JP2013155983A - Plate-type heat exchanger and water heating system including the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の伝熱プレートを用いて熱交換対象流体の流路を形成した構成を有し、たとえば給湯用途に利用される温水を生成するといった用途に用いられるプレート式熱交換器、およびこれを備えた給湯装置などの温水装置に関する。 The present invention has a configuration in which a flow path of a fluid to be heat exchanged is formed using a plurality of heat transfer plates, for example, a plate heat exchanger used for an application such as generating hot water used for hot water supply, and The present invention relates to a hot water apparatus such as a hot water supply apparatus provided with this.
プレート式熱交換器は、複数の伝熱プレートをこれらの厚み方向に積層し、互いに隣り合う一対の伝熱プレートの相互間を、熱交換対象流体が流通する偏平状の流路としている。このような熱交換器では、一対の伝熱プレートの一端側には、前記流体の流入用開口部が設けられ、かつ他端側には、前記流路を進行してきた流体の流出用開口部が設けられるが、これら流体流入用および流出用の開口部は、一対の伝熱プレートが積層する方向を向いて開口するように設けられるのが通例である(たとえば、特許文献1〜3を参照)。流体流入用および流出用の開口部を、そのような向きに設ければ、複数対の伝熱プレートを積層させることにより、流路を複数段に設ける場合に、流体流入用および流出用の開口部どうしを対面させて、複数段の流路を容易に連通させることができるといった利点が得られる。 In the plate heat exchanger, a plurality of heat transfer plates are stacked in the thickness direction, and a flat flow path through which a heat exchange target fluid flows is formed between a pair of adjacent heat transfer plates. In such a heat exchanger, the fluid inflow opening is provided at one end of the pair of heat transfer plates, and the fluid outflow opening that has traveled through the flow path is provided at the other end. However, these fluid inflow and outflow openings are usually provided so as to open in the direction in which the pair of heat transfer plates are stacked (see, for example, Patent Documents 1 to 3). ). If the fluid inflow and outflow openings are provided in such a direction, the fluid inflow and outflow openings are provided when a plurality of channels are provided by stacking a plurality of pairs of heat transfer plates. There is an advantage that the plurality of stages of channels can be easily communicated with each other by facing each other.
しかしながら、従来においては、次に述べるように、改善すべき余地があった。 However, in the past, there was room for improvement as described below.
プレート式熱交換器は、他のタイプの熱交換器と同様に、圧力損失が低いことが要望される。このような要望は、プレート式熱交換器を、たとえば床暖房などの暖房用湯水の加熱用途に用いる場合にはとくに大きい。暖房用の湯水回路は、流路長が相当に長く、湯水回路自体の圧力損失が大きいために、このことに加えて、プレート式熱交換器の圧力損失も大きい場合には、暖房用ポンプの負荷がかなり大きくなり、消費電力が多くなるなどの多くの不利を招くからである。 Plate heat exchangers, like other types of heat exchangers, are desired to have a low pressure loss. Such a demand is particularly great when the plate heat exchanger is used for heating hot water such as floor heating. Since the hot water circuit for heating is considerably long and the pressure loss of the hot water circuit itself is large, in addition to this, if the pressure loss of the plate heat exchanger is also large, the heating pump This is because the load becomes considerably large and causes many disadvantages such as an increase in power consumption.
これに対し、従来のプレート式熱交換器では、次のような現象を生じていた。すなわち、一対の伝熱プレートによって形成されている流路は偏平状であり、前記流路を流体が流れる方向は、各伝熱プレートの面方向である。この方向と、流体流出用の開口部の向き(流体が流路から流出する方向)とは直交している。このため、流路を流れる流体が流体流出用の開口部の対面領域に到達したとしても、この流体の多くは前記開口部の対面領域を通過して、さらに下流側へ流れる。このような流れは、前記開口部の対面領域よりも下流側の領域に渦流を生じさせる要因となる。また、このような渦流は、流体流出用の開口部の対面領域に影響を及ぼし、流体が前記開口部を通過する際の大きな抵抗を生じさせる。
このような現象は、プレート式熱交換器の圧力損失を大きくする1つの要因となる。したがって、このようなことを適切に解消することが望まれる。
On the other hand, in the conventional plate type heat exchanger, the following phenomenon has occurred. That is, the flow path formed by the pair of heat transfer plates is flat, and the direction in which the fluid flows through the flow paths is the surface direction of each heat transfer plate. This direction is orthogonal to the direction of the fluid outflow opening (the direction in which the fluid flows out of the flow path). For this reason, even if the fluid flowing through the flow path reaches the facing region of the fluid outflow opening, most of the fluid passes through the facing region of the opening and flows further downstream. Such a flow becomes a factor causing a vortex in a region downstream of the facing region of the opening. In addition, such a vortex affects the facing area of the fluid outlet opening, and causes a large resistance when the fluid passes through the opening.
Such a phenomenon is one factor that increases the pressure loss of the plate heat exchanger. Therefore, it is desirable to appropriately eliminate such a situation.
