JP2019211175A - Multilayered heat exchanger and heat exchange unit with the multilayered heat exchanger - Google Patents
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Abstract
【課題】熱交換器の多層化による熱交換効率の増大効果を十分に発揮することができる多層熱交換器を提供する。【解決手段】第1流体が内部を流れる第1流路、第2流体が内部を流れる第2流路、及び第1流路を画定するチューブと熱伝導可能に接触するように第2流路内に配設されたフィンを備え且つ第1流体と第2流体との熱交換領域(コア)を貫通するチューブの部分である複数の貫通部分が第2軸方向に所定の間隔を空けて配置された複数のチューブ層を形成している多層熱交換器において、少なくとも1組の隣接するチューブ層の間の領域である層間領域と外部空間とを他のチューブ層を経由すること無く連通する連通部を設けることにより上流側のチューブ層を経由した第2流体に新たな第2流体を混入させる。【選択図】図24PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multilayer heat exchanger capable of sufficiently exerting the effect of increasing the heat exchange efficiency due to the multilayer structure of the heat exchanger. A first flow path through which a first fluid flows, a second flow path through which a second fluid flows, and a second flow path so as to be in heat-conductive contact with a tube defining the first flow path. A plurality of penetrating portions which are fins arranged inside and which penetrate a heat exchange region (core) between the first fluid and the second fluid, are arranged at predetermined intervals in the second axial direction. In a multi-layer heat exchanger that forms a plurality of tube layers that are connected to each other, and communicates an interlayer region, which is a region between at least one pair of adjacent tube layers, and an external space without passing through other tube layers. By providing the portion, a new second fluid is mixed with the second fluid that has passed through the tube layer on the upstream side. [Selection diagram] Fig. 24
Description
本発明は、多層熱交換器及び当該多層熱交換器を備える熱交換ユニットに関する。より具体的には、本発明は、より高い熱交換効率を達成することができる多層熱交換器及び当該多層熱交換器を備える熱交換ユニットに関する。 The present invention relates to a multilayer heat exchanger and a heat exchange unit including the multilayer heat exchanger. More specifically, the present invention relates to a multilayer heat exchanger that can achieve higher heat exchange efficiency and a heat exchange unit including the multilayer heat exchanger.
例えば燃料電池コジェネレーションシステム、ガスヒートポンプ及び車両用内燃機関等の様々な装置において、排熱利用、放熱及び吸熱等を目的とする熱交換を行う機器として、熱交換器が広く使用されている。このような熱交換器の典型例としては、例えば、内部に流体が流れるチューブの外壁に多数のフィンが所定の間隔を空けて接合されたラジエータ等を挙げることができる(例えば特許文献1を参照)。 For example, in various apparatuses such as a fuel cell cogeneration system, a gas heat pump, and an internal combustion engine for a vehicle, a heat exchanger is widely used as a device that performs heat exchange for exhaust heat utilization, heat dissipation, heat absorption, and the like. As a typical example of such a heat exchanger, for example, a radiator in which a large number of fins are joined to an outer wall of a tube through which a fluid flows inside at a predetermined interval can be cited (see, for example, Patent Document 1). ).
また、ラジエータ等の熱交換器が組み込まれる装置における熱交換効率を高めることを目的として、ダクト等の部材によって画定される流路において空気等の流体を流すファン等の動力装置と熱交換器とが直列に配置される構成を有する熱交換ユニットも広く知られている(例えば特許文献2を参照)。 In addition, for the purpose of improving heat exchange efficiency in a device incorporating a heat exchanger such as a radiator, a power device such as a fan that causes a fluid such as air to flow in a flow path defined by a member such as a duct, and a heat exchanger Are also widely known (for example, refer to Patent Document 2).
ところで、フィンの単位面積当たりの放熱量又は吸熱量に限りがあるため、上記のような構成を有する熱交換器において熱交換効率を高めるためには、熱交換器を大型化(大面積化)してフィンの面積を増大させる必要がある。しかしながら、熱交換ユニットが組み込まれる装置において外気(空気)を流入及び流出させるための吸気口及び排気口に割り当てることができる面積には限りがある。 By the way, since the heat radiation amount or heat absorption amount per unit area of the fin is limited, in order to increase the heat exchange efficiency in the heat exchanger having the above configuration, the heat exchanger is enlarged (larger area). Therefore, it is necessary to increase the area of the fin. However, there is a limit to the area that can be allocated to the intake and exhaust ports for inflow and outflow of outside air (air) in an apparatus incorporating a heat exchange unit.
そこで、当該技術分野においては、内部に流体が流れるチューブを複数の平面内を通るように配置し且つ当該チューブの外壁に多数のフィンを所定の間隔を空けて接合することにより多層化された熱交換器が広く使用されている。以降、このような熱交換器は「多層熱交換器」と称される場合がある(特許文献1に記載された熱交換器も多層熱交換器の一例である)。 Therefore, in this technical field, a multi-layered heat is formed by arranging a tube through which a fluid flows in a plurality of planes and joining a large number of fins to the outer wall of the tube at predetermined intervals. Exchangers are widely used. Hereinafter, such a heat exchanger may be referred to as a “multilayer heat exchanger” (the heat exchanger described in Patent Document 1 is also an example of a multilayer heat exchanger).
上記のような多層熱交換器の一例を図1乃至図3に示す。図1は、従来技術に係る多層熱交換器100を空気の流れにおける下流側から観察した場合における模式的な背面図である。但し、便宜上の理由により、内部に流体が流れる流路を画定するチューブ10tの外壁にフィン20fが接触している領域の一部は省略されている。図2は、図1に示した多層熱交換器100の模式的な右側面図であり、右側面側の端部に配設されたフィン20f(又は横板)から突出しているチューブ10tの屈曲部10c、第1流入口11及び第1流出口12が描かれている。
An example of the multilayer heat exchanger as described above is shown in FIGS. FIG. 1 is a schematic rear view of a
図1及び図2に示されているように、多層熱交換器100が備えるチューブ10tによって画定される流路はサーペンタイン型の構造を有する。チューブ10tの外壁にフィン20fが接触している領域においては、チューブ10tの内部を流れる流体(例えば、水等)とフィン20fの間を通過する流体(例えば、空気等)との間において熱交換が行われる。以降、当該領域は「熱交換領域」又は「コア」と称される場合がある。図2に示すように、多層熱交換器100の熱交換領域においては、同一平面内に配置されたチューブ10tの層が3つ形成されている。具体的には、図2に示すように、(白抜きの矢印によって示す)空気の流れにおける上流側(正面側)から下流側(背面側)へと向かってA、B及びCの3つの平面のそれぞれにチューブ10tが配置されている。即ち、多層熱交換器100は3層構造を有する多層熱交換器である。
As shown in FIGS. 1 and 2, the flow path defined by the
図3は、図2に示した多層熱交換器100のチューブ10tの内部に流れる流体の流路の一例を示す模式図である。太い実線及び太い実線による矢印は多層熱交換器100の右側面側に配設されたチューブ10tの屈曲部10c、流入口11及び流出口12における流体の流れを表し、太い破線は多層熱交換器100の左側面側に配設されたチューブ10tの屈曲部10cにおける流体の流れを表す。また、黒塗りの丸印は熱交換領域(コア)に含まれるチューブ10tの内部を右側面側から左側面側(紙面に向かって手前側から奥側)へと流れる流体の流れを表し、白抜きの丸印は熱交換領域(コア)に含まれるチューブ10tの内部を左側面側から右側面側(紙面に向かって奥側から手前側)へと流れる流体の流れを表す。
FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a flow path of a fluid flowing inside the
しかしながら、上記のような構成を有する従来技術に係る多層熱交換器においては、上流側に配置されたチューブ10tの層(上流層)の近傍におけるフィン20fを介してチューブ10t内の流体と熱交換された空気が下流側に配置されたチューブ10tの層(下流層)へと流れる。そのため、上流層の近傍においてフィン20fに接触する空気の温度に比べて、下流層の近傍においてフィン20fに接触する空気の温度は、チューブ10tの流入口11から流入する流体の温度により近くなる。即ち、下流層においてチューブ10t内を流れる流体とフィン20fに接触する空気との温度差は、上流層においてチューブ10t内を流れる流体とフィン20fに接触する空気との温度差よりも小さくなる。その結果、下流層における熱交換効率が上流層における熱交換効率よりも低くなり、多層化に伴うフィンの面積の増大に見合う熱交換効率の増大を達成することが困難となる場合がある。
However, in the multilayer heat exchanger according to the related art having the above-described configuration, heat exchange with the fluid in the
そこで、当該技術分野においては、チューブ10tの流入口11から流入する流体の流路を、図3に示した例とは異なり、下流層側から上流層側へと(即ち、図2における平面C、平面B、平面Aの順に)流体が流れるように構成することが知られている。これにより、下流層においてチューブ10t内を流れる流体とフィン20fに接触する空気との温度差が上流層においてチューブ10t内を流れる流体とフィン20fに接触する空気との温度差よりも小さくなる傾向を軽減することができる。
Therefore, in this technical field, the flow path of the fluid flowing in from the
しかしながら、上記構成によっても上流層の近傍においてフィン20fに接触する空気の温度に比べて、下流層の近傍においてフィン20fに接触する空気の温度が、流入口11からチューブ10tへと流入する流体の温度により近くなることに変わりは無い。即ち、従来技術に係る多層熱交換器においては、下流層の近傍においてフィン20fに接触する空気の温度が、上流層の近傍においてフィン20fに接触する空気の温度に比べて、流入口11からチューブ10tへと流入する流体の温度により近くなることを防止することができない。
However, even with the above configuration, the temperature of the air in contact with the
上述したように、従来技術に係る多層熱交換器においては、下流層の近傍においてフィンに接触する空気の温度が、上流層の近傍においてフィンに接触する空気の温度に比べて、流入口からチューブへと流入する流体の温度により近くなることを防止することができない。その結果、下流層においてチューブ内を流れる流体とフィンに接触する空気との温度差が上流層においてチューブ内を流れる流体とフィンに接触する空気との温度差よりも小さくなり、下流層における熱交換効率が上流層における熱交換効率よりも低くなる。このように、従来技術に係る多層熱交換器においては、多層化による熱交換効率の増大効果が十分に発揮されないという問題がある。 As described above, in the multilayer heat exchanger according to the prior art, the temperature of the air in contact with the fin in the vicinity of the downstream layer is higher than the temperature of the air in contact with the fin in the vicinity of the upstream layer. It cannot be prevented from becoming closer to the temperature of the fluid flowing in. As a result, the temperature difference between the fluid flowing in the tube in the downstream layer and the air in contact with the fin is smaller than the temperature difference between the fluid flowing in the tube in the upstream layer and the air in contact with the fin, and heat exchange in the downstream layer The efficiency is lower than the heat exchange efficiency in the upstream layer. As described above, the multilayer heat exchanger according to the related art has a problem that the effect of increasing the heat exchange efficiency due to the multilayering is not sufficiently exhibited.
即ち、当該技術分野においては、熱交換器の多層化による熱交換効率の増大効果を十分に発揮することができる多層熱交換器が求められている。即ち、本発明は、熱交換器の多層化による熱交換効率の増大効果を十分に発揮することができる多層熱交換器を提供することを1つの目的とする。 That is, in this technical field, there is a demand for a multilayer heat exchanger that can sufficiently exhibit the effect of increasing the heat exchange efficiency due to the multilayered heat exchanger. That is, an object of the present invention is to provide a multilayer heat exchanger that can sufficiently exhibit the effect of increasing the heat exchange efficiency due to the multilayered heat exchanger.
そこで、本発明者は、鋭意研究の結果、多層熱交換器の熱交換領域において複数の層を形成するように配置されたチューブの層の間の領域に他のチューブ層を経由すること無く外気が流入することができる経路を設けることにより、上記目的を達成することができることを見出した。 Therefore, as a result of earnest research, the present inventor has found that the outside air does not pass through other tube layers in the region between the tube layers arranged to form a plurality of layers in the heat exchange region of the multilayer heat exchanger. It has been found that the above-mentioned object can be achieved by providing a path through which water can flow.
上記に鑑み、本発明に係る多層熱交換器(以降、「本発明熱交換器」と称される場合がある。)は、第1流路、第2流路、及びフィンを備える。第1流路は、第1流入口から流入した第1流体が内部を流れ第1流出口から流出するように構成された流路である。第2流路は、第2流入口から流入した第2流体が内部を流れ第2流出口から流出するように構成された流路である。フィンは、第1流路を画定する管状の部材であるチューブと熱伝導可能に接触するように第2流路内に配設された板状の部材である。 In view of the above, the multilayer heat exchanger according to the present invention (hereinafter sometimes referred to as “the present heat exchanger”) includes a first flow path, a second flow path, and fins. The first flow path is a flow path configured such that the first fluid flowing in from the first inflow port flows through the inside and flows out from the first outflow port. The second flow path is a flow path configured such that the second fluid flowing in from the second inflow port flows through the inside and flows out from the second outflow port. The fin is a plate-like member disposed in the second flow path so as to come into contact with a tube, which is a tubular member that defines the first flow path, so as to be able to conduct heat.
チューブは、第2流路の軸方向である第2軸方向及びフィンの主面に平行な平面の両方と交差する方向に第2流路を貫通する部分である貫通部分を複数有する。これら複数の貫通部分は、複数の貫通部分の軸方向である第1軸方向に交差する平面による断面において第2軸方向と交差する方向に並ぶ貫通部分の列が複数構成されるように配列されている。その結果、第2軸方向に交差する同一平面内に配置された複数の貫通部分によって構成される層であるチューブ層が第2軸方向に所定の間隔を空けて複数配置される。 The tube has a plurality of penetration portions that are portions that penetrate the second flow path in a direction that intersects both the second axial direction that is the axial direction of the second flow path and a plane that is parallel to the main surface of the fin. The plurality of penetrating portions are arranged such that a plurality of rows of penetrating portions arranged in a direction intersecting the second axis direction are formed in a cross section by a plane intersecting the first axis direction which is an axial direction of the plurality of penetrating portions. ing. As a result, a plurality of tube layers, which are layers constituted by a plurality of penetrating portions arranged in the same plane intersecting the second axis direction, are arranged at predetermined intervals in the second axis direction.
上記構成により、本発明熱交換器は、第1流体と第2流体との間において熱交換を行うことができる。 With the above configuration, the heat exchanger of the present invention can perform heat exchange between the first fluid and the second fluid.
更に、本発明熱交換器においては、第2流路を画定する部材である第2部材に連通部が形成されている。連通部は、複数のチューブ層のうち少なくとも1組の隣接するチューブ層の間の領域である層間領域と第2流路の外部の空間である外部空間とを他のチューブ層を経由すること無く連通するように構成された少なくとも1つの開口である。 Furthermore, in the heat exchanger according to the present invention, a communication portion is formed in the second member that is a member that defines the second flow path. The communicating portion passes through an interlayer region that is a region between at least one set of adjacent tube layers among a plurality of tube layers and an external space that is a space outside the second flow path without passing through another tube layer. At least one opening configured to communicate.
また、本発明に係る多層熱交換ユニット器(以降、「本発明熱交換ユニット」と称される場合がある。)は、上述した本発明熱交換器と、本発明熱交換器が備える第1流路の内部に第1流体を所定の向きに流すように構成された動力装置と、を備える熱交換ユニットである。 The multilayer heat exchange unit device according to the present invention (hereinafter sometimes referred to as “the present heat exchange unit”) includes the above-described present heat exchanger and the first heat exchanger of the present invention. And a power unit configured to flow the first fluid in a predetermined direction inside the flow path.
上記のように、本発明熱交換器は、層間領域と外部空間とを他のチューブ層を経由すること無く連通するように構成された少なくとも1つの開口である連通部を備える。従って、層間領域を挟む1組のチューブ層のうちの下流側のチューブ層には、上流側のチューブの層における熱交換を経た空気のみならず、(他のチューブ層を経由すること無く)外部空間から流入する新たな空気もまた供給される。その結果、下流側のチューブ層においてフィンに接触する空気の温度が上流側のチューブ層の近傍においてフィンに接触する空気の温度に比べて導入部からチューブへと流入する流体の温度により近くなる問題を軽減することができる。 As described above, the heat exchanger according to the present invention includes a communication portion that is at least one opening configured to communicate between the interlayer region and the external space without passing through another tube layer. Therefore, the downstream tube layer of the pair of tube layers sandwiching the interlayer region includes not only the air that has undergone heat exchange in the upstream tube layer but also the outside (without passing through other tube layers). New air entering the space is also supplied. As a result, the temperature of the air in contact with the fin in the tube layer on the downstream side is closer to the temperature of the fluid flowing into the tube from the introduction portion than the temperature of the air in contact with the fin in the vicinity of the tube layer on the upstream side. Can be reduced.
