JP7433422B2 - Plate heat exchanger, heat pump system, and method for manufacturing heat transfer plates - Google Patents
Plate heat exchanger, heat pump system, and method for manufacturing heat transfer plates Download PDFInfo
- Publication number
- JP7433422B2 JP7433422B2 JP2022522549A JP2022522549A JP7433422B2 JP 7433422 B2 JP7433422 B2 JP 7433422B2 JP 2022522549 A JP2022522549 A JP 2022522549A JP 2022522549 A JP2022522549 A JP 2022522549A JP 7433422 B2 JP7433422 B2 JP 7433422B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plate
- heat transfer
- fluid
- plates
- transfer plate
- 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
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 21
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 215
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 61
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 18
- 239000007767 bonding agent Substances 0.000 claims description 11
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 6
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 4
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims 1
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 47
- 239000000463 material Substances 0.000 description 42
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 25
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 3
- 230000002528 anti-freeze Effects 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 230000003449 preventive effect Effects 0.000 description 2
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 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
- F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
- F28F3/08—Elements constructed for building-up into stacks, e.g. capable of being taken apart for cleaning
-
- 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
- F28F3/08—Elements constructed for building-up into stacks, e.g. capable of being taken apart for cleaning
- F28F3/10—Arrangements for sealing the margins
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Description
本開示は、プレート式熱交換器、ヒートポンプシステム、及び伝熱プレートの製造方法に関する。 The present disclosure relates to a plate heat exchanger, a heat pump system, and a method of manufacturing a heat transfer plate.
複数の伝熱プレートを積層し、伝熱プレート間に異なる温度の流体を交互に流し、伝熱プレートを介して熱交換するプレート式熱交換器がある。 There is a plate heat exchanger in which a plurality of heat transfer plates are stacked, fluids of different temperatures are alternately flowed between the heat transfer plates, and heat is exchanged via the heat transfer plates.
プレート式熱交換器には、装置の強度を高めるために、二枚のプレートを重ねて一枚の伝熱プレートを形成しダブルウォール構造としたプレート式熱交換器がある。例えば、特許文献1には、一対の伝熱プレートにより流路を形成するプレート式熱交換器において、各伝熱プレートは、二枚のプレートを積層したダブルウォール構造に形成され、二枚のプレート間には、僅かな隙間が形成されていることが開示されている。各伝熱プレートには、温度の相違する第1の流体と第2の流体を流すための開口部が形成されている。開口部から流入した第1の流体と第2の流体は、積層された伝熱プレート間に交互に形成される第1の流路と第2の流路に流れる。第1の流路と第2の流路を分離するため、分離が必要な開口部の周囲は、対向する伝熱プレートがロウ付け接合されている。さらに、伝熱プレートのロウ付け接合された開口部の外周には、伝熱プレートが破損して漏れ出た第1の流体又は第2の流体を貯留する環状溝が形成されている。漏れ出た第1の流体又は第2の流体は、環状溝に収集され、収集された流体は環状溝に形成された逃げ口から外部に排出される。また、例えば、特許文献2には、特許文献1と同様に環状形状の内周部と外周部において対向する伝熱プレートの間をロウ付け接合することで環状溝の内部空間を形成することが開示されている。伝熱プレートを構成する二枚のプレートのうち、一方のプレートは環状溝の外壁を形成し、他方のプレートは端部が環状溝の内部に延在しているため、特許文献1と異なり環状溝の内周部では、環状溝の外壁を形成するプレートどうしのみをロウ付けすればよい。
Some plate heat exchangers have a double wall structure in which two plates are stacked to form one heat transfer plate in order to increase the strength of the device. For example, in Patent Document 1, in a plate heat exchanger in which a flow path is formed by a pair of heat transfer plates, each heat transfer plate is formed in a double wall structure in which two plates are laminated. It is disclosed that a slight gap is formed between them. Each heat transfer plate is formed with an opening through which a first fluid and a second fluid having different temperatures flow. The first fluid and the second fluid flowing from the openings flow into the first flow path and the second flow path that are alternately formed between the stacked heat transfer plates. In order to separate the first flow path and the second flow path, opposing heat transfer plates are brazed and joined around the opening where separation is required. Furthermore, an annular groove is formed on the outer periphery of the brazed-jointed opening of the heat transfer plate to store the first fluid or the second fluid that leaks out due to damage to the heat transfer plate. The leaked first fluid or second fluid is collected in the annular groove, and the collected fluid is discharged to the outside from an escape port formed in the annular groove. Further, for example,
特許文献1の環状溝は、環状形状の内周を形成する内周部と外周を形成する外周部を備え、この内周部と外周部において、対向する伝熱プレートの間をロウ付け接合することで、環状溝の内部空間を形成している。環状溝の内周部のロウ付けは、伝熱プレートを構成する二枚のプレートどうし、及び対向する伝熱プレートどうしをロウ材で接合することにより行われる。環状溝の外周部のロウ付けは、対向する伝熱プレートどうしをロウ材で接合することにより行われる。このように、特許文献1におけるプレート式熱交換器は、ロウ付けする箇所が多いので、生産工程が増加するとともに、ロウ材の費用が増加する。 The annular groove of Patent Document 1 includes an inner periphery forming an inner periphery of an annular shape and an outer periphery forming an outer periphery, and opposing heat transfer plates are brazed and joined at the inner periphery and the outer periphery. This forms the internal space of the annular groove. The inner circumferential portion of the annular groove is brazed by joining two plates constituting a heat transfer plate and opposing heat transfer plates to each other using a brazing material. The outer periphery of the annular groove is brazed by joining opposing heat transfer plates to each other with a brazing material. As described above, the plate heat exchanger in Patent Document 1 has many parts to be brazed, which increases the number of production steps and increases the cost of the brazing material.
また、環状溝に溜まった流体を外部に排出するために、特許文献1の環状溝には、逃げ穴を形成する必要がある。環状溝に逃げ穴を形成することは、成形が複雑となり、生産効率が低い。 Further, in order to discharge the fluid accumulated in the annular groove to the outside, it is necessary to form an escape hole in the annular groove of Patent Document 1. Forming a relief hole in the annular groove complicates molding and reduces production efficiency.
特許文献2の伝熱プレートは、伝熱プレートを構成する二枚のプレートは形状が異なるため、それぞれ別の工程でプレス成形されたプレートを積層する必要がある。したがって、積層時の位置精度が悪く、生産効率が低い。また、積層時の位置ずれにより環状溝の内部に延在するプレートの端部が環状溝の外周部のロウ付け部付近に配置された場合、溶けたロウ材が流れて伝熱プレートを構成する二枚のプレート間の隙間を閉塞するおそれがある。
In the heat transfer plate of
本開示は、上述のような課題を解決するためになされたもので、生産効率が高く、簡単な構造を備えるプレート式熱交換器、ヒートポンプシステム、及び伝熱プレートの製造方法を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made to solve the above-mentioned problems, and aims to provide a plate heat exchanger, a heat pump system, and a method for manufacturing a heat transfer plate with high production efficiency and a simple structure. purpose.
