JP2017106648A - Heat exchanger - Google Patents
Heat exchanger Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017106648A JP2017106648A JP2015238761A JP2015238761A JP2017106648A JP 2017106648 A JP2017106648 A JP 2017106648A JP 2015238761 A JP2015238761 A JP 2015238761A JP 2015238761 A JP2015238761 A JP 2015238761A JP 2017106648 A JP2017106648 A JP 2017106648A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal plates
- heat transfer
- transfer fins
- fluid
- region
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、互いに積層された複数の金属プレートを含む熱交換器に関する。 The present invention relates to a heat exchanger including a plurality of metal plates stacked on each other.
一般に、熱交換器は、熱エネルギーの利用や除熱を要する機器などに幅広く利用されている。その中で、高性能熱交換器として代表的なものとして、プレート型熱交換器が知られている(特許文献1参照)。このようなプレート型熱交換器においては、プレス加工やハーフエッチング加工などで部分的に薄肉に形成された金属プレートを複数枚積み重ね、この金属プレート間に、熱交換流体の対向する或いは並行する流路を形成するようになっている。 Generally, heat exchangers are widely used for devices that require the use of heat energy or heat removal. Among them, a plate-type heat exchanger is known as a typical high-performance heat exchanger (see Patent Document 1). In such a plate-type heat exchanger, a plurality of metal plates that are partially thinned by pressing, half-etching, or the like are stacked, and an opposing or parallel flow of heat exchange fluid is performed between the metal plates. A path is formed.
また、プレート型熱交換器においては、温度の異なる2つの熱交換流体間で伝熱効率を高めるために、熱交換流体が通る流路に複数の伝熱フィンを設け、伝熱面積を増やしている。 Moreover, in a plate type heat exchanger, in order to improve heat transfer efficiency between two heat exchange fluids having different temperatures, a plurality of heat transfer fins are provided in a flow path through which the heat exchange fluid passes to increase the heat transfer area. .
ところで、従来のプレート型熱交換器においては、例えば熱交換器の内部に互いに種類の異なる2つの熱交換流体(例えば気体と液体)を流す場合等、2つの熱交換流体用の流路の幅を互いに異ならせる場合がある。しかしながら、2つの熱交換流体用の流路の幅が互いに異なる場合、伝熱フィン同士が平面方向にずれて配置される。このため、熱交換器の厚み方向の空洞が大きくなってしまい、熱交換器の強度が低下することが問題となる。 By the way, in the conventional plate-type heat exchanger, for example, when two different types of heat exchange fluids (for example, gas and liquid) are caused to flow inside the heat exchanger, the width of the flow paths for the two heat exchange fluids May be different from each other. However, when the widths of the two flow paths for the heat exchange fluid are different from each other, the heat transfer fins are arranged so as to be shifted in the plane direction. For this reason, the cavity of the thickness direction of a heat exchanger becomes large, and it becomes a problem that the intensity | strength of a heat exchanger falls.
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、全体の強度が高められた熱交換器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such points, and an object thereof is to provide a heat exchanger having an increased overall strength.
本発明は、互いに積層された第1乃至第4の金属プレートを含む熱交換器であって、前記第1乃至第4の金属プレートはそれぞれ、外周領域と、前記外周領域の内側に形成され、前記外周領域よりも薄肉の薄肉領域と、前記薄肉領域から前記金属プレートの厚み方向にそれぞれ突出するように設けられた複数の伝熱フィンとを備え、各伝熱フィンは、前記外周領域および他の伝熱フィンからそれぞれ平面方向に離間して配置され、各伝熱フィンの周囲には、それぞれ流体が流れる流路が形成されており、前記複数の伝熱フィンのうち少なくとも1つは、支柱用伝熱フィンであり、前記第1の金属プレートの前記薄肉領域が形成された面と、前記第2の金属プレートの前記薄肉領域が形成された面とが互いに対向するように配置され、前記第3の金属プレートの前記薄肉領域が形成された面と、前記第4の金属プレートの前記薄肉領域が形成された面とが互いに対向するように配置され、前記第1及び第2の金属プレート間に形成された前記流路の幅と、前記第3及び第4の金属プレート間に形成された前記流路の幅とは互いに異なり、前記第1乃至第4の金属プレートの前記支柱用伝熱フィンのうち少なくとも一部の領域は、前記第1乃至第4の金属プレートの厚み方向全体にわたって連続的に延びていることを特徴とする熱交換器である。 The present invention is a heat exchanger including first to fourth metal plates stacked on each other, wherein the first to fourth metal plates are respectively formed in an outer peripheral region and an inner side of the outer peripheral region, A thin region that is thinner than the outer peripheral region, and a plurality of heat transfer fins provided so as to protrude from the thin region in a thickness direction of the metal plate. The heat transfer fins are spaced apart from each other in the plane direction, and a flow path through which a fluid flows is formed around each heat transfer fin, and at least one of the plurality of heat transfer fins is a support column The surface of the first metal plate on which the thin region is formed and the surface of the second metal plate on which the thin region is formed are opposed to each other, and Third The surface of the metal plate on which the thin region is formed and the surface of the fourth metal plate on which the thin region is formed are arranged so as to face each other, and formed between the first and second metal plates. The width of the flow path formed is different from the width of the flow path formed between the third and fourth metal plates, and the heat transfer fins for the columns of the first to fourth metal plates are different from each other. At least a part of the region is a heat exchanger characterized by continuously extending over the entire thickness direction of the first to fourth metal plates.
