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JP6897635B2 - Water heat exchanger - Google Patents

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JP6897635B2
JP6897635B2 JP2018107524A JP2018107524A JP6897635B2 JP 6897635 B2 JP6897635 B2 JP 6897635B2 JP 2018107524 A JP2018107524 A JP 2018107524A JP 2018107524 A JP2018107524 A JP 2018107524A JP 6897635 B2 JP6897635 B2 JP 6897635B2
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Description

本発明は、水熱交換器、特に、第1流体としての水が流れる第1流路が複数列形成された第1層と、第2流体としての冷媒が流れる第2流路が複数列形成された第2層と、が積層されることによって構成されており、第1流体と第2流体との熱交換を行う水熱交換器に関する。 In the present invention, a water heat exchanger, particularly, a first layer in which a first layer through which water as a first fluid flows is formed in a plurality of rows, and a second flow path in which a refrigerant as a second fluid flows are formed in a plurality of rows. The present invention relates to a water heat exchanger that is formed by laminating the second layer and the second layer, and exchanges heat between the first fluid and the second fluid.

従来より、ヒートポンプ式冷暖房機やヒートポンプ式給湯機等において、第1流体としての水と、第2流体としての冷媒(フロン冷媒、自然冷媒、ブライン等)との熱交換を行う水熱交換器が使用されている。このような水熱交換器として、特許文献1(特開2010−117102号公報)に示すように、第1流体が流れる第1流路が複数列形成された第1層と、第2流体が流れる第2流路が複数列形成された第2層と、が積層されることによって構成されたものがある。 Conventionally, in heat pump type air conditioners, heat pump type water heaters, etc., water heat exchangers that exchange heat between water as the first fluid and refrigerant as the second fluid (fluorocarbon refrigerant, natural refrigerant, brine, etc.) have been used. It is used. As such a water heat exchanger, as shown in Patent Document 1 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-117102), a first layer in which a plurality of rows of first flow paths through which the first fluid flows are formed, and a second fluid are used. Some are configured by stacking a second layer in which a plurality of rows of flowing second flow paths are formed.

上記従来の水熱交換器では、第1流路や第2流路の流路断面積を小さくすることによって高性能化及びコンパクト化を図ることができる。 In the above-mentioned conventional water heat exchanger, high performance and compactness can be achieved by reducing the flow path cross-sectional area of the first flow path and the second flow path.

しかし、第1流路や第2流路の流路断面積を小さくし過ぎると、圧力損失の増大や流路の詰まり等の懸念がある。このため、圧力損失の増大や流路の詰まり等を抑えることができる流路形状の工夫等が必要になってきている。 However, if the flow path cross-sectional area of the first flow path or the second flow path is made too small, there is a concern that the pressure loss may increase or the flow path may be clogged. For this reason, it is necessary to devise a flow path shape that can suppress an increase in pressure loss and clogging of the flow path.

本発明の課題は、第1流体としての水が流れる第1流路が複数列形成された第1層と、第2流体としての冷媒が流れる第2流路が複数列形成された第2層と、が積層されることによって構成されており、第1流体と第2流体との熱交換を行う水熱交換器において、流路形状の工夫によって、圧力損失の増大や流路の詰まりを抑えることにある。 An object of the present invention is a first layer in which a plurality of rows of first flow paths through which water flows as a first fluid are formed, and a second layer in which a plurality of rows of second flow paths through which a refrigerant as a second fluid flows are formed. In a water heat exchanger that exchanges heat between the first fluid and the second fluid, by devising the shape of the flow path, it is possible to suppress an increase in pressure loss and clogging of the flow path. There is.

第1の観点にかかる水熱交換器は、第1板材及び第2板材が積層方向に交互に積層されることによって、第1流体としての水が流れる第1流路が積層方向に沿って見た際に複数列形成された第1層と、第2流体としての冷媒が流れる第2流路が積層方向に沿って見た際に複数列形成された第2層と、を有する積層構造が構成されており、第1流体と第2流体との熱交換を行う。第1流路は、積層方向に沿って第1層を見た際に、第1流路の配列方向に交差する方向に沿って第1層の一端部から他端部まで延びている。第2流路は、積層方向に沿って第2層を見た際に、第2流路の配列方向に交差する方向に沿って第2層の一端部から他端部まで延びている。そして、ここでは、第2流体によって第1流体を冷却する場合に、第2流路が、第2流体の出口近傍に位置する第2流体出口近傍部における流路断面積が第2流体出口近傍部よりも上流側の部分における流路断面積よりも大きくなるように形成されている。 In the water heat exchanger according to the first aspect, the first plate material and the second plate material are alternately laminated in the stacking direction, so that the first flow path through which water as the first fluid flows is viewed along the stacking direction. A laminated structure having a first layer formed in a plurality of rows at the time and a second layer formed in a plurality of rows when the second flow path through which the refrigerant as the second fluid flows is viewed along the stacking direction. It is configured to exchange heat between the first fluid and the second fluid. When the first layer is viewed along the stacking direction, the first flow path extends from one end to the other end of the first layer along a direction intersecting the arrangement direction of the first flow path. The second flow path extends from one end to the other end of the second layer along the direction intersecting the arrangement direction of the second flow path when the second layer is viewed along the stacking direction. Here, when the first fluid is cooled by the second fluid, the cross-sectional area of the flow path in the vicinity of the second fluid outlet located near the outlet of the second fluid is near the outlet of the second fluid. It is formed so as to be larger than the cross-sectional area of the flow path in the portion on the upstream side of the portion.

ここでは、上記のように、第2流路について、第2流体出口近傍部における流路断面積をその上流側の部分よりも大きくしているため、第2流路における第2流体の流速低下による熱伝達率の低下を第2流体出口近傍部だけに限定しつつ、蒸発に伴って増加するガス成分を多く含む第2流体を第2流体出口近傍部にスムーズに流すことができる。このように、ここでは、熱伝達率の低下を最小限に抑えつつ、水熱交換器における第2流路の圧力損失の増大を抑えることができる。 Here, as described above, for the second flow path, the flow path cross-sectional area in the vicinity of the second fluid outlet is larger than that on the upstream side, so that the flow velocity of the second fluid in the second flow path decreases. The decrease in heat transfer coefficient due to the above can be limited to the vicinity of the second fluid outlet, and the second fluid containing a large amount of gas components increasing with evaporation can be smoothly flowed to the vicinity of the second fluid outlet. As described above, here, it is possible to suppress an increase in the pressure loss of the second flow path in the water heat exchanger while minimizing the decrease in the heat transfer coefficient.

第2の観点にかかる水熱交換器は、第1の観点にかかる水熱交換器において、第2流路が、第2流体出口近傍部における流路数が第2流体出口近傍部よりも上流側の部分における流路数よりも少なくなるように合流している。 In the water heat exchanger according to the second aspect, in the water heat exchanger according to the first aspect, the number of flow paths in the second flow path in the vicinity of the second fluid outlet is upstream of that in the vicinity of the second fluid outlet. It merges so that it is less than the number of flow paths in the side portion.

ここでは、上記のように、第2流体出口近傍部における流路数がその上流側の部分よりも少なくなるように合流させることによって、第2流体出口近傍部における流路断面積をその上流側の部分よりも大きくすることができる。 Here, as described above, by merging so that the number of flow paths in the vicinity of the second fluid outlet is smaller than that in the upstream portion, the cross-sectional area of the flow paths in the vicinity of the second fluid outlet is on the upstream side. Can be larger than the part of.

