JP5984041B2 - Plate heat exchanger for heat pump and hot water apparatus equipped with the same - Google Patents
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Description
本発明は、ヒートポンプの冷媒用の凝縮器あるいは蒸発器として用いられるヒートポンプ用のプレート式熱交換器、およびこれを備えた給湯装置などの温水装置に関する。 The present invention relates to a plate heat exchanger for a heat pump used as a condenser or an evaporator for a refrigerant of a heat pump, and a hot water device such as a hot water supply device equipped with the plate type heat exchanger.
ヒートポンプ式給湯装置においては、冷媒と水との熱交換手段として、プレート式熱交換器がよく用いられる。この場合、プレート式熱交換器における冷媒の温度、とくに凝縮域における温度を正確に計測できるようにすることが望ましい。このような温度計測が可能であれば、その計測値に応じてヒートポンプの圧縮機の回転数や膨張弁の開度などを適切な状態に制御することが可能となる。 In a heat pump hot water supply apparatus, a plate heat exchanger is often used as a heat exchange means between refrigerant and water. In this case, it is desirable to be able to accurately measure the temperature of the refrigerant in the plate heat exchanger, particularly the temperature in the condensation zone. If such temperature measurement is possible, the rotational speed of the compressor of the heat pump, the opening degree of the expansion valve, and the like can be controlled to an appropriate state according to the measured value.
従来においては、プレート式熱交換器における冷媒温度の検出手段として、特許文献1に記載の手段がある。同文献に記載された手段においては、プレート式熱交換器の端板に温度センサを取り付けている。
しかしながら、このような手段によっては、冷媒の温度を正確に計測することは難しい。すなわち、端板は、熱交換器全体の補強や冷媒流通用の配管接続を容易とするために伝熱プレートの外面側に別途取り付けられるものであり、伝熱プレートどうしの間には冷媒用の流路が形成されているものの、端板と最外部の伝熱プレートとの相互間には、冷媒用の流路は形成されていない。したがって、端板の温度を計測としたとしても、冷媒の温度を正確に計測することは困難である。特許文献1においては、熱交換器内の凍結防止を図ることを目的として端板の温度を計測しているために、冷媒の温度をさほど正確に計測する必要はないものの、冷媒の温度を監視して、冷媒の凝縮または蒸発が適切に行なわれるように圧縮機や膨張弁を制御するような場合には、特許文献1に記載された手段は、余り好ましいものではない。
Conventionally, there is means described in Patent Document 1 as means for detecting the refrigerant temperature in the plate heat exchanger. In the means described in this document, a temperature sensor is attached to the end plate of the plate heat exchanger.
However, it is difficult to accurately measure the temperature of the refrigerant by such means. That is, the end plate is separately attached to the outer surface side of the heat transfer plate in order to facilitate the reinforcement of the entire heat exchanger and the piping connection for refrigerant circulation, and the refrigerant is used between the heat transfer plates. Although a flow path is formed, a refrigerant flow path is not formed between the end plate and the outermost heat transfer plate. Therefore, even if the temperature of the end plate is measured, it is difficult to accurately measure the temperature of the refrigerant. In Patent Document 1, since the temperature of the end plate is measured for the purpose of preventing freezing in the heat exchanger, it is not necessary to measure the temperature of the refrigerant so accurately, but the temperature of the refrigerant is monitored. Thus, when the compressor and the expansion valve are controlled so that the refrigerant is appropriately condensed or evaporated, the means described in Patent Document 1 is not very preferable.
本発明は、前記したような事情のもとで考え出されたものであり、ヒートポンプの冷媒凝縮域あるいは蒸発域における冷媒温度を簡易な手段によって正確に計測することが可能なヒートポンプ用のプレート式熱交換器、およびこれを備えた温水装置を提供することを、その課題としている。 The present invention has been conceived under the circumstances as described above, and is a plate type for a heat pump capable of accurately measuring the refrigerant temperature in the refrigerant condensation area or evaporation area of the heat pump by simple means. An object of the present invention is to provide a heat exchanger and a hot water apparatus provided with the heat exchanger.
上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。 In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means.
