zur Stapelrichtung projiziert, gleich jeder der Kondensatorplatten 111 bis 113 und jeder der Flüssigkeitsbehälterplatten 121, 122.
Wie in 5 gezeigt, sind die Rohrleitung 4 und die Rohrleitung 5 mit der untersten der Verdampferplatten 131 verbunden. Die Rohrleitung 4 führt das Kühlmittel in den Verdampfer 130, und die Rohrleitung 5 leitet das Kühlmittel ab, das im Verdampfer 130 einem Wärmeaustausch unterzogen wurde. Weiter sind die Rohrleitung 6 und die Rohrleitung 7 mit der untersten der Verdampferplatten 131 verbunden. Die Rohrleitung 6 führt das Niedertemperatur- und Niederdruck-Kältemittel, das beim Entspannungsventil 20 entspannt wurde, in den Verdampfer 130. Die Rohrleitung 7 leitet das Kältemittel in den Verdichter 30 ab, das im Verdampfer 130 einem Wärmeaustausch unterzogen wurde.
Die Vielzahl von Verdampferplatten 131 ist fortlaufend (ohne Zwischenraum) unter der Vielzahl von Kondensatorplatten 111 bis 113 und der Vielzahl von Flüssigkeitsbehälterplatten 121, 122 gestapelt. Somit ist der Verdampfer 130 unter dem Flüssigkeitsbehälter 120 angeordnet.
Im Verdampfer 130 sind zwischen zwei benachbarten aus der Vielzahl aufeinander gestapelter Verdampferplatten 131 ein Kältemittelpfad, durch den ein Niederdruck-Kältemittel strömt, und ein Kühlmittelpfad, durch den ein Kühlmittel strömt, das für das Niederdruck-Kältemittel Wärme vorsieht, aufeinander gestapelt. Um genauer zu sein, sind unterschiedlich geformte Verdampferplatten 131 (zum Beispiel eine mit derselben Form wie die Kondensatorplatte 112 und die andere mit derselben Form wie die Kondensatorplatte 113) abwechselnd gestapelt. Dies ermöglicht, dass die Kältemittelpfade und die Kühlmittelpfade abwechselnd zwischen der Vielzahl von Verdampferplatten 131 gebildet sind. Dank des Aufbaus strömen das Kältemittel und das Kühlmittel, ohne sich zu mischen, durch den Kältemittelpfad bzw. den Kühlmittelpfad. Das Kältemittel und das Kühlmittel durchströmen den Kältemittelpfad bzw. den Kühlmittelpfad in einander entgegengesetzten Richtungen. Im Verdampfer 130 strömt, wie oben beschrieben, das Kältemittel durch den Kältemittelpfad, und das Kühlmittel strömt durch den Kühlmittelpfad; dadurch tauschen das Kältemittel und das Kühlmittel Wärme untereinander aus, und das Kältemittel wird verdampft.
In der Entwurfsphase der Wärmeaustauschvorrichtung 101 bestimmt die Anzahl unterschiedlich geformter, abwechselnd aufeinander gestapelter Verdampferplatten 131 das Volumen (den Wirkungsgrad beim Wärmeaustausch) des Verdampfers 130.
5 zeigt ein Beispiel, wo das Kältemittel und das Kühlmittel durch den Kältemittelpfad bzw. den Kühlmittelpfad in einander entgegengesetzten Richtungen strömen, aber dies ist nicht darauf beschränkt; das Kältemittel und das Kühlmittel können den Kältemittelpfad bzw. den Kühlmittelpfad in derselben Richtung durchströmen.
Die Wärmeaustauschvorrichtung 101 ist somit aufgebaut.
In der Wärmeaustauschvorrichtung 101 mit dem obigen Aufbau strömen das Kühlmittel und das Kältemittel wie folgt.
Wie in 5 gezeigt, strömt das von der Rohrleitung 1 zugeführte Kühlmittel durch den Kondensator 110 und wird aus der Rohrleitung 2 abgeleitet.
Wie in 5 gezeigt, strömt das Kältemittel, das in das Außenrohr 31 geströmt ist, durch das Innere des Außenrohrs 31, aber außerhalb des Innenrohrs 32. Nach dem Durchströmen des Kondensators 110 und des Flüssigkeitsbehälters 120 strömt das Kältemittel durch das Innere des Innenrohrs 32 und wird in das Entspannungsventil 20 abgeleitet.
Außerdem strömt, wie in 5 gezeigt, das aus der Rohrleitung 4 zugeführte Kühlmittel durch den Verdampfer 130 und wird aus der Rohrleitung 5 abgeleitet.
Wie in 5 gezeigt, strömt das aus der Rohrleitung 6 zugeführte Kältemittel durch den Verdampfer 130 und wird aus der Rohrleitung 7 in den Verdichter 130 abgeleitet.
Die Wärmeaustauschvorrichtung 101 nach der Ausführungsform, wie sie oben beschrieben ist, weist den Kondensator 110, den Flüssigkeitsbehälter 120 und den Verdampfer 130 auf. Eine so aufgebaute Wärmeaustauschvorrichtung 101 nach der Ausführungsform erzeugt eine ähnliche Wirkung wie der in der ersten beispielhaften Ausführungsform beschriebene Aufbau.
<Dritte beispielhafte Ausführungsform>
Eine dritte beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist beschrieben. Die Beschreibung der zweiten beispielhaften Ausführungsform zeigt ein Beispiel der Wärmeaustauschvorrichtung, enthaltend den Kondensator, den Flüssigkeitsbehälter und den Verdampfer. Die Wärmeaustauschvorrichtung kann weiter einen Zwischen-Wärmeaustauscher (IHX) enthalten. Die Ausführungsform beschreibt eine Wärmeaustauschvorrichtung 102, enthaltend einen Kondensator 110, einen Flüssigkeitsbehälter 120, einen Verdampfer 130 und einen Zwischen-Wärmeaustauscher 140 (als ein Beispiel des Bausteinabschnitts).
Zuerst ist der Aufbau des Wärmepumpensystems 10a nach der Ausführungsform mit Bezugnahme auf 6 beschrieben.
6 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau des Wärmepumpensystems 10a nach der Ausführungsform zeigt. In 6 sind gleiche Teile durch dieselben Bezugszeichen wie in 1 bezeichnet, und ihre genaue Beschreibung ist weggelassen.
Das Wärmepumpensystem 10a weist die Wärmeaustauschvorrichtung 102, das Entspannungsventil 20 und den Verdichter 30 auf. Die Wärmeaustauschvorrichtung 102 weist den Kondensator 110, den Flüssigkeitsbehälter 120, den Verdampfer 130 und den Zwischen-Wärmeaustauscher 140 auf.
Der Zwischen-Wärmeaustauscher 140 führt einen Wärmeaustausch zwischen einem vom Kondensator 110 über den Flüssigkeitsbehälter 120 zugeführten Hochtemperatur- und Hochdruck-Kältemittel (durch die unterbrochene Linie gezeigt) und einem vom Entspannungsventil 20 zugeführten Niedertemperatur- und Niederdruck-Kältemittel (durch die strichpunktierte Linie gezeigt) durch. Nach dem Wärmeaustausch im Zwischen-Wärmeaustauscher 140 wird das Kältemittel, das vom Kondensator 110 über den Flüssigkeitsbehälter 120 zugeführt wurde, zum Entspannungsventil 20 abgeleitet. Indessen vereinigt sich das Kältemittel, das vom Entspannungsventil 20 zugeführt wurde, mit dem wärmeausgetauschten Kältemittel am Verdampfer 130 und wird in den Verdichter 30 gesaugt. Auf diese Weise führt der Zwischen-Wärmeaustauscher 140 einen Wärmeaustausch zwischen dem vom Kondensator 110 über den Flüssigkeitsbehälter 120 zugeführten Hochtemperatur- und Hochdruck-Kältemittel und dem vom Entspannungsventil 20 zugeführten Niedertemperatur- und Niederdruck-Kältemittel durch.
