JPH05312486A - 金属粒積層熱交換器 - Google Patents
金属粒積層熱交換器Info
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- JPH05312486A JPH05312486A JP11457892A JP11457892A JPH05312486A JP H05312486 A JPH05312486 A JP H05312486A JP 11457892 A JP11457892 A JP 11457892A JP 11457892 A JP11457892 A JP 11457892A JP H05312486 A JPH05312486 A JP H05312486A
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- particles
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/10—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
- F28D7/106—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically consisting of two coaxial conduits or modules of two coaxial conduits
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
- F28F13/003—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by using permeable mass, perforated or porous materials
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
- F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F2240/00—Spacing means
Abstract
(57)【要約】
【構成】各伝熱要素の連結部に熱伝導率の小さな材質の
スペーサを配置する。 【効果】スペーサを配置部で、温度の高い伝熱要素から
温度の低い伝熱要素に熱が移動することを防ぎ、伝熱要
素内の伝熱面積は金属粒群で広く確保できるので、熱交
換効率を高くすることができる。
スペーサを配置する。 【効果】スペーサを配置部で、温度の高い伝熱要素から
温度の低い伝熱要素に熱が移動することを防ぎ、伝熱要
素内の伝熱面積は金属粒群で広く確保できるので、熱交
換効率を高くすることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分解】本発明は冷凍機における熱交換器
に関する。
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のＭＲＩ等の超電導マグネットを冷
却する冷凍機に使用する熱交換器では、特開昭64−8409
4 号公報に記載のように、熱交換を行うＡ（高温高
圧），Ｂ（低温低圧）流体の一方側の流体流路、例え
ば、Ｂ流体の円形断面流路内に、Ａ流体流路の単一の伝
熱管をコイル状に巻いて配置し、この伝熱管外とＢ流体
流路内の空間に金属球を充填し金属球同志の接触個所お
よび金属球と伝熱管外面の接触個所を、冶金的に一体化
していた。このような構造の熱交換機では、以下の問題
点がある。
却する冷凍機に使用する熱交換器では、特開昭64−8409
4 号公報に記載のように、熱交換を行うＡ（高温高
圧），Ｂ（低温低圧）流体の一方側の流体流路、例え
ば、Ｂ流体の円形断面流路内に、Ａ流体流路の単一の伝
熱管をコイル状に巻いて配置し、この伝熱管外とＢ流体
流路内の空間に金属球を充填し金属球同志の接触個所お
よび金属球と伝熱管外面の接触個所を、冶金的に一体化
していた。このような構造の熱交換機では、以下の問題
点がある。
【０００３】すなわち、Ａ流体流路の単一の伝熱管を熱
