JP2016130625A - Heat exchanger and metal thin plate for the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱交換器およびこのような熱交換器に用いられる金属薄板状プレートに関する。 The present invention relates to a heat exchanger and a thin metal plate used in such a heat exchanger.
一般に、熱交換器は、熱エネルギーの利用や除熱を要する機器などに幅広く利用されている。その中で、高性能熱交換器として代表的なものとして、プレート型熱交換器が知られている(特許文献1参照)。このようなプレート型熱交換器においては、プレス加工やハーフエッチング加工などで部分的に薄肉に形成された金属薄板状プレートを複数枚積み重ね、この金属薄板状プレート間に、熱交換流体の対向する或いは並行する流路を形成するようになっている。 Generally, heat exchangers are widely used for devices that require the use of heat energy or heat removal. Among them, a plate-type heat exchanger is known as a typical high-performance heat exchanger (see Patent Document 1). In such a plate-type heat exchanger, a plurality of thin metal plate plates that are partially thinned by pressing or half-etching are stacked, and the heat exchange fluid faces between the thin metal plate plates. Alternatively, parallel flow paths are formed.
また、プレート型熱交換器においては、温度の異なる2つの熱交換流体間で伝熱効率を高めるために、熱交換流体が通る流路に複数の伝熱フィンを設け、伝熱面積を増やしている。 Moreover, in a plate type heat exchanger, in order to improve heat transfer efficiency between two heat exchange fluids having different temperatures, a plurality of heat transfer fins are provided in a flow path through which the heat exchange fluid passes to increase the heat transfer area. .
しかしながら、従来のプレート型熱交換器においては、流体が流れる薄肉領域の外側の境界が、プレートの外形と平行な直線状の境界線となっている。このため、前記境界線に沿って、伝熱フィンが近づく箇所と遠ざかる箇所とが繰り返し出現してしまう。この場合、当該境界付近で、他の流路よりも広いスペースが生じるため、このスペースに流体が溜まり易くなり、結果的に流体がプレート内を均一に流れなくなるおそれがある。このような場合、例えば流体の供給圧力を上昇させることが必要となる。また、流体がプレート内を均一に流れなくなることにより、熱交換効率が低下するという問題も生じる。 However, in the conventional plate heat exchanger, the outer boundary of the thin region where the fluid flows is a linear boundary line parallel to the outer shape of the plate. For this reason, the location where the heat transfer fin approaches and the location where the heat transfer fin approaches are repeated along the boundary line. In this case, a space larger than that of the other flow paths is generated in the vicinity of the boundary, so that the fluid easily accumulates in the space, and as a result, the fluid may not flow uniformly in the plate. In such a case, for example, it is necessary to increase the supply pressure of the fluid. In addition, there is a problem that the heat exchange efficiency is lowered due to the fluid not flowing uniformly in the plate.
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、金属薄板状プレート内で流体を均一に流すことが可能な、熱交換器および熱交換器用金属薄板状プレートを提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such points, and an object of the present invention is to provide a heat exchanger and a metal thin plate for heat exchanger that can flow a fluid uniformly in the metal thin plate. And
本発明は、互いに積層された少なくとも一対の金属薄板状プレートを含む熱交換器であって、前記一対の金属薄板状プレートはそれぞれ、外周領域と、前記外周領域の内側に形成され、前記外周領域よりも薄肉の薄肉領域と、前記薄肉領域から前記金属薄板状プレートの厚み方向にそれぞれ突出するように設けられた複数の伝熱フィンとを備え、各伝熱フィンは、前記外周領域および他の伝熱フィンからそれぞれ平面方向に離間して配置され、各伝熱フィンの周囲には、それぞれ流体が流れる流路が形成されており、前記外周領域のうち前記薄肉領域側に位置する縁部が、前記縁部に隣接する前記伝熱フィンの形状に沿って波形状又はジグザグ形状となっており、前記一対の金属薄板状プレートは、前記薄肉領域が形成された面同士が対向するように配置されることを特徴とする熱交換器である。 The present invention is a heat exchanger including at least a pair of sheet metal plates stacked on each other, wherein the pair of sheet metal plates are respectively formed on an outer peripheral region and on the inner side of the outer peripheral region. And a plurality of heat transfer fins provided so as to protrude from the thin region in the thickness direction of the metal thin plate plate, and each heat transfer fin includes the outer peripheral region and other heat transfer fins. The heat transfer fins are disposed apart from each other in the planar direction, and a flow path through which a fluid flows is formed around each heat transfer fin. The corrugated or zigzag shape follows the shape of the heat transfer fin adjacent to the edge, and the pair of metal thin plate plates face each other on which the thin region is formed. A heat exchanger, characterized in that it is arranged to.
本発明は、前記縁部に隣接する伝熱フィンを第1伝熱フィンとし、前記第1伝熱フィンに隣接するとともに前記第1伝熱フィンに対して前記縁部の反対側に隣接する伝熱フィンを第2伝熱フィンとしたとき、前記縁部と前記第1伝熱フィンとの間に形成される前記流路の幅は、前記第1伝熱フィンと前記第2伝熱フィンとの間に形成される前記流路の幅よりも狭いことを特徴とする熱交換器である。 The present invention provides a heat transfer fin adjacent to the edge as a first heat transfer fin, adjacent to the first heat transfer fin and adjacent to the opposite side of the edge with respect to the first heat transfer fin. When the heat fin is a second heat transfer fin, the width of the flow path formed between the edge portion and the first heat transfer fin is such that the first heat transfer fin and the second heat transfer fin It is a heat exchanger characterized by being narrower than the width | variety of the said flow path formed between.
