JP6094510B2 - Microchannel heat exchanger - Google Patents

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本発明は、熱交換用流体の流路が形成された複数の伝熱板を積層して構成されるマイクロ流路熱交換器に関する。   The present invention relates to a micro flow channel heat exchanger configured by stacking a plurality of heat transfer plates in which a flow channel for heat exchange fluid is formed.

金属板をプレス加工することによって流路を形成した2種類の伝熱板を交互に重ね合わせて積層した構造のプレート式熱交換器が知られている。この種の熱交換器では、伝熱板同士の間に設けられる流路のうち、作動流体として、一方の流路に圧縮された高温高圧冷媒ガス、水蒸気や熱湯などの高温流体を流通させ、他方の流路に水などの低温流体を流通させることで、高温流体から伝熱板を介して低温流体へ熱伝達し、高温流体と低温流体との間での熱交換が行われる(例えば、特許文献1参照)。   2. Description of the Related Art A plate heat exchanger having a structure in which two types of heat transfer plates each having a flow path formed by pressing a metal plate are alternately stacked and stacked is known. In this type of heat exchanger, among the flow paths provided between the heat transfer plates, as a working fluid, a high-temperature fluid such as high-temperature and high-pressure refrigerant gas compressed in one flow path, steam or hot water is circulated, By circulating a low temperature fluid such as water through the other channel, heat is transferred from the high temperature fluid to the low temperature fluid via the heat transfer plate, and heat exchange between the high temperature fluid and the low temperature fluid is performed (for example, Patent Document 1).

また、金属板のプレス加工ではなく、金属箔(フォイル)をエッチング加工することによって流路を有する伝熱板を制作し、それらを積層して構成されるマイクロ流路熱交換器なども知られている(例えば、特許文献2参照)。   Also known are micro-channel heat exchangers that are made by laminating them by producing heat transfer plates with channels by etching metal foil (foil) instead of pressing metal plates. (For example, refer to Patent Document 2).

特許第4448377号公報Japanese Patent No. 4448377 特開2010−286229号公報JP 2010-286229 A

ここで、特許文献1で示すような従来のプレート式熱交換器の1流路あたりの流路長は、家庭用空気調和機で使用される場合、150−400mmである。これに対して、同等の熱交換効率で比較した場合、特許文献2で示すようなマイクロ流路熱交換器の1流路あたりの流路長は、10−60mmである。これは、冷媒同士の熱交換を行う効率が大きく異なるためである。よってマイクロ流路熱交換器における、流体が流路を流れる距離あたりの流体の温度変化率は、プレート式熱交換器の熱交換器に比べて非常に大きくなる。   Here, the flow path length per flow path of the conventional plate heat exchanger as shown in Patent Document 1 is 150 to 400 mm when used in a domestic air conditioner. On the other hand, when compared with equivalent heat exchange efficiency, the flow path length per flow path of the micro flow path heat exchanger as shown in Patent Document 2 is 10-60 mm. This is because the efficiency of heat exchange between the refrigerants is greatly different. Therefore, the temperature change rate of the fluid per distance that the fluid flows through the flow path in the micro flow path heat exchanger is much larger than that of the heat exchanger of the plate heat exchanger.

一般的に、熱交換器で熱交換された冷媒の温度を測定する場合、熱交換器の出口配管に温度センサーが取り付けられる。しかし冷媒と配管との熱抵抗、また配管と温度センサーとの間の熱抵抗により、測定誤差およびタイムラグが生じる。上述したように、マイクロ流路熱交換器では流体が流れる距離あたりの温度変化率が大きい。そのため、熱抵抗による測定誤差やタイムラグを最小限にすることが求められる。よって、熱交換器の出口配管ではなく、流路の途中や流路の合流部分などで、冷媒の温度を直接測定する必要がある。   Generally, when measuring the temperature of the refrigerant heat-exchanged by the heat exchanger, a temperature sensor is attached to the outlet pipe of the heat exchanger. However, a measurement error and a time lag occur due to the thermal resistance between the refrigerant and the pipe and the thermal resistance between the pipe and the temperature sensor. As described above, in the micro-channel heat exchanger, the rate of temperature change per distance through which the fluid flows is large. Therefore, it is required to minimize measurement errors and time lag due to thermal resistance. Therefore, it is necessary to directly measure the temperature of the refrigerant not in the outlet pipe of the heat exchanger but in the middle of the flow path or at the joining portion of the flow path.

しかしながら、特許文献2で示すようなマイクロ流路熱交換器において、流路内の冷媒温度を測定する方法は考案されていなかった。   However, in the micro-channel heat exchanger as shown in Patent Document 2, a method for measuring the refrigerant temperature in the channel has not been devised.

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、冷媒の温度を正確に測定することのできるマイクロ流路熱交換器を提供することにある。   In view of the circumstances as described above, an object of the present invention is to provide a micro flow channel heat exchanger capable of accurately measuring the temperature of a refrigerant.