なお、特許文献3には、伝熱プレートにバーリング加工を施すことが記載されているが、このバーリング加工部分は、複数の伝熱プレートを接続する際の位置決めなどの役割を果たすものに過ぎない。したがって、特許文献3に記載された技術内容によっては、前記した渦流を抑制し、圧力損失を低下させるという効果は期待できない。
In addition, although
本発明は、前記したような事情のもとで考え出されたものであり、簡易な手段によって圧力損失を従来よりも少なくすることが可能なプレート式熱交換器、およびこれを備えた温水装置を提供することを、その課題としている。 The present invention has been conceived under the circumstances as described above, and a plate-type heat exchanger capable of reducing pressure loss by a simple means compared to the prior art, and a hot water apparatus provided with the same The challenge is to provide
上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。 In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means.
本発明の第1の側面により提供されるプレート式熱交換器は、複数の伝熱プレートがこれらの厚み方向に積層され、かつ前記複数の伝熱プレートのうち、互いに隣接する少なくとも一対の伝熱プレートの相互間には、熱交換対象の流体を流通させるための偏平状の流路が形成されており、前記一対の伝熱プレートの一端側には、前記流体の流入用開口部が設けられ、かつ他端側には、前記流入用開口部側から前記流路を通過してきた流体の流出用開口部が設けられており、前記流出用開口部は、前記一対の伝熱プレートの積層方向を向いて開口している、プレート式熱交換器であって、前記流路のうち、前記流出用開口部に対向する領域の流体流れ方向下流側には、前記領域に到達した流体が前記領域を通過してその下流側にさらに進行することを抑制可能な流れ規制部が設けられていることを特徴としている。 The plate-type heat exchanger provided by the first aspect of the present invention includes a plurality of heat transfer plates stacked in the thickness direction, and at least a pair of heat transfer plates adjacent to each other among the plurality of heat transfer plates. Between the plates, there is formed a flat channel for circulating the fluid to be heat exchanged, and the fluid inflow opening is provided at one end of the pair of heat transfer plates. The other end side is provided with an outflow opening for the fluid that has passed through the flow path from the inflow opening side, and the outflow opening is in the stacking direction of the pair of heat transfer plates. A plate-type heat exchanger that opens toward the fluid, and the fluid that has reached the region is downstream of the region facing the outflow opening in the fluid flow direction. And go further downstream It is characterized in that the flow restricting portion capable suppression is provided and.
このような構成によれば、熱交換対象の流体が流路内を流れて、流出用開口部に対向する領域に到達した場合に、この流体の多くが前記領域よりもさらに下流側に進行することが流れ規制部によって抑制される。既述したように、偏平な流路を流れる流体の多くが、流出用開口部に対向する領域よりも下流側に流れたのでは、この下流領域に渦流が発生し、かつこれが流出用開口部にも及ぶことに起因して、流体が前記開口部を通過する際の大きな抵抗となる現象を招くが、本発明によれば、そのような現象を適切に抑制することができる。その結果、従来よりも圧力損失を少なくすることができる。このことは、たとえばプレート式熱交換器に流体を供給するポンプの負荷を小さくし、その消費電力を抑制するといった利点をもたらす。 According to such a configuration, when the fluid subject to heat exchange flows in the flow path and reaches the region facing the outflow opening, most of the fluid proceeds further downstream than the region. This is suppressed by the flow restricting unit. As described above, when most of the fluid flowing through the flat flow channel flows downstream from the region facing the outflow opening, a vortex is generated in the downstream region, and this is the outflow opening. However, according to the present invention, it is possible to appropriately suppress such a phenomenon. As a result, the pressure loss can be reduced as compared with the prior art. This brings about an advantage that, for example, the load of the pump that supplies fluid to the plate heat exchanger is reduced, and the power consumption thereof is suppressed.
本発明において、好ましくは、前記一対の伝熱プレートは、前記流出用開口部が設けられている第1の伝熱プレートと、前記流出用開口部に対向する追加の開口部が設けられている第2の伝熱プレートであり、前記流出用開口部および前記追加の開口部の一方または双方は、バーリング加工穴とされ、このバーリング加工穴とされた開口部の周縁のうち、流体流れ方向下流側の位置には、前記流路内に向けて突出した非筒状のバーリング部が設けられており、このバーリング部が、前記流れ規制部を構成している。 In the present invention, preferably, the pair of heat transfer plates are provided with a first heat transfer plate provided with the outflow opening and an additional opening facing the outflow opening. One or both of the second heat transfer plate and the outflow opening and the additional opening are burring holes, and downstream of the peripheral edge of the opening as the burring hole in the fluid flow direction. A non-cylindrical burring part protruding toward the inside of the flow path is provided at the side position, and this burring part constitutes the flow restricting part.
このような構成によれば、伝熱プレートに所定の開口部を設ける場合に、この開口部をバーリング加工穴とすることによって、流れ規制部を容易かつ適切に形成することができる。したがって、製造コストを廉価にするのに好適である。 According to such a structure, when providing a predetermined opening part in a heat exchanger plate, a flow control part can be formed easily and appropriately by using this opening part as a burring hole. Therefore, it is suitable for reducing the manufacturing cost.
本発明において、好ましくは、前記流出用開口部および前記追加の開口部の双方がバーリング加工穴とされ、前記流出用開口部のバーリング部と前記追加の開口部のバーリング部とのそれぞれの一部は、前記一対の伝熱プレートが積層する方向においてオーバラップしている。 In the present invention, preferably, both the outflow opening and the additional opening are burring holes, and a part of each of the burring portion of the outflow opening and the burring portion of the additional opening. Are overlapped in the direction in which the pair of heat transfer plates are stacked.
このような構成によれば、伝熱プレートの積層方向において、前記した2つのバーリング部どうしの間に大きな隙間(流体が通過し得る隙間)が生じないようにし、流体の流れを的確に規制する上で有利となる。また、バーリング部の強度を高める観点からすると、前記した2つのバーリング部どうしをロウ付けすることが好ましいものの、前記したよう
に2つのバーリング部がオーバラップした構成であれば、それらを適切にロウ付けすることも容易化される。
According to such a configuration, in the stacking direction of the heat transfer plates, a large gap (a gap through which the fluid can pass) is not generated between the two burring portions, and the fluid flow is accurately regulated. This is advantageous. From the viewpoint of increasing the strength of the burring portion, it is preferable to braze the two burring portions, but if the two burring portions are overlapped as described above, they are appropriately brazed. It is also easy to attach.
本発明の第2の側面により提供される温水装置は、湯水加熱用の熱交換器を備えている、温水装置であって、前記熱交換器として、本発明の第1の側面により提供されるプレート式熱交換器が用いられていることを特徴としている。 The hot water apparatus provided by the second aspect of the present invention is a hot water apparatus provided with a heat exchanger for heating hot water, and is provided as the heat exchanger by the first aspect of the present invention. A plate heat exchanger is used.
このような構成によれば、本発明の第1の側面により提供されるプレート式熱交換器について述べたのと同様な効果が得られる。 According to such a configuration, the same effect as described for the plate heat exchanger provided by the first aspect of the present invention can be obtained.
本発明において、好ましくは、前記プレート式熱交換器は、前記複数の伝熱プレートの相互間に、第1および第2の流路が交互に形成され、かつ第1の流路には、加熱対象の湯水が供給される一方、前記第2の流路には、ヒートポンプの冷媒が供給されて、これら冷媒と湯水との間で熱交換が可能とされており、前記第1および第2の流路のうち、少なくとも第1の流路は、前記流れ規制部を備えた流路とされている。 In the present invention, preferably, in the plate heat exchanger, the first and second flow paths are alternately formed between the plurality of heat transfer plates, and the first flow path is heated. While the target hot water is supplied, the second flow path is supplied with a refrigerant of a heat pump so that heat can be exchanged between the refrigerant and the hot water. Among the flow paths, at least the first flow path is a flow path provided with the flow restricting portion.
このような構成によれば、少なくとも第1の流路の圧力損失を少なくする効果が得られ、第1の流路に湯水を供給するポンプの省電力化などを図ることができる。温水装置が、たとえば暖房用の温水供給装置として構成される場合には、暖房用の湯水回路自体が大きな圧力損失を生じさせるために、プレート式熱交換器における圧力損失を少なくすることがより強く要望されるが、前記した構成は、そのような場合に最適である。 According to such a configuration, an effect of reducing at least the pressure loss of the first flow path can be obtained, and power saving of the pump that supplies hot water to the first flow path can be achieved. When the hot water device is configured as, for example, a hot water supply device for heating, it is stronger to reduce the pressure loss in the plate heat exchanger because the heating hot water circuit itself causes a large pressure loss. Although desired, the configuration described above is optimal in such cases.
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。 Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description of embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
図1に示す温水装置WHは、暖房用のヒートポンプ式温水装置であり、ヒートポンプユ
ニットU1、および熱交換ユニットU2を備えている。
The hot water device WH shown in FIG. 1 is a heat pump type hot water device for heating, and includes a heat pump unit U1 and a heat exchange unit U2.
熱交換ユニットU2は、本発明が適用されたプレート式熱交換器HE(以下、「熱交換器HE」と適宜略称する)を備えており、この熱交換器HEには、たとえば床暖房端末部9が接続される。熱交換ユニットU2は、熱交換器HEと床暖房端末部9とを結ぶ湯水回路10の湯水を循環させるためのポンプP1、および膨張タンク11をさらに備えている。
The heat exchange unit U2 includes a plate heat exchanger HE to which the present invention is applied (hereinafter, abbreviated as “heat exchanger HE” as appropriate). The heat exchanger HE includes, for example, a floor heating terminal unit. 9 is connected. The heat exchange unit U2 further includes a pump P1 for circulating hot water in a
ヒートポンプユニットU1は、熱交換ユニットU2の熱交換器HEを凝縮器として利用することによりヒートポンプを構成するものである。このヒートポンプは、ファン21aが付属して設けられた蒸発器21、圧縮器22、熱交換器HE(凝縮器)、および膨張弁23を結ぶ冷媒回路20において冷媒を循環させるように構成されている。
The heat pump unit U1 constitutes a heat pump by using the heat exchanger HE of the heat exchange unit U2 as a condenser. This heat pump is configured to circulate refrigerant in a
次に、熱交換器HEの詳細について説明する。 Next, details of the heat exchanger HE will be described.
熱交換器HEは、前記した暖房用の湯水および冷媒の2種類の流体間で熱交換を行なわせて、湯水加熱を可能とするものであるが、後述する所定の流れ規制部7を備えている点に特徴がある。熱交換器HEのそれ以外の基本的な構成自体は、特許文献1,2などに記載された従来既知のものと同様である。したがって、この点については簡略する。
The heat exchanger HE allows the hot water to be heated by exchanging heat between the two types of fluids, ie, the heating hot water and the refrigerant. The heat exchanger HE includes a predetermined
図2および図3に示すように、熱交換器HEは、天板4、複数の第1および第2の伝熱プレート3A,3B、エンドプレート50、および底板51を具備している。これらは、いずれもステンレス製などの金属板をプレス加工して形成され、その平面視形状は、略矩形状である。また、これらの部材は、厚み方向(本実施形態では、上下方向)に積層され、かつロウ付けなどの手段を用いて接合されている。図2によく表われているように、天板4には、加熱対象となる湯水の流入口41ならびに流出口42、および冷媒の流入口43および流出口44が設けられている。これらの部分には、湯水用および冷媒用の配管接続がなされるが、そのための手段として、天板4には配管接続用の部材(図示略)が適宜取り付けられる。エンドプレート50は、第1および第2の伝熱プレート3A,3Bのうち、最下層に位置する伝熱プレートに設けられている後述の開口部31〜34を塞ぐためのものである。底板51は、熱交換器HEの強度アップに役立つ。
As shown in FIGS. 2 and 3, the heat exchanger HE includes a
複数の第1および第2の伝熱プレート3A,3Bは、1つずつ交互に積層されており、これらによって湯水用の流路6Aと冷媒用の流路6Bとが上下方向において交互に形成されている。湯水用の流路6Aは、第2の伝熱プレート3Bの上側(第1の伝熱プレート3Aの下側)であり、冷媒用の流路6Bは、第2の伝熱プレート3Bの下側(第1の伝熱プレート3Aの上側)である。
The plurality of first and second
第1および第2の伝熱プレート3A,3Bの両端部近傍には、4つの開口部31〜34が形成されている。これらの開口部31〜34は、第1および第2の伝熱プレート3A,3Bの積層方向を向いて開口したたとえば円形の貫通穴である。天板4の流入口41に供給された湯水は、開口部31を下向きに通過しつつ、その一部は湯水用の複数の流路6Aのそれぞれに進行していき、各流路6Aを流通した湯水は、開口部32を上向きに通過して流出口42に到る。一方、流入口43に供給された冷媒は、開口部33を下向きに通過しつつ、その一部は冷媒用の複数の流路6Bのそれぞれに進行していき、各流路6Bを流通した湯水は、開口部34を上向きに通過して流出口44に到る。このような経路で湯水および冷媒が流通すると、これらの間では第1および第2の伝熱プレート3A,3Bを介した熱伝達(熱交換)がなされる。
Four
図3には、湯水用の流路6Aが示されている(図3は、熱交換器HEの開口部31,3
2の位置での断面図である)。1つの流路6Aを構成する伝熱プレートの最小組み合わせ単位は、一対の第1および第2の伝熱プレート3A,3Bである。このような最小組み合わせ単位である一対の第1および第2の伝熱プレート3A,3Bにおいては、流路6Aに湯水を流入および流出させる開口部は、第1の伝熱プレート3Aの開口部31(31a),32(32a)である。したがって、開口部31aは、本発明でいう流体の「流入用開口部」の一例に相当し、開口部32aは、本発明でいう流体の「流出用開口部」の一例に相当する。開口部32aには、第2の伝熱プレート3Bの開口部32(32b)が対向しており、この開口部32bは、本発明でいう「追加の開口部」の一例に相当する。
FIG. 3 shows a
2 is a cross-sectional view at position 2). The minimum combination unit of the heat transfer plates constituting one
湯水用の流路6Aには、圧力損失を減少させるための流れ規制部7が設けられている。この流れ規制部7は、開口部32aの対向領域60(開口部32aの下方領域)に到達した湯水が前記の領域60を通過してその下流側領域61にさらに進行することを抑制するための部分である。この流れ規制部7は、開口部32aがバーリング加工穴とされていることにより設けられている。より具体的には、開口部32aの周縁には下向きに突出したバーリング部(凸状部)がプレス加工(バーリング加工)によって一体的に形成されているが、本実施形態では、このバーリング部が流れ規制部7である。ただし、この流れ規制部7は、通常のバーリング部とは異なり、筒状ではなく、平面断面円弧状であり(図4および図5も参照)、開口部32aの周縁のうち、湯水流れ方向下流側(図3の左側)に設けられ、かつ上流側には設けられていない。好ましくは、図3の部分拡大図に示されているように、流れ規制部7の下端先端部と第2の伝熱プレート3Bとの隙間の寸法S1は、できる限り小さくなるように構成される。流れ規制部7の下端先端部を第2の伝熱プレート3Bにロウ付けした構成とすることもできる。
The
図4に示すように、流れ規制部7は、たとえば開口部31aが形成されている位置に対し、傾きが殆どない向きとなるように設けられている。同図では、開口部33の周囲に湯水が進行することを阻止可能な段部39が形成されており、開口部31aから流路6Aに流入した湯水の多くは、流路6Aの長手方向に進行し、そのまま開口部32aの対向領域60に到達する傾向が強い。したがって、このような構成によれば、流れ規制部7による湯水の流れ規制効果を良好なものにすることができる。
As shown in FIG. 4, the
図5は、湯水の流れ方が図4とは異なる場合の例を示している。図5(a)では、図4の段部39に相当する手段が設けられておらず、開口部33の周辺にも湯水が流れ込む。このような構成では、開口部33の周辺から開口部32aの対向領域60に進行する湯水の量がやや多くなる。したがって、このような場合には、流れ規制部7の向きは、平面視において開口部33寄りに振れた向きとすることが好ましい。