本発明は、前記伝熱フィンは、平面S字形状、平面円形状、平面長円形状、又は平面多角形形状を有することを特徴とする熱交換器である。 The present invention is the heat exchanger, wherein the heat transfer fin has a planar S shape, a planar circular shape, a planar oval shape, or a planar polygonal shape.
本発明は、前記複数の伝熱フィンは、千鳥状に配置されていることを特徴とする熱交換器である。 The present invention is the heat exchanger characterized in that the plurality of heat transfer fins are arranged in a staggered manner.
本発明は、互いに積層された少なくとも一対の金属薄板状プレートを含む熱交換器であって、前記一対の金属薄板状プレートはそれぞれ、外周領域と、前記外周領域の内側に形成され、前記外周領域よりも薄肉の薄肉領域と、前記薄肉領域から前記金属薄板状プレートの厚み方向にそれぞれ突出するように設けられた複数の伝熱フィンとを備え、各伝熱フィンは、前記外周領域および他の伝熱フィンからそれぞれ平面方向に離間して配置され、各伝熱フィンの周囲には、それぞれ流体が流れる流路が形成されており、前記外周領域の縁部に隣接する伝熱フィンを第1伝熱フィンとし、前記第1伝熱フィンに隣接するとともに前記第1伝熱フィンに対して前記縁部の反対側に隣接する伝熱フィンを第2伝熱フィンとしたとき、前記縁部と前記第1伝熱フィンとの間に形成される前記流路の幅は、前記第1伝熱フィンと前記第2伝熱フィンとの間に形成される前記流路の幅よりも狭く、前記一対の金属薄板状プレートは、前記薄肉領域が形成された面同士が対向するように配置されることを特徴とする熱交換器である。 The present invention is a heat exchanger including at least a pair of sheet metal plates stacked on each other, wherein the pair of sheet metal plates are respectively formed on an outer peripheral region and on the inner side of the outer peripheral region. And a plurality of heat transfer fins provided so as to protrude from the thin region in the thickness direction of the metal thin plate plate, and each heat transfer fin includes the outer peripheral region and other heat transfer fins. The heat transfer fins are disposed apart from each other in the planar direction, and a flow path through which a fluid flows is formed around each heat transfer fin, and the heat transfer fin adjacent to the edge of the outer peripheral region is the first. When the heat transfer fin is a second heat transfer fin adjacent to the first heat transfer fin and adjacent to the opposite side of the edge with respect to the first heat transfer fin, the edge and Said The width of the flow path formed between the heat transfer fins is narrower than the width of the flow path formed between the first heat transfer fin and the second heat transfer fin, and the pair of metals The thin plate-like plate is a heat exchanger characterized in that the surfaces on which the thin regions are formed are arranged to face each other.
本発明は、一対の熱交換器用金属薄板状プレートであって、前記一対の金属薄板状プレートはそれぞれ、外周領域と、前記外周領域の内側に形成され、前記外周領域よりも薄肉の薄肉領域と、前記薄肉領域から前記金属薄板状プレートの厚み方向にそれぞれ突出するように設けられた複数の伝熱フィンとを備え、各伝熱フィンは、前記外周領域および他の伝熱フィンからそれぞれ平面方向に離間して配置され、各伝熱フィンの周囲には、それぞれ流体が流れる流路が形成されており、前記外周領域のうち前記薄肉領域側に位置する縁部が、前記縁部に隣接する前記伝熱フィンの形状に沿って波形状又はジグザグ形状となっており、前記一対の金属薄板状プレートは、前記薄肉領域が形成された面同士が対向するように配置されることを特徴とする一対の金属薄板状プレートである。 The present invention is a pair of metal thin plate plates for a heat exchanger, wherein the pair of metal thin plate plates are respectively formed in an outer peripheral region and an inner side of the outer peripheral region, and are thinner than the outer peripheral region. A plurality of heat transfer fins provided so as to protrude from the thin region in the thickness direction of the thin metal plate plate, and each heat transfer fin is planar from the outer peripheral region and the other heat transfer fins, respectively. A flow path through which fluid flows is formed around each of the heat transfer fins, and an edge located on the thin area side of the outer peripheral area is adjacent to the edge. It has a wave shape or a zigzag shape along the shape of the heat transfer fin, and the pair of metal thin plate-like plates are arranged so that the surfaces on which the thin regions are formed face each other. That is a pair of metal thin plate plate.
本発明は、一対の熱交換器用金属薄板状プレートであって、前記一対の金属薄板状プレートはそれぞれ、外周領域と、前記外周領域の内側に形成され、前記外周領域よりも薄肉の薄肉領域と、前記薄肉領域から前記金属薄板状プレートの厚み方向にそれぞれ突出するように設けられた複数の伝熱フィンとを備え、各伝熱フィンは、前記外周領域および他の伝熱フィンからそれぞれ平面方向に離間して配置され、各伝熱フィンの周囲には、それぞれ流体が流れる流路が形成されており、前記外周領域の縁部に隣接する伝熱フィンを第1伝熱フィンとし、前記第1伝熱フィンに隣接するとともに前記第1伝熱フィンに対して前記縁部の反対側に隣接する伝熱フィンを第2伝熱フィンとしたとき、前記縁部と前記第1伝熱フィンとの間に形成される前記流路の幅は、前記第1伝熱フィンと前記第2伝熱フィンとの間に形成される前記流路の幅よりも狭く、前記一対の金属薄板状プレートは、前記薄肉領域が形成された面同士が対向するように配置されることを特徴とする一対の金属薄板状プレートである。 The present invention is a pair of metal thin plate plates for a heat exchanger, wherein the pair of metal thin plate plates are respectively formed in an outer peripheral region and an inner side of the outer peripheral region, and are thinner than the outer peripheral region. A plurality of heat transfer fins provided so as to protrude from the thin region in the thickness direction of the thin metal plate plate, and each heat transfer fin is planar from the outer peripheral region and the other heat transfer fins, respectively. The flow paths through which the fluid flows are formed around each heat transfer fin, and the heat transfer fin adjacent to the edge of the outer peripheral region is defined as the first heat transfer fin. When the heat transfer fin adjacent to the first heat transfer fin and adjacent to the opposite side of the edge with respect to the first heat transfer fin is a second heat transfer fin, the edge and the first heat transfer fin Formed between The width of the flow path is narrower than the width of the flow path formed between the first heat transfer fin and the second heat transfer fin, and the pair of metal thin plate plates is formed by the thin region. It is a pair of metal thin plate-like plates characterized by being arrange | positioned so that the made surfaces may oppose.
