JP6767637B2 - 熱交換器およびそれを用いた冷凍システム - Google Patents

熱交換器およびそれを用いた冷凍システム Download PDF

Info

Publication number
JP6767637B2
JP6767637B2 JP2018546290A JP2018546290A JP6767637B2 JP 6767637 B2 JP6767637 B2 JP 6767637B2 JP 2018546290 A JP2018546290 A JP 2018546290A JP 2018546290 A JP2018546290 A JP 2018546290A JP 6767637 B2 JP6767637 B2 JP 6767637B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plate
flow path
heat exchanger
header
refrigerant
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.)
Active
Application number
JP2018546290A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2018074342A1 (ja
Inventor
拓也 奥村
拓也 奥村
憲昭 山本
憲昭 山本
健二 名越
健二 名越
崇裕 大城
崇裕 大城
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Publication of JPWO2018074342A1 publication Critical patent/JPWO2018074342A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6767637B2 publication Critical patent/JP6767637B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00Evaporators; Condensers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00Heat-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
    • F28D1/02Heat-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
    • F28D1/03Heat-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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/04Elements 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02Header boxes; End plates
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/26Arrangements 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)

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する。本発明は、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。
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、空気等の第2流体と熱交換させて冷房もしくは暖房を行う。この冷凍システムにおいては、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。
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いる。そして、伝熱管の細径化による熱交換効率の向上及び小型化が進められている。
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。
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、流体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。
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流体と、積層されたプレートフィンの間を流れる第2流体との間で熱交換を行う。そして、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)。
図36、図37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ている。この熱交換器100においては、冷媒が流れる流路101を有するプレートフィン102が積層されて、プレートフィン積層体103が構成されている。プレートフィン積層体103の両側部にエンドプレート104が積層されている。
日本国実用新案登録第3192719号公報
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に凹状溝がプレス成形されて流路101が形成されているので、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。
しかしながら、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、ヘッダ流路105部分での冷媒の圧力が大きくなる。これにより、エンドプレート102のヘッダ流路105を有する部分(図36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おそれがある。
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される。したがって、課題として認識されていない。
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、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、ヘッダ流路105部分での膨張変形を抑制しづらい。さらに、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おそれがあることが判明した。
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ている。これら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。したがって、何らかの対策が必要となる。
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されたもので、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る。これにより、熱交換効率の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ができる。
上記目的を達成するため、本発明に係る熱交換器は、第1流体が流れる流路をそれぞれ有する複数のプレートフィンが積層されたプレートフィン積層体と、前記プレートフィン積層体における積層方向両端にそれぞれ配置された第1エンドプレートおよび第2エンドプレートと、前記流路を流れる前記第1流体が通過する流入管および流出管から構成される流入出管と、を備えている。前記プレートフィン積層体のプレートフィン積層間に第2流体が流れて、前記第1流体と前記第2流体との間で熱交換する。前記複数のプレートフィンそれぞれは、前記第1流体が流れる複数の第1流体流路を有する流路領域と、前記複数の第1流体流路それぞれと前記流入出管とを連通させるヘッダ流路を有するヘッダ領域と、を備えている。前記第1流体流路は、前記複数のプレートフィンそれぞれに設けられた凹状溝から構成されている。前記第1エンドプレートの第1ヘッダ領域対応部分および前記第2エンドプレートの第2ヘッダ領域対応部分には、前記第1ヘッダ領域対応部分および前記第2ヘッダ領域対応部分が膨張変形するのを抑制する膨張変形抑制部が設けられている。
これにより、第1流体流路が細径化され、熱交換効率の向上と小型化を促進することができる。さらに、第1流体である冷媒の流量が多く圧力の高い熱交換器であっても、ヘッダ領域対応部分における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。
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、ヘッダ領域部分における膨張変形が抑制される。これにより、小型、かつ、高効率の熱交換器及びそれを用いた冷凍システムを提供することができる。
本発明の実施の形態1におけるプレートフィン積層型熱交換器の外観を示す斜視図 同プレートフィン積層型熱交換器を上下に分離した状態で示す分解斜視図 同プレートフィン積層型熱交換器の分解斜視図 同プレートフィン積層型熱交換器における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 図1のA−A断面を示す概略図 図1のB−B断面を示す概略図 図2のC−C断面を示す概略図 本発明の実施の形態1におけるプレートフィン積層型熱交換器における流入出管の接続部分とヘッダ開口部分を切断して示す斜視図 同プレートフィン積層型熱交換器における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 同プレートフィン積層型熱交換器における冷媒流路群部分を切断して示す斜視図 同プレートフィン積層型熱交換器におけるプレートフィン積層体の位置決め用ボス孔部分を切断して示す斜視図 同プレートフィン積層型熱交換器におけるプレートフィン積層体のヘッダ開口部分を切断して示す斜視図 同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構成するプレートフィンの平面図 同プレートフィンのヘッダ領域を示す拡大平面図 同プレートフィンの構成を一部を拡大して示す分解図 第1プレートフィンの平面図 第2プレートフィンの平面図 第1、および、第2フィンプレートを重ねたときの状態を説明するための平面図 同プレートフィンの冷媒流れ動作を説明するための図 同プレートフィンの流路領域に設けた突起を示す拡大斜視図 同プレートフィンの冷媒流路のUターン側端部に設けた突起を示す拡大斜視図 本発明の実施の形態2におけるプレートフィン積層型熱交換器の外観を示す斜視図 同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構成するプレートフィンの平面図 同プレートフィン積層型熱交換器におけるプレートフィンの構成を一部を拡大して示す分解図 同プレートフィン積層型熱交換器における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 本発明の実施の形態3におけるプレートフィン積層型熱交換器の外観を示す斜視図 同プレートフィン積層型熱交換器から分流制御管を抜き出した状態を示す斜視図 同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における分流制御管挿入部分を示す斜視図 同プレートフィン積層型熱交換器における分流制御管の斜視図 同プレートフィン積層型熱交換器の分流制御管部分の断面を示す概略図 本発明の実施の形態4におけるプレートフィン積層型熱交換器の外観を示す斜視図 本発明のプレート積層型熱交換器を用いた空気調和機の冷凍サイクル図 同空気調和機の断面を示す概略図 本発明の変形例に係るプレートフィン積層型熱交換器の斜視図 同変形例に係るプレートフィン積層型熱交換器の分解斜視図 同変形例に係るプレートフィン積層型熱交換器における補強プレートを示す斜視図 同変形例に係るプレートフィン積層型熱交換器におけるエンドプレートを示す斜視図 従来のプレートフィン積層型熱交換器の断面を示す概略図 同従来のプレートフィン積層型熱交換器におけるプレートフィンの平面図