伝導率の大きな、例えば、銅の様な金属で製作する場
合、伝熱管の管壁を通して熱が高温側から低温側に移動
するため熱交換した後の低温ガスが加温され温度効率が
低下する。また、熱交換器内での流動圧力損失を増加さ
せずに、冷凍能力増量を図るためにＡ流体及びＢ流体の
流量の流量を増して冷凍機を運転する場合、熱交換器の
Ａ，Ｂ流体に流路断面積を拡大させる必要がある。この
場合、従来技術では、Ａ流体流路の単一の伝熱管の管内
径を大きくし、かつ、金属球を充てんしたＢ流体流路の
円形断面流路の内径を大きくする。このため、伝熱管の
コイル径は大きくなりコイル径の中心部の金属球は、伝
熱管から遠くなり、この部分のフィン効率が低下し、熱
交換器の熱交換効率が低下してしまうという問題があっ
た。
伝導率の大きな、例えば、銅の様な金属で製作する場
合、伝熱管の管壁を通して熱が高温側から低温側に移動
するため熱交換した後の低温ガスが加温され温度効率が
低下する。また、熱交換器内での流動圧力損失を増加さ
せずに、冷凍能力増量を図るためにＡ流体及びＢ流体の
流量の流量を増して冷凍機を運転する場合、熱交換器の
Ａ，Ｂ流体に流路断面積を拡大させる必要がある。この
場合、従来技術では、Ａ流体流路の単一の伝熱管の管内
径を大きくし、かつ、金属球を充てんしたＢ流体流路の
円形断面流路の内径を大きくする。このため、伝熱管の
コイル径は大きくなりコイル径の中心部の金属球は、伝
熱管から遠くなり、この部分のフィン効率が低下し、熱
交換器の熱交換効率が低下してしまうという問題があっ
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、Ｂ流
体流路を大きく、また、粒径が小さい金属球を使用して
も、熱交換効率が低下しない熱交換器を提供することに
ある。また、伝熱管の管壁を介して熱が高温側から低温
側に移動しにくい熱交換器を提供することにある。
体流路を大きく、また、粒径が小さい金属球を使用して
も、熱交換効率が低下しない熱交換器を提供することに
ある。また、伝熱管の管壁を介して熱が高温側から低温
側に移動しにくい熱交換器を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は少なくとも一方の流路内に多孔伝熱媒体、
例えば、金属粒群を配置したＡ流体，Ｂ流体流路を内蔵
した伝熱要素数ブロックを、熱伝導率の小さなスペーサ
を介して結合したものである。
に、本発明は少なくとも一方の流路内に多孔伝熱媒体、
例えば、金属粒群を配置したＡ流体，Ｂ流体流路を内蔵
した伝熱要素数ブロックを、熱伝導率の小さなスペーサ
を介して結合したものである。
【０００６】
【作用】流路内に充填した金属粒は、金属粒の相互およ
び金属粒と流路隔壁との伝熱接触面は拡散接合等で熱的
に一体化されているので、流路断面内を流動する流体間
の伝熱面積は大幅に増加し、かつ、伝熱管の管壁を介し
て熱が高温側から低温側に移動しにくいので、熱交換効
率が高くなる。
び金属粒と流路隔壁との伝熱接触面は拡散接合等で熱的
に一体化されているので、流路断面内を流動する流体間
の伝熱面積は大幅に増加し、かつ、伝熱管の管壁を介し
て熱が高温側から低温側に移動しにくいので、熱交換効
率が高くなる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１，図２，図３
より説明する。
より説明する。
【０００８】図１は本発明になる熱交換機の縦断面図、
図２は上部の平面図、図３は図１のＸ−Ｘ視横断面図で
ある。
図２は上部の平面図、図３は図１のＸ−Ｘ視横断面図で
ある。
【０００９】熱交換器内の高温高圧のＡ流体流路は、例
えば、ステンレス製ヘッダ１の流路流入口２，長さＷ１
の第１伝熱要素３の、例えば、熱伝導率の大きな銅製の
伝熱管４、例えば熱伝導率の小さなステンレス製の長さ
Ｓ１のスペーサ５の内管６，長さＷ２の第２伝熱要素７
の銅製の伝熱管８，ステンレス製の長さＳ２スペーサ９
の内管１０，長さＷ３の第３伝熱要素１１の、銅製の伝
熱管１２，ステンレス製のヘッダ１３の流路流出口１４
で形成される。各伝熱要素とスペーサ，ヘッダの接触面
は拡散接合等の冶金的、または、エポキシ樹脂等の接着
