JP7270776B2 - Plate heat exchanger, heat pump device with plate heat exchanger and heat pump heating system with heat pump device - Google Patents
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Description
本開示は、インナーフィンを備えたプレート式熱交換器、プレート式熱交換器を備えたヒートポンプ装置、および、ヒートポンプ装置を備えたヒートポンプ式暖房システムに関する。 The present disclosure relates to a plate heat exchanger with inner fins, a heat pump device with the plate heat exchanger, and a heat pump heating system with the heat pump device.
従来、インナーフィンを備えた熱交換器として、特許文献1がある。特許文献1のインナーフィンは、排気通路内に配設されるとともに、排気の流通方向から見た断面形状が矩形波状となるように形成され、波状の側面部が波の連続する方向にオフセットされることで複数のセグメントが形成されたオフセット型のフィンである。フィンの波状の頂面部には、波状の内側に突出する三角形状の切り起こし部が形成されるとともに、切り起こし部は、1つのセグメントについて1つ形成され、排気の流通方向に対して傾斜するようにして形成されている。
Conventionally, there is
特許文献1では、一つのセグメントに三角形状の切り起こし部を設けており、この切り起こし部によって、排気の流れに渦を形成して伝熱性能を向上できるとしている。しかし、切り起こし部が排気の流通方向に対して傾斜するようにして形成されているため、流体の圧力損失が増大するという問題があった。
In
本開示は、このような点を鑑みなされたもので、圧力損失を低減しつつ伝熱性能を向上することが可能なプレート式熱交換器、プレート式熱交換器を備えたヒートポンプ装置、および、ヒートポンプ装置を備えたヒートポンプ式暖房システムを提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of such points, and includes a plate heat exchanger capable of improving heat transfer performance while reducing pressure loss, a heat pump device including the plate heat exchanger, and An object of the present invention is to provide a heat pump heating system equipped with a heat pump device.
本開示に係るプレート式熱交換器は、複数積層された伝熱プレート間のそれぞれの空間によって流路が形成され、流路にインナーフィンが配置されたプレート式熱交換器であって、流路における流体の流れ方向を第1方向、第1方向に直交する方向を第2方向、第1方向および第2方向に直交する方向であって伝熱プレートの積層方向を第3方向としたとき、インナーフィンは第3方向に延びる側面と、伝熱プレートに接合される接触面とを有し、接触面の第2方向の幅Wが、側面の第3方向の高さHよりも大きく構成されており、接触面に、第2方向の長さLが側面の第3方向の高さH以上の第1開口部が設けられており、第1開口部の第2方向の両端部に、側面に対して平行に突出する突出部が形成されているものである。 A plate-type heat exchanger according to the present disclosure is a plate-type heat exchanger in which a flow channel is formed by each space between a plurality of stacked heat transfer plates, and inner fins are arranged in the flow channel, A direction perpendicular to the first direction is a first direction, a direction perpendicular to the first direction is a second direction, and a direction perpendicular to the first and second directions is a third direction, The inner fin has a side surface extending in the third direction and a contact surface joined to the heat transfer plate, and the width W of the contact surface in the second direction is larger than the height H of the side surface in the third direction. The contact surface is provided with a first opening whose length L in the second direction is equal to or greater than the height H of the side surface in the third direction. A protruding portion protruding in parallel to the is formed .
本開示に係るプレート式熱交換器によれば、接触面の第2方向の幅Wが、側面の第3方向の高さHよりも大きいことで、側面の第3方向の高さHよりも小さくした場合に比べてインナーフィンにおける側面の密度が減り、圧力損失を減らすことができる。また、接触面に、第2方向の長さLが側面の第3方向の高さH以上の第1開口部が設けられていることで、第1開口部の内壁面の分だけ伝熱面積を増やすことができ、伝熱性能を向上することができる。 According to the plate heat exchanger according to the present disclosure, since the width W of the contact surface in the second direction is larger than the height H of the side surface in the third direction, The density of the side surfaces of the inner fins is reduced compared to when the inner fins are made smaller, and the pressure loss can be reduced. In addition, since the contact surface is provided with the first opening whose length L in the second direction is equal to or greater than the height H of the side surface in the third direction, the heat transfer area is equal to that of the inner wall surface of the first opening. can be increased, and the heat transfer performance can be improved.
以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本開示が限定されるものではない。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。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、これらの用語は本開示を限定するものではない。また以下では、プレート式熱交換器を正面視した状態において、「上」、「下」、「右」、「左」、「前」、「後」を使用する。 Embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. It should be noted that the present disclosure is not limited by the embodiments described below. Also, in the following drawings, the size relationship of each component may differ from the actual size. In addition, in the following description, terms representing directions (for example, "up", "down", "right", "left", "front", "back", etc.) are used as appropriate for ease of understanding. For the purpose of description, these terms are not intended to limit this disclosure. In the following description, "top", "bottom", "right", "left", "front", and "rear" are used when the plate heat exchanger is viewed from the front.
実施の形態1.
図1は、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、実施の形態1に係るプレート式熱交換器100の第1伝熱プレートの正面図である。図3は、実施の形態1に係るプレート式熱交換器100の第2伝熱プレートの正面図である。図4は、実施の形態1に係るプレート式熱交換器100の伝熱セット200を2つ積層した積層部分のフィン部を図2のA-Aの位置で切断した断面図である。図5は、実施の形態1に係るプレート式熱交換器100の伝熱セット200を2つ積層した積層部分のヘッダ部を図2のB-Bの位置で切断した断面図である。図6は、実施の形態1に係るプレート式熱交換器100の伝熱セット200を2つ積層した積層部分のヘッダ部を図2のC-Cの位置で切断した断面図である。図7は、実施の形態1に係るプレート式熱交換器100のインナーフィン4の一部の斜視図である。図8は、実施の形態1に係るプレート式熱交換器100のインナーフィン4の一部の正面図である。図9は、図8のA-A断面図である。図10は、実施の形態1に係るプレート式熱交換器100のインナーフィン4のスリット部の正面形状図である。
FIG. 1 is an exploded perspective view of a
本実施の形態1のプレート式熱交換器100は、図1に示すように、第1伝熱プレート1と第2伝熱プレート2とが交互に積層された構成を有し、隣接する伝熱プレート間の空間によって流路が形成されている。積層方向に並ぶ流路は、第1流体が流れる第1流路6と、第2流体が流れる第2流路7との交互になっている。そして、第1流路6にはインナーフィン4が配置され、第2流路7にはインナーフィン5が配置されている。このように、手前から順に、インナーフィン4、第1伝熱プレート1、インナーフィン5および第2伝熱プレート2が積層されて伝熱セット200が構成されている。第1伝熱プレート1、第2伝熱プレート2、インナーフィン4およびインナーフィン5はそれぞれ長板状に構成されている。
As shown in FIG. 1, the
プレート式熱交換器100は、伝熱セット200が複数積層されて構成されており、第1流路6を流れる第1流体と第2流路7を流れる第2流体との間で熱交換を行う。積層された伝熱セット200同士の接触部分は、ロウ等により接合され、プレート式熱交換器100は、全体として直方体状に構成されている。
The
第1流体は、例えば水またはブライン液などである。第1流体は、液体状態のまま通過して、顕熱で熱を運ぶ。第2流体は、例えば冷媒のR410A、R32、R290、HFOmixまたはCO2などである。第2流体は、流路内で、蒸発または凝縮することによって、気液などの相変化の潜熱を第1流体に伝える。図1において点線矢印が第1流体、実線矢印が第2流体を示している。また、図1において流体の流れ方式は、第1流体と第2流体とが互いに逆方向に流れる向流形を示しているが、本実施の形態1は、この流れ方式に限定するものではない。流体の流れ方式は、第1流体と第2流体とが同一方向に流れる並流形としてもよい。The first fluid is, for example, water or brine. The first fluid is passed through in a liquid state and carries heat with sensible heat. The second fluid is, for example, a refrigerant R410A, R32, R290, HFOmix or CO2 . The second fluid transfers the latent heat of phase change, such as gas-liquid, to the first fluid by evaporating or condensing in the flow path. In FIG. 1, dotted line arrows indicate the first fluid, and solid line arrows indicate the second fluid. In FIG. 1, the fluid flow system is a countercurrent flow system in which the first fluid and the second fluid flow in opposite directions, but the first embodiment is not limited to this flow system. . The fluid flow system may be a parallel flow system in which the first fluid and the second fluid flow in the same direction.