本発明の第1の側面により提供されるヒートポンプ用のプレート式熱交換器は、厚み方向に積層され、かつ相互間にヒートポンプの冷媒用の流路および水用の流路を交互に形成している複数の伝熱プレートと、これら複数の伝熱プレートのうち、最外部の伝熱プレートの外面側に積層されている端板と、冷媒温度検出用の温度センサと、を備えており、前記ヒートポンプの冷媒の凝縮または蒸発に用いられる、ヒートポンプ用のプレート式熱交換器であって、前記複数の流路のうち、最外部に位置する流路は、冷媒用の流路とされ、前記端板には、厚み方向に貫通した孔部が設けられ、前記温度センサは、前記端板の外部から前記孔部に挿入されていることにより、前記最外部の伝熱プレートに接触して設けられており、前記複数の伝熱プレートのそれぞれの長手方向中間領域は、断面波形状領域とされている一方、前記複数の伝熱プレートのうち、少なくとも前記最外部の伝熱プレートの長手方向中間領域には、平面状または凸状曲面状とされた第1の非波形部が部分的に設けられており、この第1の非波形部に前記温度センサが接触していることを特徴としている。 The plate heat exchanger for a heat pump provided by the first aspect of the present invention is laminated in the thickness direction, and alternately forms a flow path for the refrigerant of the heat pump and a flow path for water between them. A plurality of heat transfer plates, an end plate laminated on the outer surface side of the outermost heat transfer plate among the plurality of heat transfer plates, and a temperature sensor for detecting the refrigerant temperature, A plate-type heat exchanger for a heat pump used for condensation or evaporation of a refrigerant of a heat pump, wherein a channel located at the outermost part among the plurality of channels is a refrigerant channel, and the end The plate is provided with a hole penetrating in the thickness direction, and the temperature sensor is provided in contact with the outermost heat transfer plate by being inserted into the hole from the outside of the end plate. and, said plurality of heat transfer pre Each of the intermediate regions in the longitudinal direction has a cross-sectional corrugated region, and at least the longitudinal intermediate region of the outermost heat transfer plate among the plurality of heat transfer plates is planar or convex. A first non-waveform portion having a curved surface is partially provided, and the temperature sensor is in contact with the first non-waveform portion .
このような構成によれば、冷媒用の流路を形成する伝熱プレート自体に温度センサを接触させているために、伝熱プレートとは別個に設けられた端板に温度センサを接触させていた従来技術と比較すると、冷媒の温度を正確に計測することが可能である。したがって、この計測温度に基づいてヒートポンプの動作制御などを行なう場合に好適である。また、凍結防止などを図るための温度監視用途にも好適である。本発明における温度センサの取り付けは、端板に孔部を設けて、この孔部に温度センサを挿入することにより行なわせているために、温度センサの取り付け構造の簡素化なども好適に図ることができる。 According to such a configuration, since the temperature sensor is in contact with the heat transfer plate itself forming the refrigerant flow path, the temperature sensor is in contact with the end plate provided separately from the heat transfer plate. Compared with the related art, it is possible to accurately measure the temperature of the refrigerant. Therefore, it is suitable when the operation control of the heat pump is performed based on the measured temperature. It is also suitable for temperature monitoring applications to prevent freezing and the like. Mounting of the temperature sensor in the present invention is performed by providing a hole in the end plate and inserting the temperature sensor into the hole, so that the temperature sensor mounting structure can be simplified. Can do.
さらにこのような構成によれば、各伝熱プレートの長手方向中間領域は、断面波形状領域とされているために、各伝熱プレートの伝熱面積を大きくし、また流路中を流れる冷媒や水の攪拌を促進し、熱交換効率を高くすることが可能である。その一方、温度センサが接触する部分は、平面状または凸状曲面状の非波形部とされているために、温度センサと伝熱プレートとの接触面積を大きくとり、温度計測精度が低下しないようにすることができる。なお、非波形部を凸状曲面状に形成すれば、非波形部の耐圧性を高めることができる。 Furthermore , according to such a configuration, since the intermediate region in the longitudinal direction of each heat transfer plate is a cross-sectional wave shape region, the heat transfer area of each heat transfer plate is increased and the refrigerant flowing in the flow path It is possible to increase the heat exchange efficiency by promoting stirring of water and water. On the other hand, the portion that contacts the temperature sensor is a flat or convex curved non-corrugated part, so that the contact area between the temperature sensor and the heat transfer plate is increased so that the temperature measurement accuracy does not decrease. Can be. Note that if the non-waveform portion is formed in a convex curved surface, the pressure resistance of the non-waveform portion can be increased.
本発明において、好ましくは、前記最外部の伝熱プレートに隣接する2段目の伝熱プレートは、前記第1の非波形部に離間して対向する第2の非波形部を有しており、前記2段目の伝熱プレートに隣接する3段目の伝熱プレートは、前記第2の非波形部に対面接触する第3の非波形部を有しており、前記2段目および3段目の伝熱プレートどうしの間に形成されている水用の流路のうち、前記第2および第3の非波形部が対面接触した位置においては、水の流通が規制されている。 In the present invention, preferably, the second-stage heat transfer plate adjacent to the outermost heat transfer plate has a second non-corrugated portion that faces the first non-corrugated portion so as to be spaced apart. The third-stage heat transfer plate adjacent to the second-stage heat transfer plate has a third non-corrugated part that is in contact with the second non-corrugated part. In the water flow path formed between the heat transfer plates at the stage, the flow of water is restricted at the position where the second and third non-waveform portions are in contact with each other.
