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JP2010164244A - Primary heat transfer surface heat exchanger - Google Patents

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JP2010164244A
JP2010164244A JP2009007026A JP2009007026A JP2010164244A JP 2010164244 A JP2010164244 A JP 2010164244A JP 2009007026 A JP2009007026 A JP 2009007026A JP 2009007026 A JP2009007026 A JP 2009007026A JP 2010164244 A JP2010164244 A JP 2010164244A
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heat transfer
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佳史 川上
Tetsuji Horie
哲次 堀江
Yoshitaka Ushida
良孝 牛田
Masami Shimomatsuse
正美 下松瀬
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Sumitomo Precision Products Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cross flow type primary heat transfer surface heat exchanger having a simple structure and reducing the number of components and improving heat exchange efficiency. <P>SOLUTION: In the primary heat transfer surface heat exchanger, high-temperature fluid passages 6 and low-temperature fluid passages 7 are alternately formed between layers formed by laminating corrugated fins 3. The primary surface heat exchanger includes a heat transfer core 2 in which main flowing directions of fluid H, L in the respective fluid passages 6, 7 intersect with each other, and the main flowing directions of the fluid H, L in the respective fluid passages 6, 7 intersect with ridges 3 of all of the corrugated fins 3 forming the fluid passages 6, 7. In the heat exchanger, it is preferable that the ridges 3b of the corrugated fins 3 laminated on each other intersect with each other within a range of 60-120° of an angle and that the main flowing directions of the fluid H, L intersect with the ridges 3b of all of the corrugated fins 3 at the same angle. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、コルゲートフィンを積層して各層間に交互に高温流体通路と低温流体通路が形成される伝熱コアを有する一次伝面型熱交換器に関し、特に、伝熱コアにおける各流体通路での流体の主流方向が互いに交差する交差流方式の一次伝面型熱交換器に関する。   The present invention relates to a primary heat transfer type heat exchanger having a heat transfer core in which corrugated fins are stacked and a high-temperature fluid passage and a low-temperature fluid passage are alternately formed between the layers, and in particular, in each fluid passage in the heat transfer core. The present invention relates to a cross-flow type primary surface heat exchanger in which the main flow directions of the fluids cross each other.

近年、エネルギーの有効利用という観点から、分散型エネルギーシステムが有望視され、小型ガスタービン等の熱機関や、化学プロセスを経て燃料から直接発電を行う高温型燃料電池の開発が盛んに行われている。これらの分散型エネルギーシステムでは、排熱回収性能がガスタービンや高温型燃料電池の性能に大きく影響することから、有効な熱交換が可能な高性能の熱交換器の使用が要請される。   In recent years, a distributed energy system has been promising from the viewpoint of effective use of energy, and heat engines such as small gas turbines and high-temperature fuel cells that generate electricity directly from fuel through chemical processes have been actively developed. Yes. In these distributed energy systems, the exhaust heat recovery performance greatly affects the performance of the gas turbine and the high-temperature fuel cell. Therefore, it is required to use a high-performance heat exchanger capable of effective heat exchange.

また、航空機においては種々の高性能な熱交換器が搭載される。例えば、タービンエンジンからの排熱を回収するための熱交換器や、タービンエンジンの圧縮機に流入する圧縮空気の温度を外気で低下させるインタークーラーが代表的である。その他にも、エンジンオイルを外気によって冷却する熱交換器や、ベアリング等の部品を冷却するための空気を外気によって冷却する熱交換器がある。   In addition, various high-performance heat exchangers are installed in aircraft. For example, a heat exchanger for recovering exhaust heat from the turbine engine and an intercooler that reduces the temperature of compressed air flowing into the compressor of the turbine engine with outside air are typical. In addition, there are heat exchangers that cool engine oil with outside air and heat exchangers that cool air for cooling components such as bearings with outside air.

ガスタービンや高温型燃料電池や航空機などで使用される熱交換器としては、シェルアンドチューブ型熱交換器やフィンチューブ型熱交換器やプレートフィン型熱交換器が一般に知られている。   As heat exchangers used in gas turbines, high-temperature fuel cells, aircraft, and the like, shell and tube heat exchangers, finned tube heat exchangers, and plate fin heat exchangers are generally known.

しかし、シェルアンドチューブ型熱交換器やフィンチューブ型熱交換器は、簡素な構造で安価である反面、コンパクト性に劣る。一方、プレートフィン型熱交換器は、高い熱交換効率を実現でき、高温流体通路と低温流体通路との積層配置の選択によりコンパクト化が可能である反面、精度要求が厳しく複雑な構造であり高価である。このため、いずれの熱交換器も使用が限定されていた。   However, the shell and tube heat exchanger and the fin tube heat exchanger are simple and inexpensive, but they are inferior in compactness. On the other hand, the plate fin type heat exchanger can achieve high heat exchange efficiency and can be downsized by selecting the laminated arrangement of the high-temperature fluid passage and the low-temperature fluid passage. It is. For this reason, use of any heat exchanger has been limited.