第1の発明に係る熱交換器は、第1流体が流れる流路をそれぞれ有する複数のプレートフィンが積層されたプレートフィン積層体と、前記プレートフィン積層体における積層方向両端にそれぞれ配置された第1エンドプレートおよび第2エンドプレートと、前記流路を流れる前記第1流体が通過する流入管および流出管から構成される流入出管と、を備えている。前記プレートフィン積層体のプレートフィン積層間に第2流体が流れて、前記第1流体と前記第2流体との間で熱交換する。前記複数のプレートフィンそれぞれは、前記第1流体が流れる複数の第1流体流路を有する流路領域と、前記複数の第1流体流路それぞれと前記流入出管とを連通させるヘッダ流路を有するヘッダ領域と、を備えている。前記第1流体流路は、前記複数のプレートフィンそれぞれに設けられた凹状溝から構成されている。前記第1エンドプレートの第1ヘッダ領域対応部分および前記第2エンドプレートの第2ヘッダ領域対応部分には、前記第1ヘッダ領域対応部分および前記第2ヘッダ領域対応部分が膨張変形するのを抑制する膨張変形抑制部が設けられている。
これにより、第1流体流路が細径化され、熱交換効率の向上と小型化を促進することができる。さらに、第1流体となる冷媒の流量が多く圧力の高い熱交換器であっても、ヘッダ領域対応部分における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。
第2の発明は、前記膨張変形抑制部は、前記第1ヘッダ領域対応部分および前記第2ヘッダ領域対応部分を連結する連結部を備えている。
これにより、エンドプレートのヘッダ領域対応部分に外方への膨張変形力が加わることに基づく、ヘッダ領域対応部分の外方へ膨張しようとする変形を確実に抑制できる。従って、ヘッダ領域対応部分の変形を防止しつつ第1流体流路が細径化され、熱交換効率の向上と小型化を促進することができる。
第3の発明は、前記第1ヘッダ領域対応部分の外面には第1補強プレートが配設され、前記第2ヘッダ領域対応部分の外面には第2補強プレートが配設され、前記第1補強プレートおよび前記第2補強プレートが前記連結部で連結されて、前記第1エンドプレートおよび前記第2エンドプレート、ならびに、前記第1補強プレートおよび前記第2補強プレートにて、前記プレートフィン積層体が挟持されている。
これにより、エンドプレートのヘッダ領域対応部分に外方への膨張変形力が加わることに基づく、ヘッダ領域対応部分の外方へ膨張しようする変形が確実に抑制される。しかも、この変形抑制は、補強プレート自体の剛性によって強化される。これにより、圧力が高くなる環境対応型冷媒を使用した場合でも、確実に膨張変形が抑制される。すなわち、ヘッダ領域対応部分での膨張変形を防止しつつ第1流体流路の細径化により、熱交換効率の向上と小型化を促進することができる。また、補強プレートはヘッダ領域対応部分に設けるので、補強プレートを設けたことによって増加する体積は、プレートフィン積層体両側のヘッダ領域対応部分において増加する体積となる。これにより、体積増加を最小限に抑えて、熱交換器の小型化を損なうことなく、熱交換効率の向上を実現することができる。
第4の発明は、前記複数の第1流体流路それぞれはU字状に構成され、前記流入管と連通する流体入口側のヘッダ流路及び前記流出管と連通する冷媒出口側のヘッダ流路が前記複数のプレートフィンそれぞれの一端部側に配設されている。
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、熱交換効率が更に高まる。また、熱交換器の小型化を推進することができる。ここで、入口側のヘッダ流路及び出口側のヘッダ流路をプレートフィンそれぞれの一端部側に纏めたことによって、最も応力のかかり易いヘッダ流路部分が一端部側に偏る。これにより、ヘッダ領域対応部分に耐圧上の問題が生じる。これに対し、上記構成により、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。
第5の発明は、前記第1補強プレートの第1面には、前記第2エンドプレートに向かって延びる分流制御管が接続され、前記第1補強プレートの第2面には、前記流入出管が接続されている。
これにより、分流制御管による分流効果で熱交換効率を更に向上させることができる。また、分流制御管は補強プレートを装着するだけでヘッダ流路内に突設することができる。したがって、分流制御管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の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る。その結果、高品質且つ高効率の熱交換器を実現できる。
第6の発明は、前記第1補強プレートは、前記分流制御管及び前記流入出管との間の電位差が前記分流制御管と前記流入出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されている。
これにより、分流制御管と流入出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。特に流入出管を銅管で構成し、分流制御管をステンレス等で構成することが多い空気調和機用熱交換器においては、顕著な効果が期待できる。
第7の発明は、前記複数のプレートフィン、前記第1エンドプレートおよび前記第2エンドプレート、ならびに、前記第1補強プレートおよび前記第2補強プレートには、貫通孔が設けられ、前記貫通孔に締結部が通されて前記第1補強プレートおよび前記第2補強プレートが連結されている。
これにより、エンドプレートのヘッダ領域対応部分の膨張変形が防止される。また、補強プレートを連結する締結部用の貫通孔にピン(治具)を嵌め込んでプレートフィン、エンドプレートを積層するときに、貫通孔を位置決め部として利用することもできる。これにより、ヘッダ領域部分の膨張変形防止とともに生産性を向上させることができる。
第8の発明は、前記膨張変形抑制部は中空枠体で構成され、前記中空枠体内に前記第1ヘッダ領域対応部分および前記第2ヘッダ領域対応部分の外面が嵌め込まれている。
これにより、膨張変形抑制部のプレートフィン積層体への装着が機械的結合部を用いる場合に比べ容易化かつ短時間化でき、生産性を向上させることができる。
第9の発明は、前記第1補強プレートには、前記流入出管が挿入される配管穴が配設されている。
これにより、熱交換器側面の流入出管近傍も補強プレートで固定することができるため、ヘッダ領域対応部分での膨張変形を防止する効果を高めることができる。
第10の発明は、前記配管穴は、テーパ状である。
これにより、熱交換器に流入出管をロウ付けする際、熱交換器にトーチの火を効率よく当てることができる。したがって、ロウ付け時間を短縮できる。また、熱交換器を蒸発器として使用した場合、熱交換器で発生した露が配管穴に保持されることなく、排出することができる。これにより、熱交換器の耐腐食性が向上する。
第11の発明は、前記第2補強プレートには、ねじ溝が螺設された連通孔が配設され、前記連結部の端部にネジ部が配設されている。
これにより、補強プレートと連結部を直接固定することができ、ねじ溝を設けていない場合と比較して部品点数を削減でき、かつ、固定時の作業性が向上する。また、熱交換器の積層方向に熱交換器が圧縮される力がかかった場合にも、外力を緩和することができる。
第12の発明は、前記第2エンドプレートには、ねじ溝が螺設されている貫通孔が配設されている。
これにより、エンドプレートと連結部を直接固定することができ、熱交換器の積層方向に熱交換器が圧縮される力がかかった場合にも、より強固に外力を緩和することができる。
第13の発明は、前記第1補強プレートの周縁部および前記第2補強プレートの周縁部には、露受け部が配設されている。
これにより、補強プレート表面に生じた露を所定の場所に流すことができる。
第14の発明は冷凍システムであり、上記熱交換器を備えている。
これにより、この冷凍システムは、ヘッダ領域部分での膨張変形が抑制され、小型且つ高効率である熱交換器を備えている。したがって、省エネ性の高い高性能な冷凍システムを実現できる。
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。
なお、本発明の熱交換器は、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。
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、本発明を限定するものではない。
(実施の形態1)
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である。図2はプレートフィン積層型熱交換器を上下に分離した状態で示す分解斜視図である。図3はプレートフィン積層型熱交換器の分解斜視図である。図4は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。図5〜図7はプレートフィン積層型熱交換器の断面を示す概略図である。
図1〜図8に示すように、本実施形態の熱交換器1は、第1流体である冷媒が流入する流入管(入口ヘッダ)4と、長方形の板状である複数のプレートフィン2aを積層して構成されたプレートフィン積層体2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流出管(出口ヘッダ)5とを有している。
また、プレートフィン積層体2の積層方向の両側(図1では上側及び下側)には、プレートフィン2aと平面視が略同一形状のエンドプレート3a、3bが設けられている。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。
なお、エンドプレート3a、3b、および、複数のプレートフィン2a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。
また、本実施形態では、上記プレートフィン積層体2の両側に配設されているエンドプレート3a、3bは、ボルト・ナット若しくはカシメピン軸等の連結部9によってその長手方向両端部が連結固定されている。すなわち、プレートフィン積層体両側のエンドプレート3a、3bは、プレートフィン積層体2を挟持してプレートフィン積層体2を機械的に連結固定している。
また、本実施形態では、更にエンドプレート3a、3bの長手方向一端部(図1では左側端部)のヘッダ領域対応部分に補強プレート16a、16bが配置されている。ここで、「ヘッダ領域対応部分」とは、エンドプレート3a、3bと、プレートフィン2aと重ね合わせたときに、プレートフィン2aのヘッダ領域H(図13参照)と重なり合うエンドプレートの一部分(エンドプレートの所定領域)をいう。補強プレート16a、16bを連結部9の締結によって連結固定することにより、補強プレート16a、16bは、エンドプレート3a、3bを含めてプレートフィン積層体2を機械的に挟持している。
なお、補強プレート16a、16bは、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。なお、補強プレート16a、16bは、エンドプレート3a、3bよりも剛性の高い材料で形成される、若しくは、厚い板厚を有するのが好ましい。
また、プレートフィン2aは内部に第1流体である冷媒が流れる複数の並行な冷媒流路群(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)を有している。冷媒流路群はU字状(略U字状を含む)に形成されている。冷媒流路群と繋がる流入管4、および、流出管5(以下、流入管4および流出管5を合わせて流入出管と称する)は、プレートフィン積層体2の一方側(図1では上側)のエンドプレート3aの一端部側に纏めて配置されている。
