專利名稱：板式換熱器及熱泵裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及層疊多個傳熱板而形成的板式換熱器。
背景技術(shù)：
在以往的板式換熱器中，形成在傳熱板間的流路的一部分在流體的流出流入口附近被封閉(參照專利文獻(xiàn)I)。另外，存在一種板式換熱器，其為了避免流體在板式換熱器內(nèi)停滯，并避免流體在板式換熱器內(nèi)凍結(jié)，變更流體的流出流入口的位置，設(shè)有封閉部(參照專利文獻(xiàn)2)。另外，存在如下的一種板式換熱器，其以流出流入口附近作為一端的以一定間隔大致平行地配置有波紋部；或者在以板的短邊方向上的中心線作為中心的以放射狀配置有波紋部(參照專利文獻(xiàn)3)。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:日本特表昭61-500626號公報專利文獻(xiàn)2:日本特開平11-037677號公報專利文獻(xiàn)3:日本特開昭58-96987號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題以往，在板式換熱器內(nèi)流動的流體難以在流出流入口和短邊方向相反側(cè)的區(qū)域中流動，在該區(qū)域中容易發(fā)生停滯。例如，板式換熱器作為使水和制冷劑進(jìn)行熱交換的蒸發(fā)器使用的情況下，在水側(cè)的流路中發(fā)生上述停滯時，該區(qū)域中的水溫度與周圍相比急劇降低。其結(jié)果，在該區(qū)域中，水凍結(jié)，換熱器損壞。作為其對策，在專利文獻(xiàn)2中，變更流出流入口的位置，并在流出流入口的附近的水停滯的區(qū)域設(shè)置封閉部，防止停滯。但是，封閉部使水不流動，傳熱面積減少，并產(chǎn)生熱交換性能的降低。另外，在專利文獻(xiàn)3中，以流出流入口附近作為一端的以一定間隔大致平行地配置波紋部，或者以板的短邊方向上的中心線作為中心的以放射狀配置波紋部。但是，在以一定間隔大致平行地配置波紋部的情況下，波紋部的間隔是一定的，所以水在流動到水流出流入口和短邊方向相反側(cè)的外緣側(cè)之前失速，并向下游側(cè)流動，從而流體不能向該區(qū)域流動。另外，在以放射狀配置波紋部的情況下，由于沒有使強(qiáng)制性的水向水流出流入口和短邊方向相反側(cè)的外緣側(cè)流動的流路，所以流體不能向該區(qū)域流動。本發(fā)明的目的是不減少傳熱面積地防止板式換熱器內(nèi)的流體的停滯的發(fā)生。本發(fā)明的板式換熱器將在四角設(shè)置有成為第一流體或第二流體的流出流入口的通路孔的多個矩形的板層疊，由相鄰的兩張板沿層疊方向交替地形成供所述第一流體流動的第一流路和供所述第二流體流動的第二流路，其特征在于，所述第一流路是使從流入口流入了的所述第一流體從流出口流出的流路，上述流入口作為設(shè)置在各所述板的長邊方向的一側(cè)的通路孔，上述流出口作為設(shè)置在所述長邊方向的另一側(cè)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間形成熱交換流路的流路，所述熱交換流路使得所述第一流體與在相鄰的第二流路中流動的所述第二流體進(jìn)行熱交換，在所述第一流路中形成有如下的流路截面積越趨向長邊周邊部側(cè)越窄的上游側(cè)旁通流路:其從作為所述流入口的周邊的區(qū)域的流入口周邊部，沿著作為設(shè)置在所述長邊方向的所述一側(cè)的通路孔的、并作為與所述流入口不同的另一個通路孔的上游側(cè)相鄰孔，形成到長邊周邊部并與所述熱交換流路連接，所述長邊周邊部作為所述上游側(cè)相鄰孔側(cè)的板的長邊的周邊的區(qū)域，所述上游側(cè)旁通流路使從所述流入口流入了的所述第一流體的一部分從所述長邊周邊部向所述熱交換流路流入。發(fā)明的效果在本發(fā)明的板式換熱器中，第一流體從旁通流路向與短邊方向上的流入口相反一側(cè)的熱交換流路流入。由此，能夠防止第一流體的停滯發(fā)生。


圖1是板式換熱器50的側(cè)視圖。圖2是加強(qiáng)用側(cè)板I的主視圖。圖3是傳熱板2的主視圖。圖4是傳熱板3的主視圖。圖5是加強(qiáng)用側(cè)板4的主視圖。圖6是表示層疊傳熱板2和傳熱板3的狀態(tài)的圖。圖7是板式換熱器50的分解立體圖。圖8是傳熱板2的形狀的說明圖。圖9是傳熱板3的形狀的說明圖。圖10是表示實(shí)施方式I的傳熱板2的圖。圖11是表示實(shí)施方式2的傳熱板2的圖。圖12是表示實(shí)施方式4的傳熱板2的圖。圖13是表示實(shí)施方式5的傳熱板3的圖。圖14是表示實(shí)施方式6的傳熱板3的圖。圖15是實(shí)施方式7的熱泵裝置100的回路結(jié)構(gòu)圖。圖16是關(guān)于圖15所示的熱泵裝置100的制冷劑的狀態(tài)的莫里爾線圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施方式I對實(shí)施方式I的板式換熱器50的基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖1是板式換熱器50的側(cè)視圖。