上記問題点を解決し、目的を達成するために、本開示に係るプレート式熱交換器は、複数の開口部が形成された伝熱プレートが積層され、伝熱プレート間に、温度の相違する流体が交互に流れ、伝熱プレートを介して熱交換をするプレート式熱交換器であって、流路を形成する一対の伝熱プレートの開口部の周囲を封止して、一対の伝熱プレート間の流路を流れる流体と異なる流体の流路を分離するシール部と、流路から漏れ出た流体を貯留する流体貯留部であって、シール部の外周に形成され、一対の伝熱プレートの何れか一方の伝熱プレートが積層方向に突出されて積層方向から見て環状に形成された流体貯留部と、を備え、何れか一方の伝熱プレートは、二枚のプレートを備え、当該二枚のプレートは、隙間をあけて重ねられて形成され、二枚のプレートのうち、一方のプレートは、流体貯留部の積層方向に突出された外壁を形成し、他方のプレートは、その端部が、流路から流体貯留部の内部に延在し、端部は、その先端が一方のプレートの突出した部分に向けて形成され、一方のプレートと他方のプレートの端部との間には隙間が形成され、流体貯留部に貯留された流体は、一方のプレートと他方のプレートの端部の間の隙間から、二枚のプレートの隙間を介して外部に排出される。 In order to solve the above problems and achieve the objective, a plate heat exchanger according to the present disclosure includes stacked heat transfer plates each having a plurality of openings formed therein, and provides a plate heat exchanger with different temperatures between the heat transfer plates. A plate heat exchanger in which fluid flows alternately and exchanges heat via heat transfer plates, and the area around the openings of a pair of heat transfer plates forming a flow path is sealed to allow heat transfer. A seal part that separates the flow path of a different fluid from the fluid flowing in the flow path between the plates, and a fluid storage part that stores the fluid leaked from the flow path. One of the heat transfer plates includes a fluid reservoir formed in an annular shape when viewed from the stacking direction by protruding in the stacking direction, and one of the heat transfer plates includes two plates, The two plates are stacked with a gap between them, and one of the two plates forms an outer wall protruding in the stacking direction of the fluid storage section, and the other plate forms an outer wall of the fluid storage section. an end extending from the channel into the interior of the fluid reservoir, the end being formed with its distal end toward the protruding portion of the one plate and between the ends of the one plate and the other plate; A gap is formed between the two plates, and the fluid stored in the fluid storage section is discharged from the gap between the ends of one plate and the other plate to the outside through the gap between the two plates.
本開示によれば、伝熱プレートの形状を改良することにより、生産効率が高く、簡単な構造を備えるプレート式熱交換器、ヒートポンプシステム、及び伝熱プレートの製造方法を提供することができる。 According to the present disclosure, by improving the shape of the heat transfer plate, it is possible to provide a plate heat exchanger, a heat pump system, and a method for manufacturing a heat transfer plate with high production efficiency and a simple structure.
以下、本開示の実施の形態に係るプレート式熱交換器について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図に示す直交座標XYZにおいて、プレート式熱交換器が備えるプレートの板面を正面に向けて配置し、かつ第2補強プレートの板面を背面に向けて配置したときの左右方向がX軸、上下方向がZ軸、X軸とY軸が直交する方向がY軸である。以下、この直交座標系を引用して説明する。 Hereinafter, a plate heat exchanger according to an embodiment of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in the orthogonal coordinates XYZ shown in the figure, the left and right direction is The vertical direction is the Z-axis, and the direction in which the X-axis and Y-axis are orthogonal is the Y-axis. The following description will be made with reference to this orthogonal coordinate system.
(実施の形態1)
(プレート式熱交換器の構造)
本開示の実施の形態1に係るプレート式熱交換器の特徴について、図1-5に基づいて説明する。プレート式熱交換器は、複数の伝熱プレートが積層され、伝熱プレート間に温度の相違する流体を交互に流して、伝熱プレートを介して熱交換する熱交換器である。
(Embodiment 1)
(Structure of plate heat exchanger)
Features of the plate heat exchanger according to Embodiment 1 of the present disclosure will be explained based on FIGS. 1-5. A plate heat exchanger is a heat exchanger in which a plurality of heat transfer plates are stacked, and fluids having different temperatures are alternately flowed between the heat transfer plates to exchange heat through the heat transfer plates.
図1は、実施の形態1に係るプレート式熱交換器1の分解斜視図である。図1に示すように、プレート式熱交換器1は、正面に配置され装置の強度を高める第1補強プレート10と、背面に配置され装置の強度を高める第2補強プレート20と、第1補強プレート10と第2補強プレート20との間に配置される第1の伝熱プレート30と、第1補強プレート10と第2補強プレート20との間に配置される第2の伝熱プレート40と、を備え、第1の伝熱プレート30と第2の伝熱プレート40は交互に配置される。
FIG. 1 is an exploded perspective view of a plate heat exchanger 1 according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the plate heat exchanger 1 includes a
第1補強プレート10は、長方形状のフラットな金属板であり、角が丸められた形状を備える。その厚みは、装置の強度を高めるために、第1の伝熱プレート30の厚みと第2の伝熱プレート40の厚みより厚く形成されている。
The first reinforcing
第1補強プレート10には、四隅にそれぞれ図示しない貫通孔が形成され、それぞれの貫通孔に円管11-14が挿入され、固定されている。本実施の形態では、第1の流体が円管11から導入されて円管13から排出され、第2の流体が、円管14から導入されて円管12から排出される。
Through holes (not shown) are formed at each of the four corners of the first reinforcing
第2補強プレート20は、第1補強プレート10と同じ大きさ、同じ形状に形成されている。第2補強プレート20には、貫通孔は形成されておらず、プレート式熱交換器1の最背面に配置されることで、プレート式熱交換器1の強度を高めるとともに、第1の流体又は第2の流体の漏洩を防止する。