第1流体側の運転圧力は、第1流体を流すポンプの圧力であり、常々に低圧で運転されている。また、第2流体側の運転圧力は、第2流体の飽和圧力であり、常々に高圧で運転されている。 The operating pressure on the first fluid side is the pressure of the pump that flows the first fluid, and is always operated at a low pressure. Further, the operating pressure on the second fluid side is the saturation pressure of the second fluid, and is always operated at a high pressure.
また、伝熱セット200の積層方向の最外面には、第1補強用サイドプレート3および第2補強用サイドプレート12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1補強用サイドプレート3であり、最後面に積層されている板が第2補強用サイドプレート12である。
A first reinforcing
また、第1補強用サイドプレート3および第2補強用サイドプレート12は、図1に示すように長板状に構成されており、四隅の角がR状に形成されている。第1補強用サイドプレート3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1補強用サイドプレート3の左下には第1流体が流入する第1流入管9が設けられ、第1補強用サイドプレート3の左上には第1流体が流出する第1流出管10が設けられている。また、第1補強用サイドプレート3の右上には第2流体が流入する第2流入管11が設けられ、第1補強用サイドプレート3の右下には第2流体が流出する第2流出管8が設けられている。
Also, the first reinforcing
なお、図1では、サイドプレートの肉厚が全面的に均一である構成を示しているが、均一の構成に限定するものではない。例えば、流入管および流出管付近のサイドプレートの肉厚は、それ以外の部分の肉厚より厚くする等としてもよい。また、図1では、流入管および流出管が同一寸法を示しているが、これに限定されず、同一寸法でなくてもよい。 Although FIG. 1 shows a configuration in which the thickness of the side plate is uniform over the entire surface, it is not limited to a uniform configuration. For example, the thickness of the side plate near the inflow pipe and the outflow pipe may be made thicker than the thickness of the other portions. In addition, although the inflow pipe and the outflow pipe have the same size in FIG. 1, the size is not limited to this and may not be the same.
第1伝熱プレート1および第2伝熱プレート2には、第1流入管9、第1流出管10、第2流入管11および第2流出管8のそれぞれに対向して孔が形成されている。具体的には、第1伝熱プレート1には、図2に示すように左下に第1流体が流入する第1流入孔13が設けられ、左上に第1流体が流出する第1流出孔14が設けられる。第1伝熱プレート1の右上には第2流体が流入する第2流入孔15が設けられ、右下には第2流体が流出する第2流出孔16が設けられる。そして、第1伝熱プレート1において、第2流入孔15および第2流出孔16の周囲には円筒状の周壁Wが設けられており、第2流入孔15および第2流出孔16が第1流路6に連通しない構成となっている。これにより、第2流入孔15および第2流出孔16から第1流路6への第2流体の流入が阻止される。
Holes are formed in the first
また、第2伝熱プレート2には、図3に示すように左下には第1流体が流入する第1流入孔17が設けられ、左上には第1流体が流出する第1流出孔18が設けられる。第2伝熱プレート2の右上には第2流体が流入する第2流入孔19が設けられ、右下には第2流体が流出する第2流出孔20が設けられる。そして、第2伝熱プレート2において、第1流入孔17および第1流出孔18の周囲には円筒状の周壁Wが設けられており、第1流入孔17および第1流出孔18が第2流路7に連通しない構成となっている。これにより、第1流入孔17および第1流出孔18から第2流路7への第1流体の流入が阻止される。
In addition, as shown in FIG. 3, the second
なお、以下において、第1伝熱プレート1および第2伝熱プレート2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1補強用サイドプレート3および第2補強用サイドプレート12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。また、第1流路6と第2流路7とを区別する必要がないときは、総称して「流路」という。
In the following, when there is no need to distinguish between the first
また、以下では、流体の流れ方向、つまり図1の上下方向を第1方向という。第1方向に直交する方向、つまり図1の左右方向を第2方向という。第1方向および第2方向に直交する方向であって、伝熱プレートの積層方向を第3方向という。 Moreover, below, the flow direction of the fluid, ie, the up-down direction of FIG. 1, is called 1st direction. A direction perpendicular to the first direction, that is, the left-right direction in FIG. 1 is referred to as a second direction. A direction orthogonal to the first direction and the second direction and a direction in which the heat transfer plates are stacked is referred to as a third direction.
伝熱プレートは、図4に示すように平坦部22と平坦部22の第2方向の両端から外方に延びる外壁部23とを有しており、第3方向に隣接する伝熱プレートの外壁部23同士は接触している。そして、隣接する平坦部22同士の間のそれぞれには空間が形成され、この空間が第1流路6または第2流路7となっている。なお、図4において2つの伝熱セット200の間が第1流路6であり、第1伝熱プレート1と第2伝熱プレート2との間が第2流路7である。また、図3に示すように、伝熱プレートにおいて第1方向の両端部にはヘッダ部21が設けられている。
As shown in FIG. 4, the heat transfer plate has
伝熱プレートは、ステンレス鋼、炭素鋼、アルミ、銅およびそれら合金などの材質が用いられるが、以下では、ステンレス鋼を用いる場合で説明する。 Materials such as stainless steel, carbon steel, aluminum, copper, and alloys thereof are used for the heat transfer plate, and the case where stainless steel is used will be described below.