本発明は、前記第1乃至第4の金属プレートの前記支柱用伝熱フィンは、互いに同一の形状を有していることを特徴とする熱交換器である。 The present invention is the heat exchanger characterized in that the support heat transfer fins of the first to fourth metal plates have the same shape.
本発明は、前記第1乃至第4の金属プレートの前記支柱用伝熱フィンは、前記第1乃至第4の金属プレートの面方向から見て、完全に重なっていることを特徴とする熱交換器である。 According to the present invention, the support heat transfer fins of the first to fourth metal plates are completely overlapped when viewed from the surface direction of the first to fourth metal plates. It is a vessel.
本発明は、前記第1乃至第4の金属プレートの前記支柱用伝熱フィンは、前記第1乃至第4の金属プレートの中央部に設けられていることを特徴とする熱交換器である。 The present invention is the heat exchanger, wherein the support heat transfer fins of the first to fourth metal plates are provided in a central portion of the first to fourth metal plates.
本発明は、前記第1及び第2の金属プレートの前記支柱用伝熱フィンは、前記第3及び第4の金属プレートの前記支柱用伝熱フィンと交差していることを特徴とする熱交換器である。 According to the present invention, the support heat transfer fins of the first and second metal plates intersect with the support heat transfer fins of the third and fourth metal plates. It is a vessel.
本発明は、前記第1及び第2の金属プレートの前記支柱用伝熱フィンは、前記第3及び第4の金属プレートの前記支柱用伝熱フィンに包含されていることを特徴とする熱交換器である。 The present invention is characterized in that the support heat transfer fins of the first and second metal plates are included in the support heat transfer fins of the third and fourth metal plates. It is a vessel.
本発明によれば、熱交換器全体の強度を高めることができる。 According to the present invention, the strength of the entire heat exchanger can be increased.
以下、本発明の一実施の形態について、図1乃至図9を参照して説明する。なお、以下の各図において、同一部分には同一の符号を付しており、一部詳細な説明を省略する場合がある。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Note that, in the following drawings, the same portions are denoted by the same reference numerals, and some detailed description may be omitted.
熱交換器の構成
まず、図1により、本実施の形態による熱交換器の概略について説明する。図1は、本実施の形態による熱交換器を示す分解斜視図である。
Configuration of the heat exchanger first, the FIG. 1, will be outlined in the heat exchanger according to the present embodiment. FIG. 1 is an exploded perspective view showing a heat exchanger according to the present embodiment.
図1に示すように、本実施の形態による熱交換器(プレート型熱交換器)10は、一方の固定板11と、一方の固定板11から離間して設けられた他方の固定板12と、一方の固定板11と他方の固定板12との間に互いに積層して配置された複数(図1では4枚)の薄板状の金属プレート20A、20B、20C、20Dとを備えている。
As shown in FIG. 1, a heat exchanger (plate type heat exchanger) 10 according to the present embodiment includes one
このうち、複数の金属プレート20A、20B、20C、20Dは、第1の流体F1用の金属プレート20A、20Bと、第2の流体F2用の金属プレート20C、20Dとからなっている。各金属プレート20A、20B、20C、20Dは、溶融点に近い温度で隣接する金属プレート20A、20B、20C、20Dに圧着されることにより、接触面でプレートを構成する金属原子を相互に拡散させ、互いに強固に接合されている(拡散接合)。あるいは、金属プレート20A、20B、20C、20Dは、ロウ材によって互いに接合されていても良い。一方の固定板11と他方の固定板12とは、図示しない連結手段で互いに連結されており、これにより一方の固定板11と金属プレート20Aとが互いに密着し、他方の固定板12と金属プレート20Dとが互いに密着している。
Among these, the plurality of
一方の固定板11および他方の固定板12は、それぞれ平面略矩形状を有している。このうち一方の固定板11には、流入管13A、13Bおよび流出管14A、14Bが接続されている。これに対して他方の固定板12は、開口等が形成されることなく、平坦な形状を有している。
One
