CN111771096A - 间壁式换热器 - Google Patents

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CN111771096A
CN111771096A CN201980015644.9A CN201980015644A CN111771096A CN 111771096 A CN111771096 A CN 111771096A CN 201980015644 A CN201980015644 A CN 201980015644A CN 111771096 A CN111771096 A CN 111771096A
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walls
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王凯建
高桥俊彦
小泉晓
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Fujitsu General Ltd
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Abstract

本发明的间壁式换热器包括：第一间壁(45)；第二间壁(61)；以及多个第一流路壁(48‑1～48‑n)，其将形成于第一间壁(45)与第二间壁(61)之间的空间划分为多个第一流路(65)。此时，第一间壁(45)和第二间壁(61)将多个第一流路(65)与供第二流体流过的多个第二流路(66)分隔开，该第二流体与流过多个第一流路(65)的第一流体不同。多个第一流路壁(48‑1～48‑n)形成有分别沿多个正弦曲线的多个第一侧流路壁面(52)和多个第二侧流路壁面(53)。

Description

间壁式换热器
技术领域
本发明的技术涉及间壁式换热器。
背景技术
一般所知的间壁式换热器，在由间壁隔开的流体之间进行换热。这种间壁式换热器，通过考虑热导平衡条件来确定各流体进行换热所需的传热面积，可以实现紧凑化(参见专利文献1)。
专利文献1：日本特开2009-68736号公报
发明内容
另一方面，在以往的间壁式换热器中，通过试错方式进行可提高换热器传热性能的传热面形状的开发。因此间壁式换热器存在传热面形状难以最优化的问题。
本发明的技术是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种间壁式换热器，其能够实现换热器紧凑化，并具有可提高传热性能的形状的传热面。。
本发明所公开的技术中，间壁式换热器包括：第一间壁；第二间壁；以及
多个流路壁，其将形成于所述第一间壁与所述第二间壁之间的空间划分为多个第一流路。所述第一间壁和所述第二间壁将所述多个第一流路与供第二流体流过的第二流路分隔开，该第二流体与流过所述多个第一流路的第一流体不同。所述多个流路壁形成有沿正弦曲线的壁面。
本发明的间壁式换热器可实现换热器的紧凑化，同时能够提高其传热性能。
附图说明
图1是表示实施例1的间壁式换热器的立体图。
图2是表示换热器主体的分解立体图。
图3是表示多个第一换热器板中的一个第一换热器板的平面图。
图4是表示多个第二换热器板中的一个第二换热器板的平面图。
图5是表示第一换热流路用凹部的平面图。
图6是表示多个第一流路壁中相邻的两个流路壁的平面图。
图7是表示图2的A-A截面放大图。
图8是表示形成于实施例2的间壁式换热器的多个奇数号流路壁和多个偶数号流路壁的平面图。
图9是示意性地表示形成于实施例2的间壁式换热器的多个奇数号流路壁和多个偶数号流路壁的说明图。
图10是表示奇数号流路壁要素的平面图。
图11是表示形成于实施例3的间壁式换热器的多个奇数号流路壁的平面图。
图12是示意性地表示形成于实施例3的间壁式换热器的多个奇数号流路壁和多个偶数号流路壁的说明图。
图13是表示奇数号流路壁要素的平面图。
图14是表示形成于实施例4的间壁式换热器的多个奇数号流路壁要素中一个奇数号流路壁要素的平面图。
图15是表示实施例4的间壁式换热器和对比例的间壁式换热器的、传热系数K以及传热系数K与传热面积的乘积KA的图表。
图16是表示实施例4的间壁式换热器的压力损失和对比例的间壁式换热器的压力损失的图表。
图17是表示变形例的间壁式换热器所具备的一个流路壁的一部分的平面图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明所公开的实施方式涉及的间壁式换热器进行说明。另外，本发明所公开的技术并不限于下面的记载。此外，在以下记载中，对同一结构要素标注同一符号，并省略重复的说明。
实施例1
图1是表示实施例1的间壁式换热器1的立体图。如图1所述，实施例1的间壁式换热器1包括：换热器主体2、第一流入管5、第一流出管6、第二流入管7和第二流出管8。第一流入管5使第一流体流入换热器主体2。第一流出管6使在换热器主体2内与第二流体进行换热后的第一流体从换热器主体2流出至外部。第二流入管7使第二流体流入换热器主体2。第二流出管8使在换热器主体2内与第一流体进行换热后的第二流体从换热器主体2流出至外部。
图2是表示换热器主体2的分解立体图。图2所示的换热器主体2是使图1所示的间壁式换热器1以第二流入管7或第二流出管8的管轴为中心旋转180度来示出的。如图2所示，换热器主体2包括：层叠体10、第一端板11和第二端板12。层叠体10形成为柱体。第一端板11覆盖作为柱体的层叠体10的一侧的底面S1并固定于层叠体10。第二端板12覆盖作为柱体的层叠体10的、与底面S1相反侧的另一侧的底面S2并固定于层叠体10。
换热器主体2形成有：第一流入室14、第一流出室15、第二流入室16和第二流出室17。第一流入室14、第一流出室15、第二流入室16和第二流出室17是分别利用第一端板11和第二端板12封闭四个贯通孔的两端来形成的，该贯通孔将后述的层叠体10，沿着该层叠体10的层叠方向20贯通。
层叠体10还形成有第一流出孔18和第二流出孔19。第一流出孔18形成于层叠体10的侧面中第一流出室15的附近，连接第一流出室15与换热器主体2的外部。此时，第一流出管6的一端被插入在第一流出孔18内，以面向第一流出室15的方式固定于层叠体10，另一端配置于换热器主体2的外部。第二流出孔19形成于层叠体10的侧面中第二流出室17的附近，连接第二流出室17的内部与换热器主体2的外部。此时，第二流出管8的一端被插入在第二流出孔19内，以面向第二流出室17的方式固定于层叠体10，另一端配置于换热器主体2的外部。
层叠体10还形成有未图示的第一流入孔和第二流入孔。第一流入孔形成于层叠体10的侧面中第一流入室14的附近，连接第一流入室14的内部与换热器主体2的外部。此时，第一流入管5的一端被插入在第一流入孔内，以面向第一流入室14的方式固定于层叠体10，另一端配置于换热器主体2的外部。第二流入孔形成于层叠体10的侧面中第二流入室16的附近，连接第二流入室16的内部与换热器主体2的外部。此时，第二流入管7的一端被插入在第二流入孔内，以面向第二流入室16的方式固定于层叠体10，另一端配置于换热器主体2的外部。
层叠体10包括多个换热器板。多个换热器板分别形成为板状。多个换热器板配置成与层叠方向20垂直，并且相互密合地层叠。多个换热器板包括多个第一换热器板和多个第二换热器板。第一换热器板与第二换热器板交替层叠。
多个第一换热器板形成为相互相同的形状。图3是表示多个第一换热器板中的一个第一换热器板21的平面图。如图3所示，第一换热器板21形成有第一流入室用孔22、第一流出室用孔23、第二流入室用孔24和第二流出室用孔25。第一流入室用孔22、第一流出室用孔23、第二流入室用孔24和第二流出室用孔25分别从第一换热器板21的一侧的面S3贯通到另一侧的面S4。