Das Wärmepumpensystem 10a nach der Ausführungsform ist somit aufgebaut.
Als Nächstes ist der Aufbau der Wärmeaustauschvorrichtung 102 nach der Ausführungsform mit Bezugnahme auf 7 beschrieben.
7 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau der Wärmeaustauschvorrichtung 102 nach der Ausführungsform zeigt. 7 zeigt auch die Strömungsrichtungen des Kältemittels und des Kühlmittels in der Wärmeaustauschvorrichtung 102. Ein Teil jeder Platte ist in 7 weggelassen. In 7 sind gleiche Teile durch dieselben Bezugszeichen wie in 5 bezeichnet, und ihre genaue Beschreibung ist weggelassen.
Der Aufbau von 7 unterscheidet sich von dem Aufbau von 5 im Folgenden Die Rohrleitung 1 zum Zuführen des Kühlmittels (Kühlmittel-EIN) ist entgegengesetzt angeordnet zur Rohrleitung 2 zum Ableiten des Kühlmittels (Kühlmittel-AUS) und zur Rohrleitung 3 zum Zuführen und Ableiten des Kältemittels (Kältemittel-EIN/AUS); die Rohrleitung 4 zum Zuführen des Kühlmittels (Kühlmittel-EIN) ist entgegengesetzt angeordnet zur Rohrleitung 5 zum Ableiten des Kühlmittels (Kühlmittel-AUS); und die Rohrleitung 6 zum Zuführen des Kältemittels (Kältemittel-EIN) ist entgegengesetzt angeordnet zur Rohrleitung 7 zum Ableiten des Kältemittels (Kältemittel-AUS).
Wie in 7 gezeigt, weist die Wärmeaustauschvorrichtung 102 den an einer niedrigeren Position als der Flüssigkeitsbehälter 120 und höher als der Verdampfer 130 angeordneten Zwischen-Wärmeaustauscher 140 auf. Der Zwischen-Wärmeaustauscher 140 ist aus einer Vielzahl aufeinander gestapelter IHX-Platten 141 gebildet. Die Vielzahl von IHX-Platten 141 weist im Wesentlichen das gleiche Maß in der Stapelrichtung auf, und sie sind gleich in Größe und äußerer Form. Jede aus der Vielzahl der IHX-Platten 141 ist im Wesentlichen im Maß in der Stapelrichtung gleich jeder der Kondensatorplatten 111 bis 113, jeder der Flüssigkeitsbehälterplatten 121 und jeder der Verdampferplatten 131. Außerdem ist jede aus der Vielzahl von IHX-Platten 141 im Wesentlichen in Profillinie und Maßen, rechtwinklig auf eine Ebene senkrecht zur Stapelrichtung projiziert, gleich jeder der Kondensatorplatten 111 bis 113, jeder der Flüssigkeitsbehälterplatten 121, 122 und jeder der Verdampferplatten 131.
Die Vielzahl der IHX-Platten 141 ist fortlaufend zu der Vielzahl von Kondensatorplatten 111 bis 113 und der Vielzahl von Flüssigkeitsbehälterplatten 121 gestapelt, sodass sich der Zwischen-Wärmeaustauscher 140 unter dem Flüssigkeitsbehälter 120 befindet. Der Flüssigkeitsbehälter 120 nach der Ausführungsform weist am Boden keine in 3 gezeigte Flüssigkeitsbehälterplatte 122 auf.
Ähnlich ist die Vielzahl von Verdampferplatten 131 fortlaufend zu der Vielzahl von Kondensatorplatten 111 bis 113, der Vielzahl von Flüssigkeitsbehälterplatten 121 und der Vielzahl von IHX-Platten 141 gestapelt, sodass sich der Verdampfer 130 in dem Zwischen-Wärmeaustauscher 140 befindet.
Der Zwischen-Wärmeaustauscher 140 ist so aufgebaut, dass erste Kältemittelpfade, in denen jeweils ein vom Kondensator 110 zugeführtes Hochdruck-Kältemittel strömt, und zweite Kältemittelpfade, in denen jeweils ein vom Entspannungsventil 20 zugeführtes Niederdruck-Kältemittel strömt, zwischen der Vielzahl aufeinander gestapelter IHX-Platten 141 angeordnet sind. Genauer sind unterschiedlich geformte IHX-Platten 141 (zum Beispiel eine mit gleicher Form wie die Kondensatorplatte 112 und die andere mit gleicher Form wie die Kondensatorplatte 113) abwechselnd gestapelt; dadurch sind die ersten Kältemittelpfade und die zweiten Kältemittelpfade abwechselnd zwischen der Vielzahl von IHX-Platten 141 gebildet. Das vom Kondensator 110 kommende Kältemittel und das vom Entspannungsventil 20 kommende Kältemittel strömen, ohne sich zu mischen, durch den ersten Kältemittelpfad bzw. den zweiten Kältemittelpfad. Außerdem strömen das vom Kondensator 110 kommende Kältemittel und das vom Entspannungsventil 20 kommende Kältemittel durch den ersten Kältemittelpfad bzw. den zweiten Kältemittelpfad in zueinander entgegengesetzten Richtungen. Im Zwischen-Wärmeaustauscher 140, wie oben beschrieben, strömt das vom Kondensator 110 zugeführte Kältemittel durch den ersten Kältemittelpfad, und das vom Entspannungsventil 20 zugeführte Kältemittel strömt durch den zweiten Kältemittelpfad; somit tauschen das Hochdruck-Kältemittel und das Niederdruck-Kältemittel Wärme untereinander aus.
Wie in 7 gezeigt, ist das Innenrohr 32 nach der Ausführungsform mit der Öffnung verbunden, wo der Flüssigkeitsbehälter 120 mit dem Zwischen-Wärmeaustauscher 140 in den Flüssigkeitsbehälterplatten 121 in Verbindung steht. Der Aufbau ermöglicht es, dass das Kältemittel, das den Kältemittelpfad des Zwischen-Wärmeaustauschers 140 durchströmt hat, aus dem Innenrohr 32 zum Entspannungsventil 20 abgeleitet wird. Indessen vereinigt sich das Kältemittel, das den zweiten Kältemittelpfad des Zwischen-Wärmeaustauschers 140 durchströmt hat, mit dem vom Verdampfer 130 kommenden Kältemittel und wird aus der Rohrleitung 7 zum Verdichter 30 abgeleitet.
In der Entwurfsphase der Wärmeaustauschvorrichtung 102 bestimmt die Anzahl der abwechselnd zu stapelnden unterschiedlich geformten IHX-Platten 141 das Volumen (den Wirkungsgrad beim Wärmeaustausch) des Zwischen-Wärmeaustauschers 140.
7 zeigt ein Beispiel, wo das Kältemittel und das Kühlmittel durch den Kältemittelpfad bzw. den Kühlmittelpfad in einander entgegengesetzten Richtungen strömen, aber dies ist nicht darauf beschränkt; das Kältemittel und das Kühlmittel können den Kältemittelpfad bzw. den Kühlmittelpfad in derselben Richtung durchströmen. Ähnlich zeigt 7 ein Beispiel, wo das vom Kondensator 110 kommende Kältemittel und das vom Entspannungsventil 20 kommende Kältemittel durch den ersten Kältemittelpfad bzw. den zweiten Kältemittelpfad in zueinander entgegengesetzten Richtungen strömen, aber dies ist nicht darauf beschränkt; das vom Kondensator 110 kommende Kältemittel und das vom Entspannungsventil 20 kommende Kältemittel können durch den ersten Kältemittelpfad bzw. den zweiten Kältemittelpfad in derselben Richtung strömen.
