板式熱交換器以及熱泵裝置制造方法
【專利摘要】以提高板式熱交換器的耐壓強(qiáng)度為目的。板式熱交換器層積有設(shè)置了流體的流入口以及流出口的多個(gè)板。鄰接的2個(gè)板，在從上述層積方向觀看的情況下，形成在層積于下側(cè)的板上的上述波形狀的頂部與形成在層積于上側(cè)的板上的上述波形狀的底部重疊的部分被接合。尤其是，形成在層積于下側(cè)的板上的波形狀的頂部之中的、與流入口和流出口鄰接的頂部形成為平面狀。
【專利說明】板式熱交換器以及熱泵裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及層積多個(gè)傳熱板而形成的板式熱交換器。
【背景技術(shù)】
[0002]在形成板式熱交換器的各傳熱板設(shè)置流入口和流出口，在流入口與流出口之間形成在傳熱板的層積方向位移的波形狀。板式熱交換器的、形成在層積于下側(cè)的傳熱板上的波形狀的頂部與形成在層積于上側(cè)的傳熱板上的波形狀的底部在從層積方向觀看的情況下重疊的重復(fù)部分，通過焊接被接合。
[0003]若形成在各傳熱板上的波形狀的波高的尺寸不均等，則在重復(fù)部分也形成在鄰接的傳熱板間會(huì)空出間隙的部分，形成未接合的未接合部分。一般來講，傳熱板的波形狀通過沖壓加工而形成。波形狀之中的與流出入口鄰接的波(稱為“第一個(gè)波”)，由于距沖壓機(jī)曲軸的距離遠(yuǎn)，所以，容易在波高的尺寸上產(chǎn)生誤差。因而，在第一個(gè)波容易形成未接合部分，接合強(qiáng)度容易變低。
[0004]另外，流出入口附近是未形成波形狀的平面，受壓面積變大。因而，施加在與流出入口鄰接的第一個(gè)波處的接合部分上的應(yīng)力，比施加在形成有波形狀的傳熱面部分上的應(yīng)力更大。因此，與流出入口鄰接的第一個(gè)波處的重復(fù)部分尤其需要提高接合強(qiáng)度。
[0005]在專利文獻(xiàn)I中關(guān)于在流出入口周邊設(shè)置堰的板式熱交換器進(jìn)行了記載。在專利文獻(xiàn)2中關(guān)于在傳熱面部分設(shè)置堰(加強(qiáng)槽)的板式熱交換器進(jìn)行了記載。
[0006]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本特開平6-109394號(hào)公報(bào)
[0009]專利文獻(xiàn)2:日本特開平7-260386號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明所要解決的課題
[0011]如專利文獻(xiàn)I所記載的板式熱交換器那樣，若作為強(qiáng)度對(duì)策在流出入口周邊形成堰，則傳熱板的形狀變得復(fù)雜，難以高精度地形成堰的高度尺寸。另外，該堰與鄰接的傳熱板接合，但由于局部存在未接合部，所以壓力負(fù)荷弱。
[0012]如專利文獻(xiàn)2所記載的板式熱交換器那樣，設(shè)于傳熱面的堰(加強(qiáng)槽)關(guān)于傳熱板的層積方向的變形是脆弱的，因而，無法提高受壓面積大而容易破損的流出入口附近的強(qiáng)度。另外，若在傳熱面設(shè)置堰，則流體的壓力損失變大。
[0013]本發(fā)明的目的在于提高板式熱交換器的耐壓強(qiáng)度。
[0014]用于解決課題的手段
[0015]本發(fā)明的板式熱交換器，其特征在于，該板式熱交換器層積有設(shè)置了流體的流入口以及流出口的多個(gè)板，在鄰接的2個(gè)板之間形成有供從上述流入口流入的上述流體朝向上述流出口流動(dòng)的流路，[0016]在各板上形成有波形狀，該波形狀是在上述流入口與上述流出口之間在板的層積方向位移的波形狀，從上述流入口側(cè)朝向上述流出口側(cè)反復(fù)設(shè)置多個(gè)頂部以及底部，
[0017]鄰接的2個(gè)板的以下部分被接合，S卩，該部分是在從上述層積方向觀看的情況下形成在層積于下側(cè)的板即下側(cè)板上的上述波形狀的頂部與形成在層積于上側(cè)的板即上側(cè)板上的上述波形狀的底部重疊的部分，
[0018]形成在上述下側(cè)板上的波形狀的頂部之中的、與上述流入口和上述流出口中的至少任意一方鄰接的頂部即鄰接頂部為平面狀。
[0019]發(fā)明的效果
[0020]在本發(fā)明的板式熱交換器中，由于第一個(gè)波的頂部(鄰接頂部)為平面狀，所以，依靠焊接獲得的接合強(qiáng)度高。因而，第一個(gè)波的部分的接合強(qiáng)度變高，板式熱交換器的耐壓強(qiáng)度高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是板式熱交換器30的側(cè)視圖。
[0022]圖2是加強(qiáng)用側(cè)板I的主視圖。
[0023]圖3是傳熱板2的主視圖。
[0024]圖4是傳熱板3的主視圖。
[0025]圖5是加強(qiáng)用側(cè)板4的主視圖。
[0026]圖6是表示層積了傳熱板2和傳熱板3的狀態(tài)的圖。
[0027]圖7是板式熱交換器30的分解立體圖。