また、これらの熱交換器は、高温流体と低温流体との間で熱交換を行う伝熱コアを有するが、この伝熱コアに各流体の流入・流出部となるヘッダーおよびノズルを取り付ける際に溶接が欠かせない。このため、従来は、伝熱コアの性能に影響を及ぼす溶接入熱に配慮したり、熱交換器の低価格化を実現するために自動溶接機の導入を検討する必要があり、溶接施工時の条件設定や設備投資の面で多大な工数と費用が問題とされていた。   In addition, these heat exchangers have a heat transfer core that exchanges heat between a high-temperature fluid and a low-temperature fluid. When a header and a nozzle serving as an inflow / outflow portion of each fluid are attached to the heat transfer core, Welding is essential. For this reason, conventionally, it is necessary to consider welding heat input that affects the performance of the heat transfer core and to consider the introduction of an automatic welder in order to reduce the cost of the heat exchanger. In terms of condition setting and capital investment, a great amount of man-hours and costs were considered problems.

これに対し、近年では、シェルアンドチューブ型熱交換器やフィンチューブ型熱交換器やプレートフィン型熱交換器に代え、例えば、特許文献1に開示される一次伝面型熱交換器の採用が検討されている。   On the other hand, in recent years, instead of a shell-and-tube heat exchanger, a fin-tube heat exchanger, and a plate fin-type heat exchanger, for example, a primary transmission type heat exchanger disclosed in Patent Document 1 has been adopted. It is being considered.

一次伝面型熱交換器は、伝熱コアとして、コルゲートフィンを積層して各層間に高温流体通路と低温流体通路を形成し、伝熱面としてコルゲートフィンで高温流体通路と低温流体通路とを仕切る構成であり、各流体通路を流通する高温流体と低温流体との間でコルゲートフィンのみを介して熱交換を行うものである。   In the primary heat transfer type heat exchanger, corrugated fins are stacked as a heat transfer core to form a high-temperature fluid passage and a low-temperature fluid passage between each layer, and a high-temperature fluid passage and a low-temperature fluid passage are formed of corrugated fins as a heat transfer surface. It is the structure which partitions off, and heat exchange is performed only between a corrugated fin between the high temperature fluid and low temperature fluid which distribute | circulate each fluid passage.

一次伝面型熱交換器は、高温流体と低温流体との間の伝熱面積をコルゲートフィンによって大きく確保できることから、熱交換効率が著しく優れる。また、一次伝面型熱交換器は、プレートフィン型熱交換器の場合に必須となるチューブプレートを削減できることから、部品点数を減らすことができ、組み立てに要する製造コストの抑制も可能である。   Since the heat transfer area between the high temperature fluid and the low temperature fluid can be largely secured by the corrugated fin, the primary surface heat transfer type heat exchanger is extremely excellent in heat exchange efficiency. Further, since the primary transmission type heat exchanger can reduce the tube plate which is essential in the case of the plate fin type heat exchanger, the number of parts can be reduced and the manufacturing cost required for assembly can be suppressed.

図1は、従来の一次伝面型熱交換器の伝熱コアに用いられるコルゲートフィンの一例を示す図であり、同図(a)は互いに積層されるコルゲートフィンの斜視図、同図(b)はそれらのコルゲートフィンの平面図をそれぞれ示している。同図に示すように、従来のコルゲートフィン3は、ステンレス鋼のような薄い合金シートを素材とし、これを波形に成形し、全体として矩形状にしたものである。   FIG. 1 is a view showing an example of a corrugated fin used in a heat transfer core of a conventional primary surface heat exchanger. FIG. 1 (a) is a perspective view of corrugated fins stacked on each other, and FIG. ) Shows plan views of the corrugated fins, respectively. As shown in the figure, the conventional corrugated fin 3 is made of a thin alloy sheet such as stainless steel, which is formed into a corrugated shape, and has a rectangular shape as a whole.

図1に示すコルゲートフィン3は、外周部3aがプレス加工により押し潰され、この押し潰された外周部3aには、互いに積層されたコルゲートフィン3間の流体通路を確保するため、後述する図2に示すスペーサーバー4が接合される。このような従来のコルゲートフィン3では、波状の頂部となる各畝3bが、両端部と平行に(他の両端部とは直角に)配列している。   The corrugated fin 3 shown in FIG. 1 has an outer peripheral portion 3a that is crushed by press working, and the crushed outer peripheral portion 3a has a fluid passage between the corrugated fins 3 stacked on each other. The spacer bar 4 shown in 2 is joined. In such a conventional corrugated fin 3, each ridge 3b which becomes a wave-like top is arranged in parallel to both ends (at right angles to the other ends).