Die Wärmeaustauschvorrichtung 102 ist somit aufgebaut.
In der Wärmeaustauschvorrichtung 102 mit dem obigen Aufbau strömen das Kühlmittel und das Kältemittel wie folgt.
Wie in 7 gezeigt, strömt das von der Rohrleitung 1 zugeführte Kühlmittel durch den Kondensator 110 und wird aus der Rohrleitung 2 abgeleitet.
Wie in 7 gezeigt, strömt das Kältemittel, das in das Außenrohr 31 geströmt ist, durch das Innere des Außenrohrs 31, aber außerhalb des Innenrohrs 32. Nach dem Durchströmen des Kondensators 110 verzweigt sich das Kältemittel in den Flüssigkeitsbehälter 120 und den Zwischen-Wärmeaustauscher 140. Das Kältemittel, das den Zwischen-Wärmeaustauscher 140 durchströmt hat, strömt durch das Innere des Innenrohrs 32 und wird aus dem Innenrohr 32 in das Entspannungsventil 20 abgeleitet.
Daneben strömt, wie in 7 gezeigt, das aus der Rohrleitung 4 zugeführte Kühlmittel durch den Verdampfer 130 und wird aus der Rohrleitung 5 abgeleitet.
Wie in 7 gezeigt, verzweigt sich das aus der Rohrleitung 6 zugeführte Kältemittel in den Verdampfer 130 und den Zwischen-Wärmeaustauscher 140. Das Kältemittel, das den Verdampfer 130 durchströmt hat, und das Kältemittel, das den Zwischen-Wärmeaustauscher 140 durchströmt hat, vereinigen sich wieder, und das vereinigte Kältemittel wird aus der Rohrleitung 7 zum Verdichter 30 abgeleitet.
Die Wärmeaustauschvorrichtung 102 nach der Ausführungsform, wie oben beschrieben, weist den Kondensator 110, den Flüssigkeitsbehälter 120, den Verdampfer 130 und den Zwischen-Wärmeaustauscher 140 auf. Eine so aufgebaute Wärmeaustauschvorrichtung 102 nach der Ausführungsform erzeugt die ähnliche Wirkung wie der in der ersten beispielhaften Ausführungsform beschriebene Aufbau.
<Vierte beispielhafte Ausführungsform>
Eine vierte beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist beschrieben. Obwohl die dritte beispielhafte Ausführungsform ein Beispiel eines parallelen Aufbaus beschreibt, wo das aus dem Entspannungsventil zugeführte Kältemittel parallel in den Zwischen-Wärmeaustauscher und den Verdampfer verzweigt, kann das Kältemittel aus dem Entspannungsventil in den Zwischen-Wärmeaustauscher über den Verdampfer in Reihe strömen. Die beispielhafte Ausführungsform beschreibt eine Wärmeaustauschvorrichtung 103 mit einem solchen Reihenaufbau, in dem das aus dem Entspannungsventil zugeführte Kältemittel durch den Verdampfer und in den Zwischen-Wärmeaustauscher strömt.
Zuerst ist der Aufbau des Wärmepumpensystems 10b nach der Ausführungsform mit Bezugnahme auf 8 beschrieben.
8 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau des Wärmepumpensystems 10b nach der Ausführungsform zeigt. In 8 sind gleiche Teile durch dieselben Bezugszeichen wie in 6 bezeichnet, und ihre genaue Beschreibung ist weggelassen.
Der Zwischen-Wärmeaustauscher 140 führt einen Wärmeaustausch zwischen einem vom Kondensator 110 über den Flüssigkeitsbehälter 120 zugeführten Hochtemperatur- und Hochdruck-Kältemittel (durch die unterbrochene Linie gezeigt) und einem vom Verdampfer 130 zugeführten Niedertemperatur- und Niederdruck-Kältemittel (durch die strichpunktierte Linie gezeigt) durch. Nach dem Wärmeaustausch im Zwischen-Wärmeaustauscher 140 wird das Kältemittel, das vom Kondensator 110 über den Flüssigkeitsbehälter 120 zugeführt wurde, zum Entspannungsventil 20 abgeleitet. Indessen wird das vom Verdampfer 130 zugeführte Kältemittel in den Verdichter 30 gesaugt. Auf diese Weise führt der Zwischen-Wärmeaustauscher 140 einen Wärmeaustausch zwischen dem vom Kondensator 110 zugeführten Hochtemperatur- und Hochdruck-Kältemittel und dem vom Entspannungsventil 20 zugeführten Niedertemperatur- und Niederdruck-Kältemittel durch.
Das Wärmepumpensystem 10b nach der Ausführungsform ist somit aufgebaut.
Als Nächstes ist der Aufbau der Wärmeaustauschvorrichtung 103 nach der Ausführungsform mit Bezugnahme auf 9 beschrieben.
9 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau der Wärmeaustauschvorrichtung 103 nach der Ausführungsform zeigt. 9 zeigt auch die Strömungsrichtungen des Kältemittels und des Kühlmittels in der Wärmeaustauschvorrichtung 103. Ein Teil jeder Platte ist in 9 weggelassen. In 9 sind gleiche Teile durch dieselben Bezugszeichen wie in 7 bezeichnet, und ihre genaue Beschreibung ist weggelassen.
Wie in 9 gezeigt, sind die Rohrleitung 4 für Kältemittel-EIN, die Rohrleitung 5 für Kühlmittel-AUS und die Rohrleitung 8 für Kältemittel-EIN/AUS mit der untersten Platte der Verdampferplatten 131 des Verdampfers 130 verbunden. Wie die Rohrleitung 3 weist die Rohrleitung 8 einen Doppelrohraufbau aus Außenrohr 81 und Innenrohr 82 auf. Der Innendurchmesser des Außenrohrs 81 ist größer als der Außendurchmesser des Innenrohrs 82.
Das Innenrohr 82 ist mit den in den IHX-Platten 141 ausgebildeten Öffnungen verbunden. Die Öffnungen verbinden den Zwischen-Wärmeaustauscher 140 mit dem Verdampfer 130. Das Innenrohr 82 verläuft durch das Innere des Außenrohrs 81 und ragt aus einer Seitenfläche des Außenrohrs 81. Das Außenrohr 81 führt das Niedertemperatur- und Niederdruck-Kältemittel, das durch das Entspannungsventil 20 entspannt wurde, in den Verdampfer 130. Das Innenrohr 82 leitet das Kältemittel, das im Zwischen-Wärmeaustauscher 140 einem Wärmeaustausch unterzogen wurde, zum Verdichter 30 ab.
Wie in 9 gezeigt, dient der Teil, der das Innere des Außenrohrs 81 ist, aber außerhalb des Innenrohrs 82 ist, als ein Strömungspfad, in dem das Kältemittel, das in den Verdampfer 130 geströmt ist, durch den Verdampfer 130 in der Richtung vertikal nach oben strömt. Wie in 9 gezeigt, dient das Innere des Innenrohrs 82 als ein Strömungspfad, in dem das Kältemittel, das den Zwischen-Wärmeaustauscher 140 durchströmt hat, durch den Verdampfer 130 in der Richtung vertikal nach unten strömt.
Die Wärmeaustauschvorrichtung 103 ist somit aufgebaut.
In der Wärmeaustauschvorrichtung 103 mit dem obigen Aufbau strömen das Kühlmittel und das Kältemittel wie folgt.
