JP2005308232A - Heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱交換器に関する。特に、複数の通路よりなる低温流体通路および高温流体通路のうち、少なくとも一方を積層形状に構成した熱交換器に関する。 The present invention relates to a heat exchanger. In particular, the present invention relates to a heat exchanger in which at least one of a low-temperature fluid passage and a high-temperature fluid passage composed of a plurality of passages is formed in a laminated shape.
従来の熱交換器として、互いに間隔をあけて配置した第一、第二両ディバイドプレート同士の間に、被加熱流路と加熱流路とを設けたものが知られている。このうちの被加熱流路は、1対の第一スペーサ同士の間に第一インナーフィンを配置して成り、上記各加熱流路は、1対の第二スペーサ同士の間に第二インナーフィンを配置して成る。各部材同士をろう付けする為のろう材の分布を適正にすることにより、ロウ付け性の確保と、ロウ材の存在による不都合の発生防止とを両立させている(例えば、特許文献1、参照。)。 A conventional heat exchanger is known in which a heated flow channel and a heated flow channel are provided between first and second divide plates that are spaced apart from each other. Of these, the heated channel is formed by arranging a first inner fin between a pair of first spacers, and each of the heated channels is a second inner fin between a pair of second spacers. Arranged. By appropriately distributing the brazing material for brazing each member, it is possible to ensure both brazability and prevent inconvenience due to the presence of the brazing material (for example, see Patent Document 1). .)
または、プレート両面に、内径0.1〜2mmの複数の細径伝熱管を、その軸線を互いに平行させてろう付けにより固着して熱的にも接続させた金属製のプレートを用いた熱交換器が知られている。このようなプレートを複数枚、互いに間隔をおいて平行にかつ接合された細径伝熱管の軸線が垂直になるように配置し、各プレートの上端を冷媒の入口ポートを備えたヘッダに、下端を冷媒の出口ポートを備えたヘッダにそれぞれ結合し、各プレートに接合された細径伝熱管でヘッダ同士を連通させている。プレートには、開口が間隔をおいて複数形成され、各ヘッダと細径伝熱管の冷媒流路は、細径伝熱管を流れる冷媒が、ヘッダ間を折り返して流れるよう構成している(例えば、特許文献2、参照。)。
しかしながら、特許文献1に記載の熱交換器においては、被加熱流体が流れる層毎に流路が分割されている。そのため、一つの層内の被加熱流体が、一旦、層内全面に渡って蒸発してしまうと、その層内は圧力が上昇して次の液体が流入され難くなる(ベーパロック現象)。また、蒸発が生じた層に流入できなかった被加熱流体は他の層に流入するので、他の層では逆に温度が低下してしまう。その結果、熱交換器出口では蒸気温度が不安定になったり、蒸気に液体が混在してしまうような状態になり、良質の蒸気を生成できないという問題があった。
However, in the heat exchanger described in
これに対して、特許文献2に記載の熱交換器では、冷媒と空気を逆にして、細径伝熱管に空気を、その外部に冷媒を流すことで、冷媒の層が分割されず、上述したベーパロックの問題は防ぐことができる。しかしながら、このような所謂シェル&チューブ型の熱交換器は、一般的に複数の流路層を有する熱交換器に対して単位体積当たりの熱交換性能が劣るため、良質の蒸気を十分に生成するためにその大きさを犠牲にする必要があり、コンパクトさが要求される燃料電池自動車などには適用できない。
On the other hand, in the heat exchanger described in
そこで本発明は、上記問題を鑑みて、低温流体流入のバラツキを抑制したコンパクトな熱交換器を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a compact heat exchanger that suppresses variations in inflow of low-temperature fluid.
本発明は、高温流体を流通する複数の高温流体通路と、低温流体を流通する複数の第一低温流体通路と、前記第一低温流体通路を互いに連通する少なくとも一つ以上の第二低温流体通路と、を有する低温流体通路と、を備える。前記高温流体通路と、前記低温流体通路と、を流れる流体間で熱交換を可能とする。 The present invention includes a plurality of high-temperature fluid passages through which a high-temperature fluid flows, a plurality of first low-temperature fluid passages through which a low-temperature fluid flows, and at least one second low-temperature fluid passage communicating with each other. And a cryogenic fluid passage. Heat exchange is possible between the fluid flowing through the high-temperature fluid passage and the low-temperature fluid passage.
第一低温流体通路を互いに連通する少なくとも一つ以上の第二低温流体通路を備えることで、低温流体が、異なる第一低温流体通路間を移動可能となるので、低温流体の圧力や、熱状態を均一化することができる。その結果、複数の流路を有する比較的コンパクトな熱交換器において、低温流体の流入のバラツキを抑えることができる。 By providing at least one second cryogenic fluid passage communicating with each other in the first cryogenic fluid passage, the cryogenic fluid can move between different first cryogenic fluid passages. Can be made uniform. As a result, in a relatively compact heat exchanger having a plurality of flow paths, it is possible to suppress variations in inflow of low-temperature fluid.