本発明によれば、外周領域のうち薄肉領域側に位置する縁部が、縁部に隣接する伝熱フィンの形状に沿って波形状又はジグザグ形状となっているので、金属薄板状プレート内で流体を均一に流すことができる。 According to the present invention, the edge portion located on the thin region side in the outer peripheral region has a wave shape or a zigzag shape along the shape of the heat transfer fin adjacent to the edge portion. The fluid can flow uniformly.
以下、本発明の一実施の形態について、図1乃至図10を参照して説明する。なお、以下の各図において、同一部分には同一の符号を付しており、一部詳細な説明を省略する場合がある。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Note that, in the following drawings, the same portions are denoted by the same reference numerals, and some detailed description may be omitted.
熱交換器の構成
まず、図1により、本実施の形態による熱交換器の概略について説明する。図1は、本実施の形態による熱交換器を示す分解斜視図である。
Configuration of the heat exchanger first, the FIG. 1, will be outlined in the heat exchanger according to the present embodiment. FIG. 1 is an exploded perspective view showing a heat exchanger according to the present embodiment.
図1に示すように、本実施の形態による熱交換器(プレート型熱交換器)10は、一方の固定板11と、一方の固定板11から離間して設けられた他方の固定板12と、一方の固定板11と他方の固定板12との間に互いに積層して配置された複数(図1では4枚)の金属薄板状プレート20A、20B、20C、20Dとを備えている。
As shown in FIG. 1, a heat exchanger (plate type heat exchanger) 10 according to the present embodiment includes one
このうち、複数の金属薄板状プレート20A、20B、20C、20Dは、第1の流体F1用の金属薄板状プレート20A、20Bと、第2の流体F2用の金属薄板状プレート20C、20Dとからなっている。各金属薄板状プレート20A、20B、20C、20Dは、溶融点に近い温度で隣接する金属薄板状プレート20A、20B、20C、20Dに圧着されることにより、接触面でプレートを構成する金属原子を相互に拡散させ、互いに強固に接合されている(拡散接合)。一方の固定板11と他方の固定板12とは、図示しない連結手段で互いに連結されており、これにより一方の固定板11と金属薄板状プレート20Aとが互いに密着し、他方の固定板12と金属薄板状プレート20Dとが互いに密着している。
Among them, a plurality of metal
一方の固定板11および他方の固定板12は、それぞれ平面略矩形状を有している。このうち一方の固定板11には、流入管13A、13Bおよび流出管14A、14Bが接続されている。これに対して他方の固定板12は、開口等が形成されることなく、平坦な形状を有している。
One
流入管13Aおよび流出管14Aは、それぞれ第1の流体F1が流入および流出するものである。第1の流体F1は、図示しないコンプレッサー又はポンプによって、流入管13Aから熱交換器10に流入し、金属薄板状プレート20A、20B内で循環しながら熱交換を行い、流出管14Aから流出するようになっている。
The
また、流入管13Bおよび流出管14Bは、それぞれ第2の流体F2が流入および流出するものである。第2の流体F2は、図示しないコンプレッサー又はポンプによって、流入管13Bから熱交換器10に流入し、金属薄板状プレート20C、20D内で循環しながら熱交換を行って、流出管14Bから流出するようになっている。
Further, the
第1の流体F1および第2の流体F2は、少なくとも流入管13A、13Bに流入する時点では、互いに温度が異なっている。第1の流体F1および第2の流体F2としては、二酸化炭素、空気等の気体であっても良く、水等の液体であっても良い。第1の流体F1および第2の流体F2は、同一種類の流体を用いても良く、互いに異なる種類の流体を用いても良い。
The first fluid F 1 and the second fluid F 2 have different temperatures at least when they flow into the
このように、熱交換器10においては、金属薄板状プレート20A、20Bの間を通過する第1の流体F1と、金属薄板状プレート20C、20Dの間を通過する第2の流体F2との間で、熱交換が行われるようになっている。なお、金属薄板状プレート20A、20B、20C、20Dの枚数は、図1では便宜上4枚の場合を示しているが、これに限らず、例えば20枚〜200枚程度としても良い。
Thus, in the
なお、このような熱交換器10は、例えば給湯器のヒートポンプユニット、空調設備、化学プラント等に用いることができる。
In addition, such a
金属薄板状プレートの構成
次に、図2(a)(b)乃至図7を参照して、本実施の形態による金属薄板状プレートの構成について説明する。なお、以下においては、第1の流体F1用の一対の金属薄板状プレート20A、20Bの構成について説明するが、第2の流体F2用の一対の金属薄板状プレート20C、20Dについてもその構成は略同様である。
Configuration of Metal Sheet Plate Next, the configuration of the metal sheet plate according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. In the following, the configuration of the pair of thin
図2(a)(b)に示すように、一対の金属薄板状プレート20A、20Bは、それぞれ平面略矩形形状であり、長手方向と短手方向とを有している。図2(a)(b)において、長手方向はY方向に平行であり、短手方向はY方向に直交するX方向に平行である。
As shown in FIGS. 2A and 2B, each of the pair of thin
