JP2020091048A - 流路抵抗体、及び熱交換器 - Google Patents

流路抵抗体、及び熱交換器 Download PDF

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Abstract

【課題】本発明は、少ない占有領域で、流体が逆流することを抑制可能な流路抵抗体、及び熱交換器を提供することを目的とする。【解決手段】複数の抵抗付与部34A〜34Eは、互いに隣り合うように配置されており、互いに隣り合う抵抗付与部34A〜34Eのうち、一方の抵抗付与部を構成する第1の縮流部は、他方の抵抗付与部を構成する拡径部と連通しており、互いに隣り合う抵抗付与部34A〜34Eを構成する第1の縮流部32AH〜32DHは、外枠部材31が延びる方向において異なる位置に配置されている。【選択図】図4

Description

本発明は、流路抵抗体、及び熱交換器に関する。
ガスタービンでは、翼を冷却する空気と燃料ガスとの間で熱交換器を用いて熱交換を行うことで、省エネルギー化を図っている。
上記熱交換器としては、例えば、シェルアンドチューブ式と呼ばれる多管式熱交換器が知られている。
多管式熱交換器は、筒状のケーシングと、逆U字形状とされた複数の伝熱管と、複数の伝熱管の両端部を支持する管支持板と、複数の伝熱管の一方の端に連通し、冷却水が供給される冷却水供給室と、複数の伝熱管の他方の端に連通し、冷却水が回収される冷却水回収室と、を有する。
管支持板には、複数の伝熱管の一方の端及び他方の端が挿入される貫通穴が形成されている。
複数の伝熱管を流れる冷却水は、圧縮機から抜き出され、ケーシング内に導かれた圧縮ガスと熱交換する。これにより、圧縮ガスが冷却される。
特許部文献1には、管内で流体を混合させる構造体が開示されている。
特開2016−215192号公報
ところで、複数の伝熱管の一方の端のうち、管支持板の中央部に配置された伝熱管の一方の端には、高い圧力で冷却水が導入され、管支持板の外周部に配置された伝熱管の一方の端には、低い圧力で冷却水が導入される傾向がある。
そして、低い圧力で冷却水が導入された伝熱管内では、伝熱管の他方の端に冷却水が到達する前に、圧縮ガスとの熱交換により冷却水が蒸発して、冷却水が伝熱管の一方の端側に逆流する可能性があった。
上記特許文献1に開示された構造体は、冷却水に抵抗を付与することを考慮した構造体ではないため、伝熱管に適用したとしても冷却水の逆流を抑制することは困難であった。
また、冷却水(流体)に抵抗を付与する流路抵抗体としては、占有領域が少なく、小型のものが好ましい。
そこで、本発明は、少ない占有領域で、流体が逆流することを抑制可能な流路抵抗体、及び熱交換器を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る流路抵抗体は、一方の端に形成され、流体が導入される流体導入口、他方の端に形成され、前記流体が導出される流体導出口、及び前記流体導入口と前記流体導出口とを連通させる中空部を区画するとともに、一方向に延びる外枠部材と、前記外枠部材の外面よりも内側に配置され、前記流体の流れを縮小する第1の縮流部、及び該第1の縮流部と連通するとともに、前記中空部に配置された拡径部を有する複数の抵抗付与部と、を備え、前記複数の抵抗付与部は、互いに隣り合うように配置されており、互いに隣り合う前記抵抗付与部のうち、一方の抵抗付与部を構成する前記第1の縮流部は、他方の抵抗付与部を構成する前記拡径部と連通しており、前記互いに隣り合う抵抗付与部を構成する前記第1の縮流部は、前記外枠部材が延びる方向において異なる位置に配置されている。
本発明によれば、外枠部材の外面よりも内側に配置され、流体が通過する第1の縮流部、及び第1の縮流部と連通する拡径部を有する複数の抵抗付与部を備え、互いに隣り合う抵抗付与部のうち、一方の抵抗付与部を構成する第1の縮流部と他方の抵抗付与部を構成する拡径部とを連通させることで、流体に対して繰り返し抵抗を付与することが可能となる。これにより、高い圧力とされた流体を流体導出口から導出させることが可能となるので、流体導出口から導出された流体の逆流を抑制することができる。
また、互いに隣り合う抵抗付与部を構成する第1の縮流部を、外枠部材が延びる方向において異なる位置に配置させることで、流路抵抗体内に形成される流体の流路を曲がりくねった形状にすることが可能となる。
これにより、流体の流路を長くすることが可能になるとともに、外枠部材の内面に流体を衝突させて、流体にさらに抵抗を付与させることが可能となる。
したがって、流路抵抗体の長さ(外枠部材の長さ)を短くした場合でも、流体に大きな抵抗を付与することが可能となるので、少ない占有領域で、流体の逆流を抑制することができる。
また、上記本発明の一態様に係る流路抵抗体において、前記複数の抵抗付与部は、前記外枠部材が延びる方向に配置されており、前記外枠部材内には、該外枠部材が延びる方向に対して前記中空部を分割する複数の分割板が設けられており、互いに隣り合う前記分割板のうち、一方の分割板には、前記一方の抵抗付与部を構成する前記第1の縮流部が形成され、他方の分割板には、前記他方の抵抗付与部を構成する前記第1の縮流部が形成されており、互いに隣り合う前記分割板の間には、前記拡径部が配置されていてもよい。
このように、外枠部材が延びる方向に対して中空部を分割する複数の分割板を設けて、互いに隣り合う分割板の間に拡径部を配置させるとともに、互いに隣り合う分割板のうち、一方の分割板に一方の抵抗付与部を構成する第1の縮流部を形成し、他方の分割板に他方の抵抗付与部を構成する第1の縮流部を形成することで、外枠部材が延びる方向に複数の抵抗付与部を配置させることが可能となる。
このような構成とすることで、流路抵抗体の長さ(外枠部材の長さ)を短くした場合でも、流体に大きな抵抗を付与することが可能となるので、少ない占有領域で、流体の逆流を抑制することができる。
また、上記本発明の一態様に係る流路抵抗体において、前記流体導入口及び前記流体導出口は、前記流体の流れを縮小する縮流部として機能する大きさとされており、前記流体導入口は、前記複数の抵抗付与部のうち、前記外枠部材の一方の端部に配置された抵抗付与部の一部を構成し、前記流体導出口は、前記複数の抵抗付与部のうち、前記外枠部材の他方の端部に配置された抵抗付与部の一部を構成してもよい。
このように、流体導入口及び流体導出口を縮流部として機能する大きさとすることで、外枠部材が延びる方向に配置された各抵抗付与部が縮流部(第1の縮流部も含む)及び拡径部を有した構成にすることができる。
また、上記本発明の一態様に係る流路抵抗体において、前記互いに隣り合う分割板のうち、少なくとも一方の分割板には、前記拡径部を流れる前記流体の流路を狭くするリブが設けられていてもよい。
このように、拡径部を流れる流体の流路を狭くするリブを設けることで、拡径部を流れる流体をリブに衝突させることが可能になるとともに、リブにより狭くなった流路を流体が通過する際に流体に抵抗を付与することが可能となる。
これにより、流路抵抗体の長さ(外枠部材の長さ)をさらに短くした場合でも、流体に大きな抵抗を付与することが可能となるので、少ない占有領域で、流体の逆流を抑制することができる。
また、上記本発明の一態様に係る流路抵抗体において、前記互いに隣り合う分割板には、前記拡径部を分割する少なくとも1つの仕切り板が設けられており、前記仕切り板には、前記流体の流れを縮小する第2の縮流部が形成されていてもよい。
このように、互いに隣り合う分割板に拡径部を分割する少なくとも1つの仕切り板を設けるとともに、仕切り板に流体が通過する第2の縮流部を形成することで、流体が第2の縮流部を通過する際に流体に抵抗を付与することが可能となる。
これにより、流路抵抗体の長さ(外枠部材の長さ)をさらに短くした場合でも、流体に大きな抵抗を付与することが可能となるので、少ない占有領域で、流体の逆流を抑制することができる。
また、本発明の一態様に係る流路抵抗体によれば、前記複数の抵抗付与部は、前記外枠部材が延びる方向に延びるとともに、前記外枠部材の周方向に配置されており、前記複数の抵抗付与部は、前記流体導入口側に配置され、前記第1の縮流部が形成された第1の仕切り板と、前記流体導出口側に配置され、前記第1の縮流部が形成された第2の仕切り板と、をそれぞれ有し、前記第1及び第2の仕切り板は、前記外枠部材が延びる方向に延びる前記拡径部を分割しており、前記拡径部は、前記外枠部材の周方向に配置された板材により周方向が区画されており、前記抵抗付与部を流れる前記流体は、前記第1の仕切り板または前記第2の仕切り板を通過後に、該抵抗付与部と隣接する他の抵抗付与部内を流れてもよい。
このような構成とすることで、外枠部材の一方の端から他方の端に向かう流路部分、及び外枠部材の他方の端から一方の端に向かう流路部分を含んだ流路を形成することが可能となる。
これにより、流路抵抗体の長さ(外枠部材の長さ)を短くした場合でも、流体に大きな抵抗を付与することが可能となるので、少ない占有領域で、流体の逆流を抑制することができる。
また、本発明の一態様に係る流路抵抗体によれば、前記第1の仕切り板と前記第2の仕切り板との間には、少なくとも1つの第3の仕切り板が配置されており、前記第3の仕切り板には、前記第1の縮流部が形成されていてもよい。
このように、第1の仕切り板と第2の仕切り板との間に、少なくとも1つの第3の仕切り板を設けるとともに、第3の仕切り板に第1の縮流部を形成することで、さらに流体に抵抗を付与することが可能となる。これにより、さらに少ない占有領域で、流体の逆流を抑制することができる。
また、本発明の一態様に係る流路抵抗体によれば、前記流体導出口は、前記外枠部材の前記他方の端の中央部に配置されていてもよい。
このように、外枠部材の他方の端の中央部に流体導出口を配置させることで、外枠部材への流体の衝突を抑制することが可能となるので、エロージョンを抑制することができる。
また、外枠部材の他方の端の中央部に流体導出口を配置させることで、流体導出口から導出された流体の移動方向を外枠部材の延在方向と同じ方向にすることができる。
また、本発明の一態様に係る流路抵抗体によれば、前記流路抵抗体は、前記一方の端側に位置する前記外枠部材の外周面に設けられ、該外周面から前記外枠部材の外側に突出する突出部を有してもよい。
このように、一方の端側に位置する外枠部材の外周面に設けられ、外周面から外枠部材の外側に突出する突出部を有することで、例えば、管状部材の端部の内側に流路抵抗体を装着する際、管状部材に対する流路抵抗体の位置を規制するストッパーとして機能させることができる。
また、管状部材の端部の内側に外枠部材が配置された状態において、管状部材の外側に突出部を配置させることが可能となるので、管状部材に対する流路抵抗体の着脱作業を容易に行うことができる。
また、本発明の一態様に係る流路抵抗体によれば、前記外枠部材内に収容されるとともに、前記一方向において間隔をあけて配置され、かつ前記第1の縮流部が形成された第1の傾斜板と、前記外枠部材内に収容されるとともに、前記一方向において間隔をあけて配置され、かつ第2の縮流部が形成された第2の傾斜板と、を有し、複数の前記第1の傾斜板は、前記一方向に対して傾斜して配置されており、複数の前記第2の傾斜板は、前記第1の傾斜板とは異なる方向に傾斜しており、前記拡径部は、前記第1の傾斜板、前記第2の傾斜板、及び前記外枠部材の内面で区画されて、複数形成されており、前記第1及び第2の縮流部は、前記拡径部に連通してもよい。