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るマイクロ流路熱交換器は、複数の高温流体の流路が設けられた高温流路層と複数の低温流体の流路が設けられた低温流路層とが交互に積層して形成された流路層積層部と、前記流路層積層部に積層され、前記高温流路層および前記低温流路層の少なくともいずれか一方の前記流路に積層方向に連通する連通穴を介して前記流体が導入され、かつ温度センサーの感知点が露出する測定空間を有するセンサー配置層とを具備し、熱交換器の出入口の温度を正確に測定することが可能とする。   In order to achieve the above object, a micro-channel heat exchanger according to an embodiment of the present invention includes a high-temperature channel layer provided with a plurality of high-temperature fluid channels and a low temperature provided with a plurality of low-temperature fluid channels. A flow path layer stacking section formed by alternately stacking flow path layers, and the flow path layer stacked on the flow path layer stacking section, and the flow path at least one of the high temperature flow path layer and the low temperature flow path layer And a sensor arrangement layer having a measurement space in which the fluid is introduced through a communication hole communicating in the stacking direction and the sensing point of the temperature sensor is exposed, and accurately measures the temperature at the entrance and exit of the heat exchanger. It is possible.

また、本発明に係るマイクロ流路熱交換器において、前記高温流路層の前記高温流路、前記低温流路層の前記低温流路および前記センサー配置層の前記測定空間は、個々の基材にエッチング処理によって設けられた溝によって形成され、前記高温流路層、前記低温流路層および前記センサー配置層は、前記溝が設けられた前記各基材を重ね合わせ、接触した面どうしが拡散接合されたものであってよい。   Further, in the micro-channel heat exchanger according to the present invention, the high-temperature channel of the high-temperature channel layer, the low-temperature channel of the low-temperature channel layer, and the measurement space of the sensor arrangement layer are individual substrates. The high-temperature channel layer, the low-temperature channel layer, and the sensor arrangement layer are formed by stacking the substrates on which the grooves are provided, and the contact surfaces are diffused. It may be joined.

本発明によれば、熱交換器内の流体の温度を正確に測定することができる。   According to the present invention, the temperature of the fluid in the heat exchanger can be accurately measured.

本発明の一実施形態に係るマイクロ流路熱交換器を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the microchannel heat exchanger which concerns on one Embodiment of this invention. 図1のマイクロ流路熱交換器を一部分解して示す斜視図である。FIG. 2 is a partially exploded perspective view of the microchannel heat exchanger of FIG. 1. 図1のマイクロ流路熱交換器において高温伝熱板の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of a high temperature heat exchanger plate in the microchannel heat exchanger of FIG. 図1のマイクロ流路熱交換器において低温伝熱板の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of a low-temperature heat exchanger plate in the microchannel heat exchanger of FIG. 図1のマイクロ流路熱交換器において高温流路層の高温流路を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the high temperature channel of a high temperature channel layer in the microchannel heat exchanger of FIG. 図1のマイクロ流路熱交換器において低温流路層の低温流路を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the low temperature channel of a low temperature channel layer in the microchannel heat exchanger of FIG. 図1のマイクロ流路熱交換器の断面図である。It is sectional drawing of the microchannel heat exchanger of FIG. 本発明に係る他の実施形態のマイクロ流路熱交換器の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the microchannel heat exchanger of other embodiment which concerns on this invention.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係るマイクロ流路熱交換器を示す斜視図、図2は図1のマイクロ流路熱交換器を一部分解して示す斜視図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing a microchannel heat exchanger according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a partially exploded perspective view showing the microchannel heat exchanger of FIG.

[全体の構成]
これらの図に示すように、このマイクロ流路熱交換器1は、流路層積層体である熱交換器本体2と、センサー配置層を構成する高温検知板3Aと、同じくセンサー配置層を構成する低温検知板3Bと、高温保護板4Aと、低温保護板4Bと、高温流体および低温流体の各々の入口用および出口用の接続金具5A、5B、5C、5Dとを有する。
[Overall configuration]
As shown in these drawings, the micro-channel heat exchanger 1 includes a heat exchanger main body 2 that is a channel layer laminate, a high-temperature detection plate 3A that constitutes a sensor arrangement layer, and a sensor arrangement layer. A low-temperature detection plate 3B, a high-temperature protection plate 4A, a low-temperature protection plate 4B, and connection fittings 5A, 5B, 5C, and 5D for inlet and outlet of each of the high-temperature fluid and the low-temperature fluid.

図中、熱交換器本体2、高温検知板3Aおよび低温検知板3Bなどの各部材の下側の面を「高温側の面」、各部材の上側の面を「低温側の面」とする。熱交換器本体2の高温側の面には高温検知板3Aが接合され、熱交換器本体2の低温側の面には低温検知板3Bが接合されている。高温検知板3Aの高温側の面には高温保護板4Aが接合され、低温検知板3Bの低温側の面には低温保護板4Bが接合されている。   In the figure, the lower surface of each member such as the heat exchanger main body 2, the high temperature detection plate 3A and the low temperature detection plate 3B is referred to as a "high temperature side surface", and the upper surface of each member is referred to as a "low temperature side surface". . A high temperature detection plate 3A is bonded to the high temperature side surface of the heat exchanger main body 2, and a low temperature detection plate 3B is bonded to the low temperature side surface of the heat exchanger main body 2. A high temperature protection plate 4A is bonded to the high temperature side surface of the high temperature detection plate 3A, and a low temperature protection plate 4B is bonded to the low temperature side surface of the low temperature detection plate 3B.

