JP2018165614A - Heat pump device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の伝熱プレートを積層して構成したプレート式熱交換器を用いたヒートポンプ装置に関するものである。 The present invention relates to a heat pump device using a plate heat exchanger configured by stacking a plurality of heat transfer plates.
従来、プレート式熱交換器は、複数の伝熱プレートが積層されて構成され、伝熱プレート間に第一流路および第二流路が交互に形成されており、第一流路および第二流路にそれぞれ流体を流して、これらの流体間で熱交換を行わせる構成となっている。 Conventionally, a plate heat exchanger is configured by laminating a plurality of heat transfer plates, and the first flow path and the second flow path are alternately formed between the heat transfer plates. Each of the fluids is allowed to flow and heat exchange is performed between these fluids.
この種のプレート式熱交換器として、断面形状が波形の凹凸形状を有する伝熱プレート同士で挟まれた空間で第一流路を形成し、第一流路に、伝熱プレートと同様に断面形状が波形の凹凸形状を有するインナーフィンを配置した構成のプレート式熱交換器がある(例えば、特許文献1参照)。このプレート式熱交換器では、伝熱プレートの凹凸形状とインナーフィンの凹凸形状とが伝熱プレートの積層方向に重ならずにズレた配置で、伝熱プレートとインナーフィンとが重なって接合されている。 As this type of plate-type heat exchanger, the first flow path is formed in a space sandwiched between heat transfer plates having a corrugated uneven shape, and the cross-sectional shape is similar to the heat transfer plate in the first flow path. There is a plate heat exchanger having a configuration in which inner fins having corrugated irregularities are arranged (see, for example, Patent Document 1). In this plate heat exchanger, the heat transfer plate and the inner fin are joined with the uneven shape of the heat transfer plate and the uneven shape of the inner fin shifted from each other without overlapping in the stacking direction of the heat transfer plate. ing.
特許文献1のプレート式熱交換器では、伝熱プレートおよびインナープレートの両方が凹凸形状となっている。このため、これらを上述のように重ね合わせると、各プレート同士が格子状に点接触し、その点接触部分で接合されている。この点接触部分は複数箇所あるものの、点接触であるため、インナーフィンと伝熱プレートとの熱伝達が充分ではないという問題があった。
In the plate heat exchanger of
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、インナーフィンと伝熱プレートとの間の熱伝達を向上することが可能なプレート式熱交換器を用いたヒートポンプ装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above problems, and provides a heat pump device using a plate heat exchanger capable of improving heat transfer between an inner fin and a heat transfer plate. The purpose is to do.
本発明に係るヒートポンプ装置は、冷媒回路に流れる冷媒と熱媒体回路を流れる熱媒体とを熱交換する熱交換器を有するヒートポンプ装置であって、熱交換器は、複数の伝熱プレートが積層され、伝熱プレート間に冷媒である第一流体が流れる第一流路および熱媒体である第二流体が流れる第二流路が積層方向に交互に形成されており、伝熱プレートは、積層方向の一方に凸となった凸部と凹となった凹部とが面内に形成された凹凸形状を有する伝熱部を備えて第一流体と第二流体との間で熱交換を行うプレート式熱交換器であり、第一流路にインナーフィンが配置され、インナーフィンは、複数の通路孔が形成された平板状の平坦部を有するプレートフィンであり、平板状の平坦部が、プレートフィンの一方側にある伝熱プレートの凹部と、プレートフィンの他方側にある伝熱プレートの凸部とに接触した状態で挟まれており、通路孔は、プレートフィンと伝熱プレートの一方との間の空間と、プレートフィンと伝熱プレートの他方との間の空間と、を連通している。 A heat pump device according to the present invention is a heat pump device having a heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant flowing in the refrigerant circuit and the heat medium flowing in the heat medium circuit, and the heat exchanger includes a plurality of heat transfer plates stacked. The first flow path through which the first fluid as the refrigerant flows and the second flow path through which the second fluid as the heat medium flow are alternately formed in the stacking direction between the heat transfer plates. Plate-type heat that includes a heat transfer part having a concavo-convex shape in which a convex part that is convex on one side and a concave part that is concave is formed in a plane, and performs heat exchange between the first fluid and the second fluid It is an exchanger, an inner fin is arranged in the first flow path, and the inner fin is a plate fin having a flat plate-like flat portion in which a plurality of passage holes are formed, and the flat plate-like flat portion is one of the plate fins. A recess in the heat transfer plate on the side It is sandwiched in contact with the convex part of the heat transfer plate on the other side of the plate fin, and the passage hole is formed between the space between the plate fin and one of the heat transfer plates, the plate fin and the heat transfer plate. It communicates with the space between the other.
本発明に係るヒートポンプ装置は、上記のプレート式熱交換器を備えたため、熱交換性能の向上を図ることができる。 Since the heat pump device according to the present invention includes the plate heat exchanger, the heat exchange performance can be improved.
以下、発明の実施の形態に係るプレート式熱交換器について図面等を参照しながら説明する。ここで、図1を含め、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。そして、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。また、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。 Hereinafter, a plate heat exchanger according to an embodiment of the invention will be described with reference to the drawings. Here, in FIG. 1 and the following drawings, the same reference numerals denote the same or corresponding parts, and are common to the whole text of the embodiments described below. And the form of the component represented by the whole specification is an illustration to the last, Comprising: It does not limit to the form described in the specification. Moreover, in the following drawings, the relationship of the size of each component may be different from the actual one.
