板式换热器及热泵装置转让专利

申请号 : CN201080070070.4

文献号 : CN103201583B

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基本信息:

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法律信息:

相似专利:

发明人 : 伊东大辅林毅浩内野进一

申请人 : 三菱电机株式会社

摘要 :

本发明的目的是不减少传热面积地防止板式换热器内的流体的停滞的发生。本发明的板式换热器将在四角设置有第一流体或第二流体的流出流入口(9、10等)的多个矩形的板层叠,在相邻的板之间交替地形成供第一流体流动的第一流路和供第二流体流动的第二流路,其中,在第一流路中形成有如下的旁通流路(22):其从作为流入口的周边的区域的流入口周边部沿着第二流体的流出口(12)形成到第二流出口(12)侧的板的长边周边部,使从流入口(9)流入了的第一流体的一部分从长边周边部向热交换流路(17)流入。

权利要求 :

1.一种板式换热器,其将在四角设置有成为第一流体或第二流体的流出流入口的通路孔的多个板层叠,由相邻的两张板沿层叠方向交替地形成供所述第一流体流动的第一流路和供所述第二流体流动的第二流路,其特征在于,所述第一流路使从流入口流入了的所述第一流体从流出口流出,上述流入口作为设置在各所述板的长边方向的一侧的所述通路孔,上述流出口作为设置在所述长边方向的另一侧的所述通路孔,所述第一流路在所述流入口和所述流出口之间形成热交换流路,所述热交换流路使得在与所述第一流路相邻的所述第二流路中流动的所述第二流体与所述第一流体进行热交换,在所述第一流路中,沿着作为设置在所述长边方向的所述一侧的所述通路孔的、并作为与所述流入口不同的另一个所述通路孔的上游侧相邻孔,形成上游侧旁通流路,所述上游侧旁通流路从作为所述流入口的周边的区域的流入口周边部,形成到长边周边部并与所述热交换流路连接,所述长边周边部作为所述上游侧相邻孔侧的所述板的长边的周边的区域,所述上游侧旁通流路使从所述流入口流入了的所述第一流体的一部分从所述长边周边部向所述热交换流路流入,并且所述上游侧旁通流路的流路截面积越趋向长边周边部侧越窄。

2.如权利要求1所述的板式换热器,其特征在于,所述上游侧旁通流路形成为大致曲线状。

3.如权利要求1或2所述的板式换热器,其特征在于,所述上游侧旁通流路形成于所述上游侧相邻孔的所述热交换流路侧。

4.如权利要求1或2所述的板式换热器,其特征在于,在所述第一流路中沿着作为设置在所述长边方向的所述另一侧的通路孔的、并作为与所述流出口不同的另一个通路孔的下游侧相邻孔侧,形成下游侧旁通流路,所述下游侧旁通流路从所述下游侧相邻孔侧的长边周边部形成到作为所述流出口的周边的区域的流出口周边部,所述下游侧旁通流路使在所述热交换流路的所述下游侧相邻孔侧流动的所述第一流体向所述流出口流入,所述下游侧旁通流路的流路截面积越趋向所述流出口侧越窄。

5.如权利要求1或2所述的板式换热器,其特征在于,

所述上游侧相邻孔是圆形,

在形成所述第一流路的两张所述板中的一个所述板上,为形成所述上游侧旁通流路,形成沿所述板的层叠方向位移的波形状,所述波形状形成为,连接波的顶而成的棱线沿着所述上游侧相邻孔,并且穿过所述棱线的所述长边周边部侧的端部和所述上游侧相邻孔的中心的直线、与所述板的短边所成的角成为90度以上180度以下。

6.如权利要求1或2所述的板式换热器,其特征在于,所述上游侧旁通流路在从所述板的层叠方向观察的情况下,所述上游侧相邻孔侧的壁面从所述流入口周边部到所述上游侧相邻孔侧的所述长边周边部形成为圆弧状。

7.如权利要求1或2所述的板式换热器,其特征在于,

在形成所述第一流路的两张所述板中的一个所述板上,为形成所述上游侧旁通流路,形成沿所述板的层叠方向位移的第一波形状,所述第一波形状形成为,连接波的顶而成的棱线沿着所述上游侧相邻孔,在形成所述第一流路的两张所述板中的另一个所述板上,在所述上游侧相邻孔的所述热交换流路侧,形成沿所述板的层叠方向位移的第二波形状,所述第二波形状形成为,连接波的顶而成的棱线以所述上游侧相邻孔为中心成为放射状,并且所述第二波形状形成为,在靠长边周边部的部分中,所述棱线的方向比以所述上游侧相邻孔为中心的放射线方向更趋向长边方向。

