EP3882556B1 - Échangeur thermique à plaque, dispositif de pompe thermique et système d'alimentation en eau chaude de refroidissement/chauffage à pompe thermique - Google Patents
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Definitions
- the first fluid is water or brine, for example.
- the second fluid is, for example, refrigerant such as R410A, R32, R290, or HFO mix or CO 2 .
- the first fluid is indicated by a solid arrow
- the second fluid is indicated by a dotted arrow.
- a method by which the fluids flow indicates a counter-current flow configuration in which the first fluid and the second fluid flow in directions opposite to each other, the present invention is not limited to this flow method.
- the method by which the fluids flow may be a co-current flow configuration in which the first fluid and the second fluid flow in an identical direction.
- inflow pipes and the outflow pipes are identical in dimension, this does not imply any limitation, and the inflow pipes and the outflow pipes do not need to be identical in dimension.
- the inner fin 4 has a height 11 (see FIG. 5 ) that is equal to a flow passage height of the first flow passage 6, and is in contact with the flat portion 30 of the first heat transfer plate 1 and the flat portion 30 of the second heat transfer plate 2. The points of contact may be joined, for example, by brazing or may not be joined.
- the inner fin 5 has a height l2 (see FIG. 5 ) that is equal to a flow passage height of the second flow passage 7, and is in contact with the flat portion 30 of the first heat transfer plate 1 and the flat portion 30 of the second heat transfer plate 2.
- the height l1 of the inner fin 4 is greater than the height l2 of the inner fin 5, in this example, those heights may be equal to each other, or this relationship may be inverted.
- the first heat transfer plate 1 has a second projecting portion 23 provided downstream of an edge of the inner fin 4 through which the fluid flows out.
- the second projecting portion 23 is provided in a location at a length of the first heat transfer plate 1 in the first direction from the first projecting portions 22.
- the second projecting portion 23 includes a projecting portion projecting from the flat portion 30 of the first heat transfer plate 1 toward the first flow passage 6, and is formed by press working.
- the second projecting portion 23 may be located off the central part of the first heat transfer plate 1 in the second direction as shown in FIG. 2 or may be located in the central part, and is not limited to any particular location in the second direction.
- the inner fin 4 has a shape of asperities in fine cycles. Spacings between two vertical walls 32 of the inner fin 4 that are adjacent to each other in the second direction are the same across the second direction. Moreover, in order that positioning of the inner fin 4 can be performed with an end of the inner fin 4 in the first direction surely in contact with the first projecting portions 22, it is desirable that as shown in FIG. 7 , the width ⁇ of each of the first projecting portions 22 be twice or more as great as the distance ⁇ between two adjacent vertical walls 32 of the inner fin 4. Making the width ⁇ of each of the first projecting portions 22 twice or more as great as the distance ⁇ between the two vertical walls 32 means that the width ⁇ of each of the first projecting portions 22 is greater than or equal to one cycle of asperities of the inner fin 4.
- an increase in the width ⁇ of each of the first projecting portions 22 leads to an increase in ease of positioning of the inner fin 4 but results in the formation of a portion in the inner fin 4 into which the fluid hardly flows.
- a simple corrugated plate that is, a fin configured such that a fluid flows only in one direction may result in the formation of a corrugated portion where insufficient inflow occurs.
- a fin such as an offset fin, configured such that a fluid both flows in a mainstream direction (indicated by an arrow in FIG. 2 ) and moderately flows in a direction of flow that intersects the mainstream direction.
- imbalances of the fluids can be better rectified than in a case where they are not provided. This can result in improvement in performance of the plate-type heat exchanger 100.
- the first heat transfer plate 1 and the second heat transfer plate 2 of the modification shown in FIGS. 12 and 13 each include two plates partially joined to each other.
- the first heat transfer plate 1 includes plates 1a and 1b partially joined to each other.
- the second heat transfer plate 2 includes plates 2a and 2b partially joined to each other.
- black portions 29 between plates indicate junctions.
- Embodiment 3 differs from Embodiment 2, and omits to describe components of Embodiment 3 that are similar to those of Embodiment 2.
