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1. WO2019198578 - プレートフィン積層型熱交換器およびそれを用いた冷凍システム

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明 細 書

発明の名称 プレートフィン積層型熱交換器およびそれを用いた冷凍システム

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003   0004   0005   0006   0007   0008   0009   0010  

先行技術文献

特許文献

0011  

発明の概要

0012  

図面の簡単な説明

0013  

発明を実施するための形態

0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091   0092   0093   0094   0095   0096   0097   0098   0099   0100   0101   0102   0103   0104   0105   0106   0107   0108   0109   0110   0111   0112   0113   0114   0115   0116   0117   0118   0119   0120   0121   0122   0123   0124   0125  

産業上の利用可能性

0126  

符号の説明

0127  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11  

図面

1   2   3A   3B   4   5   6   7   8   9   10   11A   11B   12A   12B   12C   13   14   15A   15B  

明 細 書

発明の名称 : プレートフィン積層型熱交換器およびそれを用いた冷凍システム

技術分野

[0001]
 本開示は、プレートフィンを積層して構成された熱交換器と、それを用いた冷凍システムに関する。

背景技術

[0002]
 一般に、プレートフィン積層型熱交換器は、プレートフィンに形成された伝熱流路を流れる冷媒等の第1流体と、積層されたプレートフィンの間を流れる空気等の第2流体との間で熱交換を行う。このプレートフィン積層型熱交換器は、車両用の空気調和機等に使用されている。
[0003]
 プレートフィン積層型熱交換器を構成するプレートには、伝熱流路を構成する複数の突出部が、プレートと一体成形されている。この突出部は、プレートの外側における空気の流れが直進するのを妨げて乱れが発生するように作用する。これにより、空気が乱流となって流れ、空気側の熱伝達率が向上する。
[0004]
 しかしながら、このような構成では、突出部付近の局所的な熱伝達率を向上できるものの、空気側の伝熱面積が不十分となる。このため、必要な伝熱性能を確保できない虞がある。また、プレートのうち、突出部以外の部分である基板部は、空気流れ方向に沿って延びる平坦部を形成する。このため、平坦部において温度境界層が発達し、局所的な熱伝達率が大幅に低下する。このことも、伝熱性能の低下の原因となっている。
[0005]
 そこで、このような問題に対処して、伝熱性能を高めた熱交換器が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
[0006]
 図15A及び図15Bは、特許文献1に記載されたプレートフィン積層型熱交換器を示す。熱交換器を構成するプレートフィン101は、伝熱流路102となる突出部103を有する一対のプレート104aと104bとを貼り合わせて形成されている。また、伝熱流路102が積層方向に隣接するプレートフィン間で半ピッチずれするように、プレートフィン101が積層される。これにより、プレートフィン101間を流れる空気が、図15A及び図15B中のXで示すように蛇行する。
[0007]
 なお、図15Aでは、突出部103がプレートフィン101を構成する他方のプレートの平面部105に対向するように配置されて伝熱流路102が形成されている。また、図15Bでは、突出部103,103同士が向かい合わせに対向するように配置されて伝熱流路102が形成されている。
[0008]
 このように構成されたプレートフィン積層型熱交換器においては、プレートフィン101間を流れる空気が蛇行するため、空気とプレートフィン101との接触度合が向上し、高い熱交換効率が得られる。
[0009]
 しかしながら、プレートフィン積層型熱交換器については、さらなる熱交換効率の向上の余地がある。
[0010]
 本開示は、熱交換効率をさらに向上したプレートフィン積層型の熱交換器と、それを用いた冷凍システムを提供する。

先行技術文献

特許文献

[0011]
特許文献1 : 特開2006-322698号公報

発明の概要

[0012]
 本開示のプレートフィン積層型熱交換器は、各々が伝熱媒体を流すための伝熱流路を有する複数のプレートフィンを、第1方向に積層して構成したプレートフィン積層型熱交換器であって、複数のプレートフィンの各々は、互いに対向して配置された、第1プレート及び第2プレートを有する。第1プレートは、第1方向に突出するとともに第1プレートに沿って延設された第1凸部、及び、第1方向に凹むとともに第1凸部の第1方向と反対側に第1凸部に対応して配置された凹部を有し、第2プレートは、第1方向に突出するとともに第2プレートに沿って延設された第2凸部を有し、第2凸部が凹部の内側に配置されて、第1凸部と第2凸部との間に伝熱流路が構成されている。

図面の簡単な説明

[0013]
[図1] 図1は、本開示の実施の形態1におけるプレートフィン積層型熱交換器の外観を示す斜視図である。
[図2] 図2は、プレートフィン積層型熱交換器を上下に分離した状態を示す分解斜視図である。
[図3A] 図3Aは、各プレートフィンを構成する一方のプレート(第1プレート)の斜視図である。
[図3B] 図3Bは、各プレートフィンを構成する他方のプレート(第2プレート)の斜視図である。
[図4] 図4は、プレートフィン積層型熱交換器の伝熱流路群の断面を示す斜視図である。
[図5] 図5は、図4の伝熱流路群部分を拡大した斜視図である。
[図6] 図6は、プレートフィンを構成する一対のプレートを示す分解斜視図である。
[図7] 図7は、プレートフィンを示す斜視図である。
[図8] 図8は、図7におけるプレートフィンをA-A線により切断した断面図である。
[図9] 図9は、図7におけるプレートフィンをB-B線により切断した断面図である。
[図10] 図10は、実施の形態1に係るプレートフィン積層型熱交換器の伝熱流路群部分を拡大した断面図である。
[図11A] 図11Aは、プレートフィン積層型熱交換器の伝熱流路群部分における作用を説明する図である。
[図11B] 図11Bは、プレートフィン積層型熱交換器の伝熱流路群部分における作用を説明する他の図である。
[図12A] 図12Aは、プレートフィンの伝熱流路の断面形状の他の一例を示す図である。
[図12B] 図12Bは、プレートフィンの伝熱流路の断面形状のさらに他の一例を示す図である。
[図12C] 図12Cは、プレートフィンの伝熱流路の断面形状のさらに他の一例を示す図である。
[図13] 図13は、本開示の実施の形態2における空気調和機の冷凍サイクル図である。
[図14] 図14は、本開示の実施の形態2における空気調和機の室内機の断面構成を示す概略図である。
[図15A] 図15Aは、従来のプレートフィン積層型熱交換器を示す断面図である。
[図15B] 図15Bは、従来の他のプレートフィン積層型熱交換器を示す断面図である。