8.如权利要求1或2所述的板式换热器,其特征在于,在形成所述第一流路的两张所述板上,在所述流入口的所述热交换流路中,形成沿所述板的层叠方向位移的波形状,所述波形状形成为,连接波的顶而成的棱线以所述流入口为中心成为放射状,并且所述波形状形成为,在靠长边周边部的部分中,所述棱线的方向比以所述流入口为中心的放射线方向更趋向长边方向。

9.一种热泵装置,其特征在于,

具有通过配管连接压缩机、第一换热器、膨胀机构和第二换热器而成的制冷剂回路,与所述制冷剂回路连接的所述第一换热器是如下的板式换热器:其将在四角设置有成为第一流体或第二流体的流出流入口的通路孔的多个板层叠,由相邻的两张板沿层叠方向交替地形成供所述第一流体流动的第一流路和供所述第二流体流动的第二流路,所述第一流路使从流入口流入了的所述第一流体从流出口流出,所述流入口作为设置在各所述板的长边方向的一侧的所述通路孔,所述流出口作为设置在所述长边方向的另一侧的所述通路孔,所述第一流路在所述流入口和所述流出口之间形成有热交换流路,所述热交换流路使得在与所述第一流路相邻的所述第二流路中流动的所述第二流体与所述第一流体进行热交换,在所述第一流路中,沿着作为设置在所述长边方向的所述一侧的所述通路孔的、并作为与所述流入口不同的另一个所述通路孔的上游侧相邻孔,形成上游侧旁通流路,所述上游侧旁通流路从作为所述流入口的周边的区域的流入口周边部,形成到长边周边部而与所述热交换流路连接,所述长边周边部作为所述上游侧相邻孔侧的所述板的长边的周边的区域,所述上游侧旁通流路使从所述流入口流入了的所述第一流体的一部分从所述长边周边部向所述热交换流路流入,所述上游侧旁通流路的流路截面积越趋向所述长边周边部侧越窄。

说明书 :

板式换热器及热泵装置

技术领域

[0001] 本发明涉及层叠多个传热板而形成的板式换热器。

背景技术

[0002] 在以往的板式换热器中,形成在传热板间的流路的一部分在流体的流出流入口附近被封闭(参照专利文献1)。
[0003] 另外,存在一种板式换热器,其为了避免流体在板式换热器内停滞,并避免流体在板式换热器内冻结,变更流体的流出流入口的位置,设有封闭部(参照专利文献2)。
[0004] 另外,存在如下的一种板式换热器,其以流出流入口附近作为一端的以一定间隔大致平行地配置有波纹部;或者在以板的短边方向上的中心线作为中心的以放射状配置有波纹部(参照专利文献3)。
[0005] 现有技术文献
[0006] 专利文献1:日本特表昭61-500626号公报
[0007] 专利文献2:日本特开平11-037677号公报
[0008] 专利文献3:日本特开昭58-96987号公报

发明内容

[0009] 发明所要解决的课题
[0010] 以往,在板式换热器内流动的流体难以在流出流入口和短边方向相反侧的区域中流动,在该区域中容易发生停滞。例如,板式换热器作为使水和制冷剂进行热交换的蒸发器使用的情况下,在水侧的流路中发生上述停滞时,该区域中的水温度与周围相比急剧降低。其结果,在该区域中,水冻结,换热器损坏。
[0011] 作为其对策,在专利文献2中,变更流出流入口的位置,并在流出流入口的附近的水停滞的区域设置封闭部,防止停滞。但是,封闭部使水不流动,传热面积减少,并产生热交换性能的降低。另外,在专利文献3中,以流出流入口附近作为一端的以一定间隔大致平行地配置波纹部,或者以板的短边方向上的中心线作为中心的以放射状配置波纹部。但是,在以一定间隔大致平行地配置波纹部的情况下,波纹部的间隔是一定的,所以水在流动到水流出流入口和短边方向相反侧的外缘侧之前失速,并向下游侧流动,从而流体不能向该区域流动。另外,在以放射状配置波纹部的情况下,由于没有使强制性的水向水流出流入口和短边方向相反侧的外缘侧流动的流路,所以流体不能向该区域流动。
[0012] 本发明的目的是不减少传热面积地防止板式换热器内的流体的停滞的发生。
[0013] 本发明的板式换热器将在四角设置有成为第一流体或第二流体的流出流入口的通路孔的多个矩形的板层叠,由相邻的两张板沿层叠方向交替地形成供所述第一流体流动的第一流路和供所述第二流体流动的第二流路,其特征在于,
[0014] 所述第一流路是使从流入口流入了的所述第一流体从流出口流出的流路,上述流入口作为设置在各所述板的长边方向的一侧的通路孔,上述流出口作为设置在所述长边方向的另一侧的通路孔,并且所述第一流路是在所述流入口和所述流出口之间形成热交换流路的流路,所述热交换流路使得所述第一流体与在相邻的第二流路中流动的所述第二流体进行热交换,
[0015] 在所述第一流路中形成有如下的流路截面积越趋向长边周边部侧越窄的上游侧旁通流路:其从作为所述流入口的周边的区域的流入口周边部,沿着作为设置在所述长边方向的所述一侧的通路孔的、并作为与所述流入口不同的另一个通路孔的上游侧相邻孔,形成到长边周边部并与所述热交换流路连接,所述长边周边部作为所述上游侧相邻孔侧的板的长边的周边的区域,所述上游侧旁通流路使从所述流入口流入了的所述第一流体的一部分从所述长边周边部向所述热交换流路流入。
[0016] 发明的效果
[0017] 在本发明的板式换热器中,第一流体从旁通流路向与短边方向上的流入口相反一侧的热交换流路流入。由此,能够防止第一流体的停滞发生。