熱交換器本体2は、2種類の伝熱板2A、2Bを交互に複数積層して構成される。2種類の伝熱板の構成については後で説明する。   The heat exchanger body 2 is configured by alternately stacking two types of heat transfer plates 2A and 2B. The configuration of the two types of heat transfer plates will be described later.

熱交換器本体2を構成する2種類の伝熱板2A、2Bと、高温検知板3Aと、低温検知板3Bと、高温保護板4Aと、低温保護板4Bは、例えば、熱伝導率が高い同じ種類の金属板(フォイル)からなる。より具体的には、ステンレス鋼などが用いられる。これらの金属板は積層された後、拡散接合によって互いに接合されることによって略直方体形状の積層体となる。   The two types of heat transfer plates 2A and 2B, the high temperature detection plate 3A, the low temperature detection plate 3B, the high temperature protection plate 4A, and the low temperature protection plate 4B constituting the heat exchanger body 2 have, for example, high thermal conductivity. It consists of the same kind of metal plate (foil). More specifically, stainless steel or the like is used. After these metal plates are laminated, they are joined to each other by diffusion bonding to form a substantially rectangular parallelepiped laminate.

以降、説明上の必要に応じて、熱交換器本体2を構成する2種類の伝熱板2A、2Bそれぞれの高温側の面と低温側の面以外の4つの面を「側面」と呼ぶこととする。   Hereinafter, four surfaces other than the high-temperature side surface and the low-temperature side surface of each of the two types of heat transfer plates 2A and 2B constituting the heat exchanger body 2 are referred to as “side surfaces” as necessary for explanation. And

図2に示すように、マイクロ流路熱交換器1の各側面には、各々、熱交換器本体2内の高温流路に高温流体を流入させる高温流体入口21と、熱交換器本体2内の高温流路から高温流体を流出させる高温流体出口22と、熱交換器本体2内の低温流路に低温流体を流入させる低温流体入口23と、熱交換器本体2内の低温流路から低温流体を流出させる低温流体出口24が形成されている。   As shown in FIG. 2, on each side surface of the micro-channel heat exchanger 1, a high-temperature fluid inlet 21 for allowing a high-temperature fluid to flow into a high-temperature channel in the heat exchanger main body 2, and in the heat exchanger main body 2, respectively. A high-temperature fluid outlet 22 through which the high-temperature fluid flows out from the high-temperature flow path, a low-temperature fluid inlet 23 through which the low-temperature fluid flows into the low-temperature flow path in the heat exchanger body 2, and a low temperature from the low-temperature flow path in the heat exchanger body 2. A cryogenic fluid outlet 24 is formed through which fluid flows out.

図1に示したように、高温流体入口21には、接続金具5Aが溶接などにより接合されている。この接続金具5Aには、高温流体の流入のための管8Aが着脱自在に接続される。高温流体出口22には、接続金具5Bが溶接などにより接合されている。この接続金具5Bには、高温流体の流出のための管8Bが着脱自在に接続される。低温流体入口23には、接続金具5Cが溶接などにより接合されている。この接続金具5Cには、低温流体の流入のための管8Cが着脱自在に接続される。低温流体出口24には、接続金具5Dが溶接などにより接合されている。この接続金具5Dには、低温流体の流出のための管8Dが着脱自在に接続される。   As shown in FIG. 1, the connection fitting 5A is joined to the high temperature fluid inlet 21 by welding or the like. A pipe 8A for inflow of high-temperature fluid is detachably connected to the connection fitting 5A. The connection fitting 5B is joined to the high temperature fluid outlet 22 by welding or the like. A pipe 8B for outflow of high-temperature fluid is detachably connected to the connection fitting 5B. The connection fitting 5C is joined to the low temperature fluid inlet 23 by welding or the like. A pipe 8C for inflow of a low temperature fluid is detachably connected to the connection fitting 5C. A connection fitting 5D is joined to the low temperature fluid outlet 24 by welding or the like. A pipe 8D for flowing out the low temperature fluid is detachably connected to the connection fitting 5D.

[熱交換器本体2の構成]
次に、熱交換器本体2の構成を説明する。
前述したように、熱交換器本体2は、2種類の伝熱板2A、2Bを交互に複数積層して構成される。これらの伝熱板2A、2Bにはエッチング処理によって溝および切り欠き部などが形成されている。伝熱板2A、2Bは、溝および切り欠き部のパターンが異なっている。
[Configuration of Heat Exchanger Body 2]
Next, the configuration of the heat exchanger body 2 will be described.
As described above, the heat exchanger body 2 is configured by alternately stacking two types of heat transfer plates 2A and 2B. These heat transfer plates 2A and 2B are formed with grooves and notches by etching. The heat transfer plates 2A and 2B have different patterns of grooves and notches.