発明を実施するための形態

[0014]
 (本開示の基礎となった知見)
 本発明者等は、プレートフィン積層型熱交換器の熱交換効率をさらに向上するために鋭意検討した結果、以下の知見を得た。
[0015]
 従来の熱交換器は、図15A及び図15Bに示すいずれの場合も、プレートフィン101間を流れる空気を蛇行させるために、隣接するプレートフィン101間で、伝熱流路102を構成する凸部を半ピッチずらしている。また、空気をより大きく蛇行させるためには、伝熱流路102を形成する突出部103の突出高さを高くする必要がある。しかしながら、突出部103の突出高さを高くする場合には、伝熱流路106の断面積が大きくなり、伝熱流路106を流れる冷媒の流速が低下する。このため、プレートフィン101に対する冷媒側の熱伝達率が低下する。
[0016]
 一方、プレートフィン101に対する冷媒側の熱伝達率を上げるために、伝熱流路102の断面積を小さくしようとすれば、伝熱流路102を形成する突出部103の突出高さを低くせざるを得ない。この場合、プレートフィン101間を流れる空気の蛇行が小さくなって、プレートフィン101に対する空気側の熱伝達率が低下する。
[0017]
 つまり、プレートフィン101に対する、冷媒側の熱伝達率と空気側の熱伝達率とは、トレードオフの関係になっていることが発明者等によって見出された。このため、従来の熱交換器の構成では、熱交換効率を一定レベル以上に向上させるのは困難であることが分かった。
[0018]
 上記新規な知見に基づき、本発明者らは、以下の開示をするに至った。
[0019]
 本開示の一態様に係るプレートフィン積層型熱交換器は、各々が伝熱媒体を流すための伝熱流路を有する複数のプレートフィンを、第1方向に積層して構成したプレートフィン積層型熱交換器であって、複数のプレートフィンの各々は、互いに対向して配置された、第1プレート及び第2プレートを有する。第1プレートは、第1方向に突出するとともに第1プレートに沿って延設された第1凸部、及び、第1方向に凹むとともに第1凸部の第1方向と反対側に第1凸部に対応して配置された凹部を有し、第2プレートは、第1方向に突出するとともに第2プレートに沿って延設された第2凸部を有し、第2凸部が凹部の内側に配置されて、第1凸部と第2凸部との間に伝熱流路が構成されている。
[0020]
 このような構成により、伝熱流路の断面積を微小化することができる。従って、伝熱流路を流れる冷媒等の第1流体の流速を増加させ、第1流体側の熱伝達率を向上させることができる。また、伝熱流路の断面積を微小に保ったまま、凸部の突出高さを高くすることができるため、空気等の第2流体側の熱伝達率を向上させることもできる。従って、熱交換効率を大きく向上させることができる。また、凸部の嵌合により伝熱流路を構成することができるため、プレートフィンを構成する一対のプレートの位置ずれを防止することができる。従って、伝熱流路の断面積のバラつき等を抑制して、熱交換器の信頼性を向上することができる。
[0021]
 本開示の他の一態様に係るプレートフィン積層型熱交換器は、第1凸部の高さは、第2凸部の高さよりも高く構成されてもよい。
[0022]
 このような構成により、第1凸部の内部に第2凸部を配置させて、伝熱流路を構成することができる。
[0023]
 本開示の他の一態様に係るプレートフィン積層型熱交換器は、複数のプレートフィンのうちの隣接するプレートフィンそれぞれの伝熱流路が、第1方向から見たときに同じ位置に配置されてもよい。
[0024]
 このような構成により、プレートフィンを構成するプレートとしては、第1プレート及び第2プレートの二種類のプレートだけでよくなり、部品管理が容易となり、品質が向上する。また、生産性が向上するため、熱交換器を安価に提供することができる。
[0025]
 本開示の他の一態様に係るプレートフィン積層型熱交換器は、伝熱流路が、伝熱流路の延設方向に交差する面での断面視において、第2凸部の頂部よりも第1方向の反対側に突出する間隙部を有してもよい。
[0026]
 こうような構成により、第1プレートと第2プレートとを接合した際に生じる接合材の余剰分が、伝熱流路の両側の微小な間隙部に入り込んで凝固する。従って、接合材の凝固部分が伝熱流路部を塞ぐことを抑制し、伝熱流路の品質を安定させることができる。また、第1プレートと第2プレートとの接合強度を向上することができる。
[0027]
 本開示の他の一態様に係るプレートフィン積層型熱交換器は、伝熱流路の延設方向に交差する面での断面視において、第1凸部及び第2凸部が略山形であり、第2凸部の頂点部の幅は、第1凸部の頂点部の幅よりも大きく構成されてもよい。
[0028]
 このような構成により、第1プレートの第1凸部の頂点部の外側部と、第2凸部の底面部との間を流れる空気等の第2流体の流れが円滑なものとなる。従って、高い熱交換効率を得ることができる。
[0029]
 本開示の他の一態様に係るプレートフィン積層型熱交換器は、伝熱流路の延設方向に交差する面での断面視において、第1凸部及び第2凸部が円弧状であり、第1凸部の円弧半径は、第2凸部の円弧半径より小さく構成されてもよい。
[0030]
 このような構成により、第1プレートの第1凸部の頂点部の外側部と、第2凸部の底面部との間を流れる空気等の第2流体の流れが円滑なものとなる。従って、高い熱交換効率を得ることができる。
[0031]
 本開示の他の一態様に係るプレートフィン積層型熱交換器は、複数のプレートフィンの各々が、第1プレートの表面に沿って伝熱流路の延設方向と交差する方向に空気が流れるように構成され、伝熱流路の延設方向に直交する面での断面視において、第1凸部及び第2凸部は、風下側の傾斜よりも風上側の傾斜の方が緩く構成されてもよい。
[0032]
 このような構成により、プレートフィンの間に突出する第1凸部の風下側で空気等の第2流体の渦流が生じるのを抑制することができる。従って、プレートフィンと第2流体との接触が良好になる。このため、熱伝達率が高まり、熱交換効率が向上する。
[0033]
 本開示の他の一態様に係るプレートフィン積層型熱交換器は、伝熱流路が、伝熱流路の延設方向と平行な面での平面視において、カーブを有するよう構成されてもよい。
[0034]
 このような構成により、プレートフィンを構成する、第1プレート及び第2プレートを積層してロー付け等により接合する際に、第1凸部と第2凸部とが嵌合するため、伝熱流路の長手方向へプレートが互いにずれて動くことを抑制できる。従って、品質の高い熱交換器を得ることができる。また、プレート間のずれ防止の構成を用いる場合においても、当該構成を簡略化することができる。
[0035]
 本開示の他の一態様に係るプレートフィン積層型熱交換器は、伝熱流路が、複数の伝熱流路により構成されてもよい。そして、複数のプレートフィンの各々が、複数の伝熱流路と、複数の伝熱流路の上流側に配置された上流ヘッダ流路と、複数の伝熱流路の下流側に配置された下流ヘッダ流路と、上流ヘッダ流路からの伝熱媒体を分流して複数の伝熱流路へ流入させる分流路と、複数の伝熱流路からの伝熱媒体を合流して下流ヘッダ流路へ流出させる合流路と、を有してもよい。
[0036]