また、以下の説明において、理解を容易にするために方向を表す用語(例えば「上」、「下」、「右」、「左」、「前」、「後」等)を適宜用いるが、これは説明のためのものであって、これらの用語は本願発明を限定するものではない。また、本実施の形態1では、プレート式熱交換器100を正面視、つまりプレート式熱交換器100を伝熱プレートの積層方向に見た状態において、「上」、「下」、「右」、「左」、「前」、「後」を使用する。また、「凹」と「凸」は、前方側に「凸」とし、後方側に凸の部分を「凹」とする。
Further, in the following description, terms indicating directions (for example, “up”, “down”, “right”, “left”, “front”, “back”, etc.) are used as appropriate for easy understanding. This is for explanation and these terms do not limit the present invention. Further, in the first embodiment, “up”, “down”, “right” in the state where the
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係るプレート式熱交換器100の分解斜視図である。図2は、図1の第一伝熱プレート1の概略正面図である。図3は、図1の第二伝熱プレート3の概略正面図である。図4は、図1のインナーフィン2の概略正面図である。
FIG. 1 is an exploded perspective view of a
本実施の形態1に係るプレート式熱交換器100はプレートフィン型であり、図1に示すように、第一伝熱プレート1と第二伝熱プレート3との間にインナーフィン2が配置された構成の伝熱セット4が複数積層されて構成されている。そして伝熱セット4が複数積層されることで、伝熱セット4を構成する第一伝熱プレート1と伝熱セット4を構成する第二伝熱プレート3との間に形成された第一流路5と、伝熱セット4同士の間に形成された第二流路6とが交互に積層された構成となり、第一流路5を流れる第一流体と第二流路6を流れる第二流体との間で熱交換を行うようになっている。第一流体は、例えば冷媒のR410A、R32、R290、CO2などであり、第二流体は、例えば水などである。図1において実線矢印が第一流体、点線矢印が第二流体の流れを示している。
The
また、伝熱セット4の積層方向の最外面には第一補強用サイドプレート7および第二補強用サイドプレート8が配置されている。図1において最前面に積層されている板が第一補強用サイドプレート7であり、最後面に積層されている板が第二補強用サイドプレート8である。
A first reinforcing
また、第一補強用サイドプレート7および第二補強用サイドプレート8は、図1に示すように角丸な矩形の板状に構成されている。第一補強用サイドプレート7の四隅には流体の流入口または流出口となる円形状の孔が形成されている。そして、各孔の周縁には円筒形状の流入管または流出管が設けられている。詳しくは、第一補強用サイドプレート7の右下には第一流体が流入する第一流入管10が設けられ、第一補強用サイドプレート7の右上には第一流体が流出する第一流出管11が設けられる。また、第二補強用サイドプレート8の左下には第二流体が流入する第二流入管12、左上には第二流体が流出する第二流出管13が設けられる。
Further, the first reinforcing
第一伝熱プレート1および第二伝熱プレート3は、図2および図3に示すようにいずれも角の丸い略矩形形状の板である。そして、第一伝熱プレート1および第二伝熱プレート3は、波形の凹凸形状(後述の図5参照)が繰り返された断面を有する伝熱部100a、100bを有している。第一伝熱プレート1および第二伝熱プレート3の材質は熱伝導が良好な金属、例えば、アルミニウム、銅、それらの合金などであることが望ましい。また、強度の向上も図るには、第一伝熱プレート1および第二伝熱プレート3の材質はステンレス鋼などであることが望ましい。
The first
そして、第一伝熱プレート1および第二伝熱プレート3のそれぞれの四隅には、第一流入管10、第一流出管11、第二流入管12、第二流出管13に対応して、第一流入孔14a、14b、第一流出孔15a、15b、第二流入孔16a、16b、第二流出孔17a、17bが形成されている。第一流入孔14a、14bは第一流路5の流入口、第一流出孔15a、15bは第一流路5の流出口、第二流入孔16a、16bは第二流路6の流入口、第二流出孔17a、17bは第二流路6の流出口となる。
And in the four corners of each of the first
なお、以下において、第一伝熱プレート1および第二伝熱プレート3を区別する必要がないときは、総称して「伝熱プレート」という。また、第一補強用サイドプレート7および第二補強用サイドプレート8を区別する必要がないときは、総称して「サイドプレート」という。
In the following, when it is not necessary to distinguish the first
また、図4に示すように、インナーフィン2も伝熱プレートと同様に、角の丸い略矩形形状の板であり、外周には厚み方向に突出した外壁周縁21が設けられている。そして、インナーフィン2にも、第一流入管10、第一流出管11、第二流入管12、第二流出管13に対応する位置に、それぞれ第一流入孔14c、第一流出孔15c、第二流入孔16c、第二流出孔17cが形成されている。
Further, as shown in FIG. 4, the
インナーフィン2は、全体が略平坦であることから、以下では、インナーフィン2をプレートフィン2と呼ぶことにする。プレートフィン2は、伝熱プレートの伝熱部100a、100bと対向する部分が平板状の平坦部20となっており、平坦部20には複数の通路孔20aが形成されている。通路孔20aは、図1および図4に示すように、伝熱プレートのリブ3cと対向する部分と、第二流入孔16cの周囲と、第二流出孔17cの周囲とには設けられていない。通路孔20aは、伝熱プレートの波形の周期より小さいサイズの孔、または、小さい幅のスリットなどとするとよい。
Since the entire
プレートフィン2は伝熱プレートよりも厚みが薄いものが望ましい。これは、プレートフィン2が配置されることで、プレート式熱交換器全体の大型化を避けるためである。
The
また、プレート式熱交換器100の熱交換効率を向上して高性能化を図るには、プレートフィン2の材質を、熱伝導が良好な金属、例えば、アルミニウム、銅、それらの合金などであることが望ましい。
Further, in order to improve the heat exchange efficiency of the
また、プレート式熱交換器100の高性能化に加えて、強度の向上も図るには、プレートフィン2の材質を、第一伝熱プレート1および第二伝熱プレート3と同じ材質とすることが望ましい。プレートフィン2を第一伝熱プレート1および第二伝熱プレート3と同じ材質とすると、接合が容易となり、また、熱膨張率差による変形が生じ難く望ましい。
In addition to improving the performance of the
そして、以上のように構成された、第一伝熱プレート1、プレートフィン2および第二伝熱プレート3のそれぞれの第一流入孔14a〜14cが重なり合うことで第一流体が通過する第一流入連通路14(後述の図7参照)が形成される。また、第一伝熱プレート1、プレートフィン2および第二伝熱プレート3のそれぞれの第一流出孔15a〜15cが重なり合うことで、第一流体が通過する第一流出連通路15(後述の図7参照)が形成される。同様にして、第一伝熱プレート1、プレートフィン2および第二伝熱プレート3のそれぞれの第二流入孔16a〜16cが重なり合うことで第二流体が通過する第二流入連通路16(後述の図7参照)が形成される。また、第一伝熱プレート1、プレートフィン2および第二伝熱プレート3のそれぞれの第二流出孔17a〜17cが重なり合うことで、第二流体が通過する第二流出連通路17(後述の図7参照)が形成される。
And the 1st inflow through which the 1st fluid passes because each
第一流入連通路14および第一流出連通路15は第一流路5に連通し、第二流路6には連通しない構成となっている。このため、外部から第一流入管10へ流入した第一流体は、第一流入連通路14を介して第一流路5へ流入する。第一流路5に流入した第一流体は、第一流路5内を通過した後、第一流出連通路15を介して第一流出管11から流出する。第一流路5内における第一流体の流れについては改めて説明する。
The first
また、第二流入連通路16および第二流出連通路17は第二流路6に連通し、第一流路5には連通しない構成となっている。このため、外部から第二流入管12へ流入した第二流体は、第二流入連通路16を流れ、第二流路6へ流入する。第二流路6に流入した第二流体は第二流路6内を通過した後、第二流出連通路17を介して第二流出管13から流出する。
Further, the second
図5は、図1の伝熱セット4の積層方向の部分断面図である。図6は、本発明の実施の形態1に係るプレート式熱交換器100の第一流路5の構造斜視図である。図6において実線矢印は第一流体の流れを示している。図7は、本発明の実施の形態1に係るプレート式熱交換器100の第一伝熱プレート1と第二伝熱プレート3の間にプレートフィン2を配置して積層した構造の正面透視図である。