同図(b),(c)においては、開口部31a,32aが流路6Aの対角線上に位置するように設けられている。同図(b)においては、開口部33の周辺には湯水の進行を阻止する段部39が設けられているが、この場合、湯水は開口部32aの対向領域60に対し、流路6Aの長手方向(非斜め方向)に進行する傾向が強い。したがって、この場合には、流れ規制部7の向きは斜めに振れていない状態とされる。これに対し、同図(c)においては、段部39が設けられておらず、開口部33の周辺から開口部32aの対向領域60に進行する湯水の量が多くなる。したがって、この場合には、流れ規制部7の向きは、開口部33寄りに振れた向きとされることが好ましい。
これらの例から理解されるように、流れ規制部7の具体的な向きは、実際の湯水の流れを考慮し、適宜変更を加えてもよい。もちろん、図4および図5に示した例に限定されるものではない。
FIG. 5 shows an example where the flow of hot water is different from that in FIG. In FIG. 5A, means corresponding to the
In FIGS. 2B and 2C, the
As can be understood from these examples, the specific direction of the
本実施形態の熱交換器HEにおいては、冷媒用の流路6Bについては、前記した流れ規制部7に相当する手段は設けられていない。図1に示した湯水回路10では、床暖房端末部9の流路抵抗がかなり大きいために、ポンプP1の負荷を少しでも軽減する観点から湯
水用の流路6Aの圧力損失を減少させる必要があるのに対し、図1に示した冷媒回路20では、そのような必要性が少ないからである(ただし、冷媒用の流路6Bにも本発明を適用し、流れ規制部を設けてもよい)。冷媒用の流路6Bは、流れ規制部7が設けられていない点を除けば、それ以外の基本的な構成は湯水用の流路6Aと同様であり、その説明は省略する。
In the heat exchanger HE of the present embodiment, no means corresponding to the
前記した熱交換器HEにおいては、次のような作用が得られる。 In the heat exchanger HE described above, the following operation is obtained.
図3の部分拡大図によく表われているように、開口部31aから流路6Aに流入した湯水の一部は、流路6Aを第1および第2の伝熱プレート3A,3Bの面方向(水平方向)に進行し、開口部32aの対向領域60に到達する。これに対し、この対向領域60の下流側には、流れ規制部7が存在するために、前記した湯水の多くが流れ規制部7よりも下流側に流れることは阻止される。このため、開口部32aの対向領域60の下流側に湯水の渦流が生じ難くなり、また仮に渦流が生じても、その影響が対向領域60には及ばないこととなる。
図13に示す対比例では、流れ規制部7が設けられていない。このような構成によれば、開口部32aの対向領域60に到達した湯水の多くがその下流側領域61に進行する。この下流側領域61の終端には、第1および第2の伝熱プレート3A,3Bの壁部38が存在し、行き止まり状態となっているために、この領域61では湯水の渦流が発生する。この渦流は、開口部32aの対向領域60にも及ぶ結果、湯水が開口部32aを上向きに通過して流出する際の大きな抵抗となる。
これに対し、本実施形態の熱交換器HEにおいては、前記したような現象が防止され、湯水が開口部32aを円滑に通過する作用が得られる。したがって、熱交換器HEの湯水用の流路6Aにおける圧力損失を少なくすることができる。これは、図1に示したポンプP1の負荷を小さくし、その消費電力などを少なくする上で好ましい。
As clearly shown in the partial enlarged view of FIG. 3, a part of the hot water flowing into the
In the comparison shown in FIG. 13, the
On the other hand, in the heat exchanger HE of the present embodiment, the phenomenon as described above is prevented, and an action of allowing hot water to smoothly pass through the
本実施形態では、開口部32aの周縁に平面断面円弧状のバーリング部を形成し、これを流れ規制部7としている。したがって、バーリング加工によって流れ規制部7を容易に形成することが可能であり、製造コストが大幅に上昇するといった不具合も生じないようにすることができる。流れ規制部7は、第1の伝熱プレート3Aのみに形成され、第2の伝熱プレート3Bには形成されていないために、流れ規制部7の形成工数を少なくすることができる利点も得られる。
In the present embodiment, a burring portion having an arcuate plane cross section is formed on the periphery of the opening 32 a, and this is used as the
また、第1の伝熱プレート3Aのみに流れ規制部7を設けた構成によれば、次のような利点も得られる。
すなわち、熱交換器HEにおいては、熱交換能力や高さ寸法の調整、あるいはその他の目的から、たとえば図6に示すように、複数対の第1および第2の伝熱プレート3A,3Bを積層させた積層部R1の上側に、1つの伝熱プレート3’をさらに追加したい場合がある。このような場合、その伝熱プレート3’として、第2の伝熱プレート3Bをそのまま用いたとしても、この第2の伝熱プレート3Bの一部が天板4に不当に当接するといった支障はなく、構成が異なる専用の伝熱プレートを別途用いる必要はない(後述する図7の実施形態のような不利がない)。
Moreover, according to the structure which provided the
That is, in the heat exchanger HE, a plurality of pairs of first and second
図7〜図12は、本発明の他の実施形態を示している。これらの図において、前記実施形態と同一または類似の要素には、前記実施形態と同一の符号を付している。 7 to 12 show other embodiments of the present invention. In these drawings, elements that are the same as or similar to those in the above embodiment are given the same reference numerals as in the above embodiment.
