KR101441198B1

KR101441198B1 - Heat pump device

Info

Publication number: KR101441198B1
Application number: KR1020120135043A
Authority: KR
Inventors: 료 후지사와; 고지 노이시키; 나츠오 간자키; 도모카즈 다시모
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2011-11-28
Filing date: 2012-11-27
Publication date: 2014-09-17
Also published as: JP5721611B2; KR20130059290A; JP2013113479A; CN103134239B; CN103134239A

Abstract

본 발명의 과제는 히트 펌프 장치를, 소형이면서 열교환이 고효율인 것으로 하는 것이다.
본 발명의 히트 펌프 장치(1)는, 냉매 R이 순환하는 순환 유로에, 냉매 R을 압축하는 압축기(2)와, 외부의 공기 A로부터 냉매 R로의 열 이동을 행하는 공기 열교환기(5)와, 냉매 R로부터 이용측으로의 열 이동을 행하는 이용측 열교환기(3)가 설치되어서 이루어지며, 공기 열교환기(5)는, 내부를 냉매 R이 유통하는 냉매용 플레이트 엘리먼트(8)와, 내부를 공기 A가 유통하는 공기용 플레이트 엘리먼트(9)가 적층되어서 이루어지는 플레이트 핀형의 열교환기이며, 냉매용 플레이트 엘리먼트(8)에는, 내부를 흐르는 냉매 R의 유속을 증대시키는 냉매 증속 수단(16)이 설치되어 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a heat pump apparatus which is small in size and high in heat exchange efficiency.
A heat pump device (1) of the present invention includes a compressor (2) for compressing a refrigerant R, an air heat exchanger (5) for performing heat transfer from an external air A to a refrigerant R, Side heat exchanger (3) for performing heat transfer from the refrigerant (R) to the utilization side. The air heat exchanger (5) comprises a refrigerant plate element (8) through which the refrigerant R flows, The plate element 8 is a plate-finned heat exchanger in which air plate elements 9 for air through which air A flows are stacked. The refrigerant plate element 8 is provided with a refrigerant accelerating means 16 for increasing the flow rate of the refrigerant R flowing therein .

Description

HEAT PUMP DEVICE

본 발명은, 히트 펌프 장치에 관한 것으로, 특히 히트 펌프 장치에 구비된 공기 열교환기에 관한 것이다.The present invention relates to a heat pump apparatus, and more particularly to an air heat exchanger provided in a heat pump apparatus.

종래부터 온도가 낮은 쪽으로부터 높은 쪽으로 열을 전달하는 기기로서, 히트 펌프 장치가 사용되고 있다. 히트 펌프 장치의 구성으로서는, 압축기, 응축기(이용측 열교환기), 팽창 밸브, 증발기(공기 열교환기)와, 이들을 연결하는 배관으로 이루어져 있으며, 이 배관 안을, 낮은 온도에서도 증발하는 특성을 갖는 냉매가 순환하는 것으로 되어 있다. 냉매는, 공기 열교환기에서 공기 등의 열원으로부터 열을 흡수하고, 증발해서 압축기에 흡입되고, 고온·고압의 가스로 압축되어서 이용측 열교환기로 보내어진다. 여기에서, 냉매는, 열을 방출하여 액체로 되고, 또한 팽창 밸브에 의해 감압되어서 다시 공기 열교환기로 복귀되게 된다.Conventionally, a heat pump device has been used as a device for transferring heat from a low temperature side to a high temperature side. The structure of the heat pump device includes a compressor, a condenser (use side heat exchanger), an expansion valve, an evaporator (air heat exchanger), and a pipe connecting these pipes. Circulation. The refrigerant absorbs heat from a heat source such as air in the air heat exchanger, is evaporated, sucked into the compressor, compressed into high temperature and high pressure gas, and sent to the utilization side heat exchanger. Here, the refrigerant discharges heat to become a liquid, is decompressed by the expansion valve, and is returned to the air heat exchanger.

히트 펌프 장치 및 히트 펌프 장치에 사용되고 있는 이용측 열교환기나 공기 열교환기에 관하여는, 여러가지 구성의 것이 개발되어 있다.Various types of utilization-side heat exchangers and air heat exchangers used in the heat pump device and the heat pump device have been developed.

예를 들어, 특허문헌 1은, 압축기, 공기 열교환기, 이용측 열교환기 및 전환 밸브를 갖고, 이들을 접속해서 냉온수 사이클을 형성하는 히트 펌프 장치를 개시하고 있다. 이 히트 펌프 장치에서는, 이용측 열교환기가 플레이트식 열교환기로 구성되고, 이 플레이트식 열교환기에 냉매 가스의 공급·복귀 통로와, 냉매액의 공급·복귀 통로를 설치하고, 냉매액의 공급·복귀 통로가, 냉방 시에 습윤 냉매액을 플레이트의 각 채널에 분포시키는 오리피스를 갖는 냉매 공급 통로와, 난방 시에 냉매액을 지나가게하는 상기 오리피스의 출구측과 연통하는 냉매 복귀 통로로 이루어지며, 또한 냉매 복귀 통로의 출구측에 쿠션 탱크를 설치하고 있는 구성으로 되어 있다.For example, Patent Document 1 discloses a heat pump apparatus having a compressor, an air heat exchanger, a utilization side heat exchanger, and a switching valve, and connecting them to form a cold / hot water cycle. In this heat pump apparatus, the utilization side heat exchanger is constituted by a plate type heat exchanger, and a refrigerant gas supply / return passage and a refrigerant liquid supply / return passage are provided in the plate type heat exchanger, and the refrigerant liquid supply / A refrigerant supply passage having an orifice for distributing the wet refrigerant liquid to each channel of the plate during cooling and a refrigerant return passage communicating with an outlet side of the orifice for passing the refrigerant liquid at the time of heating, And a cushion tank is provided at the outlet side of the passage.

또한, 상기 히트 펌프 장치의 공기 열교환기는, V형의 플레이트 핀 코일식으로 되어 있다. 즉, 특허문헌 1의 공기 열교환기는, 열교환되는 냉매액이 유통하는 튜브가 복수의 박판 전열판을 관통하고 있는 구성(플레이트 핀 코일 구조)을 갖고 있으며, 이 구성을 구비한 코일 엘리먼트가 V자형으로 배치되는 것으로 되어 있다.Further, the air heat exchanger of the heat pump device is a V-shaped plate fin coil type. That is, the air heat exchanger of Patent Document 1 has a configuration (plate fin coil structure) in which a tube through which a coolant to be heat-exchanged flows passes through a plurality of thin plate heat transfer plates, and a coil element having this configuration is arranged in a V- .

일본 특허 공개 제2000-161806호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-161806

특허문헌 1의 공기 열교환기에 채용된 플레이트 핀 코일식의 열교환기는, 가정용 에어컨의 실외기 등에 채용되는 것이며, 매우 보편적인 열교환기이다. 그러나, 이러한 플레이트 핀 코일식의 열교환기에 의해 빌딩 공조용이나 산업용에서 다량의 열의 교환을 행하고자 한 경우, 박판 전열판(플레이트 핀)의 면적을 크게 할 필요가 있어, 열교환기 자체가 대형화된다고 하는 난점이 존재하고 있었다.The plate fin coil type heat exchanger employed in the air heat exchanger of Patent Document 1 is adopted as an outdoor unit of a domestic air conditioner and is a very common heat exchanger. However, in the case where a large amount of heat exchange is to be performed in the building air-conditioning system or the industrial use by such a plate fin coil type heat exchanger, it is necessary to increase the area of the thin plate heat transfer plate (plate pin) .

그로 인해, 특허문헌 1에 개시된 히트 펌프 장치를 좁은 장소에 배치하고자 한 경우, 전술한 바와 같은 플레이트 핀 코일식의 열교환기의 큰 부피, 대형화가 장애가 되어, 설치가 곤란해진다고 하는 문제가 발생한다.Therefore, when the heat pump device disclosed in Patent Document 1 is intended to be disposed in a narrow place, there arises a problem that the large volume and large size of the plate fin coil type heat exchanger described above are obstacles and the installation becomes difficult .

예를 들어, 전철의 냉방 시스템으로서, 특허문헌 1에 개시된 히트 펌프 장치를 채용하는 경우, 공기 열교환기를 차량의 바닥 하부에 배치하는 경우가 있다. 그러나, 바닥 하부에는 전철의 구동 모터나 제어 기기가 존재하기 때문에, 그 설치 장소는 필연적으로 좁아지게 된다. 전철의 바닥 하부가 좁은 설치 장소에 대응하기 위해서, 공기 열교환기를 소형화하면, 히트 펌프 장치 자체의 효율 저하로 이어질 우려가 있다.For example, when the heat pump device disclosed in Patent Document 1 is employed as a cooling system of a train, the air heat exchanger may be disposed at the bottom of the vehicle. However, since a driving motor and a control device of a train exist at the bottom of the floor, the place of installation is inevitably narrowed. If the air heat exchanger is miniaturized in order to cope with a place where the floor bottom of the train is narrow, the efficiency of the heat pump apparatus itself may be lowered.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 감안하여, 소형이면서도 고효율의 공기 열교환기를 구비한 히트 펌프 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a heat pump apparatus having a compact and highly efficient air heat exchanger.

전술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에서는 이하의 기술적 수단을 강구하였다.In order to achieve the above-described object, the present invention takes the following technical means.

본 발명에 따른 히트 펌프 장치는, 냉매가 순환하는 순환 유로에, 냉매를 압축하는 압축기와, 외부의 공기로부터 냉매로의 열 이동을 행하는 공기 열교환기와, 냉매로부터 이용측으로의 열 이동을 행하는 이용측 열교환기가 설치되어서 이루어지는 히트 펌프 장치에서, 상기 공기 열교환기는, 내부를 냉매가 유통하는 냉매용 플레이트 엘리먼트와, 내부를 공기가 유통하는 공기용 플레이트 엘리먼트가 적층되어서 이루어지는 플레이트 핀형의 열교환기이며, 상기 냉매용 플레이트 엘리먼트에는, 내부를 흐르는 냉매의 유속을 증대시키는 냉매 증속 수단이 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.A heat pump apparatus according to the present invention is a heat pump apparatus comprising a compressor for compressing a refrigerant, an air heat exchanger for performing heat transfer from outside air to a refrigerant, and a heat exchanger for heat transfer from the refrigerant to the utilization side Wherein the air heat exchanger is a plate fin type heat exchanger in which a plate element for a coolant through which a coolant flows and a plate element for air through which air flows are laminated, Wherein the plate element for cooling is provided with a refrigerant accelerating means for increasing the flow rate of the refrigerant flowing therein.

바람직하게는, 상기 공기용 플레이트 엘리먼트에는, 상기 공기가 유통하는 직선 유로가 형성되어 있고, 상기 냉매용 플레이트 엘리먼트에 설치된 냉매 증속 수단은, 상기 냉매가 유통하고 또한 당해 냉매용 플레이트 엘리먼트의 폭보다 폭이 좁으며 사행하도록 형성된 사행 유로로 되어 있으면 좋다.Preferably, the air plate element is provided with a linear flow passage through which the air flows, and the refrigerant accelerating means provided in the refrigerant plate element is arranged so that the coolant flows through the plate element, And a meandering flow path formed to be narrow and meandering.

바람직하게는, 상기 냉매용 플레이트 엘리먼트는, 그 두께 방향(유로 높이 방향)이 전후 방향을 향하도록 세로 배치되어 있으며, 상기 사행 유로는, 세로 배치된 냉매용 플레이트 엘리먼트의 내부를 하부로부터 상부를 향하여 사행하도록 배치되어 있으면 좋다.Preferably, the refrigerant plate element is vertically arranged so that its thickness direction (flow path height direction) is directed to the front-rear direction, and the meandering flow path is formed by vertically arranging the inside of the vertically- It may be arranged so as to be meandering.

바람직하게는, 상기 냉매용 플레이트 엘리먼트의 하단부측에 냉매의 입구가 형성되는 동시에, 상기 냉매용 플레이트 엘리먼트의 상단부측에 냉매의 출구가 형성되어 있으면 좋다.Preferably, an inlet of the refrigerant is formed on the lower end side of the refrigerant plate element and an outlet of the refrigerant is formed on the upper end side of the refrigerant plate element.

바람직하게는, 상기 공기용 플레이트 엘리먼트의 직선 유로의 높이(핀 높이)가, 상기 냉매용 플레이트 엘리먼트의 사행 유로의 높이(핀 높이)보다도 높아지도록 설정되어 있으면 좋다.Preferably, the height (pin height) of the linear flow path of the air plate element is set to be higher than the height (pin height) of the meandering flow path of the refrigerant plate element.

바람직하게는, 상기 공기용 플레이트 엘리먼트의 단수가 냉매용 플레이트 엘리먼트의 단수보다 많아지도록 적층되어 있으면 좋다.Preferably, the number of plate elements of the air is greater than the number of plates of the refrigerant plate element.

바람직하게는, 상기 냉매용 플레이트 엘리먼트를 끼워 넣도록 공기용 플레이트 엘리먼트가 적층되어 있으면 좋다.Preferably, air plate elements are stacked so as to sandwich the refrigerant plate element.

바람직하게는, 상기 공기 열교환기에는, 당해 공기 열교환기에 대하여 강제적으로 공기를 도입하는 팬이 설치되어 있으면 좋다.
덧붙여 본 발명에 따른 히트 펌프 장치의 가장 바람직한 형태는, 냉매가 순환하는 순환 유로에, 냉매를 압축하는 압축기와, 외부의 공기로부터 냉매로의 열 이동을 행하는 공기 열교환기와, 냉매로부터 이용측으로의 열 이동을 행하는 이용측 열교환기가 설치되어 이루어지는 히트 펌프 장치에서, 상기 공기 열교환기는, 두께 방향이 전후 방향을 향하도록 세로 배치되며 또한 내부를 냉매가 유통하는 냉매용 플레이트 엘리먼트와 공기가 유통하는 직선 유로가 내부에 형성되는 공기용 플레이트 엘리먼트가 적층되는 플레이트 핀형의 열교환기이며, 상기 냉매용 플레이트 엘리먼트에는, 내부를 흐르는 냉매의 유속을 증대시키는 냉매 증속 수단이 설치되고, 상기 냉매 증속 수단은 상기 냉매가 유통하고 당해 냉매용 플레이트 엘리먼트의 폭보다 폭이 좁으며, 상기 냉매용 플레이트 엘리먼트의 내부를 하부로부터 상부를 향해서 사행하도록 형성되는 사행 유로이며, 하단부측에 설치되는 상기 사행 유로의 입구의 폭은 상기 냉매용 플레이트 엘리먼트의 폭의 1/2이하이고, 상단부측에 설치되는 상기 사행 유로의 출구의 폭은 상기 냉매용 플레이트 엘리먼트의 폭이고, 상기 사행 유로의 유로는 상향 또는 수평 방향을 향하도록 굴곡하고, 상기 출구 직전까지 상기 입구의 폭으로 형성되는 동시에, 당해 출구로 이어지는 부분에서 상기 냉매용 플레이트 엘리먼트의 폭으로 확장되고, 상기 사행 유로의 유로 길이는 냉매용 플레이트 엘리먼트의 상하 길이의 유로 길이의 2배 이상으로 된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 공기용 플레이트 엘리먼트 내부에 형성되는 유로의 유로 길이가 상기 냉매용 플레이트 엘리먼트 내부에 형성되는 유로의 유로 길이보다도 짧은 것으로 되어 있으면 좋다.
바람직하게는, 상기 공기가 유통하는 상기 직선 유로의 입구와 출구의 거리인 상기 공기 열교환기의 폭이 상기 냉매가 유통하는 상기 사행 유로의 입구와 출구의 거리인 상기 공기 열교환기의 높이보다도 짧은 것으로 되어 있으면 좋다.Preferably, the air heat exchanger is provided with a fan for forcibly introducing air into the air heat exchanger.
In addition, a most preferred form of the heat pump apparatus according to the present invention is a heat pump apparatus comprising a compressor for compressing a refrigerant, an air heat exchanger for performing heat transfer from outside air to a refrigerant, Side heat exchanger for moving the air heat exchanger, wherein the air heat exchanger is disposed longitudinally so that the thickness direction thereof is directed in the forward and backward direction, and further includes a refrigerant plate element through which the refrigerant flows, and a straight- Wherein the plate element is a plate-fin type heat exchanger in which plate elements for air formed inside are stacked, wherein the refrigerant plate element is provided with refrigerant increasing means for increasing the flow rate of the refrigerant flowing therein, And the width of the refrigerant plate element is narrower than the width of the refrigerant plate element Wherein a width of an inlet of the meandering channel provided on the lower end side is equal to or less than a half of a width of the refrigerant plate element, The width of the outlet of the shear flow path provided on the upper end side is the width of the refrigerant plate element and the flow path of the shear flow path is bent upward or horizontally to form the width of the inlet until immediately before the outlet And extends to a width of the refrigerant plate element at a portion leading to the outlet, and the channel length of the meandering channel is at least twice as long as the channel length of the upper and lower channels of the refrigerant plate element.
Preferably, the flow path length of the flow path formed in the plate element for air may be shorter than the flow path length of the flow path formed inside the refrigerant plate element.
Preferably, the width of the air heat exchanger, which is the distance between the inlet and the outlet of the linear flow passage through which the air flows, is shorter than the height of the air heat exchanger which is the distance between the inlet and the outlet of the serpentine flow channel It is good.

본 발명의 히트 펌프 장치는, 소형이면서도 고효율의 공기 열교환기를 구비함으로써, 효율이 좋은 열교환을 가능하게 한다.The heat pump device of the present invention includes a small-sized and highly efficient air heat exchanger, thereby enabling efficient heat exchange.

도 1은 본 발명에 따른 히트 펌프 장치를 모식적으로 도시한 도면.
도 2의 (a)는, 본 발명에 따른 공기 열교환기의 구조를 도시한 사시 분해도이며, (b)는, 본 발명에 따른 공기 열교환기의 외관을 모식적으로 도시한 사시도.
도 3은 냉매측 플레이트 엘리먼트의 내부를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 공기 열교환기의 구조를 도시한 사시 분해도.
도 5는 본 발명에 따른 공기 열교환기의 단면 구조를 모식적으로 도시한 도면.
도 6은 종래의 공기 열교환기의 구조를 도시한 사시 분해도.1 is a view schematically showing a heat pump device according to the present invention.
FIG. 2 (a) is a perspective exploded view showing the structure of an air heat exchanger according to the present invention, and FIG. 2 (b) is a perspective view schematically showing an appearance of an air heat exchanger according to the present invention.
3 shows the interior of the refrigerant-side plate element;
FIG. 4 is a perspective exploded view showing the structure of an air heat exchanger according to the present invention. FIG.
5 is a view schematically showing a sectional structure of an air heat exchanger according to the present invention.
6 is a perspective exploded view showing a structure of a conventional air heat exchanger.

이하, 본 발명에 따른 히트 펌프 장치를 도면을 기초로 하여 설명한다.Hereinafter, a heat pump apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.

<<히트 펌프 장치>><< Heat pump device >>

본 발명은 히트 펌프 장치(1)에 구비된 공기 열교환기(5)에 특징적인 구성을 갖는 것이다. 이 공기 열교환기(5)의 설명을 하기 전에, 우선, 히트 펌프 장치(1)에 대해서 설명한다.The present invention has a characteristic configuration in the air heat exchanger (5) provided in the heat pump device (1). Before describing the air heat exchanger 5, the heat pump apparatus 1 will be described first.

도 1에 도시하는 바와 같이, 히트 펌프 장치(1)는, 저온측으로부터 고온측으로 열을 이동시키는 장치이다. 히트 펌프 장치(1)는, 압축기(2)와, 이용측 열교환기(3)(응축기)와, 팽창 밸브(4)와, 공기 열교환기(5)(증발기)를 구비하고, 이들 압축기(2), 이용측 열교환기(3), 팽창 밸브(4) 및 공기 열교환기(5)는 배관(6)에 의해 접속되어 있다. 배관(6)은 냉매 R이 순환하는 순환 유로로 되어 있다.As shown in Fig. 1, the heat pump device 1 is a device for moving heat from a low temperature side to a high temperature side. The heat pump apparatus 1 is provided with a compressor 2, a use side heat exchanger 3 (condenser), an expansion valve 4 and an air heat exchanger 5 (evaporator) The utilization side heat exchanger 3, the expansion valve 4 and the air heat exchanger 5 are connected by a pipe 6. [ The pipe 6 is a circulating flow path through which the refrigerant R circulates.

배관(6) 내의 냉매 R은, 공기 열교환기(5)에서 외부의 공기 A로부터 냉매 R로의 열 이동이 행하여짐으로써 열을 흡수하고, 증발해서 압축기(2)에 흡입되고, 이 압축기(2)에서 고온·고압의 가스로 압축되어서 이용측 열교환기(3)로 보내어진다. 또한, 냉매 R은, 이용측 열교환기(3)에서 냉매 R은 열을 방출해서 액체가 되고, 팽창 밸브(4)에 의해 감압되어서 다시 공기 열교환기(5)로 복귀되어, 액체로부터 기체로 상변화한다. 또한, 냉매 R은, 낮은 온도에서도 증발하는 특성을 갖는 냉매 R(대체 프레온, 즉 히드로클로로플루오로카본(HCFC), 히드로플루오로카본(HFC) 등)로 되어 있다. 도 1의 히트 펌프 장치(1)에서는, 열교환의 효율을 올리기 위해서, 공기 열교환기(5)에 강제적으로 공기 A를 도입하는 팬(7)이 설치되어 있다.The refrigerant R in the piping 6 absorbs heat by heat transfer from the outside air A to the refrigerant R in the air heat exchanger 5 and evaporates and is sucked into the compressor 2, And is sent to the utilization side heat exchanger (3). The refrigerant R in the utilization side heat exchanger 3 emits heat to become a liquid, and the refrigerant R is decompressed by the expansion valve 4 and returned to the air heat exchanger 5, Change. Further, the refrigerant R is a refrigerant R (alternative refrigerant, i.e., hydrochlorofluorocarbon (HCFC), hydrofluorocarbon (HFC), etc.) having a characteristic of evaporating even at a low temperature. In the heat pump apparatus 1 of Fig. 1, a fan 7 for forcibly introducing the air A into the air heat exchanger 5 is provided in order to increase the heat exchange efficiency.

그런데, 전술한 히트 펌프 장치(1)의 공기 열교환기(5)로서, 플레이트 핀형의 열교환기를 채용하는 경우, 채용하는 플레이트 핀형의 열교환기의 효율(공기 A로부터 냉매 R로의 열전달 효율)이 높은 것이 요구된다. 그러나, 히트 펌프 장치(1)에 적합하도록 플레이트 핀형의 열교환기의 열전달성을 향상시키는 경우, 「발명이 해결하고자 하는 과제」에서 설명한 바와 같이 열교환기 자체가 대형화하는 문제도 있어, 종래 구조를 구비한 플레이트 핀형의 열교환기(50)(도 6 참조)를 히트 펌프 장치(1)의 공기 열교환기(5)로서 채용하는 것이 곤란하였다.In the case of employing a plate fin type heat exchanger as the air heat exchanger 5 of the above-described heat pump apparatus 1, the efficiency (heat transfer efficiency from air A to refrigerant R) of the plate fin type heat exchanger employed is high Is required. However, in the case of improving the thermal conductivity of the plate-fin type heat exchanger to be suitable for the heat pump device 1, there is a problem that the heat exchanger itself is enlarged as described in " Problems to be Solved by the Invention & It has been difficult to employ a plate fin type heat exchanger 50 (see Fig. 6) as the air heat exchanger 5 of the heat pump device 1. [

따라서, 도 1 내지 도 5에 도시하는 소형이더라도 열전달성이 높은 플레이트 핀형의 공기 열교환기(5)를 채용한다.Therefore, a plate fin type air heat exchanger 5 having a high thermoelectric effect even if it is small as shown in Figs. 1 to 5 is employed.

<<공기 열교환기>><< Air Heat Exchanger >>

이하, 도 1 내지 도 5를 기초로 하여, 본 발명의 히트 펌프 장치(1)에 채용한 공기 열교환기(5)에 대해서 설명한다. 또한, 설명에 있어서는, 도 3에서의 좌우 방향을 설명에서의 좌우 방향으로 하고, 도 3에서의 상하 방향을 설명에서의 상하 방향으로 한다. 도 3에서의 지면(紙面)의 관통 방향을 설명에서의 전후 방향으로 한다.Hereinafter, the air heat exchanger 5 employed in the heat pump apparatus 1 of the present invention will be described with reference to Figs. 1 to 5. Fig. In the description, the left-right direction in Fig. 3 is the left-right direction in the explanation, and the up-down direction in Fig. 3 is the up-down direction in the explanation. The penetration direction of the paper surface in Fig. 3 is defined as a front-back direction in the description.

우선, 도 2의 (a)에 도시하는 바와 같이, 히트 펌프 장치(1)에 채용한 공기 열교환기(5)는, 내부를 냉매 R이 유통하는 판상의 엘리먼트인 「냉매용 플레이트 엘리먼트(8)」와, 내부를 공기 A가 유통하는 판상의 엘리먼트인 「공기용 플레이트 엘리먼트(9)」를 갖고, 이들이 복수단 적층되어서 구성되어 있다.2 (a), the air heat exchanger 5 employed in the heat pump apparatus 1 includes a plate element 8 for a refrigerant, which is a plate-shaped element through which the refrigerant R flows, And a "plate element 9 for air" which is a plate-shaped element through which the air A flows inside, and these are formed by stacking a plurality of stages.

이 공기 열교환기(5)에서는, 공기용 플레이트 엘리먼트(9)의 단수가, 냉매용 플레이트 엘리먼트(8)의 단수보다도 많이 설정되어 있다. 도 2의 (b)에 도시하는 바와 같이, 이 실시 형태에서는, 1기의 냉매용 플레이트 엘리먼트(8)의 전후 방향 양측에 1기씩 공기용 플레이트 엘리먼트(9)가 배치되어 있다. 바꾸어 말하면, 냉매용 플레이트 엘리먼트(8)를 끼워 넣도록 공기용 플레이트 엘리먼트(9)가 배치되어 있다.In this air heat exchanger (5), the number of plates of the air plate element (9) is set larger than the number of plates of the refrigerant plate element (8). As shown in Fig. 2 (b), in this embodiment, one plate element 9 for air is disposed on both sides in the front-rear direction of one of the refrigerant plate elements 8. In other words, the plate element 9 for air is arranged so as to fit the plate element 8 for the coolant.

<<냉매용 플레이트 엘리먼트>><< Plate element for refrigerant >>

도 2의 (a), 도 3에 도시하는 바와 같이, 냉매용 플레이트 엘리먼트(8)는, 알루미늄이나 스테인리스 등으로 형성되어 요철 홈이 형성된 핀부(10)와, 좌우 한 쌍으로 배치된 사이드 바 부재(11)와, 전후 한 쌍으로 배치된 격리판(12)을 갖고 있다. 핀부(10)가 한 쌍의 사이드 바 부재(11)에 의해 폭 방향으로부터 끼워 넣어진 후에, 전후 방향으로부터 핀부(10) 및 사이드 바 부재(11)를 덮도록 격리판(12)이 설치되어, 1기의 냉매용 플레이트 엘리먼트(8)가 구성된다.3 (A) and 3 (B), the refrigerant plate element 8 includes a fin portion 10 formed of aluminum or stainless steel or the like and having concave-convex grooves, and a pair of left and right side- (11), and a separator (12) arranged in a pair in the front and rear direction. The separating plate 12 is provided so as to cover the fin portion 10 and the side bar member 11 from the front and rear direction after the fin portion 10 is fitted in the width direction by the pair of side bar members 11, One plate element 8 for a refrigerant is constituted.

이 냉매용 플레이트 엘리먼트(8)는, 그 두께 방향이 전후 방향을 향하도록 세로 배치된다. 세로 배치된 냉매용 플레이트 엘리먼트(8)의 하단부측에는, 냉매 R의 입구(13R)가 형성됨과 동시에, 냉매용 플레이트 엘리먼트(8)의 상단부측에는, 엘리먼트 내부를 흘러 온 냉매 R이 외부로 유출하는 출구(14R)가 형성되어 있다.The plate element 8 for a coolant is vertically arranged so that its thickness direction is directed to the front-rear direction. An inlet 13R of the refrigerant R is formed on the lower end side of the vertically arranged refrigerant plate element 8 and an outlet 13A through which the refrigerant R flowing in the element flows out is provided on the upper end side of the refrigerant plate element 8, (14R) is formed.

냉매용 플레이트 엘리먼트(8)의 내부에는, 냉매용 플레이트 엘리먼트(8)의 폭보다 좁은 폭이며 사행하도록 형성된 사행 유로(15)가 설치되어 있다. 사행 유로(15)는, 냉매용 플레이트 엘리먼트(8)의 하단부측에 형성된 입구(13R)에 연통하는 동시에 출구(14R)로 통하고 있으며, 유로 내를 냉매 R이 유통한다. 이 사행 유로(15) 내는, 내부를 흐르는 냉매 R의 유속을 증대시키는 냉매 증속 수단(16)으로서 동작한다.In the interior of the refrigerant plate element 8, a meandering flow path 15 formed so as to have a width narrower than the width of the refrigerant plate element 8 is formed. The meandering flow passage 15 communicates with the inlet 13R formed at the lower end of the refrigerant plate element 8 and communicates with the outlet 14R so that the refrigerant R flows through the flow passage. The inside of the meandering flow passage 15 serves as a refrigerant accelerating means 16 for increasing the flow rate of the refrigerant R flowing inside.

이하, 냉매용 플레이트 엘리먼트(8)를 구성하는 각 부의 상세를 설명한다.Hereinafter, the details of each part constituting the refrigerant plate element 8 will be described.

냉매용 플레이트 엘리먼트(8)를 구성하는 사이드 바 부재(11)는, 알루미늄이나 스테인리스 등으로 형성된 긴 각봉체이다. 이 사이드 바 부재(11)는, 길이 방향이 상하 방향을 향하는 동시에, 좌우로 소정 간격만큼 이격된 상태로 배치되어 있다. 한 쌍의 사이드 바 부재(11) 사이의 거리가 냉매용 플레이트 엘리먼트(8)의 폭이 되고, 사이드 바 부재(11)의 길이가 냉매용 플레이트 엘리먼트(8)의 길이가 된다. 사이드 바 부재(11)의 두께가, 냉매 R이 흐르는 유로의 높이로 된다.The side bar member 11 constituting the plate element 8 for a coolant is a long ferrule formed of aluminum or stainless steel. The side bar members 11 are arranged in a state in which the longitudinal direction is directed upward and downward, and are spaced apart from each other by a predetermined distance left and right. The distance between the pair of side bar members 11 becomes the width of the refrigerant plate element 8 and the length of the side bar member 11 becomes the length of the refrigerant plate element 8. [ The thickness of the side bar member 11 becomes the height of the flow path through which the refrigerant R flows.

사이드 바 부재(11)의 하단부측에는, 사이드 바 부재(11) 사이의 거리의 약 절반의 길이를 갖는 폐색 바 부재(17)가 배치되어 있다. 이 폐색 바 부재(17)는, 알루미늄이나 스테인리스 등으로 형성된 긴 각봉체이다. 폐색 바 부재(17)는, 그 길이 방향이 좌우 방향을 향하는 동시에, 당해 폐색 바 부재(17)의 우측 단부가 우측의 사이드 바 부재(11)에 접하도록 배치되어 있다. 그로 인해, 폐색 바 부재(17)의 좌측 단부와 좌측의 사이드 바 부재(l1) 사이에 공간이 생기게 되지만, 이 공간이, 냉매 R의 입구(13R)로 된다. 즉, 좌우 방향을 향하는 폐색 바 부재(17)가, 냉매용 플레이트 엘리먼트(8)의 하단부의 우측을 폐색함으로써, 냉매용 플레이트 엘리먼트(8)의 폭의 약 1/2의 폭을 갖는 입구(13R)가 형성되어 있다.A closing bar member 17 having a length of about half the distance between the side bar members 11 is disposed on the lower end side of the side bar member 11. [ The closing bar member 17 is a long barrel member formed of aluminum or stainless steel. The closing bar member 17 is arranged so that the longitudinal direction thereof faces the left and right direction and the right end of the closing bar member 17 is in contact with the right sidebar member 11. [ As a result, a space is created between the left end of the closing bar member 17 and the left side bar member 11, but this space becomes the inlet 13R of the refrigerant R. That is, the closing bar member 17 facing the left and right direction closes the right side of the lower end portion of the refrigerant plate element 8, and the inlet 13R (13R) having a width of about 1/2 of the width of the refrigerant plate element 8 Is formed.

또한, 한 쌍의 사이드 바 부재(11)의 상단부간에도 공간이 형성되어 있지만, 이 공간은 냉매 R의 출구(14R)로 된다.Further, a space is formed also between the upper ends of the pair of side bar members 11, but this space becomes the outlet 14R of the refrigerant R.

도 3에 도시하는 바와 같이, 한 쌍의 사이드 바 부재(11) 사이에, 알루미늄이나 스테인리스 등의 판을 요철 형상으로 절곡해서 형성된 핀부(10)가 배치된다. 본 실시 형태의 핀부(10)는, 복수의 핀 부재(18)를 조합함으로써 구성되어 있다.As shown in Fig. 3, a fin portion 10 formed by bending a plate of aluminum or stainless steel in a concavo-convex shape is disposed between the pair of side bar members 11. The fin portion 10 of the present embodiment is configured by combining a plurality of pin members 18.

핀 부재(18)는, 삼각형 내지는 평행사변형의 형상을 나타내고 있다. 삼각형의 핀 부재(18)는 당해 삼각형의 저변에 평행하게 절곡 가공이 실시되어서, 상기 저변에 평행한 요철 홈이 형성되어 있다. 평행사변형의 핀 부재(l8)는, 상변 및 하변에 평행하게 절곡 가공이 실시되어서, 상기 상변 및 하변에 평행한 요철 홈이 형성되어 있다. 각 핀 부재(l8)의 요철 홈의 피치는 대략 동일한 것으로 되어 있다.The pin member 18 has a triangular or parallelogram shape. The pin member 18 of the triangle is bent in parallel to the base of the triangle to form a concave-convex groove parallel to the base. The pin member 18 of the parallelogram is bent in parallel to the upper and lower sides to form a concave-convex groove parallel to the upper and lower sides. The pitch of the concave-convex grooves of each pin member 18 is substantially the same.

도 3에 도시하는 바와 같이, 냉매용 플레이트 엘리먼트(8)의 입구(13R)에는, 요철 홈이 상하 방향을 향하도록 형성된 삼각형의 핀 부재(18)가 연결되어 있다. 또한, 이 삼각형의 핀 부재(18)에는, 요철 홈이 좌우 방향을 향하도록 형성된 평행사변형의 핀 부재(18)가 연결되어 있다. 삼각형의 핀 부재(18)의 좌우 폭과 평행사변형의 핀 부재(18)의 상하 폭은 동일하게 되어, 냉매용 플레이트 엘리먼트(8)의 폭의 약 1/2로 되어 있다.As shown in Fig. 3, a triangular pin member 18 formed so as to face the up and down direction is connected to the inlet 13R of the refrigerant plate element 8. The pin member 18 of the triangular shape is connected to a pin member 18 of a parallelogram shape formed so that the concavo-convex groove faces in the left-right direction. The width of the triangular pin member 18 is equal to the width of the pin member 18 of the parallelogram shape and is approximately half the width of the refrigerant plate element 8.

상기 평행사변형의 핀 부재(18)는, 또한 삼각형의 핀 부재(18)에 연결되고, 그 반복이 냉매용 플레이트 엘리먼트(8)의 상단부측, 즉 출구(14R)까지 이어지고 있다.The parallelogram pin member 18 is also connected to the triangular pin member 18 and the repetition thereof extends to the upper end side of the refrigerant plate element 8, that is, to the outlet 14R.

이와 같이, 복수의 핀 부재(18)의 조합에 의해 구성되는 일련의 요철 홈의 연결에 의해, 입구(13R)로부터 지그재그로 출구(14R)를 향해서 신장하는 사행 유로(15)가 구성된다. 이 사행 유로(15)의 유로 폭은 핀 부재(18)의 폭에 의해 결정된다. 사행 유로(15)의 유로 폭은, 냉매용 플레이트 엘리먼트(8)의 폭, 바꾸어 말하면, 종래형의 냉매용 플레이트 엘리먼트(50)에 구비된 상하를 향하는 직선 유로(51)(도 6 참조)의 약 1/2로 되어 있다. 더불어, 사행 유로(15)의 유로 길이는, 냉매용 플레이트 엘리먼트(8)의 상하 길이, 바꾸어 말하면, 종래형의 냉매용 플레이트 엘리먼트(50)에 구비된 상하를 향하는 직선 유로(51)(도 6 참조)의 유로 길이의 약 2배로 되어 있다.As described above, the connection of the series of concave-convex grooves constituted by the combination of the plurality of pin members 18 constitutes a meandering flow passage 15 extending from the inlet 13R toward the outlet 14R in a staggered manner. The flow path width of the meandering flow path (15) is determined by the width of the pin member (18). The flow path width of the meandering flow path 15 is set such that the width of the refrigerant plate element 8, that is, the width of the linear flow path 51 (see Fig. 6) Is about 1/2. In addition, the channel length of the meandering flow passage 15 is determined by the vertical length of the refrigerant plate element 8, in other words, the straight line flow path 51 (See Fig. 2).

그로 인해, 본 실시 형태의 냉매용 플레이트 엘리먼트(8)에 유입된 냉매 R은, 종래형의 냉매용 플레이트 엘리먼트(50)에 비하여 그 유속이 증대되게 된다. 즉, 사행 유로(15)는 냉매 증속 수단(16)으로서 작용하게 된다.As a result, the refrigerant R flowing into the refrigerant plate element 8 of the present embodiment has an increased flow rate as compared with the conventional refrigerant plate element 50. In other words, the meandering flow path 15 serves as the refrigerant accelerating means 16.

이상에서 설명한 한 쌍의 사이드 바 부재(11) 및 이 사이드 바 부재(11) 사이에서 폭 방향으로 끼워진 핀부(10)는, 전후 한 쌍의 격리판(l2)에 의해 끼움 지지되게 되어 있다. 격리판(12)도 알루미늄이나 스테인리스 등으로 형성되어 있으며 직사각형 형상을 나타내고 있다. 핀 부재(18)에 형성된 요철 홈에 대해서는, 오목부의 바닥부 및 볼록부의 정상부가, 격리판(12)에 접하도록 구성되어 있다.The pair of side bar members 11 described above and the fin portions 10 sandwiched in the width direction between the side bar members 11 are sandwiched between a pair of separators 12 on the front and rear sides. The separator 12 is also made of aluminum or stainless steel and has a rectangular shape. With respect to the recessed and recessed grooves formed in the pin member 18, the bottom of the recessed portion and the top of the raised portion are configured to contact the separator 12.

이들 사이드 바 부재(11), 핀 부재(18), 격리판(12)은, 브레이징이나 확산 접합 등에 의해 서로가 고착되도록 되어 있으며, 견고하게 일체화된 냉매용 플레이트 엘리먼트(8)가 형성된다.The side bar member 11, the pin member 18 and the separator 12 are fixed to each other by brazing, diffusion bonding, or the like, and the plate member 8 for a coolant is integrally formed.

이와 같이 구성된 냉매용 플레이트 엘리먼트(8)에서는, 냉매 R의 유로를 사행시킴으로써, 유로를 흐르는 냉매 R의 유속이 빨라져 열전달 특성이 향상하게 된다. 또한, 입구(13R)로부터 출구(14R)까지의 사이에 냉매 R이 흐르는 거리가 길어지기 때문에, 냉매 R과 격리판(12)이 접촉하는 면적이 증대되어, 열 이동을 증가시킬 수 있다.In the refrigerant plate element 8 configured as described above, the flow path of the refrigerant R is meandered to increase the flow rate of the refrigerant R flowing in the flow path, thereby improving the heat transfer characteristic. Further, since the distance through which the refrigerant R flows from the inlet 13R to the outlet 14R is increased, the area of contact between the refrigerant R and the separator 12 is increased, and the heat transfer can be increased.

<<공기용 플레이트 엘리먼트>><< Plate element for air >>

한편, 도 2의 (a), 도 4에 도시하는 바와 같이, 공기용 플레이트 엘리먼트(9)는, 요철 홈이 형성된 핀부(10)와, 상하 한 쌍으로 배치된 사이드 바 부재(11)와, 전후 한 쌍으로 배치된 격리판(12)을 갖고 있다. 핀부(10)가 한 쌍의 사이드 바 부재(11)에 의해 상하 방향으로부터 끼워 넣어진 후에, 전후 방향으로부터 핀부(10) 및 사이드 바 부재(11)를 덮도록 격리판(12)이 설치되어, 1기의 공기용 플레이트 엘리먼트(9)가 구성된다.4A and 4B, the air plate element 9 includes a fin portion 10 having a recessed groove, a side bar member 11 arranged in an upper and a lower pair, And a separator 12 arranged in a pair in the front and rear direction. The separating plate 12 is provided so as to cover the fin portion 10 and the side bar member 11 from the front and rear directions after the fin portion 10 is fitted from the up and down direction by the pair of side bar members 11, One plate element 9 for air is constituted.

이 공기용 플레이트 엘리먼트(9)는, 그 두께 방향이 전후 방향을 향하도록 세로 배치된다. 세로 배치된 공기용 플레이트 엘리먼트(9)의 우측 단부측에는, 열원이 되는 공기 A의 입구(13A)가 형성되는 동시에, 공기용 플레이트 엘리먼트(9)의 좌측 단부측에는, 엘리먼트 내부를 흘러 온 공기 A가 외부로 유출하는 출구(14A)가 형성되어 있다. 또한, 공기 A의 입구(13A)와 출구(14A)는 반대로 형성되어 있어도 전혀 문제는 없다.The plate element 9 for air is vertically arranged so that its thickness direction is directed to the front-rear direction. An inlet 13A of the air A as a heat source is formed on the right end side of the vertically arranged air plate element 9 and air A flowing in the inside of the element is provided on the left end side of the air plate element 9 And an outlet 14A for discharging to the outside is formed. The inlet 13A and the outlet 14A of the air A may be formed opposite to each other.

이하, 공기용 플레이트 엘리먼트(9)를 구성하는 각 부의 상세를 설명한다.Hereinafter, the details of each part constituting the air plate element 9 will be described.

도 4에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태의 공기용 플레이트 엘리먼트(9)에는, 상하로 배치된 한 쌍의 사이드 바 부재(11)가 설치되어 있다. 이 사이드 바 부재(1l)는 알루미늄이나 스테인리스 등으로 형성된 각봉체이며, 길이 방향이 좌우 방향을 향하도록 배치되어 있다. 사이드 바 부재(11)의 길이가 공기용 플레이트 엘리먼트(9)의 폭 길이가 된다. 사이드 바 부재(11)의 두께(전후 방향의 두께)가, 공기 A가 지나가는 유로의 높이로 된다.As shown in Fig. 4, the air plate element 9 of the present embodiment is provided with a pair of side bar members 11 arranged vertically. The side bar member 11 is a square bar made of aluminum or stainless steel, and is arranged so that the longitudinal direction thereof is parallel to the left and right direction. The length of the side bar member 11 is the width of the plate element 9 for air. The thickness (the thickness in the front-rear direction) of the side bar member 11 becomes the height of the flow passage through which the air A passes.

공기용 플레이트 엘리먼트(9)는, 전술한 냉매용 플레이트 엘리먼트(8)에 적층되어서, 공기 열교환기(5)(플레이트 핀 열교환기)의 코어부가 된다. 그로 인해, 공기용 플레이트 엘리먼트(9)의 상하 방향 길이와 냉매용 플레이트 엘리먼트(8)의 상하 방향 길이는 동일하게 되고, 공기용 플레이트 엘리먼트(9)의 폭 길이와 냉매용 플레이트 엘리먼트(8)의 폭 길이는 동일하게 되어 있다.The air plate element 9 is laminated on the refrigerant plate element 8 to be a core part of the air heat exchanger 5 (plate fin heat exchanger). The length of the plate element 9 for air is equal to the length of the plate element 8 for the coolant in the vertical direction and the length of the plate element 9 for air and the length of the plate element for coolant 8 The widths are the same.

상하 한 쌍의 사이드 바 부재(11) 사이에, 공기용 플레이트 엘리먼트(9)용의 핀부(l0)가 배치된다. 본 실시 형태의 핀부(10)는, 상하 한 쌍의 사이드 바 부재(11)의 사이에 끼워 넣는 1매의 판(1매의 핀 부재(18))으로 구성되어 있다.The fin portion 10 for the air plate element 9 is disposed between the upper and lower pair of side bar members 11. [ The fin portion 10 of the present embodiment is constituted by one plate (one pin member 18) sandwiched between a pair of upper and lower side bar members 11.

핀 부재(18)는, 직사각형 형상을 나타내고 있으며, 직사각형의 상변 및 하변에 평행하게 직선 형상의 요철 홈이 프레스 형성되어 있다. 이 직선 형상의 요철 홈이 직선 유로(19)로서 작용하여, 이 직선 유로(19)의 우측 단부가 공기용 플레이트 엘리먼트(9)의 입구(13A)에 연결되고, 직선 유로(19)의 좌측 단부가 공기용 플레이트 엘리먼트(9)의 출구(14A)에 연결되어 있다. 그로 인해, 입구(13A)로부터 들어간 공기 A는, 직선 유로(19)의 길이 방향을 따라서 좌측으로 유통되고, 출구(14A)로부터 외부로 토출한다.The pin member 18 has a rectangular shape, and a linear concave-convex groove is formed in parallel to the upper and lower sides of the rectangle. This straight-line concave-convex groove acts as the linear flow passage 19 and the right end of the linear flow passage 19 is connected to the inlet 13A of the air plate element 9, Is connected to the outlet (14A) of the plate element (9) for air. Therefore, the air A introduced from the inlet 13A flows to the left along the longitudinal direction of the linear flow passage 19, and is discharged to the outside from the outlet 14A.

이상에서 설명한 한 쌍의 사이드 바 부재(11) 및 이 사이드 바 부재(11) 사이에 끼워진 핀부(10)는, 전후 한 쌍의 격리판(12)에 의해 끼워지도록 되어 있다. 격리판(12)도 알루미늄이나 스테인리스 등으로 형성되어 있다. 핀 부재(18)에 형성된 요철 홈에 관하여는, 오목부의 바닥부 및 볼록부의 정상부가 격리판(12)에 접하도록 구성되어 있다.The pair of side bar members 11 described above and the fin portions 10 sandwiched between the side bar members 11 are sandwiched by a pair of separators 12 on the front and rear sides. The separator 12 is also made of aluminum or stainless steel. Regarding the recessed and recessed grooves formed in the pin member 18, the bottom of the recessed portion and the top of the convexed portion are configured to contact the separating plate 12.

이들 사이드 바 부재(11), 핀 부재(18), 격리판(12)은, 용접 등에 의해 서로가 고착되도록 되어 있으며, 견고하게 일체화된 공기용 플레이트 엘리먼트(9)가 형성된다.The side bar member 11, the pin member 18 and the separator 12 are fixed to each other by welding or the like, and a solidly integrated plate element 9 for air is formed.

정리하면, 공기용 플레이트 엘리먼트(9)는, 좌우 방향으로 신장되는 직선 유로(19)를 갖고 있기 때문에, 입구(13A)로부터 도입된 공기 A는 출구(14A)에 이르기까지, 요철 홈을 따라서 수평하게 흐르게 되어, 그 압력 손실도 매우 낮은 것이 된다.In summary, since the air plate element 9 has the linear flow path 19 extending in the left-right direction, the air A introduced from the inlet 13A flows horizontally along the concavo-convex groove until reaching the outlet 14A And the pressure loss is also very low.

<<코어부>><< Core Parts >>

이상에서 설명한 냉매용 플레이트 엘리먼트(8) 및 공기용 플레이트 엘리먼트(9)는 교대로 적재되어서, 공기 열교환기(5)(공기 열교환기(5)의 코어부)가 구성된다.The refrigerant plate element 8 and the air plate element 9 described above are alternately stacked to constitute the air heat exchanger 5 (core portion of the air heat exchanger 5).

즉, 도 2, 도 4의 (b)에 도시하는 바와 같이, 냉매용 플레이트 엘리먼트(8)는, 냉매 R의 입구(13R)가 하측으로 되고, 냉매 R의 출구(14R)가 상측으로 되도록 세로 배치된다. 게다가, 이 세로 배치의 냉매용 플레이트 엘리먼트(8)를 끼워 넣도록 공기용 플레이트 엘리먼트(9)가 세로 배치 상태에서 적층된다. 세로 배치한 공기용 플레이트 엘리먼트(9)는, 공기 A의 입구(13A) 및 출구(14A)가 좌우 방향을 향하도록 되어 있다.That is, as shown in Figs. 2 and 4 (b), the refrigerant plate element 8 is arranged such that the inlet 13R of the refrigerant R is downward, and the outlet 14R of the refrigerant R is upward . Further, the plate elements 9 for air are stacked in a vertically arranged state so as to interpose the refrigerant plate element 8 for vertical arrangement. The plate element 9 for air arranged vertically is such that the inlet 13A and the outlet 14A of the air A are oriented in the left-right direction.

이 때, 도 5에 도시하는 바와 같이, 공기용 플레이트 엘리먼트(9)의 직선 유로(19)의 높이가, 냉매용 플레이트 엘리먼트(8)의 사행 유로(15)의 높이보다도 높아지도록(예를 들어, 약 2배가 되도록) 하면 좋다. 냉매 R에 비하여 공기 A의 열전달률이 낮은 것은 주지된 바이며, 공기 A의 유량을 증가시킴으로써, 공기용 플레이트 엘리먼트(9)측의 (외관의) 열전달을 업시키는 것이 가능하게 된다.5, the height of the linear flow path 19 of the air plate element 9 is set to be higher than the height of the meander flow path 15 of the refrigerant plate element 8 (for example, , About twice as much). It is known that the heat transfer rate of the air A is lower than that of the refrigerant R. By increasing the flow rate of the air A, it is possible to increase the heat transfer (on the outside) of the air plate element 9 side.

또한, 도 1에 도시하는 바와 같이, 각 엘리먼트를 적층할 때에는, 냉매용 플레이트 엘리먼트(8)와 공기용 플레이트 엘리먼트(9) 사이의 격리판(12)을 1매로 하여, 이 격리판(12)의 일측에 냉매 R이 흐르고, 격리판(12)의 타측에 공기 A가 흐르도록 하고 있다.1, when the respective elements are laminated, the separator 12 between the refrigerant plate element 8 and the air plate element 9 is divided into a single piece, So that the air A flows to the other side of the separator 12. In this case,

<<작동 형태>><< Operation type >>

이어서, 히트 펌프 장치(1), 특히 히트 펌프 장치(1)에 구비된 공기 열교환기(5)의 작동 형태에 대해서 설명한다.Next, the operation mode of the heat pump apparatus 1, particularly, the air heat exchanger 5 provided in the heat pump apparatus 1 will be described.

도 1의 히트 펌프 장치(1)에서, 이용측 열교환기(3)에서 열을 방출하여 액체가 된 냉매 R은, 팽창 밸브(4)에 의해 감압되어서 공기 열교환기(5)로 복귀되게 된다. 복귀되어 온 액체의 냉매 R은, 공기 열교환기(5)를 구성하는 냉매용 플레이트 엘리먼트(8)의 입구(13R)(하측)로부터, 냉매용 플레이트 엘리먼트(8) 내의 사행 유로(l5)로 유도된다. 사행 유로(15)의 전반, 바꾸어 말하면 냉매용 플레이트 엘리먼트(8)의 하방측에서는, 냉매 R은 액체 상태이다. 이 액체의 냉매 R(2차측의 매체)이, 냉매용 플레이트 엘리먼트(8)의 내부의 사행 유로(15)를 지나가는 사이에 공기용 플레이트 엘리먼트(9)의 공기 A(1차측의 매체)로부터 열을 받음으로써, 냉매 R은 서서히 기화되고, 냉매용 플레이트 엘리먼트(8)의 출구(14R)(상측)에서는 기화가 거의 완료된다.In the heat pump apparatus 1 of Fig. 1, the refrigerant R, which has released heat in the utilization side heat exchanger 3 and becomes a liquid, is decompressed by the expansion valve 4 and returned to the air heat exchanger 5. The returned refrigerant R is guided from the inlet 13R (lower side) of the refrigerant plate element 8 constituting the air heat exchanger 5 to the meandering flow path 15 in the refrigerant plate element 8, do. In the first half of the meandering flow passage 15, in other words, on the lower side of the refrigerant plate element 8, the refrigerant R is in a liquid state. The refrigerant R of this liquid (medium on the secondary side) flows from the air A (medium on the primary side) of the plate element for air 9 through the meandering flow path 15 inside the refrigerant plate element 8 The refrigerant R is gradually vaporized and vaporization is almost completed at the outlet 14R (upper side) of the plate element 8 for the refrigerant.

냉매용 플레이트 엘리먼트(8)의 입구(13R)의 폭은, 출구(14R)의 폭보다도 작게 형성되어 있으며, 또한 사행 유로(15)의 유로 폭은, 냉매용 플레이트 엘리먼트(8)의 폭, 바꾸어 말하면, 도 6에 도시하는 바와 같은 종래형의 플레이트 핀형 열교환기에 구비된 냉매용 플레이트 엘리먼트(50)의 직선 유로(51)보다 폭이 좁기 때문에, 냉매 R의 유속이 증대한다. 그로 인해, 냉매용 플레이트 엘리먼트(8) 전체로서의 열전달 효율이 증가하게 된다. 또한, 사행 유로(15)는, 도 6의 종래형의 냉매용 플레이트 엘리먼트(50)의 유로보다 유로 길이가 길고, 핀부(10) 및 격리판(12)과의 접촉 면적도 증가하게 된다. 더불어, 사행 유로(15)에 의해 냉매 R의 흐름이 복잡해져 난류 발생 효과도 기대할 수 있다. 이들의 작용에 의해서도, 냉매용 플레이트 엘리먼트(8) 전체로서의 열전달 효율이 증가하게 된다.The width of the inlet 13R of the refrigerant plate element 8 is formed to be smaller than the width of the outlet 14R and the flow path width of the meandering flow path 15 is set smaller than the width of the refrigerant plate element 8, 6, the flow velocity of the refrigerant R increases because the width is narrower than the linear flow path 51 of the refrigerant plate element 50 provided in the conventional plate fin type heat exchanger as shown in Fig. As a result, the heat transfer efficiency as a whole of the refrigerant plate element 8 is increased. The meandering flow path 15 has a longer flow path length than the flow path of the conventional refrigerant plate element 50 of FIG. 6 and also increases the contact area with the fin portion 10 and the separator 12. In addition, the flow of the refrigerant R is complicated by the meandering flow path 15, and a turbulent flow generating effect can be expected. The heat transfer efficiency as a whole of the refrigerant plate element 8 is also increased by these actions.

한편, 액체의 냉매 R에 열을 공급하는 열원이 되는 공기 A는, 냉매용 플레이트 엘리먼트(8)에 접하도록 배치된 공기용 플레이트 엘리먼트(9)의 입구(13A)(우측)로부터, 팬(7) 등의 강제력에 의해 도입된다. 공기용 플레이트 엘리먼트(9)의 입구(13A)로부터 들어간 공기 A는, 직선 유로(19)를 좌측으로 흘러 가서, 공기용 플레이트 엘리먼트(9)의 핀 부재(18) 및 격리판(12)(냉매용 플레이트 엘리먼트(8)와 공통의 격리판(12))을 통해서 냉매 R에 열을 공급하여, 공기용 플레이트 엘리먼트(9)의 출구(14A)(좌측)로부터 외부로 배출된다. 바꾸어 말하면, 냉매용 플레이트 엘리먼트(8) 내의 냉매 R의 흐름(지그재그한 흐름)의 일부분에 대하여, 공기용 플레이트 엘리먼트(9) 내의 공기 A가 대향하도록 흐르게 되어, 부분적인 유사 대향 흐름이 형성되게 된다.On the other hand, the air A serving as a heat source for supplying heat to the liquid coolant R flows from the inlet 13A (right side) of the plate element 9 for air arranged so as to contact the plate element 8 for cooling, ) And the like. The air A entered from the inlet 13A of the air plate element 9 flows to the left side of the linear flow path 19 and flows to the left side of the pin member 18 of the air plate element 9 and the separator 12 And the heat is supplied to the refrigerant R through the outlet plate 14 and the outlet 14A (left side) of the plate element 9 for air. In other words, the air A in the plate element 9 for air is opposed to a part of the flow (zigzag flow) of the refrigerant R in the refrigerant plate element 8 to form a partially pseudo opposite flow .

공기 열교환기(5)에서 기화된 냉매 R, 즉 냉매용 플레이트 엘리먼트(8)의 출구(14R)로부터 토출된 냉매 R은, 배관(6)을 지나서 압축기(2)에 흡입되고, 이 압축기(2)에서 고온·고압의 가스로 압축되어서 이용측 열교환기(3)로 보내어진다.The refrigerant R discharged from the outlet 14R of the refrigerant plate element 8 for refrigerant vaporized in the air heat exchanger 5 is sucked into the compressor 2 through the piping 6 and flows into the compressor 2 And is sent to the utilization-side heat exchanger 3.

이와 같이, 본 발명에서는, 냉매 R의 사행 유동을 가능하게 하는 사행 유로(15)를 구비한 냉매용 플레이트 엘리먼트(8)를 채용한 공기 열교환기(5)를 사용하여, 고효율의 히트 펌프 장치(1)를 실현하고 있다. 그로 인해, 본 발명의 히트 펌프 장치(1)는, 예를 들어 전철의 바닥 하부 등의 좁은 설치 장소나 설치 장소에 공간적인 제한이 있는 장소에 설치할 수 있게 된다.As described above, in the present invention, by using the air heat exchanger 5 employing the refrigerant plate element 8 provided with the meandering flow path 15 that enables the refrigerant R to flow in a meandering manner, the high efficiency heat pump apparatus 1). Therefore, the heat pump apparatus 1 of the present invention can be installed at a place where there is a space limitation in a narrow installation place such as a floor bottom of a train, for example, or a place where installation is performed.

또한, 금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 특히, 금회 개시된 실시 형태에서, 명시적으로 개시되어 있지 않은 사항, 예를 들어, 운전 조건이나 조업 조건, 각종 파라미터, 구성물의 치수, 중량, 체적 등은, 당업자가 통상 실시하는 범위를 일탈하는 것이 아니며, 통상의 당업자라면 용이하게 상정하는 것이 가능한 값을 채용하고 있다.It is also to be understood that the embodiments disclosed herein are illustrative and non-restrictive in all respects. Particularly, in the presently disclosed embodiment, matters that are not explicitly disclosed, for example, operating conditions, operating conditions, various parameters, dimensions, weight, volume, etc. of constituents deviate from those usually practiced by those skilled in the art And a value that can be readily assumed by a person of ordinary skill in the art is adopted.

1 히트 펌프 장치
2 압축기
3 이용측 열교환기
4 팽창 밸브
5 공기 열교환기
6 배관
7 팬
8 냉매용 플레이트 엘리먼트
9 공기용 플레이트 엘리먼트
l0 핀부
11 사이드 바 부재
12 격리판
13R 냉매의 입구
13A 공기의 입구
14R 냉매의 출구
14A 공기의 출구
15 사행 유로
16 냉매 증속 수단
17 폐색 바 부재
18 핀 부재
19 직선 유로
50 종래형의 공기 열교환기
51 (종래형의 공기 열교환기에 구비된) 직선 유로
R 냉매(2차측의 매체)
A 공기(1차측의 매체)1 Heat pump device
2 compressor
3 Usage side heat exchanger
4 expansion valve
5 Air heat exchanger
6 Piping
7 Fans
8 Plate element for refrigerant
9 Plate element for air
10 pin
11 sidebar member
12 separator plate
13R Refrigerant inlet
13A inlet of air
The outlet of the 14R refrigerant
14A Outlet of air
15 Seven Euro
16 Refrigerant boosting means
17 occlusion bar member
18 pin member
19 Straight line Euro
50 Conventional air heat exchanger
51 (provided in the conventional type air heat exchanger)
R refrigerant (medium on the secondary side)
A air (medium on the primary side)

Claims

A heat pump device in which a compressor for compressing a refrigerant, an air heat exchanger for performing heat transfer from outside air to a refrigerant, and a utilization-side heat exchanger for performing heat transfer from the refrigerant to the utilization side are provided in a circulation passage through which the refrigerant circulates ,
The air heat exchanger is a plate-fin type heat exchanger in which a plate element for a coolant in which a refrigerant flows in a vertical direction and a plate element for air in which a linear flow path through which air flows, However,
The refrigerant plate element is provided with refrigerant increasing means for increasing the flow rate of the refrigerant flowing therein,
Wherein the refrigerant accelerating means is a serpentine flow passage in which the refrigerant flows and is narrower in width than the width of the refrigerant plate element and formed so as to curve inward from the lower portion to the upper portion of the refrigerant plate element,
The width of the inlet of the meandering channel provided on the lower end side is not more than 1/2 of the width of the refrigerant plate element,
The width of the outlet of the shear flow path provided on the upper end side is the width of the refrigerant plate element,
Wherein the flow passage of the meandering flow passage is bent upward or horizontally and is formed to have a width of the inlet until just before the outlet and extends to a width of the refrigerant plate element at a portion leading to the outlet,
And the channel length of the meandering channel is at least twice the channel length of the upper and lower lengths of the plate element for the coolant.

2. The heat pump device according to claim 1, wherein the flow path length of the flow path formed inside the air plate element is shorter than the flow path length of the flow path formed inside the refrigerant plate element.

The air conditioner according to claim 1, wherein a width of the air heat exchanger, which is a distance between an inlet and an outlet of the rectilinear flow passage through which the air flows, is larger than a height of the air heat exchanger which is a distance between an inlet and an outlet of the serpentine flow channel Wherein the heat pump device is short.

The air conditioner according to claim 2, wherein a width of the air heat exchanger, which is a distance between an inlet and an outlet of the rectilinear flow passage through which the air flows, is larger than a height of the air heat exchanger which is a distance between an inlet and an outlet of the serpentine flow channel Wherein the heat pump device is short.

The heat pump apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the height of the linear flow path of the air plate element is set to be higher than the height of the meandering flow path of the refrigerant plate element .

The heat pump device according to any one of claims 1 to 4, wherein the number of plate elements of the air is greater than the number of plates of the refrigerant plate element.

The heat pump device according to claim 5, wherein the number of plate elements of the air is greater than the number of plates of the refrigerant plate element.

The heat pump device according to any one of claims 1 to 4, wherein air plate elements are laminated so as to sandwich the refrigerant plate element.

The heat pump device according to claim 5, characterized in that plate elements for air are laminated so as to sandwich the refrigerant plate element.

The heat pump apparatus according to claim 6, wherein plate element for air is laminated so as to sandwich the refrigerant plate element.

The heat pump apparatus according to claim 7, wherein plate element for air is laminated so as to sandwich the refrigerant plate element.

The heat pump apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the air heat exchanger is provided with a fan for forcedly introducing air into the air heat exchanger.

The heat pump device according to claim 5, wherein the air heat exchanger is provided with a fan for forcedly introducing air into the air heat exchanger.

The heat pump apparatus according to claim 6, wherein the air heat exchanger is provided with a fan for forcedly introducing air into the air heat exchanger.

8. The heat pump apparatus according to claim 7, wherein the air heat exchanger is provided with a fan for forcibly introducing air into the air heat exchanger.

The heat pump apparatus according to claim 8, wherein the air heat exchanger is provided with a fan for forcibly introducing air into the air heat exchanger.

The heat pump apparatus according to claim 9, wherein the air heat exchanger is provided with a fan for forcibly introducing air into the air heat exchanger.

11. The heat pump apparatus according to claim 10, wherein the air heat exchanger is provided with a fan for forcibly introducing air into the air heat exchanger.

The heat pump apparatus according to claim 11, wherein the air heat exchanger is provided with a fan for forcibly introducing air into the air heat exchanger.