JP6659374B2 - 熱交換器及び熱交換方法 - Google Patents

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Description

本発明は、熱交換器及び熱交換方法に関する。
従来、熱交換器性能に優れる熱交換器の一種として積層型の熱交換器が知られている。この積層型の熱交換器は、複数の基板が積層された積層体を備えており、各基板には複数のマイクロチャネルがそれぞれ配列されている。そして、この熱交換器では、ある基板に配列されたマイクロチャネルを流通する流体とその基板に隣接する別の基板に配列されたマイクロチャネルを流通する流体との間で熱交換が行われるようになっている。下記特許文献1には、このような積層型の熱交換器の一例が示されている。
下記特許文献1に開示された積層型の熱交換器は、高温流体を流通させる複数のマイクロチャネルが配列された高温部層と、低温流体を流通させる複数のマイクロチャネルが配列された低温部層とが隔壁を介して積層された積層体を備えている。この熱交換器は、流体の分配部に直線的な流路を備える一方、伝熱部に熱伝達が高く且つ圧力降下が大きい波形流路を用いてコンパクト化を図っている。
特開2010−286229号公報
前記特許文献1の熱交換器では、熱交換器をコンパクト化するために伝熱性能を優先しているが、マイクロチャネルの波形流路の部分に起因する圧力降下、すなわち圧力損失が過大になる虞がある。
本発明の目的は、熱交換器の大型化を防ぎつつ、伝熱性能を向上し、且つ、圧力損失が過大になるのを防ぐことである。
本発明による熱交換器は、複数の流体を流通させながらそれらの流体同士の間で熱交換させる熱交換器であって、一流体を流通させるマイクロチャネルである第1流路が配列された第1層と、その第1層に対して積層されていて前記一流体とは異なる他流体を流通させるマイクロチャネルである第2流路が配列された第2層とを有する流路構造体を備え、前記第1流路は、前記第1層と前記第2層との積層方向から見て、前記第2層の前記第2流路が設けられた範囲と重なる有効領域を有し、前記有効領域は、当該有効領域の一方の端部である高温端を含む基準伝熱流路部と、当該有効領域の前記基準伝熱流路部以外の部分に相当し、当該有効領域の前記高温端と反対側の端部であって前記高温端に比べて低温の前記一流体が流通する低温端を含む高伝熱流路部と、を有し、前記高伝熱流路部は、その両端間の間隔の単位距離当たりにおける流路長が前記基準伝熱流路部の両端間の間隔の単位距離当たりにおける流路長よりも大きくなるように曲折した流路形状を有する。
この熱交換器では、第1流路の有効領域が高伝熱流路部を有していて、この高伝熱流路部は、その両端間の間隔の単位距離当たりにおける流路長が有効領域の基準伝熱流路部の両端間の間隔の単位距離当たりにおける流路長よりも大きくなるように曲折した流路形状を有する。すなわち、高伝熱流路部は、基準伝熱流路部と比べてより多くの屈曲部を有するか、もしくは、基準伝熱流路部よりも屈曲度合いの大きい屈曲部を有することになる。このため、高伝熱流路部の屈曲部での流体の乱れにより、伝熱性能を向上することができる。また、曲折した流路形状の高伝熱流路部は、その両端間の間隔の増大を抑制できるので、熱交換器の大型化を防ぐことが可能となる。従って、この熱交換器では、大型化を防ぎつつ、伝熱性能を向上できる。
しかも、この熱交換器では、基準伝熱流路部が有効領域の高温端を含む部分であり、高伝熱流路部が有効領域の基準伝熱流路部以外の部分に相当し、有効領域の低温端を含む部分であるため、第1流路の有効領域の圧力損失の増大幅を抑えることができる。すなわち、流路の圧力損失はその流路に流れる流体の流速に比例するため、低温で比較的密度が高くなる第1流体が流れ、その第1流体の流速が小さくなる低温端を含む部分が高伝熱流路部になっていて、有効領域のそれ以外の部分で高温端を含む部分が基準伝熱流路部になっていることにより、曲折した高伝熱流路部によって圧力損失が増大するとしても、その増大幅を小さくすることができる。このため、第1流路において圧力損失が過大になるのを防ぐことができる。また、有効領域の低温端近傍の部分では前記のように第1流体の密度が高くてその流速が小さいため、当該部分は伝熱性能が比較的低い部分となるが、この熱交換器では、高伝熱流路部が低温端を含むことから、この低温端近傍の部分の比較的低い伝熱性能を高伝熱流路部によって引き上げることができる。このため、第1流路の有効領域全体をバランス良く伝熱性能が高い状態とすることができる。
前記熱交換器において、前記基準伝熱流路部は、直線流路であり、前記高伝熱流路部は、蛇行流路である。
この構成によれば、基準伝熱流路部が直線流路であることにより、基準伝熱流路部がカーブした流路形状や曲折した流路形状を有する場合と比べて、当該基準伝熱流路部における圧力損失を低減できる。その分、有効領域の圧力損失の増大を抑制することができる。
この場合において、前記高伝熱流路部は、直線である中心線の両側に振れるように蛇行しており、前記中心線に沿う方向における前記高伝熱流路部の両端間の距離は、前記有効領域の両端間の距離の60%以下である。
この構成によれば、有効領域の圧力損失を、有効領域の全てが直線流路になっている場合のその有効領域の圧力損失の2倍未満に抑えることができる。熱交換器の実用性の面において、第1流路の有効領域の圧力損失が、有効領域の全てが直線流路である場合のその有効領域の圧力損失の2倍以上になった場合には、そのような有効領域をもつ第1流路を採用することは難しいが、本構成では、前記のように2倍未満に抑えることができるので、圧力損失の面において、実用上、十分採用可能な第1流路を得ることができる。
さらにこの場合において、前記中心線に沿う方向における前記高伝熱流路部の両端間の距離は、前記有効領域の両端間の距離の10%以上である。
この構成によれば、有効領域内の汚れ及び/又は流体条件によって生じると一般的に想定される伝熱性能の低下を十分補うことが可能な伝熱面積を有効領域において確保することができる。
また、前記基準伝熱流路部が直線流路であり、前記高伝熱流路部が蛇行流路である構成において、前記高伝熱流路部は、直線である中心線の両側に振れるように蛇行しており、前記中心線に沿う方向における前記高伝熱流路部の両端間の距離は、前記基準伝熱流路部の両端間の距離よりも小さいことが好ましい。