図2は、従来の一次伝面型熱交換器における伝熱コアの構成例を示す図であり、同図(a)は斜視図、同図(b)はサイドプレートを除いた状態での平面図、同図(c)は高温流体通路の出口の正面図、同図(d)は低温流体通路の出口の正面図をそれぞれ示している。同図に示す従来の一次伝面型熱交換器の伝熱コア2は、前記図1に示すコルゲートフィン3を用いて構成される。   2A and 2B are diagrams showing a configuration example of a heat transfer core in a conventional primary transfer heat exchanger, in which FIG. 2A is a perspective view and FIG. 2B is a plan view with a side plate removed. FIG. 3C is a front view of the outlet of the hot fluid passage, and FIG. 4D is a front view of the outlet of the cold fluid passage. The heat transfer core 2 of the conventional primary surface heat exchanger shown in the figure is configured using the corrugated fins 3 shown in FIG.

具体的には、コルゲートフィン3は、押し潰された外周部3aの両端部、およびその裏面の他の両端部に、一対のスペーサーバー4がそれぞれ接合される。伝熱コア2は、スペーサーバー4が接合されたコルゲートフィン3を積み重ね、互いに重なるスペーサーバー4を溶接して構成される。伝熱コア2の最上段と最下段に配されるコルゲートフィン3には、サイドプレート5がろう付される。   Specifically, in the corrugated fin 3, a pair of spacer bars 4 are joined to both end portions of the crushed outer peripheral portion 3a and the other end portions on the back surface thereof. The heat transfer core 2 is configured by stacking the corrugated fins 3 to which the spacer bars 4 are joined and welding the spacer bars 4 that overlap each other. Side plates 5 are brazed to the corrugated fins 3 arranged at the uppermost and lowermost stages of the heat transfer core 2.

この伝熱コア2では、積層されたコルゲートフィン3の畝3bが交互に直交するように配置され、コルゲートフィン3間に交互に高温流体通路6と低温流体通路7が形成される。そして、図2(b)に実線矢印で示すように、高温流体通路6を流通する高温流体Hと、低温流体通路7を流通する低温流体Lとは、それぞれ伝熱コア2における流体通路6、7の入口から出口に向かう方向を主流方向として流れ、その主流方向が互いに直交する。   In this heat transfer core 2, the corrugated fins 3 b of the laminated corrugated fins 3 are arranged so as to be orthogonal to each other, and the high temperature fluid passage 6 and the low temperature fluid passage 7 are alternately formed between the corrugated fins 3. 2B, the high temperature fluid H flowing through the high temperature fluid passage 6 and the low temperature fluid L flowing through the low temperature fluid passage 7 are respectively the fluid passage 6 in the heat transfer core 2, 7 flows from the inlet to the outlet as the main flow direction, and the main flow directions are orthogonal to each other.

このような伝熱コア2を有する一次伝面型熱交換器は、各流体H、Lの主流方向が互いに直交する直交流方式の熱交換器として成り立つ。この一次伝面型熱交換器においては、各流体通路6、7での流体H、Lは、当該流体通路6、7を形成するコルゲートフィン3のうちの一方の畝3bに沿って流れ、その過程で、両者を仕切るコルゲートフィン3を介し、効率良く熱交換を行うことができる。   The primary surface heat exchanger having such a heat transfer core 2 is formed as a cross flow type heat exchanger in which the main flow directions of the fluids H and L are orthogonal to each other. In the primary transmission type heat exchanger, the fluids H and L in the fluid passages 6 and 7 flow along one flange 3b of the corrugated fins 3 forming the fluid passages 6 and 7, In the process, heat exchange can be efficiently performed through the corrugated fins 3 that partition the two.

国際公開WO2008/143318号パンフレットInternational Publication WO2008 / 143318 Pamphlet

上述の通り、一次伝面型熱交換器は、シェルアンドチューブ型熱交換器やフィンチューブ型熱交換器やプレートフィン型熱交換器と比較して、高い熱交換効率を実現でき、組み立てコストの抑制も期待できる。   As described above, primary heat transfer type heat exchangers can achieve higher heat exchange efficiency and lower assembly costs than shell and tube type heat exchangers, finned tube type heat exchangers, and plate fin type heat exchangers. Suppression can also be expected.

しかし、一次伝面型熱交換器の実用化には、より高性能で安価であることが求められ、そのため、さらに構造が簡素で組み立てが容易であること、構成部品、例えば向流方式の熱交換器で必須となるディストリビュータ部などを削減できること、一層優れた熱交換効率を実現できることなどが要求される。特に、航空機で用いられる一次伝面型熱交換器には、一層のコンパクト化と軽量化が求められる。   However, the practical use of primary transmission type heat exchangers requires higher performance and lower cost, and therefore, the structure is simpler and easier to assemble, and components such as countercurrent heat It is required that the distributor, which is essential for the exchanger, can be reduced, and that further excellent heat exchange efficiency can be realized. In particular, a primary transmission type heat exchanger used in an aircraft is required to be further compact and lightweight.