即ち、本発明熱交換器によれば、下流側のチューブ層の近傍においてチューブ内を流れる流体とフィンに接触する空気との温度差が上流側のチューブ層の近傍においてチューブ内を流れる流体とフィンに接触する空気との温度差よりも小さくなる問題が軽減される。また、本発明熱交換器を備える本発明熱交換ユニットにおいても上記と同様の効果が達成される。 In other words, according to the heat exchanger of the present invention, the temperature difference between the fluid flowing in the tube in the vicinity of the tube layer on the downstream side and the air in contact with the fin causes the fluid and fin to flow in the tube in the vicinity of the upstream tube layer. The problem of becoming smaller than the temperature difference with the air in contact with the air is reduced. In addition, the same effect as described above can be achieved in the heat exchange unit of the present invention including the heat exchanger of the present invention.
以上のように、本発明によれば、従来技術に比べて、熱交換器の多層化による熱交換効率の増大効果を十分に発揮することができる多層熱交換器を提供することができる。本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の各実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a multilayer heat exchanger that can sufficiently exhibit the effect of increasing the heat exchange efficiency due to the multi-layered heat exchanger as compared with the prior art. Other objects, other features, and attendant advantages of the present invention will be readily understood from the description of each embodiment of the present invention described with reference to the following drawings.
《第1実施形態》
以下、図面を参照しながら本発明の第1実施形態に係る多層熱交換器(以降、「第1熱交換器」と称呼される場合がある。)について説明する。
<< First Embodiment >>
Hereinafter, a multilayer heat exchanger according to a first embodiment of the present invention (hereinafter may be referred to as “first heat exchanger”) will be described with reference to the drawings.
〈構成〉
第1熱交換器は、第1流路、第2流路、及びフィンを備える。第1流路は、第1流入口から流入した第1流体が内部を流れ第1流出口から流出するように構成された流路である。第2流路は、第2流入口から流入した第2流体が内部を流れ第2流出口から流出するように構成された流路である。フィンは、第1流路を画定する管状の部材であるチューブと熱伝導可能に接触するように第2流路内に配設された板状の部材である。
<Constitution>
The first heat exchanger includes a first flow path, a second flow path, and fins. The first flow path is a flow path configured such that the first fluid flowing in from the first inflow port flows through the inside and flows out from the first outflow port. The second flow path is a flow path configured such that the second fluid flowing in from the second inflow port flows through the inside and flows out from the second outflow port. The fin is a plate-like member disposed in the second flow path so as to come into contact with a tube, which is a tubular member that defines the first flow path, so as to be able to conduct heat.
第1流路を画定するチューブは、例えばアルミニウム、銅及び鉄(ステンレス鋼等を含む)等を始めとする各種金属等、高い熱伝導率を有する材料によって形成される。チューブの内径、壁厚及び構造は、例えば第1熱交換器の用途において想定される第1流体の粘度、流量、圧力及び温度等の諸条件に応じて適宜選択することができる。チューブの構造の具体例としては、例えば、ロックシーム(巻締め)型、バットウェルド(両側面の突合せ溶接)型、及びシームレス(継ぎ目なし引抜管)型等の構造を挙げることができる。 The tube that defines the first flow path is formed of a material having high thermal conductivity such as various metals such as aluminum, copper, and iron (including stainless steel). The inner diameter, wall thickness, and structure of the tube can be appropriately selected according to various conditions such as the viscosity, flow rate, pressure, and temperature of the first fluid assumed in the application of the first heat exchanger, for example. Specific examples of the structure of the tube include structures such as a lock seam (winding) type, a butt weld (butt welding on both sides) type, and a seamless (seamless drawn pipe) type.
また、第1流路の全体としての構造は、詳しくは後述するような多層熱交換器としての構成を達成し得る限りにおいて特に限定されず、例えばパラレルフロー型であってもよく或いはサーペンタイン型であってもよい。前者の場合、例えば図4の(a)に示すように、第1流入口11から流入した第1流体を複数のチューブ10tへと分流させる部材である分流部材13及び複数のチューブ10tからの第1流体を第1流出口12へと合流させる部材である合流部材14が複数のチューブ10tの上流側及び下流側にそれぞれ設けられる。このような分流部材13及び合流部材14の具体例としては、例えばヘッダ及びマニホルド等を挙げることができる。また、このような分流部材13及び合流部材14と複数のチューブ10tとの接続手法は、例えば溶接等、当該技術分野において周知の方法から適宜選択することができる。
Further, the overall structure of the first flow path is not particularly limited as long as it can achieve a configuration as a multilayer heat exchanger as will be described in detail later. For example, it may be a parallel flow type or a serpentine type. There may be. In the former case, for example, as shown in FIG. 4 (a), the first fluid from the
一方、後者の場合、例えば図4の(b)に示すように、複数のチューブ10tを直列に接続する屈曲管等の部材である接続部材15が第1流路10において隣接するチューブ10tの間に介装されて、所謂「サーペンタイン型」の第1流路10が構成される。このようなサーペンタイン型の第1流路10を構成する複数のチューブ10tと接続部材15との接続手法は、例えば溶接等、当該技術分野において周知の方法から適宜選択することができる。或いは、図1等に示した例のように、チューブ10tが屈曲部10cを備えるように一体的に形成されてサーペンタイン型の第1流路10を構成していてもよい。
On the other hand, in the latter case, for example, as shown in FIG. 4B, the
何れの構造においても、例えばポンプ等の動力装置により、所定の流量にて第1流体を第1流路に流すことができる。尚、図4においては、第1流路の全体としての構造の違いについての理解を容易にすることを目的として1つの平面内に第1流路が配置されている単層構造を例示したが、前述したように本発明に係る熱交換器は多層熱交換器である。 In any structure, the first fluid can be caused to flow through the first flow path at a predetermined flow rate by a power device such as a pump. In FIG. 4, a single layer structure in which the first flow path is arranged in one plane is illustrated for the purpose of facilitating understanding of the difference in the structure of the first flow path as a whole. As described above, the heat exchanger according to the present invention is a multilayer heat exchanger.
第2流路を画定する部材の内径、壁厚及び材料は、例えば第1熱交換器の用途において想定される第2流体の粘度、流量、圧力及び温度等の諸条件に応じて適宜選択することができる。第2流路は、チューブの内部を流れる第1流体とチューブの外壁に熱伝導可能に接触しているフィンの間を通過する第2流体との間において熱交換が行われる領域である熱交換領域(コア)を第2流体が通過するように構成される。 The inner diameter, wall thickness, and material of the member that defines the second flow path are appropriately selected according to various conditions such as the viscosity, flow rate, pressure, and temperature of the second fluid assumed in the application of the first heat exchanger, for example. be able to. The second flow path is a region where heat exchange is performed between the first fluid flowing inside the tube and the second fluid passing between the fins that are in contact with the outer wall of the tube so as to allow heat conduction. The second fluid is configured to pass through the region (core).
フィンの形状、大きさ及び構造は、例えば第1熱交換器の用途において想定される第2流体の粘度、流量、圧力及び温度等の諸条件に応じて適宜選択することができる。具体的なフィンの構造は、例えばプレートフィン型であってもよく、或いはコルゲート型であってもよい。また、チューブとフィンとの接触形態もまた、例えば第1熱交換器の用途において想定される第2流体の粘度、流量、圧力及び温度等の諸条件に応じて適宜選択することができる。例えば、チューブとフィンとは、単に接触しているだけであっても、例えばはんだ付け及びロウ付け等によって接着されていても、或いは一体的に成形されていてもよい。更に、フィンに形成された貫通孔に挿通されたチューブを内圧によって膨張させることによりチューブとフィンとが圧接されていてもよい。更に、フィンは、例えばアルミニウム、銅及び鉄(ステンレス鋼等を含む)等を始めとする各種金属等、高い熱伝導率を有する材料によって形成される。 The shape, size, and structure of the fins can be appropriately selected according to various conditions such as the viscosity, flow rate, pressure, and temperature of the second fluid assumed in the application of the first heat exchanger, for example. The specific fin structure may be, for example, a plate fin type or a corrugated type. The contact form between the tube and the fin can also be appropriately selected according to various conditions such as the viscosity, flow rate, pressure, and temperature of the second fluid assumed in the application of the first heat exchanger. For example, the tube and the fin may be merely in contact with each other, may be bonded by, for example, soldering and brazing, or may be integrally formed. Furthermore, the tube and the fin may be press-contacted by expanding the tube inserted through the through-hole formed in the fin by internal pressure. Furthermore, the fin is formed of a material having a high thermal conductivity, such as various metals such as aluminum, copper, and iron (including stainless steel).
チューブは、第2流路の軸方向である第2軸方向及びフィンの主面に平行な平面の両方と交差する方向に第2流路を貫通する部分である貫通部分を複数有する。第2軸方向は、換言すれば、第2流路において第2流入口から第2流出口へと第2流体が流れる向きに平行な方向である。従って、貫通部分は、第2流路における第2流体の流れる向き及びフィンの主面の両方と交差する方向に延在する。即ち、第1熱交換器は、貫通部分の内部における第1流体の流れる向き(第1軸方向)と第2流路における第2流体の流れる向き(第2軸方向)とが互いに平行ではない熱交換器(以降、「交差流型の熱交換器」と総称される場合がある。)である。典型的には、第1熱交換器は、第1軸方向と第2軸方向とが直交する直交流型の熱交換器である。 The tube has a plurality of penetration portions that are portions that penetrate the second flow path in a direction that intersects both the second axial direction that is the axial direction of the second flow path and a plane that is parallel to the main surface of the fin. In other words, the second axial direction is a direction parallel to the direction in which the second fluid flows from the second inlet to the second outlet in the second flow path. Accordingly, the penetrating portion extends in a direction intersecting both the direction in which the second fluid flows in the second flow path and the main surface of the fin. That is, in the first heat exchanger, the direction in which the first fluid flows in the inside of the through portion (first axial direction) and the direction in which the second fluid flows in the second flow path (second axial direction) are not parallel to each other. It is a heat exchanger (hereinafter, sometimes collectively referred to as a “cross-flow type heat exchanger”). Typically, the first heat exchanger is a cross flow type heat exchanger in which the first axial direction and the second axial direction are orthogonal to each other.
尚、第2流路は、典型的には、例えば複数の貫通部分の間隔の保持等を目的として貫通部分の両端において貫通部分と交差するように設けられる一対のプレート(横板)と当該一対の横板の両端をそれぞれ接続する他の一対のプレートとによって構成される。何れの構造においても、例えばファン及びブロワ等の動力装置により、所定の流量にて第2流体を第2流路に流すことができる。 Note that the second flow path typically includes a pair of plates (horizontal plates) provided so as to intersect the penetrating portion at both ends of the penetrating portion, for example, for the purpose of maintaining the interval between the plurality of penetrating portions. And a pair of other plates that connect both ends of the horizontal plate. In any structure, the second fluid can be caused to flow through the second flow path at a predetermined flow rate by a power device such as a fan and a blower.
複数の貫通部分は、複数の貫通部分の軸方向である第1軸方向に交差する平面による断面において第2軸方向と交差する方向に並ぶ貫通部分の列が複数構成されるように配列されている。第1軸方向は、換言すれば、第1流路の貫通部分において第1流体が流れる向きに平行な方向である。これにより、第2軸方向に交差する同一平面内に配置された複数の貫通部分によって構成される層であるチューブ層が第2軸方向に所定の間隔を空けて複数配置される。 The plurality of penetrating portions are arranged so that a plurality of rows of penetrating portions arranged in a direction intersecting the second axis direction in a cross section by a plane intersecting the first axis direction which is an axial direction of the plurality of penetrating portions are configured. Yes. In other words, the first axial direction is a direction parallel to the direction in which the first fluid flows in the penetrating portion of the first flow path. Thereby, a plurality of tube layers, which are layers constituted by a plurality of penetrating portions arranged in the same plane intersecting the second axis direction, are arranged at predetermined intervals in the second axis direction.
上記のように、チューブ層は、第2軸方向に交差する同一平面内に配置された複数の貫通部分によって構成される層である。ここでいう「同一平面内」とは、1つのチューブ層を構成する複数の貫通部分の軸が必ずしも完全に同一平面内に存在することを意味する訳ではなく、例えば、1つのチューブ層を構成する複数の貫通部分の軸が、第2軸方向において、ある程度ずれていてもよい。更に、個々のチューブ層は、必ずしも1つの平面内に配置された複数の貫通部分によって構成されている必要は無く、複数の平面内に配置された複数の貫通部分によって構成されていてもよい。このようなチューブ層の一例としては、例えば多層熱交換器によって構成されたチューブ層等を挙げることができる。また、本発明熱交換器が備えるチューブ層の大きさ(面積)、厚み(奥行き)及び数は、本発明熱交換器に求められる熱交換効率並びに本発明熱交換器に許容される設置スペース及び圧力損失等の諸条件に応じて適宜定めることができる。 As described above, the tube layer is a layer constituted by a plurality of penetrating portions arranged in the same plane intersecting the second axis direction. Here, “in the same plane” does not mean that the axes of a plurality of penetrating portions constituting one tube layer are necessarily completely in the same plane. For example, one tube layer is constituted. The axes of the plurality of penetrating portions may be shifted to some extent in the second axis direction. Furthermore, each tube layer does not necessarily need to be constituted by a plurality of penetrating portions arranged in one plane, and may be constituted by a plurality of penetrating portions arranged in a plurality of planes. As an example of such a tube layer, the tube layer etc. which were comprised by the multilayer heat exchanger, etc. can be mentioned, for example. The size (area), thickness (depth) and number of the tube layers provided in the heat exchanger of the present invention are the heat exchange efficiency required for the heat exchanger of the present invention and the installation space allowed for the heat exchanger of the present invention. It can be appropriately determined according to various conditions such as pressure loss.
上記により、第1熱交換器は、多層熱交換器として構成され、第1流体と第2流体との間において熱交換を行うことができる。尚、第1流体及び第2流体のうち何れの方がより高温であってもよい。換言すれば、第1熱交換器は、第2流体によって第1流体を冷却してもよく、或いは第1流体によって第2流体を冷却してもよい。尚、第1流体及び第2流体の何れか一方として液体を採用する場合、高い圧力損失が発生する虞を低減する観点からは、第1流体は液体(例えば、水等)であり、第2流体は気体(例えば、空気等)であることが望ましい。 By the above, the 1st heat exchanger is constituted as a multilayer heat exchanger, and can perform heat exchange between the 1st fluid and the 2nd fluid. Note that either the first fluid or the second fluid may be at a higher temperature. In other words, the first heat exchanger may cool the first fluid with the second fluid, or may cool the second fluid with the first fluid. When a liquid is employed as one of the first fluid and the second fluid, the first fluid is a liquid (for example, water) from the viewpoint of reducing the possibility of high pressure loss. The fluid is preferably a gas (for example, air).
ところで、上記と同様の構成を有する従来技術に係る多層熱交換器においては、第2流路のみを経由して第2流体が流れるので、第2流入口から第2流路へと流入した第2流体は熱交換領域を上流側から下流側へと順次通過した後に第2流出口から流出する。従って、前述したように、上流側に配置されたチューブ層(上流層)の近傍におけるフィンを介して貫通部分の内部を流れる流体と熱交換された第2流体が下流側に配置されたチューブ層(下流層)へと流れる。そのため、上流層の近傍における第2流体の温度に比べて、下流層の近傍における第2流体の温度は、第1流入口から第1流路へと流入する第1流体の温度により近くなる。即ち、下流層における第1流体と第2流体との温度差は、上流層における第1流体と第2流体との温度差よりも小さくなる。その結果、下流層における熱交換効率が上流層における熱交換効率よりも低くなり、多層化に伴うフィンの面積の増大に見合う熱交換効率の増大を達成することが困難となる場合がある。 By the way, in the multilayer heat exchanger according to the related art having the same configuration as described above, since the second fluid flows only through the second flow path, the second fluid flowing into the second flow path from the second inflow port. The two fluids flow out from the second outlet after sequentially passing through the heat exchange region from the upstream side to the downstream side. Therefore, as described above, the tube layer in which the second fluid heat-exchanged with the fluid flowing through the inside of the through portion via the fins in the vicinity of the tube layer (upstream layer) disposed on the upstream side is disposed on the downstream side. (Downstream). Therefore, compared to the temperature of the second fluid in the vicinity of the upstream layer, the temperature of the second fluid in the vicinity of the downstream layer becomes closer to the temperature of the first fluid flowing into the first flow path from the first inlet. That is, the temperature difference between the first fluid and the second fluid in the downstream layer is smaller than the temperature difference between the first fluid and the second fluid in the upstream layer. As a result, the heat exchange efficiency in the downstream layer is lower than the heat exchange efficiency in the upstream layer, and it may be difficult to achieve an increase in the heat exchange efficiency commensurate with the increase in fin area due to multilayering.
