JP2018066536A - Heat exchanger and refrigeration system using the same - Google Patents
Heat exchanger and refrigeration system using the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018066536A JP2018066536A JP2016206608A JP2016206608A JP2018066536A JP 2018066536 A JP2018066536 A JP 2018066536A JP 2016206608 A JP2016206608 A JP 2016206608A JP 2016206608 A JP2016206608 A JP 2016206608A JP 2018066536 A JP2018066536 A JP 2018066536A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flow path
- header
- heat exchanger
- plate fin
- plate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B39/00—Evaporators; Condensers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
- F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
- F28D1/03—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
- F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
- F28F3/04—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/26—Arrangements for connecting different sections of heat-exchange elements, e.g. of radiators
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Details Of Heat-Exchange And Heat-Transfer (AREA)
Abstract
Description
本発明は熱交換器およびそれを用いた冷凍システムに関し、特に、冷媒が流れる板状のプレートフィンを積層して構成されたプレートフィン積層型の熱交換器とそれを用いた冷凍システムに関する。 The present invention relates to a heat exchanger and a refrigeration system using the same, and more particularly to a plate fin stacked heat exchanger configured by stacking plate-like plate fins through which a refrigerant flows and a refrigeration system using the same.
一般に空気調和機や冷凍機等の冷凍システムは、圧縮機によって圧縮した冷媒を凝縮器や蒸発器等の熱交換器に循環させ被熱交換流体と熱交換させて冷房もしくは暖房を行うが、前記熱交換器の熱交換効率によってシステムとしての性能や省エネ性が大きく左右される。従って、熱交換器は高効率化が強く求められている。 In general, a refrigeration system such as an air conditioner or a refrigerator performs cooling or heating by circulating a refrigerant compressed by a compressor to a heat exchanger such as a condenser or an evaporator and exchanging heat with a heat exchange fluid. The heat exchange efficiency of the heat exchanger greatly affects system performance and energy saving. Therefore, high efficiency is strongly demanded for the heat exchanger.
このような中にあって、冷凍システムの熱交換器は、一般的には、フィン群に伝熱管を貫通させて構成したフィンチューブ型熱交換器が用いられており、その伝熱管の細径化を図って熱交換効率の向上及び小型化が進められている。 Under such circumstances, a heat exchanger of a refrigeration system generally uses a finned tube heat exchanger configured by passing a heat transfer tube through a fin group, and the heat transfer tube has a small diameter. Improvement of heat exchange efficiency and downsizing are being promoted.
しかしながら、上記伝熱管の細径化には限度があるため、熱交換効率の向上及び小型化は限界に近づきつつある。 However, since there is a limit to reducing the diameter of the heat transfer tube, improvement in heat exchange efficiency and downsizing are approaching the limits.
一方、熱エネルギーを交換するために使用される熱交換器の中には、流路を有するプレートフィンを積層して構成したプレートフィン積層型熱交換器が知られている。 On the other hand, among the heat exchangers used for exchanging heat energy, there is known a plate fin stacked heat exchanger configured by stacking plate fins having flow paths.
このプレートフィン積層型熱交換器は、プレートフィンの中に形成された流路を流れる第1流体と、積層されたプレートフィンの間を流れる被熱交換流体となる第2流体との間で熱交換を行うもので、車両用の空気調和機などにおいて広く用いられている(特許文献1参照)。 This plate fin laminated heat exchanger is configured to generate heat between a first fluid that flows through a flow path formed in the plate fin and a second fluid that is a heat exchange fluid that flows between the laminated plate fins. The replacement is widely used in air conditioners for vehicles and the like (see Patent Document 1).
図33、図34は上記特許文献1記載のプレートフィン積層型熱交換器を示し、この熱交換器100は、第1流体が流れる流路101を有するプレートフィン102を積層して構成したプレートフィン積層体103の両側部にエンドプレート104を積層配置して構成してある。
FIG. 33 and FIG. 34 show the plate fin laminated heat exchanger described in
上記特許文献1記載のプレートフィン積層型熱交換器は、プレートフィン102に凹条溝をプレス成形して流路101を形成しているので、当該流路101の断面積をフィンチューブ型の伝熱管に比べさらに小さくできる利点がある。
In the plate fin laminated heat exchanger described in
しかしながら、上記各流路101へと冷媒を流すヘッダ流路105の面積は各流路101の面積に比べ極端に大きいため、前記ヘッダ流路105部分での冷媒の圧力が大きなものとなってエンドプレート102のヘッダ流路105を有する部分(図33、図34ではXで示すプレートフィン積層型熱交換器の上下部分)が外方に膨張変形するという傾向がみられる。
However, since the area of the
このヘッダ流路105部分での膨張変形は、自動車用空調機の熱交換器の場合には冷媒量が少なくて冷媒圧力がそれほど高くないのでエンドプレート104の剛性によって抑制でき、課題として認識されていない。
In the case of a heat exchanger of an automotive air conditioner, the expansion deformation in the
しかしながら、発明者らの実験によると、家庭用エアコンや業務用エアコン等のように自動車用空調機に比べ使用される冷媒量が多い熱交換器の場合、前記ヘッダ流路105部分での膨張変形の圧力は自動車用空調機に比べかなり大きく、前記ヘッダ流路105部分での膨張変形を抑制しづらいとともに、場合によってはエンドプレートが外方に膨張変形してしまうことが判明した。
However, according to experiments by the inventors, in the case of a heat exchanger that uses a large amount of refrigerant compared to an automotive air conditioner, such as a home air conditioner or a commercial air conditioner, the expansion deformation in the
そして、このような膨張変形等の関係からプレートフィン102の積層方向寸法にも限界が生じ、家庭用エアコンや業務用エアコン等に適する幅寸法の熱交換器とすることが困難であることも判明した。
Then, due to such expansion deformation and the like, the dimension in the stacking direction of the
更にまた、最近の空気調和機は地球温暖化防止の観点から地球温暖化係数(GWP)の小さなR1123(1,1,2−トリフルオロエチレン)や、R1132(1,2−ジフルオロエチレン)冷媒の実用化が検討されつつあり、この冷媒はその圧力が従来のR410A冷媒に比べ高くなることから、このような冷媒を用いると、ヘッダ流路105部分での膨張変形が顕著になることが想定される。よって、何らかの膨張変形抑制対策が必須となる。
Furthermore, recent air conditioners have a low global warming potential (GWP) R1123 (1,1,2-trifluoroethylene) or R1132 (1,2-difluoroethylene) refrigerant from the viewpoint of preventing global warming. Since the practical use is being studied and the pressure of this refrigerant is higher than that of the conventional R410A refrigerant, it is assumed that the expansion deformation at the
本発明はこのような知見並びに環境対策時に発生する課題を見据えてなしたもので、家庭用及び業務用エアコン等に用いる熱交換器であってもヘッダ流路部分での膨張変形を抑制できて熱交換効率も高い熱交換器及びそれを用いた高性能な冷凍システムを提供することを目的としたものである。 The present invention has been made in view of such knowledge and problems that occur at the time of environmental measures. Even in a heat exchanger used for home and commercial air conditioners and the like, expansion deformation in the header channel portion can be suppressed. An object of the present invention is to provide a heat exchanger having high heat exchange efficiency and a high-performance refrigeration system using the heat exchanger.
本発明は、上記目的を達成するため、熱交換器は、冷媒等の第1流体が流れる流路を有するプレートフィン積層体の各プレートフィン積層間に被熱交換流体となる第2流体を流して、前記第1流体と前記第2流体との間で熱交換する熱交換器であって、
前記プレートフィン積層体は、第一エンドプレート及び第二エンドプレートの間に第1流体が流れる流路を有するプレートフィンを複数積層して構成し、
前記プレートフィン積層体の前記プレートフィンは、前記第1流体が並行に流れる複数の第1流体流路を有する流路領域と、前記流路領域の各第1流体流路に連通するヘッダ流路を有したヘッダ領域と、を備えるとともに、前記第1流体流路は前記プレートフィンに凹条溝を設けて形成し、
かつ、前記ヘッダ流路は第1流体の出入り口となる入口開口及び出口開口を前記第一及び第二エンドプレートに開口させ、前記第一エンドプレートの入口開口及び出口開口に第一入口接続管及び第一出口接続管を接続するとともに、第二エンドプレートの入口開口及び出口開口に第二入口接続管及び第二出口接続管を接続し、
前記ヘッダ流路の外径を第一、第二入口接続管の外径以下とするとともに、前記ヘッダ流路の外径を第一、第二出口接続管の外径以下とした構成としてある。
In the present invention, in order to achieve the above object, the heat exchanger causes the second fluid to be a heat exchange fluid to flow between each plate fin stack of the plate fin stack having a flow path through which the first fluid such as a refrigerant flows. A heat exchanger for exchanging heat between the first fluid and the second fluid,
The plate fin laminate is configured by laminating a plurality of plate fins having a flow path through which a first fluid flows between a first end plate and a second end plate,
The plate fins of the plate fin stack include a channel region having a plurality of first fluid channels through which the first fluid flows in parallel, and a header channel that communicates with each first fluid channel in the channel region. The first fluid flow path is formed by providing a concave groove in the plate fin,
The header channel has an inlet opening and an outlet opening serving as an inlet / outlet for the first fluid in the first and second end plates, a first inlet connecting pipe and an inlet opening and an outlet opening in the first end plate, Connecting the first outlet connecting pipe and connecting the second inlet connecting pipe and the second outlet connecting pipe to the inlet opening and outlet opening of the second end plate;
The outer diameter of the header channel is set to be equal to or smaller than the outer diameter of the first and second inlet connecting pipes, and the outer diameter of the header channel is set to be equal to or smaller than the outer diameter of the first and second outlet connecting pipes.
