JP6631664B2 - ヒートポンプ装置 - Google Patents
ヒートポンプ装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6631664B2 JP6631664B2 JP2018143761A JP2018143761A JP6631664B2 JP 6631664 B2 JP6631664 B2 JP 6631664B2 JP 2018143761 A JP2018143761 A JP 2018143761A JP 2018143761 A JP2018143761 A JP 2018143761A JP 6631664 B2 JP6631664 B2 JP 6631664B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plate
- heat transfer
- heat
- fin
- flow path
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 249
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 100
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 20
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 19
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 52
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 19
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 13
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 5
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D9/02—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the heat-exchange media travelling at an angle to one another
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
- F28F1/40—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only inside the tubular element
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
- F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Geometry (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Details Of Fluid Heaters (AREA)
- Steam Or Hot-Water Central Heating Systems (AREA)
Description
図1は、本発明の実施の形態1に係るプレート式熱交換器100の分解斜視図である。図2は、図1の第一伝熱プレート1の概略正面図である。図3は、図1の第二伝熱プレート3の概略正面図である。図4は、図1のインナーフィン2の概略正面図である。
外部から第一流入管10へ流入した第一流体は、第一流入連通路14を介して第一流路5へ流入する。第一流路5に流入した第一流体は、第一流路5内を、プレートフィン2の左右の外壁周縁21に向けて徐々に広がりながら上方に向けて流れ、第一流出連通路15を介して第一流出管11から流出する。
プレートフィン2は、積層方向の前後に配置された第一伝熱プレート1と第二伝熱プレート3とに挟まれた状態で接合されている。更に具体的には、プレートフィン2は、通路孔20aを有する平坦部20が、第一伝熱プレート1の波形の凹部1aが連なる凹稜線1aaと、第二伝熱プレート3の波形の凸部3bが連なる凸稜線3baとに、線状に接触して線接合されている。
通路孔20aの形状は、円形の他に、図8に示すように、半円形、楕円形、円弧状形、三角形、四角形または角数が五角以上の多角形等としてよい。また、プレートフィン2に設ける通路孔20aの形状は、一つの形状に統一しても良いし、異なる形状を混在して設けてもよい。通路孔20aの設計の標準は、伝熱性能を持ちながらプレートフィン2の加工コスト低減すること、流路の流動抵抗低減すること、伝熱面積を増やすこと、等である。
上記実施の形態1では、各通路孔20aのそれぞれの大きさを同じとしていたが、本実施の形態2は、第一流路5における流体の面内分配性を考慮して、各通路孔20aの大きさを変えた構成としたものである。以下、本実施の形態2が実施の形態1と異なる点を中心に説明するものとし、本実施の形態2で説明されていない構成は実施の形態1と同様である。
第一流路5では、第一流入連通路14から第一流体が流入するため、第一流入連通路14に近い部分での流速は、第一流入連通路14から遠い部分の流速よりも速くなる。このため、何ら対策を施さないと、第一流入連通路14から第一流出連通路15に直線的に向かう領域に第一流体が偏り、プレートフィン2の左右の外壁周縁21まで第一流体が広がらず、第一流路5における第一流体の面内分布が不均一になる。