The second
第1の伝熱プレート30と第2の伝熱プレート40は、第1補強プレート10と同じ形状、同じ大きさに形成されている。図1に示すように、第1の伝熱プレート30と第2の伝熱プレート40は、第1補強プレート10の背面に、第1補強プレート10の外縁に合わせて配置される。第1補強プレート10の背面に第1の伝熱プレート30が、第1の伝熱プレート30の背面に第2の伝熱プレート40が配置され、その後ろに、この順序で、第1の伝熱プレート30と第2の伝熱プレート40が交互に積層され、最後に第2補強プレート20が積層される。
The first
図2、図3に、第1の伝熱プレート30と第2の伝熱プレート40の構造を示す。図2は、第1の伝熱プレート30の背面に第2の伝熱プレート40を重ねた一組の第1の伝熱プレート30と第2の伝熱プレート40を示す。図3は、図2のIII-III線の切断線で切断した断面図である。
2 and 3 show the structures of the first
(伝熱プレートの開口部)
第1の伝熱プレート30と第2の伝熱プレート40には、図2に示すように、それぞれ複数の開口部が形成されている。開口部は、第1の伝熱プレート30と第2の伝熱プレート40を貫通する貫通孔として形成されている。
(Opening of heat transfer plate)
As shown in FIG. 2, a plurality of openings are formed in the first
第1の伝熱プレート30の四隅には、第1補強プレート10の背面に第1の伝熱プレート30を積層したときに、第1補強プレート10の4つの貫通孔と重なる位置に、4つの貫通孔が形成されている。4つの貫通孔は、流体を伝熱プレートに流入又は流出させる流出入口と、流体を通過させる通過口を含む。具体的には、4つの貫通孔は、第1の流体を当該第1の伝熱プレート30の背面の伝熱プレートに送る通過口31、背面に配置された別の第1の伝熱プレート30を流れた後、第2の伝熱プレート40から流出した第1の流体を円管13に送る通過口33、第2の流体を第2の伝熱プレート40に流入させる流入口34、第2の伝熱プレート40上を流れた第2の流体を流出させる流出口32である。
At the four corners of the first
第2の伝熱プレート40の四隅には、第1の伝熱プレート30の4つの貫通孔と重なる位置に、4つの貫通孔が形成されている。具体的には、4つの貫通孔は、第2の流体を当該第2の伝熱プレート40の背面の伝熱プレートに送る通過口44、背面に配置された別の第2の伝熱プレート40を流れた後、第1の伝熱プレート30から流出した第2の流体を円管12まで送る通過口42、第1の流体を第1の伝熱プレート30に流入させる流入口41、第1の伝熱プレート30上を流れた第1の流体を流出させる流出口43である。
Four through holes are formed at the four corners of the second
図1に示すように、第1補強プレート10と第1の伝熱プレート30との間には、円管11から流入した第1の流体が流れる第1の流路6が形成される。第1の伝熱プレート30と第2の伝熱プレート40との間には、流入口34から流入した第2の流体が流れる第2の流路7が形成される。第1の流路6と第2の流路7は、第1の伝熱プレート30と第2の伝熱プレート40の間に交互に形成される。
As shown in FIG. 1, a
第2の流路7は、第1の流路6とは分離されて独立に流れる流路となる構造である必要がある。図6は、プレート式熱交換器1の通過口31の近傍を拡大した拡大断面図である。図6に示すように、通過口31と流入口41の開口部の周囲において、通過口31と流入口41の間は、第1のシール部60により封止されて、第1の流路6と分離する構造としている。具体的には、ロウ材を、通過口31と流入口41との間の周囲に挿入して、第2の流路7を閉じる。通過口33と流出口43の開口部の周囲も、第2の流路7を第1の流路6と分離するため、図示はしないが、第1のシール部60により封止されている。また、第1の流路6を第2の流路7と分離するために、流入口34と通過口44の開口部の周囲、及び流出口32と通過口42の開口部の周囲は、図示はしないが、第1のシール部60により封止されている。このように第1のシール部60により開口部の周囲を封止することにより、第1の流路が形成される開口部では、第2の流路を閉じ、第2の流路が形成される開口部では、第1の流路を閉じることにより、第1の流体と第2の流体が混同せず、互いに独立した流路となることが確保される。
The
(第1の流体と第2の流体の流れ)
このような開口部を備える第1の伝熱プレート30と第2の伝熱プレート40において、第1の流体と第2の流体の流れを図1及び図6を参照して説明する。
(Flow of first fluid and second fluid)
The flow of the first fluid and the second fluid in the first
図1において、点線で第1の流路6の流れを示し、直線で第2の流路7の流れを示す。図1、図6に示すように、第1補強プレート10の上方に取り付けられた円管11から第1の伝熱プレート30に導入された第1の流体は、第1の伝熱プレート30の長手方向の上方から下方に向かう第1の流路6を流れ、第1補強プレート10の下方に取り付けられた円管13から排出される。また、円管11から導入された第1の流体は、最初の第1の伝熱プレート30の通過口31を通り、当該第1の伝熱プレート30の背面に配置された第2の伝熱プレート40の流入口41から次の第1の伝熱プレート30に入る。そして、第1の流体は、最初の第1の伝熱プレート30と同様に、次の第1の伝熱プレート30の第1の流路6を流れ、前面の第2の伝熱プレート40の流出口43及びその前面の第1の伝熱プレート30の通過口33を介して、円管13から排出される。各第1の伝熱プレート30の通過口31と各第2の伝熱プレート40の流入口41、及び各第1の伝熱プレート30の通過口33と各第2の伝熱プレート40の流出口43に、第1の流体が流れることにより、円管11から流入して円管13から排出される第1の流体の連続した第1の流路6が形成される。
In FIG. 1, dotted lines indicate the flow in the
また、第1補強プレート10の下方に取り付けられた円管14から導入された第2の流体は、第1の伝熱プレート30の流入口34から背面の最初の第2の伝熱プレート40に入り、当該第2の伝熱プレート40の長手方向の下方から上方に向かう第2の流路7を流れ、前面の第1の伝熱プレート30の流出口32から流出し、第1補強プレート10の上方に取り付けられた円管12から排出される。また、円管14から導入された第2の流体は、次の第1の伝熱プレート30の流入口34からその背面に配置された次の第2の伝熱プレート40に流入する。そして、最初の第2の伝熱プレート40と同様に、次の第2の伝熱プレート40の第2の流路7を流れ、前面に配置された第1の伝熱プレート30の流出口32、及び前面に配置された第2の伝熱プレート40の通過口42を介して、円管12から排出される。各第1の伝熱プレート30の流入口34と各第2の伝熱プレート40の通過口44、及び各第1の伝熱プレート30の流出口32と各第2の伝熱プレート40の通過口42に、第2の流体が流れることにより、円管14から流入して円管12から排出される第2の流体の連続した第2の流路7が形成される。
Further, the second fluid introduced from the circular pipe 14 attached below the first reinforcing
第1の流体は、例えば、R410、R32、R290、CO2などの冷媒であり、第2の流体は、例えば、水、エチレングリコール、プロピレングリコールなどの不凍液、あるいはこれらの混合物である。 The first fluid is, for example, a refrigerant such as R410, R32, R290, CO2, etc., and the second fluid is, for example, water, an antifreeze such as ethylene glycol, propylene glycol, or a mixture thereof.
このように、第1の流体と第2の流体が、第1の伝熱プレート30又は第2の伝熱プレート40を挟んで流れるので、第1の伝熱プレート30又は第2の伝熱プレート40を介して、第1の流体と第2の流体との間で熱交換をすることができる。
In this way, since the first fluid and the second fluid flow with the first
(伝熱プレートの構造)
図3に示すように、第1の伝熱プレート30と第2の伝熱プレート40の外周部には、それぞれ、積層方向の背面から正面に向かって折曲されて延在する外壁部35、45が形成されている。第1の伝熱プレート30と第2の伝熱プレート40は重ねられ、外壁部35と外壁部45との間は、ロウ材50でロウ付け接合される。第1の流路6と第2の流路7は、第1のシール部60(図6参照)により分離されるとともに、第1の流体と第2の流体は、外壁部35と外壁部45とがロウ付け接合されることにより、プレート式熱交換器1の内部に閉じ込められる。
(Structure of heat transfer plate)
As shown in FIG. 3, the outer periphery of the first
図4に図3におけるB部の拡大図を示す。図4に示すように、第1の伝熱プレート30と第2の伝熱プレート40とは、二枚のプレートを重ねたダブルウォール構造に形成されている。すなわち、第1の伝熱プレート30は、プレート30aとプレート30bが重ねられて形成され、第2の伝熱プレート40は、プレート40aとプレート40bが重ねられて形成されている。プレート30aとプレート30bとの間、及びプレート40aとプレート40bとの間には、隙間であるダブルウォール層30c、40cが形成されている。この隙間を以下ダブルウォール層ともいう。ダブルウォール構造とすることで、腐食及び凍結などの要因で、第1の伝熱プレート30と第2の伝熱プレート40に亀裂が入った場合に、漏れ出た流体をダブルウォール層30c、40cに流し、第1の流体と第2の流体が混同することを防止できる。