これにより、第一、第二エンドプレートのヘッダ領域部分にはヘッダ流路側からの第1流体圧力と第一、第二入口接続管及び第一、第二出口接続管側からの第1流体圧力が加わり、前記第一、第二エンドプレートの入口開口が第一、第二入口接続管の内径以下、第一、第二エンドプレートの出口開口が第一、第二出口接続管の内径以下となっているから、第一、第二入口接続管及び第一、第二出口接続管側からの第1流体圧力の方がヘッダ流路側からの第1流体圧力よりも大きくなって前記ヘッダ流路側からの第1流体圧力の影響を相殺することができる、或いはヘッダ流路側からの第1流体圧力を各接続管の管壁で受け
止めることができ、前記ヘッダ領域の外方への膨張変形を抑制することができる。そしてこのような膨張変形を抑制しつつ、第1流体流路の流路断面積の細径化を図って熱交換器のさらなる熱交換効率の向上を実現することができる。加えてこのような熱交換器を用いることによってコンパクトかつ省エネ性の高い高性能な冷凍システムを提供することができる。
Thereby, the first fluid pressure from the header flow path side and the first fluid pressure from the first and second inlet connection pipes and the first and second outlet connection pipes are provided in the header region portions of the first and second end plates. The inlet opening of the first and second end plates is less than the inner diameter of the first and second inlet connection pipes, and the outlet opening of the first and second end plates is less than the inner diameter of the first and second outlet connection pipes. Therefore, the first fluid pressure from the first and second inlet connecting pipes and the first and second outlet connecting pipes is larger than the first fluid pressure from the header channel and the header channel side The influence of the first fluid pressure from the header can be offset, or the first fluid pressure from the header flow path side can be received by the tube wall of each connecting pipe, and the expansion deformation to the outside of the header region is suppressed. can do. And while suppressing such expansion deformation, the diameter of the cross-sectional area of the first fluid flow path can be reduced to further improve the heat exchange efficiency of the heat exchanger. In addition, by using such a heat exchanger, it is possible to provide a high-performance refrigeration system that is compact and energy-saving.
本発明は、上記構成により、家庭用及び業務用エアコン等に用いる熱交換器であってもヘッダ領域部分での膨張変形がなく小型且つ高効率な熱交換器及びそれを用いた省エネ性の高い高性能な冷凍システムを提供することができる。 With the above configuration, the present invention has a small and high-efficiency heat exchanger that is free from expansion and deformation in the header region even in a heat exchanger used for home and commercial air conditioners and the like, and a high energy saving performance using the heat exchanger. A high-performance refrigeration system can be provided.
第1の発明は、熱交換機であり、この熱交換器は、冷媒等の第1流体が流れる流路を有するプレートフィン積層体の各プレートフィン積層間に被熱交換流体となる第2流体を流して、前記第1流体と前記第2流体との間で熱交換する熱交換器であって、
前記プレートフィン積層体は、第一エンドプレート及び第二エンドプレートの間に第1流体が流れる流路を有するプレートフィンを複数積層して構成し、
前記プレートフィン積層体の前記プレートフィンは、前記第1流体が並行に流れる複数の第1流体流路を有する流路領域と、前記流路領域の各第1流体流路に連通するヘッダ流路を有したヘッダ領域と、を備えるとともに、前記第1流体流路は前記プレートフィンに凹条溝を設けて形成し、
かつ、前記ヘッダ流路は入口側ヘッダ流路の入口開口及び出口側ヘッダ流路の出口開口を前記第一及び第二エンドプレートに開口させ、前記第一エンドプレートの入口開口及び出口開口に第一入口接続管及び第一出口接続管を接続するとともに、第二エンドプレートの入口開口及び出口開口に第二入口接続管及び第二出口接続管を接続し、
前記ヘッダ流路の外径を第一、第二入口接続管の外径以下とするとともに、前記ヘッダ流路の外径を第一、第二出口接続管の外径以下とした構成としてある。
1st invention is a heat exchanger, and this heat exchanger has a 2nd fluid used as a heat exchange fluid between each plate fin lamination of a plate fin laminated body which has a channel through which the 1st fluids, such as a refrigerant, flow. A heat exchanger that exchanges heat between the first fluid and the second fluid,
The plate fin laminate is configured by laminating a plurality of plate fins having a flow path through which a first fluid flows between a first end plate and a second end plate,
The plate fins of the plate fin stack include a channel region having a plurality of first fluid channels through which the first fluid flows in parallel, and a header channel that communicates with each first fluid channel in the channel region. The first fluid flow path is formed by providing a concave groove in the plate fin,
The header channel has an inlet opening of the inlet side header channel and an outlet opening of the outlet side header channel opened to the first and second end plates, and the header channel is connected to the inlet opening and the outlet opening of the first end plate. Connecting the one inlet connection pipe and the first outlet connection pipe, and connecting the second inlet connection pipe and the second outlet connection pipe to the inlet opening and the outlet opening of the second end plate;
The outer diameter of the header channel is set to be equal to or smaller than the outer diameter of the first and second inlet connecting pipes, and the outer diameter of the header channel is set to be equal to or smaller than the outer diameter of the first and second outlet connecting pipes.
これにより、第一、第二エンドプレートのヘッダ領域部分にはヘッダ流路側からの第1流体圧力と第一、第二入口接続管及び第一、第二出口接続管側からの第1流体圧力が加わり、前記第一、第二エンドプレートの入口開口が第一、第二入口接続管の外径以下、第一、第二エンドプレートの出口開口が第一、第二出口接続管の外径以下となっているから、第一、第二入口接続管及び第一、第二出口接続管側からの第1流体圧力の方がヘッダ流路側からの第1流体圧力よりも大きくなって前記ヘッダ流路側からの第1流体圧力の影響を相殺することができる、或いはヘッダ流路側からの第1流体圧力を各接続管の管壁で受け止めることができ、前記ヘッダ領域の外方への膨張変形を抑制することができる。そして、このように膨張変形を抑制しつつ、第1流体流路の流路断面積の細径化を図って熱交換器のさらなる熱交換効率の向上を実現することができる。加えてこのような熱交換器を用いることによってコンパクトかつ省エネ性の高い高性能な冷凍システムを提供することができる。 Thereby, the first fluid pressure from the header flow path side and the first fluid pressure from the first and second inlet connection pipes and the first and second outlet connection pipes are provided in the header region portions of the first and second end plates. The inlet opening of the first and second end plates is equal to or smaller than the outer diameter of the first and second inlet connecting pipes, and the outlet opening of the first and second end plates is the outer diameter of the first and second outlet connecting pipes. Since the first fluid pressure from the first and second inlet connecting pipes and the first and second outlet connecting pipes is larger than the first fluid pressure from the header channel side, the header The influence of the first fluid pressure from the flow channel side can be offset, or the first fluid pressure from the header flow channel side can be received by the tube wall of each connecting pipe, and the header region is expanded outwardly. Can be suppressed. And while suppressing expansion deformation in this way, the diameter of the flow path cross-sectional area of the first fluid flow path can be reduced to further improve the heat exchange efficiency of the heat exchanger. In addition, by using such a heat exchanger, it is possible to provide a high-performance refrigeration system that is compact and energy-saving.
第2の発明は、第1の発明において、前記プレートフィンに形成した第1流体流路は略U字状にUターンさせて第1流体流路と連通するヘッダ流路の入口側ヘッダ流路及び出口側ヘッダ流路をプレートフィンの一端部側に纏め、この入口側ヘッダ流路及び出口側ヘッダ流路の出入り口に第一、第二入口接続管、第一、第二出口接続管を接続した構成としてある。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the first fluid flow path formed in the plate fin is U-turned in a substantially U shape so as to communicate with the first fluid flow path. And the outlet-side header channel are gathered on one end side of the plate fin, and the first and second inlet connection pipes and the first and second outlet connection pipes are connected to the inlet and outlet ports of the inlet-side header channel and the outlet-side header channel. It is as a configuration.
これにより、プレートフィンを大きく(長さ寸法を長く)することなく第1流体流路を長くして冷媒の熱交換量を増大させ、熱交換効率を更に高め、かつ、小型化を推進するこ
とができる。しかも、ヘッダ流路の入口側ヘッダ流路及び出口側ヘッダ流路を纏めたことによって当該ヘッダ領域部分での第1流体流量が多くなってその圧力が高くなっても、出入口開口と第一、第二入口接続管、第一、第二出口接続管の内径差による圧力相殺効果によりヘッダ領域対応部分の膨張変形を確実に防止することができる。
Thereby, without increasing the plate fin (lengthening the length), the first fluid flow path is lengthened to increase the heat exchange amount of the refrigerant, further increase the heat exchange efficiency, and promote downsizing. Can do. Moreover, even if the pressure of the first fluid flow rate in the header region portion is increased by combining the inlet-side header channel and the outlet-side header channel of the header channel, Due to the pressure canceling effect due to the difference in inner diameter between the second inlet connecting pipe and the first and second outlet connecting pipes, expansion deformation of the header region corresponding portion can be reliably prevented.
第3の発明は、第1または第2の発明において、前記第一、第二エンドプレートの少なくともいずれか一方のヘッダ領域対応部分に補強プレートを配置して、当該補強プレートに前記エンドプレートの入口開口或いは出口開口からヘッダ流路内へ突入する分流制御管を一体化し、前記分流制御管を接続した補強プレートは分流制御管及び第一若しくは第二入口接続管あるいは出口接続管との間の電位差が前記分流制御管と第一若しくは第二入口接続管あるいは出口接続管とを直付け接続した場合の両者の間の電位差よりも小さくなる材料で形成した構成としてある。 According to a third invention, in the first or second invention, a reinforcing plate is disposed in a portion corresponding to the header region of at least one of the first and second end plates, and the inlet of the end plate is inserted into the reinforcing plate. A diversion control pipe that enters into the header flow path from the opening or the outlet opening is integrated, and the reinforcing plate connected to the diversion control pipe is a potential difference between the diversion control pipe and the first or second inlet connection pipe or the outlet connection pipe. Is formed of a material that is smaller than the potential difference between when the shunt control pipe and the first or second inlet connection pipe or outlet connection pipe are directly connected.
これにより、分流制御管と第一若しくは第二入口接続管あるいは出口接続管とを直付け接続した場合に生じる異種金属接触腐食の発生を防止することができ、長期使用における信頼性を大きく向上させることができる。 As a result, it is possible to prevent the occurrence of dissimilar metal contact corrosion that occurs when the shunt control pipe and the first or second inlet connection pipe or the outlet connection pipe are directly connected to each other, and greatly improve the reliability in long-term use. be able to.
第4の発明は、第1〜第3の発明において、前記プレートフィン積層体は入口接続管及び出口接続管によって複数連結した構成としてある。 According to a fourth invention, in the first to third inventions, a plurality of the plate fin laminates are connected by an inlet connection pipe and an outlet connection pipe.
これにより、熱交換器全体のプレートフィン積層方向の寸法幅を大きくでき、膨張変形を抑制しつつ家庭用エアコンや業務用エアコン等に適した長尺な熱交換器とすることができる。 Thereby, the dimension width | variety of the plate fin lamination direction of the whole heat exchanger can be enlarged, and it can be set as the elongate heat exchanger suitable for a domestic air conditioner, a commercial air conditioner, etc., suppressing an expansion deformation.
第5の発明は冷凍システムであり、この冷凍システムは冷凍サイクルを構成する熱交換器を前記第1〜第4のいずれかの発明に記載の熱交換器としたものである。 5th invention is a refrigeration system, This refrigeration system uses the heat exchanger which comprises a refrigerating cycle as the heat exchanger as described in any one of the said 1st-4th invention.