Wie in 9 gezeigt, strömt das von der Rohrleitung 1 zugeführte Kühlmittel durch den Kondensator 110 und wird aus der Rohrleitung 2 abgeleitet.
Wie in 9 gezeigt, strömt das Kältemittel, das aus dem Außenrohr 31 geströmt ist, durch das Innere des Außenrohrs 31, aber außerhalb des Innenrohrs 32. Nach dem Durchströmen des Kondensators 110 verzweigt sich das Kältemittel in den Flüssigkeitsbehälter 120 und den Zwischen-Wärmeaustauscher 140. Das Kältemittel, das den Zwischen-Wärmeaustauscher 140 durchströmt hat, strömt durch das Innere des Innenrohrs 32 und wird aus dem Rohr 32 zum Entspannungsventil 20 abgeleitet.
Wie in 9 gezeigt, strömt das aus der Rohrleitung 4 zugeführte Kühlmittel durch den Verdampfer 130 und wird aus der Rohrleitung 5 abgeleitet.
Wie in 9 gezeigt, strömt das aus dem Außenrohr 81 zugeführte Kältemittel durch das Innere des Außenrohrs 81, aber außerhalb des Innenrohrs 82. Nach dem Durchströmen des Verdampfers 130 strömt das Kältemittel in den Zwischen-Wärmeaustauscher 140. Nach dem Durchströmen des Zwischen-Wärmeaustauschers 140 strömt das Kältemittel durch das Innere des Innenrohrs 82 und wird aus dem Innenrohr 82 zum Verdichter 130 abgeleitet.
Die Wärmeaustauschvorrichtung 103 nach der Ausführungsform, wie oben beschrieben, weist den Kondensator 110, den Flüssigkeitsbehälter 120, den Verdampfer 130 und den Zwischen-Wärmeaustauscher 140 auf. Eine so aufgebaute Wärmeaustauschvorrichtung 103 nach der Ausführungsform erzeugt die ähnliche Wirkung wie der in der ersten beispielhaften Ausführungsform beschriebene Aufbau.
<Fünfte beispielhafte Ausführungsform>
Eine fünfte beispielhafte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Offenbarung ist beschrieben. Obwohl die erste beispielhafte Ausführungsform ein Beispiel einer Wärmeaustauschvorrichtung mit einem Kondensator und einem Flüssigkeitsbehälter beschreibt, kann die Wärmeaustauschvorrichtung einen Unterkühlkondensator enthalten. Die Ausführungsform beschreibt eine Wärmeaustauschvorrichtung 104 mit einem Kondensator 110, einem Flüssigkeitsbehälter 120 und einem Unterkühlkondensator 150 (als ein Beispiel des Bausteinabschnitts).
Der Aufbau der Wärmeaustauschvorrichtung 104 nach der Ausführungsform ist mit Bezugnahme auf 10 beschrieben.
10 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau der Wärmeaustauschvorrichtung 104 nach der Ausführungsform zeigt. 10 zeigt auch die Strömungsrichtungen des Kältemittels und des Kühlmittels in der Wärmeaustauschvorrichtung 104. Ein Teil jeder Platte ist in 10 weggelassen. In 10 sind gleiche Teile durch dieselben Bezugszeichen wie in 4 bezeichnet, und ihre genaue Beschreibung ist weggelassen.
Der Aufbau von 10 unterscheidet sich von dem von 4 darin, dass die Rohrleitung 1 für Kühlmittel-EIN entgegengesetzt angeordnet ist zu der Rohrleitung 2 für Kühlmittel-AUS und der Rohrleitung 3 für Kältemittel-EIN/AUS.
Wie in 10 gezeigt, weist die Wärmeaustauschvorrichtung 104 den Unterkühlkondensator 150 unter dem Flüssigkeitsbehälter 120 auf. Der Unterkühlkondensator 150 ist aus einer Vielzahl von Unterkühlkondensatorplatten 151 gebildet, die aufeinander gestapelt sind. Die Unterkühlkondensatorplatten 151 weisen im Wesentlichen das gleiche Maß in der Stapelrichtung auf, und sie sind gleich in Größe und äußerer Form. Jede aus der Vielzahl der Unterkühlkondensatorplatten 151 ist im Wesentlichen im Maß in der Stapelrichtung gleich jeder der Kondensatorplatten 111 bis 113 und jeder der Flüssigkeitsbehälterplatten 121. Außerdem ist jede aus der Vielzahl von Unterkühlkondensatorplatten 151 in Profillinie und Maßen, rechtwinklig auf eine Ebene senkrecht zur Stapelrichtung projiziert, gleich jeder der Kondensatorplatten 111 bis 113 und jeder der Flüssigkeitsbehälterplatten 121.
Die Vielzahl der Unterkühlkondensatorplatten 151 ist fortlaufend zu der Vielzahl von Kondensatorplatten 111 bis 113 und der Vielzahl von Flüssigkeitsbehälterplatten 121 gestapelt. Das heißt, der Unterkühlkondensator 150 befindet sich unter den Flüssigkeitsbehälterplatten 121. Der Flüssigkeitsbehälter 120 nach der Ausführungsform weist am Boden keine in 3 gezeigte Flüssigkeitsbehälterplatte 122 auf.
Im Unterkühlkondensator 150 sind ein Kältemittelpfad, durch den das Niederdruckkältemittel strömt, und ein Kühlmittelpfad, durch den das Kühlmittel strömt, das das Niederdruckkältemittel mit Wärme versieht, zwischen der Vielzahl von Unterkühlkondensatorplatten 151 des gestapelten Aufbaus angeordnet. Genauer sind unterschiedlich geformte Unterkühlkondensatorplatten 151 (zum Beispiel eine mit gleicher Form wie die Kondensatorplatte 112 und die andere mit gleicher Form wie die Kondensatorplatte 113) abwechselnd gestapelt; dadurch sind der Kältemittelpfad und der Kühlmittelpfad abwechselnd zwischen der Vielzahl von Unterkühlkondensatorplatten 151 gebildet. Das Kältemittel und das Kühlmittel strömen, ohne sich zu mischen, durch den Kältemittelpfad bzw. den Kühlmittelpfad in derselben Richtung. Im Unterkühlkondensator 150 strömt, wie oben beschrieben, das Kältemittel durch den Kältemittelpfad, und das Kühlmittel strömt durch den Kühlmittelpfad; somit tauschen das Kältemittel und das Kühlmittel Wärme untereinander aus, und das Kältemittel wird weiter verdichtet.
In der Entwurfsphase der Wärmeaustauschvorrichtung 104 bestimmt die Anzahl der abwechselnd gestapelten, unterschiedlich geformten Unterkühlkondensatorplatten 151 das Volumen (den Wirkungsgrad beim Wärmeaustausch) des Unterkühlkondensators 150.
10 zeigt ein Beispiel, wo das Kältemittel und das Kühlmittel durch den Kältemittelpfad bzw. den Kühlmittelpfad in derselben Richtung strömen, aber dies ist nicht darauf beschränkt; das Kältemittel und das Kühlmittel können den Kältemittelpfad bzw. den Kühlmittelpfad in einander entgegengesetzten Richtungen durchströmen.
Die Wärmeaustauschvorrichtung 104 nach der Ausführungsform ist somit aufgebaut.
In der Wärmeaustauschvorrichtung 104 mit dem obigen Aufbau strömen das Kühlmittel und das Kältemittel wie folgt.