在第一换热器板21的一侧的面S3上还形成有第一换热流路用凹部26、第一流入流路用凹部27和第一流出流路用凹部28。第一换热流路用凹部26形成于第一换热器板21的大致中央。第一流入流路用凹部27形成于第一换热流路用凹部26与第一流入室用孔22之间，与第一流入室用孔22相连，且与第一换热流路用凹部26的第一流入室用孔22侧的边缘V1相连。第一流出流路用凹部28形成于第一换热流路用凹部26与第一流出室用孔23之间，与第一流出室用孔23相连，且与第一换热流路用凹部26的边缘V2相连，该边缘V2位于与第一流入流路用凹部27相连的边缘V1在流动方向29上的相反侧。流动方向29表示第一流体在第一换热流路用凹部26中整体上流动的方向(是沿着后述的正弦波状流路而流动的第一流体的行进方向)，其与层叠方向20垂直，也就是与第一换热器板21平行。
多个第二换热器板形成为相互相同的形状。图4是表示多个第二换热器板中的一个第二换热器板31的平面图。如图4所示，第二换热器板31形成有第一流入室用孔32、第一流出室用孔33、第二流入室用孔34和第二流出室用孔35。第一流入室用孔32、第一流出室用孔33、第二流入室用孔34和第二流出室用孔35分别从第二换热器板31的一侧的面S5贯通到另一侧的面S6。在准确地层叠多个换热器板时，第一流入室用孔32与第一换热器板21的第一流入室用孔22相连，以形成第一流入室14。在准确地层叠多个换热器板时，第一流出室用孔33与第一换热器板21的第一流出室用孔23相连，以形成第一流出室15。在准确地层叠多个换热器板时，第二流入室用孔34与第一换热器板21的第二流入室用孔24相连，以形成第二流入室16。在准确地层叠多个换热器板时，第二流出室用孔35与第一换热器板21的第二流出室用孔25相连，以形成第二流出室17。
在第二换热器板31的一侧的面S5上还形成有第二换热流路用凹部36、第二流入流路用凹部37和第二流出流路用凹部38。第二换热流路用凹部36形成于第二换热器板31的大致中央，以在准确地层叠多个换热器板时，在层叠方向20上与第一换热器板21的第一换热流路用凹部26重叠。第二流入流路用凹部37形成于第二流入室用孔34与第二换热流路用凹部36之间，与第二流入室用孔34相连，且与第二换热流路用凹部36的第一流出室用孔33侧的边缘V3相连。第二流出流路用凹部38形成于第二流出室用孔35与第二换热流路用凹部36之间，与第二流出室用孔35相连，且与第二换热流路用凹部36的、在流动方向29上相连于第二流入流路用凹部37的边缘V3的相反侧的边缘V4相连。流动方向29是与图3的流动方向29相同的方向。在图4中，流动方向29表示第二流体在第二换热流路用凹部36中整体上流动的方向(是沿着后述的正弦波状流路而流动的第二流体的行进方向)，其与层叠方向20垂直，也就是与第二换热器板31平行。另外，第一流体和第二流体的流动方向是可逆的，因此在图3和图4中，用双向箭头表示流动方向29。
图5是表示第一换热流路用凹部26的平面图。如图5所示，在第一换热器板21中，通过形成第一换热流路用凹部26，形成出第一侧壁面41、第二侧壁面42和底面43。第一侧壁面41形成于第一换热流路用凹部26的宽度方向44上的一侧的边缘，形成第一换热流路用凹部26的内壁面的一部分。宽度方向44是垂直于层叠方向20且垂直于流动方向29的方向。第一侧壁面41大致垂直于与第一换热器板21平行的平面，即与层叠方向20大致平行。第一侧壁面41形成为：沿在平行于第一换热器板21的平面上画出的正弦曲线。第一侧壁面41所沿的正弦曲线与正弦函数所表示的波形相同，其振幅在流动方向29上周期性地平滑变化。也就是说，该正弦函数使用变量x、变量y、振幅A和周期T，可以如下述式(1)表现。
y＝Asin(2π/T·x)…(1)
其中，变量x表示在流动方向29上的位置。变量y表示在宽度方向44上的位置。振幅A可例示出小于1.0mm的值，例如0.6mm。作为周期T，可例示出3mm。
第二侧壁面42形成于第一换热流路用凹部26中在宽度方向44上与形成有第一侧壁面41的边缘相反侧的边缘，形成第一换热流路用凹部26的内壁面的一部分。第二侧壁面42与第一换热器板21所沿的平面大致垂直，即，与层叠方向20大致平行。第二侧壁面42形成为：沿在平行于第一换热器板21的平面上画出的正弦曲线。第二侧壁面42所沿的正弦曲线是与第一侧壁面41所沿的正弦曲线相同的正弦曲线。也就是说，第二侧壁面42所沿的正弦曲线的周期与第一侧壁面41所沿的正弦曲线的周期相同，且第二侧壁面42所沿的正弦曲线的振幅与第一侧壁面41所沿的正弦曲线的振幅相同。而且，在第二侧壁面42所沿的正弦曲线上的、对应于某一相位的点的流动方向29上的位置，与在第一侧壁面41所沿的正弦曲线上的、对应于该相位的点的流动方向29上的位置相同。
底面43形成第一换热流路用凹部26的内壁面的一部分、即第一换热流路用凹部26的内壁面中，夹在第一侧壁面41与第二侧壁面42之间的面。底面43形成为与平行于第一换热器板21的平面平行。
第一换热器板21包括：第一间壁45、第一侧壁46、第二侧壁47和多个第一流路壁48-1～48-n(n为正整数，下同)。第一间壁45形成第一换热流路用凹部26的底部，即，其是第一换热器板21中形成底面43的部分。第一侧壁46形成第一换热流路用凹部26的一个侧壁，即，其是第一换热器板21中形成第一侧壁面41的部分。第二侧壁47形成第一换热流路用凹部26的另一个侧壁，即，其是第一换热器板21中形成第二侧壁面42的部分。多个第一流路壁48-1～48-n分别配置于第一换热流路用凹部26的内部，以从底面43沿着层叠方向20突出的方式形成于第一间壁45。
图6是表示多个第一流路壁48-1～48-n中相邻的两个流路壁的平面图。多个第一流路壁48-1～48-n中的一个第一流路壁48-1，如图6所示，形成为：沿在平行于第一换热器板21的平面上画出的正弦曲线51。正弦曲线51是与式(1)所表现的第一侧壁面41或第二侧壁面42所沿的正弦曲线相同的正弦曲线，形成为其振幅在流动方向29上周期性地平滑变化。即，正弦曲线51的周期与第一侧壁面41或第二侧壁面42所沿的正弦曲线的周期T相同，正弦曲线51的振幅与第一侧壁面41或第二侧壁面42所沿的正弦曲线的振幅A相同。第一流路壁48-1形成第一侧流路壁面52和第二侧流路壁面53。第一侧流路壁面52形成于第一流路壁48-1中的第一侧壁46侧。第一侧流路壁面52形成为沿正弦曲线，即在平行于第一换热器板21的平面上画出的正弦曲线(对应于“第一正弦曲线”)。第一侧流路壁面52所沿的正弦曲线是与正弦曲线51相同的正弦曲线，形成为：重合于使正弦曲线51向宽度方向44的第一侧壁46侧按偏移值y0进行平行移动来配置的正弦曲线。作为偏移值y0，可例示出0.1mm。
第二侧流路壁面53形成于第一流路壁48-1中的第二侧壁47侧。第二侧流路壁面53形成为：重合于使正弦曲线51向宽度方向44的第二侧壁47侧按偏移值y0进行平行移动所得到的正弦曲线(对应于“第二正弦曲线”)。第一侧流路壁面52及第二侧流路壁面53大致垂直于第一换热器板21所沿的平面，即，与层叠方向20大致垂直。由于如此形成了第一流路壁48-1，所以第一流路壁48-1中与正弦曲线51的拐点重合的部分的宽度w1(在拐点处与正弦曲线51正交的部分)，比第一流路壁48-1中与正弦曲线51的极大点或极小点重合的部分的宽度w2狭窄。式(1)所表现的正弦曲线51的拐点，对应于正弦函数图像上的、与用整数i可由下式(2)表现的相位θ对应的点。
θ＝πi…(2)
此外，正弦曲线51的极大点，对应于正弦函数图像上的、与可由下式(3)表现的相位θ对应的点。
θ＝π/2+2πi…(3)
此外，正弦曲线51的极小点。对应于正弦函数图像上的、与可由下式(4)表现的相位θ对应的点。
θ＝3π/2+2πi…(4)
