(57)【要約】  インナーフィンは、複数の通路孔が形成された平板状の平坦部を有するプレートフィンであり、平板状の平坦部が、プレートフィンの一方側にある伝熱プレートの凹部と、プレートフィンの他方側にある伝熱プレートの凸部とに接触した状態で挟まれており、通路孔は、プレートフィンと伝熱プレートの一方との間の空間と、プレートフィンと伝熱プレートの他方との間の空間と、を連通しているものである。
2018088006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の伝熱プレートが積層され、前記伝熱プレート間に第一流路および第二流路が積層方向に交互に形成されており、前記第一流路にインナーフィンが配置されたプレート式熱交換器において、
前記伝熱プレートは、積層方向の一方に凸となった凸部と凹となった凹部とが面内に形成された凹凸形状を有する伝熱部を備えており、
前記インナーフィンは、複数の通路孔が形成された平板状の平坦部を有するプレートフィンであり、前記平板状の平坦部が、前記プレートフィンの一方側にある前記伝熱プレートの前記凹部と、前記プレートフィンの他方側にある前記伝熱プレートの前記凸部とに接触した状態で挟まれており、
前記通路孔は、前記プレートフィンと前記伝熱プレートの一方との間の空間と、前記プレートフィンと前記伝熱プレートの他方との間の空間と、を連通しているプレート式熱交換器。
【請求項２】
前記凹凸形状は波形であり、
前記一方側にある前記伝熱プレートの前記凹部が、凹部の連なった凹稜線となっており、
前記他方側にある前記伝熱プレートの前記凸部が、凸部の連なった凸稜線となっており、
前記平板状の平坦部と前記一方側にある前記伝熱プレートとが前記凹稜線で線状に接し、
前記平板状の平坦部と前記他方側にある前記伝熱プレートとが前記凸稜線で線状に接している請求項１記載のプレート式熱交換器。
【請求項３】
前記第一流路を構成する２枚の前記伝熱プレートのそれぞれの前記凹凸形状の稜線方向が、前記積層方向に見て格子状に交差しており、前記通路孔は格子の内側に形成されている請求項２記載のプレート式熱交換器。
【請求項４】
前記平板状の平坦部は前記一方側にある伝熱プレートおよび前記他方側にある伝熱プレートと接合されており、前記通路孔は、前記プレートフィンと前記伝熱プレートとの接合部分を避けて形成されている請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項５】
前記プレートフィンにおいて、フィンの面積比は０．１以上、０．８以内である請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項６】
前記プレートフィンは、前記通路孔の周縁に、前記プレートフィンに対して立設された伝熱壁を有する請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項７】
前記プレートフィンには、前記第一流路の流入孔と前記第一流路の流出孔とが形成されており、前記プレートフィンは、前記流入孔から前記流出孔に向けて流れる第一流体の前記第一流路における面内分布を均一化する均一化部を備えた請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項８】
前記均一化部は、前記流入孔の周辺に形成された各通路孔で構成され、各通路孔は、前記流入孔からの位置が離れるに連れて孔径が大きくなるように形成されている請求項７記載のプレート式熱交換器。
【請求項９】
前記均一化部は、前記流入孔の周辺に形成された各通路孔の周縁のうち、前記第一流体の流れ方向の下流縁に、前記プレートフィンに対して立設された整流壁で構成され、各整流壁の前記プレートフィンからの高さが、前記流入孔からの位置が離れるに連れて高くなる請求項７または請求項８記載のプレート式熱交換器。
【請求項１０】
各整流壁の前記プレートフィンからの立設角度が同じである請求項９記載のプレート式熱交換器。
【請求項１１】
前記均一化部は、前記流入孔の周辺に形成された各通路孔の周縁のうち、前記第一流路における第一流体の流れ方向の下流縁に、前記プレートフィンに対して立設された整流壁で構成され、各整流壁の前記プレートフィンからの高さは同じであり、各整流壁の前記プレートフィンからの立設角度が、前記流入孔から位置が離れるに連れて大きくなる請求項７または請求項８記載のプレート式熱交換器。
【請求項１２】
前記整流壁の平面形状はデルタ翼形状に形成される請求項９〜請求項１１のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項１３】
前記プレートフィンの板厚は、前記伝熱プレートと同じかまたは薄い請求項１〜請求項１２のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項１４】
前記第二流路に、複数の通路孔が形成された平板状の平坦部を有するプレートフィンが配置されている請求項１〜請求項１３のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項１５】
前記第一流路に配置した前記プレートフィンと前記第二流路に配置した前記プレートフィンとは互いに異なる構成を有する請求項１４記載のプレート式熱交換器。
【請求項１６】
圧縮機、熱交換器、減圧装置、請求項１〜請求項１５のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器が接続され、冷媒が循環する冷媒回路と、
前記冷媒回路の前記冷媒と前記プレート式熱交換器で熱交換される熱媒体が流れる熱媒体回路とを備えたヒートポンプ装置。
【請求項１７】
請求項１６記載のヒートポンプ装置と、前記熱媒体の温熱を用いて暖房および給湯を行う暖房給湯装置と、前記熱媒体回路に設けられ、前記熱媒体を搬送するポンプとを備えたヒートポンプ式暖房給湯システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の伝熱プレートを積層して構成したプレート式熱交換器、ヒートポンプ装置およびヒートポンプ式暖房給湯システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、プレート式熱交換器は、複数の伝熱プレートが積層されて構成され、伝熱プレート間に第一流路および第二流路が交互に形成されており、第一流路および第二流路にそれぞれ流体を流して、これらの流体間で熱交換を行わせる構成となっている。【０００３】
この種のプレート式熱交換器として、断面形状が波形の凹凸形状を有する伝熱プレート同士で挟まれた空間で第一流路を形成し、第一流路に、伝熱プレートと同様に断面形状が波形の凹凸形状を有するインナーフィンを配置した構成のプレート式熱交換器がある（例えば、特許文献１参照）。このプレート式熱交換器では、伝熱プレートの凹凸形状とインナーフィンの凹凸形状とが伝熱プレートの積層方向に重ならずにズレた配置で、伝熱プレートとインナーフィンとが重なって接合されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−７０５５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のプレート式熱交換器では、伝熱プレートおよびインナープレートの両方が凹凸形状となっている。このため、これらを上述のように重ね合わせると、各プレート同士が格子状に点接触し、その点接触部分で接合されている。この点接触部分は複数箇所あるものの、点接触であるため、インナーフィンと伝熱プレートとの熱伝達が充分ではないという問題があった。【０００６】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、インナーフィンと伝熱プレートとの間の熱伝達を向上することが可能なプレート式熱交換器、ヒートポンプ装置およびヒートポンプ式暖房給湯システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るプレート式熱交換器は、複数の伝熱プレートが積層され、伝熱プレート間に第一流路および第二流路が積層方向に交互に形成されており、第一流路にインナーフィンが配置されたプレート式熱交換器において、伝熱プレートは、積層方向の一方に凸となった凸部と凹となった凹部とが面内に形成された凹凸形状を有する伝熱部を備えており、インナーフィンは、複数の通路孔が形成された平板状の平坦部を有するプレートフィンであり、平板状の平坦部が、プレートフィンの一方側にある伝熱プレートの凹部と、プレートフィンの他方側にある伝熱プレートの凸部とに接触した状態で挟まれており、通路孔は、プレートフィンと伝熱プレートの一方との間の空間と、プレートフィンと伝熱プレートの他方との間の空間と、を連通しているものである。【０００８】
また、本発明に係るヒートポンプ装置は、圧縮機、熱交換器、減圧装置、上記のプレート式熱交換器が接続され、冷媒が循環する冷媒回路と、冷媒回路の冷媒とプレート式熱交換器で熱交換される熱媒体が流れる熱媒体回路とを備えたものである。【０００９】
また、本発明に係るヒートポンプ式暖房給湯システムは、ヒートポンプ装置と、熱媒体の温熱を用いて暖房および給湯を行う暖房給湯装置と、熱媒体回路に設けられ、熱媒体を搬送するポンプとを備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るプレート式熱交換器は、インナーフィンを構成するプレートフィンと伝熱プレートとが、プレートフィンの平坦部で伝熱プレートの凹凸形状に線接合する。そのため、プレートフィンと伝熱プレートとの熱伝達を向上することができる。また、本発明に係るヒートポンプ装置およびヒートポンプ式暖房給湯システムは、上記のプレート式熱交換器を備えたため、熱交換性能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器１００の分解斜視図である。