この構成によれば、熱交換器の大型化を防止しつつ、伝熱性能の向上と圧力損失の過剰な増大の防止とをバランス良く達成することができる。
本発明による熱交換方法は、前記熱交換器の前記第1流路に前記基準伝熱流路部から前記高伝熱流路部へ向けて一流体を流通させるとともに、前記熱交換器の前記第2流路に他流体としての冷媒を流通させることにより、前記一流体と前記冷媒との間で熱交換させる。
また、本発明による熱交換方法は、前記熱交換器の前記第1流路に前記高伝熱流路部から前記基準伝熱流路部へ向けて一流体を流通させるとともに、前記熱交換器の前記第2流路に他流体としての温媒を流通させることにより、前記一流体と前記温媒との間で熱交換させる。
以上説明したように、本発明によれば、熱交換器の大型化を防ぎつつ、伝熱性能を向上し、且つ、圧力損失が過大になるのを防ぐことができる。
本発明の一実施形態による熱交換器の概略的な斜視図である。 図1に示した熱交換器の流路構造体を構成する第1基板の平面図である。 図1に示した熱交換器の流路構造体を構成する第2基板の平面図である。 第1流路の高伝熱流路部の拡大図である。 流路構造体のうち第1流路が形成された第1基板近傍の部分的な断面図である。 第1流路の有効領域の両端間の距離に対する高伝熱流路部の両端間の距離の割合とシミュレーションにより算出した圧力損失との相関関係を示す図である。 第1流路の有効領域の両端間の距離に対する高伝熱流路部の両端間の距離の割合とシミュレーションにより算出した伝熱係数との相関関係を示す図である。 第1流路の有効領域の両端間の距離に対する高伝熱流路部の両端間の距離の割合とシミュレーションにより算出した伝熱係数に対する圧力損失の割合との相関関係を示す図である。
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
図1には、本発明の一実施形態による熱交換器1の全体構成が示されている。熱交換器1は、第1流体と第2流体を流通させながらそれらの流体同士を熱交換させるものである。熱交換器1は、流路構造体2と、第1供給ヘッダ3と、第2供給ヘッダ4と、第1排出ヘッダ5と、第2排出ヘッダ6とを備える。
流路構造体2は、第1流体を流通させるマイクロチャネルである多数の第1流路21(図2参照)と第2流体を流通させるマイクロチャネルである多数の第2流路22(図3参照)とを内部に有する直方体状の構造体である。流路構造体2は、複数の第1流路21がそれぞれ配列された複数の第1基板11と、複数の第2流路22がそれぞれ配列された複数の第2基板12とを有する。第1基板11は、本発明における第1層の一例であり、第2基板12は、本発明における第2層の一例である。
第1基板11及び第2基板12は、その厚み方向の一方側から見て長方形状を呈する平板であり、例えばステンレス鋼板からなる。流路構造体2では、第1基板11と第2基板12が交互に積層されて互いに接合されている。これにより、流路構造体2では、第1基板11に配列された複数の第1流路21と第2基板12に配列された複数の第2流路22とがそれらの基板の積層方向において交互に並んでいる。流路構造体2は、各基板11,12の四辺に対応する各端面によって形成される4つの側面を有する。
各第1基板11の一方の板面には、図2に示すように、複数の第1流路21を構成する複数の第1溝23が形成されている。各第1溝23は、エッチングにより形成され、図5に示すように円弧状の断面を有する。第1基板11の一方の板面における各第1溝23の開口がその板面上に積層された第2基板12で封止されることによって、その一方の板面に配列された複数の第1流路21が形成されている。
各第1流路21は、概ね、第1基板11の長辺方向に延びている。本実施形態では、各第1流路21の後述する基準伝熱流路部25が上下方向に延びるような姿勢で流路構造体2が配置される。すなわち、流路構造体2は、各基板11,12の長辺方向が上下方向に一致するような姿勢で配置される。
各第1流路21は、第1流体を受け入れる導入口21a(図2参照)をその一端に有し、当該第1流路21を流れた第1流体を流出させる流出口21bを導入口21aと反対側の端部に有する。導入口21aは、各基板11,12の長辺方向における一方の端面によって形成される流路構造体2の側面において開口し、流出口21bは、導入口21aが開口した側面と反対側の側面において開口している。すなわち、導入口21aは、流路構造体2の下側を向く側面において開口し、流出口21bは、流路構造体2の上側を向く側面において開口している。
本実施形態では、各第1流路21には導入口21aから低温の第1流体が導入され、その導入された第1流体が流出口21b側へ流れるに従って、第2流路22を流れる高温の第2流体との間で熱交換し、それによって昇温するようになっている。従って、本実施形態では、各第1流路21のうち導入口21aに近い部分である程、低温の第1流体が流れ、各第1流路21のうち流出口21bに近い部分である程、比較的高温の第1流体が流れるようになっている。
第1流路21は、当該第1流路21を流れる第1流体と第2流路22を流れる第2流体との熱交換に寄与する有効領域24(図2参照)を有する。有効領域24は、基板11,12の積層方向から見て、第1流路21のうちで第2基板12の第2流路22が設けられた範囲と重なっている領域である。詳しくは、基板11,12の積層方向から見て、第1流路21のうち導入口21a近傍の僅かな領域及び流出口21b近傍の僅かな領域は第2基板12の第2流路22が設けられた範囲と重なっておらず、有効領域24は、第1流路21のうちそれらの僅かな領域を除いた領域に相当する。
有効領域24は、図2に示すように、基準伝熱流路部25と、高伝熱流路部26とによって構成されている。
基準伝熱流路部25は、本実施形態では、直線的に延びる流路、すなわち直線流路であり、第1基板11の長辺方向に延びている。基準伝熱流路部25は、有効領域24の一方の端部である高温端24aを含む。高温端24aは、後述の低温端24bを流通する第1流体に比べて高温の第1流体が流通する部分である。詳しくは、高温端24aは、有効領域24のうちで最も高温の第1流体が流通する部分である。基準伝熱流路部25は、有効領域24のうち高温端24aから導入口21a側へ向かって所定の長さの部分に相当する。