図3および図4は2種類の伝熱板2A、2Bを示す斜視図である。ここで、図3に示す伝熱板2Aは「高温伝熱板2A」、図4に示す伝熱板2Bは「低温伝熱板2B」である。   3 and 4 are perspective views showing two types of heat transfer plates 2A and 2B. Here, the heat transfer plate 2A shown in FIG. 3 is a “high temperature heat transfer plate 2A”, and the heat transfer plate 2B shown in FIG. 4 is a “low temperature heat transfer plate 2B”.

(高温伝熱板2Aの構成)
図3に示すように、高温伝熱板2Aには、高温流体の流路を形成する溝25A、30A、31Aおよび切り欠き部26A、27A、28A、29Aがそれぞれ設けられている。溝25A、30A、31Aは高温伝熱板2Aの一方の面にのみ設けられる。溝25A、30A、31Aの深さはどこも均一であってよい。切り欠き部26A、27A、28A、29Aは、高温伝熱板2Aの基材の4辺に各々対応する縁端部における所定の部位を基材の厚み分除去することによって形成される。
(Configuration of high-temperature heat transfer plate 2A)
As shown in FIG. 3, the high-temperature heat transfer plate 2A is provided with grooves 25A, 30A, 31A and notches 26A, 27A, 28A, 29A that form flow paths for high-temperature fluid, respectively. The grooves 25A, 30A, 31A are provided only on one surface of the high temperature heat transfer plate 2A. The depths of the grooves 25A, 30A, 31A may be uniform everywhere. The notches 26A, 27A, 28A, 29A are formed by removing predetermined portions of the edge portions corresponding to the four sides of the base material of the high-temperature heat transfer plate 2A by the thickness of the base material.

以後、説明の必要に応じて、高温伝熱板2Aの各々の切り欠き部26A、27A、28A、29Aを、第1の切り欠き部26A、第2の切り欠き部27A、第3の切り欠き部28A、および第4の切り欠き部29Aと呼ぶ。   Thereafter, as required for the description, the notches 26A, 27A, 28A, 29A of the high-temperature heat transfer plate 2A are replaced with the first notch 26A, the second notch 27A, and the third notch. This is referred to as a portion 28A and a fourth cutout portion 29A.

高温伝熱板2Aにおいて、図中Y軸方向において対向して設けられる第1の切り欠き部26Aと第2の切り欠き部27Bとの間の領域には、これら第1の切り欠き部26Aと第2の切り欠き部27Bとの間を連通する複数の溝25A、30A、31Aが形成されている。なお、図3において、溝25Aの数は3本であるが、もっと幅の小さい数多くの溝を形成するようにしても良い。   In the high-temperature heat transfer plate 2A, in the region between the first notch portion 26A and the second notch portion 27B that are provided to face each other in the Y-axis direction in the drawing, the first notch portion 26A and A plurality of grooves 25A, 30A, 31A communicating with the second cutout portion 27B are formed. In FIG. 3, the number of the grooves 25A is three, but many grooves having a smaller width may be formed.

高温伝熱板2Aにおける上記の各溝25B、30A、31Aは、X軸方向に沿って形成された複数の溝25Aと、Y軸方向に沿って形成された2本の溝30A、31Aで構成される。Y軸方向に沿って形成された2本の溝30A、31Aのうち一方の溝30Aは一端が第1の切り欠き部26Aと連通し、他方の溝31Aは一端が第2の切り欠き部27Aと連通する。X軸方向に沿って形成された複数の溝25Aは各々2本の溝30A、31Aの間を連通する。これにより、高温伝熱板2Aの高温流体入口21および高温流体出口22と、低温伝熱板2Bの低温流体入口23および低温流体出口24との位置関係を互いに90度異なるようにしている。   Each of the grooves 25B, 30A, 31A in the high-temperature heat transfer plate 2A includes a plurality of grooves 25A formed along the X-axis direction and two grooves 30A, 31A formed along the Y-axis direction. Is done. One groove 30A of the two grooves 30A, 31A formed along the Y-axis direction communicates with one end of the first cutout portion 26A, and the other groove 31A has one end of the second cutout portion 27A. Communicate with. A plurality of grooves 25A formed along the X-axis direction communicate between the two grooves 30A and 31A. As a result, the positional relationship between the high temperature fluid inlet 21 and the high temperature fluid outlet 22 of the high temperature heat transfer plate 2A and the low temperature fluid inlet 23 and the low temperature fluid outlet 24 of the low temperature heat transfer plate 2B are different from each other by 90 degrees.

(低温伝熱板2Bの構成)
図4に示すように、低温伝熱板2Bには、低温流体の流路を形成する溝25Bおよび切り欠き部26B、27B、28B、29Bがそれぞれ設けられている。溝25Bは低温伝熱板2Bの一方の面にのみ設けられる。溝25Bの深さはどこも均一であってよい。切り欠き部26B、27B、28B、29Bは、低温伝熱板2Bの基材の4辺に各々対応する縁端部における所定の部位を基材の厚み分除去することによって形成される。
(Configuration of low temperature heat transfer plate 2B)
As shown in FIG. 4, the low-temperature heat transfer plate 2B is provided with grooves 25B and notches 26B, 27B, 28B, and 29B that form low-temperature fluid flow paths. The groove 25B is provided only on one surface of the low-temperature heat transfer plate 2B. The depth of the groove 25B may be uniform everywhere. The notches 26B, 27B, 28B, and 29B are formed by removing predetermined portions of the edge portions corresponding to the four sides of the base material of the low-temperature heat transfer plate 2B by the thickness of the base material.