圖2是加強(qiáng)用側(cè)板I的主視圖(從層疊方向觀察的圖)。圖3是傳熱板2的主視圖。圖4是傳熱板3的主視圖。圖5是加強(qiáng)用側(cè)板4的主視圖。圖6是表示層疊傳熱板2和傳熱板3的狀態(tài)的圖。圖7是板式換熱器50的分解立體圖。圖8是傳熱板2的形狀的說明圖。圖9是傳熱板3的形狀的說明圖。如圖1所示，在板式換熱器50中，交替地層疊傳熱板2和傳熱板3。另外，板式換熱器50在最前面上層疊加強(qiáng)用側(cè)板1，在最背面上層疊加強(qiáng)用側(cè)板4。如圖2所示，加強(qiáng)用側(cè)板I形成為大致矩形的板狀。加強(qiáng)用側(cè)板I在大致矩形的四角設(shè)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。如圖3、4所示，各傳熱板2、3與加強(qiáng)用側(cè)板I同樣地形成為大致矩形的板狀，在四角設(shè)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，各傳熱板2、3是沿板的層疊方向位移的波形狀15、16，從層疊方向觀察的情況下，形成大致V字形的波形狀15、16。尤其，形成在傳熱板2上的波形狀15、和形成在傳熱板3上的波形狀16的大致V字形的朝向成為反向。如圖5所示，加強(qiáng)用側(cè)板4與加強(qiáng)用側(cè)板I等同樣地形成為大致矩形的板狀。加強(qiáng)用側(cè)板4未設(shè)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，在圖5中，在加強(qiáng)用側(cè)板4上，用虛線表示第一流入管5、第一流出管6、第二流入管7、第二流出管8的位置，但在加強(qiáng)用側(cè)板4上并未設(shè)置它們。如圖6所示，在層疊了傳熱板2和傳熱板3的情況下，朝向不同的大致V字狀的波形狀15、16重合，由此，在傳熱板2和傳熱板3之間形成有引起復(fù)雜的流動的流路。如圖7所示，各傳熱板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彼此分別重疊的方式層疊。另外，加強(qiáng)用側(cè)板I和傳熱板2以第一流入管5和第一流入口 9重疊、第一流出管6和第一流出口 10重疊、第二流入管7和第二流入口 11重疊、第二流出管8和第二流出口 12重疊的方式層疊。而且，各傳熱板2、3及加強(qiáng)用側(cè)板1、4的外周的邊緣以重疊的方式層疊，并通過釬焊等接合。此時，各傳熱板2、3不僅外周的邊緣被接合，從層疊方向觀察時，上側(cè)的板的波形狀的底和下側(cè)的板的波形狀的頂重疊的部分也被接合。由此，從第一流入管5流入的第一流體(例如，水)從第一流出管6流出的第一流路13形成在傳熱板3的背面和傳熱板2的前面之間。同樣地，從第二流入管7流入的第二流體(例如，制冷劑)從第二流出管8流出的第二流路14形成在傳熱板2的背面和傳熱板3的前面之間。從外部向第一流入管5流入的第一流體在由各傳熱板2、3的第一流入口 9重合而形成的通路孔中流動，并向各第一流路13流入。向第一流路13流入的第一流體朝向短邊方向逐漸擴(kuò)展的同時朝向長邊方向流動，并從第一流出口 10流出。從第一流出口 10流出的第一流體在由第一流出口 10重合而形成的通路孔中流動，并從第一流出管6向外部流出。同樣地，從外部向第二流入管7流入的第二流體在由各傳熱板2、3的第二流入口11重合而形成的通路孔中流動，并向各第二流路14流入。向第二流路14流入的第二流體朝向短邊方向逐漸擴(kuò)展的同時朝向長邊方向流動，并從第二流出口 12流出。從第二流出口12流出的第二流體在由第二流出口 12重合而形成的通路孔中流動，并從第二流出管8向外部流出。在第一流路13中流動的第一流體和在第二流路14中流動的第二流體在形成有波形狀15、16的部分中流動時，經(jīng)由傳熱板2、3進(jìn)行熱交換。此外，在第一流路13和第二流路14中，將形成有波形狀15、16的部分稱為熱交換流路17 (參照圖3、4、6)。如圖8所示，傳熱板2的第一流入口 9及第一流出口 10的周圍的陰影線部分18具有與波形狀15的底相同程度的高度。另一方面，傳熱板2的第二流入口 11及第二流出口 12的周圍的陰影線部分19具有與波形狀15的頂相同程度的高度。同樣地，如圖9所示，傳熱板3的第一流入口 9及第一流出口 10的周圍的陰影線部分20具有與波形狀16的頂相同程度的高度。另一方面，傳熱板3的第二流入口 11及第二流出口 12的周圍的陰影線部分21具有與波形狀16的底相同程度的高度。而且，在交替地層疊傳熱板2和傳熱板3的情況下，在傳熱板3的背面?zhèn)群蛡鳠岚?的前面?zhèn)?，傳熱?的陰影線部分21和傳熱板2的陰影線部分19緊密接觸。另一方面，在傳熱板3的陰影線部分20和傳熱板2的陰影線部分18之間能夠留出空間。因此，在第一流入口 9中流動的第一流體向形成在傳熱板3的背面?zhèn)群蛡鳠岚?