このような構成によれば、第1および第2の非波形部の相互間の位置を通過する冷媒の温度が、第1の非波形部を介して温度センサに適切に伝わる。2段目の伝熱プレートと3段目の伝熱プレートとの間には、水用の流路が形成されているが、この水用の流路のうち、第2および第3の非波形部が対面接触した位置では水の流通が規制されているために、温度センサによる冷媒温度検出箇所の近傍部分には、多くの水が流通しないこととなる。このため、水の温度の影響を少なくした状態で、冷媒の温度を的確に検出することができる利点も得られる。 According to such a configuration, the temperature of the refrigerant passing through the position between the first and second non-waveform portions is appropriately transmitted to the temperature sensor via the first non-waveform portion. A water flow path is formed between the second-stage heat transfer plate and the third-stage heat transfer plate. Among the water flow paths, the second and third non-waveforms are provided. Since the flow of water is restricted at the position where the parts come into contact with each other, a large amount of water does not flow in the vicinity of the location where the temperature is detected by the temperature sensor. For this reason, the advantage which can detect the temperature of a refrigerant | coolant exactly in the state which reduced the influence of the temperature of water is also acquired.
本発明において、好ましくは、前記第1および第3の非波形部は、前記最外部および3段目の伝熱プレートの断面波形状領域のうち、前記端板側に向けて突出する凸状部と略同一高さに形成され、前記第2の非波形部は、前記2段目の伝熱プレートの断面波形状領域のうち、前記端板とは反対側に向けて突出する凸状部と略同一高さに形成されている。 In the present invention, preferably, the first and third non-corrugated portions are convex portions protruding toward the end plate in the outermost and third-stage heat transfer plate cross-sectional waveform regions. And the second non-corrugated portion is a convex portion projecting toward the opposite side of the end plate in the cross-sectional wave shape region of the second stage heat transfer plate. It is formed at substantially the same height.
このような構成によれば、第1ないし第3の非波形部が、第1ないし第3の伝熱プレートの他の部分よりも不当に大きく突出したり、あるいは窪んだ状態とならないようにしつつ、第1および第2の非波形部どうしの間隔を大きくとり、また第2および第3の非波形部どうしを適切に接触させることができる。 According to such a configuration, the first to third non-corrugated portions do not protrude unreasonably larger than the other portions of the first to third heat transfer plates, or become depressed. The distance between the first and second non-waveform portions can be increased, and the second and third non-waveform portions can be appropriately brought into contact with each other.
本発明において、好ましくは、前記複数の伝熱プレートとしては、前記断面波形状領域のうち、前記端板側に向けて突出する凸状部と略同一高さの非波形部が形成された複数の第1の伝熱プレートと、前記断面波形状領域のうち、前記端板とは反対側に向けて突出す
る凸状部と略同一高さの非波形部が形成された複数の第2の伝熱プレートとがあり、これら複数の第1および第2の伝熱プレートは、前記複数の第1の伝熱プレートが奇数段目の伝熱プレートとなり、かつ複数の第2の伝熱プレートが偶数段目の伝熱プレートとなるように交互に積層されている。
In the present invention, preferably, as the plurality of heat transfer plates, a plurality of non-corrugated portions having substantially the same height as the convex portions projecting toward the end plate side of the cross-sectional corrugated region are formed. The first heat transfer plate and a plurality of second corrugated portions that are substantially the same height as the convex portion protruding toward the opposite side of the end plate in the cross-sectional wave-shaped region. The plurality of first and second heat transfer plates, the plurality of first heat transfer plates being odd-numbered heat transfer plates, and the plurality of second heat transfer plates being The heat transfer plates are alternately stacked so as to form even-numbered heat transfer plates.
このような構成によれば、第1および第2の伝熱プレートからなる2種類の伝熱プレートを用いることによって、本発明が意図する好ましいプレート式熱交換器を適切に構成することができる。伝熱プレートとして、構成が異なる多数種類の伝熱プレートを用いる必要を無くすことが可能である。 According to such a structure, the preferable plate type heat exchanger which this invention intends can be comprised appropriately by using two types of heat transfer plates which consist of a 1st and 2nd heat transfer plate. As the heat transfer plate, it is possible to eliminate the need to use many types of heat transfer plates having different configurations.
