JPWO2017138322A1 - 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 - Google Patents
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Abstract
Description
図1Aは、本発明の実施の形態1に係るプレート式熱交換器100の分解斜視図であり、図1Bは、本発明の実施の形態1に係るプレート式熱交換器100の第一伝熱プレート1とインナーフィン11とを積層した状態を示す正面図であり、図1Cは、本発明の実施の形態1に係るプレート式熱交換器100の第二伝熱プレート2とインナーフィン11とを積層した状態を示す正面図であり、図1Dは、本発明の実施の形態1に係るプレート式熱交換器100の第二伝熱プレート2の隣接孔を示す側面模式図であり、図1Eは、本発明の実施の形態1に係るプレート式熱交換器100の流体の流入通路を示す側面模式図であり、図1Fは、本発明の実施の形態1に係るプレート式熱交換器100の第一伝熱プレート1と第二伝熱プレート2とを積層した状態を示す側面模式図であり、図1Gは、本発明の実施の形態1に係るプレート式熱交換器100のインナーフィン11の型の例を示す模式図であり、図2は本発明の実施の形態1に係るプレート式熱交換器100の第二伝熱プレート2の第二隣接孔15の周壁18とインナーフィン11との間の隙間により面内速度分布および分配性能向上に影響検討図である。
なお、以下において、第一伝熱プレート1および第二伝熱プレート2の総称として伝熱プレートと称し、第一補強用サイドプレート3および第二補強用サイドプレート4の総称としてサイドプレートと称する。
なお、以下において、第一通路孔12および第二通路孔13の総称として通路孔と称し、第一隣接孔14および第二隣接孔15の総称として隣接孔と称し、第一ヘッダ部16および第二ヘッダ部27の総称としてヘッダ部と称する。
また、第一流体は、例えば水などであり、第二流体は、例えば冷媒のR410A、R32、R290、CO2などである。
また、第一マイクロチャンネル流路9は、本発明の「第一流路」に相当し、第二マイクロチャンネル流路10は、本発明の「第二流路」に相当する。
プレート式熱交換器100では、互いに隣接する第一伝熱プレート1と第二伝熱プレート2との間において、左右方向のインナーフィン11が配置されていない空間、つまり、第一伝熱プレート1の第一ヘッダ部16と第二伝熱プレート2の第一ヘッダ部16との間でインナーフィン11が配置されていない空間には、バイパス流路28が形成されており、第一伝熱プレート1の第二ヘッダ部27と第二伝熱プレート2の第二ヘッダ部27との間でインナーフィン11が配置されていない空間には、合流路29が形成されている。そして、バイパス流路28で上下方向へ広がりながら、左右方向へ流れ、マイクロチャンネル流路を流れることを特徴としている。また、本実施の形態1に係るバイパス流路28および合流路29は、伝熱プレートのインナーフィン11が配置されていない空間で、周壁17、18の内側を除いて、上下方向に流れる流体が隣接孔より遠い側を通過する全ての空間となるため、大きいことを特徴としている。
以下、本実施の形態2について説明するが、実施の形態1と重複するものについては省略し、実施の形態1と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
なお、図3では、第一伝熱プレート1の第二ヘッダ部27周辺を拡大した図を示しているが、第一伝熱プレート1の第一ヘッダ部16周辺、および、第二伝熱プレート2の第一ヘッダ16部周辺および第二ヘッダ27部周辺についてもほぼ同様の構成であるため、説明および図示を省略する。
以下、本実施の形態3について説明するが、実施の形態1および2と重複するものについては省略し、実施の形態1および2と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
以下、本実施の形態4について説明するが、実施の形態1〜3と重複するものについては省略し、実施の形態1〜3と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
なお、図5では、第一伝熱プレート1とインナーフィンとを積層した状態を示す図であり、それに基づいて説明するが、第二伝熱プレート2とインナーフィンとを積層した状態についてもほぼ同様の構成であるため、説明および図示を省略する。
以下、本実施の形態5について説明するが、実施の形態1〜4と重複するものについては省略し、実施の形態1〜4と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
なお、図7では、第一伝熱プレート1とインナーフィンとを積層した状態を示す図であり、それに基づいて説明するが、第二伝熱プレート2とインナーフィンとを積層した状態についてもほぼ同様の構成であるため、説明および図示を省略する。
以下、本実施の形態6について説明するが、実施の形態1〜5と重複するものについては省略し、実施の形態1〜5と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
なお、図8では、第一伝熱プレート1とインナーフィンとを積層した状態を示す図であり、それに基づいて説明するが、第二伝熱プレート2とインナーフィンとを積層した状態についてもほぼ同様の構成であるため、説明および図示を省略する。