例えば、図5は、第1流体としての水(温水又は熱水)を第2流体としての空気(外気)によって冷却する放熱器として構成された従来技術に係る多層熱交換器の一例における第2流体の流れを示す模式図である。当該熱交換器は、図1乃至図3に示した多層熱交換器100と同様の構成を有する。従って、第2流路のみを経由して第2流体が流れるので、(紙面に向かって右側の白抜きの矢印31によって示されるように)第2流入口21から第2流路20へと流入した第2流体は熱交換領域を上流側から下流側へと順次通過した後に(紙面に向かって左側の黒塗りの矢印34によって示されるように)第2流出口22から流出する。
For example, FIG. 5 illustrates a second example of a multilayer heat exchanger according to the related art configured as a radiator that cools water (hot water or hot water) as a first fluid with air (outside air) as a second fluid. It is a schematic diagram which shows the flow of a fluid. The heat exchanger has a configuration similar to that of the
より詳細には、第2流入口21から第2流路20へと流入した第2流体31は、最も上流側に配置されたチューブ10tの貫通部分によって構成されるチューブ層Aの近傍におけるフィン20fを介して貫通部分の内部を流れる流体との熱交換によって熱エネルギーを受け取る。その結果、チューブ層Aの近傍を通過した後の第2流体32の温度は、チューブ層Aの近傍を通過する前の第2流体31の温度よりも高くなる。この第2流体32は、隣接する下流側のチューブ層Bへと流れる。このため、下流側のチューブ層Bにおける第1流体と第2流体との熱交換効率は上流側のチューブ層Aにおける熱交換効率よりも低くなる。同様に、チューブ層Bの近傍を通過した後の第2流体33の温度は、チューブ層Bの近傍を通過する前の第2流体32の温度よりも高くなる。従って、更に下流側のチューブ層Cにおける第1流体と第2流体との熱交換効率は上流側のチューブ層Bにおける熱交換効率よりも低くなる。このように、従来技術に係る多層熱交換器においては、多層化に伴うフィンの面積の増大に見合う熱交換効率の増大を達成することが困難となる場合がある。
More specifically, the
そこで、第1熱交換器においては、第2流路を画定する部材である第2部材に連通部が形成されている。連通部は、複数のチューブ層のうち少なくとも1組の隣接するチューブ層の間の領域である層間領域と第2流路の外部の空間である外部空間とを他のチューブ層を経由すること無く連通するように構成された少なくとも1つの開口である。 Therefore, in the first heat exchanger, a communication portion is formed in the second member that is a member that defines the second flow path. The communicating portion passes through an interlayer region that is a region between at least one set of adjacent tube layers among a plurality of tube layers and an external space that is a space outside the second flow path without passing through another tube layer. At least one opening configured to communicate.
上記のように層間領域と外部空間とを他のチューブ層を経由すること無く連通することが可能である限り、連通部の構成は特に限定されない。例えば、上述したように一対の横板の両端をそれぞれ接続する一対のプレートによって第2流路が構成される場合、これらの横板及びプレートの少なくとも何れかに形成された少なくとも1つの開口(貫通孔)として連通部を構成することができる。連通部として形成される開口の大きさ、形状及び位置もまた、第1熱交換器に要求される熱交換効率を達成するのに十分な流量にて外部空間から層間領域へと第2流体を流入させることができるように適宜設計される。例えば、連通部として形成される開口は、第2部材に形成された1つ以上の孔であってもよく、第2部材に形成された1つ以上のスリットであってもよく、或いは第2部材の一部が取り外されることによって形成された開口部であってもよい。 As long as it is possible to communicate between the interlayer region and the external space without passing through another tube layer as described above, the configuration of the communication portion is not particularly limited. For example, as described above, when the second flow path is constituted by a pair of plates that respectively connect both ends of a pair of horizontal plates, at least one opening (penetration) formed in at least one of these horizontal plates and plates A communicating part can be constituted as a hole. The size, shape and position of the opening formed as the communication portion also allows the second fluid to flow from the external space to the interlayer region at a flow rate sufficient to achieve the heat exchange efficiency required for the first heat exchanger. It is designed as appropriate so that it can flow in. For example, the opening formed as the communication portion may be one or more holes formed in the second member, one or more slits formed in the second member, or the second It may be an opening formed by removing a part of the member.
例えば、図6は、第1流体としての水(温水又は熱水)を第2流体としての空気(外気)によって冷却する放熱器として構成された第1熱交換器の一例における第2流体の流れを示す模式図である。第1熱交換器もまた、基本的には、図1乃至図3に示した多層熱交換器100と同様の構成を有する。従って、上述した従来技術に係る多層熱交換器と同様に、第2流入口21から第2流路20へと流入した第2流体31は、最も上流側に配置されたチューブ10tの貫通部分によって構成されるチューブ層Aの近傍におけるフィン20fを介して貫通部分の内部を流れる流体との熱交換によって熱エネルギーを受け取る。その結果、チューブ層Aの近傍を通過した後の第2流体32の温度は、チューブ層Aの近傍を通過する前の第2流体31の温度よりも高くなる。
For example, FIG. 6 shows the flow of the second fluid in an example of a first heat exchanger configured as a radiator that cools water (hot water or hot water) as the first fluid with air (outside air) as the second fluid. It is a schematic diagram which shows. The first heat exchanger also basically has the same configuration as the
しかしながら、上述したように、第1熱交換器においては、層間領域と外部空間とを他のチューブ層を経由すること無く連通する連通部が、第2流路を画定する部材である第2部材に形成されている。図6に示す例においては、第1熱交換器101においては、層間領域と外部空間とを他のチューブ層を経由すること無く連通する連通部20aが、第2流路20を画定する部材である第2部材20tに形成されている。従って、外部空間から連通部20aを経由してチューブ層Aとチューブ層Bとの間の層間領域へと新たな第2流体30が流入する。その結果、チューブ層Aの近傍を通過した後の第2流体32に加えて、新たな第2流体30もまた、チューブ層Aに隣接する下流側のチューブ層Bへと流れる。この新たな第2流体30の温度は、チューブ層Aの近傍を通過した後の第2流体32の温度に比べて低い。このため、チューブ層Bに流入する第2流体(32+30)の温度は、連通部20aを備えない場合よりも低い。その結果、下流側のチューブ層Bにおける第1流体と第2流体との熱交換効率は、連通部20aを備えない場合よりも高くなる。
However, as described above, in the first heat exchanger, the communication member that communicates the interlayer region and the external space without passing through another tube layer is a member that defines the second flow path. Is formed. In the example shown in FIG. 6, in the
一方、チューブ層Bの近傍を通過した後の第2流体33の温度は、連通部20aを備えない場合よりも低い。加えて、チューブ層Bとチューブ層Cとの間の層間領域には、上記と同様に、連通部20aを経由して外部空間から流入する新たな第2流体30が流入し、チューブ層Bの近傍を通過した後の第2流体33と共に、チューブ層Bに隣接する下流側のチューブ層Cへと流れる。このため、チューブ層Cに流入する第2流体(33+30)の温度は、連通部20aを備えない場合よりも低い。その結果、下流側のチューブ層Cにおける第1流体と第2流体との熱交換効率もまた、連通部20aを備えない場合よりも高くなる。このように、第1熱交換器101によれば、多層化に伴うフィンの面積の増大に見合う熱交換効率の増大を達成することがより容易となる。
On the other hand, the temperature of the
尚、上記説明において参照した図5及び図6のそれぞれにおける矢印の模様の違いは、それぞれの箇所を流れる第2流体が流れてきた経路の違いを示すものであり、温度の違いを示すものではない。また、図6に示した例においては一対の横板の両端をそれぞれ接続する一対のプレート(第2部材20t)の両方に且つチューブ層Aとチューブ層Bとの間の層間領域及びチューブ層Bとチューブ層Cとの間の層間領域に連通部20aがそれぞれ形成されている。しかしながら、連通部20aは、一対のプレート(第2部材20t)の片方のみに形成されていてもよく、チューブ層Aとチューブ層Bとの間の層間領域及びチューブ層Bとチューブ層Cとの間の層間領域の何れか一方のみに形成されていてもよい。
Note that the difference in the pattern of the arrows in FIGS. 5 and 6 referred to in the above description indicates the difference in the path through which the second fluid flowing through each part flows, and does not indicate the difference in temperature. Absent. Further, in the example shown in FIG. 6, the interlayer region between the tube layer A and the tube layer B and the tube layer B on both of the pair of plates (
〈効果〉
上記のように、第1熱交換器は、層間領域と外部空間とを他のチューブ層を経由すること無く連通するように構成された少なくとも1つの開口である連通部を備える。従って、層間領域を挟む1組のチューブ層のうちの下流側のチューブ層には、上流側のチューブの層における熱交換を経た空気のみならず、(他のチューブ層を経由すること無く)外部空間から流入する新たな空気もまた供給される。その結果、下流側のチューブ層においてフィンに接触する空気の温度が上流側のチューブ層の近傍においてフィンに接触する空気の温度に比べて導入部からチューブへと流入する流体の温度により近くなる問題を軽減することができる。即ち、第1熱交換器によれば、熱交換器の多層化による熱交換効率の増大効果を十分に発揮することができる多層熱交換器を提供することができる。
<effect>
As described above, the first heat exchanger includes a communication portion that is at least one opening configured to communicate between the interlayer region and the external space without passing through another tube layer. Therefore, the downstream tube layer of the pair of tube layers sandwiching the interlayer region includes not only the air that has undergone heat exchange in the upstream tube layer but also the outside (without passing through other tube layers). New air entering the space is also supplied. As a result, the temperature of the air in contact with the fin in the tube layer on the downstream side is closer to the temperature of the fluid flowing into the tube from the introduction portion than the temperature of the air in contact with the fin in the vicinity of the tube layer on the upstream side. Can be reduced. That is, according to the first heat exchanger, it is possible to provide a multilayer heat exchanger that can sufficiently exhibit the effect of increasing the heat exchange efficiency due to the multilayered heat exchanger.
《第2実施形態》
以下、図面を参照しながら本発明の第2実施形態に係る多層熱交換器(以降、「第2熱交換器」と称呼される場合がある。)について説明する。第1熱交換器に関して上述したように、層間領域と外部空間とを他のチューブ層を経由すること無く連通することが可能である限り、連通部の構成は特に限定されない。
<< Second Embodiment >>
Hereinafter, a multilayer heat exchanger according to a second embodiment of the present invention (hereinafter may be referred to as a “second heat exchanger”) will be described with reference to the drawings. As described above with respect to the first heat exchanger, the configuration of the communication portion is not particularly limited as long as the interlayer region and the external space can be communicated without passing through another tube layer.
しかしながら、連通部を介して外部空間と連通する層間領域は、第2流路内においてチューブと熱伝導可能に接触するようにフィンが配設されている熱交換領域の一部である。フィンの主面を含む平面による熱交換領域の断面の全てに亘るようにフィンが構成されている場合、層間領域を含む熱交換領域は、フィンにより、第1軸方向に交差する平面内に延在し、第1軸方向に積層され、且つ互いに独立した複数の領域に分割される。このような構成をフィンが有する場合、第2部材の第1軸方向に交差する面に連通部としての開口を形成すると、外部空間から連通部を介して層間領域へと流入した新たな第2流体は、上記複数の領域のうち連通部と連通している領域(連通領域)に流入する。 However, the interlayer region that communicates with the external space via the communication portion is a part of the heat exchange region in which the fins are disposed so as to be in heat conduction with the tube in the second flow path. When the fin is configured so as to cover the entire cross section of the heat exchange region by the plane including the main surface of the fin, the heat exchange region including the interlayer region extends in a plane intersecting the first axis direction by the fin. Existing, laminated in the first axial direction, and divided into a plurality of independent regions. In the case where the fin has such a configuration, when an opening as a communication portion is formed on a surface intersecting the first axial direction of the second member, a new second flowing into the interlayer region from the external space via the communication portion. The fluid flows into a region (communication region) that communicates with the communication portion among the plurality of regions.
しかしながら、層間領域に含まれる複数の領域の各々はフィンによって隔離されているので、連通領域に流入した新たな第2流体は他の領域に流入することができない。従って、上流側のチューブ層における熱交換を経た第2流体に新たな第2流体が加わることによる熱交換効率の増大効果は連通領域においてのみ達成され、他の領域においては当該効果が十分には達成されない。その結果、熱交換器の多層化による熱交換効率の増大効果を十分に発揮することが困難となる虞がある。 However, since each of the plurality of regions included in the interlayer region is isolated by the fins, the new second fluid that has flowed into the communication region cannot flow into other regions. Therefore, the effect of increasing the heat exchange efficiency due to the addition of the new second fluid to the second fluid that has undergone heat exchange in the upstream tube layer is achieved only in the communication region, and the effect is sufficiently achieved in the other regions. Not achieved. As a result, there is a possibility that it may be difficult to sufficiently exhibit the effect of increasing the heat exchange efficiency due to the multilayered heat exchanger.
例えば、図7は、直交流型の多層熱交換器を構成する1つのチューブ層を第2流入口側から観察した場合における模式図である。図7に示す例においては、熱交換領域の断面の全てに亘るようにフィンが構成されている。この場合、第2部材20tの第1軸方向に交差する面(紙面に向かって左右の壁面)に(連通部20aとしての)開口を形成すると、フィン20fによって分割された層間領域の複数の領域のうち連通部と連通している領域(紙面に向かって左右の端部に位置する連通領域)に新たな第2流体が流入する。
For example, FIG. 7 is a schematic view when one tube layer constituting a cross flow type multilayer heat exchanger is observed from the second inlet side. In the example shown in FIG. 7, the fins are configured to extend over the entire cross section of the heat exchange region. In this case, when openings (as the
しかしながら、層間領域に含まれる複数の領域の各々はフィン20fによって隔離されているので、連通領域に流入した新たな第2流体は他の領域に流入することができない。従って、上流側のチューブ層における熱交換を経た第2流体に新たな第2流体が加わることによる熱交換効率の増大効果は連通領域においてのみ達成され、他の領域においては当該効果が十分には達成されない。その結果、熱交換器の多層化による熱交換効率の増大効果を十分に発揮することが困難となる虞がある。
However, since each of the plurality of regions included in the interlayer region is isolated by the
〈構成〉
そこで、第2熱交換器は、上述した第1熱交換器であって、第1軸方向に交差する方向における層間領域の両端の何れか一方又は両方と外部空間とを連通するように形成された開口である第1開口を連通部が含む多層熱交換器である。
<Constitution>
Therefore, the second heat exchanger is the first heat exchanger described above, and is formed to communicate either one or both ends of the interlayer region in the direction intersecting the first axial direction with the external space. A multi-layer heat exchanger in which the communication portion includes a first opening which is an open opening.
前述したように、層間領域を含む熱交換領域においては、フィンの主面に平行な平面とチューブの貫通部分とが交差するようにフィンが配置されている。即ち、第1流路を画定するチューブの貫通部分の軸方向である第1軸方向に交差する方向に延在するようにフィンが配置されている。第2熱交換器においては、上記のように第1軸方向に交差する方向における層間領域の両端の何れか一方又は両方と外部空間とを連通するように連通部としての第1開口が形成されている。従って、第1開口を介して外部空間から流入した新たな第2流体はフィンに沿って層間領域に広がることができる。その結果、フィンの主面を含む平面による熱交換領域の断面の全てに亘るようにフィンが構成されている場合であっても、熱交換器の多層化による熱交換効率の増大効果を十分に発揮することができる。 As described above, in the heat exchange region including the interlayer region, the fins are arranged so that the plane parallel to the main surface of the fins intersects the penetrating portion of the tube. That is, the fins are arranged so as to extend in a direction intersecting the first axial direction, which is the axial direction of the tube penetration portion that defines the first flow path. In the second heat exchanger, the first opening as the communication portion is formed so as to communicate either one or both ends of the interlayer region in the direction intersecting the first axial direction and the external space as described above. ing. Accordingly, the new second fluid flowing from the external space through the first opening can spread along the fins to the interlayer region. As a result, even if the fin is configured to cover the entire cross section of the heat exchange region by the plane including the main surface of the fin, the effect of increasing the heat exchange efficiency due to the multilayered heat exchanger is sufficiently obtained. It can be demonstrated.
例えば、図8は、直交流型の多層熱交換器として構成された第2熱交換器の一例における1つのチューブ層を第2流入口側から観察した場合における模式図である。図8に示す例においても、図7に示した例と同様に、熱交換領域の断面の全てに亘るようにフィン20fが構成されている。しかしながら、第2熱交換器においては、第1軸方向に交差する方向における層間領域の両端と外部空間とを連通するように(連通部20aとしての)第1開口20a1が形成されている。即ち、第2部材20tの第1軸方向に平行な面(紙面に向かって上下の壁面)に第1開口20a1が形成されている。従って、第1開口20a1を介して外部空間から流入した新たな第2流体はフィン20fに沿って層間領域に広がることができる。その結果、フィン20fの主面を含む平面による熱交換領域の断面の全てに亘るようにフィン20fが構成されている場合であっても、熱交換器の多層化による熱交換効率の増大効果を十分に発揮することができる。
For example, FIG. 8 is a schematic view when one tube layer in an example of a second heat exchanger configured as a cross flow type multilayer heat exchanger is observed from the second inlet side. Also in the example shown in FIG. 8, the
尚、図8に示した例においては、フィン20fによって分割された層間領域の複数の領域の全てに対応する(連通部20aとしての)第1開口が形成されている。しかしながら、第2熱交換器に要求される熱交換効率を達成するのに十分な流量にて外部空間から層間領域へと第2流体を流入させることが可能である限り、必ずしも全ての領域に対応する第1開口(20a)が形成されている必要は無く、例えば複数の領域の一部のみに第1開口(20a)が形成されていてもよい。また、図8に示した例においては、第2部材20tの第1軸方向に平行な面(紙面に向かって上下の壁面)の両方に第1開口(20a)が形成されており且つフィン20fによって分割された層間領域の複数の領域の全てに対応する第1開口(20a)が形成されている。しかしながら、第2熱交換器に要求される熱交換効率を達成するのに十分な流量にて外部空間から層間領域へと第2流体を流入させることが可能である限り、必ずしも第2部材20tの第1軸方向に平行な面(紙面に向かって上下の壁面)の両方に第1開口(20a)が形成されている必要は無く、例えば上下の壁面の片側のみに第1開口(20a)が形成されていてもよい。更に、第1開口は、図8に示したような複数の孔であってもよく、1つ以上のスリットであってもよく、或いは第2部材20tの上下の壁面の両方又は片方が取り外されることによって形成された開口部であってもよい。
In the example shown in FIG. 8, the first opening (as the
〈効果〉
上記のように、第2熱交換器においては、第1軸方向に交差する方向における層間領域の両端の何れか一方又は両方と外部空間とを連通するように形成された開口である第1開口を連通部が含む。これにより、フィンの主面を含む平面による熱交換領域の断面の全てに亘るようにフィンが構成されている場合であっても、熱交換器の多層化による熱交換効率の増大効果を十分に発揮することができる。
<effect>
As described above, in the second heat exchanger, the first opening is an opening formed so as to communicate either one or both ends of the interlayer region in the direction intersecting the first axial direction with the external space. The communication part includes. As a result, even if the fin is configured to cover the entire cross section of the heat exchange region by the plane including the main surface of the fin, the effect of increasing the heat exchange efficiency due to the multi-layered heat exchanger is sufficiently obtained. It can be demonstrated.
《第3実施形態》
以下、図面を参照しながら本発明の第3実施形態に係る多層熱交換器(以降、「第3熱交換器」と称呼される場合がある。)について説明する。第2熱交換器に関して上述したように、第2流路内においてチューブと熱伝導可能に接触するように配設されたフィンにより熱交換領域の少なくとも一部が、第1軸方向に交差する平面内に延在し、第1軸方向に積層され、且つ互いに独立した複数の領域に分割される。その結果、外部空間から連通部を介して層間領域へと流入した新たな第2流体が層間領域の全体に広がることが困難な場合がある。
<< Third Embodiment >>
Hereinafter, a multilayer heat exchanger according to a third embodiment of the present invention (hereinafter may be referred to as a “third heat exchanger”) will be described with reference to the drawings. As described above with respect to the second heat exchanger, a plane in which at least a part of the heat exchange region intersects with the first axial direction by the fins disposed so as to be in heat conduction with the tube in the second flow path. It extends in, is laminated in the first axial direction, and is divided into a plurality of regions independent of each other. As a result, it may be difficult for the new second fluid that has flowed into the interlayer region from the external space via the communicating portion to spread over the entire interlayer region.
〈構成〉
そこで、第3熱交換器は、上述した第1熱交換器又は第2熱交換器であって、フィンを挟んで隣接する一方の空間と他方の空間とを連通する貫通孔がフィンに形成されている多層熱交換器である。
<Constitution>
Therefore, the third heat exchanger is the first heat exchanger or the second heat exchanger described above, and a through-hole that connects one space adjacent to the other and the other space across the fin is formed in the fin. It is a multilayer heat exchanger.
貫通孔の大きさ、形状及び頻度(フィンの単位面積当たりに存在する貫通孔の個数)は、例えば、フィンを挟んで隣接する一方の空間から他方の空間へと第2流体が流れる際の圧力損失及び第3熱交換器に要求される熱交換効率を達成するのに必要とされるフィンの面積等に基づいて適宜定めることができる。 The size, shape, and frequency of the through holes (the number of through holes existing per unit area of the fin) are, for example, the pressure when the second fluid flows from one space adjacent to the other through the fin to the other space. It can be determined as appropriate based on the loss and the fin area required to achieve the heat exchange efficiency required for the third heat exchanger.
例えば、図9は、直交流型の多層熱交換器として構成された第3熱交換器の一例における熱交換領域を第1軸方向及び第2軸方向の両方に直交する方向から観察した場合における模式図である。換言すれば、図9は、正面又は背面からではなく、頂面又は底面から上記熱交換領域を観察した場合における模式図である。図9に示す例においては、紙面に向かって下側の第2流入口21から第2流路へと流入した第2流体30が、チューブ10tからなる3層のチューブ層とフィン20fとを備える熱交換領域を通過した後、紙面に向かって上側の第2流出口22から流入する。図9に示す例においても、図7及び図8に示した例と同様に、熱交換領域の断面の全てに亘るようにフィン20fが構成されている。
For example, FIG. 9 shows a case where a heat exchange region in an example of a third heat exchanger configured as a cross flow type multilayer heat exchanger is observed from a direction orthogonal to both the first axial direction and the second axial direction. It is a schematic diagram. In other words, FIG. 9 is a schematic diagram when the heat exchange region is observed from the top surface or the bottom surface, not from the front surface or the back surface. In the example illustrated in FIG. 9, the
しかしながら、第3熱交換器においては、上記のようにフィン20fを挟んで隣接する一方の空間と他方の空間とを連通する貫通孔20faがフィン20fに形成されている。これにより、外部空間から連通部(図示せず)を介して層間領域へと流入した新たな第2流体が貫通孔20faを経由して層間領域の全体に容易に広がることができる。その結果、第3熱交換器によれば、熱交換器の多層化による熱交換効率の増大効果をより十分に発揮することができる。
However, in the third heat exchanger, as described above, the through holes 20fa that connect the one space adjacent to the other space across the
尚、図9に示した例においては、層間領域に含まれる部分に貫通孔20faが形成されたフィン20fとチューブ層に含まれる部分に貫通孔20faが形成されたフィン20fとが交互に配置されている。しかしながら、フィン20fにおける貫通孔20faの配置は上記に限定されない。例えば、フィン20fのランダムな位置に貫通孔20faが形成されていてもよい。或いは、フィン20fの層間領域に含まれる部分に全ての貫通孔20faが形成されていてもよく、フィン20fのチューブ層に含まれる部分に全ての貫通孔20faが形成されていてもよい。
In the example shown in FIG. 9, the
〈効果〉
第3熱交換器においては、上記のように、フィンを挟んで隣接する一方の空間と他方の空間とを連通する貫通孔がフィンに形成されている。これにより、外部空間から連通部を介して層間領域へと流入した新たな第2流体が層間領域の全体に容易に広がることができる。その結果、第3熱交換器によれば、熱交換器の多層化による熱交換効率の増大効果をより十分に発揮することができる。
<effect>
In the third heat exchanger, as described above, a through hole is formed in the fin so as to communicate between one space adjacent to the other and the other space with the fin interposed therebetween. Thereby, the new 2nd fluid which flowed into the interlayer area via the communicating part from external space can spread easily to the whole interlayer area. As a result, according to the third heat exchanger, the effect of increasing the heat exchange efficiency due to the multilayered heat exchanger can be more fully exhibited.
《第4実施形態》
以下、図面を参照しながら本発明の第4実施形態に係る多層熱交換器(以降、「第4熱交換器」と称呼される場合がある。)について説明する。第3熱交換器に関して上述したように、フィンを挟んで隣接する一方の空間と他方の空間とを連通する貫通孔をフィンに形成することにより、外部空間から連通部を介して層間領域へと流入した新たな第2流体を層間領域の全体に容易に広がらせることができる。その結果、熱交換器の多層化による熱交換効率の増大効果をより十分に発揮することができる。
<< 4th Embodiment >>
Hereinafter, a multilayer heat exchanger according to a fourth embodiment of the present invention (hereinafter may be referred to as a “fourth heat exchanger”) will be described with reference to the drawings. As described above with respect to the third heat exchanger, by forming a through hole in the fin that connects one space adjacent to the other and the other space across the fin, the external space can be connected to the interlayer region via the communication portion. The new second fluid that has flowed in can be easily spread throughout the interlayer region. As a result, the effect of increasing the heat exchange efficiency due to the multilayered heat exchanger can be more fully exhibited.
また、貫通孔の大きさ、形状及び頻度(フィンの単位面積当たりに存在する貫通孔の個数)は、フィンを挟んで隣接する一方の空間から他方の空間へと第2流体が流れる際の圧力損失及び第3熱交換器に要求される熱交換効率を達成するのに必要とされるフィンの面積等に基づいて適宜定めることができる。 The size, shape, and frequency of the through holes (the number of through holes existing per unit area of the fin) are the pressure when the second fluid flows from one space adjacent to the other through the fin to the other space. It can be determined as appropriate based on the loss and the fin area required to achieve the heat exchange efficiency required for the third heat exchanger.
〈構成〉
そこで、第4熱交換器は、上述した第1熱交換器又は第2熱交換器であって、チューブ層に平行であり且つフィンが存在しない連続的な空間である貫通空間が層間領域内に存在する多層熱交換器である。第4熱交換器においては、層間領域を挟む1組のチューブ層のうちの一方のチューブ層を構成する複数の貫通部分と熱伝導可能に接触するフィンと他方のチューブ層を構成する複数の貫通部分と熱伝導可能に接触するフィンとは不連続な別個のフィンとして構成されている。
<Constitution>
Therefore, the fourth heat exchanger is the first heat exchanger or the second heat exchanger described above, and a through space, which is a continuous space parallel to the tube layer and having no fins, is in the interlayer region. It is an existing multilayer heat exchanger. In the fourth heat exchanger, a plurality of penetrating portions constituting one tube layer of a pair of tube layers sandwiching an interlayer region, fins in contact with heat conduction, and a plurality of penetrating portions constituting the other tube layer The fins that are in thermal contact with the part are configured as discrete discrete fins.
上記貫通空間の第2軸方向における大きさ(厚み又は奥行き)は、層間領域を挟む1組のチューブ層の間隔及びそれぞれのチューブ層を構成する複数の貫通部分と熱伝導可能に接触するフィンの第2軸方向における大きさによって定まる。上記貫通空間の第2軸方向における大きさは、例えば、貫通空間を第2流体が流れる際の圧力損失及び第4熱交換器に要求される熱交換効率を達成するのに必要とされるフィンの面積等に基づいて適宜定めることができる。 The size (thickness or depth) of the penetrating space in the second axial direction is such that the gap between the pair of tube layers sandwiching the interlayer region and the fins that are in contact with the plurality of penetrating portions constituting each tube layer so as to conduct heat. It is determined by the size in the second axis direction. The size of the penetrating space in the second axial direction is, for example, a fin required to achieve a pressure loss when the second fluid flows through the penetrating space and a heat exchange efficiency required for the fourth heat exchanger. It can be determined as appropriate based on the area and the like.
例えば、図10は、直交流型の多層熱交換器として構成された第4熱交換器の一例における熱交換領域を第1軸方向及び第2軸方向の両方に直交する方向から観察した場合における模式図である。換言すれば、図10は、上述した図9と同様に、正面又は背面からではなく、頂面又は底面から上記熱交換領域を観察した場合における模式図である。図10に示す例においても、紙面に向かって下側の第2流入口21から第2流路へと流入した第2流体30が、チューブ10tからなる3層のチューブ層とフィン20fとを備える熱交換領域を通過した後、紙面に向かって上側の第2流出口22から流入する。
For example, FIG. 10 shows a case where a heat exchange region in an example of a fourth heat exchanger configured as a cross flow type multilayer heat exchanger is observed from a direction orthogonal to both the first axial direction and the second axial direction. It is a schematic diagram. In other words, FIG. 10 is a schematic diagram when the heat exchange region is observed from the top surface or the bottom surface, not from the front surface or the back surface, as in FIG. 9 described above. Also in the example illustrated in FIG. 10, the
しかしながら、第4熱交換器においては、上記のように、層間領域を挟む1組のチューブ層のうちの一方のチューブ層を構成するチューブ10tの複数の貫通部分と熱伝導可能に接触するフィン20fと他方のチューブ層を構成するチューブ10tの複数の貫通部分と熱伝導可能に接触するフィン20fとが不連続な別個のフィンとして構成されている。その結果、チューブ層に平行であり且つフィン20fが存在しない連続的な空間である貫通空間20fs(破線によって囲まれた領域)が層間領域内に存在する。従って、第4熱交換器においては、外部空間から連通部(図示せず)を介して層間領域へと流入した新たな第2流体が貫通空間20fsを経由して層間領域の全体により容易に広がることができる。その結果、第4熱交換器によれば、熱交換器の多層化による熱交換効率の増大効果を更により十分に発揮することができる。
However, in the fourth heat exchanger, as described above, the
尚、図10に示した例においては、熱交換領域に含まれる全ての層間領域において貫通空間20fsが形成されている。しかしながら、貫通空間20fsの配置は上記に限定されない。例えば、熱交換領域に含まれる層間領域の一部のみに貫通空間20fsが形成されていてもよい。 In the example shown in FIG. 10, through spaces 20fs are formed in all interlayer regions included in the heat exchange region. However, the arrangement of the through space 20fs is not limited to the above. For example, the through space 20fs may be formed only in a part of the interlayer region included in the heat exchange region.
〈効果〉
第4熱交換器においては、上記のように、層間領域を挟む1組のチューブ層のうちの一方のチューブ層を構成する複数の貫通部分と熱伝導可能に接触するフィンと他方のチューブ層を構成する複数の貫通部分と熱伝導可能に接触するフィンとが不連続な別個のフィンとして構成されている。その結果、チューブ層に平行であり且つフィンが存在しない連続的な空間である貫通空間が層間領域内に存在する。これにより、外部空間から連通部を介して層間領域へと流入した新たな第2流体が層間領域の全体により容易に広がることができる。その結果、第4熱交換器によれば、熱交換器の多層化による熱交換効率の増大効果を更により十分に発揮することができる。
<effect>
In the fourth heat exchanger, as described above, the fins and the other tube layer which are in contact with a plurality of through portions constituting one tube layer of one set of the tube layers sandwiching the interlayer region so as to be capable of heat conduction are provided. The plurality of penetrating portions constituting the fins and the fins that are in contact with each other so as to conduct heat are configured as discrete discrete fins. As a result, there is a through space in the interlayer region that is a continuous space parallel to the tube layer and having no fins. Thereby, the new 2nd fluid which flowed into the interlayer area via the communicating part from external space can spread easily by the whole interlayer area. As a result, according to the fourth heat exchanger, the effect of increasing the heat exchange efficiency due to the multi-layered heat exchanger can be exhibited more sufficiently.
