JP5077154B2 - 沸騰冷却用プレート式熱交換器 - Google Patents
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Description
請求項2に記載のように、請求項1に記載の沸騰冷却用プレート式熱交換器において、前記フィンは、被冷却流体入口と被冷却流体出口を結ぶ線に対して、前記フィンの被冷却流体出口側端部が冷媒入口側に傾斜するとともに、直線的に延びる板状をなし、かつ、複数枚設けられていると、フィンが製造容易となる。
沸騰冷却用プレート式熱交換器10のハウジング11内において、角パイプ18,19,20,21の内部により被冷却流体通路としてのEGRガス通路Peが構成され、EGRガス通路PeをEGRガスが左から右に向かって流れる。一方、ハウジング11内の熱交換室R3において、角パイプ18,19,20,21の外部により冷媒通路Prが構成され、冷媒通路Prを冷媒が下から上に向かって流れる。このとき、角パイプ18,19,20,21を挟んだ高温のEGRガスと冷媒との間で熱交換が行われ、EGRガスが冷却される。
フィン50は、EGRガス入口23aとEGRガス出口23bを結ぶ線に対して、フィン50のEGRガス出口23b側端部が冷媒入口24a側に傾斜するとともに、直線的に延びる板状をなし、かつ、複数枚設けられている。詳しくは、図3に示すように角パイプ18〜21内での左右の両側壁間において、長方形のフィン50が上下に離間して架設されるとともに、図4(a)に示すように左右方向において長方形のフィン50が離間して設置されている。また、複数枚のフィン50は、EGRガス通路において上流側ほどEGRガス入口23aとEGRガス出口23bを結ぶ直線に対する傾斜角度θが大きくなっている。これにより、EGRガスを冷媒入口24a側でかつEGRガス出口23b側に案内しやすくなる。また、複数枚のフィン50は、EGRガスの流れる方向(EGRガス通路)において下流側ほど密に、即ち、フィン間の距離であるピッチpが狭くなるように配置されている。これにより、伝達熱効率の向上が図られる。さらに、複数枚のフィン50は、EGRガスの流れる方向(EGRガス通路)において下流側ほど短く、即ち、図4(a)の板の長さLfが大きくなるように形成されている。これにより、伝達熱効率の向上が図られる。
次に、沸騰冷却装置6の作用を説明する。
(1)熱交換器10におけるEGRガス通路と冷媒通路とが交差し、熱交換器10における熱交換部22には冷媒入口24aと冷媒出口24bおよびEGRガス入口23aとEGRガス出口23bが設けられており、隔壁のEGRガスとの接触面に、EGRガス入口23aからEGRガス出口23bに向かうベクトルB1と、ベクトルB1に直交し冷媒入口24a側を向いたベクトルB2を足し合わせたベクトルB3の方向にEGRガスを案内するフィン50を設けた。よって、EGRガスについて熱交換器10における熱交換率を向上することができる。また、より高温のEGRガス(被冷却ガス)が未沸騰の冷媒のより多い部分に向けて流れるので、熱交換率を向上させることができる。
(5)複数枚のフィン50は、EGRガス通路において下流側ほど短く形成されているので、EGRガスは温度が下がる出口側においても伝達熱効率を高くすることができる。
・図2に代わり図7に示すように熱交換器10のハウジング11内の冷媒流路にガイド部材(仕切り板)80を設けてもよい。このガイド部材80により、均一に冷媒を分流させると共に、ガス化した冷媒の滞留を防止し、早期排出させることができる(溜った気泡を追い出すことができる)。
・冷媒として水を用いたがこれに限ることなく、例えば、アルコール、アルコール水溶液等を使用してもよい。
・被冷却流体の出口と入口は対向していることに限定されず、また、冷媒の入口と出口についても対向していることに限定されない。すなわち、被冷却流体の流れと冷媒の流れが並行流又は対向流ではなく、被冷却流体の流れと冷媒の流れが交差していればよい。
Claims (7)
- 被冷却流体が流れる被冷却流体通路と前記被冷却流体を冷却する液相の冷媒が流れる冷媒通路とが平面状をなす隔壁で区画され、液化された冷媒が前記冷媒通路に供給されて前記被冷却流体と熱交換されて一部が沸騰した状態で排出される沸騰冷却用プレート式熱交換器であって、
前記熱交換器における前記被冷却流体通路と前記冷媒通路とが交差し、前記熱交換器における熱交換部には冷媒入口と冷媒出口および被冷却流体入口と被冷却流体出口が設けられており、前記隔壁の被冷却流体との接触面に、前記被冷却流体入口から前記被冷却流体出口に向かうベクトルと、該ベクトルに直交し前記冷媒入口側を向いたベクトルを足し合わせたベクトルの方向に被冷却流体を案内するフィンを設けたことを特徴とする沸騰冷却用プレート式熱交換器。 - 前記フィンは、被冷却流体入口と被冷却流体出口を結ぶ線に対して、前記フィンの被冷却流体出口側端部が冷媒入口側に傾斜するとともに、直線的に延びる板状をなし、かつ、複数枚設けられていることを特徴とする請求項1に記載の沸騰冷却用プレート式熱交換器。
- 前記複数枚のフィンは、被冷却流体通路において上流側ほど被冷却流体入口と被冷却流体出口を結ぶ直線に対する傾斜角度が大きくなっていることを特徴とする請求項2に記載の沸騰冷却用プレート式熱交換器。
- 前記複数枚のフィンは、被冷却流体通路において下流側ほど密に配置されていることを特徴とする請求項2または3に記載の沸騰冷却用プレート式熱交換器。
- 前記複数枚のフィンは、被冷却流体通路において下流側ほど短く形成されていることを特徴とする請求項4に記載の沸騰冷却用プレート式熱交換器。
- 前記熱交換器における熱交換部の冷媒入口と冷媒出口が対向しているとともに熱交換部の被冷却流体入口と被冷却流体出口が対向し、被冷却流体通路と冷媒通路が直交していることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の沸騰冷却用プレート式熱交換器。
- 前記被冷却流体は内燃機関のEGRガスであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の沸騰冷却用プレート式熱交換器。
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