 このような構成により、複数の伝熱流路を有して、冷媒側及び空気側の熱伝達率を向上することができ、熱交換効率の高い熱交換器を得ることができる。
[0037]
 本開示の他の一態様に係るプレートフィン積層型熱交換器は、分流路及び合流路の少なくともいずれかは、第1プレートに設けられ、第1方向に突出する第3凸部と、第2プレートに設けられ、第1方向と反対の第2方向に突出する第4凸部と、が互いに対向するように配置されて構成されてもよい。そして、複数のプレートフィンのうちの隣接するプレートフィンは、隣接するプレートフィンの一方の第3凸部と、隣接するプレートフィンの他方の第4凸部と、が接触するように配置されてもよい。
[0038]
 このような構成により、伝熱流路群での熱交換効率を向上させるとともに、熱交換器の変形を防止できる。分流路及び合流路には各伝熱流路部分に比べて第1流体が多量に流れる。従って、分流路及び合流路には、冷媒等の第1流体から大きな圧力がかかり、接合された一対のプレートを引き剥がす方向に力が働く。ここでは、一方のプレートの第3凸部の外面が、隣接する他方のプレートの第4凸部の外面と当接しているため、第1流体側から加わる大きな圧力に耐えることができる。従って、複数の伝熱流路を有して熱交換効率を向上しつつ、熱交換器の変形を防止することができる。
[0039]
 本開示の一態様に係る冷凍システムは、冷凍サイクルを構成する熱交換器として、上記のいずれかのプレートフィン積層型熱交換器を用いたものである。
[0040]
 このような構成により、熱交換効率の高いプレートフィン積層型熱交換器を用いて、省エネルギ性能の高い冷凍システムを提供することができる。
[0041]
 以下、本開示の実施の形態について、添付の図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本開示が限定されるものではない。
[0042]
 (実施の形態1)
 [1-1.熱交換器の構成]
 図1は、本開示の実施の形態1におけるプレートフィン積層型熱交換器の外観を示す斜視図である。図2は、プレートフィン積層型熱交換器を上下に分離した状態を示す分解斜視図である。
[0043]
 図1及び図2に示すように、本実施の形態の熱交換器1は、プレートフィン積層型熱交換器である。熱交換器1は、複数のプレートフィン2aが第1方向に積層されて構成されている。本実施の形態では、プレートフィン2aの各々は、第1方向から見た場合に、略弓型の形状を有している。プレートフィン積層体2の積層方向における両側に、エンドプレート3a、3bが配置されている。エンドプレート3a,3bを第1方向から見た形状と、プレートフィン2aを第1方向からみた形状とは、実質的に同一である。そして、プレートフィン積層体2の積層方向における一端部側に、配管A(第1配管)4及び配管B(第2配管)5が接続されている。配管A(第1配管)4は、熱交換器1が蒸発器として用いられる場合には冷媒の出口となり、熱交換器1が凝縮器として用いられる場合には冷媒の入口となる。配管B(第2配管)5は、配管A(第1配管)4と冷媒の向きが逆となる。
[0044]
 プレートフィン積層体2の両側のエンドプレート3a,3bは、プレートフィン積層体2を挟持した状態で、ボルト及びナット、又は、カシメピン軸等で構成される締結部9により、プレートフィン積層体2に連結され、且つ、固定されている。締結部9は、エンドプレート3a,3bの長手方向の両端において、エンドプレート3a,3bとプレートフィン積層体2とを連結している。これにより、熱交換器1の剛性が保持されている。
[0045]
 図3Aは、各プレートフィンを構成する一方のプレート(第1プレート)の斜視図である。図3Bは、各プレートフィンを構成する他方のプレート(第2プレート)の斜視図である。
[0046]
 プレートフィン積層体2を構成するプレートフィン2a(図2参照)は、図3A及び図3Bにそれぞれ示す、一方のプレート(第1プレート)6a及び他方のプレート(第2プレート)6bを一対のプレートとしてロー付け等により接合することで、第1プレート6aと第2プレート6bとの間に、冷媒等の第1流体(以下、冷媒と称する)が流れる伝熱流路を構成している。
[0047]
 図4は、プレートフィン積層型熱交換器の伝熱流路群の断面を示す斜視図である。図5は、図4の伝熱流路群部分を拡大した斜視図である。
[0048]
 図4及び図5に示すように、プレートフィン積層体2は、複数のプレートフィン2aが第1方向(図4のz軸方向)に多数積層されて構成されている。隣接プレートフィン2aの間には、空気等の第2流体(以下、空気と称する)が流れる積層隙間dが形成されている。そして、プレートフィン2aに設けられた伝熱流路14を流れる冷媒と、隣接プレートフィン2aの間の積層隙間dを流れる空気との間で、熱交換が行われる。
[0049]
 [1-2.プレートフィンの詳細構成]
 以下、プレートフィン2aの構成及び冷媒が流れる流路構成等について詳細に説明する。ここでは、熱交換器1が凝縮器として機能する場合を例として説明する。
[0050]
 図6は、プレートフィンを構成する一対のプレートを示す分解斜視図である。図7は、プレートフィンを示す斜視図である。
[0051]
 プレートフィン2aを構成する一対のプレートのうち、一方の第1プレート6aは、図6に拡大して示すように、ヘッダ流路部A(上流ヘッダ流路)8及びヘッダ流路部B(下流ヘッダ流路)10をそれぞれ構成する開口8a及び開口10aが配置されている。また、開口8aの開口縁及び開口10aの開口縁には、それぞれリング状凸部8b,10bが配置されている。また、第1プレート6aには、リング状凸部8bから延設された上流側の連絡流路用凸部11Aaと、この連絡流路用凸部11Aaの端部に接続された分流路用凸部12Aaと、が配置されている。
[0052]
 そして、分流路用凸部12Aaから分岐するように、複数の伝熱流路用凸部14Aaが配置されている。また、複数の伝熱流路用凸部14Aaは、互いに並行するように配置されている。また、リング状凸部10bから延設された下流側の連絡流路用凸部11Baと、連絡流路用凸部11Baの端部に接続された合流路用凸部12Baと、が配置されている。
[0053]
 そして、分流路用凸部12Aaから分岐するように、複数の伝熱流路用凸部14Aaが配置されている。また合流路用凸部12Baに合流するように、複数の伝熱流路用凸部14Baが配置されている。伝熱流路用凸部14Aaと伝熱流路用凸部14Baとは、第1プレート6aのヘッダ流路部A(上流ヘッダ流路)8及びヘッダ流路部B(下流ヘッダ流路)10が設けられた端部と反対側の端部の近傍で接続されており、第1方向(図6のz軸方向)から見たときに、伝熱流路14が略U字状になるように構成されている。
[0054]
 また、一対のプレートのうちの他方の第2プレート6bには、ヘッダ流路部A(上流ヘッダ流路)8及びヘッダ流路部B(下流ヘッダ流路)10をそれぞれ構成する開口8c及び開口10cが配置されている。そして、開口8c及び開口10cの開口縁には、それぞれリング状凸部8d,10dが配置されている。また、第2プレート6bには、第1プレート6aの連絡流路用凸部11Aaの端部と対向する位置、すなわち分流路用凸部12Aaと対向する位置に分流路用凸部12Abが配置されている。また、第1プレート6aの連絡流路用凸部11Baの端部と対向する位置、すなわち合流路用凸部12Baと対向する位置に合流路用凸部12Bbが配置されている。
[0055]
 そして、分流路用凸部12Abから分岐するように、複数の伝熱流路用凸部14Abが配置されている。また、複数の伝熱流路用凸部14aは、互いに並行するように配置されている。また、リング状凸部10bから延設された下流側の連絡流路用凸部11Baと、連絡流路用凸部11Baの端部に接続された合流路用凸部12Baと、が配置されている。
[0056]
 そして、分流路用凸部12Abから分岐するように、複数の伝熱流路用凸部14Abが配置されている。また合流路用凸部12Bbに合流するように、複数の伝熱流路用凸部14Bbが配置されている。伝熱流路用凸部14Abと伝熱流路用凸部14Bbとは、第1プレート6aのヘッダ流路部A(上流ヘッダ流路)8及びヘッダ流路部B(下流ヘッダ流路)10が設けられた端部と反対側の端部の近傍で接続されており、第1方向(図6のz軸方向)から見たときに、伝熱流路14が略U字状になるように構成されている。
[0057]
 なお、図6に示すように、各プレート6a,6bにおいて、凸部を除く部分には、平坦部20が構成されている。
[0058]
 そして、一対のプレート6a、6bは、図7に示すように、開口8aと開口8c、開口10aと開口10cとがそれぞれ対向して合わさるように接合される。この際、開口8aの開口縁に配置されたリング状凸部8bと、開口8cの開口縁に配置されたリング状凸部8dとが対向する。また、開口10aの開口縁に配置されたリング状凸部10bと、開口10cの開口縁に配置されたリング状凸部10dとが対向する。また、伝熱流路用凸部14aと伝熱流路用凸部14bとが対向する。
[0059]
 図8は、図7におけるプレートフィンをA-A線により切断した断面図である。
[0060]
 図8に示すように、開口8a,8c及びその開口縁のリング状凸部8b,8d部分によって、ヘッダ流路部A8が形成される。また、ヘッダ流路部8と同様に、開口10a,10c(図6参照)及びその開口縁のリング状凸部10b,10d(図6参照)部分によって、ヘッダ流路部B10(図7参照)が形成される。また、分流路用凸部12Aa及び分流路用凸部12Abによって分流路12Aが形成され、合流路用凸部12Ba及び合流路用凸部12Bbによって合流路12Bが形成される。さらに、伝熱流路用凸部14a及び伝熱流路用凸部14bによって、伝熱流路14が形成される。また、連絡流路用凸部11Aa及びプレート6bの平坦部20bによって、連絡流路11Aが形成される。また、同様に、連絡流路用凸部11Ba(図6参照)及びプレート6bの平坦部20b(図6参照)によって、連絡流路11B(図7参照)が形成される。すなわち、各プレートフィン2aには、2本の連絡流路11(連絡流路11A,11B)が配置されている。
[0061]
 図9は、図7におけるプレートフィンをB-B線により切断した断面図である。図10は、実施の形態1に係るプレートフィン積層型熱交換器の伝熱流路群部分を拡大した断面図である。
[0062]
 図9に示すように、複数のプレートフィン2aは、隣接するプレートフィン2aそれぞれの伝熱流路14が、第1方向(図9のz軸方向)から見たときに同じ位置になるように配置されている。
[0063]
 図10に示すように、伝熱流路14を構成するプレート6aは、第1方向(図10のz軸方向)に突出する伝熱流路用凸部(第1凸部)14aを有する。伝熱流路用凸部(第1凸部)14aは、図4に示すように、第1方向と交差する方向である、プレート6aの表面に沿う方向に延設されている。また、伝熱流路14を構成するプレート6bは、第1方向に突出する伝熱流路用凸部(第2凸部)14bを有する。伝熱流路用凸部(第2凸部)14bは、図4に示すように、第1方向と交差する方向である、プレート6bの表面に沿う方向に延設されている。
[0064]
 ここで、図10に示すように、伝熱流路14を形成するプレート6aの伝熱流路用凸部14aとプレート6bの伝熱流路用凸部14bは、大きさ(例えば、第1方向の高さ)が互いに異なるように構成されるとともに、同じ方向(第1方向)に突出するように配置されている。そして、プレート6aは、第1方向に凹むとともに第1凸部14aの第1方向と反対側に第1凸部14aに対応して配置された凹部14cを有する。そして、第2凸部14bが凹部14cの内側に配置されている。本実施の形態では、大きい方の伝熱流路用凸部14aの内部に、小さい方の伝熱流路用凸部14bを嵌合させている。すなわち、第2凸部14bが凹部14cに重なるように配置されている。これにより、伝熱流路用凸部14aと伝熱流路用凸部14bとの間に伝熱流路14が構成されている。
[0065]
 なお、本実施の形態では、本実施の形態では、プレート6aが曲げ加工されることで、第1凸部14a及びこれに対応する凹部14cが構成されている。また、本実施の形態では、第2凸部14bも第1凸部14aと同様に、第1方向と反対側に第2凸部14bに対応して凹部が配置されているが、凹部ではなく平面であってもよい。また、本実施の形態において、第1凸部14a及び第2凸部は、第1凸部14aの内部に第2凸部14bが嵌合されるとともに、第1凸部と第2凸との間に伝熱流路14が形成される構成であればよい。
[0066]
 そして、伝熱流路用凸部14a及び伝熱流路用凸部14bは、プレートフィン2aが積層されたときに、隣接するプレートフィン2aの伝熱流路14同士が積層方向において対向するように配置されている。すなわち、第1方向から見たときに、隣接するプレートフィン2aにおける同じ位置に、伝熱流路用凸部14a及び伝熱流路用凸部14bが突出して配置されている。
[0067]
 また、図10に示すように、伝熱流路用凸部14a及び伝熱流路用凸部14bは、断面形状が略山形である。そして、図10に示すように、伝熱流路用凸部14aと伝熱流路用凸部14bとの間で、山の立ち上がり部分の傾斜角度が異なる。本実施の形態では、伝熱流路用凸部14aの立ち上がりの傾斜角度は、伝熱流路用凸部14bの立ち上がり部分の傾斜角度より大きい。
[0068]
 また、伝熱流路14の長手方向(伝熱流路の延設方向)に交差する面(図10のz-y平面)での断面視において、伝熱流路14の両側部分に、微小な間隙を構成する間隙部15を有する。すなわち、伝熱流路14の延設方向に交差する面での断面視において、第2凸部の頂部よりも第1方向(図10のz軸方向)の反対側に突出する間隙部15を有する。
[0069]
 また、伝熱流路14の延設方向に交差する面での断面視において、山形に構成された伝熱流路用凸部14bの頂点部の幅Lは、山形に構成された伝熱流路用凸部14aの頂点部の幅lよりも大きく構成されている。
[0070]
 ここで、本実施の形態において、頂点部とは、凸部の頂点と同じ高さを有する部分を指す。
[0071]
 なお、伝熱流路用凸部14a及び伝熱流路用凸部14bの断面形状は、前述した略山形に限定されるものではない。例えば、後述するように、伝熱流路用凸部14a及び伝熱流路用凸部14bの断面形状は、種々の形状とすることができる。そして、いずれの場合も、伝熱流路14の長手方向と交差する両側部分に、微小な隙間を構成する間隙部15を有することが好ましい。