金属薄板状プレート20A、20Bは、それぞれ外周領域21と、外周領域21の内側に形成された薄肉領域(ハーフエッチング領域)22とを備えている。このうち外周領域21は、各金属薄板状プレート20A、20Bの外周全域に沿って環状に形成されている。この外周領域21は、ハーフエッチングが施されておらず、金属薄板状プレート20A、20B全体の厚みと同一の厚みを有している。
Each of the metal thin plate-
また、薄肉領域22は、外周領域21よりも薄肉となっており、金属薄板状プレート20A、20Bの一面側のみに形成されている。この場合、薄肉領域22は、当該一面側から例えばハーフエッチング加工を施すことにより形成されている。なお、「ハーフエッチング」とは、被エッチング材料をその厚み方向に途中までエッチングすることをいう。薄肉領域22の深さは、例えば、外周領域21の厚みの40%〜70%程度とされても良い。
Moreover, the thin area |
薄肉領域22のうち、金属薄板状プレート20A、20Bの一対の角部近傍には、それぞれ入口側開口23A、出口側開口24Aが形成されている。この入口側開口23A、出口側開口24Aは、第1の流体F1が通過するとともに、薄肉領域22に連通している。
In the
また、外周領域21のうち、金属薄板状プレート20A、20Bの他の一対の角部近傍には、それぞれ入口側開口23B、出口側開口24Bが形成されている。この入口側開口23B、出口側開口24Bは、第2の流体F2が通過するとともに、金属薄板状プレート20A、20Bの薄肉領域22とは連通しないようになっており、他方、金属薄板状プレート20C、20Dの薄肉領域22に連通されるようになっている。
Further, in the outer
これらの入口側開口23A、23B、出口側開口24A、24Bは、金属薄板状プレート20A、20Bを貫通するように形成される。なお、入口側開口23A、23B、出口側開口24A、24Bは、薄肉領域22を片面側からハーフエッチングにより形成する際、薄肉領域22と同時に両面側からエッチングにより形成されても良い。
These
薄肉領域22には、複数の伝熱フィン25がそれぞれZ方向(金属薄板状プレート20A、20Bの厚み方向)に突出して設けられている。各伝熱フィン25が設けられている箇所の厚みは、外周領域21の厚みと同一である。一方、各伝熱フィン25は、外周領域21および他の伝熱フィン25からそれぞれ平面方向(X方向およびY方向)に離間して配置されている。このため、各伝熱フィン25は島状に独立して配置されており、各伝熱フィン25の周囲には、第1の流体F1が通過するための流路26が形成されている。なお、図1および図2(a)(b)において、便宜上、一部の伝熱フィン25のみを示しているが、実際には、薄肉領域22の略全域に亘って伝熱フィン25が配置されている。
A plurality of
図3に示すように、各伝熱フィン25は、平面略S字形状を有している。この伝熱フィン25は、第1の流体F1の主流方向D(Y方向)に沿って一定の間隔を隔てて多数配置されている。また、伝熱フィン25は、第1の流体F1の主流方向D(Y方向)に対して垂直な方向(X方向)にも一定の間隔で平行に配置されている。この伝熱フィン25は、その長手方向両端を渦や旋回流などの乱れが生じないような流線型にそれぞれ成形しており、流体抵抗を最小にするように構成されている。
As shown in FIG. 3, each
本実施の形態において、複数の伝熱フィン25は、互いに線対称な形状を有する2種類の伝熱フィン25a、25bを複数組合せることによって構成されている。このうち伝熱フィン25aは、X方向マイナス側およびY方向マイナス側から、X方向プラス側およびY方向プラス側へ向かって延びる略S字形状を有している。一方、伝熱フィン25bは、X方向プラス側およびY方向マイナス側から、X方向マイナス側およびY方向プラス側へ向かって延びる略S字形状を有している。伝熱フィン25aおよび25bは、それぞれX方向に沿って一列に配置されており、伝熱フィン25aの列と伝熱フィン25bの列とは、Y方向に沿って交互に配置されている。複数の伝熱フィン25は、これら一組の伝熱フィン25a、25bの位置をX方向およびY方向にそれぞれ所定量だけずらして多数配置するように構成され、いわゆる千鳥状の配列(デルタ配列)となっている。本明細書中、これら2種類の伝熱フィン25a、25bを合わせて、伝熱フィン25と称する。伝熱フィン25の幅は、金属薄板状プレート20A、20Bの材料の厚みや流体によって適宜異ならせても良い。具体的には、各伝熱フィン25のうち最も幅の広い箇所で例えば0.3mm〜1.0mmとしても良い。
In the present embodiment, the plurality of
そして、第1の流体F1は、X方向に互いに隣接する一対の伝熱フィン25間の流路26を通過した後、より下流側(Y方向プラス側)に位置する他の伝熱フィン25の上流側(Y方向マイナス側)の端部で分岐され、この伝熱フィン25とX方向に互いに隣接する一対の伝熱フィン25間の流路26を通過する。その後、伝熱フィン25に沿って流れた第1の流体F1は、伝熱フィン25の下流側(Y方向プラス側)の端部で合流する。これにより、流路26における急激な曲がりによる渦形成や旋回流に起因する圧力損失を最小限に抑え、流路面積の変化、すなわち、流路26の拡大や縮小を抑えることができ、拡流や縮流による圧力損失を小さく抑えることができる。流路26の幅は、金属薄板状プレート20A、20Bの材料の厚みや流体によって適宜異ならせても良く、例えば0.2mm〜3.0mmとしても良い。
Then, the first fluid F 1 passes through the
図4および図5に示すように、一対の金属薄板状プレート20A、20Bは、薄肉領域22が形成された面同士を互いに接触させるようにして接合される。このとき、対向する金属薄板状プレート20A、20B同士の間で薄肉領域22によって第1の流体F1が流れる空間が形成される。また、一対の金属薄板状プレート20A、20Bの薄肉領域22および複数の伝熱フィン25は、それぞれ互いに鏡面対称となるように形成されている。このため、金属薄板状プレート20A、20Bを互いに接合した際、薄肉領域22同士が一致し、対応する各伝熱フィン25同士が一致するように接合される(図4および図5参照)。これにより、金属薄板状プレート20A、20B同士の接合強度を高めることができる。また各伝熱フィン25は、空洞のない中実形状であり、このため互いに連結された各伝熱フィン25同士が、第1の流体F1が流れる空間において、支柱としての機能を果たすので、熱交換器10の耐久性および耐圧性を向上させることができる。1枚の厚みのある金属薄板状プレートに薄肉領域を形成する場合と比べて、本実施の形態では一対の金属薄板状プレート20A、20Bを接合することで、流路を対称に形成することができるため、流体の流れが均一になり熱交換効率を向上させることができる。
As shown in FIGS. 4 and 5, the pair of thin metal plate plates 20 </ b> A and 20 </ b> B are joined so that the surfaces on which the