以後、説明の必要に応じて、低温伝熱板2Bの各々の切り欠き部26B、27B、28B、29Bを、第5の切り欠き部26B、第6の切り欠き部27B、第7の切り欠き部28B、および第8の切り欠き部29Bと呼ぶ。   Thereafter, as required for the description, the notches 26B, 27B, 28B, 29B of the low-temperature heat transfer plate 2B are replaced with the fifth notch 26B, the sixth notch 27B, and the seventh notch. These are referred to as a portion 28B and an eighth cutout portion 29B.

低温伝熱板2Bにおいて、図中X軸方向において対向して設けられる第3の切り欠き部28Bと第4の切り欠き部29Bとの間には、これら第3の切り欠き部28Bと第4の切り欠き部29Bとの間を連通する複数の溝25Bが形成されている。これら複数の溝25Bは、高温伝熱板2Aに形成された複数の溝25Aと、Y軸方向にて同じ位置に各々形成されている。   In the low-temperature heat transfer plate 2B, the third cutout portion 28B and the fourth cutout portion 29B are provided between the third cutout portion 28B and the fourth cutout portion 29B provided to face each other in the X-axis direction in the drawing. A plurality of grooves 25B communicating with the notches 29B are formed. The plurality of grooves 25B are formed at the same position in the Y-axis direction as the plurality of grooves 25A formed in the high-temperature heat transfer plate 2A.

(高温伝熱板2Aと低温伝熱板2Bとの積層構造)
上記のような構成を有する高温伝熱板2Aおよび低温伝熱板2Bは、図5および図6に示すように、双方の溝25A、25B、30A、31Aが設けられた面の向きを一致させて、各々複数交互に重ね合わせて積層される。このようにして熱交換器本体2が構成される。
(Laminated structure of high temperature heat transfer plate 2A and low temperature heat transfer plate 2B)
As shown in FIG. 5 and FIG. 6, the high temperature heat transfer plate 2A and the low temperature heat transfer plate 2B having the above-described configuration have the same orientation of the surfaces provided with the grooves 25A, 25B, 30A, 31A. Thus, a plurality of layers are alternately stacked. In this way, the heat exchanger body 2 is configured.

この熱交換器本体2において、高温伝熱板2Aの第1の切り欠き部26Aと低温伝熱板2Bの第5の切り欠き部26Bは、高温伝熱板2Aと低温伝熱板2Bとが交互に複数積層されることで、高温流体入口21を形成する。   In the heat exchanger main body 2, the first cutout portion 26A of the high temperature heat transfer plate 2A and the fifth cutout portion 26B of the low temperature heat transfer plate 2B include the high temperature heat transfer plate 2A and the low temperature heat transfer plate 2B. A plurality of layers are alternately stacked to form the high temperature fluid inlet 21.

高温伝熱板2Aの第2の切り欠き部27Aと低温伝熱板2Bの第6の切り欠き部27Bは、高温伝熱板2Aと低温伝熱板2Bとが交互に複数積層されることで、高温流体出口22を形成する。   The second cutout portion 27A of the high temperature heat transfer plate 2A and the sixth cutout portion 27B of the low temperature heat transfer plate 2B are formed by alternately stacking a plurality of high temperature heat transfer plates 2A and low temperature heat transfer plates 2B. Forming a hot fluid outlet 22.

高温伝熱板2Aの第3の切り欠き部28Aと低温伝熱板2Bの第7の切り欠き部28Bは、高温伝熱板2Aと低温伝熱板2Bとが交互に複数積層されることで、低温流体入口23を形成する。   The third cutout portion 28A of the high temperature heat transfer plate 2A and the seventh cutout portion 28B of the low temperature heat transfer plate 2B are formed by alternately stacking a plurality of high temperature heat transfer plates 2A and low temperature heat transfer plates 2B. Forming a cold fluid inlet 23.

高温伝熱板2Aの第4の切り欠き部29Aと低温伝熱板2Bの第8の切り欠き部29Bは、高温伝熱板2Aと低温伝熱板2Bとが交互に複数積層されることで、低温流体出口24を形成する。   The fourth cutout portion 29A of the high temperature heat transfer plate 2A and the eighth cutout portion 29B of the low temperature heat transfer plate 2B are formed by alternately laminating a plurality of high temperature heat transfer plates 2A and low temperature heat transfer plates 2B. Forming a cryogenic fluid outlet 24;