流入管13Aおよび流出管14Aは、それぞれ第1の流体F1が流入および流出するものである。第1の流体F1は、図示しないコンプレッサー又はポンプによって、流入管13Aから熱交換器10に流入し、金属プレート20A、20B内で循環しながら熱交換を行い、流出管14Aから流出するようになっている。
The
また、流入管13Bおよび流出管14Bは、それぞれ第2の流体F2が流入および流出するものである。第2の流体F2は、図示しないコンプレッサー又はポンプによって、流入管13Bから熱交換器10に流入し、金属プレート20C、20D内で循環しながら熱交換を行って、流出管14Bから流出するようになっている。
Further, the
第1の流体F1および第2の流体F2は、少なくとも流入管13A、13Bに流入する時点では、互いに温度が異なっている。第1の流体F1および第2の流体F2としては、二酸化炭素、空気等の気体であっても良く、水等の液体であっても良い。第1の流体F1および第2の流体F2は、同一種類の流体を用いても良く、互いに異なる種類の流体を用いても良い。なお、本実施の形態においては、第1の流体F1として気体が用いられ、第2の流体F2として液体が用いられる。
The first fluid F 1 and the second fluid F 2 have different temperatures at least when they flow into the
このように、熱交換器10においては、金属プレート20A、20Bの間を通過する第1の流体F1と、金属プレート20C、20Dの間を通過する第2の流体F2との間で、熱交換が行われるようになっている。なお、金属プレート20A、20B、20C、20Dの枚数は、図1では便宜上4枚の場合を示しているが、これに限らず、例えば20枚〜200枚程度としても良い。本実施の形態において、金属プレート20A、20B、20C、20Dが、それぞれ第1乃至第4の金属プレートに対応する。
Thus, in the
なお、このような熱交換器10は、例えば給湯器のヒートポンプユニット、空調設備、車載EGR(Exhaust Gas Recirculation)クーラー、化学プラント等に用いることができる。
Such a
金属プレートの構成
次に、図2(a)(b)乃至図6を参照して、本実施の形態による熱交換器10に含まれる金属プレートの構成について説明する。
Configuration of Metal Plate Next, the configuration of the metal plate included in the
まず、図2(a)(b)および図3を用いて、第1の流体F1用の一対の金属プレート20A、20B(第1及び第2の金属プレート)の構成について説明する。
First, the configuration of the pair of
図2(a)(b)に示すように、一対の金属プレート20A、20Bは、それぞれ平面略矩形形状であり、長手方向と短手方向とを有している。図2(a)(b)において、長手方向はY方向に平行であり、短手方向はY方向に直交するX方向に平行である。
As shown in FIGS. 2A and 2B, each of the pair of
金属プレート20A、20Bは、それぞれ外周領域21と、外周領域21の内側に形成された薄肉領域(ハーフエッチング領域)22とを備えている。このうち外周領域21は、各金属プレート20A、20Bの外周全域に沿って環状に形成されている。この外周領域21は、ハーフエッチングが施されておらず、金属プレート20A、20B全体の厚みと同一の厚みを有している。
Each of the metal plates 20 </ b> A and 20 </ b> B includes an outer
また、薄肉領域22は、外周領域21よりも薄肉となっており、金属プレート20A、20Bの一面側のみに形成されている。この場合、薄肉領域22は、当該一面側から例えばハーフエッチング加工を施すことにより形成されている。なお、「ハーフエッチング」とは、被エッチング材料をその厚み方向に途中までエッチングすることをいう。薄肉領域22の深さは、例えば、外周領域21の厚みの40%〜70%程度とされても良い。
Moreover, the thin area |
薄肉領域22のうち、金属プレート20A、20Bの対角線上にある一対の角部近傍には、それぞれ入口側開口23A、出口側開口24Aが形成されている。この入口側開口23A、出口側開口24Aは、第1の流体F1が通過するとともに、薄肉領域22に連通している。
In the
また、外周領域21のうち、金属プレート20A、20Bの対角線上にある他の一対の角部近傍には、それぞれ入口側開口23B、出口側開口24Bが形成されている。この入口側開口23B、出口側開口24Bは、第2の流体F2が通過するとともに、金属プレート20A、20Bの薄肉領域22とは連通しないようになっており、他方、金属プレート20C、20Dの薄肉領域22に連通されるようになっている。
Further, in the outer
これらの入口側開口23A、23B、出口側開口24A、24Bは、金属プレート20A、20Bを貫通するように形成される。なお、入口側開口23A、23B、出口側開口24A、24Bは、薄肉領域22を片面側からハーフエッチングにより形成する際、薄肉領域22と同時に両面側からエッチングにより形成されても良い。
These
薄肉領域22には、複数の伝熱フィン25がそれぞれZ方向(金属プレート20A、20Bの厚み方向)に突出して設けられている。各伝熱フィン25が設けられている箇所の厚みは、外周領域21の厚みと同一である。一方、各伝熱フィン25は、外周領域21および他の伝熱フィン25からそれぞれ平面方向(X方向およびY方向)に離間して配置されている。このため、各伝熱フィン25は島状に独立して配置されており、各伝熱フィン25の周囲には、第1の流体F1が通過するための流路26が形成されている。なお、図1および図2(a)(b)において、便宜上、一部の伝熱フィン25のみを示しているが、実際には、薄肉領域22の略全域に亘って伝熱フィン25が配置されている。
A plurality of
図3に示すように、各伝熱フィン25は、平面略S字形状を有している。この伝熱フィン25は、第1の流体F1の主流方向D(Y方向)に沿って一定の間隔を隔てて多数配置されている。また、伝熱フィン25は、第1の流体F1の主流方向D(Y方向)に対して垂直な方向(X方向)にも一定の間隔で平行に配置されている。この伝熱フィン25は、その長手方向両端を渦や旋回流などの乱れが生じないような流線型にそれぞれ成形しており、流体抵抗を最小にするように構成されている。なお、各伝熱フィン25の形状は、平面円形状、平面長円形状、または平面多角形形状としても良い。
As shown in FIG. 3, each