なお、金属薄板状プレート20A、20Bの伝熱フィン25同士が完全に一致するように接合されなくても良い。例えば図6に示すように、断面視において金属薄板状プレート20A、20Bの伝熱フィン25同士がわずかにずれた状態で接合されても良い。この場合、伝熱フィン25のずれδは、伝熱フィン25の幅wAの10%以下であることが好ましい。この場合においても、各伝熱フィン25同士のうち互いに接合された箇所が支柱としての機能を果たすので、熱交換器10の耐久性および耐圧性を向上させることができる。
In addition, it is not necessary to join so that the heat-
ところで、本実施の形態において、図2(a)(b)および図3に示すように、外周領域21のうち薄肉領域22側に位置する縁部27が、縁部27に隣接する伝熱フィン25の形状に沿って波形状又はジグザグ形状となっている。すなわち、外周領域21の縁部27には、薄肉領域22側に張り出す凸部21aと、外周領域21側に引っ込む凹部21bとが、第1の流体F1の主流方向D(Y方向)に沿って複数個繰り返し形成されている。
また、波形状又はジグザグ形状の縁部27は、略S字状の伝熱フィン25の形状に合わせた形状となっている。すなわち、縁部27は、各伝熱フィン25の外形形状に沿って湾曲しており、これにより、縁部27と伝熱フィン25との間の流路26が略一定の幅となっている。
By the way, in this Embodiment, as shown to FIG. 2 (a) (b) and FIG. 3, the
Further, the wave-shaped or zigzag-shaped
なお、本実施の形態において、縁部27に隣接する伝熱フィン25の形状に沿う波形状は、以下のようにして規定される。すなわち、図3の仮想線(二点鎖線)に示すように、縁部27に隣接する各伝熱フィン25aをそれぞれX方向に所定距離だけ平行移動する。
そして縁部27の波形状は、この所定距離だけ移動した伝熱フィン25aのうちX方向プラス側に位置する周縁と、当該周縁同士を繋ぐ直線とからなる線から構成される。しかしながら、縁部27の波形状は、上記線から多少ずれていても良い。
In the present embodiment, the wave shape along the shape of the
And the wave shape of the
このように、外周領域21のうち薄肉領域22側に位置する縁部27を波形状又はジグザグ形状としたことにより、第1の流体F1が一対の金属薄板状プレート20A、20B間を均一に流れるようになる。なお、縁部27の平面形状は、サインカーブのように曲線状の波形が繰り返される形状でも良く、三角波、ノコギリ波のように三角形状の波形が繰り返される形状でも良い。また、縁部27のうち波形状又はジグザグ形状とした部分は、縁部27の少なくとも一部であれば良い。例えば図3に示すように、縁部27のうち、入口側開口23Aに接続される領域には、第1の流体F1の主流方向D(Y方向)に沿って延びる直線部分27aが形成されている。これにより、入口側開口23Aからの第1の流体F1が、縁部27に近い流路26を流れにくくなることを防止し、第1の流体F1を一対の金属薄板状プレート20A、20B間により均一に流すことができる。一方、図7に示す変形例に示すように、入口側開口23Aに接続される領域を含め、縁部27の全域にわたって波形状又はジグザグ形状としても良い。
As described above, the
また、図3において、縁部27に隣接する伝熱フィンを第1伝熱フィン25cとし、第1伝熱フィン25cに隣接するとともに第1伝熱フィン25cに対して縁部27の反対側に位置する伝熱フィンを第2伝熱フィン25dとする。このとき、縁部27と第1伝熱フィン25cとの間に形成される流路26の幅w1は、第1伝熱フィン25cと第2伝熱フィン25dとの間に形成される流路26の幅w2よりも狭くなっている。なお、流路26の幅とは、互いに隣接する伝熱フィン25間の距離であって、流路26内を流れる流体の流れ方向に略垂直に計測した距離をいう。また、流路26の幅w1、w2は、各伝熱フィン25の上流(Y方向マイナス)側端部において測定した幅をいう。とりわけ、金属薄板状プレート20Aの最も上流側において、w1<w2となっていることが好ましく、w1/w2=0.7〜1.0となることが更に好ましい。
Further, in FIG. 3, the heat transfer fin adjacent to the
幅w1を幅w2よりも狭くしたことにより、第1伝熱フィン25cと第2伝熱フィン25dとの間に形成される流路26を、縁部27と第1伝熱フィン25cとの間に形成される流路26よりも広くすることができる。これにより、縁部27の付近に広いスペースが生じることがないので、このスペースに第1の流体F1が溜まり易くなることを防止することができる。この結果、第1の流体F1が一対の金属薄板状プレート20A、20B間を均一に流れなくなる不具合をより確実に防止することができる。
By the width w 1 and smaller than the width w 2, the
図3に示すように、薄肉領域22のうち入口側開口23Aの側方(出口側開口24B側)には、伝熱フィン25が形成されていない熱交換領域22aが設けられている。この熱交換領域22aは、第1の流体F1と第2の流体F2との間で熱交換を行うための面積を広く確保するとともに、入口側開口23Aから流入する第1の流体F1の流れを均一化させる役割を果たす。この熱交換領域22aの面積は、入口側開口23Aよりも大きいことが好ましい。
As shown in FIG. 3, a
また、入口側開口23Aの周縁の一部分23c(X方向マイナス側かつY方向マイナス側の部分)は、薄肉領域22を介在させることなく、外周領域21に直接接続されている。これにより、第1の流体F1の流れが停止したとき等に、入口側開口23Aと外周領域21との間に第1の流体F1が滞留することを防止し、第1の流体F1に含まれる固形分が入口側開口23Aと外周領域21との間に析出することを防止することができる。
A
なお、金属薄板状プレート20A、20Bは、熱伝導性の良い金属が好ましく、例えばステンレス、鉄、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、チタンなど、種々選択可能である。また、各金属薄板状プレート20A、20Bの厚みは、例えば0.1mm〜2.0mmとしても良い。
In addition, the metal thin plate-
本実施の形態の作用
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について述べる。
Operation of the present embodiment Next, the operation of the present embodiment having such a configuration will be described.