本発明は、上記の要求に鑑みてなされたものであり、簡素な構造で部品点数を削減でき、しかも熱交換効率を向上させることができる一次伝面型熱交換器を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described requirements, and an object thereof is to provide a primary transmission type heat exchanger capable of reducing the number of parts with a simple structure and improving heat exchange efficiency. To do.

本発明者らは、上記目的を達成するため、一次伝面型熱交換器において、各流体通路での流体の主流方向とコルゲートフィンの畝との配置関係に着目し、CFD(Computational Fluid Dynamics)解析および種々の試験を行い、鋭意検討を重ねた。その結果、簡素な構造で部品点数を削減し、熱交換効率のさらなる向上を図るには、各流体通路での流体の主流方向が互いに交差する交差流方式を採用し、各流体の主流方向が、当該流体通路を形成する一方のコルゲートフィンの畝のみならず、いずれのコルゲートフィンの畝とも交差するように配置するのが有効であることを知見した。   In order to achieve the above object, the present inventors pay attention to the arrangement relationship between the main flow direction of the fluid in each fluid passage and the corrugated fin ridge in the primary transmission type heat exchanger, and CFD (Computational Fluid Dynamics) Analysis and various tests were conducted, and extensive studies were made. As a result, in order to reduce the number of parts with a simple structure and further improve the heat exchange efficiency, a cross flow method in which the main flow directions of the fluid in each fluid passage intersect each other is adopted, and the main flow direction of each fluid is changed. It has been found that it is effective to dispose not only the corrugated fin of one corrugated fin forming the fluid passage but also the corrugated fin of any corrugated fin.

本発明は、上記の知見に基づいて完成させたものであり、その要旨は、下記の一次伝面型熱交換器にある。すなわち、コルゲートフィンを積層して各層間に交互に高温流体通路と低温流体通路が形成され、各流体通路での流体の主流方向が互いに交差する伝熱コアを有する一次伝面型熱交換器において、各流体通路での流体の主流方向が、当該流体通路を形成するいずれのコルゲートフィンの畝とも交差することを特徴とする一次伝面型熱交換器である。   This invention is completed based on said knowledge, The summary exists in the following primary transmission type heat exchanger. That is, in a primary surface heat transfer type heat exchanger having a heat transfer core in which corrugated fins are stacked to alternately form high-temperature fluid passages and low-temperature fluid passages between the layers, and the main flow directions of the fluid in each fluid passage intersect each other. The primary flow surface type heat exchanger is characterized in that the main flow direction of the fluid in each fluid passage intersects with the corrugated fins of any corrugated fin forming the fluid passage.

この熱交換器では、互いに積層されたコルゲートフィンの畝が角度60°〜120°の範囲内で交差し、各流体通路での流体の主流方向が、当該流体通路を形成するいずれのコルゲートフィンの畝とも等しい角度で交差することが好ましい。   In this heat exchanger, the corrugated fins stacked on each other intersect each other within an angle range of 60 ° to 120 °, and the main flow direction of the fluid in each fluid passage is that of any corrugated fin forming the fluid passage. It is preferable to intersect with the ridge at an equal angle.

上記の熱交換器においては、前記流体のうちの一方が気体であり、他方が液体であり、気体の主流方向が前記コルゲートフィンの畝と交差する角度は、液体の主流方向が前記コルゲートフィンの畝と交差する角度よりも小さいことが好ましい。こうすることによって、流路抵抗の影響を受け易い気体の圧力損失を抑制できるからである。   In the above heat exchanger, one of the fluids is a gas and the other is a liquid, and the angle at which the main flow direction of the gas intersects the corrugated fins is such that the main flow direction of the liquid is the corrugated fin. It is preferable that the angle is smaller than the angle crossing the ridge. This is because the pressure loss of the gas that is easily affected by the flow path resistance can be suppressed.

上記の熱交換器は、前記伝熱コアを内設するケーシングと、前記伝熱コアへの各流体の流入部をそれぞれ形成する入側ヘッダーおよび入側ノズルと、前記伝熱コアからの各流体の流出部をそれぞれ形成する出側ヘッダーおよび出側ノズルと、を備え、前記伝熱コアは、プレス加工により押し潰された前記コルゲートフィンの外周部に、前記流体通路を確保するスペーサーバーが接合され、スペーサーバーが接合された前記コルゲートフィンが前記ケーシング内で積み重ねられてなり、前記伝熱コアと、前記ケーシングと、前記入側ヘッダーおよび入側ノズルと、前記出側ヘッダーおよび出側ノズルとがろう付により接合されることが好ましい。ろう付により接合することで、溶接による接合と比較して、接合時の変形を小さくでき、熱応力の発生を抑制できるからである。溶接に要する作業時間を短縮でき、製造コストの低減を図ることもできるからである。   The heat exchanger includes a casing in which the heat transfer core is provided, an inlet header and an inlet nozzle that form an inflow portion of each fluid to the heat transfer core, and each fluid from the heat transfer core. An outlet header and an outlet nozzle that respectively form an outflow portion of the heat transfer core, and a spacer bar that secures the fluid passage is joined to an outer peripheral portion of the corrugated fin that is crushed by pressing. The corrugated fins to which spacer bars are joined are stacked in the casing, the heat transfer core, the casing, the inlet header and inlet nozzle, the outlet header and outlet nozzle, It is preferable to join by brazing. This is because joining by brazing can reduce deformation at the time of joining and suppress the generation of thermal stress compared to joining by welding. This is because the working time required for welding can be shortened and the manufacturing cost can be reduced.