本実施の形態において、複数の伝熱フィン25は、互いに線対称な形状を有する2種類の伝熱フィン25a、25bを複数組合せることによって構成されている。このうち伝熱フィン25aは、X方向マイナス側およびY方向マイナス側から、X方向プラス側およびY方向プラス側へ向かって延びる略S字形状を有している。一方、伝熱フィン25bは、X方向プラス側およびY方向マイナス側から、X方向マイナス側およびY方向プラス側へ向かって延びる略S字形状を有している。伝熱フィン25aおよび25bは、それぞれX方向に沿って一列に配置されており、伝熱フィン25aの列と伝熱フィン25bの列とは、Y方向に沿って交互に配置されている。複数の伝熱フィン25は、これら一組の伝熱フィン25a、25bの位置をX方向およびY方向にそれぞれ所定量だけずらして多数配置するように構成され、いわゆる千鳥状の配列(デルタ配列)となっている。本明細書中、これら2種類の伝熱フィン25a、25bを合わせて、伝熱フィン25と称する。伝熱フィン25の幅は、金属プレート20A、20Bの材料の厚みや流体によって適宜異ならせても良い。具体的には、各伝熱フィン25のうち最も幅の広い箇所で例えば0.3mm〜1.0mmとしても良い。
In the present embodiment, the plurality of
そして、第1の流体F1は、X方向に互いに隣接する一対の伝熱フィン25間の流路26を通過した後、より下流側(Y方向プラス側)に位置する他の伝熱フィン25の上流側(Y方向マイナス側)の端部で分岐され、この伝熱フィン25とX方向に互いに隣接する一対の伝熱フィン25間の流路26を通過する。その後、伝熱フィン25に沿って流れた第1の流体F1は、伝熱フィン25の下流側(Y方向プラス側)の端部で合流する。これにより、流路26における急激な曲がりによる渦形成や旋回流に起因する圧力損失を最小限に抑え、流路面積の変化、すなわち、流路26の拡大や縮小を抑えることができ、拡流や縮流による圧力損失を小さく抑えることができる。流路26の幅は、金属プレート20A、20Bの材料の厚みや流体によって適宜異ならせても良く、例えば0.2mm〜3.0mmとしても良い。
Then, the first fluid F 1 passes through the
図2(a)(b)に示すように、金属プレート20A、20Bの中央部(X方向中央部かつY方向中央部)には、それぞれ支柱用伝熱フィン28が設けられている。後述するように、金属プレート20A、20B、20C、20Dを互いに接合した際、金属プレート20A、20B、20C、20Dの支柱用伝熱フィン28は、金属プレート20A、20B、20C、20Dの平面に垂直な方向(Z方向)から見て全て同一の位置にくる。このため、金属プレート20A、20B、20C、20Dの支柱用伝熱フィン28が、金属プレート20A、20B、20C、20Dの厚み方向全体にわたって連続的に延びるようになっている。
As shown in FIGS. 2A and 2B, support
支柱用伝熱フィン28は、他の伝熱フィン25と同一の形状を有している。また、支柱用伝熱フィン28は、一定の間隔を隔てて配置された複数の伝熱フィン25のうちの1つ(一部)からなる。このため、支柱用伝熱フィン28を設けたことによって、第1の流体F1の流れに影響が生じることがなく、他の伝熱フィン25と同様に支柱用伝熱フィン28の周囲に第1の流体F1が流れる。しかしながら、これに限らず、支柱用伝熱フィン28が他の伝熱フィン25と異なる形状を有していても良い。
The support
図2(a)(b)および図3に示すように、外周領域21のうち薄肉領域22側に位置する縁部27が、縁部27に隣接する伝熱フィン25の形状に沿って波形状又はジグザグ形状となっている。すなわち、外周領域21の縁部27には、薄肉領域22側に張り出す凸部21aと、外周領域21側に引っ込む凹部21bとが、第1の流体F1の主流方向D(Y方向)に沿って複数個繰り返し形成されている。また、波形状又はジグザグ形状の縁部27は、略S字状の伝熱フィン25の形状に合わせた形状となっている。すなわち、縁部27は、各伝熱フィン25の外形形状に沿って湾曲しており、これにより、縁部27と伝熱フィン25との間の流路26が略一定の幅となっている。
As shown in FIGS. 2A and 2B and FIG. 3, the
図3に示すように、薄肉領域22のうち入口側開口23Aの側方(出口側開口24B側)には、伝熱フィン25が形成されていない熱交換領域22aが設けられている。この熱交換領域22aは、第1の流体F1と第2の流体F2との間で熱交換を行うための面積を広く確保するとともに、入口側開口23Aから流入する第1の流体F1の流れを均一化させる役割を果たす。この熱交換領域22aの面積は、入口側開口23Aよりも大きいことが好ましい。
As shown in FIG. 3, a
また、入口側開口23Aの周縁の一部分23c(X方向マイナス側かつY方向マイナス側の部分)は、薄肉領域22を介在させることなく、外周領域21に直接接続されている。これにより、第1の流体F1の流れが停止したとき等に、入口側開口23Aと外周領域21との間に第1の流体F1が滞留することを防止し、第1の流体F1に含まれる固形分が入口側開口23Aと外周領域21との間に析出することを防止することができる。
A
なお、金属プレート20A、20Bは、熱伝導性の良い金属が好ましく、例えばステンレス、鉄、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、チタンなど、種々選択可能である。また、各金属プレート20A、20Bの厚みは、例えば0.1mm〜2.0mmとしても良い。
The
次に、図4(a)(b)を用いて、第2の流体F2用の一対の金属プレート20C、20D(第3及び第4の金属プレート)の構成について説明する。なお、以下においては、主として第1の流体F1用の金属プレート20A、20Bとの相違点を中心に説明する。図4(a)(b)において、図2(a)(b)と同一部分には同一の符号を付してある。
Next, the configuration of the pair of
図4(a)(b)に示すように、金属プレート20C、20Dは、それぞれ外周領域21と、外周領域21の内側に形成された薄肉領域22とを備えている。
As shown in FIGS. 4A and 4B, the metal plates 20 </ b> C and 20 </ b> D each include an outer