的前面?zhèn)戎g的第一流路13流入，但在第二流入口 11中流動的第二流體不向第一流路13流入。另外，在第一流路13中流動的第一流體都不向第二流入口 11、第二流出口 12流出。同樣地，在傳熱板2的背面?zhèn)群蛡鳠岚?的前面?zhèn)?，傳熱?的陰影線部分18和傳熱板3的陰影線部分20緊密接觸。另一方面，在傳熱板2的陰影線部分19和傳熱板3的陰影線部分21之間能夠留出空間。因此，在第二流入口 11中流動的第二流體向形成在傳熱板2的背面?zhèn)群蛡鳠岚?的前面?zhèn)戎g的第二流路14流入，但在第一流入口 9中流動的第一流體不向第二流路14流入。另外，在第二流路14中流動的第二流體都不向第一流入口 9、第一流出口 10流出。在第一流路13中，陰影線部分19和陰影線部分21緊密接觸，這部分的流路成為被封閉的狀態(tài)。由此，在第一流路13的熱交換流路17中的第二流入口 11附近及第二流出口 12附近(圖7的虛線部分25a)，第一流體難以流動，稱為容易停滯的部分。同樣地，在第二流路14中，陰影線部分18和陰影線部分20緊密接觸，這部分的流路成為被封閉的狀態(tài)。由此，在第二流路14的熱交換流路17中的第一流入口 9附近及第一流出口 10附近(圖7的虛線部分25b)，第二流體難以流動，成為容易停滯的部分。以下，對于實(shí)施方式I的板式換熱器50的特征進(jìn)行說明。圖10是表示實(shí)施方式I的傳熱板2的圖。實(shí)施方式I的板式換熱器50的特征是，在第一流路13中設(shè)置有沿著第二流出口12 (上游側(cè)相鄰孔)設(shè)置的旁通流路22 (上游側(cè)旁通流路)。如圖10所示，在傳熱板2上形成有從第一流入口 9的周邊的區(qū)域即流入口周邊部到第二流出口 12側(cè)的傳熱板2的長邊的周邊的區(qū)域即長邊周邊區(qū)域、沿著板的層疊方向位移的波形狀23。波形狀23以連接波紋部的頂而成的棱線沿著第二流出口 12的方式形成。在層疊了傳熱板2、3的情況下，在封閉部24和波形狀23之間形成有旁通流路22，所述封閉部24與傳熱板3之間對第二流出口 12的周圍進(jìn)行封閉。此外，封閉部24是與圖8所示的陰影線部分19相當(dāng)?shù)牟糠?。如圖10中的虛線箭頭所示，旁通流路22使從第一流入口 9流入的第一流體的一部分從第二流出口 12側(cè)的長邊周邊區(qū)域向熱交換流路17流入。也就是說，通過形成旁通流路22，從第一流入口 9向第一流路13流入的第一流體與通常的板式換熱器同樣地，不僅從主流入流路25向熱交換流路17流入，還從旁通流路22向熱交換流路17流入。如上所述，第一流體僅從主流入流路25向熱交換流路17流入，由此第一流體難以向熱交換流路17中的第二流出口 12附近流動，會停滯。但是，通過設(shè)置旁通流路22，第一流體能夠向熱交換流路17中的第二流出口 12附近流動，能夠防止停滯發(fā)生。
此外，旁通流路22從第一流入口 9側(cè)(入口側(cè))趨向長邊周邊區(qū)域側(cè)(出口側(cè))，其流路截面積逐漸變窄。由此，能夠朝向旁通流路22的出口側(cè)提高第一流體的流速，在旁通流路22的中途，第一流體不會失速，第一流體能夠向容易發(fā)生停滯的第二流出口 12附近流動。另外，由于波形狀23沿著第二流出口 12形成為大致曲線狀，所以旁通流路22也沿著第二流出口 12形成為大致曲線狀。由此，能夠?qū)⒃谂酝髀?2中流動的第一流體的壓力損失抑制得低。此外，大致曲線形狀是指包含單純曲線、曲線和短的直線的組合、以及連續(xù)地連接短的直線而成的形狀等在內(nèi)的形狀。例如，在第一流體是水，第二流體是制冷劑，板式換熱器50作為蒸發(fā)器發(fā)揮功能的情況下，當(dāng)水滯留在第一流路13內(nèi)時，滯留的水被制冷劑急劇地冷卻。其結(jié)果，水凍結(jié)，因體積膨脹會使板式換熱器50損壞。但是，在實(shí)施方式I的板式換熱器50中，由于水不滯留在第一流路13內(nèi)，所以能夠防止板式換熱器50損壞。另外，以往，第一流體停滯的部分不能有效地進(jìn)行熱交換。但是，在實(shí)施方式I的板式換熱器50中，能夠消除以往第一流體停滯的部分的停滯，有效的熱交換面積增加。因此，熱交換效率變好。由此，板式換熱器50不僅能夠作為蒸發(fā)器使用，還能作為冷凝器使用。另外，在將板式換熱器50用于空氣調(diào)節(jié)機(jī)的情況下，板式換熱器50的熱交換性能提高，由此，能夠減少相對于空氣調(diào)節(jié)機(jī)的需要能力來說的板式換熱器50的需要板張數(shù)。另外，如上所述，能夠防止板式換熱器50內(nèi)的凍結(jié)，并防止損壞。因此，能夠提供抑制成本的同時可靠性高的板式換熱器50。實(shí)施方式2在實(shí)施方式I中，對于在第一流路13的第一流入口 9側(cè)設(shè)有旁通流路22進(jìn)行了說明。在實(shí)施方式2中，對于在第一流路13的第二流入口 11側(cè)(下游側(cè)相鄰孔)設(shè)置旁通流路26 (下游側(cè)旁通流路)進(jìn)行說明。圖11是表示實(shí)施方式2的傳熱板2的圖。