剤により気密一体化されている。
えば、ステンレス製ヘッダ１の流路流入口２，長さＷ１
の第１伝熱要素３の、例えば、熱伝導率の大きな銅製の
伝熱管４、例えば熱伝導率の小さなステンレス製の長さ
Ｓ１のスペーサ５の内管６，長さＷ２の第２伝熱要素７
の銅製の伝熱管８，ステンレス製の長さＳ２スペーサ９
の内管１０，長さＷ３の第３伝熱要素１１の、銅製の伝
熱管１２，ステンレス製のヘッダ１３の流路流出口１４
で形成される。各伝熱要素とスペーサ，ヘッダの接触面
は拡散接合等の冶金的、または、エポキシ樹脂等の接着
剤により気密一体化されている。
【００１０】一方、熱交換器内の低温低圧のＢ流体流路
は、ヘッダ１３の流路流入口１５，第３伝熱要素１１
の、例えば熱伝導率の小さなステンレス製の外管１６，
スペーサ９の外管１７，第２伝熱要素７のステンレス製
の外管１８，スペーサ５の外管１９，第１伝熱要素３
の、ステンレス製の外管２０，ヘッダ１の流路流出口２
１で形成される。各伝熱要素とスペーサ，ヘッダの接触
面は拡散接合等の冶金的、または、エポキシ樹脂等の接
着剤により気密一体化されている。
は、ヘッダ１３の流路流入口１５，第３伝熱要素１１
の、例えば熱伝導率の小さなステンレス製の外管１６，
スペーサ９の外管１７，第２伝熱要素７のステンレス製
の外管１８，スペーサ５の外管１９，第１伝熱要素３
の、ステンレス製の外管２０，ヘッダ１の流路流出口２
１で形成される。各伝熱要素とスペーサ，ヘッダの接触
面は拡散接合等の冶金的、または、エポキシ樹脂等の接
着剤により気密一体化されている。
【００１１】熱交換器の第１伝熱要素３のＡ流体流路内
には、熱伝導率の大きな、例えば、銅製の球形または破
砕片状の金属粒２２を充填し、予め、金属粒同士および
金属粒２２と伝熱管４との接触面を拡散接合等で冶金的
に接合、または、エポキシ樹脂等の接着剤により熱的一
体化している。同様に、第２伝熱要素７のＡ流体流路内
には、例えば銅製の金属粒２３を充填し、予め金属粒同
志および金属粒２３と伝熱管８との接触面を拡散接合等
で冶金的に接合、または、エポキシ樹脂等の接着剤によ
り熱的一体化し、第３伝熱要素１Ａ流体流路内には、例
えば銅製の金属粒２４を充填し、予め金属粒同士および
金属粒２４と伝熱管１２との接触面を拡散接合等で冶金
的に接合、または、エポキシ樹脂等の接着剤により熱的
一体化している。尚、本実施例においてはスペーサ部の
内管６，１０内には金属粒を配置していない。
には、熱伝導率の大きな、例えば、銅製の球形または破
砕片状の金属粒２２を充填し、予め、金属粒同士および
金属粒２２と伝熱管４との接触面を拡散接合等で冶金的
に接合、または、エポキシ樹脂等の接着剤により熱的一
体化している。同様に、第２伝熱要素７のＡ流体流路内
には、例えば銅製の金属粒２３を充填し、予め金属粒同
志および金属粒２３と伝熱管８との接触面を拡散接合等
で冶金的に接合、または、エポキシ樹脂等の接着剤によ
り熱的一体化し、第３伝熱要素１Ａ流体流路内には、例
えば銅製の金属粒２４を充填し、予め金属粒同士および
金属粒２４と伝熱管１２との接触面を拡散接合等で冶金
的に接合、または、エポキシ樹脂等の接着剤により熱的
一体化している。尚、本実施例においてはスペーサ部の
内管６，１０内には金属粒を配置していない。
【００１２】熱交換器の第１伝熱要素３のＢ流体流路内
には、熱伝導率の大きな例えば銅製の金属粒２５を充填
し、予め金属粒同士、金属粒２５と伝熱管４および金属
粒２５と外管を拡散接合等で冶金的に接合、または、エ
ポキシ樹脂等の接着剤により熱的一体化している。同様
に、第２伝熱要素７のＢ流体流路内には、例えば銅製の
金属粒２６を充填し、予め金属粒同士および金属粒２６
と伝熱管８と、金属粒２６外管１８との接触面を拡散接
合等で冶金的、または、エポキシ樹脂等の接着剤により
熱的一体化し、第３伝熱要素１１のＢ流体流路内には、
例えば銅製の金属粒２７を充填し、予め金属粒同士およ
び金属粒２７と伝熱管１２と、金属粒２７と外管１６の
接触面を拡散接合等で冶金的、または、エポキシ樹脂等
の接着剤により熱的一体化している。尚、本実施例にお
いてはスペーサ部の内管６，１０内には金属粒を配置し