インナーフィン4は、第1流路6の流路高さl1(図4参照)と同じ高さH(図9参照)を有し、第1伝熱プレート1の平坦部22および第2伝熱プレート2の平坦部22に接触している。接触部分は、ロウ等により接合してもよいし、接合しなくてもよいが、以下では、接合するものとして説明する。また、インナーフィン5は、第2流路7の流路高さl2(図4参照)と同じ高さを有し、第1伝熱プレート1の平坦部22および第2伝熱プレート2の平坦部22に接触している。なお、ここでは、インナーフィン4の高さHをインナーフィン5の高さよりも高くしているが、それらの高さは同じであってもよいし、逆の関係としてもよい。The
インナーフィン4は、図4、図7および図9に示すように、第3方向にのびる側面24と、伝熱プレートに接触する接触面25とを有する。さらに詳しくは、インナーフィン4はオフセットフィンで構成されている。すなわち、インナーフィン4は、側面24と接触面25とが第2方向に交互に連結されて波形に形成された波形部が、半波ずつずれて第1方向に複数並んで交互に形成された構成を有する。図7~図9に示すように、接触面25は、正面視で四角形状に構成されており、第2方向の幅W(図9参照)は、側面24の第3方向の高さHより大きく構成されている。これにより、接触面25の第2方向の幅Wを、側面24の第3方向の高さHより小さくした構成に比べて、側面24の密度が少ない構成となる。これにより、流体の圧力損失を減らすことができる。また、側面24の高さHが第2方向の幅Wよりも低いことから、幅Wよりも高い場合に比べて耐圧性能を高めることができる。なお、ここでは接触面25が正面視で四角形状に構成されているとしたが、この形状に限られない。接触面25が四角形以外の形状の場合、接触面25における第2方向の最大幅が側面24の第3方向の高さHより大きく構成する。
As shown in FIGS. 4, 7 and 9, the
図9に示すように、接触面25には、第2方向の長さLが側面24の高さH以上の第1開口部26が設けられている。第1開口部26は、図8に示すように第2方向の長さLが第1方向の長さDよりも大きく形成されている。ここでは、接触面25が第2方向に長い四角形状に構成されているため、接触面25の形状に合わせて第1開口部26もまた第2方向に長い四角形状、言い換えればスリット状に構成されている。しかし、第1開口部26は、第1方向と第2方向とが同じ長さでもよい。また、第1開口部26の形状は、四角形に限定するものではなく、図10に示した、円形、三角形、多角形、D型形、矢印形等のいずれか一つの形状で、または複数の形状を組み合わせて設けられてもよい。図10には多角形の例として五角形の例を示し、矢印形として平矢印形と凹矢印形の例を示している。
As shown in FIG. 9 , the
また、図7には、全ての接触面25が、高さHよりも大きい幅Wを有する構成を示したが、インナーフィン4は、高さHよりも小さい幅Wを有する接触面25を含んでいてもよい。この場合、第1開口部26は、高さHよりも大きい幅Wを有する接触面25部分に形成される。つまり、インナーフィン4は、第2方向の幅Wが、側面24の積層方向の高さHよりも大きい接触面を有し、その接触面に第1開口部26が形成された構成を有する。
Also, although FIG. 7 shows a configuration in which all the contact surfaces 25 have a width W larger than the height H, the
接触面25の幅Wは、側面24の高さHの2倍~5倍の範囲に設定されている。また、接触面25の幅Wは、接触面25と伝熱プレートの平坦部22との接合強度を保つため、H≦W-L≦3Hを満たすことが望ましい。この関係を満たすように接触面25の幅Wを設定し、接触面25の第2方向の中央部に第1開口部26を設けた場合、第1開口部26の第2方向の両側に、幅が0.5~1.5Hの接合面を形成できる。このため、接触面25と伝熱プレートの平坦部22との接合強度が保たれるとともに、インナーフィン4と伝熱プレートとの熱交換も十分に行える。
The width W of 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インナーフィン4の第1開口部26の作用について説明する。
外部から第1流体の第1流入管9へ流入した第1流体は、第1流体の第1流入孔13を介して第1流路6へ流入する。第1流路6に流入した第1流体は、第1伝熱プレート1の第2方向両端部の外壁部23に向けて徐々に広がりながら、図2に示すように上方に向けてインナーフィン4を通過して流れ、第1流体の第1流出孔14を介して第1流体の第1流出管10から流出する。Next, the flow of fluid in the
The first fluid that has flowed into the
また、第2流路7には第2流体が流れており、第2流体の熱は、第1伝熱プレート1または第2伝熱プレート2に伝達され、結果として第1流体と第2流体との熱交換が行われる。
Further, a second fluid flows through the
ここで、インナーフィンにおいて、流体の流れ方向に対して傾斜して三角形状の切り起こし部を設けた従来構造は、いわばインナーフィンの接触面に三角形状の切り起こし部と三角形状の開口部とが形成された構成である。これに対し、本実施の形態1のインナーフィンは、従来構造の切り起こし部に相当する部分が無く、第1開口部26のみを設けた構成に相当する。したがって、本実施の形態1のインナーフィンでは、第1流路6に流れる第1流体が、切り起こし部に衝突することを回避できて第1流体の流れ方向における圧力損失を低減できる。
Here, in the conventional structure in which the inner fin is provided with a triangular cut-and-raised portion inclined with respect to the flow direction of the fluid, the contact surface of the inner fin has a triangular cut-and-raised portion and a triangular opening. is formed. On the other hand, the inner fin of the first embodiment does not have a portion corresponding to the cut-and-raised portion of the conventional structure, and corresponds to a structure in which only the
また、接触面25の第1開口部26では、第1流体がインナーフィン4を介さず、直接第1伝熱プレート1または第2伝熱プレート2に接触する。このため、熱交換性能も高められる。また、本実施の形態1では、接触面25の幅Wを、側面24の高さHより大きくしたことで、側面24の高さHよりも小さい構成に比べて接触面25の面積拡大を図ることができるため、接触面25に設ける第1開口部26も大きく確保することができる。第1開口部26の内壁面は伝熱面となるため、第1開口部26を大きく確保することで伝熱面積を増やすことができ、伝熱性能が向上して熱交換性能を高めることができる。
Also, at the
ここで、接触面25の幅Wを増大した場合と、接触面25に開口部を設けた場合とにおける、圧力損失比および伝熱性能比の変化を算出した結果を次の図11に示す。
FIG. 11 shows the results of calculating changes in the pressure loss ratio and the heat transfer performance ratio when the width W of the
図11は、実施の形態1のプレート式熱交換器100のインナーフィンの圧力損失比および伝熱性能比の算出結果を示す図である。図11において、圧力損失比[%]を棒グラフで示し、伝熱性能比[%]を線グラフで示している。図11において、「ベース」は、インナーフィン4の接触面25の幅Wを、ある幅に設定した場合である。「フィン幅中」は、「ベース」の幅Wを100%として幅Wを133%に増大した場合である。「フィン幅大」は、「ベース」の幅Wを100%として幅Wを189%に増大した場合である。「フィン幅大(開口部あり)」は、接触面25の幅Wを「フィン幅大」とし、その接触面25に第1開口部26を設けた場合である。
FIG. 11 is a diagram showing calculation results of the pressure loss ratio and the heat transfer performance ratio of the inner fins of the
図11より、接触面25の幅Wを増大することで、圧力損失比が低減することがわかる。また、図11では分かり難いが、「フィン幅大(開口部あり)」は、第1開口部26を設けていない「フィン幅大」と比較して圧力損失比がほぼ同等、または少し改善している。また、伝熱性能比についても、「フィン幅大(開口部あり)」は、第1開口部26を設けていない「フィン幅大」と比較して向上している。つまり、図11より、インナーフィン4の接触面25の幅Wを増大し、その増大した接触面に第1開口部26を設けることで、圧力損失比を低減しつつ、伝熱性能比を向上できることがわかる。
It can be seen from FIG. 11 that increasing the width W of the
なお、インナーフィン4には、ここではオフセットフィンを用いた構成を示したが、インナーフィン4は、オフセットフィンに限定するものではない。インナーフィン4は、平板フィン型、波状フィン型、ルーバ型、およびコルゲートフィン型のいずれか一つ、または複数を組み合わせてもよい。いずれの型にしても、本実施の形態1のインナーフィンは、側面24の高さHよりも大きい幅Wを有する接触面25に、第2方向の長さLが側面24の高さH以上の第1開口部26が形成された構成であればよい。
Although the configuration using the offset fins is shown here as the
また、ここでは、インナーフィン4について説明したが、インナーフィン5を上記の構成としてもよい。また、インナーフィン4およびインナーフィン5の両方を上記の構成としてもよい。インナーフィン4およびインナーフィン5の両方を上記の構成とした場合、第1流路6および第2流路7の両方の伝熱性をより向上でき、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。
Further, although the
以上説明したように、本実施の形態1は、複数積層された伝熱プレート間のそれぞれの空間によって流路が形成され、流路にインナーフィンが配置されたプレート式熱交換器であって、流路における流体の流れ方向を第1方向、第1方向に直交する方向を第2方向、第1方向および第2方向に直交する方向であって伝熱プレートの積層方向を第3方向としたとき、インナーフィンは第3方向に延びる側面と、伝熱プレートに接合される接触面25とを有し、接触面25の2方向の幅Wが、側面の第3方向の高さHよりも大きく構成されており、接触面25に、第2方向の長さLが側面の第3方向の高さH以上の第1開口部が設けられている。
As described above,
このように、接触面25の2方向の幅Wを、側面の第3方向の高さHよりも大きく構成するとともに、接触面25に、第2方向の長さLが側面の第3方向の高さH以上の第1開口部を設けたことで、圧力損失を減らしつつ伝熱性能を向上することができる。また、本実施の形態1は、既存の構成部品の構造変更を行ったものであり、附加部品の追加が不要であるため、コストを増大させることなく、第1流体または第2流体の伝熱性能を改善してプレート式熱交換器100の高性能化を実現することができる。
In this way, the width W of the
本実施の形態1は、第1開口部26は接触面25の第2方向の中心部に設けられているそして、接触面25の幅Wは、側面の高さHの2倍~5倍の範囲であり、第1開口部26の第2方向の長さLを用いて、H≦W-L≦3Hを満たす。
In the first embodiment, the
これにより、第1開口部26の第2方向の両側に、幅が0.5~1.5Hの接合面を形成できる。このため、接触面25と伝熱プレートとの接合強度が保たれるとともに、インナーフィン4と接触面において伝熱プレートとの熱交換も十分に行える。
Thereby, joint surfaces having a width of 0.5 to 1.5H can be formed on both sides of the
実施の形態2.
以下、本実施の形態2について説明するが、実施の形態1と重複するものについては説明を省略し、実施の形態1と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
The second embodiment will be described below, but the description of the parts that overlap with the first embodiment will be omitted, and the same reference numerals will be given to the parts that are the same as or correspond to those of the first embodiment.
図12は、実施の形態2に係るプレート式熱交換器100のインナーフィン4の一部の斜視図である。図13は、実施の形態2に係るプレート式熱交換器100のインナーフィン4の一部の正面図である。図14は、図13のA-A断面図である。図15は、実施の形態2に係るプレート式熱交換器100の第1伝熱プレート1と第2伝熱プレート2との間にインナーフィン4を接合した構成部分の一部の断面図である。
FIG. 12 is a perspective view of part of the
本実施の形態2に係るプレート式熱交換器100のインナーフィン4は、第1開口部26の第2方向の両端に、第3方向に延びる突出部27aおよび突出部27bが形成された構成を有する。突出部27aおよび突出部27bはインナーフィン4の側面24と平行である。突出部27aおよび突出部27bの形成方法は任意であるが、例えば接触面25からの切り起こしによって形成される。
The
このようにインナーフィン4に突出部27aおよび突出部27bを設けたことで、伝熱面積を増やすことができるため、伝熱性能を向上できる。また、突出部27aおよび突出部27bのそれぞれは、インナーフィン4の側面24と平行に形成されているため、第1流体の圧力損失の増加を抑制することもできる。
By providing the
図14および図15に示すように、突出部27aの高さをH1、突出部27bの高さH2としたとき、H1=H2である。また、インナーフィン4の厚さをTとしたとき、H1+T=H2+T=Hとなっており、突出部27aおよび突出部27aのそれぞれの先端部28は第1伝熱プレート1または第2伝熱プレート2と接触している。このように、突出部27aおよび突出部27aのそれぞれの先端部28が第1伝熱プレート1または第2伝熱プレート2に接触していることで、接触していない場合に比べてインナーフィン4と伝熱プレート間の熱抵抗を低減することができる。なお、突出部27aおよび突出部27aのそれぞれの先端部28と伝熱プレートとの接触部分は、接合されていてもよいし、接合されていなくてもよい。As shown in FIGS. 14 and 15, when the height of the projecting
図16は、実施の形態2に係るプレート式熱交換器100のインナーフィンの圧力損失比および伝熱性能比の算出結果を示す図である。図16において、圧力損失比[%]を棒グラフで示し、伝熱性能比[%]を折線グラフで示している。
図16の「ベース」は図11の「ベース」と同じであり、図16の「フィン幅大(第1開口部あり)」は、図11の「フィン幅大(第1開口部あり)」と同様である。図16の「フィン幅大(第1開口部あり)」、「フィン幅大(突出部数中)」、「フィン幅大(突出部数大)」はいずれも、接触面25の幅Wが「フィン幅大」つまり「ベース」の189%で一定である。そして、突出部数中とは、インナーフィン4の全ての第1開口部26のうちの半数程度に突出部27aおよび突出部27bを設けた構成である。突出部数大とは、インナーフィン4の全ての第1開口部26に突出部27aおよび突出部27bを設けた構成である。FIG. 16 is a diagram showing calculation results of the pressure loss ratio and the heat transfer performance ratio of the inner fins of the
The “base” in FIG. 16 is the same as the “base” in FIG. 11, and “large fin width (with first opening)” in FIG. 16 is “large fin width (with first opening)” in FIG. is similar to 16, "large fin width (with first opening)", "large fin width (medium number of protrusions)", and "large fin width (large number of It is constant at 189% of the "wide" or "base". The medium number of protrusions means a configuration in which the
図16より、突出部27aおよび突出部27bの数を増やすと、圧力損失比は増加するものの、伝熱性能比を大幅に改善できることがわかる。また、「ベース」と「フィン幅大(突出部数大)」とを比較すると、「フィン幅大(突出部数大)」は圧力損失比を約80%に低減できるとともに、伝熱性能比を約25%改善できることがわかる。
It can be seen from FIG. 16 that the heat transfer performance ratio can be greatly improved by increasing the number of
なお、ここでは、インナーフィン4に突出部27aおよび突出部27bを設けた構造について説明したが、インナーフィン5に設けてもよいし、インナーフィン4とインナーフィン5の両方に設けた構成としてもよい。
Although the structure in which the
本実施の形態2によれば、実施の形態1と同様に接触面25の第2方向の幅Wの増大による流体の圧力損失の低減を図ることができる。実施の形態2ではさらに、第1開口部26の第2方向の両端に、側面24に対して平行に延びる突出部27aおよび突出部27bを設けた構成としたことで、伝熱性能の向上を図ることができる。また、突出部27aおよび突出部27bのそれぞれの先端部28が第1伝熱プレート1または第2伝熱プレート2と接合されていることで、インナーフィンと伝熱プレート間の熱抵抗を低減することができる。
According to the second embodiment, similarly to the first embodiment, the pressure loss of the fluid can be reduced by increasing the width W of the
実施の形態3.
以下、本実施の形態3について説明するが、実施の形態1~実施の形態2と重複するものについては説明を省略し、同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
The third embodiment will be described below, but the description of the parts that overlap with the first and second embodiments will be omitted, and the same or corresponding parts will be given the same reference numerals.
図17は、実施の形態3に係るプレート式熱交換器100の第1伝熱プレート1と第2伝熱プレート2との間にインナーフィン4を接合した構成部分の一部の断面図である。図18は、図17のA-A断面図である。図19は、図17のB-B断面図である。
FIG. 17 is a cross-sectional view of a portion of the
上記実施の形態2では、突出部27aと突出部27bの高さが同じであったが、本実施の形態3は、突出部27aの高さH1と突出部27bの高さH2とが異なる。この例では、突出部27aの高さH1が突出部27bの高さH2より短いが、逆でもよい。このように突出部の高さを異ならせた構造により、流路内の偏流を改善できる。In the second embodiment, the heights of the
また、図17および図18に示すように突出部27bの先端部28は第1伝熱プレート1および第2伝熱プレート2に接触しているため、接触していない場合に比べてインナーフィン4と第1伝熱プレート1の熱抵抗を低減することができる。
Also, as shown in FIGS. 17 and 18, the
一方、図19に示すように、突出部27aの先端部28は第1伝熱プレート1および第2伝熱プレート2に接触していない。したがって、接触している場合に比べて熱抵抗は増大する。しかし、以下に説明するように伝熱面積が増加することで伝熱性能を向上できる。つまり、突出部27aの先端部28がその先端部28に対向する伝熱プレートと接触していないことで、先端部28と伝熱プレートとの間に隙間が形成され、その隙間に第1流体が通過する。したがって、第1流体とインナーフィン4との伝熱面積と、第1流体と伝熱プレートとの伝熱面積とが、突出部27aの先端部28の面積分、増加する。このように伝熱面積が増加することで、伝熱性能を向上できる。
On the other hand, as shown in FIG. 19, the
図20は、比較例としてインナーフィンに突出部を設けない場合の流体の流れ分布図である。図21は、実施の形態3に係るプレート式熱交換器100における流体の流れ分布図である。
FIG. 20 is a flow distribution diagram of fluid when the inner fins are not provided with protrusions as a comparative example. FIG. 21 is a flow distribution diagram of fluid in the
図20および図21において、濃い部分は流速の速い部分を示しており、薄い部分が流速の遅い部分を示している。図20と図21とを比較して明らかなように、突出部27aおよび突出部27bを設けた図21の方が図20に比べて流速分布のばらつきが低減し、偏流が改善されていることがわかる。
In FIG. 20 and FIG. 21, the dark portions indicate the portions where the flow velocity is fast, and the light portions indicate the portions where the flow velocity is slow. As is clear from a comparison of FIGS. 20 and 21, FIG. 21, in which the
本実施の形態3によれば、実施の形態1~実施の形態2と同様の効果を得ることができる。また、本実施の形態3では、実施の形態2と同様に第1開口部26の第2方向の両端に、第3方向に延びる突出部27aおよび突出部27bを設けた構成としたことで、伝熱性能の向上を図ることができる。本実施の形態3ではさらに、突出部27aと突出部27bとで高さを異ならせたことにより、偏流を改善できる。
According to the third embodiment, effects similar to those of the first and second embodiments can be obtained. Further, in the third embodiment, as in the second embodiment, the
また、本実施の形態3では、突出部27bの先端部28を先端部28に対向する伝熱プレートに接触する構成としたことで、インナーフィン4と伝熱プレート間の熱抵抗を低減することができる。また、本実施の形態3では、突出部27aの先端部28を先端部28に対向する伝熱プレートに接触しない構成としたことで、伝熱面積の増加を図ることができ、伝熱性能を向上できる。以上より、プレート式熱交換器100の熱交換性能を向上できる。
Further, in the third embodiment, the
なお、ここでは、インナーフィン4について説明したが、インナーフィン5を上記構成としてもよいし、インナーフィン4とインナーフィン5の両方を上記構成としてもよい。
Although the
実施の形態4.
以下、本実施の形態4について説明するが、実施の形態1~実施の形態3と重複するものについては説明を省略し、同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
The fourth embodiment will be described below, but the description of the parts that overlap with the first to third embodiments will be omitted, and the same or corresponding parts will be given the same reference numerals.
図22は、実施の形態4に係るプレート式熱交換器100の第1伝熱プレート1と第2伝熱プレート2との間にインナーフィン4を接合した構成部分の一部の断面図である。図23は、図22のA-A断面図である。図24は、図22のB-B断面図である。
FIG. 22 is a cross-sectional view of a portion of the
上記実施の形態2では、突出部27aと突出部27bの高さが同じであったが、本実施の形態4は、突出部27aの高さH1と突出部27bの高さH2とが異なる。そして、本実施の形態4では、両方の突出部の先端部28が伝熱プレートに接触していない構成である。In the second embodiment, the heights of the
本実施の形態4によれば、実施の形態1~実施の形態2と同様の効果を得ることができる。また、本実施の形態4では、実施の形態2と同様に第1開口部26の第2方向の両端に、第3方向に延びる突出部27aおよび突出部27bを設けた構成としたことで、伝熱性能の向上を図ることができる。本実施の形態4ではさらに、突出部27aと突出部27bとで高さを異ならせたことにより、偏流を改善できる。
According to the fourth embodiment, effects similar to those of the first and second embodiments can be obtained. Further, in the fourth embodiment, as in the second embodiment, the
また、実施の形態4ではさらに、突出部27aおよび突出部27bの両方の先端部28が伝熱プレートに接触していない構成とした。これにより、第1流体とインナーフィン4との伝熱面積と、第1流体と伝熱プレートとの伝熱面積とのそれぞれが、突出部27aおよび突出部27bの両方の先端部28の面積分、増加する。このように伝熱面積が増加することで、伝熱性能を向上できる。以上より、プレート式熱交換器100の熱交換性能を向上できる。
Further, in the fourth embodiment, the
なお、ここでは、インナーフィン4について説明したが、インナーフィン5を上記構成としてもよいし、インナーフィン4とインナーフィン5の両方を上記構成としてもよい。
Although the
実施の形態5.
以下、本実施の形態5について説明するが、実施の形態1~実施の形態4と重複するものについては説明を省略し、同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
The fifth embodiment will be described below, but descriptions of the same parts as in the first to fourth embodiments will be omitted, and the same or corresponding parts will be given the same reference numerals.
図25は、実施の形態5に係るパターン1のプレート式熱交換器100の第1伝熱プレート1と第2伝熱プレート2との間にインナーフィン4を接合した構成部分の一部の断面図である。図26は、実施の形態5に係るパターン2のプレート式熱交換器100の第1伝熱プレート1と第2伝熱プレート2との間にインナーフィン4を接合した構成部分の一部の断面図である。
FIG. 25 is a cross section of a portion of the component where the
実施の形態5は、上記実施の形態1~実施の形態4のインナーフィンをダブルウォール式熱交換器に適用した形態に相当する。ここでは、図22~図24に示した実施の形態4のインナーフィンをダブルウォールプレート熱交換器に適用した形態について説明する。
実施の形態5では、複数の伝熱プレートの少なくとも一部が2枚のプレートを部分接合したダブルプレートで構成されている。ここでは、第1伝熱プレート1および第2伝熱プレート2の一方または両方は、2枚のプレートを部分接合した構成を有する。具体的には、図25には、第1伝熱プレート1のみを2枚のプレートを部分接合した構成を示している。図25において第1伝熱プレート1は、プレート1aとプレート1bとを部分接合した構成を有する。また、図26には、第1伝熱プレート1および第2伝熱プレート2の両方を2枚のプレートを部分接合した構成を示している。図26において、第1伝熱プレート1はプレート1aとプレート1bとを部分接合した構成を有し、第2伝熱プレート2はプレート2aとプレート2bとを部分接合した構成を有する。なお、図25および図26においてプレート間の黒塗り部分29は接合部分である。2枚のプレートの間には微流路が形成され、この微流路は外部に連通するように構成されている。
In
このように構成したことにより、伝熱プレートに欠陥が発生した場合、たとえば図25のプレート1aに欠陥が発生した場合、その欠陥箇所に面した第1流路6を流れる第1流体は、その欠陥箇所から2枚のプレート1aおよび1b間の微流路内に流入し、第2流体が流れる第2流路7には流入しない。このため、第1流体と第2流体とが混合することを回避できる。したがって、実施の形態5のダブルウォールプレート熱交換器は、2種の流体の混合を避けたい利用形態、例えば流体として可燃性冷媒を用いる形態に有効である。なお、微流路内に流入した第1流体は微流路を介して外部に漏れ出る。これにより、伝熱プレートに欠陥が発生したことを外部に報知できる。
With this configuration, when a defect occurs in the heat transfer plate, for example, when a defect occurs in the plate 1a of FIG. From the defect point, it flows into the fine flow channel between the two
本実施の形態5によれば、実施の形態1~実施の形態4と同様の効果が得られるとともに、伝熱プレートを、2枚のプレートを部分接合した構成としたことで、2種流体の混合を防止できる。 According to the fifth embodiment, the same effects as those of the first to fourth embodiments can be obtained. Mixing can be prevented.
実施の形態6.
以下、本実施の形態6について説明するが、実施の形態1~実施の形態5と重複するものについては説明を省略し、同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
The sixth embodiment will be described below, but the description of the parts that overlap with the first to fifth embodiments will be omitted, and the same or corresponding parts will be given the same reference numerals.
図27は、実施の形態6に係るプレート式熱交換器100の第1伝熱プレート1と第2伝熱プレート2との間にインナーフィン4を接合した構成部分の一部の断面図である。図28は、実施の形態6に係るプレート式熱交換器100のインナーフィン4の一部の斜視図である。図29は、実施の形態6に係るプレート式熱交換器100のインナーフィン4の正面図である。図30は、図29のA-A断面図である。図31は、図29のB-B断面図である。
FIG. 27 is a cross-sectional view of a portion of the
実施の形態6のプレート式熱交換器100は、流体として水を用い、その水がプレート式熱交換器100内で凍結した場合に伝熱プレートが破損しても、第1流体と第2流体とが混合しない構成としたものである。
The
第1伝熱プレート1は、プレート1aとプレート1bとを部分接合したダブルプレートとなっている。
The first
実施の形態6のインナーフィン4は、図28および図29に示すようにオフセットフィンである。インナーフィン4は、図28、図30および図31に示すように第1伝熱プレート1に接合される側の第1接触面25aと、第2伝熱プレート2に接合される側の第2接触面25bとを有する。インナーフィン4は、図29に示すように第1方向に周期的に、第2接触面25bの幅を幅Wから第2方向に拡大して幅W1とした部分を設けた形状となっている。この形状の理解を深めるため、図28および図29において幅W1に拡大した接触面部分(以下、拡大接触面という)を薄いドットで網がけして示している。The
このようにインナーフィン4の一部の接触面部分を拡大することで、その拡大接触面と、拡大接触面の第1方向の両側に連続する1つ分の波形部における第2接触面25b(図29において濃いドットで網がけした分)とを合わせてT字状の連続拡大面30が形成される。
By enlarging a portion of the contact surface portion of the
連続拡大面30と、連続拡大面30に対して第1流路6を挟んで対向する第1伝熱プレート1と、で囲まれる空間は、他の部分よりも体積が大きい。このため、連続拡大面30と、連続拡大面30に対向する第1伝熱プレート1部分と、のそれぞれには、水の凍結による膨張で第3方向に力がかかり破損しやすい。ここで、第1伝熱プレート1のプレート1aは、プレート1bおよび第2伝熱プレート2に比べて強度が低く設定されている。このため、凍結により破損する場合には、プレート1aが先に破損する。したがって、破損が生じても第1流体と第2流体とが混合することを防止できる。
A space surrounded by the continuous
このように、連続拡大面30を設けることで、インナーフィン4において凍結破損場所を設定し、その凍結破損場所の伝熱プレートにダブルプレートを用いることで、第1流体と第2流体とが混合することを防止できる。しかし、連続拡大面30を設けることで側面24の数が少なくなるため、インナーフィン4と第1流体との接触面積が低下し、第1流路6全体の伝熱性が低下する可能性がある。
In this way, by providing the continuously
そこで、連続拡大面30に、第1開口部26よりも大きい第2開口部30aを設けることで、伝熱性の低下を抑制する。図29に示すように第2開口部30aの第2方向の長さL1は、第1開口部26の第2方向の長さLより大きく、第2開口部30aの第1方向の長さD1は、第1開口部26の第1方向の長さDより大きい。Therefore, by providing the
このように連続拡大面30に第2開口部30aを設けたことで、第2開口部30aでは、第1流体がインナーフィン4を介さず、直接第2伝熱プレート2に接触する。このため、伝熱性能の低下を抑制できる。また、第2開口部30aを設けることで、第2開口部30aの内壁面の分だけ伝熱面積を増やすことができ、この点からも伝熱性能の低下を抑制できる。
By providing the
なお、ここでは、拡大接触面よりも大きい連続拡大面30に第2開口部30aを設けた例を示しているが、拡大接触面に第2開口部30aを設けた構成としてもよい。
Here, an example in which the
また、連続拡大面30を設けることで側面24の数が少なくなることで、偏流が発生する場合もある。このため、ここでは図示省略するが、インナーフィン4に、上記実施の形態2~実施の形態4の突出部27aおよび突出部27bを適用してもよい。これにより、第1流路6内の偏流を抑制できる。
In addition, the provision of the continuous
本実施の形態6によれば、実施の形態1~実施の形態5と同様の効果が得られる。また、本実施の形態6は、インナーフィンがオフセットフィンであり、側面24と接触面25とが第2方向に交互に連結されて波形に形成された波形部が、半波ずつずれて第1方向に複数並んで交互に形成された構成を有する。接触面25は、インナーフィンを挟んで対向する2枚の伝熱プレートの一方に接合される第1接触面25aと他方に接合される第2接触面25bとを有する。インナーフィンは、第1方向に周期的に、第2接触面25bの幅を拡大した部分を設けた形状となっており、その第2接触面25bの幅を拡大した部分である拡大接触面に、第1開口部26よりも大きい第2開口部30aが設けられている。そして、第2接触面25bに接触する他方の伝熱プレートが2枚のプレートを有するダブルプレートで構成されている。
According to the sixth embodiment, effects similar to those of the first to fifth embodiments can be obtained. In the sixth embodiment, the inner fins are offset fins, and the wavy portions formed by alternately connecting the side surfaces 24 and the contact surfaces 25 in the second direction are shifted by half a wave to form the first fins. It has a configuration in which a plurality of them are arranged side by side in a direction and are alternately formed. The
このように、第2接触面25bの幅を拡大した部分が凍結破損場所となり、その凍結破壊場所となる部分にダブルプレートを用いることで、凍結により伝熱プレートに破損が生じても第1流体と第2流体とが混合することを防止できる。よって、信頼性の高いプレート式熱交換器を実現できる。また、拡大接触面に第1開口部26よりも大きい第2開口部30aを設けたことで、伝熱面積を増やすことができ、拡大接触面を設けたことに起因する伝熱性能の低下を抑制できる。
In this way, the portion where the width of the
本実施の形態6では、拡大接触面の第1方向の両側に連続する1つ分の波形部における第2接触面25bと拡大面とを合わせて連続拡大面30が形成されている。連続拡大面30には、第1方向の長さD1が第1開口部の第1方向の長さD以上、かつ、第2方向の長さL1が第1開口部の第2方向の長さL以上の第2開口部が設けられている。In the sixth embodiment, a continuous
これにより、より伝熱面積を増やすことができ、伝熱性能の低下をより抑制できる。 As a result, the heat transfer area can be increased, and the deterioration of the heat transfer performance can be further suppressed.
なお、ここでは、インナーフィン4について説明したが、インナーフィン5を上記構成としてもよいし、インナーフィン4とインナーフィン5の両方を上記構成としてもよい。
Although the
実施の形態7.
以下、本実施の形態7について説明するが、実施の形態1~実施の形態6と重複するものについては説明を省略し、同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
Hereinafter, the seventh embodiment will be described, but descriptions of the same parts as those in the first to sixth embodiments will be omitted, and the same reference numerals will be given to the same or corresponding parts.
本実施の形態7は、実施の形態1~実施の形態6で説明したプレート式熱交換器100を搭載したヒートポンプ装置について説明する。ここでは、ヒートポンプ装置の利用形態の一つとしてプレート式熱交換器を凝縮器として用いたヒートポンプ式暖房システムについて説明する。
図32は、実施の形態7に係るプレート式熱交換器100を備えたヒートポンプ式暖房システムの構成を示す概略図である。
ヒートポンプ式暖房システム300は、主冷媒回路35を備えたヒートポンプ装置400と、熱媒体回路40とを有する。主冷媒回路35は、圧縮機31、熱交換器32の第2流路、膨張弁33、熱交換器34が順次接続され、冷媒が循環する回路である。熱媒体回路40は、熱交換器32の第1流路、熱媒体利用装置42およびポンプ41が順次接続され、熱媒体が循環する回路である。圧縮機31、熱交換器32、膨張弁33、熱交換器34は、ヒートポンプ装置400の筐体内に収納されている。FIG. 32 is a schematic diagram showing the configuration of a heat pump heating system including the
The heat
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であり、主冷媒回路を流れる冷媒と熱媒体回路を流れる熱媒体との熱交換を行う。熱媒体回路40に用いられる熱媒体は、例えば水またはブライン液などである。主冷媒回路35を流れる冷媒は特に限定するものではなく、例えば上述した冷媒を用いることができる。
Here, the
主冷媒回路35を流れる冷媒として可燃性冷媒等を用いる場合には、熱交換器32として、上記実施の形態5のダブルウォールプレート熱交換器を用いる。そして、ヒートポンプ装置400に第1流体または第2流体の外部への漏れを検知する漏れ検知センサー36を設置し、漏れを検知した場合にブザーを鳴らす等、外部に報知することで、信頼性の高いヒートポンプ式暖房システムを実現できる。
When a combustible refrigerant or the like is used as the refrigerant flowing through the main
熱媒体利用装置42は、室内を空調する空調機(図示せず)の室内熱交換器で構成されている。熱媒体利用装置42は、室内に導かれた熱媒体回路70の熱媒体と室内空気と熱交換することで室内を暖房する。
The heat
本実施の形態7のヒートポンプ式暖房システムは、実施の形態1~6のプレート式熱交換器を備えているため、熱交換効率がよく、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システムを実現できる。Since the heat pump heating system of
なお、ここでは、プレート式熱交換器で冷媒と熱媒体とを熱交換させるヒートポンプ式暖房システムについて説明したが、これに限られたものではない。プレート式熱交換器は、ヒートポンプ式給湯システム、プレート式熱交換器を蒸発器として用いたヒートポンプ式冷房システム、冷房用途チラー、発電装置および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等に利用可能である。 Here, a heat pump heating system in which heat is exchanged between a refrigerant and a heat medium using a plate heat exchanger has been described, but the present invention is not limited to this. Plate heat exchangers are used in many industrial and household equipment such as heat pump hot water supply systems, heat pump cooling systems using plate heat exchangers as evaporators, chillers for cooling, power generators, and heat sterilization equipment for food. It can be used for equipment, etc.
本開示の活用例として、製造が容易で熱交換性能を向上でき、消費電力の低減を図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 disclosure, it can be used in a heat pump device that is easy to manufacture, can improve heat exchange performance, and needs to reduce power consumption.
1 第1伝熱プレート、1a プレート、1b プレート、2 第2伝熱プレート、2a プレート、2b プレート、3 第1補強用サイドプレート、4 インナーフィン、5 インナーフィン、6 第1流路、7 第2流路、8 第2流出管、9 第1流入管、10 第1流出管、11 第2流入管、12 第2補強用サイドプレート、13 第1流入孔、14 第1流出孔、15 第2流入孔、16 第2流出孔、17 第1流入孔、18 第1流出孔、19 第2流入孔、20 第2流出孔、21 ヘッダ部、22 平坦部、23 外壁部、24 側面、25 接触面、25a 第1接触面、25b 第2接触面、26 第1開口部、27a 突出部、27b 突出部、28 先端部、29 黒塗り部分、30 連続拡大面、30a 第2開口部、31 圧縮機、32 熱交換器、33 膨張弁、34 熱交換器、35 主冷媒回路、36 検知センサー、40 熱媒体回路、41 ポンプ、42 熱媒体利用装置、70 熱媒体回路、100 プレート式熱交換器、200 伝熱セット、300 ヒートポンプ式暖房システム、400 ヒートポンプ装置。
REFERENCE SIGNS
Claims (13)
前記流路における流体の流れ方向を第1方向、前記第1方向に直交する方向を第2方向、前記第1方向および前記第2方向に直交する方向であって前記伝熱プレートの積層方向を第3方向としたとき、
前記インナーフィンは前記第3方向に延びる側面と、前記伝熱プレートに接合される接触面とを有し、前記接触面の前記第2方向の幅Wが、前記側面の前記第3方向の高さHよりも大きく構成されており、前記接触面に、前記第2方向の長さLが前記側面の前記第3方向の前記高さH以上の第1開口部が設けられており、
前記第1開口部の前記第2方向の両端部に、前記側面に対して平行に突出する突出部が形成されているプレート式熱交換器。 A plate heat exchanger in which a flow path is formed by each space between a plurality of stacked heat transfer plates, and inner fins are arranged in the flow path,
A first direction is a flow direction of the fluid in the flow channel, a second direction is a direction perpendicular to the first direction, and a stacking direction of the heat transfer plates is a direction perpendicular to the first direction and the second direction. Assuming the third direction,
The inner fin has a side surface extending in the third direction and a contact surface joined to the heat transfer plate, and the width W of the contact surface in the second direction is the height of the side surface in the third direction. The contact surface is provided with a first opening having a length L in the second direction equal to or greater than the height H of the side surface in the third direction ,
A plate-type heat exchanger , wherein protrusions protruding parallel to the side surfaces are formed at both ends of the first opening in the second direction.
請求項1記載のプレート式熱交換器。 The first opening is provided at the center of the contact surface in the second direction, and the width W of the contact surface is in the range of 2 to 5 times the height H of the side surface, 2. The plate heat exchanger according to claim 1, wherein the length L of said first opening in said second direction satisfies H≦WL≦3H.
請求項1または請求項2記載のプレート式熱交換器。 The contact surface has a rectangular shape elongated in the second direction, and the first opening has a slit shape in which the length L is greater than the length D of the first opening in the first direction. A plate heat exchanger according to claim 1 or claim 2.
請求項1~請求項3のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。 4. The heat transfer plate according to any one of claims 1 to 3, wherein the height of the two protrusions is the same, and the tip of each of the two protrusions is in contact with the heat transfer plate facing the tip. A plate heat exchanger according to any one of the preceding paragraphs .
請求項1~請求項3のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。 The plate heat exchanger according to any one of claims 1 to 3, wherein the heights of the two protrusions are different from each other.
請求項5記載のプレート式熱交換器。 6. The plate heat exchanger according to claim 5 , wherein one tip of said two protrusions is in contact with said heat transfer plate.
請求項5記載のプレート式熱交換器。 6. The plate heat exchanger according to claim 5 , wherein the tips of both of the two protrusions are not in contact with the heat transfer plate.
請求項1~請求項7のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。 The plate heat exchanger according to any one of claims 1 to 7, wherein at least some of the plurality of heat transfer plates are double plates in which two plates are joined.
前記接触面は、前記インナーフィンを挟んで対向する2枚の前記伝熱プレートの一方に接触する第1接触面と他方に接触する第2接触面とを有し、
前記インナーフィンは、前記第1方向に周期的に、前記第2接触面の幅を拡大した部分を設けた形状となっており、前記第2接触面の幅を拡大した部分である拡大接触面に、前記第1開口部よりも大きい第2開口部が設けられており、
前記第2接触面に接触する前記他方の前記伝熱プレートが2枚のプレートを有するダブルプレートで構成されている
請求項3~請求項7のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。 The inner fins are offset fins, and the side surfaces and the contact surfaces are alternately connected in the second direction, and the wavy portions are alternately arranged in the first direction with a half-wave shift. having a configuration formed in
The contact surface has a first contact surface that contacts one of the two heat transfer plates that face each other with the inner fin interposed therebetween, and a second contact surface that contacts the other,
The inner fin has a shape in which a portion with an enlarged width of the second contact surface is provided periodically in the first direction, and the enlarged contact surface is a portion with an enlarged width of the second contact surface. is provided with a second opening larger than the first opening,
The plate heat exchanger according to any one of claims 3 to 7 , wherein the other heat transfer plate that contacts the second contact surface is composed of a double plate having two plates.
請求項9記載のプレート式熱交換器。 A continuously enlarged surface is formed by combining the second contact surface of one of the waveform portions continuous on both sides of the enlarged contact surface in the first direction and the enlarged contact surface, and On the surface, the length D1 in the first direction is equal to or greater than the length D of the first opening in the first direction, and the length L1 in the second direction is the length L1 in the second direction of the first opening. 10. The plate heat exchanger according to claim 9 , wherein the second opening is provided with a length L or more in the direction.
請求項1~請求項10のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。 1 to 4, wherein the first opening has one shape or a combination of a plurality of shapes of a quadrangle, a circle, a triangle, a polygon, a D shape, and an arrow shape when viewed from the third direction. 11. A plate heat exchanger according to any one of claims 10 to 14.
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