上記のように構成された本実施形態の熱交換器1においては、冷媒がプレートフィン積層体2の各プレートフィン2aの内部の複数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、流出管5から排出される。一方、第2流体である空気は、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。
次に、図9〜図19を用いて熱交換器1の主体を構成するプレートフィン積層体2を構成するプレートフィン2aについて説明する。
図9〜図12はプレートフィン積層体の一部を切断して示す斜視図である。図13〜図19はプレートフィンの構成を示す図である。
プレートフィン積層体2は、図9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。
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のそれぞれは、図15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、第1板状部材6aと同じ構成の第2板状部材6bとが向い合わされてロウ付け接合されることにより構成されている。第1板状部材6a、および、第2板状部材6bはそれぞれ凹状溝を備えており、第1板状部材6a、および、第2板状部材6bを対向して固着させることにより、冷媒流路が構成される。第1板状部材6a、および、第2板状部材6bは、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレスなどの金属薄板からなる。
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。
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13〜図15等においては第1プレートフィン6の場合の図番を付与して説明する。
プレートフィン2a(6、7)は、図13に示すように、長手方向の一方端部(図13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、および、出口側のヘッダ開口8bが形成され、流入管4と流出管5がそれぞれ接続されている。
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いる。冷媒流路11群はプレートフィン2a(6、7)の他端部(図13における右側端部近傍)において折り返され、出口側のヘッダ開口8bへと繋がっている。詳述すると、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とから構成され、略U字状に折り返す形状である。流入側のヘッダ開口8aから流入する冷媒は、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。
また、流入側のヘッダ開口8aの周りには、図14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。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、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、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とから構成される。
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いる。ヘッダ流路10においては、流れ方向に直交する縦断面形状が矩形形状である。
また、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、熱交換器が凝縮器として使用される場合に、熱交換された後の冷媒の体積は、熱交換される前の冷媒の体積と比較して小さくなるためである。
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の本数より少ない。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は、熱交換される前の冷媒の体積と比較して小さくなるためである。
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。
なお、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構成の逆となる。
また、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、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が配設されている。
そして、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17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、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が形成されている。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から流れてくる冷媒は、分流衝突壁17に衝突して分流(図17では上下に分流)され、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。
なお、出口側のヘッダ開口8bにもヘッダ流路14が形成されている。ヘッダ流路14は分流衝突壁17が無いだけで、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、本実施形態では、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。
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)においては、第1プレートフィン6には、図16Aに示すように、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。
図16Aは第1プレートフィン6を示す。図16Bは第2プレートフィン7を示す。図16Cは両フィンプレート2a(6、7)を重ねた状態を示している(冷媒流路11群の位置ずれを示すための図)。
図16A〜図16Cに示すように、第1突起12aは、プレートフィン長辺縁部(図16Aでは左右両側の長辺縁部)の平面端部19aに形成されている。第1突起12aaは、スリット15の両側縁部の平面端部19bに形成されている。図10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と当接する。第1突起12aaは、積層方向に隣接対向する第2プレートフィン7のスリット15の両側縁部に位置する平面端部19bに当接する。これにより、第1プレートフィン6と隣接する第2プレートフィン7との間の積層間距離が所定の長さに規定されている。そして、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されている。
第2突起12bは、図16Aから明らかなように、冷媒流路11群の流路間、本実施の形態では非流路部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16B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に当接する。これにより、第2突起12bは、第1突起12aと同様に、第1プレートフィン6と第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。
また、各突起12(12a、12aa、12b)は、図18に示すように、第1プレートフィン6の平面端部19a、19bおよび窪み平面部20の一部をそれぞれ切り起こすことによって形成されている。以下、突起12(12a、12aa、12b)を切り起こし突起と称する場合もある。切り起こし突起の切り起こし端縁Y(図18参照)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(図18参照)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、切り起こし突起は、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(略U字状)に切り起こし形成されている。
そして、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、各切り起こし突起12(12a、12aa、12b)の各頂面は、隣接するプレートフィン2a(6、7)に固着されている。これにより、各プレートフィン2a(6、7)が一体に連結されている。
なお、本実施形態においては、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。
また、プレートフィン2a(6)は、図19に示すように、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)を備えている。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る場合がある)、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(図19参照)。また、切り起こし突起22(22a、22b)は位置決め用ボス孔13の下流側に設けられている。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断面形状がハの字状(逆V字形状)に開口する形に切り起こし形成されている。そして、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。
なお、各切り起こし突起22(22a、22b)も切り起こし突起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、切り起こし突起22(22a、22b)の各頂面が隣接するプレートフィン2a(7)に当接し固着されている。これにより、隣接するプレートフィン2aの間の隙間が所定の長さに規定され、各プレートフィン2a同士が連結される。
また、プレートフィン2a(6、7)には、図11に示すように、ヘッダ領域H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。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、位置決め用ボス孔13には、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が装着される。これにより、複数のプレートフィン2aの高精度な積層が可能となる。本実施形態においては、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部9(図3参照)が、位置決めピン治具として兼用されている。
更に、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。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いる。図11に示すように、位置決め用ボス孔外周部13aは、積層方向に隣接するプレートフィン2a(6、7)に当接して、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を構成する。