[0028]圖8是表示實(shí)施方式I所涉及的傳熱板2的圖。
[0029]圖9是表示實(shí)施方式I所涉及的傳熱板3的圖。
[0030]圖10是表示實(shí)施方式I所涉及的層積了傳熱板2和傳熱板3的狀態(tài)的圖。
[0031]圖11是圖8的A-A’剖面圖。
[0032]圖12是圖8的B-B’剖面圖。
[0033]圖13是圖9的C-C剖面圖。
[0034]圖14是圖9的D-D’剖面圖。
[0035]圖15是圖10的E-E，剖面圖。
[0036]圖16是圖10的F-F’剖面圖。
[0037]圖17是實(shí)施方式3所涉及的鄰接頂部18的說明圖。
[0038]圖18是實(shí)施方式3所涉及的重復(fù)部分20的說明圖。
[0039]圖19是實(shí)施方式4所涉及的接合底部19的說明圖。
[0040]圖20是實(shí)施方式4所涉及的鄰接頂部18的說明圖。
[0041]圖21是實(shí)施方式4所涉及的重復(fù)部分20的說明圖。
[0042]圖22是未形成凹凸形狀的情況下的重復(fù)部分20的說明圖。
[0043]圖23是形成了凹凸形狀的情況下的重復(fù)部分20的說明圖。
[0044]圖24是表示實(shí)施方式5所涉及的傳熱板3的圖。
[0045]圖25是圖24的G-G’剖面圖。
[0046]圖26是表示未形成鄰接頂部18、接合底部19的波的波角度的圖。[0047]圖27是表示形成鄰接頂部18、接合底部19的波的波角度的圖。
[0048]圖28是表示將形成鄰接頂部18、接合底部19的波的一部分的波角度設(shè)大的例子的圖。
[0049]圖29是實(shí)施方式7所涉及的熱泵裝置100的回路構(gòu)成圖。
[0050]圖30是有關(guān)圖29所示的熱泵裝置100的制冷劑的狀態(tài)的莫利爾線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0051]實(shí)施方式1.[0052]對(duì)實(shí)施方式I所涉及的板式熱交換器30的基本構(gòu)成進(jìn)行說明。
[0053]圖1是板式熱交換器30的側(cè)視圖。圖2是加強(qiáng)用側(cè)板I的主視圖(從層積方向觀看的圖)。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是表示層積了傳熱板2和傳熱板3的狀態(tài)的圖。圖7是板式熱交換器30的分解立體圖。
[0054]如圖1所示那樣，板式熱交換器30交替地層積傳熱板2和傳熱板3。另外，板式熱交換器30在最前面層積加強(qiáng)用側(cè)板1，在最背面層積加強(qiáng)用側(cè)板4。
[0055]如圖2所示那樣，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)置第一流入管5、第一流出管6、第二流入管7、第二流出管8。
[0056]如圖3、4所示那樣，各傳熱板2、3與加強(qiáng)用側(cè)板I同樣，形成為大致矩形的板狀，在四角設(shè)置第一流入口 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形成有在板的層積方向位移的波形狀15、16。波形狀15、16，在從層積方向觀看的情況下，在傳熱板2、3的短邊方向的兩端側(cè)具有兩端部，形成為在從兩端部在長(zhǎng)邊方向偏移的位置上具有折回點(diǎn)的大致V字形。尤其是，對(duì)于形成在傳熱板2上的波形狀15和形成在傳熱板3上的波形狀16，大致V字形的朝向?yàn)榉聪颉?br> [0057]如圖5所示那樣，加強(qiáng)用側(cè)板4與加強(qiáng)用側(cè)板I等同樣，形成為大致矩形的板狀。加強(qiáng)用側(cè)板4沒有設(shè)置第一流入管5、第一流出管6、第二流入管7、第二流出管8。另外，在圖5中，在加強(qiáng)用側(cè)板4，以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，但并不是在加強(qiáng)用側(cè)板4設(shè)置這些管。
[0058]如圖6所示那樣，在層積了傳熱板2和傳熱板3的情況下，通過使朝向不同的大致V字形的波形狀15、16重疊，在傳熱板2與傳熱板3之間形成產(chǎn)生復(fù)雜流的流路。
[0059]如圖7所示那樣，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進(jìn)行層積。另外，加強(qiáng)用側(cè)板I和傳熱板2層積成，第一流入管5與第一流入口 9重疊，第一流出管6與第一流出口 10重疊，第二流入管7與第二流入口 11重疊，第二流出管8與第二流出口 12重疊。并且,各傳熱板2、3以及加強(qiáng)用側(cè)板1、4的外周的緣部重疊地被層積，通過焊錫而接合。此時(shí)，各傳熱板2、3不僅僅是外周的緣部被接合，而且，在從層積方向觀看的情況下，層積在上側(cè)(前面?zhèn)?的傳熱板的波形狀的底部與層積在下側(cè)(背面?zhèn)?的傳熱板的波形狀的頂部重疊的部分也被接合。