このような構成とすることで、外枠部材内に、第1の縮流部、第2の縮流部、及び拡径部が複数形成されるため、少ない占有領域で、流体の逆流を抑制することができる。
また、外枠部材が延びる一方向に対して第1及び第2の傾斜板を傾斜させることで、例えば、3Dプリンタを用いて流路抵抗体を製造する際、第1及び第2の傾斜板の強度を向上させることができる。
また、本発明の一態様に係る流路抵抗体によれば、前記第2の傾斜板は、前記一方向に配置された前記第1の傾斜板と接続されていてもよい。
このように、第2の傾斜板と一方向に配置された第1の傾斜板とを接続することで、第1及び第2の傾斜板からなる構造体の強度を向上させることができる。
また、管状部材内に、一方向に配置された第2の傾斜板と第1の傾斜板とを離して配置させた場合と比較して、拡径部、第1の縮流部、及び第2の縮流部を多く形成することが可能となるので、流体に大きな抵抗を付与することができる。
また、本発明の一態様に係る流路抵抗体によれば、前記複数の第2の傾斜板は、前記一方向に配置された前記第1の傾斜板から離れて配置されていてもよい。
このような構成とした場合も流体に抵抗を付与することが可能となるので、少ない占有領域で、流体の逆流を抑制することができる。
また、本発明の一態様に係る流路抵抗体によれば、前記流体導出口側から平面視した状態において、前記第1の縮流部、及び前記第2の縮流部は、異なる位置に形成されていてもよい。
このように、流体導出口側から平面視した状態において、第1の縮流部、及び第2の縮流部を異なる位置に形成することで、流体の流路を長くすることが可能となるので、流体に大きな抵抗を付与することができる。
また、本発明の一態様に係る流路抵抗体によれば、前記第1及び第2の傾斜板のうち、少なくとも一方にリブを設けてもよい。
このように、第1及び第2の傾斜板のうち、少なくとも一方にリブを設けることで、リブにより流路の一部を狭くすることが可能となる。これにより、リブを通過する際に流体に抵抗を付与することができる。
上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る熱交換器は、上記流路抵抗体と、ガスを導入するガス導入口、及び前記ガスを導出するガス導出口を有する筒状のケーシングと、前記ケーシング内の底部に配置され、複数の第1及び第2の貫通穴が形成された管支持板と、前記管支持板と前記ケーシングの底部との間に設けられ、複数の前記第1の貫通穴を露出する冷却水供給室と、複数の前記第2の貫通穴を露出する冷却水回収室と、を分離させる板状部材と、前記第1の貫通穴に一方の端部が挿入され、前記第2の貫通穴に他方の端部が挿入され、かつ逆U字形状とされた複数の伝熱管と、前記ケーシングに設けられ、前記冷却水供給室に前記流体である冷却水を導入する冷却水導入口と、前記ケーシングに設けられ、前記冷却水回収室から前記冷却水を導出する冷却水導出口と、備え、前記流路抵抗体は、前記複数の伝熱管のうち、前記伝熱管の一方の端側から該伝熱管の一方の端部内に装着されている。
本発明によれば、複数の伝熱管のうち、伝熱管の一方の端側から伝熱管の一方の端部内に流路抵抗体を装着させることで、抵抗が付与された流体である冷却水(高い圧力とされた冷却水)を伝熱管内に供給することが可能となる。
これにより、ガスとの熱交換に起因する冷却水の蒸発を抑制可能となるので、伝熱管内を冷却水が逆流することを抑制できる。
また、伝熱管の一方の端部内に流路抵抗体を配置させることで、別途、流路抵抗体の設置領域を確保する必要がないため、流路抵抗体の占有領域を小さくすることができる。
また、本発明の一態様に係る熱交換器によれば、前記流路抵抗体は、前記複数の伝熱管に設けられており、前記複数の伝熱管の一方の端部に装着された前記流路抵抗体は、前記伝熱管の一方の端部内に導入される前記冷却水の圧力に応じて、前記流路抵抗体を構成する前記抵抗付与部の数が異なっていてもよい。
このように、伝熱管の一方の端部内に導入される冷却水の圧力に応じて、流路抵抗体を構成する抵抗付与部の数を異ならせることで、複数の伝熱管内を流れる流体の圧力の差のばらつきを小さくすることができる。
本発明によれば、少ない占有領域で、流体の逆流を抑制できる。
本発明の第1の実施形態に係る熱交換器の概略構成を示す断面図である。 図1に示す管支持板の上面側を平面視した図である。 図1に示す熱交換器のうち、領域Aで囲まれた部分の断面図である。 図3に示す流路抵抗体の断面図である。 図4に示す流路抵抗体をC視した平面図である。 図4に示す流路抵抗体をD視した平面図である。 図4に示す流路抵抗体のE−E線方向の断面図である。 図4に示す流路抵抗体のF−F線方向の断面図である。 図4に示す流路抵抗体のG−G線方向の断面図である。 図4に示す流路抵抗体のH−H線方向の断面図である。 本発明の第1の実施形態の変形例に係る流路抵抗体を示す断面図である。 本発明の第2の実施形態に係る流路抵抗体を示す断面図である。 図12に示す仕切り板をJ視した図である。 図12に示す流路抵抗体のうち、領域Kで囲まれた部分の斜視図である。 本発明の第3の実施形態に係る流路抵抗体の側面図である。 図15に示す流路抵抗体のL−L線方向の断面図である。 図15に示す流路抵抗体のM−M線方向の断面図である。 図15に示す流路抵抗体のN−N線方向の断面図である。 図15に示す流路抵抗体のO−O線方向の断面図である。 図15に示す流路抵抗体のP−P線方向の断面図である。 図15に示す流路抵抗体をQ視した平面図である。 本発明の第4の実施形態に係る流路抵抗体の斜視図である。 図22に示す5つの抵抗付与部のち、2つの抵抗付与部の内部構造を示す斜視図である。 図23に示す抵抗付与部を除いた3つの抵抗付与部のうち、2つの抵抗付与部の内部構造を示す斜視図である。 図22に示す5つの抵抗付与部のち、図23及び図24に示していない残りの1つの抵抗付与部の内部構造を示す斜視図である。 本発明の第5の実施形態に係る流路抵抗体を示す断面図である。 図26に示す構造体のうち、領域Rで囲まれた部分の斜視図である。 本発明の第6の実施形態に係る流路抵抗体を示す断面図である。 図28に示す構造体のうち、領域Sで囲まれた部分の斜視図である。
以下、図面を参照して本発明を適用した実施形態について詳細に説明する。
(第1の実施形態)
図1〜図3を参照して、本発明の第1の実施形態に係る熱交換器10について説明する。
図1は、図2に示すB−B線で切断した際の断面に対応している。図1では、図を見やすくする観点から、複数の伝熱管14のうち、1つの伝熱管14のみを図示する。図1に示す伝熱管14は、管支持板13の外周部に形成された第1及び第2の貫通穴28A,28Bに端部(一方の端部14A、及び他方の端部14B)が挿入されている。
図1において、Z方向は外枠部材31が延びる一方向(熱交換器10の高さ方向)、X方向は冷却水供給室16及び冷却水回収室17が対向する方向、Gpは圧縮ガス(以下、「圧縮ガスGp」という)、Wcは冷却水(以下、「冷却水Wc」という)をそれぞれ示している。
図2において、Y方向は、X方向及び図1に示すZ方向に対して直交する方向を示している。図1〜図3において、同一構成部分には、同一符号を付す。
なお、第1の実施形態では、一例として、ガスタービンを構成する圧縮機により圧縮された圧縮ガスGpを流体である冷却水Wcで冷却する熱交換器10を例に挙げて以下の説明を行う。
熱交換器10は、ケーシング11と、管支持板13と、複数の伝熱管14と、板状部材15と、冷却水供給室16と、冷却水回収室17と、冷却水導入口22と、冷却水導出口24と、流路抵抗体25と、を有する。
ケーシング11は、ケーシング本体11Aと、ガス導入口(図示せず)と、ガス導出口(図示せず)と、を有する。
ケーシング本体11Aは、筒状とされ、Z方向に延びている。ケーシング本体11A内には、空間11ABが形成されている。
ガス導入口(図示せず)は、管支持板13よりも上方に位置するケーシング本体11Aに設けられている。ガス導入口(図示せず)は、管支持板13よりも上方に形成された空間11ABに圧縮ガスGpを導入する。
ガス導出口(図示せず)は、管支持板13よりも上方に位置するケーシング本体11Aに設けられている。ガス導出口(図示せず)は、管支持板13よりも上方に形成された空間11ABから複数の伝熱管14内を流れる冷却水Wcとの熱交換により冷却された圧縮ガスGpを導出する。冷却された圧縮ガスGpは、使用先(図示せず)に供給される。
管支持板13は、支持板本体26と、複数の第1の貫通穴28Aと、複数の第2の貫通穴28Bと、を有する。
支持板本体26は、円形とされた板材である。支持板本体26は、ケーシング本体11A内の底面との間に空間が形成されるように、ケーシング本体11A内の底部に配置されている。
支持板本体26は、ケーシング本体11A内に導入された圧縮ガスGpと接触する上面26aと、上面26aの反対側に配置された下面26bと、複数の第1の貫通穴28Aが形成される第1の領域26Aと、複数の第2の貫通穴28Bが形成される第2の領域26Bと、を有する。
第1及び第2の領域26A,26Bは、平面視半円形状とされた領域であり、板状部材15が配置される領域の外側に配置されている。第1の領域26Aは、X方向において第2の領域26Bと対向している。
複数の第1の貫通穴28Aは、第1の領域26Aに対応する支持板本体26をZ方向に貫通して形成されている。複数の第1の貫通穴28Aには、それぞれ伝熱管14の一方の端部14Aが挿入されている。
複数の第2の貫通穴28Bは、第2の領域26Bに対応する支持板本体26をZ方向に貫通して形成されている。複数の第2の貫通穴28Bには、それぞれ伝熱管14の他方の端部14Bが挿入されている。
複数の伝熱管14は、空間11ABに配置されている。複数の伝熱管14は、逆U字形状とされており、内径及び外径の大きさが等しくなるように構成されている。
複数の伝熱管14の一方の端部14Aは、複数の第1の貫通穴28Aのうち、それぞれ1つの第1の貫通穴28Aに挿入されている。
複数の伝熱管14の他方の端部14Bは、複数の第2の貫通穴28Bのうち、それぞれ1つの第2の貫通穴28Bに挿入されている。これにより、複数の伝熱管14は、管支持板13により支持されている。
複数の伝熱管14は、挿入される第1及び第2の貫通穴28A,28Bの位置に応じて、X方向における一方の端部14Aと他方の端部14Bとの距離や高さ等が異なっている。
空間11ABに圧縮ガスGpが導入された際、複数の伝熱管14の外周面は、圧縮ガスGpと接触する。
板状部材15は、支持板本体26とケーシング本体11A内の底面との間に形成された空間をX方向に2分割するように、支持板本体26の下面26bとケーシング本体11A内の底面との間に設けられている。
板状部材15は、複数の第1の貫通穴28Aを露出する冷却水供給室16と、複数の第2の貫通穴28Bを露出する冷却水回収室17と、を分離させるための部材である。