そして、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12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(10a、10b、10c)とともに、積層方向に対向するプレートフィン2a(6、7)のヘッダ流路10及び位置決め用ボス孔外周部13aにロウ付け固定されている。これにより、プレートフィン2a(6、7)のヘッダ領域部分が一体に連結されている。
なお、本発明における冷媒流路11においては、例えば、冷媒が流れる方向に直交する断面形状が、円形形状として説明しているが、これに限られない。冷媒流路11の断面形状は、円形形状の他に、矩形形状などであってもよい。
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を有するものとして説明しているが、積層方向の片側のみに突出している形状であってもよい。なお、本発明において、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。
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。
まず、冷媒の流れと熱交換作用について説明する。冷媒は、プレートフィン積層体2の一端部側に接続されている流入管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へ流れる。そして、冷媒は、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、往路側流路部11aから復路側流路部11bへと折り返す。そして、冷媒は、出口側のヘッダ流路14、出口側のヘッダ開口8bを介して流出管5より冷凍システムの冷媒回路へと流れる。
そして、冷媒は、冷媒流路11を流れる際に、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。
この時、プレートフィン積層体2のヘッダ領域Hには冷媒の強い圧力が加わり、ヘッダ流路10のあるヘッダ領域H部分等が膨張変形しようとする。
すなわち、ヘッダ流路10に加わる冷媒の強い圧力は、プレートフィン積層体2の両側部を覆うエンドプレート3a、3bのヘッダ領域対応部分に強く作用して、エンドプレート3a、3bのヘッダ領域対応部分を外方に向けて膨張変形させようとする。
しかしながら、本実施形態の熱交換器では、プレートフィン積層体2の両側部を覆うエンドプレート3a、3bのヘッダ領域対応部分は、連結部9によって連結されている。これにより、エンドプレート3a、3bのヘッダ領域対応部分が外方へ膨張変形するのを防止できる。
すなわち、図7の矢印で示されるように、ヘッダ領域部分に加わる冷媒の高い圧力は、上方のエンドプレート3aには上向きに、そして、下方のエンドプレート3bには下向きにそれぞれ変形させようとする。上方のエンドプレート3aに加わる上向きの膨張変形力は、上方のエンドプレート3aに接続された流入管4に存在する冷媒からの下向きの圧力を受ける。すなわち、流入管4に存在する冷媒からの下向きの圧力で上向きの膨張変形力が相殺される。したがって、上側のエンドプレート3aのヘッダ領域対応部分の外方への膨張変形が防止される。そして、下方のエンドプレート3bに加わる下向きの膨張変形力は、既述したようにエンドプレート3bが上方のエンドプレート3aに連結されていることによって緩和される。これにより、エンドプレート3aの膨張変形が抑制される。その結果、全体として、エンドプレート3a、3bの膨張変形を緩和することができる。
特に本実施形態では、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が設けられている。そして、補強プレート16a、16b同士が連結部9で連結されて、エンドプレート3a、3bを外方からプレートフィン積層体2に押し付けている。これにより、エンドプレート3a、3bのヘッダ領域対応部分の強度が補強プレート16a、16b自体の剛性によって強化され、ヘッダ領域対応部分の膨張変形が強力に抑制される。
また、補強プレート16a、16bを設けたことにより、冷媒流路がU字状であっても、ヘッダ領域対応部分の膨張変形を確実に抑制することができる。すなわち、本実施形態のプレートフィン積層体2においては、プレートフィン2aに設けられた冷媒流路11が略U字状にUターンされており、入口側のヘッダ流路10及び出口側のヘッダ流路14がプレートフィンの一端部側に纏められている。このため、プレートフィンの一端部側には、入口側及び出口側の両方の圧力がかかることになる。しかしながら、本実施形態の構成であれば、入口側及び出口側の冷媒圧力が両方加わっても、これに抗して膨張変形を確実に防止できる。
したがって、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を用いた場合でも、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。その結果、冷媒の圧力がより高い状態で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。
しかも、この熱交換器では、プレートフィン2aに形成され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群の細径化が実現される。これにより、熱交換効率を向上させるとともに小型化も実現される。
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実現して、熱交換効率を向上し、かつ、小型化が促進される。
なお、補強プレート16a、16bは、少なくともヘッダ領域対応部分に設ければよいので、当該補強プレート16a、16bを設けたことによって増加する体積増加は最小限に抑えることができる。これにより、熱交換器の小型化を損なうことなく膨張変形防止と熱交換効率の向上を実現することができる。
また、プレートフィン積層体2のヘッダ領域Hにおいては、ヘッダ流路10の流路面積が一番大きい。したがって、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、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、膨張変形を効果的に防止することができる。その結果、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。
また、ボルト等の連結部9は、プレートフィン2a、エンドプレート3a、3b、および、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る。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。
なお、プレートフィン積層体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の断面積を変形させる恐れもある。ヘッダ流路10の外壁(平坦面)は、積層方向で隣接する他方のヘッダ流路10に積層方向で当接しロウ付け状態となっている。このため、各ヘッダ流路内の冷媒に基づく圧力が相殺される。したがって、ヘッダ領域Hにおけるヘッダ流路10は変形するようなことがなく、信頼性が高い熱交換器を実現することができる。
また、本実施形態の熱交換器においては、プレートフィン2aに設ける冷媒流路11群は、略U字状に形成して折り返されるように構成されている。したがって、プレートフィン2aを大きく(長さ寸法を長く)することなく冷媒流路長を長くすることができる。
これにより、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。さらに、熱交換器の小型化を実現できる。
また、既述した通りヘッダ流路対応部分は、エンドプレート3a、3b同士が連結され、かつ、補強プレート16a、16bが設けられることで、変形が防止されている。したがって、冷媒流路11群を略U字状にして入口側のヘッダ流路10及び出口側のヘッダ流路14を一端部側に纏めたことにより、ヘッダ領域部分に入口側および出口側の両方の冷媒圧力が加わっても、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。
また、本実施の形態においては、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。ここで、連絡流路10bの下流側に分流衝突壁17が設けられており、冷媒は分流衝突壁17に衝突して上下に分流される。そして、上下に分流された冷媒は、多分岐流路10cから各冷媒流路11へとさらに分流していく。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。
また、本実施形態では、冷媒流路11群がU字状に形成され、冷媒流路は折り返し部を有するように構成されている。このため、図17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から離れる流路側11a−2ほど長くなる。そして、この流路長の違いによって、偏流が生じる。
しかしながら、本実施形態では、ヘッダ流路10からの連絡流路10bが冷媒流路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られている。したがって、偏流が抑制されて、各流路に略均一に冷媒を流すことができる。
すなわち、本実施形態では、冷媒流路11群がU字状に構成されることにより、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、冷媒を冷媒流路11群の各流路へ均一に分流することができる。これは、入口側のヘッダ流路10からの連絡流路10bが往路側流路部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り、流路長の違いを相殺するからである。
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を実現できる。
しかも、冷媒流路11群の往路側流路部11aと復路側流路部11bとの間にはスリット15が形成されていて、熱的に分断されている。これにより冷媒流路11群の往路側流路部11aから復路側流路部11bへの熱移動が阻止されて、冷媒を効率よく過冷却することができる。その結果、熱交換効がさらに向上する。
また、本実施形態の熱交換器においては、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)が設けてられており、流路領域Pにおける熱交換効率が向上する。
詳述すると、切り起こし突起12(12a、12aa、12b)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。これにより、プレートフィン積層間の間隔が一定化される。さらに、切り起こし突起12(12a、12aa、12b)の下流側に生じがちな死水域が極小化され、かつ、切り起こし端縁Y部分で前縁効果が生じる。しかも、切り起こし突起12(12a、12aa、12b)は、第2流体の流れ方向と対向するように切り起し形成されているので、第2流体に対する流れ抵抗が小さくなる。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が抑制されるとともに、熱交換器の熱交換効率が大きく向上する。
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)の配置構成は、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、各種の構成が考えられる。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。