本発明の第2の側面により提供される温水装置は、湯水加熱用のヒートポンプを備えた温水装置であって、前記ヒートポンプの凝縮器として、本発明の第1の側面により提供されるヒートポンプ用のプレート式熱交換器が用いられていることを特徴としている。 The hot water device provided by the second aspect of the present invention is a hot water device provided with a heat pump for hot water heating, and is used as a condenser of the heat pump for the heat pump provided by the first aspect of the present invention. A plate heat exchanger is used.
このような構成によれば、本発明の第1の側面により提供されるプレート式熱交換器について述べたのと同様な効果が得られる。 According to such a configuration, the same effect as described for the plate heat exchanger provided by the first aspect of the present invention can be obtained.
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。 Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description of embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
図1に示す温水装置WHは、ヒートポンプ式給湯装置であり、ヒートポンプH、および貯湯タンクユニットUを備えている。 The hot water device WH shown in FIG. 1 is a heat pump type hot water supply device, and includes a heat pump H and a hot water storage tank unit U.
ヒートポンプHは、プレート式熱交換器HE(以下、「熱交換器HE」と適宜略称する)を凝縮器とするものである。このヒートポンプHは、その基本的な構成は、従来既知のものと同様であり、ファン21aが付属して設けられた蒸発器21、圧縮機22、熱交換器HE(凝縮器)、および膨張弁23を結ぶ冷媒回路20において冷媒を循環させるように構成されている。冷媒は、たとえばR410に代表されるHFC冷媒などの炭化水素系冷媒などであるが、その具体的な種類は問わない。
The heat pump H uses a plate-type heat exchanger HE (hereinafter abbreviated as “heat exchanger HE” as appropriate) as a condenser. The basic configuration of the heat pump H is the same as that of a conventionally known one. An
貯湯タンクユニットUは、貯湯タンク10およびポンプP1を有しており、貯湯タンク10の下部には、水道管などから水が供給される入水管11が接続されている。ポンプP1が駆動されると、貯湯タンク10内の水は、配管部13を介してヒートポンプHの熱交換器HEに送られて加熱され、この加熱によって生成された温水は配管部14を通過して貯湯タンク10内にその上部から流入し、貯留される。貯湯タンク10の上部には、出湯
管12が接続されており、この出湯管12に配管接続された先栓(図示略)が開かれると、入水管11からの入水圧によって貯湯タンク10内の温水が出湯管12から前記先栓に供給される。
The hot water storage tank unit U includes a hot
次に、熱交換器HEの詳細について説明する。 Next, details of the heat exchanger HE will be described.
熱交換器HEは、貯湯タンク10から送られてくる水とヒートポンプHで用いられる冷媒の2種類の流体間で熱交換を行なわせるものであり、後述する冷媒温度検出用の構造に特徴がある。熱交換器HEのそれ以外の基本的な構成自体は、従来既知のものと同様である。したがって、この点については比較的簡単に説明する。
The heat exchanger HE exchanges heat between two kinds of fluids, water sent from the hot
図2および図3に示すように、熱交換器HEは、天板としての端板4、複数の第1および第2の伝熱プレート3A,3B、エンドプレート50、および底板としての端板4Aを具備している。これらは、いずれもステンレス製などの金属板をプレス加工して形成され、その平面視形状は、略矩形状である。また、これらの部材は、厚み方向に積層され、かつロウ付けなどの手段を用いて接合されている。図面においては、第1および第2の伝熱プレート3A,3Bが上下高さ方向に積層した状態に示されているが、これら第1および第2の伝熱プレート3A,3Bは、特許文献1と同様に、たとえば横倒しされた状態で用いられる。なお、以降の説明における各部の上下関係などの配置は、図面に則する。
2 and 3, the heat exchanger HE includes an
図2によく表われているように、端板4には、冷媒の流入口41ならびに流出口42、および水の流入口43および流出口44が設けられている。これらの部分には、湯水用および冷媒用の配管接続がなされるが、そのための手段として、端板4には配管接続用の部材(図示略)が適宜取り付けられる。エンドプレート50は、第1および第2の伝熱プレート3A,3Bのうち、最下層に位置する伝熱プレートに設けられている後述の開口部31〜34を塞ぐためのものである。端板4Aは、熱交換器HEの強度アップに役立つ。