ていない。
には、熱伝導率の大きな例えば銅製の金属粒２５を充填
し、予め金属粒同士、金属粒２５と伝熱管４および金属
粒２５と外管を拡散接合等で冶金的に接合、または、エ
ポキシ樹脂等の接着剤により熱的一体化している。同様
に、第２伝熱要素７のＢ流体流路内には、例えば銅製の
金属粒２６を充填し、予め金属粒同士および金属粒２６
と伝熱管８と、金属粒２６外管１８との接触面を拡散接
合等で冶金的、または、エポキシ樹脂等の接着剤により
熱的一体化し、第３伝熱要素１１のＢ流体流路内には、
例えば銅製の金属粒２７を充填し、予め金属粒同士およ
び金属粒２７と伝熱管１２と、金属粒２７と外管１６の
接触面を拡散接合等で冶金的、または、エポキシ樹脂等
の接着剤により熱的一体化している。尚、本実施例にお
いてはスペーサ部の内管６，１０内には金属粒を配置し
ていない。
【００１３】本熱交換器の高温端側はヘッダ１側で、低
温端側はヘッダ１３側である。
温端側はヘッダ１３側である。
【００１４】各伝熱要素に充填した金属粒の粒径はＡ，
Ｂ流体流路内で同一でも良いが、本実施例ではＢ流体流
路内の金属粒の粒径を、Ａ流体流路内の金属粒の粒径よ
りも大きくしている。
Ｂ流体流路内で同一でも良いが、本実施例ではＢ流体流
路内の金属粒の粒径を、Ａ流体流路内の金属粒の粒径よ
りも大きくしている。
【００１５】また、各伝熱要素の長さは同一でも良い
が、本実施例では高温端側ほど小さく、すなわち、Ｗ１
＜Ｗ２＜Ｗ３となるように設定されている。
が、本実施例では高温端側ほど小さく、すなわち、Ｗ１
＜Ｗ２＜Ｗ３となるように設定されている。
【００１６】また、各スペーサの長さも同一でも良い
が、本実施例では高温端側ほど大きく、すなわち、Ｓ１
＞Ｓ２となるように設定されている。
が、本実施例では高温端側ほど大きく、すなわち、Ｓ１
＞Ｓ２となるように設定されている。
【００１７】高温高圧のＡ流体は、流入孔２より流入
し、低温低圧のＢ流体は、流入孔１５より流入する。そ
れぞれの流体は、Ａ流体流路及びＢ流体流路内を流動し
ながら熱交換し、Ａ流体は、流出孔１４より流出し、低
温低圧のＢ流体は、流出孔２１より流出する。
し、低温低圧のＢ流体は、流入孔１５より流入する。そ
れぞれの流体は、Ａ流体流路及びＢ流体流路内を流動し
ながら熱交換し、Ａ流体は、流出孔１４より流出し、低
温低圧のＢ流体は、流出孔２１より流出する。
【００１８】主たる熱移動経路は、Ａ流体−金属粒２
２，金属粒２３，金属粒２４−伝熱管４，伝熱管８，伝
熱管１２，−金属粒２７，金属粒２６，金属粒２５−Ｂ
流体となる。
２，金属粒２３，金属粒２４−伝熱管４，伝熱管８，伝
熱管１２，−金属粒２７，金属粒２６，金属粒２５−Ｂ
流体となる。
【００１９】ここで、各スペーサの長さは高温端側ほど
大きい。これは、スペーサ材のステンレスの熱伝導率は
低温域で大きく低下するためであり、Ｓ１＞Ｓ２となる
ように設定することにより、伝熱管の管壁を通じて高温
端より低温端に熱が流れることを有効に防止して熱交換
効率を向上すると共に、熱交換器の長さを短くして小型
化することができる。
大きい。これは、スペーサ材のステンレスの熱伝導率は
低温域で大きく低下するためであり、Ｓ１＞Ｓ２となる
ように設定することにより、伝熱管の管壁を通じて高温
端より低温端に熱が流れることを有効に防止して熱交換
効率を向上すると共に、熱交換器の長さを短くして小型
化することができる。
【００２０】また、各伝熱要素の長さは高温端側ほど小
さい。これは、金属粒材の銅の熱伝導率は高温域で大き
く、高温側ほど伝熱要素を短くして金属粒群を絶縁する
とともにスペーサ材で連結し、一体化された金属粒群の
金属粒を通じて高温端より低温端に熱が流れることを有
効に防止する。この構造により、熱交換効率が大幅に向
上する。
さい。これは、金属粒材の銅の熱伝導率は高温域で大き
く、高温側ほど伝熱要素を短くして金属粒群を絶縁する
とともにスペーサ材で連結し、一体化された金属粒群の
金属粒を通じて高温端より低温端に熱が流れることを有
効に防止する。この構造により、熱交換効率が大幅に向
上する。
【００２１】一方、Ａ流体流路及びＢ流体流路内の金属
粒の粒径は同一熱交換器内で低温側ほど粒径を小さくし
ている。作動流体のヘリウムガスの粘性係数が低温域に
おいて小さくなり、これにともなって、金属粒間を流れ
るヘリウムガスの流動抵抗が小さくなる。したがって、
低温域で金属粒の粒径を小さくし、金属粒間の局所流路
面積を小さくしても流動抵抗を所定の範囲内に押さえる
ことができ、これにともなって、伝熱要素内のＡ，Ｂ流
体流路伝熱面積が大きくなる。したがって、各伝熱要素
の単位体積当たりの熱交換量が増加し、熱交換器の熱交
換効率が向上し、熱交換器を小型化できる。
粒の粒径は同一熱交換器内で低温側ほど粒径を小さくし
ている。作動流体のヘリウムガスの粘性係数が低温域に
おいて小さくなり、これにともなって、金属粒間を流れ
るヘリウムガスの流動抵抗が小さくなる。したがって、
低温域で金属粒の粒径を小さくし、金属粒間の局所流路
面積を小さくしても流動抵抗を所定の範囲内に押さえる
ことができ、これにともなって、伝熱要素内のＡ，Ｂ流
体流路伝熱面積が大きくなる。したがって、各伝熱要素
の単位体積当たりの熱交換量が増加し、熱交換器の熱交
換効率が向上し、熱交換器を小型化できる。
【００２２】また、同一伝熱要素内の金属粒の粒径は、
Ａ流体流路内の金属粒径をＢ流体流路内の金属粒径より
も小さくしている。Ａ流体流路内の高圧作動流体のヘリ
ウムガスの流速が、Ｂ流体流路内の低圧作動流体のヘリ
ウムガスの流速よりも小さい。これにともなって、金属
粒間を流れるヘリウムガスの流動抵抗が小さくなる。し
たがって、Ａ流体流路内の金属粒の粒径を小さくし、金
属粒間の局所流路面積を小さくしても流動抵抗を所定の
範囲内に押さえることができ、これにともなって、伝熱
要素内のＡ流体流路伝熱面積が広くなる。したがって、
各伝熱要素の単位体積当たりの熱交換量が増加し、熱交
換器の熱交換効率が向上し、熱交換器を小型化できる。
Ａ流体流路内の金属粒径をＢ流体流路内の金属粒径より
も小さくしている。Ａ流体流路内の高圧作動流体のヘリ
ウムガスの流速が、Ｂ流体流路内の低圧作動流体のヘリ
ウムガスの流速よりも小さい。これにともなって、金属
粒間を流れるヘリウムガスの流動抵抗が小さくなる。し
たがって、Ａ流体流路内の金属粒の粒径を小さくし、金
属粒間の局所流路面積を小さくしても流動抵抗を所定の
範囲内に押さえることができ、これにともなって、伝熱
要素内のＡ流体流路伝熱面積が広くなる。したがって、
各伝熱要素の単位体積当たりの熱交換量が増加し、熱交
換器の熱交換効率が向上し、熱交換器を小型化できる。
【００２３】本発明になる他の実施例における第２伝熱
要素の断面を図４に示す。熱伝導率の大きな、例えば、
銅製のフィン２８，フィン２９をＡ流体流路およびＢ流
体流路中に配置し、それぞれ伝熱管一体で製作する。伝
熱管８と金属粒２３，２６の接触部，金属粒２３とフィ
ン２８の接触部、および、金属粒２６とフィン２９との
接触部を拡散接合等で冶金的に一体化している。フィン
２８，２９は、スペーサ部には配置されていない。
要素の断面を図４に示す。熱伝導率の大きな、例えば、
銅製のフィン２８，フィン２９をＡ流体流路およびＢ流
体流路中に配置し、それぞれ伝熱管一体で製作する。伝
熱管８と金属粒２３，２６の接触部，金属粒２３とフィ
ン２８の接触部、および、金属粒２６とフィン２９との
接触部を拡散接合等で冶金的に一体化している。フィン
２８，２９は、スペーサ部には配置されていない。
【００２４】本実施例によれば、フィン２８，２９の板
厚を所定の厚さにすることにより、伝熱管から離れた金
属粒からも、フィンを通じて十分に熱が流入，流出する
ため、粒径の小さな金属粒群の場合でもフィン効率を大
きく確保でき、金属粒群の伝熱面積も増加して熱効率を
さらに高めることができる。
厚を所定の厚さにすることにより、伝熱管から離れた金
属粒からも、フィンを通じて十分に熱が流入，流出する
ため、粒径の小さな金属粒群の場合でもフィン効率を大
きく確保でき、金属粒群の伝熱面積も増加して熱効率を
さらに高めることができる。
【００２５】また、本発明になる他の実施例における第
３伝熱要素の断面を図５に示す。熱伝導率の大きな、例
えば、銅製の十字断面型伝熱管３０を外管１６の内側に