また、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に開口するように切り起こされている。したがって、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、冷媒流路同士の間に位置する窪み平面20は肉盗み寸法不要な分だけ狭くできる。窪み平面20を狭くできる分だけ、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。
加えて、プレートフィン2aの長辺部分の端縁には、冷媒流路11が交互に位置ずれして配置(図6参照)されていることにより、幅狭平面20aと幅広平面20bが配設されている。幅広平面20b側に切り起こし突起12bが形成されて、切り起こし突起12bの頂面が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。したがって、幅狭平面20a側の幅を突起形成のために広くしなくてもよい。すなわち、幅広平面20bの幅広平面側に切り起し突起を設けて、当該突起が隣接するプレートフィン2aの幅狭平面20aに当接固着するように構成されている。したがって、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幅狭平面のままとすることができ、熱交換器の小型化が促進される。
また、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、切り起こし突起12の各頂面が、隣接するプレートフィン2aに固着されている。これにより、各プレートフィン2aは一体に連結されている。その結果、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。
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を構成し、非流路部18を利用して突起12(12a、12aa、12b)の一部、すなわち第2切り起こし突起12bが設けられている。これにより、冷媒流路11群部分におけるフィンプレート積層間隔を一定に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がバラツキのない安定したものとなり、熱交換効率を向上させることができる。
また、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。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。したがって、熱交換効率の向上を図りつつスリット近傍の変形を防止できる。
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。この場合、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、本実施形態では、スリット15の両側縁部分にそれぞれ分けて突起12aaを設けているので、このような熱伝導が発生する懸念がなくなる。
また、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られている。したがって、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場合においては、第1切り起こし突起12a、12aaによって結露水の流れが遮られて、切り押し突起12a、12aa部分に結露水が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る。したがって、信頼性の高い熱交換器を実現できる。
また、本実施形態にかかる熱交換器においては、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)が設けられている。したがって、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。
特にプレートフィン2aのUターン側端部には、位置決め用ボス孔13があり、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。本実施の形態では、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)が設けられているので、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。
また、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。したがって、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る。その結果、更に熱交換効率を向上させることができる。
加えて、各切り起こし突起22(22a、22b)は、流路領域Pに設けられた切り起し突起12(12a、12aa、12b)と同様に切り起し形成され、切り起こし端縁Yが第2流体の流れに対向するように構成されている。これにより、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。
そして、位置決め用ボス孔13の下流側に設けられ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。これにより、熱交換機能が有効に発揮され、熱交換寄与度が高くなる。
そしてさらに、各切り起こし突起22(22a、22b)の頂部は、隣接するプレートフィン2aに固着されている。この構造により、プレートフィン2aの短辺部分が積層状態に連結固定されるから、プレートフィン積層体2の剛性が高まる。
なお、位置決め用ボス孔13の下流側直近に設けられた切り起こし突起22は、本実施形態では第2流体の流れ方向に向かってハの字状(逆V字状)に開口するような断面形状に切り起こし形成されている。これに限られず、切り起こし突起22は略L字状に切り起し形成されて、これを一対向かい合う形で設けられたものであってもよい。すなわち、位置決め用ボス孔13の下流側の流れを縮流する形状であれば、どのような形態であってもよい。
なお、本実施の形態においては、上述したように、連結部9、および、補強プレート16a、16bが膨張変形抑制部に該当する。
(実施の形態2)
本実施形態の熱交換器は、図20〜図23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実施の形態1の熱交換器と異なる。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使用し、異なる部分を中心に以下説明する。
図20は実施の形態2における熱交換器の外観を示す斜視図である。図21は同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構成するプレートフィンの平面図である。図22は同熱交換器におけるプレートフィンの構成を一部を拡大して示す分解図である。図23は同熱交換器における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。
図20〜図23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群が直線状である。冷媒流路11群の一端部側に入口側のヘッダ開口8aが設けられ、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に流入管4、出口側のヘッダ開口8bに流出管5がそれぞれ接続されており、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流れて流出するように構成されている。
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、および、多分岐流路10cから構成される。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に繋がっている。出口側のヘッダ流路14も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。
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部9によって連結されている。これにより、エンドプレート3a、3b両端のヘッダ領域対応部分での膨張変形が防止される。
以上のように構成される熱交換器は、冷媒流路11群をU字状にしたことを除き、細部の構成、効果を含め、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。
なお、実施の形態1においてはプレートフィン2aのUターン側端部に設けられた切り起し突起22は、本実施の形態では、入口及び出口両側のヘッダ領域に適宜設ければよい。例えば死水域となるヘッダ流路10の下流側に、切り起し突起22を形成すればよい。
なお、本実施の形態においては、上述したように、連結部9が膨張変形抑制部に該当する。なお、本実施の形態においても、実施の形態1と同様に補強プレートを備えていてもよい。この場合、連結部9および補強プレートが、膨張変形抑制部に該当する。
(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実施の形態1と逆になる蒸発器として用いる場合に好適なものである。本実施の形態においては、図24〜図28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が設けられている。
なお、本実施形態では実施の形態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。
図24は実施の形態3における熱交換器の外観を示す斜視図である。図25は同熱交換器において分流制御管を抜き出した状態を示す斜視図である。図26は同熱交換器の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である。図27は同熱交換器における分流制御管の斜視図である。図28は同熱交換器の分流制御管部分の断面を示す概略図である。
図24〜図28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内に挿設されている。分流制御管24の先端部は、図28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まで延びている。分流制御管24の先端部は、当該エンドプレート3bによって閉塞されている。そして、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る。分流制御管24とヘッダ開口内面との間に冷媒流通用間隙25が形成されている。分流制御管24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が略等間隔に備えられている。
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に近づ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。
また、分流制御管24は図25、図27に示すように補強プレート16aに取付けられている。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へ締結することによって、分流制御管24はヘッダ開口8b内に挿設される。
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、分流制御管24と対向する面に流入管4が接続固定されている。
なお、補強プレート16aには流出管5が接続固定されている。なお、分流制御管24はその先端部が閉塞されるように、エンドプレート3bに当接されていてもよい。
