JP4284726B2 - Heat exchanger - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高温気体流である第1流体と、低温気体流である第2流体との熱交換を行う熱交換器に関する。
【0002】
【発明の背景】
本発明者らは、高温の第1流体と、低温の第2流体とを熱交換する熱交換器として、図2の概略図に示す熱交換器を考案した(公知の技術ではない)。この熱交換器は、第1流体通路Aおよび第2流体通路Bの内部に、多数曲折されたフィン2を傾斜配置したもので、従来の熱交換器(図−aに示す高温空気流と低温空気流とが直交して流れて熱交換を行う直交流式熱交換器や、図−bに示す高温空気流と低温空気流とが対向して流れて熱交換を行う対向流式熱交換器など)に比較して、低圧損、且つ高い熱交換効率を実現したものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、本発明者らの考案した熱交換器のフィン2として、単に薄い板材をコルゲート状に曲げただけのものは(スリット等が無いもの)、図1(a)に示すように流体の流れが急激に曲がるため、圧力損失が大きい不具合がある(従来のものより低圧損ではある)。
【0005】
【発明の目的】
本発明は、上記の事情に基づいて成されたもので、第1流体通路および第2流体通路の内部に、波状に多数曲折されたフィンを傾斜配置した熱交換器のさらなる低圧損化、および高効率化を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
〔請求項の手段〕
第1流体通路および第2流体通路の内部に傾斜配置されるフィンに、通風穴と傾斜面とを有するルーバーフィンを用いたことにより、流体通路内の流れの曲がりが穏やかになり、結果的に流体の圧損を抑えることができる。
【0008】
〔請求項の手段〕
第1流体通路および第2流体通路の内部に傾斜配置されるフィンは、1つの流体通路内で複数に分割して配置されるとともに、分割配置された各フィンは、1つの流体通路内においてそれぞれ異なった傾斜角度で配置される。さらに、分割されたフィンのうち、流体通路入口に近い入口側のフィンは、フィン出口に対向する流体通路内壁と、フィン出口とが広がるように傾斜配置される。
フィン出口と流体通路内壁とを広げて、そのフィン出口を広くすることで、流体通路入口側の流量が増え、結果的にフィンを通過する流体の流速分布を均一化でき、熱交換器の熱効率を高めることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、複数の実施例および変形例を用いて説明する。
(第1実施例の構成)
図1〜図4は第1実施例の熱交換器を示すもので、図1は流体の流れを示す説明図、図2は第1流体が流れる第1流体通路と第2流体が流れる第2流体通路の概略図、図3はフィンの要部斜視図、図4は第1流体と第2流体の流れ方向を示す説明図である。
【0010】
熱交換器は、アルミニウムや黄銅など熱伝導性に優れた金属材によって形成されるもので、第1流体(高温気体流、例えば密閉空間内を循環する高温空気)が流れる第1流体通路A(図2のa参照)と、第2流体(低温気体流、例えば室外空気)が流れる第2流体通路B(図2のb参照)とが、長方形状の隔壁1を介して交互に多数配置されたものである。
具体的に、各第1流体通路Aおよび各第2流体通路Bは、図2の(a)、(b)に示すように、上下方向に長い立方形状の箱体状に設けられるものである。
【0011】
この実施例に示す第1流体通路Aは、上面後方に第1流体入口Aiが設けられるとともに、下面前方に第1流体出口Aoが設けられている。
同様に、この実施例に示す第2流体通路Bは、下面前方に第2流体入口Biが設けられるとともに、上面後方に第2流体出口Boが設けられている。
【0012】
フィン2は、第1、第2流体通路A、Bの奥行き方向に対して傾斜して配置される。具体的には、フィン2は、フィン長(流体が通過する幅)が、第1、第2流体通路A、Bより狭い薄板で、長方形状を呈する第1、第2流体通路A、Bの略対角線方向に配置されるもので、図2に示すように、第1、第2流体通路A、Bの長手方向(上下方向)に対して同一方向に前傾した状態で配置される。
【0013】
フィン2は、図3に示すルーバフィンであって、流体を貫通して流す通風穴3が多数設けられており、第1、第2流体通路A、B内を流れる第1、第2流体がフィン2を横切ることが可能に設けられている
【0014】
(第1実施例の作動)
第1流体通路Aに第1流体が流れ、第2流体通路Bに第2流体が流れると、図4の(a)、(b)に示すように、第1流体と第2流体は、フィン2の通過時において、互いに対向する対向流となり、フィン2および隔壁1を介して熱交換を行う。
この時の各第1流体通路A内における第1流体の流れを図1(b)に示す。各第1流体通路A内に配置されたフィン2には、多数の通風穴3が設けられているため、フィン2を横切る流体が発生する。このため、各第1流体通路A内における第1流体の曲がりが穏やかになる。
同様に、各第2流体通路B内も、フィン2に設けられた多数の通風穴3によって第2流体の曲がりが穏やかになる。
【0015】
(第1実施例の効果)
本実施例の熱交換器は、上記の作動で示したように、フィン2に多数の通風穴3が設けられて各第1、第2流体通路A、B内における流体の曲がりが穏やかになるため、第1、第2流体通路A、B内を流れる第1、第2流体の圧損が小さくなり、結果的に流速が増して熱交換効率が上昇するとともに、図示しないファンの負荷が軽減される。
【0019】
(第実施例)
は流体通路内における流体の流れを示す説明図である。
この実施例は、フィン2を分割するとともに、分割フィン2A、2Bをそれぞれ異なった傾斜角度で配置して、フィン2を通過する流速分布を均一化するものである。
【0021】
の実施例では、分割された流体通路入口in側の分割フィン2Aの傾斜角度を小さくし、そのフィン出口と流体通路内壁とを広げてフィン出口を広くしたものである。これによって、分割フィン2A側の流量が増え、結果的にフィン2を通過する流体の流速分布を均一化でき、熱交換器の熱効率を高めることができる。
【0022】
(変形例)
上記の各実施例では、図(a)に示すように、流体通路入口inを流体通路の上面に設けるとともに、流体通路出口outを流体通路の下面に設ける例を示したが、図(b)〜(d)に示すように、流体通路入口inおよび流体通路出口outの位置を変更しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】流体の流れを示す説明図である(第1実施例)。
【図2】第1、第2流体通路を示す概略斜視図である(第1実施例)。
【図3】フィンの要部斜視図である(第1実施例)。
【図4】第1、第2流体の流れ方向を示す説明図である(第1実施例)。
【図5】 流体の流れを示す説明図である(第2実施例)。