また、上記の熱交換器においては、前記伝熱コアは、プレス加工により押し潰された前記コルゲートフィンの外周部に、前記流体通路を確保するスペーサーバーが接合され、スペーサーバーが接合された前記コルゲートフィンがケーシング内で積み重ねられてなり、前記スペーサーバーの両端部が前記コルゲートフィンの外周部から突出し、この両端部が前記ケーシングに嵌合する構成にすることができる。こうすることにより、熱交換器の組み立てに際し、スペーサーバーおよびコルゲートフィンの位置決め用治具が不要となり、組み立てが容易となるからである。   Further, in the above heat exchanger, the heat transfer core is joined to the outer peripheral portion of the corrugated fin that is crushed by pressing, and a spacer bar that secures the fluid passage is joined, and the spacer bar is joined. Corrugated fins are stacked in the casing, and both end portions of the spacer bar protrude from the outer peripheral portion of the corrugated fin, and both end portions can be fitted into the casing. By doing so, when assembling the heat exchanger, spacer bar and corrugated fin positioning jigs are unnecessary, and the assembly is facilitated.

このような一次伝面型熱交換器は、熱交換効率の向上に伴ってコンパクト化と軽量化を実現できるため、航空機用の熱交換器として好適に採用することができる。   Such a primary transmission type heat exchanger can be reduced in size and weight as the heat exchange efficiency is improved, and thus can be suitably employed as an aircraft heat exchanger.

本発明の一次伝面型熱交換器によれば、各流体通路での流体の主流方向がいずれのコルゲートフィンの畝とも交差する構成であるため、各流体が、当該流体通路を形成する両方のフィンの畝を順次越えながら流れることにより乱流効果が促進され、その過程で、両者を仕切るコルゲートフィンと有効に接触し、効率良く熱交換を行うことができ、熱交換効率を向上させることが可能になる。このため、同じ熱交換性能を有する従来の一次伝面型熱交換器と比較しても、よりコンパクトで軽量な熱交換器とすることができる。また、交差流方式を採用する構成であることから、ディストリビュータ部が不要となり、部品点数を削減でき、構造も簡素になる。   According to the primary transmission type heat exchanger of the present invention, since the main flow direction of the fluid in each fluid passage intersects with any corrugated fin, both fluids form the fluid passage. The turbulent flow effect is promoted by flowing while passing over the fins in order, and in this process, the corrugated fins that partition the two can be effectively contacted to perform heat exchange efficiently, thereby improving the heat exchange efficiency. It becomes possible. For this reason, it can be set as a more compact and lightweight heat exchanger compared with the conventional primary transmission type heat exchanger which has the same heat exchange performance. In addition, since the cross-flow method is adopted, a distributor is not required, the number of parts can be reduced, and the structure is simplified.

