JPH0894277A - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

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Publication number
JPH0894277A
JPH0894277A JP6235030A JP23503094A JPH0894277A JP H0894277 A JPH0894277 A JP H0894277A JP 6235030 A JP6235030 A JP 6235030A JP 23503094 A JP23503094 A JP 23503094A JP H0894277 A JPH0894277 A JP H0894277A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat
fins
heat exchanger
corrugated fins
row direction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6235030A
Other languages
English (en)
Inventor
Shizuo Kawanami
静男 河波
Ryoji Kishikawa
良治 岸川
Kazuhiro Hasezaki
和洋 長谷崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP6235030A priority Critical patent/JPH0894277A/ja
Publication of JPH0894277A publication Critical patent/JPH0894277A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0062Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by spaced plates with inserted elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F28F3/025Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being corrugated, plate-like elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2250/00Arrangements for modifying the flow of the heat exchange media, e.g. flow guiding means; Particular flow patterns
    • F28F2250/10Particular pattern of flow of the heat exchange media
    • F28F2250/104Particular pattern of flow of the heat exchange media with parallel flow

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は波形フィンを用いた高効率熱交換器
を提供することを目的とする。 【構成】 本発明は波形フィンを板体を介して複数段重
ね、各段の波形フィンの列方向に互い違いに熱の授媒体
と受媒体とを流して用いる熱交換器において、各段の波
形フィンの列方向を同一方向となすと共に互い違いの一
方の波形フィンは列方向の長さが他方の波形フィンより
短かく構成されてなることを特徴とする熱交換器を構成
とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はガスタービンや燃料電池
などクリーンエネルギープラントなどに適用される波形
フィンを用いた熱交換器に関する。
【0002】
【従来の技術】ガスタービン,燃料電池その他に用い
る,気体,液体を熱の授受媒体とした、いわゆる波形フ
ィン使用の熱交換器は従来、熱の授側と受側とは波形フ
ィンの列方向を相互に直交するよう板を介して互い違い
に複数段に重ねて一体化していた。
【0003】また、全体を耐酸化処理していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の熱交換器に
は解決すべき次の課題があった。
【0005】即ち、従来の熱交換器は波形フィンの列方
向を相互に直交するよう板を介して互い違いに複数段に
重ねて構成するため、たとえば熱交換器を平面に見透し
たとした場合、熱の授側の熱媒体と受側の熱媒体とが直
交する各上流側の内側の隅(角としてもよい)が最も温
度差が大きく、各下流側の内側の隅が最も温度差が小さ
い態様に温度差分布が生じるため、各下流側の内側の隅
に近い付近では有効な熱交換が行なわれず、温度差の最
高の隅と最低の隅とを結んだ対角線に直交する対角線で
は各隅近傍が比較的に温度差が大きいものの、それら各
隅は授熱側,受熱側の何れかがすでに最下流であって熱
を与えることなく、あるいは受けることなく熱交換器を
出てゆくことを意味し、全体としては高い熱交換率を得
られないという問題があった。
【0006】また、上述の通り熱交換器の4隅のうち、
3隅迄が高温及び比較的高温に曝らされることとなるた
め、結局,全体を高価な耐酸化処理に付さねばならない
という問題があった。
【0007】本発明は上記問題点を解消した高効率でか
つ、低コストの熱交換器を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題の解決