[0060]由此，供從第一流入管5流入了的第一流體(例如，水)從第一流出管6流出的第一流路13，形成在傳熱板2的背面與傳熱板3的前面之間。同樣，供從第二流入管7流入了的第二流體(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3的背面與傳熱板2的前面之間。
[0061]從外部向第一流入管5流入了的第一流體，在通過各傳熱板2、3的第一流入口 9重疊而形成的通路孔流動(dòng)，向各第一流路13流入。向第一流路13流入了的第一流體，在朝短邊方向逐漸擴(kuò)散的同時(shí)，朝長(zhǎng)邊方向流動(dòng)，從第一流出口 10流出。從第一流出口 10流出了的第一流體，在通過第一流出口 10重疊而形成的通路孔流動(dòng)，從第一流出管6向外部流出。
[0062]同樣，從外部向第二流入管7流入了的第二流體，在通過各傳熱板2、3的第二流入口 11重疊而形成的通路孔流動(dòng)，向各第二流路14流入。向第二流路14流入了的第二流體，朝短邊方向逐漸擴(kuò)散的同時(shí)，朝長(zhǎng)邊方向流動(dòng)，從第二流出口 12流出。從第二流出口 12流出了的第二流體，在通過第二流出口 12重疊而形成的通路孔流動(dòng)，從第二流出管8向外部流出。
[0063]在第一流路13流動(dòng)的第一流體和在第二流路14流動(dòng)的第二流體，在形成了波形狀15、16的部分流動(dòng)時(shí)，經(jīng)由傳熱板2、3進(jìn)行熱交換。另外，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?qǐng)D3、4、6)。
[0064]接著，對(duì)實(shí)施方式I所涉及的板式熱交換器30的特征進(jìn)行說明。
[0065]圖8是表示實(shí)施方式I所涉及的傳熱板2的圖。圖9是表示實(shí)施方式I所涉及的傳熱板3的圖。圖10是表示實(shí)施方式I所涉及的層積了傳熱板2和傳熱板3的狀態(tài)的圖。圖11是圖8的A-A’剖面圖。圖12是圖8的B-B’剖面圖。圖13是圖9的C-C’剖面圖。圖14是圖9的D-D’剖面圖。圖15是圖10的E-E’剖面圖。圖16是圖10的F-F’剖面圖。
[0066]如圖9、13所示那樣，形成在傳熱板3上的波形狀16的頂部之中，與第一流出口 10以及第二流入口 11鄰接的波形狀16 (第一個(gè)波)的頂部即鄰接頂部18，形成為平面狀(大致平坦)。另外，如圖8、11所示那樣，形成在傳熱板2上的波形狀15的底部之中，與鄰接頂部18接合的底部即接合底部19，形成為平面狀。
[0067]因而，如圖10、15所示那樣，鄰接頂部18與接合底部19重疊的重復(fù)部分20 (圖10中以斜線表示的區(qū)域)，并不是點(diǎn)而是面。因此，能夠增大鄰接頂部18與接合底部19通過焊接而接合的接合面積，能夠提高接合強(qiáng)度。也就是，能夠提高傳熱板3中的第一流出口10以及第二流入口 11側(cè)的第一個(gè)波與傳熱板2的接合強(qiáng)度。
[0068]另外，一般來講，板的波形狀通過沖壓加工來形成。波形狀15、16之中的靠近流出入口的部分，由于距沖壓機(jī)曲軸的距離遠(yuǎn)，所以，與形成在傳熱板2、3的中心部的波形狀15、16相比，容易在波高的尺寸(圖11、13的尺寸a)上產(chǎn)生誤差。若波高的尺寸a小于設(shè)計(jì)值，則會(huì)在傳熱板2、3之間原本應(yīng)緊密接合的部分產(chǎn)生間隙，變得無法通過焊接來進(jìn)行接
八
口 ο
[0069]但是，通過將鄰接頂部18和接合底部19形成為平面狀，即使在鄰接頂部18與接合底部19之間多少存在一些間隙，也能夠進(jìn)行依靠焊接實(shí)現(xiàn)的接合。
[0070]另一方面，如圖9、14所示那樣，形成在傳熱板3上的波形狀16的頂部之中的、鄰接頂部18以外的頂部即其他頂部21，形成為凸?fàn)?。同樣，如圖8、12所示那樣，形成在傳熱板2上的波形狀15的底部之中的、接合底部19以外的底部即其他底部22，形成為凸?fàn)睢?br> [0071]因而，如圖16所示那樣，其他頂部21與其他底部22重疊的重復(fù)部分23成為點(diǎn)。因此，能夠減小其他頂部21與其他底部22通過焊接接合的面積，熱交換流路17處的有效熱交換面積不會(huì)變小。另外，能夠抑制壓力損失。
[0072]另外，在上述說明中，僅僅說明了傳熱板2、3的第一流出口 10以及第二流入口 11偵U。但是，對(duì)于第一流入口 9以及第二流出口 12側(cè)也可以形成同樣的構(gòu)成。
[0073]也就是，也可以將形成在傳熱板3上的波形狀16的頂部之中的、與第一流入口 9以及第二流出口 12鄰接的波形狀16 (第一個(gè)波)的頂部形成為平面狀。另外，也可以將跟傳熱板3處的與第一流入口 9以及第二流出口 12鄰接的波形狀16 (第一個(gè)波)的頂部接合的、形成在傳熱板2上的波形狀15的底部形成為平面狀。由此，與第一流出口 10以及第二流入口 11側(cè)同樣，能夠提高傳熱板3中的第一流入口 9以及第二流出口 12側(cè)的第一個(gè)波與傳熱板2的接合強(qiáng)度。