従来の一次伝面型熱交換器の伝熱コアに用いられるコルゲートフィンの一例を示す図であり、同図(a)は互いに積層されるコルゲートフィンの斜視図、同図(b)はそれらのコルゲートフィンの平面図をそれぞれ示す。It is a figure which shows an example of the corrugated fin used for the heat transfer core of the conventional primary surface-type heat exchanger, The figure (a) is a perspective view of the corrugated fin laminated | stacked mutually, The figure (b) is those figures. The top view of a corrugated fin is shown, respectively. 従来の一次伝面型熱交換器における伝熱コアの構成例を示す図であり、同図(a)は斜視図、同図(b)はサイドプレートを除いた状態での平面図、同図(c)は高温流体通路の出口の正面図、同図(d)は低温流体通路の出口の正面図をそれぞれ示す。It is a figure which shows the structural example of the heat transfer core in the conventional primary surface-type heat exchanger, The figure (a) is a perspective view, The figure (b) is a top view in the state except the side plate, The figure (C) is a front view of the outlet of the high-temperature fluid passage, and (d) is a front view of the outlet of the low-temperature fluid passage. 本発明の一次伝面型熱交換器の伝熱コアに用いられるコルゲートフィンの一例を示す図であり、同図(a)は互いに積層されるコルゲートフィンの斜視図、同図(b)はそれらのコルゲートフィンの平面図をそれぞれ示す。It is a figure which shows an example of the corrugated fin used for the heat-transfer core of the primary surface type heat exchanger of this invention, The figure (a) is a perspective view of the corrugated fin laminated | stacked mutually, The figure (b) is them Plan views of corrugated fins are respectively shown. 本発明の一次伝面型熱交換器における伝熱コアの構成例を示す図であり、同図(a)は斜視図、同図(b)はサイドプレートを除いた状態での平面図、同図(c)は高温流体通路の出口の正面図、同図(d)は低温流体通路の出口の正面図をそれぞれ示している。It is a figure which shows the structural example of the heat-transfer core in the primary surface-type heat exchanger of this invention, The figure (a) is a perspective view, The figure (b) is a top view in the state except the side plate, FIG. 3C is a front view of the outlet of the high temperature fluid passage, and FIG. 4D is a front view of the outlet of the low temperature fluid passage. 本発明の一次伝面型熱交換器における伝熱コアの他の構成例を示す図であり、同図(a)は互いに積層されるコルゲートフィンを個々に示す平面図、同図(b)は伝熱コアのサイドプレートを除いた状態での平面図をそれぞれ示している。It is a figure which shows the other structural example of the heat transfer core in the primary surface type heat exchanger of this invention, The figure (a) is a top view which shows the corrugated fin laminated | stacked mutually, The figure (b) is the figure. The top view in the state which removed the side plate of the heat-transfer core is each shown. コルゲートフィン間に形成される流体通路に流体を流通させたCFD解析により伝熱コアの性能を評価した結果を示す図であり、同図(a)は積層されたコルゲートフィンの畝の交差角(挟み角)と圧力損失との関係を示し、同図(b)は挟み角と伝熱性能との関係を示す。It is a figure which shows the result of having evaluated the performance of the heat-transfer core by the CFD analysis which distribute | circulated the fluid to the fluid channel | path formed between corrugated fins, The figure (a) is the crossing angle | corner ( The relationship between the sandwiching angle) and the pressure loss is shown, and FIG. 5B shows the relationship between the sandwiching angle and the heat transfer performance. 本発明の一次伝面型熱交換器の全体構成例を示す平面図である。It is a top view which shows the example of whole structure of the primary transmission type heat exchanger of this invention.

以下に、本発明の交差流方式の一次伝面型熱交換器の実施形態について、図面を参照しながら詳述する。   Embodiments of a cross-flow type primary surface heat exchanger of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

図3は、本発明の一次伝面型熱交換器の伝熱コアに用いられるコルゲートフィンの一例を示す図であり、同図(a)は互いに積層されるコルゲートフィンの斜視図、同図(b)はそれらのコルゲートフィンの平面図をそれぞれ示している。同図に示すように、本発明の一次伝面型熱交換器に用いられるコルゲートフィン3は、薄い合金シートを素材とし、これをひだ付けの性質を備えるように波形に成形し、全体として矩形状にしたものである。   FIG. 3 is a view showing an example of the corrugated fin used in the heat transfer core of the primary surface heat exchanger of the present invention. FIG. 3 (a) is a perspective view of the corrugated fins stacked on each other. b) shows plan views of the corrugated fins. As shown in the figure, the corrugated fin 3 used in the primary transmission type heat exchanger of the present invention is made of a thin alloy sheet and formed into a corrugated shape so as to have a pleating property. It is a shape.

図3に示すコルゲートフィン3は、外周部3aがプレス加工により押し潰されている。この押し潰された外周部3aには、互いに積層されたコルゲートフィン3間の流体通路を確保するため、後述する図4に示すスペーサーバー4が接合される。   As for the corrugated fin 3 shown in FIG. 3, the outer peripheral part 3a is crushed by press work. A spacer bar 4 shown in FIG. 4 to be described later is joined to the crushed outer peripheral portion 3a to secure a fluid passage between the corrugated fins 3 stacked on each other.

本発明におけるコルゲートフィン3では、外周部3aを除く領域の表裏面に、波状の頂部となる各畝3bが、両端部と平行でなく(他の両端部とは直角でなく)、両端部に対し所定の角度で傾斜して配列している。図3では、コルゲートフィン3の畝3bが両端部に対して30°に傾斜した状態を例示している。   In the corrugated fin 3 according to the present invention, the corrugated fins 3b serving as the wave-like top portions are not parallel to both end portions (not perpendicular to the other end portions) on the front and back surfaces of the region excluding the outer peripheral portion 3a. In contrast, they are inclined at a predetermined angle. FIG. 3 illustrates a state in which the flange 3b of the corrugated fin 3 is inclined at 30 ° with respect to both end portions.

コルゲートフィン3の素材となる合金シートには、高強度で耐熱性に優れたステンレス系材料、Ni基超耐熱合金、アルミニウム合金などを用いるのが好ましい。ステンレス系材料としては、例えば、SUS347、SUS321、SUS310、SUS310S、SUS304等を、またNi基超耐熱合金としては、例えば、インコネル625等を用いることができる。また、アルミニウム合金として、3003、4004、6951等を適用できる。   For the alloy sheet as the material of the corrugated fin 3, it is preferable to use a stainless steel material, a Ni-based super heat-resistant alloy, an aluminum alloy, or the like having high strength and excellent heat resistance. As the stainless steel material, for example, SUS347, SUS321, SUS310, SUS310S, SUS304 or the like can be used, and as the Ni-based superalloy, for example, Inconel 625 or the like can be used. Moreover, 3003, 4004, 6951 etc. are applicable as an aluminum alloy.

