CN114838604A - 板翅片层叠型热交换器和使用它的制冷*** - Google Patents

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Abstract

本发明的板翅片层叠型热交换器是层叠多个板翅片(2a)而构成的热交换器,板翅片(2a)具有第1集管区域部(11a)、第2集管区域部(11b)和流路区域部(12),第1和第2集管区域部(11a、11b)分别由具有集管流路用开口的两块被接合的板(16a、16b)形成,流路区域部(12)由一体成形了传热流路(8)的一块流路用板(18)形成,而且,第1和第2集管区域部(11a、11b)一体地接合于流路区域部(12)。

Description

板翅片层叠型热交换器和使用它的制冷***
技术领域
本发明涉及板翅片层叠型热交换器和使用它的制冷***。
背景技术
专利文献1公开了板翅片层叠型热交换器。该板翅片层叠型热交换器具有隔着间隙层叠的多个板翅片。各板翅片具有第1集管流路、第2集管流路和传热流路。板翅片具有相面对地被焊接的一对板。板翅片使制冷剂等第1流体从第1集管流路经由传热流路流至第2集管流路,促进在传热流路流动的第1流体与在板翅片间的间隙流动的空气等第2流体进行热交换。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2018-66532号公报
发明内容
本发明提供能够解决上述现有的板翅片结构引起的技术问题,轻量、可靠性高且高性能的板翅片层叠型热交换器和使用它的制冷***。
本发明的板翅片层叠型热交换器,包括板翅片,该板翅片具有:第1集管流路;第2集管流路;和连结于第1集管流路与第2集管流路之间的传热流路,所述板翅片包括:具有第1集管流路的第1集管区域部;具有第2集管流路的第2集管区域部;和具有传热流路的流路区域部,第1集管区域部和第2集管区域部分别由具有集管流路用开口的两块被接合的板形成,流路区域部由一体成形了传热流路的一块流路用板形成,第1集管区域部和第2集管区域部一体地接合于流路区域部。
本发明的板翅片层叠型热交换器中,通过采用上述结构,流路区域部由一体化有传热流路的一块板形成。接合部位能够仅位于第1和第2集管区域部,能够将其限制为最小限度,能够提高热交换器的可靠性。而且,利用一块板形成的流路区域部,与利用被接合的两块板形成的流路区域部相比,能够减轻重量且使厚度薄型化。薄型化能够减少在板翅片间流动的第2流体的流通阻力。由此,能够提供可靠性高、轻量且高性能的板翅片层叠型热交换机和使用它的制冷***。
附图说明
图1是表示实施方式1的板翅片层叠型热交换器的外观的分解立体图。
图2是表示该板翅片层叠型热交换器的板翅片层叠体的一部分的立体图。
图3是表示该板翅片层叠型热交换器的板翅片的整体结构的立体图。
图4是将该板翅片层叠型热交换器的板翅片的集管区域展开表示的立体图。
图5是该板翅片层叠型热交换器的板翅片的主要部分放大立体图。
图6是图2的A-A截面图。
图7是图6的主要部分放大截面图。
图8是图2的B-B截面图。
图9是表示其它实施方式的板翅片的展开状态、完成状态、层叠状态的立体图。
图10是作为使用该板翅片层叠型热交换器的制冷***的一例表示的空气调节机的制冷循环图。
图11是表示该空气调节机的室内机的截面图。
附图标记说明
1 热交换器
2 板翅片层叠体
2a 板翅片
3a、3b 端板
4 管
5 管
7 紧固机构(螺栓、螺母)
8 传热流路
9 第1集管流路
10 第2集管流路
11a 第1集管区域部
11b 第2集管区域部
12 流路区域部
12a 传热流路形成部