手段として、波形フィンを板体を介して複数段重ね、各
段の波形フィンの列方向に互い違いに熱の授媒体と受媒
体とを流して用いる熱交換器において、各段の波形フィ
ンの列方向を同一方向となすと共に互い違いの一方の波
形フィンは列方向の長さが他方の波形フィンより短かく
構成されてなることを特徴とする熱交換器を提供しよう
とするものである。
【0009】
【作用】本発明は上記のように構成されるので次の作用
を有する。
【0010】即ち、熱交換器の各段の波形フィンの列方
向を同一方向となすと共に、互いの一方の波形フィンは
列方向の長さが他方の波形フィンより短かく構成される
ため、一体に成形された熱交換器の列方向に短かい波形
フィンのその短かい部分を利用して一方の熱媒体を直交
方向から流入させて列方向に他方の媒体と同じ向きに流
せば相互の波形フィンを流れる熱媒体は列方向に授熱側
と受熱側が平行状に添って流れ、他の列の流れの乱入そ
の他の影響を受けることなく長時間、終始隣接関係を保
って熱を授受してゆくので、熱の授受に外乱が生じず、
その列に関する限り、最も無駄のない熱授受を行なうこ
とができる。このことはすべての列について成立つの
で、結局、最も熱交換効率の高い熱交換器が得られる。
【0011】また、上述のように波形フィンのすべての
列は各段毎に媒体の流れが一様な向きとなっているた
め、授熱媒体の流れの上流側半分程度が酸化促進に関わ
る高温域なので、その上流側半分程度の範囲のみ耐酸化
処理を施せばよく、表面処理費がきわめて安価となる。
【0012】なお、波形フィンの各段のうち、互い違い
の一方の波形フィンを短かくする理由は、授熱側,受熱
側の何れの管路をも熱交換器の一つの側面に接続するこ
とは実際上困難で(授熱側と受熱側間には板一枚の厚さ
しか間隙がないため)、授・受を直交状に接続させた方
が実際的であるとの経験則に基くものである。
【0013】
【実施例】本発明の一実施例を図1〜図6により説明す
る。
【0014】図1は本実施例に係る熱交換器の要部の角
部の斜視図、図2は図1の熱交換器を構成する多段の波
形フィン等のうち、列方向に短かい波形フィン1a及び
仕切板2等の一組を取出して示した斜視図、図3は同じ
く列方向に長い波形フィン1及び仕切板2等の一組を取
出して示した斜視図、図4は図1のA−A矢視断面の左
寄り部分の拡大図、図5は図2における熱媒体の流れを
矢印で示した模式図、図6は同じく図3における熱媒体
の流の模式図である。
【0015】これらの図において、1は平面形が4角形
をなす熱交換器の熱媒体の流れ方向の幅の略一杯の長さ
を有する波形フィン、1aは波形フィン1と波形の列方
向を同じくし、かつ、上下方向に互い違いに多段をなす
と共に他方の波形フィン1よりは列方向の両端が短か
く、従って全長も短かい波形フィン、2は多段に重なる
波形フィン1と1aとの間を気密状に仕切る仕切板、3
は長い波形フィン1の列方向の両側端を気密状に仕切る
と共に多段の荷重圧や外力から波形フィン1を保護する
ための側壁板、3aは同じく短かい波形フィン1aを保
護するための側壁板である。但し、側壁板3aは後述の
通り波形フィン1aを貫流する熱媒体の向きによってそ
の長さを変更するもので、たとえば図5に示すように
(実線矢印)熱媒体をUターンさせる場合は図の奥側の
側壁板3aは両側壁板4間一杯の長さにして気密状に塞
ぎ、図5の左側実線矢印から右側破線の矢印の向きに流
す場合は図の奥側の左側と手前側の右側は各側壁板4に
一杯に当接させる等、実態に即応して形成される。
【0016】4は波形フィン1aの列方向の両端を、波
形フィン1aの端面とは所要の間隙を介して、即ち、波
形フィン1aが同1より短かいことによって必然的に生
じる間隙(別言すれば熱媒体の流量と速度等より決めら
れる間隙)を介して熱媒体を漏洩なきよう仕切る側壁
板、5は熱交換器の多段方向の上下を封じる4角形の外
板、6は熱交換器組立後、耐酸化性を高めるため、熱交
換器の高温側となる部分、即ち、授熱媒体が流入してく
る側の所要の長さ、たとえば半分程度(一般には800 ℃
以上になる範囲)にアルミニウムを 900〜950 ℃で拡散
侵透させ、その表面にアルミ化合物を特殊処理で生成さ
せて形成した表面改質層、7は熱媒体、即ち、高温ガス
等を密封するためのシールである。
【0017】なお、熱交換器の組立は使用される熱媒体
や目的に応じてなされればよいが、高強度とするために
は波形フィン1,1a、仕切板2の多段間はたとえば曲
げによるズレが生じないよう固着されているのが望まし
く、本実施例の場合、波形フィン1,1aと仕切板2と
の接合は真空又は不活性ガス雰囲気中でろう付けによっ
てなされ、仕切板2と側壁板3,3a,4間は組立時の
変形を小さくするためもあって電子ビーム溶接が施さ
れ、それによってシール7が形成されている。なお、表
面改質層6は上述以外の手段、たとえば高Cr化合物を
生成させる手段等によって形成されてもよい。
【0018】また、波形フィン1,1a及び仕切板2は
たとえばアルミ拡散、Cr化合物生成等に適し、目的に
応じて高温ガス、高温液体に耐える材料であればどのよ
うな材質が用いられてもよいが本実施例では加工容易で
安価という点からSUS304を用いた。
【0019】次に上記構成の作用について説明する。
【0020】図1の如く多段に重ねて上記のように構成
された熱交換器には図示しない管路によって図2に示す
短かい波形フィン1aには図5に実線矢印で示す向きに
熱媒体が流れるように、図3に示す長い波形フィン1に
は図6に実線矢印で示す向きに熱媒体が流れるように上
記熱媒体の何れかを授熱側(高温側)、他を受熱側(低
温側)としてそれぞれ貫流される。この結果、すべての
熱媒体は波形フィン1,1aの列方向に、各列間に差異