高伝熱流路部26は、有効領域24の基準伝熱流路部25以外の部分に相当する。高伝熱流路部26は、有効領域24の高温端24aと反対側の端部である低温端24bを含む。低温端24bは、高温端24aを流通する第1流体に比べて低温の第1流体が流通する部分である。詳しくは、低温端24bは、有効領域24のうちで最も低温の第1流体が流通する部分である。高伝熱流路部26は、有効領域24のうち低温端24bから高温端24a側へ向かって所定の長さの部分に相当する。
高伝熱流路部26は、その両端間の間隔の単位距離当たりにおける流路長が基準伝熱流路部25の両端間の間隔の単位距離当たりにおける流路長よりも大きくなるように曲折した流路形状を有する。具体的には、高伝熱流路部26は、直線である蛇行中心線27を中心としてその両側に振れるように蛇行した蛇行流路である。なお、蛇行中心線27は、基準伝熱流路部25の流路幅の中心線と同方向に延びる線である。また、高伝熱流路部26の両端間の間隔は、蛇行中心線27に沿う方向における高伝熱流路部26の両端間の距離のことである。また、高伝熱流路部26の両端間の間隔の単位距離当たりにおける流路長は、高伝熱流路部26の全流路長を当該高伝熱流路部26の両端間の間隔で除することによって得られる値に相当する。また、基準伝熱流路部25の両端間の間隔は、その基準伝熱流路部25の両端間の直線距離に相当する。また、基準伝熱流路部25の両端間の間隔の単位距離当たりにおける流路長は、基準伝熱流路部25の全流路長を当該基準伝熱流路部25の両端間の間隔で除することによって得られる値に相当する。
高伝熱流路部26は、図4に示すように、複数の第1直線部26aと、複数の第2直線部26bと、複数の角部26cとを有する。
第1直線部26aは、高伝熱流路部26の一端側から他端側へ向かって、蛇行中心線27に対して一方側から他方側へ斜めに交差して直線的に延びる部分である。第2直線部26bは、高伝熱流路部26の一端側から他端側へ向かって、蛇行中心線27に対して前記他方側から前記一方側へ斜めに交差して直線的に延びる部分である。この第1直線部26aと第2直線部26bが高伝熱流路部26の一端側から他端側へ向かって交互に繰り返し配置されている。
各第1直線部26aの流路幅の中心線は、蛇行中心線27に対して角度Dだけ傾斜している。各第2直線部26bの流路幅の中心線は、第1直線部26aの中心線の傾斜の向きと逆向きであるが、蛇行中心線27に対して第1直線部26aの中心線の傾斜角度と同じ角度Dだけ傾斜している。各角部26cは、アール状に形成されており、第1直線部26aと第2直線部26bの互いに対応する端部同士を繋いでいる。
以上のように各第1直線部26a、各第2直線部26b及び各角部26cが構成されていることにより、高伝熱流路部26は、蛇行中心線27を中心としたジグザグ状に形成されており、全体的には蛇行中心線27に沿って延びている。
蛇行中心線27に沿う方向における高伝熱流路部26の両端間の距離をLとし、有効領域24の圧力損失をfとし、有効領域24における第1流体の境膜伝熱係数(以下、単に有効領域24についての伝熱係数と称する)をjとした場合に、高伝熱流路部26の両端間の距離Lと有効領域24の圧力損失fと伝熱係数jは、以下の関係式(1)を満たす。
(α×f/j)<A×L・・・(1)
前記関係式(1)において、αは、以下の関係式(2)によって規定される補正係数である。
α×f/j=1・・・(2)
この関係式(2)において、fは、有効領域24を全て基準伝熱流路部25のような直線流路にした場合のその有効領域の圧力損失であり、jは、有効領域24を全て基準伝熱流路部25のような直線流路にした場合のその有効領域についての伝熱係数である。
また、前記関係式(1)において、Aは、以下の関係次式(3)によって規定される値である。
A=(α×fall/jall)/Lall・・・(3)
この関係式(3)において、fallは、有効領域24の全てを高伝熱流路部26のような曲折した流路形状にした場合のその有効領域の圧力損失であり、jallは、有効領域24の全てを高伝熱流路部26のような曲折した流路形状にした場合のその有効領域についての伝熱係数である。また、Lallは、有効領域24の両端間の距離であり、低温端24bと高温端24aとの間の距離に相当する。なお、有効領域24の両端間の距離は、具体的には、基準伝熱流路部25の流路幅の中心線及び高伝熱流路部26の蛇行中心線27に沿う方向における有効領域24の両端間の距離のことである。
本実施形態では、蛇行中心線27に沿う方向における高伝熱流路部26の両端間の距離は、有効領域24の両端間の距離の10%以上で且つ有効領域24の両端間の距離の60%以下に設定されている。また、好ましくは、蛇行中心線27に沿う方向における高伝熱流路部26の両端間の距離は、基準伝熱流路部25の両端間の距離よりも小さい距離、換言すれば有効領域24の両端間の距離の50%未満の距離に設定される。
また、各第1流路21は、図2に示すように、導入流路部29と、流出流路部30とを有する。
導入流路部29は、第1流路21の導入口21a近傍の僅かな部分であって、第2基板12の第2流路22が設けられた範囲と重なっていない部分に相当する。すなわち、導入流路部29は、第1流路21のうち有効領域24に対して導入口21a側に位置する部分に相当する。導入流路部29は、導入口21aから直線的に延びて高伝熱流路部26に繋がっている。導入口21aに供給された第1流体は、当該導入流路部29を通って高伝熱流路部26へ流れるようになっている。
流出流路部30は、第1流路21の流出口21b近傍の僅かな部分であって、第2基板12において第2流路22が設けられた範囲と重なっていない部分に相当する。すなわち、流出流路部30は、第1流路21のうち有効領域24に対して流出口21b側に位置する部分に相当する。流出流路部30は、基準伝熱流路部25の延長線上でその基準伝熱流路部25と同方向に直線的に延びて流出口21bに繋がっている。基準伝熱流路部25を流れた後の第1流体は、流出流路部30を通って流出口21bから流出するようになっている。
各第2基板12(図3参照)の一方の板面には、複数の第2流路22を構成する複数の第2溝32がエッチングにより形成されている。図3では、第2基板12に形成された複数の第2溝32全体の外形を主に示しており、各第2溝32及び各第2流路22の図示については、それらの上流側の端部付近の部分及び下流側の端部付近の部分を除いて図示を省略している。第2基板12の一方の板面における各第2溝32の開口がその板面上に積層された第1基板11で封止されることによって、その一方の板面に配列された複数の第2流路22が形成されている。