図7(a)に示す実施形態では、流れ規制部7Aが、第2の伝熱プレート3Bの開口部32bの周縁に連設されたバーリング部として構成されている。第1の伝熱プレート3Aには流れ規制部7Aは設けられていない。このような構成によっても、本発明が意図する作用が得られる。
なお、流れ規制部7Aの高さH1が、第2の伝熱プレート3Bの他の部分の高さH2よりも高い場合には、同図(b)に示すように、第1および第2の伝熱プレート3A,3Bの積層部R1の上側に追加配置される伝熱プレート3’として、流れ規制部7Aを備えた第2の伝熱プレート3Bを用いることができない。流れ規制部7Aの先端が天板4に当接し、天板4の組み付けが困難となるからである。したがって、このような場合には、追加の伝熱プレート3’として、バーリング部が形成されていない伝熱プレート、すなわち図1〜図6に示した実施形態の第2の伝熱プレート3Bを用いればよい。
In the embodiment shown in FIG. 7 (a), the
When the height H1 of the
図8(a)に示す実施形態では、流れ規制部7Bが、開口部32a,32bのそれぞれの周縁に連設された上下一対のバーリング部70,71によって構成されている。このような構成によれば、バーリング部70,71のそれぞれの突出高さを低くすることができるために、それらを形成するためのバーリング加工が容易となる利点が得られる。また、バーリング部71の高さH3を、第2の伝熱プレート3Bの他の部分の上面高さH2以下に設定することも可能である。このようにすると、同図(b)に示すように、第1および第2の伝熱プレート3A,3Bの積層部R1の上側に追加配置される伝熱プレート3’として、第2の伝熱プレート3Bをそのまま用いても、バーリング部71と天板4とが不当に干渉しないようにすることができる。したがって、図6の場合と同様に、第1および第2の伝熱プレート3A,3Bとは構成が相違する伝熱プレートを別途準備する必要はない。
In the embodiment shown in FIG. 8A, the
図9(a)に示す実施形態では、図8と同様に、流れ規制部7Cは、上下一対のバーリング部72,73によって構成されているが、これらの一部分どうしは、互いに接近(接触を含む)し、かつ上下高さ方向においてオーバラップしている。このような構成によれば、バーリング部72,73の相互間に湯水が通過する隙間を生じないようにし、または殆ど生じないようにすることができる。機械的な強度を高める観点からすれば、バーリング部72,73をロウ付けすることが好ましいが、前記したようにそれらの一部分どうしがオーバラップしていれば、ロウ付けの容易化ならびに適正化も図られる。
In the embodiment shown in FIG. 9A, as in FIG. 8, the
本実施形態においては、バーリング部73の高さH4は、第2の伝熱プレート3Bの他の部分の高さH2以下とされている。したがって、図9(b)に示すように、天板4の直下に追加配置される伝熱プレート3’としては、第2の伝熱プレート3Bをそのまま用いることが可能である。その結果、やはり第1および第2の伝熱プレート3A,3Bとは構成が異なる伝熱プレートを別途準備する必要を無くすことが可能である。
In the present embodiment, the height H4 of the burring
図10に示す実施形態では、流れ規制部7Dがいわゆる段押し加工によって形成されている。より具体的には、本実施形態では、第1の伝熱プレート3Aの開口部32aの周縁部のうち、湯水流れ方向下流側の領域が緩やかな角度で傾斜し、第2の伝熱プレート3Bに接近するようにプレスされている。本発明では、流れ規制部をプレス加工によって形成する場合に、バーリング加工に代えて、本実施形態のような加工手段を採用することもできる。もちろん、前記したような段押し加工は、上述したバーリング加工の場合と同様に、第1の伝熱プレート3Aに代えて、第2の伝熱プレート3Bに施した構成、さらには第1および第2の伝熱プレート3A,3Bの双方に施した構成とすることもできる。
In the embodiment shown in FIG. 10, the
図11に示す実施形態では、開口部32aの対向領域60の湯水流れ方向下流側に、第1および第2の伝熱プレート3A,3Bとは別体の部材74が介装して固定されており、この部材74が流れ規制部7Eとされている。部材74は、たとえば平面視円弧状である。このような構成によれば、部材74を別途用いる必要はあるものの、やはり本発明が意図する作用を得ることが可能である。
In the embodiment shown in FIG. 11, a
図12に示す実施形態では、湯水流入用の開口部31aの対向領域(下方領域)68の
湯水流れ方向上流側の位置に、流れ規制部80が設けられている。この流れ規制部80は、流れ規制部7,7A〜7Eの形成手法と同様な手法で形成することが可能であり、たとえばバーリング加工により形成されている。本実施形態によれば、開口部31aの対向領域68の上流側領域69に湯水の渦流を発生し難くし、この渦流が対向領域68に悪影響を及ぼさないようにすることができる。このため、圧力損失の減少効果が期待できる。
ただし、同図に示した構成では、開口部31aから流路6A内に下向きに湯水が流入すると、この湯水の多くは第2の伝熱プレート3Bの開口部31を通過してそのまま下方に通過する(他の流路6Aに流入する)。したがって、湯水流出用の開口部32a側に流れ規制部7を設けた構成と比較すると、湯水流入用の開口部31a側に流れ規制部80を設けたことによる圧力損失減少効果は小さいといえる。
一方、最下層に位置する流路6Aにおいては、第2の伝熱プレート3Bの開口部31がエンドプレート50によって閉塞されているために、開口部31aから流路6Aに流入した湯水がそのまま流路6Aの下方に抜け出ることはなく、前記した湯水の全量は開口部32a側に向けて水平方向に進行する。このような場合には、開口部31a側に流れ規制部80を設けて湯水の渦流を防止することによる圧力損失減少効果は大きいものとなる。