なく一様の条件で流れ、授熱媒体と受熱媒体間の温度差
が各列間、同条件で減じてゆくので、ムラがなく最も効
率的に熱交換を果たすことができる。なお、図5では、
熱媒体は波形フィン1aを貫流してUターンする例で示
したが、貫流がたとえば破線矢印の方向へ出てゆくよう
にしてもよく、あるいは、側壁板3aと4との間隙の両
側から流入して衝突(但し、衝突エネルギーは損失とな
るかも知れない)後、波形フィン1aを貫流して他側の
間隙の一方の方向へ、あるいは両方向へ出てゆくように
してもよく、その組合わせは自由である。なお、その流
れの向きの選択のさい、上述した通り、側壁板3aの長
さは目的に合わせて決定する。
【0021】以上の通り、本実施例によれば、波形フィ
ン1,1aの各列間に差違なく一様条件で熱媒体が熱を
授受して貫流してゆき、かつ、授熱媒体と受熱媒体とが
同一方向に流れるため、相隣れる時間が長く(熱の授受
時間が長く)、きわめて高い熱交換効率を発揮できると
いう利点がある。
【0022】また、熱媒体がすべて同一方向に流れるた
め、高温の上流側と低温の下流側との温度域を明瞭に区
分でき、酸化危険域の高温側即ち上流側にのみ高価な表
面改質層6を形成すればよいので表面処理コストが低い
という利点がある。
【0023】また、きわめて高効率の熱交換器が得られ
るので、熱交換器が小型軽量となるのみならず、それに
付設される配管その他の設備も小さくて足り、設備コス
トが低減するという利点がある。
【0024】従って、また、設備スペースも狭くて済
み、熱交換器自体は勿論、他の機器の設備自由度が高ま
るという利点がある。
【0025】また、小型軽量となるため、運搬ならびに
着脱,保守性等が高まるという利点がある。
【0026】
【発明の効果】本発明は上記のように構成されるので次
の効果を有する。
【0027】即ち、本発明によれば、熱交換器の多段の
波形フィンの段を互い違いに波形フィンの列方向に短か
くすると共にすべて同一方向に列を向けるので、きわめ
て熱効率の高い熱交換器が得られる。
【0028】また、熱媒体が授熱側、受熱側とも同一方
向に流れるので、高温域と低温域の範囲が画然とし、高
温域にのみ耐酸化処理を選択的に施すことができるの
で、製作コストが低減する。
【0029】また、高効率の熱交換器が得られるため、
小型軽量となり、設備コストが低減する。
【0030】また、熱交換器が小型軽量となるため、設
備スペースが狭くて足り、熱交換器をも含め、諸機器の
設備自由度が高まる。
【0031】また、小型軽量となるため、運搬,保守性
(着脱性),その他の取扱性が高まる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る熱交換器の要部の角部
の斜視図、
【図2】図1の熱交換器を構成する多段の波形フィン等
のうち、列方向に短い波形フィン1a及び仕切板2等の
一組を取出して示した斜視図、
【図3】図1の熱交換器を構成する多段の波形フィン等
のうち、列方向に長い波形フィン1及び仕切板2等の一
組を取出して示した斜視図、
【図4】図1のA−A矢視断面の左寄り部分の拡大図、
【図5】図2における熱媒体の流れを矢印で示した模式
図、
【図6】図3における熱媒体の流れを矢印で示した模式
図である。
【符号の説明】
1,1a 波形フィン 2 仕切板 3,3a,4 側壁板 5 外板 6 表面改質層 7 シール

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 波形フィンを板体を介して複数段重ね、
    各段の波形フィンの列方向に互い違いに熱の授媒体と受
    媒体とを流して用いる熱交換器において、各段の波形フ
    ィンの列方向を同一方向となすと共に互い違いの一方の
    波形フィンは列方向の長さが他方の波形フィンより短か
    く構成されてなることを特徴とする熱交換器。
JP6235030A 1994-09-29 1994-09-29 熱交換器 Pending JPH0894277A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6235030A JPH0894277A (ja) 1994-09-29 1994-09-29 熱交換器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6235030A JPH0894277A (ja) 1994-09-29 1994-09-29 熱交換器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0894277A true JPH0894277A (ja) 1996-04-12

Family

ID=16980048

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6235030A Pending JPH0894277A (ja) 1994-09-29 1994-09-29 熱交換器

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0894277A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002098454A (ja) * 2000-07-21 2002-04-05 Mitsubishi Materials Corp 液冷ヒートシンク及びその製造方法
JP2010502432A (ja) * 2006-09-05 2010-01-28 ヴェロシス インコーポレイテッド マイクロチャネル合成及び分離の統合

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20011016