As clearly shown in FIG. 2, the
第1および第2の伝熱プレート3A,3Bは、1つずつ交互に積層されており、これらによって冷媒用の流路6Aと水用の流路6Bとが上下方向に交互に位置するように形成されている。冷媒用の流路6Aは、第2の伝熱プレート3Bの上側(第1の伝熱プレート3Aの下側)であり、水用の流路6Bは、第2の伝熱プレート3Bの下側(第1の伝熱プレート3Aの上側)である。複数の流路6A,6Bのうち、最上層の流路は、冷媒用の流路6Aであるが、これは後述するように、温度センサ7によって冷媒の温度を検出するためである。
The first and second
第1および第2の伝熱プレート3A,3Bの両端部近傍には、4つの開口部31〜34が形成されている。端板4の流入口41に供給された冷媒は、開口部31を下向きに通過しつつ、その一部は冷媒用の複数の流路6Aのそれぞれに進行していき、各流路6Aを流通した湯水は、開口部32を上向きに通過して流出口42に到る。一方、流入口43に供給された水は、開口部33を下向きに通過しつつ、その一部は水用の複数の流路6Bのそれぞれに進行していき、各流路6Bを流通した水は、開口部34を上向きに通過して流出口44に到る。このような経路で冷媒および水が流通すると、これらの間では第1および第2の伝熱プレート3A,3Bを介して熱交換がなされる。この熱交換により、冷媒の凝縮がなされ、また温水の加熱生成がなされる。
Four
熱交換器HEは、冷媒温度検出手段として、温度センサ7を備えている。図3によく表われているように、端板4の長手方向略中央部には、温度センサ挿入用の孔部45が厚み方向に貫通して設けられており、この孔部45に温度センサ7が挿入されている。この温度センサ7の下端部は、サーミスタなどを利用して構成された温度感知部であり、この温度センサ7の下端部は、最外部(図面では最上部)の伝熱プレート3A(3A’)に面接
触している。温度センサ7の固定支持手段としては、端板4の上面に突起状の台座部80を設け、かつこの台座部80に、温度センサ7を支持するステー81をネジ体82を利用して固定させるといった手段を採用することができる。これとは異なり、たとえば図7に示すように、端板4に筒状部46を突設して、この筒状部46にネジ孔46aを形成し、このネジ孔46aに温度センサ7を螺合嵌入させる手段を採用することもできる。もちろん、温度センサ7を固定支持するための具体的な手段は、これら限定されるものではない。
The heat exchanger HE includes a
図5および図6に示すように、第1および第2の伝熱プレート3A,3Bのそれぞれは、開口部31〜34の形成箇所近辺、および後述する非波形部36a,36bを除き、その長手方向中間部の略全域は、断面波形状領域35a,35bとされている。この断面波形状領域35a,35bは、第1および第2の伝熱プレート3A,3Bの伝熱面積を増加させ、また流路6A,6Bにおいて冷媒や水の攪拌を促進し、熱交換効率を高めるのに役立つ。断面波形状領域35a,35bは、第1および第2の伝熱プレート3Bの短手方向に傾斜して延びる一定幅の上向きおよび下向きの凸状部350,351が交互に繋がって形成された領域であり、これら凸状部350,351の傾き方向は、第1の伝熱プレート3Aと第2の伝熱プレート3Bとでは相違している。
As shown in FIGS. 5 and 6, each of the first and second heat transfer plates 3 </ b> A and 3 </ b> B has a longitudinal direction except for the vicinity of the formation portions of the
第1および第2の伝熱プレート3A,3Bのそれぞれの長手方向略中央部には、非波形部36a,36bが設けられている。この非波形部36a,36bは、平面状であり、そのサイズは、少なくとも温度センサ7の下端部を接触させ得るサイズとされている。なお、非波形部36a,36bは、平面状以外の形状として、凸状曲面状にしてもよく、このような構成にすると、非波形部36a,36bの耐圧強度を高めることができ、非波形部36a,36bのサイズを比較的大きくする場合に好適である。図4に示すように、第1の伝熱プレート3Aの非波形部36aは、その高さh1が、断面波形状領域35aの上向き凸状部350の高さh3と略同一となるように形成されている。これに対し、第2の伝熱プレート3Bの非波形部36bは、その高さh2が、断面波形状領域35bの下向き凸状部351の高さh4と略同一となるように形成されている。非波形部36a,36bは、端板4の孔部45に対応した位置に設けられている。
図3(a)に示すように、温度センサ7は、最外部の伝熱プレート3A’の第1の非波形部36a'に接触しているが、2段目の伝熱プレート3B(3B’)の第2の非波形部36b'は、第1の非波形部36a'に対し、離間して対向している。3段目の伝熱プレート3A(3A”)の第3の非波形部36a"は、第2の非波形部36b'に対面接触している。このことにより、2段目および3段目の伝熱プレート3B’,3A”間に形成された水用の流路6Bのうち、第2および第3の非波形部36b',36a"が互いに対面接触した箇所は、部分的に塞がれ、この箇所への水の流通が抑制されている。詳細な説明は省略するが、第1および第2の伝熱プレート3A,3Bは、1つずつ交互に積層されているために、4段目以降の他の伝熱プレート3A,3Bにおいても、それらの非波形部36a,36bは、前記したのと同様な構成となっている。
As shown in FIG. 3A, the
次に、前記した熱交換器HEを備えた温水装置WHの作用について説明する。 Next, the operation of the hot water device WH provided with the above-described heat exchanger HE will be described.