多个第一流路壁48-1～48-n中配置于第一流路壁48-1的第二侧壁47侧的相邻的第一流路壁48-2，与第一流路壁48-1同样地形成。即，第一流路壁48-2形成为沿正弦曲线51，并形成有第一侧流路壁面52和第二侧流路壁面53。而且，第一流路壁48-2配置为：第一流路壁48-2所沿的正弦曲线51重合于使第一流路壁48-1所沿的正弦曲线51向宽度方向44按预设间距P进行平行移动所得的正弦曲线。作为间距P，可例示出0.75mm。多个第一流路壁48-1～48-n中除了第一流路壁48-1和第一流路壁48-2以外的其他第一流路壁也与第一流路壁48-1和第一流路壁48-2同样地形成。即，多个第一流路壁48-1～48-n形成为：按间距P在宽度方向44上等间隔排列。
由于形成了多个第一流路壁48-1～48-n，第一换热器板21上形成出多个沟槽。各个沟槽57形成于多个第一流路壁48-1～48-n中相邻的两个第一流路壁之间，形成在一个第一流路壁的第一侧流路壁面52与另一个第一流路壁的第二侧流路壁面53之间。由于第一侧流路壁面52与第二侧流路壁面53沿相同的正弦曲线，因此沟槽57形成为：与正弦曲线51的拐点较近的部分的宽度w3比与正弦曲线51的极大点或极小点较近的部分的宽度w4狭窄。
第二换热器板31的第二换热流路用凹部36与第一换热器板21的第一换热流路用凹部26同样地形成。图7是图2的A-A截面放大图。如图7所示，第二换热器板31具有第二间壁61和多个第二流路壁62-1～62-n。与第一换热器板21的第一间壁45同样地，第二间壁61形成第二换热流路用凹部36的底部，即，形成与第二换热器板31平行的底面63。与第一换热器板21的多个第一流路壁48-1～48-n同样地，多个第二流路壁62-1～62-n配置于第二换热流路用凹部36的内部，以从底面63沿着层叠方向20突出的方式形成于第二间壁61。进而，多个第二流路壁62-1～62-n形成为：其形状与第一换热器板21的多个第一流路壁48-1～48-n相同。第二换热器板31还包括未图示的两个侧壁。两个侧壁，与第一换热器板21的第一侧壁46及第二侧壁47同样地，分别形成于第二换热流路用凹部36的宽度方向44的两端，分别形成第二换热流路用凹部36的内壁面中除了底面63以外的两个侧壁面。
多个换热器板通过使第一使换热器板21的一侧的面S3与第二换热器板31的另一侧的面S6接合，并使第二换热器板31的一侧的面S5与第一换热器板21的另一侧的面S4接合来重叠。即，层叠体10是如此以交替重叠第一换热器板21与第二换热器板31的状态使多个换热器板相互接合来形成的。多个第二流路壁62-1～62-n形成为：在准确地重叠多个换热器板时，在层叠方向20上与多个第一流路壁48-1～48-n重合。多个第一流路壁48-1～48-n的顶部S7与第二间壁61的另一侧的面S6接合，多个第二流路壁62-1～62-n的顶部S8与第一间壁45的另一侧的面S4接合。此外，虽然未图示，第一换热器板21的第一侧壁46和第二侧壁47形成为：在准确地重叠多个换热器板时，在层叠方向20上与第二换热器板31的两个侧壁分别重合。
由于重叠了多个换热器板，层叠体10中形成出多个第一空间67和多个第二空间68。第一空间67为第一换热器板21的第一换热流路用凹部26内部的、在第一间壁45与第二间壁61之间形成的空间。多个第一流路壁48-1～48-n将第一换热流路用凹部26内部的第一空间67划分为多个第一流路65。多个第一流路65包括由多个第一流路壁48-1～48-n、第一间壁45和第二间壁61围成的多个流路。虽然未图示，多个第一流路65还包括：由第一侧壁46、一个流路壁48-1、第一间壁45和第二间壁61围成的流路；以及由第二侧壁47、一个流路壁48-n、第一间壁45和第二间壁61围成的流路。
第二空间68为第二换热器板31的第二换热流路用凹部36内部的、在第一间壁45与第二间壁61之间形成的空间。与多个第一流路壁48-1～48-n同样地，多个第二流路壁62-1～62-n将第二换热流路用凹部36内部的第二空间68划分为多个第二流路66。多个第二流路66包括由多个第二流路壁62-1～62-n、第一间壁45和第二间壁61围成的多个流路。虽然未图示，多个第二流路66还包括：由两个侧壁中的一个侧壁、多个第二流路壁62-1～62-n中的一个流路壁、第一间壁45和第二间壁61围成的流路；以及由两个侧壁中的另一个侧壁、多个第二流路壁62-1～62-n中的一个流路壁、第一间壁45和第二间壁61围成的流路。第一流路65和第二流路66形成使流体一边在宽度方向44上反复振动一边以流动方向29为行进方向流动的正弦波状的流路。
此时，由于在第一侧流路壁面52与第二侧流路壁面53之间形成出的沟槽57的宽度根据流路上的位置而不同，因此第一流路65的截面积根据流路上的位置而不同。第二流路66也与第一流路65同样地，其截面积根据位置而不同。
第一流路65形成为：用最小第一流路宽度Wc1和第一流路壁高度H1，下式(5)成立。
2.5<Wc1/H1<6…(5)
其中，最小第一流路宽度Wc1为多个第一流路壁48-1～48-n的间隔中的最小值，表示多个第一流路壁48-1～48-n中相邻的两个流路壁间的距离的最小值，即表示第一流路65的宽度的最小值。第一流路壁高度H1表示第一间壁45与第二间壁61的间隔、第一换热流路用凹部26的深度、多个第一流路壁48-1～48-n的高度，即表示第一流路65在层叠方向20上的高度。第二流路66形成为：用最小第二流路宽度Wc2和第二流路壁高度H2，下式(6)成立。
2.5<Wc2/H2<6…(6)
其中，最小第二流路宽度Wc2为多个第二流路壁62-1～62-n的间隔中的最小值，表示多个第二流路壁62-1～62-n中相邻的两个流路壁间的距离的最小值，即表示第二流路66的宽度的最小值。第二流路壁高度H2表示第一间壁45与第二间壁61的间隔、第二换热流路用凹部36的深度、多个第二流路壁62-1～62-n的高度，即表示第二流路66在层叠方向20上的高度。由于Wc1/H1和Wc2/H2均小于6，因此间壁式换热器1针对流动的流体的压力能够确保足够的强度，能够防止在第一流体流过多个第一流路65、第二流体流过多个第二流路66时，第一间壁45和第二间壁61因各流体的压力而产生挠曲。由于Wc1/H1和Wc2/H2均大于2.5且小于6，因此间壁式换热器1能够抑制第一流体及第二流体与第一间壁45及第二间壁61之间的热传递的传热性能降低，且能够抑制耐压性能降低。这些设计参数可根据工作流体的工作条件来调整。
进一步地，间壁式换热器1还形成为：在第一流体和第二流体中的一方是水、另一方是制冷剂(例如R410A、R32)时，第一流路65的水力直径为0.3mm以下且第二流路66的水力直径为0.3mm以下。而且，此时，第一侧流路壁面52和第二侧流路壁面53所沿的正弦曲线的振幅A表示小于1.0mm的大小，例如0.6mm。作为该正弦曲线的周期T，可例示出3mm。通过如此形成间壁式换热器1，能够在水与制冷剂之间得到较高的换热性能。
实施例1的间壁式换热器1的制造方法
在制作间壁式换热器1之前，建立多个第一流路65及多个第二流路66的形状不同的、间壁式换热器1的多个数学模式。该多个数学模式用于计算机模拟，用以计算流过多个第一流路65及多个第二流路66的流体的流动状态或者换热器的传热性能。根据该计算出的流体的流动状态或换热器的传热性能来设计间壁式换热器1，使多个第一流路和多个第二流路形成为恰当的形状。
由于间壁式换热器1的第一侧流路壁面52和第二侧流路壁面53沿单纯的正弦曲线，因此能够以较少的参数进行用于确定多个第一流路65和多个第二流路66的形状的计算机模拟。作为该参数，可以例示出周期T、振幅A、偏移值y0和间距P。间壁式换热器1的用于确定多个第一流路65和多个第二流路66的形状的参数的数目较少，因此能够降低进行计算机模拟时的计算机的运算量，缩短计算机模拟所需的时间。因此，间壁式换热器1能够实现基于计算机模拟使多个第一流路壁48-1～48-n和多个第二流路壁62-1～62-n的形状最优化的作业的简易化。