[0074]另外，在上述說明中，僅對(duì)傳熱板2的背面?zhèn)纫约皞鳠岚?的前面?zhèn)冗M(jìn)行了說明。但是，對(duì)于傳熱板3的背面?zhèn)纫约皞鳠岚?的前面?zhèn)纫部梢孕纬赏瑯拥臉?gòu)成。
[0075]也就是，也可以將形成在傳熱板2上的波形狀15的頂部之中的、與第一流出口 10以及第二流入口 11鄰接的波形狀15 (第一個(gè)波)、與第一流入口 9以及第二流出口 12鄰接的波形狀15 (第一個(gè)波)的頂部形成為平面狀。另外，也可以將跟傳熱板2處的與第一流出口 10以及第二流入口 11鄰接的波形狀15 (第一個(gè)波)、與第一流入口 9以及第二流出口12鄰接的波形狀15 (第一個(gè)波)的頂部接合的、形成在傳熱板3上的波形狀16的底部形成為平面狀。由此，與傳熱板2的背面?zhèn)纫约皞鳠岚?的前面?zhèn)韧瑯?，即使?duì)于傳熱板3的背面?zhèn)纫约皞鳠岚?的前面?zhèn)?，也能夠提高傳熱?中的第一個(gè)波與傳熱板3的接合強(qiáng)度。
[0076]另外，在上述說明中，只將與流出入口鄰接的第一個(gè)波的頂部形成為平面狀。但是，也可以將與流出入口鄰接的2個(gè)以上的波的頂部形成為平面狀。另外，也可以將與形成為平面狀的頂部接合的、鄰接的傳熱板2、3的底部形成為平面狀。
[0077]如上所述，實(shí)施方式I 所涉及的板式熱交換器30，能夠提高與流出入口鄰接的波形狀15、16的接合強(qiáng)度。因而，板式熱交換器30的耐壓強(qiáng)度高。
[0078]另外，即使在與流出入口鄰接的波形狀15、16的波高的尺寸a變小的情況下，也能夠通過焊接進(jìn)行接合。因而，即使在量產(chǎn)的情況下，也能夠提供具有穩(wěn)定強(qiáng)度的板式熱交換器30。
[0079]若板式熱交換器30的強(qiáng)度提高，則能夠減薄加強(qiáng)用側(cè)板1、4、傳熱板2、3的板厚，能夠抑制板式熱交換器30的材料成本。
[0080]另外，若為強(qiáng)度高、可靠性高的板式熱交換器30，則由于制冷劑的泄漏也少，所以也能夠使用作為高壓制冷劑的CO2，還能夠使用碳?xì)浠衔?、低GWP (Global WarmingPotential)制冷劑這樣的可燃性制冷劑。
[0081]實(shí)施方式2.[0082]在實(shí)施方式I中，就將鄰接頂部18、接合底部19形成為平面狀的狀況進(jìn)行了說明。在實(shí)施方式2中，就將鄰接頂部18、接合底部19形成為規(guī)定寬度的平面的狀況進(jìn)行說明。
[0083]在此，鄰接頂部18、接合底部19的寬度是指圖11、13所示的寬度b。寬度b是指與波形狀15、16的棱線垂直的方向的頂部、底部的寬度。
[0084]寬度b優(yōu)選為I毫米以上且2毫米以下。通過將寬度b設(shè)為I毫米以上且2毫米以下，在防止壓力損失變大的同時(shí)，還能夠提高接合強(qiáng)度。
[0085]另外，若寬度b小于I毫米，則接合面積過小，有時(shí)接合強(qiáng)度變低。另外，例如，按沖壓精度的下限值形成，在重復(fù)部分20處的傳熱板2、3間空出0.1毫米程度的間隙，在此情況下，會(huì)造成無法通過焊接進(jìn)行接合。
[0086]另一方面，若寬度b大于2毫米，則焊接面積過大，壓力損失變大。另外，根據(jù)情況不同，焊接面積過大，會(huì)與鄰接的重復(fù)部分的焊錫連結(jié)，堵塞流路。
[0087]另外，寬度b只要在上述范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整以便形成與必要接合強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的焊接面積即可。
[0088]實(shí)施方式3.[0089]在實(shí)施方式2中，就將鄰接頂部18、接合底部19形成為規(guī)定寬度的平面的狀況進(jìn)行了說明。在實(shí)施方式3中，就將鄰接頂部18、接合底部19形成為接近平面的緩和曲面的狀況加以說明。
[0090]圖17是實(shí)施方式3所涉及的鄰接頂部18的說明圖，是圖9的C-C’剖面圖。圖18是實(shí)施方式3所涉及的重復(fù)部分20的說明圖，是圖10所示的E-E’剖面圖。
[0091]如圖17所示那樣，將鄰接頂部18形成為彎曲半徑R為2毫米以上且10毫米以下的曲面。同樣，也將接合底部19形成為彎曲半徑R為2毫米以上且10毫米以下的曲面。通過將鄰接頂部18、接合底部19形成為彎曲半徑R為2毫米以上且10毫米以下的曲面，在防止壓力損失變大的同時(shí)，能夠提高接合強(qiáng)度。
[0092]另外，若彎曲半徑R小于2毫米，則接合面積過小，有時(shí)接合強(qiáng)度會(huì)降低。另外，例如，按沖壓精度的下限值形成，在重復(fù)部分20處的傳熱板2、3間空出0.1毫米程度的間隙，在該情況下，會(huì)造成無法通過焊接進(jìn)行接合。