これにより、この冷凍システムは、熱交換器がヘッダ領域部分での膨張変形がなく小型且つ高効率であるから、省エネ性の高い高性能な冷凍システムとすることができる。 As a result, this refrigeration system can be a high-performance refrigeration system with high energy savings because the heat exchanger is small and highly efficient without expansion and deformation in the header region portion.
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
なお、本開示の熱交換器は、以下の実施形態に記載したプレートフィン積層型熱交換器の構成に限定されるものではなく、以下の実施形態において説明する技術的思想と同等の熱交換器の構成を含むものである。 Note that the heat exchanger of the present disclosure is not limited to the configuration of the plate fin stacked heat exchanger described in the following embodiments, and is a heat exchanger equivalent to the technical idea described in the following embodiments. The configuration is included.
また、以下で説明する実施形態は、本発明の一例を示すものであって、実施形態において示される構成、機能、動作などは、例示であり、本開示を限定するものではない。 The embodiment described below shows an example of the present invention, and the configuration, function, operation, and the like shown in the embodiment are exemplifications and do not limit the present disclosure.
図1は本実施形態のプレートフィン積層型熱交換器(以下、単に熱交換器と称する)1の外観を示す斜視図、図2は図1のA−A断面図、図3は同実施の形態1におけるプレートフィン積層型熱交換器のプレートフィン積層体を示す外観斜視図、図4は同プレートフィン積層体を上下に分離した状態で示す分解斜視図、図5は同プレートフィン積層体の分解斜視図、図6は同プレートフィン積層体のプレートフィン積層状態を示す側面図である。 FIG. 1 is a perspective view showing an external appearance of a plate fin laminated heat exchanger (hereinafter simply referred to as a heat exchanger) 1 according to the present embodiment, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is an external perspective view showing a plate fin laminate of the plate fin laminate heat exchanger according to the first embodiment, FIG. 4 is an exploded perspective view showing the plate fin laminate separated vertically, and FIG. FIG. 6 is an exploded perspective view, and FIG. 6 is a side view showing a plate fin laminated state of the plate fin laminated body.
本実施形態の熱交換器1は、図1に示すように、複数のプレートフィン積層体2を接続して構成されている。
As shown in FIG. 1, the
上記プレートフィン積層体2は、図3、図4に示すように、第一エンドプレート3a及
び第二エンドプレート3bの間に第1流体となる冷媒が流れる流路群(この冷媒流路群を含むプレートフィン2aの冷媒流路構成については後に詳述する)を有するプレートフィン2aを複数積層して構成されており、第一エンドプレート3a及び第二エンドプレート3bには、熱交換器を凝縮器として用いるときにそれぞれ冷媒が流入する入口接続管4と、プレートフィン2aの中の流路を流れた冷媒を排出する出口接続管5とが接続固定されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
上記プレートフィン2aの冷媒が流れる流路群は略U字状に形成されていて、これと繋がる前記入口接続管4、出口接続管5は、プレートフィン積層体2の一端部側に纏めて配置されている。
The flow path group through which the refrigerant of the
なお、冷媒の流れ方向の最終端となるプレートフィン積層体2(図1に示す最下端のプレートフィン積層体)の第二エンドプレート3bには入口接続管4、出口接続管5が備えられておらず、閉塞状態となっている。
An
また、上記第一、第二エンドプレート3a、3bは、剛性を有する板材で形成されており、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、ステンレスなどの金属材を研削により金属加工して形成されている。
The first and
そして、上記複数のプレートフィン2a、第一、第二エンドプレート3a、3bは積層された状態でロウ付け接合されて一体化されている。これらは、他の耐熱性のある固定方法、例えば化学的な接合部材を用いて接合されていてもよい。
The plurality of
また、上記プレートフィン積層体2の第一エンドプレート3a及び第二エンドプレート3bは、図3、図5に示すように、その外面に補強プレート16a、16bを配置して、プレートフィン積層体2を貫通するボルト・ナット若しくはカシメピン軸等の連結手段9によって連結固定されている。
Further, the
なお、上記補強プレート16a、16bもエンドプレート3a、3bと同様に剛性を有する板材、例えばステンレス、アルミニウム合金などの金属材料によって形成されている。
The reinforcing
上記のように構成されたプレートフィン積層体2は、図1に示すように、入口接続管4、出口接続管5により複数連結接続され、熱交換器を構成しており、最上部のプレートフィン積層体2の入口接続管4から冷媒が各プレートフィン積層体2へと流れ、各プレートフィン2aの内部の流路群を長手方向に並行に流れUターンして折り返し最上部のプレートフィン積層体2の出口接続管5から排出される。一方、第2流体である空気は、各プレートフィン積層体2を構成するプレートフィン2aの積層間に形成された隙間を通り抜ける。これにより第1流体である冷媒と第2流体である空気との熱交換が行われる。
As shown in FIG. 1, the
次に、上記熱交換器1の主体をなすプレートフィン積層体2とこれを構成するプレートフィン2aについて説明する。
Next, the plate fin laminated
図7〜図14はプレートフィン積層体2の一部を切断して示す斜視図、図15〜図21はプレートフィン2aの構成を示す図である。
7 to 14 are perspective views showing a part of the
プレートフィン積層体2は、図11に示すように、二種類の流路構成を有するプレートフィン2a(第1プレートフィン6、第2プレートフィン7)が積層されて構成されている。
As shown in FIG. 11, the
上記プレートフィン2aの第1プレートフィン6と第2プレートフィン7は、それぞれ図17に示すように、後に詳述する冷媒流路構成がプレス成形された第1板状部材6aと、これと同じ構成の第2板状部材6bとを向い合せてロウ付け接合することにより構成されている。上記第1板状部材6a、第2板状部材6bは、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレスなどの長方形の金属薄板からなる。
As shown in FIG. 17, the
以下、プレートフィン2aに形成されている流路構成について説明する。
Hereinafter, the flow path configuration formed in the
なお、プレートフィン2aの第1プレートフィン6と第2プレートフィン7は後述する冷媒流路11の位置がずれている以外は同じ構成なので、図15〜図17等においては第1プレートフィン6の場合のみの図番を付与して説明する。
Since the
プレートフィン2a(6、7)は、図15に示すように、長手方向の一方端部(図15においては左側)にヘッダ領域Hが形成されており、その他の領域が流路領域Pとなっている。そして、ヘッダ領域Hに流入側のヘッダ開口8aと、出口側のヘッダ開口8bの両方が形成され、前記入口接続管4と出口接続管5に繋がる。
As shown in FIG. 15, the
また、流路領域Pにはヘッダ開口8aからの第1流体である冷媒が流れる第1流体流路(以下、冷媒流路と称す)11が複数並行形成されており、この冷媒流路11群はプレートフィン2a(6、7)の他端部(図15における右側端部近傍)において折り返し、出口側のヘッダ開口8bへと繋がっている。詳述すると、上記冷媒流路11群は、流入側のヘッダ開口8aに繋がる往路側流路部11aと出口側のヘッダ開口8bへと繋がる復路側流路部11bとからなっていて、略U字状に折り返す形となっており、流入側のヘッダ開口8aからの冷媒は往路側流路部11aから復路側流路部11bへとUターンして出口側のヘッダ開口8bへと流れるようになっている。
In addition, a plurality of first fluid flow paths (hereinafter referred to as refrigerant flow paths) 11 through which the refrigerant that is the first fluid from the
また、上記流入側のヘッダ開口8aの周りには、図16に拡大して示すように、ヘッダ開口8aからの冷媒が冷媒流路11群へと流れるヘッダ流路10が形成されている。このヘッダ流路10は、ヘッダ開口8aの外周から膨出するよう形成された外周流路10aと、この外周流路10aの冷媒流路11群側に延びる一本の連絡流路10bと、この連絡流路10bを冷媒流路11群の各流路に繋ぐ多分岐流路10cとからなる。
Further, as shown in an enlarged view in FIG. 16, a
なお、ヘッダ流路10における外周流路10a、連絡流路10bおよび多分岐流路10cは、流路領域Pに並設された各冷媒流路11に比して幅広に形成されており、流れ方向に直交する縦断面形状が矩形形状を有している。
In addition, the outer
また、上記流入側のヘッダ開口8aの開口形状は出口側のヘッダ開口8bの開口形状より大きな直径となっている。これは、当該熱交換器が凝縮器として使用される場合であるが、その場合、熱交換された後の冷媒の体積が小さくなるためである。
The opening shape of the
また、出口側のヘッダ開口8bへつながる復路側流路部11bの本数は、流入側のヘッダ開口8aからの冷媒が流れ込む往路側流路部11aの本数より少なく設定されている。これは、ヘッダ開口8a、8bの直径が異なることと同じ理由であり、熱交換された後の冷媒の体積が小さくなるためである。
In addition, the number of return-side
本実施形態では往路側流路部11aの本数は7本、復路側流路部11bの本数は2本を例示しているが、これに限られるものではない。
In the present embodiment, the number of the forward path side
なお、当該熱交換器が蒸発器として使用される場合は冷媒の出入り口は上記の逆となる。 In addition, when the said heat exchanger is used as an evaporator, the entrance and exit of a refrigerant | coolant becomes said reverse.