第一换热器板21和第二换热器板31，是通过对金属板进行蚀刻来制作的。作为该金属板的厚度，可例示出0.3mm。多个换热器板与第一端板11和第二端板12一起，例如通过扩散接合被相互接合。此时，由于第一端板11、第二端板12与多个换热器相互接合，因此第一换热器板21的第一流入室用孔22与第二换热器板31的第一流入室用孔32彼此连接，形成第一流入室14。并且，第一换热器板21的第一流出室用孔23与第二换热器板31的第一流出室用孔33形成第一流出室15。第一换热器板21的第二流入室用孔24与第二换热器板31的第二流入室用孔34形成第二流入室16。第一换热器板21的第二流出室用孔25与第二换热器板31的第二流出室用孔35形成第二流出室17。
在将第一端板11、第二端板12与重叠的多个换热器板相互接合后，通过机械加工来形成第一流出孔18、第二流出孔19、第一流入孔和第二流入孔。第一流入管5、第一流出管6、第二流入管7和第二流出管8分别被插入到第一流入孔、第一流出孔18、第二流入孔和第二流出孔19后，例如通过焊接固定于换热器主体2。
实施例1的间壁式换热器1的动作
在间壁式换热器1中，第一流体经由第一流入管5流入第一流入室14。在流入第一流入室14后，第一流体分别分配到多个第一换热器板21，流入形成于第一换热器板21的第一流入流路用凹部27。在流入第一流入流路用凹部27后，第一流体通过第一流入流路用凹部27其流动宽度从第一流入室14的宽度扩展到第一换热流路用凹部26的宽度，流入形成于第一换热流路用凹部26的多个第一流路65。在第一流体流过多个第一流路65时，由于第一侧流路壁面52和第二侧流路壁面53沿正弦曲线，因此其流动方向正弦波状地变化。多个第一流路壁48-1～48-n中与正弦曲线的极大点或极小点重合的部分，与其他部分相比，第一流体的流动方向会急剧变化，因此从第一流体受到较大的应力。多个第一流路壁48-1～48-n中与正弦曲线的极大点或极小点重合的部分，与其他部分相比，其流路壁的宽度形成得较大。因此，针对从第一流体受到的应力的强度比其他部分大，相对于比其他部分大的应力，能够确保足够的强度。
此外，在第一流体流过多个第一流路65时，因为多个第一流路65的截面积根据沿流路的流动方向上的位置而不同，从而流动速度产生变化。在第一流体流过多个第一流路65时，其流动方向正弦波状地变化，流动速度也产生变化，因此局部地不断被搅乱。由于第一流体局部地不断被搅乱，间壁式换热器1能够降低在第一流体与第一间壁45之间的热传递的热阻，并能够降低第一流体与第二间壁61之间的热传递的热阻。
在间壁式换热器1中，还有第二流体经由第二流入管7流入第二流入室16。在流入第二流入室16后，第二流体分别分配到多个第二换热器板31，流入形成于第二换热器板31的第二流入流路用凹部37。在流入第二流入流路用凹部37后，第二流体通过第二流入流路用凹部37其流动宽度从第二流入室16的宽度扩展到第二换热流路用凹部36的宽度，流入形成于第二换热流路用凹部36的多个第二流路66。此时，相对于第一流体整体上在流动方向29上从第一流入室14朝向第一流出室15流动，第二流体与第一流体的流动方向反向地、整体上在流动方向29上从第一流出室15侧朝向第一流入室14侧流动。也就是说，间壁式换热器1是通常所说的逆流换热器。
在第二流体流过多个第二流路66时，由于第一侧流路壁面52的第二侧流路壁面53沿正弦曲线，因此其流动方向正弦波状地变化。多个第二流路壁62-1～62-n中与正弦曲线的极大点或极小点重合的部分，与其他部分相比，第二流体的流动方向会急剧变化，因此从第二流体受到较大的应力。多个第二流路壁62-1～62-n中与正弦曲线的极大点或极小点重合的部分，与其他部分相比，其流路壁的宽度形成得较大。因此，针对从第二流体受到的应力的强度比其他部分大，相对于比其他部分大的应力，能够确保足够的强度。
此外，在第二流体流过多个第二流路66时，因为多个第二流路66的截面积根据沿流路的流动方向上的位置而不同，从而流动速度产生变化。第二流体在流过多个第二流路66时，其流动方向正弦波状地变化，流动速度也产生变化，因此局部地不断被搅乱。由于第二流体局部地不断被搅乱，间壁式换热器1能够降低在第二流体与第一间壁45之间的热传递的热阻，并能够降低第二流体与第二间壁61之间的热传递的热阻。由于第一流体及第二流体与第一间壁45及第二间壁61之间的热传递的热阻得以降低，间壁式换热器1能够提高第一流体与第二流体之间进行的换热的性能。
第一流体在流过多个第一流路65后，流入第一流出流路用凹部28。第一流体在流入第一流出流路用凹部28后，通过第一流出流路用凹部28其流动宽度从第一换热流路用凹部26的宽度缩窄到第一流出室15的宽度，流入第一流出室15。第一流出室15使经由第一流出流路用凹部28从多个第一换热器板21流入的第一流体合流。在第一流出室15合流后的第一流体，经由第一流出管6流出至外部。第二流体在流过多个第二流路66后，流入第二流出流路用凹部38。第二流体在流入第二流出流路用凹部38后，通过第二流出流路用凹部38其流动宽度从第二换热流路用凹部36的宽度缩窄到第二流出室17的宽度，流入第二流出室17。第二流出室17使经由第二流出流路用凹部38从多个第二换热器板31提供的第二流体合流。在第二流出室17合流后的第二流体，经由第二流出管8流出至外部。
实施例1的间壁式换热器1的效果
实施例1的间壁式换热器1包括：第一间壁45(对应于第一间壁)、第二间壁61(对应于第二间壁)、以及多个第一流路壁48-1～48-n。多个第一流路壁48-1～48-n将在第一间壁45与第二间壁61之间形成的第一换热流路用凹部26内部的第一空间67划分为多个第一流路65。此时，第一间壁45和第二间壁61将多个第一流路65与供第二流体流过的多个第二流路66分隔开，该第二流体与在多个第一流路65中流过的第一流体不同。多个第一流路壁48-1～48-n中的各流路壁均形成为沿正弦曲线。此外，多个第一流路壁48-1～48-n形成沿互不相同的正弦曲线的多个第一侧流路壁面52和多个第二侧流路壁面53。
如上所述的间壁式换热器1，由于形成有沿正弦曲线的多个第一侧流路壁面52和多个第二侧流路壁面53，能够使流过多个第一流路65的第一流体的流动方向呈正弦波状地变化。由于形成有沿正弦曲线的多个第一侧流路壁面52和多个第二侧流路壁面53，间壁式换热器1还能够使多个第一流路65的宽度沿着第一流体的流动方向变化。由于多个第一流路65的宽度变化，间壁式换热器1能够使多个第一流路65的截面积变化，以使流过多个第一流路65的第一流体的速度变化。间壁式换热器1通过第一流体的流动方向的变化和第一流体的速度的变化，能够将流过多个第一流路65的第一流体局部地不断搅乱。由于流过多个第一流路65的第一流体局部地不断被搅乱，间壁式换热器1能够降低第一流体与第一间壁45之间的热传递的热阻，并降低第一流体与第二间壁61之间的热传递的热阻。由于热阻得以降低，间壁式换热器1能够提高在第一流体与流过多个第二流路66的第二流体之间进行换热时的传热性能。由于多个第一侧流路壁面52和多个第二侧流路壁面53分别沿单纯的正弦曲线，间壁式换热器1在对第一流体的动向进行计算机模拟时，能够使多个第一流路65的形状的输入和变更较为简易，还能够降低计算机的运算负荷。其结果，间壁式换热器1能够实现多个第一流路壁48-1～48-n的形状最优化作业的简易化。
此外，实施例1的间壁式换热器1还包括：第一侧壁46，其形成有第一侧壁面41，该第一侧壁面41形成于第一换热流路用凹部26内部的第一空间67的端部。此时，第一侧壁面41形成为：沿与多个第一侧流路壁面52和多个第二侧流路壁面53所沿的正弦曲线相同的正弦曲线。也就是说，第一侧壁面41所沿的正弦曲线的周期与多个第一侧流路壁面52和多个第二侧流路壁面53所沿的正弦曲线的周期相同，第一侧壁面41所沿的正弦曲线的振幅与多个第一侧流路壁面52和多个第二侧流路壁面53所沿的正弦曲线的振幅相同。
如上所述的间壁式换热器1，能够使流过形成于第一流路壁48-1与第一侧壁面41之间的流路的第一流体，与流过多个第一流路壁48-1～48-n之间的流路的第一流体同样地，局部地不断搅乱。其结果，由于第一流体局部地不断被搅乱，间壁式换热器1能够进一步提高在第一流体与第二流体之间进行换热时的传热性能。