各第2流路22は、本実施形態では、第2基板12の短辺方向において一方側から他方側へ直線的に延びる部分と、その部分から折り返されて前記他方側から前記一方側へ直線的に延びる部分とが繰り返し設けられて全体として大きく蛇行した形状となっている。
各第2流路22は、第2流体を受け入れる導入口22aをその一端に有し、当該第2流路22を流れた第2流体を流出させる流出口22bを導入口22aと反対側の端部に有する。
導入口22aは、各基板11,12の短辺方向の一方の端面によって形成される流路構造体2の側面において開口している。本実施形態では、導入口22aは、水平方向において一方側を向く流路構造体2の側面において開口しており、その側面の上端部近傍に配置されている。すなわち、導入口22aは、第1流路21の流出口21b寄りに配置されている。
流出口22bは、導入口22aが開口する流路構造体2の側面に対して反対側の側面において開口している。本実施形態では、流出口22bは、当該流出口22bが開口する流路構造体2の側面の下端部近傍に配置されている。すなわち、流出口22bは、第1流路21の導入口21a寄りに配置されている。
本実施形態では、各第2流路22には導入口22aから第1流体よりも高温の第2流体が導入され、その導入された第2流体が流出口22b側へ流れるに従って、第1流路21を流れる低温の第1流体と熱交換し、それによって降温するようになっている。
第1供給ヘッダ3(図1及び図2参照)は、流路構造体2内に設けられた全ての第1流路21の各導入口21aへ第1流体を分配して供給するものである。第1供給ヘッダ3は、流路構造体2のうち第1流路21の導入口21aが開口する側面に取り付けられている。第1供給ヘッダ3は、それが取り付けられた流路構造体2の側面において開口する全ての導入口21aを全体として覆っている。これにより、第1供給ヘッダ3の内側の空間が各導入口21aと連通している。第1供給ヘッダ3には図略の供給配管が接続されており、その供給配管を通じて第1供給ヘッダ3へ供給された第1流体が、第1供給ヘッダ3の内側の空間から各導入口21aへ分配されるようになっている。
第1排出ヘッダ5(図1及び図2参照)は、流路構造体2内に設けられた全ての第1流路21の流出口21bから流出する第1流体を受けるものである。第1排出ヘッダ5は、流路構造体2のうち第1流路21の流出口21bが開口する側面に取り付けられている。第1排出ヘッダ5は、それが取り付けられた流路構造体2の側面に開口する全ての流出口21bを全体として覆っている。これにより、第1排出ヘッダ5の内側の空間が各流出口21bと連通している。第1排出ヘッダ5には図略の排出配管が接続されており、各流出口21bから第1排出ヘッダ5の内側の空間に流出した第1流体が、この排出配管を通じて排出されるようになっている。
第2供給ヘッダ4(図1及び図3参照)は、流路構造体2内に設けられた全ての第2流路22の各導入口22aへ第2流体を分配して供給するものである。第2供給ヘッダ4は、流路構造体2のうち第2流路22の導入口22aが開口する側面に取り付けられ、その側面に開口する全ての導入口22aを全体として覆っている。これにより、第2供給ヘッダ4の内側の空間が各導入口22aと連通している。第2供給ヘッダ4には図略の供給配管が接続されており、その供給配管を通じて第2供給ヘッダ4へ供給された第2流体が、第2供給ヘッダ4の内側の空間から各導入口22aへ分配されるようになっている。
第2排出ヘッダ6(図1及び図3参照)は、流路構造体2内に設けられた全ての第2流路22の流出口22bから流出する第2流体を受けるものである。第2排出ヘッダ6は、流路構造体2のうち第2流路22の流出口22bが開口する側面に取り付けられ、その側面に開口する全ての流出口22bを全体として覆っている。これにより、第2排出ヘッダ6の内側の空間が各流出口22bと連通している。第2排出ヘッダ6には図略の排出配管が接続されており、各流出口22bから第2排出ヘッダ6の内側の空間に流出した第2流体が、この排出配管を通じて排出されるようになっている。
本実施形態では、以上のような構成を有する熱交換器1を用いて第1流体と第2流体との間で熱交換させる熱交換方法が行われる。例えば、第1流体を昇温させるために当該第1流体とその第1流体よりも高温の第2流体である温媒(熱媒)との間で熱交換させる熱交換方法が行われる。
具体的には、第1流体を供給配管を通じて第1供給ヘッダ3へ供給することにより第1供給ヘッダ3から各第1流路21へ第1流体を供給し、それによって各第1流路21に高伝熱流路部26から基準伝熱流路部25へ向けて第1流体を流通させる。一方、第2流体としての温媒を供給配管を通じて第2供給ヘッダ4へ供給することにより第2供給ヘッダ4から各第2流路22へ温媒を供給し、それによって各第2流路22に温媒を流通させる。これにより、第1流路21を流通する第1流体と第2流路22を流通する温媒との間で熱交換させ、それによって第1流体を昇温させる。
本実施形態による熱交換器1では、第1流路21の有効領域24が高伝熱流路部26を有していて、この高伝熱流路部26が、その両端間の間隔の単位距離当たりにおける流路長が基準伝熱流路部25の両端間の間隔の単位距離当たりにおける流路長よりも大きくなるように曲折した蛇行流路である。このため、高伝熱流路部26の屈曲部での流体の乱れにより伝熱性能を向上することができる。
また、曲折した流路形状の高伝熱流路部26はその両端間の間隔の増大を抑制できるので、本実施形態では、熱交換器1の大型化を防ぐことが可能となる。従って、本実施形態では、熱交換器1の大型化を防ぎつつ、伝熱性能を向上できる。
また、本実施形態による熱交換器1では、基準伝熱流路部25が有効領域24の高温端24aを含む部分であり、高伝熱流路部26が有効領域24の基準伝熱流路部25以外の部分に相当し、有効領域24の低温端24bを含む部分であるため、第1流路21の有効領域24の圧力損失の増大幅を抑えることができる。すなわち、流路の圧力損失はその流路に流れる流体の流速に比例するため、低温で比較的密度が高くなる第1流体が流れ、その第1流体の流速が小さくなる低温端24bを含む部分が高伝熱流路部26になっていて、有効領域24のそれ以外の部分で高温端24aを含む部分が基準伝熱流路部25になっていることにより、曲折した高伝熱流路部26によって圧力損失が増大するとしても、その増大幅を小さくすることができる。このため、第1流路21において圧力損失が過大になるのを防ぐことができる。
また、有効領域の低温端近傍の部分では前記のように第1流体の密度が高くてその流速が小さいため、当該部分は伝熱性能が比較的低い部分となるが、本実施形態では、高伝熱流路部26が低温端24bを含むことから、この低温端24b近傍の部分の比較的低い伝熱性能を高伝熱流路部26によって引き上げることができる。このため、第1流路21の有効領域24全体をバランス良く伝熱性能が高い状態とすることができる。
また、本実施形態では、高伝熱流路部26が蛇行流路であるため、高伝熱流路部が単純にカーブしているような構成に比べて、高伝熱流路部26の両端間の間隔の増大を抑制しつつ、より高伝熱流路部26の流路長を拡大して伝熱面積をより増やすことができる。すなわち、高伝熱流路部26の両端間の間隔の増大を抑制しつつ、より有効に伝熱性能を向上できる。また、基準伝熱流路部25が直線流路であるため、基準伝熱流路部がカーブした流路形状や曲折した流路形状を有する場合と比べて、当該基準伝熱流路部25における圧力損失を低減できる。その分、有効領域24の圧力損失の増大を抑制することができる。
また、本実施形態では、蛇行中心線27に沿う方向における高伝熱流路部26の両端間の距離が有効領域24の両端間の距離の60%以下に設定されているため、有効領域24の圧力損失を、有効領域の全てが直線流路になっている場合のその有効領域の圧力損失の2倍未満に抑えることができ、熱交換器の実用上の圧力損失の面を十分満足することができる。
また、本実施形態では、蛇行中心線27に沿う方向における高伝熱流路部26の両端間の距離が有効領域24の両端間の距離の10%以上に設定される。
熱交換器では、一般的に、流路内の汚れ(付着物)及び/又は流体の温度や圧力などの流体条件により伝熱性能が低下する可能性を考慮して、計算によって求められる伝熱面積の理論値に対して余裕度をもたせた伝熱面積が設定される。この場合、一般的に前記伝熱面積の理論値よりもその理論値の5%〜10%程度大きな伝熱面積が設定される。これに対し、本実施形態のように蛇行中心線27に沿う方向における高伝熱流路部26の両端間の距離が有効領域24の両端間の距離の10%以上に設定されることで、有効領域24内の汚れ及び/又は流体条件により一般的に想定される伝熱性能の低下を十分補うことが可能な伝熱面積を有効領域24において確保することができる。
また、本実施形態におけるより好ましい形態として、蛇行中心線27に沿う方向における高伝熱流路部26の両端間の距離は、基準伝熱流路部25の両端間の距離よりも小さい距離に設定される。この場合には、熱交換器1の大型化を防止しつつ、伝熱性能の向上と圧力損失の過剰な増大の防止とをバランス良く達成することができる。
すなわち、仮に高伝熱流路部26の両端間の距離が基準伝熱流路部25の両端間の距離よりも大きい場合には、高伝熱流路部26による伝熱性能の向上効果は高まるが、その一方で圧力損失の増大幅が大きくなる。この圧力損失の増大を緩和するためには、例えば、流路構造体2内に設ける第1流路21の数を増やすことが考えられるが、この場合には流路構造体2を大型化せざるを得なくなる。すなわち、熱交換器1を大型化せざるを得なくなる。これに対し、高伝熱流路部26の両端間の距離が基準伝熱流路部25の両端間の距離よりも小さいことにより、伝熱性能の向上と圧力損失の過剰な増大の防止とをバランス良く達成することができ、その結果、熱交換器1の大型化も防止できる。
次に、本実施形態の熱交換器1によって得られる効果、すなわち有効領域24の基準伝熱流路部25以外の部分であって、その有効領域24の低温端24bを含む部分を高伝熱流路部26とすることによる効果について調べるために行ったシミュレーションの結果について説明する。
まず、本実施形態に対応する実施例として、蛇行流路である高伝熱流路部26の両端間の間隔、すなわち蛇行中心線27に沿う方向における高伝熱流路部26の両端間の距離のみをそれぞれ異ならせた以下の第1〜第4実施例を設定した。
(第1実施例)
高伝熱流路部26の両端間の距離を有効領域24の両端間の距離の20%に相当する距離に設定し、その高伝熱流路部26以外の有効領域24の部分を直線流路である基準伝熱流路部25としたもの。
(第2実施例)
高伝熱流路部26の両端間の距離を有効領域24の両端間の距離の40%に相当する距離に設定し、その高伝熱流路部26以外の有効領域24の部分を直線流路である基準伝熱流路部25としたもの。
(第3実施例)
高伝熱流路部26の両端間の距離を有効領域24の両端間の距離の60%に相当する距離に設定し、その高伝熱流路部26以外の有効領域24の部分を直線流路である基準伝熱流路部25としたもの。
(第4実施例)
高伝熱流路部26の両端間の距離を有効領域24の両端間の距離の80%に相当する距離に設定し、その高伝熱流路部26以外の有効領域24の部分を直線流路である基準伝熱流路部25としたもの。
また、各実施例と効果を比較するための比較例として以下の第1〜第5比較例を設定した。
(第1比較例)
有効領域24の全てを直線流路としたもの。
(第2比較例)
有効領域24のうち高温端24aから低温端24b側へ向かって有効領域24の両端間の距離の20%に相当する部分を高伝熱流路部26に対応する蛇行流路とし、それ以外の部分を直線流路としたもの。
(第3比較例)
有効領域24のうち高温端24aから低温端24b側へ向かって有効領域24の両端間の距離の40%に相当する部分を高伝熱流路部26に対応する蛇行流路とし、それ以外の部分を直線流路としたもの。
(第4比較例)
有効領域24のうち高温端24aから低温端24b側へ向かって有効領域24の両端間の距離の60%に相当する部分を高伝熱流路部26に対応する蛇行流路とし、それ以外の部分を直線流路としたもの。
(第5比較例)
有効領域24のうち高温端24aから低温端24b側へ向かって有効領域24の両端間の距離の80%に相当する部分を高伝熱流路部26に対応する蛇行流路とし、それ以外の部分を直線流路としたもの。
(第6比較例)
有効領域24の全てを高伝熱流路部26に対応する蛇行流路にしたもの。
以上の第1〜第4実施例と第1〜第6比較例のそれぞれについて、有効領域24全体のトータルでの圧力損失と伝熱係数をシミュレーションにより算出した。この際、各実施例及び各比較例について、流路に流す流体の物性や流速、その他の諸条件については全て等しい条件に設定して圧力損失と伝熱係数を算出した。