FIG. 4 shows an enlarged view of section B in FIG. 3. As shown in FIG. 4, the first
なお、上述した第1の伝熱プレート30と第2の伝熱プレート40は、双方とも、二枚のプレートを重ねたダブルウォール構造であると説明したが、この説明は、後述する実施の形態4-6に適用する構造を説明するためのものであり、実施の形態1では、第1の伝熱プレート30のみがダブルウォール構造である。
In addition, although it was explained that both the first
プレート30a、プレート30b、プレート40a、及びプレート40bは、金属プレートであり、ステンレス鋼、炭素鋼、アルミニウム、銅及びこれらの合金などの材料を用いて製造される。
プレート30aとプレート30bの間のダブルウォール層30c、プレート40aとプレート40bの間のダブルウォール層40cには、部分的にロウ材が挿入され、プレート30aとプレート30b、プレート40aとプレート40bは、ロウ付け接合されている。また、ダブルウォール層30c、40cには、部分的に接合防止剤が挿入され、プレート30aとプレート30b、プレート40aとプレート40bの間に接合されない部分を形成して、プレート30aとプレート30bの間、及びプレート40aとプレート40bとの間に空間を確保する。ロウ材と接合防止剤を、ダブルウォール層30c、40cの接合させたくない領域に配置することにより、第1の伝熱プレート30と第2の伝熱プレート40の内部に、所望の流路を形成することができる。
A brazing material is partially inserted into the double wall layer 30c between the
第1の伝熱プレート30のダブルウォール層30cに流路を形成する場合を、具体的に説明する。図5は、プレート30aとプレート30bで形成された第1の伝熱プレート30の内部の一部を示す図である。プレート30aとプレート30bの双方又は一方にロウ材51が塗布され、プレート30aとプレート30bとはロウ付け接合されている。ロウ材51は、Z軸の方向に一定の幅を持って帯状に塗布される。この帯状のロウ材51は、X軸の方向に複数列、一定の間隔を隔てて塗布される。このようにロウ材51が塗布されることで、ロウ材51が塗布されない領域には、流路52が形成される。この流路52に接合防止剤が塗布されている。接合防止剤が塗布されることにより、ロウ材51が溶けて流路52に流れたとしても、ロウ材51により流路52が閉塞されることはない。
A case in which a flow path is formed in the double wall layer 30c of the first
ダブルウォール層30cに形成された流路52は、外壁部35に形成された図示しない流体放出部に連通している。第1の伝熱プレート30に腐食等により生じた亀裂が生じた場合、亀裂からダブルウォール層30cに流入した第1の流体又は第2の流体は、ダブルウォール層30cの流路52を通って、外壁部35の流体放出部から外部に放出される。第2の伝熱プレート40も第1の伝熱プレート30と同様の内部構造を備えてもよい。ダブルウォール層40cに流入した第1の流体又は第2の流体は、第2の伝熱プレート40のダブルウォール層40cに形成された流路を介して、外壁部45の流体放出部から外部に放出される。
The
(流体貯留部の構造)
図6に示すように、第1の伝熱プレート30の通過口31と第2の伝熱プレート40の流入口41との間を封止する第1のシール部60の外周には、第1のシール部60を囲んで、流体貯留部70が形成されている。流体貯留部70は、流路から漏れ出た第1の流体又は第2の流体を貯留する空間である。
(Structure of fluid storage part)
As shown in FIG. 6, a first A
図7に図6におけるC部の拡大図を示す。流体貯留部70は、第1の伝熱プレート30を積層方向に突出させて加工した突出部71を備え、突出部71は、積層方向からみて環状に形成されている。第2の伝熱プレート40は、凸状に加工されずフラットな板である。流体貯留部70は、フラットな板の第2の伝熱プレート40と突出部71が形成された第1の伝熱プレート30との間の空間により形成される。
FIG. 7 shows an enlarged view of section C in FIG. 6. The
流体貯留部70の環状の内周を形成する内周部は、第1のシール部60により封止され、外周を形成する外周部は、第2のシール部61により封止され、第1のシール部60と第2のシール部61との間に流体貯留部70が形成される。
The inner periphery forming the annular inner periphery of the
流体貯留部70において、第1の伝熱プレート30は、金属プレートを二枚重ねて形成されたダブルウォール構造に形成されている。図7に示すように、第1の伝熱プレート30は、プレート30aとプレート30bが積層されて形成され、プレート30aとプレート30bとの間にはダブルウォール層30cが形成されている。第2の伝熱プレート40は、一枚の金属プレートで形成されている。このような構造を、ダブルウォール構造と対比してシングルウォール構造ともいう。第1の伝熱プレート30を構成する二枚の金属プレートのうち、プレート30aは、流体貯留部70の外壁を形成する。プレート30aの一部は、突出部71の一部となる。プレート30bは、第2の流路7から延在して、その端部が流体貯留部70の内部空間に配置されて形成され、流体貯留部70の内壁の一部を形成している。本実施の形態では、プレート30bの端部の先端30bbは、プレート30aの突出部71に向けられて形成されている。より具体的には、プレート30bの端部は、プレート30aの突出する方向と逆方向に曲げられて形成され、プレート30aとプレート30bとの間には、通常のダブルウォール層よりも大きな空間を有するダブルウォール層30cが形成される。プレート30aとプレート30bは、プレート30bの端部においてロウ材により接合されていない。流体貯留部70の貯留された流体は、プレート30bの端部とプレート30aとの間の隙間から入り、ダブルウォール層30cの隙間を経由して、外壁部35から外に放出される。
In the
第1のシール部60に亀裂が生じた場合には、第1の流体は、流体貯留部70に流入し、プレート30aとプレート30bの端部の隙間に入り、ダブルウォール層30cを介して、外壁部35から外部に排出される。第2のシール部61に亀裂が生じた場合には、第2の流体は、第2の流路7から流体貯留部70に流入し、ダブルウォール層30cを介して、外壁部35から外部に排出される。さらに、第1の伝熱プレート30又は第2の伝熱プレート40に亀裂が生じた場合にも、一部の流体は流体貯留部70に流入し、ダブルウォール層30cを介して外部に排出される。このように、プレート式熱交換器1は、流体貯留部70を備えるので、第1の流体と第2の流体の混同を防止できる。
If a crack occurs in the first seal part 60, the first fluid flows into the
流体貯留部70に貯留された流体は、外壁部35の流体放出部から排出されるので、外壁部35の流体放出部に気体検知器を取り付けて、第1の流体又は第2の流体が漏洩していることを検知してもよい。また、第1の流体又は第2の流体が漏洩すると、流路内の圧力が下がるので、流路に圧力検知器を設けて、圧力の低下を検出することにより、流体の漏洩を検知することも可能である。
The fluid stored in the
ロウ付け接合される箇所は、第1のシール部60においては、プレート30aと第2の伝熱プレート40との間、第2のシール部61においては、プレート30bと第2の伝熱プレート40との間の2箇所である。
The brazed joints are between the
特許文献1では、環状溝を形成する一対の伝熱プレートは、双方ともダブルウォール構造であり、本実施の形態のプレート30bと相違して、一方の伝熱プレートを構成する一つのプレートの端部が、流体貯留部70の内部に延在された構造ではない。特許文献1のプレート式熱交換器を本実施の形態に適用すると、第1のシール部60において3箇所、第2のシール部61において1箇所の合計4箇所をロウ付け接合する必要がある。本実施の形態では、2箇所であり、ロウ材の材料費を削減することができる。
In Patent Document 1, both of the pair of heat transfer plates forming the annular groove have a double wall structure, and unlike the
さらに、本実施の形態のプレート式熱交換器1は、溜まった流体を外部に排出するために、従来のように環状溝に逃げ穴を備える必要はない。既存のダブルウォール構造の伝熱プレートを使用して、伝熱プレートを製造することができるので、成形が簡単となり、生産効率が高くなる。 Furthermore, in the plate heat exchanger 1 of this embodiment, in order to discharge the accumulated fluid to the outside, there is no need to provide an escape hole in the annular groove as in the conventional case. Since the heat transfer plate can be manufactured using the existing double wall structure heat transfer plate, molding is simplified and production efficiency is increased.
特許文献2では、伝熱プレートを構成する一つのプレートの端部が、漏出区域の内部に延在された構造である。しかし、本実施の形態のプレート30bと相違して、特許文献2のプレートは、その端部がシール部から直線状に突出する形状に形成されている。そのため、プレートの積層時の位置ずれにより当該プレートの端部がシール部付近に配置された場合、溶けたロウ材が流れてダブルウォール構造を構成する二枚のプレートの隙間を閉塞するおそれがある。本実施の形態のプレート式熱交換器1は、プレート30bの端部の先端がプレート30aの突出部71に向けて形成されているため、積層時にプレート30bの端部が第二のシール部61の方向にずれて配置された場合でも、ロウ材とプレート30bの端部の先端との間に十分な距離が設けられ、流れたロウ材がプレート30aとプレート30bの間の隙間を閉塞するおそれがない。
In
また、第2の伝熱プレート40は、第1の伝熱プレート30と相違して、ダブルウォール構造ではなく、一枚の金属プレートで形成されているので、材料費を削減することができる。また、第2の伝熱プレート40は、フラットな板を使用するので、加工する必要がない。加工費を節減できるとともに、生産効率が高くなる。
Further, unlike the first
(伝熱プレートの製造方法)
本実施の形態で使用する伝熱プレートの製造方法について、第1の伝熱プレート30を例にして説明する。第1の伝熱プレート30は、図8A~8Cに示す手順に従って製造される。第1の伝熱プレート30は、二枚のプレートを重ねたダブルウォール構造に形成され、第1の伝熱プレート30は、プレート30aとプレート30bが重ねられて形成されていると説明した。伝熱プレートの製造方法を説明するにあたり、プレート30aを第1のプレート30a、プレート30bを第2のプレート30bとして説明する。
(Method for manufacturing heat transfer plate)
A method for manufacturing the heat transfer plate used in this embodiment will be described using the first
まず、図8Aに示すように、第1のプレート30aを提供し、第1のプレート30aの四隅をプレス加工機等で打ち抜き、4つの円形の第1の開口を形成する。4つの第1の開口は、流入口を形成する開口34a、流出口を形成する開口32a、通過口を形成する開口31a、開口33aである。また、第2のプレート30bを提供し、第2のプレート30bの四隅をプレス加工機等で打ち抜き、4つの円形の第2の開口を形成する。4つの第2の開口は、流入口を形成する開口34b、流出口を形成する開口32b、通過口を形成する開口31b、開口33bである。第2の開口は、第1の開口より大きく形成されている。
First, as shown in FIG. 8A, a
そして、図8Bに示すように、第1のプレート30aの通過口となる開口31a、開口33aの外周部を、第1のプレート30aの板面から突出させるプレス加工を施し、突出部71a、突出部71bを形成する。このプレス加工により、突出部71a、突出部71bは、第1のプレート30aと第2のプレート30bが積層したときの積層方向に向けて環状に突出する。そして、図示はしていないが、第2のプレート30bの開口31b、33bの内縁部を、第1のプレート30aが第2のプレート30bに積層されたときの、第1のプレート30aの突出部71a、71bに向けて曲げる加工をする。
Then, as shown in FIG. 8B, the outer peripheries of the
次に、図8Bに示すように、第2のプレート30bの板面に、第1のプレート30aと第2のプレート30bを接合するための接合剤であるロウ材51を塗布する。ロウ材51は、第1のプレート30aと第2のプレート30bの何れか一方、または双方の板面の何れに塗布してもよい。ロウ材51は、第2のプレート30bの全面に塗布されるのではなく、第1の領域にのみ塗布される。本実施の形態では、第2のプレート30bの長手方向の一端部から他端部に向けて、所定の幅を有する帯状の帯状領域30dに、ロウ材51を塗布する。帯状領域30dは、第2のプレート30bの短手方向に所定の間隔を空けて形成されて、この帯状領域30dにロウ材51が塗布される。隣り合う帯状領域30dの間には、ロウ材51は塗布されず、ロウ材51塗布されない領域を第2の領域という。第2の領域には、ロウ材51が塗布されていないので、第1のプレート30aと第2のプレート30bとの間には隙間が形成され、流体貯留部70に溜まった流体を外部に排出するための流路52を形成する。第2の領域には、ロウ材51が溶け出して流路52を閉塞しないために、接合防止剤30eを塗布してもよい。
Next, as shown in FIG. 8B, a
次に、ロウ材51が塗布された第1のプレート30aと、第2のプレート30bとを、図8Cに示すように、第1のプレート30aと第1の開口と、第2のプレート30bの第2の開口の円の中心を合わせて積層する。積層した後、第1のプレート30aと第2のプレート30bの積層方向から、第1のプレート30aと第2のプレート30bに向けて押圧力を同時にかける。
Next, as shown in FIG. 8C, the
このようにして、第1の伝熱プレート30が形成される。第2の伝熱プレート40も同様の手順により形成される。
In this way, the first
(実施の形態2)
実施の形態2は、実施の形態1における第1の伝熱プレート30a、30b及び第2の伝熱プレート40の板厚を異なる寸法にした場合の実施形態である。図9に実施の形態2に係るプレート式熱交換器1の流体貯留部70近傍を拡大した要部拡大断面図を示す。図9に示すように、ダブルウォール構造を構成する第1の伝熱プレート30において、プレート30bは、流体貯留部70の外壁を形成しないので、プレート30aほどの強度は必要なく、プレート30aの板厚よりも、プレート30bの板厚は薄く形成されている。プレート30bの板厚が薄く形成されているため、第1の流体と第2の流体の熱交換効率がよくなり、プレート式熱交換器1の熱交換性能を向上させるとともに、プレートの材料費を節減することができる。
(Embodiment 2)
また、ダブルウォール構造でない第2の伝熱プレート40の板厚を、ダブルウォール構造で形成した第1の伝熱プレート30の板厚よりも、厚くしてもよい。第2の流路7で流体の凍結現象が発生した場合、薄い伝熱プレート30は、厚い伝熱プレート40よりも先に亀裂が生じるため、ダブルウォール層30cの隙間を経由して、外壁部35から外部に放出することができる。
Further, the thickness of the second
(実施の形態3)
図10は、実施の形態3に係るプレート式熱交換器1の流体貯留部70の近傍を拡大した要部拡大図である。図10に示すように、第1の伝熱プレート30においてプレート30bの端部が、流体貯留部70の内部に延在し、プレート30aとともに積層方向に突出された環状の突出部71を形成し、流体貯留部70の内壁の一部を形成することが実施の形態1-2と相違する。第1のシール部60と第2のシール部61との間に流体貯留部70を形成する構造は、実施の形態1-2と同様である。
(Embodiment 3)
FIG. 10 is an enlarged view of the main parts of the plate heat exchanger 1 according to the third embodiment, showing the vicinity of the
本実施の形態における伝熱プレート30は、プレート30bがプレート30aの形状に沿った形状をしている。すなわち、プレート30bは、プレート30aの突出方向と同一方向に、プレート30aと同じ角度曲げられて形成される。したがって、プレス加工時に二枚のプレートを重ねてプレス成形することができ、特許文献1-2のプレート式熱交換機よりも加工費を節減できるとともに、生産効率が高くなる。
In the
また、プレート30aとプレート30とは、同時にプレス成形することができるので、プレート30aとプレート30bとの間のダブルウォール層30cに部分的に接合防止剤を配置した後で二枚のプレートを重ねてプレス成形することできる。接合防止剤をダブルウォール層30cの突出部71を含めた任意の位置に配置することができる。接合防止剤を、流体貯留部70におけるプレート30bの端部とプレート30aとの間の隙間に配置した場合には、接合防止剤があることにより、ロウ材が溶けて二枚のプレート間の隙間を閉塞することがない。
In addition, since the
(実施の形態4)
実施の形態1-3においては、流体貯留部70は、プレート30aとプレート30bが重ねられて形成されたダブルウォール構造の第1の伝熱プレート30と、一枚のプレートで形成された第2の伝熱プレート40とで形成されている。しかし、第2の伝熱プレート40は、この構造に限定されない。以下、流体貯留部70の第2の伝熱プレート40の変形例について説明する。
(Embodiment 4)
In Embodiment 1-3, the
図11は、実施の形態4に係るプレート式熱交換器1の流体貯留部70の近傍を拡大した要部拡大断面図である。図11に示すように、第1の伝熱プレート30に加えて、第2の伝熱プレート40もプレート40aとプレート40bが重ねられて形成されたダブルウォール構造としたことが、実施の形態1-3と相違する。第1のシール部60と第2のシール部61との間に流体貯留部70を形成する構造は、実施の形態1-3と同様である。
FIG. 11 is an enlarged sectional view of the main part of the plate heat exchanger 1 according to the fourth embodiment, showing the vicinity of the
本実施の形態における流体貯留部70は、実施の形態1-3と同様に、第1のシール部60の外周に、積層方向に突出された環状の突出部71が形成された第1の伝熱プレート30と、突出部71が形成されていないフラットな第2の伝熱プレート40とを組み合わせて形成されている。したがって、実施の形態1-3と同様に、第2の伝熱プレート40の加工成形をする必要がない。
Similarly to Embodiment 1-3, the
本実施の形態における第2の伝熱プレート40は、プレート40aとプレート40bが重ねられて形成されたダブルウォール構造としたことにより、第2の伝熱プレート40の強度を高めることができる。
The second
第1の伝熱プレート30は、プレート30aとプレート30bが積層されて形成され、プレート30aとプレート30bとの間には、ダブルウォール層30cが形成されている。第2の伝熱プレート40は、プレート40aとプレート40bが積層されて形成され、プレート40aとプレート40bとの間には、ダブルウォール層40cが形成されている。プレート30aは、流体貯留部70の外壁を形成し、プレート30bは、第2の流路7から延在して、その端部が流体貯留部70の内部空間に配置されて形成され、流体貯留部70の内壁の一部を形成している。一方、プレート40aは、流体貯留部70の内壁を形成し、プレート40bは、流体貯留部70の外壁を形成している。プレート40aの端部は、流体貯留部70の内部に延在せずに、第1のシール部60まで延在している。流体貯留部70に貯留された流体は、プレート30bの端部とプレート30aとの間の隙間から入り、ダブルウォール層30cを介して、外壁部35から外に放出される。
The first
第1の伝熱プレート30又は第2の伝熱プレート40が破損した場合、又は第1のシール部60又は第2のシール部61が破損した場合には、漏洩した第1の流体又は第2の流体は、流体貯留部70に収集され、流体貯留部70の内部に端部が延在したプレート30bとプレート30aとの間の隙間から、ダブルウォール層30cを介して、外壁部35から外部に排出できる。したがって、第1の流体と第2の流体の混同を防止することができる。
If the first
第1のシール部60では、プレート30bとプレート40aとの間、及びプレート40aとプレート40bとの間がロウ付け接合され、第2のシール部61では、プレート30bとプレート40aとの間がロウ付け接合される。ロウ付け接合される箇所は、3箇所であり、4箇所のロウ付け接合をする特許文献1のプレート式熱交換器よりロウ材を削減できる。
In the first sealing part 60, the
(実施の形態5)
図12は、実施の形態5に係るプレート式熱交換器1の流体貯留部70の近傍を拡大した要部拡大断面図である。図12に示すように、第1の伝熱プレート30に加えて、第2の伝熱プレート40もプレート40aとプレート40bを重ねて形成してダブルウォール構造とし、プレート30bの端部に加えて、プレート40aの端部も流体貯留部70の内部に延在させたことが、実施の形態4と相違する。第1のシール部60と第2のシール部61との間に流体貯留部70を形成する構造は、実施の形態1-4と同様である。
(Embodiment 5)
FIG. 12 is an enlarged sectional view of the main part of the plate heat exchanger 1 according to the fifth embodiment, showing the vicinity of the
本実施の形態における流体貯留部70は、実施の形態1-4と同様に、第1のシール部60の外周に積層方向に突出された環状の突出部71が形成された第1の伝熱プレート30と、突出部71が形成されないフラットな第2の伝熱プレート40とを組み合わせて形成されている。したがって、実施の形態1-4と同様に、第2の伝熱プレート40の加工成形をする必要がない。
Similarly to Embodiment 1-4, the
本実施の形態の流体貯留部70は、第2の伝熱プレート40がプレート40aとプレート40bを重ねて形成してダブルウォール構造としたので、第2の伝熱プレート40の強度を高めることができる。
In the
第1の伝熱プレート30のプレート30bの端部と、第2の伝熱プレート40のプレート40aの端部は、第2の流路7から流体貯留部70の内部に延在している。したがって、流体貯留部70に貯留された第1の流体又は第2の流体は、プレート30bの端部とプレート30aとの間の隙間、及びプレート40aの端部とプレート40bとの間の隙間から、ダブルウォール層30c、40cを介して、外壁部35、45から外部に排出される。したがって、第1の流体と第2の流体の混同を防止することができる。実施の形態1-4と相違して、第2の伝熱プレート40のプレート40bの端部とプレート40aの間の隙間からも、ダブルウォール層40cを介して、第1の流体又は第2の流体を外部に排出させることができるので、流体貯留部70の貯留された第1の流体又は第2の流体を速やかに外部に排出させることができる。
An end of the
第1のシール部60では、プレート30aとプレート40aとの間がロウ付け接合され、第2のシール部61では、プレート30bとプレート40aとの間がロウ付け接合される。ロウ付け接合される箇所は、2箇所であり、4箇所のロウ付け接合をする特許文献1のプレート式熱交換器よりロウ材を削減できる。
In the first seal part 60, the
(実施の形態6)
図13は、実施の形態6に係るプレート式熱交換器1の流体貯留部70の近傍を拡大した要部拡大断面図である。図13に示すように、流体貯留部70の第2の伝熱プレート40に、第1の伝熱プレートの環状の突出部71と反対方向の積層方向に突出された環状の突出部72が形成されたことが、実施の形態1-5と相違する。第1のシール部60と第2のシール部61との間に流体貯留部70を形成する構造は、実施の形態1-5と同様である。
(Embodiment 6)
FIG. 13 is an enlarged sectional view of the main part of the plate heat exchanger 1 according to the sixth embodiment, showing the vicinity of the
本実施の形態に流体貯留部70は、第2の伝熱プレート40がプレート40aとプレート40bを重ねて形成してダブルウォール構造としたので、第2の伝熱プレート40の強度を高めることができる。
In the present embodiment, the
第1の伝熱プレート30及び第2の伝熱プレート40の双方は、それぞれ反対方向の積層方向に突出された突出部71、72が環状に形成されているので、流体貯留部70の内部空間を広くすることができる。漏洩した第1の流体又は第2の流体を貯留できる空間の体積を大きくすることができるので、漏洩量が多い場合にも、十分に流体を貯留することができる。
Both the first
第1の伝熱プレート30のプレート30bの端部と、第2の伝熱プレート40のプレート40aの端部は、流体貯留部70の内部に延在している。したがって、流体貯留部70に貯留された第1の流体又は第2の流体は、プレート30bの端部とプレート30aとの間の隙間、及びプレート40aの端部とプレート40bとの間の隙間から、ダブルウォール層30c、40cを介して、外壁部35、45から外部に排出され、第1の流体と第2の流体の混同を防止することができる。
An end of the
第1のシール部60では、プレート30aとプレート40aとの間がロウ付け接合され、第2のシール部61では、プレート30bとプレート40aとの間がロウ付け接合される。ロウ付け接合される箇所は、2箇所であり、4箇所のロウ付け接合をする特許文献1のプレート式熱交換器よりロウ材を削減できる。
In the first seal part 60, the
(実施の形態7)
実施の形態7は、実施の形態1-6に係るプレート式熱交換器1が用いられたヒートポンプシステム2に関する実施形態である。以下、図14を参照して、実施の形態7に係るヒートポンプシステム2について説明する。
(Embodiment 7)
図14は、実施の形態7に係るヒートポンプシステム2のブロック図である。図14に示すように、ヒートポンプシステム2は、冷媒回路80と、冷媒回路80と熱交換をする熱媒体回路90と、を備える。
FIG. 14 is a block diagram of a
冷媒回路80は、冷媒を圧縮する圧縮機81と、冷媒を熱媒体回路90の熱媒体と熱交換させるプレート式熱交換器1と、膨張弁82と、膨張弁82で膨張された冷媒を外気と熱交換させる熱交換器83と、を備える。圧縮機81、プレート式熱交換器1、膨張弁82、及び熱交換器83は、この順序で配管により接続されている。そして、圧縮機81は、プレート式熱交換器1の円管11に接続され、膨張弁82は、円管13に接続されている。この構造により、冷媒回路80は、プレート式熱交換器1に冷媒を第1の流体として供給している。また、冷媒回路80は、図示しない四方弁を備える。第1の流体は、例えば、R410、R32、R290、CO2などの冷媒である。
The
一方、熱媒体回路90は、冷暖房装置92、ポンプ91、及びプレート式熱交換器1を備える。ここで、プレート式熱交換器1は、冷媒回路80と同じ装置である。熱媒体回路90では、冷暖房装置92、ポンプ91、及びプレート式熱交換器1は、この順序で配管により接続され、閉回路を形成している。そして、ポンプ91がプレート式熱交換器1の円管14に接続され、冷暖房装置92が円管12に接続されている。この構造により、熱媒体回路90は、プレート式熱交換器1に熱媒体を第2の流体として供給している。第2の流体は、例えば、水、エチレングリコール、プロピレングリコールなどの不凍液、あるいはこれらの混合物である。
On the other hand, the
次に、ヒートポンプシステム2の動作について説明する。まず、ヒートポンプシステム2で暖房をする場合について説明する。第1の流体が、圧縮機81から図1に示すプレート式熱交換器1の円管11に供給される。続いて、第1の流体は、プレート式熱交換器1の第1の伝熱プレート30内に流入する。第1の流体は、第1の伝熱プレート30内で凝縮され、液化される。その後、第1の流体は、高圧液体状態でプレート式熱交換器1の円管13から排出される。そして、第1の流体は、再度圧縮機81に戻る。これにより、第1の流体は冷媒回路80を循環する。
Next, the operation of the
第2の流体は、図1に示すプレート式熱交換器1の円管14に供給される。第2の流体は、プレート式熱交換器1の第2の伝熱プレート40内に流入して、第2の伝熱プレート40で、第1の流体から吸熱して加熱される。そして、第2の流体は、円管12からプレート式熱交換器1の外部に排出される。第2の流体は、冷暖房装置92で室内を暖房する。冷暖房装置92が給湯器として使用する場合には、第2の流体は水であり、温水を供給する。
The second fluid is supplied to the circular tube 14 of the plate heat exchanger 1 shown in FIG. The second fluid flows into the second
ヒートポンプシステム2で冷房をする場合には、冷媒回路80の冷媒の流れを逆転して流し、熱媒体回路90を流れる熱媒体は、プレート式熱交換器1で冷媒回路80を流れる熱媒体と熱交換をして冷却される。冷却された熱媒体は、室内空気を冷却して室内が冷房される。
When cooling with the
実施の形態1では、第1の伝熱プレート30と第2の伝熱プレート40は、フラットな金属板で形成されていると説明したが、金属板の表面を流れる第1の流体又は第2の流体と金属板との接触する面積を増加させるために、第1の伝熱プレート30と第2の伝熱プレート40の表面に、波状の突起を備えるインナーフィンを設けてもよい。
In the first embodiment, it has been explained that the first
実施の形態1では、第1の伝熱プレート30をダブルウォール構造とし、第2の伝熱プレート40をシングルウォール構造としたが、第2の伝熱プレート40をダブルウォール構造とし、第1の伝熱プレート30をシングルウォール構造としてもよい。第2の伝熱プレート40をダブルウォール構造とした場合には、第2の伝熱プレート40の流路に面する側のプレートの端部を、流体貯留部70の内部に延在させる。
In the first embodiment, the first
実施の形態4では、第1の伝熱プレート30のプレート30bの端部を、流体貯留部70の内部に延在させたが、第1の伝熱プレート30のプレート30bは、第1のシール部60まで延在させ、第2の伝熱プレート40のプレート40aの端部を流体貯留部70の内部に延在させてもよい。
In the fourth embodiment, the end of the
実施の形態6では、プレート30bの端部とプレート40aの端部を、流体貯留部70の内部に延在させたが、プレート30b又はプレート40aの何れか一方を、第1のシール部60まで延在させてもよい。
In the sixth embodiment, the end of the
実施の形態1-5では、第1の伝熱プレート30を凸状に成形し、第2の伝熱プレート40は凸状に成形しないフラットな板として説明したが、第2の伝熱プレート40を凸状に成形し、第1の伝熱プレート30を凸状に成形しないフラットな板としてしてもよい。
In Embodiment 1-5, the first
実施の形態1では、第1の流体は、円管11から流入して円管13から排出し、第2の流体は、円管14から流入して円管12から排出されるとして説明した。第1の流体と第2の流体の流れは、この流れに限定されない。
In the first embodiment, it has been described that the first fluid flows in from the
実施の形態1では、第1の伝熱プレート30のプレート30a及びプレート30bとの間、又は第2の伝熱プレートのプレート40aと40bとの間に形成される流路52は、Z軸方向に平行に形成されると説明したが、このような流れの流路52に限定されない。流路52は、ロウ材の塗布する領域、接合防止剤の塗布する領域を変更して形成することにより、種々の流路を形成することができる。
In the first embodiment, the
実施の形態1では、流体貯留部70は、第1の流体の通過口31と流入口41、第2の流体の流入口34と通過口44の周囲等に形成できると説明したが、これらの開口部の全てに設ける必要はない。
In the first embodiment, it has been explained that the
実施の形態1では、第1の伝熱プレート30を製造するときに、ロウ材51を、第1のプレート30aまたは第2のプレート30bの板面に塗布すると説明したが、第1のプレート30aと第2のプレート30bの間に、ロウ材51が供給できれば、他の方法を採用してもよい。例えば、第1のプレート30aと第2のプレート30bを積層した後、ノズル等を第1のプレート30aと第2のプレート30bの間に挿入して、ロウ材51を供給してもよい。接合防止剤30eも同様に、第1のプレート30aと第2のプレート30bを積層した後に、供給してもよい。
In the first embodiment, it has been explained that the
本開示は、本開示の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされる。また、上述した実施形態は、本開示を説明するためのものであり、本開示の範囲を限定するものではない。つまり、本開示の範囲は、実施形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲及びそれと同等の開示の意義の範囲内で施される様々な変形が、本開示の範囲内とみなされる。 This disclosure is capable of various embodiments and modifications without departing from the broad spirit and scope of this disclosure. Further, the embodiments described above are for explaining the present disclosure, and do not limit the scope of the present disclosure. That is, the scope of the present disclosure is indicated by the claims rather than the embodiments. Various modifications made within the scope of the claims and equivalent disclosures are considered to be within the scope of the present disclosure.
本出願は、2020年5月12日に出願された、日本国特許出願特願2020-083908号に基づく。本明細書中に日本国特許出願特願2020-083908号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。 This application is based on Japanese Patent Application No. 2020-083908, filed on May 12, 2020. The entire specification, claims, and drawings of Japanese Patent Application No. 2020-083908 are incorporated herein by reference.
本開示は、プレート式熱交換器、これを使用したヒートポンプシステム、及び伝熱プレートの製造方法に好適に利用できる。 The present disclosure can be suitably used for a plate heat exchanger, a heat pump system using the same, and a method for manufacturing a heat transfer plate.
1 プレート式熱交換器、2 ヒートポンプシステム、6 第1の流路、7 第2の流路、10 第1補強プレート、11、12、13、14 円管、20 第2補強プレート、30 第1の伝熱プレート、30a プレート(第1のプレート)、30b プレート(第2のプレート)、30bb 先端、30c、40c ダブルウォール層、30d 帯状領域、30e 接合防止剤、31、33、42、44 通過口、34、41 流入口、32、43 流出口、31a、32a、33a、34a 開口、31b、32b、33b、34b 開口、35、45 外壁部、40 第2の伝熱プレート、40a、40b プレート、50、51 ロウ材、52 流路、60 第1のシール部、61 第2のシール部、70 流体貯留部、71、71a、71b、72 突出部、80 冷媒回路、81 圧縮機、82 膨張弁、83 熱交換器、90 熱媒体回路、91 ポンプ、92 冷暖房装置。 1 Plate heat exchanger, 2 Heat pump system, 6 First channel, 7 Second channel, 10 First reinforcing plate, 11, 12, 13, 14 Circular tube, 20 Second reinforcing plate, 30 First heat transfer plate, 30a plate (first plate), 30b plate (second plate), 30bb tip, 30c, 40c double wall layer, 30d band-shaped region, 30e bonding prevention agent, 31, 33, 42, 44 passage Port, 34, 41 Inlet, 32, 43 Outlet, 31a, 32a, 33a, 34a Opening, 31b, 32b, 33b, 34b Opening, 35, 45 Outer wall, 40 Second heat transfer plate, 40a, 40b Plate , 50, 51 brazing material, 52 flow path, 60 first seal part, 61 second seal part, 70 fluid storage part, 71, 71a, 71b, 72 protrusion part, 80 refrigerant circuit, 81 compressor, 82 expansion Valve, 83 Heat exchanger, 90 Heat medium circuit, 91 Pump, 92 Air conditioning device.