如圖11所示，在傳熱板2上形成有從第二流入口 11側(cè)的長邊周邊區(qū)域到第一流出口 10的周邊的區(qū)域即流出口周邊部沿著板的層疊方向位移的波形狀27。波形狀27以棱線沿著第二流入口 11的方式形成。在層疊了傳熱板2、3的情況下，在封閉部28和波形狀27之間形成旁通流路26，在所述封閉部28與傳熱板3之間對第二流入口 11的周圍進(jìn)行封閉。此外，封閉部28是與圖8所示的陰影線部分19相當(dāng)?shù)牟糠?。如圖11中的虛線箭頭所示，旁通流路26使在熱交換流路17中流動的第一流體的一部分從長邊周邊區(qū)域向第一流出口 10流入。也就是說，通過形成旁通流路26，在熱交換流路17中流動的第一流體與通常的板式換熱器同樣地，不僅從主流出流路29向第一流出口 10流入，還從旁通流路26向第一流出口 10流入。如上所述，第一流體僅從主流出流路29向第一流出口 10流入，由此，第一流體難以向熱交換流路17中的第二流入口 11附近流動，會停滯。但是，通過設(shè)置旁通流路26，第一流體能夠向熱交換流路17中的第二流入口 11附近流動，能夠防止停滯發(fā)生。此外，旁通流路26從長邊周邊區(qū)域側(cè)(入口側(cè))趨向第一流出口 10側(cè)(出口側(cè))，其流路截面積逐漸變窄。由此，能夠朝向流路26的出口側(cè)地提高第一流體的流速，第一流體不會在旁通流路26的中途失速，第一流體能夠向第一流出口 10附近流動。另外，由于波形狀27沿著第二流入口 11形成為大致曲線狀，所以旁通流路26也沿著第二流入口 11形成為大致曲線狀。由此，能夠?qū)⒃谂酝髀?6中流動的第一流體的壓力損失抑制得較低。此外，大致曲線形狀是指與實(shí)施方式I同樣地包含單純曲線、曲線和短的直線的組合、連續(xù)地連接短的直線而成的形狀等在內(nèi)的形狀。由此，與實(shí)施方式I同樣地，能夠防止板式換熱器50的損壞，并且能夠使有效的熱交換面積增加。尤其，組合實(shí)施方式I的結(jié)構(gòu)和實(shí)施方式2的結(jié)構(gòu)是有效的。實(shí)施方式3在實(shí)施方式1、2中，對于設(shè)置旁通流路22、26進(jìn)行了說明。在實(shí)施方式3中，對于旁通流路22、26形成到長邊側(cè)的哪一個邊進(jìn)行說明。如圖10所示，以使連結(jié)長邊周邊部側(cè)的波形狀23的棱線的端部和第二流出口 12的中心而成的線30、以及與傳熱板2的短邊平行的線31所成的角Θ為90度以上180度以下的方式，形成波形狀23。通過像這樣形成波形狀23，旁通流路22形成到第二流出口 12側(cè)的長邊周邊部。其結(jié)果，第一流體能夠可靠地向熱交換流路17中的第二流出口 12附近流動，能夠消除停滯。同樣地，如圖11所示，以連結(jié)長邊周邊部側(cè)的波形狀27的棱線的端部和第二流入口 11的中心而成的線32、以及與傳熱板2的短邊平行的線33所成的角Θ為90度以上180度以下的方式，形成波形狀27。通過像這樣形成波形狀27，旁通流路26形成到第二流入口11側(cè)的長邊周邊部。其結(jié)果，第一流體能夠可靠地從熱交換流路17中的第二流入口 11附近向第一流出口 10附近流動，能夠消除停滯。實(shí)施方式4在實(shí)施方式1、2中，對于設(shè)置旁通流路22、26進(jìn)行了說明。在實(shí)施方式4中，對于旁通流路22、26的封閉部24、28側(cè)的壁面形狀進(jìn)行說明。圖12是表示實(shí)施方式4的傳熱板2的圖。如實(shí)施方式I說明的那樣，旁通流路22形成在封閉部24和波形狀23之間，波形狀23形成為沿著第二流出口 12的大致曲線狀。這里，封閉部24的邊緣34以成為沿著第二流出口 12的圓弧狀的方式形成為大致曲線狀。于是，旁通流路22的第二流出口 12側(cè)的壁面也成為大致曲線狀。其結(jié)果，從第一流入口 9側(cè)向旁通流路22流入的第一流體在旁通流路22內(nèi)平順地流動，在旁通流路22的第二流出口 12側(cè)的壁面上也不會產(chǎn)生渦流。由此，能夠減少旁通流路22中的壓力損失。對于旁通流路26也同樣地，當(dāng)封閉部28的邊緣以成為沿著第二流入口 11的圓弧狀的方式形成為大致曲線狀時，旁通流路26的第二流入口 11側(cè)的壁面也成為大致曲線狀。其結(jié)果，從熱交換流路17側(cè)向旁通流路26流入的第一流體在旁通流路26內(nèi)平順地流動，在旁通流路26的第二流入口 11側(cè)的壁面上也不會產(chǎn)生渦流。由此，能夠減少旁通流路26中的壓力損失。實(shí)施方式5