Wie in 10 gezeigt, verzweigt sich das von der Rohrleitung 1 zugeführte Kühlmittel in den Kondensator 110 und den Unterkühlkondensator 150. Das Kühlmittel, das den Kondensator 110 durchströmt hat, und das Kühlmittel, das den Unterkühlkondensator 150 durchströmt hat, vereinigen sich, und das vereinigte Kühlmittel wird aus der Rohrleitung 2 abgeleitet.
Wie in 10 gezeigt, strömt das Kältemittel, das aus dem Außenrohr 31 geströmt ist, durch das Innere des Außenrohrs 31, aber außerhalb des Innenrohrs 32. Nach dem Durchströmen des Kondensators 110 verzweigt sich das Kältemittel in den Flüssigkeitsbehälter 120 und den Unterkühlkondensator 150. Das Kältemittel, das den Unterkühlkondensator 150 durchströmt hat, strömt durch das Innere des Innenrohrs 32 und wird aus dem Rohr 32 abgeleitet.
Die Wärmeaustauschvorrichtung 104 nach der Ausführungsform, wie oben beschrieben, weist den Kondensator 110, den Flüssigkeitsbehälter 120 und den Unterkühlkondensator 150 auf. Eine so aufgebaute Wärmeaustauschvorrichtung 104 nach der Ausführungsform erzeugt die ähnliche Wirkung wie der in der ersten beispielhaften Ausführungsform beschriebene Aufbau.
Die obigen Beschreibungen betreffen Wärmeaustauschvorrichtungen 100 bis 104, in denen die Rohrleitung für Kältemittel-EIN und die Rohrleitung für Kältemittel-AUS einstückig ausgebildet sind.
Dagegen betreffen die nachstehenden Beschreibungen Wärmeaustauschvorrichtungen 200, 202 und 203, in denen eine Rohrleitung für Kältemittel-EIN und eine Rohrleitung für Kältemittel-AUS einzeln ausgebildet sind.
<Sechste beispielhafte Ausführungsform>
Eine sechste beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist beschrieben.
Der Aufbau der Wärmeaustauschvorrichtung 200 nach der Ausführungsform ist mit Bezugnahme auf 11 bis 13 beschrieben.
11 ist eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau der Wärmeaustauschvorrichtung 200 zeigt. 11 zeigt auch einen Schnitt der Rohrleitung 12. 12 ist eine perspektivische Ansicht, die den Zustand zeigt, wo die Vielzahl von Platten demontiert ist, die die Wärmeaustauschvorrichtung 200 von 11 bilden. 13 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau der Wärmeaustauschvorrichtung 200 von 11 zeigt. 13 zeigt auch die Strömungsrichtungen des Kältemittels und des Kühlmittels in der Wärmeaustauschvorrichtung 200. Ein Teil jeder Platte ist in 13 weggelassen. In 11 bis 13 sind gleiche Teile jeweils durch dieselben Bezugszeichen wie in 2 bis 4 bezeichnet, und ihre genaue Beschreibung ist weggelassen.
Wie in 11 bis 13 gezeigt, sind in der Wärmeaustauschvorrichtung 200 ein Flüssigkeitsbehälter 120a (als ein Beispiel des Bausteinabschnitts) und ein Flüssigkeitsbehälter 120b (als ein Beispiel des Bausteinabschnitts) unter dem Kondensator 110 angeordnet. Der Flüssigkeitsbehälter 120a ist aus einer Vielzahl aufeinander gestapelter Flüssigkeitsbehälterplatten 121 gebildet. Der Flüssigkeitsbehälter 120b, der auch aus einer Vielzahl aufeinander gestapelter Flüssigkeitsbehälterplatten 121 gebildet ist, weist die Flüssigkeitsbehälterplatte 122 am Boden auf.
Wie in 12 gezeigt, ist bei jeder der Flüssigkeitsbehälterplatten 121, die den Flüssigkeitsbehälter 120a bilden, eine Öffnung ,g' vorgesehen. Der Durchmesser der Öffnung ,g' ist derselbe wie der der Öffnung ,d' jeder der Kondensatorplatten 111 bis 113. Der durch die Vielzahl von Öffnungen ,g' gebildete Strömungspfad steht in Verbindung mit dem durch die Vielzahl von Öffnungen ,d' gebildeten Strömungspfad und bildet dadurch den Strömungspfad P, in dem das Kältemittel durch den Kondensator 110 und den Flüssigkeitsbehälter 120a strömt, wie in 11 gezeigt.
Wie in 11 und 12 gezeigt, sind zusätzlich zur Rohrleitung 1 für Kühlmittel-EIN und zur Rohrleitung 2 für Kühlmittel-AUS die Rohrleitung 11 und die Rohrleitung 12 mit der Kondensatorplatte 111 verbunden. Das durch den Verdichter 30 verdichtete Hochtemperatur- und Hochdruck-Kältemittel strömt durch die Rohrleitung 11 in den Kondensator 110. Nach dem Durchführen des Wärmeaustauschs im Kondensator 110 wird das Kältemittel in den Flüssigkeitsbehältern 120a und 120b einer Dampf-Flüssigkeits-Trennung unterzogen. Durch die Rohrleitung 12 wird das Kältemittel zum Entspannungsventil 20 abgeleitet. In 12 zeigt ein gestrichelter Pfeil die Strömungsrichtung des Kältemittels, und ein durchgezogener Pfeil zeigt die Strömungsrichtung des Kühlmittels.
Wie in 12 gezeigt, ist der Außendurchmesser der Rohrleitung 12 kleiner als der Durchmesser der Öffnungen ,d' und ,g'. Wie in 11 gezeigt, ist die Rohrleitung 12 in dem aus den Öffnungen ,d' und ,g' gebildeten Strömungspfad P angeordnet. Das heißt, der Strömungspfad P weist einen Doppelrohraufbau mit einem im Inneren des Strömungspfads P, aber außerhalb der Rohrleitung 12 gebildeten Strömungspfad und einem aus dem Inneren der Rohrleitung 12 gebildeten Strömungspfad.
Der Strömungspfad, der im Inneren des Strömungspfads P, aber außerhalb der Rohrleitung 12 verläuft, dient als der Strömungspfad, in dem das von der Rohrleitung 11 zugeführte Kältemittel durch den Kondensator 110 und den Flüssigkeitsbehälter 120a in der Richtung vertikal nach unten strömt. Der Strömungspfad, der im Inneren der Rohrleitung 12 verläuft, dient als der Strömungspfad, in dem das Kältemittel, das den Kondensator und die Flüssigkeitsbehälter 120a, 120b durchströmt hat, durch den Kondensator 110 und den Flüssigkeitsbehälter 120 in der Richtung vertikal nach oben strömt.
Die Wärmeaustauschvorrichtung 200 ist somit aufgebaut.
In der Wärmeaustauschvorrichtung 200 mit dem obigen Aufbau strömen das Kühlmittel und das Kältemittel wie folgt.
Wie in 13 gezeigt, strömt das von der Rohrleitung 1 zugeführte Kühlmittel durch den Kondensator 110 und wird aus der Rohrleitung 2 abgeleitet.
Wie in 13 gezeigt, strömt das aus der Rohrleitung 11 zugeführte Kältemittel durch den Kondensator 110 und dann außen an der Rohrleitung 12 in den Flüssigkeitsbehälter 120a. Nach dem Durchströmen des Flüssigkeitsbehälters 120a strömt das Kältemittel durch den Flüssigkeitsbehälter 120b und das Innere der Rohrleitung 12 und wird aus der Rohrleitung 12 in das Entspannungsventil 20 abgeleitet.