第3の観点にかかる水熱交換器は、第1の観点にかかる水熱交換器において、第2流路が、第2流体出口近傍部における流路数が第2流体出口近傍部よりも上流側の部分における流路数よりも多くなるように分岐している。 In the water heat exchanger according to the third aspect, in the water heat exchanger according to the first aspect, the number of flow paths in the second flow path in the vicinity of the second fluid outlet is upstream of that in the vicinity of the second fluid outlet. It branches so that it is larger than the number of flow paths in the side portion.

ここでは、上記のように、第2流体出口近傍部における流路数がその上流側の部分よりも多くなるように分岐させることによって、第2流体出口近傍部における流路断面積をその上流側の部分よりも大きくすることができる。しかも、これにより、ここでは、第2流体の入口近傍における流路数が少なくなるため、第2流体の第2流路における分配性能を良好に保つことができる。 Here, as described above, the cross-sectional area of the flow path in the vicinity of the second fluid outlet is increased to the upstream side by branching so that the number of flow paths in the vicinity of the second fluid outlet is larger than that in the upstream portion. Can be larger than the part of. Moreover, since the number of flow paths in the vicinity of the inlet of the second fluid is reduced here, the distribution performance of the second fluid in the second flow path can be kept good.

以上の説明に述べたように、本発明によれば、第1流路における第1流体の流速低下による熱伝達率の低下を第1流体出口近傍部だけに限定しつつ、第1流体が加熱される際に析出するスケールが第1流体出口近傍部に詰まりにくくすることができるため、熱伝達率の低下を最小限に抑えつつ、水熱交換器における第1流路の詰まりを抑えることができる。また、本発明によれば、第2流路における第2流体の流速低下による熱伝達率の低下を第2流体出口近傍部だけに限定しつつ、蒸発に伴って増加するガス成分を多く含む第2流体を第2流体出口近傍部にスムーズに流すことができるため、熱伝達率の低下を最小限に抑えつつ、水熱交換器における第2流路の圧力損失の増大を抑えることができる。 As described above, according to the present invention, the first fluid is heated while limiting the decrease in heat transfer coefficient due to the decrease in the flow velocity of the first fluid in the first flow path to only the portion near the outlet of the first fluid. Since it is possible to prevent the scale deposited at the time of being clogged in the vicinity of the first fluid outlet, it is possible to suppress the clogging of the first flow path in the water heat exchanger while minimizing the decrease in the heat transfer coefficient. it can. Further, according to the present invention, the decrease in heat transfer coefficient due to the decrease in the flow velocity of the second fluid in the second flow path is limited to the vicinity of the outlet of the second fluid, and a large amount of gas component increases with evaporation. Since the two fluids can flow smoothly to the vicinity of the outlet of the second fluid, it is possible to suppress an increase in the pressure loss of the second flow path in the water heat exchanger while minimizing the decrease in the heat transfer coefficient.

本発明の一実施形態にかかる水熱交換器の外観を示す図である。It is a figure which shows the appearance of the water heat exchanger which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態にかかる水熱交換器の第1流路を示す図である。It is a figure which shows the 1st flow path of the water heat exchanger which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態にかかる水熱交換器の第2流路を示す図である。It is a figure which shows the 2nd flow path of the water heat exchanger which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態にかかる水熱交換器の第1流路及び第2流路の積層状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the laminated state of the 1st channel and the 2nd channel of the water heat exchanger which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の変形例1にかかる水熱交換器の第1流路を示す図(図2に対応)である。It is a figure (corresponding to FIG. 2) which shows the 1st flow path of the water heat exchanger which concerns on the modification 1 of this invention. 本発明の変形例1にかかる水熱交換器の第2流路を示す図(図3に対応)である。It is a figure (corresponding to FIG. 3) which shows the 2nd flow path of the water heat exchanger which concerns on the modification 1 of this invention. 本発明の変形例2にかかる水熱交換器の外観を示す図である。It is a figure which shows the appearance of the water heat exchanger which concerns on the modification 2 of this invention. 本発明の変形例2にかかる水熱交換器の第2流路を示す図(図3に対応)である。It is a figure (corresponding to FIG. 3) which shows the 2nd flow path of the water heat exchanger which concerns on the modification 2 of this invention. 本発明の変形例3にかかる水熱交換器の第2流路を示す図(図3に対応)である。It is a figure (corresponding to FIG. 3) which shows the 2nd flow path of the water heat exchanger which concerns on the modification 3 of this invention. 本発明の変形例3にかかる水熱交換器の第2流路を示す図(図3に対応)である。It is a figure (corresponding to FIG. 3) which shows the 2nd flow path of the water heat exchanger which concerns on the modification 3 of this invention. 本発明の変形例4にかかる水熱交換器の第1流路を示す図(図2に対応)である。It is a figure (corresponding to FIG. 2) which shows the 1st flow path of the water heat exchanger which concerns on the modification 4 of this invention. 本発明の変形例5にかかる水熱交換器の第2流路を示す図(図3に対応)である。It is a figure (corresponding to FIG. 3) which shows the 2nd flow path of the water heat exchanger which concerns on the modification 5 of this invention. 本発明の変形例5にかかる水熱交換器の第2流路を示す図(図3に対応)である。It is a figure (corresponding to FIG. 3) which shows the 2nd flow path of the water heat exchanger which concerns on the modification 5 of this invention.

以下、本発明にかかる水熱交換器の実施形態及びその変形例について、図面に基づいて説明する。尚、本発明にかかる水熱交換器の具体的な構成は、下記の実施形態及びその変形例に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。 Hereinafter, embodiments of the water heat exchanger according to the present invention and examples of modifications thereof will be described with reference to the drawings. The specific configuration of the water heat exchanger according to the present invention is not limited to the following embodiments and modifications thereof, and can be changed without departing from the gist of the invention.

(1)構成及び特徴
図1〜4は、本発明の一実施形態にかかる水熱交換器1を示す図である。
(1) Configuration and Features FIGS. 1 to 4 are views showing a water heat exchanger 1 according to an embodiment of the present invention.

水熱交換器1は、ヒートポンプ式冷暖房機やヒートポンプ式給湯機等において、第1流体としての水と、第2流体としての冷媒との熱交換を行う熱交換器である。以下の説明では、図1〜3に示された水熱交換器1の紙面手前側の面を基準として、「上」、「下」、「左」、「右」、「縦」、「横」などの方向を示す表現を使用するが、これらの表現は、説明の便宜上の表現であって、水熱交換器1及びその構成部分の実際の配置を意味するものではない。 The water heat exchanger 1 is a heat exchanger that exchanges heat between water as a first fluid and a refrigerant as a second fluid in a heat pump type air conditioner, a heat pump type water heater, or the like. In the following description, "top", "bottom", "left", "right", "vertical", and "horizontal" are used with reference to the front surface of the water heat exchanger 1 shown in FIGS. , Etc., but these expressions are for convenience of explanation and do not mean the actual arrangement of the water heat exchanger 1 and its components.

水熱交換器1は、主として、第1流体と第2流体との熱交換を行う熱交換部3が設けられたケーシング2と、第1流体の出入口となる第1出入口管4a、4bと、第2流体の出入口となる第2出入口管5a、5bと、を有している。 The water heat exchanger 1 mainly includes a casing 2 provided with a heat exchange unit 3 for exchanging heat between the first fluid and the second fluid, first inlet / outlet pipes 4a and 4b serving as inlets / outlets for the first fluid, and the like. It has second inlet / outlet pipes 5a and 5b that serve as inlet / outlet for the second fluid.

熱交換部3は、第1流体が流れる第1流路11が複数列形成された第1層10と、第2流体が流れる第2流路21が複数列形成された第2層20と、が積層されることによって構成されている。ここで、第1層10と第2層20とが積層される方向(ここでは、図1〜3の紙面手前側から紙面奥側の方向)を積層方向とする。また、複数の第1流路11が並ぶ方向(ここでは、図2の紙面左右方向)を第1流路11の配列方向とし、複数の第2流路21が並ぶ方向(ここでは、図3の紙面上下方向)を第2流路21の配列方向とする。そして、第1流路11は、第1及び第2層10、20の積層方向に沿って第1層10を見た際に、第1流路11の配列方向に交差する方向(ここでは、図2の紙面上下方向、縦方向)に沿って第1層10の一端部(図2における第1層10の上端部)から他端部(図2における第1層10の下端部)まで延びている。また、第2流路21は、第1及び第2層10、20の積層方向に沿って第2層20を見た際に、第2流路21の配列方向に交差する方向(ここでは、図3の紙面左右方向、横方向)に沿って第2層20の一端部(図3-における第2層20の左端部)から他端部(図3における第2層20の右端部)まで延びている。このように、ここでは、第1流路11と第2流路20とが直交流をなすように配置されている。 The heat exchange unit 3 includes a first layer 10 in which a plurality of rows of first flow paths 11 through which the first fluid flows are formed, and a second layer 20 in which a plurality of rows of second flow paths 21 through which the second fluid flows are formed. Is configured by stacking. Here, the direction in which the first layer 10 and the second layer 20 are laminated (here, the direction from the front side of the paper surface to the back side of the paper surface in FIGS. 1 to 3) is defined as the stacking direction. Further, the direction in which the plurality of first flow paths 11 are lined up (here, the left-right direction on the paper surface in FIG. 2) is the arrangement direction of the first flow paths 11, and the direction in which the plurality of second flow paths 21 are lined up (here, FIG. 3). The vertical direction of the paper surface) is the arrangement direction of the second flow path 21. Then, when the first layer 10 is viewed along the stacking direction of the first and second layers 10 and 20, the first flow path 11 intersects the arrangement direction of the first flow path 11 (here, in this case). Extends from one end of the first layer 10 (upper end of the first layer 10 in FIG. 2) to the other end (lower end of the first layer 10 in FIG. 2) along the paper surface vertical direction and vertical direction of FIG. ing. Further, the second flow path 21 intersects the arrangement direction of the second flow path 21 when the second layer 20 is viewed along the stacking direction of the first and second layers 10, 20 (here, the second flow path 21). From one end of the second layer 20 (the left end of the second layer 20 in FIG. 3-) to the other end (the right end of the second layer 20 in FIG. 3) along the paper surface left-right direction and lateral direction of FIG. It is extending. As described above, here, the first flow path 11 and the second flow path 20 are arranged so as to form an orthogonal flow.

そして、ここでは、第1層10及び第2層20の積層構造を有する熱交換部3は、第1流路11をなす溝が片面に形成された第1板材12と、第2流路21をなす溝が片面に形成された第2板材22と、が交互に積層されることによって構成されている。第1及び第2板材12、22は、金属製の素材で形成されている。第1流路11や第2流路21をなす溝は、例えば、第1及び第2板材12、22に機械加工やエッチング加工を施すことによって形成されている。そして、このような溝加工がなされた第1及び第2板材12、22を所定数積層した後に、例えば、拡散接合等の接合処理を用いて第1及び第2板材12、22間を接合することによって、第1層10及び第2層20の積層構造を有する熱交換部3が得られている。尚、ここでは、第1及び第2板材12、22の両方の片面に流路11、21をなす溝が形成されているが、これに限定されるものではなく、第1及び第2板材12、22のいずれか一方の両面に流路11、21をなす溝が形成されていてもよいし、第1及び第2板材12、22の両方の両面に流路11、21をなす溝が形成されていてもよい。 Here, the heat exchange unit 3 having a laminated structure of the first layer 10 and the second layer 20 has a first plate material 12 having a groove forming the first flow path 11 formed on one surface and a second flow path 21. The second plate member 22 having grooves formed on one side thereof are alternately laminated. The first and second plate members 12 and 22 are made of a metal material. The grooves forming the first flow path 11 and the second flow path 21 are formed, for example, by subjecting the first and second plate members 12 and 22 to machining or etching. Then, after laminating a predetermined number of the first and second plate materials 12 and 22 having been grooved in this way, the first and second plate materials 12 and 22 are joined by using a joining process such as diffusion joining. As a result, the heat exchange unit 3 having a laminated structure of the first layer 10 and the second layer 20 is obtained. Here, grooves forming the flow paths 11 and 21 are formed on one side of both the first and second plate members 12 and 22, but the present invention is not limited to this, and the first and second plate materials 12 are not limited thereto. , 22 may be formed on both sides of the flow paths 11 and 21, or grooves forming the flow paths 11 and 21 may be formed on both sides of both the first and second plate members 12 and 22. It may have been done.

第1出入口管4a、4bは、ここでは、ケーシング2の上部及び下部に設けられている。ケーシング2には、その上部に第1流路11の上端部間を合流させる空間が形成された第1ヘッダ部6と、その下部に第1流路11の下端部間を合流させる空間が形成された第1ヘッダ部7と、が設けられている。そして、第1出入口管4aは、第1ヘッダ部6を介して第1流路11の上端部に連通しており、第1出入口管4bは、第1ヘッダ部7を介して第1流路11の下端部に連通している。第2出入口管5a、5bは、ここでは、ケーシング2の左部及び右部に設けられている。ケーシング2には、その左部に第2流路21の左端部間を合流させる空間が形成された第2ヘッダ部8と、その右部に第2流路21の右端部間を合流させる空間が形成された第2ヘッダ部9と、が設けられている。そして、第2出入口管5aは、第2ヘッダ部8を介して第2流路21の左端部に連通しており、第2出入口管5bは、第2ヘッダ部9を介して第2流路21の右端部に連通している。 The first entrance / exit pipes 4a and 4b are provided here at the upper part and the lower part of the casing 2. The casing 2 has a first header portion 6 in which a space for merging between the upper ends of the first flow path 11 is formed in the upper portion thereof, and a space in the lower portion thereof for merging between the lower ends of the first flow path 11. The first header portion 7 and the like are provided. The first inlet / outlet pipe 4a communicates with the upper end portion of the first flow path 11 via the first header portion 6, and the first inlet / outlet pipe 4b communicates with the first flow path via the first header portion 7. It communicates with the lower end of 11. The second inlet / outlet pipes 5a and 5b are provided here on the left and right portions of the casing 2. The casing 2 has a second header portion 8 in which a space for merging between the left ends of the second flow path 21 is formed on the left portion thereof, and a space for merging between the right ends of the second flow path 21 on the right portion thereof. A second header portion 9 and a second header portion 9 are provided. The second inlet / outlet pipe 5a communicates with the left end portion of the second flow path 21 via the second header portion 8, and the second inlet / outlet pipe 5b communicates with the second flow path via the second header portion 9. It communicates with the right end of 21.

このような構成を有する水熱交換器1では、例えば、第2流体によって第1流体を加熱する場合に、第1出入口管4bを第1流体の入口とし、第1出入口管4aを第1流体の出口とし、第2出入口管5bを第2流体の入口とし、第2出入口管5aを第2流体の出口とすることができる。そして、この場合には、水熱交換器1は、第1流体が第1流路11を下から上に向かって流れるとともに加熱され、第2流体が第2流路21を右から左に向かって流れるとともに冷却される熱交換器として機能することになる。また、水熱交換器1では、例えば、第2流体によって第1流体を冷却する場合に、第1出入口管4bを第1流体の入口とし、第1出入口管4aを第1流体の出口とし、第2出入口管5aを第2流体の入口とし、第2出入口管5bを第2流体の出口とすることができる。そして、この場合には、水熱交換器1は、第1流体が第1流路11を下から上に向かって流れるとともに冷却され、第2流体が第2流路21を左から右に向かって流れるとともに加熱される熱交換器として機能することになる。 In the water heat exchanger 1 having such a configuration, for example, when the first fluid is heated by the second fluid, the first inlet / outlet pipe 4b is used as the inlet of the first fluid, and the first inlet / outlet pipe 4a is used as the first fluid. The second inlet / outlet pipe 5b can be used as the inlet of the second fluid, and the second inlet / outlet pipe 5a can be used as the outlet of the second fluid. Then, in this case, in the water heat exchanger 1, the first fluid flows through the first flow path 11 from the bottom to the top and is heated, and the second fluid flows through the second flow path 21 from right to left. It will function as a heat exchanger that flows and cools. Further, in the water heat exchanger 1, for example, when the first fluid is cooled by the second fluid, the first inlet / outlet pipe 4b is used as the inlet of the first fluid, and the first inlet / outlet pipe 4a is used as the outlet of the first fluid. The second inlet / outlet pipe 5a can be used as the inlet of the second fluid, and the second inlet / outlet pipe 5b can be used as the outlet of the second fluid. Then, in this case, in the water heat exchanger 1, the first fluid flows through the first flow path 11 from bottom to top and is cooled, and the second fluid flows through the second flow path 21 from left to right. It will function as a heat exchanger that is heated as it flows.

そして、ここでは、第2流体によって第1流体としての水を加熱する場合に、第1流路11について、第1流体の出口近傍に位置する第1流体出口近傍部11aにおける流路断面積S11aが、第1流体出口近傍部11aよりも上流側の部分11bにおける流路断面積S11bよりも大きくなるように形成している。具体的には、第1流体出口近傍部11aにおける第1流路11の流路幅W11aを第1流体出口近傍部11aよりも上流側の部分11bにおける流路幅W11bよりも大きくなるように形成することによって、流路断面積S11aを流路断面積S11bよりも大きくなるようにしている。また、第1流体出口近傍部11aとは、第1流路11の入口側(ここでは、第1出入口管4b側の端部)から出口側(ここでは、第1出入口管4a側の端部)に至るまでの流路長のうち出口側寄りの20〜50%の流路長を有する部分をいう。 Here, when water as the first fluid is heated by the second fluid, the flow path cross-sectional area S11a of the first flow path 11 in the first fluid outlet vicinity portion 11a located near the outlet of the first fluid Is formed so as to be larger than the flow path cross-sectional area S11b in the portion 11b on the upstream side of the first fluid outlet vicinity portion 11a. Specifically, the flow path width W11a of the first flow path 11 in the first fluid outlet vicinity portion 11a is formed to be larger than the flow path width W11b in the portion 11b on the upstream side of the first fluid outlet vicinity portion 11a. By doing so, the flow path cross-sectional area S11a is made larger than the flow path cross-sectional area S11b. Further, the first fluid outlet vicinity portion 11a is from the inlet side (here, the end on the first inlet / outlet pipe 4b side) to the outlet side (here, the end on the first inlet / outlet pipe 4a side) of the first flow path 11. ), Which has a flow path length of 20 to 50% closer to the outlet side.

また、ここでは、第2流体としての冷媒によって第1流体を冷却する場合に、第2流路21について、第2流体の出口近傍に位置する第2流体出口近傍部21aにおける流路断面積S21aが、第2流体出口近傍部21aよりも上流側の部分21bにおける流路断面積S21bよりも大きくなるように形成している。具体的には、第2流体出口近傍部21aにおける第2流路21の流路幅W21aを第2流体出口近傍部21aよりも上流側の部分21bにおける流路幅W21bよりも大きくなるように形成することによって、流路断面積S21aを流路断面積S21bよりも大きくなるようにしている。また、第2流体出口近傍部21aとは、第2流路21の入口側(ここでは、第2出入口管5a側の端部)から出口側(ここでは、第2出入口管5b側の端部)に至るまでの流路長のうち出口側寄りの20〜50%の流路長を有する部分をいう。 Further, here, when the first fluid is cooled by the refrigerant as the second fluid, the flow path cross-sectional area S21a of the second flow path 21 in the second fluid outlet vicinity portion 21a located near the outlet of the second fluid Is formed so as to be larger than the flow path cross-sectional area S21b in the portion 21b on the upstream side of the second fluid outlet vicinity portion 21a. Specifically, the flow path width W21a of the second flow path 21 in the second fluid outlet vicinity portion 21a is formed to be larger than the flow path width W21b in the portion 21b on the upstream side of the second fluid outlet vicinity portion 21a. By doing so, the flow path cross-sectional area S21a is made larger than the flow path cross-sectional area S21b. Further, the second fluid outlet vicinity portion 21a is from the inlet side (here, the end on the second inlet / outlet pipe 5a side) to the outlet side (here, the end on the second inlet / outlet pipe 5b side) of the second flow path 21. ), Which has a flow path length of 20 to 50% closer to the outlet side.

このような水熱交換器1では、上記のように、第2流体によって第1流体としての水を加熱する場合に、第1流路11について、第1流体出口近傍部11aにおける流路断面積S11aをその上流側の部分11bよりも大きくしているため、第1流路11における第1流体の流速低下による熱伝達率の低下を第1流体出口近傍部11aだけに限定しつつ、第1流体が加熱される際に析出するスケールを第1流体出口近傍部11aに詰まりにくくすることができる。このように、ここでは、熱伝達率の低下を最小限に抑えつつ、水熱交換器1における第1流路11の詰まりを抑えることができる。 In such a water heat exchanger 1, as described above, when water as the first fluid is heated by the second fluid, the flow path cross-sectional area of the first flow path 11 in the vicinity of the first fluid outlet 11a Since S11a is made larger than the portion 11b on the upstream side thereof, the decrease in heat transfer coefficient due to the decrease in the flow velocity of the first fluid in the first flow path 11 is limited to only the portion near the first fluid outlet 11a, and the first It is possible to prevent the scale deposited when the fluid is heated from being clogged in the vicinity of the first fluid outlet 11a. As described above, here, it is possible to suppress the clogging of the first flow path 11 in the water heat exchanger 1 while minimizing the decrease in the heat transfer coefficient.

また、このような水熱交換器1では、上記のように、第2流体としての冷媒によって第1流体を冷却する場合に、第2流路21について、第2流体出口近傍部21aにおける流路断面積S21aをその上流側の部分21bよりも大きくしているため、第2流路21における第2流体の流速低下による熱伝達率の低下を第2流体出口近傍部21aだけに限定しつつ、蒸発に伴って増加するガス成分を多く含む第2流体を第2流体出口近傍部21aにスムーズに流すことができる。このように、ここでは、熱伝達率の低下を最小限に抑えつつ、水熱交換器1における第2流路21の圧力損失の増大を抑えることができる。 Further, in such a water heat exchanger 1, when the first fluid is cooled by the refrigerant as the second fluid as described above, the second flow path 21 is a flow path in the vicinity of the second fluid outlet 21a. Since the cross-sectional area S21a is larger than the portion 21b on the upstream side thereof, the decrease in heat transfer rate due to the decrease in the flow velocity of the second fluid in the second flow path 21 is limited to only the portion 21a in the vicinity of the second fluid outlet. The second fluid containing a large amount of gas components that increase with evaporation can be smoothly flowed to the portion 21a near the outlet of the second fluid. As described above, here, it is possible to suppress an increase in the pressure loss of the second flow path 21 in the water heat exchanger 1 while minimizing the decrease in the heat transfer coefficient.