[0072]
 また、伝熱流路14は、図3A及び図3Bに示す、プレート6a,6bの全体形状から分かるように、プレートフィン2aの外形と同様に略弓型に屈曲している。また、前述のように、伝熱流路14は、プレート6a,6bの端部(図3A及び図3Bの右側)において、Uターンするように構成されている。
[0073]
 上述のように、伝熱流路14は、弓型形状に曲がるプレート6a,6bによって形成されているため、伝熱流路14もまた、プレート6a,6bと同様に弓型に曲がっている。そして、伝熱流路14の延設方向と平行な面での平面視において、伝熱流路14は、伝熱流路14の長手方向に沿う接線を複数有する。言い換えると、伝熱流路14は、伝熱流路14の延設方向と平行な面での平面視において、カーブを有する。例えば、図3Aに示す、接線Y及び接線Zのように、接線が複数存在する。なお、伝熱流路14の長手方向の形状は、上述の弓型形状に限定されない。そして、いずれの場合も、本実施の形態のように、伝熱流路14の長手方向に沿う接線を複数有する構成であることが好ましい。
[0074]
 また、図8に示すように、プレート6aのリング状凸部8b及びプレート6bのリング状凸部8dは、互いに異なる方向に突出している。また、プレート6aの分流路用凸部12Aa及びプレート6bの分流路用凸部12Abは、互いに異なる方向に突出している。また、図示していないが、同様に、プレート6aのリング状凸部10b及びプレート6bのリング状凸部10dは、互いに異なる方向に突出している。また、図示していないが、同様に、プレート6aの合流路用凸部12Ba及びプレート6bの合流路用凸部12Bbは、互いに異なる方向に突出している。すなわち、これらの凸部は、伝熱流路14を構成する伝熱流路用凸部14a及び伝熱流路用凸部14bとは異なり、互いに異なる、第1方向(図8のz軸の正方向)及び第2方向(図8のz軸の負方向)に向けてそれぞれ突出している。
[0075]
 そして、リング状凸部8b,10b,8d,10d及び分流路用凸部12Aa,12Abの凸部の外面は、積層方向に隣接する他のプレートフィン2aの、リング状凸部8b,10b,8d,10d及び分流路用凸部12Aa,12Abの凸部の外面にそれぞれ突き合わされて当接されるとともに、ロー付け等により互いに接合されている。
[0076]
 また、図7に示すように、伝熱流路14は、ヘッダ流路部A8に繋がる伝熱流路群14A及びヘッダ流路部B10に繋がる伝熱流路群14Bにより構成される。そして、伝熱流路群14Aと伝熱流路群14Bとの間に、これら間における熱移動を防止するスリット16が配置されている。また、ヘッダ流路部A8に繋がる伝熱流路群14Aの流路の本数は、伝熱流路群14Bの流路の本数よりも多い。
[0077]
 また、プレートフィン2aには、プレートフィン2aの長手方向に沿って複数の突起17(図3B参照)が適宜配置されている。これにより、隣接するプレートフィン2aの間に、空気が流れる積層隙間dが形成される。
[0078]
 [1-3.動作及び効果等]
 次に、以上のように構成されたプレートフィン積層型の熱交換器1について、その作用効果を説明する。ここでは、熱交換器1が、冷凍システムの熱交換器として用いられた場合を例にして説明する。
[0079]
 本実施の形態の熱交換器1は、例えば凝縮条件で使用されている場合には、配管A(第1配管)4(図1参照)から気液二相状態の冷媒が、プレートフィン積層体2の入り口側のヘッダ流路A8に流入する。
[0080]
 ヘッダ流路A8に流入した冷媒は、図7及び図8に示す流路構成から明らかなように、各プレートフィン2aの連絡流路11A及び分流路12Aを介して伝熱流路群14Aへ流入する。各プレートフィン2aの伝熱流路群14Aに流入した冷媒はUターンし、伝熱流路群14Bを流れる。その後、冷媒は、合流路12B及び連絡流路11Bを通り、ヘッダ流路B10を介して、配管B(第2配管)5から液相状態で冷凍システムの冷媒回路へと流出する。
[0081]
 冷媒は、伝熱流路14を流れる際に、プレートフィン積層体2の積層隙間d(図4及び図10等参照)を通り抜ける空気と熱交換する。
[0082]
 ここで、伝熱流路14は、図10に示すように、大きさの異なる大小の、伝熱流路用凸部14a及び伝熱流路用凸部14bが、同一方向に向けられ嵌合されて形成されている。このため、従来の、凸部と平坦部とによって形成される伝熱流路、又は、凸部同士を向かい合わせにして形成される伝熱流路と比較して、伝熱流路14の断面積はより小さくなる。従って、伝熱流路14を流れる冷媒の流速が、従来の構成の伝熱流路を流れる冷媒の流速と比較して増大する。また、伝熱流路14の内壁面に対する冷媒の濡れ面積も増大する。従って、冷媒とプレートフィン2aとの間の熱伝達率が大きく向上する。
[0083]
 また、伝熱流路14を構成する伝熱流路用凸部14a及び伝熱流路用凸部14bは、図10に示すように、同じ方向に向けられ嵌合されている。このため、伝熱流路用凸部14a及び伝熱流路用凸部14bの断面積を小さく保ったまま、伝熱流路用凸部14a及び伝熱流路用凸部14bの突出高さを高くすることができる。従って、プレートフィン2aの積層隙間dを流れる空気は、大きく蛇行する。このため、空気とプレートフィン2aとの間の熱伝達率が向上する。
[0084]
 本実施の形態のプレートフィン積層型の熱交換器1は、プレートフィン2aに対する、冷媒側及び空気側の熱伝達率が共に向上する。従って、熱交換器1の熱交換効率を大きく向上することができる。
[0085]
 また、伝熱流路14を形成する、大きさの異なる大小の伝熱流路用凸部14a及び伝熱流路用凸部14bは、同じ方向に突出し、嵌合されている。従って、伝熱流路用凸部14aと伝熱流路用凸部14bとが嵌合するため、プレートフィン2aを構成する一対のプレート6a,6bが位置ずれすることを防止できる。すなわち、従来の、凸部と他方のプレートの平面部とを対向させて形成される伝熱流路、又は、凸部同士を向かい合わせに対向させて形成される伝熱流路等の場合には、プレート6aとプレート6bの位置がずれる場合がある。しかしながら、本実施の形態のプレート6a,6bにおいては、プレート6aとプレート6bとの間の位置ずれを抑制することができる。
[0086]
 従って、プレート6aと他方のプレート6bの位置がずれることで生じる、伝熱流路14の流路断面積のバラつきを抑制することができる。また、ロー付け等の接合代を確保できるため、接合代の減少による接合強度の低下を回避することができる。従って、熱交換器の性能及び信頼性を向上させることができる。
[0087]
 また、伝熱流路用凸部14a及び伝熱流路用凸部14bが同じ方向に向けて突出しているので、プレート6a及びプレート6bにそれぞれ生じる、残留応力による反り方向が同じ方向となる。従って、反りによってプレート6a,6b同士が剥がれるのを抑制することができる。
[0088]
 また、本実施の形態では、積層方向に隣接するプレートフィン2aの伝熱流路14は、隣接する他のプレートフィン2aの伝熱流路14と同じ位置において、プレートフィン2a間に突出して配置されている。すなわち、複数のプレートフィン2aのうちの隣接するプレートフィン2aそれぞれの伝熱流路14は、積層方向(第1方向)から見たときに同じ位置に配置されている。
