JP5516075B2 - Plate heat exchanger - Google Patents
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Description
この発明は、複数枚の熱交換プレート体を積層して構成され、給湯機や湯沸し器等の種々の機器に採用されるプレート式熱交換器に関する。 The present invention relates to a plate heat exchanger that is configured by laminating a plurality of heat exchange plate bodies and is employed in various devices such as a water heater and a water heater.
従来、例えば特許文献1には、微細流路を有するチャンネル構造体(プレート式熱交換器)が開示されている。このプレート式熱交換器には、プレス加工で形成した微細パターンを有する流路波板を微細流路の形成に用いて熱交換媒体(第1流体)を流通させる第一区画(第1流路)と、被熱交換媒体(第2流体)を流通させる第二区画(第2流路)とが交互に形成されている。また、このプレート式熱交換器では、複数の熱交換プレートが有する凹凸のエンボス部を重ね合わせた際のエンボス部の高さとヘッダプレートの厚さとによって、熱交換プレートの積層間隔(流路高さ)を規定している。 Conventionally, for example, Patent Document 1 discloses a channel structure (plate heat exchanger) having a fine flow path. In this plate heat exchanger, a first section (first flow path) through which a heat exchange medium (first fluid) is circulated using a flow path corrugated plate having a fine pattern formed by press working to form a fine flow path. ) And second sections (second flow paths) through which the heat exchange medium (second fluid) flows are alternately formed. Further, in this plate heat exchanger, the stacking interval of the heat exchange plates (flow path height) is determined by the height of the embossed portion and the thickness of the header plate when the uneven embossed portions of the plurality of heat exchange plates are overlapped. ).
プレート式熱交換器の熱交換プレートには、伝熱面として、複数の凸条および凹条の波形が一般にプレス加工によって形成される。このため、反りを抑制することが困難であり、少なからず反りが発生する。プレート式熱交換器は、この反りが発生した熱交換プレートを複数枚積層して、銅などの硬ろうを用いてろう付けにより接合する構成であるため、ろう付けの際に熱交換プレートの反りを矯正する必要がある。そのような反り矯正のために、所定の支柱部に加圧力を与えた状態で行う加圧ろう付けを用いるのが一般的である。 In the heat exchange plate of the plate heat exchanger, a plurality of convex and concave corrugations are generally formed by press working as a heat transfer surface. For this reason, it is difficult to suppress warping, and warping occurs. The plate type heat exchanger has a structure in which a plurality of heat exchange plates in which warpage has occurred are stacked and joined by brazing using a hard solder such as copper, so that the heat exchange plate warps during brazing. It is necessary to correct. In order to correct such warpage, it is common to use pressure brazing performed in a state where a predetermined post portion is pressurized.
上記の加圧ろう付けを行う場合に大きな加圧力が支柱部に作用すると、支柱部の表面に割れが生ずる場合がある。プレート式熱交換器では、支柱部に割れが生じた場合に、第1流路と第2流路とが連通する状態(いわゆるクロスコネクション)が発生しないように構成されていることが要求される。 When a large pressure is applied to the support column when performing the above-described pressure brazing, the surface of the support column may be cracked. The plate heat exchanger is required to be configured so that a state where the first flow path and the second flow path communicate with each other (so-called cross connection) does not occur when a crack occurs in the support column. .
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、支柱部に割れが生じた場合に、第1流路と第2流路とが連通する状態(いわゆるクロスコネクション)となるのを回避することのできるプレート式熱交換器を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. When the support column is cracked, the first flow path and the second flow path are in communication (so-called cross connection). It is an object of the present invention to provide a plate heat exchanger capable of avoiding the above.