冷却水供給室16は、ケーシング本体11A内の底面、管支持板13、及び板状部材15で区画されている。
冷却水供給室16は、複数の第1の貫通穴28Aと連通している。冷却水供給室16は、複数の第1の貫通穴28Aを介して、複数の伝熱管14の一方の端部14A内に供給される冷却水Wcが充填されている。冷却水供給室16内の冷却水Wcは、空間11AB内に導入された圧縮ガスGpと熱交換する前の冷却水Wcであるため温度が低い。
冷却水回収室17は、ケーシング本体11A内の底面、管支持板13、及び板状部材15で区画されている。
冷却水回収室17は、複数の第2の貫通穴28Bと連通している。冷却水回収室17には、複数の第2の貫通穴28Bを介して、圧縮ガスGpと熱交換して、温度が上昇した冷却水Wcが導入される。
冷却水導入口22は、ケーシング本体11Aの底部の外側のうち、冷却水供給室16と対向する部分に設けられている。冷却水導入口22は、ケーシング本体11Aから離間する方向に突出している。冷却水導入口22内の流路は、冷却水供給室16に連通している。
冷却水導入口22は、冷却水供給室16に冷却水を導入する。この冷却水を導入する際に発生する圧力により、冷却水供給室16を介して、複数の伝熱管14の一方の端部14A内に冷却水が導入される。
一般的に、伝熱管14の一方の端部14A内に導入される冷却水Wcの圧力は、管支持板13の中央部が高く外周部に向かうにつれて低くなる傾向がある。
冷却水導出口24は、ケーシング本体11Aの底部の外側のうち、冷却水回収室17と対向する部分に設けられている。冷却水導出口24は、ケーシング本体11Aから離間する方向に突出している。
冷却水導出口24内の流路は、冷却水回収室17に連通している。冷却水導出口24は、冷却水回収室17から熱交換に寄与して、温度が上昇した冷却水Wcをケーシング11の外部に導出させる。
次に、図1〜図10を参照して、第1の実施形態の流路抵抗体25について説明する。ここでは、一例として、管支持板13に装着された全ての伝熱管14のうち、管支持板13の外周部に形成された第1の貫通穴28Aに挿入された複数の伝熱管14の一方の端部14A内のみに流路抵抗体25を配置させた場合を例に挙げて説明する。図1〜図10において、同一構成部分には同一符号を付す。
流路抵抗体25は、外枠部材31と、分割板32A〜32D(複数の分割板)と、リブ33A〜33Eと、抵抗付与部34A〜34E(複数の抵抗付与部)と、突出部35と、を有する。
外枠部材31は、Z方向に延びる部材である。外枠部材31は、外枠部材本体36と、流体導入口38と、流体導出口39と、中空部31Aと、を有する。
外枠部材本体36は、円筒形状とされた筒部43と、筒部43の一方の端に配置された円形の第1の板部45と、筒部43の他方の端に配置された円形の第2の板部46と、を有する。
外枠部材31の外面31aは、筒部43の外周面43a、第1の板部45の外面45a、及び第2の板部46の外面46aで構成されている。
流体導入口38は、第1の板部45を貫通するように、第1の板部45のX方向一方側に形成されている。流体導入口38は、外枠部材31内に冷却水Wcを導入するための導入口である。
流体導入口38は、複数の抵抗付与部34A〜34Eのうち、外枠部材31の一方の端部に配置された抵抗付与部34Aの縮流部として機能可能な大きさ(開口面積)とされている。
流体導入口38の開口面積は、例えば、伝熱管14の内側の開口面積の50%以下となるように設定することが可能である。
流体導出口39は、第2の板部46を貫通するように、第2の板部46のX方向他方側に形成されている。流体導出口39は、複数の抵抗付与部34A〜34E内を通過することで、抵抗が付与された冷却水Wcを流路抵抗体25の上方に位置する伝熱管14内に導出させる。
流体導出口39は、複数の抵抗付与部34A〜34Eのうち、外枠部材31の他方の端部に配置された抵抗付与部34Eの縮流部(第1の縮流部)として機能可能な大きさ(開口面積)とされている。
流体導出口39の開口面積は、例えば、伝熱管14の内側の開口面積の50%以下となるように設定することが可能である。
中空部31Aは、筒部43の内周面、第1の板部45の内面45b、及び第2の板部46の内面46bで区画された円柱状の空間である。中空部31Aは、流体導入口38と流体導出口39とを連通させている。
分割板32Aは、円形とされた板材であり、平面とされた面32Aaと、面32Aaの反対側に配置された平面である面32Abと、第1の縮流部32AHと、を有する。
分割板32Aは、面32Aaと第1の板部45の内面45bとの間に拡径部51が区画されるように、外枠部材31の内周面に設けられている。拡径部51は、中空部31Aに配置され、かつ冷却水Wcの流路となる空間である。拡径部51は、流体導入口38に連通している。
第1の縮流部32AHは、分割板32Aを貫通するように形成されている。第1の縮流部32AHは、拡径部51に連通するとともに、拡径部51を介して、流体導入口38と連通している。拡径部51の冷却水Wcが第1の縮流部32AHを通過する際、第1の縮流部32AHは、冷却水Wcに抵抗を付与する。
第1の縮流部32AHの開口面積は、例えば、伝熱管14の内側の開口面積の50%以下となるように設定することが可能である。
第1の縮流部32AHは、分割板32AのX方向他方側に配置されている。これにより、Z方向において、第1の縮流部32AHは、縮流部として機能する流体導入口38とは異なる位置に形成されている。
このように、Z方向において、第1の縮流部32AHの形成位置と流体導入口38の形成位置とを異ならせることで、流路抵抗体25の長さを長くすることなく、流体導入口38から第1の縮流部32AHに向かう冷却水Wcの流路を長くして、冷却水Wcに抵抗を付とすることができる。
分割板32Bは、円形とされた板材であり、平面とされた面32Baと、面32Baの反対側に配置された平面である面32Bbと、第1の縮流部32BHと、を有する。
分割板32Bは、面32Baと分割板32Aの面32Abとの間に拡径部52が区画されるように、分割板32Aの上方に位置する外枠部材31の内周面に設けられている。拡径部52は、中空部31Aに配置され、かつ冷却水Wcの流路となる空間である。
拡径部52は、第1の縮流部32AHに連通している。拡径部52内には、第1の縮流部32AHを通過した冷却水Wcが導入される。
第1の縮流部32BHは、X方向一方側に位置する分割板32Bを貫通するように形成されている。第1の縮流部32BHは、拡径部52に連通している。Z方向において、第1の縮流部32BHは、第1の縮流部32AHとは異なる位置に形成されている。
拡径部52の冷却水Wcが第1の縮流部32BHを通過する際、第1の縮流部32BHは、冷却水Wcに抵抗を付与する。第1の縮流部32BHの開口面積は、例えば、伝熱管14の内側の開口面積の50%以下となるように設定することが可能である。
分割板32Cは、円形とされた板材であり、平面とされた面32Caと、面32Caの反対側に配置された平面である面32Cbと、第1の縮流部32CHと、を有する。
分割板32Cは、面32Caと分割板32Bの面32Bbとの間に拡径部53が区画されるように、分割板32Bの上方に位置する外枠部材31の内周面に設けられている。拡径部53は、中空部31Aに配置され、かつ冷却水Wcの流路となる空間である。
拡径部53は、第1の縮流部32BHに連通している。拡径部53内には、第1の縮流部32BHを通過した冷却水Wcが導入される。
第1の縮流部32CHは、X方向他方側に位置する分割板32Cを貫通するように形成されている。第1の縮流部32CHは、拡径部53に連通している。Z方向において、第1の縮流部32CHは、第1の縮流部32BHとは異なる位置に形成されている。
拡径部53の冷却水Wcが第1の縮流部32CHを通過する際、第1の縮流部32CHは、冷却水Wcに抵抗を付与する。第1の縮流部32CHの開口面積は、例えば、伝熱管14の内側の開口面積の50%以下となるように設定することが可能である。
分割板32Dは、円形とされた板材であり、平面とされた面32Daと、面32Daの反対側に配置された平面である面32Dbと、第1の縮流部32DHと、を有する。
分割板32Dは、分割板32Cの面32Cbと面32Daとの間に拡径部54を区画するとともに、第2の板部46の内面46bと面32Dbとの間に拡径部55を区画するように、分割板32Cの上方に位置する外枠部材31の内周面に設けられている。
拡径部54,55は、中空部31Aに配置され、かつ冷却水Wcの流路となる空間である。拡径部54は、第1の縮流部32CHに連通している。拡径部54内には、第1の縮流部32CHを通過した冷却水Wcが導入される。
拡径部55は、流体導出口39に連通している。拡径部55を通過した冷却水Wcは、流体導出口39を介して、伝熱管14内に導出される。
リブ33Aは、X方向において分割板32Aの面32Aaを2つに分割するように、面32Aaに設けられている。リブ33Aは、Y方向に延びるとともに、分割板32Aの面32Aaの下方(Z方向)に突出している。これにより、リブ33Aは、拡径部51の中央部の高さを低くしている。
このような構成とされたリブ33Aを設けることで、拡径部51を流れる冷却水Wcをリブ33Aに衝突させることが可能になるとともに、冷却水Wcが流れる拡径部51の一部を狭くすることが可能となる。これにより、流路抵抗体25の長さを長くすることなく、拡径部51を流れる冷却水Wcにさらに抵抗を付与することができる。
リブ33Bは、X方向において分割板32Bの面32Baを2つに分割するように、面32Baに設けられている。リブ33Bは、Y方向に延びるとともに、分割板32Bの面32Baの下方(Z方向)に突出している。
リブ33Cは、X方向において分割板32Cの面32Caを2つに分割するように、面32Caに設けられている。リブ33Cは、Y方向に延びるとともに、分割板32Cの面32Caの下方(Z方向)に突出している。
リブ33Dは、X方向において分割板32Dの面32Daを2つに分割するように、面32Daに設けられている。リブ33Dは、Y方向に延びるとともに、分割板32Dの面32Daの下方(Z方向)に突出している。
リブ33Eは、X方向において第2の板部46の内面46bを2つに分割するように、内面46bに設けられている。リブ33Eは、Y方向に延びるとともに、第2の板部46の内面46bの下方(Z方向)に突出している。
このような構成とされたリブ33B〜33Dは、上述したリブ33Aと同様な効果を得ることができる。
抵抗付与部34A〜34Eは、外枠部材31の外面31aの内側に配置されている。抵抗付与部34A〜34Eは、抵抗付与部34A、抵抗付与部34B、抵抗付与部34C、抵抗付与部34D、抵抗付与部34Eの順でZ方向に積層されている。
抵抗付与部34Aは、流体導入口38と、第1の縮流部32AHと、拡径部51と、リブ33Aと、を有する。抵抗付与部34Aは、流体導入口38、及び第1の縮流部32AHを冷却水Wcが通過する際に、冷却水Wcに抵抗を付与する。