附图说明

[0018] 图1是板式换热器50的侧视图。
[0019] 图2是加强用侧板1的主视图。
[0020] 图3是传热板2的主视图。
[0021] 图4是传热板3的主视图。
[0022] 图5是加强用侧板4的主视图。
[0023] 图6是表示层叠传热板2和传热板3的状态的图。
[0024] 图7是板式换热器50的分解立体图。
[0025] 图8是传热板2的形状的说明图。
[0026] 图9是传热板3的形状的说明图。
[0027] 图10是表示实施方式1的传热板2的图。
[0028] 图11是表示实施方式2的传热板2的图。
[0029] 图12是表示实施方式4的传热板2的图。
[0030] 图13是表示实施方式5的传热板3的图。
[0031] 图14是表示实施方式6的传热板3的图。
[0032] 图15是实施方式7的热泵装置100的回路结构图。
[0033] 图16是关于图15所示的热泵装置100的制冷剂的状态的莫里尔线图。

具体实施方式

[0034] 实施方式1
[0035] 对实施方式1的板式换热器50的基本结构进行说明。
[0036] 图1是板式换热器50的侧视图。图2是加强用侧板1的主视图(从层叠方向观察的图)。图3是传热板2的主视图。图4是传热板3的主视图。图5是加强用侧板4的主视图。图6是表示层叠传热板2和传热板3的状态的图。图7是板式换热器50的分解立体图。图8是传热板2的形状的说明图。图9是传热板3的形状的说明图。
[0037] 如图1所示,在板式换热器50中,交替地层叠传热板2和传热板3。另外,板式换热器50在最前面上层叠加强用侧板1,在最背面上层叠加强用侧板4。
[0038] 如图2所示,加强用侧板1形成为大致矩形的板状。加强用侧板1在大致矩形的四角设置有第一流入管5、第一流出管6、第二流入管7、第二流出管8。
[0039] 如图3、4所示,各传热板2、3与加强用侧板1同样地形成为大致矩形的板状,在四角设置有第一流入口9、第一流出口10、第二流入口11、第二流出口12。另外,各传热板2、3是沿板的层叠方向位移的波形状15、16,从层叠方向观察的情况下,形成大致V字形的波形状15、16。尤其,形成在传热板2上的波形状15、和形成在传热板3上的波形状16的大致V字形的朝向成为反向。
[0040] 如图5所示,加强用侧板4与加强用侧板1等同样地形成为大致矩形的板状。加强用侧板4未设置第一流入管5、第一流出管6、第二流入管7和第二流出管8。此外,在图5中,在加强用侧板4上,用虚线表示第一流入管5、第一流出管6、第二流入管7、第二流出管8的位置,但在加强用侧板4上并未设置它们。
[0041] 如图6所示,在层叠了传热板2和传热板3的情况下,朝向不同的大致V字状的波形状15、16重合,由此,在传热板2和传热板3之间形成有引起复杂的流动的流路。
[0042] 如图7所示,各传热板2、3以第一流入口9彼此、第一流出口10彼此、第二流入口11彼此、第二流出口12彼此分别重叠的方式层叠。另外,加强用侧板1和传热板2以第一流入管5和第一流入口9重叠、第一流出管6和第一流出口10重叠、第二流入管7和第二流入口11重叠、第二流出管8和第二流出口12重叠的方式层叠。而且,各传热板2、3及加强用侧板1、4的外周的边缘以重叠的方式层叠,并通过钎焊等接合。此时,各传热板2、3不仅外周的边缘被接合,从层叠方向观察时,上侧的板的波形状的底和下侧的板的波形状的顶重叠的部分也被接合。
[0043] 由此,从第一流入管5流入的第一流体(例如,水)从第一流出管6流出的第一流路13形成在传热板3的背面和传热板2的前面之间。同样地,从第二流入管7流入的第二流体(例如,制冷剂)从第二流出管8流出的第二流路14形成在传热板2的背面和传热板3的前面之间。
[0044] 从外部向第一流入管5流入的第一流体在由各传热板2、3的第一流入口9重合而形成的通路孔中流动,并向各第一流路13流入。向第一流路13流入的第一流体朝向短边方向逐渐扩展的同时朝向长边方向流动,并从第一流出口10流出。从第一流出口10流出的第一流体在由第一流出口10重合而形成的通路孔中流动,并从第一流出管6向外部流出。
[0045] 同样地,从外部向第二流入管7流入的第二流体在由各传热板2、3的第二流入口11重合而形成的通路孔中流动,并向各第二流路14流入。向第二流路14流入的第二流体朝向短边方向逐渐扩展的同时朝向长边方向流动,并从第二流出口12流出。从第二流出口
12流出的第二流体在由第二流出口12重合而形成的通路孔中流动,并从第二流出管8向外部流出。