第1の実施形態について説明する。熱交換器1への流体の流出入状態の概略を図1に示す。
A first embodiment will be described. FIG. 1 shows an outline of the fluid flow into and out of the
例えば、熱交換器1に、高温空気よりなる高温流体をAから流入してBから流出する。また、液状の水よりなる低温流体をCから流入してDから流出する。なお、ここでは、熱交換器1を、高温空気と水との間で熱交換を行うことにより低温流体である水の蒸気を生成する蒸発器とする。
For example, a high-temperature fluid composed of high-temperature air flows into the
熱交換器1のコア部分である積層体コア5の構成を図2に示す。
層形状の通路 高温流体通路3、または、低温流体通路4の少なくとも一方を、複数の層形状の通路を積層することにより構成する。ここでは、低温流体通路4を、複数の層形状の通路4aを積層することにより構成する。
The structure of the laminated
Layer-shaped passage At least one of the high-
複数のプレート2を積層することにより積層体コア5を構成する。熱交換器1内の高温流体の流通路である高温流体通路3を、各プレート2を厚み方向に貫通する貫通孔3aにより構成する。各プレート2に、積層方向に重なる位置に貫通孔3aを設け、高温流体通路3が、積層コア5を積層方向に貫通するように構成する。ここでは、プレート2平面内に、複数の貫通孔3aを略均等に設ける。
A stacked
一方、熱交換器1内の低温流体の流通路である低温流体通路4を、複数のプレート2を分断するように構成する。通路4aは矩形状のプレート2の一方の辺から他方の辺へ流体が流れるように構成される。また、通路4a同士は、互いに並列するように構成する。この複数のプレート2を積層することにより通路4aは積層体コア5の積層方向にも流路を形成し、低温流体は積層体コア5の積層方向および積層方向に直行する方向に流通可能になる。このときプレート2を積層した時に形成された通路4aは、積層方向に沿って1つの通路の層を形成するような形となるので、このような通路のことを積層断面に沿った層形状の通路と呼ぶ。
On the other hand, the low-
さらに、通路4a同士を連通する通路4bを複数のプレート2を分断するように構成する。通路4bも、積層体コア5の積層断面に沿った層形状の流路を構成する。ここでは通路4bを一つとしたが、複数の流路により構成してもよい。低温流体は、通路4b内を流通することにより、通路4a間を自由に行き来する。また、この複数のプレート2を積層することにより通路4bにも低温流体が積層方向にも流通可能になる。なお、ここでは、通路4aと通路4bが直交するように構成したがこの限りではない。
Further, the
前述のように積層体コア5は、積層断面に沿って構成される層形状の低温流体通路4により複数に分断されるが、この限りではなく、プレート2を完全に分断せずに一部を連結して構成してもよい。この場合、連結する部位をプレート2毎にずらして構成して、低温流体通路4が独立した複数の通路4a、4bで構成されるのを避ける。
As described above, the
低温流体通路3、高温流体通路4に相当する形状加工にはエッチング、構成部材接合には拡散接合を用いる。これにより、複雑構造を実現し、かつ、加工の工程数を低減することができる。
Etching is used for shape processing corresponding to the low
なお、図2では、図面の便宜上、高温流体通路3を構成する貫通孔3aは比較的少ない数となっているが、多数で構成することが好ましい。また、貫通孔3aの形状は、円形状に限らず、矩形状で構成してもよい。貫通孔3aは、エッチングや型によるうち抜きにより容易に構成することができる。
In FIG. 2, the number of through
次に、上述したような積層体コア5を有する熱交換器1の全体図を図3に示す。
Next, an overall view of the
各プレート2を積層した積層体コア5の最上部と最下部に、高温流体通路3に重なる位置に貫通孔を有し、低温流体通路4に重なる位置には孔を有さない図示しないプレートを積層する。さらに、積層体コア5の高温流体通路3、低温流体通路4に高温流体、低温流体を分配する高温流体マニホールド6、低温流体マニホールド7を備える。高温流体マニホールド6を、高温流体通路3の端部に連通し、積層体コア5の積層方向端部に積層面に沿って構成された高温流体入口マニホールド6i、高温流体出口マニホールド6oから構成する。一方、低温流体マニホールド7を、通路4aの端部に連通し、積層体コア5の側面に沿って構成される低温流体入口マニホールド7i、低温流体出口マニホールド7oから構成する。また、高温流体マニホールド6i、6o、低温流体マニホールド7i、7oそれぞれには、流体の出入口8i、8o、9i、9oを備える。
Plates (not shown) having through holes at positions overlapping the high
高温流体は、高温流体入口8iから高温流体入口マニホールド6iに導入され、各貫通孔3aにより構成された高温流体通路3に分配される。高温流体通路3内を流通する際に熱交換を行って、比較的低温状態となって高温流体出口マニホールド6oに回収され、高温流体出口8oから排出される。
The hot fluid is introduced from the
一方、低温流体は、低温流体入口9iから低温流体入口マニホールド7iに導入され、各通路4aに分配される。通路4aを流通する低温流体は、通路4bとの連通部分で通路4a間を互いに自由に行き来することができるので、通路4a間の圧力および蒸発の状態が均一化される。その後、再び通路4aを通って低温流体出口マニホールド7oに回収され、低温流体出口9oから排出される。このとき低温流体は高温流体との熱交換により蒸発し、水蒸気の状態で排出される。
On the other hand, the cryogenic fluid is introduced from the
このように、各通路4aに分配された低温流体は、通路4bを介して通路4a間を移動可能に構成される。複数構成した通路4a間を、通路4bで連通することにより、通路4a内のそれぞれの圧力を均一化することができる。また、積層式の熱交換器1において、製造時の接合積層方向E(プレート2の積層方向)と、通路4aが並べられる方向F(プレート2の平面方向)を直交させる。つまり、図2に示すように、高温流体の流通方向であるプレート2の積層方向に対して、直交して低温流体が流れるように構成する。
As described above, the low-temperature fluid distributed to each
次に、本実施形態の効果について説明する。 Next, the effect of this embodiment will be described.
高温流体を流通する複数の高温流体通路3と、低温流体を流通する複数の通路4aと、通路4aを互いに連通する少なくとも一つ以上の通路4bと、を有する低温流体通路4と、を備える。高温流体通路3と、低温流体通路4と、を流れる流体間で熱交換を可能とする。これにより、各通路4aに分配された低温流体が、通路4bにおいて通路4a間を移動可能となるので、熱交換器1内の低温流体の圧力状態、熱交換状態を複数の通路4aで均一化することができる。また、熱交換器1として蒸発器を用いた場合には、複数の通路4aから排出される蒸気の状態を均一化することができる。その結果、それぞれ複数の流体通路3、4を有する比較的コンパクトな熱交換器1において、低温流体の流入のバラツキを抑えることができる。
A low-
複数の平板形状のプレート2を積層してなる積層体コア5を備え、高温流体通路3として、積層体コア5を積層方向に貫通する通路を備える。また、通路4aとして、積層体コア5の積層断面に沿って形成された複数の層を備える。さらに、通路4bとして、通路4aを連通し、積層体コア5の積層断面に沿って形成された少なくとも一つ以上の層を備えるこれにより、効率のよい熱交換を行うとともに、複数の通路4a間の流体圧力、蒸気状態を均一化することができる。
A
また、流体通路3、4の加工にエッチング、プレート2同士の接合にロウ付けまたは拡散接合を用いる。これにより、加工自由度の確保、加工工数の低減およびコスト低減を図ることができる。
Etching is used for processing the
次に、第2の実施形態について説明する。熱交換器1の構成を図4に示す。以下、第1の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
Next, a second embodiment will be described. The configuration of the
図4にプレート12の構成を示す。プレート12として、高温流体通路13を構成する高温流体プレート12hと、低温流体通路4を構成する低温流体プレート12cを積層することにより積層体コア15を構成する。
FIG. 4 shows the configuration of the plate 12. As the plate 12, the
図4(a)に示すように、高温流体プレート12hの一方の平面に沿って、高温流体が略一方向に流通するように層状の高温流体通路13を構成する。高温流体の流通方向側面に沿って構成される一対のプレート縁部121hが、プレート12h平面に対して厚み方向に突出するように構成することで、流路側壁を構成する。なお、もう一方の対向するプレート縁部122hは、高温流体通路13の出入口部分となる。
As shown in FIG. 4A, the layered high-
高温流体プレート12hの高温流体通路13を構成した平面には、中央に高温流体プレート12hを厚み方向に貫通する貫通孔123hを有する筒形状の突起部124hを設ける。中空形状の突起部124hを、後述する低温流体プレート12cに設けた突起部124cに積層方向に重なる位置に構成する。また、突起部124hの高さを、流路側壁を構成するプレート縁部121hと略同じとする。プレート縁部121h、突起部124hは、積層時に隣接するプレート12との接合部となる。
A
また、低温流体通路14を、図4(b)に示すように、低温流体プレート12cの一方の面に沿って形成した通路14aと、前述した突起部124hおよび後述する突起部124cそれぞれに構成された貫通孔123h、123cおよび突起部124c側面に設けた貫通孔125cを組み合わせて構成される通路14bと、から構成する。
Further, as shown in FIG. 4B, the low-
通路14aを、低温流体プレート12cの一方の平面に沿って低温流体が略一方向に層状に流通するように構成する。通路14a内の低温流体の流通方向側面に沿って構成される一対のプレート縁部122cが、プレート平面に対して厚み方向に突出するように構成することにより流路側壁を構成する。なお、もう一方の対向するプレート縁部121cは、通路4aの出入口部分となる。
The
なお、高温流体プレート12h、低温流体プレート12cの積層時には、プレート縁部121hとプレート縁部121cが、また、プレート縁部122hとプレート縁部122cが積層方向に重なるように構成する。つまり、高温流体通路13内の高温流体と、通路14a内の低温流体の流通方向が略直交するように構成する。
When the high
また、低温流体プレート12cの通路14aを構成した平面には、中央に低温流体プレート12cを厚み方向に貫通する貫通孔123cを有する筒形状の突起部124cを設ける。複数の中空形状の突起部124cを、平面に略均等に構成する。突起部124cの厚み方向の高さを、流路側壁を構成するプレート縁部122cと同じ高さとする。プレート縁部122c、突起部124cは、積層時に隣接するプレート12との接合部となる。
Further, a
高温流体プレート12h、低温流体プレート12cの積層時には、突起部124cと突起部124hとが重なるように構成する。これにより、筒形状の中央に設けた貫通孔123c、123hが連続して、積層体コア15を積層方向に貫通する通路14bが構成される。また、突起部124cの側面には、貫通孔123cに連通する貫通孔125cを設ける。つまり、積層方向に連通する通路14bと通路14aとを、連通して構成する。
When the high
このような高温流体プレート12h、低温流体プレート12cを交互に積層することにより、図5(b)に示すような積層体コア15を構成する。なお、高温流体通路13および低温流体通路14の通路14a間は、プレート平面により隔離される。
By laminating such high
また、図5(a)に示すように、積層体コア15の側面に沿って、高温流体マニホールド16i、16o、低温流体マニホールド17i、17oを設ける。高温流体マニホールド16i、16oを、開口部であるプレート縁部122hを介して高温流体通路13に連通させ、低温流体通路14には非連通となるように構成する。また、低温流体マニホールド17i、17oを、開口部であるプレート縁部121cを介して通路14aに連通させ、高温流体通路13には非連通となるように構成する。また、第1の実施形態と同様に、マニホールド16i、16o、17i、17oには、それぞれ流体の出入口18i、18o、19i、19oを設ける。
Further, as shown in FIG. 5A, high
このような熱交換器1において、高温流体入口18iから高温流体入口マニホールド16iに導入された高温流体は、各層の高温流体通路13に分配され、積層面に沿って略一方向に流通する。この際に、隣接する層を流通する低温流体との熱交換を行い、比較的低温状態となって高温流体出口マニホールド16oに回収され、高温流体出口18oから排出される。つまり、高温流体は積層体コア15内を層毎に独立して流通する。
In such a
一方、低温流体入口19iから低温流体入口マニホールド17iに導入された低温流体は、通路14aに分配される。通路14a内を流通する低温流体の一部が通路14bに流入し、積層方向に流通する。このため、低温流体は、層形状の通路4a間を、通路14bを通って自由に移動することができ、温度状態、蒸発状態を均一化することができる。
On the other hand, the cryogenic fluid introduced from the
言い換えれば、積層体コア15に、積層方向に貫通し、通路14aのみに連通する貫通孔125cを有する中空連通構造の通路14bを設けることにより、積層式熱交換器1を構成する。つまり、積層体コア15に、図5(c)に示すようなパイプ状部材より構成し、側面に貫通孔125cを有する通路14bを挿入して構成してもよい。
In other words, the
また、高温流体通路13、通路14a内に、突起部124h、124cを設けることで、高温流体、低温流体それぞれの流れに乱流が生じて熱伝達が促進される。さらに、突起部124h、124cが互いに積層方向に重なる位置に構成されるため、剛性の向上効果を得ることができる。
Further, by providing the
なお、通路形状の加工および接合には、第1の実施形態と同様にエッチングおよび拡散接合を用いる。 Etching and diffusion bonding are used for the processing and bonding of the passage shape as in the first embodiment.
次に、本実施形態の効果について説明する。以下、第1の実施形態と異なる効果のみを説明する。 Next, the effect of this embodiment will be described. Only the effects different from those of the first embodiment will be described below.