抵抗付与部34Bは、抵抗付与部34Aと抵抗付与部34Cとの間に配置されている。抵抗付与部34Bは、第1の縮流部32BHと、第1の縮流部32AHと連通する拡径部52と、リブ33Bと、を有する。
上記構成とされた抵抗付与部34Bは、抵抗付与部34Aにより抵抗が付与された冷却水Wcにさらに抵抗を付与する。
抵抗付与部34Cは、抵抗付与部34Bと抵抗付与部34Dとの間に配置されている。抵抗付与部34Cは、第1の縮流部32CHと、第1の縮流部32BHと連通する拡径部53と、リブ33Cと、を有する。
上記構成とされた抵抗付与部34Cは、抵抗付与部34Bにより抵抗が付与された冷却水Wcにさらに抵抗を付与する。
抵抗付与部34Dは、抵抗付与部34Cと抵抗付与部34Eとの間に配置されている。抵抗付与部34Dは、第1の縮流部32DHと、第1の縮流部32CHと連通する拡径部54と、リブ33Dと、を有する。
上記構成とされた抵抗付与部34Dは、抵抗付与部34Cにより抵抗が付与された冷却水Wcにさらに抵抗を付与する。
抵抗付与部34Eは、抵抗付与部34D上に配置されている。抵抗付与部34Eは、第1の縮流部として機能する流体導出口39と、第1の縮流部32DHと連通する拡径部55と、リブ33Eと、を有する。
上記構成とされた抵抗付与部34Eは、抵抗付与部34Dにより抵抗が付与された冷却水Wcにさらに抵抗を付与する。そして、十分に抵抗が付与された冷却水Wc(高い圧力とされた冷却水Wc)は、流体導出口39を介して、伝熱管14内に導出される。
突出部35は、筒部43の一方の端側に位置する外周面43a(外枠部材31の外周面)に設けられている。突出部35は外周面43aから外枠部材31の外側に突出するリング状の部材である。
流路抵抗体25が伝熱管14の一方の端部14Aの内側に配置された状態(図3に示す状態)において、突出部35は、伝熱管14の外側に配置されている。この状態において突出部35は、支持板本体26の下面26bと接触している。
このような構成とされた突出部35を有することで、伝熱管14の一方の端部14A(管状部材の端部)の内側に流路抵抗体25を装着する際、一方の端部14Aに対する流路抵抗体25の位置を規制するストッパーとして突出部35を機能させることができる。
また、伝熱管14の一方の端部14Aの内側に流路抵抗体25が配置された状態において、伝熱管14の外側に突出部35を配置させることが可能となるので、伝熱管14に対する流路抵抗体25の着脱作業を容易に行うことができる。
第1の実施形態の流路抵抗体25によれば、Z方向に配置された抵抗付与部34A〜34Eを設け、互いに隣り合う抵抗付与部34A〜34Eのうち、一方の抵抗付与部を構成する第1の縮流部(第1の縮流部32AH〜32DHのうちの1つ)と他方の抵抗付与部を構成する拡径部(拡径部51〜55のうちの1つ)とを連通させることで、冷却水Wcに対して繰り返し抵抗を付与することが可能となる。これにより、高い圧力とされた冷却水Wcを流体導出口39から導出させることが可能となるので、冷却水Wcが逆流することを抑制できる。
また、互いに隣り合う抵抗付与部に設けられた第1の縮流部32AH〜32DHを、Z方向において異なる位置に配置させることで、外枠部材31内に形成される冷却水Wcの流路を曲がりくねった形状にすることが可能となる。
これにより、冷却水Wcの流路を長くすることが可能になるとともに、外枠部材31の内面に冷却水Wcを衝突させて、冷却水Wcにさらに抵抗を付与させることが可能となる。
したがって、流路抵抗体25の長さ(外枠部材31の長さ)を短くした場合でも、冷却水Wcに大きな抵抗を付与することが可能となるので、少ない占有領域で、冷却水Wcの逆流を抑制することができる。
なお、流路抵抗体25は、例えば、3Dプリタを用いて製造することが可能である。このように、3Dプリンタを用いることで、複雑な形状とされた流路抵抗体25を容易に製造することができる。
上記構成とされた流路抵抗体25を備えた熱交換器10によれば、抵抗が付与された冷却水Wcを伝熱管14内に供給することが可能となる。つまり、伝熱管14内に高い圧力とされた冷却水Wcを供給することが可能となる。これにより、伝熱管14内において、熱交換による冷却水Wcの蒸発を抑制可能となるので、伝熱管14内を冷却水Wcが逆流することを抑制できる。
また、伝熱管14の一方の端部14A内に流路抵抗体25を配置させることで、別途、流路抵抗体25の設置領域を確保する必要がないため、流路抵抗体25の占有領域を小さくすることができる。
なお、第1の実施形態では、一例として、Y方向に延びることで面32Aa〜32Da,46bの面積を2分割するリブ33A〜33Eを設けた場合を例に挙げて説明したが、これらに替えて、例えば、Y方向に間隔を空けた状態で配置された複数のリブを設けてもよいし、面32Aa〜32Da,46bのY方向の一部にリブを設けてもよい。これらのリブを設けた場合もリブ33A〜33Eと同様な効果を得ることができる。
また、第1の実施形態では、一例として、下方に延びるリブ33A〜33Eを例に挙げて説明したが、Z方向においてリブ33A〜33Eと対向するように、上方に延びるリブを別途設けてもよい。
さらに、第1の実施形態では、リブ33A〜33Eが突出する方向の一例として、Z方向(分割板32A〜32Dに対して直交する方向)を例に挙げて説明したが、リブ33A〜33Eが突出する方向はZ方向に限定されない。リブ33A〜33Eが突出する方向は、分割板32A〜32Dに対して交差する方向であればよい。
また、第1の実施形態では、一例として、管支持板13に装着された全ての伝熱管14のうち、管支持板13の外周部に形成された第1の貫通穴28Aに挿入された複数の伝熱管14の一方の端部14A内のみに同じ数の抵抗付与部34A〜34Eが積層された流路抵抗体25を設けた場合を例に挙げて説明したが、各伝熱管14内に供給される冷却水Wcの圧力に応じて、積層数の異なる抵抗付与部を有した流路抵抗体を各伝熱管14に設けてもよい。
このように、各伝熱管14の一方の端部14A内に導入される冷却水Wcの圧力に応じて、流路抵抗体を構成する抵抗付与部の数を異ならせることで、各伝熱管14内を流れる冷却水Wcの圧力の差のばらつきを小さくすることができる。
ここで、図11を参照して、第1の実施形態の変形例に係る流路抵抗体60について説明する。図11において、図4に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
図11を参照するに、流路抵抗体60は、第1の実施形態の流路抵抗体25を構成する流体導出口39の形成位置を異ならせるとともに、抵抗付与部34Eに替えて抵抗付与部61を有すること以外は、流路抵抗体25と同様に構成されている。
流路抵抗体60を構成する流体導出口39は、第2の板部46の中央部を貫通するように形成されている。
抵抗付与部61は、リブ33Eに替えて、リブ62を有すること以外は、抵抗付与部34Eと同様に構成されている。リブ62は、流体導出口39を囲むように、第2の板部46の内面46bに設けられている。リブ62は、分割板32Dの面32Dbに向かう方向に突出している。
第1の実施形態の変形例に係る流路抵抗体60によれば、第2の板部46の中央部を貫通する流体導出口39を有することで、筒部43への冷却水の衝突を抑制することが可能となるので、エロージョンを抑制することができる。
第2の板部46の中央部を貫通する流体導出口39を有することで、流体導出口39から導出された冷却水の移動方向を外枠部材31が延びる方向と同じZ方向にすることが可能となる。
これにより、図3に示す伝熱管14の一方の端部14A内に流路抵抗体60を装着させた際、流体導出口39から導出された冷却水Wcが伝熱管14の内周面に衝突することを抑制できる。
また、流体導出口39を囲むように、第2の板部46の内面46bに設けられたリブ62を有することで、流体導出口39に到達する前に、冷却水をリブ62に衝突させて、冷却水に抵抗を付与することができる。
なお、第1の実施形態の変形例では、リング形状とされた1つのリブ62を設けた場合を例に挙げて説明したが、リブ62に替えて、例えば、一方向に延びる2つのリブを設け、2つのリブの間に、流体導出口39を配置させてもよい。このような構成とされた2つのリブを設けた場合も、流体導出口39に到達する前に、冷却水をリブに衝突させて、冷却水に抵抗を付与することができる。
(第2の実施形態)
図12〜図14を参照して、本発明の第2の実施形態に係る流路抵抗体65について説明する。図12において、図4に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。図12〜図14において、同一構成部分には同一符号を付す。図12及び図14に示す矢印は、冷却水の移動方向を示している。
流路抵抗体65は、第1の実施形態の流路抵抗体25を構成するリブ33A〜33E及び抵抗付与部34A〜34Eに替えて、第2の縮流部66Aが形成された複数の仕切り板66、及び抵抗付与部69A〜69Eを有すること以外は、流路抵抗体25と同様に構成されている。
仕切り板66は、各拡径部51〜55を2つに分割するように、第1の板部45と分割板32Aとの間、分割板32Aと分割板32Bとの間、分割板32Bと分割板32Cとの間、分割板32Cと分割板32Dとの間、及び分割板32Eと第2の板部46との間にそれぞれ設けられている。
第2の縮流部66Aは、仕切り板66の中央部を貫通するように形成されている。第2の縮流部66Aの内径は、例えば、第1の縮流部32AH〜32DHの内径と同様な範囲内で設定することが可能である。
抵抗付与部69A〜69Eは、外枠部材31の外面31aの内側に配置されている。抵抗付与部69A〜69Eは、抵抗付与部69A、抵抗付与部69B、抵抗付与部69C、抵抗付与部69D、抵抗付与部69Eの順でZ方向に積層されている。
抵抗付与部69Aは、抵抗付与部34Aを構成するリブ33Aに替えて、第2の縮流部66Aが形成された仕切り板66を有すること以外は、抵抗付与部34Aと同様に構成されている。
抵抗付与部69Bは、抵抗付与部34Bを構成するリブ33Bに替えて、第2の縮流部66Aが形成された仕切り板66を有すること以外は、抵抗付与部34Bと同様に構成されている。
抵抗付与部69Cは、抵抗付与部34Cを構成するリブ33Cに替えて、第2の縮流部66Aが形成された仕切り板66を有すること以外は、抵抗付与部34Cと同様に構成されている。
抵抗付与部69Dは、抵抗付与部34Dを構成するリブ33Dに替えて、第2の縮流部66Aが形成された仕切り板66を有すること以外は、抵抗付与部34Dと同様に構成されている。
抵抗付与部69Eは、抵抗付与部34Eを構成するリブ33Eに替えて、第2の縮流部66Aが形成された仕切り板66を有すること以外は、抵抗付与部34Eと同様に構成されている。
第2の実施形態の流路抵抗体65によれば、各拡径部51〜55を2つに分割するとともに、第2の縮流部66Aを有する複数の仕切り板66を設けることで、冷却水が第2の縮流部66Aを通過する際に冷却水に抵抗を付与することが可能となる。
これにより、流路抵抗体65の長さをさらに短くすることが可能となるので、さらに少ない占有領域で、冷却水の逆流を抑制することができる。
(第3の実施形態)