以上のように構成された熱交換器においては、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28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(26a、26b)を経て、分流制御管24内へと流れる。そして、冷媒は、出口側のヘッダ開口8bから流出管5へと流出する。
ここで、分流制御管24に設けられた分流口26は、出口側のヘッダ開口8bに近づ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。したがって、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。
すなわち、本実施の形態にかかる熱交換器においては、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、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の圧損が入口側と比べて数倍も高いため、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。したがって、設計通りに分流できない。
しかしながら、本実施形態の熱交換器においては、分流制御管24は圧損が高い出口側のヘッダ流路14に設けられている。これにより、分流に大きな影響を与える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。よって、冷媒流路11群の各流路を流れる冷媒分流量は均一化できる。
また、本実施の形態にかかる熱交換器は、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に流入する。そして、冷媒は流出管5から流出する。
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28で、より右に近いプレートフィンの冷媒流路)と比較して、流入管4に近い方のプレートフィンの冷媒流路11(図28で、より左に近いプレートフィンの冷媒流路)の方が、冷媒は流れやすい。換言すれば、冷媒の流量に偏りが生じる可能性がある。
ところが、本実施の形態では、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(図28で、より左側に近い部分)を、分流制御管24の反出口側(図28で、より右側に近い部分)の分流口より小径にしている。これにより、出口側の分流口を通る冷媒の圧損を増加させている。その結果、冷媒流量の偏流が防止され、各プレートフィンの内部の第1流体流路11の冷媒量が均等化し、熱交換効率を向上させることができる。
その結果、本実施の形態にかかる熱交換器は、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。
更に、分流制御管24による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、安価に熱交換器を提供することができる。
そして、分流制御管24は補強プレート16aに一体化して設けられている。したがって、補強プレート16aを装着するだけで分流制御管24をヘッダ流路14内に挿設することができる。その結果、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を実現できる。
また、補強プレート16aは分流制御管24及び流出管5との間の電位差が、分流制御管24と流出管5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(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、流出管5は銅)で形成されている。これにより、分流制御管24と流出管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る。その結果、長期使用に耐えうる信頼性を大きく向上させることができる。特に流入出管を銅管で構成し、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る。
なお、分流制御管24は、本実施形態では補強プレート16aに設けられているが、これに限られない。分流制御管24は、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と対向する面に分流制御管24と流出管5を設けてもよい。
また、本実施形態では、冷媒流路11群がU字形状を有するがこれに限られない。実施の形態2で説明した直線状の冷媒流路11群を用いてもよい。
なお、本実施の形態においては、上述したように、補強プレート16a、16bが膨張変形抑制部に該当する。
(実施の形態4)
実施の形態4における熱交換器は、プレートフィン積層体2のヘッダ領域での膨張変形を防止する他の構成例を示すものである。
図29は実施の形態4における熱交換器の外観を示す斜視図である。
図29に示すように、この熱交換器においては、プレートフィン積層体2のヘッダ領域Hでの膨張変形を防止する膨張変形抑制部として中空枠体27が用いられている。すなわち、この中空枠体27は図29に示すように構成されている。中空枠体27は、プレートフィン積層体2両側のエンドプレート3a、3bの少なくともヘッダ領域対応部分の外面に嵌め込まれてエンドプレート3a、3bの膨張変形を防止する。
本構成によれば、中空枠体27を少なくともヘッダ領域対応部分の外面に嵌め込むだけであるから、ボルト連結等の機械的結合部に比べ容易かつ短時間で装着でき、生産性を向上させることができる。
なお、本実施の形態においては、上述したように、中空枠体27が、膨張変形抑制部に該当する。
(実施の形態5)
実施の形態5は、先に示した各実施形態の熱交換器を用いて構成した冷凍システムである。
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30は空気調和機の冷凍サイクル図である。図31は同空気調和機の室内機の断面を示す概略図である。
図30、図31において、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、および、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、圧縮機53、四方弁54、室内熱交換器57、減圧器56、および、室外熱交換器55が冷媒回路で連結されて、ヒートポンプ式冷凍サイクルが形成されている。
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以下となるように混合して、2成分混合もしくは3成分混合とした冷媒を使用している。
空気調和機においては、冷房運転時には、四方弁54は、圧縮機53の吐出側と室外熱交換器55とを連通するように切り換えられる。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、冷媒は、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では冷媒が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においては、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。
暖房運転時には、四方弁54が圧縮機53の吐出側と室内機52とが連通するように切り換えられる。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る。そして、冷媒は、室外熱交換器55に送られて外気と熱交換して蒸発気化する。さらに、冷媒は、四方弁54を経由して圧縮機53へ戻される。
上記のように構成された冷凍システムは、室外熱交換器55或いは室内熱交換器57に上記各実施の形態で示した熱交換器が使用される。これにより、省エネ性の高い高性能な冷凍システムを実現できる。
(変形例)
上述した実施の形態は、本開示に関する熱交換器1が取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本開示は、実施の形態以外に、図32から図35を用いて以下に説明される変形例を取り得る。
本変形例に係る補強プレート59aには、流入出管が挿入されるテーパ状の配管穴65a、66aが配設されている。これにより、熱交換器1への接続配管の取り付け工程の作業性が大幅に向上する。すなわち、熱交換器1側面に補強プレート59aをセットし、接続配管を熱交換器1にロウ付け等の手段を用いて接合するときに、テーパ状に広がった配管穴65a、66aの開口からトーチの火を当てることができる。これにより、熱を効率よく熱交換器1へ伝えることができ、ロウ付け時間を大幅に短縮することができる。
さらに、配管穴65a、66aをテーパ状とすることにより、熱交換器1を蒸発器として使用する場合に発生する露が配管穴65a、66aから排水されやすくなる。その結果、露が保持されることによるアルミ材の腐食を確実に防止できる。なお、図32から図34に示される補強プレート59aは、エンドプレート60a全面を覆うように配設されているが、少なくともエンドプレート60aのヘッダ領域対応部分に、補強プレート59aが配設されていればよい。
また、本変形例では、補強プレート59bおよびエンドプレート60bの連通孔62、63にねじ穴が螺設され、締結手段61の端部にネジ部が設けられている。そして、補強プレート59bと締結手段61とが固定されている。これにより、熱交換器1の組み立て時の作業性が向上する。例えば、補強プレート59bに貫通穴のみを開けねじ切り加工を施さない場合においては、締結手段61に長尺のネジを用いた場合、熱交換器1の長手方向への膨張を抑制するにはネジの端部にナット等の固定部品を締め付ける必要がある。その結果、配管等が複雑に配置されている熱交換器1では、作業性が著しく低下する。補強プレート59bに直接ねじ切り加工を施した場合にはナット等の固定部品で締め付ける必要がなくなり、作業性が大幅に向上する。また、本変形例では、補強プレート59bと締結手段61が直接固定されるため、熱交換器1の長手方向に圧縮されるような力がかかった場合にも、その力を緩和することができる。なお、両側の補強プレート59a,59bおよび両側のエンドプレート60a,60bに設けられる連通孔をねじ孔とする場合に比べて、片側の補強プレート59bおよびエンドプレート60bに設けられる連通孔をねじ穴として締結部材と固定する方が、作業性の観点から好ましい。
また、本変形例の補強プレート59aの周縁部および補強プレート59bの周縁部には、それぞれ露受け部64a、露受け部64bが設けられている。これにより、補強プレート59aからはみ出た締結手段61の端部に付着した霧や、補強プレート59a、59bの表面に生じた露を所定の場所へ流すことができる。これにより、熱交換器1下部で露を受ける皿の容積をコンパクトにすることができる。
本発明は、プレートフィン積層体のヘッダ領域対応部分に膨張変形抑制部を設けることによって、ヘッダ領域部分での膨張変形を抑制し、小型且つ高効率の熱交換器及びそれを用いた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きい。
1 熱交換器
2 プレートフィン積層体
2a プレートフィン
3,3a,3b エンドプレート
4 流入管(入口ヘッダ)
5 流出管(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 連結部(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 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
59a 補強プレート
59b 補強プレート
60a エンドプレート
60b エンドプレート
61 連結手段
62 補強プレートの連通孔
63 エンドプレートの連通孔
64a,64b 露受け部
65a,65b 配管穴
66a,66b 配管穴

