JP2003247796A - マイクロガスタービン用再生熱交換器 - Google Patents

マイクロガスタービン用再生熱交換器

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JP2003247796A
JP2003247796A JP2002048992A JP2002048992A JP2003247796A JP 2003247796 A JP2003247796 A JP 2003247796A JP 2002048992 A JP2002048992 A JP 2002048992A JP 2002048992 A JP2002048992 A JP 2002048992A JP 2003247796 A JP2003247796 A JP 2003247796A
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hole
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Shoichi Kashima
昭一 加島
Shigemichi Ichikawa
恵通 市川
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Sumitomo Precision Products Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Precision Products Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温低圧の排気ガスと低温高圧の空気との熱
交換を流体の漏洩を防止して効率よく熱交換が可能で、
例えば厚みが数mm以下のボタン型で超小型ガスタービ
ン発電システム等に利用できるサイズから厚みが数cm
程度の小型の構成からなり、かつ製造が容易な構成から
なるマイクロガスタービン用再生熱交換器の提供。 【解決手段】 溝を形成して流体通路とした構成の基板
を積層配置する基本構成で、基板の中央部と外周部に流
体の出入口となる貫通孔を設けて、当該基板を積層配置
することで積層方向に排気ガスと空気の各流体の専用導
入通路及び排出通路を確保し、各基板上の溝通路を蛇行
配置することで、基板の全面積を有効に使用し、かつ高
い温度効率と許容圧力損失に応じた最適な流速と流路長
さの組合せを容易に構成できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、超小型のガスタ
ービンにおける燃焼排気ガスと空気との熱交換を行うガ
スタービン用再生熱交換器に係り、例えばシリコンウェ
ーハにフォトリソエッチングにて通路形成した燃焼排気
ガスと空気用の2種の通路基板を積層して構成した小型
で構造の簡単なマイクロガスタービン用再生熱交換器に
関する。
【0002】
【従来の技術】今日、非常用自家発電装置あるいは中小
規模の分散電源として、マイクロガスタービン発電装置
が見直されて実用化されている。ガスタービンは他の内
燃機関に比べて単純な構成で量産可能であり、また保守
点検が容易で、低NOxであることを特徴としている。
【0003】例えば、一般的な一軸式の再生サイクルガ
スタービンは、圧縮機、タービン、発電機が一軸に配置
され、燃焼器からの燃焼ガスはタービンを回転させた
後、熱交換器で圧縮機を経た空気と熱交換を行い、燃焼
ガスエネルギーの損失を少しでも小さくして、高い熱変
換効率となるよう工夫されている。
【0004】前記用途の一軸式の再生サイクルガスター
ビンの構成では、希薄燃焼による低NOxの実現と、熱
交換器にプレートフィン型を使用して熱交換効率を90
%程度に高めることが行われている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】一方今日では、電子機
器の小型化が急速に進み、従来は所要箇所に設置して利
用されていたものが、ポータブル機器として容易に持ち
運べるようになってきた。ポータブルな電子機器の動力
源としてのバッテリーにも持続性に限度があるため、超
小型の燃料電池やガスタービン発電装置の開発が進めら
れている。
【0006】超小型のガスタービン発電システムとし
て、シリコンウェーハを用いて半導体デバイスの製造シ
ステムを活用し、外径が数センチ程度で数十万〜百万回
転/分の高速回転が可能なガスタービンが開発されつつ
ある。(USP5,932,940公報等参照)
【0007】大きさが小さくとも、例えば一軸式の再生
サイクルガスタービンシステムに高効率を実現するに
は、燃焼排気ガスと空気との熱交換を行うガスタービン
用再生熱交換器が不可欠である。
【0008】この発明は、高温低圧の排気ガスと低温高
圧の空気との熱交換を流体の漏洩を防止して効率よく熱
交換が可能で、例えば厚みが数mm以下のボタン型で超
小型のシステム等に利用できるサイズから厚みが数cm
程度の小型の構成からなり、かつ製造が容易な構成から
なるマイクロガスタービン用再生熱交換器の提供を目的
としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】発明者らは、半導体デバ
イスの製造システムによる製造に最適な構成で、流体の
漏洩がなく、かつ高効率な熱交換が実現できるマイクロ
ガスタービン用再生熱交換器の構成を目的に種々検討し
た結果、溝を形成して流体通路とした構成の基板を積層
配置する基本構成で、矩形あるいは円形の基板の中央部
と外周部に流体の出入口となる貫通孔を設けて、当該基
板を積層配置することで積層方向に排気ガスと空気の各
流体の専用の導入通路及び排出通路を確保し、各基板上
の溝通路を蛇行配置することで、基板の全面積を有効に
使用し、かつ高い温度効率と許容圧力損失に応じた最適
な流速と流路長さの組合せを容易に構成でき、目的が達
成できることを知見し、この発明を完成した。
【0010】すなわち、この発明は、基板中央部又は外
周部の厚み方向に貫通配置されるガス入口と基板外周部
又は中央部の厚み方向に貫通配置されるガス出口との間
を、蛇行配置される溝通路で接続した通路基板からな
り、低温流体用と高温流体用の各通路基板を所要パター
ンで積層して密閉し、各流体の入口及び出口通路が積層
方向に連通したことを特徴とするマイクロガスタービン
用再生熱交換器である。
【0011】また、この発明は、上記構成の再生熱交換
器において、 1)各基板は、基板軸芯を含む基板中心に設けた中心貫
通孔とその外周部に位置する内径の小さな複数の小貫通
孔、さらに基板外周部に設けた内径の小さな複数の外周
貫通孔を有し、低温流体用通路基板は外周貫通孔を流体
入口とし小貫通孔を流体出口として溝通路を設け、高温
流体用通路基板は中心貫通孔を流体入口として流体出口
の外周貫通孔との間に溝通路を設けたことを特徴とする
再生熱交換器の構成、 2)各基板は、基板軸芯を含む基板中心に設けた中心貫
通孔と、基板外周部に設けた複数の外周貫通孔を有し、
中心貫通孔は各基板通路隔壁にて2分され、低温流体用
通路基板は中心貫通孔の一方を流体入口とし外周貫通孔
を流体出口として溝通路を設け、高温流体用通路基板は
外周貫通孔を流体入口とし中心貫通孔の一方を流体出口
として溝通路を設けたことを特徴とする再生熱交換器の
構成、を併せて提案する。
【0012】