Wie oben beschrieben, weisen gemäß der Wärmeaustauschvorrichtung 200 nach der Ausführungsform der Kondensator 110 und der Flüssigkeitsbehälter 120a einen Strömungspfad P auf, der aus den Öffnungen ,d' und ,g' gebildet ist, und es strömt Hochdruck-Kältemittel dort hindurch. Die Rohrleitung 12 (als ein Beispiel der ersten Rohrleitung) ist im Strömungspfad P angeordnet. Der Außendurchmesser der Rohrleitung 12 ist kleiner als der Durchmesser der Öffnungen ,d' und ,g'. Die Rohrleitung 12 ist im Strömungspfad P angeordnet, sodass das Kältemittel, das in den Kondensator 110 geströmt ist, innerhalb des Strömungspfads P, aber außerhalb der Rohrleitung 12 strömt; gleichzeitig strömt das Kältemittel, das den Flüssigkeitsbehälter 120b durchströmt hat, in der Rohrleitung 12.
Wie bei der ersten beispielhaften Ausführungsform beschrieben, müssen bei einer herkömmlichen Wärmeaustauschvorrichtung mit einem Kondensator 110 und einem Flüssigkeitsbehälter in jeder Platte drei Öffnungen vorgesehen sein, um den Strömungspfad für das Kältemittel zu bilden. Dagegen ist gemäß der Ausführungsform die Rohrleitung 12 in dem aus den Öffnungen ,d' und ,g' gebildeten Strömungspfad P angeordnet. Der Aufbau ermöglicht, dass das vom Verdichter zugeführte Kältemittel im Inneren des Strömungspfads P, aber außerhalb der Rohrleitung 12 strömt, und dass das Kältemittel, das den Kältemittelpfad des Flüssigkeitsbehälters durchströmt hat, im Inneren der Rohrleitung 12 strömt. Dank dem Aufbau nach der Ausführungsform ist die Anzahl der Öffnungen zum Bilden der Kältemittelpfade auf zwei verringert (d. h. die Öffnung ,a' und die Öffnung ,d' in den Kondensatorplatten 111 bis 113 und die Öffnung ,e' und die Öffnung ,g' oder ,f' in der Flüssigkeitsbehälterplatte 121).
Gemäß der Ausführungsform können die Öffnungen in jeder Platte in der Anzahl verringert sein, wodurch die Festigkeit der Platten sichergestellt ist. Das heißt, der Aufbau erhöht die Haltbarkeit der Wärmeaustauschvorrichtung.
Wie oben beschrieben, erreicht der Aufbau nach der Ausführungsform eine Verringerung der Anzahl der in jeder Platte auszubildenden Öffnungen. Wenn jede Öffnung in der Richtung der kurzen Seite der Platte angeordnet ist, wie in 11 und 12 gezeigt, ermöglicht der Aufbau, dass die Platte eine verringerte Länge der kurzen Seite aufweist, was zu einem verkleinerten Aufbau einer Wärmeaustauschvorrichtung beiträgt.
<Siebente beispielhafte Ausführungsform>
Eine siebente beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist mit Bezugnahme auf 14 beschrieben. 14 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau der Wärmeaustauschvorrichtung 202 nach der Ausführungsform zeigt.
Wie in 14 gezeigt, weist die Wärmeaustauschvorrichtung 202 grundsätzlich denselben Aufbau auf wie der in der dritten beispielhaften Ausführungsform beschriebene der Wärmeaustauschvorrichtung 102 (siehe 7), außer dass die Kondensatorplatte 111 die Rohrleitung 11 und die Rohrleitung 12 anstelle der in 7 gezeigten Rohrleitung 3 aufweist. In 14 sind gleiche Teile durch dieselben Bezugszeichen wie in 7 bezeichnet, und ihre genaue Beschreibung ist weggelassen.
In der Wärmeaustauschvorrichtung 202 strömen das Kühlmittel und das Kältemittel wie folgt.
Wie in 14 gezeigt, strömt das von der Rohrleitung 1 zugeführte Kühlmittel durch den Kondensator 110 und wird aus der Rohrleitung 2 abgeleitet.
Wie in 14 gezeigt, strömt das aus der Rohrleitung 11 zugeführte Kältemittel durch den Kondensator 110 und außen an der Rohrleitung 12 in den Flüssigkeitsbehälter 120. Nach dem Durchströmen des Flüssigkeitsbehälters 120 strömt das Kältemittel durch den Zwischen-Wärmeaustauscher 140 und dann in der Rohrleitung 12 und wird aus der Rohrleitung 12 in das Entspannungsventil 20 abgeleitet.
Wie in 14 gezeigt, strömt das aus der Rohrleitung 4 zugeführte Kühlmittel durch den Verdampfer 130 und wird aus der Rohrleitung 5 abgeleitet.
Wie in 14 gezeigt, verzweigt sich das aus der Rohrleitung 6 zugeführte Kältemittel in den Verdampfer 130 und den Zwischen-Wärmeaustauscher 140. Das Kältemittel, das den Verdampfer 130 durchströmt hat, und das Kältemittel, das den Zwischen-Wärmeaustauscher 140 durchströmt hat, vereinigen sich wieder, und das vereinigte Kältemittel wird aus der Rohrleitung 7 zum Verdichter 30 abgeleitet.
Die Wärmeaustauschvorrichtung 202 nach der Ausführungsform, wie oben beschrieben, weist den Kondensator 110, den Flüssigkeitsbehälter 120, den Verdampfer 130 und den Zwischen-Wärmeaustauscher 140 auf. Eine so aufgebaute Wärmeaustauschvorrichtung 202 nach der Ausführungsform erzeugt die ähnliche Wirkung wie der in der obigen sechsten beispielhaften Ausführungsform beschriebene Aufbau.
<Achte beispielhafte Ausführungsform>
Eine achte beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist mit Bezugnahme auf 15 beschrieben. 15 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau der Wärmeaustauschvorrichtung 203 nach der Ausführungsform zeigt.
Wie in 15 gezeigt, weist die Wärmeaustauschvorrichtung 203 grundsätzlich denselben Aufbau auf wie der in der vierten beispielhaften Ausführungsform beschriebene der Wärmeaustauschvorrichtung 103 (siehe 9), außer dass die Kondensatorplatte 111 die Rohrleitung 11 und die Rohrleitung 12 anstelle der in 9 gezeigten Rohrleitung 3 aufweist. Außerdem unterscheidet sich der Aufbau von 15 von dem von 9 darin, dass die Rohrleitung 1 für Kühlmittel-EIN entgegengesetzt angeordnet ist zur Rohrleitung 2 für Kühlmittel-AUS. In 15 sind gleiche Teile durch dieselben Bezugszeichen wie in 9 bezeichnet, und ihre genaue Beschreibung ist weggelassen.
In der Wärmeaustauschvorrichtung 203 strömen das Kühlmittel und das Kältemittel wie folgt.
Wie in 15 gezeigt, strömt das von der Rohrleitung 1 zugeführte Kühlmittel durch den Kondensator 110 und wird aus der Rohrleitung 2 abgeleitet.
Wie in 15 gezeigt, strömt das aus der Rohrleitung 11 zugeführte Kältemittel durch den Kondensator 110 und dann außen an der Rohrleitung 12 in den Flüssigkeitsbehälter 120. Nach dem Durchströmen des Flüssigkeitsbehälters 120 strömt das Kältemittel durch den Zwischen-Wärmeaustauscher 140 und dann in der Rohrleitung 12 und wird aus der Rohrleitung 12 in das Entspannungsventil 20 abgeleitet.
Wie in 15 gezeigt, strömt das aus der Rohrleitung 4 zugeführte Kühlmittel durch den Verdampfer 130 und wird aus der Rohrleitung 5 abgeleitet.