在實(shí)施方式1-4中，僅對傳熱板2進(jìn)行了說明。在實(shí)施方式5中，對于傳熱板3進(jìn)行說明。圖13是表示實(shí)施方式5的傳熱板3的圖。如圖13所示，在傳熱板3的第二流出口 12的熱交換流路17側(cè)，沿板的層疊方向位移的波形狀37形成為棱線成為以第二流出口 12的中心為中心的放射狀。由此，當(dāng)層疊傳熱板2和傳熱板3時，在傳熱板2和傳熱板3之間，在傳熱板2側(cè)形成沿著第二流出口 12的旁通流路22，在傳熱板3側(cè)形成從第二流出口 12的中心以放射狀延伸的流路。因此，向旁通流路22流入了的第一流體沿著形成在傳熱板2側(cè)的旁通流路22向長邊周邊部側(cè)(出口側(cè))流動，同時，一部分沿著形成在傳熱板3側(cè)的放射狀的流路以放射狀擴(kuò)展并向熱交換流路17流入。尤其，在傳熱板3的短邊方向上的靠中央?yún)^(qū)域35中，在棱線以第二流出口 12的中心為中心的放射線方向上形成有波形狀37，但在傳熱板3的長邊周邊部36上，以棱線比所述放射線方向更趨向長邊方向的方式形成有波形狀37。通過在靠中央?yún)^(qū)域35中使流路成為放射狀，使得第一流體以放射狀擴(kuò)展并向熱交換流路17流入。另一方面，由于在長邊周邊部36中，第一流體的流速變慢，所以以棱線比所述放射線方向更趨向長邊方向的方式形成波形狀37，流路朝向長邊方向，由此，能夠加速第一流體向長邊方向的流速。由此，作為整體能夠使第一流體的向長邊方向的流速接近均勻。其結(jié)果，能夠消除第一流體難以流動的長邊周邊部36中的停滯，并且能夠減少壓力損失。同樣地，在傳熱板3的第一流入口 9的熱交換流路17側(cè)，沿板的層疊方向位移的波形狀40形成為棱線成為以第一流入口 9的中心為中心的放射狀。此外，如圖10所示，在傳熱板2的第一流入口 9的熱交換流路17側(cè)，沿板的層疊方向位移的波形狀41也形成為棱線成為以第一流入口 9的中心為中心的放射狀。由此，當(dāng)層疊傳熱板2和傳熱板3時，在傳熱板2和傳熱板3之間，形成從第一流入口 9的中心以放射狀延伸的流路。因此，從第一流入口9流入的第一流體的大部分沿著放射狀的流路以放射狀擴(kuò)展并從主流入流路25向熱交換流路17流入。此外，與第二流出口 12側(cè)同樣地，在傳熱板2、3的短邊方向上的靠中央?yún)^(qū)域38中，在棱線以第一流入口 9的中心為中心的放射線方向上形成有波形狀40、41，但在傳熱板
2、3的長邊周邊部39上，以棱線比所述放射線方向更趨向長邊方向的方式形成有波形狀40、41。實(shí)施方式6在實(shí)施方式5中，對于傳熱板3的第一流入口 9及第二流出口 12側(cè)進(jìn)行了說明。在實(shí)施方式6中，對于傳熱板3的第一流出口 10及第二流入口 11側(cè)進(jìn)行說明。此外，對于傳熱板3的第一流出口 10及第二流入口 IU則，采用與實(shí)施方式5中說明的傳熱板3的第一流入口 9及第二流出口 12側(cè)相同的結(jié)構(gòu)。圖14是表示實(shí)施方式6的傳熱板3的圖。如圖14所示，在傳熱板3的第二流入口 11的熱交換流路17側(cè)，沿板的層疊方向位移的波形狀44形成為棱線成為以第二流入口 11的中心為中心的放射狀。由此，當(dāng)層疊傳熱板2和傳熱板3時，在傳熱板2和傳熱板3之間，在傳熱板2上形成沿著第二流入口 11的旁通流路26，在傳熱板3側(cè)形成從第二流入口 11的中心以放射狀延伸的流路。
因此，不僅從形成在傳熱板2側(cè)的旁通流路26的長邊周邊部側(cè)(入口側(cè))向旁通流路26流入，還沿著形成在傳熱板3側(cè)的放射狀的流路向旁通流路26流入。而且，向旁通流路26流入了的第一流體沿著旁通流路26向第一流出口 10側(cè)流動。尤其，在傳熱板3的短邊方向上的靠中央?yún)^(qū)域42中，在棱線以第二流入口 11的中心為中心的放射線方向上形成有波形狀44，但在傳熱板3的長邊周邊部43上，以棱線比所述放射線方向更趨向長邊方向的方式形成有波形狀44。通過在靠中央?yún)^(qū)域42中使流路成為放射狀，使在熱交換流路17中流動的第一流體從放射線方向集中。另一方面，由于在長邊周邊部43中，第一流體的流速慢，所以以棱線比所述放射線方向更趨向長邊方向的方式形成波形狀44，使流路朝向長邊方向，由此能夠加速第一流體的向長邊方向的流速。由此，作為整體能夠使第一流體的向長邊方向的流速接近均勻。其結(jié)果，能夠消除第一流體難以流動的長邊周邊部43中的停滯，并且能夠減少壓力損失。同樣地，在傳熱板3的第一流出口 10的熱交換流路17側(cè)，沿板的層疊方向位移的波形狀47形成為棱線成為以第一流出口 10的中心為中心的放射狀。此外，如圖11所示，在傳熱板2的第一流出口 10的熱交換流路17側(cè)，沿板的層疊方向位移的波形狀48也形成為棱線成為以第一流出口 10的中心為中心的放射狀。由此，當(dāng)層疊傳熱板2和傳熱板3時，在傳熱板2和傳熱板3之間，形成從第一流出口 10的中心以放射狀延伸的流路。因此，在熱交換流路17中流動的第一流體的大部分沿著放射狀的流路在放射線方向上集中并從主流出流路29向第一流出口 10流入。此外，與第二流入口 11側(cè)同樣地，在傳熱板2、3的短邊方向上的靠中央?yún)^(qū)域45中，在棱線以第一流出口 10的中心為中心的放射線方向上形成有波形狀47、48，但在傳熱板2、3的長邊周邊部46中，以棱線比所述放射線方向更趨向長邊方向的方式形成有波形狀47,48ο實(shí)施方式7在實(shí)施方式7中，對于使用了板式換熱器50的熱泵裝置100的回路結(jié)構(gòu)的一例進(jìn)行說明。在熱泵裝置100中，作為制冷劑使用例如C02、R410、HC等。