FIG. 5 is a partial cross-sectional view of the heat transfer set 4 in FIG. 1 in the stacking direction. FIG. 6 is a structural perspective view of the
第一伝熱プレート1と第二伝熱プレート3とのそれぞれにおいて、波形は凸と凹が規則的に形成されている。そして、第一伝熱プレート1において波形の稜線は、図2に示したように左上から右下に向かって傾斜しており、また、第二伝熱プレート3において波形の稜線は、図3に示したように右上から左下に向かって傾斜している。よって、図6に示すように第一伝熱プレート1と第二伝熱プレート3とが重ねられた状態で、それぞれの波形の稜線方向が交差し、波型同士に角度を有するようになっている。このため、これらの各プレートを積層方向に透視すると、第一伝熱プレート1側の稜線と第二伝熱プレート3側の稜線とが格子状に交差している。
In each of the first
そして、第一流路5は、図5および図6に示すようにプレートフィン2を境に第一伝熱プレート1側の第一流れ空間5aと、第二伝熱プレート3側の第二流れ空間5bとに分けられている。第一流れ空間5aは、第一伝熱プレート1の波形の稜線方向に延びる小空間が、この稜線方向と交差する方向に複数形成された構成を有する。また、第二流れ空間5aも同様に、第二伝熱プレート3の稜線方向に延びる小空間が、この稜線方向と交差する方向に複数形成された構成を有する。そして、第一流れ空間5aと第二流れ空間5bとが、プレートフィン2に設けられた通路孔20aで連通している。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
第二流路6は、隣接する2つの伝熱セット4のうち、一方の伝熱セット4の第二伝熱プレート3と、他方の伝熱セット4の第一伝熱プレート1との間の空間で構成されている。第二伝熱プレート3の波形の稜線方向と第一伝熱プレート1の波形の稜線方向とは上述したように交差している。このため、第二伝熱プレート3と第一伝熱プレート1との接触部分、つまり、第二伝熱プレート3の波形の凹部3aが連なる凹稜線3aaと、第一伝熱プレート1の波形の凸部1bが連なる凸稜線1baとの接触部分は局所的であり、第二流体が自由に流通する第二流路6が第二伝熱プレート3と第一伝熱プレート1との間に形成されている。
Of the two adjacent heat transfer sets 4, the
次に、以上のように構成されたプレート式熱交換器100における流体の流れおよびプレートフィン2の作用について説明する。
外部から第一流入管10へ流入した第一流体は、第一流入連通路14を介して第一流路5へ流入する。第一流路5に流入した第一流体は、第一流路5内を、プレートフィン2の左右の外壁周縁21に向けて徐々に広がりながら上方に向けて流れ、第一流出連通路15を介して第一流出管11から流出する。
Next, the flow of fluid and the action of the
The first fluid that has flowed into the
ここで、第一流路5内にはプレートフィン2が設けられているため、第一流体は、通路孔20aを通って第一流れ空間5aと第二流れ空間5bとに交互に流れる。この際、通路孔20aによる乱流伝熱促進と前縁効果伝熱促進によって、第一流体の熱は、第一伝熱プレート1および第二伝熱プレート3のそれぞれの表面に接触して熱交換するだけでなく、プレートフィン2の表面とも効果的に熱交換する。つまり第一流路5内にプレートフィン2を配置することで、第一流体の伝熱面積が増える。そして、プレートフィン2の表面に伝わった熱は、熱伝導によりプレートフィン2の内部に伝わり、熱伝達により第一伝熱プレート1および第二伝熱プレート3のそれぞれの稜線部に伝わる。
Here, since the
このように、第一流体の熱が、第一流体から第一伝熱プレート1および第二伝熱プレート3に直接、伝達する経路の他に、プレートフィン2を介して第一伝熱プレート1および第二伝熱プレート3に伝達する経路が形成される。このため、第一流体の熱が効率的に第一伝熱プレート1および第二伝熱プレート3に伝わり、第一流路5の伝熱性を高めることができる。
In this way, in addition to the path through which the heat of the first fluid directly transfers from the first fluid to the first
また、第二流路6には第二流体が流れており、第二流体の熱は、第二伝熱プレート3と、隣接する伝熱セット4の第一伝熱プレート1とに伝達され、結果として第一流体と第二流体との熱交換が行われる。
The second fluid flows through the
ここで、第一流路5の伝熱性は、第一流路5にプレートフィン2を設けたことで第二流路6よりも高くなる。このため、第一流路5には、第二流体よりも伝熱性の低い第一流体を流すとよい。これにより、第一流体の伝熱性の低さをカバーでき、結果的にプレート式熱交換器100の性能を向上することができる。なお、伝熱性の高低に関し、ガス相のみの流体、または液相とガス相とを含む二相の流体の方が、液相のみの流体よりも伝熱性が高くなる。
Here, the heat conductivity of the
次に、本実施の形態1に係るプレート式熱交換器100の特徴について図5〜図7を参照して説明する。
プレートフィン2は、積層方向の前後に配置された第一伝熱プレート1と第二伝熱プレート3とに挟まれた状態で接合されている。更に具体的には、プレートフィン2は、通路孔20aを有する平坦部20が、第一伝熱プレート1の波形の凹部1aが連なる凹稜線1aaと、第二伝熱プレート3の波形の凸部3bが連なる凸稜線3baとに、線状に接触して線接合されている。
Next, the features of the
The
このように、プレートフィン2において第一伝熱プレート1の伝熱部100aと第二伝熱プレート3の伝熱部100bと接合される部分を平板状の平坦部20としたので、平坦部20と波形の伝熱部100a、100bとの接触部分が点ではなく線となる。このため、プレートフィン2を波形とした従来のように、接合部分が点接合となる構造に比べて、伝熱プレートとプレートフィン2との接触面積を拡大することができ、熱交換効率を高めることができる。
Thus, since the part joined with the heat-
また、プレートフィン2の通路孔20aは、図7に示すように、第一伝熱プレート1側の稜線と第二伝熱プレート3側の稜線とが交差して形成される格子の中に形成されている。つまり、通路孔20aは、伝熱プレートとプレートフィン2との接合部分を避けた位置に形成されている。通路孔20aを仮に、伝熱プレートとプレートフィン2とが接合される部分に形成されていると、その通路孔20aの面積分、プレートフィン2と伝熱プレートとの接触面積が減ることになり、熱交換効率が下がる。これに対し、ここでは伝熱プレートとプレートフィン2との接合部分を避けて通路孔20aを設けているので、熱交換効率が下がる不都合を回避できる。
Moreover, the
以上説明したように、本実施の形態1によれば、プレートフィン2を平面形状とし、伝熱プレートとプレートフィン2とが伝熱プレートの稜線部分で線接合されるようにした。このため、プレートフィン2を波形とした従来のように、接合部分が点接合となる構造に比べて、伝熱プレートとプレートフィン2との接触面積を拡大することができ、熱交換効率を高めることができる。
As described above, according to the first embodiment, the
また、二相(液相とガス相)或いは伝熱性低い流体が流れる流路にて、伝熱プレートの間に、通路孔20aが形成されたプレートフィン2を配置することにより、乱流伝熱促進と前縁効果伝熱促進との両方を利用することができる。また、プレート式熱交換器100の2つ流路構造を個別設計することができる。また、伝熱性が低い流体側の伝熱面積を拡大することができる。以上より、全体的にプレート式熱交換器100の性能を向上することができる。
Also, turbulent heat transfer enhancement is achieved by placing
また、伝熱プレートとプレートフィン2とが線接合となることで、プレート式熱交換器100の強度向上も図ることができる。
Further, since the heat transfer plate and the
また、プレートフィン2表面において線接触部分以外から線接触部分までの距離が点接触の構造に比べて短く、プレートフィン2内を熱伝導する距離が短いため、プレート式熱交換器100の性能を向上することができる。
Further, since the distance from the line contact portion to the line contact portion on the surface of the
また、プレートフィン2において伝熱プレートの稜線と接合される部分に仮に通路孔20aを設けていると、その通路孔部分でプレートフィン2と伝熱プレートの稜線部分とが接合されず、その分、接合面積が少なくなる。しかし、本実施の形態1では、プレートフィン2において伝熱プレートの稜線と接合される部分を避け、格子状の格子の中に通路孔20aを配置する構成としたので、通路孔20aによるプレート式熱交換器100の性能等の不都合が生じることはない。