配置し、十字断面型伝熱管３０内をＡ流体流路とする。
伝熱管３０と金属粒２４，２７の接触部との接触部を拡
散接合等で冶金的に一体化している。この場合、スペー
サの形状も伝熱管３０と外管１６の断面形状を包含する
形状となっている。
３伝熱要素の断面を図５に示す。熱伝導率の大きな、例
えば、銅製の十字断面型伝熱管３０を外管１６の内側に
配置し、十字断面型伝熱管３０内をＡ流体流路とする。
伝熱管３０と金属粒２４，２７の接触部との接触部を拡
散接合等で冶金的に一体化している。この場合、スペー
サの形状も伝熱管３０と外管１６の断面形状を包含する
形状となっている。
【００２６】本実施例によれば、伝熱管３０壁面から両
流体流路内の金属粒までの距離は、より小さく取るとが
できるので、金属粒群のフィン効率を大きく確保でき、
熱効率をさらに高めることができる。また、Ａ流体流路
の流路面積を大きくとれるので、Ａ流体の流量増加にた
いしても、フィン効率を低下させない伝熱要素を提供で
きる。
流体流路内の金属粒までの距離は、より小さく取るとが
できるので、金属粒群のフィン効率を大きく確保でき、
熱効率をさらに高めることができる。また、Ａ流体流路
の流路面積を大きくとれるので、Ａ流体の流量増加にた
いしても、フィン効率を低下させない伝熱要素を提供で
きる。
【００２７】また、本発明になる他の実施例における第
３伝熱要素の断面を図６に示す。熱伝導率の大きな、例
えば、銅製の十字断面型伝熱管３０を外管１６の内側に
配置し、十字断面型伝熱管３０内をＡ流体流路とする。
伝熱管３０と金属粒２４，２７の接触部との接触部を拡
散接合等で冶金的に一体化している。この場合、スペー
サの形状も伝熱管３０と外管１６の断面形状を包含する
形状となっている。
３伝熱要素の断面を図６に示す。熱伝導率の大きな、例
えば、銅製の十字断面型伝熱管３０を外管１６の内側に
配置し、十字断面型伝熱管３０内をＡ流体流路とする。
伝熱管３０と金属粒２４，２７の接触部との接触部を拡
散接合等で冶金的に一体化している。この場合、スペー
サの形状も伝熱管３０と外管１６の断面形状を包含する
形状となっている。
【００２８】本実施例によれば、伝熱管３０壁面から両
流体流路内の金属粒までの距離は、より小さく取るとが
できるので、金属粒群のフィン効率を大きく確保でき、
熱効率をさらに高めることができる。また、Ａ流体流路
の流路面積を大きくとれるので、Ａ流体の流量増加にた
いしても、フィン効率が低下しない伝熱要素を提供でき
る。
流体流路内の金属粒までの距離は、より小さく取るとが
できるので、金属粒群のフィン効率を大きく確保でき、
熱効率をさらに高めることができる。また、Ａ流体流路
の流路面積を大きくとれるので、Ａ流体の流量増加にた
いしても、フィン効率が低下しない伝熱要素を提供でき
る。
【００２９】本発明になる他の実施例における第２伝熱
要素の断面を図６に示す。本実施例では、第１伝熱要素
３と第２伝熱要素７を連結するスペーサ３１の長さを図
１の場合よりも長くしその増加分第１伝熱要素の伝熱管
４のみの長さを短くして一体化している。
要素の断面を図６に示す。本実施例では、第１伝熱要素
３と第２伝熱要素７を連結するスペーサ３１の長さを図
１の場合よりも長くしその増加分第１伝熱要素の伝熱管
４のみの長さを短くして一体化している。
【００３０】本実施例によれば、金属粒群の長さを減じ
ることなくスペーサの長さを長くすることができるの
で、金属粒群の伝熱面積を減じることなく、伝熱管の管
壁を通じて高温端の第１伝熱要素より低温端の第２伝熱
要素に熱が流れることをさらに有効に防止して熱交換効
率を向上すると共に、熱交換器の長さをさらに短くして
小型化することができる。
ることなくスペーサの長さを長くすることができるの
で、金属粒群の伝熱面積を減じることなく、伝熱管の管
壁を通じて高温端の第１伝熱要素より低温端の第２伝熱
要素に熱が流れることをさらに有効に防止して熱交換効
率を向上すると共に、熱交換器の長さをさらに短くして
小型化することができる。
【００３１】なお、以上の実施例では作動ガスヘリウム
を使用した例で説明したが水素等の他のガスまたは液体
を使用しても同様の効果がある。また、伝熱要素の伝熱
管内にＡ流体流路を形成したが、伝熱管内にＢ流体流路
を形成し、伝熱管外にＡ流体流路を形成しても良い。ま
た、以上の実施例では、対向流型の熱交換器について述
べたが、並行流型の熱交換器に適用しても同等の効果が
ある。また、以上の実施例では２流体の熱交換器につい
て述べたが、３流体の熱交換器に適用しても同等の効果
がある。
を使用した例で説明したが水素等の他のガスまたは液体
を使用しても同様の効果がある。また、伝熱要素の伝熱
管内にＡ流体流路を形成したが、伝熱管内にＢ流体流路
を形成し、伝熱管外にＡ流体流路を形成しても良い。ま
た、以上の実施例では、対向流型の熱交換器について述
べたが、並行流型の熱交換器に適用しても同等の効果が
ある。また、以上の実施例では２流体の熱交換器につい
て述べたが、３流体の熱交換器に適用しても同等の効果
がある。
【００３２】
【発明の効果】本発明によれば、２流体間の熱交換を行
うために金属粒を少なくとも１流体の流体流路に充填し
た伝熱要素を２つ以上連結した熱交換器において、各伝
熱要素の連結部に熱伝導率の小さな材質のスペーサを配
置できるので、温度の高い伝熱要素から温度の低い伝熱
要素に熱が移動することを防止でき、かつ、伝熱要素内
の伝熱面積は金属粒群で広く確保できるので、熱交換効
率の高い熱交換器を提供することができる。
うために金属粒を少なくとも１流体の流体流路に充填し
た伝熱要素を２つ以上連結した熱交換器において、各伝
熱要素の連結部に熱伝導率の小さな材質のスペーサを配
置できるので、温度の高い伝熱要素から温度の低い伝熱
要素に熱が移動することを防止でき、かつ、伝熱要素内
の伝熱面積は金属粒群で広く確保できるので、熱交換効
率の高い熱交換器を提供することができる。
【図１】本発明の一実施例の熱交換器の縦断面図。
【図２】本発明の一実施例の熱交換器の上部の平面図。
【図３】図１の伝熱要素のＸ−Ｘ視断面図。
【図４】伝熱要素の第二の実施例の断面図。
【図５】伝熱要素の第三の実施例の断面図。
【図６】伝熱要素連結部の第四の実施例の縦断面図。
３，７，１１…伝熱要素、４，８，１２…伝熱管、５，
９…スペーサ、１６，１８，２０…外管、２２，２３，
２４，２５，２６，２７…金属粒、２８，２９…フィ
ン。
９…スペーサ、１６，１８，２０…外管、２２，２３，
２４，２５，２６，２７…金属粒、２８，２９…フィ
ン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横井 和明 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】複数の流体間の熱交換を行うために金属粒
を少なくとも１流体の流体流路に充填し金属粒同士及び
金属粒と前記流体間の隔壁との接合面を一体化した複数
の伝熱要素を連結した熱交換器の伝熱部において、各伝
熱要素の連結部に前記金属粒よりも熱伝導率の小さな材
質のスペーサを配置しその接合面を一体化したことを特
徴とする金属粒積層熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11457892A JPH05312486A (ja) | 1992-05-07 | 1992-05-07 | 金属粒積層熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11457892A JPH05312486A (ja) | 1992-05-07 | 1992-05-07 | 金属粒積層熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05312486A true JPH05312486A (ja) | 1993-11-22 |
Family
ID=14641352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11457892A Pending JPH05312486A (ja) | 1992-05-07 | 1992-05-07 | 金属粒積層熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05312486A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07319559A (ja) * | 1994-05-25 | 1995-12-08 | Nec Yamagata Ltd | 恒温槽 |
| EP2333472A1 (fr) * | 2009-12-10 | 2011-06-15 | Hutchinson | Echangeur thermique interne pour circuit de climatisation de véhicule automobile et un tel circuit |
| JP2011127754A (ja) * | 2009-11-19 | 2011-06-30 | Taiyo Nippon Sanso Corp | 水素ガス冷却装置 |
| JP2011524504A (ja) * | 2008-06-18 | 2011-09-01 | イーグルブルクマン ジャーマニー ゲセルシャフト ミト ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディトゲゼルシャフト | 熱伝達ユニットが一体化されてなるメカニカルシール |
| JP2014518371A (ja) * | 2011-06-30 | 2014-07-28 | ケンフリッジ リミテッド | 能動型再生磁気熱量ヒートエンジンまたは能動型再生電気熱量ヒートエンジンのための複数材料ブレード |
| EP3594606A1 (en) * | 2018-07-09 | 2020-01-15 | W. Schoonen Beheer B.V. | Filling for heat exchanger |
-
1992
- 1992-05-07 JP JP11457892A patent/JPH05312486A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07319559A (ja) * | 1994-05-25 | 1995-12-08 | Nec Yamagata Ltd | 恒温槽 |
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| EP2333472A1 (fr) * | 2009-12-10 | 2011-06-15 | Hutchinson | Echangeur thermique interne pour circuit de climatisation de véhicule automobile et un tel circuit |
| FR2953917A1 (fr) * | 2009-12-10 | 2011-06-17 | Hutchinson | Echangeur thermique interne pour circuit de climatisation de vehicule automobile et un tel circuit |
| JP2014518371A (ja) * | 2011-06-30 | 2014-07-28 | ケンフリッジ リミテッド | 能動型再生磁気熱量ヒートエンジンまたは能動型再生電気熱量ヒートエンジンのための複数材料ブレード |
| EP3594606A1 (en) * | 2018-07-09 | 2020-01-15 | W. Schoonen Beheer B.V. | Filling for heat exchanger |
| WO2020011605A1 (en) * | 2018-07-09 | 2020-01-16 | W. Schoonen Beheer B.V. | Filling for heat exchanger |
| US11906251B2 (en) | 2018-07-09 | 2024-02-20 | W. Schoonen Beheer B.V. | Filling for heat exchanger |
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