(高温流路と低温流路について)
図5は熱交換器本体2における高温流路を示す斜視図である。
高温流路は、高温伝熱板2Aの各溝25A、30A、31Aと低温伝熱板2Bの下側の面との間に形成される。高温流体は、高温流体入口21から流入し、溝30Aを通って複数の溝25Aに分配される。複数の溝25Aを通過した高温流体は溝31Aで合流し、高温流体出口22より流出する。このような高温流体の流れが各々の高温伝熱板2Aに対応する高温流路層において生じる。
(About high temperature flow path and low temperature flow path)
FIG. 5 is a perspective view showing a high-temperature channel in the heat exchanger body 2.
The high temperature flow path is formed between the grooves 25A, 30A, 31A of the high temperature heat transfer plate 2A and the lower surface of the low temperature heat transfer plate 2B. The hot fluid flows from the hot fluid inlet 21 and is distributed to the plurality of grooves 25A through the grooves 30A. The high temperature fluid that has passed through the plurality of grooves 25 </ b> A merges in the groove 31 </ b> A and flows out from the high temperature fluid outlet 22. Such a flow of the high-temperature fluid is generated in the high-temperature channel layer corresponding to each high-temperature heat transfer plate 2A.

図6は熱交換器本体2における低温流路を示す斜視図である。
低温流路は、低温伝熱板2Bの溝25Bと高温伝熱板2Aの下側の面もしくは低温検知板3Bの下側の面との間に形成される。低温流体は、低温流体入口23から流入し、複数の溝25Bを通って低温流体出口24から流出する。このような低温流体の流れが各々の低温伝熱板2Bに対応する低温流路層において生じる。
FIG. 6 is a perspective view showing a low-temperature flow path in the heat exchanger body 2.
The low temperature flow path is formed between the groove 25B of the low temperature heat transfer plate 2B and the lower surface of the high temperature heat transfer plate 2A or the lower surface of the low temperature detection plate 3B. The cryogenic fluid flows in from the cryogenic fluid inlet 23 and flows out of the cryogenic fluid outlet 24 through the plurality of grooves 25B. Such a low-temperature fluid flow is generated in the low-temperature flow path layer corresponding to each low-temperature heat transfer plate 2B.

熱交換器本体2において高温流路層と低温流路層は交互に積層されているので、高温伝熱板2Aおよび低温伝熱板2Bの熱伝導によって高温流体と低温流体との間での熱交換が行われる。また、高温伝熱板2Aの溝25Aを流れる高温流体と低温伝熱板2Bの溝25Bを流れる低温流体は、対向流となっている。   Since the high-temperature flow path layer and the low-temperature flow path layer are alternately laminated in the heat exchanger body 2, heat between the high-temperature fluid and the low-temperature fluid is caused by the heat conduction of the high-temperature heat transfer plate 2A and the low-temperature heat transfer plate 2B. Exchange is performed. Further, the high-temperature fluid flowing through the groove 25A of the high-temperature heat transfer plate 2A and the low-temperature fluid flowing through the groove 25B of the low-temperature heat transfer plate 2B are opposed to each other.

[熱交換器本体2出入口の流体温度の検出機能]
この実施形態のマイクロ流路熱交換器1では、熱交換器本体2内を流れる高温流体および低温流体の温度を直接測定することを可能とするために、次のような構成を採用している。
[Fluid temperature detection function at heat exchanger body 2]
In the microchannel heat exchanger 1 of this embodiment, the following configuration is adopted in order to directly measure the temperatures of the high-temperature fluid and the low-temperature fluid flowing in the heat exchanger body 2. .

図7は本実施形態のマイクロ流路熱交換器1のY−Z断面図である。
図7および図2に示すように、熱交換器本体2の上側および下側の面には各々、センサー配置層を構成するための高温検知板3Aおよび低温検知板3Bが接合されている。高温検知板3Aおよび低温検知板3Bには、例えばエッチング処理などによってセンサー収容溝35A、35Bが形成されている。このセンサー収容溝35A、35Bの一端は、高温検知板3Aおよび低温検知板3Bの端まで達している(図2参照)。
FIG. 7 is a YZ sectional view of the micro-channel heat exchanger 1 of the present embodiment.
As shown in FIGS. 7 and 2, a high temperature detection plate 3 </ b> A and a low temperature detection plate 3 </ b> B for constituting a sensor arrangement layer are joined to the upper and lower surfaces of the heat exchanger body 2, respectively. Sensor housing grooves 35A and 35B are formed in the high temperature detection plate 3A and the low temperature detection plate 3B, for example, by etching. One ends of the sensor receiving grooves 35A and 35B reach the ends of the high temperature detection plate 3A and the low temperature detection plate 3B (see FIG. 2).

高温検知板3Aおよび低温検知板3Bは各々、センサー収容溝35A、35Bが形成された面の向きを、高温検知板3Aおよび低温検知板3Bにおいて溝25A、25B、30A、31Aが形成された面の向きに一致させて積層される。これにより、高温検知板3Aのセンサー収容溝35Aは、熱交換器本体2の高温側の面(高温伝熱板2Aの高温側の面)によって塞がれた状態となり、シース熱電対などの温度センサー41Aを収容する空間として形成される。一方、低温検知板3Bのセンサー収容溝35Bと低温保護板4Bとの間にも、同様の空間が形成される。   The high temperature detection plate 3A and the low temperature detection plate 3B are respectively oriented in the direction of the surface on which the sensor housing grooves 35A and 35B are formed, and the surface on which the grooves 25A, 25B, 30A, and 31A are formed on the high temperature detection plate 3A and the low temperature detection plate 3B. Laminated to match the direction of As a result, the sensor receiving groove 35A of the high temperature detection plate 3A is closed by the high temperature side surface of the heat exchanger body 2 (the high temperature side surface of the high temperature heat transfer plate 2A), and the temperature of the sheath thermocouple or the like. It is formed as a space for accommodating the sensor 41A. On the other hand, a similar space is also formed between the sensor receiving groove 35B of the low temperature detection plate 3B and the low temperature protection plate 4B.