図15〜図21を参照して、本発明の第3の実施形態に係る流路抵抗体75について説明する。図15〜図21において、図4〜図9に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。また、図15〜図21において、同一構成部分には同一符号を付す。さらに、図16〜図20に示す矢印は、冷却水の移動方向を示している。
流路抵抗体75は、第2の実施形態の流路抵抗体65を構成する複数の仕切り板66、及び抵抗付与部34A〜34Eに替えて、仕切り板81A〜81C,82A〜82C,83A〜83C,84A〜84C,85A〜85C、及び抵抗付与部77A〜77Eを有すること以外は、流路抵抗体65と同様に構成されている。
仕切り板81A〜81Cは、拡径部51を第1〜第3の部分51A〜51Cに分割するように、第1の板部45と分割板32Aとの間に設けられている。第1の部分51Aは、仕切り板81Aと仕切り板81Bとで区画されている。第2の部分51Bは、仕切り板81Bと仕切り板81Cとで区画されている。第3の部分51Cは、仕切り板81Cと仕切り板81Aとで区画されている。流体導入口38から導入された冷却水は、第1の部分51Aに流入する。
仕切り板81Bは、中央部に形成された第2の縮流部81BHを有する。第2の縮流部81BHは、第1の部分51Aと第2の部分51Bとを連通させている。第1の部分51Aに流入した冷却水は、第2の縮流部81BHを介して、第2の部分51Bに流入する。
仕切り板81Cは、中央部に形成された第2の縮流部81CHを有する。第2の縮流部81CHは、第2の部分51Bと第3の部分51Cとを連通させている。第2の部分51Bに流入した冷却水は、第3の部分51Cに流入する。
仕切り板81Aは、縮流部を有していない。このため、第3の部分51Cに流入した冷却水は、第1の部分51Aには流入しない。
仕切り板82A〜82Cは、拡径部52を第1〜第3の部分52A〜52Cに分割するように、分割板32Aと分割板32Bとの間に設けられている。
第1の部分52Aは、仕切り板82Aと仕切り板82Bとで区画されており、第3の部分51Cの上方に配置されている。
第2の部分52Bは、仕切り板82Bと仕切り板82Cとで区画されており、第1の部分51Aの上方に配置されている。
第3の部分52Cは、仕切り板82Cと仕切り板82Aとで区画されており、第2の部分51Bの上方に配置されている。第3の部分51Cを通過した冷却水は、第1の部分52Aに流入する。
仕切り板82Bは、中央部に形成された第2の縮流部82BHを有する。第2の縮流部82BHは、第1の部分52Aと第2の部分52Bとを連通させている。第1の部分52Aに流入した冷却水は、第2の縮流部82BHを介して、第2の部分52Bに流入する。
仕切り板82Cは、中央部に形成された第2の縮流部82CHを有する。第2の縮流部82CHは、第2の部分52Bと第3の部分52Cとを連通させている。第2の部分52Bに流入した冷却水は、第2の縮流部82CHを介して、第3の部分52Cに流入する。
仕切り板82Aは、縮流部を有していない。このため、第3の部分52Cに流入した冷却水は、第1の部分52Aには流入しない。
仕切り板83A〜83Cは、拡径部53を第1〜第3の部分53A〜53Cに分割するように、分割板32Bと分割板32Cとの間に設けられている。
第1の部分53Aは、仕切り板83Aと仕切り板83Bとで区画されており、第3の部分52Cの上方に配置されている。
第2の部分53Bは、仕切り板83Bと仕切り板83Cとで区画されており、第1の部分52Aの上方に配置されている。
第3の部分53Cは、仕切り板83Cと仕切り板83Aとで区画されており、第2の部分52Bの上方に配置されている。第3の部分51Cを通過した冷却水は、第1の部分53Aに流入する。
仕切り板83Bは、中央部に形成された第2の縮流部83BHを有する。第2の縮流部83BHは、第1の部分53Aと第2の部分53Bとを連通させている。第1の部分53Aに流入した冷却水は、第2の縮流部83BHを介して、第2の部分53Bに流入する。
仕切り板83Cは、中央部に形成された第2の縮流部83CHを有する。第2の縮流部83CHは、第2の部分53Bと第3の部分53Cとを連通させている。第2の部分53Bに流入した冷却水は、第2の縮流部83CHを介して、第3の部分53Cに流入する。
仕切り板83Aは、縮流部を有していない。このため、第3の部分53Cに流入した冷却水は、第1の部分53Aには流入しない。
仕切り板84A〜84Cは、拡径部54を第1〜第3の部分54A〜54Cに分割するように、分割板32Bと分割板32Cとの間に設けられている。
第1の部分54Aは、仕切り板84Aと仕切り板84Bとで区画されており、第3の部分53Cの上方に配置されている。
第2の部分54Bは、仕切り板84Bと仕切り板84Cとで区画されており、第1の部分53Aの上方に配置されている。
第3の部分54Cは、仕切り板84Cと仕切り板84Aとで区画されており、第2の部分53Bの上方に配置されている。第3の部分52Cを通過した冷却水は、第1の部分54Aに流入する。
仕切り板84Bは、中央部に形成された第2の縮流部84BHを有する。第2の縮流部84BHは、第1の部分54Aと第2の部分54Bとを連通している。第1の部分54Aに流入した冷却水は、第2の縮流部84BHを介して、第2の部分54Bに流入する。
仕切り板84Cは、中央部に形成された第2の縮流部84CHを有する。第2の縮流部84CHは、第2の部分54Bと第3の部分54Cとを連通している。第2の部分54Bに流入した冷却水は、第2の縮流部84CHを介して、第3の部分54Cに流入する。
仕切り板84Aは、縮流部を有していない。このため、第3の部分54Cに流入した冷却水は、第1の部分54Aには流入しない。
仕切り板85A〜85Cは、拡径部55を第1〜第3の部分55A〜55Cに分割するように、分割板32Bと分割板32Cとの間に設けられている。
第1の部分55Aは、仕切り板85Aと仕切り板85Bとで区画されており、第3の部分54Cの上方に配置されている。
第2の部分55Bは、仕切り板85Bと仕切り板85Cとで区画されており、第1の部分54Aの上方に配置されている。
第3の部分55Cは、仕切り板85Cと仕切り板85Aとで区画されており、第2の部分54Bの上方に配置されている。
仕切り板85Bは、中央部に形成された第2の縮流部85BHを有する。第2の縮流部85BHは、第1の部分55Aと第2の部分55Bとを連通させている。第1の部分55Aに流入した冷却水は、第2の縮流部85BHを介して、第2の部分55Bに流入する。
仕切り板85Cは、中央部に形成された第2の縮流部85CHを有する。第2の縮流部85CHは、第2の部分55Bと第3の部分55Cとを連通させている。第2の部分55Bに流入した冷却水は、第2の縮流部85CHを介して、第3の部分55Cに流入する。第3の部分53Cを通過した冷却水は、流体導出口39から導出される。
仕切り板85Aは、縮流部を有していない。このため、第3の部分55Cに流入した冷却水は、第1の部分55Aには流入しない。
抵抗付与部77A〜77Eは、外枠部材31の外面31aの内側に配置されている。抵抗付与部77A〜77Eは、抵抗付与部77A、抵抗付与部77B、抵抗付与部77C、抵抗付与部77D、抵抗付与部77Eの順でZ方向に積層されている。
抵抗付与部77Aは、第1の実施形態で説明した抵抗付与部34Aを構成するリブ33Aに替えて、仕切り板81A〜81Cを有すること以外は、抵抗付与部34Aと同様に構成されている。抵抗付与部77Aは、第1〜第3の部分51A〜51Cに分割された拡径部51と、第1の縮流部として機能する流体導入口38と、第1の縮流部32AHと、第2の縮流部81BH,81CHと、を有する。
抵抗付与部77Bは、第1の実施形態で説明した抵抗付与部34Bを構成するリブ33Bに替えて、仕切り板82A〜82Cを有すること以外は、抵抗付与部34Bと同様に構成されている。抵抗付与部77Bは、第1〜第3の部分52A〜52Cに分割された拡径部52と、第1の縮流部32BHと、第2の縮流部82BH,82CHと、を有する。
抵抗付与部77Cは、第1の実施形態で説明した抵抗付与部34Cを構成するリブ33Cに替えて、仕切り板83A〜83Cを有すること以外は、抵抗付与部34Cと同様に構成されている。抵抗付与部77Cは、第1〜第3の部分53A〜53Cに分割された拡径部53と、第1の縮流部32CHと、第2の縮流部83BH,83CHと、を有する。
抵抗付与部77Dは、第1の実施形態で説明した抵抗付与部34Dを構成するリブ33Dに替えて、仕切り板84A〜84Cを有すること以外は、抵抗付与部34Dと同様に構成されている。抵抗付与部77Dは、第1〜第3の部分54A〜54Cに分割された拡径部54と、第1の縮流部32DHと、第2の縮流部84BH,84CHと、を有する。
抵抗付与部77Eは、第1の実施形態で説明した抵抗付与部34Dを構成するリブ33Eに替えて、仕切り板85A〜85Cを有すること以外は、抵抗付与部34Eと同様に構成されている。抵抗付与部77Eは、第1〜第3の部分55A〜55Cに分割された拡径部55と、第1の縮流部として機能する流体導出口39と、第2の縮流部85BH,85CHと、を有する。
第3の実施形態の流路抵抗体75によれば、拡径部51〜55をそれぞれ3つに分割する仕切り板81A〜81C,82A〜82C,83A〜83C,84A〜84C,85A〜85Cを有することで、冷却水が第2の縮流部81BH,81CH,82BH,82CH,82BH,83CH,84BH,84CH,85BH,85CHを通過することになるため、さらに少ない占有領域で、冷却水の逆流を抑制することができる。
なお、第3の実施形態では、一例として、各拡径部51〜55を3つに分割させた場合を例に挙げて説明したが、第2の縮流部を有する仕切り板をさらに設けて、各拡径部51〜55を4つ以上に分割させてもよい。
(第4の実施形態)
図22〜図25を参照して、本発明の第4の実施形態に係る流路抵抗体90について説明する。図22〜図25において、図4に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。また、図22〜図25において、同一構成部分には、同一符号を付す。図23〜図25では、説明の便宜上、図22に示す外枠部材31の図示を省略する。図23〜図25に示す矢印は、冷却水の移動方向を示している。
流路抵抗体90は、第1の実施形態の流路抵抗体25を構成する抵抗付与部34A〜34Eに替えて抵抗付与部91A〜91Eを有するとともに、さらに外枠部材31内に収容され、外枠部材31の周方向に間隔を空けて配置された板材93〜97を有し、かつ流路抵抗体25とは流体導入口38及び流体導出口39の形状及び位置を異ならせたこと以外は流路抵抗体25と同様に構成されている。
抵抗付与部91A〜91Eは、それぞれZ方向に延びた形状とされている。抵抗付与部91A〜91Eは、抵抗付与部91A、抵抗付与部91B、抵抗付与部91C、抵抗付与部91D,抵抗付与部91Eの順で、外枠部材31の周方向に配置されている。
抵抗付与部91Aは、拡径部92Aと、第1〜第3の仕切り板101〜103と、を有する。拡径部92Aは、板材93,94と、第1及び第2の板部45,46と、で区画されており、Z方向に延びている。
第1の仕切り板101は、扇形とされた板材である。第1の仕切り板101は、扇形とされた流体導入口38の上方で、かつ外枠部材31内の下部に配置されている。第1の仕切り板101は、板材93,94に固定されている。
第1の仕切り板101は、中央部を貫通して形成された第1の縮流部101Aを有する。流体導入口38から導入された冷却水は、拡径部92A内に導入される。
第2の仕切り板102は、扇形とされた板材である。第2の仕切り板102は、第2の板部46の下方で、かつ外枠部材31内の上部に配置されている。
第2の仕切り板102は、板材94,95に固定されている。第2の仕切り板102は、中央部を貫通して形成された第1の縮流部102Aを有する。
第3の仕切り板103は、扇形とされた板材である。第3の仕切り板103は、第1の仕切り板101の上方で、かつ第2の仕切り板102の下方に位置する外枠部材31内の中部に配置されている。
第3の仕切り板103は、板材95,96に固定されている。第3の仕切り板103は、中央部を貫通して形成された第1の縮流部103Aを有する。
冷却水は、第1の縮流部101Aを通過する際に抵抗が付与される。第1の縮流部103Aを通過した冷却水は、第1の仕切り板101と第3の仕切り板103との間に位置する拡径部92Aに流入する。
拡径部92Aに流入した冷却水は、第1の縮流部103A、第1の仕切り板101と第3の仕切り板103との間に位置する拡径部92A、及び第1の縮流部102Aを順次通過した後、抵抗付与部91Bの上端部に流れる。
抵抗付与部91Bは、拡径部92Aと同様な形状とされた拡径部92Bと、第1〜第3の仕切り板101〜103と、を有する。拡径部92Bは、板材94,95と、第1及び第2の板部45,46と、で区画されている。
抵抗付与部91A内を流れた冷却水は、拡径部92B内に配置された第1の縮流部102A、第1の縮流部103A、第1の縮流部101Aをこの順番で通過する。その後、冷却水は、抵抗付与部91Cの下端部に流れる。
抵抗付与部91Cは、拡径部92Aと同様な形状とされた拡径部92Cと、第1〜第3の仕切り板101〜103と、を有する。拡径部92Cは、板材95,96と、第1及び第2の板部45,46と、で区画されている。
抵抗付与部91B内を流れた冷却水は、拡径部92C内に配置された第1の縮流部101A、第1の縮流部103A、第1の縮流部102Aをこの順番で通過する。その後、冷却水は、抵抗付与部91Dの上端部に流れる。
抵抗付与部91Dは、拡径部92Aと同様な形状とされた拡径部92Dと、第1〜第3の仕切り板101〜103と、を有する。拡径部92Dは、板材96,97と、第1及び第2の板部45,46と、で区画されている。
抵抗付与部91Cを通過した冷却水は、拡径部92D内に配置された第1の縮流部102A、第1の縮流部103A、第1の縮流部101Aをこの順番で通過する。その後、冷却水は、抵抗付与部91Eの下端部に流れる。
抵抗付与部91Eは、拡径部92Aと同様な形状とされた拡径部92Eと、第1〜第3の仕切り板101〜103と、を有する。拡径部92Eは、板材97,93と、第1及び第2の板部45,46と、で区画されている。
抵抗付与部91Dを通過した冷却水は、拡径部92E内に配置された第1の縮流部101A、第1の縮流部103A、第1の縮流部102Aをこの順番で通過する。その後、冷却水は、流体導出口39から導出される。
板材93は、拡径部92Aと拡径部92Eとの間に配置されている。板材93は、Z方向に延びており、一端が第1の板部45の内面と接続され、他端が第2の板部46の内面と接続されている。
このような構成とされた板材93を有することで、第1の縮流部102Aを介して、拡径部92Aから導出された冷却水、及び流体導入口38から導入された冷却水が抵抗付与部91E内を流れることを抑制できる。
板材94は、拡径部92Aと拡径部92Bとの間に配置されている。板材94は、Z方向に延びている。板材94の一端は、第1の板部45の内面と接続されている。
板材94の他端は、第2の仕切り板102の上方に突出しないように、抵抗付与部91Aを構成する第2の仕切り板102及び抵抗付与部91Bを構成する第2の仕切り板102と接続されている。
このような構成とされた板材94を有することで、抵抗付与部91Aから導出された冷却水を抵抗付与部91B内に導入させることができる。
板材95は、拡径部92Bと拡径部92Cとの間に配置されている。板材95は、Z方向に延びている。板材95の一端は、第1の仕切り板101の下方に突出しないように、抵抗付与部91Bを構成する第1の仕切り板101及び抵抗付与部91Cを構成する第1の仕切り板101と接続されている。板材95の他端は、第2の板部46の内面と接続されている。
このような構成とされた板材95を有することで、抵抗付与部91Bから導出された冷却水を抵抗付与部91C内に導入させることができる。
板材96は、拡径部92Cと拡径部92Dとの間に配置されている。板材96は、Z方向に延びている。板材96の一端は、第1の板部45の内面と接続されている。
板材96の他端は、第2の仕切り板102の上方に突出しないように、抵抗付与部912Cを構成する第2の仕切り板102及び抵抗付与部91Dを構成する第2の仕切り板102と接続されている。
このような構成とされた板材96を有することで、抵抗付与部91Cから導出された冷却水を抵抗付与部91D内に導入させることができる。
板材97は、拡径部92Dと拡径部92Eとの間に配置されている。板材97は、Z方向に延びている。
板材97の一端は、第1の仕切り板101の下方に突出しないように、抵抗付与部91Dを構成する第1の仕切り板101及び抵抗付与部91Eを構成する第1の仕切り板101と接続されている。板材97の他端は、第2の板部46の内面と接続されている。
このような構成とされた板材97を有することで、抵抗付与部91Eを通過した冷却水を流体導出口39から流路抵抗体90の外部に導出させることができる。
第4の実施形態の流路抵抗体90によれば、上述した第1〜第3の仕切り板101〜103と、拡径部92A〜92Eと、を有するとともに、外枠部材31の周方向に配置された抵抗付与部91A〜91Eを備えることで、抵抗付与部91A〜91Eを流れる冷却水が、第1の縮流部101Aまたは第1の縮流部102Aを通過後に、該抵抗付与部と隣接する他の抵抗付与部内を流れることが可能となる。
よって、流路抵抗体90の長さを短くした上で、冷却水の流路を長くして、冷却水に対して繰り返し抵抗を付与することができる。
つまり、第4の実施形態のように、外枠部材31の周方向に抵抗付与部91A〜91Dを配置させた場合でも、第1〜第3の実施形態のように、Z方向に複数の抵抗付与部を積み重ねて配置させた場合と同様な効果を得ることができる。
なお、第4の実施形態では、一例として、外枠部材31の周方向に5つの抵抗付与部(抵抗付与部91A〜91E)を配置させた場合を例に挙げて説明したが、外枠部材31の周方向に配置させる抵抗付与部の数は、適宜設定することが可能であり、5つに限定されない。
また、第4の実施形態では、一例として、1つの第3の仕切り板103を設けた場合を例に挙げて説明したが、第3の仕切り板103の数は、1つ以上であればよく、1つに限定されない。拡径部92A〜92Eを分割する第3の仕切り板103を複数設けることで、冷却水に抵抗を付与する回数を増加させることができる。
(第5の実施形態)
図26及び図27を参照して、本発明の第5の実施形態に係る流路抵抗体110について説明する。図26及び図27において、図4に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。また、図26及び図27において、同一構成部分には、同一符号を付す。図26に示す矢印は、冷却水の移動方向を示している。
第5の実施形態の流路抵抗体110は、第1の実施形態の流路抵抗体25を構成する分割板32A〜32D、リブ33A〜33E、及び抵抗付与部34A〜34Eに替えて、第1の傾斜板111,113,115,117、第2の傾斜板112,114,116、拡径部121〜128、及びリブ129を有すること以外は流路抵抗体25と同様な構成とされている。
第1の傾斜板111,113,115,117は、外枠部材31内に収容されている。第1の傾斜板111,113,115,117は、第1の板部45から第2の板部46に向かう方向に対して、第1の傾斜板111、第1の傾斜板113、第1の傾斜板115、第1の傾斜板117の順で間隔をあけて配置されている。
第1の傾斜板111,113,115,117は、Z方向に対して、同じ角度で傾斜している。
第1の傾斜板111は、楕円形状とされた板材である。第1の傾斜板113,115,117は、楕円形状とされた板材の一部を直線状に切り欠いた形状とされている。
第1の傾斜板111,113,115,117は、それぞれ湾曲部132を有する。各湾曲部132は、外枠部材本体36の内周面36aと接続されている。第1の傾斜板113,115,117は、直線部133を有する。
第1の傾斜板111は、その一部を貫通して形成され、流体である冷却水が通過する第1の縮流部111Aを有する。第1の傾斜板113は、その一部を貫通して形成され、冷却水が通過する第1の縮流部113Aを有する。
第1の傾斜板115は、その一部を貫通して形成され、冷却水が通過する第1の縮流部115Aを有する。第1の傾斜板117は、その一部を貫通して形成され、冷却水が通過する第1の縮流部117Aを有する。
第2の傾斜板112,114,116は、外枠部材31内に収容されている。第2の傾斜板112,114,116は、第1の板部45から第2の板部46に向かう方向に対して、第2の傾斜板112、第2の傾斜板114、第2の傾斜板116の順で間隔をあけて配置されている。
第2の傾斜板112,114,116は、第1の傾斜板111,113,115,117の傾斜する方向とは逆の方向(異なる方向の一例)に傾斜している。第2の傾斜板112,114,116は、Z方向に対して、同じ角度で傾斜している。
第2の傾斜板112,114,116は、楕円形状とされた板材の一部を直線状に切り欠いた形状とされている。
第2の傾斜板112,114,116は、湾曲部135と、直線部136と、を有する。各湾曲部132は、外枠部材本体36の内周面36aと接続されている。
第2の傾斜板112は、その一部を貫通して形成され、流体である冷却水が通過する第2の縮流部112Aを有する。
第2の傾斜板112は、第1の傾斜板111の上方に配置されている。第2の傾斜板112の直線部136は、第1の傾斜板111の上面111aと接続されている。
第2の傾斜板112の上面112aのうち、第2の縮流部112Aよりも上方に位置する面には、第1の傾斜板113の直線部133が接続されている。
第2の傾斜板114は、その一部を貫通して形成され、流体である冷却水が通過する第2の縮流部114Aを有する。
第2の傾斜板114は、第1の傾斜板113の上方に配置されている。第2の傾斜板114の直線部136は、第1の傾斜板113の上面113aと接続されている。