[0093]另一方面，若彎曲`半徑R大于10毫米，則焊接面積變大，壓力損失增大。另外，根據(jù)情況不同，焊接面積變得過大，有時(shí)與鄰接的重復(fù)部分的焊錫連結(jié)，堵塞流路。
[0094]另外，彎曲半徑R只要在上述范圍進(jìn)行調(diào)整以便獲得與必要接合強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的焊接面積即可。
[0095]實(shí)施方式4.[0096]在實(shí)施方式1-3中，就將鄰接頂部18、接合底部19形成為平面狀的狀況進(jìn)行了說明。在實(shí)施方式4中，就在鄰接頂部18、接合底部19形成相互嵌合的凹凸形狀的狀況進(jìn)行說明。
[0097]圖19是實(shí)施方式4所涉及的接合底部19的說明圖，是圖8的A-A’剖面圖。圖20是實(shí)施方式4所涉及的鄰接頂部18的說明圖，是圖9的C-C’剖面圖。圖21是實(shí)施方式4所涉及的重復(fù)部分20的說明圖，是圖10所示的E-E’剖面圖。
[0098]如圖19、20所示那樣，在接合底部19形成凸部24，在鄰接頂部18形成凹部25。并且，如圖21所示那樣，在層積了傳熱板2、3的情況下，凸部24與凹部25相互嵌合。
[0099]通過在鄰接頂部18以及接合底部19形成凸部24以及凹部25那樣的凹凸形狀，層積了傳熱板2、3的情況下的接合面積變大，接合強(qiáng)度變高。
[0100]圖22是未形成凹凸形狀的情況下的重復(fù)部分20的說明圖。圖23是形成了凹凸形狀的情況下的重復(fù)部分20的說明圖。
[0101]如圖22所示那樣，在未形成凹凸形狀的情況下，在重復(fù)部分20，焊接材料26大幅擴(kuò)散，在下流側(cè)產(chǎn)生流體不流動(dòng)的死流域27，壓力損失增大。另一方面，如圖23所示那樣，在形成了凹凸形狀的情況下，在重復(fù)部分20，焊接材料26在凹凸形狀之間擴(kuò)散，所以，能夠減小焊接材料26擴(kuò)散的面積。因而，能夠減小因焊接材料26產(chǎn)生的死流域27，能夠防止壓力損失增大。另外，若死流域27變小，則有效熱交換面積增大，熱交換性能提高。
[0102]根據(jù)以上效果，能夠減少相對(duì)必要能力的板式熱交換器30的傳熱板2、3的個(gè)數(shù)。另外，可抑制板式熱交換器30內(nèi)的冷凍機(jī)油、灰塵等遺留物的滯留。因而，在抑制板式熱交換器30的材料成本的同時(shí)，能夠提高可靠性。
[0103]另外，在上述說明中，就在鄰接頂部18和接合底部19形成凹凸形狀的狀況進(jìn)行了說明。也就是，就在波形狀15、16之中的與流出入口鄰接的第一個(gè)波和與該波接合的波的頂部以及底部形成凹凸形狀的狀況進(jìn)行了說明。但是，也可以在波形狀15、16整體的頂部以及底部形成凹凸形狀。
[0104]另外，凹凸形狀既可以形成在鄰接頂部18整體和接合底部19整體，也可以僅形成在鄰接頂部18和接合底部19之中的重復(fù)部分20。
[0105]實(shí)施方式5.[0106]在實(shí)施方式1-3中，就將鄰接頂部18、接合底部19形成為平面狀的狀況進(jìn)行了說明。在實(shí)施方式5中，就使鄰接頂部18和接合底部19的波高比其他波的波高更高的狀況進(jìn)行說明。
[0107]圖24是表示實(shí)施方式5所涉及的傳熱板3的圖。圖25是圖24的G-G’剖面圖。
[0108]如圖25所示那樣,使鄰接頂部18的波高(圖25的尺寸c)比其他頂部21的波高(圖25的尺寸a)更高。雖未圖示，但同樣使接合底部19的波高比其他底部22的波高更高。
[0109]通過使鄰接頂部18、接合底部19的波高比其他波的波高更高，由焊接時(shí)的負(fù)荷將鄰接頂部18、接合底部19壓潰凹陷，成為平面狀。因而，能夠獲得與實(shí)施方式I同樣的效果O
[0110]在形成實(shí)施方式I所涉及的板式熱交換器30的情況下，需要將鄰接頂部18和接合底部19加工成平面狀。但是，在形成實(shí)施方式5所涉及的板式熱交換器30的情況下，只要增大鄰接頂部18和接合底部19的波高即可。也就是，僅通過改變有關(guān)鄰接頂部18和接合底部19的波高的模具尺寸，就能夠形成實(shí)施方式5所涉及的板式熱交換器30。因此，實(shí)施方式5所涉及的板式熱交換器30與實(shí)施方式I所涉及的板式熱交換器30相比，能夠低成本地進(jìn)行制造。
[0111]實(shí)施方式6.[0112]在實(shí)施方式1-5中，就改變鄰接頂部18、接合底部19的形狀的狀況進(jìn)行了說明。在實(shí)施方式6中，就改變形成鄰接頂部18、接合底部19的波的角度的狀況進(jìn)行說明。
[0113]圖26是表示未形成鄰接頂部18、接合底部19的波的波角度的圖。圖27是表示形成鄰接頂部18、接合底部19的波的波角度的圖。
[0114]波角度是跟傳熱板2、3的長(zhǎng)邊平行的線28a與波的棱線28b所成的角度。如圖26、27所示那樣，未形成鄰接頂部18、接合底部19的波的波角度Θ I例如為65度，形成鄰接頂部18、接合底部19的波的波角度Θ 2例如為75度。也就是，波角度Θ 2大于波角度Θ I。換言之，對(duì)于形成為V字形的波的折回角度，形成鄰接頂部18、接合底部19的波比未形成鄰接頂部18、接合底部19的波更大。
