JP2014222115A - Heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱交換器に係り、特に、複数の伝熱板を積層配置し、各層間の空隙を交互に熱媒体流路及び冷媒流路とする熱交換器に関する。 The present invention relates to a heat exchanger, and more particularly to a heat exchanger in which a plurality of heat transfer plates are stacked and a gap between each layer is alternately used as a heat medium channel and a refrigerant channel.
従来から、積層された複数の伝熱板の各層間の空隙に、熱媒体が流れる熱媒体流路と、冷媒が流れる冷媒流路とが交互に形成されて、伝熱板を介して熱媒体と冷媒とが熱交換を行う熱交換器が知られている。 Conventionally, a heat medium flow path through which a heat medium flows and a refrigerant flow path through which a refrigerant flows are alternately formed in gaps between layers of a plurality of stacked heat transfer plates, and the heat medium passes through the heat transfer plates. There is known a heat exchanger in which the refrigerant and the refrigerant exchange heat.
本発明に関連する技術として、例えば、特許文献1には、複数枚の第1伝熱板と複数枚の第2伝熱板とが交互に積層され、積層された伝熱板同士の間には、第1流体と第2流体とが伝熱板を介して熱交換をするように第1流体が流れる第1流路と第2流体が流れる第2流路とが積層方向に交互に形成されるプレート式熱交換器が開示されている。 As a technique related to the present invention, for example, in Patent Document 1, a plurality of first heat transfer plates and a plurality of second heat transfer plates are alternately stacked, and between the stacked heat transfer plates. The first flow path through which the first fluid flows and the second flow path through which the second fluid flow are alternately formed in the stacking direction so that the first fluid and the second fluid exchange heat via the heat transfer plate. A plate heat exchanger is disclosed.
熱交換器において、例えば、熱媒体が流れる配管の腐食等によって生じる錆等の異物が熱媒体に混ざると、熱媒体流路の下流側で異物が堆積してしまうことがある。このように異物が堆積した領域では、熱媒体の滞留により熱媒体が過度に冷却される。これによって、熱媒体が凍結して熱媒体の体積が増えてしまうと伝熱板に亀裂が生じる可能性がある。 In the heat exchanger, for example, when foreign matter such as rust caused by corrosion of a pipe through which the heat medium flows is mixed with the heat medium, the foreign material may accumulate on the downstream side of the heat medium flow path. In such a region where foreign matter is accumulated, the heat medium is excessively cooled by the retention of the heat medium. As a result, if the heat medium freezes and the volume of the heat medium increases, the heat transfer plate may crack.
本発明の目的は、流体が流れる流路において異物の堆積を防止することを可能とする熱交換器を提供することである。 An object of the present invention is to provide a heat exchanger that can prevent the accumulation of foreign substances in a flow path through which a fluid flows.
本発明に係る熱交換器は、複数の伝熱板を積層配置し、各層間の空隙を交互に熱媒体流路及び冷媒流路とする熱交換器であって、各伝熱板には流路の入口端から出口端に向かって波型の折曲部が設けられて各流路に流路抵抗が形成され、折曲部の形成密度は、入口端に比べ出口端が疎であることを特徴とする。 The heat exchanger according to the present invention is a heat exchanger in which a plurality of heat transfer plates are stacked and the gaps between the layers are alternately used as a heat medium flow path and a refrigerant flow path. Corrugated bent portions are provided from the inlet end to the outlet end of the road, and flow resistance is formed in each flow path. The formation density of the bent portions is sparser at the outlet end than at the inlet end. It is characterized by.
また、本発明に係る熱交換器において、波型の折曲部は、対称軸の両側において杉綾の稜線が線対称となるように折り曲げられたヘリンボーン形状部であり、対向する積層伝熱板のへリンボーン形状部は、杉綾の稜線が点接触するように配置されていることが好ましい。 Further, in the heat exchanger according to the present invention, the corrugated bent portion is a herringbone-shaped portion that is bent so that the ridgeline of the herringbone is axisymmetric on both sides of the symmetry axis. The herringbone-shaped part is preferably arranged so that the ridgeline of the herringbone is in point contact.