【図２】図１の第一伝熱プレート１の概略正面図である。
【図３】図１の第二伝熱プレート３の概略正面図である。
【図４】図１のインナーフィン２の概略正面図である。
【図５】図１の伝熱セット４の積層方向の部分断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器１００の第一流路５の構造斜視図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器１００の第一伝熱プレート１と第二伝熱プレート３の間にプレートフィン２を配置して積層した構造の正面透視図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器１００の通路孔２０ａの形状例を示す正面図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係るプレート式熱交換器１００において第一伝熱プレート１と第二伝熱プレート３の間にプレートフィン２を配置して積層した構造の第一流入連通路１４周辺を、正面から透視した透視局部図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係るプレート式熱交換器１００の伝熱セット４の一部の概略拡大断面斜視図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係るプレート式熱交換器１００のプレートフィン２の通路孔２０ａの側面図である。
【図１２】本発明の実施の形態３に係るプレート式熱交換器１００のプレートフィン２の通路孔２０ａの正面図である。
【図１３】本発明の実施の形態３に係るプレート式熱交換器１００のプレートフィン２の通路孔２０ａの斜視図である。
【図１４】本発明の実施の形態３に係るプレート式熱交換器１００の伝熱セット４の一部の概略拡大断面斜視図である。
【図１５】本発明の実施の形態４に係るプレート式熱交換器１００のプレートフィン２の通路孔２０ａの側面図である。
【図１６】本発明の実施の形態４に係るプレート式熱交換器１００のプレートフィン２の通路孔２０ａの正面図である。
【図１７】本発明の実施の形態４に係るプレート式熱交換器１００のプレートフィン２の通路孔２０ａの斜視図である。
【図１８】本発明の実施の形態４に係るプレート式熱交換器１００のプレートフィン２の通路孔２０ａを第二流れ空間５ｂ側から見た斜視図である。
【図１９】本発明の実施の形態４に係るプレート式熱交換器１００の整流壁２６の通路孔２０ａの変形例を示す図である。
【図２０】本発明の実施の形態５に係るプレート式熱交換器１００の伝熱セット４の一部の概略拡大断面斜視図である。
【図２１】本発明の実施の形態６に係るプレート式熱交換器１００における概略断面図である。
【図２２】本発明の実施の形態７に係るプレート式熱交換器１００におけるプレートフィン面積比γの説明図である。
【図２３】本発明の実施の形態７に係るプレート式熱交換器１００における性能検討効果図である。
【図２４】本発明の実施の形態８に係るヒートポンプ式暖房給湯システム２００の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、発明の実施の形態に係るプレート式熱交換器について図面等を参照しながら説明する。ここで、図１を含め、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。そして、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。また、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。
【００１３】
また、以下の説明において、理解を容易にするために方向を表す用語（例えば「上」、「下」、「右」、「左」、「前」、「後」等）を適宜用いるが、これは説明のためのものであって、これらの用語は本願発明を限定するものではない。また、本実施の形態１では、プレート式熱交換器１００を正面視、つまりプレート式熱交換器１００を伝熱プレートの積層方向に見た状態において、「上」、「下」、「右」、「左」、「前」、「後」を使用する。また、「凹」と「凸」は、前方側に「凸」とし、後方側に凸の部分を「凹」とする。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器１００の分解斜視図である。図２は、図１の第一伝熱プレート１の概略正面図である。図３は、図１の第二伝熱プレート３の概略正面図である。図４は、図１のインナーフィン２の概略正面図である。
【００１５】
本実施の形態１に係るプレート式熱交換器１００はプレートフィン型であり、図１に示すように、第一伝熱プレート１と第二伝熱プレート３との間にインナーフィン２が配置された構成の伝熱セット４が複数積層されて構成されている。そして伝熱セット４が複数積層されることで、伝熱セット４を構成する第一伝熱プレート１と伝熱セット４を構成する第二伝熱プレート３との間に形成された第一流路５と、伝熱セット４同士の間に形成された第二流路６とが交互に積層された構成となり、第一流路５を流れる第一流体と第二流路６を流れる第二流体との間で熱交換を行うようになっている。第一流体は、例えば冷媒のＲ４１０Ａ、Ｒ３２、Ｒ２９０、ＣＯ２などであり、第二流体は、例えば水などである。図１において実線矢印が第一流体、点線矢印が第二流体の流れを示している。
【００１６】
また、伝熱セット４の積層方向の最外面には第一補強用サイドプレート７および第二補強用サイドプレート８が配置されている。図１において最前面に積層されている板が第一補強用サイドプレート７であり、最後面に積層されている板が第二補強用サイドプレート８である。
【００１７】
また、第一補強用サイドプレート７および第二補強用サイドプレート８は、図１に示すように角丸な矩形の板状に構成されている。第一補強用サイドプレート７の四隅には流体の流入口または流出口となる円形状の孔が形成されている。そして、各孔の周縁には円筒形状の流入管または流出管が設けられている。詳しくは、第一補強用サイドプレート７の右下には第一流体が流入する第一流入管１０が設けられ、第一補強用サイドプレート７の右上には第一流体が流出する第一流出管１１が設けられる。また、第二補強用サイドプレート８の左下には第二流体が流入する第二流入管１２、左上には第二流体が流出する第二流出管１３が設けられる。
【００１８】
第一伝熱プレート１および第二伝熱プレート３は、図２および図３に示すようにいずれも角の丸い略矩形形状の板である。そして、第一伝熱プレート１および第二伝熱プレート３は、波形の凹凸形状（後述の図５参照）が繰り返された断面を有する伝熱部１００ａ、１００ｂを有している。第一伝熱プレート１および第二伝熱プレート３の材質は熱伝導が良好な金属、例えば、アルミニウム、銅、それらの合金などであることが望ましい。また、強度の向上も図るには、第一伝熱プレート１および第二伝熱プレート３の材質はステンレス鋼などであることが望ましい。
【００１９】
そして、第一伝熱プレート１および第二伝熱プレート３のそれぞれの四隅には、第一流入管１０、第一流出管１１、第二流入管１２、第二流出管１３に対応して、第一流入孔１４ａ、１４ｂ、第一流出孔１５ａ、１５ｂ、第二流入孔１６ａ、１６ｂ、第二流出孔１７ａ、１７ｂが形成されている。第一流入孔１４ａ、１４ｂは第一流路５の流入口、第一流出孔１５ａ、１５ｂは第一流路５の流出口、第二流入孔１６ａ、１６ｂは第二流路６の流入口、第二流出孔１７ａ、１７ｂは第二流路６の流出口となる。
【００２０】
なお、以下において、第一伝熱プレート１および第二伝熱プレート３を区別する必要がないときは、総称して「伝熱プレート」という。また、第一補強用サイドプレート７および第二補強用サイドプレート８を区別する必要がないときは、総称して「サイドプレート」という。
【００２１】
また、図４に示すように、インナーフィン２も伝熱プレートと同様に、角の丸い略矩形形状の板であり、外周には厚み方向に突出した外壁周縁２１が設けられている。そして、インナーフィン２にも、第一流入管１０、第一流出管１１、第二流入管１２、第二流出管１３に対応する位置に、それぞれ第一流入孔１４ｃ、第一流出孔１５ｃ、第二流入孔１６ｃ、第二流出孔１７ｃが形成されている。
【００２２】
インナーフィン２は、全体が略平坦であることから、以下では、インナーフィン２をプレートフィン２と呼ぶことにする。プレートフィン２は、伝熱プレートの伝熱部１００ａ、１００ｂと対向する部分が平板状の平坦部２０となっており、平坦部２０には複数の通路孔２０ａが形成されている。通路孔２０ａは、図１および図４に示すように、伝熱プレートのリブ３ｃと対向する部分と、第二流入孔１６ｃの周囲と、第二流出孔１７ｃの周囲とには設けられていない。通路孔２０ａは、伝熱プレートの波形の周期より小さいサイズの孔、または、小さい幅のスリットなどとするとよい。
【００２３】
プレートフィン２は伝熱プレートよりも厚みが薄いものが望ましい。これは、プレートフィン２が配置されることで、プレート式熱交換器全体の大型化を避けるためである。
【００２４】
また、プレート式熱交換器１００の熱交換効率を向上して高性能化を図るには、プレートフィン２の材質を、熱伝導が良好な金属、例えば、アルミニウム、銅、それらの合金などであることが望ましい。
【００２５】
また、プレート式熱交換器１００の高性能化に加えて、強度の向上も図るには、プレートフィン２の材質を、第一伝熱プレート１および第二伝熱プレート３と同じ材質とすることが望ましい。プレートフィン２を第一伝熱プレート１および第二伝熱プレート３と同じ材質とすると、接合が容易となり、また、熱膨張率差による変形が生じ難く望ましい。