【図6】 流体の流れを示す説明図である(変形例)。
【図7】 熱交換器の要部斜視図である。
【符号の説明】
A 第1流体通路
B 第2流体通路
1 隔壁
2 フィン
3 通風穴
in 流体通路入口
out 流体通路出口
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat exchanger that performs heat exchange between a first fluid that is a high-temperature gas flow and a second fluid that is a low-temperature gas flow.
[0002]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present inventors have devised the heat exchanger shown in the schematic diagram of FIG. 2 (not a known technique) as a heat exchanger for exchanging heat between the high temperature first fluid and the low temperature second fluid. The heat exchanger, the interior of the first fluid path A and the second fluid passage B, in which inclined position the multiple bent fin 2, and conventional heat exchanger (hot air stream shown in FIG. 7 -a and cross-flow heat exchanger for exchanging heat and the cold air flow flows perpendicular, countercurrent heat exchanging heat and a hot air flow and cold air flow flowing to face shown in FIG. 7 -b Compared with an exchanger etc.), low pressure loss and high heat exchange efficiency are realized.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, as the fin 2 of the heat exchanger devised by the present inventors, a thin plate material simply bent into a corrugated shape (without a slit or the like) is a fluid flow as shown in FIG. Has a problem that the pressure loss is large because it bends sharply (lower pressure loss than the conventional one).
[0005]
OBJECT OF THE INVENTION
The present invention has been made on the basis of the above circumstances, and further reduces the low pressure loss of a heat exchanger in which a plurality of fins bent in a wave shape are inclined in the first fluid passage and the second fluid passage, and The purpose is to improve efficiency.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
[Means of Claim 1 ]
By using louver fins having ventilation holes and inclined surfaces for the fins inclined in the first fluid passage and the second fluid passage, the bending of the flow in the fluid passage becomes gentle. Fluid pressure loss can be suppressed.
[0008]
[Means of claim 2 ]
The fins that are inclinedly arranged inside the first fluid passage and the second fluid passage are divided into a plurality of pieces in one fluid passage, and each of the divided fins is arranged in one fluid passage. Arranged at different inclination angles. Further, among the divided fins, the fin on the inlet side close to the fluid passage inlet is inclined so that the fluid passage inner wall facing the fin outlet and the fin outlet spread.
By widening the fin outlet and the fluid passage inner wall and widening the fin outlet, the flow rate at the fluid passage inlet side increases, and as a result, the flow velocity distribution of the fluid passing through the fin can be made uniform, and the heat efficiency of the heat exchanger Can be increased.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described using a plurality of examples and modifications.