12ab 第1端部分
12ac 第2端部分
12b 翅片部
12c 凸条部
13 环状凹槽
14 连接通路用凹槽
15 流路覆盖部
16a 第1板
16b 第2板
17 连结片部
18 流路用板
19 辅助连接用流路部
20 连接通路
21 辅助流路区域部
22 凸条肋
51 室外机
52 室内机
53 压缩机
54 四通阀
55 室外热交换器
56 减压器
57 室内热交换器
58 室内风机
59 室外风机
具体实施方式
(关于本发明的基础知识)
板翅片层叠型热交换器的板翅片如专利文献1所示,具有相面对地被焊接的两块板。各板具有集管流路用开口和传热流路用凹槽。这样的板翅片由于接合部位多以及流路结构复杂而容易发生接合不良的情况。因此,存在需要减少接合不良情况以提高可靠性的技术问题。此外,板翅片具有接合的两块板,因此会相应地厚度变厚,板翅片间的间隙变窄。因此,还具有在板翅片间的间隙流动的流体的流通阻力增加、热交换性能下降、并且热交换器整体的重量变重的技术问题。
本发明的发明者们发现了这样的技术问题,为了解决该技术问题而得到了本发明的结构。
本发明提供可靠性高、轻量且高性能的板翅片层叠型热交换器和使用它的制冷***。
以下,参照附图,详细说明实施方式。但是有时会省略非必要的详细说明。例如,已知的事项的详细说明、或对实质上相同的结构的重复说明。这是为了避免以下的说明过于冗长,使得本领域技术人员能够容易地理解本发明。
另外,附图和以下说明是为了使本领域技术人员充分理解本发明而提供的,并不会由此限定本发明的范围。
(实施方式1)
以下,使用图1~图8说明实施方式1。
[1-1.结构]
如图1所示,本实施方式的热交换器1包括板翅片层叠体2、与板翅片层叠体2的上表面接合的端板3a;和与板翅片层叠体2的下表面接合的端板3b。板翅片层叠体2通过接合与端板3a、3b一体化。端板3a、3b在俯视时与板翅片层叠体2为大致相同形状。热交换器1具有与端板3a连结的管4和管5。管4在热交换器1用作冷凝器时成为入口,在热交换器1用作蒸发器时成为出口。管5相反地,在热交换器1用作冷凝器时成为出口,在热交换器1用作蒸发器时成为入口。
板翅片层叠体2的两侧的端板3a、3b以夹持板翅片层叠体2的方式通过焊接与板翅片层叠体2接合。端板3a、3b利用紧固机构7在端板3a、3b的长度方向两端部被连结,由此保持作为热交换器的刚性。
此外,板翅片2a如图2、图3所示,具有供制冷剂等第1流体(以下称为制冷剂)流动的传热流路8。板翅片层叠体2在层叠的板翅片2a之间形成有供空气等第2流体(以下称为空气)流动的层叠间隔。板翅片层叠体2促进在板翅片2a设置的传热流路8中流动的制冷剂与在板翅片2a之间形成的层叠间隙流动的空气的热交换。
板翅片2a如图4所示,具有第1集管区域部11a、第2集管区域部11b和流路区域部12。第1集管区域部11a具有与管4相连的第1集管流路9。第2集管区域部11b具有与管5相连的第2集管流路10。流路区域部12具有将第1集管流路9和第2集管流路10间连接的传热流路8。第1和第2集管区域部11a、11b与流路区域部12一体地接合。
第1和第2集管区域部11a、11b具有彼此大致相同的形状。以下说明第1集管区域部11a。为了避免重复进行相同说明,省略第2集管区域部11b的说明。如图5所示,第1集管区域部11a由相面对地被焊接接合的第1板16a和第2板16b形成。第1板16a具有:集管流路用开口9a(10a);在集管流路用开口9a的外周形成的环状凹槽13;从环状凹槽13导出的连接通路用凹槽14;和与连接通路用凹槽14相连的流路覆盖部15。第2板16b具有:集管流路用开口9a(10a);和在集管流路用开口9a的外周形成的环状凹槽13。在该例中,第1集管区域部11a具有将第1板16a和第2板16b连结的连结片部17。连结片部17被折弯,使得第1板16a与第2板16b相面对。
另一方面,流路区域部12由一块流路用板18形成。流路用板18中传热流路8一体成形,在该例中通过挤出成形而形成。流路用板18的左端部夹在第1集管区域部11a的第1板16a与第2板16b之间,通过焊接接合与第1集管区域部11a一体化。同样地,流路用板18的右端部与第2集管区域部11b通过焊接接合而一体化。
以将第1集管区域部11a和流路区域部12连结的连结接合结构为例,利用图5更详细地进行说明。流路区域部12具有传热流路形成部12a和翅片部12b。传热流路形成部12a是没有接缝(无缝)的筒或管,形成传热流路8。传热流路形成部12a具有与翅片部12b相比向第1集管区域部11a突出的第1端部分12ab。第1端部分12ab被在第1集管区域部11a的第1板16a设置的流路覆盖部15与第2板16b的平坦面部夹持,通过焊接接合与第1集管区域部11a连结。通过基本上相同的连结接合结构,第2集管区域部11b也与流路区域部12连结。如图4所示,传热流路形成部12a具有与第1端部分12ab相反的第2端部分12ac。第2端部分12ac被在第2集管区域部11b的第1板16a设置的流路覆盖部15与第2板16b的平坦面部夹持,通过焊接接合与第2集管区域部11b连结。由此,由第1板16a的流路覆盖部15和流路用板18的传热流路8的第1端部分12ab形成将第1集管流路9与第2集管流路10之间相连的连续的通路。
第1和第2集管区域部11a、11b在平坦面部具有凸条肋22。该凸条肋22如图7所示,在层叠有板翅片2a时,与邻接的板翅片2a的流路覆盖部15抵接,将流路覆盖部15按压于传热流路形成部12a的第1端部分12ab。
此外,流路区域部12的传热流路8如图5所示,在该例中以二列一组的方式被挤出成形。流路区域部12在传热流路形成部12a之间的翅片部12b背面,如图8所示,具有用于使在板翅片层叠间隔流动的空气蜿蜒行进的凸条部12c。
进而,多个并排设置的传热流路8被在第1和第2集管区域部11a、11b中分别凹陷设置的辅助连接用流路部19连结,在第1集管流路9与第2集管流路10间转向。
另外,端板3a、3b、板翅片2a由铝或铝合金形成。
[1-2.动作]接着对以上述方式构成的板翅片层叠型热交换器,以将其用作空气调节机的热交换器时为例,说明其作用效果。
本实施方式的热交换器1例如在冷凝条件下使用时,气相状态的制冷剂从管4向板翅片层叠体2的入口侧的第1集管流路9内流入。流入了第1集管流路9内的气相制冷剂,一边在各板翅片2a的传热流路8转向一边流动,经由出口侧的第2集管流路10从管5向制冷***的制冷剂回路流出。气相制冷剂在传热流路8中流动的期间,与穿过板翅片层叠间隔的空气进行热交换,由此依次液相化。
此处,第1和第2集管区域部11a、11b均具有被焊接接合的两块第1、第2板16a、16b。流路区域部12包括具有通过挤出成形而形成的传热流路8的一块流路用板18。由此,该热交换器1能够使焊接的接合部位仅位于第1和第2集管区域部11a、11b,将其抑制为最小限度,能够大幅提高可靠性。
另一方面,板翅片2a的流路区域部12由具有挤出成形的传热流路8的一块流路用板18形成。流路区域部12的翅片部12b的板厚比集管区域部11的被焊接接合的第1、第2板16a、16b的合计板厚薄。如图7所示,流路区域部12的传热流路形成部12a具有厚度t。第1和第2集管区域部11a、11b分别由被接合的第1、第2板16a、16b形成,在连接通路用凹槽14具有厚度T。厚度T相当于现有的具有通过两块板的接合而形成的传热流路的部分的厚度。厚度t比厚度T薄。
由此,能够使图8所示的成为空气的通道的流路区域部12的层叠间隔L比现有技术大,减少空气的流通阻力,能够使热交换器1高性能化。而且,热交换器1利用向流路区域部12的层叠间隔L突出的凸条部12c使空气以虚线箭头Y所示那样蜿蜒行进,因此能够进一步使热交换器1高性能化。
此外,板翅片2a由于流路区域部12的薄型化而重量变轻。由此,能够大幅减轻热交换器1整体的重量,实现轻量化。
此外,如图5所示,传热流路形成部12a的第1端部分12ab被在第1集管区域部11a的第1板16a设置的流路覆盖部15和第2板16b的平坦面部夹持,第1集管区域部11a与流路区域部12接合。第2集管区域部11b也同样与流路区域部12接合。由此,能够容易地将第1和第2集管区域部11a、11b与流路区域部12接合,而且,也能够抑制接合不良,使焊接接合可靠。
本实施方式中,第1和第2集管区域部11a、11b在第2板16b的平坦面部具有凸条肋22。该凸条肋22在板翅片2a被层叠时,按压邻接的板翅片2a的流路覆盖部15。第1流体在流路覆盖部15与传热流路形成部12a的第1端部分12ab的接合部,施加将第1板16a从第2板16b剥离的方向的压力(板剥离压力)。凸条肋22将抵抗板剥离压力的压力施加于第1板16a,能够牢固地保持第1和第2的板16a、16b间的接合。结果,能够提高由供第1流体流动的流路覆盖部15和传热流路形成部12a的左端部分12ab形成的接合部的气密性,进一步提高可靠性。
进而,在第1和第2集管区域部11a、11b中,第1板16a和第2板16b由连结片部17连结。第1板16a和第2板16b作为一个部件被管理,能够削减部件个数同时使得部件管理变得容易。
另外,本实施方式中,第1集管区域部11a具有第1集管流路9。第2集管区域部11b具有第2集管流路10。第1集管区域部11a和第2集管区域部11b分位于板翅片2a的相反的端部。但是并不限定于此,如图9所示也可以是,板翅片2a具有:集管区域部11;辅助流路区域部21;和接合于集管区域部11与辅助流路区域部21之间的流路区域部12。集管区域部11具有第1集管流路9和第2集管流路10。辅助流路区域部21具有与传热流路8相连的连接通路20。像这样,也可以在板翅片2a的一个端部具有第1集管流路9和第2集管流路10。
像这样,第1集管流路9和第2集管流路10处于板翅片2a的一个端部时也能够得到与上述内容同样的效果。而且,由于第1集管流路9和第2集管流路10配置在板翅片2a的一个端部,从制冷***向第1集管流路9和第2集管流路10的配管的连接作业能够在一个部位进行。
[1-3.效果等]
如上所述,本发明的板翅片层叠型热交换器包括板翅片2a,其具有:第1集管流路9;第2集管流路10;和在第1与第2集管流路9、10间连结的传热流路8,板翅片2a包括:具有第1集管流路9的第1集管区域部11a;具有第2集管流路10的第2集管区域部11b;和具有传热流路8的流路区域部12,第1和第2集管区域部11a、11b分别由具有集管流路用开口的两块被接合的板16a、16b形成,流路区域部12由一体成形了传热流路8的一块流路用板18形成,第1和第2集管区域部11a、11b与流路区域部12一体地被接合。
由此,流路区域部12由一体形成有传热流路8的一块流路用板18形成。接合部位能够仅处于第1和第2集管区域部11a、11b,能够将焊接等的接合部位限制在最小限度,能够提高热交换器1的可靠性。由一块流路用板18形成的流路区域部12与由被接合的两块板形成的流路区域部相比,能够实现重量的减轻、薄型化带来的第2流体的流通阻力的减少。结果,能够提供轻量、高性能且可靠性高的板翅片层叠型热交换器。
此外,本发明的板翅片层叠型热交换器包括板翅片2a,该板翅片2a具有:第1集管流路9;第2集管流路10;和在第1与第2集管流路9、10间串联连结的多个传热流路8,板翅片2a包括:具有第1和第2集管流路9、10的集管区域部11;具有多个传热流路8的流路区域部12;和具有将多个传热流路8间连接的连接通路20的辅助流路区域部21,集管区域部11与流路区域部12的第1端部一体地被接合,辅助流路区域部21与流路区域部12的与第1端部相反的第2端部一体地被接合。
由此,第1和第2集管流路9、10集中在热交换器1的板翅片2a的第1端部附近。能够实现与上述内容同样的热交换器的轻量化,提高可靠性和性能,同时能够使从制冷***向第1和第2集管流路9、10的配管的连接作业变得容易。
此外可以是,流路区域部12具有形成传热流路8的传热流路形成部12a,传热流路形成部12a具有第1端部分12ab和与第1端部分相反的第2端部分12ac,第1端部分12ab被第1集管区域部11a的两块板16a、16b夹着,第2端部分12ac被第2集管区域部11b的两块板16a、16b夹着。
由此,能够容易地将第1和第2集管区域部11a、11b和流路区域部12焊接接合,而且能够使该焊接牢固且可靠。
可以是,流路区域部12具有形成多个传热流路8的多个传热流路形成部12a,多个传热流路形成部12a分别具有第1端部分12ab和与第1端部分12ab相反的第2端部分12ac,集管区域部11由两块被接合的板16a、16b构成,多个传热流路形成部12a各自的第1端部分12ab被集管区域部11的两块板16a、16b夹着,辅助流路区域部21由两块被接合的板16a、16b构成,多个传热流路形成部12a各自的第2端部分12ac被辅助流路区域部21的两块板16a、16b夹着。
由此,能够将集管区域部11和流路区域部12容易地焊接接合,且能够使该焊接牢固且可靠。而且,能够将辅助流路区域部21和流路区域部12容易地焊接接合,且能够使该焊接也牢固且可靠。
(实施方式2)
以下,使用图10、图11说明实施方式2。
[2-1.结构]
图10是具有实施方式1的板翅片层叠型热交换器的空气调节机的制冷循环图,图11是表示该空气调节机的室内机的概要截面图。
在图10、图11中,该空气调节机具有室外机51和与室外机51连接的室内机52。室外机51具有压缩制冷剂的压缩机53、切换供冷供暖运转时的制冷剂回路的四通阀54;对制冷剂和外部空气的热量进行交换的室外热交换器55;将制冷剂减压的减压器56;室外风机59。此外,室内机52具有:将制冷剂和室内空气的热量进行交换的室内热交换器57;和室内风机58。室内热交换器57是实施方式1中例示的板翅片层叠型热交换器。制冷剂回路将室内热交换器57、压缩机53、四通阀54、室内热交换器57、减压器56、室外热交换器55连结,而形成热泵式制冷循环。
[2-2.动作]
具有上述结构的空气调节机,在供冷运转时,将四通阀54切换为压缩机53的排出侧和室外热交换器55连通。由此,被压缩机53压缩后的制冷剂成为高温高压的气相制冷剂,通过四通阀54向室外热交换器55输送。然后,与外部空气进行热交换而散热,成为高压的液相制冷剂,被送至减压器56。在减压器56中被减压而成为低温低压的二相制冷剂,被送至室内机52。在室内机52中,制冷剂进入室内热交换器57,与室内空气进行热交换而吸热,蒸发气化而成为低温的气体制冷剂。此时室内空气被冷却而使室内成为供冷。进而,制冷剂返回到室外机51,经由四通阀54返回到压缩机53。
在供暖运转时,将四通阀54切换为压缩机53的排出侧和室内机52连通。由此,被压缩机53压缩后的制冷剂成为高温高压的制冷剂,通过四通阀54被送至室内机52。高温高压的制冷剂进入室内热交换器57,与室内空气进行热交换而散热,被冷却而成为高压的液体制冷剂。此时,室内空气被加热而使室内成为供暖。之后,制冷剂被输送到减压器56,在减压器56中减压而变成低温低压的二相制冷剂,被输送到室外热交换器55与外部空气进行热交换而蒸发气化,经由四通阀54返回到压缩机53。
[2-3.效果等]
本发明的制冷***在室内热交换器57使用上述实施方式1所示的热交换器,因此能够成为轻量、具有高性能和高可靠性的制冷***。
[其它实施方式]
以上,对本发明的板翅片层叠型热交换器和使用它的制冷***,使用上述实施方式进行了说明,但本发明并不限定于此,能够进行各种变更、置换、添加、省略等。例如,例示了第1流体为制冷剂、第2流体为空气的情况,但并不限定于此。此外,作为制冷***例示了空气调节机,但也可以是冷藏库、冷冻箱等,也可以是使第2流体为水的热泵供热水器。即,此次公开的实施方式均是例示而不是限制,本发明包含与要求的范围均等的意义以及要求的范围内的各种变更。
工业上的可利用性
如上所述,本发明能够提供轻量且可靠性高、高性能的板翅片层叠型热交换器和使用它的制冷***。由此,能够广泛地应用于在家庭用和工业用空调等中使用的热交换器、各种制冷设备,具有很大的工业价值。

Claims (5)

1.一种板翅片层叠型热交换器,其特征在于:
包括板翅片,该板翅片具有:第1集管流路;第2集管流路;和连结于所述第1集管流路与所述第2集管流路之间的传热流路,
所述板翅片包括:具有所述第1集管流路的第1集管区域部;具有所述第2集管流路的第2集管区域部;和具有所述传热流路的流路区域部,
所述第1集管区域部和所述第2集管区域部分别由具有集管流路用开口的两块被接合的板形成,所述流路区域部由一体成形了所述传热流路的一块板形成,所述第1集管区域部和所述第2集管区域部一体地接合于所述流路区域部。
2.一种板翅片层叠型热交换器,其特征在于:
包括板翅片,该板翅片具有:第1集管流路;第2集管流路;和串联地连结于所述第1集管流路与所述第2集管流路之间的多个传热流路,
所述板翅片包括:具有所述第1集管流路和所述第2集管流路的集管区域部;具有所述多个传热流路的流路区域部;和具有将所述多个传热流路间连接的连接通路的辅助流路区域部,
所述集管区域部一体地接合于所述流路区域部的第1端部,所述辅助流路区域部一体地接合于所述流路区域部的与所述第1端部相反的第2端部。
3.如权利要求1所述的散热片层叠型热交换器,其特征在于:
所述流路区域部具有形成所述传热流路的传热流路形成部,
所述传热流路形成部具有第1端部分和与所述第1端部分相反的第2端部分,
所述第1端部分被所述第1集管区域部的所述两块板夹着,
所述第2端部分被所述第2集管区域部的所述两块板夹着。
4.如权利要求2所述的散热片层叠型热交换器,其特征在于:
所述流路区域部具有形成所述多个传热流路的多个传热流路形成部,
所述多个传热流路形成部分别具有第1端部分和与所述第1端部分相反的第2端部分,
所述集管区域部由两块被接合的板构成,
所述多个传热流路形成部各自的所述第1端部分被所述集管区域部的所述两块板夹着,
所述辅助流路区域部由两块被接合的板构成,
所述多个传热流路形成部各自的所述第2端部分被所述辅助流路区域部的所述两块板夹着。
5.一种制冷***,其特征在于:
具有权利要求1至权利要求4中任一项所述的板翅片层叠型热交换器。
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