【００２６】
そして、以上のように構成された、第一伝熱プレート１、プレートフィン２および第二伝熱プレート３のそれぞれの第一流入孔１４ａ〜１４ｃが重なり合うことで第一流体が通過する第一流入連通路１４（後述の図７参照）が形成される。また、第一伝熱プレート１、プレートフィン２および第二伝熱プレート３のそれぞれの第一流出孔１５ａ〜１５ｃが重なり合うことで、第一流体が通過する第一流出連通路１５（後述の図７参照）が形成される。同様にして、第一伝熱プレート１、プレートフィン２および第二伝熱プレート３のそれぞれの第二流入孔１６ａ〜１６ｃが重なり合うことで第二流体が通過する第二流入連通路１６（後述の図７参照）が形成される。また、第一伝熱プレート１、プレートフィン２および第二伝熱プレート３のそれぞれの第二流出孔１７ａ〜１７ｃが重なり合うことで、第二流体が通過する第二流出連通路１７（後述の図７参照）が形成される。
【００２７】
第一流入連通路１４および第一流出連通路１５は第一流路５に連通し、第二流路６には連通しない構成となっている。このため、外部から第一流入管１０へ流入した第一流体は、第一流入連通路１４を介して第一流路５へ流入する。第一流路５に流入した第一流体は、第一流路５内を通過した後、第一流出連通路１５を介して第一流出管１１から流出する。第一流路５内における第一流体の流れについては改めて説明する。
【００２８】
また、第二流入連通路１６および第二流出連通路１７は第二流路６に連通し、第一流路５には連通しない構成となっている。このため、外部から第二流入管１２へ流入した第二流体は、第二流入連通路１６を流れ、第二流路６へ流入する。第二流路６に流入した第二流体は第二流路６内を通過した後、第二流出連通路１７を介して第二流出管１３から流出する。
【００２９】
図５は、図１の伝熱セット４の積層方向の部分断面図である。図６は、本発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器１００の第一流路５の構造斜視図である。図６において実線矢印は第一流体の流れを示している。図７は、本発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器１００の第一伝熱プレート１と第二伝熱プレート３の間にプレートフィン２を配置して積層した構造の正面透視図である。
【００３０】
第一伝熱プレート１と第二伝熱プレート３とのそれぞれにおいて、波形は凸と凹が規則的に形成されている。そして、第一伝熱プレート１において波形の稜線は、図２に示したように左上から右下に向かって傾斜しており、また、第二伝熱プレート３において波形の稜線は、図３に示したように右上から左下に向かって傾斜している。よって、図６に示すように第一伝熱プレート１と第二伝熱プレート３とが重ねられた状態で、それぞれの波形の稜線方向が交差し、波型同士に角度を有するようになっている。このため、これらの各プレートを積層方向に透視すると、第一伝熱プレート１側の稜線と第二伝熱プレート３側の稜線とが格子状に交差している。
【００３１】
そして、第一流路５は、図５および図６に示すようにプレートフィン２を境に第一伝熱プレート１側の第一流れ空間５ａと、第二伝熱プレート３側の第二流れ空間５ｂとに分けられている。第一流れ空間５ａは、第一伝熱プレート１の波形の稜線方向に延びる小空間が、この稜線方向と交差する方向に複数形成された構成を有する。また、第二流れ空間５ａも同様に、第二伝熱プレート３の稜線方向に延びる小空間が、この稜線方向と交差する方向に複数形成された構成を有する。そして、第一流れ空間５ａと第二流れ空間５ｂとが、プレートフィン２に設けられた通路孔２０ａで連通している。
【００３２】
第二流路６は、隣接する２つの伝熱セット４のうち、一方の伝熱セット４の第二伝熱プレート３と、他方の伝熱セット４の第一伝熱プレート１との間の空間で構成されている。第二伝熱プレート３の波形の稜線方向と第一伝熱プレート１の波形の稜線方向とは上述したように交差している。このため、第二伝熱プレート３と第一伝熱プレート１との接触部分、つまり、第二伝熱プレート３の波形の凹部３ａが連なる凹稜線３ａａと、第一伝熱プレート１の波形の凸部１ｂが連なる凸稜線１ｂａとの接触部分は局所的であり、第二流体が自由に流通する第二流路６が第二伝熱プレート３と第一伝熱プレート１との間に形成されている。
【００３３】
次に、以上のように構成されたプレート式熱交換器１００における流体の流れおよびプレートフィン２の作用について説明する。
外部から第一流入管１０へ流入した第一流体は、第一流入連通路１４を介して第一流路５へ流入する。第一流路５に流入した第一流体は、第一流路５内を、プレートフィン２の左右の外壁周縁２１に向けて徐々に広がりながら上方に向けて流れ、第一流出連通路１５を介して第一流出管１１から流出する。
【００３４】
ここで、第一流路５内にはプレートフィン２が設けられているため、第一流体は、通路孔２０ａを通って第一流れ空間５ａと第二流れ空間５ｂとに交互に流れる。この際、通路孔２０ａによる乱流伝熱促進と前縁効果伝熱促進によって、第一流体の熱は、第一伝熱プレート１および第二伝熱プレート３のそれぞれの表面に接触して熱交換するだけでなく、プレートフィン２の表面とも効果的に熱交換する。つまり第一流路５内にプレートフィン２を配置することで、第一流体の伝熱面積が増える。そして、プレートフィン２の表面に伝わった熱は、熱伝導によりプレートフィン２の内部に伝わり、熱伝達により第一伝熱プレート１および第二伝熱プレート３のそれぞれの稜線部に伝わる。
【００３５】
このように、第一流体の熱が、第一流体から第一伝熱プレート１および第二伝熱プレート３に直接、伝達する経路の他に、プレートフィン２を介して第一伝熱プレート１および第二伝熱プレート３に伝達する経路が形成される。このため、第一流体の熱が効率的に第一伝熱プレート１および第二伝熱プレート３に伝わり、第一流路５の伝熱性を高めることができる。
【００３６】
また、第二流路６には第二流体が流れており、第二流体の熱は、第二伝熱プレート３と、隣接する伝熱セット４の第一伝熱プレート１とに伝達され、結果として第一流体と第二流体との熱交換が行われる。
【００３７】
ここで、第一流路５の伝熱性は、第一流路５にプレートフィン２を設けたことで第二流路６よりも高くなる。このため、第一流路５には、第二流体よりも伝熱性の低い第一流体を流すとよい。これにより、第一流体の伝熱性の低さをカバーでき、結果的にプレート式熱交換器１００の性能を向上することができる。なお、伝熱性の高低に関し、ガス相のみの流体、または液相とガス相とを含む二相の流体の方が、液相のみの流体よりも伝熱性が高くなる。
【００３８】
次に、本実施の形態１に係るプレート式熱交換器１００の特徴について図５〜図７を参照して説明する。
プレートフィン２は、積層方向の前後に配置された第一伝熱プレート１と第二伝熱プレート３とに挟まれた状態で接合されている。更に具体的には、プレートフィン２は、通路孔２０ａを有する平坦部２０が、第一伝熱プレート１の波形の凹部１ａが連なる凹稜線１ａａと、第二伝熱プレート３の波形の凸部３ｂが連なる凸稜線３ｂａとに、線状に接触して線接合されている。
【００３９】
このように、プレートフィン２において第一伝熱プレート１の伝熱部１００ａと第二伝熱プレート３の伝熱部１００ｂと接合される部分を平板状の平坦部２０としたので、平坦部２０と波形の伝熱部１００ａ、１００ｂとの接触部分が点ではなく線となる。このため、プレートフィン２を波形とした従来のように、接合部分が点接合となる構造に比べて、伝熱プレートとプレートフィン２との接触面積を拡大することができ、熱交換効率を高めることができる。
【００４０】
また、プレートフィン２の通路孔２０ａは、図７に示すように、第一伝熱プレート１側の稜線と第二伝熱プレート３側の稜線とが交差して形成される格子の中に形成されている。つまり、通路孔２０ａは、伝熱プレートとプレートフィン２との接合部分を避けた位置に形成されている。通路孔２０ａを仮に、伝熱プレートとプレートフィン２とが接合される部分に形成されていると、その通路孔２０ａの面積分、プレートフィン２と伝熱プレートとの接触面積が減ることになり、熱交換効率が下がる。これに対し、ここでは伝熱プレートとプレートフィン２との接合部分を避けて通路孔２０ａを設けているので、熱交換効率が下がる不都合を回避できる。
【００４１】
以上説明したように、本実施の形態１によれば、プレートフィン２を平面形状とし、伝熱プレートとプレートフィン２とが伝熱プレートの稜線部分で線接合されるようにした。このため、プレートフィン２を波形とした従来のように、接合部分が点接合となる構造に比べて、伝熱プレートとプレートフィン２との接触面積を拡大することができ、熱交換効率を高めることができる。
【００４２】
また、二相（液相とガス相）或いは伝熱性低い流体が流れる流路にて、伝熱プレートの間に、通路孔２０ａが形成されたプレートフィン２を配置することにより、乱流伝熱促進と前縁効果伝熱促進との両方を利用することができる。また、プレート式熱交換器１００の２つ流路構造を個別設計することができる。また、伝熱性が低い流体側の伝熱面積を拡大することができる。以上より、全体的にプレート式熱交換器１００の性能を向上することができる。
【００４３】
また、伝熱プレートとプレートフィン２とが線接合となることで、プレート式熱交換器１００の強度向上も図ることができる。
【００４４】
また、プレートフィン２表面において線接触部分以外から線接触部分までの距離が点接触の構造に比べて短く、プレートフィン２内を熱伝導する距離が短いため、プレート式熱交換器１００の性能を向上することができる。
【００４５】