[0046] 在第一流路13中流动的第一流体和在第二流路14中流动的第二流体在形成有波形状15、16的部分中流动时,经由传热板2、3进行热交换。此外,在第一流路13和第二流路14中,将形成有波形状15、16的部分称为热交换流路17(参照图3、4、6)。
[0047] 如图8所示,传热板2的第一流入口9及第一流出口10的周围的阴影线部分18具有与波形状15的底相同程度的高度。另一方面,传热板2的第二流入口11及第二流出口12的周围的阴影线部分19具有与波形状15的顶相同程度的高度。
[0048] 同样地,如图9所示,传热板3的第一流入口9及第一流出口10的周围的阴影线部分20具有与波形状16的顶相同程度的高度。另一方面,传热板3的第二流入口11及第二流出口12的周围的阴影线部分21具有与波形状16的底相同程度的高度。
[0049] 而且,在交替地层叠传热板2和传热板3的情况下,在传热板3的背面侧和传热板2的前面侧,传热板3的阴影线部分21和传热板2的阴影线部分19紧密接触。另一方面,在传热板3的阴影线部分20和传热板2的阴影线部分18之间能够留出空间。因此,在第一流入口9中流动的第一流体向形成在传热板3的背面侧和传热板2的前面侧之间的第一流路13流入,但在第二流入口11中流动的第二流体不向第一流路13流入。另外,在第一流路13中流动的第一流体都不向第二流入口11、第二流出口12流出。
[0050] 同样地,在传热板2的背面侧和传热板3的前面侧,传热板2的阴影线部分18和传热板3的阴影线部分20紧密接触。另一方面,在传热板2的阴影线部分19和传热板3的阴影线部分21之间能够留出空间。因此,在第二流入口11中流动的第二流体向形成在传热板2的背面侧和传热板3的前面侧之间的第二流路14流入,但在第一流入口9中流动的第一流体不向第二流路14流入。另外,在第二流路14中流动的第二流体都不向第一流入口9、第一流出口10流出。
[0051] 在第一流路13中,阴影线部分19和阴影线部分21紧密接触,这部分的流路成为被封闭的状态。由此,在第一流路13的热交换流路17中的第二流入口11附近及第二流出口12附近(图7的虚线部分25a),第一流体难以流动,称为容易停滞的部分。
[0052] 同样地,在第二流路14中,阴影线部分18和阴影线部分20紧密接触,这部分的流路成为被封闭的状态。由此,在第二流路14的热交换流路17中的第一流入口9附近及第一流出口10附近(图7的虚线部分25b),第二流体难以流动,成为容易停滞的部分。
[0053] 以下,对于实施方式1的板式换热器50的特征进行说明。
[0054] 图10是表示实施方式1的传热板2的图。
[0055] 实施方式1的板式换热器50的特征是,在第一流路13中设置有沿着第二流出口12(上游侧相邻孔)设置的旁通流路22(上游侧旁通流路)。
[0056] 如图10所示,在传热板2上形成有从第一流入口9的周边的区域即流入口周边部到第二流出口12侧的传热板2的长边的周边的区域即长边周边区域、沿着板的层叠方向位移的波形状23。波形状23以连接波纹部的顶而成的棱线沿着第二流出口12的方式形成。在层叠了传热板2、3的情况下,在封闭部24和波形状23之间形成有旁通流路22,所述封闭部24与传热板3之间对第二流出口12的周围进行封闭。此外,封闭部24是与图8所示的阴影线部分19相当的部分。
[0057] 如图10中的虚线箭头所示,旁通流路22使从第一流入口9流入的第一流体的一部分从第二流出口12侧的长边周边区域向热交换流路17流入。也就是说,通过形成旁通流路22,从第一流入口9向第一流路13流入的第一流体与通常的板式换热器同样地,不仅从主流入流路25向热交换流路17流入,还从旁通流路22向热交换流路17流入。
[0058] 如上所述,第一流体仅从主流入流路25向热交换流路17流入,由此第一流体难以向热交换流路17中的第二流出口12附近流动,会停滞。但是,通过设置旁通流路22,第一流体能够向热交换流路17中的第二流出口12附近流动,能够防止停滞发生。
[0059] 此外,旁通流路22从第一流入口9侧(入口侧)趋向长边周边区域侧(出口侧),其流路截面积逐渐变窄。由此,能够朝向旁通流路22的出口侧提高第一流体的流速,在旁通流路22的中途,第一流体不会失速,第一流体能够向容易发生停滞的第二流出口12附近流动。
[0060] 另外,由于波形状23沿着第二流出口12形成为大致曲线状,所以旁通流路22也沿着第二流出口12形成为大致曲线状。由此,能够将在旁通流路22中流动的第一流体的压力损失抑制得低。
[0061] 此外,大致曲线形状是指包含单纯曲线、曲线和短的直线的组合、以及连续地连接短的直线而成的形状等在内的形状。
[0062] 例如,在第一流体是水,第二流体是制冷剂,板式换热器50作为蒸发器发挥功能的情况下,当水滞留在第一流路13内时,滞留的水被制冷剂急剧地冷却。其结果,水冻结,因体积膨胀会使板式换热器50损坏。但是,在实施方式1的板式换热器50中,由于水不滞留在第一流路13内,所以能够防止板式换热器50损坏。
[0063] 另外,以往,第一流体停滞的部分不能有效地进行热交换。但是,在实施方式1的板式换热器50中,能够消除以往第一流体停滞的部分的停滞,有效的热交换面积增加。因此,热交换效率变好。由此,板式换热器50不仅能够作为蒸发器使用,还能作为冷凝器使用。
[0064] 另外,在将板式换热器50用于空气调节机的情况下,板式换热器50的热交换性能提高,由此,能够减少相对于空气调节机的需要能力来说的板式换热器50的需要板张数。另外,如上所述,能够防止板式换热器50内的冻结,并防止损坏。因此,能够提供抑制成本的同时可靠性高的板式换热器50。
[0065] 实施方式2
[0066] 在实施方式1中,对于在第一流路13的第一流入口9侧设有旁通流路22进行了说明。在实施方式2中,对于在第一流路13的第二流入口11侧(下游侧相邻孔)设置旁通流路26(下游侧旁通流路)进行说明。
[0067] 图11是表示实施方式2的传热板2的图。
[0068] 如图11所示,在传热板2上形成有从第二流入口11侧的长边周边区域到第一流出口10的周边的区域即流出口周边部沿着板的层叠方向位移的波形状27。波形状27以棱线沿着第二流入口11的方式形成。在层叠了传热板2、3的情况下,在封闭部28和波形状27之间形成旁通流路26,在所述封闭部28与传热板3之间对第二流入口11的周围进行封闭。此外,封闭部28是与图8所示的阴影线部分19相当的部分。
[0069] 如图11中的虚线箭头所示,旁通流路26使在热交换流路17中流动的第一流体的一部分从长边周边区域向第一流出口10流入。也就是说,通过形成旁通流路26,在热交换流路17中流动的第一流体与通常的板式换热器同样地,不仅从主流出流路29向第一流出口10流入,还从旁通流路26向第一流出口10流入。
[0070] 如上所述,第一流体仅从主流出流路29向第一流出口10流入,由此,第一流体难以向热交换流路17中的第二流入口11附近流动,会停滞。但是,通过设置旁通流路26,第一流体能够向热交换流路17中的第二流入口11附近流动,能够防止停滞发生。
[0071] 此外,旁通流路26从长边周边区域侧(入口侧)趋向第一流出口10侧(出口侧),其流路截面积逐渐变窄。由此,能够朝向流路26的出口侧地提高第一流体的流速,第一流体不会在旁通流路26的中途失速,第一流体能够向第一流出口10附近流动。
[0072] 另外,由于波形状27沿着第二流入口11形成为大致曲线状,所以旁通流路26也沿着第二流入口11形成为大致曲线状。由此,能够将在旁通流路26中流动的第一流体的压力损失抑制得较低。
[0073] 此外,大致曲线形状是指与实施方式1同样地包含单纯曲线、曲线和短的直线的组合、连续地连接短的直线而成的形状等在内的形状。
[0074] 由此,与实施方式1同样地,能够防止板式换热器50的损坏,并且能够使有效的热交换面积增加。尤其,组合实施方式1的结构和实施方式2的结构是有效的。
[0075] 实施方式3
[0076] 在实施方式1、2中,对于设置旁通流路22、26进行了说明。在实施方式3中,对于旁通流路22、26形成到长边侧的哪一个边进行说明。
[0077] 如图10所示,以使连结长边周边部侧的波形状23的棱线的端部和第二流出口12的中心而成的线30、以及与传热板2的短边平行的线31所成的角θ为90度以上180度以下的方式,形成波形状23。通过像这样形成波形状23,旁通流路22形成到第二流出口12侧的长边周边部。其结果,第一流体能够可靠地向热交换流路17中的第二流出口12附近流动,能够消除停滞。
[0078] 同样地,如图11所示,以连结长边周边部侧的波形状27的棱线的端部和第二流入口11的中心而成的线32、以及与传热板2的短边平行的线33所成的角θ为90度以上180度以下的方式,形成波形状27。通过像这样形成波形状27,旁通流路26形成到第二流入口11侧的长边周边部。其结果,第一流体能够可靠地从热交换流路17中的第二流入口11附近向第一流出口10附近流动,能够消除停滞。