Claims (10)

  1. 第1流体が流れる流路をそれぞれ有する複数のプレートフィンが積層されたプレートフィン積層体と、前記プレートフィン積層体における積層方向両端にそれぞれ配置された第1エンドプレートおよび第2エンドプレートと、前記流路を流れる前記第1流体が通過する流入管および流出管から構成される流入出管と、を備え、前記プレートフィン積層体のプレートフィン積層間に第2流体が流れて、前記第1流体と前記第2流体との間で熱交換が行われる熱交換器であって、前記複数のプレートフィンそれぞれは、前記第1流体が流れる複数の第1流体流路を有する流路領域と、前記複数の第1流体流路それぞれと前記流入出管とを連通させるヘッダ流路を有するヘッダ領域と、を備え、前記第1流体流路は、前記複数のプレートフィンそれぞれに設けられた凹状溝から構成され、前記第1エンドプレートの第1ヘッダ領域対応部分および前記第2エンドプレートの第2ヘッダ領域対応部分には、前記第1ヘッダ領域対応部分および前記第2ヘッダ領域対応部分が膨張変形するのを抑制する膨張変形抑制部が設けられ、該膨張変形抑制部は、前記第1ヘッダ領域対応部分および前記第2ヘッダ領域対応部分を連結する連結部を備え、前記第1ヘッダ領域対応部分の外面には第1補強プレートが配設され、前記第2ヘッダ領域対応部分の外面には第2補強プレートが配設され、前記第1補強プレートおよび前記第2補強プレートが前記連結部で連結されて、前記第1エンドプレートおよび前記第2エンドプレート、ならびに、前記第1補強プレートおよび前記第2補強プレートにて、前記プレートフィン積層体が挟持され、前記第2補強プレートには、ねじ溝が螺設された連通孔が配設され、前記連結部の端部にネジ部が配設され、前記第2エンドプレートには、ねじ溝が螺設された連通孔が配設されている、熱交換器。
  2. 第1流体が流れる流路をそれぞれ有する複数のプレートフィンが積層されたプレートフィン積層体と、前記プレートフィン積層体における積層方向両端にそれぞれ配置された第1エンドプレートおよび第2エンドプレートと、前記流路を流れる前記第1流体が通過する流入管および流出管から構成される流入出管と、を備え、前記プレートフィン積層体のプレートフィン積層間に第2流体が流れて、前記第1流体と前記第2流体との間で熱交換が行われる熱交換器であって、前記複数のプレートフィンそれぞれは、前記第1流体が流れる複数の第1流体流路を有する流路領域と、前記複数の第1流体流路それぞれと前記流入出管とを連通させるヘッダ流路を有するヘッダ領域と、を備え、前記第1流体流路は、前記複数のプレートフィンそれぞれに設けられた凹状溝から構成され、前記第1エンドプレートの第1ヘッダ領域対応部分および前記第2エンドプレートの第2ヘッダ領域対応部分には、前記第1ヘッダ領域対応部分および前記第2ヘッダ領域対応部分が膨張変形するのを抑制する膨張変形抑制部が設けられ、該膨張変形抑制部は、前記第1ヘッダ領域対応部分および前記第2ヘッダ領域対応部分を連結する連結部を備え、前記第1ヘッダ領域対応部分の外面には第1補強プレートが配設され、前記第2ヘッダ領域対応部分の外面には第2補強プレートが配設され、前記第1補強プレートおよび前記第2補強プレートが前記連結部で連結されて、前記第1エンドプレートおよび前記第2エンドプレート、ならびに、前記第1補強プレートおよび前記第2補強プレートにて、前記プレートフィン積層体が挟持され、前記第1補強プレートの第1面には、前記第2エンドプレートに向かって延びる分流制御管が接続され、前記第1面に対向する前記第1補強プレートの第2面には、前記流入出管が接続され、前記第1補強プレートは、前記分流制御管及び前記流入出管との間の電位差が前記分流制御管と前記流入出管とを直付け接続した場合の電位差よりも小さくなる材料で形成されている、熱交換器。
  3. 前記複数の第1流体流路それぞれはU字状に構成され、前記流入管と連通する流体入口側のヘッダ流路及び前記流出管と連通する流体出口側のヘッダ流路が前記複数のプレートフィンそれぞれの一端部側に配設されている、請求項1から2のいずれか一項に記載の熱交換器。
  4. 前記第1補強プレートの第1面には、前記第2エンドプレートに向かって延びる分流制御管が接続され、前記第1面に対向する前記第1補強プレートの第2面には、前記流入出管が接続されている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の熱交換器。
  5. 前記複数のプレートフィン、前記第1エンドプレートおよび前記第2エンドプレート、ならびに、前記第1補強プレートおよび前記第2補強プレートには、貫通孔が設けられ、前記貫通孔に前記締結部が通されて前記第1補強プレートおよび前記第2補強プレートが連結されている、請求項2に記載の熱交換器。
  6. 前記膨張変形抑制部は中空枠体で構成され、前記中空枠体内に前記第1ヘッダ領域対応部分および前記第2ヘッダ領域対応部分の外面が嵌め込まれている、請求項1または2に記載の熱交換器。
  7. 前記第1補強プレートには、前記流入出管が挿入される配管穴が配設されている、請求項3から6のいずれか一項に記載の熱交換器。
  8. 前記配管穴は、テーパ状である、請求項7に記載の熱交換器。
  9. 前記第1補強プレートの周縁部および前記第2補強プレートの周縁部には、露受け部が配設されている、請求項7に記載の熱交換器。
  10. 請求項1から9のいずれか1項に記載の熱交換器を備えている、冷凍システム。
JP2018546290A 2016-10-21 2017-10-13 熱交換器およびそれを用いた冷凍システム Active JP6767637B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016206602 2016-10-21
JP2016206602 2016-10-21
PCT/JP2017/037129 WO2018074342A1 (ja) 2016-10-21 2017-10-13 熱交換器およびそれを用いた冷凍システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2018074342A1 JPWO2018074342A1 (ja) 2019-08-22
JP6767637B2 true JP6767637B2 (ja) 2020-10-14