上記のように構成されたプレートフィン2aの積層体両側に位置する第一、第二エンドプレート3a、3bは、図9に示すように、前記プレートフィン2aの入口側のヘッダ開口8a、出口側のヘッダ開口8bと対向する部分に入口開口8aa、出口開口8bbが形成されている。そして、上記入口開口8aa、出口開口8bbを覆うように入口接続管4、出口接続管5が接続されている。
As shown in FIG. 9, the first and
上記入口接続管4及び出口接続管5は、その内径L1が前記入口開口8aa、出口開口8bbの開口径およびエンドプレート3a、3bの積層によって形成されるヘッダ流路10の内径lよりも大径となっている。更にこの例では、前記入口接続管4及び出口接続管5は、その外径L2も入口開口8aa、出口開口8bbおよびプレートフィン2aの積層によって形成されるヘッダ流路10の内径lよりも大きく形成されている。つまり、第一、第二エンドプレート3a、3bの入口開口8aa、出口開口8bbおよびプレートフィン2aの積層によって形成される入口側のヘッダ流路10、出口側のヘッダ流路10は、入口接続管4、出口接続管5の内外径L1、L2以下となっている。
The
また、前記プレートフィン2a(6、7)においては、流入側のヘッダ開口8aからの冷媒が流れ込む往路側流路部11aが形成された領域と、出口側のヘッダ開口8bへと流れる復路側流路部11bが形成された領域との間には、図15、図16等に示すように、プレートフィン2a(6、7)内における冷媒同士の熱伝導を低減(断熱)する目的でスリット15が形成されている。
Further, in the
そして、上記入口側のヘッダ流路10の連絡流路10bは、往路側流路部11aの復路側流路部11bとは反対側寄り部分に偏らせて設けられている。つまり、図19に示すように、連絡流路10bの中心線Oから復路側流路部11b側の端の流路11a−1までの幅Vは、復路側流路部11bとは反対側の端の流路11a−2までの幅Wよりも大きく構成されている。そして、上記連絡流路10bの終端、すなわち往路側流路部11aと繋がる開口部分には分流衝突壁17が形成されており、連絡流路10bの延長線上となる往路側流路部分は非流路部18となっている。したがって、連絡流路10bからの冷媒は分流衝突壁17に衝突して分流(図19では上下に分流)し、連絡流路10b下流側の多分岐流路10cを介して非流路部18で区分けされた往路側流路部11aの上下の各流路群へと流れる。
The
なお、出口側のヘッダ開口8bにもヘッダ流路14が形成されており、このヘッダ流路14は分流衝突壁17が無いだけで、前記入口側のヘッダ開口8aに設けられているヘッダ流路10と基本的に略同じ形状に形成されている。そして、この実施形態では冷媒流路11群の復路側流路部11bの本数が二本と少ないので連絡流路10bは復路側流路部11b群の略中心線上に設けられている。
A
以上のようにして構成されているプレートフィン2a(6、7)は、その一方、この例では第1プレートフィン6には、図18(a)に示すように、その流路領域Pに、複数の突起12(第1突起:12a、12aa、第2突起:12b)が長手方向に所定間隔おいて形成されている。
On the other hand, the
上記図18(a)は第1プレートフィン6、(b)は第2プレートフィン7、(c)は両フィンプレート2a(6、7)を重ねて示している(冷媒流路11群の位置ずれを示すための図)。
18A shows the
この図18に示すように、第1突起12a、12aaは、プレートフィン長辺縁部(図18(a)では左右両側の長辺縁部)の平面端部19a及びスリット15の両側縁部の平
面端部19bにそれぞれ形成されており、図8に示すように、第1突起12aは積層方向に隣接対向する第2プレートフィン7の長辺縁部の平面端部19aと当接し、第1突起12aaはスリット15の両側縁部の平面端部19bに当接して第2プレートフィン7との間の積層間距離を所定の長さに規定している。そして、上記第1突起12aは、各長辺縁部の端縁より内側、例えば端縁から1mm以上内側(冷媒流路11寄り側)に離れて位置するように形成してある。
As shown in FIG. 18, the
第2突起12bは、図18(a)から明らかなように、冷媒流路11群の流路間、この例では非流路部18となる窪み平面部20に所定間隔をおいて形成されている。この第2突起12bは、図18(b)に示す積層方向に隣接する第2プレートフィン7の窪み平面部20に当接して第1突起12a、12aaと同様に第2プレートフィン7との間の積層間距離を所定の長さに規定している。
As is apparent from FIG. 18A, the
また、上記各突起12(12a、12aa、12b)は、図20に示すように、第1プレートフィン6の前記平面端部19a、19bおよび窪み平面部20の一部を切り起こすことによって形成されており(以下、突起12(12a、12aa、12b)を切り起こし突起と称す)、その切り起こし端縁Yがプレートフィン2aの積層間を流れる第2流体の矢印で示す流れ方向と対向し、切り起こし立ち上り片Zが第2流体の流れに沿うようになっている。本実施形態では第2流体の流れ方向に向かって開口するような断面略コ字状に切り起こし形成してある。
Further, each of the projections 12 (12a, 12aa, 12b) is formed by cutting up part of the
そして、上記各切り起こし突起12(12a、12aa、12b)は、各プレートフィン2a(6、7)、エンドプレート3(3a、3b)のロウ付け接合時にその各頂面が隣接するプレートフィン2a(6、7)に固着され、各プレートフィン2a(6、7)を一体に連結している。
The cut and raised protrusions 12 (12a, 12aa, 12b) are adjacent to the
なお、上記第1切り起し突起12a、12aaおよび第2切り起し突起12bは第2流体(空気)の流れ方向に沿って直線状になるように配設されているが、千鳥配列に配設してもよいものである。
The first cut-and-raised
また、前記プレートフィン2a(6)は、図21に示すように、その冷媒流路11群がUターンする流路領域Pの折返し側の端部のフィン平面部21にも複数の突起22(22a、22b)が形成されている。この突起22(22a、22b)もフィン平面部21を切り起して形成されており(以下、突起22(22a、22b)も切り起こし突起と称す)、その切り起し突起22(22a、22b)の切り起こし端縁Yが第2流体の流れに対向している。また、上記切り起こし突起22(22a、22b)は位置決め用ボス孔13の下流側に設け、位置決め用ボス孔13の下流側直近の切り起こし突起22aは位置決め用ボス孔13の下流側の流れを縮流する形状、例えば第2流体の流れに向ってハの字状に開口する形に切り起こし形成されている。そして、上記突起22aよりも更に下流側の各突起22bはそれぞれその中心線が一つ下流側の突起22bの中心線とずれるように千鳥配置されている。
Further, as shown in FIG. 21, the
なお、上記各切り起こし突起22(22a、22b)も前記切り起こし突起12(第1切り起こし突起:12a、12aa、第2切り起こし突起:12b)と同様、その各頂面が隣接するプレートフィン2a(7)に当接し固着され、隣接するプレートフィン2aの間の隙間を所定の長さに規定するとともに各プレートフィン2a同士を連結している。
Each of the cut and raised protrusions 22 (22a and 22b) is similar to the cut and raised protrusion 12 (first cut and raised protrusions: 12a and 12aa, second cut and raised protrusion: 12b). 2a (7) is abutted and fixed, defines a gap between
また、前記プレートフィン2a(6、7)には、図13等に示すように、ヘッダ領域Hと流路領域Pの端部に位置決め用の貫通孔(以下、位置決め用ボス孔と称す)13が形成されている。この位置決め用ボス孔13はプレートフィン2a(6、7)の両側に積層さ
れるエンドプレート3a、3bおよび補強プレート16a、16bにも形成されている。そして、上記位置決め用ボス孔13は複数のプレートフィン2a(6、7)を積層するときの位置決めピン治具を装着して他のプレートフィン2aの高精度な積層を可能としており、この実施形態ではプレートフィン積層体2の補強プレート16a、16bおよびエンドプレート3a、3bを連結するボルト等の連結手段9(図5参照)が位置決めピン治具として兼用される形となっている。
Further, as shown in FIG. 13 and the like, the
更に、上記プレートフィン2a(6、7)の両端部に設けられた位置決め用ボス孔13の外周部分には、上下に膨出した孔外周部(以下、位置決め用ボス孔外周部と称す)13aが形成されている。この位置決め用ボス孔外周部13aは冷媒が流れる流路とは異なる空間を形成しており、図13に示すように、積層方向に隣接するプレートフィン2a(6、7)の間で当接して、プレートフィン2aの積層間隙を保持するヘッダ領域支持部となっている。 そして、この位置決め用ボス孔13の周りに形成される位置決め用ボス孔外周部13aは、図14に示すヘッダ領域Hに形成されている入口、出口両方のヘッダ流路10、14(10a、10b、10c)とともに、これと積層方向で対向する他方のヘッダ流路10、14及び位置決め用ボス孔外周部13aにロウ付け固着されプレートフィン2a(6、7)のヘッダ領域部分を一体に連結している。 なお、本開示における冷媒流路11としては、例えば、冷媒が流れる方向に直交する断面形状が、円形形状のもので説明しているが、円形形状の他に、矩形形状などを含む。
Further, an outer peripheral portion of the
また、本実施形態においては、冷媒流路11は、積層方向の両方側に突出した形状のもので説明しているが、積層方向の片側のみに突出して形成されるものであってもよい。なお、本開示において、円形形状とは、円形、楕円、および閉鎖曲線で形成された複合曲線形状も含むものとする。
In the present embodiment, the
以上のように本実施形態の熱交換器は構成されており、以下その作用効果について説明する。 As described above, the heat exchanger of the present embodiment is configured, and the operation and effect thereof will be described below.
まず、冷媒の流れと熱交換作用について説明する。 First, the refrigerant flow and heat exchange action will be described.
冷媒は、各プレートフィン積層体2の一端部側に接続されている入口接続管4から流入側のヘッダ開口8aを介して各プレートフィン2aのヘッダ流路10、すなわちヘッダ開口8a周りの外周流路10a、連絡流路10b、多分岐流路10cを介して冷媒流路11群へ流れる。各プレートフィン2aの冷媒流路11群に流れた冷媒はその往路側流路部11aから復路側流路部11bへと折り返して出口側のヘッダ流路14、出口側のヘッダ開口8bを介して出口接続管5より冷凍システムの冷媒回路へと流れる。
The refrigerant flows from the
そして、上記冷媒流路11を流れる際に冷媒は前記各プレートフィン積層体2のプレートフィン2a積層間を通り抜ける空気と熱交換する。
When the refrigerant flows through the
この時、上記各プレートフィン積層体2の入口側及び出口側のヘッダ流路10、14があるヘッダ領域Hには冷媒の強い圧力が加わり、大気と接する第一、第二エンドプレート3a、3bのヘッダ領域H部分等が膨張変形しようとする。
At this time, a strong pressure of the refrigerant is applied to the header region H where the inlet-side and outlet-
すなわち、図9の矢印で示すように、第一、第二エンドプレート3a、3bのヘッダ領域部分にはヘッダ流路10、14側からの冷媒圧力(図中上向き矢印)が加わる。
That is, as shown by the arrows in FIG. 9, the refrigerant pressure (upward arrow in the figure) from the
しかしながら、本実施形態の熱交換器では、上記ヘッダ領域部分にはヘッダ流路側からの冷媒圧力とともに第一、第二入口接続管4及び第一、第二出口接続管5側からも冷媒圧力(図中下向き矢印)が加わるようになる。そして、上記第一、第二エンドプレート3a
、3bの入口開口8aaが第一、第二入口接続管4の外径以下、第一、第二エンドプレート3a、3bの出口開口8bbが第一、第二出口接続管5の外径以下となっているから、第一、第二入口接続管4及び第一、第二出口接続管5側からの冷媒圧力の方がヘッダ流路10、14側からの冷媒圧力よりも大きくなって前記ヘッダ流路10、14側からの冷媒圧力の影響を相殺することができる。
However, in the heat exchanger of the present embodiment, the header region portion has the refrigerant pressure from the first and second
3b, the inlet opening 8aa of the first and second
加えてさらに、この実施形態では、前記第一、第二入口接続管4、第一、第二出口接続管5の外径L2がプレートフィン3a、3bの積層によって形成されている入口側、出口側のヘッダ流路10、14よりも大径となっているから、ヘッダ流路10側からの冷媒圧力を第一、第二入口接続4管及び第一、第二出口接続管5の管壁で受け止めることもできる。
In addition, in this embodiment, the outer diameter L2 of the first and second
このようなことから、第一、第二エンドプレート3a、3bのヘッダ領域対応部分の外方への膨張変形を抑制することができる。
For this reason, outward deformation of the header region corresponding portions of the first and
更に本実施形態では、上記エンドプレート3a、3bのヘッダ領域対応部分の外面に補強プレート16a、16bを設け、この補強プレート16a、16b同士を連結手段9で連結しているので、より確実にヘッダ領域対応部分の膨張変形を抑制することができる。
Further, in the present embodiment, the reinforcing
また、本実施形態では、プレートフィン2aに設けた冷媒流路11を略U字状にUターンさせて入口側のヘッダ流路10及び出口側のヘッダ流路14をプレートフィン積層体2の一端部側に纏めているため、当該部分には入口側及び出口側の圧力がダブルでかかることになるが、このような構成であっても前記した構成により確実に膨張変形を抑制することができる。
Further, in the present embodiment, the
更にまた、前記プレートフィン積層体2のヘッダ領域では、入口側のヘッダ流路10の流路面積が一番大きいので、このヘッダ流路10部分の冷媒圧力が最も高くなる。しかしながら、上記ヘッダ流路10は隣接するヘッダ流路10と接してロウ付けされているから、その膨張変形を効果的に防止することができ、ヘッダ領域対応部分の膨張変形をより確実に防止することができる。
Furthermore, in the header region of the
また、上記ボルト等の連結手段9はプレートフィン2a、第一、第二エンドプレート3a、3b、補強プレート16a、16bを積層するときのガイドピン(治具)として利用することができ、これにより積層精度を高めるとともに、生産性も向上させることができる。
The connecting means 9 such as bolts can be used as guide pins (jigs) when laminating the
なお、上記各プレートフィン積層体2、2のヘッダ領域Hに加わる冷媒の強い圧力はヘッダ領域Hにおけるヘッダ流路10の外周流路10a断面を圧迫変形させる恐れもあるが、上記ヘッダ流路10の外周流路10aの外壁頂面は、積層方向で隣接する他方のヘッダ流路10の外周流路10aに積層方向で当接しロウ付け状態となっているため、変形するようなことがなく信頼性の高いものとすることができる。
In addition, although the strong pressure of the refrigerant | coolant added to the header area | region H of each said plate fin laminated
以上のように、この熱交換器は、既述したように冷媒量が多い熱交換器であったり、圧縮比率が高い環境対応型の冷媒であったりした場合でも、プレートフィン積層体2、2を積層して構成したプレートフィン積層体2のヘッダ領域部分の膨張変形を防止できる。そして、その結果、上記冷媒の圧力をより高い状態のものとして使用することが可能となり、効率の高い熱交換器とすることができる。
As described above, even if this heat exchanger is a heat exchanger with a large amount of refrigerant as described above or an environment-friendly refrigerant with a high compression ratio, the
しかも、この熱交換器では前記プレートフィン2aに形成した冷媒流路用の凹状溝の断面積を小さくすることによって冷媒流路11群の各流路面積の細径化を図り、熱交換効率
を向上させるとともに小型化を推進することができる。
In addition, in this heat exchanger, by reducing the cross-sectional area of the concave grooves for the refrigerant flow passage formed in the
つまり、プレートフィン積層体2のヘッダ領域対応部分での膨張変形を防止しつつ冷媒流路11の流路断面積の細径化を図って熱交換効率を向上することができる。
That is, the heat exchange efficiency can be improved by reducing the diameter of the cross-sectional area of the
しかも、この熱交換器は、前記した如くプレートフィン積層体2を複数接続して構成しているので、プレートフィン積層方向の寸法幅を大きくできる。つまり、膨張変形を抑制しつつ家庭用エアコンや業務用エアコン等に適した長尺な熱交換器とすることができる。
Moreover, since the heat exchanger is configured by connecting a plurality of the
以上のように、この熱交換器は、プレートフィン積層体2のヘッダ流路の径と入口、出口接続管の径の大小によって冷媒圧力による膨張変形を防止できるが、更に次のような効果も有する。
As described above, this heat exchanger can prevent expansion deformation due to the refrigerant pressure depending on the diameter of the header channel of the
すなわち、本実施形態の熱交換器においては、前記プレートフィン2aに設ける冷媒流路11群は前記した如く略U字状に形成して折り返すようにしてあるから、プレートフィン2aを大きくすることなく冷媒流路長を長くすることができ、冷媒と空気の熱交換効率を高め、冷媒を確実に過冷却状態にして冷凍システムの効率を向上させることができる。しかも、熱交換器の小型化も促進することができる。
That is, in the heat exchanger of the present embodiment, the
また、本実施の形態においては、上記プレートフィン積層体2のプレートフィン積層間を流れる空気と熱交換する冷媒は、入口側のヘッダ流路10から連絡流路10b、多分岐流路10c、冷媒流路11群へと流れるが、上記連絡流路10bの下流側に分流衝突壁17が設けてあるので、冷媒はこの分流衝突壁17に衝突して上下に分流され、多分岐流路10cから各冷媒流路11へと分流していく。したがって、連絡流路10bの延長線上部分の流路に冷媒が極端に偏るのを防止できる。
Further, in the present embodiment, the refrigerant that exchanges heat with the air flowing between the plate fin laminates of the
また、この実施形態のように前記冷媒流路11群をU字状に形成して折り返すようにしていると、図19から明らかなように、冷媒流路11群の各流路長さは、U字状の外周、換言するとスリット15から離れる流路11a−2側ほど長くなってこの流路長の違いによる偏流が生じる。
Further, when the
しかしながらこの熱交換器では、上記ヘッダ流路10からの連絡流路10bを冷媒流路11群の往路側流路部11aの中心線Oより反復路流路部側に偏らせて設けてあるから、偏流を抑制し各流路に略均一に冷媒を流すことができる。
However, in this heat exchanger, the
すなわち、この熱交換器では、冷媒流路11群をUターンさせる構成としたことによって冷媒流路11群の各流路の入口側のヘッダ流路10から出口側のヘッダ流路14までの流路長が異なって流路抵抗が変わってしまっても、入口側のヘッダ流路10からの連絡流路10bが前記往路側流路部11aの反復路側流路部側に偏って位置しているので、連絡流路10bから各往路側流路部11aまでの分流路の長さが復路側流路部11b近くになるほど長くなるような形となって相殺する形となり、冷媒流路11群の各流路へ均一に分流することができる。
That is, in this heat exchanger, since the
したがって、冷媒流路11群のUターン化と分流衝突壁17による分流均一化による相乗効果によって熱交換器の小型化を推進しつつ熱交換効率のより高い熱交換器とすることができる。
Therefore, it is possible to obtain a heat exchanger with higher heat exchange efficiency while promoting the downsizing of the heat exchanger by the synergistic effect of the U-turn of the
しかも上記冷媒流路11群の往路側流路部11aと復路側流路部11bとの間はスリット15が形成されていて熱的に分断された形となっているので、冷媒流路11群の往路側流路部11aから復路側流路部11bへの熱移動を阻止して冷媒を効率よく過冷却するこ
とができ、熱交換効率のさらなる向上を図ることができる。
In addition, since the
また、この実施形態の熱交換器は、プレートフィン積層体2の流路領域Pには複数の切り起こし突起12(12a、12aa、12b)が設けてあり、流路領域Pにおける熱交換効率を向上させることができる。
In the heat exchanger of this embodiment, a plurality of cut and raised protrusions 12 (12a, 12aa, 12b) are provided in the flow path region P of the
詳述すると、上記切り起こし突起12(12a、12aa、12b)はその切り起こし端縁Yがプレートフィン2aの積層間を流れる第2流体の流れ方向と対向するように形成されているから、プレートフィン積層間の間隔を一定化すると同時に、切り起こし突起12(12a、12aa、12b)の下流側に生じがちな死水域を極小とし、かつ、切り起こし端縁Y部分で前縁効果を生じさせることができる。しかも第2流体の流れ方向と対向するように切り起し形成しているから、第2流体に対する流れ抵抗も小さなものとすることができる。したがって、プレートフィン積層体2の流路領域Pにおける流路抵抗増大を抑制しつつその熱交換効率を大きく向上させることができる。
More specifically, the cut and raised protrusions 12 (12a, 12aa, and 12b) are formed so that the cut and raised edges Y are opposed to the flow direction of the second fluid flowing between the stacks of the
なお、プレートフィン2aに設ける切り起こし突起12(12a、12aa、12b)は第2流体に対し千鳥配列したり、風上側より風下側を多く形成したりするなど、切り起こし突起12の配置構成に関しては、各種の構成を提示することができるが、熱交換器の仕様、構成、および使用者の要望に応じて熱伝達率を向上させる最適な構成が選択されればよい。
It should be noted that the cut and raised protrusions 12 (12a, 12aa, and 12b) provided on the
また、上記各切り起こし突起12(12a、12aa、12b)は、プレートフィン積層体2の間隙を流れる空気の流れ方向が開口する形に切り起こし形成しているから、空気が流れる方向、すなわち冷媒流路と交差する方向の冷媒流路間の窪み平面部20から肉盗みする必要がなくなる。したがって、切り起こし突起12bを円柱状突起等のように隆起させて形成するものに比べ冷媒流路同士の間の窪み平面部20は肉盗み寸法不要な分だけ狭いものとすることができ、その分プレートフィン2aの幅、換言すると熱交換器を小型化することができる。
Each of the cut and raised protrusions 12 (12a, 12aa, and 12b) is formed by cutting and raising so that the flow direction of the air flowing through the gap between the
加えて、前記プレートフィン2aはその長辺部分の端縁が冷媒流路11の交互位置ずれ配置(図8参照)により幅狭平面20aと幅広平面20bとなっていて、幅広平面20b側に切り起こし突起12aを形成してその頂面を隣接するプレートフィン2aの幅狭平面20aに固着しているから、幅狭平面20a側の幅を突起形成のために広くするなどしなくてもよくなる。すなわち幅広平面20bを利用して幅広平面側に切り起し突起を設け幅狭平面20aに当接固着する形とすることにより、プレートフィン長辺部分の幅狭平面側の幅を広くすることなくそのまま幅狭平面のままとすることができ、その分熱交換器の小型化を促進することができる。
In addition, the edge of the long side portion of the
また、上記切り起こし突起12(12a、12aa、12b)は、各プレートフィン2a、エンドプレート3a、3bのロウ付け接合時にその各頂面が隣接するプレートフィン2aに固着しているので、各プレートフィン2aを一体に連結する役目も果たし、プレートフィン積層体2の剛性を向上させることができる。
Further, since the cut and raised protrusions 12 (12a, 12aa, 12b) are fixed to the
特に本実施形態では、冷媒流路11群の連絡流路10bの延長線上部分は非流路部18とし、この非流路部18を利用して前記突起12(12a、12aa、12b)の一部、すなわち第2切り起こし突起12bを設けているので、冷媒流路11群部分におけるフィンプレート積層間隔を確実に維持することができる。これによって冷媒流路11群部分での空気の流れをバラツキのない安定したものとして熱交換効率を向上させることができる。
In particular, in the present embodiment, a portion on the extension line of the
また、上記プレートフィン積層体2の長辺部分に設けた第1切り起こし突起12aは、強度的に弱くなりがちなプレートフィン積層体2の長辺縁部の強度を向上させることになり、効果的である。特に、プレートフィン積層体2のスリット15の両側縁部分に設けた第1切り起こし突起12aaは、スリット15を設けたことによって分断され強度が低下するスリット縁部分の強度を向上させるので、熱交換効率の向上を図りつつスリット近傍の変形をも防止でき効果的である。
Further, the first cut-and-raised
なお、上記スリット15の両側縁部分に設けた第1切り起こし突起12aaはスリット15を跨る形として一つにしてもよいが、この場合は冷媒流路11群の往路側流路部11aと復路側流路部11bとの間で熱伝導が起きてスリット15による断熱効果の低下が懸念される。しかしながら、本実施形態のようにスリット15の両側縁部分にそれぞれ分けて設けておけばこのような熱伝導懸念もなくなり、効果的である。また、第1切り起こし突起12aaはスリットから離れた場所に設けてもよい。
The first cut-and-raised projections 12aa provided at both side edge portions of the
また、上記プレートフィン積層体2の長辺部分及びスリット15の両側部分に設けた第1切り起こし突起12a、12aaはプレートフィン積層体2のプレートフィン長辺の端縁から離れた位置に設けてあるから、プレートフィン積層体2のプレートフィン2aに結露水が生じこの結露水がプレートフィン2aの端縁に沿って流れ排出されるような形となるとき、前記第1切り起こし突起12a、12aaによって流れが遮られ当該切り押し突起12a、12aa部分に溜まって各種の障害が発生するのを未然に防止することができ、信頼性の高い熱交換器とすることができる。
The first cut and raised
また、本実施形態の熱交換器においては、前記プレートフィン2aの冷媒流路Uターン側端部には更に切り起こし突起22(22a、22b)が設けてあるから、冷媒流路11がないプレートフィン2aのUターン側端部の熱交換寄与度を上げることができる。したがって、プレートフィン2aの流路領域全長に渡って熱交換効率を高めることができ、熱交換器の熱効率を向上させることができる。
Further, in the heat exchanger of the present embodiment, the
特に上記プレートフィン2aのUターン側端部は、位置決め用ボス孔13があってその下流側が死水域となるため熱交換寄与度が極端に低いものとなっているが、この実施の形態では上記位置決め用ボス孔13の下流側に複数の切り起こし突起22(22a、22b)を設けているので、位置決め用ボス孔13下流側全域の熱交換寄与度を向上させることができる。
In particular, the U-turn side end of the
また、上記位置決め用ボス孔13の下流側直近に設けられている切り起こし突起22aは、位置決め用ボス孔13の下流側の流れを縮流する形状としてあるから、位置決め用ビス孔下流側に生じる熱交換寄与度の低い死水領域を極小化することができ、その分更に熱交換効率を向上させることができる。
Further, the cut-and-raised
加えて、上記各切り起こし突起22(22a、22b)は前記流路領域Pに設けた切り起し突起12(12a、12aa、12b)と同様に切り起し形成してその切り起こし端縁Yが第2流体の流れに対向する形としてあるから、切り起こし端縁部分で前縁効果を生じさせることができ、その分熱交換効率を更に向上させることができる。 In addition, the cut and raised protrusions 22 (22a and 22b) are cut and formed in the same manner as the cut and raised protrusions 12 (12a, 12aa and 12b) provided in the flow path region P, and the cut and raised edges Y are formed. Therefore, the leading edge effect can be produced at the cut and raised edge portion, and the heat exchange efficiency can be further improved accordingly.
そして、前記位置決め用ボス孔13の下流側に設けた複数の切り越し突起22(22a、22b)は第2流体の流れに対し蛇行する千鳥配列となっているから、そのすべてが有効に熱交換機能を発揮し、熱交換寄与度が高いものとなる。
Since the plurality of cut-out projections 22 (22a, 22b) provided on the downstream side of the
そしてさらに、上記各切り起こし突起22(22a、22b)もその頂部は隣接するプレートフィン2aに固着されてプレートフィン2aの短辺部分を積層状態に連結固定して
いるから、プレートフィン積層体2の剛性を高めることもできる。
Further, since each of the cut and raised protrusions 22 (22a, 22b) is fixed to the
なお、上記位置決め用ボス孔13の下流側直近に設けた切り起こし突起22は本実施形態では第2流体の流れ方向に向かってハノ字状に開口するような断面形状に切り起こし形成してあるが、これは略L字状に切り起し形成してこれを一対向かい合う形で設けたものであってもよく、位置決め用ボス孔13の下流側の流れを縮流する形状となっておればどのような形態であってもよいものである。
In the present embodiment, the cut-and-raised
(実施の形態2)
本実施形態の熱交換器は、図22〜図25に示すように、冷媒流路群の形状とヘッダ開口の設置位置が前記実施の形態1の熱交換器と異なるもので、前記実施の形態1の熱交換器と同じ機能を有する部分には同一番号を附記し異なる部分を中心に説明する。
(Embodiment 2)
As shown in FIGS. 22 to 25, the heat exchanger of the present embodiment is different from the heat exchanger of the first embodiment in the shape of the refrigerant flow path group and the installation position of the header opening. Parts having the same functions as those of the
図22は実施の形態2における熱交換器を構成するプレートフィン積層体の一つの外観を示す斜視図、図23は同プレートフィン積層体を構成するプレートフィンの平面図、図24は同プレートフィンの構成を一部拡大して示す分解斜視図、図25は同プレートフィン積層体の冷媒流路群部分を切断して示す斜視図である。
22 is a perspective view showing an appearance of one of the plate fin laminates constituting the heat exchanger in
図22〜図25において、本実施形態の熱交換器は、プレートフィン2aに設けられている冷媒流路11群が直線状であって、その一端部側に入口側のヘッダ開口8a、他端部側に出口側のヘッダ開口8bが設けられている。そして、入口側のヘッダ開口8aに入口接続管4、出口側のヘッダ開口8bに出口接続管5が接続されており、冷媒はプレートフィン2aの一端部側から他端部側に直線状にながれて流出するようになっている。
22 to 25, in the heat exchanger of the present embodiment, the
また入口側のヘッダ開口8a周りに形成されているヘッダ流路10は、ヘッダ開口周りの外周流路10a、連絡流路10b、多分岐流路10cからなるが、連絡流路10bは外周流路10aからプレートフィン2aの短辺方向に延びるように形成された後、多分岐流路10cに繋がっており、出口側のヘッダ流路14もこの入口側のヘッダ流路10と同じように構成されていて、両者は対称的な形状をなしている。
The
また、プレートフィン積層体2両側のエンドプレート3a、3bは補強プレート16a、16bを用いることなく連結手段9によって連結し、エンドプレート3a、3b両端のヘッダ領域Hでの膨張変形を防止する構成となっている。
Further, the
以上のように構成されて熱交換器は、冷媒流路11群をU字状にしたことによる効果を除き細部の構成、効果を含め前記実施の形態1で説明した熱交換器と同様であり、説明は省略する。
The heat exchanger configured as described above is the same as the heat exchanger described in the first embodiment, including the detailed configuration and effects, except for the effect of making the
なお、前記実施の形態1のプレートフィン2aのUターン側端部に設けた切り起し突起22は、この例では入口及び出口両側のヘッダ領域に適宜設ければよく、前記Uターン側端部に設けた切り起し突起22(22a、22b)と同様の思想、例えば死水域となるヘッダ流路10の下流側に形成するなどすればよい。
It should be noted that the cut-and-raised
(実施の形態3)
本実施形態の熱交換器は、熱交換器の冷媒の入口及び出口が逆になる蒸発器として用いる場合に好適なもので、図26〜図30に示すように、出口側となるヘッダ流路14に冷媒の分流制御管24を設けたものである。
(Embodiment 3)
The heat exchanger of the present embodiment is suitable for use as an evaporator in which the inlet and outlet of the refrigerant of the heat exchanger are reversed. As shown in FIGS. 26 to 30, the header channel on the outlet side is suitable. 14 is provided with a refrigerant
なお、この実施形態では前記実施の形態1の構成の熱交換器を蒸発器として用いた場合を例にして説明する。 In this embodiment, a case where the heat exchanger having the configuration of the first embodiment is used as an evaporator will be described as an example.
図26は実施の形態3における熱交換器のプレートフィン積層体の外観を示す斜視図、図27は同プレートフィン積層体から分流制御管を抜き出した状態を示す斜視図、図28は同プレートフィン積層体における分流制御管挿入部分を示す斜視図、図29は同分流制御管の斜視図、図30は同プレートフィン積層体の分流制御管部分を示す断面図である。 26 is a perspective view showing the appearance of the plate fin laminate of the heat exchanger according to the third embodiment, FIG. 27 is a perspective view showing a state in which the flow dividing control pipe is extracted from the plate fin laminate, and FIG. 28 is the plate fin. FIG. 29 is a perspective view of the diversion control tube insertion portion in the laminate, FIG. 29 is a perspective view of the diversion control tube, and FIG. 30 is a cross-sectional view showing the diversion control tube portion of the plate fin laminate.