また、プレートフィン２において伝熱プレートの稜線と接合される部分に仮に通路孔２０ａを設けていると、その通路孔部分でプレートフィン２と伝熱プレートの稜線部分とが接合されず、その分、接合面積が少なくなる。しかし、本実施の形態１では、プレートフィン２において伝熱プレートの稜線と接合される部分を避け、格子状の格子の中に通路孔２０ａを配置する構成としたので、通路孔２０ａによるプレート式熱交換器１００の性能等の不都合が生じることはない。
【００４６】
また、プレートフィン２が波形であると、第一伝熱プレート１とプレートフィン２と第二伝熱プレート３とを重ねた伝熱セット４の積層方向の厚みが大きくならざるを得ない。しかし、本実施の形態１のプレートフィン２は平面形状であり、また伝熱プレートより薄いため、これら３枚のプレートを重ねても、厚みが大幅に増加することがない。よって、ヒートポンプ装置の筐体内に、プレートフィン２が無いプレート式熱交換器が設けられていた場合、そのプレート式熱交換器を、筐体の大きさを変更することなく、本実施の形態１のプレートフィン２がある本実施の形態１のプレート式熱交換器１００に置き換えることができる。この場合、プレート式熱交換器を置き換えるだけの簡単な作業で、ヒートポンプ装置の性能向上することができる。
【００４７】
また、プレートフィン２には複数の通路孔２０ａが形成されており、第一流体は通路孔２０ａを通って第一流れ空間５ａと第二流れ空間５ｂとに交互に流れるため、乱流伝熱促進と前縁効果伝熱促進との両方を利用することができる。
【００４８】
また、プレートフィン２の通路孔２０ａの直径の寸法と配置を自由に設計できるため、プレート式熱交換器１００の分配改善をすることができる。
【００４９】
また、プレート式熱交換器１００の熱交換部を、伝熱プレート、サイドプレートおよびプレートフィン２のみで構成するため、構造が簡略化し、熱交換器の小型化、コストの低減を図ることができる。
【００５０】
また、以上の性能改善により、性能同等でのプレート式熱交換器の小型化、コストダウン等を図ることもできる。
【００５１】
なお、本実施の形態１のプレート式熱交換器は、上述した構造に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で例えば以下のように種々変形して実施可能である。
【００５２】
上記では、伝熱性が低い方の第一流体が流れる第一流路５側にプレートフィン２を配置したが、伝熱性が高い方の第二流体が流れる第二流路６側にプレートフィン２を配置してもよい。しかし、通路孔２０ａのサイズによっては第二流体の流路抵抗が増加する可能性があるため、この場合には、第二流路６にはプレートフィン２を配置しないほうが良い。プレートフィン２を第一流路５と第二流路６のいずれに配置するかは、第一流体と第二流体の伝熱性、抵抗の影響を考慮して決めればよい。
【００５３】
また、上記では、第一流路５のみにプレートフィン２を設けたが、第一流路５と第二流路６との両方にプレートフィン２を設けてもよい。この場合、プレートフィン２は同じ構造でもよいし、異なる構成でもよい。また、第一流路５と第二流路６との両方にプレートフィン２を設ける場合に、第一流路５と第二流路６とで伝熱性に違いを持たせるには、互いに構成が異なるプレートフィン２を配置するようにすればよい。プレートフィン２の構成を異ならせるには、例えば通路孔２０ａのサイズ、形状、密度、位置などを変えればよい。このように、第一流路５と第二流路６とのそれぞれにプレートフィン２を配置する場合には、通路孔２０ａのサイズ、形状、密度、位置などで、２つ流路の構造を個別設計することができる。
【００５４】
また、上記では、通路孔２０ａの形状を正面視で円形を示したが、通路孔２０ａの形状は円形に限られない。通路孔２０ａの形状は、流体の種類、第一流路５の第一流れ空間５ａと第二流れ空間５ｂの方向などに合わせて適宜変更することができ、例えば、次の図８に示す形状としてもよい。
【００５５】
図８は、本発明の実施の形態１に係るプレート式熱交換器１００の通路孔２０ａの形状例を示す正面図である。
通路孔２０ａの形状は、円形の他に、図８に示すように、半円形、楕円形、円弧状形、三角形、四角形または角数が五角以上の多角形等としてよい。また、プレートフィン２に設ける通路孔２０ａの形状は、一つの形状に統一しても良いし、異なる形状を混在して設けてもよい。通路孔２０ａの設計の標準は、伝熱性能を持ちながらプレートフィン２の加工コスト低減すること、流路の流動抵抗低減すること、伝熱面積を増やすこと、等である。
【００５６】
また、プレートフィン２は平面状としたが、通路孔２０ａのエッジ部分などに局所的な凹凸があっても良い。
【００５７】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、各通路孔２０ａのそれぞれの大きさを同じとしていたが、本実施の形態２は、第一流路５における流体の面内分配性を考慮して、各通路孔２０ａの大きさを変えた構成としたものである。以下、本実施の形態２が実施の形態１と異なる点を中心に説明するものとし、本実施の形態２で説明されていない構成は実施の形態１と同様である。
【００５８】
図９は、本発明の実施の形態２に係るプレート式熱交換器１００において第一伝熱プレート１と第二伝熱プレート３の間にプレートフィン２を配置して積層した構造の第一流入連通路１４周辺を、正面から透視した透視局部図である。なお、図９では第一流入連通路１４周辺の正面透視局部図を示しているが、第一流出連通路１５周辺についてもほぼ同様の構成である。また、図９において第一流入連通路１４から上方に向かう複数の矢印２２と、第一流入連通路１４から左側の外壁周縁１９に向かう複数の矢印２３とはそれぞれ、第一流路５における流れの主流を示している。
【００５９】
以下、図９を参照して第一流路５における第一流体の流れについて説明する。
第一流路５では、第一流入連通路１４から第一流体が流入するため、第一流入連通路１４に近い部分での流速は、第一流入連通路１４から遠い部分の流速よりも速くなる。このため、何ら対策を施さないと、第一流入連通路１４から第一流出連通路１５に直線的に向かう領域に第一流体が偏り、プレートフィン２の左右の外壁周縁２１まで第一流体が広がらず、第一流路５における第一流体の面内分布が不均一になる。
【００６０】
そこで、本実施の形態２に係るプレート式熱交換器１００では、図９に示すように、プレートフィン２に形成された各通路孔２０ａが、第一流入連通路１４からの位置が離れるに連れて孔径が大きく形成されている。言い換えれば、各通路孔２０ａの各孔径が、第一流入連通路１４から外壁周縁２１に向かうに連れて大きく形成されている。よって、第一流入連通路１４から外壁周縁２１に向かうに連れて通路孔２０ａ部分の流路抵抗が小→大になる。このため、第一流入連通路１４から第一流路５に流入した第一流体は上方に向かって流れる以外に、左右の外壁周縁２１に向かって広がって流れ、第一流体の面内分布の均一化を図ることができる。このように第一流入連通路１４からの位置が離れるに連れて孔径が大きくなるように形成された各通路孔２０ａで本発明の均一化部が構成されている。
【００６１】
なお、通路孔２０ａの孔径を変更する領域は、第一流入連通路１４の周辺であればよく、第一流路５全体とする必要はない。第一流入連通路１４の周辺とは例えば、第一流入連通路１４から第一流出連通路１５方向に設定距離、離れた高さ位置よりも下の領域とすればよい。
【００６２】
以上説明したように、本実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果が得られると共に、第一流入連通路１４の周辺の各通路孔２０ａを、第一流入連通路１４からの位置が離れるに連れて孔径が大きくなるように形成した。これにより、第一流路５の抵抗が調整され、第一流体の面内分配性を改善することができる。
【００６３】
実施の形態３．
本実施の形態３は、プレートフィン２の伝熱面積を拡大して熱交換効率の向上を図ったものである。以下、本実施の形態３が実施の形態１と異なる点を中心に説明するものとし、本実施の形態３で説明されていない構成は実施の形態１と同様である。
【００６４】
図１０は、本発明の実施の形態３に係るプレート式熱交換器１００の伝熱セット４の一部の概略拡大断面斜視図である。図１０は、第二伝熱プレート３の凹部部分で稜線方向に切断した断面斜視図となっている。なお、面内流路の流れ特性を示すため、プレートフィン２と第一伝熱プレート１を隣接する２つの凹稜線間の一部の第一流れ空間５ａも図中に示している。図１０における矢印は、第一流体の流れ方向を示している。図１１は、本発明の実施の形態３に係るプレート式熱交換器１００のプレートフィン２の通路孔２０ａの側面図である。図１２は、本発明の実施の形態３に係るプレート式熱交換器１００のプレートフィン２の通路孔２０ａの正面図である。図１３は、本発明の実施の形態３に係るプレート式熱交換器１００のプレートフィン２の通路孔２０ａの斜視図である。
【００６５】
本実施の形態３に係るプレート式熱交換器１００は、実施の形態１の通路孔２０ａの周縁に、第二流れ空間５ｂ側に突出した筒状の伝熱壁２４を設けた構成を有する。伝熱壁２４は、第二伝熱プレート３に接触しない程度の高さのフィンカラーのようなものである。各伝熱壁２４の高さＨは均一に構成されている。
【００６６】
このように伝熱壁２４が形成された第一流路５において、第一流入連通路１４から第二流れ空間５ｂに流入した第一流体の主流２５は、第二流れ空間５ｂをそのまま流れると共に、第一流体の支流２５ａが、各通路孔２０ａを通って第一流れ空間５ａに流入する。ここで、通路孔２０ａの周縁には伝熱壁２４が設けられているため、伝熱壁２４が無い構成に比べて第一流体の伝熱面積が増えて効率良く第一流体の熱がプレートフィン２に伝達される。そして、第一流れ空間５ａに流入した第一流体は、その後、第二流れ空間５ｂに流入し、第一流れ空間５ａと第二流れ空間５ｂとを交互に流れる。