以下の表1には、第1〜第4実施例についての圧力損失fと伝熱係数jの算出結果及びその伝熱係数jに対する圧力損失fの割合f/jが記載されている。また、以下の表2には、第1〜第6比較例についての圧力損失fと伝熱係数jの算出結果及びその伝熱係数jに対する圧力損失fの割合f/jが記載されている。ただし、以下の各表では、第1比較例について算出した圧力損失の値を100として表し、第1〜第4実施例及び第2〜第6比較例について算出した圧力損失の値をその第1比較例の圧力損失に対する値で表している。また、以下の各表では、第1比較例について算出した伝熱係数の値を100として表し、第1〜第4実施例及び第2〜第6比較例について算出した伝熱係数の値をその第1比較例の伝熱係数に対する値で表している。
また、図6には、第1〜第4実施例E1〜E4及び第1〜第6比較例R1〜R6について、有効領域の両端間の距離に対する高伝熱流路部の両端間の距離の割合と算出した圧力損失fとの相関関係が示されている。図7には、第1〜第4実施例E1〜E4及び第1〜第6比較例R1〜R6について、有効領域の両端間の距離に対する高伝熱流路部の両端間の距離の割合と算出した伝熱係数jとの相関関係が示されている。さらに、図8には、第1〜第4実施例E1〜E4及び第1〜第6比較例R1〜R6について、有効領域の両端間の距離に対する高伝熱流路部の両端間の距離の割合と算出した伝熱係数jに対する圧力損失fの割合f/jとの相関関係が示されている。
表1及び2と図7から、第1〜第4実施例E1〜E4と第2〜第5比較例R2〜R5のうち高伝熱流路部の両端間の距離が等しいもの同士の伝熱係数jを比較すると、実施例の方が比較例に比べて僅かに伝熱係数jが大きくなることが判る。一方、表1及び2と図6から、第1〜第4実施例E1〜E4と第2〜第5比較例R2〜R5のうち高伝熱流路部の両端間の距離が等しいもの同士の圧力損失fを比較すると、実施例の方が比較例に比べて圧力損失fがかなり小さくなることが判る。
また、表1及び2と図8から、第1〜第4実施例E1〜E4と第2〜第5比較例R2〜R5のうち高伝熱流路部の両端間の距離が等しいもの同士の伝熱係数jに対する圧力損失fの割合f/jを比較すると、実施例の方が比較例に比べて当該割合f/jが非常に小さいことが判る。
以上のことから、各実施例のように有効領域の低温端を含む部分を高伝熱流路部(蛇行流路)とする場合には、有効領域に高伝熱流路部を全く設けない場合よりも圧力損失が増大するものの、各比較例のように有効領域の高温端からその高伝熱流路部の両端間の距離と等しい距離の部分を高伝熱流路部(蛇行流路)とする場合に比べて圧力損失の増大幅を抑制しつつ、良好な伝熱性能を得ることができることが判明した。
また、図8中に記載した基準線Sは、第1比較例R1の点と第6比較例R6の点とを結ぶ直線であり、高伝熱流路部26の両端間の距離の増加によって得られる有効領域24についての伝熱係数の上昇のメリットに対して有効領域24の圧力損失の増大のデメリットが過大であるか否かの判別の基準となるものである。具体的には、高伝熱流路部26の両端間の距離と前記割合f/jとの関係により特定される点が基準線Sよりも下側の領域にある場合には、有効領域24についての伝熱係数の上昇のメリットに対して有効領域24の圧力損失の増大のデメリットが過大ではないことを表す。熱交換器1のサイズを決定する因子となる総括伝熱係数は、第1流路21を流れる第1流体の当該第1流路21における境膜伝熱係数と第2流路22を流れる第2流体の当該第2流路22における境膜伝熱係数に応じて決定されるため、有効領域24についての第1流体の境膜伝熱係数が上昇することで、熱交換器1の総括伝熱係数を向上でき、その分、熱交換器1のコンパクト化が可能になる。
高伝熱流路部26の両端間の距離と前記割合f/jとの関係により特定される点が基準線S以上の領域にある場合には、有効領域24についての伝熱係数の上昇のメリットに対して有効領域24の圧力損失の増大のデメリットが過大であることを表す。基準線Sよりも下側の領域は、前記関係式(1)で規定される領域に相当し、この基準線Sの傾きは、前記関係式(1)におけるAの値に相当する。
図8から、第1〜第4実施例E1〜E4は基準線Sよりも下側の領域に位置するので、当該第1〜第4実施例E1〜E4では、有効領域24についての伝熱係数の上昇のメリットに対して有効領域24の圧力損失の増大のデメリットが過大にならず、前記関係式(1)を満たすことが判る。一方、第2〜第5比較例R2〜R5は基準線S以上の領域に位置するので、当該第2〜第5比較例R2〜R5では、有効領域24についての伝熱係数の上昇のメリットに対して有効領域24の圧力損失の増大のデメリットが過大になり、前記関係式(1)を満たさないことが判る。
また、熱交換器では、その実用性の面において流路の圧力損失は非常に重要な要素である。例えば、熱交換器の流路へ流体を供給する供給装置に流体を圧縮する圧縮機が含まれる場合があり、この場合に熱交換器の流路の圧力損失が増大すると、その流路へ供給する流体をより昇圧する必要が生じ、その流体の昇圧のために要する圧縮機の動力が増大し、エネルギ消費が増大する。このため、流路に高伝熱流路部を設けることにより圧力損失の増大が避けられないとしても、その増大幅を抑制することが重要である。第1流路の有効領域に高伝熱流路部を設けることにより、仮に、その有効領域の圧力損失が、有効領域の全てが直線流路である場合の圧力損失の2倍以上の値になる場合には、そのような第1流路は熱交換器の実用性の面からは採用することが難しい。
表1から判るように、第1〜第4実施例のうち第1〜第3実施例までは、圧力損失fが第1比較例の圧力損失fの2倍の値である200未満に抑えられる。従って、有効領域の低温端を含む高伝熱流路部の両端間の距離が有効領域の両端間の距離の60%以下である場合には、圧力損失の面において、実用上、十分採用可能な第1流路とすることができることが判明した。
なお、本発明による熱交換器は、前記実施形態のようなものに必ずしも限定されない。本発明による熱交換器の構成として、例えば以下のような構成を採用することが可能である。
高伝熱流路部の曲折した流路形状として、例えばサインカーブ等のような湾曲部を連続させた波形が採用されてもよい。また、ジグザグ状の高伝熱流路部の角部がアール状ではなく、角ばった形状になっていてもよい。
また、前記実施形態における高伝熱流路部の第1直線部及び第2直線部の長さや、その第1直線部及び第2直線部が蛇行中心線に対して成す傾斜角度Dは、適宜設定可能である。すなわち、第1及び第2直線部の長さ及び/又は傾斜角度Dを適宜増減し、それによって、高伝熱流路部のジグザグの振幅やそのジグザグの繰り返し周期を適宜変更してもよい。また、アール状の角部の曲率を適宜変更してもよい。
また、基準伝熱流路部の流路形状は、その基準伝熱流路部の両端間の間隔(直線距離)の単位距離当たりにおける流路長が高伝熱流路部の両端間の間隔の単位距離当たりにおける流路長よりも小さくなる形状であれば、直線状に必ずしも限定されない。例えば、基準伝熱流路部の流路形状は、緩やかにカーブした形状等であってもよい。
また、第2流路は、必ずしも蛇行していなくてもよく、例えばその全体が直線流路やその他の流路形状を有していていてもよい。
また、熱交換器内の流路に流通させる流体は、第1流体と第2流体の2種類の流体に必ずしも限定されない。すなわち、3種類以上の複数の流体をそれぞれ熱交換器内の個別の流路に流通させながら、それらの複数の流体同士の間で熱交換させてもよい。
また、必ずしも、第1流路に流す第1流体が低温の流体で且つ第2流路に流す第2流体が高温の流体であるものに限定されない。すなわち、第1流路に高温の第1流体を流し、第2流路に低温の第2流体を流してもよい。例えば、第1流体を降温させるために当該第1流体とその第1流体よりも低温の第2流体である冷媒との間で熱交換させる熱交換方法を行ってもよい。
この場合、第1排出ヘッダ5を、第1流体を供給する供給配管が接続された第1供給ヘッダとし、第1供給ヘッダ3を、第1流路21から流出する第1流体を受ける第1排出ヘッダとする。また、第2排出ヘッダ6を、冷媒を供給する供給配管が接続された第2供給ヘッダとし、第2供給ヘッダ4を、第2流路22から流出する冷媒を受ける第2排出ヘッダとする。また、この場合、第1流路21の導入口21aが第1流体を流出させる流出口になり、第1流路21の流出口21bが第1流体を受け入れる導入口になる。また、第2流路22の導入口22aが第2流体を流出させる流出口になり、第2流路22の流出口22bが第2流体を受け入れる導入口になる。
そして、第1流体を供給配管を通じて第1供給ヘッダへ供給することにより第1供給ヘッダから各第1流路21へ第1流体を供給し、それによって各第1流路21に基準伝熱流路部25から高伝熱流路部26へ向けて第1流体を流通させる。すなわち、上記実施形態の場合とは逆向きに第1流体を各第1流路21に流通させる。一方、第2流体としての冷媒を供給配管を通じて第2供給ヘッダへ供給することにより第2供給ヘッダから各第2流路22へ冷媒を供給し、それによって上記実施形態で第2流体を流通させた向きとは逆向きに各第2流路22に冷媒を流通させる。これにより、第1流路21を流通する第1流体と第2流路22を流通する冷媒との間で熱交換させ、それによって第1流体を降温させる。
1 熱交換器
2 流路構造体
11 第1基板(第1層)
12 第2基板(第2層)
21 第1流路
22 第2流路
24 有効領域
24a 高温端
24b 低温端
25 基準伝熱流路部
26 高伝熱流路部
27 蛇行中心線

Claims (4)

  1. 複数の流体を流通させながらそれらの流体同士の間で熱交換させる熱交換器であって、
    一流体を流通させるマイクロチャネルである第1流路が配列された第1層と、その第1層に対して積層されていて前記一流体とは異なる他流体を流通させるマイクロチャネルである第2流路が配列された第2層とを有する流路構造体を備え、
    前記第1流路は、前記第1層と前記第2層との積層方向から見て、前記第2層の前記第2流路が設けられた範囲と重なる有効領域を有し、
    前記有効領域は、当該有効領域の一方の端部である高温端を含む基準伝熱流路部と、当該有効領域の前記基準伝熱流路部以外の部分に相当し、当該有効領域の前記高温端と反対側の端部であって前記高温端に比べて低温の前記一流体が流通する低温端を含む高伝熱流路部と、を有し、
    前記高伝熱流路部は、その両端間の間隔の単位距離当たりにおける流路長が前記基準伝熱流路部の両端間の間隔の単位距離当たりにおける流路長よりも大きくなるように曲折した流路形状を有し、
    前記基準伝熱流路部は、直線流路であり、
    前記高伝熱流路部は、蛇行流路であり、
    前記高伝熱流路部は、直線である中心線の両側に振れるように蛇行しており、
    前記中心線に沿う方向における前記高伝熱流路部の両端間の距離は、前記有効領域の両端間の距離の10%以上60%以下である、熱交換器。
  2. 記中心線に沿う方向における前記高伝熱流路部の両端間の距離は、前記基準伝熱流路部の両端間の距離よりも小さい、請求項に記載の熱交換器。
  3. 請求項1に記載の熱交換器の前記第1流路に前記基準伝熱流路部から前記高伝熱流路部へ向けて一流体を流通させるとともに、前記熱交換器の前記第2流路に他流体としての冷媒を流通させることにより、前記一流体と前記冷媒との間で熱交換させる、熱交換方法。
  4. 請求項1に記載の熱交換器の前記第1流路に前記高伝熱流路部から前記基準伝熱流路部へ向けて一流体を流通させるとともに、前記熱交換器の前記第2流路に他流体としての温媒を流通させることにより、前記一流体と前記温媒との間で熱交換させる、熱交換方法。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101534497B1 (ko) * 2013-10-17 2015-07-09 한국원자력연구원 증기발생기용 열교환기 및 이를 구비하는 증기발생기
JP2018204939A (ja) * 2017-06-06 2018-12-27 株式会社デンソー 熱交換装置

Family Cites Families (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5938598A (en) * 1982-08-27 1984-03-02 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Plate type heat exchanger
EP0292245A1 (en) * 1987-05-21 1988-11-23 Heatric Pty. Limited Flat-plate heat exchanger
FR2705445B1 (fr) * 1993-05-18 1995-07-07 Vicarb Sa Echangeur de chaleur à plaques.
