本发明涉及捕捉淤渣的板式热交换器及制冷循环装置。
背景技术：
在制冷循环装置中循环的制冷剂中包含的淤渣有可能引起配管的磨损、膨胀装置的堵塞及压缩机的故障等。例如，在以往的制冷循环装置中，在供制冷剂循环的制冷剂循环路径中设置具有纤维状过滤部的过滤器来捕捉淤渣(例如参照专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-226729号公报
技术实现要素：
发明要解决的课题
然而，在专利文献1记载的以往的制冷循环装置中，由于是在制冷剂循环路径中追加过滤器的结构，所以会导致成本增加。并且，在专利文献1的结构中，捕捉到淤渣的纤维状过滤部有可能堵塞而妨碍制冷剂的循环。
本发明以上述课题为背景而做出，其目的在于得到能够以简易的结构捕捉制冷剂中包含的淤渣并且抑制制冷剂回路堵塞的可能性的板式热交换器及制冷循环装置。
用于解决课题的手段
本发明的板式热交换器具备：板层叠体，所述板层叠体层叠有多张传热板，所述传热板形成有使热介质流入的热介质流入孔、使热介质流出的热介质流出孔、使制冷剂流入的制冷剂流入孔及设置在比制冷剂流入孔靠下方的位置并使制冷剂流出的制冷剂流出部，在相邻的传热板之间交替地形成有供从热介质流入孔流入的热介质流动的热介质流路和供从制冷剂流入孔流入的制冷剂向下流动的制冷剂流路；及制冷剂流出嘴，所述制冷剂流出嘴以在多张传热板的层叠方向上突出的状态安装于板层叠体，并使从制冷剂流出部流出的制冷剂流出到板层叠体的外部，在制冷剂流出嘴的内周面形成有向上突出的突出部。
另外，本发明的制冷循环装置具备：制冷剂回路，所述制冷剂回路用制冷剂配管将压缩机、上述板式热交换器的制冷剂流路、膨胀装置及蒸发器连接为环状，并供制冷剂循环；及热介质回路，所述热介质回路用热介质配管将泵、板式热交换器的热介质流路及负荷侧热交换器连接为环状，并供热介质循环，板式热交换器作为使制冷剂冷凝的冷凝器发挥功能。
发明的效果
根据本发明，利用形成于制冷剂流出嘴的内周面的突出部来抑制淤渣从板式热交换器流出。因此，根据本发明，能够以简易的结构捕捉制冷剂中包含的淤渣并且抑制制冷剂回路堵塞的可能性。
附图说明
图1是示意地记载本发明的实施方式1的制冷循环装置的结构的一例的图。
图2是示意地记载图1中记载的板式热交换器从正面侧观察到的状态的图。
图3是示意地记载图2中记载的板式热交换器从侧方观察到的状态的图。
图4是示意地记载将图2及图3中记载的板式热交换器分解并从斜向观察到的状态的图。
图5是示意地记载图2的c-c剖面的图。
图6是示意地记载图5中记载的传热板的图。
图7是示意地记载作为图5的变形例的变形例1的图。
图8是示意地记载本发明的实施方式2的板式热交换器从正面侧观察到的状态的图。
图9是示意地记载图8的d-d剖面的图。
图10是示意地记载形成图9中记载的剖面的传热板的图。
图11是示意地记载作为图10的变形例的变形例2的图。
图12是示意地记载作为图9的变形例的变形例3的图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的实施方式。此外，在各图中，对相同或相当的部分标注相同的附图标记，适当省略或简化其说明。另外，关于各图中记载的结构，其形状、大小及配置等能够在本发明的范围内适当变更。
实施方式1.
[制冷循环装置]
图1是示意地记载本发明的实施方式1的制冷循环装置的结构的一例的图。此外，在图1中，实线箭头a示出制冷剂的流动方向，虚线箭头b示出热介质的流动方向。该实施方式的制冷循环装置100具备制冷剂回路10及热介质回路11。
[制冷剂回路]
制冷剂回路10通过用制冷剂配管将压缩机1、板式热交换器2的制冷剂流路206、膨胀装置3及热源侧热交换器4连接为环状而形成，并使制冷剂在内部循环。在该实施方式中使用的制冷剂例如包含hfo-1123、hfo-1234yf或hfo-1234ze等分子中具有双键的物质作为至少一种成分，但也可以不包含具有双键的物质。
压缩机1压缩制冷剂，例如由能够使运转频率任意变化而使每单位时间送出制冷剂的量变化的变频压缩机构成。板式热交换器2具有供制冷剂流动的制冷剂流路206和供热介质流动的热介质流路209，并使在制冷剂流路206中流动的制冷剂与在热介质流路209中流动的热介质进行热交换。膨胀装置3使通过膨胀装置3的制冷剂膨胀。膨胀装置3例如由能够调节开度的膨胀阀或不能调节开度的简易结构的毛细管等构成。热源侧热交换器4例如使在热源侧热交换器4中流动的制冷剂与空气进行热交换。例如，在热源侧热交换器4的附近设置有向热源侧热交换器4进行送风的送风机(省略图示)。
[制冷剂回路的工作]
接着，说明制冷剂回路10的工作的一例。由压缩机1压缩而得到的高温高压的制冷剂流入板式热交换器2的制冷剂流路206。流入到制冷剂流路206的制冷剂与在热介质流路209中流动的热介质进行热交换而冷凝。也就是说，该实施方式的板式热交换器2作为使制冷剂冷凝的冷凝器发挥功能。在制冷剂流路206中流动而冷凝的制冷剂在膨胀装置3中膨胀。在膨胀装置3中膨胀后的制冷剂在热源侧热交换器4中进行热交换而蒸发。在热源侧热交换器4中蒸发的制冷剂被吸入压缩机1并再次被压缩。
[热介质回路]
热介质回路11通过用热介质配管将泵12、板式热交换器2的热介质流路209及负荷侧热交换器13连接为环状而形成，并使水或载冷剂等热介质在内部循环。泵12使热介质在热介质回路11中循环。负荷侧热交换器13例如使在负荷侧热交换器13中流动的热介质与空气进行热交换。例如，在负荷侧热交换器13的附近设置有向负荷侧热交换器13进行送风的送风机(省略图示)。
[热介质回路的工作]
接着，说明热介质回路11的工作的一例。通过使泵12进行工作，热介质在热介质回路11中循环。在板式热交换器2的热介质流路209中流动的热介质与在制冷剂流路206中流动的制冷剂进行热交换而被加热。在热介质流路209中流动而被加热后的热介质向负荷侧热交换器13流动。在负荷侧热交换器13中流动而向空气散热后的热介质在板式热交换器2的热介质流路209中流动而再次被加热。
[板式热交换器]
图2是示意地记载图1中记载的板式热交换器从正面侧观察到的状态的图，图3是示意地记载图2中记载的板式热交换器从侧方观察到的状态的图，图4是示意地记载将图2及图3中记载的板式热交换器分解并从斜向观察到的状态的图，图5是示意地记载图2的c-c剖面的图，图6是示意地记载图5中记载的传热板的图。如图2～图4所示，板式热交换器2具备板层叠体20、制冷剂流入嘴204、制冷剂流出嘴205、热介质流入嘴207及热介质流出嘴208。
板层叠体20是在最前面的侧板202与最背面的侧板203之间交替地层叠传热板220和传热板230而形成的部件。侧板202、侧板203、传热板220及传热板230是金属制的板状构件，例如具有矩形形状。侧板202、侧板203、传热板220及传热板230各自的接触部例如利用钎焊接合。例如，如图5所示，侧板202、侧板203、传热板220及传热板230在以外周的边缘重叠的方式层叠的状态下被定位并钎焊。
如图4所示，在被接合的相邻的板之间，交替地形成供制冷剂流动的制冷剂流路206和供热介质流动的热介质流路209。此外，在该实施方式中，说明制冷剂在制冷剂流路206中向下成为下降流而流动并且热介质在热介质流路209中向上成为上升流而流动的例子，但也可以构成为制冷剂在制冷剂流路206中向下成为下降流而流动并且热介质在热介质流路209中向下成为下降流而流动。此外，制冷剂流路206及热介质流路209的数量不限定于图4中记载的例子，能够与板式热交换器2的规格等相匹配地适当变更。
传热板220和传热板230例如使用不同的模具来制造，具有不同的表面形状。传热板220及传热板230的表面形状例如成为在传热板220、230的层叠方向h上位移的波浪形状，在向制冷剂流路206流动的制冷剂及向热介质流路209流动的热介质中引起复杂的流动，促进制冷剂与热介质的热交换。
如图2及图4所示，在板层叠体20的侧板202上安装有制冷剂流入嘴204、制冷剂流出嘴205、热介质流入嘴207及热介质流出嘴208。制冷剂流入嘴204、制冷剂流出嘴205、热介质流入嘴207及热介质流出嘴208以在传热板220、230的层叠方向h上突出的状态安装于板层叠体20。制冷剂流入嘴204使制冷剂流入板层叠体20，例如安装于侧板202的左上区域。制冷剂流出嘴205使制冷剂从板层叠体20流出，安装于侧板202的左下区域。热介质流入嘴207使热介质流入板层叠体20，安装于侧板202的右上区域。热介质流出嘴208使热介质从板层叠体20流出，安装于侧板202的右下区域。此外，在该实施方式的例子中，制冷剂流出嘴205设置于制冷剂流入嘴204的下方即可。例如，制冷剂流入嘴204、制冷剂流出嘴205、热介质流入嘴207及热介质流出嘴208中的一个以上也可以安装于板层叠体20的最背面的侧板203。
如图4所示，在传热板220及传热板230中的每一个上形成有制冷剂流入孔241、制冷剂流出部242、热介质流入孔243及热介质流出孔244。制冷剂流入孔241构成为通过使制冷剂流入孔241彼此重合而形成使制冷剂流入的通路，并设置成与制冷剂流入嘴204重叠。从制冷剂流入嘴204流入的制冷剂流过使制冷剂流入孔241重合而形成的通路并流入制冷剂流路206。热介质流入孔243构成为通过使热介质流入孔243彼此重合而形成使热介质流入的通路，并设置成与热介质流入嘴207重叠。从热介质流入嘴207流入的热介质流过使热介质流入孔243重合而形成的通路并流入热介质流路209。热介质流出孔244构成为通过使热介质流出孔244彼此重合而形成使热介质流出的通路，并设置成与热介质流出嘴208重叠。从热介质流路209流出的热介质流过使热介质流出孔244重合而形成的通路并从制冷剂流入嘴204流出。
制冷剂流出部242构成为通过使制冷剂流出部242彼此重合而形成使制冷剂流出的通路，并设置成与制冷剂流出嘴205重叠。如图6所示，在该实施方式中，制冷剂流出部242由制冷剂流出孔242a形成，所述制冷剂流出孔242a包括上方的圆弧形状部和下方的直线状的弦形状部。而且，如图5及图6所示，制冷剂流出孔242a的下部位于比制冷剂流出嘴205的内周面的下部靠上方的位置。如图5所示，通过使制冷剂流出孔242a彼此重合，从而形成使制冷剂流出的制冷剂流出路径210。从制冷剂流路206流出的制冷剂流过使制冷剂流出孔242a重合而形成的制冷剂流出路径210并从制冷剂流出嘴205流出。
如图5所示，在该实施方式的例子中，通过对传热板220及传热板230施加拉深加工等，使传热板220、传热板230、侧板202及侧板203接触并接合，从而形成底部260和从底部260向上方突出的隔壁部212，所述底部260形成制冷剂流路206的底。此外，底部260及隔壁部212也能够通过对传热板220及传热板230中的至少一方实施拉深加工等而形成。
底部260从制冷剂流入嘴204的内周面的下部凹陷，隔壁部212相比制冷剂流入嘴204的下部向上方突出。此外，隔壁部212的上方的端部形成制冷剂流出孔242a的一部分，制冷剂流出孔242a设置在比底部260靠上方的位置。而且，在相邻的隔壁部212之间、隔壁部212与侧板202之间、隔壁部212与侧板203之间，形成用这些板和底部260划分而得到的空间211。
在制冷剂流出嘴205的内周面形成有向上突出的突出部215。突出部215例如与制冷剂流出嘴205分体形成，通过钎焊等固定于制冷剂流出嘴205的内周面。此外，突出部215也能够通过例如对制冷剂流出嘴205的内周面实施切削加工等从而与制冷剂流出嘴205一体地形成。
如上所述，该实施方式的例子的板式热交换器2具有将传热板220、230层叠而成的板层叠体20，在相邻的传热板220、230之间交替地形成有制冷剂流路206和热介质流路209。在制冷剂流路206中沿着重力方向g向下流动的制冷剂与在热介质流路209中流动的热介质进行热交换而冷凝。在传热板220、230上，形成有使制冷剂从制冷剂流路206流出的制冷剂流出孔242a，在制冷剂流路206中沿着重力方向g向下流动而冷凝后的制冷剂向层叠方向h改变方向，并在大致水平方向上流动。沿着层叠方向h流动的制冷剂在制冷剂流出孔242a重合而形成的制冷剂流出路径210中在大致水平方向上流动，并从制冷剂流出嘴205流出到板层叠体20的外部。在该实施方式的例子的板式热交换器2中，形成制冷剂流路206的底的底部260从制冷剂流出孔242a的下部及制冷剂流出嘴205的内周面的下部凹陷，在制冷剂流出孔242a及制冷剂流出嘴205的下方形成有空间211。因此，根据该实施方式的例子的板式热交换器2，在空间211中高效地捕捉淤渣。其原因在于：由于淤渣与制冷剂相比质量较大，所以包含淤渣的制冷剂的流动从向下向水平方向改变了方向时，淤渣与制冷剂相比容易进入下方。另外，通过使包含淤渣的制冷剂在制冷剂流出路径210中在大致水平方向上流动，从而受到重力的影响的淤渣沉入下方。也就是说，根据该实施方式的例子的板式热交换器2，利用惯性力和重力，在空间211中高效地捕捉淤渣。
并且，在该实施方式的例子的板式热交换器2中，由于在制冷剂流出嘴205的内周面形成有向上突出的突出部215，所以可以抑制淤渣从板式热交换器2流出。此外，在该实施方式中，也能够省略突出部215。
另外，在该实施方式的例子的板式热交换器2中，由于从冷凝后的液态的制冷剂分离并捕捉淤渣，所以能够高效地捕捉淤渣。其原因在于：液态的制冷剂与气态的制冷剂相比流速较慢。另外，一般来说，板式热交换器2与交叉翅片式热交换器等热交换器相比，制冷剂流动的流速较慢，所以通过使板式热交换器2具有捕捉淤渣的结构，从而能够高效地捕捉淤渣。
另外，在该实施方式的例子中，由于板式热交换器2构成为在制冷剂流路206中流动的制冷剂成为下降流而在热介质流路209中流动的热介质成为上升流，所以热交换的效率提高。并且，由于从制冷剂流路206流出的制冷剂的液化变得可靠，所以淤渣的捕捉变得可靠。
并且，在该实施方式的例子的板式热交换器2中，由于设置成制冷剂流出孔242a的下部相比制冷剂流出嘴205的内周面的下部位于上方，所以隔壁部212相比制冷剂流入嘴204的下部向上方突出。在该实施方式的例子的板式热交换器2中，通过在隔壁部212之间捕捉淤渣，在空间211中捕捉到的淤渣由于制冷剂的流动而被卷起的可能性得到抑制。因此，根据该实施方式的板式热交换器2，淤渣从板式热交换器2的流出得到抑制。
并且，在该实施方式的例子中，由于捕捉淤渣的空间211形成在制冷剂流出路径210及制冷剂流出嘴205的下方，所以即使在淤渣积存于空间211的情况下，因制冷剂在空间211上方的制冷剂流出路径210中流动，所以也不会妨碍制冷剂的流动。
此外，当在该实施方式中使用的制冷剂包含分子结构中具有双键的物质的情况下，上述效果更显著。即，具有双键的物质有时会生成固体聚合物，当包含固体聚合物的制冷剂在制冷剂回路10中循环时，有可能加剧配管的磨损，有可能引起膨胀装置3的堵塞，有可能加剧压缩机1的滑动部的磨损等。根据该实施方式，即使在生成固体聚合物的情况下，由于在空间211中捕捉固体聚合物，所以也可以抑制因固体聚合物的产生而导致制冷剂回路10产生不良情况的可能性。
另外，在该实施方式的例子的制冷循环装置100中，由于是在使从压缩机1排出的高温高压的制冷剂冷凝的板式热交换器2中捕捉聚合物的结构，所以可以进一步抑制因固体聚合物的产生而导致制冷剂回路10产生不良情况的可能性。其原因在于：具有双键的物质倾向于尤其是在高温高压的状态下容易生成聚合物，在该实施方式的例子中，在使从压缩机1排出的高温高压的制冷剂冷凝的板式热交换器2中捕捉聚合物。即，在该实施方式中，由于能够在聚合物产生后迅速地捕捉聚合物，所以制冷循环装置100的可靠性提高。
该实施方式不限定于上述说明的例子，例如具有以下说明的变形例。此外，在以下的变形例的说明中，对与上述说明重复的部分，省略说明。
[变形例1]
图7是示意地记载作为图5的变形例的变形例1的图。如图7所示，在变形例1中，在隔壁部212上形成有返回部213。也就是说，返回部213形成在制冷剂流出部242的下方，抑制在空间211中捕捉到的淤渣从空间211流出。此外，返回部213向层叠方向h也就是说向相邻的传热板中的任一个突出即可，但通过设为向远离制冷剂流出嘴205的一侧的传热板突出的结构，从而可以进一步抑制淤渣从空间211流出的可能性。此外，如图7所示，通过使返回部213向下也就是说与隔壁部212成锐角地形成，从而淤渣的流出的抑制变得可靠。此外，返回部213例如通过对隔壁部212的端部实施弯曲加工等而形成，但也能够通过在隔壁部212上固定其他构件而形成。此外，在图7的例子中，在全部传热板220、230上都形成有返回部213，但返回部213形成于至少一张传热板即可。
实施方式2.