以下、本実施の形態7について説明するが、実施の形態1〜6と重複するものについては省略し、実施の形態1〜6と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
なお、図9では、第一伝熱プレート1とインナーフィンとを積層した状態を示す図であり、それに基づいて説明するが、第二伝熱プレート2とインナーフィンとを積層した状態についてもほぼ同様の構成であるため、説明および図示を省略する。
以下、本実施の形態8について説明するが、実施の形態1〜7と重複するものについては省略し、実施の形態1〜7と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
なお、図10では、第一伝熱プレート1とインナーフィンとを積層した状態を示す図であり、それに基づいて説明するが、第二伝熱プレート2とインナーフィンとを積層した状態についてもほぼ同様の構成であるため、説明および図示を省略する。
以下、本実施の形態9について説明するが、実施の形態1〜8と重複するものについては省略し、実施の形態1〜8と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
なお、図11Aでは第一伝熱プレート1のヘッダ部周辺を拡大した図を示しているが、第二伝熱プレート2のヘッダ部周辺についてもほぼ同様の構成であるため、説明および図示を省略する。
以下、本実施の形態10について説明するが、実施の形態1〜9と重複するものについては省略し、実施の形態1〜9と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
なお、図12Aでは第一伝熱プレート1のヘッダ部周辺を拡大した図を示しているが、第二伝熱プレート2のヘッダ部周辺についてもほぼ同様の構成であるため、説明および図示を省略する。
また、伝熱プレートの通路孔の周囲に設けられるスリット部25の配置は、図12Aに示す径、数、ピッチつまりスリット25a幅に限定されず、異なるものであってもよく、スリット25a幅は均一に限らず不均一であってもよい。なお、不均一のスリット25a幅の分布標準は、強度を持ちながら伝熱プレートの面内分配性を向上することである。
以下、本実施の形態11について説明するが、実施の形態1〜10と重複するものについては省略し、実施の形態1〜10と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
なお、図13Aでは第一伝熱プレート1のヘッダ部周辺を拡大した図を示しているが、第二伝熱プレート2のヘッダ部周辺についてもほぼ同様の構成であるため、説明および図示を省略する。
以下、本実施の形態12について説明するが、実施の形態1〜11と重複するものについては省略し、実施の形態1〜11と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
図14は、本発明の実施の形態12に係るヒートポンプ式暖房給湯システムの構成を示す概略図である。
ヒートポンプ式暖房給湯システムは、圧縮機31、熱交換器32、膨張弁33、熱交換器34が順次接続された主冷媒回路30と、熱交換器34、暖房給湯用水利用装置42、暖房給湯用水ポンプ41が順次接続された水回路40と、を備える。
Claims (18)
- 矩形の板状を有し、正面視して左右方向の一方の側部に第一流体の流入口である通路孔が形成され、正面視して左右方向の他方の側部に第一流体の流出口である通路孔が形成され、一方または他方の前記側部に第二流体の流入口である隣接孔が形成され、第二流体の前記隣接孔が形成された前記側部と反対側の前記側部に第二流体の流出口である隣接孔が形成された第一伝熱プレートと、
矩形の板状を有し、正面視して左右方向の一方の側部に第一流体の流入口である隣接孔が形成され、正面視して左右方向の他方の側部に第一流体の流出口である隣接孔が形成され、一方または他方の前記側部に第二流体の流入口である通路孔が形成され、第二流体の前記通路孔が形成された前記側部と反対側の前記側部に第二流体の流出口である通路孔が形成された第二伝熱プレートと、を備え、
前記第一伝熱プレートおよび前記第二伝熱プレートが交互に複数積層され、第一流体の流入口から流出口に向かって第一流体が正面視して左右方向に流れる第一流路と、第二流体の流入口から流出口に向かって第二流体が正面視して左右方向に流れる第二流路とが、前記第一伝熱プレートと前記第二伝熱プレートとの間に積層方向に交互に形成され、前記第一流路を流れる第一流体と前記第二流路を流れる第二流体とで熱交換を行うプレート式熱交換器であって、
前記第一伝熱プレートと前記第二伝熱プレートとの間にインナーフィンを有し、または、前記第一伝熱プレートおよび前記第二伝熱プレートは波形加工された伝熱面を有し、
前記隣接孔の周縁には厚み方向に周壁が設けられており、該周壁の前面側にはフランジが設けられており、
前記第一伝熱プレートまたは前記第二伝熱プレートに設けられた前記フランジは、隣接する前記第一伝熱プレートまたは前記第二伝熱プレートの後面と接合されており、
隣接する前記第一伝熱プレートと前記第二伝熱プレートとの間の前記第一流路および前記第二流路の上流側には、第一流体の流入口から流入した第一流体、または、第二流体の流入口から流入した第二流体が、正面視して、上下方向へ広がりながら、前記隣接孔より遠い側を通過して、前記インナーフィンまたは波形加工された前記伝熱面に流入するバイパス流路と、前記バイパス流路を経ずに直接に前記インナーフィンまたは波形加工された前記伝熱面に向かって流れるメイン流路と、が形成されており、
前記隣接孔の全周に平坦な空間が形成されており、前記周壁と前記インナーフィンまたは波形加工された前記伝熱面との間の前記空間において前記メイン流路と前記バイパス流路とを流れた第一流体または第二流体が合流する
ことを特徴とするプレート式熱交換器。 - 前記隣接孔の前記周壁と前記インナーフィンまたは波形加工された前記伝熱面との間の隙間の長さは、前記周壁の高さに比べ3倍以上である
ことを特徴とする請求項1に記載のプレート式熱交換器。 - 前記インナーフィンまたは波形加工された前記伝熱面は、
前記隣接孔との距離よりも、前記通路孔との距離の方が短い
ことを特徴とする請求項1または2に記載のプレート式熱交換器。 - 前記フランジは、
前記周壁の外側に向かって設けられている
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。 - 前記フランジは、
前記周壁の内側に向かって設けられている
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。 - 前記第一伝熱プレートの後面と前記第二伝熱プレートの前記フランジ、および、前記第二伝熱プレートの後面と前記第一伝熱プレートの前記フランジは、それぞれ接合されている
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。 - 隣接する前記第一伝熱プレートと前記第二伝熱プレートとの間の前記第一流路および前記第二流路の下流側には、前記第一流路を流れた第一流体を合流させる、または、前記第二流路を流れた第二流体を合流させる、合流路が形成されている
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。 - 前記隣接孔の周囲に前記第一伝熱プレートまたは前記第二伝熱プレートの後面側から正面側に向かって突出した凸部が複数設けられている
ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。 - 前記通路孔の周囲に前記第一伝熱プレートまたは前記第二伝熱プレートの後面側から正面側に向かって突出した凸部が複数設けられている
ことを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。 - 複数の前記凸部は、
正面視して、円形、淀み防止形、楕円形、三角形、四角形、円弧状形のいずれか一つの形状で、または複数の形状を組み合わせて設けられている
ことを特徴とする請求項8または9に記載のプレート式熱交換器。 - 前記通路孔の周縁に複数のスリット部が設けられており、隣接するスリット部間にはスリットが形成されている
ことを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。 - 前記スリット部は、
前記通路孔の周縁から前面側に向かって突出し、そこから前記通路孔の外側に向かって設けられている
ことを特徴とする請求項11に記載のプレート式熱交換器。 - 前記スリット部は、
前記通路孔の周縁の外側から前記通路孔内に向かって設けられている
ことを特徴とする請求項11に記載のプレート式熱交換器。 - 複数の前記スリット部は、
正面視して、円弧状形、楕円形、三角形、四角形、台形のいずれか一つの形状で、または複数の形状を組み合わせて設けられている
ことを特徴とする請求項11〜13のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。 - 前記インナーフィンは、
オフセット型、平板フィン型、波状フィン型、ルーバ型、コルゲートフィン型のいずれか一つ、または複数を組み合わせて設けられている
ことを特徴とする請求項1〜14のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。 - 前記第一伝熱プレートおよび前記第二伝熱プレートは、
外周に厚み方向に突出した外壁が設けられており、
前記外壁は、厚み方向に対して外側に傾斜して設けられており、
前記第一伝熱プレートまたは前記第二伝熱プレートの前記外壁の内側と、他の隣接する前記第一伝熱プレートまたは前記第二伝熱プレートの前記外壁の外側との接触部分とは、接合されている
ことを特徴とする請求項1〜15のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。 - 前記インナーフィンは、
前記通路孔の周縁に沿った形状を有しており、
前記通路孔の周縁に沿った形状を有する部分は前記通路孔の周縁の位置に合わせて配置されている
ことを特徴とする請求項1〜16のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。 - 圧縮機、熱交換器、膨張弁、請求項1〜17のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器、が順次接続された主冷媒回路と、
前記プレート式熱交換器、暖房給湯用水利用装置、暖房給湯用水ポンプ、が順次接続された水回路と、を備えた
ことを特徴とするヒートポンプ式暖房給湯システム。
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