薄肉領域22のうち、金属プレート20C、20Dの対角線上にある一対の角部近傍には、それぞれ入口側開口23B、出口側開口24Bが形成されている。この入口側開口23B、出口側開口24Bは、第2の流体F2が通過するとともに、薄肉領域22に連通している。また、外周領域21のうち、金属プレート20C、20Dの対角線上にある他の一対の角部近傍には、それぞれ入口側開口23A、出口側開口24Aが形成されている。この入口側開口23A、出口側開口24Aは、第1の流体F1が通過するとともに、金属プレート20C、20Dの薄肉領域22とは連通しないようになっている。
In the
薄肉領域22には、複数の伝熱フィン25がそれぞれZ方向(金属プレート20C、20Dの厚み方向)に突出して設けられている。各伝熱フィン25は、外周領域21および他の伝熱フィン25からそれぞれ平面方向(X方向およびY方向)に離間して配置されている。本実施の形態において、金属プレート20C、20Dの各伝熱フィン25の形状は、金属プレート20A、20Bの伝熱フィン25の形状と同一である。また、金属プレート20A、20Bと同様に、金属プレート20C、20Dの中央部(X方向中央部かつY方向中央部)には、それぞれ支柱用伝熱フィン28が設けられている。なお、図4(a)(b)において、便宜上、一部の伝熱フィン25のみを示している。
A plurality of
X方向において、金属プレート20A、20Bの伝熱フィン25の密度は、金属プレート20C、20Dの伝熱フィン25の密度よりも高くなっている。このため、金属プレート20C、20Dに形成される流路26の幅w2(X方向の幅、図4(a)(b)参照)は、金属プレート20A、20Bに形成される流路26の幅w1(X方向の幅、図2(a)(b)参照)と異なっており、この場合、金属プレート20C、20Dの流路26の幅w2が、金属プレート20A、20Bの流路26の幅w1よりも広くなっている。
In the X direction, the density of the
図4(a)(b)において、入口側開口23Bから流入した第2の流体F2は、Y方向プラス側からY方向マイナス側へ向けて流れ、X方向に互いに隣接する一対の伝熱フィン25間の流路26を通過した後、出口側開口24Bから流出する。
In FIG. 4 (a) (b), the inlet-side second fluid F 2 which has flowed from the
次に、図5および図6を参照して、互いに接合された状態での金属プレート20A、20B、20C、20Dについて説明する。
Next, the
図5および図6に示すように、一対の金属プレート20A、20B(20C、20D)は、薄肉領域22が形成された面同士を互いに接触させるようにして接合される。このとき、対向する金属プレート20A、20B(20C、20D)同士の間で薄肉領域22によって第1の流体F1(第2の流体F2)が流れる空間が形成される。また、一対の金属プレート20A、20B(20C、20D)の薄肉領域22および複数の伝熱フィン25は、それぞれ互いに鏡面対称となるように形成されている。このため、金属プレート20A、20B(20C、20D)を互いに接合した際、薄肉領域22同士が一致し、対応する各伝熱フィン25同士が一致するように接合される。これにより、金属プレート20A、20B(20C、20D)同士の接合強度を高めることができる。また、金属プレート20B、20C同士は、薄肉領域22が形成されていない面同士を互いに接触させるようにして接合される。
As shown in FIGS. 5 and 6, the pair of metal plates 20 </ b> A and 20 </ b> B (20 </ b> C and 20 </ b> D) are joined so that the surfaces on which the
なお、金属プレート20A、20B(20C、20D)の伝熱フィン25同士が完全に一致するように接合されなくても良い。例えば、断面視において金属プレート20A、20B(20C、20D)の伝熱フィン25同士がわずかにずれた状態で接合されても良い。
Note that the
ところで、本実施の形態において、図5および図6に示すように、金属プレート20A、20B、20C、20Dの支柱用伝熱フィン28は、厚み方向(Z方向)全体にわたって連続的に延びている。すなわち、支柱用伝熱フィン28が設けられた箇所は、金属プレート20A、20B、20C、20Dの厚み方向全体にわたって(一方の固定板11から他方の固定板12まで)空洞が存在しない箇所となっている(図6の一点鎖線で囲まれる領域参照)。このため、金属プレート20A、20B、20C、20Dの各支柱用伝熱フィン28が、強度を保持する柱としての役割を果たし、金属プレート20A、20B、20C、20Dの接合後の強度を向上させることができる。とりわけ、本実施の形態のように、金属プレート20A、20Bに形成される流路26の幅w1(図2(a)(b)参照)と、金属プレート20C、20Dに形成される流路26の幅w2(図4(a)(b)参照)とが互いに異なる場合であっても、金属プレート20A、20B、20C、20Dの平面に垂直な方向(Z方向)に加わる力に対する強度を高めることができる。
By the way, in this Embodiment, as shown in FIG.5 and FIG.6, the heat-
また、各支柱用伝熱フィン28は、空洞のない中実形状を有している。このため、互いに連結された支柱用伝熱フィン28同士が、1本の柱としての機能を果たすので、各支柱用伝熱フィン28が中空状である場合と比較して、熱交換器10の耐久性および耐圧性を向上させることができる。また、各支柱用伝熱フィン28が中実形状を有していることにより、各支柱用伝熱フィン28による熱交換効率を高めることもできる。
Each of the support
図5および図6において、金属プレート20A、20B、20C、20Dの支柱用伝熱フィン28は、互いに同一の形状を有しており、かつ金属プレート20A、20B、20C、20Dの面方向(Z方向)から見て、完全に重なっている。これにより、各支柱用伝熱フィン28による熱交換効率をより高めることができる。また、一対の金属プレート20A、20B、20C、20D同士の接合強度が向上し、熱交換器10の耐久性向上を図ることができる。
5 and FIG. 6, the support
本実施の形態の作用
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について述べる。
Operation of the present embodiment Next, the operation of the present embodiment having such a configuration will be described.