- a heat-pump-type cooling and heating hot-water supply system 300 includes a heat pump device 65 and a heat medium circuit 70, and the heat pump device 65 includes a refrigerant circuit 60.
- the refrigerant circuit 60 includes a compressor 61, a heat exchanger 62, a decompression device 63, and a heat exchanger being connected in sequence by pipes, and the decompression device 63 is formed of, for example, by an expansion valve or a capillary tube.
- the heat medium circuit 70 includes the heat exchanger 62, a cooling and heating hot-water supply device 71, and a pump 72 being connected in sequence by pipes, and the pump 72 circulates a heat medium.
- the compressor 61, the heat exchanger 62, the decompression device 63, and the heat exchanger 64 are housed in a housing of the heat pump device 65.
- the heat exchanger 62 is the plate-type heat exchanger 100 described above in Embodiments 1 to 4, and carries out a heat exchange between refrigerant flowing through the refrigerant circuit 60 and the heat medium flowing through the heat medium circuit 70.
- the heat medium that is used in the heat medium circuit 70 may be a fluid, such as water, ethylene glycol, propylene glycol, or a mixture thereof, that is capable of exchanging heat with the refrigerant of the refrigerant circuit 60.
- the heat exchanger 62 is used as a condenser, and in the case of cooling, the heat exchanger 62 is used as an evaporator.
- Arrows shown in FIG. 26 indicate directions of flow of the refrigerant in the case of heating and hot-water supply, and in the case of cooling, the refrigerant flows in opposite directions (not illustrated).
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Claims (18)
- Échangeur de chaleur du type à plaques (100) comprenant :- une pluralité de plaques de transfert de chaleur empilées les unes au-dessus des autres ;- un passage d'écoulement, formé par chaque espace entre la pluralité de plaques de transfert de chaleur, à travers lequel un fluide s'écoule dans une première direction ; et- une ailette intérieure (4, 5) disposée dans le passage d'écoulement ; caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur du type à plaques (100) comprend en outre :- une première portion en projection (22) prévue sur un côté d'écoulement entrant de chacune des plaques de transfert de chaleur et configurée pour empêcher le fluide de s'écouler dans des intervalles (25) entre les deux extrémités de l'ailette intérieure (4, 5) dans une seconde direction et les deux extrémités de la plaque de transfert de chaleur dans la seconde direction ; et- une seconde portion en projection (23) formée sur un côté d'écoulement sortant de chacune des plaques de transfert de chaleur et configurée pour effectuer un positionnement de placement de l'ailette intérieure (4, 5) dans la plaque de transfert de chaleur,- la première direction étant une direction d'écoulement du fluide à travers le passage d'écoulement,- la seconde direction étant une direction orthogonale à la première direction, et- l'ailette intérieure (4, 5) étant disposée entre la première portion en projection (22) et la seconde portion en projection (23).
- Échangeur de chaleur du type à plaques (100) selon la revendication 1,dans lequel l'ailette intérieure (4, 5) inclut une ailette en décalage ayant une portion ondulée formée dans une forme ondulée par un couplage en alternance, dans la seconde direction, de parois verticales orientées perpendiculairement à la plaque de transfert de chaleur et de parois horizontales orientées parallèlement à la plaque de transfert de chaleur, etdans lequel une largeur de la première portion en projection (22) dans la seconde direction est deux fois ou plus et cinq fois ou moins aussi grande qu'une distance entre deux parois adjacentes des parois verticales de l'ailette intérieure (4, 5).