If the
また、プレートフィン2が波形であると、第一伝熱プレート1とプレートフィン2と第二伝熱プレート3とを重ねた伝熱セット4の積層方向の厚みが大きくならざるを得ない。しかし、本実施の形態1のプレートフィン2は平面形状であり、また伝熱プレートより薄いため、これら3枚のプレートを重ねても、厚みが大幅に増加することがない。よって、ヒートポンプ装置の筐体内に、プレートフィン2が無いプレート式熱交換器が設けられていた場合、そのプレート式熱交換器を、筐体の大きさを変更することなく、本実施の形態1のプレートフィン2がある本実施の形態1のプレート式熱交換器100に置き換えることができる。この場合、プレート式熱交換器を置き換えるだけの簡単な作業で、ヒートポンプ装置の性能向上することができる。
If the
また、プレートフィン2には複数の通路孔20aが形成されており、第一流体は通路孔20aを通って第一流れ空間5aと第二流れ空間5bとに交互に流れるため、乱流伝熱促進と前縁効果伝熱促進との両方を利用することができる。
The
また、プレートフィン2の通路孔20aの直径の寸法と配置を自由に設計できるため、プレート式熱交換器100の分配改善をすることができる。
Moreover, since the dimension and arrangement of the diameter of the
また、プレート式熱交換器100の熱交換部を、伝熱プレート、サイドプレートおよびプレートフィン2のみで構成するため、構造が簡略化し、熱交換器の小型化、コストの低減を図ることができる。
In addition, since the heat exchanging portion of the
また、以上の性能改善により、性能同等でのプレート式熱交換器の小型化、コストダウン等を図ることもできる。 In addition, the above performance improvement can reduce the size and cost of a plate heat exchanger having the same performance.
なお、本実施の形態1のプレート式熱交換器は、上述した構造に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で例えば以下のように種々変形して実施可能である。 The plate heat exchanger according to the first embodiment is not limited to the above-described structure, and can be implemented with various modifications as follows, for example, without departing from the gist of the present invention.
上記では、伝熱性が低い方の第一流体が流れる第一流路5側にプレートフィン2を配置したが、伝熱性が高い方の第二流体が流れる第二流路6側にプレートフィン2を配置してもよい。しかし、通路孔20aのサイズによっては第二流体の流路抵抗が増加する可能性があるため、この場合には、第二流路6にはプレートフィン2を配置しないほうが良い。プレートフィン2を第一流路5と第二流路6のいずれに配置するかは、第一流体と第二流体の伝熱性、抵抗の影響を考慮して決めればよい。
In the above description, the
また、上記では、第一流路5のみにプレートフィン2を設けたが、第一流路5と第二流路6との両方にプレートフィン2を設けてもよい。この場合、プレートフィン2は同じ構造でもよいし、異なる構成でもよい。また、第一流路5と第二流路6との両方にプレートフィン2を設ける場合に、第一流路5と第二流路6とで伝熱性に違いを持たせるには、互いに構成が異なるプレートフィン2を配置するようにすればよい。プレートフィン2の構成を異ならせるには、例えば通路孔20aのサイズ、形状、密度、位置などを変えればよい。このように、第一流路5と第二流路6とのそれぞれにプレートフィン2を配置する場合には、通路孔20aのサイズ、形状、密度、位置などで、2つ流路の構造を個別設計することができる。
In the above description, the
また、上記では、通路孔20aの形状を正面視で円形を示したが、通路孔20aの形状は円形に限られない。通路孔20aの形状は、流体の種類、第一流路5の第一流れ空間5aと第二流れ空間5bの方向などに合わせて適宜変更することができ、例えば、次の図8に示す形状としてもよい。
In the above description, the shape of the
図8は、本発明の実施の形態1に係るプレート式熱交換器100の通路孔20aの形状例を示す正面図である。
通路孔20aの形状は、円形の他に、図8に示すように、半円形、楕円形、円弧状形、三角形、四角形または角数が五角以上の多角形等としてよい。また、プレートフィン2に設ける通路孔20aの形状は、一つの形状に統一しても良いし、異なる形状を混在して設けてもよい。通路孔20aの設計の標準は、伝熱性能を持ちながらプレートフィン2の加工コスト低減すること、流路の流動抵抗低減すること、伝熱面積を増やすこと、等である。
FIG. 8 is a front view showing a shape example of the
As shown in FIG. 8, the shape of the
また、プレートフィン2は平面状としたが、通路孔20aのエッジ部分などに局所的な凹凸があっても良い。
Further, although the
実施の形態2.
上記実施の形態1では、各通路孔20aのそれぞれの大きさを同じとしていたが、本実施の形態2は、第一流路5における流体の面内分配性を考慮して、各通路孔20aの大きさを変えた構成としたものである。以下、本実施の形態2が実施の形態1と異なる点を中心に説明するものとし、本実施の形態2で説明されていない構成は実施の形態1と同様である。
In the first embodiment, the size of each
図9は、本発明の実施の形態2に係るプレート式熱交換器100において第一伝熱プレート1と第二伝熱プレート3の間にプレートフィン2を配置して積層した構造の第一流入連通路14周辺を、正面から透視した透視局部図である。なお、図9では第一流入連通路14周辺の正面透視局部図を示しているが、第一流出連通路15周辺についてもほぼ同様の構成である。また、図9において第一流入連通路14から上方に向かう複数の矢印22と、第一流入連通路14から左側の外壁周縁19に向かう複数の矢印23とはそれぞれ、第一流路5における流れの主流を示している。
FIG. 9 shows the first inflow of the structure in which the
以下、図9を参照して第一流路5における第一流体の流れについて説明する。
第一流路5では、第一流入連通路14から第一流体が流入するため、第一流入連通路14に近い部分での流速は、第一流入連通路14から遠い部分の流速よりも速くなる。このため、何ら対策を施さないと、第一流入連通路14から第一流出連通路15に直線的に向かう領域に第一流体が偏り、プレートフィン2の左右の外壁周縁21まで第一流体が広がらず、第一流路5における第一流体の面内分布が不均一になる。
Hereinafter, the flow of the first fluid in the
In the
そこで、本実施の形態2に係るプレート式熱交換器100では、図9に示すように、プレートフィン2に形成された各通路孔20aが、第一流入連通路14からの位置が離れるに連れて孔径が大きく形成されている。言い換えれば、各通路孔20aの各孔径が、第一流入連通路14から外壁周縁21に向かうに連れて大きく形成されている。よって、第一流入連通路14から外壁周縁21に向かうに連れて通路孔20a部分の流路抵抗が小→大になる。このため、第一流入連通路14から第一流路5に流入した第一流体は上方に向かって流れる以外に、左右の外壁周縁21に向かって広がって流れ、第一流体の面内分布の均一化を図ることができる。このように第一流入連通路14からの位置が離れるに連れて孔径が大きくなるように形成された各通路孔20aで本発明の均一化部が構成されている。
Therefore, in the
なお、通路孔20aの孔径を変更する領域は、第一流入連通路14の周辺であればよく、第一流路5全体とする必要はない。第一流入連通路14の周辺とは例えば、第一流入連通路14から第一流出連通路15方向に設定距離、離れた高さ位置よりも下の領域とすればよい。
In addition, the area | region which changes the hole diameter of the
以上説明したように、本実施の形態2によれば、実施の形態1と同様の効果が得られると共に、第一流入連通路14の周辺の各通路孔20aを、第一流入連通路14からの位置が離れるに連れて孔径が大きくなるように形成した。これにより、第一流路5の抵抗が調整され、第一流体の面内分配性を改善することができる。
As described above, according to the second embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and each
実施の形態3.