[0115]如圖26、27所示那樣，通過增大波角度，重復(fù)部分20的面積變大。也就是，通過增大形成鄰接頂部18、接合底部19的波的波角度，接合面積變大，接合強(qiáng)度提高。[0116]圖28是表示增大了形成鄰接頂部18、接合底部19的波的一部分的波角度的例子的圖。
[0117]如圖28所示那樣，設(shè)置使形成鄰接頂部18、接合底部19的波局部地朝長(zhǎng)邊方向彎曲的彎曲部29。由此，增大了形成鄰接頂部18、接合底部19的波的一部分的波角度。即使在增大了一部分的波角度的情況下，該部分的接合面積也變大，接合強(qiáng)度變高。
[0118]實(shí)施方式7.[0119]在實(shí)施方式7中，就采用板式熱交換器30的熱泵裝置100的回路構(gòu)成的一例進(jìn)行說明。
[0120]在熱泵裝置100中，作為制冷劑，例如使用C02、R410A、HC等。雖然也有像0)2那樣高壓側(cè)成為超臨界區(qū)域的制冷劑，但在此以作為制冷劑使用R410A的情況為例進(jìn)行說明。
[0121]圖29是實(shí)施方式7所涉及的熱泵裝置100的回路構(gòu)成圖。
[0122]圖30是有關(guān)圖29所示的熱泵裝置100的制冷劑的狀態(tài)的莫利爾線圖。在圖30中，橫軸表示比洽，縱軸表示制冷劑壓力。
[0123]熱泵裝置100具備通過配管依次連接壓縮機(jī)51、熱交換器52、膨脹機(jī)構(gòu)53、接收器54、內(nèi)部熱交換器55、膨脹機(jī)構(gòu)56和熱交換器57并且供制冷劑循環(huán)的主制冷劑回路58。另外，在主制冷劑回路58中，在壓縮機(jī)51的排出側(cè)設(shè)置四通閥59，能夠切換制冷劑的循環(huán)方向。另外，在熱交換器57的附近設(shè)置風(fēng)扇60。另外，熱交換器52是上述實(shí)施方式所說明的板式熱交換器30。
[0124]進(jìn)而，熱泵裝置100具備通過配管從接收器54與內(nèi)部熱交換器55之間連接到壓縮機(jī)51的噴射管的噴射回路62。在噴射回路62中，依次連接膨脹機(jī)構(gòu)61、內(nèi)部熱交換器55。
`[0125]在熱交換器52連接供水循環(huán)的水回路63。另外，在水回路63連接供熱水器、輻射器或地板制熱等的散熱器等利用水的裝置。
[0126]首先，對(duì)熱泵裝置100的制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的動(dòng)作進(jìn)行說明。在制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，四通閥59設(shè)定成實(shí)線方向。另外，所說的該制熱運(yùn)轉(zhuǎn)，不僅包括空氣調(diào)節(jié)所使用的制熱，也包括對(duì)水提供熱來制作熱水的供熱水。
[0127]在壓縮機(jī)51成為高溫高壓的氣相制冷劑(圖30的點(diǎn)I )，從壓縮機(jī)51排出，在作為冷凝器且成為散熱器的熱交換器52進(jìn)行熱交換而液化(圖30的點(diǎn)2)。此時(shí)，利用從制冷劑散發(fā)出的熱，將在水回路63循環(huán)的水加熱，用于制熱、供熱水。
[0128]在熱交換器52液化了的液相制冷劑，在膨脹機(jī)構(gòu)53減壓，成為氣液二相狀態(tài)(圖30的點(diǎn)3)。在膨脹機(jī)構(gòu)53成為氣液二相狀態(tài)的制冷劑，在接收器54與向壓縮機(jī)51吸入的制冷劑進(jìn)行熱交換，被冷卻并液化(圖30的點(diǎn)4)。在接收器54液化了的液相制冷劑，分支流入主制冷劑回路58和噴射回路62。
[0129]在主制冷劑回路58流動(dòng)的液相制冷劑，在內(nèi)部熱交換器55與在膨脹機(jī)構(gòu)61被減壓成為氣液二相狀態(tài)的在噴射回路62流動(dòng)的制冷劑進(jìn)行熱交換，進(jìn)一步被冷卻(圖30的點(diǎn)5)。在內(nèi)部熱交換器55被冷卻了的液相制冷劑，在膨脹機(jī)構(gòu)56被減壓成為氣液二相狀態(tài)(圖30的點(diǎn)6)。在膨脹機(jī)構(gòu)56成為氣液二相狀態(tài)的制冷劑,在成為蒸發(fā)器的熱交換器57與外氣進(jìn)行熱交換，被加熱(圖30的點(diǎn)7)。并且，在熱交換器57被加熱的制冷劑，在接收器54進(jìn)一步被加熱(圖30的點(diǎn)8)，被吸入壓縮機(jī)51。[0130]另一方面，在噴射回路62流動(dòng)的制冷劑，如上述那樣，在膨脹機(jī)構(gòu)61被減壓(圖30的點(diǎn)9)，在內(nèi)部熱交換器55進(jìn)行熱交換(圖30的點(diǎn)10)。在內(nèi)部熱交換器55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。