《第5実施形態》
以下、図面を参照しながら本発明の第5実施形態に係る多層熱交換器(以降、「第5熱交換器」と称呼される場合がある。)について説明する。上述したように、第3熱交換器においては、フィンを挟んで隣接する一方の空間と他方の空間とを連通する貫通孔をフィンに形成することにより、外部空間から連通部を介して層間領域へと流入した新たな第2流体を層間領域の全体に容易に行き渡らせることができる。また、第4熱交換器においては、チューブ層に平行であり且つフィンが存在しない連続的な空間である貫通空間を層間領域内に形成することにより、外部空間から連通部を介して層間領域へと流入した新たな第2流体を層間領域の全体により容易に行き渡らせることができる。その結果、第3熱交換器及び第4熱交換器の何れにおいても、熱交換器の多層化による熱交換効率の増大効果をより十分に発揮することができる。
<< 5th Embodiment >>
Hereinafter, a multilayer heat exchanger according to a fifth embodiment of the present invention (hereinafter, may be referred to as a “fifth heat exchanger”) will be described with reference to the drawings. As described above, in the third heat exchanger, by forming a through hole in the fin that connects one space adjacent to the other with the fin interposed therebetween, the interlayer region from the external space via the communication portion is formed. It is possible to easily spread the new second fluid that has flowed into the entire interlayer region. In the fourth heat exchanger, a through space that is a continuous space that is parallel to the tube layer and does not have fins is formed in the interlayer region, so that the external space can be connected to the interlayer region via the communicating portion. The new second fluid that has flowed in can be easily spread throughout the interlayer region. As a result, in both the third heat exchanger and the fourth heat exchanger, the effect of increasing the heat exchange efficiency due to the multilayered heat exchanger can be more fully exhibited.
ところで、上記のようにフィンに貫通孔が形成されている場合及び層間領域に貫通空間が形成されている場合においては、第2部材の第1軸方向に交差する面に連通部としての開口を形成しても、層間領域へと流入した新たな第2流体を層間領域の全体に容易に広がらせることができる。従って、熱交換器の多層化による熱交換効率の増大効果をより十分に発揮することができる。 By the way, when the through hole is formed in the fin as described above and when the through space is formed in the interlayer region, an opening as a communication portion is formed on the surface intersecting the first axis direction of the second member. Even if formed, the new second fluid that has flowed into the interlayer region can be easily spread throughout the interlayer region. Therefore, the effect of increasing the heat exchange efficiency due to the multilayered heat exchanger can be more fully exhibited.
〈構成〉
そこで、第5熱交換器は、上述した第3熱交換器又は第4熱交換器であって、連通部は、第1軸方向に平行な方向における層間領域の両端の何れか一方又は両方と外部空間とを連通するように形成された開口である第2開口を含む多層熱交換器である。
<Constitution>
Therefore, the fifth heat exchanger is the third heat exchanger or the fourth heat exchanger described above, and the communication portion is connected to either one or both ends of the interlayer region in a direction parallel to the first axial direction. The multilayer heat exchanger includes a second opening which is an opening formed so as to communicate with an external space.
上記のように、第5熱交換器は上述した第3熱交換器又は第4熱交換器である。従って、フィンを挟んで隣接する一方の空間と他方の空間とを連通する貫通孔がフィンに形成されているか、或いはチューブ層に平行であり且つフィンが存在しない連続的な空間である貫通空間が層間領域内に形成されている。これらに加えて、第5熱交換器が備える連通部は、第1軸方向に平行な方向における層間領域の両端の何れか一方又は両方と外部空間とを連通するように形成された開口である第2開口を含む。換言すれば、第5熱交換器においては、第2部材の第1軸方向に交差する面に連通部としての第2開口が形成されている。従って、たとえ前述した第2熱交換器のように第1軸方向に交差する方向における層間領域の両端の何れか一方又は両方と外部空間とを連通するように形成された開口である第1開口を連通部が含んでいなくても、層間領域へと流入した新たな第2流体を、貫通孔及び/又は貫通空間を介して、層間領域の全体に容易に行き渡らせることができる。従って、熱交換器の多層化による熱交換効率の増大効果をより確実に発揮することができる。 As described above, the fifth heat exchanger is the third heat exchanger or the fourth heat exchanger described above. Therefore, a through-hole that communicates between one space adjacent to the other and the other space is formed in the fin, or there is a through space that is a continuous space that is parallel to the tube layer and does not have a fin. It is formed in the interlayer region. In addition to these, the communication part included in the fifth heat exchanger is an opening formed so as to communicate either one or both ends of the interlayer region in the direction parallel to the first axial direction and the external space. Includes a second opening. In other words, in the 5th heat exchanger, the 2nd opening as a communicating part is formed in the field which intersects the 1st axis direction of the 2nd member. Accordingly, the first opening is an opening formed so as to communicate the outer space with either one or both ends of the interlayer region in the direction intersecting the first axial direction as in the second heat exchanger described above. Even if the communication portion does not include, the new second fluid that has flowed into the interlayer region can be easily distributed throughout the interlayer region through the through hole and / or the through space. Therefore, the effect of increasing the heat exchange efficiency due to the multilayered heat exchanger can be more reliably exhibited.
例えば、図11の(a)は、直交流型の多層熱交換器として構成された第5熱交換器の一例における熱交換領域を第1軸方向及び第2軸方向の両方に直交する方向から観察した場合における模式図である。換言すれば、図11は、上述した図9及び図10と同様に、正面又は背面からではなく、頂面又は底面から上記熱交換領域を観察した場合における模式図である。図11の(a)に示す例においても、紙面に向かって下側の第2流入口21から第2流路へと流入した第2流体30が、チューブ10tからなる3層のチューブ層とフィン20fとを備える熱交換領域を通過した後、紙面に向かって上側の第2流出口22から流入する。
For example, FIG. 11A shows a heat exchange region in an example of a fifth heat exchanger configured as a cross flow type multilayer heat exchanger from a direction orthogonal to both the first axial direction and the second axial direction. It is a schematic diagram in the case of observing. In other words, FIG. 11 is a schematic view in the case where the heat exchange region is observed from the top surface or the bottom surface, not from the front surface or the back surface, similarly to FIGS. 9 and 10 described above. Also in the example shown in FIG. 11 (a), the
尚、図11の(a)に示した第5熱交換器の一例は、上述した第4熱交換器である。従って、第5熱交換器においても、第4熱交換器と同様に、層間領域を挟む1組のチューブ層のうちの一方のチューブ層を構成するチューブ10tの複数の貫通部分と熱伝導可能に接触するフィン20fと他方のチューブ層を構成するチューブ10tの複数の貫通部分と熱伝導可能に接触するフィン20fとが不連続な別個のフィンとして構成されている。その結果、チューブ層に平行であり且つフィン20fが存在しない連続的な空間である貫通空間20fs(破線によって囲まれた領域)が層間領域内に存在する。従って、第5熱交換器においても、第4熱交換器と同様に、外部空間から連通部を介して層間領域へと流入した新たな第2流体が貫通空間20fsを経由して層間領域の全体により容易に広がることができる。
In addition, an example of the 5th heat exchanger shown to (a) of FIG. 11 is the 4th heat exchanger mentioned above. Accordingly, in the fifth heat exchanger as well, as in the fourth heat exchanger, heat conduction can be performed with a plurality of through portions of the
一方、図11の(b)は、第5熱交換器の上記一例における1つのチューブ層を第2流入口側から観察した場合における模式図である。図11の(b)に示す例においても、図8に示した例と同様に、第1軸方向に交差する方向における層間領域の両端と外部空間とを連通するように(連通部20aとしての)第1開口20a1が形成されている。即ち、第2部材20tの第1軸方向に平行な面(紙面に向かって上下の壁面)に第1開口20a1が形成されている。従って、第1開口20a1を介して外部空間から流入した新たな第2流体はフィン20fに沿って層間領域に広がることができる。
On the other hand, FIG. 11B is a schematic diagram when one tube layer in the above example of the fifth heat exchanger is observed from the second inlet side. Also in the example shown in FIG. 11B, as in the example shown in FIG. 8, both ends of the interlayer region in the direction intersecting the first axis direction and the external space are communicated (as the
上記に加えて、図11の(a)及び(b)に示す例においては、第1軸方向に平行な方向における層間領域の両端と外部空間とを連通するように形成された開口である第2開口20a2を含む。換言すれば、第2部材20tの第1軸方向に交差する面に(連通部20aとしての)第2開口20a2が形成されている。従って、たとえ上述した第1開口20a1を連通部が含んでいなくても、層間領域へと流入した新たな第2流体は、貫通空間20fsを介して、層間領域の全体に容易に行き渡ることができる。これらの結果、第5熱交換器によれば、熱交換器の多層化による熱交換効率の増大効果を更により十分に発揮することができる。
In addition to the above, in the example shown in FIGS. 11A and 11B, the opening is formed to communicate both ends of the interlayer region in the direction parallel to the first axis direction and the external space. 2 openings 20a2 are included. In other words, the second opening 20a2 (as the
尚、図11に示した例においては、上述した第1開口20a1を連通部が含む。即ち、図11においては、第2部材20tに形成された第1開口20a1及び第2開口20a2の両方が第2部材20tに形成されている。しかしながら、第5熱交換器において第1開口20a1は必須の構成要件ではなく、連通部20aが第2開口20a2のみを含んでいてもよい。また、図11に示した例においては、第4熱交換器と同様に貫通空間20fsが層間領域内に存在する。しかしながら、第5熱交換器において貫通空間20fsは必須の構成要件ではなく、貫通空間20fsに替えて或いは貫通空間20fsに加えて、フィン20fを挟んで隣接する一方の空間と他方の空間とを連通する貫通孔20faがフィン20fに形成されていてもよい。
In the example shown in FIG. 11, the communication portion includes the first opening 20a1 described above. That is, in FIG. 11, both the first opening 20a1 and the second opening 20a2 formed in the
例えば、図12は、第1開口を連通部が含まない第5熱交換器の一例を示す模式図である。図12の(a)は、直交流型の多層熱交換器として構成された第5熱交換器の他の例における熱交換領域を第1軸方向及び第2軸方向の両方に直交する方向から観察した場合における模式図である。図12の(b)は、第5熱交換器の上記他の例における1つのチューブ層を第2流入口側から観察した場合における模式図である。図12の(a)及び(b)に示す例においては、第1開口は形成されておらず、第2開口20a2のみが形成されている。しかしながら、この例に係る第5熱交換器においては、上述した第3熱交換器と同様に、貫通孔20faがフィンに形成されている。従って、図12に示した例のように第1開口を連通部が含んでいなくても、層間領域へと流入した新たな第2流体を層間領域の全体に容易に行き渡らせることができる。従って、このような構成においても、熱交換器の多層化による熱交換効率の増大効果をより十分に発揮することができる。
For example, FIG. 12 is a schematic diagram illustrating an example of a fifth heat exchanger that does not include the first opening and the communication portion. FIG. 12A shows the heat exchange region in another example of the fifth heat exchanger configured as a cross flow type multilayer heat exchanger from a direction orthogonal to both the first axial direction and the second axial direction. It is a schematic diagram in the case of observing. (B) of
〈効果〉
上記のように、第5熱交換器においては、第3熱交換器又は第4熱交換器と同様に、貫通孔がフィンに形成されているか、或いは貫通空間が層間領域内に形成されている。加えて、第5熱交換器においては、第1軸方向に平行な方向における層間領域の両端の何れか一方又は両方と外部空間とを連通するように形成された開口である第2開口を連通部が含む。これにより、上述した第1開口の有無に拘わらず、外部空間から連通部を介して層間領域へと流入した新たな第2流体が層間領域の全体により容易に広がることができる。その結果、第5熱交換器によれば、熱交換器の多層化による熱交換効率の増大効果をより十分に発揮することができる。
<effect>
As described above, in the fifth heat exchanger, as in the third heat exchanger or the fourth heat exchanger, the through hole is formed in the fin, or the through space is formed in the interlayer region. . In addition, in the fifth heat exchanger, the second opening, which is an opening formed so as to communicate either one or both ends of the interlayer region in the direction parallel to the first axial direction and the external space, is communicated. Part includes. As a result, regardless of the presence or absence of the first opening described above, the new second fluid that has flowed into the interlayer region from the external space via the communicating portion can easily spread over the entire interlayer region. As a result, according to the fifth heat exchanger, the effect of increasing the heat exchange efficiency due to the multilayered heat exchanger can be more fully exhibited.
《第6実施形態》
以下、図面を参照しながら本発明の第6実施形態に係る多層熱交換器(以降、「第6熱交換器」と称呼される場合がある。)について説明する。第1熱交換器乃至第5熱交換器を始めとする本発明に係る多層熱交換器(本発明熱交換器)においては、上述したように、層間領域と外部空間とを他のチューブ層を経由すること無く連通するように構成された少なくとも1つの開口である連通部を備える。この連通部は、第2流路を画定する部材である第2部材に形成され、上述した第1開口及び/又は第2開口を含むことができる。
<< 6th Embodiment >>
Hereinafter, a multilayer heat exchanger according to a sixth embodiment of the present invention (hereinafter may be referred to as a “sixth heat exchanger”) will be described with reference to the drawings. In the multilayer heat exchanger according to the present invention including the first heat exchanger to the fifth heat exchanger (the present heat exchanger), as described above, the interlayer region and the external space are connected with other tube layers. The communication part which is at least 1 opening comprised so that it may communicate without going through is provided. This communication part is formed in the 2nd member which is a member which demarcates a 2nd flow path, and can contain the 1st opening and / or 2nd opening which were mentioned above.
従って、連通部は、少なくとも外部空間に直接的又は間接的に露出してさえいれば外部空間から層間領域へと第2流体を流入させることができる。例えば図13に示すように、熱交換器が組み込まれる装置500(例えば、燃料電池コジェネレーションシステム及びガスヒートポンプ等)の筐体の外面に本発明熱交換器(本例においては第5熱交換器105)を取り付けて、本発明熱交換器105の正面に位置する第2流入口21及び側面に位置する連通部20a(第1開口20a1及び第2開口20a2)を介して第2流体(白抜きの矢印)を内部に導入してもよい。
Therefore, as long as the communication part is at least directly or indirectly exposed to the external space, the second fluid can flow into the interlayer region from the external space. For example, as shown in FIG. 13, the heat exchanger of the present invention (in this example, the fifth heat exchanger) is placed on the outer surface of the housing of a device 500 (for example, a fuel cell cogeneration system and a gas heat pump) in which the heat exchanger is incorporated. 105) is attached, and the second fluid (outlined) is passed through the
しかしながら、熱交換器が組み込まれる装置(例えば燃料電池コジェネレーションシステム等の装置)においては、当該装置の筐体の内部に熱交換器が組み込まれることが一般的である。具体的には、例えば、当該装置は、筐体の背面パネルに形成された吸気口から熱交換器へと空気(第2流体)が流入し、当該熱交換器(及びファン等の動力装置)を通過した後に、筐体の正面パネルに形成された排気口から流出するように構成される。 However, in a device in which a heat exchanger is incorporated (for example, a device such as a fuel cell cogeneration system), a heat exchanger is generally incorporated in the casing of the device. Specifically, for example, in the device, air (second fluid) flows into the heat exchanger from an air inlet formed in the rear panel of the housing, and the heat exchanger (and a power device such as a fan). After passing through, it is configured to flow out from an exhaust port formed in the front panel of the housing.