高温検知板3Aおよび低温検知板3Bの各々のセンサー収容溝35A、35Bは、一端が高温検知板3Aおよび低温検知板3Bの端まで形成されているので、マイクロ流路熱交換器1の側面には開口33A、33B(図2参照)が形成される。この開口33A、33Bからセンサー収容溝35A、35Bの空間内に温度センサー41A、41Bを挿入することができる。   One end of each of the sensor receiving grooves 35A and 35B of the high temperature detection plate 3A and the low temperature detection plate 3B is formed to the end of the high temperature detection plate 3A and the low temperature detection plate 3B. Openings 33A and 33B (see FIG. 2) are formed. The temperature sensors 41A and 41B can be inserted into the spaces of the sensor receiving grooves 35A and 35B from the openings 33A and 33B.

温度センサー41A、41Bの挿入された空間内の隙間は、少なくとも、温度センサー41A、41Bの温度感知点43A、43Bが位置する部分を除いて充填材42A、42Bが充填される。これにより温度センサー41A、41Bの温度感知点43A、43Bは、センサー収容溝35A、35Bに連通する空間内で露出した状態となる。この温度センサー41A、41Bの温度感知点43A、43Bが露出する空間が、流体の温度を測定するための測定空間34A、34Bとなる。   The gaps in the spaces where the temperature sensors 41A and 41B are inserted are filled with the fillers 42A and 42B except at least the portions where the temperature sensing points 43A and 43B of the temperature sensors 41A and 41B are located. As a result, the temperature sensing points 43A and 43B of the temperature sensors 41A and 41B are exposed in a space communicating with the sensor housing grooves 35A and 35B. Spaces where the temperature sensing points 43A and 43B of the temperature sensors 41A and 41B are exposed become measurement spaces 34A and 34B for measuring the temperature of the fluid.

なお、測定空間34A、34Bは、温度センサー41A、41Bの温度感知点43A、43Bと流体との接触量が十分確保されるように幅広い空間とされている(図2参照)。   Note that the measurement spaces 34A and 34B are wide spaces so as to ensure a sufficient amount of contact between the temperature sensing points 43A and 43B of the temperature sensors 41A and 41B and the fluid (see FIG. 2).

そして、本実施形態のマイクロ流路熱交換器1には、熱交換器本体2内を流れる流体を測定空間34A、34Bに導入するために連通穴32A、32Bが設けられている。   The microchannel heat exchanger 1 of the present embodiment is provided with communication holes 32A and 32B in order to introduce the fluid flowing through the heat exchanger body 2 into the measurement spaces 34A and 34B.

高温検知板3Aに対応して設けられる連通穴32Aは、一端が高温検知板3Aと接合された高温伝熱板2Aにおける溝25Aの底面に開口し、他端が高温検知板3Aの測定空間34Aに開口するように、高温伝熱板2Aを積層方向に貫く穴として設けられている。   The communication hole 32A provided corresponding to the high temperature detection plate 3A has one end opened to the bottom surface of the groove 25A in the high temperature heat transfer plate 2A joined to the high temperature detection plate 3A, and the other end is a measurement space 34A of the high temperature detection plate 3A. The high-temperature heat transfer plate 2A is provided as a hole penetrating in the stacking direction.

低温検知板3Bに対応して設けられる連通穴32Bは、一端が低温検知板3Bにおける測定空間34Bの底面に開口し、他端が低温検知板3Bと接合された低温伝熱板2Bにおける溝25Bに開口するように、低温検知板3Bを積層方向に貫く穴として設けられている。   The communication hole 32B provided corresponding to the low temperature detection plate 3B has a groove 25B in the low temperature heat transfer plate 2B having one end opened at the bottom of the measurement space 34B in the low temperature detection plate 3B and the other end joined to the low temperature detection plate 3B. Is provided as a hole penetrating the low temperature detection plate 3B in the stacking direction.

このような構成を採用することによって、温度センサー41A、41Bを流路に突出させることがないため、熱交換器本体2内の流路において大きな流動抵抗をつくりだすことなく、熱交換器本体2内の流体の温度を直接測定することができる。   By adopting such a configuration, the temperature sensors 41A and 41B do not protrude into the flow path, so that a large flow resistance is not created in the flow path in the heat exchanger body 2, and the heat exchanger main body 2 The temperature of the fluid can be measured directly.

本実施形態のマイクロ流路熱交換器1では、高温流体および低温流体の温度を直接測定して熱交換器の性能を特定することができる。このため、高温高圧ガスの温度や圧力ならびに流量の調整によって、熱交換器の性能を最大現に発揮することができる。   In the microchannel heat exchanger 1 of the present embodiment, the performance of the heat exchanger can be specified by directly measuring the temperatures of the high temperature fluid and the low temperature fluid. For this reason, the performance of the heat exchanger can be maximized by adjusting the temperature, pressure and flow rate of the high-temperature and high-pressure gas.