第2の傾斜板114の上面114aのうち、第2の縮流部114Aよりも上方に位置する面には、第1の傾斜板115の直線部133が接続されている。
第2の傾斜板116は、その一部を貫通して形成され、流体である冷却水が通過する第2の縮流部116Aを有する。
第2の傾斜板116は、第1の傾斜板115の上方に配置されている。第2の傾斜板116の直線部136は、第1の傾斜板115の上面115aと接続されている。
第2の傾斜板116の上面116aのうち、第2の縮流部116Aよりも上方に位置する面には、第1の傾斜板117の直線部133が接続されている。
流体導出口39側から平面視した状態において、第2の縮流部112A,114A,116Aは、第1の縮流部111A,113A,115A,117Aとは異なる位置に形成してもよい。
このような位置に第2の縮流部112A,114A,116Aを形成することで、冷却水が通過する流路の長さを長くすることが可能となるため、冷却水に大きな抵抗を付与することができる。
第1の縮流部111A,113A,115A,117A及び第2の縮流部112A,114A,116Aの開口面積は、例えば、外枠部材本体36の開口面積の半分以下とすることが可能である。
拡径部121は、第1の傾斜板111の下方に配置されている。拡径部121は、第1の傾斜板111、第1の板部45、及び第1の傾斜板111よりも下方に位置する外枠部材本体36の内周面36aで区画されている。
拡径部121は、流体導入口38、及び第1の縮流部111Aと連通している。つまり、流体導入口38から流入した冷却水は、拡径部121と、第1の縮流部111Aと、をこの順番で通過する。
拡径部122は、第1の傾斜板111の上方で、かつ第2傾斜板112の下方に配置されている。拡径部122は、第1の傾斜板111、第2の傾斜板112、及び第1の傾斜板111よりも上方で、かつ第2の傾斜板112よりも下方に位置する外枠部材本体36の内周面36aで区画されている。
拡径部122は、第1の縮流部111A及び第2の縮流部112Aと連通している。
第1の縮流部111Aを介して、拡径部122内に流入した冷却水は、第2の縮流部112Aを介して、拡径部122から導出される。
拡径部123は、第1の傾斜板111の上方で、かつ第1傾斜板113の下方に配置されている。拡径部122は、第1の傾斜板111,113、第2の傾斜板112、及び第1の傾斜板111よりも上方で、かつ第1の傾斜板113よりも下方に位置する外枠部材本体36の内周面36aで区画されている。
拡径部123は、第2の縮流部112A及び第1の縮流部113Aと連通している。
第2の縮流部112Aを介して、拡径部123内に流入した冷却水は、第1の縮流部113Aを介して、拡径部123から導出される。
拡径部124は、第2の傾斜板112の上方で、かつ第2傾斜板114の下方に配置されている。拡径部124は、第1の傾斜板113、第2の傾斜板112,114、及び第2の傾斜板112よりも上方で、かつ第2の傾斜板114よりも下方に位置する外枠部材本体36の内周面36aで区画されている。
拡径部124は、第1の縮流部113A及び第2の縮流部114Aと連通している。
第1の縮流部113Aを介して、拡径部124内に流入した冷却水は、第2の縮流部114Aを介して、拡径部124から導出される。
拡径部125は、第1の傾斜板113の上方で、かつ第1傾斜板115の下方に配置されている。拡径部125は、第1の傾斜板113,115、第2の傾斜板114、及び第1の傾斜板113よりも上方で、かつ第1の傾斜板115よりも下方に位置する外枠部材本体36の内周面36aで区画されている。
拡径部125は、第2の縮流部114A及び第1の縮流部115Aと連通している。
第2の縮流部114Aを介して、拡径部125内に流入した冷却水は、第1の縮流部115Aを介して、拡径部125から導出される。
拡径部126は、第2の傾斜板114の上方で、かつ第2の傾斜板115の下方に配置されている。拡径部125は、第1の傾斜板115、第2の傾斜板114,116、及び第2の傾斜板114よりも上方で、かつ第2の傾斜板116よりも下方に位置する外枠部材本体36の内周面36aで区画されている。
拡径部126は、第1の縮流部115A及び第2の縮流部116Aと連通している。
第1の縮流部115Aを介して、拡径部125内に流入した冷却水は、第2の縮流部116Aを介して、拡径部126から導出される。
拡径部127は、第1の傾斜板115の上方で、かつ第1の傾斜板117の下方に配置されている。拡径部127は、第1の傾斜板115,117、第2の傾斜板116、及び第1の傾斜板115よりも上方で、かつ第1の傾斜板117よりも下方に位置する外枠部材本体36の内周面36aで区画されている。
拡径部127は、第2の縮流部116A及び第1の縮流部117Aと連通している。
第2の縮流部116Aを介して、拡径部127内に流入した冷却水は、第1の縮流部117Aを介して、拡径部127から導出される。
拡径部128は、第1の傾斜板117及び第2の傾斜板116の上方に配置されている。拡径部128は、第1の傾斜板117、第2の傾斜板116、第2の板部46、及び第2の板部46と第1の傾斜板127との間に位置する外枠部材本体36の内周面36aで区画されている。
拡径部128は、第1の縮流部117A及び流体導出口39と連通している。第1の縮流部117Aを介して、拡径部128内に流入した冷却水は、流体導出口39を介して、拡径部128から導出される。
リブ129は、流体導出口39の近傍に位置する第1の傾斜板117の上面117aに設けられている。
このようなリブ129を設けることで、流体導出口39側に位置する拡径部128の流路幅を狭くすることが可能となるので、流体導出口39に向かう冷却水に対して抵抗を付与することができる。
第5の実施形態の流路抵抗体110によれば、上述した第1の傾斜板111,113,115,117、第2の傾斜板112,114,116、拡径部121〜128、及びリブ129を有することで、第1の実施形態の流路抵抗体25と同様な効果を得ることができる。
また、Z方向に対して傾斜する第1の傾斜板111,113,115,117及び第2の傾斜板112,114,116を有することで、3Dプリンタを用いて流路抵抗体110を製造する場合において、第1の傾斜板111,113,115,117及び第2の傾斜板112,114,116の強度を向上させることができる。
なお、第5の実施形態では、一例として、第2の板部46の中央部から外れた位置に流体導出口39を形成した場合を例に挙げて説明したが、例えば、第2の板部46の中央部に流体導出口39を形成してもよい。
また、第5の実施形態では、一例として、第1の傾斜板111,113,115,117を同じ角度で傾斜させた場合を例に挙げて説明したが、第1の傾斜板111,113,115,117の傾斜角度をそれぞれ異ならせてもよい。
また、第5の実施形態では、一例として、第2の傾斜板112,114,116を同じ角度で傾斜させた場合を例に挙げて説明したが、第2の傾斜板112,114,116の傾斜角度をそれぞれ異ならせてもよい。
さらに、第1の傾斜板111,113,115、及び第2の傾斜板112,114,116にもリブを設けてもよい。
(第6の実施形態)
図28及び図29を参照して、本発明の第6の実施形態に係る流路抵抗体140について説明する。図28及び図29において、図4に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。また、図28及び図29において、同一構成部分には、同一符号を付す。図28に示す矢印は、冷却水の移動方向を示している。
第6の実施形態の流路抵抗体140は、第1の実施形態の流路抵抗体25を構成する分割板32A〜32D、リブ33A〜33E、及び抵抗付与部34A〜34Eに替えて、第1の傾斜板141,143、第2の傾斜板142、拡径部145〜148を有すること以外は流路抵抗体25と同様な構成とされている。
第1の傾斜板141,143は、外枠部材31内に収容されている。第1の傾斜板141,143は、第1の板部45から第2の板部46に向かう方向に対して、第1の傾斜板141、第1の傾斜板143の順で間隔をあけて配置されている。
第1の傾斜板141,143は、Z方向に対して、同じ角度で傾斜している。第1の傾斜板141,143は、楕円形状とされた板材である。第1の傾斜板141,143の外周面は、外枠部材本体36の内周面36aと接続されている。
第1の傾斜板141は、その一部を貫通して形成され、流体である冷却水が通過する第1の縮流部141Aを有する。第1の傾斜板143は、その一部を貫通して形成され、冷却水が通過する第1の縮流部143Aを有する。
第2の傾斜板142は、外枠部材31内に収容されている。第2の傾斜板142は、第1の傾斜板141と第1の傾斜板143との間に配置されている。
第2の傾斜板142は、第1の傾斜板141,143の傾斜する方向とは逆の方向に傾斜している。
第2の傾斜板142は、楕円形状とされた板材の一部を直線状に切り欠いた形状とされている。
第2の傾斜板112,114,116は、湾曲部135と、直線部136と、を有する。各湾曲部132は、外枠部材本体36の内周面36aと接続されている。
第2の傾斜板142は、その一部を貫通して形成され、流体である冷却水が通過する第2の縮流部142Aを有する。
第2の傾斜板142は、第1の傾斜板141と第1の傾斜板143との間に配置されている。
流体導出口39側から平面視した状態において、第2の縮流部142Aは、第1の縮流部141A,143Aとは異なる位置に形成してもよい。
このような位置に第2の縮流部142Aを形成することで、冷却水が通過する流路の長さを長くすることが可能となるため、冷却水に大きな抵抗を付与することができる。
第1の縮流部141A,143A及び第2の縮流部142Aの開口面積は、例えば、外枠部材本体36の開口面積の半分以下とすることが可能である。
拡径部145は、第1の傾斜板141の下方に配置されている。拡径部145は、第1の傾斜板141、第1の板部45、及び第1の傾斜板141よりも下方に位置する外枠部材本体36の内周面36aで区画されている。
拡径部145は、流体導入口38、及び第1の縮流部141Aと連通している。つまり、流体導入口38から流入した冷却水は、拡径部145と、第1の縮流部141Aと、をこの順番で通過する。
拡径部146は、第1の傾斜板141と第2傾斜板142との間に配置されている。拡径部146は、第1の傾斜板141、第2の傾斜板142、及び第1の傾斜板141よりも上方で、かつ第2の傾斜板142よりも下方に位置する外枠部材本体36の内周面36aで区画されている。
拡径部146は、第1の縮流部141A及び第2の縮流部142Aと連通している。
第1の縮流部141Aを介して、拡径部146内に流入した冷却水は、第2の縮流部142Aを介して、拡径部146から導出される。
拡径部147は、第2の傾斜板142と第1傾斜板143との間に配置されている。拡径部147は、第1の傾斜板143、第2の傾斜板142、及び第1の傾斜板143と第2の傾斜板142との間に位置する外枠部材本体36の内周面36aで区画されている。
