JP2014085096A - 熱交換器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】排熱回収器10は、水蒸気を含む加熱媒体が流通する排気ガス通路30を備える。排気ガス通路30の外部には加熱媒体と熱交換する受熱媒体が流通しており、排気ガス通路30には受熱媒体と加熱媒体との伝熱面積を拡大するインナーフィン40が、加熱媒体の温度が露点温度以下の潜熱交換部33よりも、加熱媒体の温度が露点温度よりも高い顕熱交換部32において伝熱面積が拡大するように設けられている。さらに、潜熱交換部33の少なくとも一部には、インナーフィン40が設けられていない流通低抵抗領域41が形成されている。
【選択図】図6
Description
以下、本発明の第1実施形態について図1ないし図6を用いて詳細に説明する。本実施形態における熱交換器は燃料ガスと酸素との電気化学反応を利用して電力を発生する燃料電池を備える燃料電池システム1に利用されている。図1に示すように燃料電池システム1は燃料電池ユニット2と、燃料電池ユニット2から排出される排熱を回収する排熱回収器ユニット3とを有している。本実施形態における熱交換器は排熱回収器ユニット3の一部を構成する排熱回収器10である。
第2実施形態では、上記実施形態と異なる部分について図7および図8を用いて説明する。上記実施形態では、伝熱面積拡大手段は、インナーフィン40により構成されていた。一方、第2実施形態の伝熱面積拡大手段は、排気ガス通路30Aを構成するコルゲート板13の側壁13aに設けられた凸部50により構成されている。図7に示すように凸部50は排気ガス通路30Aにおいて互いに対向する方向に突出して形成されている。対向する凸部50の先端同士は接触している。また、対向する凸部50は同じ形状に形成されている。凸部50は、側壁13aから排気ガスの流れ方向に対して交差(略直交)する方向に突出して形成されている。なお、凸部50は、側壁13aにろう付けにより固定されている。
第3実施形態では、第1実施形態と異なる部分について図9を用いて説明する。第1実施形態では、顕熱交換部32にインナーフィン40を挿入し、潜熱交換部33にはインナーフィン40を挿入しない構造とした。一方、第3実施形態の排熱回収器10Bでは、顕熱交換部32および潜熱交換部33にインナーフィン40、40Bを挿入している。なお、図9の破線は顕熱交換部32と潜熱交換部33の境界線を示している。図9に示すように潜熱交換部33にはインナーフィン40よりも排気ガスの流れ方向における長さが短いインナーフィン40Bを設けている。インナーフィン40Bは、長さ以外は第1実施形態で説明したインナーフィン40と同一形状である。潜熱交換部33では流通低抵抗領域41Bとインナーフィン40Bとが交互に設けられている。
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。
30、30A、30B・・・排気ガス通路(加熱媒体通路)
32・・・顕熱交換部
33・・・潜熱交換部
40・・・インナーフィン(伝熱面積拡大手段)
41、41A、41B・・・流通低抵抗領域
50・・・凸部(伝熱面積拡大手段)
Claims (7)
- 水蒸気を含む加熱媒体が流通する加熱媒体通路(30、30A、30B)を備え、
前記加熱媒体と、前記加熱媒体通路(30、30A、30B)の外部を流通する受熱媒体と、の間で熱交換を行う熱交換器(10、10A、10B)であって、
前記加熱媒体と前記受熱媒体との伝熱面積を拡大する伝熱面積拡大手段(40、40B、50)を有し、
前記加熱媒体通路(30、30A、30B)には、前記加熱媒体の温度が露点温度よりも高い顕熱交換部(32)と、前記加熱媒体の温度が前記露点温度以下の潜熱交換部(33)と、が形成されており、
前記伝熱面積拡大手段(40、40B、50)は、前記潜熱交換部(33)よりも前記顕熱交換部(32)において前記伝熱面積が拡大するように設けられており、
前記潜熱交換部(33)の少なくとも一部には、前記伝熱面積拡大手段(40、40B、50)が設けられていない流通低抵抗領域(41、41A、41B)が形成されており、前記伝熱面積拡大手段(40、40B、50)は前記加熱媒体通路(30、30A、30B)において前記加熱媒体の流れ方向において不均一に設けられていることを特徴とする熱交換器。 - 前記伝熱面積拡大手段(40)は、前記顕熱交換部(32)にのみ設けられていることを特徴とする請求項1に記載の熱交換器。
- 前記潜熱交換部(33)には、前記流通低抵抗領域(41A、41B)と前記伝熱面積拡大手段(40、40B、50)とが交互に設けられており、前記加熱媒体通路(30A、30B)の最も下流端部には前記流通低抵抗領域(41A、41B)が形成されていることを特徴とする請求項1に記載熱交換器。
- 前記伝熱面積拡大手段(40、40B)は、前記加熱媒体通路(30、30A、30B)に設けられたインナーフィン(40、40B)からなるとこを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の熱交換器。
- 前記伝熱面積拡大手段(50)は、前記加熱媒体通路(30A)を構成する内壁(13a)に形成された凸部からなることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の熱交換器。
- 前記加熱媒体通路(30、30A、30B)の外部には、前記受熱媒体が流通する受熱媒体通路(31)が形成されており、
前記伝熱面積拡大手段(40、40B、50)は前記加熱媒体通路(30、30A、30B)に設けられており、前記受熱媒体通路(31)には設けられていないことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記載の熱交換器。 - 前記加熱媒体は燃料電池(5)において燃料を燃焼することにより発生する排気ガスであり、前記受熱媒体は水であることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1つに記載の熱交換器。
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