[0079] 实施方式4
[0080] 在实施方式1、2中,对于设置旁通流路22、26进行了说明。在实施方式4中,对于旁通流路22、26的封闭部24、28侧的壁面形状进行说明。
[0081] 图12是表示实施方式4的传热板2的图。
[0082] 如实施方式1说明的那样,旁通流路22形成在封闭部24和波形状23之间,波形状23形成为沿着第二流出口12的大致曲线状。这里,封闭部24的边缘34以成为沿着第二流出口12的圆弧状的方式形成为大致曲线状。于是,旁通流路22的第二流出口12侧的壁面也成为大致曲线状。
[0083] 其结果,从第一流入口9侧向旁通流路22流入的第一流体在旁通流路22内平顺地流动,在旁通流路22的第二流出口12侧的壁面上也不会产生涡流。由此,能够减少旁通流路22中的压力损失。
[0084] 对于旁通流路26也同样地,当封闭部28的边缘以成为沿着第二流入口11的圆弧状的方式形成为大致曲线状时,旁通流路26的第二流入口11侧的壁面也成为大致曲线状。其结果,从热交换流路17侧向旁通流路26流入的第一流体在旁通流路26内平顺地流动,在旁通流路26的第二流入口11侧的壁面上也不会产生涡流。由此,能够减少旁通流路26中的压力损失。
[0085] 实施方式5
[0086] 在实施方式1-4中,仅对传热板2进行了说明。在实施方式5中,对于传热板3进行说明。
[0087] 图13是表示实施方式5的传热板3的图。
[0088] 如图13所示,在传热板3的第二流出口12的热交换流路17侧,沿板的层叠方向位移的波形状37形成为棱线成为以第二流出口12的中心为中心的放射状。由此,当层叠传热板2和传热板3时,在传热板2和传热板3之间,在传热板2侧形成沿着第二流出口12的旁通流路22,在传热板3侧形成从第二流出口12的中心以放射状延伸的流路。
[0089] 因此,向旁通流路22流入了的第一流体沿着形成在传热板2侧的旁通流路22向长边周边部侧(出口侧)流动,同时,一部分沿着形成在传热板3侧的放射状的流路以放射状扩展并向热交换流路17流入。
[0090] 尤其,在传热板3的短边方向上的靠中央区域35中,在棱线以第二流出口12的中心为中心的放射线方向上形成有波形状37,但在传热板3的长边周边部36上,以棱线比所述放射线方向更趋向长边方向的方式形成有波形状37。通过在靠中央区域35中使流路成为放射状,使得第一流体以放射状扩展并向热交换流路17流入。另一方面,由于在长边周边部36中,第一流体的流速变慢,所以以棱线比所述放射线方向更趋向长边方向的方式形成波形状37,流路朝向长边方向,由此,能够加速第一流体向长边方向的流速。由此,作为整体能够使第一流体的向长边方向的流速接近均匀。其结果,能够消除第一流体难以流动的长边周边部36中的停滞,并且能够减少压力损失。
[0091] 同样地,在传热板3的第一流入口9的热交换流路17侧,沿板的层叠方向位移的波形状40形成为棱线成为以第一流入口9的中心为中心的放射状。此外,如图10所示,在传热板2的第一流入口9的热交换流路17侧,沿板的层叠方向位移的波形状41也形成为棱线成为以第一流入口9的中心为中心的放射状。由此,当层叠传热板2和传热板3时,在传热板2和传热板3之间,形成从第一流入口9的中心以放射状延伸的流路。
[0092] 因此,从第一流入口9流入的第一流体的大部分沿着放射状的流路以放射状扩展并从主流入流路25向热交换流路17流入。
[0093] 此外,与第二流出口12侧同样地,在传热板2、3的短边方向上的靠中央区域38中,在棱线以第一流入口9的中心为中心的放射线方向上形成有波形状40、41,但在传热板2、3的长边周边部39上,以棱线比所述放射线方向更趋向长边方向的方式形成有波形状
40、41。
[0094] 实施方式6
[0095] 在实施方式5中,对于传热板3的第一流入口9及第二流出口12侧进行了说明。在实施方式6中,对于传热板3的第一流出口10及第二流入口11侧进行说明。
[0096] 此外,对于传热板3的第一流出口10及第二流入口11侧,采用与实施方式5中说明的传热板3的第一流入口9及第二流出口12侧相同的结构。
[0097] 图14是表示实施方式6的传热板3的图。
[0098] 如图14所示,在传热板3的第二流入口11的热交换流路17侧,沿板的层叠方向位移的波形状44形成为棱线成为以第二流入口11的中心为中心的放射状。由此,当层叠传热板2和传热板3时,在传热板2和传热板3之间,在传热板2上形成沿着第二流入口11的旁通流路26,在传热板3侧形成从第二流入口11的中心以放射状延伸的流路。