Family

ID=62018497

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018546290A Active JP6767637B2 (ja) 2016-10-21 2017-10-13 熱交換器およびそれを用いた冷凍システム

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP6767637B2 (ja)
CN (1) CN109564071B (ja)
MY (1) MY195637A (ja)
WO (1) WO2018074342A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023101229A1 (ko) * 2021-11-30 2023-06-08 주식회사 유라테크 차량용 가열장치

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020118368A (ja) * 2019-01-24 2020-08-06 パナソニックIpマネジメント株式会社 空気調和機
JP2020176768A (ja) * 2019-04-18 2020-10-29 パナソニックIpマネジメント株式会社 熱交換器およびそれを用いた冷凍システム
JP7241290B2 (ja) * 2019-04-24 2023-03-17 パナソニックIpマネジメント株式会社 熱交換器
JP6906149B2 (ja) * 2019-05-17 2021-07-21 パナソニックIpマネジメント株式会社 プレートフィン積層型熱交換器およびそれを用いた冷凍システム
CN110849220B (zh) * 2019-11-28 2021-11-02 重庆交通大学 具有一次性储液管的安全型二氧化碳致裂器
JP2021188844A (ja) * 2020-06-02 2021-12-13 パナソニックIpマネジメント株式会社 熱交換器

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1526717A (fr) * 1967-06-13 1968-05-24 Daimler Benz Ag Corps creux utilisé en particulier comme échangeur de chaleur lors du refroidissement de moteurs
JPS5332379Y2 (ja) * 1974-05-02 1978-08-11
JPS5162442A (ja) * 1974-11-29 1976-05-31 Diesel Kiki Co Sekisogatareibaijohatsuki
IT1203212B (it) * 1978-12-27 1989-02-15 Piemontese Radiatori Scambiatore di calore particolarmente per il raffreddamento dell olio di lubrificazione di motori a combustione interna
JPS63154979U (ja) * 1987-03-30 1988-10-12
CA1313183C (en) * 1989-02-24 1993-01-26 Allan K. So Embossed plate heat exchanger
JP3165553B2 (ja) * 1993-04-30 2001-05-14 松下電器産業株式会社 積層式熱交換器
US5325915A (en) * 1993-07-14 1994-07-05 Earl's Supply Co. Modular cooler
JP2008122058A (ja) * 2006-10-17 2008-05-29 Alps Electric Co Ltd ラジエータ及び冷却システム
JP2008190775A (ja) * 2007-02-05 2008-08-21 Alps Electric Co Ltd ロウ付け流路板
US9004463B2 (en) * 2012-12-17 2015-04-14 Baltimore Aircoil Company, Inc. Cooling tower with indirect heat exchanger
CN105091630A (zh) * 2014-05-16 2015-11-25 松下知识产权经营株式会社 热交换器和热交换单元
JP3192719U (ja) * 2014-06-18 2014-08-28 有限会社和氣製作所 板状部材および熱交換器
CN204188033U (zh) * 2014-09-29 2015-03-04 杭州三花微通道换热器有限公司 一种换热器
US10113817B2 (en) * 2014-09-30 2018-10-30 Valeo Climate Control Corp. Heater core
JP6531325B2 (ja) * 2015-02-18 2019-06-19 有限会社和氣製作所 熱交換器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023101229A1 (ko) * 2021-11-30 2023-06-08 주식회사 유라테크 차량용 가열장치

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018074342A1 (ja) 2018-04-26
MY195637A (en) 2023-02-03
CN109564071A (zh) 2019-04-02
JPWO2018074342A1 (ja) 2019-08-22
CN109564071B (zh) 2020-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6767637B2 (ja) 熱交換器およびそれを用いた冷凍システム
JP6785409B2 (ja) 熱交換器およびそれを用いた冷凍システム
JP6767620B2 (ja) 熱交換器およびそれを用いた冷凍システム
CN109328291B (zh) 热交换器和使用它的制冷装置
CN109564070B (zh) 热交换器和使用它的制冷系统
JP6767621B2 (ja) 熱交換器およびそれを用いた冷凍システム
JP6785408B2 (ja) 熱交換器およびそれを用いた冷凍システム
CN109312993B (zh) 热交换器和使用它的制冷装置
JP2019100564A (ja) 熱交換器およびそれを用いた冷凍システム
JP6827186B2 (ja) プレートフィン積層型熱交換器およびそれを用いた冷凍システム
WO2020217631A1 (ja) プレートフィン積層型熱交換器およびそれを用いた冷凍システム
JP2020118369A (ja) プレートフィン積層型熱交換器およびそれを用いた冷凍システム
JP6913858B2 (ja) プレートフィン積層型熱交換器およびそれを用いた冷凍システム
JP2005127611A (ja) 熱交換器
JP2019100563A (ja) 熱交換器およびそれを用いた冷凍システム
EP4036507A1 (en) Plate-fin heat exchanger and refrigeration system using same
JP6827179B2 (ja) 熱交換器及びそれを用いた冷凍システム
EP4043823A1 (en) Heat exchanger, heat exchanger unit, refrigeration cycle apparatus, and heat exchange member manufacturing method
JP2020186834A (ja) 熱交換器およびこれを用いた空気調和機
JP2020173055A (ja) プレートフィン積層型熱交換器およびそれを用いた冷凍システム

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200130

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200616

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200702

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: 20200804

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200817

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6767637

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151