まず、温度センサ7は、最外部の伝熱プレート3A’に直接接触して設けられており、かつこの最外部の伝熱プレート3A’は、冷媒用の流路6Aを形成している。このため、本実施形態とは異なり、たとえば温度センサ7を端板4に単に接触させただけのものと比較すると、冷媒用の流路6Aを流通する冷媒の温度を正確に検出することが可能である。本実施形態では、冷媒用の流路6Aの中間位置(冷媒流入口となる開口部31と冷媒流出口となる開口部32との中間位置)において冷媒の温度検出がされるが、この領域は、本来的には、冷媒の凝縮が実際になされるべき領域である。したがって、このような領域に
おける冷媒温度を正確に検出することができれば、冷媒の実際の凝縮状態を的確に判断することが可能となる。その結果、前記した冷媒温度の情報に基づき、たとえばヒートポンプHの圧縮機22の回転数制御や、開放弁23の開度制御などを行ない、ヒートポンプHの成績係数を高くするといったことを好適に実現することが可能である。
First, the
温度センサ7の下端部は、最外部の伝熱プレート3A’の平面状に形成された第1の非波形部36a'に面接触しているために、それらの接触面積を大きくとることが可能である。したがって、温度センサ7による温度検出精度をより高めることが可能である。また、温度センサ7によって検出対象となる冷媒温度は、より具体的には、第1および第2の非波形部36a',36b'の間を流通する冷媒の温度であるが、これら第1および第2の非波形部36a',36b'の高さh1,h2は、図4を参照して説明した高さ関係とされていることにより、それらの間隔L1(図3(a)参照)は、比較的大きなものとなっている。このため、第1および第2の非波形部36a',36b'の相互間領域には、冷媒が多く流通する。
Since the lower end portion of the
加えて、第2および第3の非波形部36b',36a"どうしは互いに接触しており、2段目および3段目の伝熱プレート3B’,3A”間に形成されている水用の流路6Bの水が、第2の非波形部36b'に接触することは抑制される。したがって、温度センサ7による冷媒温度の検出に際し、水用の流路6Bを流れる水の温度の影響を少なくした状態とすることもできる。このようなことから、本実施形態においては、冷媒の温度検出精度をより高めることが可能となる。なお、本実施形態では、複数の伝熱プレート3A,3Bの4段目以降においても、それらの非波形部36a,36bについては、前記した第1ないし第3の非波形部36a',36b',36a"について述べたのと同様な構成が得られ、温度センサ7の下方領域に水が流通することはより徹底して抑制される。
In addition, the second and third
温度センサ7の取り付け構造は、図3(a)を参照して説明したように、端板4に孔部45を設けて、この孔部45に温度センサ7を端板4の外部から挿入し、ステー81やネジ体82を利用して温度センサ7の固定を図った構造である。このような構造は、簡素であり、また温度センサ7の組み付け作業も容易かつ的確に行なうことができる。したがって、製造コストが大幅に上昇するといった不具合もない。その他、本実施形態では、複数の伝熱プレートとしては、エンドプレート50以外には、第1および第2の伝熱プレート3A,3Bの2種類の伝熱プレートを用いているに過ぎない。このため、使用する伝熱プレートの種類が多くなることを抑制し、熱交換器HEの製造コストをより低減することが可能である。さらに、熱交換器HEを製造すべく第1および第2の伝熱プレート3A,3Bを積層させる場合には、第1の伝熱プレート3Aが最外部となるように配慮して、第1および第2の伝熱プレート3A,3Bを1つずつ交互に配置させれば、前記した第1ないし第3の非波形部36a',36b',36a"の構成が必然的に得られることとなる。したがって、熱交換器HEの組み立て作業も容易である。
As described with reference to FIG. 3A, the mounting structure of the
本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係るヒートポンプ用のプレート式熱交換器、および温水装置の各部の具体的な構成は、本発明の意図する範囲内において種々に設計変更自在である。 The present invention is not limited to the contents of the above-described embodiment. The specific configuration of each part of the plate type heat exchanger for the heat pump and the hot water apparatus according to the present invention can be variously modified within the intended scope of the present invention.