- Échangeur de chaleur du type à plaques (100) selon la revendication 2,
dans lequel une largeur de la seconde portion en projection (23) dans la seconde direction est deux fois ou plus et cinq fois ou moins aussi grande que la distance entre les deux parois verticales adjacentes de l'ailette intérieure (4, 5). - Échangeur de chaleur du type à plaques (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,
dans lequel la seconde portion en projection (23) inclut des secondes portions en projection prévues aux deux extrémités du côté d'écoulement sortant de la plaque de transfert de chaleur dans la seconde direction. - Échangeur de chaleur du type à plaques (100) selon la revendication 1 ou 2,
dans lequel la première portion en projection (22) et la seconde portion en projection (23) sont prévues pour se projeter vers le passage d'écoulement depuis l'une de deux des plaques de transfert de chaleur formant le passage d'écoulement. - Échangeur de chaleur du type à plaques (100) selon la revendication 5,
dans lequel la première portion en projection (22) et la seconde portion en projection (23) sont jointes à une autre des deux plaques de transfert de chaleur formant le passage d'écoulement. - Échangeur de chaleur du type à plaques (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6,dans lequel le passage d'écoulement inclut un premier passage d'écoulement (6) et un second passage d'écoulement (7) formés en alternance dans une direction d'empilement des plaques de transfert de chaleur, etdans lequel la première portion en projection (22) et la seconde portion en projection (23) incluent une première portion en projection et une seconde portion en projection prévues dans le premier passage d'écoulement (6) et une première portion en projection et une seconde portion en projection prévues dans le second passage d'écoulement (7).
- Échangeur de chaleur du type à plaques (100) selon la revendication 7,dans lequel la direction d'écoulement du fluide à travers le premier passage d'écoulement (6) et la direction d'écoulement du fluide à travers le second passage d'écoulement (7) sont opposées l'une à l'autre, etdans lequel la première portion en projection du premier passage d'écoulement (6) et la seconde portion en projection (7) du second passage d'écoulement sont identiques en forme l'une à l'autre et sont en contact avec l'autre avec un chevauchement dans un emplacement dans la seconde direction dans une direction transversale perpendiculaire à la direction d'empilement.
- Échangeur de chaleur du type à plaques (100) selon la revendication 7,dans lequel la direction d'écoulement du fluide à travers le premier passage d'écoulement (6) et la direction d'écoulement du fluide à travers le second passage d'écoulement (7) sont opposées l'une à l'autre, etdans lequel la seconde portion en projection (23) du premier passage d'écoulement (6) et la première portion en projection (22) du second passage d'écoulement (7) sont identiques en forme l'une à l'autre et sont en contact l'une avec l'autre avec un chevauchement dans un emplacement dans la seconde direction dans une section transversale perpendiculaire à la direction d'empilement.
- Échangeur de chaleur du type à plaques (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9,dans lequel chacune des plaques de transfert de chaleur a une portion plate (30) sur laquelle l'ailette intérieure (4, 5) est disposée,dans lequel la première portion en projection (22) inclut des premières portions en projection prévues aux deux extrémités de la portion plate (30) dans la seconde direction et à l'intérieur d'une zone entourée par une première ligne représentant un bord d'écoulement entrant des deux bords de l'ailette intérieure (4, 5) dans la première direction, deux deuxièmes lignes représentant les deux bords de la portion plate (30) dans la seconde direction, et deux arcs circulaires (28) aux deux extrémités de la portion plate (30) dans la seconde direction,dans lequel chacun des deux arcs circulaires (28) est un arc circulaire avec un rayon R centré au niveau d'un point d'intersection de la première ligne et d'une ligne correspondante des deuxièmes lignes, etdans lequel le rayon R est trois fois aussi grand qu'une hauteur de passage d'écoulement du passage d'écoulement.
- Échangeur de chaleur du type à plaques (100) selon la revendication 10,dans lequel la seconde portion en projection (23) inclut des secondes portions en projection prévues aux deux extrémités de la portion plate (30) dans la seconde direction et à l'intérieur d'une zone entourée par une troisième ligne représentant un bord d'écoulement sortant des deux bords de l'ailette intérieure (4, 5) dans la première direction, les deux deuxièmes lignes, et deux arcs circulaires (28) aux deux extrémités de la portion plate (30) dans la seconde direction,dans lequel chacun des deux arcs circulaires (28) est un arc circulaire avec un rayon R centré au niveau d'un point d'intersection de la troisième ligne et d'une ligne correspondante des deuxièmes lignes, etdans lequel le rayon R est trois fois aussi grand qu'une hauteur de passage d'écoulement du passage d'écoulement.