此外，实施例1的间壁式换热器1的、将多个第一流路壁48-1～48-n的间隔的最小值即最小第一流路宽度Wc1，除以第一间壁45与第二间壁61的间隔即第一流路壁高度H1所得到的值Wc1/H1，大于2.5且小于6。这样的间壁式换热器1，由于Wc1/H1小于6，可确保第一间壁45和第二间壁61的强度，能够防止在第一流体流过多个第一流路65时，第一间壁45的第二间壁61因流体的压力而产生挠曲。由于Wc1/H1大于2.5且小于6，间壁式换热器1能够抑制第一流体与第一间壁45及第二间壁61之间的传热性能下降，而且能够抑制耐压性能下降。另外，对于第二流路壁62-1～62-n，由于与多个第一流路壁48-1～48-n同样地形成，间壁式换热器1也能能够抑制在第二流体与第一间壁45及第二间壁61之间的传热性能下降，且能够确保第一间壁45和第二间壁61的强度。
实施例2
在实施例2的间壁式换热器中，如图8所示，上述实施例1的间壁式换热器1的多个第一流路壁48-1～48-n替换为多个奇数号流路壁71-1～71-n1(n1为正整数，下同)和多个偶数号流路壁72-1～72-n2(n2为正整数，下同)。图8是表示在实施例2的间壁式换热器中形成的多个奇数号流路壁71-1～71-n1和多个偶数号流路壁72-1～72-n2的平面图。多个奇数号流路壁71-1～71-n1中的一个奇数号流路壁71-1，与上述第一流路壁48-1同样地，形成为沿正弦曲线51。多个奇数号流路壁71-1～71-n1中与奇数号流路壁71-1不同的其他奇数号流路壁，也与奇数号流路壁71-1同样地，形成为沿正弦曲线51。多个偶数号流路壁72-1～72-n2中的一个偶数号流路壁72-1，与上述第一流路壁48-2同样地，形成为沿正弦曲线51。多个偶数号流路壁72-1～72-n2中的与偶数号流路壁72-1不同的其他偶数号流路壁，也与偶数号流路壁72-1同样地，形成为沿正弦曲线51。在多个奇数号流路壁71-1～71-n1中相邻的两个奇数号流路壁之间，配置有多个偶数号流路壁72-1～72-n2中的一个偶数号流路壁。在多个偶数号流路壁72-1～72-n2中相邻的两个偶数号流路壁之间，配置有多个奇数号流路壁71-1～71-n1中的一个奇数号流路壁。即，多个奇数号流路壁71-1～71-n1与多个偶数号流路壁72-1～72-n2在宽度方向44上交替排列。
奇数号流路壁71-1是从第一流路壁48-1去掉多个部分来形成的，形成有多个奇数号缺口部73，由此被分割成多个奇数号流路壁要素74-1～74-m1(m1为正整数，下同)。多个奇数号缺口部73按周期T，周期性地形成于奇数号流路壁71-1。多个奇数号流路壁71-1～71-n1中与奇数号流路壁71-1不同的其他奇数号流路壁，也与奇数号流路壁71-1同样地，形成有多个奇数号缺口部73，被分割成多个奇数号流路壁要素74-1～74-m1。偶数号流路壁72-1是从第一流路壁48-2去掉多个部分来形成的，形成有多个偶数号缺口部75，由此被分割成多个偶数号流路壁要素76-1～76-m2(m2为正整数，下同)。“缺口部”代表多个奇数号缺口部73和多个偶数号缺口部75双方。多个偶数号缺口部75按周期T，周期性地形成于偶数号流路壁72-1。多个偶数号流路壁72-1～72-n2中与偶数号流路壁72-1不同的其他偶数号流路壁，也与偶数号流路壁72-1同样地，形成有多个偶数号缺口部75，被分割成多个偶数号流路壁要素76-1～76-m2。
图9是示意性地表示在实施例2的间壁式换热器中形成的多个奇数号流路壁71-1～71-n1和多个偶数号流路壁72-1～72-n2的说明图。如图9所示，奇数号流路壁71-1的多个奇数号流路壁要素74-1～74-m1中的一个奇数号流路壁要素74-1形成为：重合于奇数号流路壁71-1所沿的正弦曲线51中与下述范围对应的部分，该范围是相位位于π/3至5π/3的240°的范围。即，奇数号流路壁要素74-1形成为重合于正弦曲线51中相位位于π/2的部分和3π/2的部分，即形成为重合于与正弦曲线51的极大点和极小点分别对应的部分。多个奇数号流路壁要素74-1～74-m1中与奇数号流路壁要素74-1不同的其他奇数号流路壁要素，也与奇数号流路壁要素74-1同样地，形成为：重合于奇数号流路壁71-1所沿的正弦曲线51中与下述范围对应的部分，该范围是，使用整数i表示，相位位于π/3+2πi至5π/3+2πi的240°的范围。
多个奇数号缺口部73中的一个奇数号缺口部是通过去掉正弦曲线51中与相位位于5π/3至7π/3的120°的范围对应的部分来形成的。如此形成的奇数号缺口部73包含正弦曲线51中相位位于2π的部分，即包含正弦曲线51中的拐点。多个奇数号缺口部73中的其他缺口部，也同样包含正弦曲线51中相位位于2πi的部分，形成为重合于正弦曲线51中的拐点。也就是说，在多个奇数号流路壁71-1中，以使多个奇数号流路壁要素74-1～74-m1不与正弦曲线51中相位位于2πi的拐点重合的方式，形成有多个奇数号缺口部73。多个奇数号流路壁71-1～71-n1中与奇数号流路壁71-1不同的其他奇数号流路壁也与奇数号流路壁71-1同样地形成。
偶数号流路壁72-1的多个偶数号流路壁要素76-1～76-m2中的一个偶数号流路壁要素76-1形成为：重合于正弦曲线51中与相位位于4π/3至8π/3的240°的范围对应的部分。即，偶数号流路壁要素76-1形成为重合于正弦曲线51中相位位于3π/2的部分和5π/2的部分，形成为重合于与正弦曲线51的极大点和极小点分别对应的部分。多个偶数号流路壁要素76-1～76-m2中与偶数号流路壁要素76-1不同的其他偶数号流路壁要素，也与偶数号流路壁要素76-1同样地，形成为重合于偶数号流路壁72-1所沿的正弦曲线51中与下述范围对应的部分，该范围是，相位位于4π/3+2πi至8π/3+2πi的240°的范围。
多个偶数号缺口部75中的一个缺口部是通过去掉正弦曲线51中与相位位于2π/3至4π/3的120°的范围对应的部分来形成的。如此形成的缺口部，形成为包含正弦曲线51中相位位于π的部分，即包含正弦曲线51中的拐点。多个偶数号缺口部75中的其他缺口部，也同样包含正弦曲线51中与相位位于2π/3+2πi至4π/3+2πi的120°的范围对应的部分，形成为重合于正弦曲线51中的拐点。也就是说，在多个偶数号流路壁72-1中，以使多个偶数号流路壁要素76-1～76-m2不与正弦曲线51中相位位于π+2πi的拐点重合的方式，形成有多个偶数号缺口部75。多个偶数号流路壁72-1～72-n2中与偶数号流路壁72-1不同的其他偶数号流路壁也与偶数号流路壁72-1同样地形成。
图10是表示奇数号流路壁要素74-1的一个示例的平面图。如图10所示，奇数号流路壁要素74-1具有头部77和尾部78。头部77形成奇数号流路壁要素74-1中流动方向29的一端79(对应于“与缺口部相邻的端部”)，与一个奇数号缺口部73相邻。头部77形成为朝向奇数号流路壁要素74-1的一端79变细，即，随着接近奇数号流路壁要素74-1的一端79，宽度平缓地减小。尾部78形成奇数号流路壁要素74-1中形成有头部77的一端79的相反侧的另一端80(对应于“与缺口部相邻的端部”)，与一个奇数号缺口部73相邻。尾部78形成为朝向奇数号流路壁要素74-1的流动方向29上的另一端80变细，即，随着接近奇数号流路壁要素74-1的另一端80，宽度平缓地减小。多个奇数号流路壁要素74-1～74-m1中与奇数号流路壁要素74-1不同的其他流路壁要素，也与奇数号流路壁要素74-1同样地形成。
多个偶数号流路壁要素76-1～76-m2与多个奇数号流路壁要素74-1～74-m1同样地形成，多个偶数号流路壁要素76-1～76-m2分别由与奇数号流路壁要素74-1镜面对称的要素形成。由此，例如形成出在宽度方向44上相邻的奇数号流路壁要素和偶数号流路壁要素彼此的端部在宽度方向上重合的部分。在图9中，该重合部分为偶数号流路壁要素、奇数号流路壁要素各自的端部的、60°的相位范围的部分。此外，实施例2的间壁式换热器的第二换热器板是通过将实施例1的间壁式换热器1的第二换热器板31中的多个第二流路壁62-1～62-n替换为与多个奇数号流路壁71-1～71-n1及多个偶数号流路壁72-1～72-n2相同的流路壁来形成的。