上述した実施形態では、複数の伝熱プレートの全てに断面波形状領域および非波形部を設けているが、各伝熱プレートに断面波形状領域を設ける場合、非波形部を最外部の伝熱プレートのみに設け、他の伝熱プレートには非波形部を設けない構成とすることもできる。このような構成によっても、最外部の伝熱プレートに設けられた非波形部に対し、温度センサを適切に接触させることが可能である。 In the above-described embodiment, all of the plurality of heat transfer plates are provided with the cross-sectional corrugated region and the non-corrugated portion. It is also possible to adopt a configuration in which only the plate is provided, and the non-corrugated portion is not provided in the other heat transfer plate. Even with such a configuration, the temperature sensor can be appropriately brought into contact with the non-corrugated portion provided on the outermost heat transfer plate.
本発明でいう端板は、天板に相当する端板に限定されず、たとえば図2の底板に相当す
る端板4Aも含む。したがって、端板4Aに孔部を形成して、最下層(最外部)の伝熱プレートとしてのエンドプレート50に温度センサを接触させて設けた構成も、本発明の技術的範囲に包摂される。この場合、エンドプレート50の上側には、冷媒用の流路6Bが形成されている必要がある。
The end plate in the present invention is not limited to the end plate corresponding to the top plate, and includes, for example, the
本発明に係るプレート式熱交換器は、ヒートポンプの凝縮器として用いられるだけではなく、これに代えて、蒸発器として用いることもできる。この場合には、冷媒の蒸発域の温度検出が可能であり、この温度検出によってヒートポンプの動作状態を把握し、ヒートポンプの成績係数を高めるための制御を行なうといったことが可能となる。 The plate heat exchanger according to the present invention is not only used as a condenser of a heat pump, but can also be used as an evaporator instead. In this case, it is possible to detect the temperature of the evaporating zone of the refrigerant, and it is possible to grasp the operating state of the heat pump by this temperature detection and perform control for increasing the coefficient of performance of the heat pump.
本発明でいうヒートポンプは、湯水加熱用(温水生成用)に限定されず、たとえばエアコンや冷凍・冷蔵機器などの冷熱を得るためのヒートポンプとすることもできる。冷媒の具体的な種類も限定されない。本発明に係る温水装置は、ヒートポンプを利用して加熱された温水を貯湯タンクに貯留する貯湯タンク方式の給湯装置に限らず、たとえば床暖房やその他の暖房用端末に温水を供給するための暖房用の温水装置として構成することもできる。 The heat pump referred to in the present invention is not limited to hot water heating (for hot water generation), and may be a heat pump for obtaining cold heat such as an air conditioner or a freezing / refrigeration apparatus. The specific type of refrigerant is not limited. The hot water apparatus according to the present invention is not limited to a hot water storage tank type hot water supply apparatus that stores hot water heated using a heat pump in a hot water storage tank, for example, heating for supplying hot water to floor heating or other heating terminals. It can also be configured as a hot water device.
WH 温水装置
HE 熱交換器(ヒートポンプのプレート式熱交換器)
H ヒートポンプ
U 貯湯タンクユニット
3A,3B 第1および第2の伝熱プレート(伝熱プレート)
3A(3A’)最外部の伝熱プレート
3B(3B’)2段目の伝熱プレート
3A(3A”)3段目の伝熱プレート
4 端板
6A 冷媒用の流路
6B 水用の流路
7 温度センサ
35a,35b 断面波形状領域
36a,36b 非波形部
36a(36a’) 第1の非波形部
36b(36b’) 第2の非波形部
36a(36a”) 第3の非波形部
45 孔部(温度センサ挿入用)
350 上向き凸状部(断面波形状領域の)
351 下向き凸状部(断面波形状領域の)
WH Water heater HE Heat exchanger (Heat pump plate type heat exchanger)
H Heat pump U Hot water
3A (3A ′) outermost
350 Upward convex part (in the cross-sectional waveform area)
351 downward convex part (in the cross-sectional waveform area)
Claims (5)
これら複数の伝熱プレートのうち、最外部の伝熱プレートの外面側に積層されている端板と、
冷媒温度検出用の温度センサと、
を備えており、
前記ヒートポンプの冷媒の凝縮または蒸発に用いられる、ヒートポンプ用のプレート式熱交換器であって、
前記複数の流路のうち、最外部に位置する流路は、冷媒用の流路とされ、
前記端板には、厚み方向に貫通した孔部が設けられ、前記温度センサは、前記端板の外部から前記孔部に挿入されていることにより、前記最外部の伝熱プレートに接触して設けられており、
前記複数の伝熱プレートのそれぞれの長手方向中間領域は、断面波形状領域とされている一方、
前記複数の伝熱プレートのうち、少なくとも前記最外部の伝熱プレートの長手方向中間領域には、平面状または凸状曲面状とされた第1の非波形部が部分的に設けられており、
この第1の非波形部に前記温度センサが接触していることを特徴とする、ヒートポンプ用のプレート式熱交換器。 A plurality of heat transfer plates stacked in the thickness direction and alternately forming a flow path for a refrigerant of a heat pump and a flow path for water between each other;
Among these heat transfer plates, an end plate laminated on the outer surface side of the outermost heat transfer plate;
A temperature sensor for detecting the refrigerant temperature;
With
A plate type heat exchanger for a heat pump used for condensation or evaporation of the refrigerant of the heat pump,
Of the plurality of flow paths, the flow path located on the outermost side is a flow path for refrigerant,
The end plate is provided with a hole penetrating in the thickness direction, and the temperature sensor is inserted into the hole portion from the outside of the end plate, thereby contacting the outermost heat transfer plate. Provided ,
While each of the intermediate regions in the longitudinal direction of the plurality of heat transfer plates is a cross-sectional wave shape region,
Of the plurality of heat transfer plates, at least in the longitudinal intermediate region of the outermost heat transfer plate, a first non-corrugated portion having a flat or convex curved shape is partially provided,
A plate type heat exchanger for a heat pump , wherein the temperature sensor is in contact with the first non-waveform portion .