本実施形態から理解されるように、本発明では、湯水流出用の開口部側に流れ規制部を設けることに加え、湯水流入用の開口部側にも流れ規制部をさらに設けた構成とすることもできる。
In the embodiment shown in FIG. 12, the
However, in the configuration shown in the figure, when hot water flows downward into the
On the other hand, in the
As will be understood from the present embodiment, in the present invention, in addition to providing the flow restricting portion on the opening side for hot water outflow, the flow restricting portion is further provided on the opening side for hot water inflow. You can also.
本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係るプレート式熱交換器、および温水装置の各部の具体的な構成は、本発明の意図する範囲内において種々に設計変更自在である。 The present invention is not limited to the contents of the above-described embodiment. The specific configuration of each part of the plate heat exchanger and the hot water apparatus according to the present invention can be variously modified within the scope intended by the present invention.
本発明でいう一対の伝熱プレートは、これらの相互間に熱交換対象の流体を流通させるための偏平状の流路を形成可能な構成とされ、かつそれらの一端側には流体の流入用開口部が設けられ、他端側には、一対の伝熱プレートの積層方向を向いて開口した流入用開口部が設けられた構成であればよい。上述の実施形態の熱交換器では、湯水および冷媒をそれぞれ流通させるための2種類の流路が形成されているが、これに限定されない。本発明では、たとえば、特許文献3に記載された熱交換器と同様に、加熱対象となる湯水が流通する1種類のみの流路を伝熱プレートによって形成し、かつこの伝熱プレートの外面に燃焼ガスなどの加熱用流体を作用させることにより前記湯水を加熱するといったタイプの熱交換器として構成することもできる。また、熱交換対象となる流体の具体的な種類も問わない。本発明でいう湯水には、不凍液も含まれる。
The pair of heat transfer plates referred to in the present invention is configured to be able to form a flat flow path for circulating a fluid to be heat exchanged between them, and for fluid inflow at one end thereof. The opening may be provided, and the other end may be provided with an inflow opening that opens in the stacking direction of the pair of heat transfer plates. In the heat exchanger of the above-described embodiment, two types of flow paths for circulating hot water and a refrigerant are formed, but the present invention is not limited to this. In the present invention, for example, as in the heat exchanger described in
本発明でいう流れ規制部は、流出用開口部に対向する領域の流体流れ方向下流側に設けられて、前記領域に到達した流体が前記領域を通過してその下流側にさらに進行することを抑制可能な機能を有すればよい。その具体的なサイズや形状は限定されず、またその形成方法としては、上述した実施形態以外の方法を採用することができる。 The flow restricting portion referred to in the present invention is provided on the downstream side in the fluid flow direction of the region facing the outflow opening, and the fluid that has reached the region passes through the region and further proceeds downstream. What is necessary is just to have the function which can be suppressed. The specific size and shape are not limited, and a method other than the above-described embodiment can be employed as the formation method.