实施例2的间壁式换热器与上述实施例1的间壁式换热器1同样地，使第一流体流过多个第一流路，并使第二流体流过多个第二流路，在第一流体与第二流体之间进行换热。实施例2的间壁式换热器与上述实施例1的间壁式换热器1同样地，能够将第一流体和第二流体局部地不断搅乱，由此提高第一流体与第二流体之间的换热的传热性能。实施例2的间壁式换热器，由于多个奇数号流路壁71-1～71-n1和多个偶数号流路壁72-1～72-n2的壁面沿正弦曲线，因此与上述实施例1的间壁式换热器1同样地，能够实现多个奇数号流路壁71-1～71-n1和多个偶数号流路壁72-1～72-n2的形状最优化作业的简易化。
实施例2的间壁式换热器，由于形成有多个奇数号缺口部73和多个偶数号缺口部75，因此与上述实施例1的间壁式换热器相比，能够降低第一流体流过多个第一流路时的摩擦阻力，其结果，压力损失得以降低。间壁式换热器由于形成有多个奇数号缺口部73和多个偶数号缺口部75，因此产生所谓的前缘效应，与上述实施例1的间壁式换热器相比，能够更提高第一流体与第一间壁45及第二间壁61之间的传热率。流体的正弦波状的流动是主要通过多个奇数号流路壁要素74-1～74-m1和多个偶数号流路壁要素76-1～76-m2形成的，该多个奇数号流路壁要素74-1～74-m1和多个偶数号流路壁要素76-1～76-m2是流路壁中与正弦曲线51的极大点或极小点重合的部分的前后的、作用于流动的流体的离心力较大的部分。因此即使去掉因与正弦曲线51的拐点重合而作用于流动的流体的离心力较小的部分来形成多个奇数号缺口部73和多个偶数号缺口部75，正弦波状的流动也不会紊乱。通过设置这种缺口部，能够维持正弦波状的同时，还能够降低在流体流过流路时因流路壁产生的摩擦阻力。
实施例2的间壁式换热器的效果
实施例2的间壁式换热器的多个流路壁中的各个流路壁，由于按正弦曲线的周期形成有多个缺口部，因此被分割成多个流路壁要素。该多个缺口部代表多个奇数号缺口部73和多个偶数号缺口部75双方。即，多个奇数号流路壁71-1～71-n1中的各个流路壁，由于按正弦曲线的周期形成有多个奇数号缺口部73，因此被分割成多个奇数号流路壁要素74-1～74-m1。此时，多个奇数号缺口部73与正弦曲线51的拐点重合。正弦曲线51的极大点和极小点，分别与形成于多个奇数号流路壁要素74-1～74-m1的壁面重合。多个偶数号流路壁72-1～72-n2中的各个流路壁，由于按正弦曲线的周期形成有多个偶数号缺口部75，因此被分割成多个偶数号流路壁要素76-1～76-m2。此时，多个偶数号缺口部75与正弦曲线51的拐点重合。正弦曲线51的极大点和极小点分别与形成于多个偶数号流路壁要素76-1～76-m2的壁面重合。
这种间壁式换热器，由于在多个奇数号流路壁71-1～71-n1形成有多个奇数号缺口部73，所以能够降低在第一流体流动时从多个奇数号流路壁71-1～71-n1受到的摩擦力。实施例2的间壁式换热器通过降低在多个奇数号流路壁71-1～71-n1与第一流体之间作用的摩擦力，能够降低在多个奇数号流路壁71-1～71-n1之间形成的多个第一流路的流动阻力。实施例2的间壁式换热器1，由于形成有多个奇数号流路壁要素74-1～74-m1，因此提供工作流体与作为流路壁要素的边缘(与缺口部相邻的端部)的头部77和尾部78接触的机会，以产生所谓的前缘效应，能够提高在第一流体与第一间壁45及第二间壁61之间的传热率。
此外，实施例2的间壁式换热器的多个奇数号流路壁要素74-1～74-m1形成为：随着接近端部，其宽度平缓地减小。这种间壁式换热器，由于多个奇数号流路壁要素74-1～74-m1的头部77和尾部78随着接近端部其宽度平缓地减小，因此能够降低在第一流体流动时因多个奇数号流路壁要素74-1～74-m1而产生的形状损失。
此外，实施例2的间壁式换热器的多个奇数号流路壁要素74-1～74-m1和多个偶数号流路壁要素76-1～76-m2，形成有如下的部分，即，在宽度方向44上相邻的各要素彼此的端部在宽度方向44上重合。由此，不存在重合部分处的流路的宽度较宽，存在重合部分处的流路的宽度较窄，流路的宽度周期性地反复产生变化。该流路宽度的周期性变化对流过流路的流体提供周期性的搅乱，与上述实施例1的间壁式换热器相比，能够提高第一流体与第一间壁45及第二间壁61之间的传热率。其结果，通过组合流路壁71-1～71-n1、72-1～72-n2的宽度的周期性变化对流体提供的局部的不断搅乱、以及通过设置缺口部73、75来形成的流路壁流路壁要素74-1～74-m1、76-1～76-m2所引起的前缘效应，与上述实施例1的间壁式换热器相比，能够实现传热性能的进一步的提高。
实施例3
在实施例3的间壁式换热器中，如图11所示，上述实施例2的间壁式换热器的多个奇数号流路壁71-1～71-n1替换为另一种多个奇数号流路壁81-1～81-n1，多个偶数号流路壁72-1～72-n2替换为另一种多个偶数号流路壁82-1～82-n2。图11是表示在实施例3的间壁式换热器中形成的多个奇数号流路壁81-1～81-n1和多个偶数号流路壁82-1～82-n2的平面图。多个奇数号流路壁81-1～81-n1和多个偶数号流路壁82-1～82-n2，与上述多个奇数号流路壁71-1～71-n1和多个偶数号流路壁72-1～72-n2同样地，形成于第一换热流路用凹部26，其中每一个流路壁形成为：重合于在宽度方向44上按预设的间距P配置的多个正弦曲线51中的一个正弦曲线51。多个奇数号流路壁81-1～81-n1中的一个奇数号流路壁81-1，与上述奇数号流路壁71-1同样地，形成有多个奇数号缺口部73而被分割成多个奇数号流路壁要素83-1～83-m1。多个偶数号流路壁82-1～82-n2中的一个偶数号流路壁82-1，与上述偶数号流路壁72-1同样地，形成有多个偶数号缺口部75而被分割成多个偶数号流路壁要素84-1～84-m2。
图12是示意性地表示在实施例3的间壁式换热器中形成的多个奇数号流路壁81-1～81-n1和多个偶数号流路壁82-1～82-n2的说明图。如图12所示，多个奇数号流路壁要素83-1～83-m1中的一个奇数号流路壁要素83-1，由于形成有去掉奇数号流路壁要素83-1的一部分而成的要素内缺口部89(对应于“要素内缺口部”)，被分割成两个部分。多个奇数号流路壁要素83-1～83-m1中与奇数号流路壁要素83-1不同的其他奇数号流路壁要素，也与奇数号流路壁要素83-1同样地，形成有去掉各自的一部分而成的要素内缺口部89，被分割成两个部分。要素内缺口部89以重合于正弦曲线51中相位位于π+2πi的拐点的方式形成于奇数号流路壁要素83-1，例如形成为重合于下述部分，即，正弦曲线51中与相位位于5π/6+2πi至7π/6+2πi的60°的范围对应的部分。而且，多个奇数号流路壁要素83-1～83-m1形成为：重合于与正弦曲线51的极大点和极小点分别对应的部分。
多个偶数号流路壁要素84-1～84-m2中的一个偶数号流路壁要素84-1，与奇数号流路壁要素83-1同样地，形成有去掉偶数号流路壁要素84-1的一部分而成的要素内缺口部90(对应于“要素内缺口部”)，被分割成两个部分。多个偶数号流路壁要素84-1～84-m2中与偶数号流路壁要素84-1不同的其他偶数号流路壁要素也与偶数号流路壁要素84-1同样地，形成有去掉各自的一部分而成的要素内缺口部90，被分割成两个部分。要素内缺口部90以重合于正弦曲线51中相位位于2πi的拐点的方式形成于偶数号流路壁要素84-1，例如形成为重合于下述部分，即，正弦曲线51中与相位位于-π/6+2πi至π/6+2πi的60°的范围对应的部分。而且，多个偶数号流路壁要素84-1～84-m2形成为：重合于与正弦曲线51的极大点和极小点分别对应的部分。