この発明に係るプレート式熱交換器は、凹状断面形状、凸状断面形状もしくは凹凸状断面形状の第1および第2熱交換プレートを接合してなる熱交換プレート体を複数枚積層して構成されたプレート式熱交換器であって、第1熱交換プレートと第2熱交換プレートとの間に形成され、第1流体が流通する第1流路と、隣接する熱交換プレート体の間に形成され、第2流体が流通する第2流路と、プレート式熱交換器のろう付け時に加圧力を受ける支柱部と、を備え、支柱部は、第1熱交換プレートと第2熱交換プレートとを重ね合わせて形成され、かつ、第1流体および第2流体のいずれも流通しない袋構造部を有し、支柱部は、一直線上に積層された袋構造部によって構成されており、袋構造部の高さが、第1流路の高さよりも大きいものである。
The plate heat exchanger according to the present invention is configured by laminating a plurality of heat exchange plate bodies formed by joining first and second heat exchange plates having a concave cross-sectional shape, a convex cross-sectional shape, or a concave-convex cross-sectional shape. Plate heat exchanger, formed between the first heat exchange plate and the second heat exchange plate, and formed between the first flow path through which the first fluid flows and the adjacent heat exchange plate body. A second flow path through which the second fluid flows, and a support column that receives pressure when brazing the plate heat exchanger, and the support column includes a first heat exchange plate and a second heat exchange plate. is a superimposed form, and both the first and second fluids have a pocket structure which does not flow, strut is constituted by a pocket structure laminated in a straight line, pocket structure those height is greater than the height of the first flow path A.
この発明によれば、支柱部に割れが生じた場合に、第1流路と第2流路とが連通する状態(いわゆるクロスコネクション)となるのを回避することのできるプレート式熱交換器を提供することができる。 According to the present invention, there is provided a plate heat exchanger capable of avoiding a state where the first flow path and the second flow path communicate with each other (so-called cross connection) when a crack occurs in the support column. Can be provided.
以下、本発明におけるプレート式熱交換器の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施の形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of a plate heat exchanger according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiment described below.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1におけるプレート式熱交換器1の外観図である。より具体的には、図1(A)はプレート式熱交換器1の全体図であり、図1(B)はプレート式熱交換器1の出口部4、5の近傍を拡大して示す拡大図である。また、図2は、図1(A)中のA−A面でプレート式熱交換器1を切断した断面図である。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is an external view of a plate heat exchanger 1 according to Embodiment 1 of the present invention. More specifically, FIG. 1A is an overall view of the plate heat exchanger 1, and FIG. 1B is an enlarged view showing the vicinity of the
本実施形態におけるプレート式熱交換器1は、給湯機や湯沸し器等の種々の機器に採用可能なものである。ここでは、プレート式熱交換器1が、浴槽に湯を供給可能な貯湯式給湯機(図示省略)において、貯湯タンクに貯留された高温のタンク湯と、浴槽保温のための保温回路を流通する浴槽水(第2流体)とを熱交換させる熱交換器として適用された構成を例示している。 The plate heat exchanger 1 in the present embodiment can be employed in various devices such as a water heater and a water heater. Here, in a hot water storage hot water supply device (not shown) that can supply hot water to the bathtub, the plate heat exchanger 1 circulates high-temperature tank hot water stored in the hot water storage tank and a heat insulation circuit for heat insulation of the bathtub. The structure applied as a heat exchanger which heat-exchanges with bath water (2nd fluid) is illustrated.
図1に示すように、プレート式熱交換器1は、凹凸状断面形状の第1熱交換プレート101および第2熱交換プレート102を接合してなる熱交換プレート体10を、伝熱面を対向させた状態で複数枚積層して構成されたものである。個々の第1熱交換プレート101と第2熱交換プレート102とは、銅ろうによりろう付けされることにより、気密性が保たれている。また、これらの熱交換プレート101、102の接合体である熱交換プレート体10同士も、同様に、銅ろうによりろう付けされることにより、気密性が保たれている。
As shown in FIG. 1, the plate heat exchanger 1 has a
プレート式熱交換器1は、縦置きで使用されている。図1に示すように、プレート式熱交換器1の上部には、熱交換媒体である第1流体(例えばタンク湯)の入口部である第1入口部2と、被熱交換媒体である第2流体(例えば浴槽水)の出口部である第2出口部3とが、ろう付けによってそれぞれ固定されている。また、プレート式熱交換器1の下部には、第1流体の出口部である第1出口部4と、第2流体の入口部である第2入口部5とが、ろう付けによってそれぞれ固定されている。
The plate heat exchanger 1 is used vertically. As shown in FIG. 1, a plate-type heat exchanger 1 has an upper portion of a plate-type heat exchanger 1 and a
図2に示すように、個々の第1熱交換プレート101と第2熱交換プレート102には、複数の凸部10aおよび凹部10bが交互に形成されている。そして、個々の第1熱交換プレート101と第2熱交換プレート102とは、第1熱交換プレート101の凹部10bと第2熱交換プレート102の凸部10aとの接触部10cにおいて接触するようにして、ろう付けによって接合されている(その他の接触部も、別のろう付けによって接合されている)。このようにして接合された第1熱交換プレート101と第2熱交換プレート102との間には、第1入口部2から第1出口部4に向かう第1流体が流通する第1流路11が形成されている。
As shown in FIG. 2, a plurality of
また、図2に示すように、隣接する熱交換プレート体10同士は、第1熱交換プレート101および第2熱交換プレート102の各凸部10a同士、並びに第1熱交換プレート101および第2熱交換プレート102の各凹部10b同士がそれぞれ非接触となるようにして積層されている。このようにして積層される熱交換プレート体10の間には、第2入口部5から第2出口部3に向かう第2流体が流通する第2流路12が形成されている。
Further, as shown in FIG. 2, the adjacent heat
図3は、図1に示すプレート式熱交換器1の支柱部13の構造を説明するための図である。より具体的には、図3(A)は支柱部13の設置場所を示す図であり、図3(B)および図3(C)はそれぞれ支柱部13周辺の構成を示す断面図である。
FIG. 3 is a view for explaining the structure of the
図3(A)に示す例では、支柱部13は、プレート式熱交換器1の中央において三箇所に設けられている。この支柱部13は、図3(B)に示すように、プレート式熱交換器1のろう付け時に加圧力20を受ける部位である。本実施形態の支柱部31は、第1熱交換プレート101側に形成された凸部14aと第2熱交換プレート102側に形成された凹部14bとを重ね合わせて形成された袋構造部14を備えている。この袋構造部14は、第1流体および第2流体の何れも流通しない部位として構成されている。
In the example shown in FIG. 3A, the
また、図3(C)(および図2)に示すように、本実施形態の支柱部13は、各熱交換プレート体10に形成された各袋構造部14を一直線上に積層して構成されている。また、図3(B)および図3(C)に示すように、袋構造部14は、その高さAが第1流路11の高さBよりも大きくなるように形成されている。
Further, as shown in FIG. 3C (and FIG. 2), the
以上説明したように、本実施形態の支柱部13は、第1熱交換プレート101と第2熱交換プレート102とを重ね合わせて形成され、かつ、第1流体および第2流体のいずれも流通しない袋構造部14の積層体として構成されている。これにより、ろう付け時に加圧力20が支柱部13に加わった際に、図3(C)に示す支柱部13の表面13aに割れが発生した場合であっても、第2流路12を流通する第2流体が袋構造部14の内部に流入するだけで済む。つまり、第1流路11と第2流路12とが連通する状態(いわゆるクロスコネクション)となるのを回避することができる。
As described above, the
また、各熱交換プレート体10に形成された各袋構造部14を一直線上に積層して支柱部13が構成されている。これにより、ろう付け時の加圧力20をすべての熱交換プレート体10に伝えることができる。
Further, the
また、従来技術では、プレート式熱交換器の流路高さは、エンボス部の高さとヘッダプレートの厚さとによって規定されている。これに対し、本実施形態の構成によれば、図3(B)に示すように、袋構造部14の高さAを第1流路11の高さBよりも大きくすることで、ヘッダプレートを使用することなく第2流路12の流路高さを決めることができる。
In the prior art, the flow path height of the plate heat exchanger is defined by the height of the embossed portion and the thickness of the header plate. On the other hand, according to the configuration of the present embodiment, as shown in FIG. 3B, the header plate is formed by making the height A of the
実施の形態2.
図4は、本発明の実施の形態2におけるプレート式熱交換器30の構成を説明するための図である。より具体的には、図4(A)はプレート式熱交換器30の出口部4、5の近傍を拡大して示す拡大図であり、図4(B)は図4(A)中のB−B面でプレート式熱交換器30を切断した断面図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining the configuration of the
図4(A)に示すように、本実施形態のプレート式熱交換器30は、既述した支柱部13に加え、第1出口部4および第2出口部5のそれぞれの近傍に、支柱部31を備えている。図4(B)に示すように、この支柱部31は、支柱部13が備える袋構造部14と同様の袋構造部32を積層して構成されている。
As shown in FIG. 4 (A), the
より具体的には、袋構造部32は、第1熱交換プレート101に形成された凸部32aと第2熱交換プレート102に形成された凹部32bとを重ね合わせて形成されており、かつ、第1流体および第2流体の何れも流通しない部位として構成されている。また、図4(B)に示すように、支柱部31も、各熱交換プレート体10に形成された各袋構造部32を一直線上に積層して構成されている。
More specifically, the
以上説明した本実施形態のプレート式熱交換器30によれば、第1流体および第2流体の出口部4、5の近傍に上記支柱部31を設けたことで、ろう付け時の加圧力20による熱交換プレート体10の撓みを抑制することができる。これにより、ろう付け接合不良の改善を図ることができる。また、支柱部31の形状を図4(B)に示すように袋構造部32のように構成したことで、加圧力20が支柱部31に加わった際に支柱部31の表面に割れが発生した場合であっても、第2流路12を流通する第2流体が袋構造部32の内部に流入するだけで済む。このため、プレート式熱交換器30全体において、第1流路11と第2流路12とが連通する状態(いわゆるクロスコネクション)となるのをより効果的に回避できるようになる。
According to the plate-
また、支柱部31も、支柱部13と同様に、各熱交換プレート体10に形成された袋構造部32を一直線上に積層して構成されているので、ろう付け時の加圧力20をすべての熱交換プレート体10に伝えることができる。
Moreover, since the support |
ところで、上述した実施の形態2においては、第1出口部4および第2出口部5のそれぞれの近傍に上記支柱部31が設けられた構成を例に挙げて説明を行った。しかしながら、本発明における支柱部の設置場所は、これに限定されず、第1流路の入口部、第1流路の出口部、第2流路の入口部、および第2流路の出口部のうちの少なくとも1つの近傍であればよい。
By the way, in
また、上述した実施の形態1および2においては、複数の凸部10aおよび凹部10bが交互に形成された第1熱交換プレート101および第2熱交換プレート102を例に挙げて説明を行った。しかしながら、本発明における第1および第2熱交換プレートは、両者を接合することによって両者の間に第1流路が形成されるようになっていれば、上記のような凹凸状断面形状を有するものに限定されず、凹状断面形状もしくは凸状断面形状を有するものであってもよい。
Moreover, in
1、30 プレート式熱交換器
2 第1入口部
3 第2出口部
4 第1出口部
5 第2入口部
10 熱交換プレート体
101 第1熱交換プレート
102 第2熱交換プレート
10a 熱交換プレート101、102の凸部
10b 熱交換プレート101、102の凹部
10c 接触部
11 第1流路
12 第2流路
13、31 支柱部
14、32 袋構造部
14a、32a 袋構造部の凸部
14b、32b 袋構造部の凹部
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記第1熱交換プレートと前記第2熱交換プレートとの間に形成され、第1流体が流通する第1流路と、
隣接する前記熱交換プレート体の間に形成され、第2流体が流通する第2流路と、
前記プレート式熱交換器のろう付け時に加圧力を受ける支柱部と、
を備え、
前記支柱部は、前記第1熱交換プレートと前記第2熱交換プレートとを重ね合わせて形成され、かつ、前記第1流体および前記第2流体のいずれも流通しない袋構造部を有し、
前記支柱部は、一直線上に積層された前記袋構造部によって構成されており、
前記袋構造部の高さが、前記第1流路の高さよりも大きいことを特徴とするプレート式熱交換器。 A plate-type heat exchanger configured by laminating a plurality of heat exchange plate bodies formed by joining first and second heat exchange plates having a concave cross-sectional shape, a convex cross-sectional shape or a concave-convex cross-sectional shape,
A first flow path formed between the first heat exchange plate and the second heat exchange plate and through which the first fluid flows;
A second flow path formed between adjacent heat exchange plate bodies through which a second fluid flows;
A strut that receives pressure when brazing the plate heat exchanger,
With
The strut is formed by superposing the second heat exchange plate and the first heat exchange plate, and have a pocket structure that neither the flow of the first fluid and the second fluid,
The support column is configured by the bag structure unit stacked on a straight line,
The plate-type heat exchanger , wherein a height of the bag structure portion is larger than a height of the first flow path .
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