本実施の形態3は、プレートフィン2の伝熱面積を拡大して熱交換効率の向上を図ったものである。以下、本実施の形態3が実施の形態1と異なる点を中心に説明するものとし、本実施の形態3で説明されていない構成は実施の形態1と同様である。
上記実施の形態3は、通路孔20aの周縁に、伝熱面積を増やす目的で伝熱壁24を設けた構成であった。本実施の形態4は、通路孔20aの周縁の一部に、主として第一流体の整流を目的とした整流壁を設けた構成である。以下、本実施の形態4が実施の形態3と異なる点を中心に説明するものとし、本実施の形態4で説明されていない構成は実施の形態3と同様である。
整流壁26が四角板としたが、整流壁26は四角板に限られず、図19に示すように三角板で構成としてもよい。三角板はいわゆるデルタ翼であり、先端で渦を発生し、伝熱促進することができる。特に、プレート式熱交換器100を蒸発器として使う場合、蒸発器の出口付近はほぼガスとなるため、蒸発器の出口にデルタ翼の整流壁26を配置することで、先端で渦を発生し、高い伝熱促進効果が得られる。
上記実施の形態4では全ての整流壁26がプレートフィン2に対して垂直となっていたが、本実施の形態5は整流壁26のプレートフィン2に対する傾斜を異ならせたものである。以下、本実施の形態5が実施の形態4と異なる点を中心に説明するものとし、本実施の形態5で説明されていない構成は実施の形態4と同様である。
本実施の形態5に係るプレート式熱交換器100は、実施の形態4と同様に、通路孔20aの周縁のうち、第一流路5における第一流体の主流方向の流れ25の下流側の周縁に、第二の流れ空間5b側に突出する整流壁27を設けた構成を有する。そして、各整流壁27は、四角板で構成され、プレートフィン2からの高さHは均一である。また、各整流壁27は、第一流入連通路14からの位置が離れるに連れて、言い換えれば、外壁周縁21に向かうに連れて、プレートフィン2に対する整流壁27の立設角度θが大きくなるようにプレートフィン2に設けられている。
上記実施の形態1〜5では、第一伝熱プレート1および第二伝熱プレート3のそれぞれに設けた凹凸形状を、波形の頂点部分が曲線の山形である波形としていた。これに対し、本実施の形態6では、凹凸形状を、波形の頂点部分が台形形状である波形としたものである。以下、本実施の形態6が実施の形態1と異なる点を中心に説明するものとし、本実施の形態6で説明されていない構成は実施の形態1と同様である。
実施の形態7は、熱交換性能の向上を図ることのできる、「通路孔20aの面積に関する指標」の範囲に関するものである。以下、実施の形態7が実施の形態1と異なる点を中心に説明するものとし、本実施の形態7で説明されていない構成は実施の形態1と同様である。
プレートフィン面積比γは、以下のように定義する。
γ=(Amesh-Ahole )/Amesh
ここで、
Amesh:プレートフィンにおいて、格子の面積
Ahole:プレートフィンにおいて、格子内の通路孔の面積
ここで、AK値は、熱交換器における熱通過率Kと伝熱面積Aとを乗じた値であり、熱交換器の伝熱特性を表すものである。
図23に示すように、プレートフィン面積比を0.1以上〜0.8以内とすることで、プレートフィン2を設けない構成よりも性能を向上することができる。
なお、上限を0.8としたのは、0.8を超えると圧力損失が大幅に増加するためである。
本実施の形態8では、実施の形態1〜7で説明したプレート式熱交換器100を適用したヒートポンプ装置について説明する。ここでは、ヒートポンプ装置50の利用形態の一例としてヒートポンプ式暖房給湯システムについて説明する。
ヒートポンプ式暖房給湯システム200は、筐体内に収納されたヒートポンプ装置50を備える。ヒートポンプ装置50は、冷媒回路30と、熱媒体回路40とを有する。冷媒回路30は、圧縮機31、熱交換器32、膨張弁またはキャピラリーチューブ等で構成された減圧装置33および熱交換器34が順次接続されて構成されている。熱媒体回路40は、熱交換器32、暖房給湯装置41および熱媒体を循環させるポンプ42が順次接続されて構成されている。
Claims (11)
- 冷媒回路に流れる冷媒と熱媒体回路を流れる熱媒体とで熱交換する熱交換器を有するヒートポンプ装置であって、
前記熱交換器は
複数の伝熱プレートが積層され、前記伝熱プレート間に、前記冷媒である第一流体が流れる第一流路および前記熱媒体である第二流体が流れる第二流路が積層方向に交互に形成されており、前記伝熱プレートは、積層方向の一方に凸となった凸部と凹となった凹部とが面内に形成された凹凸形状を有する伝熱部を備えて前記第一流体と前記第二流体との間で熱交換を行うプレート式熱交換器であり、
前記第一流路にインナーフィンが配置され、
前記インナーフィンは、複数の通路孔が形成された平板状の平坦部を有するプレートフィンであり、前記平板状の平坦部が、前記プレートフィンの一方側にある前記伝熱プレートの前記凹部と、前記プレートフィンの他方側にある前記伝熱プレートの前記凸部とに接触した状態で挟まれており、
前記通路孔は、前記プレートフィンと前記伝熱プレートの一方との間の空間と、前記プレートフィンと前記伝熱プレートの他方との間の空間と、を連通している、ヒートポンプ装置。 - 前記熱媒体が流れる前記第二流路はインナーフィンを備えず、隣接する前記伝熱プレートの前記凸部と前記凹部とが接して流路が形成されている、
請求項1に記載のヒートポンプ装置。 - 前記伝熱プレートの前記凹凸形状は稜線を有する波形であり、前記第一流路および前記第二流路は稜線方向が異なる前記波形の伝熱プレートに挟まれた空間で形成されたものである、
請求項1または2に記載のヒートポンプ装置。 - 前記平板状の平坦部は前記一方側にある伝熱プレートおよび前記他方側にある伝熱プレートと接合されている請求項1から3のいずれか一項に記載のヒートポンプ装置。
- 前記通路孔は、前記プレートフィンと前記伝熱プレートとの接合部分を避けて形成されている請求項4に記載のヒートポンプ装置。
- 前記プレートフィンにおいて、フィンの面積比は0.1以上、0.8以内である請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載のヒートポンプ装置。
- 前記伝熱プレートと前記インナーフィンとは、外周に厚み方向に突出した外壁周縁を有して積層されている請求項1から6のいずれか一項に記載のヒートポンプ装置。
- 前記インナーフィンは前記外壁周縁に沿って前記通路孔が形成されていない領域を有している請求項7に記載のヒートポンプ装置。
- 前記伝熱プレートは前記伝熱部を挟んで前記第一流体が前記第一流路に流れ入る第一流入孔と前記第一流体が前記第一流路から流れ出る第一流出孔とを有し、
前記インナーフィンに前記伝熱プレートの前記第一流入孔と前記第一流出孔とに対応する位置に前記第一流体が流れる孔が形成されている請求項1から8のいずれか一項に記載のヒートポンプ装置。 - 前記伝熱プレートは前記伝熱部を挟んで前記第二流体が前記第二流路に流れ入る第二流入孔および前記第二流体が前記第二流路から流れ出る第二流出孔の周りにリブを有し、
前記インナーフィンは前記リブの積層方向に孔が形成されないようにされている請求項9に記載のヒートポンプ装置。 - 前記インナーフィンの板厚は前記伝熱プレートよりも薄い、請求項1から10のいずれか一項に記載のヒートポンプ装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016221288 | 2016-11-14 | ||
JP2016221288 | 2016-11-14 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018504299A Division JP6418354B2 (ja) | 2016-11-14 | 2017-09-06 | プレート式熱交換器、ヒートポンプ装置およびヒートポンプ式暖房給湯システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018165614A JP2018165614A (ja) | 2018-10-25 |
JP6631664B2 true JP6631664B2 (ja) | 2020-01-15 |
Family
ID=62109488
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018504299A Active JP6418354B2 (ja) | 2016-11-14 | 2017-09-06 | プレート式熱交換器、ヒートポンプ装置およびヒートポンプ式暖房給湯システム |
JP2018143761A Active JP6631664B2 (ja) | 2016-11-14 | 2018-07-31 | ヒートポンプ装置 |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018504299A Active JP6418354B2 (ja) | 2016-11-14 | 2017-09-06 | プレート式熱交換器、ヒートポンプ装置およびヒートポンプ式暖房給湯システム |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (2) | JP6418354B2 (ja) |
WO (1) | WO2018088006A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7270776B2 (ja) * | 2020-01-09 | 2023-05-10 | 三菱電機株式会社 | プレート式熱交換器、プレート式熱交換器を備えたヒートポンプ装置、および、ヒートポンプ装置を備えたヒートポンプ式暖房システム |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6075303A (ja) * | 1983-06-21 | 1985-04-27 | グリツツ・インコ−ポレイテツド | 塔充填体 |
GB8910241D0 (en) * | 1989-05-04 | 1989-06-21 | Secretary Trade Ind Brit | Heat exchangers |
JP2932846B2 (ja) * | 1992-08-24 | 1999-08-09 | 株式会社デンソー | 積層型熱交換器およびその製造方法 |
JPH10122770A (ja) * | 1996-10-14 | 1998-05-15 | Daikin Ind Ltd | プレート型熱交換器 |
JP2007205634A (ja) * | 2006-02-01 | 2007-08-16 | Hisaka Works Ltd | プレート式熱交換器 |
NL2006022C2 (en) * | 2011-01-18 | 2012-07-19 | Stichting Energie | Heat integrated distillation column using structured packing. |
JP5634376B2 (ja) * | 2011-10-19 | 2014-12-03 | 三菱電機株式会社 | プレート熱交換器および給湯機 |
JP5538344B2 (ja) * | 2011-11-09 | 2014-07-02 | 三菱電機株式会社 | プレート式熱交換器及びヒートポンプ装置 |
US9933214B2 (en) * | 2011-11-30 | 2018-04-03 | Mitsubishi Electric Corporation | Plate heat exchanger and refrigeration cycle apparatus including the same |
JP2014089008A (ja) * | 2012-10-31 | 2014-05-15 | Noritz Corp | 温水暖房回路 |
JP6435487B2 (ja) * | 2014-09-29 | 2018-12-12 | 国立大学法人 東京大学 | 熱交換器 |
-
2017
- 2017-09-06 JP JP2018504299A patent/JP6418354B2/ja active Active
- 2017-09-06 WO PCT/JP2017/032015 patent/WO2018088006A1/ja active Application Filing
-
2018
- 2018-07-31 JP JP2018143761A patent/JP6631664B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2018088006A1 (ja) | 2018-05-17 |
JPWO2018088006A1 (ja) | 2018-11-08 |
JP2018165614A (ja) | 2018-10-25 |
JP6418354B2 (ja) | 2018-11-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6567097B2 (ja) | プレート式熱交換器、およびそれを備えたヒートポンプ式暖房給湯システム | |
JP5106453B2 (ja) | プレート式熱交換器及び冷凍空調装置 | |
JP6529709B1 (ja) | プレート式熱交換器、ヒートポンプ装置およびヒートポンプ式冷暖房給湯システム | |
JP6735918B2 (ja) | プレート式熱交換器及びヒートポンプ式給湯システム | |
JP4827905B2 (ja) | プレート式熱交換器、及びこれを搭載した空気調和機 | |
WO2020062722A1 (zh) | 一种翅片及具有其的热交换器 | |
WO2013076751A1 (ja) | プレート式熱交換器及びそれを用いた冷凍サイクル装置 | |
WO2011062118A1 (ja) | プレート式熱交換器及びヒートポンプ装置 | |
JP6631664B2 (ja) | ヒートポンプ装置 | |
JP5414502B2 (ja) | プレート式熱交換器及びヒートポンプ装置 | |
JP5538344B2 (ja) | プレート式熱交換器及びヒートポンプ装置 | |
JP2017142033A (ja) | 積層型熱交換器 | |
CN112460856A (zh) | 冷凝器 | |
JP6949250B2 (ja) | プレート式熱交換器及びヒートポンプ式給湯システム | |
JP7270776B2 (ja) | プレート式熱交換器、プレート式熱交換器を備えたヒートポンプ装置、および、ヒートポンプ装置を備えたヒートポンプ式暖房システム | |
JP5595064B2 (ja) | プレート式熱交換器及びヒートポンプ装置 | |
JP6755338B2 (ja) | 熱交換器 | |
WO2019167312A1 (ja) | 熱交換器 | |
JP2014020582A (ja) | フィンチューブ型熱交換器 | |
CN112444149A (zh) | 板式换热器 | |
JP2015064146A (ja) | プレート式熱交換器 | |
JPWO2013076751A1 (ja) | プレート式熱交換器及びそれを用いた冷凍サイクル装置 | |
KR20130068333A (ko) | 열교환 플레이트와 열교환 플레이트 모듈 및 이의 적층으로 구성되는 판형 열교환기 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180731 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190624 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190702 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20191112 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20191125 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6631664 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |