JP2011031781A - Heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱交換器に関し、特に高温の空気と低温の気体との間で熱交換を行う航空機用熱交換器に関する。 The present invention relates to a heat exchanger, and more particularly to an aircraft heat exchanger that performs heat exchange between hot air and cold gas.
航空機用空気調和装置として、機内(コックピットやキャビン等)の冷房、暖房、換気等を行うために、高温空気と低温空気との間で熱交換を行う熱交換器が多数存在する(例えば、特許文献1参照)。 As air conditioners for aircraft, there are many heat exchangers that perform heat exchange between high-temperature air and low-temperature air in order to cool, heat, ventilate, etc. the interior of the aircraft (cockpit, cabin, etc.) (for example, patents) Reference 1).
ここで、熱交換器の構成及び動作について説明する。図4は、従来の熱交換器の概略構成の一例を示す斜視図であり、図5は、図4に示す熱交換器の断面図である。また、図6は、図4及び図5に示すコアの斜視図である。なお、図5〜図6では、空気の一部の流れを示す矢印のみを記載している。
熱交換器107は、金属製のコア10と、フランジ20aとパン20bとダクト20cとを有する金属製の高温側入口連結管20と、フランジ21aとパン21bとダクト21cとを有する金属製の高温側出口連結管21と、フランジ30aとパン30bとダクト30cとを有する金属製の低温側入口連結管30と、フランジ31aとパン31bとダクト31cとを有する金属製の低温側出口連結管31とを備える。
Here, the configuration and operation of the heat exchanger will be described. FIG. 4 is a perspective view showing an example of a schematic configuration of a conventional heat exchanger, and FIG. 5 is a cross-sectional view of the heat exchanger shown in FIG. FIG. 6 is a perspective view of the core shown in FIGS. 4 and 5. 5-6, only the arrow which shows the one part flow of air is described.
The
図6に示すように、コア10は、L1×L2×L3の直方体形状であり、右側面がL1×L2の高温側入口面11となり、左側面がL1×L2の高温側出口面12となり、前側面がL1×L3の低温側入口面13となり、後側面がL1×L3の低温側出口面14となる。
そして、コア10は、内部に高温側入口面11と高温側出口面12とを左右方向に連通する複数の筒形状の高温流路16を有するとともに、低温側入口面13と低温側出口面14とを前後方向に連通する複数の筒形状の低温流路17を有する。
複数の高温流路16と複数の低温流路17とは、効率よく熱交換が行われるように、上下方向で互いに交互に並んでいる。なお、複数の高温流路16及び複数の低温流路17の内部には、波形状の薄い金属製のフィンが形成されている。
このようなコア10に用いられる金属としては、例えば、ステンレス(耐食鋼)や、アルミニウム等が挙げられる。
As shown in FIG. 6, the
The
The plurality of
Examples of the metal used for the
高温側入口連結管20においては、直径RHの円筒形状のダクト20cの一端部にパン20bが形成されるとともに、ダクト20cの他端部にフランジ20aが形成されている。なお、高温側出口連結管21も、高温側入口連結管20と同様な構造をしている。また、高温側入口面11の対角線の長さLHは、直径RHより大きくなっている。
低温側入口連結管30においては、直径RLの円筒形状のダクト30cの一端部にパン30bが形成されるとともに、ダクト30cの他端部にフランジ30aが形成されている。なお、低温側出口連結管31も、低温側入口連結管30と同様な構造をしている。また、低温側入口面13の対角線の長さLLは、直径RLより大きくなっている。
In the high temperature side
In the low temperature side
高温側入口面11の周縁部は、高温側入口連結管20のパン20bと溶接により液密に接続されているとともに、高温側出口面12の周縁部は、高温側出口連結管21のパン21bと溶接により液密に接続されている。これにより、高温側入口連結管20の内側を流通する気体が、コア10の高温側入口面11の複数の高温流路16で分岐して、その後、高温側出口面12の複数の高温流路16から再び集まった気体が、高温側出口連結管21の内側を流通するようになっている。
低温側入口面13の周縁部は、低温側入口連結管30のパン30bと溶接により液密に接続されているとともに、低温側出口面14の周縁部は、低温側出口連結管31のパン31bと溶接により液密に接続されている。これにより、低温側入口連結管30の内側を流通する気体が、コア10の低温側入口面13の複数の低温流路17で分岐して、その後、低温側出口面14の複数の低温流路17から再び集まった気体が、低温側出口連結管31の内側を流通するようになっている。
The peripheral edge of the high temperature
The peripheral edge of the low temperature
このような熱交換器107を、高温側入口連結管20のフランジ20aと、高温側出口連結管21のフランジ21aとを用いて、高温の空気が流通する航空機の高温側配管中に連結するとともに、低温側入口連結管30のフランジ30aと、低温側出口連結管31のフランジ31aとを用いて、低温の空気が流通する航空機の低温側配管中に連結する。これにより、高温の空気がコア10の複数の高温流路16を左右方向に流通するとともに、低温の空気がコア10の複数の低温流路17を前後方向に流通することで、金属製のコア10に熱が伝導するので、高温の空気と低温の空気との間で熱交換が行われる。
Such a
ところで、高温側入口連結管20のダクト20cは、直径RHの円筒形状であり、高温側入口面11は、L1×L2の長方形状であるので、ダクト20cと高温側入口面11の周縁部とを連結するためにパン20bがあるが、ダクト20cの内側を流通する気体が高温側入口面11の全面に均一に広がるようにするため、パン20bの長さPHを長くする必要がある。
また、低温側入口連結管30のダクト30cは、直径RLの円筒形状であり、低温側入口面13は、L1×L3の長方形状であるので、ダクト30cと低温側入口面13の周縁部とを連結するためにパン30bがあるが、ダクト30cの内側を流通する気体が低温側入口面13の全面に均一に広がるようにするため、パン30bの長さPLを長くする必要がある。
しかしながら、パン30bの長さPHやパン30bの長さPLを長くすると、熱交換器107が大きくなるという問題点があるので、従来の熱交換器107では、空気流れが高温側入口面11や低温側入口面13の全面に均一に広がらないが、パン30bの長さPHやパン30bの長さPLを短くしている。
そこで、本発明は、小型化したまま、ダクトを流通する気体が入口面の隅部まで広がるようにすることができる熱交換器を提供することを目的とする。
By the way, the
Further, the
However, when the length P L of the length P H and
Then, an object of this invention is to provide the heat exchanger which can make the gas which distribute | circulates a duct spread to the corner | angular part of an entrance surface, reducing in size.
上記課題を解決するためになされた本発明の熱交換器は、高温側入口面と、当該高温側入口面と対向する高温側出口面と、低温側入口面と、当該低温側入口面と対向する低温側出口面とを有する直方体形状であり、高温側入口面と高温側出口面とを連通する高温流路と、低温側入口面と低温側出口面とを連通する低温流路とが設けられるとともに、熱伝導性材料で形成されたコアと、筒形状のダクトと、当該ダクトの一端部に形成されたパンとを有する高温側入口連結管と、筒形状のダクトと、当該ダクトの一端部に形成されたパンとを有する高温側出口連結管と、筒形状のダクトと、当該ダクトの一端部に形成されたパンとを有する低温側入口連結管と、筒形状のダクトと、当該ダクトの一端部に形成されたパンとを有する低温側出口連結管とを備え、前記高温側入口連結管のパンは、前記高温側入口面の周縁部と接続され、前記高温側出口連結管のパンは、前記高温側出口面の周縁部と接続され、前記低温側入口連結管のパンは、前記低温側入口面の周縁部と接続され、前記低温側出口連結管のパンは、前記低温側出口面の周縁部と接続される熱交換器であって、前記高温側入口連結管のダクトの内側或いは低温側入口連結管のダクトの内側の少なくともどちらか一方に配置されている旋回流部材を備え、前記旋回流部材は、前記ダクトの内側を設定方向に流通する気体が旋回流となるように、変化させるようにしている。 The heat exchanger of the present invention made to solve the above problems is a high temperature side inlet surface, a high temperature side outlet surface facing the high temperature side inlet surface, a low temperature side inlet surface, and the low temperature side inlet surface. A rectangular parallelepiped shape having a low temperature side exit surface, and a high temperature channel communicating the high temperature side inlet surface and the high temperature side exit surface, and a low temperature channel communicating the low temperature side inlet surface and the low temperature side exit surface are provided. A high-temperature side inlet connecting pipe having a core formed of a heat conductive material, a cylindrical duct, and a pan formed at one end of the duct, a cylindrical duct, and one end of the duct A high temperature side outlet connecting pipe having a pan formed in the section, a cylindrical duct, a low temperature side inlet connecting pipe having a pan formed at one end of the duct, a cylindrical duct, and the duct Low temperature side outlet connection having a pan formed at one end of the A pan of the high temperature side inlet connecting pipe is connected to a peripheral portion of the high temperature side inlet surface, and a pan of the high temperature side outlet connecting pipe is connected to a peripheral portion of the high temperature side outlet surface, and the low temperature The pan of the side inlet connecting pipe is connected to the peripheral edge of the low temperature side inlet surface, and the pan of the low temperature side outlet connecting pipe is a heat exchanger connected to the peripheral edge of the low temperature side outlet surface, A swirl flow member is disposed at least one of the inside of the duct of the high temperature side inlet connection pipe and the inside of the duct of the low temperature side inlet connection pipe, and the swirl flow member circulates in the set direction inside the duct. The gas to be turned is changed so as to be a swirling flow.
ここで、「設定方向」とは、任意の一方向のことをいい、例えば、筒形状のダクトの軸方向となる。
本発明の熱交換器によれば、設定方向に流通する気体が、旋回流となるように変化させる旋回流部材を備える。旋回流部材は、高温側入口連結管のダクトの内側や低温側入口連結管のダクトの内側に配置される。
これにより、ダクトの内側を流通する気体は、旋回流部材によって旋回流として流通する。そして、ダクトの内側を流通する気体がパンに到達すると、旋回流であるので、短い距離で広がることになる。つまり、ダクトの内側を流通する気体が入口面の隅部まで広がることになる。
Here, the “setting direction” refers to an arbitrary direction, for example, the axial direction of a cylindrical duct.
According to the heat exchanger of this invention, the gas which distribute | circulates in a setting direction is provided with the swirl flow member changed so that it may become a swirl flow. The swirl flow member is disposed inside the duct of the high temperature side inlet connecting pipe or inside the duct of the low temperature side inlet connecting pipe.
Thereby, the gas which distribute | circulates the inner side of a duct distribute | circulates as a swirl flow by a swirl flow member. And if the gas which distribute | circulates the inner side of a duct reaches | attains a pan, it will spread at a short distance because it is a swirl flow. That is, the gas flowing inside the duct spreads to the corner of the entrance surface.
以上のように、本発明の熱交換器によれば、小型化するとともに、ダクトを流通する気体が入口面の隅部まで広がるようにすることができるので、高温の気体と低温の気体との間で熱交換を効率よく行うことができる。 As described above, according to the heat exchanger of the present invention, the gas flowing through the duct can be expanded to the corner of the inlet surface, and thus the high-temperature gas and the low-temperature gas can be reduced. Heat exchange can be performed efficiently.
(その他の課題を解決するための手段および効果)
また、本発明の熱交換器においては、前記旋回流部材は、円筒部材と、当該円筒部材の側面に立設するように形成された複数の湾曲板状体とを有し、前記円筒部材の内側を流通する気体を、前記設定方向を維持したまま流通させるとともに、前記円筒部材の外側を流通する気体を、旋回流として流通させるようにしてもよい。
本発明の熱交換器によれば、ダクトを流通する気体が入口面の全面に均一に広がるようにすることができるので、高温の気体と低温の気体との間で熱交換を効率よく行うことができる。
さらに、本発明の熱交換器においては、前記高温側入口連結管のダクトは、直径RHの円筒形状であり、前記高温側入口面の対角線の長さLHは、RH以上であるか、及び/又は、前記低温側入口連結管のダクトは、直径RLの円筒形状であり、前記低温側入口面の対角線の長さLLは、RL以上であるようにしてもよい。
(Means and effects for solving other problems)
In the heat exchanger of the present invention, the swirl member has a cylindrical member and a plurality of curved plate-like bodies formed so as to stand on the side surface of the cylindrical member. The gas flowing inside may be circulated while maintaining the set direction, and the gas flowing outside the cylindrical member may be circulated as a swirling flow.
According to the heat exchanger of the present invention, since the gas flowing through the duct can be uniformly spread over the entire inlet surface, heat exchange can be efficiently performed between the high temperature gas and the low temperature gas. Can do.
Moreover, either in the heat exchanger of the present invention, the duct of the hot-side inlet connection pipe has a cylindrical shape with a diameter R H, the length L H of the diagonal of the hot side inlet surface is higher R H And / or the duct of the low temperature side inlet connecting pipe may have a cylindrical shape with a diameter R L , and a diagonal length L L of the low temperature side inlet surface may be equal to or greater than R L.
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments described below, and it goes without saying that various aspects are included without departing from the spirit of the present invention.
図1は、本発明の一実施形態である熱交換器の概略構成の一例を示す斜視図であり、図2は、図1に示す熱交換器の断面図である。また、図3は、図1に示すベーンの斜視図である。なお、図1及び図2では、空気の一部の流れを示す矢印のみを記載している。また、従来の熱交換器107と同様のものについては、同じ符号を付している。
熱交換器7は、金属製のコア10と、フランジ20aとパン20bとダクト20cとを有する金属製の高温側入口連結管20と、フランジ21aとパン21bとダクト21cとを有する金属製の高温側出口連結管21と、フランジ30aとパン30bとダクト30cとを有する金属製の低温側入口連結管30と、フランジ31aとパン31bとダクト31cとを有する金属製の低温側出口連結管31と、高温側ベーン(旋回流部材)18と、低温側ベーン(旋回流部材)19とを備える。
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a schematic configuration of a heat exchanger according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the heat exchanger shown in FIG. FIG. 3 is a perspective view of the vane shown in FIG. In FIGS. 1 and 2, only arrows indicating a partial flow of air are illustrated. Moreover, the same code | symbol is attached | subjected about the thing similar to the
The
高温側ベーン18は、直径SHの円筒部材18aと、円筒部材18aの側面に立設するように形成された4枚の湾曲板状体18bとを有する。4枚の湾曲板状体18bは、円筒部材18aの側面に等間隔となるように形成されている。
そして、高温側入口連結管20のダクト20cの内側に配置される。これにより、高温側入口連結管20のダクト20cの内側の中央部を設定方向に流通する気体が、円筒部材18aの内側を通過することにより、設定方向を維持したまま流通する。つまり、円筒部材18aの内側を通過する気体には、旋回流を発生させない。
一方、ダクト20cの内側の周縁部を設定方向に流通する気体は、円筒部材18aの外側を通過することにより、湾曲板状体18bに当たり、旋回流となる。
なお、低温側ベーン19も、高温側ベーン18と同様な構造をしており、低温側入口連結管30のダクト30cの内側に配置される。
And it arrange | positions inside the
On the other hand, the gas flowing in the setting direction along the inner peripheral edge of the
The low
このような熱交換器7を、高温側入口連結管20のフランジ20aと、高温側出口連結管21のフランジ21aとを用いて、高温の空気が流通する航空機の高温側配管中に連結するとともに、低温側入口連結管30のフランジ30aと、低温側出口連結管31のフランジ31aとを用いて、低温の空気が流通する航空機の低温側配管中に連結する。
これにより、高温側入口連結管20のダクト20cの内側の中央部を設定方向に流通する高温の空気は、設定方向を維持したまま流通するので、高温側入口面11の中央部に送られ、一方、ダクト20cの内側の周縁部を設定方向に流通する高温の空気は、旋回流となり、高温側入口面11の隅部に送られる。また、低温側入口連結管30のダクト30cの内側の中央部を設定方向に流通する低温の空気は、設定方向を維持したまま流通するので、低温側入口面13の中央部に送られ、一方、ダクト20cの内側の周縁部を設定方向に流通する低温の空気は、旋回流となり、低温側入口面13の隅部に送られる。
その結果、パン30bの長さPHやパン30bの長さPLを短くしても、高温の空気がコア10の複数の高温流路16を均一に左右方向に流通するとともに、低温の空気がコア10の複数の低温流路17を均一に前後方向に流通することで、金属製のコア10に熱が伝導するので、高温の空気と低温の空気との間で熱交換が効率よく行われる。
While connecting such a
Thereby, since the high temperature air which distribute | circulates the center part inside the
As a result, even with a shorter length P L of the length P H and pan
本発明は、例えば、高温の空気と低温の気体との間で熱交換を行う航空機用熱交換器に利用することができる。 The present invention can be used, for example, in an aircraft heat exchanger that performs heat exchange between high-temperature air and low-temperature gas.
7、107: 熱交換器
10: コア
11: 高温側入口面
12: 高温側出口面
13: 低温側入口面
14: 低温側出口面
16: 高温流路
17: 低温流路
18: 高温側ベーン(旋回流部材)
19: 低温側ベーン(旋回流部材)
20: 高温側入口連結管
21: 高温側出口連結管
30: 低温側入口連結管
31: 低温側出口連結管
7, 107: Heat exchanger 10: Core 11: High temperature side inlet surface 12: High temperature side outlet surface 13: Low temperature side inlet surface 14: Low temperature side outlet surface 16: High temperature channel 17: Low temperature channel 18: High temperature side vane ( Swirl flow member)
19: Low temperature side vane (swirl flow member)
20: High temperature side inlet connecting pipe 21: High temperature side outlet connecting pipe 30: Low temperature side inlet connecting pipe 31: Low temperature side outlet connecting pipe
Claims (3)
筒形状のダクトと、当該ダクトの一端部に形成されたパンとを有する高温側入口連結管と、
筒形状のダクトと、当該ダクトの一端部に形成されたパンとを有する高温側出口連結管と、
筒形状のダクトと、当該ダクトの一端部に形成されたパンとを有する低温側入口連結管と、
筒形状のダクトと、当該ダクトの一端部に形成されたパンとを有する低温側出口連結管とを備え、
前記高温側入口連結管のパンは、前記高温側入口面の周縁部と接続され、
前記高温側出口連結管のパンは、前記高温側出口面の周縁部と接続され、
前記低温側入口連結管のパンは、前記低温側入口面の周縁部と接続され、
前記低温側出口連結管のパンは、前記低温側出口面の周縁部と接続される熱交換器であって、
前記高温側入口連結管のダクトの内側或いは低温側入口連結管のダクトの内側の少なくともどちらか一方に配置されている旋回流部材を備え、
前記旋回流部材は、前記ダクトの内側を設定方向に流通する気体が旋回流となるように、変化させることを特徴とする熱交換器。 The high temperature side inlet surface is a rectangular parallelepiped shape having a high temperature side inlet surface, a high temperature side outlet surface facing the high temperature side inlet surface, a low temperature side inlet surface, and a low temperature side outlet surface facing the low temperature side inlet surface. A high-temperature channel that communicates with the high-temperature side exit surface, a low-temperature channel that communicates the low-temperature side inlet surface and the low-temperature side exit surface, and a core formed of a thermally conductive material,
A high temperature side inlet connecting pipe having a cylindrical duct and a pan formed at one end of the duct;
A high temperature side outlet connecting pipe having a cylindrical duct and a pan formed at one end of the duct;
A low temperature side inlet connecting pipe having a cylindrical duct and a pan formed at one end of the duct;
A low temperature side outlet connecting pipe having a cylindrical duct and a pan formed at one end of the duct,
The pan of the high temperature side inlet connecting pipe is connected to a peripheral edge portion of the high temperature side inlet surface,
The pan of the high temperature side outlet connecting pipe is connected to a peripheral portion of the high temperature side outlet surface,
The pan of the low temperature side inlet connecting pipe is connected to the peripheral edge of the low temperature side inlet surface,
The pan of the low temperature side outlet connecting pipe is a heat exchanger connected to a peripheral portion of the low temperature side outlet surface,
A swirl flow member disposed on at least one of the inside of the duct of the high temperature side inlet connecting pipe or the inside of the duct of the low temperature side inlet connecting pipe;
The said swirl flow member is changed so that the gas which distribute | circulates the inner side of the said duct in a setting direction turns into a swirl flow.
前記円筒部材の内側を流通する気体を、前記設定方向を維持したまま流通させるとともに、前記円筒部材の外側を流通する気体を、旋回流として流通させることを特徴とする請求項1に記載の熱交換器。 The swirl flow member has a cylindrical member and a plurality of curved plate-like bodies formed to stand on the side surface of the cylindrical member;
The heat according to claim 1, wherein the gas flowing inside the cylindrical member is circulated while maintaining the set direction, and the gas flowing outside the cylindrical member is circulated as a swirl flow. Exchanger.
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JP2014163550A (en) * | 2013-02-22 | 2014-09-08 | Sumitomo Precision Prod Co Ltd | Air-cooled heat exchanger for aircraft |
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