【発明の実施の形態】この発明において、再生熱交換器
を構成する基板には、特に限定しないが、シリコンウェ
ーハ、シリコンカーバイトウェーハなど、種々公知の耐
熱特性にすぐれた半導体デバイス用基板、あるいはさら
にステンレス鋼、耐熱合金鋼などを利用することが可能
である。
【0013】かかる基板への加工方法は、半導体デバイ
スの製造に用いられる公知の切断、切削を初め、ドライ
エッチング、ウエットエッチング等の手段並びに装置を
用いることが可能であり、効率よく量産を行うことがで
きる。また、ステンレス鋼等にも同様の加工方法が採用
できる。さらに、かかる材料からなる基板は、積層後に
材料種に応じた温度、圧力にて拡散接合にて一体化する
ことができる。
【0014】この発明による再生熱交換器は、上述の単
なる基板が構成要素であり、これらの基板毎に通路を通
過する流体が異なる低温流体用基板と高温流体用基板を
所要パターンで積層するだけの簡単な構成で、また、積
層した基板は拡散接合により一体化することが可能であ
る。従って、基板毎に流体が異なり、対向流又は平行流
の熱交換が可能となり、かつ拡散接合にて積層基板が一
体化され、さらに熱的バランスにすぐれるため、反りな
ども防止されて流体漏洩が防止できる。
【0015】構成1 以下にこの発明による再生熱交換器の構成例を図面に基
づいて詳述する。図1に示す再生熱交換器1aは、矩形
基板からなる低温流体用通路基板10と高温流体用通路
基板20を交互に4枚を積層して密閉用の蓋基板2を載
置して一体化してある。
【0016】低温流体用通路基板10及び高温流体用通
路基板20には、積層した際に積層方向に通路孔が形成
されるように同じ箇所に貫通孔が穿孔されている。すな
わち、各基板10,20には、基板軸芯を含む基板中心
に穿孔した異形の中心貫通孔3と、その周囲に配置され
て孔径がそれよりずっと小さな矩形の小貫通孔4が4か
所に設けられている。さらに各基板10,20の外周部
には、四隅位置に比較的内径の大きな隅部貫通孔5が穿
孔され、この隅部貫通孔5間に孔径が小貫通孔4と同様
の外周貫通孔6が設けてある。
【0017】低温流体用通路基板10は、前記の外周貫
通孔6を低温流体入口に、内周側の小貫通孔4を出口と
して溝通路11を形成してあり、中心貫通孔3と隅部貫
通孔5は溝通路11の隔壁にて基板の積層時に閉塞され
て連通しないように構成してある。該基板10の溝通路
11は、各外周貫通孔6から直近の小貫通孔4へ蛇行配
置されていずれの通路長さも同じとなるように構成され
ている。
【0018】高温流体用通路基板20は、前記の中心貫
通孔3を高温流体入口に、外周側の隅部貫通孔5を出口
として溝通路21を形成してあり、小貫通孔4と外周貫
通孔6は溝通路21の隔壁にて基板の積層時に閉塞され
て連通しないように構成してある。該基板20の溝通路
21は、各中心貫通孔3から直近の隅部貫通孔5へ蛇行
配置されていずれの通路長さも同じとなるように構成さ
れている。
【0019】また、低温流体用通路基板10と高温流体
用通路基板20を積層した際、各溝通路11と溝通路2
1上下位置で各流体が対向流又は平行流となるように前
記の蛇行配置を合わせてあり、溝通路21底の基板を介
して熱交換する通路長さができるだけ長くなるように構
成してある。
【0020】さらに、低温流体又は高温流体に応じて、
各基板10,20の各貫通孔の孔径、溝通路幅、溝通路
長さを適宜選定してあり、各基板上の外周側と内周側、
さらに流体の入口側と出口側での流速の変化がないよう
に構成してある。
【0021】構成2 図2に示す再生熱交換器1bは、矩形基板からなる低温
流体用通路基板30の間に2枚の高温流体用通路基板4
0を積層する構成で7枚の基板の上に密閉用の蓋基板2
を載置して一体化してある。
【0022】図1の構成例と同様に低温流体用通路基板
30及び高温流体用通路基板40には、積層した際に積
層方向に通路孔が形成されるように同じ箇所に貫通孔が
穿孔されている。すなわち、各基板30,40には、基
板軸芯を含む基板中心に穿孔した中心貫通孔3と、その
周囲に配置されて孔径がそれよりずっと小さな矩形の小
貫通孔4が2か所に設けられている。さらに各基板3
0,40の外周部には、四隅位置に比較的内径の大きな
隅部貫通孔5a〜5dが設けてある。
【0023】低温流体用通路基板30は、前記の隅部貫
通孔5a〜5dのうち対角位置にある隅部貫通孔5a,
5cを低温流体入口に、内周側の小貫通孔4を出口とし
て溝通路31を形成してあり、中心貫通孔3と残りの隅
部貫通孔5b,5dは溝通路31の隔壁にて基板の積層
時に閉塞されて連通しないように構成してある。該基板
30の溝通路31は、各隅部貫通孔5a,5cから中央
部の小貫通孔4へ蛇行配置されていずれの通路長さも同
じとなるように構成されている。
【0024】高温流体用通路基板40は、前記の中心貫
通孔3を高温流体入口に、外周側の隅部貫通孔5b,5
dを出口として溝通路41を形成してあり、小貫通孔4
と隅部貫通孔5a,5cは溝通路41の隔壁にて基板の
積層時に閉塞されて連通しないように構成してある。該
基板40の溝通路41は、各中心貫通孔3から隅部貫通
孔5b,5dへ蛇行配置されていずれの通路長さも同じ
となるように構成されている。
【0025】また、低温流体用通路基板30と高温流体
用通路基板40を積層した際、各溝通路31と溝通路4
1上下位置で各流体が平行するように前記の蛇行配置を
合わせてあり、溝通路21底の基板を介して熱交換する
通路長さができるだけ長くなるように構成してある。
【0026】同様に低温流体又は高温流体に応じて、各
基板30,40の各貫通孔の孔径、溝通路幅、溝通路長
さを適宜選定してあり、各基板上の外周側と内周側、さ
らに流体の入口側と出口側での流速の変化がないように
構成してある。
【0027】構成3 図3に示す再生熱交換器1cは、円形基板からなる低温
流体用通路基板50と高温流体用通路基板60を交互に
積層する構成で5枚の基板の上に密閉用の蓋基板2を載
置して一体化してある。
【0028】低温流体用通路基板50及び高温流体用通
路基板60には、積層した際に積層方向に通路孔が形成
されるように同じ箇所に貫通孔が穿孔されている。すな
わち、各基板50,60には、基板中心に穿孔した中心
貫通孔を設けるが、ここでは溝通路を形成する通路隔壁
3cにて半円形に分割された中心貫通孔3a,3bが形
成されている。さらに各基板50,60のある直径方向
の外周部には、三角形の外周貫通孔7a,7bが設けて
ある。
【0029】低温流体用通路基板50は、前記の中心貫
通孔3bを低温流体入口に、外周側の外周貫通孔7aを
出口として溝通路51を形成してあり、残りの中心貫通
孔3aと外周貫通孔7aは通路隔壁3cと溝通路51の
隔壁とにて基板の積層時に閉塞されて連通しないように
構成してある。該基板50の溝通路51は、中心貫通孔
3bから外周貫通孔7aへ蛇行配置されていずれの通路
長さも同じとなるように構成されている。
【0030】高温流体用通路基板60は、前記の外周側
の外周貫通孔7bを高温流体入口に、中心貫通孔3aを
出口として溝通路61を形成してあり、残りの中心貫通
孔3bと外周貫通孔7aは通路隔壁3cと溝通路61の
隔壁にて基板の積層時に閉塞されて連通しないように構
成してある。該基板60の溝通路61は、外周貫通孔7
bから中心貫通孔3aへ蛇行配置されていずれの通路長
さも同じとなるように構成されている。
【0031】また、低温流体用通路基板50と高温流体
用通路基板60を積層した際、各溝通路51と溝通路6
1上下位置で各流体が対向流又は平行流となるように前
記の蛇行配置を合わせてあり、溝通路61底の基板を介
して熱交換する通路長さができるだけ長くなるように構
成してある。
【0032】同様に低温流体又は高温流体に応じて、各
基板50,60の各貫通孔の孔径、溝通路幅、溝通路長
さを適宜選定してあり、各基板上の外周側と内周側、さ
らに流体の入口側と出口側での流速の変化がないように
構成してある。
【0033】構成4 図4に示す再生熱交換器1dは円形基板からなる低温流
体用通路基板70の間に2枚の高温流体用通路基板80
を積層する構成で10枚の基板の上に密閉用の蓋基板2
を載置して一体化してある。
【0034】低温流体用通路基板70及び高温流体用通
路基板80には、積層した際に積層方向に通路孔が形成
されるように同じ箇所に貫通孔が穿孔されている。すな
わち、各基板70,80には、基板軸芯を含む基板中心
に穿孔した中心貫通孔3と、ある直径方向に中心貫通孔
3に隣接する台形の小貫通孔4が2か所に設けられ、さ
らに小貫通孔4の外周部に五角形の外周貫通孔8a,8
cが設けられ、90度ずれた外周部にも五角形の外周貫
通孔8b,8dが設けられている。
【0035】低温流体用通路基板70は、前記の外周貫
通孔8b,8dを低温流体入口に、内周側の小貫通孔
4,4を出口として溝通路71を形成してあり、中心貫
通孔3と残りの外周貫通孔8a,8cは溝通路71の隔
壁にて基板の積層時に閉塞されて連通しないように構成
してある。該基板70の溝通71は、各外周貫通孔8
b,8dから中央部の小貫通孔4,4へ蛇行配置されて
いずれの通路長さも同じとなるように構成されている。
【0036】高温流体用通路基板80は、前記の中心貫
通孔3を高温流体入口に、外周側の外周貫通孔8a,8
cを出口として溝通路81を形成してあり、小貫通孔
4,4と外周貫通孔8b,8dは溝通路81の隔壁にて
基板の積層時に閉塞されて連通しないように構成してあ
る。該基板80の溝通路81は、各中心貫通孔3から外
周貫通孔8a,8cへ蛇行配置されていずれの通路長さ
も同じとなるように構成されている。
【0037】また、低温流体用通路基板70と高温流体
用通路基板80を積層した際、各溝通路71と溝通路8
1上下位置で各流体が平行するように前記の蛇行配置を
合わせてあり、溝通路21底の基板を介して熱交換する
通路長さができるだけ長くなるように構成してある。
【0038】同様に低温流体又は高温流体に応じて、各
基板70,80の各貫通孔の孔径、溝通路幅、溝通路長
さを適宜選定してあり、各基板上の外周側と内周側、さ
らに流体の入口側と出口側での流速の変化がないように
構成してある。
【0039】この発明において、低温流体用通路基板と
高温流体用通路基板の積層パターンは、上述の交互又は
高温側を2層にして低温側で挟む構成の他、高温側を多
層にするなど種々の構成を採用できるが、高温側流体の
熱が低温側流体に移動しやすいように構成し、積層方向
に熱バランスが均等になるように構成することが望まし
い。同様に基板側も各基板表面上の熱バランスが均等に
なるよう通路構成を選定することが望ましい。
【0040】上述の4つの構成は、いずれも積層方向、
各基板平面方向のいずれも熱的なバランスが対称でかつ
均等であるため、基板に歪みが発生して反ることがな
く、流体の漏れなどが発生し難いことが特徴である。
【0041】
【実施例】実施例1 厚みが0.625mmのシリコンウェーハを用いて、図
1に示す構成の低温流体用通路基板と高温流体用通路基
板を作製した。各通路基板は14mm×14mm×0.
625mm寸法で、蓋基板は厚み0.3mmであり、低
温と高温用が2枚ずつと蓋基板を積層一体化後の総厚み
は2.7mmであった。
【0042】高温流体としてタービン排気ガスを高圧空
気の低温流体と熱交換する性能試験を行った。高温流体
は、流量0.15g/s、入口温度1260K、入口圧
力110kPaであり、低温流体は、流量0.15g/
s、入口温度526K、入口圧力330kPaであっ
た。その結果、両流体の出口温度がほぼ900Kと良好
な熱交換が実施できたことを確認した。
【0043】実施例2 厚みが3mmのフェライトステンレス鋼を用いて、図2
に示す構成の低温流体用通路基板と高温流体用通路基板
を作製した。各通路基板は150mm×150mm×3
mm寸法で、蓋基板は厚み3mmであり、低温と高温用
が5枚と8枚ずつと蓋基板を積層一体化後の総厚みは5
2mmであった。
【0044】高温流体としてタービン排気ガスを高圧空
気の低温流体と熱交換する性能試験を行った。高温流体
は、流量30g/s、入口温度951K、入口圧力10
1kPaであり、低温流体は、流量30g/s、入口温
度473K、入口圧力304kPaであった。その結
果、両流体の出口温度がほぼ700Kと良好な熱交換が
実施できたことを確認した。
【0045】実施例3 厚みが3mmのフェライトステンレス鋼を用いて、図3
に示す構成の低温流体用通路基板と高温流体用通路基板
を作製した。各通路基板は160mm×3mm寸法で、
蓋基板は厚み3mmであり、低温と高温用が8枚ずつと
蓋基板を積層一体化後の総厚みは90mmであった。
【0046】高温流体としてタービン排気ガスを高圧空
気の低温流体と熱交換する性能試験を行った。高温流体
は、流量50g/s、入口温度951K、入口圧力10
1kPaであり、低温流体は、流量50g/s、入口温
度473K、入口圧力304kPaであった。その結
果、両流体の出口温度がほぼ700Kと良好な熱交換が
実施できたことを確認した。
【0047】
【発明の効果】この発明による再生熱交換器は、基板を
構成要素として基板毎に流体が異なる低温流体用基板と
高温流体用基板を所要パターンで積層する簡単な構成で
あり、積層した基板は拡散接合により一体化することが
でき、実施例に示すごとく極小サイズから小型サイズま
で容易に作製でき、さらに熱的バランスにすぐれるた
め、熱交換効率が高く、反りや剥離が防止されて流体漏
洩が防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による矩形基板を用いた再生熱交換器
の構成を示す説明図であり、Aは積層状態、Bは低温流
体用通路基板の上面、Cは高温流体用通路基板の上面を
示す。
【図2】この発明による矩形基板を用いた再生熱交換器
の他の構成を示す説明図であり、Aは積層状態、Bは低
温流体用通路基板の上面、Cは高温流体用通路基板の上
面を示す。
【図3】この発明による円形基板を用いた再生熱交換器
の構成を示す説明図であり、Aは積層状態、Bは低温流
体用通路基板の上面、Cは高温流体用通路基板の上面を
示す。
【図4】この発明による円形基板を用いた再生熱交換器
の他の構成を示す説明図であり、Aは積層状態、Bは低
温流体用通路基板の上面、Cは高温流体用通路基板の上
面を示す。
【符号の説明】
1a,1b,1c,1d 再生熱交換器 2 蓋基板 3,3a,3b 中心貫通孔 3c 通路隔壁 4 小貫通孔 5,5a〜5d 隅部貫通孔 6,7a,7b,8a〜8d 外周貫通孔 10,30,50,70 低温流体用通路基板 11,21,31,41,51,61,71,81 溝
通路 20,40,60,80 高温流体用通路基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F28F 21/08 F28F 21/08 Z

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板中央部又は外周部の厚み方向に貫通
    配置されるガス入口と基板外周部又は中央部の厚み方向
    に貫通配置されるガス出口との間を、蛇行配置される溝
    通路で接続した通路基板からなり、低温流体用と高温流
    体用の各通路基板を所要パターンで積層して一体化密閉
    し、各流体の入口及び出口通路が積層方向に連通したマ
    イクロガスタービン用再生熱交換器。
  2. 【請求項2】 各基板は、基板軸芯を含む基板中心に設
    けた中心貫通孔とその外周部に位置する内径の小さな複
    数の小貫通孔、さらに基板外周部に設けた内径の小さな
    複数の外周貫通孔を有し、低温流体用通路基板は外周貫
    通孔を流体入口とし小貫通孔を流体出口として溝通路を
    設け、高温流体用通路基板は中心貫通孔を流体入口とし
    て流体出口の外周貫通孔との間に溝通路を設けた請求項
    1に記載のマイクロガスタービン用再生熱交換器。
  3. 【請求項3】 各基板は、基板軸芯を含む基板中心に設
    けた中心貫通孔と、基板外周部に設けた複数の外周貫通
    孔を有し、中心貫通孔は各基板通路隔壁にて2分され、
    低温流体用通路基板は中心貫通孔の一方を流体入口とし
    外周貫通孔を流体出口として溝通路を設け、高温流体用
    通路基板は外周貫通孔を流体入口とし中心貫通孔の一方
    を流体出口として溝通路を設けた請求項1に記載のマイ
    クロガスタービン用再生熱交換器。
  4. 【請求項4】 蓋基板を最外側通路基板上に積層配置し
    て密閉する請求項1に記載のマイクロガスタービン用再
    生熱交換器。
  5. 【請求項5】 拡散接合により一体化密閉した請求項1
    に記載のマイクロガスタービン用再生熱交換器。
  6. 【請求項6】 基板材料が、シリコン、シリコンカーバ
    イト、ステンレス鋼、耐熱合金鋼のうちいずれかである
    請求項1に記載のマイクロガスタービン用再生熱交換
    器。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007048392A1 (de) * 2005-10-26 2007-05-03 Enerday Gmbh Abgaswärmetauscher für einen thermoelektrischen generator und thermoelektrischer generator
JP2007232226A (ja) * 2006-02-27 2007-09-13 Sanyo Electric Co Ltd 熱交換器及びそれを用いた冷凍サイクル装置
JP2008530482A (ja) * 2005-01-07 2008-08-07 クーリギー インコーポレイテッド 熱交換器製造方法、マイクロ熱交換器製造方法及びマイクロ熱交換器
EP2837905A1 (en) * 2013-08-12 2015-02-18 Alfa Laval Corporate AB Heat transfer plate
WO2016029152A1 (en) * 2014-08-22 2016-02-25 Mohawk Innovative Technology, Inc. High effectiveness low pressure drop heat exchanger
CN108474626A (zh) * 2015-12-11 2018-08-31 阿尔法拉瓦尔股份有限公司 板式热交换器
CN111197937A (zh) * 2018-11-16 2020-05-26 中国科学院工程热物理研究所 一种换热器及其制造方法

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008530482A (ja) * 2005-01-07 2008-08-07 クーリギー インコーポレイテッド 熱交換器製造方法、マイクロ熱交換器製造方法及びマイクロ熱交換器
WO2007048392A1 (de) * 2005-10-26 2007-05-03 Enerday Gmbh Abgaswärmetauscher für einen thermoelektrischen generator und thermoelektrischer generator
JP2007232226A (ja) * 2006-02-27 2007-09-13 Sanyo Electric Co Ltd 熱交換器及びそれを用いた冷凍サイクル装置
EP2837905A1 (en) * 2013-08-12 2015-02-18 Alfa Laval Corporate AB Heat transfer plate
WO2015022098A1 (en) * 2013-08-12 2015-02-19 Alfa Laval Corporate Ab Heat transfer plate
CN105431703A (zh) * 2013-08-12 2016-03-23 阿尔法拉瓦尔股份有限公司 热传递板
JP2016528469A (ja) * 2013-08-12 2016-09-15 アルファ−ラヴァル・コーポレート・アーベー 熱伝達プレート
CN105431703B (zh) * 2013-08-12 2019-06-14 阿尔法拉瓦尔股份有限公司 热传递板
WO2016029152A1 (en) * 2014-08-22 2016-02-25 Mohawk Innovative Technology, Inc. High effectiveness low pressure drop heat exchanger
CN108474626A (zh) * 2015-12-11 2018-08-31 阿尔法拉瓦尔股份有限公司 板式热交换器
CN108474626B (zh) * 2015-12-11 2020-03-03 阿尔法拉瓦尔股份有限公司 板式热交换器
CN111197937A (zh) * 2018-11-16 2020-05-26 中国科学院工程热物理研究所 一种换热器及其制造方法

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