前記最外部の伝熱プレートに隣接する2段目の伝熱プレートは、前記第1の非波形部に離間して対向する第2の非波形部を有しており、
前記2段目の伝熱プレートに隣接する3段目の伝熱プレートは、前記第2の非波形部に対面接触する第3の非波形部を有しており、
前記2段目および3段目の伝熱プレートどうしの間に形成されている水用の流路のうち、前記第2および第3の非波形部が対面接触した位置においては、水の流通が規制されている、ヒートポンプ用のプレート式熱交換器。 It is a plate type heat exchanger for heat pumps according to claim 1,
The second-stage heat transfer plate adjacent to the outermost heat transfer plate has a second non-corrugated portion that is spaced apart and opposed to the first non-corrugated portion,
The third-stage heat transfer plate adjacent to the second-stage heat transfer plate has a third non-corrugated part that faces the second non-corrugated part,
Of the water flow path formed between the second and third heat transfer plates, the flow of water is at the position where the second and third non-corrugated portions are in contact with each other. Regulated plate heat exchanger for heat pump.
前記第1および第3の非波形部は、前記最外部および3段目の伝熱プレートの断面波形状領域のうち、前記端板側に向けて突出する凸状部と略同一高さに形成され、
前記第2の非波形部は、前記2段目の伝熱プレートの断面波形状領域のうち、前記端板とは反対側に向けて突出する凸状部と略同一高さに形成されている、ヒートポンプ用のプレート式熱交換器。 It is a plate type heat exchanger for heat pumps according to claim 2,
The first and third non-corrugated portions are formed at substantially the same height as the convex portions projecting toward the end plate in the cross-sectional corrugated region of the outermost and third-stage heat transfer plates. And
The second non-corrugated portion is formed at substantially the same height as a convex portion projecting toward the opposite side of the end plate in the cross-sectional corrugated region of the second stage heat transfer plate. Plate heat exchanger for heat pump.
前記複数の伝熱プレートとしては、
前記断面波形状領域のうち、前記端板側に向けて突出する凸状部と略同一高さの非波形部が形成された複数の第1の伝熱プレートと、
前記断面波形状領域のうち、前記端板とは反対側に向けて突出する凸状部と略同一高さの非波形部が形成された複数の第2の伝熱プレートとがあり、
これら複数の第1および第2の伝熱プレートは、前記複数の第1の伝熱プレートが奇数段目の伝熱プレートとなり、かつ複数の第2の伝熱プレートが偶数段目の伝熱プレートとなるように交互に積層されている、ヒートポンプ用のプレート式熱交換器。 A plate type heat exchanger for a heat pump according to any one of claims 1 to 3 ,
As the plurality of heat transfer plates,
Among the cross-sectional wave-shaped regions, a plurality of first heat transfer plates formed with non-corrugated portions having substantially the same height as the convex portions projecting toward the end plate side,
Among the cross-sectional wave-shaped regions, there are a plurality of second heat transfer plates in which a convex portion protruding toward the opposite side of the end plate and a non-corrugated portion having substantially the same height are formed,
In the plurality of first and second heat transfer plates, the plurality of first heat transfer plates are odd-numbered heat transfer plates, and the plurality of second heat transfer plates are even-numbered heat transfer plates. Plate heat exchangers for heat pumps that are alternately stacked so that
前記ヒートポンプの凝縮器として、請求項1ないし4のいずれかに記載のヒートポンプ用のプレート式熱交換器が用いられていることを特徴とする、温水装置。A hot water apparatus using the plate heat exchanger for a heat pump according to any one of claims 1 to 4 as a condenser of the heat pump.
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