一方、小型軽量化は熱交換器が組み込まれる装置に限らず様々な装置に共通の課題である。従って、例えば図14に示すように、装置500の内部に組み込まれた本発明熱交換器(本例においては第5熱交換器105)の第2流入口21に対応する吸気口510に加えて、連通部20a(第1開口20a1及び第2開口20a2)のための新たな吸気口520及び新たな吸気流路530を装置500の筐体に追加して設けることは避けたいのが実情である。結果として、連通部20aを介して層間領域へと導かれる第2流体もまた、最も上流側に位置するチューブ層へと導かれる第2流体と同様に、第2流入口21から供給されることが望ましい。
On the other hand, reduction in size and weight is a problem common to various devices as well as devices incorporating a heat exchanger. Therefore, for example, as shown in FIG. 14, in addition to the inlet 510 corresponding to the
〈構成〉
そこで、第6熱交換器は、上述した第1熱交換器乃至第5熱交換器の何れかであって、第2流入口の一部として形成された開口である第3流入口を介して外部空間から流入した第2流体が内部を流れ連通部から層間領域へと流出する流路である第3流路を更に備える多層熱交換器である。
<Constitution>
Therefore, the sixth heat exchanger is any one of the first heat exchanger to the fifth heat exchanger described above, and passes through the third inlet which is an opening formed as a part of the second inlet. It is a multilayer heat exchanger further provided with the 3rd channel which is the channel through which the 2nd fluid which flowed in from outside space flows inside, and flows out from a communicating part to an interlayer field.
第3流路及び第3流入口の具体的な構成は、第2流入口の一部として形成された開口である第3流入口を介して外部空間から第3流路へと第2流体が流入して連通部へと到達することが可能である限り特に限定されない。例えば、最も上流側に位置するチューブ層と第2流入口とを連通する空間の一部分が何らかの部材によって仕切られて第3流路が画定され、当該第3流路の上流側の端部が第3流入口として構成されていてもよい。或いは、上記のように仕切られること無く、最も上流側に位置するチューブ層と第2流入口とを連通する空間と第3流路とが連続した空間を形成しており、第2流入口と第3流入口とが連続した開口を形成していてもよい。 The specific configuration of the third flow path and the third inflow port is that the second fluid flows from the external space to the third flow path via the third inflow port that is an opening formed as a part of the second inflow port. There is no particular limitation as long as it can flow into the communication part. For example, a part of the space that communicates the most upstream tube layer and the second inlet is partitioned by some member to define the third flow path, and the upstream end of the third flow path is the first end. It may be configured as a three inlet. Alternatively, without being partitioned as described above, a space in which the tube layer located on the most upstream side and the second inlet are in communication with the third flow path forms a continuous space, and the second inlet and The 3rd inflow port may form the continuous opening.
例えば、図15は、第6熱交換器106の構成の1つの例を示す模式的な断面図である。図15に示す構成は、上述した2つの例のうちの前者に該当する構成の一例であり、最も上流側に位置するチューブ層Aと第2流入口21とを連通する空間の一部分が仕切部材20sによって仕切られて第3流路23が画定されている。また、この例においては、第3流路23の上流側の端部が第3流入口24として構成されている。これにより、連通部20aを介して層間領域へと導かれる第2流体を、最も上流側に位置するチューブ層Aへと導かれる第2流体と同様に、第2流入口21から供給することができる。
For example, FIG. 15 is a schematic cross-sectional view showing one example of the configuration of the
更に、図16は、第6熱交換器106の構成のもう1つの例を示す模式的な断面図である。図16に示す構成は、上述した2つの例のうちの後者に該当する構成の一例であり、図15に示した例のように第3流路が仕切られること無く、最も上流側に位置するチューブ層Aと第2流入口21とを連通する空間と第3流路とが連続した空間を形成しており、第2流入口21と第3流入口24とが連続した開口を形成している。このような構成においても、連通部20aを介して層間領域へと導かれる第2流体を、最も上流側に位置するチューブ層Aへと導かれる第2流体と同様に、第2流入口21から供給することができる。
FIG. 16 is a schematic cross-sectional view showing another example of the configuration of the
〈効果〉
上記のように、第6熱交換器においては、第2流体を外部空間から連通部へと導く流路の連通部とは反対側の端部としての開口である第3流入口が、第2流入口とは別個に設けられるのではなく、第2流入口の一部として形成されている。更に、第6熱交換器は、第3流入口を介して外部空間から流入した第2流体が内部を流れ連通部から層間領域へと流出する流路である第3流路を更に備える。従って、例えば図14に示したように熱交換器が組み込まれる装置の筐体の正面等に第6熱交換器が備える連通部のための新たな吸気口及び/又は吸気流路を追加して設けること無く、連通部を介して層間領域へと導かれる第2流体を、最も上流側に位置するチューブ層へと導かれる第2流体と同様に、第2流入口から供給することができる。その結果、第6熱交換器が組み込まれる装置(例えば、燃料電池コジェネレーションシステム及びガスヒートポンプ等)の小型軽量化に寄与することができる。
<effect>
As described above, in the sixth heat exchanger, the third inlet that is an opening as an end portion on the opposite side to the communication portion of the flow path that guides the second fluid from the external space to the communication portion is the second heat inlet. It is not provided separately from the inlet, but is formed as a part of the second inlet. Furthermore, the sixth heat exchanger further includes a third flow path that is a flow path through which the second fluid flowing in from the external space through the third inflow flows and flows out from the communication portion to the interlayer region. Therefore, for example, as shown in FIG. 14, a new intake port and / or intake flow path for the communication portion provided in the sixth heat exchanger is added to the front surface of the housing of the apparatus in which the heat exchanger is incorporated. Without being provided, the second fluid guided to the interlayer region via the communication portion can be supplied from the second inlet, similarly to the second fluid guided to the tube layer located on the most upstream side. As a result, it is possible to contribute to reducing the size and weight of a device in which the sixth heat exchanger is incorporated (for example, a fuel cell cogeneration system and a gas heat pump).
《第7実施形態》
以下、図面を参照しながら本発明の第7実施形態に係る多層熱交換器(以降、「第7熱交換器」と称呼される場合がある。)について説明する。第6熱交換器は、上述したように、第2流入口の一部として形成された開口である第3流入口及び第3流入口を介して外部空間から流入した第2流体が内部を流れ連通部から層間領域へと流出する流路である第3流路を更に備える。これにより、第6熱交換器が組み込まれる装置の筐体の正面等に新たな吸気口及び/又は吸気流路を追加して設けること無く、連通部を介して層間領域へと導かれる第2流体を、最も上流側に位置するチューブ層へと導かれる第2流体と同様に、第2流入口から供給することができる。
<< 7th Embodiment >>
Hereinafter, a multilayer heat exchanger according to a seventh embodiment of the present invention (hereinafter may be referred to as a “seventh heat exchanger”) will be described with reference to the drawings. As described above, in the sixth heat exchanger, the third fluid inlet that is an opening formed as a part of the second fluid inlet and the second fluid flowing in from the external space through the third fluid inlet flow inside. A third flow path that is a flow path that flows out from the communication portion to the interlayer region is further provided. As a result, the second air that is guided to the interlayer region via the communication portion without providing a new air inlet and / or an air intake channel on the front surface of the casing of the apparatus in which the sixth heat exchanger is incorporated. The fluid can be supplied from the second inlet, similar to the second fluid that is directed to the tube layer located on the most upstream side.
ところが、上記のように第2流入口から連通する空間内に第2軸方向に間隔を空けて複数のチューブ層が配置されている構成においては、第2流入口から第2流出口までの複数の流路のうち最も低い圧力損失を呈する流路へと第2流体が集中的に流れ込む場合がある。例えば、図16に示した例においては、第2流入口21から流入した第2流体が第2流出口22へと到達する流路としては、以下に列挙する3つの流路を挙げることができる。
However, in the configuration in which a plurality of tube layers are arranged at intervals in the second axial direction in the space communicating from the second inlet as described above, a plurality of tubes from the second inlet to the second outlet are provided. In some cases, the second fluid intensively flows into the flow path exhibiting the lowest pressure loss among the flow paths. For example, in the example shown in FIG. 16, the following three channels can be listed as the channels through which the second fluid flowing in from the
(1)チューブ層A乃至Cの全てを第2流体が通過する流路、
(2)チューブ層AとBとの間の層間領域から流入した第2流体がチューブ層B及びCを通過する流路、並びに
(3)チューブ層BとCとの間の層間領域から流入した第2流体がチューブ層Cのみを通過する流路。
(1) a flow path through which the second fluid passes through all of the tube layers A to C;
(2) A flow path through which the second fluid flowing from the interlayer region between the tube layers A and B passes through the tube layers B and C, and (3) flowing from the interlayer region between the tube layers B and C A flow path through which the second fluid passes only through the tube layer C.
上記3つの流路(1)乃至(3)を第2流体が通過する際の圧力損失の大きさは、第2流体が通過するチューブ層の数に対応する。即ち、流路(1)においては、チューブ層の数が最も多く、圧力損失が最も大きい。一方、流路(3)においては、チューブ層の数が最も少なく、圧力損失が最も小さい。また、流路(2)においては、チューブ層の数及び圧力損失の何れもがこれらの中間となる。 The magnitude of pressure loss when the second fluid passes through the three flow paths (1) to (3) corresponds to the number of tube layers through which the second fluid passes. That is, in the channel (1), the number of tube layers is the largest and the pressure loss is the largest. On the other hand, in the flow path (3), the number of tube layers is the smallest and the pressure loss is the smallest. Moreover, in the flow path (2), both the number of tube layers and the pressure loss are intermediate between them.
従って、例えば、それぞれの流路における圧力損失の大きさの違い及び/又は第2流路における第2流体の流量等によっては、最も低い圧力損失を呈する流路(3)へと第2流体が過剰に集中してしまう場合がある。この場合、上述したように流路(3)におけるチューブ層の数が最も少ないため、熱交換器全体としての熱交換効率の低下に繋がる虞がある。 Therefore, for example, depending on the difference in the magnitude of pressure loss in each flow path and / or the flow rate of the second fluid in the second flow path, the second fluid flows into the flow path (3) exhibiting the lowest pressure loss. You may be over-concentrated. In this case, as described above, since the number of tube layers in the flow path (3) is the smallest, there is a possibility that the heat exchange efficiency of the entire heat exchanger may be reduced.
図15に示した例においては、上述したように、最も上流側に位置するチューブ層Aと第2流入口21とを連通する空間の一部分が仕切部材20sによって仕切られて、第2流入口21から連通部20aへと第2流体を導く第3流路23が画定されている。この第3流路23を経由する第2流体の流路としては、上述した流路(2)及び(3)の2つの流路を挙げることができる。従って、より高い圧力損失を呈する流路(2)よりも、より低い圧力損失を呈する流路(3)へと第2流体が集中する傾向がある。その結果、上記と同様に、例えば、それぞれの流路における圧力損失の大きさの違い及び/又は第2流路における第2流体の流量等によっては、熱交換器全体としての熱交換効率の低下に繋がる虞がある。
In the example shown in FIG. 15, as described above, a part of the space communicating the tube layer A located on the most upstream side and the
〈構成〉
そこで、第7熱交換器は、上述した第6熱交換器であって、層間領域の各々について少なくとも1つの第3流路が画定されている多層熱交換器である。換言すれば、第2流入口から各々の層間領域へと独立に連通する第3流路が、層間領域毎に設けられている。
<Constitution>
Therefore, the seventh heat exchanger is the sixth heat exchanger described above, and is a multilayer heat exchanger in which at least one third flow path is defined for each of the interlayer regions. In other words, a third flow path independently communicating from the second inlet to each interlayer region is provided for each interlayer region.
例えば、図17は、第7熱交換器107の構成の1つの例を示す模式的な断面図である。図17に示すように、最も上流側に位置するチューブ層Aと第2流入口21とを連通する空間の一部分が仕切部材20sによって仕切られて第3流路23が画定されており、第3流路23の上流側の端部が第3流入口24として構成されている。この第3流路23と第3流入口24との組は、チューブ層AとBとの間の層間領域に第2流体を流入させるための連通部20a及びチューブ層BとCとの間の層間領域に第2流体を流入させるための連通部20aの各々に1つずつ設けられている。
For example, FIG. 17 is a schematic cross-sectional view showing one example of the configuration of the seventh heat exchanger 107. As shown in FIG. 17, a part of the space communicating the tube layer A located on the most upstream side and the
これにより、何れかの第3流入口24から第3流路23へと一旦流入した第2流体は、他の第3流路23には流入することができないため、当該第3流路23に対応する連通部20aを介して当該第3流路23に対応する層間領域へと確実に導かれる。従って、上述したように最も低い圧力損失を呈する流路へと第2流体が過剰に集中してしまう虞が低減される。その結果、熱交換器全体としての熱交換効率の低下を少なくとも部分的には防止することができる。
As a result, the second fluid once flowing into the
〈効果〉
上記のように、第7熱交換器においては、層間領域の各々について少なくとも1つの第3流路が画定されている。従って、何れかの第3流入口から第3流路へと一旦流入した第2流体は、他の第3流路には流入することができないため、当該第3流路に対応する連通部を介して当該第3流路に対応する層間領域へと確実に導かれる。従って、上述したように最も低い圧力損失を呈する流路へと第2流体が過剰に集中してしまう虞が低減される。その結果、熱交換器全体としての熱交換効率の低下を少なくとも部分的には防止することができる。
<effect>
As described above, in the seventh heat exchanger, at least one third flow path is defined for each of the interlayer regions. Therefore, since the second fluid once flowing into the third flow path from any of the third inflow ports cannot flow into the other third flow paths, the communication portion corresponding to the third flow path is provided. Through the interlayer region corresponding to the third flow path. Therefore, as described above, the possibility that the second fluid is excessively concentrated in the flow path exhibiting the lowest pressure loss is reduced. As a result, it is possible to at least partially prevent a decrease in heat exchange efficiency of the heat exchanger as a whole.
《第8実施形態》
以下、図面を参照しながら本発明の第8実施形態に係る多層熱交換器(以降、「第8熱交換器」と称呼される場合がある。)について説明する。前述したように、本発明熱交換器においては、第2流路を画定する部材である第2部材に連通部が形成されている。典型的には、第2流路を画定する筒状の第2部材の層間領域に該当する領域の側面に連通部が形成される。第3流路は、このような連通部と第3流入口とを連通する流路であるので、第3流路及び第3流入口は、第2流路に含まれるチューブ層よりも外側(第2流路の径方向における外側)に配設されることが望ましい。
<< Eighth Embodiment >>
Hereinafter, a multilayer heat exchanger according to an eighth embodiment of the present invention (hereinafter may be referred to as an “eighth heat exchanger”) will be described with reference to the drawings. As described above, in the heat exchanger of the present invention, the communication portion is formed in the second member that is a member that defines the second flow path. Typically, the communication portion is formed on the side surface of the region corresponding to the interlayer region of the cylindrical second member that defines the second flow path. Since the third flow path is a flow path that communicates such a communication portion and the third inlet, the third flow path and the third inlet are outside the tube layer included in the second flow path ( It is desirable that the second flow path be disposed outside the second flow path in the radial direction.
〈構成〉
従って、第8熱交換器は、上述した第6熱交換器又は第7熱交換器であって、第2軸方向に直交する平面への投影図において、第3流路及び第3流入口がチューブ層の外側に配置されている多層熱交換器である。換言すれば、第8熱交換器においては、第2流路に含まれるチューブ層よりも外側(第2流路の径方向における外側)に第3流路及び第3流入口が配設されている。
<Constitution>
Accordingly, the eighth heat exchanger is the sixth heat exchanger or the seventh heat exchanger described above, and the third flow path and the third inlet are in the projection view on the plane orthogonal to the second axial direction. It is a multilayer heat exchanger arrange | positioned on the outer side of a tube layer. In other words, in the eighth heat exchanger, the third flow path and the third inflow port are disposed outside the tube layer included in the second flow path (outside in the radial direction of the second flow path). Yes.
例えば、図18は、第8熱交換器の構成の1つの例を示す模式的な断面図である。図18に示すように、この例に示した第8熱交換器108においては、第2流路に含まれるチューブ層よりも外側(図中に示した2本の一点鎖線よりも上側及び下側)に第3流路23及び第3流入口24が配設されている。
For example, FIG. 18 is a schematic cross-sectional view showing one example of the configuration of the eighth heat exchanger. As shown in FIG. 18, in the
〈効果〉
上述したように、典型的には、第2流路を画定する筒状の第2部材の層間領域に該当する領域の側面に連通部が形成される。一方、第8熱交換器においては、第2軸方向に直交する平面への投影図において、第3流路及び第3流入口がチューブ層の外側に配置されている。即ち、第2流路に含まれるチューブ層よりも外側(第2流路の径方向における外側)に第3流路及び第3流入口が配設されている。従って、第8熱交換器によれば、第8熱交換器が組み込まれる装置に特段の部材を追加したり加工を施したりすること無く、連通部と第3流入口とを連通する流路としての第3流路を配設することができる。
<effect>
As described above, typically, the communication portion is formed on the side surface of the region corresponding to the interlayer region of the cylindrical second member that defines the second flow path. On the other hand, in the eighth heat exchanger, the third flow path and the third inflow port are disposed outside the tube layer in a projection view onto a plane orthogonal to the second axial direction. That is, the third flow path and the third inflow port are disposed outside the tube layer included in the second flow path (outside in the radial direction of the second flow path). Therefore, according to the eighth heat exchanger, as a flow path that connects the communication portion and the third inflow port without adding a special member or processing to a device in which the eighth heat exchanger is incorporated. The third flow path can be provided.