また、本発明に係る熱交換器において、対向する積層伝熱板において、対称軸を重ね合わせたときのヘリンボーン形状部の面方向に沿った杉綾の向きが逆向きとなることが好ましい。 Moreover, in the heat exchanger which concerns on this invention, it is preferable that the direction of the Sayaka along the surface direction of a herringbone shape part when a symmetrical axis | shaft is piled up becomes reverse direction in the laminated heat exchanger plate which opposes.
本発明によれば、折曲部の形成密度が入口端に比べ出口端が疎となるように伝熱板が形成されている。これにより、流路抵抗は上流側に比べて下流側が小さくなるため、下流側において異物が流れやすくなる。したがって、下流側での異物の堆積を防止することができる。 According to the present invention, the heat transfer plate is formed such that the formation density of the bent portion is less sparse at the outlet end than at the inlet end. As a result, the flow path resistance is smaller on the downstream side than on the upstream side, so that foreign matter can easily flow on the downstream side. Therefore, it is possible to prevent the accumulation of foreign matters on the downstream side.
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。また、以下では、全ての図面において対応する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Also, in the following, corresponding elements in all drawings are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図1は、プレート式の熱交換器10を示す図である。図2は、熱交換器10の一部を構成する第1伝熱板16の平面図である。図3は、熱交換器10の一部を構成する第2伝熱板18の平面図である。図4(a)は、第1伝熱板16と第2伝熱板18とを対向させたときのA−A線(図2参照)の部分断面図である。図4(b)は、第1伝熱板16と第2伝熱板18とを対向させたときのB−B線(図2参照)の部分断面図である。
FIG. 1 is a diagram showing a plate-
熱交換器10は、2枚のフレーム12,14の間に第1伝熱板16と第2伝熱板18とが交互に重ね合わされるように積層配置されて構成される。第1伝熱板16と第2伝熱板18との間の空隙には、交互に冷媒流路60及び熱媒体流路62が形成されている。
The
第1伝熱板16は、四隅に冷媒の入口通路20及び出口通路22と熱媒体の入口通路24及び出口通路26とを構成するための開口28〜34が形成されている。第2伝熱板18も第1伝熱板16と開口28〜34が同様に形成されている。
In the first
最初に、フレーム12,14、第1伝熱板16及び第2伝熱板18の配置関係について具体的に説明する。図1において最も手前側に位置する第1伝熱板16で構成される第1プレート46は、四隅にシール部材47を挟んでフレーム12と接合される。
First, the arrangement relationship among the
また、第2伝熱板18で構成される第2プレート48は、開口32及び開口34にシール部材47を挟んで、第1プレート46と接合される。これにより、第1プレート46の杉綾の稜線と第2プレート48の杉綾の稜線が複数の箇所で点接触して第1プレート46と第2プレート48との間に冷媒流路60が形成され、開口28から流入した冷媒は冷媒流路60を通って開口30から流出することが可能となる。
Further, the
さらに、第1伝熱板16で構成される第3プレート50は、開口28及び開口30にシール部材47を挟んで、第2プレート48と接合される。これにより、第2プレート48の杉綾の稜線と第3プレート50の杉綾の稜線が複数の箇所で点接触して第2プレート48と第3プレート50との間に熱媒体流路62が形成され、開口32から流入した熱媒体は熱媒体流路62を通って開口34から流出することが可能となる。
Further, the
そして、第2伝熱板18で構成される第4プレート52は、開口32及び開口34にシール部材47を挟んで、第3プレート50と接合される。これにより、第3プレート50の杉綾の稜線と第2プレート48の杉綾の稜線が複数の箇所で点接触して第3プレート50と第4プレート52との間に冷媒流路60が形成され、開口28から流入した冷媒は冷媒流路60を通って開口30から流出することが可能となる。
The
このようにして、図1に示すように、隣り合う伝熱板間に冷媒流路60、熱媒体流路62、冷媒流路60、熱媒体流路62、・・・の順序で各流路60,62が形成されるように、第1伝熱板16と第2伝熱板18とが交互に重ね合わされ、これらが一体的にろう付けされている。
Thus, as shown in FIG. 1, each flow path in the order of the
一方(図1の手前側)のフレーム12には、開口28〜34に対応して配管64〜70が接続されている。開口28に対応した配管64は冷媒導入配管、開口30に対応した配管66は冷媒導出配管、開口32に対応した配管68は熱媒体導入配管、開口34に対応した配管70は熱媒体導出配管である。
次に、第1伝熱板16と第2伝熱板18の具体的な構造について説明する。第1伝熱板16には、入口端から出口端に向って折曲部が形成されている。この折曲部は、波を形成する山部(図2における太線部分)と谷部(図2における細線部分)とが交互に形成されるように折り曲げられる。
Next, specific structures of the first
この折曲部について更に詳しく説明すると、山部と谷部の延伸方向が、図2の右方向に向うにしたがって下側に傾斜するように形成された下流側傾斜部36と、上側に傾斜するように形成された上流側傾斜部38とが交互に配置されたヘリンボーン形状となっている。
The bent portion will be described in more detail. A downstream
ここでは、図2のA−A線断面及びB−B線断面で第1伝熱板16を見たときの図4(a)及び図4(b)に示される山部と谷部の形状を第1伝熱板16の波型とする。そして、図2に示される平面で第1伝熱板16を見たときの面方向に沿ったV字形状又は逆V字形状を第1伝熱板16の杉綾とする。この場合、図2に示されるように第1伝熱板16の杉綾の稜線(図2における太線部分)は、対称軸33の両側で線対称となっている。
Here, when the 1st
また、図2に示されるように、第1伝熱板16の杉綾の稜線のうち、隣接する稜線の間隔は、熱媒体及び冷媒の入口端に比べて出口端の方が大きく、ここでは、例えば、出口端の稜線の間隔が、入口端の稜線の間隔の2倍であるとして説明する。このように、出口端の稜線の間隔が入口端の稜線の間隔よりも大きい場合には、第1伝熱板16の折曲部の形成密度は、入口端に比べ出口端が疎となる。
Also, as shown in FIG. 2, among the ridges of the cedars of the first
一方、図3に示されるように、第2伝熱板18も第1伝熱板16と同様に、四隅に冷媒の入口通路20及び出口通路22と熱媒体の入口通路24及び出口通路26とを構成するための開口28〜34が形成されていると共に、入口端から出口端に向って折曲部が形成されている。そして、この第2伝熱板18は、山部と谷部の延伸方向が、第1伝熱板16と異なっている。
On the other hand, as shown in FIG. 3, the second
第1伝熱板16では、図2に示されるように、左端から、下流側傾斜部36、上流側傾斜部38の順でヘリンボーン形状が構成されているのに対し、第2伝熱板18では、図3に示されるように、左端から、上流側傾斜部42、下流側傾斜部44の順でヘリンボーン形状が構成されている。
In the first
そして、図3に示されるように、第2伝熱板18の杉綾の稜線(図3における太線部分)のうち、隣接する稜線の間隔は、熱媒体及び冷媒の入口端に比べて出口端の方が大きく、ここでは、出口端の稜線の間隔が、入口端の稜線の間隔の2倍であるとして説明する。このように、第2伝熱板18の折曲部の形成密度においても、入口端に比べ出口端が疎である。
As shown in FIG. 3, among the ridges of the cedars of the second heat transfer plate 18 (thick line part in FIG. 3), the interval between the adjacent ridges is larger than that of the inlets of the heat medium and the refrigerant. In this example, it is assumed that the interval between the ridge lines at the outlet end is twice the interval between the ridge lines at the inlet end. Thus, also in the formation density of the bending part of the 2nd
ここで、第1伝熱板16と、第1伝熱板16と対向する第2伝熱板18とは、それぞれの対称軸33と対称軸43とを重ね合わせたときに、第1伝熱板16の杉綾の向きと第2伝熱板18の杉綾の向きは逆向きとなるように積層配置される。
Here, the first
上述したように、第1伝熱板16及び第2伝熱板18の折曲部の形成密度は、入口端に比べ出口端が疎である。したがって、第1伝熱板16と第2伝熱板18との重ね合わせによって形成され冷媒流路60及び熱媒体流路62を構成する溝の数は、図4(a)に示される上流側に比べて図4(b)に示される下流側の方が多くなる。
As described above, the formation density of the bent portions of the first
そして、第1伝熱板16と第2伝熱板18が重ね合わされて形成される溝の高さは、図4(a)に示される上流側の高さをaとし、図4(b)に示される下流側の高さをa1とすると、a=a1の関係となる。また、溝の幅は、図4(a)に示される上流側の幅をbとし、図4(b)に示される下流側の幅をb1とすると、上述したように隣接する稜線の間隔は上流側に比べて下流側が2倍となるため、2×b=b1の関係となる。これにより、各溝の断面積は、上流側に比べて下流側が大きくなる。すなわち、冷媒流路60及び熱媒体流路62の流路抵抗は上流側に比べて下流側が小さくなる。
And the height of the groove | channel formed by the 1st
続いて、熱交換器10の動作について、図1〜図4を用いて説明する。冷媒は、図1に破線で示す矢印のように、冷媒導入配管64を経て各開口28より冷媒流路60を流れ、その後、各開口30を経て冷媒導出配管66より導出される。一方、熱媒体は、図1に実線で示す矢印のように、熱媒体導入配管68を経て各開口32より熱媒体流路62を流れ、その後、各開口34経て熱媒体導出配管70より導出される。
Then, operation | movement of the
このようにして冷媒及び熱媒体はそれぞれ冷媒流路60及び熱媒体流路62を流れ、伝熱プレート48〜56を介して冷媒と熱媒体とは熱交換を行う。そして、冷媒流路60及び熱媒体流路62内には、上述したように流路抵抗があり、冷媒及び熱媒体がそれぞれ乱流状態で流れているため、冷媒と熱媒体との熱交換は効率よく行われる。
In this way, the refrigerant and the heat medium flow through the
ここで、仮に、熱媒体導入配管68の配管の腐食等によって生じる錆等の異物が熱媒体に混ざり、異物が混ざった熱媒体が熱媒体流路62を流れて下流側に向かうにつれて異物同士が集積して大きな異物となる課題を想定する。このような場合で熱交換器10では、熱媒体流路62の下流側において流路抵抗が低く形成されているため、大きな異物でも流れやすいという利点がある。また、熱媒体流路62を構成する溝の断面積も上流側に比べて下流側の方が大きいため、異物が引っ掛かりにくいという利点がある。
Here, it is assumed that foreign matter such as rust caused by corrosion of the piping of the heat
なお、熱交換器10では、第1伝熱板16及び第2伝熱板18の折曲部は、ヘリンボーン形状を有するものとして説明したが、折曲部の形成密度が入口端に比べ出口端が疎である限り、その他の形状であってもよい。
In the
例えば、第1伝熱板16aを図5に示されるように、右方向に向うにしたがって上側に傾斜するように形成された上流側傾斜部65を有するストライプ形状を有するものとしてもよい。この場合、第1伝熱板16aに対向する第2伝熱板18aは、図6に示されるように、右方向に向うにしたがって下側に傾斜するように形成された下流側傾斜部67を有するストライプ形状を有するものする。このとき、第1伝熱板16a及び第2伝熱板18aの稜線の間隔は、図5及び図6に示されるように、熱媒体及び冷媒の上流側に比べて下流側の方が大きい。これにより、冷媒流路60及び熱媒体流路62の流路抵抗は上流側に比べて下流側の方が小さくなるため、第1伝熱板16及び第2伝熱板18を用いた熱交換器10と同様の効果を奏する。
For example, as shown in FIG. 5, the first
また、上記では、第1伝熱板16,16a及び第2伝熱板18,18bは、稜線の間隔を下流側で大きくするものとして説明したが、対称軸33,43に対する稜線の傾斜角度を上流側に比べて下流側を大きくするものとしてもよい。例えば、図7に示されるように第1伝熱板16bでは、対称軸33に対して稜線がなす鋭角は上流側に比べて下流側が大きくなっている。また、第1伝熱板16bに対向する第2伝熱板18bでは、図8に示されるように、対称軸43に対して稜線がなす鋭角は上流側に比べて下流側が大きくなっている。これにより、冷媒流路60及び熱媒体流路62の流路抵抗は上流側に比べて下流側の方が小さくなるため、第1伝熱板16及び第2伝熱板18を用いた熱交換器10と同様の効果を奏する。
In the above description, the first
10 熱交換器、12,14 フレーム、16,16a,16b 第1伝熱板、18,18a,18b 第2伝熱板、20,24 入口通路、22,26 出口通路、28,30,32,34 開口、33,43 対称軸、36 下流側傾斜部、38 上流側傾斜部、42 上流側傾斜部、44 下流側傾斜部、46 第1プレート、47 シール部材、48 第2プレート、50 第3プレート、52 第4プレート、60 冷媒流路、62 熱媒体流路、64 冷媒導入配管、65 上流側傾斜部、66 冷媒導出配管、67 下流側傾斜部、68 熱媒体導入配管、70 熱媒体導出配管。 10 heat exchanger, 12, 14 frame, 16, 16a, 16b first heat transfer plate, 18, 18a, 18b second heat transfer plate, 20, 24 inlet passage, 22, 26 outlet passage, 28, 30, 32, 34 Opening, 33, 43 Axis of symmetry, 36 Downstream inclined portion, 38 Upstream inclined portion, 42 Upstream inclined portion, 44 Downstream inclined portion, 46 First plate, 47 Seal member, 48 Second plate, 50 Third Plate, 52 Fourth plate, 60 Refrigerant flow path, 62 Heat medium flow path, 64 Refrigerant introduction pipe, 65 Upstream inclined section, 66 Refrigerant outlet pipe, 67 Downstream inclined section, 68 Heat medium introduction pipe, 70 Heat medium outlet Plumbing.
Claims (3)
各伝熱板には流路の入口端から出口端に向かって波型の折曲部が設けられて各流路に流路抵抗が形成され、
折曲部の形成密度は、入口端に比べ出口端が疎であることを特徴とする熱交換器。 A heat exchanger in which a plurality of heat transfer plates are arranged in layers, and a gap between each layer is alternately used as a heat medium flow path and a refrigerant flow path,
Each heat transfer plate is provided with a corrugated bent portion from the inlet end to the outlet end of the flow path to form a flow resistance in each flow path,
The heat exchanger is characterized in that the formation density of the bent portion is sparser at the outlet end than at the inlet end.
波型の折曲部は、対称軸の両側において杉綾の稜線が線対称となるように折り曲げられたヘリンボーン形状部であり、
対向する積層伝熱板のへリンボーン形状部は、杉綾の稜線が点接触するように配置されていることを特徴とする熱交換器。 The heat exchanger according to claim 1,
The corrugated bent part is a herringbone-shaped part that is folded so that the ridgeline of Sayaka is line symmetric on both sides of the symmetry axis,
A heat exchanger characterized in that the herringbone-shaped portions of the opposed laminated heat transfer plates are arranged so that the ridgeline of Sayaka is in point contact.
対向する積層伝熱板において、対称軸を重ね合わせたときのヘリンボーン形状部の面方向に沿った杉綾の向きが逆向きとなることを特徴とする熱交換器。 The heat exchanger according to claim 2,
A heat exchanger characterized in that, in the opposed laminated heat transfer plates, the direction of the herringbone along the surface direction of the herringbone shape portion when the symmetry axes are overlapped is reversed.
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