本発明に係る温水装置は、湯水加熱用の熱源として、ヒートポンプ以外の装置・機器を用いることができる。さらに、暖房用に代えて、または加えて、風呂給湯用や一般給湯用の温水装置として構成することもできる。 The hot water apparatus according to the present invention can use an apparatus / equipment other than a heat pump as a heat source for hot water heating. Furthermore, it can also be configured as a hot water supply device for bath hot water supply or general hot water supply instead of or in addition to heating.
WH 温水装置
HE 熱交換器(プレート式熱交換器)
U1 ヒートポンプユニット
3A,3B 第1および第2の伝熱プレート(伝熱プレート)
6A 湯水用の流路(流路)
7,7A〜7E 流れ規制部
31a 開口部(流体の流入用開口部)
32a 開口部(流体の流出用開口部)
32b 開口部(追加の開口部)
60 対向領域(流体の流出用開口部の)
WH Hot water device HE Heat exchanger (Plate type heat exchanger)
U1
6A Channel for hot water (channel)
7, 7A-7E
32a Opening (fluid outflow opening)
32b opening (additional opening)
60 opposite area (of fluid outlet)
Claims (5)
前記一対の伝熱プレートの一端側には、前記流体の流入用開口部が設けられ、かつ他端側には、前記流入用開口部側から前記流路を通過してきた流体の流出用開口部が設けられており、
前記流出用開口部は、前記一対の伝熱プレートの積層方向を向いて開口している、プレート式熱交換器であって、
前記流路のうち、前記流出用開口部に対向する領域の流体流れ方向下流側には、前記領域に到達した流体が前記領域を通過してその下流側にさらに進行することを抑制可能な流れ規制部が設けられていることを特徴とする、プレート式熱交換器。 A plurality of heat transfer plates are laminated in the thickness direction, and among the plurality of heat transfer plates, a flat for circulating a fluid to be heat exchanged between at least a pair of heat transfer plates adjacent to each other. Shaped flow path,
The fluid inflow opening is provided at one end of the pair of heat transfer plates, and the fluid outflow opening that has passed through the flow path from the inflow opening is provided at the other end. Is provided,
The outflow opening is a plate heat exchanger that opens in the direction of stacking of the pair of heat transfer plates,
The flow that can suppress the fluid that has reached the region from passing through the region and proceeding further downstream is provided downstream of the flow path in the region facing the outflow opening. A plate heat exchanger, characterized in that a regulating part is provided.
前記一対の伝熱プレートは、前記流出用開口部が設けられている第1の伝熱プレートと、前記流出用開口部に対向する追加の開口部が設けられている第2の伝熱プレートであり、
前記流出用開口部および前記追加の開口部の一方または双方は、バーリング加工穴とされ、このバーリング加工穴とされた開口部の周縁のうち、流体流れ方向下流側の位置には、前記流路内に向けて突出した非筒状のバーリング部が設けられており、このバーリング部が、前記流れ規制部を構成している、プレート式熱交換器。 The plate heat exchanger according to claim 1,
The pair of heat transfer plates are a first heat transfer plate provided with the outflow opening and a second heat transfer plate provided with an additional opening facing the outflow opening. Yes,
One or both of the outflow opening and the additional opening are burring holes, and the flow path is located at the downstream side in the fluid flow direction of the periphery of the opening as the burring hole. A plate-type heat exchanger, in which a non-cylindrical burring portion projecting inward is provided, and this burring portion constitutes the flow restricting portion.
前記流出用開口部および前記追加の開口部の双方がバーリング加工穴とされ、前記流出用開口部のバーリング部と前記追加の開口部のバーリング部とのそれぞれの一部は、前記一対の伝熱プレートが積層する方向においてオーバラップしている、プレート式熱交換器。 The plate heat exchanger according to claim 2,
Both the outflow opening and the additional opening are burring holes, and a part of each of the burring portion of the outflow opening and the burring portion of the additional opening is the pair of heat transfer A plate heat exchanger that overlaps in the stacking direction.
前記熱交換器として、請求項1ないし3のいずれかに記載のプレート式熱交換器が用いられていることを特徴とする、温水装置。 A hot water apparatus having a heat exchanger for hot water heating,
A hot water apparatus using the plate heat exchanger according to any one of claims 1 to 3 as the heat exchanger.
前記プレート式熱交換器は、前記複数の伝熱プレートの相互間に、第1および第2の流路が交互に形成され、かつ第1の流路には、加熱対象の湯水が供給される一方、前記第2の流路には、ヒートポンプの冷媒が供給されて、これら冷媒と湯水との間で熱交換が可能とされており、
前記第1および第2の流路のうち、少なくとも第1の流路は、前記流れ規制部を備えた流路とされている、温水装置。 The hot water device according to claim 4,
In the plate heat exchanger, first and second flow paths are alternately formed between the plurality of heat transfer plates, and hot water to be heated is supplied to the first flow path. On the other hand, the second flow path is supplied with heat pump refrigerant so that heat exchange between the refrigerant and hot water is possible.
Of the first and second flow paths, at least the first flow path is a hot water apparatus provided with the flow restricting portion.
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