まず、図1に示す熱交換器10において、流入管13Aに第1の流体F1を導入するとともに、流入管13Bに第2の流体F2を導入する。この場合、第1の流体F1の温度と第2の流体F2の温度とは互いに異なっている。
First, in the
次に、第1の流体F1は、金属薄板状プレート20A、20B間の薄肉領域22に形成された流路26を通過し、熱交換器10の流出管14Aから流出する。同様に、第2の流体F2は、金属薄板状プレート20C、20D間の薄肉領域22に形成された流路26を通過し、熱交換器10の流出管14Bから流出する。流出管14A、14Bから流出する時点で、第1の流体F1および第2の流体F2のうち一方の温度は流入時よりも上昇し、他方の温度は流入時よりも降下している。この場合、金属薄板状プレート20Bと金属薄板状プレート20Cとが互いに接合されているので、これら金属薄板状プレート20B、20Cを介して、第1の流体F1と第2の流体F2との間で熱交換が効率的に行なわれる。
Next, the first fluid F 1 passes through the
以下、第1の流体F1が金属薄板状プレート20A、20Bの流路26内を流れる際の作用について、図2(a)(b)および図3を参照して説明する。
Hereinafter, the first fluid F 1 is a metal
まず、第1の流体F1が、入口側開口23Aから薄肉領域22に流入する。続いて、入口側開口23Aからの第1の流体F1は、互いに隣接する一対の伝熱フィン25間の流路26を通過し、第1の流体F1の主流方向D(Y方向)に沿って薄肉領域22内を流れていく。この際、第1の流体F1のうちの一部は、外周領域21の縁部27と伝熱フィン25との間の流路26を流れる。
First, the first fluid F 1 is, flows from the inlet-
本実施の形態において、外周領域21のうち、薄肉領域22側に位置する縁部27を伝熱フィン25の形状に沿って波形状又はジグザグ形状としている。これにより、第1の流体F1が縁部27付近の広いスペースに溜まり、縁部27と伝熱フィン25との間の流路26を流れにくくなる不具合を防止することができる。この結果、第1の流体F1を一対の金属薄板状プレート20A、20B間に均一に流すことができる。
In the present embodiment, the
その後、縁部27と伝熱フィン25との間の流路26を通過した第1の流体F1は、伝熱フィン25同士の間の流路26を通過した第1の流体F1と合流し、出口側開口24Aから流出する。
Thereafter, the first fluid F 1 that has passed through the
なお、第2の流体F2が一対の金属薄板状プレート20C、20D間を流れる際の作用についても上記と略同様である。
The second fluid F 2 is a pair of metal
このように本実施の形態によれば、外周領域21のうち薄肉領域22側に位置する縁部27が、縁部27に隣接する伝熱フィン25の形状に沿って波形状又はジグザグ形状となっている。このため、第1の流体F1(第2の流体F2)を一対の金属薄板状プレート20A、20B(20C、20D)間に均一に流すことができる。このように、流体の流路抵抗を低減することができるので、流体の圧力損失を小さくすることができる。これにより、熱交換器10の流入管13A、13Bに流体を送り込むコンプレッサーやポンプの負荷を低減することができる。また、流体の圧力損失を小さくすることにより、熱交換器10をコンパクト化することができるとともに、使用される流体の量を削減することができる。
As described above, according to the present embodiment, the
他方、比較例として、外周領域21の縁部27を直線とし、かつ縁部27と第1伝熱フィン25cとの間に形成される流路26の幅w1を、第1伝熱フィン25cと第2伝熱フィン25dとの間に形成される流路26の幅w2よりも広くした場合(図11参照)、縁部27と伝熱フィン25との間に部分的に広いスペースSが形成される。この場合、流体がこのスペースSに溜まってしまい、流体が縁部27と伝熱フィン25との間の流路26をスムーズに流れなくなるおそれがある。
On the other hand, as a comparative example, the
また、本実施の形態によれば、外周領域21の凸部21aが薄肉領域22側に張り出していることにより、縁部27を直線とした場合と比較して、金属薄板状プレート20A、20B(20C、20D)の接合面積を増加することができる。これにより、一対の金属薄板状プレート20A、20B(20C、20D)同士の接合強度が向上し、熱交換器10の耐久性向上を図ることができる。さらに熱交換器10の耐圧性を向上させることにより、従来よりも高圧なガスを流体として使用することも可能になる。
Moreover, according to this Embodiment, compared with the case where the
変形例
次に、図8乃至図10により、本実施の形態による金属薄板状プレートの各変形例について説明する。図8乃至図10において、図1乃至図7に示す実施の形態と同一部分には同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。
Modification Next, FIGS. 8 to 10, will be described according to this embodiment for each modification of the metal sheet like plate. 8 to 10, the same parts as those of the embodiment shown in FIGS. 1 to 7 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図1乃至図7に示す実施の形態では、伝熱フィン25が平面略S字形状である場合を例にとって説明したが、これに限られるものではない。
In the embodiment shown in FIG. 1 to FIG. 7, the case where the