【００６７】
以上説明したように、本実施の形態３によれば、実施の形態１と同様の効果が得られると共に、通路孔２０ａの周縁に伝熱壁２４を設けたため、更に以下の効果が得られる。すなわち、伝熱壁２４を設けたことで伝熱面積が増える。このため、第一流体からプレートフィン２への熱伝達効率が高まり、結果的にプレート式熱交換器１００の伝熱性を向上することができる。
【００６８】
また、各伝熱壁２４の高さを同じとしたので、伝熱面積を増やしつつ、フィンの加工コストを低減することができるという効果が得られる。
【００６９】
また、伝熱壁２４は、通路孔２０ａの周囲が折り曲げられた状態でプレートフィン２に対して立設されている。この伝熱壁２４は、バーリング加工により、ベースとなる板材に一度に一体で通路孔２０ａと共に成形することができる。このため、低コストで伝熱壁２４を製造できる。
【００７０】
また、ここでは、通路孔２０ａの周縁全体に伝熱壁２４を設けた構成を示したが、通路孔２０ａの周縁の一部に伝熱壁２４を設けた構成としてもよい。この場合も、伝熱面積を増やすことができるため、同様の効果が得られる。
【００７１】
実施の形態４．
上記実施の形態３は、通路孔２０ａの周縁に、伝熱面積を増やす目的で伝熱壁２４を設けた構成であった。本実施の形態４は、通路孔２０ａの周縁の一部に、主として第一流体の整流を目的とした整流壁を設けた構成である。以下、本実施の形態４が実施の形態３と異なる点を中心に説明するものとし、本実施の形態４で説明されていない構成は実施の形態３と同様である。
【００７２】
図１４は、本発明の実施の形態３に係るプレート式熱交換器１００の伝熱セット４の一部の概略拡大断面斜視図である。図１４は、第二伝熱プレート３の凹部部分で稜線方向に切断した断面斜視図となっている。図１４の矢印は、第一流体の流れ方向を示している。図１５は、本発明の実施の形態４に係るプレート式熱交換器１００のプレートフィン２の通路孔２０ａの側面図である。図１６は、本発明の実施の形態４に係るプレート式熱交換器１００のプレートフィン２の通路孔２０ａの正面図である。図１７は、本発明の実施の形態４に係るプレート式熱交換器１００のプレートフィン２の通路孔２０ａの斜視図である。図１８は、本発明の実施の形態４に係るプレート式熱交換器１００のプレートフィン２の通路孔２０ａを第二流れ空間５ｂ側から見た斜視図である。
【００７３】
本実施の形態４に係るプレート式熱交換器１００は、通路孔２０ａの周縁に、第二の流れ空間５ｂ側に突出する整流壁２６を設けた構成を有する。整流壁２６は、通路孔２０ａの周縁のうち、第一流路５における第一流体の主流２５の下流側の周縁に設けられている。整流壁２６は四角板であり、プレートフィン２に対して垂直に設けられている。また、各整流壁２６は、第一流入連通路１４からの位置が離れるに連れて、言い換えれば、外壁周縁２１に向かうに連れて、プレートフィン２からの高さＨが高くなるように構成されている。
【００７４】
このように構成した場合、一つの整流壁２６に着目して説明すると、整流壁２６の高さが低い箇所では、第二流れ空間５ｂに流入した第一流体は、そのまま第二流れ空間５ｂを外壁周縁２１に向かって流れやすい。よって、第二流れ空間５ｂに第一流体が流れやすい分、高さの短い整流壁２６が形成された通路孔２０ａを通過して第一流れ空間５ａに向かう流量が少なくなる。逆に、整流壁２６の高さが高い箇所では、第二流れ空間５ｂに流入した第一流体は、第二流れ空間５ｂを流れ難い。よって、第二流れ空間５ｂが流れ難い分、その高さの高い整流壁２６が形成された通路孔２０ａを通過して第一流れ空間５ａに向かう流量が多くなる。
【００７５】
整流壁２６は、プレートフィン２からの高さＨを変えることで上記のような作用を発揮する。このため、第一流入連通路１４からの位置が離れるに連れてプレートフィン２からの整流壁２６の高さＨを高くすることで、第一流入連通路１４から第一流路５に流入した第一流体は上方に向かって流れる以外に、左右の外壁周縁２１に向かって広がって流れ、第一流体の面内分布の均一化を図ることができる。このように構成された整流壁２６で本発明の均一化部が構成されている。
【００７６】
なお、整流壁２６は全ての通路孔２０ａに設ける必要はなく、第一流入連通路１４の周辺の通路孔２０ａに設ければよい。第一流入連通路１４の周辺とは例えば、第一流入連通路１４から第一流出連通路１５方向に設定距離、離れた高さ位置よりも下の領域とすればよい。
【００７７】
このように構成された実施の形態４によれば、整流壁２６を設けたことで実施の形態３と同様に伝熱面積が増えることによる伝熱性向上の効果が得られると共に、更に以下の効果が得られる。すなわち、各整流壁２６を、第一流入連通路１４からの位置が離れるに連れて高さＨが高くなるように構成したことで、第一流路５の抵抗が調整され、第一流体の面内分布の均一性を図ることができる。
【００７８】
また、各整流壁２６の立設角度θを同じとしたので、整流壁２６の高さＨの調整により面内分配を改善しつつ、整流壁２６の加工コストを低減することができるという効果が得られる。
【００７９】
なお、本実施の形態４のプレート式熱交換器は、上述した構造に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で例えば以下のように種々変形実施可能である。
【００８０】
図１９は、本発明の実施の形態４に係るプレート式熱交換器１００の整流壁２６の通路孔２０ａの変形例を示す図である。図１９において矢印は第一流体の流れ方向を示している。
整流壁２６が四角板としたが、整流壁２６は四角板に限られず、図１９に示すように三角板で構成としてもよい。三角板はいわゆるデルタ翼であり、先端で渦を発生し、伝熱促進することができる。特に、プレート式熱交換器１００を蒸発器として使う場合、蒸発器の出口付近はほぼガスとなるため、蒸発器の出口にデルタ翼の整流壁２６を配置することで、先端で渦を発生し、高い伝熱促進効果が得られる。
【００８１】
実施の形態５．
上記実施の形態４では全ての整流壁２６がプレートフィン２に対して垂直となっていたが、本実施の形態５は整流壁２６のプレートフィン２に対する傾斜を異ならせたものである。以下、本実施の形態５が実施の形態４と異なる点を中心に説明するものとし、本実施の形態５で説明されていない構成は実施の形態４と同様である。
【００８２】
図２０は、本発明の実施の形態５に係るプレート式熱交換器１００の伝熱セット４の一部の概略拡大断面斜視図である。図２０は、第二伝熱プレート３の凹部部分で稜線方向に切断した断面斜視図となっている。図２０の矢印は、第一流体の流れ方向を示している。
本実施の形態５に係るプレート式熱交換器１００は、実施の形態４と同様に、通路孔２０ａの周縁のうち、第一流路５における第一流体の主流方向の流れ２５の下流側の周縁に、第二の流れ空間５ｂ側に突出する整流壁２７を設けた構成を有する。そして、各整流壁２７は、四角板で構成され、プレートフィン２からの高さＨは均一である。また、各整流壁２７は、第一流入連通路１４からの位置が離れるに連れて、言い換えれば、外壁周縁２１に向かうに連れて、プレートフィン２に対する整流壁２７の立設角度θが大きくなるようにプレートフィン２に設けられている。
【００８３】
このように構成した整流壁２７の作用は、実施の形態４の整流壁２６と同様であり、各通路孔２０ａの流体の流れやすさを、第一流入連通路１４に近い側から離れる方向に向かうに連れて大きくするものである。
【００８４】
本実施の形態５によれば、実施の形態４と同様の効果が得られる。
【００８５】
また、ここでは整流壁２７の形状を四角形として説明したが、実施の形態４で説明した変形例と同様に、四角形に限らず、デルタ翼等としてもよい。デルタ翼とした場合は、上述したように、先端で渦を発生し伝熱促進することもできる。
【００８６】
実施の形態６．
上記実施の形態１〜５では、第一伝熱プレート１および第二伝熱プレート３のそれぞれに設けた凹凸形状を、波形の頂点部分が曲線の山形である波形としていた。これに対し、本実施の形態６では、凹凸形状を、波形の頂点部分が台形形状である波形としたものである。以下、本実施の形態６が実施の形態１と異なる点を中心に説明するものとし、本実施の形態６で説明されていない構成は実施の形態１と同様である。
【００８７】
図２１は、本発明の実施の形態６に係るプレート式熱交換器１００における概略断面図である。図２１において実線矢印は第一流体の流れを示し、点線矢印は第二流体の流れを示している。図２１に示すように、第一伝熱プレート１および第二伝熱プレート３のそれぞれの波形の頂点部分は、台形形状となっている。このように構成することで、第一伝熱プレート１の凹稜線１ａａとプレートフィン２との接合部、プレートフィン２と第二伝熱プレート３の凸稜線３ｂａとの接合部、第二伝熱プレート３の凹稜線３ａａと第一伝熱プレート１の凸稜線１ｂａとの接合部、のそれぞれの接合面が、波形の頂点部分を曲線の山形とした場合に比べて拡大する。
【００８８】
よって、本実施の形態６によれば、実施の形態１と同様の効果に加えて更に以下の効果が得られる。すなわち、波形の頂点部を曲線の山形とした場合に比べて各プレート間の伝熱面積が増えるため、熱交換効率を高めることができる。また、波形の頂点部を曲線の山形とした場合に比べてプレート式熱交換器１００の強度向上を図ることもできる。
【００８９】
実施の形態７．
実施の形態７は、熱交換性能の向上を図ることのできる、「通路孔２０ａの面積に関する指標」の範囲に関するものである。以下、実施の形態７が実施の形態１と異なる点を中心に説明するものとし、本実施の形態７で説明されていない構成は実施の形態１と同様である。
【００９０】
「通路孔２０ａの面積に関する指標」とは、「第一伝熱プレート１側の凹稜線１ａａと第二伝熱プレート３側の凸稜線３ｂａとが交差して形成される格子の面積」に対する「通路孔２０ａの面積」の比（以下、プレートフィン面積比γという）である。具体的には、次の図２２を参照して次の以下のように定義する。
【００９１】
図２２は、本発明の実施の形態７に係るプレート式熱交換器１００におけるプレートフィン面積比γの説明図である。
プレートフィン面積比γは、以下のように定義する。
γ=(Amesh-Ahole )/Amesh
ここで、
Amesh：プレートフィンにおいて、格子の面積
Ahole：プレートフィンにおいて、格子内の通路孔の面積
【００９２】
図２３は、本発明の実施の形態７に係るプレート式熱交換器１００における性能検討効果図である。図２３において横軸はプレートフィン面積比γ［−］、縦軸は性能比［−］である。性能比は、「プレートフィンを設けない構成」におけるＡＫ値に対する、「プレートフィンを設けた構成」におけるＡＫ値の比である。ここで、ＡＫ値は、熱交換器における熱通過率Ｋと伝熱面積Ａとを乗じた値であり、熱交換器の伝熱特性を表すものである。
図２３に示すように、プレートフィン面積比を０．１以上〜０．８以内とすることで、プレートフィン２を設けない構成よりも性能を向上することができる。なお、上限を０．８としたのは、０．８を超えると圧力損失が大幅に増加するためである。
【００９３】
このように構成された実施の形態７によれば、フィン効率が全体的に増えることで、伝熱面積の拡大、圧力損失増大の抑制と材料コストアップの抑制の両立効果がある。
【００９４】
ここで、プレートフィン面積比が「１」とは、プレートフィン２に通路孔２０ａが無い構成に相当する。図２３に示すように、プレートフィン面積比が「１」のときの性能比は１．０超となっている。つまり、プレートフィン２に通路孔２０ａが無い構成でも、プレートフィン２を設けていれば、プレートフィンを設けない構成よりも性能向上することができる。このようにプレートフィン２に通路孔２０ａが無い構成でも性能向上するのは、第一伝熱プレート１の凹稜線１ａａと第二伝熱プレート３の凸稜線３ｂａとがそれぞれ、プレート式熱交換器１００の側面と平行である場合が該当する。その他、第一流体が第一流路５の流入孔に流入し、第一流路５の流出孔から流出することができる構成の場合が該当する。
【００９５】
また、ここでは通路孔２０ａの位置が、格子状の格子の中心部である構成を図示して説明したが、中心部から少しずれても、ほぼ同様の効果が得られる。
【００９６】
なお、上記各実施の形態１〜７においてそれぞれ別の実施の形態として説明したが、各実施の形態の特徴的な構成を適宜組み合わせてプレート式熱交換器を構成してもよい。例えば、実施の形態２と実施の形態３とを組み合わせ、各通路孔２０ａの孔径に変化を持たせる構成と、各通路孔２０ａのそれぞれの周縁に伝熱壁２４を設けた構成とを備えたプレート式熱交換器としてもよい。また、実施の形態２と実施の形態６とを組み合わせ、各通路孔２０ａの孔径に変化を持たせる構成と、第一伝熱プレート１および第二伝熱プレート３のそれぞれに設けた凹凸形状を台形形状にする構成とを備えたプレート式熱交換器としてもよい。
【００９７】
また、上記各実施の形態１〜７においてプレート式熱交換器１００はシングルウォール式として説明したが、ダブルウォール式でもよい。なお、シングルウォール式とは、第一伝熱プレート１と第二伝熱プレート３とが一枚ずつ交互に積層されたプレート式熱交換器である。また、ダブルウォール式とは、第一伝熱プレート１と第二伝熱プレート３とがそれぞれ二枚ずつ交互に積層され、二枚の伝熱プレート間が大気に連通された構成を有し、冷媒漏れを防止できるプレート式熱交換器である。
【００９８】
実施の形態８．
本実施の形態８では、実施の形態１〜７で説明したプレート式熱交換器１００を適用したヒートポンプ装置について説明する。ここでは、ヒートポンプ装置５０の利用形態の一例としてヒートポンプ式暖房給湯システムについて説明する。
【００９９】
図２４は、本発明の実施の形態８に係るヒートポンプ式暖房給湯システム２００の構成を示す概略図である。
ヒートポンプ式暖房給湯システム２００は、筐体内に収納されたヒートポンプ装置５０を備える。ヒートポンプ装置５０は、冷媒回路３０と、熱媒体回路４０とを有する。冷媒回路３０は、圧縮機３１、熱交換器３２、膨張弁またはキャピラリーチューブ等で構成された減圧装置３３および熱交換器３４が順次接続されて構成されている。熱媒体回路４０は、熱交換器３２、暖房給湯装置４１および熱媒体を循環させるポンプ４２が順次接続されて構成されている。
【０１００】
ここで、熱交換器３２は、以上の実施の形態で説明したプレート式熱交換器１００であり、冷媒回路３０を循環する冷媒と熱媒体回路４０を流れる熱媒体との熱交換を行う。なお、熱媒体回路４０に用いられる熱媒体は、水、エチレングリコール、プロピレングリコール、あるいはこれらの混合物、など、冷媒回路３０の冷媒と熱交換可能な流体であればよい。
【０１０１】
また、プレート式熱交換器１００において、第二流路６よりも伝熱性の高い第一流路５に冷媒が流れ、第二流路６に熱媒体が流れるように、プレート式熱交換器１００が冷媒回路に組み込まれている。
【０１０２】
暖房給湯装置４１は、貯湯タンク（図示せず）と、室内を空調する室内機（図示せず）等を備えている。熱媒体を水とした場合は、水を、冷媒回路３０の冷媒とプレート式熱交換器１００で熱交換して加熱し、加熱した水を貯湯タンク（図示せず）に貯留する。また、室内機（図示せず）は、熱媒体回路４０の熱媒体を室内機内部の熱交換器に導いて室内空気と熱交換することで、室内を暖房する。なお、暖房給湯装置４１の構成は上記の構成に特に限定するものではなく、熱媒体回路４０の熱媒体の温熱を用いて暖房および給湯を行える構成とされていればよい。
【０１０３】
以上の実施の形態で説明したように、プレート式熱交換器１００は、熱交換効率がよく、また、強度向上が図られて信頼性が高い。したがって、本実施の形態８で説明したヒートポンプ式暖房給湯システム２００にプレート式熱交換器１００を搭載すると、効率がよく、消費電力量が抑えられ、ＣＯ２排出量を低減できるヒートポンプ式暖房給湯システム２００を実現できる。
【０１０４】
なお、実施の形態８では、以上の実施の形態で説明したプレート式熱交換器１００の適用例として、冷媒と水とを熱交換させるヒートポンプ式暖房給湯システム２００について説明した。しかし、以上の実施の形態で説明したプレート式熱交換器１００は、ヒートポンプ式暖房給湯システム２００に限らず、冷房用途チラー、発電装置、食品の加熱殺菌処理機器など、多くの産業機器および家庭用機器に利用可能である。
【０１０５】
本発明の活用例として、以上の実施の形態で説明したプレート式熱交換器１００は、製造が容易で熱交換性能が向上し、省エネルギー性能を向上することが必要なヒートポンプ装置に用いることができる。
【符号の説明】
【０１０６】
１  第一伝熱プレート、１ａ  凹部、１ａａ  凹稜線、１ｂ  凸部、１ｂａ  凸稜線、２  プレートフィン（インナーフィン）、３  第二伝熱プレート、３ａ  凹部、３ａａ  凹稜線、３ｂ  凸部、３ｂａ  凸稜線、３ｃ  リブ、４  伝熱セット、５  第一流路、５ａ  空間、５ｂ  空間、６  第二流路、７  第一補強用サイドプレート、８  第二補強用サイドプレート、１０  第一流入管、１１  第一流出管、１２  第二流入管、１３  第二流出管、１４  第一流入連通路、１４ａ  第一流入孔、１４ｂ  第一流入孔、１４ｃ  第一流入孔、１５  第一流出連通路、１５ａ  第一流出孔、１５ｂ  第一流出孔、１５ｃ  第一流出孔、１６  第二流入連通路、１６ａ  第二流入孔、１６ｂ  第二流入孔、１６ｃ  第二流入孔、１７  第二流出連通路、１７ａ  第二流出孔、１７ｂ  第二流出孔、１７ｃ  第二流出孔、１９  外壁周縁、２０  平坦部、２０ａ  通路孔、２１  外壁周縁、２２  矢印、２３  矢印、２４  伝熱壁、２５  主流、２６  整流壁、２７  整流壁、３０  冷媒回路、３１  圧縮機、３２  熱交換器、３３  減圧装置、３４  熱交換器、４０  熱媒体回路、４１  暖房給湯装置、４２  ポンプ、５０  ヒートポンプ装置、１００  プレート式熱交換器、１００ａ  伝熱部、１００ｂ  伝熱部、２００  ヒートポンプ式暖房給湯システム。
【図１】
2018088006.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年1月26日(2018.1.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明に係るプレート式熱交換器は、複数の伝熱プレートが積層され、伝熱プレート間に、第一流体が流れる第一流路および第二流体が流れる第二流路が積層方向に交互に形成されており、伝熱プレートは、積層方向の一方に凸となった凸部と凹となった凹部とが面内に形成された凹凸形状を有する伝熱部を備えて第一流体と第二流体との間で熱交換を行うプレート式熱交換器において、第一流路にインナーフィンが配置され、インナーフィンは、複数の通路孔が形成された平板状の平坦部を有するプレートフィンであり、平板状の平坦部が、プレートフィンの一方側にある伝熱プレートの凹部と、プレートフィンの他方側にある伝熱プレートの凸部とに接触した状態で挟まれており、通路孔は、プレートフィンと伝熱プレートの一方との間の空間と、プレートフィンと伝熱プレートの他方との間の空間と、を連通しているものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
複数の伝熱プレートが積層され、前記伝熱プレート間に、第一流体が流れる第一流路および第二流体が流れる第二流路が積層方向に交互に形成されており、前記伝熱プレートは、積層方向の一方に凸となった凸部と凹となった凹部とが面内に形成された凹凸形状を有する伝熱部を備えて前記第一流体と前記第二流体との間で熱交換を行うプレート式熱交換器において、
前記第一流路にインナーフィンが配置され、
前記インナーフィンは、複数の通路孔が形成された平板状の平坦部を有するプレートフィンであり、前記平板状の平坦部が、前記プレートフィンの一方側にある前記伝熱プレートの前記凹部と、前記プレートフィンの他方側にある前記伝熱プレートの前記凸部とに接触した状態で挟まれており、
前記通路孔は、前記プレートフィンと前記伝熱プレートの一方との間の空間と、前記プレートフィンと前記伝熱プレートの他方との間の空間と、を連通しているプレート式熱交換器。
【手続補正書】
【提出日】平成30年4月17日(2018.4.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明に係るプレート式熱交換器は、複数の伝熱プレートが積層され、伝熱プレート間に、第一流体が流れる第一流路および第二流体が流れる第二流路が積層方向に交互に形成されており、伝熱プレートは、積層方向の一方に凸となった凸部と凹となった凹部とが面内に形成された凹凸形状を有する伝熱部を備えて第一流体と第二流体との間で熱交換を行うプレート式熱交換器において、第一流路にインナーフィンが配置され、インナーフィンは、複数の通路孔が形成された平板状の平坦部と、通路孔の周縁に立設された伝熱壁とを有するプレートフィンであり、平板状の平坦部が、プレートフィンの一方側にある伝熱プレートの凹部と、プレートフィンの他方側にある伝熱プレートの凸部とに接触した状態で挟まれており、通路孔は、プレートフィンと伝熱プレートの一方との間の空間と、プレートフィンと伝熱プレートの他方との間の空間と、を連通しているものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の伝熱プレートが積層され、前記伝熱プレート間に、第一流体が流れる第一流路および第二流体が流れる第二流路が積層方向に交互に形成されており、前記伝熱プレートは、積層方向の一方に凸となった凸部と凹となった凹部とが面内に形成された凹凸形状を有する伝熱部を備えて前記第一流体と前記第二流体との間で熱交換を行うプレート式熱交換器において、
前記第一流路にインナーフィンが配置され、
前記インナーフィンは、複数の通路孔が形成された平板状の平坦部と、前記通路孔の周縁に立設された伝熱壁とを有するプレートフィンであり、前記平板状の平坦部が、前記プレートフィンの一方側にある前記伝熱プレートの前記凹部と、前記プレートフィンの他方側にある前記伝熱プレートの前記凸部とに接触した状態で挟まれており、
前記通路孔は、前記プレートフィンと前記伝熱プレートの一方との間の空間と、前記プレートフィンと前記伝熱プレートの他方との間の空間と、を連通しているプレート式熱交換器。
【請求項２】
複数の伝熱プレートが積層され、前記伝熱プレート間に、第一流体が流れる第一流路および第二流体が流れる第二流路が積層方向に交互に形成されており、前記伝熱プレートは、積層方向の一方に凸となった凸部と凹となった凹部とが面内に形成された凹凸形状を有する伝熱部を備えて前記第一流体と前記第二流体との間で熱交換を行うプレート式熱交換器において、
前記第一流路にインナーフィンが配置され、
前記インナーフィンは、複数の通路孔が形成された平板状の平坦部を有するプレートフィンであり、前記平板状の平坦部が、前記プレートフィンの一方側にある前記伝熱プレートの前記凹部と、前記プレートフィンの他方側にある前記伝熱プレートの前記凸部とに接触した状態で挟まれており、
前記通路孔は、前記プレートフィンと前記伝熱プレートの一方との間の空間と、前記プレートフィンと前記伝熱プレートの他方との間の空間と、を連通しており、
前記プレートフィンには、前記第一流路の流入孔と前記第一流路の流出孔とが形成されており、前記プレートフィンは、前記流入孔から前記流出孔に向けて流れる第一流体の前記第一流路における面内分布を均一化する均一化部を備えたプレート式熱交換器。
【請求項３】
前記均一化部は、前記流入孔の周辺に形成された各通路孔で構成され、各通路孔は、前記流入孔からの位置が離れるに連れて孔径が大きくなるように形成されている請求項２記載のプレート式熱交換器。
【請求項４】
前記均一化部は、前記流入孔の周辺に形成された各通路孔の周縁のうち、前記第一流体の流れ方向の下流縁に、前記プレートフィンに対して立設された整流壁で構成され、各整流壁の前記プレートフィンからの高さが、前記流入孔からの位置が離れるに連れて高くなる請求項２または請求項３記載のプレート式熱交換器。
【請求項５】
各整流壁の前記プレートフィンからの立設角度が同じである請求項４記載のプレート式熱交換器。
【請求項６】
前記均一化部は、前記流入孔の周辺に形成された各通路孔の周縁のうち、前記第一流路における第一流体の流れ方向の下流縁に、前記プレートフィンに対して立設された整流壁で構成され、各整流壁の前記プレートフィンからの高さは同じであり、各整流壁の前記プレートフィンからの立設角度が、前記流入孔から位置が離れるに連れて大きくなる請求項２または請求項３記載のプレート式熱交換器。
【請求項７】
前記整流壁の平面形状はデルタ翼形状に形成される請求項４〜請求項６のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項８】
複数の伝熱プレートが積層され、前記伝熱プレート間に、第一流体が流れる第一流路および第二流体が流れる第二流路が積層方向に交互に形成されており、前記伝熱プレートは、積層方向の一方に凸となった凸部と凹となった凹部とが面内に形成された凹凸形状を有する伝熱部を備えて前記第一流体と前記第二流体との間で熱交換を行うプレート式熱交換器において、
前記第一流路にインナーフィンが配置され、
前記インナーフィンは、複数の通路孔が形成された平板状の平坦部を有するプレートフィンであり、前記平板状の平坦部が、前記プレートフィンの一方側にある前記伝熱プレートの前記凹部と、前記プレートフィンの他方側にある前記伝熱プレートの前記凸部とに接触した状態で挟まれており、
前記通路孔は、前記プレートフィンと前記伝熱プレートの一方との間の空間と、前記プレートフィンと前記伝熱プレートの他方との間の空間と、を連通しており、
前記第二流路に、複数の通路孔が形成された平板状の平坦部を有するプレートフィンが配置されているプレート式熱交換器。
【請求項９】
前記第一流路に配置した前記プレートフィンと前記第二流路に配置した前記プレートフィンとは互いに異なる構成を有する請求項８記載のプレート式熱交換器。
【請求項１０】
複数の伝熱プレートが積層され、前記伝熱プレート間に、第一流体が流れる第一流路および第二流体が流れる第二流路が積層方向に交互に形成されており、前記伝熱プレートは、積層方向の一方に凸となった凸部と凹となった凹部とが面内に形成された凹凸形状を有する伝熱部を備えて前記第一流体と前記第二流体との間で熱交換を行うプレート式熱交換器において、
前記第一流路にインナーフィンが配置され、
前記インナーフィンは、複数の通路孔が形成された平板状の平坦部を有するプレートフィンであり、前記平板状の平坦部が、前記プレートフィンの一方側にある前記伝熱プレートの前記凹部と、前記プレートフィンの他方側にある前記伝熱プレートの前記凸部とに接触した状態で挟まれており、
前記通路孔は、前記プレートフィンと前記伝熱プレートの一方との間の空間と、前記プレートフィンと前記伝熱プレートの他方との間の空間と、を連通し、
前記第一流路に前記第二流体よりも伝熱性の低い前記第一流体が流れるようにされ、前記第一流路のみに前記インナーフィンが配置され、前記第二流体が流れる前記第二流路の前記伝熱部には前記インナーフィンが配置されないプレート式熱交換器。
【請求項１１】
複数の伝熱プレートが積層され、前記伝熱プレート間に、第一流体が流れる第一流路および第二流体が流れる第二流路が積層方向に交互に形成されており、前記伝熱プレートは、積層方向の一方に凸となった凸部と凹となった凹部とが面内に形成された凹凸形状を有する伝熱部を備えて前記第一流体と前記第二流体との間で熱交換を行うプレート式熱交換器において、
前記第一流路にインナーフィンが配置され、
前記インナーフィンは、複数の通路孔が形成された平板状の平坦部を有するプレートフィンであり、前記平板状の平坦部が、前記プレートフィンの一方側にある前記伝熱プレートの前記凹部と、前記プレートフィンの他方側にある前記伝熱プレートの前記凸部とに接触した状態で挟まれており、
前記通路孔は、前記プレートフィンと前記伝熱プレートの一方との間の空間と、前記プレートフィンと前記伝熱プレートの他方との間の空間と、を連通し、
前記第一流路に流れる前記第一流体がヒートポンプ装置に流れる冷媒とされて、前記第一流路のみに前記インナーフィンが配置され、水、エチレングリコール、プロピレングリコール、またはこれらの混合物である前記第二流体が流れる前記第二流路の前記伝熱部には前記インナーフィンが配置されないプレート式熱交換器。
【請求項１２】
複数の伝熱プレートが積層され、前記伝熱プレート間に、第一流体が流れる第一流路および第二流体が流れる第二流路が積層方向に交互に形成されており、前記伝熱プレートは、積層方向の一方に凸となった凸部と凹となった凹部とが面内に形成された凹凸形状を有する伝熱部を備えて前記第一流体と前記第二流体との間で熱交換を行うプレート式熱交換器において、
前記第一流路にインナーフィンが配置され、
前記インナーフィンは、複数の通路孔が形成された平板状の平坦部を有するプレートフィンであり、前記平板状の平坦部が、前記プレートフィンの一方側にある前記伝熱プレートの前記凹部と、前記プレートフィンの他方側にある前記伝熱プレートの前記凸部とに接触した状態で挟まれており、
前記通路孔は、前記プレートフィンと前記伝熱プレートの一方との間の空間と、前記プレートフィンと前記伝熱プレートの他方との間の空間と、を連通し、
前記第一流路に流れる前記第一流体が液相のみの流体とされて、前記第一流路のみに前記インナーフィンが配置され、ガス相のみ、またはガス相と液相とを含む二相の流体である前記第二流体が流れる前記第二流路の前記伝熱部には前記インナーフィンが配置されないプレート式熱交換器。
【請求項１３】
前記凹凸形状は波形であり、
前記一方側にある前記伝熱プレートの前記凹部が、凹部の連なった凹稜線となっており、
前記他方側にある前記伝熱プレートの前記凸部が、凸部の連なった凸稜線となっており、
前記平板状の平坦部と前記一方側にある前記伝熱プレートとが前記凹稜線で線状に接し、
前記平板状の平坦部と前記他方側にある前記伝熱プレートとが前記凸稜線で線状に接している請求項１〜請求項１２のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項１４】
前記第一流路を構成する２枚の前記伝熱プレートのそれぞれの前記凹凸形状の稜線方向が、前記積層方向に見て格子状に交差しており、前記通路孔は格子の内側に形成されている請求項１〜請求項１３のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項１５】
前記平板状の平坦部は前記一方側にある伝熱プレートおよび前記他方側にある伝熱プレートと接合されており、前記通路孔は、前記プレートフィンと前記伝熱プレートとの接合部分を避けて形成されている請求項１〜請求項１４のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項１６】
前記プレートフィンにおいて、フィンの面積比は０．１以上、０．８以内である請求項１〜請求項１５のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項１７】
圧縮機、熱交換器、減圧装置、請求項１〜請求項１６のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器が接続され、冷媒が循環する冷媒回路と、
前記冷媒回路の前記冷媒と前記プレート式熱交換器で熱交換される熱媒体が流れる熱媒体回路とを備えたヒートポンプ装置。
【請求項１８】
請求項１７記載のヒートポンプ装置と、前記熱媒体の温熱を用いて暖房および給湯を行う暖房給湯装置と、前記熱媒体回路に設けられ、前記熱媒体を搬送するポンプとを備えたヒートポンプ式暖房給湯システム。
【手続補正書】
【提出日】平成30年7月31日(2018.7.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の伝熱プレートが積層され、前記伝熱プレート間に、第一流体が流れる第一流路および第二流体が流れる第二流路が積層方向に交互に形成されており、前記伝熱プレートは、積層方向の一方に凸となった凸部と凹となった凹部とが面内に形成された凹凸形状を有する伝熱部を備えて前記第一流体と前記第二流体との間で熱交換を行うプレート式熱交換器において、
前記第一流路にインナーフィンが配置され、
前記インナーフィンは、複数の通路孔が形成された平板状の平坦部と、前記通路孔の周縁に立設された伝熱壁とを有するプレートフィンであり、前記平板状の平坦部が、前記プレートフィンの一方側にある前記伝熱プレートの前記凹部と、前記プレートフィンの他方側にある前記伝熱プレートの前記凸部とに接触した状態で挟まれており、
前記通路孔は、前記プレートフィンと前記伝熱プレートの一方との間の空間と、前記プレートフィンと前記伝熱プレートの他方との間の空間と、を連通しているプレート式熱交換器。
【請求項２】
複数の伝熱プレートが積層され、前記伝熱プレート間に、第一流体が流れる第一流路および第二流体が流れる第二流路が積層方向に交互に形成されており、前記伝熱プレートは、積層方向の一方に凸となった凸部と凹となった凹部とが面内に形成された凹凸形状を有する伝熱部を備えて前記第一流体と前記第二流体との間で熱交換を行うプレート式熱交換器において、
前記第一流路にインナーフィンが配置され、
前記インナーフィンは、複数の通路孔が形成された平板状の平坦部を有するプレートフィンであり、前記平板状の平坦部が、前記プレートフィンの一方側にある前記伝熱プレートの前記凹部と、前記プレートフィンの他方側にある前記伝熱プレートの前記凸部とに接触した状態で挟まれており、
前記通路孔は、前記プレートフィンと前記伝熱プレートの一方との間の空間と、前記プレートフィンと前記伝熱プレートの他方との間の空間と、を連通しており、
前記プレートフィンには、前記第一流路の流入孔と前記第一流路の流出孔とが形成されており、前記プレートフィンは、前記流入孔から前記流出孔に向けて流れる前記第一流体の前記第一流路における面内分布を均一化する均一化部を備えたプレート式熱交換器。
【請求項３】
前記均一化部は、前記流入孔の周辺に形成された各通路孔で構成され、各通路孔は、前記流入孔からの位置が離れるに連れて孔径が大きくなるように形成されている請求項２記載のプレート式熱交換器。
【請求項４】
前記均一化部は、前記流入孔の周辺に形成された各通路孔の周縁のうち、前記第一流体の流れ方向の下流縁に、前記プレートフィンに対して立設された整流壁で構成され、各整流壁の前記プレートフィンからの高さが、前記流入孔からの位置が離れるに連れて高くなる請求項２または請求項３記載のプレート式熱交換器。
【請求項５】
各整流壁の前記プレートフィンからの立設角度が同じである請求項４記載のプレート式熱交換器。
【請求項６】
前記均一化部は、前記流入孔の周辺に形成された各通路孔の周縁のうち、前記第一流路における前記第一流体の流れ方向の下流縁に、前記プレートフィンに対して立設された整流壁で構成され、各整流壁の前記プレートフィンからの高さは同じであり、各整流壁の前記プレートフィンからの立設角度が、前記流入孔から位置が離れるに連れて大きくなる請求項２または請求項３記載のプレート式熱交換器。
【請求項７】
前記整流壁の平面形状はデルタ翼形状に形成される請求項４〜請求項６のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項８】
複数の伝熱プレートが積層され、前記伝熱プレート間に、第一流体が流れる第一流路および第二流体が流れる第二流路が積層方向に交互に形成されており、前記伝熱プレートは、積層方向の一方に凸となった凸部と凹となった凹部とが面内に形成された凹凸形状を有する伝熱部を備えて前記第一流体と前記第二流体との間で熱交換を行うプレート式熱交換器において、
前記第一流路にインナーフィンが配置され、
前記インナーフィンは、複数の通路孔が形成された平板状の平坦部を有するプレートフィンであり、前記平板状の平坦部が、前記プレートフィンの一方側にある前記伝熱プレートの前記凹部と、前記プレートフィンの他方側にある前記伝熱プレートの前記凸部とに接触した状態で挟まれており、
前記通路孔は、前記プレートフィンと前記伝熱プレートの一方との間の空間と、前記プレートフィンと前記伝熱プレートの他方との間の空間と、を連通しており、
前記第二流路に、複数の通路孔が形成された平板状の平坦部を有するプレートフィンが配置されているプレート式熱交換器。
【請求項９】
前記第一流路に配置した前記プレートフィンと前記第二流路に配置した前記プレートフィンとは互いに異なる構成を有する請求項８記載のプレート式熱交換器。
【請求項１０】
前記凹凸形状は波形であり、
前記一方側にある前記伝熱プレートの前記凹部が、凹部の連なった凹稜線となっており、
前記他方側にある前記伝熱プレートの前記凸部が、凸部の連なった凸稜線となっており、
前記平板状の平坦部と前記一方側にある前記伝熱プレートとが前記凹稜線で線状に接し、
前記平板状の平坦部と前記他方側にある前記伝熱プレートとが前記凸稜線で線状に接している請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項１１】
前記第一流路を構成する２枚の前記伝熱プレートのそれぞれの前記凹凸形状の稜線方向が、前記積層方向に見て格子状に交差しており、前記通路孔は格子の内側に形成されている請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項１２】
前記平板状の平坦部は前記一方側にある伝熱プレートおよび前記他方側にある伝熱プレートと接合されており、前記通路孔は、前記プレートフィンと前記伝熱プレートとの接合部分を避けて形成されている請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項１３】
前記プレートフィンにおいて、フィンの面積比は０．１以上、０．８以内である請求項１〜請求項１２のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器。
【請求項１４】
圧縮機、熱交換器、減圧装置、請求項１〜請求項１３のいずれか一項に記載のプレート式熱交換器が接続され、冷媒が循環する冷媒回路と、
前記冷媒回路の前記冷媒と前記プレート式熱交換器で熱交換される熱媒体が流れる熱媒体回路とを備えたヒートポンプ装置。
【請求項１５】
請求項１４記載のヒートポンプ装置と、前記熱媒体の温熱を用いて暖房および給湯を行う暖房給湯装置と、前記熱媒体回路に設けられ、前記熱媒体を搬送するポンプとを備えたヒートポンプ式暖房給湯システム。
【国際調査報告】
2018088006.tif 000027
2018088006.tif 000028
2018088006.tif 000029
2018088006.tif 000030