Wie in 15 gezeigt, strömt das Kältemittel, das aus dem Außenrohr 81 geströmt ist, im Inneren des Außenrohrs 81, aber außerhalb des Innenrohrs 82 und strömt dann durch den Verdampfer 130 in den Zwischen-Wärmeaustauscher 140. Nach dem Durchströmen des Zwischen-Wärmeaustauschers 140 strömt das Kältemittel im Inneren des Innenrohrs 82 und wird aus dem Innenrohr 82 in den Verdichter 30 abgeleitet.
Die Wärmeaustauschvorrichtung 203 nach der Ausführungsform, wie oben beschrieben, weist den Kondensator 110, den Flüssigkeitsbehälter 120, den Verdampfer 130 und den Zwischen-Wärmeaustauscher 140 auf. Eine so aufgebaute Wärmeaustauschvorrichtung 203 nach der Ausführungsform erzeugt die ähnliche Wirkung wie der in der obigen sechsten beispielhaften Ausführungsform beschriebene Aufbau.
<Neunte beispielhafte Ausführungsform>
Eine neunte beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist mit Bezugnahme auf 16 beschrieben. 16 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau der Wärmeaustauschvorrichtung 204 nach der Ausführungsform zeigt.
Wie in 16 gezeigt, weist die Wärmeaustauschvorrichtung 204 grundsätzlich denselben Aufbau auf wie der in der fünften beispielhaften Ausführungsform beschriebene der Wärmeaustauschvorrichtung 104 (siehe 10), außer dass die Kondensatorplatte 111 die Rohrleitung 11 und die Rohrleitung 12 anstelle der in 10 gezeigten Rohrleitung 3 aufweist. Außerdem unterscheidet sich der Aufbau von 16 von dem von 10 darin, dass die Rohrleitung 1 für Kühlmittel-EIN entgegengesetzt angeordnet ist zur Rohrleitung 2 für Kühlmittel-AUS. In 16 sind gleiche Teile durch dieselben Bezugszeichen wie in 10 bezeichnet, und ihre genaue Beschreibung ist weggelassen.
In der Wärmeaustauschvorrichtung 204 strömen das Kühlmittel und das Kältemittel wie folgt.
Wie in 16 gezeigt, verzweigt sich das von der Rohrleitung 1 zugeführte Kühlmittel in den Kondensator 110 und den Unterkühlkondensator 150. Das Kühlmittel, das den Kondensator 110 durchströmt hat, und das Kühlmittel, das den Unterkühlkondensator 150 durchströmt hat, vereinigen sich wieder, und das vereinigte Kühlmittel wird aus der Rohrleitung 12 abgeleitet.
Wie in 16 gezeigt, strömt das aus der Rohrleitung 11 zugeführte Kältemittel durch den Kondensator 110 und dann außen an der Rohrleitung 12 in den Flüssigkeitsbehälter 120. Nach dem Durchströmen des Flüssigkeitsbehälters 120 strömt das Kältemittel durch den Unterkühlkondensator 150 und dann in der Rohrleitung 12 und wird aus der Rohrleitung 12 in das Entspannungsventil 20 abgeleitet.
Die Wärmeaustauschvorrichtung 204 nach der Ausführungsform, wie oben beschrieben, weist den Kondensator 110, den Flüssigkeitsbehälter 120 und den Unterkühlkondensator 150 auf. Eine so aufgebaute Wärmeaustauschvorrichtung 204 nach der Ausführungsform erzeugt die ähnliche Wirkung wie der in der obigen sechsten beispielhaften Ausführungsform beschriebene Aufbau.
Die obige Beschreibung betrifft die Wärmeaustauschvorrichtungen 200, 202 und 203, in denen jeweils die Rohrleitung für Kältemittel-EIN und die Rohrleitung für Kältemittel-AUS einzeln ausgebildet sind.
Die Aufbauten der ersten bis neunten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung sind bisher beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die oben in der ersten bis neunten beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Aufbauten beschränkt und lässt verschiedene Abwandlungen zu, ohne von Erfindungsgeist und Geltungsbereich der Offenbarung abzuweichen. Nachstehend sind Abwandlungsbeispiele beschrieben.
Zum Beispiel können sich in der Vielzahl von Platten, die die Wärmeaustauschvorrichtung in der ersten bis neunten beispielhaften Ausführungsform bilden, die Platten in der Form des sichtbaren Umrisses, in der Größe und im Maß in der Stapelrichtung unterscheiden, solange die Platten stapelbar sind.
Weiter sind zum Beispiel die in der ersten bis neunten beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Bausteine der Wärmeaustauschvorrichtung (zum Beispiel Kondensator 110, Flüssigkeitsbehälter 120, Flüssigkeitsbehälter 120a, Flüssigkeitsbehälter 120b, Verdampfer 130, Zwischen-Wärmeaustauscher 140 und Unterkühlkondensator 150) nicht unbedingt in der in der ersten bis neunten beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Reihenfolge gestapelt.
Weiter ist zum Beispiel in der ersten bis neunten beispielhaften Ausführungsform ein Positionierungszustand beschrieben, wo der obere Abschnitt des Kondensators 110 vertikal nach oben gerichtet ist, während jeder untere Abschnitt des Flüssigkeitsbehälters 120, des Flüssigkeitsbehälters 120b und des Verdampfers 130 oder des Unterkühlkondensators 150 vertikal nach unten gerichtet ist. Jedoch ist der Positionierungszustand der Wärmeaustauschvorrichtung im Gebrauch nicht auf das Obige beschränkt.
Weiter ist zum Beispiel in der ersten bis neunten beispielhaften Ausführungsform ein Beispiel beschrieben, wo Kühlmittel (Wasser) als ein Wärmeträger verwendet ist, der Wärme mit dem Kältemittel austauscht, aber dies ist nicht darauf beschränkt anstelle eines Kühlmittels kann Öl oder Luft als der Wärmeträger verwendet sein.
Weiter ist zum Beispiel in der ersten bis neunten beispielhaften Ausführungsform ein Beispiel beschrieben, wo der Flüssigkeitsbehälter 120, der Flüssigkeitsbehälter 120a oder der Flüssigkeitsbehälter 120b das vom Kondensator 110 über den aus den Öffnungen ,e' gebildeten Strömungspfad zugeführte Kältemittel speichern, aber dies ist nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann ein Kältemittel speichernder Abschnitt ausgebildet sein, indem jede aus der Vielzahl von Flüssigkeitsbehälterplatten 121 zu einer Fensterrahmenform mit einer Öffnung in der Mitte ausgebildet ist.
Zum Beispiel ist in der ersten bis neunten beispielhaften Ausführungsform beschrieben, dass der Flüssigkeitsbehälter 120, der Flüssigkeitsbehälter 120a und der Flüssigkeitsbehälter 120b einen Aufbau aus einer Vielzahl aufeinander gestapelter Flüssigkeitsbehälterplatten 121 aufweisen. Jedoch können anstelle des gestapelten Aufbaus aus der Vielzahl von Platten die Flüssigkeitsbehälter 120, 120a, 120b aus einem einstückig aufgebauten Block mit einem Aufnahmeraum (der dem Kältemittel speichernden Abschnitt entspricht) innerhalb des Aufbaus ausgebildet sein. Weiter können sich, gesehen in der Stapelrichtung, die Flüssigkeitsbehälter 120, 120a, 120b mit blockförmigem Aufbau in der Form des sichtbaren Umrisses und in der Größe vom Kondensator 110, Verdampfer 130, Zwischen-Wärmeaustauscher 140 oder Unterkühlkondensator 150 unterscheiden.