(Configuration of the first embodiment)
1 to 4 show the heat exchanger of the first embodiment, FIG. 1 is an explanatory diagram showing the flow of fluid, and FIG. 2 is a first fluid passage through which the first fluid flows and a second fluid through which the second fluid flows. FIG. 3 is a schematic view of the fluid passage, FIG. 3 is a perspective view of the main part of the fin, and FIG. 4 is an explanatory view showing the flow directions of the first fluid and the second fluid.
[0010]
The heat exchanger is formed of a metal material having excellent heat conductivity such as aluminum or brass, and a first fluid passage A (a high-temperature gas flow, for example, high-temperature air circulating in a sealed space) flows through the first fluid passage A ( 2) and a large number of second fluid passages B (see FIG. 2b) through which the second fluid (low-temperature gas flow, for example, outdoor air) flows are alternately arranged via the rectangular partition walls 1. It is a thing.
Specifically, each first fluid passage A and each second fluid passage B are provided in a cubic box shape that is long in the vertical direction, as shown in FIGS. .
[0011]
The first fluid passage A shown in this embodiment is provided with a first fluid inlet Ai at the rear of the upper surface and a first fluid outlet Ao at the front of the lower surface.
Similarly, the second fluid passage B shown in this embodiment is provided with a second fluid inlet Bi at the front of the lower surface and a second fluid outlet Bo at the rear of the upper surface.
[0012]
The fin 2 is disposed to be inclined with respect to the depth direction of the first and second fluid passages A and B. Specifically, the fin 2 is a thin plate whose fin length (width through which the fluid passes) is narrower than those of the first and second fluid passages A and B, and is a rectangular shape of the first and second fluid passages A and B. As shown in FIG. 2, they are arranged in a substantially diagonal direction, and are arranged in a state of being inclined forward in the same direction with respect to the longitudinal direction (vertical direction) of the first and second fluid passages A and B.
[0013]
The fin 2 is a louver fin shown in FIG. 3, and is provided with a large number of ventilation holes 3 through which fluid flows, and the first and second fluids flowing in the first and second fluid passages A and B are fins. It is possible to cross two .
[0014]
(Operation of the first embodiment)
When the first fluid flows in the first fluid passage A and the second fluid flows in the second fluid passage B, the first fluid and the second fluid are finned as shown in FIGS. At the time of passage of 2, they are opposed to each other and exchange heat through the fins 2 and the partition walls 1.
FIG. 1B shows the flow of the first fluid in each first fluid passage A at this time. Since the fins 2 arranged in each first fluid passage A are provided with a large number of ventilation holes 3, a fluid crossing the fins 2 is generated. For this reason, the bending of the first fluid in each first fluid passage A becomes gentle.
Similarly, in each second fluid passage B, the bending of the second fluid becomes gentle due to the large number of ventilation holes 3 provided in the fins 2.
[0015]
(Effects of the first embodiment)
In the heat exchanger of the present embodiment, as shown in the above-described operation, the fins 2 are provided with a large number of ventilation holes 3, and the bending of the fluid in each of the first and second fluid passages A and B becomes gentle. Therefore, the pressure loss of the first and second fluids flowing in the first and second fluid passages A and B is reduced, and as a result, the flow velocity is increased and the heat exchange efficiency is increased, and the load of a fan (not shown) is reduced. The
[0019]
( Second embodiment)
FIG. 5 is an explanatory view showing the flow of fluid in the fluid passage.
In this embodiment, the fin 2 is divided, and the divided fins 2A and 2B are arranged at different inclination angles, so that the flow velocity distribution passing through the fin 2 is made uniform.
[0021]
In an embodiment of this, the inclination angle of the split fins 2A of the divided fluid passage inlet in the side and small, is obtained by widening the fin outlet spread its fin outlet in fluid passage inner wall. Accordingly, the flow rate on the divided fin 2A side is increased, and as a result, the flow velocity distribution of the fluid passing through the fin 2 can be made uniform, and the heat efficiency of the heat exchanger can be increased.
[0022]
(Modification)
In the above embodiments, as shown in FIG. 6 (a), provided with a fluid passage inlet in the upper surface of the fluid passage, the example of providing a fluid passage outlet out to the lower surface of the fluid passage, Fig. 6 ( As shown in b) to (d), the positions of the fluid passage inlet in and the fluid passage outlet out may be changed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the flow of a fluid (first embodiment).