まず、図1に示す熱交換器10において、流入管13Aに第1の流体F1(気体)を導入するとともに、流入管13Bに第2の流体F2(液体)を導入する。この場合、第1の流体F1の温度と第2の流体F2の温度とは互いに異なっている。
First, in the
次に、第1の流体F1は、金属プレート20A、20B間の薄肉領域22に形成された相対的に狭い流路26を通過し、熱交換器10の流出管14Aから流出する。同様に、第2の流体F2は、金属プレート20C、20D間の薄肉領域22に形成された相対的に広い流路26を通過し、熱交換器10の流出管14Bから流出する。流出管14A、14Bから流出する時点で、第1の流体F1および第2の流体F2のうち一方の温度は流入時よりも上昇し、他方の温度は流入時よりも降下している。この場合、金属プレート20Bと金属プレート20Cとが互いに接合されているので、これら金属プレート20B、20Cを介して、第1の流体F1と第2の流体F2との間で熱交換が効率的に行なわれる。
Next, the first fluid F 1 passes through the relatively
以下、第1の流体F1が金属プレート20A、20Bの流路26内を流れる際の作用について、図2(a)(b)および図3を参照して説明する。
Hereinafter, the first fluid F 1 is a
まず、第1の流体F1が、入口側開口23Aから薄肉領域22に流入する。続いて、入口側開口23Aからの第1の流体F1は、互いに隣接する一対の伝熱フィン25間の流路26を通過し、第1の流体F1の主流方向D(Y方向)に沿って薄肉領域22内を流れていく。この際、第1の流体F1のうちの一部は、外周領域21の縁部27と伝熱フィン25との間の流路26を流れる。
First, the first fluid F 1 is, flows from the inlet-
本実施の形態において、外周領域21のうち、薄肉領域22側に位置する縁部27を伝熱フィン25の形状に沿って波形状又はジグザグ形状としている。これにより、第1の流体F1が縁部27付近の広いスペースに溜まり、縁部27と伝熱フィン25との間の流路26を流れにくくなる不具合を防止することができる。この結果、第1の流体F1を一対の金属プレート20A、20B間に均一に流すことができる。
In the present embodiment, the
その後、縁部27と伝熱フィン25との間の流路26を通過した第1の流体F1は、伝熱フィン25同士の間の流路26を通過した第1の流体F1と合流し、出口側開口24Aから流出する。
Thereafter, the first fluid F 1 that has passed through the
なお、第2の流体F2が一対の金属プレート20C、20D間を流れる際の作用についても上記と略同様である。
The second fluid F 2 is a pair of
ところで、このように熱交換器10が用いられている間、熱交換器10に力が加わることが考えられる。具体的には、金属プレート20A、20B、20C、20Dの平面に垂直な方向(Z方向)に対して力が加わることが考えられる。これに対して、本実施の形態によれば、金属プレート20A、20B、20C、20Dの支柱用伝熱フィン28が、厚み方向(Z方向)全体にわたって連続的に延びている。これにより、金属プレート20A、20B、20C、20Dの各支柱用伝熱フィン28が、支柱としての役割を果たし、熱交換器10の耐久性および耐圧性を向上させることができる。これにより、金属プレート20A、20B、20C、20Dが変形したり、流路26が狭められたりする不具合が防止される。また、熱交換器10の耐圧性を向上させることにより、第1の流体F1又は第2の流体F2として、より高圧なガスを使用することも可能になる。
By the way, it is conceivable that force is applied to the
他方、比較例として、金属プレート20A、20B、20C、20Dにこのような支柱用伝熱フィン28が設けられていない場合、金属プレート20A、20B、20C、20Dの厚み方向(Z方向)に力が加わった際、厚み方向(Z方向)に存在する空洞によって、金属プレート20A、20B、20C、20Dが変形したり、流路26が狭くなって第1の流体F1及び第2の流体F2の流れが阻害されたりするおそれがある。
On the other hand, as a comparative example, when the
また、本実施の形態によれば、金属プレート20A、20B、20C、20Dの支柱用伝熱フィン28は、金属プレート20A、20B、20C、20Dの中央部に設けられているので、支柱用伝熱フィン28の数が少ない場合であっても、熱交換器10の強度を効果的に高めることができる。
In addition, according to the present embodiment, the support
変形例
次に、図7乃至図9により、支柱用伝熱フィン28の各変形例について説明する。図7乃至図9において、図1乃至図6に示す実施の形態と同一部分には同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。
Modified Examples Next, modified examples of the support
図1乃至図6に示す実施の形態において、金属プレート20A、20B、20C、20Dの中央部に、それぞれ支柱用伝熱フィン28を設けられている場合を例にとって説明したが、これに限られるものではない。
In the embodiment shown in FIG. 1 to FIG. 6, the case where the support
例えば、図7に示すように、金属プレート20C、20Dに形成される流路26の幅w4を、金属プレート20A、20Bに形成される流路26の幅w3の2倍と伝熱フィン25の幅との合計としても良い。この場合、金属プレート20A、20Bにおいて、支柱用伝熱フィン28と、(支柱用伝熱フィン28ではない)伝熱フィン25とが1つおきに配置される。また、金属プレート20C、20Dの伝熱フィン25は、全て支柱用伝熱フィン28からなっている。