- Échangeur de chaleur du type à plaques (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7,dans lequel l'une de deux des plaques de transfert de chaleur formant le passage d'écoulement est dotée de la seconde portion en projection (23) et de la première portion en projection (22) se projetant vers le passage d'écoulement,dans lequel une autre des deux plaques de transfert de chaleur a une première portion enfoncée (40) et une seconde portion enfoncée (41) situées à l'opposé de la première portion en projection et de la seconde portion en projection, enfoncées vers le passage d'écoulement, et formées en contact avec la seconde portion en projection (23) et la première portion en projection (22).
- Échangeur de chaleur du type à plaques (100) selon la revendication 12,
dans lequel des points de contact entre la première portion en projection (22) de l'une des plaques de transfert de chaleur et la seconde portion enfoncée (41) de l'autre des plaques de transfert de chaleur et des points de contact entre la seconde portion en projection (23) de l'une des plaques de transfert de chaleur et la première portion enfoncée (40) de l'autre des plaques de transfert de chaleur sont j oints. - Échangeur de chaleur du type à plaques (100) selon la revendication 12 ou 13, dans lequel le passage d'écoulement inclut un premier passage d'écoulement (6) et un second passage d'écoulement (7) formés en alternance dans une direction d'empilement des plaques de transfert de chaleur, la direction d'écoulement du fluide à travers le premier passage d'écoulement (6) et la direction d'écoulement du fluide à travers le second passage d'écoulement (7) sont opposées l'une à l'autre, dans lequel la première portion en projection (22) de l'une des plaques de transfert de chaleur et la seconde portion en projection (23) de l'autre des plaques de transfert de chaleur sont différentes en forme l'une de l'autre, et sont différentes en emplacement dans la seconde direction dans une section transversale perpendiculaire à la direction d'empilement.
- Échangeur de chaleur du type à plaques (100) selon la revendication 12 ou 13, dans lequel le passage d'écoulement inclut un premier passage d'écoulement (6) et un second passage d'écoulement (7) formés en alternance dans une direction d'empilement des plaques de transfert de chaleur, la direction d'écoulement du fluide à travers le premier passage d'écoulement (6) et la direction d'écoulement du fluide à travers le second passage d'écoulement (7) sont opposées l'une à l'autre, dans lequel la seconde portion en projection (23) de l'une des plaques de transfert de chaleur et la première portion en projection (22) de l'autre des plaques de transfert de chaleur sont différentes en forme l'une de l'autre, et sont différentes en emplacement dans la seconde direction dans une section transversale perpendiculaire à la direction d'empilement.
- Échangeur de chaleur du type à plaques (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 15,
dans lequel chacune des plaques de transfert de chaleur inclut deux plaques jointes partiellement l'une à l'autre. - Échangeur de chaleur du type à plaques (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 16,dans lequel chacune des plaques de transfert de chaleur a des portions de collecteur formées aux deux extrémités de celles-ci dans la première direction, etdans lequel chacune des portions de collecteur (24) a une structure en projection et enfoncée (52) formée pour entraîner une amélioration en résistance.
- Échangeur de chaleur du type à plaques (100) selon la revendication 17,dans lequel la structure en projection et enfoncée (52) a une pluralité de portions enfoncées circulaires prévues dans l'une de deux des plaques de transfert de chaleur formant le passage d'écoulement et une pluralité de portions en projection circulaires (51) prévues dans une autre des deux plaques de transfert de chaleur pour faire face à la pluralité de portions enfoncées (50),dans lequel la structure en projection et enfoncée (52) n'est pas formée au moins dans des zones s'étendant sur une distance δ depuis les deux extrémités de l'ailette intérieure (4, 5) dans la première direction, etdans lequel la distance δ est égale ou supérieure à un diamètre équivalent d'une forme de section transversale obtenue en coupant une jonction entre la portion enfoncée et la portion en projection le long d'une surface perpendiculaire à la première direction à travers un centre de la jonction.
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