Claims (10)
流路を形成する一対の前記伝熱プレートの開口部の周囲を封止して、一対の前記伝熱プレート間の流路を流れる流体と異なる流体の流路を分離するシール部と、
前記流路から漏れ出た流体を貯留する流体貯留部であって、前記シール部の外周に形成され、前記一対の伝熱プレートの何れか一方の伝熱プレートが積層方向に突出されて積層方向から見て環状に形成された流体貯留部と、を備え、
前記何れか一方の伝熱プレートは、二枚のプレートを備え、当該二枚のプレートは、隙間をあけて重ねられて形成され、
前記二枚のプレートのうち、
一方のプレートは、前記流体貯留部の前記積層方向に突出された外壁を形成し、
他方のプレートは、その端部が前記流路から前記流体貯留部の内部に延在し、前記端部は、その先端が前記一方のプレートの突出した部分に向けて形成され、
前記流体貯留部の内壁の一部を形成し、前記一方のプレートと前記他方のプレートの端部との間には隙間が形成され、
前記流体貯留部に貯留された流体は、前記一方のプレートと前記他方のプレートの端部の間の隙間から、前記二枚のプレートの隙間を介して外部に排出される、
プレート式熱交換器。 A plate heat exchanger in which heat transfer plates each having a plurality of openings are stacked, fluids having different temperatures alternately flow between the heat transfer plates, and heat is exchanged via the heat transfer plates,
a sealing portion that seals the periphery of the opening of the pair of heat transfer plates forming a flow path to separate a fluid flowing through the flow path between the pair of heat transfer plates and a flow path of a different fluid;
A fluid storage part that stores fluid leaked from the flow path, is formed on the outer periphery of the seal part, and one of the heat transfer plates of the pair of heat transfer plates protrudes in the stacking direction. a fluid reservoir formed in an annular shape when viewed from above;
One of the heat transfer plates includes two plates, and the two plates are stacked with a gap between them,
Of the two plates,
one plate forms an outer wall of the fluid storage portion that protrudes in the stacking direction;
The other plate has an end extending from the flow path into the fluid reservoir, and a tip of the end is formed toward the protruding portion of the one plate,
forming a part of the inner wall of the fluid storage section, and a gap is formed between an end of the one plate and the other plate;
The fluid stored in the fluid storage section is discharged from the gap between the ends of the one plate and the other plate to the outside through the gap between the two plates.
Plate heat exchanger.
請求項1に記載のプレート式熱交換器。 The other heat transfer plate of the pair of heat transfer plates is formed by stacking two plates with a gap between them.
The plate heat exchanger according to claim 1.
一方のプレートは、前記流体貯留部の前記積層方向に突出された外壁を形成し、
他方のプレートは、その端部が前記流路から前記流体貯留部の内部に延在する、
請求項2に記載のプレート式熱交換器。 The two plates of the other heat transfer plate are:
one plate forms an outer wall of the fluid storage portion that protrudes in the stacking direction;
the other plate has an end extending from the flow path into the fluid reservoir;
The plate heat exchanger according to claim 2.
請求項1から3の何れか1項に記載のプレート式熱交換器。 The fluid storage portion is formed on the outer periphery of the seal portion, and the other heat transfer plate of the pair of heat transfer plates protrudes in a stacking direction opposite to the one of the heat transfer plates. , formed in an annular shape when viewed from the stacking direction of the heat transfer plates,
A plate heat exchanger according to any one of claims 1 to 3.
請求項1から4の何れか1項に記載のプレート式熱交換器。 The end portion of the other plate of the one of the heat transfer plates is formed along the shape of the one plate of the one of the heat transfer plates, and the end portion of the other plate of the one of the heat transfer plates is formed along the shape of the one plate of the one of the heat transfer plates, and a part of the inner wall of the fluid storage portion is formed. Form,
A plate heat exchanger according to any one of claims 1 to 4.
請求項1から5の何れか1項に記載のプレート式熱交換器。 The other plate of the one of the heat transfer plates is thinner than the one plate of the one of the heat transfer plates.
A plate heat exchanger according to any one of claims 1 to 5.
前記プレート式熱交換器が冷媒と熱媒体で熱交換をする、
ヒートポンプシステム。 comprising the plate heat exchanger according to any one of claims 1 to 6,
the plate heat exchanger exchanges heat with a refrigerant and a heat medium;
heat pump system.
複数の円形の第1の開口が形成された第1のプレートを供給する工程と、
前記第1の開口より大きな複数の円形の第2の開口が形成された第2のプレートを供給する工程と、
前記第1のプレートの前記第1の開口の外周部を、前記第1のプレートの板面から突出させて環状の突出部を形成する工程と、
前記第2の開口の内縁部を、前記第1のプレートと前記第2のプレートを積層したときに、前記突出部の突出した部分に向くように曲げる工程と、
前記第1のプレートと前記第2のプレートを積層する工程と、
前記第1のプレートと前記第2のプレートの間の第1の領域に接合剤を供給する工程と、
積層された前記第1のプレートと前記第2のプレートを積層方向に押圧して、前記第1のプレートと前記第2のプレートを接合する工程と、を備える、
伝熱プレートの製造方法。 A method for manufacturing a heat transfer plate for a plate heat exchanger, the method comprising:
providing a first plate having a plurality of circular first openings formed therein;
supplying a second plate in which a plurality of circular second openings larger than the first openings are formed;
forming an annular protrusion by causing an outer peripheral portion of the first opening of the first plate to protrude from a plate surface of the first plate;
bending an inner edge of the second opening to face a protruding portion of the protrusion when the first plate and the second plate are stacked;
laminating the first plate and the second plate;
supplying a bonding agent to a first region between the first plate and the second plate;
Pressing the stacked first plate and second plate in the stacking direction to join the first plate and the second plate,
Method for manufacturing heat transfer plates.
請求項8に記載の伝熱プレートの製造方法。 Further comprising the step of supplying an anti-bonding agent to a second region other than the first region between the first plate and the second plate.
The method for manufacturing a heat transfer plate according to claim 8.
請求項9に記載の伝熱プレートの製造方法。
The second region to which the anti-bonding agent is supplied is a flow path formed between the first plate and the second plate,
The method for manufacturing a heat transfer plate according to claim 9.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020083908 | 2020-05-12 | ||
JP2020083908 | 2020-05-12 | ||
PCT/JP2021/013248 WO2021229934A1 (en) | 2020-05-12 | 2021-03-29 | Plate heat exchanger, heat pump system, and heat transfer plate manufacturing method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2021229934A1 JPWO2021229934A1 (en) | 2021-11-18 |
JP7433422B2 true JP7433422B2 (en) | 2024-02-19 |
Family
ID=78525683
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022522549A Active JP7433422B2 (en) | 2020-05-12 | 2021-03-29 | Plate heat exchanger, heat pump system, and method for manufacturing heat transfer plates |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7433422B2 (en) |
WO (1) | WO2021229934A1 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000515957A (en) | 1995-06-13 | 2000-11-28 | アルファ ラヴァル アーベー | Plate heat exchanger |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3629900B2 (en) * | 1997-07-04 | 2005-03-16 | 株式会社デンソー | Heat exchanger |
-
2021
- 2021-03-29 WO PCT/JP2021/013248 patent/WO2021229934A1/en active Application Filing
- 2021-03-29 JP JP2022522549A patent/JP7433422B2/en active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000515957A (en) | 1995-06-13 | 2000-11-28 | アルファ ラヴァル アーベー | Plate heat exchanger |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPWO2021229934A1 (en) | 2021-11-18 |
WO2021229934A1 (en) | 2021-11-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6641544B1 (en) | Plate heat exchanger and heat pump device provided with the same | |
CN111819415B (en) | Plate heat exchanger, heat pump device provided with same, and heat pump type cooling/heating/water heating system provided with heat pump device | |
JP5932777B2 (en) | Plate heat exchanger and heat pump device | |
CN111837010B (en) | Plate heat exchanger, heat pump device, and heat pump type cooling, heating, and hot water supply system | |
EP3458789B1 (en) | Double tube for heat-exchange | |
JP5206830B2 (en) | Heat exchanger | |
WO2013080256A1 (en) | Plate-type heat exchanger and refrigeration cycle equipment including this heat exchanger | |
CN102027306A (en) | A double plate heat exchanger | |
CN112997045B (en) | Plate heat exchanger, heat pump device, and heat pump type cooling/heating hot water supply system | |
WO2013008320A1 (en) | Plate-type heat exchanger and heat pump device | |
WO2018216245A1 (en) | Plate heat exchanger and heat pump hot water supply system | |
JP5661205B2 (en) | Laminated heat exchanger, heat pump system equipped with the same, and manufacturing method of laminated heat exchanger | |
JP7433422B2 (en) | Plate heat exchanger, heat pump system, and method for manufacturing heat transfer plates | |
JP5085723B2 (en) | Plate heat exchanger | |
JP6791102B2 (en) | Heat pump hot water supply system with plate heat exchanger and plate heat exchanger | |
JP6601380B2 (en) | Heat exchanger and air conditioner | |
WO2021149139A1 (en) | Plate-type heat exchanger and heat transfer device | |
JP2002323296A (en) | Heat exchanger |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220603 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230829 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20231005 |
|
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: 20240109 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240206 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7433422 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |