板式换热器及制冷循环装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供板式换热器及制冷循环装置。该板式换热器具有：矩形状的传热板（8），其具有成为第一流体、第二流体的流出入口的通路孔，通过层叠多个传热板，形成供第一流体通过的第一流路和供第二流体通过的第二流路；第一流体侧内翅片（10），其被配置在第一流路，促进传热；和第二流体侧内翅片（9），其被配置在第二流路，促进传热，第一流体侧内翅片（10）在第一流路中沿第一流体流动的方向具有向第二流路侧突出的凸部，在传热板（8）中，成为第一流路的面具有与第一流体侧内翅片（10）的凸部相匹配的凹部。
【专利说明】板式换热器及制冷循环装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及板式换热器及制冷循环装置。尤其是涉及内翅片型的板式换热器
坐寸O
【背景技术】
[0002]以往，提出了由多个板形成流路并在板之间插入内翅片而成的层叠型的换热器用于供应热水、油冷却器(例如，参照专利文献1、2)。另外，提出了在流体的流路内设置凹凸而扩大了传热面积的板型的蒸发器(例如，参照专利文献3)。
[0003]【现有技术文献】
[0004]【专利文献】
[0005]【专利文献I】日本特开2003-185375号公报(第5页，图1)
[0006]【专利文献2】日本特开2003-294382号公报(第4页，图1)
[0007]【专利文献3】日本特开2003-056990号公报(第5页，图3) [0008]但是，专利文献I这样的内翅片型板式换热器存在如下问题。例如在进行第一流体(例如制冷剂)和第二流体(例如水)的热交换，第一流体从气体冷凝成液体的情况下，在第二流体侧的翅片的壁面上，容易形成液膜。该液膜成为热阻，从而热传导率降低。而且，在相邻的流路中流动两种流体的情况下，由于流路的形状相同，所以只能与任意一方的流体的特性相匹配。因此，在传热、强度方面不能进行最佳的设计。
[0009]另外，在专利文献2这样的换热器中，槽相对于流动方向倾斜且断续地形成。由此，虽然能够进行冷凝的液状的流体(以下称为冷凝液)的保持，但排液性(液捌K )差，冷凝液成为热阻。从扁平管的流体观察时，槽由相互的凸部支承，相邻的传热管的接合面积变小，强度变弱。而且，在专利文献3这样的蒸发器中，槽是环状的凹陷并断续地形成。虽然能够进行冷凝液的保持，但排液性差。而且，相邻的传热板的接合面积变小，强度变弱。
实用新型内容
[0010]以上，在本实用新型中，其目的是得到热交换的性能良好且能够提高强度的板式换热器等。
[0011]本实用新型的板式换热器具有:传热板，其具有成为第一流体的流出流入口及第二流体的流出流入口的通路孔，通过层叠多个该传热板，形成供第一流体通过的第一流路和供第二流体通过的第二流路；第一流体侧内翅片，其被配置在第一流路，促进传热；和第二流体侧内翅片，其被配置在第二流路，促进传热，第一流体侧内翅片具有从第一流路侧向第二流路侧突出的凸部，另外，在传热板中，成为第一流路的面具有与第一流体侧内翅片的凸部相匹配的凹部，第一流体侧内翅片的凸部在第一流路中形成为沿着第一流体的流动方向的列状，使第一流体侧内翅片的多列的凸部与传热板的一个凹部嵌合。
[0012]在上述本实用新型的板式换热器中，所述传热板的凹部在所述第一流路中沿与所述第一流体的流动方向正交的方向等间隔地配置。[0013]本实用新型的制冷循环装置，其特征在于，通过配管连接压缩并排出制冷剂的压缩机、通过热交换使所述制冷剂冷凝的冷凝器、用于对冷凝的制冷剂进行减压的节流装置、以及对减压的制冷剂和空气进行热交换而使所述制冷剂蒸发的蒸发器，而构成制冷剂回路，所述蒸发器、所述冷凝器的至少一方具上述本实用新型的板式换热器。
[0014]在本实用新型的板式换热器中，第一内翅片具有向第二流路侧突出的凸部，从而能够将例如在第一流体的冷凝时产生的液体保持在第一流体侧内翅片所具有的凸部上，能够抑制翅片壁面全周的液膜的扩大，使凸部以外的液膜变薄，并能够提高传热性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是表示本实用新型的实施方式I的板式换热器的结构的图。
[0016]图2是表不实施方式I的换热器的一部分的截面的立体图。
[0017]图3是从图2除去了上侧的第二流体侧内翅片9的图。
[0018]图4是表示第二流体侧内翅片9的一部分的截面的立体图。
[0019]图5是表不传热板8的一部分的截面的立体图。
[0020]图6是从图3除去了传热板8的图。
[0021]图7是表示第一流体侧内翅片10的一部分的截面的立体图。
[0022]图8是放大了图2所示的本实施方式中的换热器的截面的一部分的图。
[0023]图9是表示本实用新型的实施方式4的制冷循环装置的结构的图。
[0024]附图标记的说明
[0025]I第一流体流入管，2第一流体流出管，3第二流体流入管，4第二流体流出管，5侧板，8传热板，9第二流体侧内翅片，10第一流体侧内翅片，21压缩机，22冷凝器，23节流装置，24蒸发器，25送风机，26送风机用电机，27水回路，X第一流体的流动方向，Y第二流体的流动方向。
【具体实施方式】
[0026]实施方式I
[0027]图1是表示本实用新型的实施方式I的板式换热器的图。在以下的实施方式中，对内翅片型的板式换热器(以下称为换热器)进行说明。这里，将各图中的上侧作为上、将下侧作为下进行说明。另外，在本实施方式中，将第一流体作为制冷剂(例如通过热交换发生相变化的流体)，将第二流体作为水。
[0028]在本实施方式的换热器的一方的侧板5上，与成为第一流体及第二流体的各自的流入流出口的位置相匹配地具有第一流体流入管1、第一流体流出管2、第二流体流入管3及第二流体流出管4。不具有第一流体流入管1、第一流体流出管2、第二流体流入管3及第二流体流出管4的这一方的侧板5不具有通路孔。侧板5发挥加强换热器，提高强度的作用。
[0029]内翅片促进第一流体和第二流体中的传热。在本实施方式中，具有配置于第一流体流动的流路(第一流路)的第一流体侧内翅片10和配置于第二流体流动的流路(第二流路)的第二流体侧内翅片9。在本实施方式中，第一流体侧内翅片10和第二流体流动的第二流体侧内翅片9的形状不同。对第一流体侧内翅片10和第二流体侧内翅片9在后面说明。
[0030]通过层叠多个传热板8，将板间作为第一流体和第二流体的流路，使流体间进行热交换。这里，从与流体的流入管连通的通路孔朝向与流出管连通的通路孔的方向成为长轴方向(长度方向)，正交的方向成为短轴方向(宽度方向)。在本实施方式的换热器中，以在一对侧板5之间夹着一个或多个传热板8的方式进行层叠，从而形成第一流路和第二流路。在各传热板8之间，交替地夹着第一流体侧内翅片10和第二流体侧内翅片9。本实施方式的传热板8具有与第一流体侧内翅片10及第二流体侧内翅片9的形状对应的凹凸。另外，由于第一流体侧内翅片10和第二流体侧内翅片9的高度(成为与流体流动的方向垂直的方向)不同，所以具有与高度相匹配的两种传热板8。而且，具有与第一流体流入管1、第一流体流出管2、第二流体流入管3及第二流体流出管4对应的通路孔。这里，如图1所示，将第一流体的流动方向作为X，将第二流体的流动方向作为Y。从图1可知，在传热板8中形成的流路中，成为第一流体和第二流体中的制冷剂的流向为相反的对流。
[0031]图2是表示本实用新型的实施方式I的换热器的一部分的截面的立体图。图2示出了从下侧按传热板8、第二流体侧内翅片9、传热板8、第一流体侧内翅片10、传热板8、第二流体侧内翅片9的顺序重叠的图。
[0032]另外，图3是从图2除去了上侧的第二流体侧内翅片9的图。而且，图4是表示第二流体侧内翅片9的一部分的截面的立体图。另外，图5是表示传热板8的一部分的截面的立体图。图6是从图3除去了传热板8的图。而且，图7是表示第一流体侧内翅片10的一部分的截面的立体图。
[0033]图8是放大了图2所示的本实施方式中的换热器的截面的一部分的图。如图7及图8所示，在本实施方式的换热器中，至少第一流体侧内翅片10具有向第二流路侧突出的凸部。而且，与第一流体侧内翅片10的凸部相匹配地如图3及图5所示地在传热板8上也形成凹凸。传热板8的凹部与第一流体侧内翅片10的凸部对应。由此，从第一流路侧观察成为凸的部分在第二流体侧成为凹的部分。第一流体侧内翅片10具有凸部，从而在第一流体通过第一流路而冷凝时，使由冷凝产生的液膜(冷凝液膜)集中在第一流体侧内翅片10的凸部。由此，能够使凸部以外的第一流体侧内翅片10的壁面、传热板8的壁面上产生的冷凝液膜变薄，从而能够提高热传导率。
[0034]这里，如图3及图4所示，在本实施方式中，在第二流体侧内翅片9上也形成凸部。这里，内翅片的配置也可以相对于流体的流动方向平行或正交。尤其是在提高排液性的情况下，将形成于传热板8和各内翅片的凸部沿着流体的流动方向形成为直线即可。凸部沿着流体的流动方向(长轴方向)，从与第一流体流入管I连通的通路孔朝向与第一流体流出管2连通的通路孔地形成。冷凝并成为液体的第一流体集中地流落到凸部，由此，从翅片壁面的排液性变好，热传导率提高。另一方面，在制冷剂蒸发的情况，单相的流体的情况下，在凸部中，流体的流动被搅拌，热传递提高。由此，能够使热交换量增大。例如在蒸发时，通过第一流体侧内翅片10的凸部内的冷凝液的保持、相邻的气泡彼此的泡核沸腾的活性化，热传导率提高。由此，与二相、单相无关地，通过向相互的流路突出的凸部，促进流体的局部的扰乱，与内翅片、传热板的面为平坦的情况相比，能够提高流体间的热传导率。另外，通过在第一流体侧内翅片10及第二流体侧内翅片9上形成凸部，能够增加有效传热面积，并能够进一步增大热交换量。[0035]另外，通过将传热板8形成为凹凸，能够使第一流体侧内翅片10及第二流体侧内翅片9的凸部嵌合，从而与具有平坦面的错列型的换热器相比，能够大幅提高接合强度。由此，与以往的错列型换热器相比，能够使侧板5、传热板8的板厚变薄，并能够低价地制造换热器。
[0036]以上，能够不管流体的流动状态如何地同时实现热传递和强度的提高。由此，也能够使用例如二氧化碳这样的高压制冷剂。另外，通过沿流体的流动形成传热板8的凹凸，在第一流体和第二流体的流动方向变化的制冷、制热的同时运转、除霜运转中，也能够实现高的热交换性能。
[0037]实施方式2
[0038]虽然在上述实施方式I中没有特别说明，但在本实施方式中，对具有凸部和凹部的传热板8的配置进行说明。与在例如第一流体侧内翅片10中成为凸的部分相匹配地如图5等所示地在短轴方向上凸部间(凹部间)以等间隔并列地配置。
[0039]例如，如图7、图8所示，第一流体侧内翅片10的成为凸的部分的间隔即尺寸s和传热板8的凸部间的间隔t分别在短轴方向上采用同等的长度并等间隔地配置。由此，能够利用同种的模具形成第一流体侧内翅片10的凹凸和与第一流体侧内翅片10对应的传热板8的凹凸。同样地，若第二流体侧内翅片9的凸部间的间隔和传热板8的凸部间的间隔分别在短轴方向上采用同等的长度并等间隔地配置，则能够利用同种(各I种共计2种)的模具形成第二流体侧内翅片9的凹凸和与第二流体侧内翅片9对应的传热板8的凹凸。另夕卜，例如在图8所示的例子中，由于第一流体侧内翅片10的成为凸的部分的间隔和第二流体侧内翅片9的凸部间的间隔相同，所以不需要作成不同的凹凸的传热板8。由此，除了实施方式I的效果以外，还能够进一步低价地得到换热器。
[0040]实施方式3
[0041]在本实施方式中，对第一流体侧内翅片10的成为凸的部分进行说明。如图7、图8所示，第一流体侧内翅片10的凸部、凹部以锯齿形配置。由此，在例如相对于制冷剂的流动方向成列地形成有凸部的第一流体侧内翅片10中，将传热板8的凹凸形成为能够嵌合多列的凸部。在图8等中，将传热板8的凹凸形成为能够通过I个凹部嵌合第一流体侧内翅片10的2列的凸部。
[0042]由此，能够使第一流体的热传导率及传热面积比第二流体大。但是，使内翅片形成为这样的形状时，压力损失增加。因此，在将存在与压力损失有关的限制的流体作为第二流体使用、将没有压力损失的限制且能够使传热性能优先的流体作为第一流体使用的情况下，变得有效。
[0043]另外，例如图8所示，使第一流体侧内翅片10的凸部成为尺寸s的1/2即si时，第一流体侧内翅片10的凸部被收入传热板8的凹部。由此，能够分别利用I种(合计3种)模具作成第一流体侧内翅片10和传热板8、以及第二流体侧内翅片9和传热板8。因此，生产率也优良。
[0044]虽然以将2个第一流体侧内翅片10的凸部配置在第二流体侧的凹部的情况为例，但只要不超过第一流体的压力损失、制造限制，也可以分割第一流体侧内翅片10的凸部的数量。
[0045]另外，如图7所示，关于第一流体侧内翅片10，虽然以u方向成为流动方向X的方式配置，但即使以S方向成为流动方向X的方式进行配置也能够得到同样的效果。同样地，如图4所示，关于第二流体侧内翅片9，虽然以V方向成为流动方向Y的方式配置，但即使以t方向成为流动方向X的方式进行配置也能够得到同样的效果。
[0046]实施方式4
[0047]图9是表示本实用新型的实施方式4的制冷循环装置的结构的图。图9的制冷循环装置是通过配管连接压缩机21、冷凝器(包含气体冷却器)22、节流装置23及蒸发器24而构成制冷剂回路(制冷剂循环回路)。另外，送风机25通过送风机用电机26的驱动，为了促进通过蒸发器24的制冷剂和空气的热交换而形成空气流。
[0048]压缩机21吸入并压缩制冷剂，使其成为高温、高压的状态并排出。这里，压缩机21例如可以由通过变频电路等控制转速而能够调整制冷剂的排出量的类型的压缩机构成。
[0049]具有实施方式I等中说明的换热器的冷凝器22是在例如在水回路27中流动的水(第二流体)和制冷剂(第一流体)之间进行热交换，使制冷剂冷凝而成为液态的制冷剂(冷凝液化)。
[0050]另外，节流装置23对制冷剂减压而使其膨胀。例如由电子膨胀阀等流量控制构件构成，但也可以由例如具有感温筒的膨胀阀、毛细管(capillary )等制冷剂流量调节构件等构成。蒸发器24通过与空气等的热交换使制冷剂蒸发而成为气态(气体)的制冷剂(蒸发气化)。虽然在图9中没有特别表示，但例如能够将实施方式I?3中说明的换热器用于蒸发器24。
[0051]在实施方式4的制冷循环装置中，通过使用实施方式I?3中说明的换热器，能够提高传热性能等。通过提高传热性能，能够得到能量效率好且节能的制冷循环装置。
[0052]这里，制冷及制热中的各能量效率如下所述。
[0053]制热能量效率=室内换热器(冷凝器)能力/全输入
[0054]制冷能量效率=室内换热器(蒸发器)能力/全输入
[0055]以下，基于在制冷剂回路中循环的制冷剂的流动说明制冷循环装置的各构成设备中的动作等。首先，压缩机21吸入并压缩制冷剂，使之成为高温、高压的状态并排出。排出的制冷剂流入冷凝器22。冷凝器22在水回路27中流动的水和制冷剂之间进行热交换，使制冷剂冷凝液化。冷凝液化的制冷剂通过节流装置23。节流装置23对通过的已冷凝液化的制冷剂进行减压。减压的制冷剂流入蒸发器24。蒸发器24在从送风机25被供给的空气和制冷剂之间进行热交换，使制冷剂蒸发气化。压缩机21吸入蒸发气化的制冷剂。
[0056]这里，关于上述制冷循环装置，也可以使用HCFC (R22)、HFC (R116、R125、R134a、R14、R143a、R152a、R227ea、R23、R236ea、R236fa、R245ca、R245fa、R32、R41、RC318 等、几种这些制冷剂的混合制冷剂 R407A、R407B、R407C、R407D、R407E、R410A、R410B、R404A、R507A、R508A、R508B等)、HC (丁烷、异丁烷、乙烷、丙烷、丙烯等、几种这些制冷剂的混合制冷剂)、自然制冷剂(空气、二氧化碳、氨气等、几种这些制冷剂的混合制冷剂)、HF01234yf等低GWP制冷剂或者几种这些制冷剂的混合制冷剂等。尤其在R410A、设计压力及物理性质与R410A接近的R32中，能够更有效率地实现其效果。
[0057]这里，关于实施方式1、实施方式2中说明的换热器及制冷循环装置，无论矿物油系、烷基苯油系、油酯系、醚油系、氟油系等制冷剂和油是否溶解，对任意的制冷机油，都能够实现其效果。[0058]工业实用性
[0059]本实用新型不特别限定于上述各实施方式，能够进行适当组合等。另外，作为本实用新型的活用例，能够用于例如空调、发电、食品的加热杀菌处理设备等、搭载了板式换热器的大量的工业、家庭用设备。
【权利要求】
1.一种板式换热器,其特征在于,具有: 传热板，其具有成为第一流体的流出流入口及第二流体的流出流入口的通路孔，通过层叠多个该传热板，形成供所述第一流体通过的第一流路和供所述第二流体通过的第二流路； 第一流体侧内翅片，其被配置在所述第一流路，促进传热；和 第二流体侧内翅片，其被配置在所述第二流路，促进传热， 所述第一流体侧内翅片具有从所述第一流路侧向所述第二流路侧突出的凸部， 另外，在所述传热板中，成为所述第一流路的面具有与所述第一流体侧内翅片的凸部相匹配的凹部， 所述第一流体侧内翅片的凸部在所述第一流路中形成为沿着所述第一流体的流动方向的列状， 使所述第一流体侧内翅片的多列的凸部与所述传热板的一个凹部嵌合。
2.如权利要求1所述的板式换热器，其特征在于，所述传热板的凹部在所述第一流路中沿与所述第一流体的流动方向正交的方向等间隔地配置。
3.一种制冷循环装置，其特征在于， 通过配管连接压缩并排出制冷剂的压缩机、通过热交换使所述制冷剂冷凝的冷凝器、用于对冷凝的制冷剂进行减压的节流装置、以及对减压的制冷剂和空气进行热交换而使所述制冷剂蒸发的蒸发器，而构成制冷剂回路， 所述蒸发器、所述冷凝器的至少一方具有权利要求1或2所述的板式换热器。
【文档编号】F25B39/00GK203758092SQ201420062584
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年2月12日 优先权日:2013年2月12日
【发明者】伊东大辅 申请人:三菱电机株式会社