[0099] 因此,不仅从形成在传热板2侧的旁通流路26的长边周边部侧(入口侧)向旁通流路26流入,还沿着形成在传热板3侧的放射状的流路向旁通流路26流入。而且,向旁通流路26流入了的第一流体沿着旁通流路26向第一流出口10侧流动。
[0100] 尤其,在传热板3的短边方向上的靠中央区域42中,在棱线以第二流入口11的中心为中心的放射线方向上形成有波形状44,但在传热板3的长边周边部43上,以棱线比所述放射线方向更趋向长边方向的方式形成有波形状44。通过在靠中央区域42中使流路成为放射状,使在热交换流路17中流动的第一流体从放射线方向集中。另一方面,由于在长边周边部43中,第一流体的流速慢,所以以棱线比所述放射线方向更趋向长边方向的方式形成波形状44,使流路朝向长边方向,由此能够加速第一流体的向长边方向的流速。由此,作为整体能够使第一流体的向长边方向的流速接近均匀。其结果,能够消除第一流体难以流动的长边周边部43中的停滞,并且能够减少压力损失。
[0101] 同样地,在传热板3的第一流出口10的热交换流路17侧,沿板的层叠方向位移的波形状47形成为棱线成为以第一流出口10的中心为中心的放射状。此外,如图11所示,在传热板2的第一流出口10的热交换流路17侧,沿板的层叠方向位移的波形状48也形成为棱线成为以第一流出口10的中心为中心的放射状。由此,当层叠传热板2和传热板3时,在传热板2和传热板3之间,形成从第一流出口10的中心以放射状延伸的流路。
[0102] 因此,在热交换流路17中流动的第一流体的大部分沿着放射状的流路在放射线方向上集中并从主流出流路29向第一流出口10流入。
[0103] 此外,与第二流入口11侧同样地,在传热板2、3的短边方向上的靠中央区域45中,在棱线以第一流出口10的中心为中心的放射线方向上形成有波形状47、48,但在传热板2、3的长边周边部46中,以棱线比所述放射线方向更趋向长边方向的方式形成有波形状47、48。
[0104] 实施方式7
[0105] 在实施方式7中,对于使用了板式换热器50的热泵装置100的回路结构的一例进行说明。
[0106] 在热泵装置100中,作为制冷剂使用例如CO2、R410、HC等。还有如CO2这样的高压侧成为超临界区域的制冷剂,但在这里,以使用R410A作为制冷剂的情况为例进行说明。
[0107] 图15是表示实施方式7的热泵装置100的回路结构图。
[0108] 图16是关于图15所示的热泵装置100的制冷剂的状态的莫里尔线图。在图16中,横轴表示比焓,纵轴表示制冷剂压力。
[0109] 热泵装置100具有通过配管依次连接压缩机51、换热器52、膨胀机构53、储罐54、内部换热器55、膨胀机构56和换热器57而形成的供制冷剂循环的主制冷剂回路58。此外,在主制冷剂回路58中,在压缩机51的排出侧设置有四通阀59,能够切换制冷剂的循环方向。另外,在换热器57的附近设置有风扇60。另外,换热器52是上述实施方式中说明的板式换热器50。
[0110] 而且,热泵装置100具有从储罐54和内部换热器55之间通过配管连接到压缩机51的喷射管的喷射回路62。在喷射回路62中依次连接有膨胀机构61、内部换热器55。
[0111] 在换热器52中连接有供水循环的水回路63。此外,在水回路63中连接有供热水器、散热器、地暖等散热器等的利用水的装置。
[0112] 首先,对于热泵装置100的制热运转时的动作进行说明。在制热运转时,四通阀59沿实线方向设定。此外,该制热运转不仅包括空调所使用的制热,还包括向水提供热量来作成热水的供热水。
[0113] 在压缩机51中成高温高压的气相制冷剂(图16的点1)从压缩机51被排出,在作为冷凝器并成为散热器的换热器52中进行热交换并液化(图16的点2)。此时,通过从制冷剂散热的热量,加热在水回路63中循环的水,用于制热或供热水。
[0114] 在换热器52中被液化的液相制冷剂在膨胀机构53中减压,并成为气液二相状态(图16的点3)。在膨胀机构53中成气液二相状态的制冷剂在储罐54中与向压缩机51吸入的制冷剂进行热交换,而被冷却并液化(图16的点4)。在储罐54中被液化的液相制冷剂分支并向主制冷剂回路58和喷射回路62流动。