本実施の形態3は、プレートフィン2の伝熱面積を拡大して熱交換効率の向上を図ったものである。以下、本実施の形態3が実施の形態1と異なる点を中心に説明するものとし、本実施の形態3で説明されていない構成は実施の形態1と同様である。
In the third embodiment, the heat transfer area of the
図10は、本発明の実施の形態3に係るプレート式熱交換器100の伝熱セット4の一部の概略拡大断面斜視図である。図10は、第二伝熱プレート3の凹部部分で稜線方向に切断した断面斜視図となっている。なお、面内流路の流れ特性を示すため、プレートフィン2と第一伝熱プレート1を隣接する2つの凹稜線間の一部の第一流れ空間5aも図中に示している。図10における矢印は、第一流体の流れ方向を示している。図11は、本発明の実施の形態3に係るプレート式熱交換器100のプレートフィン2の通路孔20aの側面図である。図12は、本発明の実施の形態3に係るプレート式熱交換器100のプレートフィン2の通路孔20aの正面図である。図13は、本発明の実施の形態3に係るプレート式熱交換器100のプレートフィン2の通路孔20aの斜視図である。
FIG. 10 is a schematic enlarged cross-sectional perspective view of a part of the heat transfer set 4 of the
本実施の形態3に係るプレート式熱交換器100は、実施の形態1の通路孔20aの周縁に、第二流れ空間5b側に突出した筒状の伝熱壁24を設けた構成を有する。伝熱壁24は、第二伝熱プレート3に接触しない程度の高さのフィンカラーのようなものである。各伝熱壁24の高さHは均一に構成されている。
The
このように伝熱壁24が形成された第一流路5において、第一流入連通路14から第二流れ空間5bに流入した第一流体の主流25は、第二流れ空間5bをそのまま流れると共に、第一流体の支流25aが、各通路孔20aを通って第一流れ空間5aに流入する。ここで、通路孔20aの周縁には伝熱壁24が設けられているため、伝熱壁24が無い構成に比べて第一流体の伝熱面積が増えて効率良く第一流体の熱がプレートフィン2に伝達される。そして、第一流れ空間5aに流入した第一流体は、その後、第二流れ空間5bに流入し、第一流れ空間5aと第二流れ空間5bとを交互に流れる。
In the
以上説明したように、本実施の形態3によれば、実施の形態1と同様の効果が得られると共に、通路孔20aの周縁に伝熱壁24を設けたため、更に以下の効果が得られる。すなわち、伝熱壁24を設けたことで伝熱面積が増える。このため、第一流体からプレートフィン2への熱伝達効率が高まり、結果的にプレート式熱交換器100の伝熱性を向上することができる。
As described above, according to the third embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained, and the
また、各伝熱壁24の高さを同じとしたので、伝熱面積を増やしつつ、フィンの加工コストを低減することができるという効果が得られる。
Moreover, since the height of each heat-
また、伝熱壁24は、通路孔20aの周囲が折り曲げられた状態でプレートフィン2に対して立設されている。この伝熱壁24は、バーリング加工により、ベースとなる板材に一度に一体で通路孔20aと共に成形することができる。このため、低コストで伝熱壁24を製造できる。
The
また、ここでは、通路孔20aの周縁全体に伝熱壁24を設けた構成を示したが、通路孔20aの周縁の一部に伝熱壁24を設けた構成としてもよい。この場合も、伝熱面積を増やすことができるため、同様の効果が得られる。
In addition, here, a configuration in which the
実施の形態4.
上記実施の形態3は、通路孔20aの周縁に、伝熱面積を増やす目的で伝熱壁24を設けた構成であった。本実施の形態4は、通路孔20aの周縁の一部に、主として第一流体の整流を目的とした整流壁を設けた構成である。以下、本実施の形態4が実施の形態3と異なる点を中心に説明するものとし、本実施の形態4で説明されていない構成は実施の形態3と同様である。
In the third embodiment, the
図14は、本発明の実施の形態3に係るプレート式熱交換器100の伝熱セット4の一部の概略拡大断面斜視図である。図14は、第二伝熱プレート3の凹部部分で稜線方向に切断した断面斜視図となっている。図14の矢印は、第一流体の流れ方向を示している。図15は、本発明の実施の形態4に係るプレート式熱交換器100のプレートフィン2の通路孔20aの側面図である。図16は、本発明の実施の形態4に係るプレート式熱交換器100のプレートフィン2の通路孔20aの正面図である。図17は、本発明の実施の形態4に係るプレート式熱交換器100のプレートフィン2の通路孔20aの斜視図である。図18は、本発明の実施の形態4に係るプレート式熱交換器100のプレートフィン2の通路孔20aを第二流れ空間5b側から見た斜視図である。
FIG. 14 is a schematic enlarged cross-sectional perspective view of a part of the heat transfer set 4 of the
本実施の形態4に係るプレート式熱交換器100は、通路孔20aの周縁に、第二の流れ空間5b側に突出する整流壁26を設けた構成を有する。整流壁26は、通路孔20aの周縁のうち、第一流路5における第一流体の主流25の下流側の周縁に設けられている。整流壁26は四角板であり、プレートフィン2に対して垂直に設けられている。また、各整流壁26は、第一流入連通路14からの位置が離れるに連れて、言い換えれば、外壁周縁21に向かうに連れて、プレートフィン2からの高さHが高くなるように構成されている。
The
このように構成した場合、一つの整流壁26に着目して説明すると、整流壁26の高さが低い箇所では、第二流れ空間5bに流入した第一流体は、そのまま第二流れ空間5bを外壁周縁21に向かって流れやすい。よって、第二流れ空間5bに第一流体が流れやすい分、高さの短い整流壁26が形成された通路孔20aを通過して第一流れ空間5aに向かう流量が少なくなる。逆に、整流壁26の高さが高い箇所では、第二流れ空間5bに流入した第一流体は、第二流れ空間5bを流れ難い。よって、第二流れ空間5bが流れ難い分、その高さの高い整流壁26が形成された通路孔20aを通過して第一流れ空間5aに向かう流量が多くなる。
In the case of such a configuration, the description will be made by paying attention to one rectifying
整流壁26は、プレートフィン2からの高さHを変えることで上記のような作用を発揮する。このため、第一流入連通路14からの位置が離れるに連れてプレートフィン2からの整流壁26の高さHを高くすることで、第一流入連通路14から第一流路5に流入した第一流体は上方に向かって流れる以外に、左右の外壁周縁21に向かって広がって流れ、第一流体の面内分布の均一化を図ることができる。このように構成された整流壁26で本発明の均一化部が構成されている。
The rectifying
なお、整流壁26は全ての通路孔20aに設ける必要はなく、第一流入連通路14の周辺の通路孔20aに設ければよい。第一流入連通路14の周辺とは例えば、第一流入連通路14から第一流出連通路15方向に設定距離、離れた高さ位置よりも下の領域とすればよい。
The rectifying
このように構成された実施の形態4によれば、整流壁26を設けたことで実施の形態3と同様に伝熱面積が増えることによる伝熱性向上の効果が得られると共に、更に以下の効果が得られる。すなわち、各整流壁26を、第一流入連通路14からの位置が離れるに連れて高さHが高くなるように構成したことで、第一流路5の抵抗が調整され、第一流体の面内分布の均一性を図ることができる。
According to the fourth embodiment configured as described above, by providing the rectifying
また、各整流壁26の立設角度θを同じとしたので、整流壁26の高さHの調整により面内分配を改善しつつ、整流壁26の加工コストを低減することができるという効果が得られる。
Moreover, since the standing angle θ of each rectifying
なお、本実施の形態4のプレート式熱交換器は、上述した構造に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で例えば以下のように種々変形実施可能である。
In addition, the plate type heat exchanger of this
図19は、本発明の実施の形態4に係るプレート式熱交換器100の整流壁26の通路孔20aの変形例を示す図である。図19において矢印は第一流体の流れ方向を示している。
整流壁26が四角板としたが、整流壁26は四角板に限られず、図19に示すように三角板で構成としてもよい。三角板はいわゆるデルタ翼であり、先端で渦を発生し、伝熱促進することができる。特に、プレート式熱交換器100を蒸発器として使う場合、蒸発器の出口付近はほぼガスとなるため、蒸発器の出口にデルタ翼の整流壁26を配置することで、先端で渦を発生し、高い伝熱促進効果が得られる。
FIG. 19 is a diagram showing a modification of the
Although the rectifying
実施の形態5.
