JP7323975B2 - Laminated plate heat exchanger - Google Patents
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本発明は、プレート積層型熱交換器における圧力損失の低減を図るものに関する。
BACKGROUND OF THE
従来から、インバータ等の電子機器の冷却器として利用できるプレート積層型熱交換器として、図8に示す、積層したインナープレートをカッププレート形状の天板プレート又は底板プレートを用いて包み込んだカッププレート型のものが知られている。
この熱交換器のインナープレートは、平板に矩形孔を多数形成して、その矩形孔の周りに架橋部と柱部とを配置し、プレートの1枚毎に架橋部の位置を異にして、冷媒を蛇行状に流通させたものである。
Conventionally, as a plate laminated heat exchanger that can be used as a cooler for electronic devices such as inverters, there is a cup plate type in which laminated inner plates are wrapped using a cup plate-shaped top plate or bottom plate, as shown in FIG. are known.
The inner plate of this heat exchanger is formed by forming a large number of rectangular holes in a flat plate, and arranging a bridging portion and a column portion around the rectangular holes. A refrigerant is circulated in a meandering manner.
このようなプレート積層型熱交換器は、冷媒の流通に伴う圧力損失が比較的高く、その流通のために大きな駆動圧を必要とする欠点があった。
そこで本発明は、熱交換器の伝熱性能を大幅に悪化させることなく、圧力損失を低減したプレート積層型熱交換器を提供することを課題とする。
Such a plate-laminated heat exchanger has a drawback that the pressure loss associated with the circulation of the refrigerant is relatively high and a large driving pressure is required for the circulation.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a laminated plate heat exchanger that reduces pressure loss without significantly deteriorating the heat transfer performance of the heat exchanger.
請求項1に記載の本発明は、積層方向の一端側に配置した上プレート1と、他端側に配置した下プレート2と、両プレート間に積層された複数のインナープレート3と、を具備し、各インナープレート3の間を熱交換媒体が流通するプレート積層型熱交換器において、
前記インナープレート3には、熱交換媒体の流通方向に平行に配置された多数のフィン部3aと、各フィン部3a間を連結する多数の架橋部3bとが平面的に一体に配置され、積層方向に隣り合うインナーフィンの各架橋部3bは熱交換媒体の流通方向に互いに位置を異にして配置され、
各インナープレート3のうち少なくとも一枚は、他より架橋部3bの数が少ない、少架橋インナープレート4を形成すると共に、
その少架橋インナープレート4が前記上プレート1側の最上層または下プレート2側の最下層のうち少なくともどちらかに位置しているプレート積層型熱交換器である。
The present invention according to
In the
At least one of the
This is a plate-laminated heat exchanger in which the slightly cross-linked
請求項2に記載の本発明は、請求項1に記載のプレート積層型熱交換器において、
前記インナープレート3のうち少なくとも一枚は、他よりフィン部3aの数が少ない、小フィン部インナープレート5を形成すると共に、少架橋インナープレート4または少フィン部インナープレート5は、上プレート1側の最上層または下プレート2側の最下層のうち、少なくともどちらかに位置しているプレート積層型熱交換器である。
The present invention according to
At least one of the
請求項1に記載の発明においては、架橋部3bの数の少ない少架橋インナープレート4が、上プレート1側の最上層または下プレート2側の最下層のうち、少なくともどちらかに位置していることにより、当該少架橋インナープレート4における流通抵抗が低下し、圧力損失が減少する。
また、当該上プレート1または下プレート2の流体接触面積が増加するとともに、その近傍の流体の流量が増加し、当該上プレート1または下プレート2と流体との熱伝達率が向上するので、架橋部3bの減少による伝熱低下の影響は緩和される。その結果、伝熱性が大幅に悪化することなく、圧力損失が低減され、全体として熱交換性能が向上する。
In the first aspect of the invention, the lightly cross-linked
In addition, as the fluid contact area of the
請求項2に記載の発明においては、少架橋インナープレート4または少フィン部インナープレート5が、上プレート1側の最上層または下プレート2側の最下層のうち少なくともどちらかに位置していることにより、当該少フィン部インナープレート5における流通抵抗が減少する。
また、当該上プレート1または下プレート2の流体接触面積が増加するとともに、その近傍の流体の流量が増加し、当該上プレート1または下プレート2と流体との熱伝達率が向上するので、架橋部3bまたはフィン部3aの減少による伝熱抵抗の影響は緩和される。その結果、伝熱性能が大幅に悪化することなく、圧力損失が低減される。
In the second aspect of the present invention, the less-bridging
In addition, as the fluid contact area of the
次に、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described based on the drawings.
図1~図3は本発明のプレート積層型熱交換器であって、図1(A)はその構成要素の1つである少架橋インナープレート4の平面図、図1(B)は少架橋インナープレート4とインナープレート3との組み合わせ状態を示す平面図、図2(A)はそのコア10の分解斜視図、図2(B)は図2(A)のB-B矢視断面図、図3は同プレート積層型熱交換器の全体を示す分解斜視図である。
この実施例の特徴は、熱交換器のコア10を構成する多数のインナープレート3と、その最上段に配置される少架橋インナープレート4とを有する点である。
各インナープレート3は、熱交換媒体6(図2(A)および(B))の流通方向に平行な多数のフィン部3aと、各フィン部3a間を一体に連結する架橋部3bとを有する。それと共に、積層される架橋部3bの位置は隣接するプレートの架橋部3bの位置と異なっている。
1 to 3 show a plate laminate type heat exchanger of the present invention, FIG. 1(A) is a plan view of a slightly crosslinked
The feature of this embodiment is that it has a large number of
Each
次に、少架橋インナープレート4は、熱交換媒体6の流通方向に平行な多数のフィン部3aと、各フィン部3a間を連結する架橋部3bとからなり、少架橋インナープレート4における架橋部3b間の距離は、この例では、他のインナープレート3における架橋部3b間の距離の2倍に形成されている。また、少架橋インナープレート4における架橋部3bの位置と、それに隣接する架橋部3bの位置とは熱交換媒体6の流通方向に異なって配置されている。
また、この例では図3に示す如く、コア10を内装する上プレート1は平面的に形成され、下プレート2は皿状に形成されている。そして下プレート2の端部には、一対のパイプ7が接続され、上プレート1上には複数の被冷却体8が配置されている。
被冷却体8は一例として、インバータ等の電子部品である。この被冷却体8は、熱交換器の完成後、上プレート1上に導電性接着剤等を利用して接合されものである。
Next, the lightly bridged
In this example, as shown in FIG. 3, the
The object to be cooled 8 is, for example, an electronic component such as an inverter. This object to be cooled 8 is bonded onto the
図2及び図3のように組み立てられた各プレートは、高温の炉内で一体にろう付されて熱交換器を完成する。そして図3において、一方のパイプ7から熱交換媒体6が下プレート2内に導かれ、それが下プレート2の幅方向に流通し、図2(B)の如くインナープレート3及び少架橋インナープレート4の架橋部3b間を蛇行状に流通する。そして、上プレート1上に配置された被冷却体8を冷却する。
この例では、少架橋インナープレート4を上プレート1に接続し、被冷却体8を上プレート1に配置しているが、これに替えて、少架橋インナープレート4を下プレート2に接続し、被冷却体8を下プレート2に配置することもできる。
Each plate assembled as in FIGS. 2 and 3 is brazed together in a high temperature furnace to complete the heat exchanger. 3, the
In this example, the slightly crosslinked
次に、図4は本発明のプレート積層型熱交換器の第2実施例であり、これが図3の実施例と異なる点は、インナープレート3及び少架橋インナープレート4、並びに上プレート1及び下プレート2の形状である。
インナープレート3及び少架橋インナープレート4は、その平面において外周に枠部9を有し、その枠部9の内側に多数のフィン部3a,架橋部3bが形成されている。そして、最上段及び最下段に配置される上プレート1及び下プレート2は、平坦に形成されている。
Next, FIG. 4 shows a second embodiment of the plate laminate type heat exchanger of the present invention, which differs from the embodiment of FIG. It is the shape of the
The
次に、図5は本発明の第3実施例であり、(A)は少フィン部インナープレート5と少架橋インナープレート4とが合体されたプレートの平面図、(B)はその少フィン部インナープレート5及び少架橋インナープレート4の合体プレートと、他のインナープレート3の組み合わせからなるコア10の平面図である。
この少フィン部インナープレート5及び少架橋インナープレート4からなるプレートは、従来のインナーフィン3に比較して、フィン部間の距離、架橋部間の距離が二倍広く配置されている。これにより、他のインナーフィン3に比べて流通抵抗がさらに大きく減少する
Next, FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention, in which (A) is a plan view of a plate in which the small fin portion
The plate consisting of the small fin portion
次に、図6(A)は、上プレート1のみに隣接して、少フィン部インナープレート5及び少架橋インナープレート4からなるプレートが配置されている。また図6(B)は、上プレート1および下プレート2に隣接して、少フィン部インナープレート5及び少架橋インナープレート4からなるプレートが配置されている。
Next, in FIG. 6A, adjacent only to the
次に、図7は従来型熱交換器と本発明の図2(B)に示した熱交換器とを比較したものであり、(A)はその積層方向の各段における流量比率の比較であり、(B)は両者の熱抵抗及び圧力損失の比較である。
網棒は従来、白棒は本案である。
図7(A)において、積層方向最上段における流量比率は、従来のものよりも本発明のものの方が、その比率が高い。この流量比率の増加は、上プレート1と流体との熱伝達の向上に寄与する。
また、図7(B)において、従来のものと本発明のものとでは、その熱抵抗が略同一であるが、圧力損失については本発明の方が従来のものより低く、熱交換媒体6の流通を円滑に行うことができる。即ち、熱交換媒体6の加圧力を比較的小さくしてもその流通を円滑に行える。
Next, FIG. 7 is a comparison of the conventional heat exchanger and the heat exchanger shown in FIG. 2(B) of the present invention. and (B) is a comparison of the thermal resistance and pressure loss of both.
The net stick is the conventional one, and the white stick is the main idea.
In FIG. 7A, the flow rate ratio at the uppermost stage in the stacking direction is higher in the present invention than in the conventional one. This increase in the flow rate ratio contributes to improved heat transfer between the
Further, in FIG. 7B, the conventional one and the present invention have substantially the same thermal resistance, but the pressure loss of the present invention is lower than that of the conventional one. Distribution can be performed smoothly. That is, even if the pressure applied to the
よって、図2(B)の熱交換器において、上プレート1に被冷却体8を取り付ければ、被冷却体8を効果的に冷却することができる。
なお、下プレート2に被冷却体8を取り付ける場合には、少架橋インナープレート4を下プレート2に隣接して配置すれば良い。
また、図5に示す如く、少フィン部インナープレート5と少架橋インナープレート4とを有するプレートにおいては、図7における1段目の流量比率がさらに高くなると共に、図7(B)における圧力損失もより低くなる。
Therefore, in the heat exchanger of FIG. 2(B), if the
When the
Further, as shown in FIG. 5, in the plate having the small fin portion
本発明は、インバータ等に使用される小型電子部品の冷却に最適なプレート積層型熱交換器として利用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used as a plate laminated heat exchanger that is most suitable for cooling small electronic components used in inverters and the like.
1 上プレート
2 下プレート
3 インナープレート
3a フィン部
3b 架橋部
1
4 少架橋インナープレート
5 少フィン部インナープレート
6 熱交換媒体
7 パイプ
8 被冷却体
9 枠部
10 コア
11 通路部
4 small bridge
Claims (1)
前記インナープレート(3)には、熱交換媒体の流通方向に平行に配置された多数のフィン部(3a)と、各フィン部(3a)間を連結する多数の架橋部(3b)とが平面的に一体に配置され、積層方向に隣り合うインナーフィンの各架橋部(3b)は熱交換媒体の流通方向に互いに位置を異にして配置され、
各インナープレート(3)のうち少なくとも一枚は、他より架橋部(3b)の数が少ない、少架橋インナープレート(4)を形成し、前記少架橋インナープレート(4)における架橋部(3b)間の距離は、他のインナープレート(3)における架橋部(3b)間の距離の2倍に形成されると共に、
その少架橋インナープレート(4)が前記上プレート(1)側の最上層または下プレート(2)側の最下層のうち少なくともどちらかに位置しているプレート積層型熱交換器。 An upper plate (1) arranged on one end side in the stacking direction, a lower plate (2) arranged on the other end side, and a plurality of inner plates (3) stacked between both plates, each inner In a plate laminated heat exchanger in which a heat exchange medium flows between plates (3),
The inner plate (3) has a large number of fins (3a) arranged parallel to the flow direction of the heat exchange medium, and a large number of bridges (3b) connecting the fins (3a). The bridging portions (3b) of the inner fins that are integrally arranged and are adjacent to each other in the stacking direction are arranged in mutually different positions in the circulation direction of the heat exchange medium,
At least one of the inner plates (3) forms a slightly cross-linked inner plate (4) having fewer cross-linked portions (3b) than the other inner plates (3 ), and the cross-linked portions (3b) in the slightly cross-linked inner plate (4). The distance between the inner plates (3) is formed to be twice the distance between the bridging portions (3b) of the other inner plates (3) ,
A plate-laminated heat exchanger in which the slightly cross-linked inner plate (4) is positioned in at least one of the uppermost layer on the upper plate (1) side and the lowermost layer on the lower plate (2) side.
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JP2012013249A (en) | 2010-06-29 | 2012-01-19 | T Rad Co Ltd | Plate lamination type heat sink |
WO2014014054A1 (en) | 2012-07-18 | 2014-01-23 | 株式会社 豊田自動織機 | Heat dissipation device and semiconductor device |
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