FIG. 2 is a schematic perspective view showing first and second fluid passages (first embodiment).
FIG. 3 is a perspective view of a main part of a fin (first embodiment).
FIG. 4 is an explanatory view showing the flow directions of the first and second fluids (first embodiment).
FIG. 5 is an explanatory view showing the flow of fluid (second embodiment).
FIG. 6 is an explanatory view showing a flow of fluid (modified example).
FIG. 7 is a perspective view of a main part of the heat exchanger.
[Explanation of symbols]
A 1st fluid passage B 2nd fluid passage 1 Partition 2 Fin 3 Ventilation hole in Fluid passage inlet out Fluid passage outlet

Claims (2)

密閉空間内を循環する高温内気である第1流体と低温室外空気である第2流体とを隣接して流し、前記第1流体と前記第2流体とを隔てる隔壁を介して、前記第1流体と前記第2流体との熱交換を行う熱交換器において、
前記第1流体を上方から下方へと流す第1流体通路が内部に形成される第1流体側箱体と、
前記第2流体を下方から上方へと流す第2流体通路が内部に形成される第2流体側箱体と、
前記第1流体通路と前記第2流体通路に、奥行き方向に対して同方向に傾斜して配置され、波状に多数曲折されたフィンとを有し、
前記フィンは傾斜面を有し、前記傾斜面に流体を貫通して流す通風穴が設けられたルーバフィンであり、
前記第2流体側箱体の下面に、前記第2流体通路へと前記第2流体を流入させる第2流体入口が形成されていることを特徴とする熱交換器。
A first fluid that is high-temperature inside air that circulates in a sealed space and a second fluid that is low-temperature outdoor air flow adjacently, and the first fluid passes through a partition wall that separates the first fluid and the second fluid. And a heat exchanger for exchanging heat with the second fluid,
A first fluid side box in which a first fluid passage for flowing the first fluid from above to below is formed;
A second fluid side box in which a second fluid passage for flowing the second fluid from below to above is formed;
The first fluid passage and the second fluid passage are arranged in the same direction with respect to the depth direction and have fins that are bent in a number of undulations,
The fin has an inclined surface, and is a louver fin provided with a ventilation hole for allowing fluid to flow through the inclined surface.
A heat exchanger, wherein a second fluid inlet for allowing the second fluid to flow into the second fluid passage is formed on a lower surface of the second fluid side box .
密閉空間内を循環する高温内気である第1流体と低温室外空気である第2流体とを隣接して流し、前記第1流体と前記第2流体とを隔てる隔壁を介して、前記第1流体と前記第2流体との熱交換を行う熱交換器において、
前記第1流体を上方から下方へと流す第1流体通路が内部に形成される第1流体側箱体と、
前記第2流体を下方から上方へと流す第2流体通路が内部に形成される第2流体側箱体と、
前記第1流体通路と前記第2流体通路に、奥行き方向に対して同方向に傾斜して配置され、波状に多数曲折されたフィンとを有し、
前記各流体通路において前記フィンは複数に分割して配置されるとともに、分割配置された各フィンはそれぞれ異なった傾斜角度で配置され、
分割されたフィンのうち、
流体通路入口に近い入口側のフィンは、前記フィンの空気流れ下流側部位の上端が、前記フィンの空気流れ下流側部位と対向する箱体内壁から離れるように配されており、
前記第2流体側箱体の下面に、前記第2流体通路へと前記第2流体を流入させる第2流体入口が形成されていることを特徴とする熱交換器。
A first fluid that is high-temperature inside air that circulates in a sealed space and a second fluid that is low-temperature outdoor air flow adjacently, and the first fluid passes through a partition wall that separates the first fluid and the second fluid. And a heat exchanger for exchanging heat with the second fluid,
A first fluid side box in which a first fluid passage for flowing the first fluid from above to below is formed;
A second fluid side box in which a second fluid passage for flowing the second fluid from below to above is formed;
The first fluid passage and the second fluid passage are arranged in the same direction with respect to the depth direction and have fins that are bent in a number of undulations,
Wherein said fins in each fluid passageway while being arranged in a plurality, disposed at different tilt angles, respectively Re fins Waso divided arrangement,
Of the divided fins,
The fin on the inlet side near the fluid passage inlet is arranged so that the upper end of the air flow downstream portion of the fin is separated from the inner wall of the box facing the air flow downstream portion of the fin,
A heat exchanger, wherein a second fluid inlet for allowing the second fluid to flow into the second fluid passage is formed on a lower surface of the second fluid side box .
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