[0089]
 従って、プレートフィン2aを構成するプレートとしては、伝熱流路用凸部14aを有するプレート6a及び、伝熱流路用凸部14aと同じ位置に伝熱流路用凸部14bと大きさの異なる伝熱流路用凸部14bを有するプレート6bの二種類だけを準備すればよい。
[0090]
 一方、図15Bに示す、従来のプレートフィン101を用いた熱交換器の場合は、プレートフィン101を構成する2枚のプレートは、2枚のプレートそれぞれの突出部103が互いに向かい合わせに対向するように配置されており、これによって伝熱流路102が形成される。このため、突出部103の位置が半ピッチずれた、他の一対のプレートが必要となる。すなわち、プレート104a-1、104a-2、プレート104b-1及びプレート104b-2の、四種類のプレートが必要となる。従って、熱交換器の製造に際して、部品の管理が煩雑となる。また、製造工程における生産性が低下する。
[0091]
 これに対して、本実施の形態の熱交換器1では、上述のように、二種類のプレートで構成されるため、部品の管理が容易となって生産性が向上する。また、これにより、熱交換器1を安価に提供することができる。
[0092]
 また、一つのプレートフィン2aの伝熱流路用凸部14aと、当該一つのプレートフィン2aに隣接するプレートフィン2aの伝熱流路用凸部14bとが、積層方向から見たときに同じ位置であり、従来の構成のように半ピッチずらす必要がない。従って、伝熱流路のピッチを小さくすることができるため、プレートフィン2aの長手方向と交差する短手方向の幅を狭くすることができる。
[0093]
 ここで、互いに隣接するプレートフィン2aの間で、伝熱流路14が同じ位置でなく半ピッチずれている場合には、半ピッチずれていない場合と比較して、プレートフィン2aの強度を強くする必要がある。このため、プレートフィン2aの両側の長辺縁部に突起17(図3B参照)を配置し、これにより強度を保持することが考えられる。この場合、突起17が当接する一方のプレート6aは、突起17を当接させるために長辺縁部の平坦部20b(図6参照)を幅広にする必要がある。
[0094]
 しかしながら、伝熱流路14、すなわち伝熱流路用凸部14a及び伝熱流路用凸部14bが同じ位置であれば、プレート6bの長辺縁部の平坦部20bを他方のプレート6aの平坦部20aと同じ幅とすることができ、一方の平坦部を幅広とする必要がなくなる。従って、熱交換器1全体の大きさをコンパクトにすることができる。
[0095]
 また、本実施の形態では、伝熱流路14は、伝熱流路14の延設方向に交差する面での断面視において、伝熱流路の両側部分に、微小な間隙部15(図10参照)を有する。このため、プレート6aとプレート6bとを炉中に入れて互いに接合する際、溶融したロー材等の接合材の余剰分は、伝熱流路14の間隙部15に入り込み、凝固する。従って、接合材の凝固部分が、伝熱流路14の間隙部15以外の部分を塞ぐことを回避することができ、伝熱流路14部分の品質を安定させることができる。また、間隙部15が、プレート6aとプレート6bとの接合に寄与することになり、接合強度が向上する。
[0096]
 また、本実施の形態では、伝熱流路14の延設方向に交差する面での断面視において、山形に構成された伝熱流路用凸部14bの頂点部分の幅Lは、山形に構成された伝熱流路用凸部14aの頂点部分の幅lより大きく構成されている。このため、積層方向において隣接する2つのプレートフィン2aが、積層方向から見た場合に互いに同じ位置に伝熱流路14が配置された構成であっても、空気の流れは大きく蛇行するとともに円滑なものとなる。従って、冷媒と空気との間の熱交換について、高い熱交換効率を得ることができる。
[0097]
 図11Aは、プレートフィン積層型熱交換器の伝熱流路群部分における作用を説明する図である。図11Bは、プレートフィン積層型熱交換器の伝熱流路群部分における作用を説明する他の図である。
[0098]
 図11Bに示す伝熱流路14では、伝熱流路用凸部14aの頂点部と、伝熱流路用凸部14bの頂点部とが同じ幅を有する。図11Bに示す例では、伝熱流路用凸部14a及び伝熱流路用凸部14bの頂点部は、ともに三角形の頂点部である。この場合、一方の伝熱流路用凸部14aの頂点部と、この頂点部が臨む他方の伝熱流路用凸部14bの底面凹部との間に形成される間隙は急激に屈曲する。従って、当該間隙を流れる空気の流れが急激に曲がるため、空気抵抗が大きくなる。
[0099]
 これに対し、本実施の形態の構成では、図11Aに示すように、伝熱流路用凸部14aの頂点部とこの頂点部が臨む伝熱流路用凸部14bの底面凹部との間に形成される間隙は、緩やかに屈曲する。従って、空気の流れは緩やかに曲がり、空気抵抗が少ない。その結果、伝熱流路用凸部14aの頂点部と伝熱流路用凸部14bの底面凹部との間を流れる空気は、流速が早く、円滑で、且つ大きく蛇行する。従って、プレートフィン2aの伝熱流路14と、このプレートフィン2aに隣接するプレートフィン2aの伝熱流路14とが互いに同じ位置にあって対向する場合においても、高い熱交換効率を得ることができる。
[0100]
 また、本実施の形態において、プレートフィン2aに設けられた伝熱流路14は、伝熱流路14の長手方向の任意の点の接線が複数となる形状としてある。すなわち、伝熱流路14は、伝熱流路14の延設方向と平行な面での断面視において、カーブを有する。従って、プレート6a,6bを積層してロー付け等により接合する際に、伝熱流路用凸部14aと伝熱流路用凸部14bとが嵌合することによって、プレート6a,6bが伝熱流路14の延設方向へ互いにずれて動くのを防止できる。従って、伝熱流路14の流路の断面積がバラつくのを抑制することができる。また、別途、プレート6a,6bのずれ防止構成を用いる場合も、当該ずれ防止構成を簡略化することができる。
[0101]
 また、プレートフィン積層型熱交換器の分流路12A及び合流路12Bには、各伝熱流路14に比べて多くの冷媒が流れるため、冷媒側から大きな圧力がかかる。従って、接合された一対のプレート6a,6bを引き剥がす方向の圧力がかかるため、プレートフィン2aが変形する虞がある。
[0102]
 しかしながら、本実施形態の熱交換器1では、分流路12Aを構成する、分流路用凸部12Aa及び分流路用凸部12Abは、互に反対方向に向けて突出している。そして、図8に示すように、分流路用凸部12Aaの外面と、隣接する他のプレートフィン2aの分流路用凸部12Abの外面とが当接されて接合されている。また、合流路用凸部12Baの外面と、隣接する他のプレートフィン2aの合流路用凸部12Bbの外面とが当接されて接合されている。これにより、プレートフィン2aの分流路12A及び合流路12Bの剛性を高めることができる。
[0103]
 従って、分流路12A及び合流路12Bの内部に加わる、冷媒からの大きな圧力に耐えることができ、分流路12A及び合流路12Bが変形するのを防止することができる。
[0104]
 なお、本実施の形態では、分流路12A及び合流路のいずれについても、隣接するプレートフィン2a間で、分流路12A及び合流路12Bを構成する凸部の外面が互いに当接されて接合されている場合について説明した。しかしながら、分流路12A及び合流路12Bの少なくともいずれか一方について、隣接するプレートフィン2a間で凸部の外面が互いに当接されて接合されてもよい。
[0105]
 以上のように、本実施の形態のプレートフィン積層型の熱交換器1は、プレートフィン2aに対する空気側及び冷媒側の熱伝達率を共に向上させ、熱交換効率を大きく向上させることができる。従って、熱交換器の品質を向上することができる。
[0106]
 [1-4.変形例]
 本実施の形態においては、図10に示すように、伝熱流路14を構成する伝熱流路用凸部14a及び伝熱流路用凸部14bが、略山形の断面形状を有する例について説明したが、伝熱流路用凸部14a及び伝熱流路用凸部14bの構成はこれに限定されない。
[0107]
 図12A~図12Cは、プレートフィンの伝熱流路の断面形状の他の例を示す図である。図12A~図12Cに示すように、プレートフィン2aの構成については、種々の変形が可能である。
[0108]
 例えば、図12Aは、伝熱流路14を構成する伝熱流路用凸部14a及び伝熱流路用凸部14bが、積層方向(第1方向)と交差する面での断面視において、円弧状に構成された例を示している。図12Bは、伝熱流路用凸部14a及び伝熱流路用凸部14aの断面形状が、それぞれ円弧状及び山形に構成された例を示している。また、図12Cは、伝熱流路用凸部14a及び伝熱流路用凸部14bが、翼型形状に構成された例を示している。なお、凸部を構成する円弧は、真円の円弧であってもよいし、楕円の円弧であってもよい。
[0109]
 図12Aに示す例では、伝熱流路用凸部14aの円弧半径は、伝熱流路用凸部14bの円弧半径より小さい。このため、図10に示す伝熱流路14の場合と同様に、空気の流れを円滑にし、且つ、空気を大きく蛇行させることができる。従って、高い熱交換効率を得ることができる。
[0110]
 また、図12Bに示す例においても、図12Aに示す伝熱流路14と同様に、空気の流れを円滑にし、且つ、空気を大きく蛇行させることができる。従って、高い熱交換効率を得ることができる。
[0111]
 さらに、図12Cに示す例においては、図中の矢印で示すプレートフィン2a間を流れる空気の風下側となる部分の傾斜は、風上側となる部分の傾斜よりも緩い。従って、プレートフィン2aから突出した翼状の伝熱流路用凸部14aの風下側において、空気の渦流が発生するのを抑制することができる。従って、空気がプレートフィン2a間の積層隙間dを通過する際の、空気とプレートフィン2aとの間の熱伝達率が低下することを抑制できる。これにより、熱交換効率を向上させることができる。
[0112]
 以上説明したように、伝熱流路用凸部14a及び伝熱流路用凸部14bの形状は種々考えられる。このため、熱交換器1の形状及び熱交換器1が組み込まれるシステムの構成等に応じて、最適な形状を選択することができる。
[0113]
 (実施の形態2)
 本実施の形態では、実施の形態1で説明したプレートフィン積層型の熱交換器1を用いた冷凍システムについて説明する。なお、本実施の形態では、冷凍システムとして、空気調和機を例に説明する。
[0114]
 [2-1.空気調和機の構成]
 図13は、本開示の実施の形態2における空気調和機の冷凍サイクル図である。図14は、空気調和機の室内機の断面構成を示す概略図である。
[0115]
 図13に示すように、空気調和機100は、室外機51と、室外機51に接続された室内機52と、を有する。
[0116]
 室外機51は、冷媒を圧縮する圧縮機53と、四方弁54と、室外熱交換器55と、冷媒を減圧する減圧器56と、室外送風機59と、を有する。四方弁54は、冷房運転時と暖房運転時とで、冷媒回路を切り替える。また、室外熱交換器55は、冷媒と外気との間で熱交換を行う。
[0117]
 室内機52は、室内熱交換器57と、室内送風機58と、を有する。
[0118]
 そして、圧縮機53、四方弁54、室内熱交換器57、減圧器56、及び室外熱交換器55が配管により連結されることで冷媒回路が構成されて、ヒートポンプ式冷凍サイクルが形成される。
[0119]
 本実施の形態の空気調和機100においては、室外熱交換器55及び室内熱交換器57の少なくともいずれか一方に、実施の形態1で説明したプレートフィン積層型の熱交換器1が用いられる。
[0120]
 なお、本実施形態による冷媒回路には、テトラフルオロプロペン又はトリフルオロプロペン、並びに、ジフルオロメタン、ペンタフルオロエタン、又はテトラフルオロエタンを、単体、又は、それぞれ2成分混合若しくは3成分混合した冷媒が使用される。
[0121]
 [2-2.動作]
 以上のように構成された空気調和機100について、その動作を説明する。
[0122]
 冷房運転の際には、四方弁54は、圧縮機53の吐出側と室外熱交換器55とが連通するように、配管の接続を切り換える。これにより、圧縮機53によって圧縮された冷媒は、高温高圧の冷媒となって四方弁54を通って室外熱交換器55に送られる。そして、冷媒は、外気と熱交換することで放熱し、高圧の液冷媒となり、減圧器56に送られる。減圧器56では、冷媒は減圧されて低温低圧の二相冷媒となり、室内機52に送られる。そして、室内機52では、冷媒は室内熱交換器57に入り、室内空気と熱交換して吸熱し、蒸発気化して低温のガス冷媒となる。この時、室内空気が冷却されて、室内の冷房が行われる。さらに冷媒は室外機51に戻り、四方弁54を経由して圧縮機53に戻される。
[0123]
 暖房運転の際には、四方弁54は、圧縮機53の吐出側と室内機52とが連通するように、配管の接続を切り換える。これにより、圧縮機53によって圧縮された冷媒は、高温高圧の冷媒となって四方弁54を通り、室内機52に送られる。高温高圧の冷媒は、室内熱交換器57に入って室内空気と熱交換することで、放熱して冷却され、高圧の液冷媒となる。この時、室内空気が加熱されて、室内の暖房が行われる。その後、冷媒は減圧器56に送られ、減圧器56において減圧されて低温低圧の二相冷媒となり、室外熱交換器55に送られる。そして、冷媒は、外気と熱交換することで蒸発気化し、四方弁54を経由して圧縮機53へ戻される。
[0124]
 ここで、空気調和機100は、室外熱交換器55及び室内熱交換器57の少なくともいずれか一方に、実施の形態1で示した熱交換器1が使用される。本実施の形態では、例えば、図14に示すように、室内機52の室内熱交換器57として、実施の形態1で説明したプレートフィン積層型の熱交換器1が用いられる。これにより、熱交換器1の高い熱交換効率を発揮され、省エネルギ性能の高い冷凍システムを実現することができる。
[0125]
 以上、本開示に係るプレートフィン積層型熱交換器とそれを用いた冷凍システムの一例である空気調和機について、各実施の形態において説明した。本開示は、これに限定されるものではない。つまり、今回開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきであり、本開示の範囲は上記した説明ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

産業上の利用可能性

[0126]
 本開示は、プレートフィンに対する空気側及び冷媒側の熱伝達率を共に向上させ、高い熱交換効率を持つプレートフィン積層型熱交換器と、それを用いた冷凍システムを提供することができる。従って、家庭用及び業務用等に用いられる熱交換器、又は各種冷凍機器等に幅広く利用できる。

符号の説明

[0127]
 1 熱交換器
 2 プレートフィン積層体
 2a プレートフィン
 3a,3b エンドプレート
 4 配管A(第1配管)
 5 配管B(第2配管)
 6a プレート(第1プレート)
 6b プレート(第2プレート)
 8 ヘッダ流路A(上流ヘッダ流路)
 8a,8c 開口
 8b,8d リング状凸部
 9 締結部
 10 ヘッダ流路B(下流ヘッダ流路)
 10a,10c 開口
 10b,10d リング状凸部
 11,11A,11B 連絡流路
 11a,11Aa,11Ba 連絡流路用凸部
 12A 分流路
 12B 合流路
 12Aa,12Ab 分流路用凸部
 12Ba,12Bb 合流路用凸部
 14 伝熱流路
 14A,14B 伝熱流路群
 14a,14Aa,14Ba 伝熱流路用凸部(第1凸部)
 14b,14Ab,14Bb 伝熱流路用凸部(第2凸部)
 14c 凹部
 15 間隙部
 16 スリット
 17 突起
 20,20a,20b 平坦部
 51 室外機
 52 室内機
 53 圧縮機
 54 四方弁
 55 室外熱交換器
 56 減圧器
 57 室内熱交換器
 58 室内送風機
 100 空気調和機

請求の範囲

[請求項1]
各々が伝熱媒体を流すための伝熱流路を有する複数のプレートフィンを、第1方向に積層して構成したプレートフィン積層型熱交換器であって、
 前記複数のプレートフィンの各々は、互いに対向して配置された、第1プレート及び第2プレートを有し、
  前記第1プレートは、前記第1方向に突出するとともに前記第1プレートに沿って延設された第1凸部、及び、前記第1方向に凹むとともに前記第1凸部の前記第1方向と反対側に前記第1凸部に対応して配置された凹部を有し、
  前記第2プレートは、前記第1方向に突出するとともに前記第2プレートに沿って延設された第2凸部を有し、
  前記第2凸部が前記凹部の内側に配置されて、前記第1凸部と前記第2凸部との間に前記伝熱流路が構成された、
プレートフィン積層型熱交換器。
[請求項2]
 前記第1凸部の高さは、前記第2凸部の高さよりも高い、
請求項1に記載のプレートフィン積層型熱交換器。
[請求項3]
前記複数のプレートフィンのうちの隣接するプレートフィンそれぞれの前記伝熱流路は、前記第1方向から見たときに同じ位置に配置された、
請求項1又は請求項2に記載のプレートフィン積層型熱交換器。
[請求項4]
前記伝熱流路は、
 前記伝熱流路の延設方向に交差する面での断面視において、前記第2凸部の頂部よりも前記第1方向の反対側に突出する間隙部を有する、
請求項1から3のいずれか1項に記載のプレートフィン積層型熱交換器。
[請求項5]
前記伝熱流路の延設方向に交差する面での断面視において、
 前記第1凸部及び前記第2凸部は略山形であり、
 前記第2凸部の頂点部の幅は、前記第1凸部の頂点部の幅よりも大きい、
請求項1から4のいずれか1項に記載のプレートフィン積層型熱交換器。
[請求項6]
前記伝熱流路の延設方向に交差する面での断面視において、
 前記第1凸部及び前記第2凸部は円弧状であり、
 前記第1凸部の円弧半径は、前記第2凸部の円弧半径より小さい、
請求項1から4のいずれか1項に記載のプレートフィン積層型熱交換器。
[請求項7]
前記複数のプレートフィンの各々は、
 前記第1プレートの表面に沿って前記伝熱流路の延設方向と交差する方向に空気が流れるように構成され、
 前記伝熱流路の延設方向に直交する面での断面視において、前記第1凸部及び前記第2凸部は、風下側の傾斜よりも風上側の傾斜の方が緩い、
請求項1から6のいずれか1項に記載のプレートフィン積層型熱交換器。
[請求項8]
前記伝熱流路は、
 前記伝熱流路の延設方向と平行な面での平面視において、カーブを有する、
請求項1から7のいずれか1項に記載のプレートフィン積層型熱交換器。
[請求項9]
前記伝熱流路は、複数の伝熱流路により構成され、
前記複数のプレートフィンの各々は、
 前記複数の伝熱流路と、
 前記複数の伝熱流路の上流側に配置された上流ヘッダ流路と、
 前記複数の伝熱流路の下流側に配置された下流ヘッダ流路と、
 前記上流ヘッダ流路からの前記伝熱媒体を分流して前記複数の伝熱流路へ流入させる分流路と、
 前記複数の伝熱流路からの前記伝熱媒体を合流して前記下流ヘッダ流路へ流出させる合流路と、
を有する、
請求項1から8のいずれか1項に記載のプレートフィン積層型熱交換器。
[請求項10]
前記分流路及び前記合流路の少なくともいずれかは、
 前記第1プレートに設けられ、前記第1方向に突出する第3凸部と、前記第2プレートに設けられ、前記第1方向と反対の第2方向に突出する第4凸部と、が互いに対向するように配置されて構成され、
前記複数のプレートフィンのうちの隣接するプレートフィンは、
 前記隣接するプレートフィンの一方の前記第3凸部と、前記隣接するプレートフィンの他方の前記第4凸部と、が接触するように配置された、
請求項9に記載のプレートフィン積層型熱交換器。
[請求項11]
冷凍サイクルを構成する熱交換器として、請求項1~10のいずれか1項に記載のプレートフィン積層型熱交換器を用いた、冷凍システム。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3A]

[ 図 3B]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]

[ 図 10]

[ 図 11A]

[ 図 11B]

[ 図 12A]

[ 図 12B]

[ 図 12C]

[ 図 13]

[ 図 14]

[ 図 15A]

[ 図 15B]