流体の温度は、その流路の出入口部で測定しても良い。したがって、その流路の出入口の位置において流体の温度を温度センサー41A、41Bで測定できるように、温度測定のための位置、例えば、高温検知板3Aおよび低温検知板3Bにおける温度センサー41A、41Bの位置、連通穴32A、32Bの位置などを決めればよい。   The temperature of the fluid may be measured at the entrance / exit of the flow path. Accordingly, the temperature sensor 41A, 41B can measure the temperature of the fluid at the inlet / outlet position of the flow path, for example, the temperature sensor 41A, 41B of the high temperature detection plate 3A and the low temperature detection plate 3B. What is necessary is just to determine a position, the position of 32 A of communicating holes, and 32B.

上記の実施形態のマイクロ流路熱交換器1において、高温検知板3Aと低温検知板3Bは、熱交換器本体2の伝熱板積層方向の両端に配置されているが、本発明はこれに限定されない。   In the microchannel heat exchanger 1 of the above embodiment, the high temperature detection plate 3A and the low temperature detection plate 3B are disposed at both ends of the heat exchanger body 2 in the heat transfer plate stacking direction, but the present invention is not limited thereto. It is not limited.

例えば、図8に示すように、熱交換器本体2の中間に高温検知板3Aおよび低温検知板3Bが設けられてもよい。この場合も、高温検知板3Aおよび低温検知板3Bのいずれか一方が設けられるようにしてもよい。   For example, as shown in FIG. 8, a high temperature detection plate 3 </ b> A and a low temperature detection plate 3 </ b> B may be provided in the middle of the heat exchanger body 2. In this case, either one of the high temperature detection plate 3A and the low temperature detection plate 3B may be provided.

なお、上述のエッチング加工では凹部を形成し流路としているが、金属箔表面に凸部を形成する、例えば金属粒子を接着剤(バインダー)と共に金属箔表面に塗布する加工(印刷加工)を行う、ことによって流路を制作する方法もある。   In the etching process described above, a recess is formed to form a flow path, but a protrusion is formed on the surface of the metal foil, for example, a process of applying metal particles to the surface of the metal foil together with an adhesive (binder) (printing process) is performed. There is also a method of creating a flow path.

1…マイクロ流路熱交換器
2…熱交換器本体
2A…高温伝熱板
2B…低温伝熱板
3A…高温検知板
3B…低温検知板
4A…高温保護板
4B…低温保護板
25A、25B、30A、30B…溝
32A、32B…連通穴
34A、34B…測定空間
35A、35B…センサー収容溝
41A、41B…温度センサー
43A、43B…温度感知点
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Microchannel heat exchanger 2 ... Heat exchanger main body 2A ... High temperature heat transfer plate 2B ... Low temperature heat transfer plate 3A ... High temperature detection plate 3B ... Low temperature detection plate 4A ... High temperature protection plate 4B ... Low temperature protection plate 25A, 25B, 30A, 30B ... Groove 32A, 32B ... Communication hole 34A, 34B ... Measurement space 35A, 35B ... Sensor housing groove 41A, 41B ... Temperature sensor 43A, 43B ... Temperature sensing point

Claims (2)

高温流体の流路が設けられた複数の高温流路層と低温流体の流路が設けられた複数の低温流路層とが交互に積層して形成された流路層積層体と、
前記流路層積層体に積層され、前記高温流路層および前記低温流路層の少なくともいずれか一方の前記流路に積層方向に連通する連通穴を介して前記流体が導入され、かつ温度センサーの感知点が露出する測定空間を有するセンサー配置層と
を具備するマイクロ流路熱交換器。
A flow path layer laminate formed by alternately laminating a plurality of high temperature flow path layers provided with high temperature fluid flow paths and a plurality of low temperature flow path layers provided with low temperature fluid flow paths;
The fluid is introduced through a communication hole that is stacked on the flow path layer laminate and communicates with at least one of the high temperature flow path layer and the low temperature flow path layer in the stacking direction, and a temperature sensor. A microchannel heat exchanger comprising: a sensor arrangement layer having a measurement space in which a sensing point of the sensor is exposed.
請求項1に記載のマイクロ流路熱交換器であって、
前記複数の高温流路層の前記高温流路、前記複数の低温流路層の前記低温流路および前記センサー配置層の前記測定空間は、各々の基材にエッチング処理によって溝を設け、前記各々の基材を重ね合わせ、接触した面どうしを拡散接合することによって形成されたものである
マイクロ流路熱交換器。
The microchannel heat exchanger according to claim 1,
The high-temperature flow paths of the plurality of high-temperature flow path layers, the low-temperature flow paths of the plurality of low-temperature flow path layers, and the measurement space of the sensor arrangement layer are each provided with a groove by an etching process, A micro-channel heat exchanger that is formed by superimposing the base materials and diffusion bonding the contact surfaces.
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