例えば、図8(a)〜(d)に示すように、伝熱フィン25は、平面円形状(図8(a))、平面長円形状(楕円形状)(図8(b))、平面多角形(四角形)形状(図8(c))、又は平面多角形(六角形)形状(図8(d))等であってもよい。このような場合においても、外周領域21の縁部27が、縁部27に隣接する伝熱フィン25の形状に沿って波形状又はジグザグ形状となっていることにより、流体を一対の金属薄板状プレート20A、20B(20C、20D)間に均一に流すことができる。
For example, as shown in FIGS. 8A to 8D, the
また、図9および図10に示す変形例において、外周領域21の縁部27は直線状であり、かつ縁部27と第1伝熱フィン25cとの間に形成される流路26の幅w1は、第1伝熱フィン25cと第2伝熱フィン25dとの間に形成される流路26の幅w2よりも狭くなっている。これにより、縁部27の付近のスペースに第1の流体F1が溜まり易くなる不具合を防止することができ、第1の流体F1が一対の金属薄板状プレート20A、20B間を均一に流れなくなる不具合をより確実に防止することができる。
9 and 10, the
上記実施の形態および変形例に開示されている複数の構成要素を必要に応じて適宜組合せることも可能である。あるいは、上記実施の形態および変形例に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。 It is also possible to appropriately combine a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment and the modification examples as necessary. Or you may delete a some component from all the components shown by the said embodiment and modification.
10 熱交換器
11 一方の固定板
12 他方の固定板
13A、13B 流入管
14A、14B 流出管
14B 流出管
20A〜20D 金属薄板状プレート
21 外周領域
22 薄肉領域
23A、23B 入口側開口
24A、24B 出口側開口
25、25a〜25d 伝熱フィン
26 流路
27 縁部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記一対の金属薄板状プレートはそれぞれ、
外周領域と、
前記外周領域の内側に形成され、前記外周領域よりも薄肉の薄肉領域と、
前記薄肉領域から前記金属薄板状プレートの厚み方向にそれぞれ突出するように設けられた複数の伝熱フィンとを備え、
各伝熱フィンは、前記外周領域および他の伝熱フィンからそれぞれ平面方向に離間して配置され、
各伝熱フィンの周囲には、それぞれ流体が流れる流路が形成されており、
前記外周領域のうち前記薄肉領域側に位置する縁部が、前記縁部に隣接する前記伝熱フィンの形状に沿って波形状又はジグザグ形状となっており、
前記一対の金属薄板状プレートは、前記薄肉領域が形成された面同士が対向するように配置されることを特徴とする熱交換器。 A heat exchanger comprising at least a pair of sheet metal plates laminated together,
Each of the pair of thin metal plate plates is
An outer peripheral area; and
Formed on the inner side of the outer peripheral region, and a thinner region than the outer peripheral region, and
A plurality of heat transfer fins provided so as to protrude from the thin region in the thickness direction of the metal thin plate plate,
Each heat transfer fin is arranged in a plane direction away from the outer peripheral region and other heat transfer fins,
Around each heat transfer fin, a flow path through which fluid flows is formed,
The edge located on the thin-walled area side in the outer peripheral area has a wave shape or a zigzag shape along the shape of the heat transfer fin adjacent to the edge,
The pair of metal thin plate-like plates are arranged such that surfaces on which the thin regions are formed face each other.
前記縁部と前記第1伝熱フィンとの間に形成される前記流路の幅は、前記第1伝熱フィンと前記第2伝熱フィンとの間に形成される前記流路の幅よりも狭いことを特徴とする請求項1記載の熱交換器。 The heat transfer fin adjacent to the edge is a first heat transfer fin, and the heat transfer fin adjacent to the first heat transfer fin and adjacent to the opposite side of the edge is first. When using 2 heat transfer fins,
The width of the flow path formed between the edge and the first heat transfer fin is larger than the width of the flow path formed between the first heat transfer fin and the second heat transfer fin. The heat exchanger according to claim 1, wherein the heat exchanger is narrow.