(2)変形例1
上記実施形態の水熱交換器1では、第2流体によって第1流体としての水を加熱する場合に、第1流路11について、第1流体出口近傍部11aにおける流路断面積S11aをその上流側の部分11bよりも大きくしている。しかも、上記実施形態の水熱交換器1では、第2流体としての冷媒によって第1流体を冷却する場合に、第2流路21について、第2流体出口近傍部21aにおける流路断面積S21aをその上流側の部分21bよりも大きくしている。しかし、これに限定されるものではなく、第1流路11又は第2流路21だけに、流体出口近傍部における流路断面積をその上流側の部分よりも大きくする構成を適用してもよい。
(2) Modification 1
In the water heat exchanger 1 of the above embodiment, when water as the first fluid is heated by the second fluid, the flow path cross-sectional area S11a in the vicinity of the first fluid outlet 11a is upstream of the first flow path 11. It is made larger than the side portion 11b. Moreover, in the water heat exchanger 1 of the above embodiment, when the first fluid is cooled by the refrigerant as the second fluid, the flow path cross-sectional area S21a in the second fluid outlet vicinity portion 21a is set for the second flow path 21. It is made larger than the upstream portion 21b. However, the present invention is not limited to this, and even if a configuration is applied only to the first flow path 11 or the second flow path 21 so that the flow path cross-sectional area in the vicinity of the fluid outlet is larger than that on the upstream side. Good.

例えば、第2流体としての冷媒によって第1流体を冷却する場合に、第2流路21については、図3に示すように、第2流体出口近傍部21aにおける流路断面積S21aをその上流側の部分21bよりも大きくし、第1流路11については、図5に示すように、流路断面積(ここでは、流路幅)が第1流路11の入口側から出口側にわたって変化しない構成を適用してもよい。 For example, when the first fluid is cooled by the refrigerant as the second fluid, the second flow path 21 has the flow path cross-sectional area S21a in the vicinity of the second fluid outlet 21a on the upstream side as shown in FIG. As shown in FIG. 5, the cross-sectional area of the flow path (here, the flow path width) of the first flow path 11 does not change from the inlet side to the exit side of the first flow path 11. The configuration may be applied.

また、例えば、第2流体によって第1流体としての水を加熱する場合に、第1流路11については、図2に示すように、第1流体出口近傍部11aにおける流路断面積S11aをその上流側の部分11bよりも大きくし、第2流路21については、図6に示すように、流路断面積(ここでは、流路幅)が第2流路21の入口側から出口側にわたって変化しない構成を適用してもよい。 Further, for example, when water as the first fluid is heated by the second fluid, the first flow path 11 has a flow path cross-sectional area S11a in the vicinity of the first fluid outlet 11a as shown in FIG. The second flow path 21 is made larger than the upstream portion 11b, and as shown in FIG. 6, the flow path cross-sectional area (here, the flow path width) extends from the inlet side to the exit side of the second flow path 21. An unchanged configuration may be applied.

本変形例の構成においても、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。 Even in the configuration of this modification, the same effect as that of the above embodiment can be obtained.

(3)変形例2
上記実施形態及び変形例1の水熱交換器1では、第1流路11と第2流路21とが直交流をなすように配置されているが、これに限定されるものではない。
(3) Modification example 2
In the water heat exchanger 1 of the above embodiment and the first modification, the first flow path 11 and the second flow path 21 are arranged so as to form a orthogonal flow, but the present invention is not limited to this.

例えば、横方向に沿って第2層20の一端部(図3における第2層20の左端部)から他端部(図3における第2層20の右端部)まで延びていた第2流路21を、図7、8に示すように、縦方向に沿って第2層20の一端部(図8における第2層20の下端部)から他端部(図8における第2層20の上端部)まで延びるようにして、第1流路11と第2流路21とが対向流(又は並行流)をなすように配置してもよい。この場合には、第2出入口管5a、5b及び第2ヘッダ8、9をケーシング2の下部及び上部に設けることになる。この構成では、第2流体によって第1流体を加熱する場合に、第1流体が第1流路11を下から上に向かって流れるとともに加熱され、第2流体が第2流路21を上から下に向かって流れるとともに冷却される熱交換器として機能することになる。また、この構成では、第2流体によって第1流体を冷却する場合に、第1流体が第1流路11を下から上に向かって流れるとともに冷却され、第2流体が第2流路21を下から上に向かって流れるとともに加熱される熱交換器として機能することになる。 For example, a second flow path extending from one end of the second layer 20 (the left end of the second layer 20 in FIG. 3) to the other end (the right end of the second layer 20 in FIG. 3) along the lateral direction. As shown in FIGS. 7 and 8, 21 is drawn from one end of the second layer 20 (the lower end of the second layer 20 in FIG. 8) to the other end (the upper end of the second layer 20 in FIG. 8) along the vertical direction. The first flow path 11 and the second flow path 21 may be arranged so as to form a countercurrent (or parallel flow) so as to extend to the part). In this case, the second inlet / outlet pipes 5a and 5b and the second headers 8 and 9 are provided at the lower and upper parts of the casing 2. In this configuration, when the first fluid is heated by the second fluid, the first fluid flows from the bottom to the top of the first flow path 11 and is heated, and the second fluid flows through the second flow path 21 from the top. It will function as a heat exchanger that flows downward and is cooled. Further, in this configuration, when the first fluid is cooled by the second fluid, the first fluid flows through the first flow path 11 from the bottom to the top and is cooled, and the second fluid flows through the second flow path 21. It will function as a heat exchanger that flows from bottom to top and is heated.

本変形例の構成においても、上記実施形態及び変形例1と同様の作用効果を得ることができる。 Even in the configuration of this modification, the same effects as those of the above-described embodiment and modification 1 can be obtained.

(4)変形例3
上記実施形態及び変形例1の水熱交換器1では、第1流路11と第2流路21とが直交流をなすように配置されているが、これに限定されるものではない。
(4) Modification 3
In the water heat exchanger 1 of the above embodiment and the first modification, the first flow path 11 and the second flow path 21 are arranged so as to form a orthogonal flow, but the present invention is not limited to this.

例えば、第2流路21を複数の流路群に区分するとともに、これらの流路群が直列に接続されるようにして、第1流路11と第2流路21とが直交対向流(又は直交並行流)をなすように配置してもよい。具体的には、図9に示す構成では、第2流路21を第2流路21の配列方向(ここでは、図9の紙面上下方向)に3つの流路群21A、21B、21Cに区分している。そして、第2ヘッダ9に仕切部材を設ける等によって、第2ヘッダ9内の空間を、第2出入口管5b及び流路群21Aを構成する第2流路21の右端部に連通する空間9aと、流路群21B、21Cを構成する第2流路21の右端部に連通する空間9bと、に区分している。また、第2ヘッダ8に仕切部材を設ける等によって、第2ヘッダ8内の空間を、第2出入口管5a及び流路群21Cを構成する第2流路21の左端部に連通する空間8aと、流路群21A、21Bを構成する第2流路21の左端部に連通する空間8bと、に区分している。これにより、第2流路21の流路群21A、21B、21Cが、第2ヘッダ8、9を介して直列に接続され、第1流路11と第2流路21とが直交対向流(又は直交並行流)をなすように配置されている。この構成では、第2流体によって第1流体を加熱する場合に、第1流体が第1流路11を下から上に向かって流れるとともに加熱され、第2流体が第2流路21を流路群21A、21B、21Cの順に左右に折り返しながら上から下に向かって流れるとともに冷却される熱交換器として機能することになる。また、この構成では、第2流体によって第1流体を冷却する場合に、第1流体が第1流路11を下から上に向かって流れるとともに冷却され、第2流体が第2流路21を流路群21C、21B、21Aの順に左右に折り返しながら下から上に向かって流れるとともに加熱される熱交換器として機能することになる。そして、この場合には、第2流体の出口近傍に位置する流路群21Aを第2流体出口近傍部21aとし、流路群21B、21Cを第2流体出口近傍部21aよりも上流側の部分21bとして、流路群21Aを構成する流路群21Aを構成する第2流路21の流路幅W21aを流路群21B、21Cを構成する第2流路21の流路幅W21bよりも大きくなるように形成している。これにより、第2流体としての冷媒によって第1流体を冷却する場合に、第2流体出口近傍部21aにおける流路断面積S21aが、第2流体出口近傍部21aよりも上流側の部分21bにおける流路断面積S21bよりも大きくなるように形成することができる。 For example, the second flow path 21 is divided into a plurality of flow path groups, and these flow path groups are connected in series so that the first flow path 11 and the second flow path 21 are orthogonal countercurrents ( Alternatively, they may be arranged so as to form an orthogonal parallel flow). Specifically, in the configuration shown in FIG. 9, the second flow path 21 is divided into three flow path groups 21A, 21B, and 21C in the arrangement direction of the second flow path 21 (here, the vertical direction on the paper surface of FIG. 9). doing. Then, by providing a partition member in the second header 9, the space in the second header 9 communicates with the space 9a communicating with the second inlet / outlet pipe 5b and the right end of the second flow path 21 constituting the flow path group 21A. , The space 9b communicating with the right end of the second flow path 21 constituting the flow path groups 21B and 21C. Further, by providing a partition member in the second header 8, the space in the second header 8 communicates with the space 8a communicating with the second inlet / outlet pipe 5a and the left end of the second flow path 21 constituting the flow path group 21C. , The space 8b communicating with the left end of the second flow path 21 constituting the flow path groups 21A and 21B. As a result, the flow path groups 21A, 21B, and 21C of the second flow path 21 are connected in series via the second headers 8 and 9, and the first flow path 11 and the second flow path 21 are orthogonally opposed to each other. Or orthogonal parallel flow). In this configuration, when the first fluid is heated by the second fluid, the first fluid flows through the first flow path 11 from the bottom to the top and is heated, and the second fluid flows through the second flow path 21. It functions as a heat exchanger that flows from top to bottom and is cooled while folding back to the left and right in the order of groups 21A, 21B, and 21C. Further, in this configuration, when the first fluid is cooled by the second fluid, the first fluid flows through the first flow path 11 from the bottom to the top and is cooled, and the second fluid flows through the second flow path 21. It functions as a heat exchanger that flows from the bottom to the top while being folded back to the left and right in the order of the flow path groups 21C, 21B, and 21A and is heated. In this case, the flow path group 21A located near the outlet of the second fluid is defined as the second fluid outlet vicinity portion 21a, and the flow path groups 21B and 21C are the portions upstream of the second fluid outlet vicinity portion 21a. As 21b, the flow path width W21a of the second flow path 21 constituting the flow path group 21A constituting the flow path group 21A is larger than the flow path width W21b of the second flow path 21 constituting the flow path groups 21B and 21C. It is formed so as to be. As a result, when the first fluid is cooled by the refrigerant as the second fluid, the flow path cross-sectional area S21a in the second fluid outlet vicinity portion 21a becomes the flow in the portion 21b on the upstream side of the second fluid outlet vicinity portion 21a. It can be formed so as to be larger than the road cross-sectional area S21b.

尚、図9に示す構成では、第2ヘッダ8、9内の空間を、流路群21A、21B、21Cが直列に接続されるように空間8a、8b、9a、9bに区分しているが、これに限定されるものではない。例えば、図10に示すように、第2流路21の左端部や右端部に空間8b、9bと同じ機能を有する接続流路29a、29bを形成してもよい。すなわち、流路群21A、21Bを構成する第2流路21の左端部間を連通させる接続流路29a、及び、流路群21B、21Cを構成する第2流路21の右端部間を連通させる接続流路29bを第2層20に形成するのである。ここでは、第2板材22に接続流路29a、29bをなす溝を形成することができる。この場合には、第2ヘッダ8を図9の空間8aに対応する空間だけを有するものにし、第2ヘッダ9を図9の空間9aに対応する空間だけを有するものにすることができる。 In the configuration shown in FIG. 9, the space in the second headers 8 and 9 is divided into spaces 8a, 8b, 9a and 9b so that the flow path groups 21A, 21B and 21C are connected in series. , Not limited to this. For example, as shown in FIG. 10, connecting flow paths 29a and 29b having the same functions as the spaces 8b and 9b may be formed at the left end and the right end of the second flow path 21. That is, the connection flow path 29a that communicates between the left ends of the second flow paths 21 that form the flow paths groups 21A and 21B and the right end of the second flow paths 21 that form the flow paths groups 21B and 21C communicate with each other. The connecting flow path 29b is formed in the second layer 20. Here, a groove forming the connection flow paths 29a and 29b can be formed in the second plate member 22. In this case, the second header 8 may have only the space corresponding to the space 8a of FIG. 9, and the second header 9 may have only the space corresponding to the space 9a of FIG.

本変形例の構成においても、上記実施形態及び変形例1と同様の作用効果を得ることができる。 Even in the configuration of this modification, the same effects as those of the above-described embodiment and modification 1 can be obtained.

(5)変形例4
上記実施形態及び変形例1〜3の水熱交換器1では、第2流体によって第1流体としての水を加熱する場合に、第1流路11について、第1流体の出口近傍に位置する第1流体出口近傍部11aにおける第1流路11の流路幅W11aを第1流体出口近傍部11aよりも上流側の部分11bにおける流路幅W11bよりも大きくなるように形成している。そして、これにより、第2流体によって第1流体としての水を加熱する場合に、第1流体出口近傍部11aにおける流路断面積S11aが、第1流体出口近傍部11aよりも上流側の部分11bにおける流路断面積S11bよりも大きくなるようにし、スケール析出による第1流路11の出口近傍の部分の詰まりを抑えるようにしている。
(5) Modification example 4
In the water heat exchangers 1 of the above-described embodiments and modifications 1 to 3, when water as the first fluid is heated by the second fluid, the first flow path 11 is located near the outlet of the first fluid. The flow path width W11a of the first flow path 11 in the portion 11a near the fluid outlet is formed to be larger than the flow path width W11b in the portion 11b on the upstream side of the portion 11a near the first fluid outlet. As a result, when water as the first fluid is heated by the second fluid, the flow path cross-sectional area S11a in the first fluid outlet vicinity portion 11a is the portion 11b on the upstream side of the first fluid outlet vicinity portion 11a. It is made larger than the flow path cross-sectional area S11b in the above, and clogging of the portion near the outlet of the first flow path 11 due to scale precipitation is suppressed.

しかし、第2流体によって第1流体としての水を加熱する場合に、第1流路11について、第1流体出口近傍部11aにおける流路断面積S11aが、第1流体出口近傍部11aよりも上流側の部分11bにおける流路断面積S11bよりも大きくなるように形成するための構成は、これに限定されるものではない。 However, when water as the first fluid is heated by the second fluid, the flow path cross-sectional area S11a in the first fluid outlet vicinity portion 11a is upstream of the first fluid outlet vicinity portion 11a for the first flow path 11. The configuration for forming the side portion 11b so as to be larger than the flow path cross-sectional area S11b is not limited to this.

具体的には、第2流体によって第1流体としての水を加熱する場合に、第1流路11について、第1流体出口近傍部11aにおける流路数が、第1流体出口近傍部11aよりも上流側の部分における流路数よりも少なくなるように第1流路11を合流させるようにしてもよい。例えば、図11に示すように、第1流路11の配列方向に隣り合う2本の第1流路11を第1流体出口近傍部11aにて合流させて1本にすることで、合流後の第1流体出口近傍部11aにおける流路幅W11aを、合流前の第1流体出口近傍部11aよりも上流側の部分11bにおける流路幅W11bの合計よりも大きくなるように形成してもよい。これにより、第2流体によって第1流体としての水を加熱する場合に、第1流路11について、合流後の第1流体出口近傍部11aにおける流路断面積S11aが、合流前の第1流体出口近傍部11aよりも上流側の部分11bにおける流路断面積S11bの合計よりも大きくすることができる。 Specifically, when water as the first fluid is heated by the second fluid, the number of flow paths in the first fluid outlet vicinity portion 11a is larger than that in the first fluid outlet vicinity portion 11a for the first flow path 11. The first flow paths 11 may be merged so as to be smaller than the number of flow paths in the upstream portion. For example, as shown in FIG. 11, two first flow paths 11 adjacent to each other in the arrangement direction of the first flow path 11 are merged at the first fluid outlet vicinity portion 11a to form one, and after merging. The flow path width W11a in the first fluid outlet vicinity portion 11a may be formed to be larger than the total of the flow path width W11b in the portion 11b on the upstream side of the first fluid outlet vicinity portion 11a before merging. .. As a result, when water as the first fluid is heated by the second fluid, with respect to the first flow path 11, the flow path cross-sectional area S11a in the vicinity of the first fluid outlet 11a after merging becomes the first fluid before merging. It can be made larger than the total of the flow path cross-sectional areas S11b in the portion 11b on the upstream side of the exit vicinity portion 11a.

(6)変形例5
上記実施形態及び変形例1〜4の水熱交換器1では、第2流体としての冷媒によって第1流体を冷却する場合に、第2流路21について、第2流体の出口近傍に位置する第2流体出口近傍部21aにおける第2流路21の流路幅W21aを第2流体出口近傍部21aよりも上流側の部分21bにおける流路幅W21bよりも大きくなるように形成している。そして、これにより、第2流体としての冷媒によって第1流体を冷却する場合に、第2流体出口近傍部21aにおける流路断面積S21aが、第2流体出口近傍部21aよりも上流側の部分21bにおける流路断面積S21bよりも大きくなるようにし、第2流体の蒸発に伴って第2流路21を流れるガス成分が多くなることによる第2流路21の圧力損失の増大を抑えるようにしている。
(6) Modification 5
In the water heat exchangers 1 of the above-described embodiments and modifications 1 to 4, when the first fluid is cooled by the refrigerant as the second fluid, the second flow path 21 is located near the outlet of the second fluid. The flow path width W21a of the second flow path 21 in the two fluid outlet vicinity portion 21a is formed so as to be larger than the flow path width W21b in the portion 21b on the upstream side of the second fluid outlet vicinity portion 21a. As a result, when the first fluid is cooled by the refrigerant as the second fluid, the flow path cross-sectional area S21a in the second fluid outlet vicinity portion 21a is the portion 21b on the upstream side of the second fluid outlet vicinity portion 21a. In order to make it larger than the flow path cross-sectional area S21b in the above, the increase in the pressure loss of the second flow path 21 due to the increase in the gas component flowing through the second flow path 21 as the second fluid evaporates is suppressed. There is.

しかし、第2流体としての冷媒によって第1流体を冷却する場合に、第2流路21について、第2流体出口近傍部21aにおける流路断面積S21aが、第2流体出口近傍部21aよりも上流側の部分21bにおける流路断面積S21bよりも大きくなるように形成するための構成は、これに限定されるものではない。 However, when the first fluid is cooled by the refrigerant as the second fluid, the flow path cross-sectional area S21a in the second fluid outlet vicinity portion 21a is upstream of the second fluid outlet vicinity portion 21a in the second flow path 21. The configuration for forming the side portion 21b so as to be larger than the flow path cross-sectional area S21b is not limited to this.

具体的には、第2流体としての冷媒によって第1流体を冷却する場合に、第2流路21について、第2流体出口近傍部21aにおける流路数が、第2流体出口近傍部21aよりも上流側の部分における流路数よりも少なくなるように第2流路21を合流させるようにしてもよい。例えば、図12に示すように、第2流路21の配列方向に隣り合う2本の第2流路21を第2流体出口近傍部21aにて合流させて1本にすることで、合流後の第2流体出口近傍部21aにおける流路幅W21aを、合流前の第2流体出口近傍部21aよりも上流側の部分21bにおける流路幅W21bの合計よりも大きくなるように形成してもよい。これにより、合流後の第2流体出口近傍部21aにおける流路断面積S21aが、合流前の第2流体出口近傍部21aよりも上流側の部分21bにおける流路断面積S21bの合計よりも大きくすることができる。 Specifically, when the first fluid is cooled by the refrigerant as the second fluid, the number of flow paths in the second fluid outlet vicinity portion 21a is larger than that in the second fluid outlet vicinity portion 21a for the second flow path 21. The second flow path 21 may be merged so as to be smaller than the number of flow paths in the upstream portion. For example, as shown in FIG. 12, two second flow paths 21 adjacent to each other in the arrangement direction of the second flow path 21 are merged at the second fluid outlet vicinity portion 21a to form one, and after merging. The flow path width W21a in the second fluid outlet vicinity portion 21a may be formed to be larger than the total of the flow path width W21b in the portion 21b on the upstream side of the second fluid outlet vicinity portion 21a before merging. .. As a result, the flow path cross-sectional area S21a in the second fluid outlet vicinity portion 21a after merging is made larger than the total of the flow path cross-sectional areas S21b in the portion 21b on the upstream side of the second fluid outlet vicinity portion 21a before merging. be able to.

また、図12に示される第2流路21を第2流体出口近傍部21aにおいて合流させることによって流路断面積S21aを流路断面積S21bの合計よりも大きくする構成とは逆に、第2流体出口近傍部21aにおける流路数を第2流体出口近傍部21aよりも上流側の部分21bにおける流路数よりも多くなるように分岐させることによって流路断面積S21aの合計を流路断面積S21bの合計よりも大きくしてもよい。例えば、上記変形例3のような第2流路21を複数の流路群21A、21B、21Cに区分するとともにこれらの流路群21A、21B、21Cが直列に接続された構成において、図13に示すように、第2流体の出口近傍に位置する流路群21Aを第2流体出口近傍部21aとし、流路群21B、21Cを第2流体出口近傍部21aよりも上流側の部分21bとして、流路群21Aを構成する第2流路21の流路数N21aを流路群21B、21Cにおける流路数N21bよりも多くなるようにすればよい。尚、ここでは、各第2流路21の流路幅W21a、W21b(流路断面積S21a、S21b)は同じであり、流路数を変えることによって流路群21Aにおける流路断面積S21aと流路群21B、21Cにおける流路断面積S21bの合計を変えるようにしている。このように、第2流体出口近傍部21aにおける流路数N21aをその上流側の部分21bにおける流路数N21aを多くした構成では、水熱交換器1における第2流路21の圧力損失の増大を抑えるだけでなく、第2流体の入口近傍における流路数が少なくなることで、第2流体の第2流路21における分配性能を良好に保つことができる。特に、流路群21Aにおける流路数N21aをそれより上流側の流路群21B、21Cにおける流路数N21bよりも多くするだけでなく、流路群21A、21B、21Cの順、すなわち、第2流体の入口近傍に近づくにつれて、流路数が少なくすると、第2流体の第2流路21における分配性能に有効に寄与する。 Further, contrary to the configuration in which the flow path cross-sectional area S21a is made larger than the total of the flow path cross-sectional areas S21b by merging the second flow path 21 shown in FIG. 12 at the portion near the second fluid outlet 21a, the second flow path is second. By branching the number of flow paths in the fluid outlet vicinity portion 21a so as to be larger than the number of flow paths in the portion 21b on the upstream side of the second fluid outlet vicinity portion 21a, the total of the flow path cross-sectional areas S21a is the flow path cross-sectional area. It may be larger than the total of S21b. For example, in a configuration in which the second flow path 21 as in the modification 3 is divided into a plurality of flow path groups 21A, 21B, 21C and these flow path groups 21A, 21B, 21C are connected in series, FIG. As shown in the above, the flow path group 21A located near the outlet of the second fluid is designated as the second fluid outlet vicinity portion 21a, and the flow path groups 21B and 21C are designated as the portions 21b on the upstream side of the second fluid outlet vicinity portion 21a. The number of flow paths N21a of the second flow path 21 constituting the flow path group 21A may be larger than the number of flow paths N21b in the flow path groups 21B and 21C. Here, the flow path widths W21a and W21b (flow path cross-sectional areas S21a and S21b) of each of the second flow paths 21 are the same, and by changing the number of flow paths, the flow path cross-sectional area S21a in the flow path group 21A can be obtained. The total of the flow path cross-sectional areas S21b in the flow path groups 21B and 21C is changed. As described above, in the configuration in which the number of flow paths N21a in the portion 21a near the second fluid outlet is increased and the number of flow paths N21a in the upstream portion 21b is increased, the pressure loss of the second flow path 21 in the water heat exchanger 1 is increased. The number of flow paths in the vicinity of the inlet of the second fluid is reduced, so that the distribution performance of the second fluid in the second flow path 21 can be kept good. In particular, not only the number of flow paths N21a in the flow path group 21A is larger than the number of flow paths N21b in the flow path groups 21B and 21C on the upstream side, but also the order of the flow path groups 21A, 21B and 21C, that is, the first If the number of flow paths is reduced as the two fluids approach the vicinity of the inlet, the distribution performance of the second fluid in the second flow path 21 is effectively contributed.

本発明は、第1流体としての水が流れる第1流路が複数列形成された第1層と、第2流体としての冷媒が流れる第2流路が複数列形成された第2層と、が積層されることによって構成されており、第1流体と第2流体との熱交換を行う水熱交換器に対して、広く適用可能である。 In the present invention, a first layer having a plurality of rows of first flow paths through which water as a first fluid flows, and a second layer having a plurality of rows of second flow paths through which a refrigerant as a second fluid flows are formed. Is configured to be laminated, and is widely applicable to a water heat exchanger that exchanges heat between a first fluid and a second fluid.

1 水熱交換器
10 第1層
11 第1流路
11a 第1流体出口近傍部
11b 第1流体出口近傍部よりも上流側の部分
20 第2層
21 第2流路
21a 第2流体出口近傍部
21b 第2流体出口近傍部よりも上流側の部分
1 Water heat exchanger 10 First layer 11 First flow path 11a Near the first fluid outlet 11b Upstream side of the vicinity of the first fluid outlet 20 Second layer 21 Second flow path 21a Near the second fluid outlet 21b A part on the upstream side of the vicinity of the second fluid outlet

特開2010−117102号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-117102

Claims (1)

第1板材(12)及び第2板材(22)が積層方向に交互に積層されることによって、第1流体としての水が流れる第1流路(11)が前記積層方向に沿って見た際に複数列形成された第1層(10)と、第2流体としての冷媒が流れる第2流路(21)が前記積層方向に沿って見た際に複数列形成された第2層(20)と、を有する積層構造が構成されており、前記第1流体と前記第2流体との熱交換を行う水熱交換器において、
前記第1流路が、前記積層方向に沿って前記第1層を見た際に、前記第1流路の配列方向に交差する方向に沿って前記第1層の一端部から他端部まで延びており、
前記第2流路が、前記積層方向に沿って前記第2層を見た際に、前記第2流路の配列方向に交差する方向に沿って前記第2層の一端部から他端部まで延びており、
前記水熱交換器は、前記第2層の前記一端部において前記第2流路と連通する第1ヘッダ部と、前記第2層の前記他端部において前記第2流路と連通する第2ヘッダ部と、を有し、
前記第2流体によって前記第1流体を冷却する場合において、前記第2流路が、前記第2流体の出口近傍に位置する第2流体出口近傍部(21a)における流路断面積が前記第2流体出口近傍部よりも上流側の部分(21b)における流路断面積よりも大きくなるように形成されており
前記第2流路は、前記第2流体出口近傍部における流路数が前記第2流体出口近傍部よりも上流側の部分における流路数よりも少なくなるように合流することで、前記第2流体出口近傍部における流路断面積が前記第2流体出口近傍部よりも上流側の部分における流路断面積よりも大きくなるように形成されている、
水熱交換器(1)。
When the first plate material (12) and the second plate material (22) are alternately laminated in the stacking direction, so that the first flow path (11) through which water as the first fluid flows is viewed along the stacking direction. The first layer (10) formed in a plurality of rows and the second flow path (21) through which the refrigerant as the second fluid flows are formed in a plurality of rows when viewed along the stacking direction. ), In a water heat exchanger that exchanges heat between the first fluid and the second fluid.
When the first layer is viewed along the stacking direction, the first flow path extends from one end to the other end of the first layer along the direction intersecting the arrangement direction of the first flow path. It is extended and
When the second layer is viewed along the stacking direction, the second flow path extends from one end to the other end of the second layer along the direction intersecting the arrangement direction of the second flow path. It is extended and
The water heat exchanger has a first header portion that communicates with the second flow path at one end portion of the second layer and a second header portion that communicates with the second flow path at the other end portion of the second layer. Has a header part and
When the first fluid is cooled by the second fluid, the cross-sectional area of the flow path in the second fluid outlet vicinity portion (21a) located near the outlet of the second fluid is the second flow path. It is formed so as to be larger than the flow path cross-sectional area in the portion (21b) on the upstream side of the vicinity of the fluid outlet.
The second flow path merges so that the number of flow paths in the vicinity of the second fluid outlet is smaller than the number of flow paths in the portion on the upstream side of the vicinity of the second fluid outlet. The flow path cross-sectional area in the vicinity of the fluid outlet is formed to be larger than the flow path cross-sectional area in the portion upstream of the second fluid outlet vicinity.
Water heat exchanger (1).
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