For example, as shown in FIG. 7, the width w 4 of the
また、図1乃至図6に示す実施の形態では、金属プレート20A、20B、20C、20Dの支柱用伝熱フィン28が、全て同一の形状を有し、かつ面方向(Z方向)から見て完全に重なっている場合を例にとって説明したが、これに限られるものではない。
Further, in the embodiment shown in FIGS. 1 to 6, the support
例えば、図8に示すように、金属プレート20A、20B、20C、20Dの支柱用伝熱フィン28は、互いに同一の形状を有しており、かつ金属プレート20A、20Bの支柱用伝熱フィン28と、金属プレート20C、20Dの支柱用伝熱フィン28とが、面方向(Z方向)から見て、その中央で交差していてもよい。この場合、金属プレート20A、20B、20C、20Dの支柱用伝熱フィン28の中央部が、金属プレート20A、20B、20C、20Dの厚み方向全体にわたって連続的に延びている。図8に示す構成によれば、支柱用伝熱フィン28の周囲を流れる流体の方向が、金属プレート20A、20Bと金属プレート20C、20Dとで互いに異なる場合であっても、熱交換器10の強度を高めることができる。
For example, as shown in FIG. 8, the support
あるいは、図9に示すように、金属プレート20A、20Bの支柱用伝熱フィン28は、金属プレート20C、20Dの支柱用伝熱フィン28よりも小さく、かつ面方向(Z方向)から見て、金属プレート20A、20Bの支柱用伝熱フィン28が金属プレート20C、20Dの支柱用伝熱フィン28に包含されても良い。この場合、金属プレート20A、20Bの支柱用伝熱フィン28全体と、金属プレート20C、20Dの支柱用伝熱フィン28のうち金属プレート20A、20Bの支柱用伝熱フィン28とが重なる部分とが、厚み方向全体にわたって連続的に延びている。図9に示す構成によれば、支柱用伝熱フィン28の形状が、金属プレート20A、20Bと金属プレート20C、20Dとで互いに異なる場合であっても、熱交換器10の強度を高めることができる。
Alternatively, as shown in FIG. 9, the support
上記実施の形態および変形例に開示されている複数の構成要素を必要に応じて適宜組合せることも可能である。あるいは、上記実施の形態および変形例に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。 It is also possible to appropriately combine a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment and the modification examples as necessary. Or you may delete a some component from all the components shown by the said embodiment and modification.
10 熱交換器
11 一方の固定板
12 他方の固定板
13A、13B 流入管
14A、14B 流出管
14B 流出管
20A〜20D 金属プレート
21 外周領域
22 薄肉領域
23A、23B 入口側開口
24A、24B 出口側開口
25、25a〜25d 伝熱フィン
26 流路
27 縁部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記第1乃至第4の金属プレートはそれぞれ、
外周領域と、
前記外周領域の内側に形成され、前記外周領域よりも薄肉の薄肉領域と、
前記薄肉領域から前記金属プレートの厚み方向にそれぞれ突出するように設けられた複数の伝熱フィンとを備え、
各伝熱フィンは、前記外周領域および他の伝熱フィンからそれぞれ平面方向に離間して配置され、
各伝熱フィンの周囲には、それぞれ流体が流れる流路が形成されており、
前記複数の伝熱フィンのうち少なくとも1つは、支柱用伝熱フィンであり、
前記第1の金属プレートの前記薄肉領域が形成された面と、前記第2の金属プレートの前記薄肉領域が形成された面とが互いに対向するように配置され、
前記第3の金属プレートの前記薄肉領域が形成された面と、前記第4の金属プレートの前記薄肉領域が形成された面とが互いに対向するように配置され、
前記第1及び第2の金属プレート間に形成された前記流路の幅と、前記第3及び第4の金属プレート間に形成された前記流路の幅とは互いに異なり、
前記第1乃至第4の金属プレートの前記支柱用伝熱フィンのうち少なくとも一部の領域は、前記第1乃至第4の金属プレートの厚み方向全体にわたって連続的に延びていることを特徴とする熱交換器。 A heat exchanger including first to fourth metal plates stacked on each other,
Each of the first to fourth metal plates is
An outer peripheral area; and
Formed on the inner side of the outer peripheral region, and a thinner region than the outer peripheral region, and
A plurality of heat transfer fins provided to protrude from the thin region in the thickness direction of the metal plate,
Each heat transfer fin is arranged in a plane direction away from the outer peripheral region and other heat transfer fins,
Around each heat transfer fin, a flow path through which fluid flows is formed,
At least one of the plurality of heat transfer fins is a support heat transfer fin.