图8是示意地记载本发明的实施方式2的板式热交换器从正面侧观察到的状态的图，图9是示意地记载图8的d-d剖面的图，图10是示意地记载形成图9中记载的剖面的传热板的图。在上述实施方式1中，如图5所示，空间211由隔壁部212分割，但在实施方式2中，空间211a在最前面的侧板202与最背面的侧板203之间成为沿着层叠方向h连续的单一空间。此外，以下，对于与实施方式1的板式热交换器2相同的结构，标注相同的附图标记并省略或简化其说明。
如图8～图10所示，在该实施方式的例子的板式热交换器2a中，在传热板220、230上形成有切除下部而成的切口形状部242b。而且，在板层叠体20上安装有盖部件250。通过使盖部件250覆盖切口形状部242b，从而形成制冷剂流路206的底部260a。在该实施方式中，制冷剂流出部242由切口形状部242b和盖部件250形成。制冷剂流路206的底部260a从制冷剂流出嘴205的内周面的下部凹陷。在该实施方式的例子的板式热交换器2a中，捕捉淤渣的空间211a大型化。并且，在该实施方式的板式热交换器2a中，由于制冷剂流出部242的截面积大型化，所以在制冷剂流出部242中流动的制冷剂的流速变慢。因此，根据该实施方式的板式热交换器2a，可以高效地捕捉制冷剂。
该实施方式不限定于上述说明的例子，例如具有以下说明的变形例。此外，在以下的变形例的说明中，对与上述说明重复的部分，省略说明。
[变形例2]
图11是示意地记载作为图10的变形例的变形例2的图。如图11所示，在变形例2中，在传热板220、230上形成有切除包括下部及侧部在内的区域而成的切口形状部242c。通过设为变形例2的结构，从而能够使捕捉淤渣的空间211a进一步大型化，并且使制冷剂流出部242的截面积进一步大型化。
[变形例3]
图12是示意地记载作为图9的变形例的变形例3的图。如图12所示，在变形例3中，与接近制冷剂流出嘴205的一侧的制冷剂流路206的宽度相比，远离制冷剂流出嘴205的一侧的制冷剂流路206的宽度较大地形成，在远离制冷剂流出嘴205的一侧的制冷剂流路206中制冷剂较多地流动。其结果是，由于在远离制冷剂流出嘴205的一侧的制冷剂流路206a中制冷剂较多地流动而流过制冷剂流出路径210的较长距离，所以能够捕捉重力进行作用而向下侧移动的聚合物。该比较例3的结构在聚合物的产生量较多的情况下特别有效。此外，在上述说明中，通过沿着层叠方向h调节制冷剂流路206的宽度来调节压力损失，从而调节在制冷剂流路206中流动的制冷剂的量，例如，也能够通过调整形成于传热板220、230的表面形状来调节压力损失。
本发明不限定于上述实施方式，能够在本发明的范围内进行各种改变。即，可以适当改良上述实施方式的结构，另外，也可以将至少一部分代替为其他结构。并且，其配置没有特别限定的构成要件不限于实施方式中公开的配置，可以配置在能实现其功能的位置处。
例如，在使用图5说明的实施方式1中，在全部传热板220、230上都形成有制冷剂流出孔242a，在使用图9说明的实施方式2中，在全部传热板220、230上都形成有切口形状部242b，但也能够设为将实施方式1和实施方式2组合而成的结构。即，通过在至少一张传热板上形成制冷剂流出孔242a或切口形状部242b，从而能够得到具有与上述效果相同的效果的板式热交换器。
另外，也能够将变形例3应用于使用图5说明的实施方式1的板式热交换器2，使实施方式1的板式热交换器2的远离制冷剂流出嘴205的一侧的制冷剂流路206的宽度与接近制冷剂流出嘴205的一侧的制冷剂流路206的宽度相比较大地形成。
另外，例如，在上述说明中，说明了板式热交换器作为冷凝器发挥功能的例子，但在制冷剂回路中设置有四通阀等流路切换部件的情况下，也能够改变制冷剂流动的方向，使板式热交换器作为蒸发器发挥功能。在使板式热交换器作为蒸发器发挥功能的情况下，例如，使制冷剂按压缩机、热源侧热交换器、膨胀装置、板式热交换器的制冷剂流路的顺序循环即可。
附图标记的说明
1压缩机，2板式热交换器，2a板式热交换器，3膨胀装置，4热源侧热交换器，10制冷剂回路，11热介质回路，12泵，13负荷侧热交换器，20板层叠体，100制冷循环装置，202侧板，203侧板，204制冷剂流入嘴，205制冷剂流出嘴，206制冷剂流路，206a制冷剂流路，207热介质流入嘴，208热介质流出嘴，209热介质流路，210制冷剂流出路径，211空间，211a空间，212隔壁部，213返回部，215突出部，220传热板，230传热板，241制冷剂流入孔，242制冷剂流出部，242a制冷剂流出孔，242b切口形状部，243热介质流入孔，244热介质流出孔，250盖部件，260底部，260a底部，g重力方向，h层叠方向。