上記実施の形態4では全ての整流壁26がプレートフィン2に対して垂直となっていたが、本実施の形態5は整流壁26のプレートフィン2に対する傾斜を異ならせたものである。以下、本実施の形態5が実施の形態4と異なる点を中心に説明するものとし、本実施の形態5で説明されていない構成は実施の形態4と同様である。
In the fourth embodiment, all the rectifying
図20は、本発明の実施の形態5に係るプレート式熱交換器100の伝熱セット4の一部の概略拡大断面斜視図である。図20は、第二伝熱プレート3の凹部部分で稜線方向に切断した断面斜視図となっている。図20の矢印は、第一流体の流れ方向を示している。
本実施の形態5に係るプレート式熱交換器100は、実施の形態4と同様に、通路孔20aの周縁のうち、第一流路5における第一流体の主流方向の流れ25の下流側の周縁に、第二の流れ空間5b側に突出する整流壁27を設けた構成を有する。そして、各整流壁27は、四角板で構成され、プレートフィン2からの高さHは均一である。また、各整流壁27は、第一流入連通路14からの位置が離れるに連れて、言い換えれば、外壁周縁21に向かうに連れて、プレートフィン2に対する整流壁27の立設角度θが大きくなるようにプレートフィン2に設けられている。
FIG. 20 is a schematic enlarged cross-sectional perspective view of a part of the heat transfer set 4 of the
In the
このように構成した整流壁27の作用は、実施の形態4の整流壁26と同様であり、各通路孔20aの流体の流れやすさを、第一流入連通路14に近い側から離れる方向に向かうに連れて大きくするものである。
The operation of the rectifying
本実施の形態5によれば、実施の形態4と同様の効果が得られる。 According to the fifth embodiment, the same effect as in the fourth embodiment can be obtained.
また、ここでは整流壁27の形状を四角形として説明したが、実施の形態4で説明した変形例と同様に、四角形に限らず、デルタ翼等としてもよい。デルタ翼とした場合は、上述したように、先端で渦を発生し伝熱促進することもできる。
Although the shape of the rectifying
実施の形態6.
上記実施の形態1〜5では、第一伝熱プレート1および第二伝熱プレート3のそれぞれに設けた凹凸形状を、波形の頂点部分が曲線の山形である波形としていた。これに対し、本実施の形態6では、凹凸形状を、波形の頂点部分が台形形状である波形としたものである。以下、本実施の形態6が実施の形態1と異なる点を中心に説明するものとし、本実施の形態6で説明されていない構成は実施の形態1と同様である。
In the said Embodiment 1-5, the uneven | corrugated shape provided in each of the 1st heat-
図21は、本発明の実施の形態6に係るプレート式熱交換器100における概略断面図である。図21において実線矢印は第一流体の流れを示し、点線矢印は第二流体の流れを示している。図21に示すように、第一伝熱プレート1および第二伝熱プレート3のそれぞれの波形の頂点部分は、台形形状となっている。このように構成することで、第一伝熱プレート1の凹稜線1aaとプレートフィン2との接合部、プレートフィン2と第二伝熱プレート3の凸稜線3baとの接合部、第二伝熱プレート3の凹稜線3aaと第一伝熱プレート1の凸稜線1baとの接合部、のそれぞれの接合面が、波形の頂点部分を曲線の山形とした場合に比べて拡大する。
FIG. 21 is a schematic cross-sectional view of a
よって、本実施の形態6によれば、実施の形態1と同様の効果に加えて更に以下の効果が得られる。すなわち、波形の頂点部を曲線の山形とした場合に比べて各プレート間の伝熱面積が増えるため、熱交換効率を高めることができる。また、波形の頂点部を曲線の山形とした場合に比べてプレート式熱交換器100の強度向上を図ることもできる。
Therefore, according to the sixth embodiment, in addition to the same effects as those of the first embodiment, the following effects can be further obtained. That is, since the heat transfer area between the plates increases as compared with the case where the apex portion of the waveform is a mountain shape of the curve, the heat exchange efficiency can be increased. Further, the strength of the
実施の形態7.
実施の形態7は、熱交換性能の向上を図ることのできる、「通路孔20aの面積に関する指標」の範囲に関するものである。以下、実施の形態7が実施の形態1と異なる点を中心に説明するものとし、本実施の形態7で説明されていない構成は実施の形態1と同様である。
The seventh embodiment relates to the range of “an index related to the area of the
「通路孔20aの面積に関する指標」とは、「第一伝熱プレート1側の凹稜線1aaと第二伝熱プレート3側の凸稜線3baとが交差して形成される格子の面積」に対する「通路孔20aの面積」の比(以下、プレートフィン面積比γという)である。具体的には、次の図22を参照して次の以下のように定義する。
The “index for the area of the
図22は、本発明の実施の形態7に係るプレート式熱交換器100におけるプレートフィン面積比γの説明図である。
プレートフィン面積比γは、以下のように定義する。
γ=(Amesh-Ahole )/Amesh
ここで、
Amesh:プレートフィンにおいて、格子の面積
Ahole:プレートフィンにおいて、格子内の通路孔の面積
FIG. 22 is an explanatory diagram of the plate fin area ratio γ in the
The plate fin area ratio γ is defined as follows.
γ = (A mesh -A hole ) / A mesh
here,
A mesh : Grid area for plate fins
A hole : In the plate fin, the area of the passage hole in the lattice
図23は、本発明の実施の形態7に係るプレート式熱交換器100における性能検討効果図である。図23において横軸はプレートフィン面積比γ[−]、縦軸は性能比[−]である。性能比は、「プレートフィンを設けない構成」におけるAK値に対する、「プレートフィンを設けた構成」におけるAK値の比である。
ここで、AK値は、熱交換器における熱通過率Kと伝熱面積Aとを乗じた値であり、熱交換器の伝熱特性を表すものである。
図23に示すように、プレートフィン面積比を0.1以上〜0.8以内とすることで、プレートフィン2を設けない構成よりも性能を向上することができる。
なお、上限を0.8としたのは、0.8を超えると圧力損失が大幅に増加するためである。
FIG. 23 is a performance study effect diagram in the
Here, the AK value is a value obtained by multiplying the heat transfer rate K and the heat transfer area A in the heat exchanger, and represents the heat transfer characteristics of the heat exchanger.
As shown in FIG. 23, by setting the plate fin area ratio to 0.1 or more and 0.8 or less, the performance can be improved as compared with the configuration in which the
The reason why the upper limit is set to 0.8 is that when 0.8 is exceeded, the pressure loss significantly increases.
このように構成された実施の形態7によれば、フィン効率が全体的に増えることで、伝熱面積の拡大、圧力損失増大の抑制と材料コストアップの抑制の両立効果がある。 According to the seventh embodiment configured as described above, the fin efficiency is increased as a whole, and there is a coexistence effect of expansion of the heat transfer area, suppression of increase in pressure loss and suppression of increase in material cost.
ここで、プレートフィン面積比が「1」とは、プレートフィン2に通路孔20aが無い構成に相当する。図23に示すように、プレートフィン面積比が「1」のときの性能比は1.0超となっている。つまり、プレートフィン2に通路孔20aが無い構成でも、プレートフィン2を設けていれば、プレートフィンを設けない構成よりも性能向上することができる。このようにプレートフィン2に通路孔20aが無い構成でも性能向上するのは、第一伝熱プレート1の凹稜線1aaと第二伝熱プレート3の凸稜線3baとがそれぞれ、プレート式熱交換器100の側面と平行である場合が該当する。その他、第一流体が第一流路5の流入孔に流入し、第一流路5の流出孔から流出することができる構成の場合が該当する。
Here, the plate fin area ratio “1” corresponds to a configuration in which the
また、ここでは通路孔20aの位置が、格子状の格子の中心部である構成を図示して説明したが、中心部から少しずれても、ほぼ同様の効果が得られる。
In addition, here, the configuration in which the position of the
なお、上記各実施の形態1〜7においてそれぞれ別の実施の形態として説明したが、各実施の形態の特徴的な構成を適宜組み合わせてプレート式熱交換器を構成してもよい。例えば、実施の形態2と実施の形態3とを組み合わせ、各通路孔20aの孔径に変化を持たせる構成と、各通路孔20aのそれぞれの周縁に伝熱壁24を設けた構成とを備えたプレート式熱交換器としてもよい。また、実施の形態2と実施の形態6とを組み合わせ、各通路孔20aの孔径に変化を持たせる構成と、第一伝熱プレート1および第二伝熱プレート3のそれぞれに設けた凹凸形状を台形形状にする構成とを備えたプレート式熱交換器としてもよい。
In addition, although each said Embodiment 1-7 demonstrated as each another embodiment, you may comprise a plate-type heat exchanger combining the characteristic structure of each embodiment suitably. For example, the second embodiment and the third embodiment are combined to provide a configuration in which the diameter of each
また、上記各実施の形態1〜7においてプレート式熱交換器100はシングルウォール式として説明したが、ダブルウォール式でもよい。なお、シングルウォール式とは、第一伝熱プレート1と第二伝熱プレート3とが一枚ずつ交互に積層されたプレート式熱交換器である。また、ダブルウォール式とは、第一伝熱プレート1と第二伝熱プレート3とがそれぞれ二枚ずつ交互に積層され、二枚の伝熱プレート間が大気に連通された構成を有し、冷媒漏れを防止できるプレート式熱交換器である。
Moreover, although the plate
実施の形態8.
本実施の形態8では、実施の形態1〜7で説明したプレート式熱交換器100を適用したヒートポンプ装置について説明する。ここでは、ヒートポンプ装置50の利用形態の一例としてヒートポンプ式暖房給湯システムについて説明する。
Embodiment 8 FIG.
In the eighth embodiment, a heat pump device to which the
図24は、本発明の実施の形態8に係るヒートポンプ式暖房給湯システム200の構成を示す概略図である。
ヒートポンプ式暖房給湯システム200は、筐体内に収納されたヒートポンプ装置50を備える。ヒートポンプ装置50は、冷媒回路30と、熱媒体回路40とを有する。冷媒回路30は、圧縮機31、熱交換器32、膨張弁またはキャピラリーチューブ等で構成された減圧装置33および熱交換器34が順次接続されて構成されている。熱媒体回路40は、熱交換器32、暖房給湯装置41および熱媒体を循環させるポンプ42が順次接続されて構成されている。
FIG. 24 is a schematic diagram showing a configuration of a heat pump heating /
The heat pump heating and hot
ここで、熱交換器32は、以上の実施の形態で説明したプレート式熱交換器100であり、冷媒回路30を循環する冷媒と熱媒体回路40を流れる熱媒体との熱交換を行う。なお、熱媒体回路40に用いられる熱媒体は、水、エチレングリコール、プロピレングリコール、あるいはこれらの混合物、など、冷媒回路30の冷媒と熱交換可能な流体であればよい。
Here, the
また、プレート式熱交換器100において、第二流路6よりも伝熱性の高い第一流路5に冷媒が流れ、第二流路6に熱媒体が流れるように、プレート式熱交換器100が冷媒回路に組み込まれている。
Further, in the
暖房給湯装置41は、貯湯タンク(図示せず)と、室内を空調する室内機(図示せず)等を備えている。熱媒体を水とした場合は、水を、冷媒回路30の冷媒とプレート式熱交換器100で熱交換して加熱し、加熱した水を貯湯タンク(図示せず)に貯留する。また、室内機(図示せず)は、熱媒体回路40の熱媒体を室内機内部の熱交換器に導いて室内空気と熱交換することで、室内を暖房する。なお、暖房給湯装置41の構成は上記の構成に特に限定するものではなく、熱媒体回路40の熱媒体の温熱を用いて暖房および給湯を行える構成とされていればよい。
The heating and hot
以上の実施の形態で説明したように、プレート式熱交換器100は、熱交換効率がよく、また、強度向上が図られて信頼性が高い。したがって、本実施の形態8で説明したヒートポンプ式暖房給湯システム200にプレート式熱交換器100を搭載すると、効率がよく、消費電力量が抑えられ、CO2排出量を低減できるヒートポンプ式暖房給湯システム200を実現できる。
As described in the above embodiment, the
なお、実施の形態8では、以上の実施の形態で説明したプレート式熱交換器100の適用例として、冷媒と水とを熱交換させるヒートポンプ式暖房給湯システム200について説明した。しかし、以上の実施の形態で説明したプレート式熱交換器100は、ヒートポンプ式暖房給湯システム200に限らず、冷房用途チラー、発電装置、食品の加熱殺菌処理機器など、多くの産業機器および家庭用機器に利用可能である。
In the eighth embodiment, as an application example of the
本発明の活用例として、以上の実施の形態で説明したプレート式熱交換器100は、製造が容易で熱交換性能が向上し、省エネルギー性能を向上することが必要なヒートポンプ装置に用いることができる。
As an application example of the present invention, the
1 第一伝熱プレート、1a 凹部、1aa 凹稜線、1b 凸部、1ba 凸稜線、2 プレートフィン(インナーフィン)、3 第二伝熱プレート、3a 凹部、3aa 凹稜線、3b 凸部、3ba 凸稜線、3c リブ、4 伝熱セット、5 第一流路、5a 空間、5b 空間、6 第二流路、7 第一補強用サイドプレート、8 第二補強用サイドプレート、10 第一流入管、11 第一流出管、12 第二流入管、13 第二流出管、14 第一流入連通路、14a 第一流入孔、14b 第一流入孔、14c 第一流入孔、15 第一流出連通路、15a 第一流出孔、15b 第一流出孔、15c 第一流出孔、16 第二流入連通路、16a 第二流入孔、16b 第二流入孔、16c 第二流入孔、17 第二流出連通路、17a 第二流出孔、17b 第二流出孔、17c 第二流出孔、19 外壁周縁、20 平坦部、20a 通路孔、21 外壁周縁、22 矢印、23 矢印、24 伝熱壁、25 主流、26 整流壁、27 整流壁、30 冷媒回路、31 圧縮機、32 熱交換器、33 減圧装置、34 熱交換器、40 熱媒体回路、41 暖房給湯装置、42 ポンプ、50 ヒートポンプ装置、100 プレート式熱交換器、100a 伝熱部、100b 伝熱部、200 ヒートポンプ式暖房給湯システム。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st heat transfer plate, 1a recessed part, 1aa recessed ridge line, 1b convex part, 1ba convex ridge line, 2 plate fin (inner fin), 2nd heat transfer plate, 3a recessed part, 3aa concave ridge line, 3b convex part, 3ba convex Ridge line, 3c rib, 4 heat transfer set, 5 first flow path, 5a space, 5b space, 6 second flow path, 7 first reinforcing side plate, 8 second reinforcing side plate, 10 first inflow pipe, 11 first 1 outflow pipe, 12 second inflow pipe, 13 second outflow pipe, 14 first inflow communication path, 14a first inflow hole, 14b first inflow hole, 14c first inflow hole, 15 first outflow communication path, 15a first 1 outflow hole, 15b first outflow hole, 15c first outflow hole, 16 second inflow communication path, 16a second inflow hole, 16b second inflow hole, 16c second inflow hole, 17 second outflow communication path, 17a first Second spill 17b 2nd outflow hole, 17c 2nd outflow hole, 19 outer wall peripheral edge, 20 flat part, 20a passage hole, 21 outer wall peripheral edge, 22 arrow, 23 arrow, 24 heat transfer wall, 25 main flow, 26 rectification wall, 27 rectification wall , 30 Refrigerant circuit, 31 Compressor, 32 Heat exchanger, 33 Pressure reducing device, 34 Heat exchanger, 40 Heat medium circuit, 41 Heating hot water supply device, 42 Pump, 50 Heat pump device, 100 Plate heat exchanger, 100a Heat transfer Part, 100b Heat transfer part, 200 Heat pump type heating hot water supply system.
Claims (11)
前記熱交換器は
複数の伝熱プレートが積層され、前記伝熱プレート間に、前記冷媒である第一流体が流れる第一流路および前記熱媒体である第二流体が流れる第二流路が積層方向に交互に形成されており、前記伝熱プレートは、積層方向の一方に凸となった凸部と凹となった凹部とが面内に形成された凹凸形状を有する伝熱部を備えて前記第一流体と前記第二流体との間で熱交換を行うプレート式熱交換器であり、
前記第一流路にインナーフィンが配置され、
前記インナーフィンは、複数の通路孔が形成された平板状の平坦部を有するプレートフィンであり、前記平板状の平坦部が、前記プレートフィンの一方側にある前記伝熱プレートの前記凹部と、前記プレートフィンの他方側にある前記伝熱プレートの前記凸部とに接触した状態で挟まれており、
前記通路孔は、前記プレートフィンと前記伝熱プレートの一方との間の空間と、前記プレートフィンと前記伝熱プレートの他方との間の空間と、を連通している、ヒートポンプ装置。 A heat pump device having a heat exchanger for exchanging heat between a refrigerant flowing in the refrigerant circuit and a heat medium flowing in the heat medium circuit,
The heat exchanger includes a plurality of heat transfer plates stacked, and a first flow path through which the first fluid as the refrigerant flows and a second flow path through which the second fluid as the heat medium flows are stacked between the heat transfer plates. The heat transfer plate is provided with a heat transfer portion having a concavo-convex shape in which a convex portion that is convex in one of the stacking directions and a concave portion that is concave are formed in a plane. A plate heat exchanger that performs heat exchange between the first fluid and the second fluid;
Inner fins are arranged in the first flow path,
The inner fin is a plate fin having a flat plate-like flat portion in which a plurality of passage holes are formed, and the flat plate-like flat portion is the concave portion of the heat transfer plate on one side of the plate fin; Sandwiched in contact with the convex portion of the heat transfer plate on the other side of the plate fin,
The passage hole communicates a space between the plate fin and one of the heat transfer plates and a space between the plate fin and the other of the heat transfer plates.
請求項1に記載のヒートポンプ装置。 The second flow path through which the heat medium flows does not include an inner fin, and the flow path is formed by contacting the convex portion and the concave portion of the adjacent heat transfer plate.
The heat pump apparatus according to claim 1.
請求項1または2に記載のヒートポンプ装置。 The concavo-convex shape of the heat transfer plate is a waveform having a ridge line, and the first flow path and the second flow path are formed in a space sandwiched between the corrugated heat transfer plates having different ridge line directions.
The heat pump apparatus according to claim 1 or 2.
前記インナーフィンに前記伝熱プレートの前記第一流入孔と前記第一流出孔とに対応する位置に前記第一流体が流れる孔が形成されている請求項1から8のいずれか一項に記載のヒートポンプ装置。 The heat transfer plate has a first inflow hole through which the first fluid flows into the first flow path and a first outflow hole through which the first fluid flows out of the first flow path with the heat transfer portion interposed therebetween,
9. The hole according to claim 1, wherein a hole through which the first fluid flows is formed in the inner fin at a position corresponding to the first inflow hole and the first outflow hole of the heat transfer plate. Heat pump device.
前記インナーフィンは前記リブの積層方向に孔が形成されないようにされている請求項9に記載のヒートポンプ装置。 The heat transfer plate has ribs around a second inflow hole through which the second fluid flows into the second flow path and a second outflow hole through which the second fluid flows out of the second flow path with the heat transfer portion interposed therebetween. Have
The heat pump device according to claim 9, wherein the inner fin is configured such that no hole is formed in the lamination direction of the ribs.
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