前記一対の金属薄板状プレートはそれぞれ、
外周領域と、
前記外周領域の内側に形成され、前記外周領域よりも薄肉の薄肉領域と、
前記薄肉領域から前記金属薄板状プレートの厚み方向にそれぞれ突出するように設けられた複数の伝熱フィンとを備え、
各伝熱フィンは、前記外周領域および他の伝熱フィンからそれぞれ平面方向に離間して配置され、
各伝熱フィンの周囲には、それぞれ流体が流れる流路が形成されており、
前記外周領域の縁部に隣接する伝熱フィンを第1伝熱フィンとし、前記第1伝熱フィンに隣接するとともに前記第1伝熱フィンに対して前記縁部の反対側に隣接する伝熱フィンを第2伝熱フィンとしたとき、
前記縁部と前記第1伝熱フィンとの間に形成される前記流路の幅は、前記第1伝熱フィンと前記第2伝熱フィンとの間に形成される前記流路の幅よりも狭く、
前記一対の金属薄板状プレートは、前記薄肉領域が形成された面同士が対向するように配置されることを特徴とする熱交換器。 A heat exchanger comprising at least a pair of sheet metal plates laminated together,
Each of the pair of thin metal plate plates is
An outer peripheral area; and
Formed on the inner side of the outer peripheral region, and a thinner region than the outer peripheral region, and
A plurality of heat transfer fins provided so as to protrude from the thin region in the thickness direction of the metal thin plate plate,
Each heat transfer fin is arranged in a plane direction away from the outer peripheral region and other heat transfer fins,
Around each heat transfer fin, a flow path through which fluid flows is formed,
The heat transfer fin adjacent to the edge of the outer peripheral region is a first heat transfer fin, and is adjacent to the first heat transfer fin and adjacent to the opposite side of the edge with respect to the first heat transfer fin. When the fin is the second heat transfer fin,
The width of the flow path formed between the edge and the first heat transfer fin is larger than the width of the flow path formed between the first heat transfer fin and the second heat transfer fin. Narrow,
The pair of metal thin plate-like plates are arranged such that surfaces on which the thin regions are formed face each other.
前記一対の金属薄板状プレートはそれぞれ、
外周領域と、
前記外周領域の内側に形成され、前記外周領域よりも薄肉の薄肉領域と、
前記薄肉領域から前記金属薄板状プレートの厚み方向にそれぞれ突出するように設けられた複数の伝熱フィンとを備え、
各伝熱フィンは、前記外周領域および他の伝熱フィンからそれぞれ平面方向に離間して配置され、
各伝熱フィンの周囲には、それぞれ流体が流れる流路が形成されており、
前記外周領域のうち前記薄肉領域側に位置する縁部が、前記縁部に隣接する前記伝熱フィンの形状に沿って波形状又はジグザグ形状となっており、
前記一対の金属薄板状プレートは、前記薄肉領域が形成された面同士が対向するように配置されることを特徴とする一対の金属薄板状プレート。 A pair of thin metal plates for heat exchanger,
Each of the pair of thin metal plate plates is
An outer peripheral area; and
Formed on the inner side of the outer peripheral region, and a thinner region than the outer peripheral region, and
A plurality of heat transfer fins provided so as to protrude from the thin region in the thickness direction of the metal thin plate plate,
Each heat transfer fin is arranged in a plane direction away from the outer peripheral region and other heat transfer fins,
Around each heat transfer fin, a flow path through which fluid flows is formed,
The edge located on the thin-walled area side in the outer peripheral area has a wave shape or a zigzag shape along the shape of the heat transfer fin adjacent to the edge,
The pair of metal thin plate plates are arranged such that surfaces on which the thin regions are formed face each other.
前記一対の金属薄板状プレートはそれぞれ、
外周領域と、
前記外周領域の内側に形成され、前記外周領域よりも薄肉の薄肉領域と、
前記薄肉領域から前記金属薄板状プレートの厚み方向にそれぞれ突出するように設けられた複数の伝熱フィンとを備え、
各伝熱フィンは、前記外周領域および他の伝熱フィンからそれぞれ平面方向に離間して配置され、
各伝熱フィンの周囲には、それぞれ流体が流れる流路が形成されており、
前記外周領域の縁部に隣接する伝熱フィンを第1伝熱フィンとし、前記第1伝熱フィンに隣接するとともに前記第1伝熱フィンに対して前記縁部の反対側に隣接する伝熱フィンを第2伝熱フィンとしたとき、
前記縁部と前記第1伝熱フィンとの間に形成される前記流路の幅は、前記第1伝熱フィンと前記第2伝熱フィンとの間に形成される前記流路の幅よりも狭く、
前記一対の金属薄板状プレートは、前記薄肉領域が形成された面同士が対向するように配置されることを特徴とする一対の金属薄板状プレート。 A pair of thin metal plates for heat exchanger,
Each of the pair of thin metal plate plates is
An outer peripheral area; and
Formed on the inner side of the outer peripheral region, and a thinner region than the outer peripheral region, and
A plurality of heat transfer fins provided so as to protrude from the thin region in the thickness direction of the metal thin plate plate,
Each heat transfer fin is arranged in a plane direction away from the outer peripheral region and other heat transfer fins,
Around each heat transfer fin, a flow path through which fluid flows is formed,
The heat transfer fin adjacent to the edge of the outer peripheral region is a first heat transfer fin, and is adjacent to the first heat transfer fin and adjacent to the opposite side of the edge with respect to the first heat transfer fin. When the fin is the second heat transfer fin,
The width of the flow path formed between the edge and the first heat transfer fin is larger than the width of the flow path formed between the first heat transfer fin and the second heat transfer fin. Narrow,
The pair of metal thin plate plates are arranged such that surfaces on which the thin regions are formed face each other.
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WO2019221169A1 (en) * | 2018-05-16 | 2019-11-21 | モリテックスチール株式会社 | Metal sheet and laminate provided therewith |
-
2015
- 2015-12-02 JP JP2015235872A patent/JP2016130625A/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019043802A1 (en) * | 2017-08-29 | 2019-03-07 | 株式会社Welcon | Heat exchanger |
CN111051805A (en) * | 2017-08-29 | 2020-04-21 | 株式会社威工 | Heat exchanger |
JPWO2019043802A1 (en) * | 2017-08-29 | 2020-09-24 | 株式会社Welcon | Heat exchanger |
US11384992B2 (en) | 2017-08-29 | 2022-07-12 | Welcon Inc. | Heat exchanger |
WO2019221169A1 (en) * | 2018-05-16 | 2019-11-21 | モリテックスチール株式会社 | Metal sheet and laminate provided therewith |
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