図26〜図30において、分流制御管24は冷媒の蒸発出口となる出口側のヘッダ開口8b、すなわち出口側のヘッダ流路14内に挿設してあり、その先端部は、図30に示すように、ヘッダ開口が設けられていない側のエンドプレート3bまで延び、当該エンドプレート3bによって閉塞した状態となっている。そして、上記分流制御管24はヘッダ開口8bの内径より小径の管で構成されていてヘッダ開口内面との間に冷媒流通用間隙25を形成しており、その長手方向、すなわちプレートフィン2aの積層方向に複数の分流口26が略等間隔に形成されている。
26 to 30, the flow dividing
上記複数の分流口26は冷媒が流れる方向、すなわち出口側のヘッダ開口8bに行くにしたがってその孔径が小さくなるように形成されている。
The plurality of
また、上記分流制御管24は図27、図29に示すように補強プレート16aに取付けてあり、補強プレート16aをプレートフィン積層体2両側のエンドプレート3aへの締結によってヘッダ開口8b内に挿設されるようになっている。そして、この分流制御管24は接続連結されている最も端のプレートフィン積層体2の第二プレートフィン3bに届く長さとなっている。
27 and 29, the flow dividing
上記分流制御管24が取り付けられている補強プレート16aには前記分流制御管24と対向する他方の面に入口接続管4が接続固定されている。
An
なお、上記補強プレート16aには出口接続管5も接続固定してある。又、前記分流制御管24はその先端部を閉塞し、エンドプレート3bに当接状態とする構成としてもよいものである。
The
以上のように構成された熱交換器は、入口側となるヘッダ開口8aから冷媒流路11群を介して出口側となるヘッダ流路14に流れてきた冷媒ガスは図30の矢印に示すように冷媒流通用間隙25から分流制御管24の管壁に形成された複数の分流口26を経て分流制御管24内へと流れ、出口側のヘッダ開口8bから出口接続管5へと流出する。
In the heat exchanger configured as described above, the refrigerant gas flowing from the
ここで、上記分流制御管24に設けた分流口26は出口側のヘッダ開口8bに行くにしたがってその孔径が小さくなるように形成されているから、冷媒流路11群の各流路を流れる冷媒量を均等化することができる。
Here, since the
すなわち、この熱交換器は、冷媒流路11を細径化したことによって冷媒の圧損が入口側のヘッダ流路10より出口側のヘッダ流路14の方が数倍も大きくなっている。一方、冷媒の分流は圧損の分布状況によって大きく影響される。よって、この熱交換器は、分流制御管24を従来からの常識である入口側のヘッダ流路10に設けても出口側のヘッダ流路14の圧損が数倍も高いため冷媒流路11を流れる冷媒は出口側のヘッダ流路14の圧損に依拠することになるので、設計通りに分流できない。
That is, in this heat exchanger, the
しかしながら、本実施形態の熱交換器では、上記分流制御管24を圧損が高い出口側のヘッダ流路14に設けてあり、これにより分流に大きな影響を与える数倍も高い出口側のヘッダ流路14内の軸線方向の圧損分布が均一になるように制御することができる。よって、冷媒流路11群の各流路を流れる冷媒分流量を均一化できるのである。
However, in the heat exchanger according to the present embodiment, the branch
また、この熱交換器は、流入管4から流入した冷媒が入口側のヘッダ開口8aを通過し、各プレートフィンの内部の冷媒流路11に導入され、出口側のヘッダ開口8bに流入し、流出管5から流出する。
Further, in this heat exchanger, the refrigerant flowing in from the
この際、各流路に発生する圧損のために、流入管4から遠い方のプレートフィンの冷媒流路11(図30で、より右に近いプレートフィンの冷媒流路)の方より、流入管4に近い方のプレートフィンの冷媒流路11(図30で、より左に近いプレートフィンの競売流路)の方が冷媒が流れやすい。換言すれば、冷媒の流量に偏りが生じる可能性がある。
At this time, due to the pressure loss generated in each flow path, the flow path of the plate fin farther from the flow-in
ところが、出口側のヘッダ開口8b内部に分流制御管24を挿入し、最も出口側の分流口26aの開口面積を、図30に示すように、分流制御管24の出口側(図30で、より左側に近い部分)に設けた分流口26aを、分流制御管24の反出口側(図30で、より右側に近い部分)より小径にして分流口を通る冷媒の圧損を増加させることで、前記のような冷媒流量の偏流を生じず、各プレートフィンの内部の第1流体流路11の冷媒量を均等化でき、熱交換効率を向上させることができる。
However, the flow dividing
その結果、この熱交換器は、冷媒流路11群部分での熱交換効率が向上し、更に熱効率の高い熱交換器とすることができる。
As a result, this heat exchanger can improve the heat exchange efficiency in the
更にまた、上記した冷媒分流の均一化構成は分流制御管24に分流口26を穿孔するだけの簡単な構成であるから、安価に提供することができる。
Furthermore, the above-described uniform structure for dividing the refrigerant flow is a simple structure in which the
そして、更に上記分流制御管24は補強プレート16aに一体化して設けてあるから、補強プレート16aを装着するだけでヘッダ流路14内に挿設することができ、分流制御管24を溶接等によって後付けする場合等に懸念されるプレートフィンロウ付け部分のロウ溶解によるプレートフィン接合不良やそれに伴う冷媒漏れ等の品質不良を防止でき、高品質且つ高効率の熱交換器とすることができる。
Further, since the
また、上記補強プレート16aは分流制御管24及び出口接続管5との電位差が前記分流制御管24と出口接続管5とを直付け接続した場合の両者の電位差よりも小さくなる材料、この実施形態では補強プレート16aはステンレス、分流制御管24はアルミニウム、出口接続管5は銅で形成してあるから、分流制御管24と出口接続管5とを直付け接続した場合に生じる異種金属接触腐食の発生を防止することができ、長期使用における信頼性を大きく向上させることができる。特に入口接続管4および出口接続管5を銅管で構成し、分流制御管24をアルミニウム等で構成することが多い空気調和機用熱交換器にあっては顕著な効果が期待でき、効果的である。
Further, the reinforcing
なお、上記分流制御管24はこの実施形態では補強プレート16aに設けてあるが、エンドプレート3a側に設けてもよく、また、補強プレート16aを用いていないタイプの場合はエンドプレート3aの対向する面に分流制御管24と出口接続管5を設けてもよいものである。
In this embodiment, the
また、この実施形態では冷媒流路11群がUターンする形状のものを想定しているが、実施の形態2で説明した直線状の冷媒流路11群としたものであっても同様に適用することができる。
In this embodiment, the
(実施の形態4)
この実施の形態4は、先に示した各実施形態の熱交換器の一つを用いて構成した冷凍システムである。
(Embodiment 4)
The fourth embodiment is a refrigeration system configured by using one of the heat exchangers of the respective embodiments described above.
本実施の形態では冷凍システムの一例として空気調和機を説明する。図31は空気調和機の冷凍サイクル図、図32は同空気調和機の室内機を示す概略断面図である。 In this embodiment, an air conditioner will be described as an example of a refrigeration system. FIG. 31 is a refrigeration cycle diagram of the air conditioner, and FIG. 32 is a schematic cross-sectional view showing the indoor unit of the air conditioner.
図31、図32において、この空気調和装置は、室外機51と、室外機51に接続された室内機52から構成されている。室外機51には、冷媒を圧縮する圧縮機53、冷房暖房運転時の冷媒回路を切り替える四方弁54冷媒と外気の熱を交換する室外熱交換器55、冷媒を減圧する減圧器56が配設されている。また、室内機52には、冷媒と室内空気の熱を交換する室内熱交換器57と、室内送風機58とが配設されている。そして、前記圧縮機53、四方弁54、室内熱交換器57、減圧器56、室外熱交換器55を冷媒回路で連結してヒートポンプ式冷凍サイクルを形成している。
In FIG. 31 and FIG. 32, the air conditioner includes an
本実施形態による冷媒回路には、テトラフルオロプロペンまたはトリフルオロプロペンをベース成分とし、ジフルオロメタンまたはペンタフルオロエタンまたはテトラフルオロエタンを、地球温暖化係数が5以上、750以下となるように、望ましくは350以下、さらに望ましくは150以下となるようにそれぞれ2成分混合もしくは3成分混合した冷媒を使用している。 In the refrigerant circuit according to the present embodiment, tetrafluoropropene or trifluoropropene is used as a base component, and difluoromethane, pentafluoroethane, or tetrafluoroethane is preferably used so that the global warming potential is 5 or more and 750 or less. A refrigerant in which two components or three components are mixed is used so that it is 350 or less, more desirably 150 or less.
上記空気調和機は、冷房運転時には、四方弁54を圧縮機53の吐出側と室外熱交換器55とが連通するように切り換える。これにより、圧縮機53によって圧縮された冷媒は高温高圧の冷媒となって四方弁54を通って室外熱交換器55に送られる。そして、外気と熱交換して放熱し、高圧の液冷媒となり、減圧器56に送られる。減圧器56では減圧されて低温低圧の二相冷媒となり、室内機52に送られる。室内機52では、冷媒は室内熱交換器57に入り室内空気と熱交換して吸熱し、蒸発気化して低温のガス冷媒となる。この時室内空気は冷却されて室内を冷房する。さらに冷媒は室外機51に戻り、四方弁54を経由して圧縮機53に戻される。
During the cooling operation, the air conditioner switches the four-
暖房運転時には、四方弁54を圧縮機53の吐出側と室内機52とが連通するように切り換える。これにより、圧縮機53によって圧縮された冷媒は高温高圧の冷媒となって四方弁54を通り、室内機52に送られる。高温高圧の冷媒は室内熱交換器57に入り、室内空気と熱交換して放熱し、冷却され高圧の液冷媒となる。この時、室内空気は加熱されて室内を暖房する。その後、冷媒は減圧器56に送られ、減圧器56において減圧されて低温低圧の二相冷媒となり、室外熱交換器55に送られて外気と熱交換して蒸発気化し、四方弁54を経由して圧縮機53へ戻される。
During the heating operation, the four-
上記のように構成された空気調和機は、その室外熱交換器55或いは室内熱交換器57に前記各実施の形態で示した熱交換器を使用することにより、熱交換器がヘッダ領域部分での膨張変形がなく小型且つ高効率であるから、省エネ性の高い高性能な冷凍システムとすることができる。
The air conditioner configured as described above uses the heat exchanger shown in each of the above embodiments for the
本発明は、プレートフィン積層体のヘッダ流路の径と入口、出口接続管の径の大小を設定することによって、家庭用及び業務用エアコン等に用いる熱交換器であってもヘッダ領域部分での膨張変形がなく小型且つ高効率な熱交換器及びそれを用いた省エネ性の高い高性能な冷凍システムを提供することができる。よって、家庭用及び業務用エアコン等に用いる熱交換器や各種冷凍機器等に幅広く利用でき、その産業的価値は大なるものがある。 The present invention sets the diameter of the header channel of the plate fin laminate and the size of the inlet and outlet connecting pipes, so that even in a heat exchanger used for home and commercial air conditioners, etc. Therefore, it is possible to provide a small and high-efficiency heat exchanger that does not expand and deform and a high-performance refrigeration system that uses the energy exchanger. Therefore, it can be widely used in heat exchangers and various refrigeration equipment used for home and commercial air conditioners, and has a great industrial value.