その合金シートの厚さは、合金シートを細密な波状に成形でき、外周部3aのプレス加工も行えるように、0.06〜0.15mmの範囲内が好ましく、特に0.10mm程度が望ましい。   The thickness of the alloy sheet is preferably in the range of 0.06 to 0.15 mm, particularly about 0.10 mm, so that the alloy sheet can be formed into a fine corrugated shape and the outer peripheral portion 3a can be pressed.

また、コルゲートフィン3は、伝熱面積および強度を確保しつつコンパクト性を維持できるように、単位長さ当たりの畝3bの設置数、すなわちフィン数を20〜30fin/inchとするのが好ましく、25fin/inch以上とするのがより好ましい。同様の観点から、畝3bの高さ、すなわちフィン高さを1.5〜3.0mmとするのが好ましく、2.5mm以下とするのがより好ましい。   Further, the corrugated fins 3 are preferably set to have a number of fins 3b per unit length, that is, the number of fins of 20 to 30 fin / inch so that the heat transfer area and strength can be maintained while maintaining compactness. More preferably, it is 25 fin / inch or more. From the same viewpoint, the height of the flange 3b, that is, the fin height is preferably 1.5 to 3.0 mm, and more preferably 2.5 mm or less.

図4は、本発明の一次伝面型熱交換器における伝熱コアの構成例を示す図であり、同図(a)は斜視図、同図(b)はサイドプレートを除いた状態での平面図、同図(c)は高温流体通路の出口の正面図、同図(d)は低温流体通路の出口の正面図をそれぞれ示している。同図に示す本発明の一次伝面型熱交換器の伝熱コア2は、前記図3に示すコルゲートフィン3を用いて構成される。   FIG. 4 is a view showing a configuration example of a heat transfer core in a primary surface heat transfer heat exchanger according to the present invention, where FIG. 4 (a) is a perspective view, and FIG. FIG. 4C is a plan view, FIG. 3C is a front view of the outlet of the hot fluid passage, and FIG. The heat transfer core 2 of the primary surface heat exchanger of the present invention shown in the figure is configured using the corrugated fins 3 shown in FIG.

具体的には、コルゲートフィン3は、押し潰された外周部3aの両端部に一対のスペーサーバー4が接合され、さらに、その裏面の他の両端部にも一対のスペーサーバー4が接合される。伝熱コア2は、スペーサーバー4が接合されたコルゲートフィン3を積み重ね、互いに重なるスペーサーバー4を接合して構成される。伝熱コア2の最上段と最下段に配されるコルゲートフィン3には、サイドプレート5がろう付される。   Specifically, in the corrugated fin 3, a pair of spacer bars 4 are joined to both ends of the crushed outer peripheral portion 3a, and a pair of spacer bars 4 are joined to the other end portions on the back surface. . The heat transfer core 2 is configured by stacking the corrugated fins 3 to which the spacer bars 4 are joined and joining the spacer bars 4 that overlap each other. Side plates 5 are brazed to the corrugated fins 3 arranged at the uppermost and lowermost stages of the heat transfer core 2.

この伝熱コア2では、コルゲートフィン3の畝3bが傾斜配列しているのに伴い、積層されたコルゲートフィン3の畝3bが交互に所定の角度で交差するように配置され、コルゲートフィン3間に交互に高温流体通路6と低温流体通路7が形成される。そして、図4(b)に実線矢印で示すように、高温流体通路6を流通する高温流体Hと、低温流体通路7を流通する低温流体Lとは、それぞれ伝熱コア2における流体通路6、7の入口から出口に向かう方向を主流方向として流れ、その主流方向が互いに直交する。   In this heat transfer core 2, the corrugated fins 3 b of the corrugated fins 3 are arranged so that the corrugated fins 3 b of the laminated corrugated fins 3 cross each other at a predetermined angle. The hot fluid passage 6 and the cold fluid passage 7 are alternately formed. And as shown by the solid line arrow in FIG.4 (b), the high temperature fluid H which distribute | circulates the high temperature fluid channel | path 6, and the low temperature fluid L which distribute | circulates the low temperature fluid channel | path 7 are the fluid channel | path 6 in the heat-transfer core 2, respectively. 7 flows from the inlet to the outlet as the main flow direction, and the main flow directions are orthogonal to each other.