《第9実施形態》
以下、図面を参照しながら本発明の第9実施形態に係る多層熱交換器(以降、「第9熱交換器」と称呼される場合がある。)について説明する。第8熱交換器においては、上述したように、第2軸方向に直交する平面への投影図において、第3流路及び第3流入口がチューブ層の外側に配置されている。これにより、第8熱交換器が組み込まれる装置に特段の部材を追加したり加工を施したりすること無く、連通部と第3流入口とを連通する流路としての第3流路を配設することができる。
<< Ninth Embodiment >>
Hereinafter, a multilayer heat exchanger according to a ninth embodiment of the present invention (hereinafter may be referred to as a “ninth heat exchanger”) will be described with reference to the drawings. In the eighth heat exchanger, as described above, the third flow path and the third inflow port are arranged outside the tube layer in the projection view onto the plane orthogonal to the second axial direction. Thus, the third flow path is provided as a flow path that connects the communication portion and the third inflow port without adding any special member or processing to the apparatus in which the eighth heat exchanger is incorporated. can do.
しかしながら、例えば図18の斜線部に示したように、第3流路及び第3流入口をチューブ層の外側に配置することに伴って、熱交換器全体としての容積は増大する。一方、前述したように、熱交換器が組み込まれる装置に限らず、小型軽量化は様々な装置における共通の課題である。従って、第3流路及び第3流入口が占める体積を可能な限り小さくすることが望ましい。 However, for example, as shown by the shaded portion in FIG. 18, the volume of the heat exchanger as a whole increases as the third flow path and the third inlet are arranged outside the tube layer. On the other hand, as described above, not only a device incorporating a heat exchanger but also a reduction in size and weight is a common problem in various devices. Therefore, it is desirable to make the volume occupied by the third flow path and the third inlet as small as possible.
〈構成〉
そこで、第9熱交換器は、上述した第8熱交換器であって、第3流路は、第2軸方向に対して傾斜して第3流入口から連通部へと連通するように構成されている多層熱交換器である。上述したように、第3流入口は、第2軸方向に直交する平面への投影図において、チューブ層の外側に配置されている。一方、連通部は、第2流路を画定する部材である第2部材に形成された開口であり、典型的には第2流路を画定する筒状の第2部材の層間領域に該当する領域の側面に連通部としての開口が形成される。
<Constitution>
Therefore, the ninth heat exchanger is the above-described eighth heat exchanger, and the third flow path is inclined with respect to the second axial direction and communicated from the third inlet to the communication portion. It is a multilayer heat exchanger. As described above, the third inflow port is disposed outside the tube layer in a projection view onto a plane orthogonal to the second axial direction. On the other hand, the communication portion is an opening formed in the second member that is a member that defines the second flow path, and typically corresponds to an interlayer region of the cylindrical second member that defines the second flow path. An opening as a communication portion is formed on the side surface of the region.
第9熱交換器においては、上記のように、第2軸方向に対して傾斜して第3流入口から連通部へと連通するように第3流路が構成される。典型的には、第3流入口と連通部とを最短距離で連通するように第3流路が構成される。これにより、第2軸方向に直交する平面への投影図においてチューブ層の外側に配置される第3流路及び第3流入口が占める体積を小さくすることができる。 In the ninth heat exchanger, as described above, the third flow path is configured so as to be inclined with respect to the second axial direction and communicated from the third inlet to the communicating portion. Typically, the third flow path is configured to communicate the third inlet and the communication portion with the shortest distance. Thereby, the volume which the 3rd flow path and 3rd inflow port which are arrange | positioned on the outer side of a tube layer in the projection view to the plane orthogonal to the 2nd axial direction occupy can be made small.
例えば、図19は、第9熱交換器の構成の1つの例を示す模式的な断面図である。図19に示すように、この例に示した第9熱交換器109においては、第2流路に含まれるチューブ層よりも外側(図中に示した2本の一点鎖線よりも上側及び下側)に形成された第3流入口24から連通部20aへと第2流体を導く第3流路23が第2軸方向に対して傾斜するように構成されている。その結果、斜線部に示すように、第3流路23及び第3流入口24が占める体積をより小さくすることができる。
For example, FIG. 19 is a schematic cross-sectional view showing one example of the configuration of the ninth heat exchanger. As shown in FIG. 19, in the
〈効果〉
上記のように、第9熱交換器によれば、第2流路に含まれるチューブ層よりも外側に形成された第3流路及び第3流入口が占める体積をより小さくすることができる。その結果、第9熱交換器が組み込まれる装置(例えば、燃料電池コジェネレーションシステム及びガスヒートポンプ等)の小型軽量化に寄与することができる。
<effect>
As described above, according to the ninth heat exchanger, the volume occupied by the third flow path and the third inlet formed outside the tube layer included in the second flow path can be further reduced. As a result, it is possible to contribute to reducing the size and weight of a device in which the ninth heat exchanger is incorporated (for example, a fuel cell cogeneration system and a gas heat pump).
《第10実施形態》
以下、図面を参照しながら本発明の第10実施形態に係る多層熱交換器(以降、「第10熱交換器」と称呼される場合がある。)について説明する。上述したように、第8熱交換器においては、第2軸方向に直交する平面への投影図において、第3流路及び第3流入口がチューブ層の外側に配置されている。また、第9熱交換器においては、第2流路に含まれるチューブ層よりも外側に形成された第3流入口から連通部へと第2流体を導く第3流路を第2軸方向に対して傾斜させることにより、第3流路及び第3流入口が占める体積が低減されている。
<< 10th Embodiment >>
Hereinafter, a multilayer heat exchanger according to a tenth embodiment of the present invention (hereinafter may be referred to as a “tenth heat exchanger”) will be described with reference to the drawings. As described above, in the eighth heat exchanger, the third flow path and the third inflow port are disposed outside the tube layer in the projection view onto the plane orthogonal to the second axial direction. In the ninth heat exchanger, the third flow path for guiding the second fluid from the third inflow port formed outside the tube layer included in the second flow path to the communication portion is provided in the second axial direction. By making it incline with respect to it, the volume which a 3rd flow path and a 3rd inflow port occupy is reduced.
しかしながら、小型軽量化の観点からは、第2軸方向に直交する平面への投影図において、第3流路及び第3流入口がチューブ層の外側にはみ出さないことがより望ましい。即ち、第3流路及び第3流入口に起因する本発明熱交換器の大型化を完全に防ぐことがより望ましい。 However, from the viewpoint of reduction in size and weight, it is more desirable that the third flow path and the third inflow port do not protrude outside the tube layer in the projection view onto the plane orthogonal to the second axial direction. In other words, it is more desirable to completely prevent the heat exchanger of the present invention from becoming large due to the third flow path and the third inlet.
〈構成〉
そこで、第10熱交換器は、上述した第6熱交換器又は第7熱交換器であって、第2軸方向に直交する平面への投影図において、以下の要件を満たすように構成されている多層熱交換器である。
<Constitution>
Therefore, the tenth heat exchanger is the sixth heat exchanger or the seventh heat exchanger described above, and is configured to satisfy the following requirements in the projection view on the plane orthogonal to the second axial direction. It is a multilayer heat exchanger.
要件1:層間領域を挟む1組のチューブ層のうち第2流出口により近い側のチューブ層である下流側チューブ層の一部が第2流入口により近い側のチューブ層である上流側チューブ層の外縁の少なくとも一部からはみ出した部分である突出部を形成している。
要件2:上記層間領域に連通する第3流路及び第3流入口が上記突出部に含まれる。
Requirement 1: Upstream tube layer in which a part of the downstream tube layer, which is a tube layer closer to the second outlet, is a tube layer closer to the second inlet, among a pair of tube layers sandwiching the interlayer region The protrusion part which is a part protruded from at least one part of the outer edge of is formed.
Requirement 2: A third flow path and a third inlet that communicate with the interlayer region are included in the protrusion.
要件1を換言すれば、第2軸方向に沿って第2流入口側(上流側)から観察した場合、層間領域を挟む1組のチューブ層のうち下流側チューブ層の(外縁部近傍の)一部が上流側チューブ層の外縁の少なくとも一部から外側に突出している。従って、要件2に記載されているように、この部分(突出部)に向かって第2流入口から延在するように第3流路を設ければ、上述した第8熱交換器及び第9熱交換器のように第3流路及び第3流入口を配設するためのスペースをチューブ層の外側に追加して確保する必要が無い。即ち、第3流路及び第3流入口に起因する本発明熱交換器の大型化を防ぐことができる。
In other words, Requirement 1 is that when observed from the second inlet side (upstream side) along the second axial direction, the downstream tube layer (near the outer edge) of the pair of tube layers sandwiching the interlayer region. A part protrudes outward from at least a part of the outer edge of the upstream tube layer. Therefore, as described in the
例えば、図20は、第10熱交換器の構成の1つの例を示す模式的な断面図である。図20に示すように、この例に示した第10熱交換器110は、第2軸方向に所定の間隔を空けて積層された3つのチューブ層A乃至Cを備えており、チューブ層AとBとの間及びチューブ層BとCとの間に、貫通空間を含む層間領域がそれぞれ設けられている。更に、この例においては、3つのチューブ層A乃至Cの面積が上流側ほど小さく、上流側から観察した場合に下流側チューブ層の外縁部が隣接する上流側チューブ層の外縁の全周から外側に突出する突出部が形成されるように構成されている。加えて、それぞれの突出部に向かって第3流入口24から第2軸方向に平行な方向において第2流体を導くように第3流路23が構成されている。即ち、第10熱交換器110は、上述した要件1及び2を満足する多層熱交換器である。
For example, FIG. 20 is a schematic cross-sectional view showing one example of the configuration of the tenth heat exchanger. As shown in FIG. 20, the
上記のように、第10熱交換器110においては、上述した第8熱交換器及び第9熱交換器のように第3流路23及び第3流入口24を配設するためのスペースをチューブ層の外側に追加して確保すること無く、それぞれの層間領域に第2流体を導くための第3流路23及び第3流入口24を設けることができる。即ち、第3流路及び第3流入口に起因する熱交換器の大型化を防ぎつつ、良好な熱交換効率を維持することができる。
As described above, in the
尚、図20に例示した第10熱交換器110は、上述したように、上流側から観察した場合に下流側チューブ層の外縁部が隣接する上流側チューブ層の外縁の全周から外側に突出する突出部が形成されるように構成されている。しかしながら、それぞれの層間領域に十分な量の第2流体を導くことが可能である限り、必ずしも下流側チューブ層の外縁部が隣接する上流側チューブ層の外縁の全周から外側に突出する必要は無く隣接する上流側チューブ層の外縁の一部においてのみ、下流側チューブ層の外縁部が外側に突出していてもよい。具体的には、例えば、下流側チューブ層の外縁部が、隣接する上流側チューブ層の外縁の上下方向においてのみ外側に突出していてもよく、或いは隣接する上流側チューブ層の外縁の左右方向においてのみ外側に突出していてもよい。
As described above, the
〈効果〉
上記のように、第10熱交換器によれば、第3流路及び第3流入口を配設するためのスペースを追加して確保すること無く、それぞれの層間領域に第2流体を導くための第3流路及び第3流入口を設けることができる。その結果、第10熱交換器が組み込まれる装置(例えば、燃料電池コジェネレーションシステム及びガスヒートポンプ等)の小型軽量化により有効に寄与することができる。
<effect>
As described above, according to the tenth heat exchanger, the second fluid is guided to the respective interlayer regions without additional space for arranging the third flow path and the third inflow port. The third flow path and the third inflow port can be provided. As a result, it is possible to effectively contribute to reducing the size and weight of a device in which the tenth heat exchanger is incorporated (for example, a fuel cell cogeneration system and a gas heat pump).
《第11実施形態》
以下、図面を参照しながら本発明の第11実施形態に係る多層熱交換ユニット(以降、「第1熱交換ユニット」と称呼される場合がある。)について説明する。本明細書の冒頭において述べたように、本発明は、上述した第1熱交換器乃至第10熱交換器を始めとする種々の実施態様に係る本発明熱交換器のみならず、本発明熱交換器を備える熱交換ユニットにも関する。
<< 11th Embodiment >>
Hereinafter, a multilayer heat exchange unit (hereinafter, may be referred to as “first heat exchange unit”) according to an eleventh embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As described at the beginning of the present specification, the present invention includes not only the heat exchanger of the present invention according to various embodiments including the first to tenth heat exchangers described above, but also the heat of the present invention. It also relates to a heat exchange unit with an exchanger.
〈構成〉
そこで、第1熱交換ユニットは、上述した第1熱交換器乃至第10熱交換器の何れかの多層熱交換器と、当該多層熱交換器が備える第2流路の内部において第2流入口から第2流出口へと第2流体を流すように構成された動力装置と、を備える熱交換ユニットである。
<Constitution>
Therefore, the first heat exchange unit includes the multilayer heat exchanger of any one of the first heat exchanger to the tenth heat exchanger described above, and the second inlet in the second flow path included in the multilayer heat exchanger. And a power device configured to flow the second fluid from the second outlet to the second outlet.
動力装置の構成は、第2流路の内部において第2流入口から第2流出口へと第2流体を流すことが可能である限り、特に限定されない。動力装置の具体例としては、例えば、ファン及びブロワ等を挙げることができる。また、第1熱交換ユニットは別個の動力装置を備えてもよく、或いは第1熱交換ユニットが組み込まれる装置(例えば、燃料電池コジェネレーションシステム及びガスヒートポンプ等)が備える動力装置を利用(共用)してもよい。 The configuration of the power device is not particularly limited as long as the second fluid can flow from the second inlet to the second outlet in the second flow path. Specific examples of the power unit include a fan and a blower. Further, the first heat exchange unit may be provided with a separate power device, or a power device provided in a device in which the first heat exchange unit is incorporated (for example, a fuel cell cogeneration system and a gas heat pump) is used (shared). May be.
更に、第1熱交換ユニットにおける多層熱交換器と動力装置との接続形態は、多層熱交換器が備える第2流路の内部において第2流入口から第2流出口へと第2流体を流すことが可能である限り、特に限定されない。典型的には、多層熱交換器が備える第2流路と連通する流路を有するダクトを介して多層熱交換器と動力装置とが直列に接続される。ダクトの形状、大きさ及び構造は、例えば第1熱交換ユニットの用途において想定される第2流体の粘度、流量、圧力及び温度、並びに第1熱交換ユニットが組み込まれる装置の構成等の諸条件に応じて適宜選択することができる。 Furthermore, the connection form of the multilayer heat exchanger and the power unit in the first heat exchange unit is such that the second fluid flows from the second inlet to the second outlet in the second flow path provided in the multilayer heat exchanger. As long as it is possible, there is no particular limitation. Typically, the multilayer heat exchanger and the power unit are connected in series via a duct having a flow path communicating with a second flow path included in the multilayer heat exchanger. The shape, size and structure of the duct are various conditions such as the viscosity, flow rate, pressure and temperature of the second fluid assumed in the application of the first heat exchange unit, and the configuration of the apparatus in which the first heat exchange unit is incorporated. It can be selected as appropriate according to the conditions.
上記のようにダクトを介して多層熱交換器と動力装置とが直列に接続される場合における多層熱交換器と動力装置との位置関係もまた、多層熱交換器が備える第2流路の内部において第2流入口から第2流出口へと第2流体を流すことが可能である限り、特に限定されない。例えば、多層熱交換器の上流側(即ち、第2流入口側)に動力装置が配置されていてもよく、或いは多層熱交換器の下流側(即ち、第2流出口側)に動力装置が配置されていてもよい。 The positional relationship between the multilayer heat exchanger and the power unit when the multilayer heat exchanger and the power unit are connected in series via the duct as described above is also the inside of the second flow path included in the multilayer heat exchanger. As long as it is possible to flow the second fluid from the second inlet to the second outlet, there is no particular limitation. For example, the power unit may be disposed upstream of the multilayer heat exchanger (ie, the second inlet side), or the power unit may be disposed downstream of the multilayer heat exchanger (ie, the second outlet side). It may be arranged.
しかしながら、多層熱交換器の上流側(即ち、第2流入口側)に動力装置が配置されている場合は、第2流体は動力装置に接触した後に多層熱交換器に流入する。そのため、多層熱交換器に流入する第2流体の温度が動力装置の温度に影響される虞がある。このような懸念を低減する観点からは、多層熱交換器の下流側(即ち、第2流出口側)に動力装置が配置されていることが望ましい。 However, when the power unit is arranged upstream of the multilayer heat exchanger (that is, the second inlet side), the second fluid flows into the multilayer heat exchanger after contacting the power unit. Therefore, the temperature of the second fluid flowing into the multilayer heat exchanger may be affected by the temperature of the power unit. From the viewpoint of reducing such a concern, it is desirable that the power unit is disposed on the downstream side (that is, the second outlet side) of the multilayer heat exchanger.
ここで、上記のような配置にて多層熱交換器と動力装置とを備える種々の熱交換ユニットの構成につき、図面を参照しながら説明する。図21は、従来技術に係る多層熱交換器100と動力装置としてのファン300とがダクト200によって直列に配置されている熱交換ユニット400の構成の一例を示す模式図である。熱交換ユニット400においては、白抜きの矢印によって示すように、第2流体(例えば、空気等)が、背面パネル430bに形成された吸気口410から吸入され、第2流入口21から多層熱交換器100へと流入し、第2流出口22から流出する。そして、第2流体は、ダクト200を経由して、前面パネル430fに形成された排気口420から流出する。このような第2流体の流れはファン300によって達成される。
Here, the configuration of various heat exchange units including the multilayer heat exchanger and the power unit in the arrangement as described above will be described with reference to the drawings. FIG. 21 is a schematic diagram illustrating an example of a configuration of a
しかしながら、前述したように、従来技術に係る多層熱交換器100においては、上流側のチューブ層(上流層)の近傍においてチューブ内の流体と熱交換された空気が下流側のチューブ層(下流層)へと順次流れる。従って、下流層の近傍における第1流体と第2流体との温度差は、上流層の近傍における第1流体と第2流体との温度差よりも小さくなり、下流層における熱交換効率が上流層における熱交換効率よりも低くなる。即ち、従来技術に係る多層熱交換器100を備える熱交換ユニット400においては、多層化に伴うフィンの面積の増大に見合う熱交換効率の増大を達成することが困難となる場合がある。
However, as described above, in the
しかしながら、前述したように、本発明熱交換器は層間領域と外部空間とを他のチューブ層を経由すること無く連通するように構成された少なくとも1つの開口である連通部を備える。従って、下流層の近傍における第1流体と第2流体との温度差が上流層の近傍における第1流体と第2流体との温度差よりも小さくなるために下流層における熱交換効率が上流層における熱交換効率よりも低くなる問題を軽減することができる。 However, as described above, the heat exchanger according to the present invention includes a communication portion that is at least one opening configured to communicate between the interlayer region and the external space without passing through another tube layer. Therefore, since the temperature difference between the first fluid and the second fluid in the vicinity of the downstream layer is smaller than the temperature difference between the first fluid and the second fluid in the vicinity of the upstream layer, the heat exchange efficiency in the downstream layer is increased. The problem of lower than the heat exchange efficiency in can be reduced.
ここで、従来技術に係る多層熱交換器100に代えて本発明の幾つかの実施態様に係る多層熱交換器(本発明熱交換器)を備える熱交換ユニットの構成につき、図面を参照しながら説明する。
Here, it replaces with the
図22は、従来技術に係る多層熱交換器100に代えて上述した本発明の第8実施態様に係る多層熱交換器(第8熱交換器108)を備える本発明の第11実施形態に係る熱交換ユニット(第1ユニット401)の構成の一例を示す模式的な断面図である。また、図23は、従来技術に係る多層熱交換器100に代えて上述した本発明の第9実施態様に係る多層熱交換器(第9熱交換器109)を備える第1ユニット402の構成の一例を示す模式的な断面図である。更に、図24は、従来技術に係る多層熱交換器100に代えて上述した本発明の第10実施態様に係る多層熱交換器(第10熱交換器110)を備える第1ユニット403の構成の一例を示す模式的な断面図である。
FIG. 22 relates to an eleventh embodiment of the present invention that includes the multilayer heat exchanger (eighth heat exchanger 108) according to the eighth embodiment of the present invention described above instead of the
何れの第1ユニットにおいても、多層熱交換器が連通部(並びに第3流路23及び第3流入口24)を備えるので、外部空間から層間領域へと新たな第2流体を導入することができる(各図における実線の矢印を参照)。従って、下流層の近傍における第1流体と第2流体との温度差が上流層の近傍における第1流体と第2流体との温度差よりも小さくなる問題を軽減することができる。その結果、下流層における熱交換効率が上流層における熱交換効率よりも低くなる問題を軽減することができる。
In any of the first units, since the multilayer heat exchanger includes the communication portion (and the
尚、上述した第1ユニット401乃至403がそれぞれ備える第8熱交換器108乃至第10熱交換器110を始めとする種々の本発明熱交換器の構成及び効果等については、本発明の各種実施形態に係る多層熱交換器に関する説明において既に詳しく述べたので、ここでの説明は省略する。
The configurations and effects of various heat exchangers of the present invention including the
〈効果〉
以上のように、第1ユニットは、層間領域と外部空間とを他のチューブ層を経由すること無く連通するように構成された少なくとも1つの開口である連通部を備える本発明熱交換器を備える。従って、層間領域を挟む1組のチューブ層のうちの下流側のチューブ層には、上流側のチューブの層における熱交換を経た空気のみならず、(他のチューブ層を経由すること無く)外部空間から流入する新たな空気もまた供給される。その結果、下流側のチューブ層においてフィンに接触する空気の温度が上流側のチューブ層の近傍においてフィンに接触する空気の温度に比べて導入部からチューブへと流入する流体の温度により近くなる問題を軽減することができる。即ち、第1ユニットによれば、熱交換器の多層化による熱交換効率の増大効果を十分に発揮することができる多層熱交換器を提供することができる。
<effect>
As described above, the first unit includes the heat exchanger of the present invention including the communication portion that is at least one opening configured to communicate the interlayer region and the external space without passing through another tube layer. . Therefore, the downstream tube layer of the pair of tube layers sandwiching the interlayer region includes not only the air that has undergone heat exchange in the upstream tube layer but also the outside (without passing through other tube layers). New air entering the space is also supplied. As a result, the temperature of the air in contact with the fin in the tube layer on the downstream side is closer to the temperature of the fluid flowing into the tube from the introduction portion than the temperature of the air in contact with the fin in the vicinity of the tube layer on the upstream side. Can be reduced. That is, according to the first unit, it is possible to provide a multilayer heat exchanger that can sufficiently exhibit the effect of increasing the heat exchange efficiency due to the multilayered heat exchanger.
以上、本発明を説明することを目的として、特定の構成を有する幾つかの実施形態につき、添付図面を参照しながら説明してきたが、本発明の範囲は、これらの例示的な実施形態に限定されると解釈されるべきではなく、特許請求の範囲及び明細書に記載された事項の範囲内で、適宜修正を加えることが可能であることは言うまでも無い。 For the purpose of describing the present invention, several embodiments having specific configurations have been described with reference to the accompanying drawings. However, the scope of the present invention is limited to these exemplary embodiments. Needless to say, modifications should be made as appropriate within the scope of the claims and the description.
10…第1流路、10c…屈曲部、10t…チューブ、11…第1流入口、12…第1流出口、13…分流部材(ヘッダ及びマニホルド等)、14…合流部材(ヘッダ及びマニホルド等)、15…接続部材(屈曲管等)、20…第2流路、20a…連通部、20a1…第1開口、20a2…第2開口、20f…フィン、20fa…貫通孔、20fs…貫通空間、20s…仕切部材、20t…第2部材、21…第2流入口、22…第2流出口、23…第3流路、24…第3流入口、30〜34…第2流体、100…多層熱交換器(従来技術)、101〜110…多層熱交換器(本発明)、200…ダクト、300…ファン(動力装置)、400…熱交換ユニット(従来技術)、401〜403…熱交換ユニット(本発明)、410…吸気口、420…排気口、430b…背面パネル、430f…前面パネル、500…装置(燃料電池コジェネレーションシステム及びガスヒートポンプ等)、510…吸気口、520…新たな吸気口、530…新たな吸気流路、並びにA〜C…チューブ層。
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記チューブは、前記第2流路の軸方向である第2軸方向及び前記フィンの主面に平行な平面の両方と交差する方向に前記第2流路を貫通する部分である貫通部分を複数有し、
複数の前記貫通部分は、複数の前記貫通部分の軸方向である第1軸方向に交差する平面による断面において前記第2軸方向と交差する方向に並ぶ前記貫通部分の列が複数構成されるように配列されて、前記第2軸方向に交差する同一平面内に配置された複数の前記貫通部分によって構成される層であるチューブ層が前記第2軸方向に所定の間隔を空けて複数配置されるように構成されており、
前記第1流体と前記第2流体との間において熱交換を行うように構成された、
多層熱交換器であって、
複数の前記チューブ層のうち少なくとも1組の隣接する前記チューブ層の間の領域である層間領域と前記第2流路の外部の空間である外部空間とを他の前記チューブ層を経由すること無く連通するように構成された少なくとも1つの開口である連通部が、前記第2流路を画定する部材である第2部材に形成されている、
多層熱交換器。 A first flow path, which is a flow path configured such that the first fluid flowing in from the first inlet flows through the inside and flows out from the first outlet, and the second fluid flowing in from the second inlet flows through the inside. A second flow path that is a flow path configured to flow out from the two outlets, and a tube that is a tubular member that defines the first flow path so as to be in heat conductive contact with the second flow path. Including fins that are plate-like members disposed in
The tube includes a plurality of penetration portions that are portions that penetrate the second flow path in a direction intersecting both a second axial direction that is an axial direction of the second flow path and a plane parallel to the main surface of the fin. Have
The plurality of penetrating portions include a plurality of rows of penetrating portions arranged in a direction intersecting the second axis direction in a cross section by a plane intersecting the first axis direction which is an axial direction of the plurality of penetrating portions. A plurality of tube layers, which are layers formed by a plurality of the penetrating portions arranged in the same plane intersecting the second axis direction, are arranged at predetermined intervals in the second axis direction. Configured to
Configured to exchange heat between the first fluid and the second fluid;
A multi-layer heat exchanger,
An interlayer region that is a region between at least one set of adjacent tube layers among the plurality of tube layers and an external space that is a space outside the second flow path without passing through the other tube layers A communication portion that is at least one opening configured to communicate is formed in a second member that is a member that defines the second flow path.
Multi-layer heat exchanger.
前記連通部は、前記第1軸方向に交差する方向における前記層間領域の両端の何れか一方又は両方と前記外部空間とを連通するように形成された開口である第1開口を含む、
多層熱交換器。 A multilayer heat exchanger according to claim 1, comprising:
The communication portion includes a first opening that is an opening formed so as to connect either one or both of both ends of the interlayer region in the direction intersecting the first axial direction and the external space.
Multi-layer heat exchanger.
前記フィンを挟んで隣接する一方の空間と他方の空間とを連通する貫通孔が前記フィンに形成されている、
多層熱交換器。 A multilayer heat exchanger according to claim 1 or claim 2, wherein
A through hole is formed in the fin to communicate one space adjacent to the other and the other space across the fin.
Multi-layer heat exchanger.
前記層間領域を挟む1組の前記チューブ層のうちの一方のチューブ層を構成する複数の前記貫通部分と熱伝導可能に接触する前記フィンと他方のチューブ層を構成する複数の前記貫通部分と熱伝導可能に接触する前記フィンとは不連続な別個のフィンとして構成されており、前記チューブ層に平行であり且つ前記フィンが存在しない連続的な空間である貫通空間が前記層間領域内に存在する、
多層熱交換器。 A multilayer heat exchanger according to claim 1 or claim 2, wherein
Among the pair of tube layers sandwiching the interlayer region, the fins that make contact with a plurality of the penetration portions that constitute one tube layer and the plurality of penetration portions that make up the other tube layer and heat The fins that are conductively contacted are configured as discrete fins that are discontinuous, and there is a through space in the interlayer region that is a continuous space parallel to the tube layer and without the fins. ,
Multi-layer heat exchanger.
前記連通部は、前記第1軸方向に平行な方向における前記層間領域の両端の何れか一方又は両方と前記外部空間とを連通するように形成された開口である第2開口を含む、
多層熱交換器。 A multilayer heat exchanger according to claim 3 or claim 4, wherein
The communication portion includes a second opening that is an opening formed so as to communicate either one or both ends of the interlayer region in a direction parallel to the first axial direction and the external space.
Multi-layer heat exchanger.
前記第2流入口の一部として形成された開口である第3流入口を介して前記外部空間から流入した前記第2流体が内部を流れ前記連通部から前記層間領域へと流出する流路である第3流路を更に備える、
多層熱交換器。 A multilayer heat exchanger according to any one of claims 1 to 5,
A flow path through which the second fluid flowing in from the external space flows through the third inlet, which is an opening formed as a part of the second inlet, and flows out from the communicating portion to the interlayer region. A third flow path;
Multi-layer heat exchanger.
前記層間領域の各々について少なくとも1つの前記第3流路が画定されている、
多層熱交換器。 A multilayer heat exchanger according to claim 6,
At least one third flow path is defined for each of the interlayer regions;
Multi-layer heat exchanger.
前記第2軸方向に直交する平面への投影図において、前記第3流路及び前記第3流入口が前記チューブ層の外側に配置されている、
ように構成されている、
多層熱交換器。 A multilayer heat exchanger according to claim 6 or claim 7,
In the projection onto the plane perpendicular to the second axial direction, the third flow path and the third inlet are disposed outside the tube layer.
Configured as
Multi-layer heat exchanger.
前記第3流路は、前記第2軸方向に対して傾斜して前記第3流入口から前記連通部へと連通するように構成されている、
多層熱交換器。 A multilayer heat exchanger according to claim 8,
The third flow path is configured to incline with respect to the second axial direction and communicate with the communication portion from the third inlet.
Multi-layer heat exchanger.
前記第2軸方向に直交する平面への投影図において、
前記層間領域を挟む1組の前記チューブ層のうち前記第2流出口により近い側の前記チューブ層である下流側チューブ層の一部が前記第2流入口により近い側の前記チューブ層である上流側チューブ層の外縁の少なくとも一部からはみ出した部分である突出部を形成しており、且つ
当該層間領域に連通する前記第3流路及び前記第3流入口が前記突出部に含まれる、
ように構成されている、
多層熱交換器。 A multilayer heat exchanger according to claim 6 or claim 7,
In a projection view onto a plane orthogonal to the second axis direction,
Of the pair of tube layers sandwiching the interlayer region, a part of the downstream tube layer that is the tube layer closer to the second outlet is the upstream that is the tube layer closer to the second inlet. Forming a protruding portion that is a portion protruding from at least a part of the outer edge of the side tube layer, and the protruding portion includes the third flow path and the third inflow port communicating with the interlayer region;
Configured as
Multi-layer heat exchanger.
前記多層熱交換器が備える前記第2流路の内部において前記第2流入口から前記第2流出口へと前記第2流体を流すように構成された動力装置と、
を備える、
熱交換ユニット。 A multilayer heat exchanger according to any one of claims 1 to 10,
A power unit configured to cause the second fluid to flow from the second inlet to the second outlet in the second flow path of the multilayer heat exchanger;
Comprising
Heat exchange unit.
前記多層熱交換器が備える前記第2流路と連通する流路を有するダクトを介して前記多層熱交換器と前記動力装置とが直列に接続されている、
熱交換ユニット。 A heat exchange unit according to claim 11, comprising:
The multilayer heat exchanger and the power unit are connected in series via a duct having a flow path communicating with the second flow path included in the multilayer heat exchanger.
Heat exchange unit.
前記動力装置は前記多層熱交換器の前記第2流出口側に配置されている、
熱交換ユニット。 A heat exchange unit according to claim 12, comprising:
The power unit is disposed on the second outlet side of the multilayer heat exchanger;
Heat exchange unit.
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|---|---|---|---|---|
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-
2018
- 2018-06-07 JP JP2018109361A patent/JP2019211175A/en active Pending
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