图13是表示奇数号流路壁要素83-1的平面图。如图13所示，与上述奇数号流路壁要素74-1同样地，奇数号流路壁要素83-1形成为沿正弦曲线51，具有头部77和尾部78。奇数号流路壁要素83-1具有头部侧边缘部85和尾部侧边缘部86。头部侧边缘部85与要素内缺口部89相邻，相对于要素内缺口部89配置在头部77侧。头部侧边缘部85形成有面向要素内缺口部89的头部侧端面87。头部侧端面87形成为沿与正弦曲线51正交的平面。尾部侧边缘部86相对于要素内缺口部89配置在尾部78侧、形成有面向要素内缺口部89的尾部侧端面88。尾部侧端面88形成为沿与正弦曲线51正交的平面。
多个奇数号流路壁要素83-1～83-m1中与奇数号流路壁要素83-1不同的奇数号流路壁要素，也与奇数号流路壁要素83-1同样地，形成有与奇数号流路壁要素所沿的正弦曲线的拐点重合的要素内缺口部89。多个偶数号流路壁要素84-1～84-m2与多个奇数号流路壁要素83-1～83-m1同样地形成，多个偶数号流路壁要素84-1～84-m2分别由与奇数号流路壁要素83-1镜面对称的要素形成。实施例3的间壁式换热器的第二换热器板也在第二换热流路用凹部36中形成有与多个奇数号流路壁81-1～81-n1和多个偶数号流路壁82-1～82-n2相同的流路壁。
实施例3的间壁式换热器与上述实施例2的间壁式换热器同样地，使第一流体流过多个第一流路，并使第二流体流过多个第二流路，在第一流体与2流体之间进行换热。实施例3的间壁式换热器与上述实施例2的间壁式换热器同样地，能够将第一流体和第二流体局部地部件搅乱，由此提高第一流体与第二流体之间的换热的传热性能。实施例3的间壁式换热器，由于多个奇数号流路壁81-1～81-n1和多个偶数号流路壁82-1～82-n2的壁面沿正弦曲线，因此与上述实施例2的间壁式换热器同样地，能够实现多个奇数号流路壁81-1～81-n1和多个偶数号流路壁82-1～82-n2的形状最优化作业的简易化。
实施例3的间壁式换热器，由于形成有多个要素内缺口部89，因此与上述实施例2的间壁式换热器相比，能够降低第一流体流过多个第一流路时的摩擦阻力，由此降低压力损失。实施例3的间壁式换热器，通过头部侧边缘部85和尾部侧边缘部86，与上述实施例2的间壁式换热器相比，能够增加产生所谓前缘效应的机会，由此提高第一流体与第一间壁45及第二间壁61之间的传热率。同样地，实施例3的间壁式换热器也能够提高第二流体与第一间壁45及第二间壁61之间的传热率。
实施例4
在实施例4的间壁式换热器中，上述实施例3的间壁式换热器的多个奇数号流路壁要素83-1～83-m1替换为另一种多个奇数号流路壁要素，多个偶数号流路壁要素84-1～84-m2替换为另一种多个偶数号流路壁要素。图14是表示在实施例4的间壁式换热器中形成的多个奇数号流路壁要素中一个奇数号流路壁要素91的平面图。如图14所示，奇数号流路壁要素91与上述奇数号流路壁要素83-1同样地形成，具有头部77和尾部78，并具有头部侧边缘部85和尾部侧边缘部86。奇数号流路壁要素91还具有中间流路壁要素92(对应于“中间流路壁要素”)。中间流路壁要素92形成为圆柱状。中间流路壁要素92配置于形成有要素内缺口部89的区域，配置为与奇数号流路壁要素91所沿的正弦曲线51的拐点重合。另外，对于奇数号流路壁要素91，通过设置中间流路壁要素92，与图13所示的上述实施例3的间壁式换热器相比，能够使头部侧边缘部85与尾部侧边缘部86之间的距离、即要素内缺口部89的长度D增大。多个流路壁要素中与奇数号流路壁要素91不同的其他流路壁要素，也与奇数号流路壁要素91同样地具有中间流路壁要素92。也就是说，中间流路壁要素92按周期T周期性地形成于上述实施例3的间壁式换热器中多个流路壁的各个流路壁。多个偶数号流路壁要素与多个奇数号流路壁要素同样地形成，多个偶数号流路壁要素分别由与奇数号流路壁要素91镜面对称的要素形成。
实施例4的间壁式换热器与上述实施例3的间壁式换热器同样地，在第一流体与第二流体之间进行换热。实施例4的间壁式换热器与上述实施例3的间壁式换热器同样地，能够将第一流体和第二流体局部地不断搅乱，由此提高第一流体与第二流体的换热的传热性能。
实施例4的间壁式换热器，通过形成中间流路壁要素92来使要素内缺口部89的长度D增大，与实施例3的间壁式换热器相比，能够降低流体流过流路时因流路壁产生的摩擦阻力。此外，中间流路壁要素92对沿奇数号流路壁要素91流动的流体的流向进行引导，同时弥补因要素内缺口部89的长度D增大而导致的流路壁的强度下降。
另外，中间流路壁要素92配置为：与奇数号流路壁要素91所沿的正弦曲线51的拐点重合，但也可以形成为不与拐点重合。中间流路壁要素92即使形成为不与拐点重合，只要配置在形成有要素内缺口部89的区域，就能够降低头部侧边缘部85和尾部侧边缘部86从第一流体受到的冲击。此外，中间流路壁要素92形成为圆柱状，但也可以形成为圆柱状以外的形状。中间流路壁要素92即使形成为圆柱状以外的形状，也能够降低头部侧边缘部85和尾部侧边缘部86从第一流体受到的冲击。
图15是表示实施例4的间壁式换热器和对比例的间壁式换热器的、传热系数K以及传热系数K与传热面积的乘积KA的图表。对比例的间壁式换热器是通常所说的平板式换热器。图15的图表表示：实施例4的间壁式换热器的乘积KA与对比例的间壁式换热器的乘积KA几乎相同，即，说明对比例的间壁式换热器具有与实施例4的间壁式换热器相同程度的换热能力。图15的图表表示：实施例4的间壁式换热器的传热系数K为对比例的间壁式换热器的传热系数K的大约10倍，实施例4的间壁式换热器的传热系数K大于对比例的间壁式换热器的传热系数K。即，图15的图表说明：实施例4的间壁式换热器相比于具有与实施例4的间壁式换热器相同程度的换热能力的平板式换热器，换热的传热性能高。
图16是表示实施例4的间壁式换热器的压力损失和对比例的间壁式换热器的压力损失的图表。图16的图表表示：实施例4的间壁式换热器的压力损失是对比例的间壁式换热器的压力损失的44％，实施例4的间壁式换热器与对比例的间壁式换热器相比，能够降低压力损失。作为实施例4的间壁式换热器的压力损失降低的理由，可以举出：实施例4的间壁式换热器的流路的水力直径小于1.0mm，比对比例的间壁式换热器的流路的水力直径小。作为实施例4的间壁式换热器的压力损失降低的理由，还可以举出：在多个奇数号流路壁形成有多个奇数号缺口部73和多个要素内缺口部89、以及在多个偶数号流路壁形成有多个偶数号缺口部75和多个要素内缺口部90。
另外，在实施例的间壁式换热器的多个第一流路壁48-1～48-n中，第一侧流路壁面52和第二侧流路壁面53形成为分别沿两个正弦曲线，该两个正弦曲线是对与多个第一流路壁48-1～48-n重合的正弦曲线51进行偏移而得到的，但也可以形成为：沿对正弦曲线51的振幅进行改变而得到的两个正弦曲线。图17是表示变形例的间壁式换热器所具有的一个流路壁的一部分的平面图。如图17所示，该流路壁101形成为沿正弦曲线51，并由多个第一侧部分103和多个第二侧部分104形成。多个第一侧部分103重合于正弦曲线51中向上凸出的部分。多个第二侧部分104重合于正弦曲线51中向下凸出的部分。多个第一侧部分103形成有第一凸面流路壁面105和第一凹面流路壁面106。第一凸面流路壁面105形成于多个第一侧部分103的第一侧壁46侧。第一凹面流路壁面106形成于多个第一侧部分103的第二侧壁47侧。
多个第二侧部分104形成有第二凸面流路壁面107和第二凹面流路壁面108。第二凸面流路壁面107形成于多个第二侧部分104的第二侧壁47侧。第二凹面流路壁面108形成于多个第二侧部分104的第一侧壁46侧。
第一凸面流路壁面105和第二凸面流路壁面107(对应于“第一壁面”)形成为沿一个正弦曲线111(对应于“第一正弦曲线”)。正弦曲线111形成为：正弦曲线111的周期与正弦曲线51的周期相同。而且，正弦曲线111形成为：正弦曲线111的振幅大于正弦曲线51的振幅，例如，正弦曲线111的振幅与正弦曲线51的振幅A的“大于1的数值”倍(例如1.2倍)相同。正弦曲线111还形成为：正弦曲线111的多个拐点与正弦曲线51的多个拐点重合，而且在正弦曲线111的多个拐点与正弦曲线51相交。
第一凹面流路壁面106和第二凹面流路壁面108(对应于“第二壁面”)形成为沿一个正弦曲线112(对应于“第二正弦曲线”)。正弦曲线112形成为：正弦曲线112的周期与正弦曲线51的周期相同。而且，正弦曲线112还形成为：正弦曲线112的振幅小于正弦曲线51的振幅，例如，正弦曲线112的振幅与正弦曲线51的振幅A的“小于1的正的数值”倍(例如0.8倍)相同。也就是说，正弦曲线112形成为：正弦曲线112的周期与正弦曲线111的周期相同，而且正弦曲线112的振幅小于正弦曲线111的振幅。正弦曲线112还形成为：正弦曲线112的多个拐点与正弦曲线51的多个拐点重合，而且在正弦曲线112的多个拐点与正弦曲线51相交。即，正弦曲线112形成为：正弦曲线112的多个拐点与正弦曲线111的多个拐点重合，而且在正弦曲线112的多个拐点与正弦曲线111相交。
即使多个第一流路壁替换为流路壁101，间壁式换热器也能够在多个第一流路使第一流体的流动方向产生变化。这种间壁式换热器中，还有多个第一流路的截面积根据位置而不同，能够使流过多个第一流路的第一流体的速度产生变化。此外，即使多个第二流路壁替换为流路壁101，间壁式换热器也能够在多个第二流路使第二流体的流动方向产生变化。这种间壁式换热器中，还有多个第二流路的截面积根据位置而不同，能够使流过多个第二流路的第二流体的速度产生变化。其结果，这种间壁式换热器与上述实施例的间壁式换热器同样地，能够将分别流过多个第一流路和多个第二流路的第一流体和第二流体局部地不断搅乱，由此提高第一流体与第二流体之间进行换热的传热性能。这种间壁式换热器与上述实施例的间壁式换热器同样地，通过在流路壁101设置多个缺口部和中间流路壁要素，能够实现摩擦阻力降低、发挥前缘效应以及形状损失降低，由此提高在第一流体与第二流体之间进行换热的传热性能。进一步地，由于流路壁101的壁面沿正弦曲线，因此这种间壁式换热器与上述实施例的间壁式换热器同样地，能够使多个第一流路和多个第二流路的形状的输入和变更作业较为简易，实现基于计算机模拟的形状最优化的简易化。
此外，这种多个第一流路壁和多个第二流路壁，随着接近正弦曲线的拐点，其宽度减小，在与正弦曲线的拐点重合的部分，呈尖锐形状。因此，在设置这种多个第一流路壁和多个第二流路壁时，实施例2～实施例4的间壁式换热器的流路壁要素的头部77和尾部78能够形成为：随着接近流路壁要素的端部，其宽度更加平缓地减小。这种间壁式换热器，由于流路壁要素的壁面形成得更加平缓，因此与上述实施例2～实施例4的间壁式换热器相比，在第一流路和第二流路中能够降低作为流体力学中压力损失之一的、用形状损失系数表现的形状损失，由此降低第一流路和第二流路中的压力损失。
另外，在上述实施例2～实施例4的间壁式换热器中，头部77和尾部78形成为尖锐形状，但头部77和尾部78也可以形成为非尖锐形状。此外，上述实施例的间壁式换热器中，第一侧壁面41和第二侧壁面42均沿正弦曲线，但也可以不沿正弦曲线，例如，第一侧壁面41和第二侧壁面42可以形成为大致平坦。在这些情况下，由于多个流路壁的壁面沿正弦曲线，因此间壁式换热器能够将流体局部地不断搅乱来提高传热性能，能够使多个流路壁的形状最优化作业较为简易。
以上说明了实施例，但实施例并不限于上述内容。此外，上述的结构要素包含本领域技术人员容易想到的、实质上相同的及所谓等同范围的要素。并且，上述的结构要素可以适当组合。进而，在不脱离实施例的主旨的范围内，可以进行结构要素的各种省略、替换和变更中的至少一种。
符号说明
1：间壁式换热器
41：第一侧壁面
42：第二侧壁面
45：第一间壁
46：第一侧壁
47：第二侧壁
48-1～48-n：多个第一流路壁
51：正弦曲线
52：第一侧流路壁面
53：第二侧流路壁面
61：第二间壁
62-1～62-n：多个第二流路壁
65：第一流路
66：第二流路
67：第一空间
68：第二空间
71-1～71-n1：多个奇数号流路壁
72-1～72-n2：多个偶数号流路壁
73：奇数号缺口部
74-1～74-m1：多个奇数号流路壁要素
75：偶数号缺口部
76-1～76-m2：多个偶数号流路壁要素
79：一端
80：另一端
81-1～81-n1：多个奇数号流路壁
82-1～82-n2：多个偶数号流路壁
83-1～83-m1：多个奇数号流路壁要素
84-1～84-m2：多个偶数号流路壁要素
89：要素内缺口部
90：要素内缺口部
85：头部侧边缘部
86：尾部侧边缘部
91：奇数号流路壁要素
92：中间流路壁要素
101：流路壁
105：第一凸面流路壁面
106：第一凹面流路壁面
107：第二凸面流路壁面
108：第二凹面流路壁面
111：正弦曲线
112：正弦曲线。

Claims (9)

1.一种间壁式换热器，其特征在于，包括：
第一间壁；
第二间壁；以及
多个流路壁，其将形成于所述第一间壁与所述第二间壁之间的空间划分为多个第一流路，其中，
所述第一间壁和所述第二间壁将所述多个第一流路与供第二流体流过的第二流路分隔开，该第二流体与流过所述多个第一流路的第一流体不同，
所述多个流路壁形成有多个壁面，
所述多个壁面中的各个壁面沿互不相同的正弦曲线。
2.根据权利要求1所述的间壁式换热器，其特征在于：
所述多个流路壁中的各个流路壁形成有：
第一壁面；以及
第二壁面，其形成于所述第一壁面的相反侧，
所述正弦曲线包括第一正弦曲线和第二正弦曲线，
所述第一壁面沿所述第一正弦曲线，所述第二壁面沿所述第二正弦曲线，
所述第一正弦曲线的周期和振幅与所述第二正弦曲线的周期和振幅相同，
所述第一正弦曲线和所述第二正弦曲线位于朝向各振幅方向按预设偏移值进行平行移动后的位置。
3.根据权利要求1所述的间壁式换热器，其特征在于：
所述多个流路壁中的各个流路壁形成有：
第一壁面；以及
第二壁面，其形成于所述第一壁面的相反侧，
所述正弦曲线包括第一正弦曲线和第二正弦曲线，
所述第一壁面沿第一正弦曲线，所述第二壁面沿第二正弦曲线，
所述第一正弦曲线的周期与所述第二正弦曲线的周期相同，
所述第一正弦曲线的振幅小于所述第二正弦曲线的振幅，
所述第一正弦曲线与所述第二正弦曲线在各自的拐点相交。
4.根据权利要求1或3所述的间壁式换热器，其特征在于：
所述多个流路壁中的各个流路壁按所述正弦曲线的周期形成有缺口部，从而分割成多个流路壁要素，
所述缺口部与所述正弦曲线的拐点重合，
所述流路壁要素与所述正弦曲线的极大点或极小点重合。
5.根据权利要求4所述的间壁式换热器，其特征在于：
所述流路壁要素形成为：随着接近与所述缺口部相邻的端部，其宽度平缓地减小。
6.根据权利要求4或5所述的间壁式换热器，其特征在于：
所述流路壁要素形成有要素内缺口部，从而进一步被分割，
所述要素内缺口部重合于其他拐点，该其他拐点是所述正弦曲线中不同于与所述缺口部重合的拐点的其他拐点。
7.根据权利要求6所述的间壁式换热器，其特征在于：
所述流路壁要素具有配置于所述要素内缺口部的中间流路壁要素。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的间壁式换热器，其特征在于，还包括：
侧壁，其在所述空间的端部形成侧壁面，
所述侧壁面沿与所述正弦曲线周期相同的其他正弦曲线。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的间壁式换热器，其特征在于：
将所述多个流路壁的间隔的最小值除以所述第一间壁与所述第二间壁的间隔所得到的值，大于2.5且小于6。
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