Weiter kann sich zum Beispiel in der ersten bis neunten beispielhaften Ausführungsform jeder aus dem Kondensator 110, dem Verdampfer 130, dem Zwischen-Wärmeaustauscher 140 oder dem Unterkühlkondensator 150 in der Form des sichtbaren Umrisses und in der Größe, gesehen in der Stapelrichtung, voneinander unterscheiden.
Weiter ist zum Beispiel in der sechsten bis neunten beispielhaften Ausführungsform beschrieben, dass der Innendurchmesser und der Außendurchmesser der Rohrleitung 12 kleiner sind als die der Rohrleitung 11, aber die Rohrleitung 12 kann bei Innendurchmesser und Außendurchmesser gleich der Rohrleitung 11 sein.
Weiter brauchen zum Beispiel in der dritten, vierten und achten beispielhaften Ausführungsform die Rohrleitung, durch die das Kältemittel in den Kondensator 110 strömt, und die Rohrleitung, durch die das Kältemittel abgeleitet wird, nachdem es den Kondensator 110 und den Zwischen-Wärmeaustauscher 140 durchströmt hat, nicht als ein Doppelrohraufbau aus Außenrohr 31 und Innenrohr 32 ausgebildet zu sein.
Weiter ist zum Beispiel in der vierten und achten beispielhaften Ausführungsform ein Beispiel beschrieben, in dem das Außenrohr 81 und das Innenrohr 82 einstückig aufgebaut sind. Jedoch können sie einzeln aufgebaut sein, wie etwa die Rohrleitung 11 und die Rohrleitung 12, die in 13 bis 16 gezeigt sind.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die vorliegende Offenbarung ist bei in Fahrzeugen montierbaren Klimatisierungs- und Heizungseinrichtungen anwendbar.
Bezugszeichenliste

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 11, 12: Rohrleitung
10, 10a, 10b: Wärmepumpensystem
20: Entspannungsventil
30: Verdichter
31, 81: Außenrohr
32, 82: Innenrohr
100, 101, 102, 103, 104, 200, 202, 203, 204: Wärmeaustauschvorrichtung
110: Kondensator
111, 112, 113: Kondensatorplatte
120, 120a, 120b: Flüssigkeitsbehälter
121, 122: Flüssigkeitsbehälterplatte
130: Verdampfer
131: Verdampferplatte
140: Zwischen-Wärmeaustauscher
141: IHX-Platte
150: Unterkühlkondensator
151: Unterkühlkondensatorplatte

Claims

Wärmeaustauschvorrichtung, umfassend einen Plattenstapelabschnitt aus einer Vielzahl fortlaufend aufeinander gestapelter Platten, wobei der Plattenstapelabschnitt umfasst: einen Kondensator mit einem Aufbau, wo ein Kältemittelpfad, durch den ein Hochdruck-Kältemittel strömt, und ein Wärmeträgerpfad, durch den ein Wärmeträger strömt, der Wärme von dem Hochdruck-Kältemittel aufnimmt, zwischen einem Teil der Vielzahl von Platten aufeinander gestapelt sind; und einen Bausteinabschnitt mit einem Aufbau, wo das Kältemittel, das den Kondensator durchströmt hat, zwischen einem Teil der Vielzahl von Platten oder durch einen Teil der Platten strömt, wobei in dem Kondensator Öffnungen, die jeweils in der Vielzahl von Platten ausgebildet sind, einen Strömungspfad bilden, durch den das Kältemittel strömt, innerhalb des Strömungspfades eine erste Rohrleitung mit einem kleineren Außendurchmesser als ein Durchmesser jeder der Öffnungen angeordnet ist, und die erste Rohrleitung so angeordnet ist, dass das Kältemittel, das in den Kondensator geströmt ist, im Strömungspfad, aber außerhalb der ersten Rohrleitung strömt, und das Kältemittel, das den Bausteinabschnitt durchströmt hat, in der ersten Rohrleitung strömt.
Wärmeaustauschvorrichtung nach Anspruch 1, weiter umfassend eine zweite Rohrleitung, die das Hochdruck-Kältemittel in den Kondensator führt, wobei die erste Rohrleitung und die zweite Rohrleitung einstückig vorgesehen sind.
Wärmeaustauschvorrichtung nach Anspruch 1, weiter umfassend eine zweite Rohrleitung, die das Hochdruck-Kältemittel in den Kondensator führt, wobei die erste Rohrleitung und die zweite Rohrleitung unabhängig vorgesehen sind.
Wärmeaustauschvorrichtung nach einem der Ansprüche von Anspruch 1 bis Anspruch 3, wobei der Bausteinabschnitt mindestens einen Flüssigkeitsbehälter enthält, der das Hochdruck-Kältemittel zwischen einem Teil der Vielzahl von Platten oder durch einen Teil der Platten speichert.
Wärmeaustauschvorrichtung nach einem der Ansprüche von Anspruch 1 bis Anspruch 4, wobei der Bausteinabschnitt einen Zwischen-Wärmeaustauscher mit einem Aufbau enthält, wo ein Strömungspfad, durch den das Hochdruckkältemittel strömt, und ein Strömungspfad, durch den ein Niederdruckkältemittel strömt, zwischen einem Teil der Vielzahl von Platten aufeinander gestapelt sind.
Wärmeaustauschvorrichtung nach einem der Ansprüche von Anspruch 1 bis Anspruch 5, wobei der Bausteinabschnitt einen Unterkühlkondensator mit einem Aufbau enthält, wo ein Strömungspfad, durch den das Hochdruckkältemittel strömt, und ein Strömungspfad, durch den ein Wärmeträger strömt, der weiter Wärme von dem Hochdruckkältemittel aufnimmt, zwischen einem Teil der Vielzahl von Platten aufeinander gestapelt sind.
Wärmeaustauschvorrichtung nach einem der Ansprüche von Anspruch 1 bis Anspruch 6, wobei der Bausteinabschnitt einen Verdampfer mit einem Aufbau enthält, wo ein Strömungspfad, durch den ein Niederdruckkältemittel strömt, und ein Strömungspfad, durch den ein Wärmeträger strömt, der das Niederdruckkältemittel mit Wärme versieht, zwischen einem Teil der Vielzahl von Platten aufeinander gestapelt sind.
Wärmeaustauschvorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Bausteinabschnitt einen Zwischen-Wärmeaustauscher enthält, der einen Wärmeaustausch zwischen dem Hochdruck-Kältemittel, das den Kondensator durchströmt hat, und dem Niederdruck-Kältemittel durchführt, das den Verdampfer durchströmt hat, in dem Verdampfer ein Strömungspfad, durch den das Kältemittel strömt, durch Öffnungen gebildet ist, die jeweils in der Vielzahl von Platten angeordnet sind, innerhalb des Strömungspfades eine dritte Rohrleitung mit einem kleineren Außendurchmesser als ein Durchmesser jeder der Öffnungen angeordnet ist, und die dritte Rohrleitung so angeordnet ist, dass das Kältemittel, das in den Verdampfer geströmt ist, in dem Strömungspfad, aber außerhalb der dritten Rohrleitung strömt, und das Kältemittel, das den Zwischen-Wärmeaustauscher durchströmt hat, in der dritten Rohrleitung strömt.
Wärmeaustauschvorrichtung nach Anspruch 8, weiter umfassend eine vierte Rohrleitung, die das Niederdruck-Kältemittel in den Verdampfer führt, wobei die dritte Rohrleitung und die vierte Rohrleitung einstückig vorgesehen sind.
Wärmeaustauschvorrichtung nach Anspruch 8, weiter umfassend eine vierte Rohrleitung, die das Niederdruck-Kältemittel in den Verdampfer führt, wobei die dritte Rohrleitung und die vierte Rohrleitung einzeln vorgesehen sind.