[0115] 在主制冷剂回路58中流动的液相制冷剂在内部换热器55中与在膨胀机构61中减压并成为了气液二相状态的在喷射回路62中流动的制冷剂进行热交换,进一步被冷却(图16的点5)。在内部换热器55中被冷却了的液相制冷剂在膨胀机构56中被减压并成为气液二相状态(图16的点6)。在膨胀机构56中成为了气液二相状态的制冷剂在成为蒸发器的换热器57中与外气进行热交换,被加热(图16的点7)。而且,在换热器57中被加热了的制冷剂在储罐54中进一步被加热(图16的点8),并被吸入压缩机51。
[0116] 另一方面,在喷射回路62中流动的制冷剂如上所述地在膨胀机构61中被减压(图16的点9),并在内部换热器55中进行热交换(图16的点10)。在内部换热器55中进行了热交换的气液二相状态的制冷剂(喷射制冷剂)保持气液二相状态地从压缩机51的喷射管向压缩机51内流入。
[0117] 在压缩机51中,从主制冷剂回路58被吸入了的制冷剂(图16的点8)被压缩并加热到中间压(图16的点11)。喷射制冷剂(图16的点10)与被压缩并加热到中间压的制冷剂(图16的点11)合流,温度降低(图16的点12)。而且,温度降低了的制冷剂(图16的点12)进一步被压缩、加热而成为高温高压,并被排出(图16的点1)。
[0118] 此外,在不进行喷射运转的情况下,使膨胀机构61的开度成为全闭。也就是说,在进行喷射运转的情况下,膨胀机构61的开度变得比规定的开度大,但在不进行喷射运转时,使膨胀机构61的开度比规定的开度小。由此,制冷剂不向压缩机51的喷射管流入。
[0119] 这里,膨胀机构61的开度通过微机等控制部利用电子控制进行控制。
[0120] 以下,对于热泵装置100的制冷运转时的动作进行说明。在制冷运转时,四通阀59沿虚线方向设定。此外,该制冷运转不仅包含空调所使用的制冷,还包含从水夺取热量来作成冷水、冷冻等。
[0121] 在压缩机51中成为高温高压的气相制冷剂(图16的点1)从压缩机51被排出,在作为冷凝器并成为散热器的换热器57中进行热交换而液化(图16的点2)。在换热器57中被液化了的液相制冷剂在膨胀机构56中被减压,成为气液二相状态(图16的点3)。在膨胀机构56中成为了气液二相状态的制冷剂在内部换热器55中进行热交换,被冷却并液化(图16的点4)。在内部换热器55中,在膨胀机构56中成为了气液二相状态的制冷剂、与使得在内部换热器55中被液化了的液相制冷剂在膨胀机构61中被减压而成为了气液二相状态的制冷剂(图16的点9)进行热交换。在内部换热器55中进行了热交换的液相制冷剂(图
16的点4)分支并向主制冷剂回路58和喷射回路62流动。
[0122] 在主制冷剂回路58中流动的液相制冷剂与在储罐54中被吸入压缩机51的制冷剂进行热交换,进一步被冷却(图16的点5)。在储罐54中被冷却了的液相制冷剂在膨胀机构53中被减压成为气液二相状态(图16的点6)。在膨胀机构53中成为了气液二相状态的制冷剂在成为蒸发器的换热器52中进行热交换,并被加热(图16的点7)。此时,通过制冷剂吸热,在水回路63中循环的水被冷却,被用于制冷或冷冻。
[0123] 而且,在换热器52中被加热了的制冷剂在储罐54中进一步被加热(图16的点8),被吸入压缩机51。
[0124] 另一方面,在喷射回路62中流动的制冷剂如上所述地在膨胀机构61中减压(图16的点9),在内部换热器55中被热交换(图16的点10)。在内部换热器55中进行了热交换的气液二相状态的制冷剂(喷射制冷剂)保持气液二相状态地从压缩机51的喷射管流入。
[0125] 对于压缩机51内的压缩动作,与制热运转时相同。
[0126] 此外,在不进行喷射运转时,与制热运转时同样地,使膨胀机构61的开度成为全闭,制冷剂不向压缩机51的喷射管流入。
[0127] 附图标记的说明
[0128] 1、4加强用侧板,2、3传热板,5第一流入管,6第一流出管,7第二流入管,8第二流出管,9第一流入口,10第一流出口,11第二流入口,12第二流出口,13第一流路,14第二流路,15、16波形状,17热交换流路,18、19、20、21阴影线部分,22、26旁通流路,23、27、37、40、41、44、47、48波形状,24、28封闭部,25主流入流路,29主流出流路,30、31、32、33线,34边缘,35、38、42、45靠中央区域,36、39、43、46长边周边部,50板式换热器,51压缩机,52、57换热器,53、56、61膨胀机构,54储罐,55内部换热器,58主制冷剂回路,59四通阀,60风扇,62喷射回路,63水回路,100热泵装置。