拡径部147は、第2の縮流部142A及び第1の縮流部143Aと連通している。
第2の縮流部142Aを介して、拡径部143内に流入した冷却水は、第1の縮流部143Aを介して、拡径部147から導出される。
拡径部148は、第1の傾斜板143と第2の板部46との間に配置されている。拡径部148は、第1の傾斜板143、第2の板部46、及び第1の傾斜板143よりも上方で、かつ第2の板部46よりも下方に位置する外枠部材本体36の内周面36aで区画されている。
拡径部148は、第1の縮流部143A及び流体導出口39と連通している。第1の縮流部143Aを介して、拡径部148内に流入した冷却水は、流体導出口39を介して、拡径部148から導出される。
このような構成とされた第6の実施形態の流路抵抗体140は、先に説明した第5の実施形態の流路抵抗体110と同様な効果を得ることが可能である。
なお、第6の実施形態では、一例として、第2の板部46の中央部から外れた位置に流体導出口39を形成した場合を例に挙げて説明したが、例えば、第2の板部46の中央部に流体導出口39を形成してもよい。
また、第6の実施形態では、一例として、第1の傾斜板111,113,115,117を同じ角度で傾斜させた場合を例に挙げて説明したが、第1の傾斜板111,113,115,117の傾斜角度をそれぞれ異ならせてもよい。
また、第5の実施形態では、一例として、1つの第2の傾斜板142を設けた場合を例に挙げて説明したが、Z方向に対して、間隔をあけて第2の傾斜板142を複数設けてもよい。この場合、複数の第2の傾斜板142の傾斜角度を同じにしてもよいし、それぞれの傾斜角度を異ならせてもよい。
さらに、第1の傾斜板141,143及び第2の傾斜板142にリブを設けることで、拡径部145〜148の一部を狭くしてもよい。
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
例えば、第1〜第6の実施形態では、一例として、熱交換器を構成する伝熱管14に流路抵抗体25,60,65,75,90,110,140を適用した場合を例に挙げて説明したが、流路抵抗体25,60,65,75,90,110,140は、伝熱管14以外にも適用可能である。
流路抵抗体25,60,65,75,90,110,140は、例えば、ダクトに適用してもよい。このように、流路抵抗体25,60,65,75,90,110,140をダクトに適用することで、ダクトから吹き出される空気(流体)の流速を遅くして、ダクトから吹き出される空気に起因する騒音を低下させることができる。
10…熱交換器
11…ケーシング
11A…ケーシング本体
11AB…空間
13…管支持板
14…伝熱管
14A…一方の端部
14B…他方の端部
15…板状部材
16…冷却水供給室
17…冷却水回収室
22…冷却水導入口
24…冷却水導出口
25,60,65,75,90,110,140…流路抵抗体
26…支持板本体
26a,111a〜117a…上面
26A…第1の領域
26b…下面
26B…第2の領域
28A…第1の貫通穴
28B…第2の貫通穴
31…外枠部材
31a,45a,46a…外面
31A…中空部
32A〜32D…分割板
32Aa,32Ab,32Ba,32Bb,32Ca,32Cb,32Da,32Db…面
32AH,32BH,32CH,32DH,101A,102A,103A,111A,113A,115A,117A,141A,143A…第1の縮流部
33A〜33E,62,129…リブ
34A〜34E,61,69A〜69E,77A〜77E,91A〜91E…抵抗付与部
35…突出部
36…外枠部材本体
36a…内周面
38…流体導入口
39…流体導出口
43…筒部
43a…外周面
45…第1の板部
45b,46b…内面
46…第2の板部
51〜55,121〜128,145〜148…拡径部
51A,52A,53A,54A,55A…第1の部分
51B,52B,53B,54B,55A…第2の部分
51C,52C,53C,54C,55A…第3の部分
66,81A〜81C,82A〜82C,83A〜83C,84A〜84C,85A〜85C…仕切り板
66A,81BH,81CH,82BH,82CH,83BH,83CH,84BH,84CH,85BH,85CH,112A,114A,116A,142A…第2の縮流部
93〜97…板材
101…第1の仕切り板
102…第2の仕切り板
103…第3の仕切り板
111,113,115,117,141,143…第1の傾斜板
112,114,116,142…第2の傾斜板
132,135…湾曲部
133,136…直線部
A,K,R,S…領域
Gp…圧縮ガス
Wc…冷却水

Claims (16)

  1. 一方の端に形成され、流体が導入される流体導入口、他方の端に形成され、前記流体が導出される流体導出口、及び前記流体導入口と前記流体導出口とを連通させる中空部を区画するとともに、一方向に延びる外枠部材と、
    前記外枠部材の外面よりも内側に配置され、前記流体の流れを縮小する第1の縮流部、及び該第1の縮流部と連通するとともに、前記中空部に配置された拡径部を有する複数の抵抗付与部と、
    を備え、
    前記複数の抵抗付与部は、互いに隣り合うように配置されており、
    互いに隣り合う前記抵抗付与部のうち、一方の抵抗付与部を構成する前記第1の縮流部は、他方の抵抗付与部を構成する前記拡径部と連通しており、
    前記互いに隣り合う抵抗付与部を構成する前記第1の縮流部は、前記外枠部材が延びる方向において異なる位置に配置されている流路抵抗体。
  2. 前記複数の抵抗付与部は、前記外枠部材が延びる方向に配置されており、
    前記外枠部材内には、該外枠部材が延びる方向に対して前記中空部を分割する複数の分割板が設けられており、
    互いに隣り合う前記分割板のうち、一方の分割板には、前記一方の抵抗付与部を構成する前記第1の縮流部が形成され、他方の分割板には、前記他方の抵抗付与部を構成する前記第1の縮流部が形成されており、
    互いに隣り合う前記分割板の間には、前記拡径部が配置されている請求項1記載の流路抵抗体。
  3. 前記流体導入口及び前記流体導出口は、前記流体の流れを縮小する縮流部として機能する大きさとされており、
    前記流体導入口は、前記複数の抵抗付与部のうち、前記外枠部材の一方の端部に配置された抵抗付与部の一部を構成し、
    前記流体導出口は、前記複数の抵抗付与部のうち、前記外枠部材の他方の端部に配置された抵抗付与部の一部を構成する請求項2記載の流路抵抗体。
  4. 前記互いに隣り合う分割板のうち、少なくとも一方の分割板には、前記拡径部を流れる前記流体の流路を狭くするリブが設けられている請求項2または3記載の流路抵抗体。
  5. 前記互いに隣り合う分割板には、前記拡径部を分割する少なくとも1つの仕切り板が設けられており、
    前記仕切り板には、前記流体の流れを縮小する第2の縮流部が形成されている請求項2または3記載の流路抵抗体。
  6. 前記複数の抵抗付与部は、前記外枠部材が延びる方向に延びるとともに、前記外枠部材の周方向に配置されており、
    前記複数の抵抗付与部は、前記流体導入口側に配置され、前記第1の縮流部が形成された第1の仕切り板と、前記流体導出口側に配置され、前記第1の縮流部が形成された第2の仕切り板と、をそれぞれ有し、
    前記第1及び第2の仕切り板は、前記外枠部材が延びる方向に延びる前記拡径部を分割しており、
    前記拡径部は、前記外枠部材の周方向に配置された板材により周方向が区画されており、
    前記抵抗付与部を流れる前記流体は、前記第1の仕切り板または前記第2の仕切り板を通過後に、該抵抗付与部と隣接する他の抵抗付与部内を流れる請求項1記載の流路抵抗体。
  7. 前記第1の仕切り板と前記第2の仕切り板との間には、少なくとも1つの第3の仕切り板が配置されており、
    前記第3の仕切り板には、前記第1の縮流部が形成されている請求項6記載の流路抵抗体。
  8. 前記流体導出口は、前記外枠部材の前記他方の端の中央部に配置されている請求項1から7のうち、いずれか一項記載の流路抵抗体。
  9. 前記流路抵抗体は、前記一方の端側に位置する前記外枠部材の外周面に設けられ、該外周面から前記外枠部材の外側に突出する突出部を有する請求項1から8のうち、いずれか一項記載の流路抵抗体。
  10. 前記外枠部材内に収容されるとともに、前記一方向において間隔をあけて配置され、かつ前記第1の縮流部が形成された第1の傾斜板と、
    前記外枠部材内に収容されるとともに、前記一方向において間隔をあけて配置され、かつ第2の縮流部が形成された第2の傾斜板と、
    を有し、
    複数の前記第1の傾斜板は、前記一方向に対して傾斜して配置されており、
    複数の前記第2の傾斜板は、前記第1の傾斜板とは異なる方向に傾斜しており、
    前記拡径部は、前記第1の傾斜板、前記第2の傾斜板、及び前記外枠部材の内面で区画されて、複数形成されており、
    前記第1及び第2の縮流部は、前記拡径部に連通している請求項1記載の流路抵抗体。
  11. 前記第2の傾斜板は、前記一方向に配置された前記第1の傾斜板と接続されている請求項10記載の流路抵抗体。
  12. 前記第2の傾斜板は、前記一方向に配置された前記第1の傾斜板から離れて配置されている請求項10記載の流路抵抗体。
  13. 前記流体導出口側から平面視した状態において、前記第1の縮流部、及び前記第2の縮流部は、異なる位置に形成されている請求項10から12のうち、いずれか一項記載の流路抵抗体。
  14. 前記第1及び第2の傾斜板のうち、少なくとも一方にリブを設ける請求項10から13のうち、いずれか一項記載の流路抵抗体。
  15. 請求項1から14のうち、いずれか一項記載の流路抵抗体と、
    ガスを導入するガス導入口、及び前記ガスを導出するガス導出口を有する筒状のケーシングと、
    前記ケーシング内の底部に配置され、複数の第1及び第2の貫通穴が形成された管支持板と、
    前記管支持板と前記ケーシングの底部との間に設けられ、複数の前記第1の貫通穴を露出する冷却水供給室と、複数の前記第2の貫通穴を露出する冷却水回収室と、を分離させる板状部材と、
    前記第1の貫通穴に一方の端部が挿入され、前記第2の貫通穴に他方の端部が挿入され、かつ逆U字形状とされた複数の伝熱管と、
    前記ケーシングに設けられ、前記冷却水供給室に前記流体である冷却水を導入する冷却水導入口と、
    前記ケーシングに設けられ、前記冷却水回収室から前記冷却水を導出する冷却水導出口と、
    備え、
    前記流路抵抗体は、前記複数の伝熱管のうち、前記伝熱管の一方の端側から該伝熱管の一方の端部内に装着されている熱交換器。
  16. 前記流路抵抗体は、前記複数の伝熱管に設けられており、
    前記複数の伝熱管の一方の端部に装着された前記流路抵抗体は、前記伝熱管の一方の端部内に導入される前記冷却水の圧力に応じて、前記流路抵抗体を構成する前記抵抗付与部の数が異なる請求項15記載の熱交換器。
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