WO1999023435A1 (en) * 1997-11-05 1999-05-14 Solar Turbines Incorporated Improved method for making a recuperator cell
US6228341B1 (en) * 1998-09-08 2001-05-08 Uop Llc Process using plate arrangement for exothermic reactions
US6308409B1 (en) * 1999-05-05 2001-10-30 Solar Turbines Incorporated Recuperator cell assembly system
AU2864201A (en) * 2000-01-25 2001-08-07 Meggitt Uk Ltd Chemical reactor with heat exchanger
US6994829B2 (en) * 2001-06-06 2006-02-07 Battelle Memorial Institute Fluid processing device and method
DE10160440A1 (de) * 2001-12-08 2003-07-03 Forschungszentrum Juelich Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Temperieren von Mikroströmen
US7297324B2 (en) * 2002-03-11 2007-11-20 Battelle Memorial Institute Microchannel reactors with temperature control
GB0210434D0 (en) * 2002-05-08 2002-06-12 Smiths Group Plc Apparatus
CA2639055A1 (en) * 2003-01-17 2004-07-17 Venmar Ventilation Inc. A stackable energy transfer core spacer
US7258162B2 (en) * 2003-06-05 2007-08-21 Matsushita Ecology Systems Co., Ltd. Heat exchanger
AT500604A1 (de) * 2004-02-27 2006-02-15 Donauwind Erneuerbare Energieg Wärmetauscher-blechpaket
US7073573B2 (en) * 2004-06-09 2006-07-11 Honeywell International, Inc. Decreased hot side fin density heat exchanger
JP2006125767A (ja) * 2004-10-29 2006-05-18 Luftwasser Project Inc 熱交換器
DE102006002719B3 (de) * 2006-01-19 2007-04-12 Schönhammer, Martin Abluftwäscher mit Wärmetauscher für einen Tierstall
JP2008128574A (ja) * 2006-11-21 2008-06-05 Toshiba Corp 熱交換器
US20090211977A1 (en) * 2008-02-27 2009-08-27 Oregon State University Through-plate microchannel transfer devices
KR100990309B1 (ko) * 2008-06-03 2010-10-26 한국수력원자력 주식회사 열교환기
FR2935473A1 (fr) * 2008-08-27 2010-03-05 Air Liquide Echangeur de chaleur.
KR100938802B1 (ko) * 2009-06-11 2010-01-27 국방과학연구소 마이크로채널 열교환기
EP2454548B1 (en) * 2009-07-17 2020-04-01 Lockheed Martin Corporation Heat exchanger and method for making
US20110132570A1 (en) * 2009-12-08 2011-06-09 Wilmot George E Compound geometry heat exchanger fin
DE102010030781A1 (de) * 2010-06-30 2012-01-05 Sgl Carbon Se Wärmeübertragerplatte, damit versehener Plattenwärmeübertrager und Verfahren zum Herstellen eines Plattenwärmeübertragers
WO2012021658A2 (en) * 2010-08-10 2012-02-16 Georgia Tech Research Corporation Vapor-liquid heat and/or mass exchange device
WO2012054455A2 (en) * 2010-10-18 2012-04-26 Velocys Inc. Microchannel processor
US20130294977A1 (en) * 2010-12-01 2013-11-07 Meggit (Uk) Limited Apparatus for use in production of nitric acid
CA2842202A1 (en) * 2011-07-19 2013-01-24 Velocys, Inc. Microchannel reactors and fabrication processes
JP5982221B2 (ja) * 2012-08-21 2016-08-31 株式会社神戸製鋼所 プレートフィン熱交換器及びプレートフィン熱交換器の補修方法
KR101376531B1 (ko) * 2012-11-22 2014-03-19 주식회사 코헥스 천연가스 추진선박용 액화천연가스 기화 시스템
DE102012024549B4 (de) * 2012-12-17 2018-02-01 Al-Ko Therm Gmbh Platteneinheit und Gas-Gas-Stofftauscher
JP6110168B2 (ja) * 2013-03-18 2017-04-05 住友精密工業株式会社 熱交換器
FR3005499B1 (fr) * 2013-05-10 2015-06-05 Commissariat Energie Atomique METHOD OF MAKING A HEAT EXCHANGER MODULE HAVING AT LEAST TWO FLUID CIRCULATION CIRCUITS.
KR101534497B1 (ko) * 2013-10-17 2015-07-09 한국원자력연구원 증기발생기용 열교환기 및 이를 구비하는 증기발생기
US20160280389A1 (en) * 2013-11-14 2016-09-29 Sumitomo Precision Products Co., Ltd. Heat exchanger for aircrafts
EP2908080A1 (en) * 2014-02-13 2015-08-19 Ekocoil Oy Heat exchanger structure for reducing accumulation of liquid and freezing
CN203881195U (zh) * 2014-05-13 2014-10-15 上海尔华杰机电装备制造有限公司 一种适用于油换热的换热器板片
CN107208979A (zh) * 2014-10-01 2017-09-26 三菱重工压缩机有限公司 层叠板式热交换器
KR101655889B1 (ko) * 2014-11-20 2016-09-09 한국에너지기술연구원 열교환 반응기 및 이의 제조방법
US10907500B2 (en) * 2015-02-06 2021-02-02 Raytheon Technologies Corporation Heat exchanger system with spatially varied additively manufactured heat transfer surfaces
WO2017019141A1 (en) * 2015-07-24 2017-02-02 Exxonmobil Upstream Research Company Enhanced heat transfer in plate-fin heat exchangers
FR3043454B1 (fr) * 2015-11-09 2019-09-06 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives METHOD OF MAKING A HEAT EXCHANGER MODULE HAVING AT LEAST TWO FLUID CIRCULATION CIRCUITS, WITH HOT ISOSTATIC COMPRESSION STEP

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