[0131]在壓縮機(jī)51中，從主制冷劑回路58被吸入的制冷劑(圖30的點(diǎn)8)，被壓縮、加熱到中間壓(圖30的點(diǎn)11)。噴射制冷劑(圖30的點(diǎn)10)與被壓縮、加熱到中間壓的制冷劑(圖30的點(diǎn)11)合流，溫度降低(圖30的點(diǎn)12)。并且，溫度降低后的制冷劑(圖30的點(diǎn)12)進(jìn)一步被壓縮、加熱而成為高溫高壓，被排出(圖30的點(diǎn)I)。
[0132]另外，在不進(jìn)行噴射運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，將膨脹機(jī)構(gòu)61的開度設(shè)為全閉。也就是，在進(jìn)行噴射運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，膨脹機(jī)構(gòu)61的開度比規(guī)定開度更大，在不進(jìn)行噴射運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，膨脹機(jī)構(gòu)61的開度比規(guī)定開度更小。由此，制冷劑不向壓縮機(jī)51的噴射管流入。
[0133]在此，膨脹機(jī)構(gòu)61的開度通過微機(jī)等控制部以電子控制得到控制。
[0134]接著，對(duì)熱泵裝置100的制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的動(dòng)作進(jìn)行說明。在制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，四通閥59被設(shè)定成虛線方向。另外，所說的該制冷運(yùn)轉(zhuǎn)，不僅包括空氣調(diào)節(jié)所使用的制冷，也包括從水獲得熱來制作冷水的制冷、冷凍等。
[0135]在壓縮機(jī)51成為高溫高壓的氣相制冷劑(圖30的點(diǎn)I )，從壓縮機(jī)51排出，在作為冷凝器且成為散熱器的熱交換器57進(jìn)行熱交換并液化(圖30的點(diǎn)2)。在熱交換器57被液化了的液相制冷劑，在膨脹機(jī)構(gòu)56被減壓成為氣液二相狀態(tài)(圖30的點(diǎn)3)。在膨脹機(jī)構(gòu)56成為氣液二相狀態(tài)的制冷劑，在內(nèi)部熱交換器55進(jìn)行熱交換，被冷卻并液化(圖30的點(diǎn)
4)。在內(nèi)部熱交換器55中，使在膨脹機(jī)構(gòu)56成為氣液二相狀態(tài)的制冷劑、與通過在使內(nèi)部熱交換器55液化了的液相制冷劑在膨脹機(jī)構(gòu)61減壓而成為氣液二相狀態(tài)的制冷劑(圖30的點(diǎn)9)進(jìn)行熱交換。在內(nèi)部熱交換器55進(jìn)行了熱交換的液相制冷劑(圖30的點(diǎn)4)，分支流入主制冷劑回路58和噴射回路62。
[0136]在主制冷劑回路58流動(dòng)的液相制冷劑，在接收器54與被吸入壓縮機(jī)51的制冷劑進(jìn)行熱交換，進(jìn)一步被冷卻(圖30的點(diǎn)5)。在接收器54被冷卻的液相制冷劑，在膨脹機(jī)構(gòu)53被減壓，成為氣液二相狀態(tài)(圖30的點(diǎn)6)。在膨脹機(jī)構(gòu)53成為氣液二相狀態(tài)的制冷劑，在成為蒸發(fā)器的熱交換器52進(jìn)行熱交換，被加熱(圖30的點(diǎn)7)。此時(shí)，通過制冷劑吸熱，在水回路63循環(huán)的水被冷卻，用于制冷、冷凍。
[0137]并且，在熱交換器52被加熱的制冷劑，在接收器54被進(jìn)一步加熱(圖30的點(diǎn)8)，被吸入壓縮機(jī)51。
[0138]另一方面，在噴射回路62流動(dòng)的制冷劑，如上述那樣，在膨脹機(jī)構(gòu)61被減壓(圖30的點(diǎn)9)，在內(nèi)部熱交換器55進(jìn)行熱交換(圖30的點(diǎn)10)。在內(nèi)部熱交換器55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。
[0139]關(guān)于壓縮機(jī)51內(nèi)的壓縮動(dòng)作，與制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)相同。
[0140]另外，在不進(jìn)行噴射運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，與制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)相同，將膨脹機(jī)構(gòu)61的開度設(shè)為全閉，使得制冷劑不向壓縮機(jī)51的噴射管流入。
[0141]附圖標(biāo)記說明
[0142]I加強(qiáng)用側(cè)板,2、3傳熱板，4加強(qiáng)用側(cè)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鄰接頂部，19接合底部，20重復(fù)部分，21其他頂部，22其他底部，23重復(fù)部分，24凸部，25凹部，26焊接材料，27死流域，28與長(zhǎng)邊平行的線，29彎曲部，30板式熱交換器，51壓縮機(jī)，52熱交換器，53膨脹機(jī)構(gòu)，54接收器，55內(nèi)部熱交換器，56膨脹機(jī)構(gòu)，57熱交換器，58主制冷劑回路，59四通閥，60風(fēng)扇，61膨脹機(jī)構(gòu)，62噴射回路，100熱泵裝置。
【權(quán)利要求】
1.一種板式熱交換器，其特征在于，該板式熱交換器層積有設(shè)置了流體的流入口以及流出口的多個(gè)板，在鄰接的2個(gè)板之間形成有供從上述流入口流入的上述流體朝向上述流出口流動(dòng)的流路， 在各板上形成有波形狀，該波形狀是在上述流入口與上述流出口之間在板的層積方向位移的波形狀，從上述流入口側(cè)朝向上述流出口側(cè)反復(fù)設(shè)置多個(gè)頂部以及底部， 鄰接的2個(gè)板的以下部分被接合，即，該部分是在從上述層積方向觀看的情況下形成在層積于下側(cè)的板即下側(cè)板上的上述波形狀的頂部與形成在層積于上側(cè)的板即上側(cè)板上的上述波形狀的底部重疊的部分， 形成在上述下側(cè)板上的波形狀的頂部之中的、與上述流入口和上述流出口中的至少任意一方鄰接的頂部即鄰接頂部為平面狀。
2.如權(quán)利要求1所述的板式熱交換器，其特征在于，形成在上述上側(cè)板上的波形狀的底部之中的、與上述鄰接頂部接合的底部即接合底部為平面狀。
3.如權(quán)利要求1所述的板式熱交換器，其特征在于，上述鄰接頂部是與上述波形狀的棱線垂直的方向的寬度為I毫米以上且2毫米以下的平面。
4.如權(quán)利要求1所述的板式熱交換器，其特征在于，上述鄰接頂部是彎曲半徑為2毫米以上且10毫米以下的曲面。
5.如權(quán)利要求1所述的板式熱交換器，其特征在于，在形成在上述上側(cè)板上的波形狀的頂部之中的、與上述鄰接頂部接合的底部即接合底部和上述鄰接頂部，以在層積的情況下嵌合的方式，在一方形成凹部，在另一方形成凸部。
6.如權(quán)利要求1所述的板式熱交換器，其特征在于，上述鄰接頂部的波高形成得比其他頂部的波高更高，由上述各板被層積時(shí)的負(fù)荷壓潰而成為平面狀。
7.如權(quán)利要求1所述的板式熱交換器，其特征在于，上述各板是矩形，在長(zhǎng)邊方向的一端側(cè)設(shè)置上述流入口，而且在另一方側(cè)設(shè)置上述流出口， 在上述各板形成有V字形的波形狀，該V字形的波形狀在從上述層積方向觀看的情況下成為V字形，在短邊方向的兩端側(cè)具有兩端部，在從上述兩端部向上述長(zhǎng)邊方向偏移了的位置上具有折回點(diǎn)， 上述波形狀之中的形成上述鄰接頂部的部分，與形成其他頂部的部分相比，上述V字形的上述折回點(diǎn)處的折回角度更大。
8.如權(quán)利要求1所述的板式熱交換器，其特征在于，上述各板是矩形，在長(zhǎng)邊方向的一端側(cè)設(shè)置上述流入口，而且在另一方側(cè)設(shè)置上述流出口， 在上述各板形成有V字形的波形狀，該V字形的波形狀在從上述層積方向觀看的情況下成為V字形，在短邊方向的兩端側(cè)具有兩端部，在從上述兩端部向上述長(zhǎng)邊方向偏移了的位置上具有折回點(diǎn)， 在上述波形狀之中的形成上述鄰接頂部的部分，形成有向上述長(zhǎng)邊方向的上述折回點(diǎn)側(cè)彎曲的彎曲部。
9.一種熱泵裝置，其特征在于，該熱泵裝置具備利用配管連接有壓縮機(jī)、第一熱交換器、膨脹機(jī)構(gòu)和第二熱交換器的制冷劑回路， 與上述制冷劑回路連接的上述第一熱交換器是板式熱交換器，該板式熱交換器層積有設(shè)置了流體的流入口以及流出口的多個(gè)板，在鄰接的2個(gè)板之間形成有供從上述流入口流入了的上述流體朝向上述流出口流動(dòng)的流路， 在各板上形成有波形狀，該波形狀是在上述流入口與上述流出口之間在板的層積方向位移的波形狀，從上述流入口側(cè)朝向上述流出口側(cè)反復(fù)設(shè)置多個(gè)頂部以及底部， 鄰接的2個(gè)板的以下部分被接合，即，該部分是在從上述層積方向觀看的情況下形成在層積于下側(cè)的板即下側(cè)板上的上述波形狀的頂部與形成在層積于上側(cè)的板即上側(cè)板上的上述波形狀的底部重疊的部分， 形成在上述下側(cè)板上的波形狀的頂部之中的、與上述流入口和上述流出口中的至少任意一方鄰接的頂部即鄰接頂部為平面狀。
【文檔編號(hào)】F28F3/00GK103502766SQ201180070214
【公開日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2011年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月18日
【發(fā)明者】伊東大輔, 林毅浩, 松永和典, 內(nèi)野進(jìn)一 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社