還有如CO2這樣的高壓側(cè)成為超臨界區(qū)域的制冷劑，但在這里，以使用R410A作為制冷劑的情況為例進(jìn)行說明。圖15是表示實(shí)施方式7的熱泵裝置100的回路結(jié)構(gòu)圖。圖16是關(guān)于圖15所示的熱泵裝置100的制冷劑的狀態(tài)的莫里爾線圖。在圖16中，橫軸表示比洽，縱軸表示制冷劑壓力。熱泵裝置100具有通過配管依次連接壓縮機(jī)51、換熱器52、膨脹機(jī)構(gòu)53、儲罐54、內(nèi)部換熱器55、膨脹機(jī)構(gòu)56和換熱器57而形成的供制冷劑循環(huán)的主制冷劑回路58。此夕卜，在主制冷劑回路58中，在壓縮機(jī)51的排出側(cè)設(shè)置有四通閥59，能夠切換制冷劑的循環(huán)方向。另外，在換熱器57的附近設(shè)置有風(fēng)扇60。另外，換熱器52是上述實(shí)施方式中說明的板式換熱器50。而且，熱泵裝置100具有從儲罐54和內(nèi)部換熱器55之間通過配管連接到壓縮機(jī)51的噴射管的噴射回路62。在噴射回路62中依次連接有膨脹機(jī)構(gòu)61、內(nèi)部換熱器55。在換熱器52中連接有供水循環(huán)的水回路63。此外，在水回路63中連接有供熱水器、散熱器、地暖等散熱器等的利用水的裝置。
首先，對于熱泵裝置100的制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時的動作進(jìn)行說明。在制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時，四通閥59沿實(shí)線方向設(shè)定。此外，該制熱運(yùn)轉(zhuǎn)不僅包括空調(diào)所使用的制熱，還包括向水提供熱量來作成熱水的供熱水。在壓縮機(jī)51中成高溫高壓的氣相制冷劑(圖16的點(diǎn)I)從壓縮機(jī)51被排出，在作為冷凝器并成為散熱器的換熱器52中進(jìn)行熱交換并液化(圖16的點(diǎn)2)。此時，通過從制冷劑散熱的熱量，加熱在水回路63中循環(huán)的水，用于制熱或供熱水。在換熱器52中被液化的液相制冷劑在膨脹機(jī)構(gòu)53中減壓，并成為氣液二相狀態(tài)(圖16的點(diǎn)3)。在膨脹機(jī)構(gòu)53中成氣液二相狀態(tài)的制冷劑在儲罐54中與向壓縮機(jī)51吸入的制冷劑進(jìn)行熱交換，而被冷卻并液化(圖16的點(diǎn)4)。在儲罐54中被液化的液相制冷劑分支并向主制冷劑回路58和噴射回路62流動。在主制冷劑回路58中流動的液相制冷劑在內(nèi)部換熱器55中與在膨脹機(jī)構(gòu)61中減壓并成為了氣液二相狀態(tài)的在噴射回路62中流動的制冷劑進(jìn)行熱交換，進(jìn)一步被冷卻(圖16的點(diǎn)5)。在內(nèi)部換熱器55中被冷卻了的液相制冷劑在膨脹機(jī)構(gòu)56中被減壓并成為氣液二相狀態(tài)(圖16的點(diǎn)6)。在膨脹機(jī)構(gòu)56中成為了氣液二相狀態(tài)的制冷劑在成為蒸發(fā)器的換熱器57中與外氣進(jìn)行熱交換，被加熱(圖16的點(diǎn)7)。而且，在換熱器57中被加熱了的制冷劑在儲罐54中進(jìn)一步被加熱(圖16的點(diǎn)8)，并被吸入壓縮機(jī)51。另一方面，在噴射回路62中流動的制冷劑如上所述地在膨脹機(jī)構(gòu)61中被減壓(圖16的點(diǎn)9)，并在內(nèi)部換熱器55中進(jìn)行熱交換(圖16的點(diǎn)10)。在內(nèi)部換熱器55中進(jìn)行了熱交換的氣液二相狀態(tài)的制冷劑(噴射制冷劑)保持氣液二相狀態(tài)地從壓縮機(jī)51的噴射管向壓縮機(jī)51內(nèi)流入。在壓縮機(jī)51中，從主制冷劑回路58被吸入了的制冷劑(圖16的點(diǎn)8)被壓縮并加熱到中間壓(圖16的點(diǎn)11)。噴射制冷劑(圖16的點(diǎn)10)與被壓縮并加熱到中間壓的制冷齊U(圖16的點(diǎn)11)合流，溫度降低(圖16的點(diǎn)12)。而且，溫度降低了的制冷劑(圖16的點(diǎn)12)進(jìn)一步被壓縮、加熱而成為高溫高壓，并被排出(圖16的點(diǎn)I)。此外，在不進(jìn)行噴射運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，使膨脹機(jī)構(gòu)61的開度成為全閉。也就是說，在進(jìn)行噴射運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，膨脹機(jī)構(gòu)61的開度變得比規(guī)定的開度大，但在不進(jìn)行噴射運(yùn)轉(zhuǎn)時，使膨脹機(jī)構(gòu)61的開度比規(guī)定的開度小。由此，制冷劑不向壓縮機(jī)51的噴射管流入。這里，膨脹機(jī)構(gòu)61的開度通過微機(jī)等控制部利用電子控制進(jìn)行控制。以下，對于熱泵裝置100的制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時的動作進(jìn)行說明。在制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時，四通閥59沿虛線方向設(shè)定。此外，該制冷運(yùn)轉(zhuǎn)不僅包含空調(diào)所使用的制冷，還包含從水奪取熱量來作成冷水、冷凍等。在壓縮機(jī)51中成為高溫高壓的氣相制冷劑(圖16的點(diǎn)I)從壓縮機(jī)51被排出，在作為冷凝器并成為散熱器的換熱器57中進(jìn)行熱交換而液化(圖16的點(diǎn)2)。在換熱器57中被液化了的液相制冷劑在膨脹機(jī)構(gòu)56中被減壓，成為氣液二相狀態(tài)(圖16的點(diǎn)3)。在膨脹機(jī)構(gòu)56中成為了氣液二相狀態(tài)的制冷劑在內(nèi)部換熱器55中進(jìn)行熱交換,被冷卻并液化(圖16的點(diǎn)4)。在內(nèi)部換熱器55中，在膨脹機(jī)構(gòu)56中成為了氣液二相狀態(tài)的制冷劑、與使得在內(nèi)部換熱器55中被液化了的液相制冷劑在膨脹機(jī)構(gòu)61中被減壓而成為了氣液二相狀態(tài)的制冷劑(圖16的點(diǎn)9)進(jìn)行熱交換。在內(nèi)部換熱器55中進(jìn)行了熱交換的液相制冷劑(圖16的點(diǎn)4)分支并向主制冷劑回路58和噴射回路62流動。
在主制冷劑回路58中流動的液相制冷劑與在儲罐54中被吸入壓縮機(jī)51的制冷劑進(jìn)行熱交換，進(jìn)一步被冷卻(圖16的點(diǎn)5)。在儲罐54中被冷卻了的液相制冷劑在膨脹機(jī)構(gòu)53中被減壓成為氣液二相狀態(tài)(圖16的點(diǎn)6)。在膨脹機(jī)構(gòu)53中成為了氣液二相狀態(tài)的制冷劑在成為蒸發(fā)器的換熱器52中進(jìn)行熱交換，并被加熱(圖16的點(diǎn)7)。此時，通過制冷劑吸熱，在水回路63中循環(huán)的水被冷卻，被用于制冷或冷凍。而且，在換熱器52中被加熱了的制冷劑在儲罐54中進(jìn)一步被加熱(圖16的點(diǎn)8)，被吸入壓縮機(jī)51。另一方面，在噴射回路62中流動的制冷劑如上所述地在膨脹機(jī)構(gòu)61中減壓(圖16的點(diǎn)9)，在內(nèi)部換熱器55中被熱交換(圖16的點(diǎn)10)。在內(nèi)部換熱器55中進(jìn)行了熱交換的氣液二相狀態(tài)的制冷劑(噴射制冷劑)保持氣液二相狀態(tài)地從壓縮機(jī)51的噴射管流入。對于壓縮機(jī)51內(nèi)的壓縮動作，與制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時相同。此外，在不進(jìn)行噴射運(yùn)轉(zhuǎn)時，與制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時同樣地，使膨脹機(jī)構(gòu)61的開度成為全閉，制冷劑不向壓縮機(jī)51的噴射管流入。附圖標(biāo)記的說明1、4加強(qiáng)用側(cè)板，2、3傳熱板，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波形狀，17熱交換流路，18、19、20、21陰影線部分，22、26旁通流路，23、27、37、40、41、44、47、48波形狀，24、28封閉部，25主流入流路，29主流出流路，30、31、32、33線，34邊緣，35、38、42、45靠中央?yún)^(qū)域，36、39、43、46長邊周邊部，50板式換熱器，51壓縮機(jī)，52,57換熱器，53、56、61膨脹機(jī)構(gòu)，54儲罐，55內(nèi)部換熱器，58主制冷劑回路，59四通閥，60風(fēng)扇，62噴射回路，63水回路，100熱泵裝置。
權(quán)利要求
1.一種板式換熱器，其將在四角設(shè)置有成為第一流體或第二流體的流出流入口的通路孔的多個矩形的板層疊，由相鄰的兩張板沿層疊方向交替地形成供所述第一流體流動的第一流路和供所述第二流體流動的第二流路，其特征在于， 所述第一流路是使從流入口流入了的所述第一流體從流出口流出的流路，上述流入口作為設(shè)置在各所述板的長邊方向的一側(cè)的通路孔，上述流出口作為設(shè)置在所述長邊方向的另一側(cè)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間形成熱交換流路的流路，所述熱交換流路使得所述第一流體與在相鄰的第二流路中流動的所述第二流體進(jìn)行熱交換， 在所述第一流路中形成有如下的流路截面積越趨向長邊周邊部側(cè)越窄的上游側(cè)旁通流路:其從作為所述流入口的周邊的區(qū)域的流入口周邊部，沿著作為設(shè)置在所述長邊方向的所述一側(cè)的通路孔的、并作為與所述流入口不同的另一個通路孔的上游側(cè)相鄰孔，形成到長邊周邊部并與所述熱交換流路連接，所述長邊周邊部作為所述上游側(cè)相鄰孔側(cè)的板的長邊的周邊的區(qū)域，所述上游側(cè)旁通流路使從所述流入口流入了的所述第一流體的一部分從所述長邊周邊部向所述熱交換流路流入。
2.如權(quán)利要求1所述的板式換熱器，其特征在于，所述上游側(cè)旁通流路形成于所述上游側(cè)相鄰孔的所述熱交換流路側(cè)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的板式換熱器，其特征在于，在所述第一流路中形成有如下的流路截面積越趨向所述流出口側(cè)越窄的下游側(cè)旁通流路:其從作為設(shè)置在所述長邊方向的所述另一側(cè)的通路孔的、并作為與所述流出口不同的另一個通路孔的下游側(cè)相鄰孔側(cè)的長邊周邊部，沿著所述下游側(cè)相鄰孔形成到作為所述流出口的周邊的區(qū)域的流出口周邊部，使在所述熱交換流路的所述下游側(cè)相鄰孔側(cè)流動的所述第一流體向所述流出口流入。
4.如權(quán)利要求1 3中任一項所述的板式換熱器,其特征在于， 所述上游側(cè)相鄰孔是圓形， 在形成所述第一流路的兩張板中的一個板上，為形成所述上游側(cè)旁通流路，沿所述板的層疊方向位移的波形狀形成為，連接波的頂而成的棱線沿著所述上游側(cè)相鄰孔，并且穿過所述棱線的所述長邊周邊部側(cè)的端部和所述上游側(cè)相鄰孔的中心的直線、與板的短邊所成的角成為90度以上180度以下。
5.如權(quán)利要求1 4中任一項所述的板式換熱器，其特征在于，所述上游側(cè)旁通流路在從板的層疊方向觀察的情況下，所述上游側(cè)相鄰孔側(cè)的壁面從所述流入口周邊部到所述上游側(cè)相鄰孔側(cè)的所述長邊周邊部形成為圓弧狀。
6.如權(quán)利要求1 5中任一項所述的板式換熱器,其特征在于， 在形成所述第一流路的兩張板中的一個板上，為形成所述上游側(cè)旁通流路，沿所述板的層疊方向位移的波形狀形成為，連接波的頂而成的棱線沿著所述上游側(cè)相鄰孔， 在形成所述第一流路的兩張板中的另一個板上，在所述上游側(cè)相鄰孔的所述熱交換流路側(cè)，沿所述板的層疊方向位移的波形狀形成為，連接波的頂而成的棱線以所述上游側(cè)相鄰孔為中心成為放射狀，并且所述波形狀形成為，在靠長邊周邊部的部分中，所述棱線的方向比以所述上游側(cè)相鄰孔為中心的放射線方向更趨向長邊方向。
7.如權(quán)利要求1 6中任一項所述的板式換熱器，其特征在于，在形成所述第一流路的兩張板上，在所述流入口的所述熱交換流路中，沿所述板的層疊方向位移的波形狀形成為，連接波的頂而成的棱線以所述流入口為中心成為放射狀，并且所述波形狀形成為，在靠長邊周邊部的部分中，所述棱線的方向比以所述流入口為中心的放射線方向更趨向長邊方向。
8.一種熱泵裝置，其特征在于， 具有通過配管連接壓縮機(jī)、第一換熱器、膨脹機(jī)構(gòu)和第二換熱器而成的制冷劑回路， 與所述制冷劑回路連接的所述第一換熱器是如下的板式換熱器:其將在四角設(shè)置有成為第一流體或第二流體的流出流入口的通路孔的多個矩形的板層疊，由相鄰的兩張板沿層疊方向交替地形成供所述第一流體流動的第一流路和供所述第二流體流動的第二流路， 所述第一流路是使從流入口流入了的所述第一流體從流出口流出的流路，所述流入口作為設(shè)置在各所述板的長邊方向的一側(cè)的通路孔，所述流出口作為設(shè)置在所述長邊方向的另一側(cè)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間形成有熱交換流路的流路，所述熱交換流路使得所述第一流體與在相鄰的第二流路中流動的所述第二流體進(jìn)行熱交換， 在所述第一流路中形成有如下的流路截面積越趨向所述長邊周邊部側(cè)越窄的上游側(cè)旁通流路:其從作為所述流入口的周邊的區(qū)域的流入口周邊部，沿著作為設(shè)置在所述長邊方向的所述一側(cè)的通路孔的、并作為與所述流入口不同的另一個通路孔的上游側(cè)相鄰孔，形成到長邊周邊部而與所述熱交換流路連接，所述長邊周邊部作為所述上游側(cè)相鄰孔側(cè)的板的長邊的周邊的區(qū)域，所述上游側(cè)旁通流路使從所述流入口流入了的所述第一流體的一部分從所述長邊周邊部向所述熱交`換流路流入。
全文摘要
本發(fā)明的目的是不減少傳熱面積地防止板式換熱器內(nèi)的流體的停滯的發(fā)生。本發(fā)明的板式換熱器將在四角設(shè)置有第一流體或第二流體的流出流入口(9、10等)的多個矩形的板層疊，在相鄰的板之間交替地形成供第一流體流動的第一流路和供第二流體流動的第二流路，其中，在第一流路中形成有如下的旁通流路(22)其從作為流入口的周邊的區(qū)域的流入口周邊部沿著第二流體的流出口(12)形成到第二流出口(12)側(cè)的板的長邊周邊部，使從流入口(9)流入了的第一流體的一部分從長邊周邊部向熱交換流路(17)流入。
文檔編號F28D9/02GK103201583SQ201080070070
公開日2013年7月10日 申請日期2010年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月12日
發(fā)明者伊東大輔, 林毅浩, 內(nèi)野進(jìn)一 申請人:三菱電機(jī)株式會社