The surface of the first metal plate on which the thin region is formed and the surface of the second metal plate on which the thin region is formed are arranged to face each other,
The surface of the third metal plate on which the thin region is formed and the surface of the fourth metal plate on which the thin region is formed are arranged to face each other,
The width of the flow path formed between the first and second metal plates is different from the width of the flow path formed between the third and fourth metal plates,
At least a part of the heat transfer fins for the columns of the first to fourth metal plates extends continuously over the entire thickness direction of the first to fourth metal plates. Heat exchanger.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015238761A JP2017106648A (en) | 2015-12-07 | 2015-12-07 | Heat exchanger |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015238761A JP2017106648A (en) | 2015-12-07 | 2015-12-07 | Heat exchanger |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017106648A true JP2017106648A (en) | 2017-06-15 |
Family
ID=59059506
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015238761A Pending JP2017106648A (en) | 2015-12-07 | 2015-12-07 | Heat exchanger |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2017106648A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019167491A1 (en) * | 2018-02-28 | 2019-09-06 | 株式会社富士通ゼネラル | Bulkhead heat exchanger |
WO2020031780A1 (en) * | 2018-08-10 | 2020-02-13 | イビデン株式会社 | Method for manufacturing heat exchanger |
WO2021019993A1 (en) * | 2019-07-29 | 2021-02-04 | 株式会社富士通ゼネラル | Partition-wall-type heat exchanger |
WO2021172340A1 (en) * | 2020-02-27 | 2021-09-02 | 三菱重工業株式会社 | Heat exchange core and heat exchanger |
-
2015
- 2015-12-07 JP JP2015238761A patent/JP2017106648A/en active Pending
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU2019226802B2 (en) * | 2018-02-28 | 2022-01-13 | Fujitsu General Limited | Bulkhead heat exchanger |
JP2019152341A (en) * | 2018-02-28 | 2019-09-12 | 株式会社富士通ゼネラル | Bulkhead type heat exchanger |
CN111771096A (en) * | 2018-02-28 | 2020-10-13 | 富士通将军股份有限公司 | Dividing wall type heat exchanger |
US11913732B2 (en) | 2018-02-28 | 2024-02-27 | Fujitsu General Limited | Bulkhead heat exchanger including heat transfer surfaces having improved heat transfer performance |
WO2019167491A1 (en) * | 2018-02-28 | 2019-09-06 | 株式会社富士通ゼネラル | Bulkhead heat exchanger |
WO2020031780A1 (en) * | 2018-08-10 | 2020-02-13 | イビデン株式会社 | Method for manufacturing heat exchanger |
JP2020026908A (en) * | 2018-08-10 | 2020-02-20 | イビデン株式会社 | Method for producing heat exchanger |
JP2021021549A (en) * | 2019-07-29 | 2021-02-18 | 株式会社富士通ゼネラル | Partition wall type heat exchanger |
CN114174754A (en) * | 2019-07-29 | 2022-03-11 | 富士通将军股份有限公司 | Dividing wall type heat exchanger |
US20220260325A1 (en) * | 2019-07-29 | 2022-08-18 | Fujitsu General Limited | Bulkhead heat exchanger |
AU2020323285B2 (en) * | 2019-07-29 | 2023-06-22 | Fujitsu General Limited | Partition-wall-type heat exchanger |
EP4006478A4 (en) * | 2019-07-29 | 2023-08-09 | Fujitsu General Limited | Partition-wall-type heat exchanger |
WO2021019993A1 (en) * | 2019-07-29 | 2021-02-04 | 株式会社富士通ゼネラル | Partition-wall-type heat exchanger |
WO2021172340A1 (en) * | 2020-02-27 | 2021-09-02 | 三菱重工業株式会社 | Heat exchange core and heat exchanger |
US11874076B2 (en) | 2020-02-27 | 2024-01-16 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Heat exchanger core and heat exchanger |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6567097B2 (en) | Plate heat exchanger and heat pump heating / hot water system equipped with the same | |
JP2006125767A (en) | Heat exchanger | |
KR101655889B1 (en) | Heat exchange reactor and method for producing the same | |
JP2017106648A (en) | Heat exchanger | |
JP2010114174A (en) | Core structure for heat sink | |
JP2017223427A (en) | Metal plate for heat exchanger and heat exchanger | |
JP2011112331A (en) | Heat exchanger for exhaust gas | |
JP6104107B2 (en) | Heat exchanger | |
JP5999969B2 (en) | Laminate heat exchanger | |
JP2004177061A (en) | Wavy fin of exhaust gas cooling heat exchanger | |
JP2016130625A (en) | Heat exchanger and metal thin plate for the same | |
JP2011127820A (en) | Plate type heat exchanger and heat pump device | |
JP2013160085A (en) | Heat exchanger | |
JP6429122B2 (en) | Heat exchanger and intermediate plate for heat exchanger | |
JP2017223430A (en) | Metal plate for heat exchanger and heat exchanger | |
JP2006170549A (en) | Heat exchanger | |
JP2012021668A (en) | Heat exchanger | |
JP5341549B2 (en) | heatsink | |
JP2015113983A (en) | Heat exchanger | |
JP2019020057A (en) | Metal plate for heat exchanger, and heat exchanger | |
JP6525248B2 (en) | Heat exchanger and plate unit for heat exchanger | |
JP2017198442A (en) | Flat tube for heat exchanger | |
JP6536205B2 (en) | Sheet brazing material, method of manufacturing heat exchanger and heat exchanger | |
JP4813288B2 (en) | Heat exchanger | |
JP2016200071A (en) | EGR gas cooler |