高温流体通路13を設けた高温流体プレート12hと、通路4aを設けた低温流体プレート12cを積層してなる積層体コア15を備える。さらに、通路4bとして、内部に積層体コア15を積層方向に貫通する貫通孔123を有し、側面に貫通孔123と通路4a間を連通する連通孔125を備えた中空形状の突起部124を備える。ここでは、突起部124h、124cを組み合わせることにより、積層方向に貫通する通路14bを構成する。これにより、低温流体の異なる通路14a間の移動が可能となり、低温流体の圧力および蒸発状態を均一化することができる。
A high
また、突起部124を、円筒形状に構成する。このような突起部124をプレート12平面に分散して構成する。ここでは、突起部124を、高温流体プレート12hと低温流体プレート12cのうち少なくとも高温流体プレート12hに設けた、最大プレート厚さに略等しい高さを有する突起により構成する。これにより、隣接するプレート12に接合することができ、耐久性を維持することができるとともに、高温流体通路3への低温流体漏洩を抑制することができる。
Further, the protrusion 124 is formed in a cylindrical shape. Such protrusions 124 are configured to be distributed on the plane of the plate 12. Here, the protrusion 124 is constituted by a protrusion provided on at least the high-
次に、第3の実施形態について説明する。熱交換器1の積層体コア5の構成を図6に示す。以下、第2の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
Next, a third embodiment will be described. The structure of the
高温流体プレート22hに、プレート厚さ方向に貫通する貫通孔223hを有する、円筒形状の突起部224hを設ける。一方、低温流体プレート22cには突起部は設けず、プレートを厚さ方向に貫通する貫通孔223cのみを設ける。
The high-
これにより、各低温流体プレート22c平面に沿って設けた通路24aを流通する低温流体は、積層方向に隣接する高温流体プレート22hの突起部224h内を通って、さらに隣に配置された低温流体プレート22cの通路24aに移動可能に構成される。つまり、低温流体通路24を、低温流体プレート22c平面に沿って構成される通路24aと、突起部224hの貫通孔223hと、貫通孔223cにより構成され、高温流体プレート22hを貫通することにより通路24a同士を連通する通路24bと、から構成する。これにより、積層体コア25内の低温流体は、高温流体プレート22hを介して隣接する低温流体プレート22cに設けた通路24a間を行き来することができ、圧力および蒸発状態を均一化することができる。
Thereby, the low-temperature fluid flowing through the
なお、図6には、便宜上、高温流体プレート22h、低温流体プレート22cを箱型の構成で示しているが、図4、図5に示した構成としてもよい。また、通路形状の加工および接合には、第1の実施形態と同様にエッチングおよび拡散接合を用いる。
In FIG. 6, for convenience, the high-
次に、本実施形態の効果について説明する。以下、第2の実施形態と異なる効果のみを説明する。 Next, the effect of this embodiment will be described. Hereinafter, only effects different from those of the second embodiment will be described.
前記高温流体通路を設けた第二プレートと、前記第一低温流体通路を設けた第三プレートを積層してなる第二積層体を備え、高温流体通路3を設けた高温流体プレート22hと、通路24aを設けた低温流体プレート22cを積層してなる積層体コア25を備える。さらに、通路24bとして、積層方向に高温流体プレート22hを介して隣接する低温流体プレート22c同士の、通路24a間を連通する中空形状の突起部224hを備える。このように、低温流体プレート22cには突起部を設けず、高温流体プレート22hのみに設けた場合にも、高温流体プレート22hを介して隣接する低温流体プレート22c間の低温流体の移動可能に構成することができる。
A high
次に、第4の実施形態について説明する。以下、第1の実施形態と異なる部分を中心に説明する。 Next, a fourth embodiment will be described. Hereinafter, a description will be given centering on differences from the first embodiment.
図7(a)に、低温流体プレート32cの平面図を示す。低温流体通路34を、プレート平面に沿って構成した通路34aと、積層方向に貫通する通路34bと、から構成する。
FIG. 7A shows a plan view of the
通路34aを、折り返し形状に構成する。このとき、通路34aの折り返し部より上流側の領域において、下流側の領域より流路断面が大きくなるように構成する。また、通路34aの上流側端部を低温流体入口マニホールド37iに、下流側端部を低温流体出口マニホールド37oに連通する。なお、低温流体マニホールド37i、37oは、プレート平面の同じ外縁部321cに構成される。
The
また、通路34aの一部を、積層方向に貫通する通路34bに連通するように構成する。通路34bを、低温流体プレート32cに設けた、プレートを厚さ方向に貫通する貫通孔323cと、後述するように中空形状に構成した流路壁324hの貫通孔323hとの組み合わせにより構成する。ここでは、通路34aの比較的断面積が大きい上流側領域の一部と、下流側領域の一部とが、それぞれ通路34bに連通するように構成する。図7(a)に示すように、プレート平面のほぼ中央に、通路34aを横断する方向に連続する孔により連通孔323cを構成する。
Further, a part of the
一方、高温流体通路33を、図7(b)に示すように、高温流体プレート32hの平面に沿って高温流体が略一方向に流通するように構成する。高温流体と低温流体との流通方向が略直交するように構成する。高温流体通路33を二つの通路より構成し、通路間に、中空形状に構成した流路壁324hを設ける。流路壁324hの内側は、高温流体プレート32hを貫通する貫通孔323hを有する。なお、この貫通孔323hは、前述した低温流体プレート32cに設けた貫通孔323cに積層方向に重なる位置に設けられ、貫通孔323c、323hを組み合わせることにより、積層体コア25を積層方向に貫通する通路34bを構成する。
On the other hand, as shown in FIG. 7B, the high-
なお、ここでは流路壁324hを一つとしたがこの限りではなく、複数設けても良い。また、通路形状の加工および接合は、第1の実施形態と同様にエッチングおよび拡散接合を用いる。
Here, the number of
このような低温流体プレート32c、高温流体プレート32hを交互に積層することにより積層体コア35を構成し、図8に示すような熱交換器1を構成する。
Such a low-
低温流体は、低温流体入口39iから導入され、低温流体入口マニホールド37iにおいて各層の低温流体の通路34aに分配される。低温流体通路34aを流通する際に、低温流体は通路34bを介して、異なる層に形成された通路34a間を自由に行き来することができる。一方、高温流体は、第1の実施形態と同様に、各層内に形成された高温流体通路33に沿って流通する。
Cryogenic fluid is introduced from a
次に、本実施形態の効果について説明する。以下、第1の実施形態と異なる効果のみを説明する。 Next, the effect of this embodiment will be described. Only the effects different from those of the first embodiment will be described below.
連通部を、通路34aの流れ方向に略直交する矩形状に構成する。ここでは、矩形状であり、内部に貫通孔323hを有する流路壁324hにより構成する。矩形状の流路壁324hを、通路34aの流路断面を横断するように構成する。これにより、低温流体の流れ全体で移動が可能となるので、低温流体の圧力、蒸発状態を均一化することができる。
The communication portion is configured in a rectangular shape substantially orthogonal to the flow direction of the
次に、第5の実施形態について説明する。以下、第4の実施形態と異なる部分を中心に説明する。 Next, a fifth embodiment will be described. Hereinafter, a description will be given centering on differences from the fourth embodiment.
図9(a)に示すように、低温流体プレート42cの表面に沿って低温流体の通路44aを、三段の蛇行形状に構成する。このとき、二つの折り返し部441を、マニホールド423により構成する。マニホールド423は、プレート平面内に構成してもよいし、図10に示すように、積層体コア45の側面に設けても良い。このマニホールド423により、各層に設けた通路44aを流通する低温流体の層管の移動を可能に構成する。つまり、通路43a間の低温流体の移動を可能にする通路44bとして、マニホールド423を用いる。また、通路44aの両端部に低温流体マニホールド47i、47oを設ける。このとき、マニホールド423と、低温流体マニホールド47i、47oは、対向する一組のプレート縁部421c内に構成される。
As shown in FIG. 9A, the
また、図9(b)に示すように、高温流体プレート42h平面に、一方向に高温流体を流通する高温流体通路43を設ける。また、低温流体プレート42c、高温流体プレート42hを積層した際に、プレート縁部421cに重なる領域であるプレート縁部421hには、前述したマニホールド423が配置される。なお、第4の実施形態と同様に、高温流体プレート42hの流路壁を設けることで、マニホールド423を構成してもよい。なお、通路形状の加工および接合は、第1の実施形態と同様にエッチングおよび拡散接合を用いる。
Moreover, as shown in FIG.9 (b), the high temperature fluid channel |
このような高温流体プレート42hと、低温流体プレート42cを積層することにより、図10に示すような積層体コア45を構成する。これにより、各層に分散された低温流体は、通路44aの折り返し部441において通路44bを通って異なる層に形成した通路44aに自由に行き来することができる。
By laminating such a high
次に、本実施形態の効果について説明する。以下、第4の実施形態とは異なる効果のみを説明する。 Next, the effect of this embodiment will be described. Only the effects different from those of the fourth embodiment will be described below.
通路44aとして、低温流体プレート42cに設けた平面端部に少なくとも一つ以上の折り返し部441を有する流路を備える。また、連通部として、折り返し部441に、高温流体通路3には非連通、通路44aには連通となるマニホールド423を備える。これにより、異なる層に構成された通路44a間の低温流体の移動が可能となるので、低温流体の圧力および蒸気状態を均一化することができる。
The
次に、第6の実施形態について説明する。熱交換器1に用いる積層体コア55の構成を図11に示す。以下、第1の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
Next, a sixth embodiment will be described. The structure of the
積層体コア55を複数のプレート52を積層することにより構成する。積層体コア55には、各プレート52に設けた貫通孔53aにより積層体コア55を積層方向に貫通する高温流体通路53を備える。各プレート52に設けた貫通孔53aの径を、積層方向に変化するように構成する。つまり、高温流体通路53の流路断面が積層方向に変化するように構成する。
The
例えば、図11においては、同じ径φdの貫通孔53aを有する二枚のプレート52xと、これに対して半分の径φ0.5dの貫通孔53aを有する一枚のプレート52yと、を交互に積層することにより積層体コア55を構成する。これにより、高温流体通路53内に乱流が生じやすくなり、熱伝達率を向上することができる。なお、通路形状の加工および接合は、第1の実施形態と同様にエッチングおよび拡散接合を用いる。
For example, in FIG. 11, two
次に、本実施形態の効果について説明する。以下、第1の実施形態と異なる効果のみを説明する。 Next, the effect of this embodiment will be described. Only the effects different from those of the first embodiment will be described below.
高温流体通路53および低温流体通路54を構成するプレート52の、通路形成部の形状を、積層方向に変化させる。ここでは、高温流体通路53の流路断面積を積層方向に変化させる。これにより、高温流体通路53内の流れに乱流が生じるので、より熱伝達率を向上することができる。
The shape of the passage forming portion of the
次に、第7の実施形態について説明する。熱交換器1に用いる積層体コア65の構成を図12に示す。以下、第1の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
Next, a seventh embodiment will be described. The structure of the
積層体コア65を複数のプレート62を積層することにより構成する。各プレート62に設けた貫通孔63aにより、積層体コア65を積層方向に貫通する高温流体通路63を構成する。ここでは、貫通孔63aの位置が、積層方向に変化するように構成する。つまり、高温流体通路63の流路軸が曲線または折線となるように構成する。ただし、貫通孔63aにより構成される高温流体通路63は、積層方向に連続する流路とする。
The
例えば、図12に示すように、プレート縁部から貫通孔63aの中心までの距離をα、α+β、α+2×β、α+3×β、α+2×β、α+βと変化するように、各プレート62に貫通孔63aを構成する。
For example, as shown in FIG. 12, each
なお、通路形状の加工および接合は、第1の実施形態と同様にエッチングおよび拡散接合を用いる。 Note that the processing and bonding of the passage shape uses etching and diffusion bonding as in the first embodiment.
次に、本実施形態の効果について説明する。以下、第1の実施形態と異なる効果のみを説明する。 Next, the effect of this embodiment will be described. Only the effects different from those of the first embodiment will be described below.
高温流体通路63および低温流体通路64を構成するプレート52の、通路形成部の位置を、積層方向に変化させる。高温流体通路63、または、低温流体通路64の少なくとも一方の流路軸を、曲線または折線状に構成する。ここでは、高温流体通路63の流路軸を、曲線または折線状に構成する。これにより、高温流体通路63内の流れに乱流が生じるので、熱伝達率を向上することができる。
The position of the passage forming portion of the
次に、第8の実施形態について説明する。熱交換器1に用いる積層体コア75の構成を図13に示す。以下、第1の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
Next, an eighth embodiment will be described. The structure of the
第1の実施形態と同様に、低温流体通路74を、積層体コア75の積層断面に沿って層形状に構成された、複数の層形状の通路74aと、複数の通路74aを連通する通路74bにより構成する。低温流体通路74の流路壁面に、内部に向かって突出する複数の突起部76を設ける。ここでは、通路74a、74b両方の壁面に、それぞれ複数の突起部76を設けるが、どちらか一方のみとしてもよい。これにより、熱伝達面積が増大するので、低温流体の熱交換性が向上される。なお、通路形状の加工および接合は、第1の実施形態と同様にエッチングおよび拡散接合を用いる。
Similarly to the first embodiment, the low-
次に、本実施形態の効果について説明する。以下、第1の実施形態と異なる効果のみを説明する。 Next, the effect of this embodiment will be described. Only the effects different from those of the first embodiment will be described below.
高温流体通路73、または、低温流体通路74の少なくとも一方の流路壁に、突起状のフィンを設ける。これにより、熱伝達面積を増大することができ、熱交換性を向上することができる。
Protruding fins are provided on at least one flow path wall of the high
次に、第9の実施形態について説明する。熱交換器1に用いる積層体コア85の構成を図14に示す。以下、第1の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
Next, a ninth embodiment will be described. The structure of the
積層体コア85を、複数のプレート82を積層することにより構成する。各プレート82に貫通孔83aを設けることにより、積層体コア85に、積層方向に貫通する高温流体通路83を構成する。貫通孔83aを、プレート平面内で円形状の貫通孔を複数個連結するように構成する。ここでは、図14に示すように、層形状に構成された低温流体の通路84a、84bで分断された一つのプレート平面領域内に、一つの貫通孔83aを設ける。これにより、プレート82の熱伸びの吸収が良好となり、耐久性を向上することができる。なお、通路形状の加工および接合は、第1の実施形態と同様にエッチングおよび拡散接合を用いる。
The
次に、本実施形態の効果について説明する。以下、第1の実施形態と異なる効果のみを説明する。 Next, the effect of this embodiment will be described. Only the effects different from those of the first embodiment will be described below.
高温流体通路83、または、低温流体通路84の少なくとも一方の断面が、プレート平面の一方向に沿った長径を有するように構成する。これにより、プレート82が温度変化により伸縮した場合に、これを吸収することができ、耐久性を向上することができる。
The cross section of at least one of the
なお、本発明は、上記発明を実施するための最良の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術思想の範囲内で、様々な変更を為し得ることはいうまでもない。 The present invention is not limited to the best mode for carrying out the invention, and it goes without saying that various modifications can be made within the scope of the technical idea described in the claims. Absent.
本発明は、熱交換器に適用することができる。特に、蒸発器に適用することで、適切な効果を得ることができる。また、移動体に用いる場合などのように、コンパクト化が要求されるシステムに用いられる熱交換器に適用することで、適切な効果を得ることができる。 The present invention can be applied to a heat exchanger. In particular, an appropriate effect can be obtained by applying to an evaporator. Moreover, an appropriate effect can be acquired by applying to the heat exchanger used for the system in which compactization is requested | required like the case where it uses for a moving body.
1 積層式熱交換器
2 プレート
3、13、23、33、43、53、63、73 高温流体通路
4、14、24、34、44、54、64、74 低温流体通路
5、15、25、55、65、75 積層体コア
1
Claims (10)
低温流体を流通する複数の第一低温流体通路と、前記第一低温流体通路を互いに連通する少なくとも一つ以上の第二低温流体通路と、を有する低温流体通路と、を備え、
前記高温流体通路と、前記低温流体通路と、を流れる流体間で熱交換を可能としたことを特徴とする熱交換器。 A plurality of high-temperature fluid passages for circulating the high-temperature fluid;
A low-temperature fluid passage having a plurality of first low-temperature fluid passages through which a low-temperature fluid flows, and at least one second low-temperature fluid passage communicating the first low-temperature fluid passage with each other,
A heat exchanger characterized by enabling heat exchange between fluids flowing through the high-temperature fluid passage and the low-temperature fluid passage.
前記高温流体通路として、前記第一積層体を積層方向に貫通する通路を備え、
前記第一低温流体通路として、前記第一積層体の積層断面に沿って形成された複数の層を備え、
前記第二低温流体通路として、前記第一低温流体通路を連通し、前記第一積層体の積層断面に沿って形成された少なくとも一つ以上の層を備える請求項1に記載の熱交換器。 Comprising a first laminate formed by laminating a plurality of flat plate-shaped first plates;
As the high temperature fluid passage, comprising a passage penetrating the first laminate in the lamination direction,
As the first low-temperature fluid passage, comprising a plurality of layers formed along the laminated section of the first laminate,
2. The heat exchanger according to claim 1, wherein the second low-temperature fluid passage includes at least one layer that communicates with the first low-temperature fluid passage and is formed along a laminated section of the first laminated body.
さらに、前記第二低温流体通路として、積層方向に前記第二プレートを介して隣接する第三プレート同士の、前記第一低温流体通路間を連通する中空形状の連通部を備える請求項1に記載の熱交換器。 A second laminate formed by laminating the second plate provided with the high-temperature fluid passage and the third plate provided with the first low-temperature fluid passage;
Furthermore, the said 2nd low temperature fluid channel | path is provided with the hollow-shaped communication part which connects between the said 1st low temperature fluid channel | paths of the 3rd plates adjacent via the said 2nd plate in the lamination direction. Heat exchanger.
さらに、前記第二低温流体通路として、内部に前記第二積層体を積層方向に貫通する貫通孔を有し、側面に前記貫通孔と前記第一低温流体通路間を連通する連通孔を備えた中空形状の連通部を備える請求項1に記載の熱交換器。 A second laminate formed by laminating the second plate provided with the high-temperature fluid passage and the third plate provided with the first low-temperature fluid passage;
Furthermore, as the second low-temperature fluid passage, a through-hole penetrating the second laminated body in the laminating direction is provided inside, and a communication hole communicating between the through-hole and the first low-temperature fluid passage is provided on a side surface The heat exchanger according to claim 1, comprising a hollow communication portion.
前記連通部として、前記折り返し部に、前記高温流体通路には非連通、前記低温流体通路には連通となるマニホールドを備える請求項3または4に記載の熱交換器。 As the first low-temperature fluid passage, provided with a flow path having at least one folded portion at a flat end provided on the third plate,
5. The heat exchanger according to claim 3, wherein the communication portion includes a manifold that is not connected to the high-temperature fluid passage and is connected to the low-temperature fluid passage in the folded portion.
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JP2014500941A (en) * | 2010-11-09 | 2014-01-16 | ヴァレオ システム テルミク | Heat exchanger and associated method of forming a flow perturbant |
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-
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