1 熱交換器
2 プレートフィン積層体
2a プレートフィン
3a、3b エンドプレート
4 入口接続管(入口ヘッダ)
5 出口接続管(出口ヘッダ)
6 第1プレートフィン
6a 第1板状部材
6b 第2板状部材
7 第2プレートフィン
8、8a、8b ヘッダ開口
9 連結手段(ボルト・ナット)
10 ヘッダ流路
10a 外周流路
10b 連絡流路
10c 多分岐流路
11 冷媒流路(第1流体流路)
11a 往路側流路部
11b 復路側流路部
12 切り起こし突起
12a、12aa 突起(第1切り起こし突起)
12b 突起(第2切り起こし突起)
13 貫通孔(位置決め用ボス孔)
13a 孔外周部(位置決め用ボス孔外周部)
14 ヘッダ流路
15 スリット
16a、16b 補強プレート
17 分流衝突壁
18 非流路部
19a、19b 平面端部
20 窪み平面部
20a 幅狭平面
20b 幅広平面
21 フィン平面部
22(22a、22b) 突起(切り起し突起)
24 分流制御管
25 冷媒流通用間隙
26、26a、26b 分流口
27 中空枠体
51 室外機
52 室内機
53 圧縮機
54 四方弁
55 室外熱交換器
56 減圧器
57 室内熱交換器
58 室内送風機
DESCRIPTION OF
5 Outlet connection pipe (outlet header)
6
DESCRIPTION OF
11a
12b Protrusion (second cut and raised protrusion)
13 Through hole (positioning boss hole)
13a hole outer peripheral part (positioning boss hole outer peripheral part)
14
24 Split
Claims (5)
前記プレートフィン積層体は、第一エンドプレート及び第二エンドプレートの間に第1流体が流れる流路を有するプレートフィンを複数積層して構成し、
前記プレートフィン積層体の前記プレートフィンは、前記第1流体が並行に流れる複数の第1流体流路を有する流路領域と、前記流路領域の各第1流体流路に連通するヘッダ流路を有したヘッダ領域と、を備えるとともに、前記第1流体流路は前記プレートフィンに凹条溝を設けて形成し、
かつ、前記ヘッダ流路は入口側ヘッダ流路の入口開口及び出口側ヘッダ流路の出口開口を前記第一及び第二エンドプレートに開口させ、前記第一エンドプレートの入口開口及び出口開口に第一入口接続管及び第一出口接続管を接続するとともに、第二エンドプレートの入口開口及び出口開口に第二入口接続管及び第二出口接続管を接続し、
前記ヘッダ流路の外径を第一、第二入口接続管の外径以下とするとともに、前記ヘッダ流路の外径を第一、第二出口接続管の外径以下とした熱交換器。 A second fluid serving as a heat exchange fluid is caused to flow between each plate fin stack of the plate fin stack having a flow path through which the first fluid such as a refrigerant flows, and heat is generated between the first fluid and the second fluid. A heat exchanger to be exchanged,
The plate fin laminate is configured by laminating a plurality of plate fins having a flow path through which a first fluid flows between a first end plate and a second end plate,
The plate fins of the plate fin stack include a channel region having a plurality of first fluid channels through which the first fluid flows in parallel, and a header channel that communicates with each first fluid channel in the channel region. The first fluid flow path is formed by providing a concave groove in the plate fin,
The header channel has an inlet opening of the inlet side header channel and an outlet opening of the outlet side header channel opened to the first and second end plates, and the header channel is connected to the inlet opening and the outlet opening of the first end plate. Connecting the one inlet connection pipe and the first outlet connection pipe, and connecting the second inlet connection pipe and the second outlet connection pipe to the inlet opening and the outlet opening of the second end plate;
A heat exchanger in which the outer diameter of the header flow path is equal to or smaller than the outer diameter of the first and second inlet connection pipes, and the outer diameter of the header flow path is equal to or smaller than the outer diameter of the first and second outlet connection pipes.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016206608A JP6785409B2 (en) | 2016-10-21 | 2016-10-21 | Heat exchanger and refrigeration system using it |
CN201780047793.4A CN109564067B (en) | 2016-10-21 | 2017-10-13 | Heat exchanger and refrigeration system using the same |
PCT/JP2017/037135 WO2018074348A1 (en) | 2016-10-21 | 2017-10-13 | Heat exchanger and refrigeration system using same |
MYPI2019000275A MY195134A (en) | 2016-10-21 | 2017-10-13 | Heat Exchanger and Refrigeration System Using Same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016206608A JP6785409B2 (en) | 2016-10-21 | 2016-10-21 | Heat exchanger and refrigeration system using it |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018066536A true JP2018066536A (en) | 2018-04-26 |
JP6785409B2 JP6785409B2 (en) | 2020-11-18 |
Family
ID=62018442
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016206608A Active JP6785409B2 (en) | 2016-10-21 | 2016-10-21 | Heat exchanger and refrigeration system using it |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6785409B2 (en) |
CN (1) | CN109564067B (en) |
MY (1) | MY195134A (en) |
WO (1) | WO2018074348A1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020022058A1 (en) * | 2018-07-25 | 2020-01-30 | 株式会社デンソー | Heat exchanger |
JP2020118366A (en) * | 2019-01-24 | 2020-08-06 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Air conditioner |
WO2021014892A1 (en) * | 2019-07-23 | 2021-01-28 | 株式会社デンソー | Heat exchanger |
JP2021018050A (en) * | 2019-07-23 | 2021-02-15 | 株式会社デンソー | Heat exchanger |
JP7328585B1 (en) | 2022-02-14 | 2023-08-17 | ダイキン工業株式会社 | Refrigerant channel module manufacturing method, coolant channel module, and air conditioner |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6872694B2 (en) * | 2019-04-22 | 2021-05-19 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Plate fin laminated heat exchanger and refrigeration system using it |
CN112066598A (en) * | 2019-06-11 | 2020-12-11 | 广东美的制冷设备有限公司 | Heat exchanger and air conditioning equipment |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01111956U (en) * | 1988-01-25 | 1989-07-27 | ||
JPH0694995B2 (en) * | 1991-07-15 | 1994-11-24 | 株式会社日阪製作所 | Liquid Flow Dispersion Device for Plate Type Heat Exchanger |
AU663964B2 (en) * | 1992-08-31 | 1995-10-26 | Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha | Stacked heat exchanger |
US5325915A (en) * | 1993-07-14 | 1994-07-05 | Earl's Supply Co. | Modular cooler |
JPH07167581A (en) * | 1993-10-22 | 1995-07-04 | Zexel Corp | Tube elements of lamination type heat exchanger |
JP4797998B2 (en) * | 2006-02-17 | 2011-10-19 | 株式会社デンソー | Heat exchanger piping joint structure and heat exchanger piping assembly method |
WO2011013950A2 (en) * | 2009-07-27 | 2011-02-03 | 한국델파이주식회사 | Plate heat exchanger |
CN204188033U (en) * | 2014-09-29 | 2015-03-04 | 杭州三花微通道换热器有限公司 | A kind of heat exchanger |
-
2016
- 2016-10-21 JP JP2016206608A patent/JP6785409B2/en active Active
-
2017
- 2017-10-13 MY MYPI2019000275A patent/MY195134A/en unknown
- 2017-10-13 WO PCT/JP2017/037135 patent/WO2018074348A1/en active Application Filing
- 2017-10-13 CN CN201780047793.4A patent/CN109564067B/en active Active
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020022058A1 (en) * | 2018-07-25 | 2020-01-30 | 株式会社デンソー | Heat exchanger |
JP2020118366A (en) * | 2019-01-24 | 2020-08-06 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Air conditioner |
WO2021014892A1 (en) * | 2019-07-23 | 2021-01-28 | 株式会社デンソー | Heat exchanger |
JP2021018050A (en) * | 2019-07-23 | 2021-02-15 | 株式会社デンソー | Heat exchanger |
US20220136785A1 (en) * | 2019-07-23 | 2022-05-05 | Denso Corporation | Heat exchanger |
JP7328585B1 (en) | 2022-02-14 | 2023-08-17 | ダイキン工業株式会社 | Refrigerant channel module manufacturing method, coolant channel module, and air conditioner |
WO2023153515A1 (en) * | 2022-02-14 | 2023-08-17 | ダイキン工業株式会社 | Method for producing refrigerant channel module, refrigerant channel module, and air conditioner |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2018074348A1 (en) | 2018-04-26 |
CN109564067B (en) | 2020-06-23 |
MY195134A (en) | 2023-01-11 |
JP6785409B2 (en) | 2020-11-18 |
CN109564067A (en) | 2019-04-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109564067B (en) | Heat exchanger and refrigeration system using the same | |
JP6767637B2 (en) | Heat exchanger and freezing system using it | |
JP6767620B2 (en) | Heat exchanger and freezing system using it | |
WO2018074345A1 (en) | Heat exchanger and refrigeration device using same | |
CN109564070B (en) | Heat exchanger and refrigeration system using the same | |
WO2014184918A1 (en) | Laminated header, heat exchanger, and air conditioner | |
CN109564075B (en) | Heat exchanger and refrigeration system using the same | |
WO2018074344A1 (en) | Heat exchanger and refrigeration device using same | |
CN109312993B (en) | Heat exchanger and refrigerating apparatus using the same | |
JP2019100564A (en) | Heat exchanger and refrigeration system using the same | |
CN110285603B (en) | Heat exchanger and refrigeration system using same | |
KR20170036867A (en) | Plate type heat exchanger | |
WO2020217631A1 (en) | Plate fin stacking-type heat exchanger and refrigeration system using same | |
JP2009079779A (en) | Plate-type heat exchanger and air conditioning device using the same | |
JP6827186B2 (en) | Plate fin laminated heat exchanger and refrigeration system using it | |
JP2020118369A (en) | Plate fin lamination type heat exchanger, and refrigeration system using the same | |
JP2019100565A (en) | Heat exchanger and refrigeration system using the same | |
JP6827179B2 (en) | Heat exchanger and refrigeration system using it | |
JP2020186834A (en) | Heat exchanger, and air conditioner using the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20190118 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190702 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200818 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200827 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200908 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200921 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6785409 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |