JP2014194329A - 熱交換器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
伝熱プレート2の凸部21の空気流通方向上流側の角部と、該伝熱プレートに対向する伝熱プレートの近接する凸部21の空気流通方向下流側の角部との間を流通する空気流の主軸が対向する伝熱プレート21相互を結ぶ方向に対する鋭角側のなす角θを、0.25〜0.65の範囲内の値に設定した。
【選択図】図4
Description
フィンレス伝熱プレートを用いた熱交換器における熱交換性能を高めるため、特許文献1では、伝熱プレートに形成される凸部のピッチ、特許文献2では、凸部と対向する凹部との隙間をそれぞれ数値限定している。
複数枚の伝熱プレートを間隔を開けて平行に配設し、各伝熱プレートには表裏両面に、複数の台形状の凸部を一方向に並べて配設し、各凸部内に全長にわたって冷媒通路を形成し、
前記各伝熱プレートの凸部が、対向する伝熱プレートの凸部間の凹部に対向するように配設し、
前記各伝熱プレート相互間に、前記一方向と平行な方向に流体を流通させるように積層して構成した熱交換用コア部を備えた熱交換器において、
前記伝熱プレートの凸部の流体流通方向上流側の角部と、該伝熱プレートに対向する伝熱プレートの前記凸部の角部に近接する凸部の流体流通方向下流側の角部との間を流通する流体流の主軸が前記対向する伝熱プレート相互を結ぶ垂直方向に対する鋭角側のなす角θを、0.25〜0.65の範囲内の値に設定したことを特徴とする。
上記同様の熱交換器において、
前記伝熱プレートの凸部の流体流通方向上流側の角部と、該伝熱プレートに対向する伝熱プレートの前記凸部の角部に近接する凸部の角部との距離dcと、前記対向する各伝熱プレートの前記各角部の流体流通方向上流側に隣接して対向する面相互の距離d1とで定義される縮流比β(=dc/d1)を、0.14〜0.42の範囲内の値に設定したことを特徴とする。
上記同様の熱交換器において、
前記伝熱プレートの凸部の流体流通方向上流側の角部と、該伝熱プレートに対向する伝熱プレートの前記凸部の角部に近接する凸部の角部との距離dcと、前記対向する各伝熱プレートの前記各角部の流体流通方向下流側に隣接して対向する面相互の距離d2とで定義される膨張比d2/dcを、2.0〜4.2の範囲内の値に設定したことを特徴とする。
図1及び図2は、本発明の実施形態に係る熱交換器1で、例えば、ヒートポンプ式の車両用空調装置の蒸発器に適用されるが、これに限らず凝縮器を含めた任意の熱交換器に適用できる。
ヘッダ4,5には、各伝熱プレート2の上端部及び下端部が挿入されて、各冷媒通路23は、ヘッダ4,5内部空間(冷媒通路)と連通している。
ヘッダ4の2個の隔壁41で仕切られる3個の空間のうち、両側の空間には、それぞれ冷媒流入口6、冷媒流出口7が接続される。
次いで、図示右側に流動した後、隣接する複数の伝熱プレート2内の冷媒通路23を下方に流動した後、ヘッダ5の隔壁51より図示右側の空間53に空間に流入する。
図4は、隣接する伝熱プレート2間に形成される空気流路の外郭線を抽出して示した図である。
したがって、式(5)を用いて、なす角θは、式(6)で算出される。
次に、図4(B)において、伝熱プレートの凸部の空気流通方向上流側の角部と、該伝熱プレートに対向する伝熱プレートの前記凸部の角部に近接する凸部の角部との距離dcと、前記対向する各伝熱プレートの前記各角部の空気流通方向上流側に隣接して対向する面相互の距離d1(=2h)とで定義される「縮流比β(=dc/d1)」を、第2のパラメータとして設定する。
次に、図4(B)において、距離dcと、対向する各伝熱プレートの前記各角部の空気流通方向下流側に隣接して対向する面相互の距離d2とで定義される「膨張比γ(=d2/dc)」を、第3のパラメータとして設定する。この「膨張比γ」は、以下のように算出される。
なす角θについては、なす角が大きくなるほどjファクター、fファクターともに小さくなる傾向が示された。
膨張比γについては、膨張比γが大きくなるほどjファクター、fファクターともに大きくなる傾向が示された。
そこで、上記のなす角θ,縮流比β,膨張比γに、その他の形状として凹凸部幅、凹凸ピッチ、凹凸数を加え、さらに流速に起因するRe数(レイノルズ数)を用い、合わせて7個の変数を用いて、jファクター及びfファクターの相関式を作成した。なお、なす角θ,縮流比β,膨張比γの中には、凸部高さau、凹部深さal、テーパ角αのパラメータが含まれる。
なす角については、図9に示すように、なす角θが0.25〜0.65[rad]であるときに単位体積当たり熱交換量が下限値以上となって良好な熱交換性能が得られることが明らかとなった。
Claims (9)
- 複数枚の伝熱プレートを間隔を開けて平行に配設し、各伝熱プレートには表裏両面に、複数の台形状の凸部を一方向に並べて配設し、各凸部内に全長にわたって冷媒通路を形成し、
前記各伝熱プレートの凸部が、対向する伝熱プレートの凸部間の凹部に対向するように配設し、
前記各伝熱プレート相互間に、前記一方向と平行な方向に流体を流通させるように積層して構成した熱交換用コア部を備えた熱交換器において、
前記伝熱プレートの凸部の流体流通方向上流側の角部と、該伝熱プレートに対向する伝熱プレートの前記凸部の角部に近接する凸部の流体流通方向下流側の角部との間を流通する流体流の主軸が前記対向する伝熱プレート相互を結ぶ垂直方向に対する鋭角側のなす角θを、0.25〜0.65の範囲内の値に設定したことを特徴とする熱交換器。 - 前記伝熱プレートの凸部の基準面からの高さをau、前記凸部側面の前記基準面に対する垂線からの傾斜角をα、前記基準面と該基準面に対向する伝熱プレートの基準面との距離を2hとしたとき、前記θは、下記の式で算出されることを特徴とする請求項1に記載の熱交換器。
- 複数枚の伝熱プレートを間隔を開けて平行に配設し、各伝熱プレートには表裏両面に、複数の台形状の凸部を一方向に並べて配設し、各凸部内に全長にわたって冷媒通路を形成し、
前記各伝熱プレートの凸部が、対向する伝熱プレートの凸部間の凹部に対向するように配設し、
前記各伝熱プレート相互間に、前記一方向と平行な方向に流体を流通させるように積層して構成した熱交換用コア部を備えた熱交換器において、
前記伝熱プレートの凸部の流体流通方向上流側の角部と、該伝熱プレートに対向する伝熱プレートの前記凸部の角部に近接する凸部の角部との距離dcと、前記対向する各伝熱プレートの前記各角部の流体流通方向上流側に隣接して対向する面相互の距離d1とで定義される縮流比β(=dc/d1)を、0.14〜0.42の範囲内の値に設定したことを特徴とする熱交換器。 - 前記伝熱プレートの凸部の基準面からの高さをau、前記基準面と該基準面に対向する伝熱プレートの基準面との距離を2h、前記角部同士の距離dc方向と前記対向する基準面同士の距離2h方向とのなす角度をα’としたとき、前記縮流比βは、下記の式で算出されることを特徴とする請求項3に記載の熱交換器。
- 複数枚の伝熱プレートを間隔を開けて平行に配設し、各伝熱プレートには表裏両面に、複数の台形状の凸部を一方向に並べて配設し、各凸部内に全長にわたって冷媒通路を形成し、
前記各伝熱プレートの凸部が、対向する伝熱プレートの凸部間の凹部に対向するように配設し、
前記各伝熱プレート相互間に、前記一方向と平行な方向に流体を流通させるように積層して構成した熱交換用コア部を備えた熱交換器において、
前記伝熱プレートの凸部の流体流通方向上流側の角部と、該伝熱プレートに対向する伝熱プレートの前記凸部の角部に近接する凸部の角部との距離dcと、前記対向する各伝熱プレートの前記各角部の流体流通方向下流側に隣接して対向する面相互の距離d2とで定義される膨張比d2/dcを、2.0〜4.2の範囲内の値に設定したことを特徴とする熱交換器。 - 前記伝熱プレートの凸部の基準面からの高さをau、前記基準面と該基準面に対向する伝熱プレートの基準面との距離を2h、前記対向する伝熱プレートの前記凹部の深さをal、前記角部同士の距離dc方向と前記対向する基準面同士の距離2h方向とのなす角度をα’としたとき、前記膨張比γ(=d2/dc)は、下記の式で算出されることを特徴とする請求項3に記載の熱交換器。
- 前記伝熱プレートの表裏両面の一方に形成される凸部の形状と、対向する伝熱プレートの他方の面に形成される凸部の形状とが異なる形状に形成されることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1つに記載の熱交換器。
- 前記伝熱プレートの凸部の幅をl、該凸部の始点から隣接する凸部の始点までのピッチをLとしたとき、ピッチ比ε=L/l≦4としたことを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか1つに記載の熱交換器。
- 前記伝熱プレートの板厚tが、t≦0.3であることを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれか1つに記載の熱交換器。
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