図4に示す伝熱コア2においては、高温流体通路6を形成するコルゲートフィン3の畝3bが60°の角度θ1で交差し、低温流体通路7を形成するコルゲートフィン3の畝3bが120°の角度θ2で交差した状態を例示している。以下の説明では、積層されたコルゲートフィン3の畝3bの交差角θ1、θ2を「挟み角」ともいう。   In the heat transfer core 2 shown in FIG. 4, the corrugated fins 3 b forming the high temperature fluid passage 6 intersect at an angle θ 1 of 60 °, and the corrugated fin 3 forming the low temperature fluid passage 7 has a flange 3 b of 120 °. The state which cross | intersected by angle (theta) 2 of this is illustrated. In the following description, the crossing angles θ1 and θ2 of the flanges 3b of the laminated corrugated fins 3 are also referred to as “sandwich angles”.

そして、高温流体Hの主流方向は、高温流体通路6を形成する両方のコルゲートフィン3の畝3bと交差し、いずれの畝3bとも等しい角度(30°)で交差している。同様に、低温流体Lの主流方向は、低温流体通路7を形成する両方のコルゲートフィン3の畝3bと交差し、いずれの畝3bとも等しい角度(60°)で交差している。すなわち、本実施形態では、各流体通路6、7において、コルゲートフィン3の畝3bが各流体H、Lの主流方向に対し対称に配置される。   The main flow direction of the high-temperature fluid H intersects the ridges 3b of both corrugated fins 3 forming the high-temperature fluid passage 6, and intersects with any ridge 3b at an equal angle (30 °). Similarly, the main flow direction of the cryogenic fluid L intersects with the ridges 3b of both corrugated fins 3 forming the cryogenic fluid passage 7, and intersects with any ridge 3b at an equal angle (60 °). That is, in the present embodiment, the corrugated fins 3 of the corrugated fins 3 are arranged symmetrically with respect to the main flow directions of the fluids H and L in the fluid passages 6 and 7.

このような伝熱コア2を有する一次伝面型熱交換器は、各流体H、Lの主流方向が互いに直交する直交流方式の熱交換器として成り立つ。この一次伝面型熱交換器においては、各流体通路6、7での流体H、Lが、当該流体通路6、7を形成する両方のコルゲートフィン3の畝3bを順次越えながら流れることにより乱流効果が促進され、その過程で、両者を仕切るコルゲートフィン3を介し、効率良く熱交換を行うことができる。その際に、各流体H、Lが各流体通路6、7を形成する両方のコルゲートフィン3と有効に接触するため、本発明の一次伝面型熱交換器は、従来の交差流方式の一次伝面型熱交換器よりも熱交換効率を向上させることができる。その結果、同じ熱交換性能を有する従来の一次伝面型熱交換器よりも、コンパクトで軽量な熱交換器とすることが可能になる。   The primary surface heat exchanger having such a heat transfer core 2 is formed as a cross flow type heat exchanger in which the main flow directions of the fluids H and L are orthogonal to each other. In this primary transmission type heat exchanger, the fluids H and L in the fluid passages 6 and 7 are disturbed by flowing while passing over the flanges 3b of both corrugated fins 3 forming the fluid passages 6 and 7 in sequence. The flow effect is promoted, and in the process, heat exchange can be performed efficiently through the corrugated fins 3 that partition the two. At that time, since the fluids H and L are effectively in contact with both corrugated fins 3 forming the fluid passages 6 and 7, the primary transmission type heat exchanger according to the present invention is a primary cross-flow type primary. The heat exchange efficiency can be improved as compared with the transmission type heat exchanger. As a result, it is possible to make the heat exchanger more compact and lighter than the conventional primary transmission type heat exchanger having the same heat exchange performance.

図5は、本発明の一次伝面型熱交換器における伝熱コアの他の構成例を示す図であり、同図(a)は互いに積層されるコルゲートフィンを個々に示す平面図、同図(b)は伝熱コアのサイドプレートを除いた状態での平面図をそれぞれ示している。図5(a)に示すように、本実施形態のコルゲートフィン3は、全体として平行四辺形となる形状にしたものであり、前記図3(b)に示すコルゲートフィン3と同様に、傾斜配列した畝3bを備える。   FIG. 5 is a view showing another configuration example of the heat transfer core in the primary surface transfer heat exchanger according to the present invention. FIG. 5 (a) is a plan view showing the corrugated fins stacked on each other, and FIG. (B) has each shown the top view in the state except the side plate of the heat-transfer core. As shown in FIG. 5 (a), the corrugated fins 3 of the present embodiment are formed into a parallelogram as a whole, and in the same manner as the corrugated fins 3 shown in FIG. Provided with the heel 3b.

図5(a)に示すコルゲートフィン3を積層して構成される伝熱コア2では、図5(b)に実線矢印で示すように、高温流体通路6を流通する高温流体Hと、低温流体通路7を流通する低温流体Lとは、それぞれ伝熱コア2の入口から出口に向かう方向を主流方向として流れ、その主流方向が互いに傾斜して交差する。すなわち、このような伝熱コア2を有する一次伝面型熱交換器は、斜交流方式の熱交換器として成り立つ。   In the heat transfer core 2 configured by laminating the corrugated fins 3 shown in FIG. 5A, as shown by the solid line arrow in FIG. 5B, the high-temperature fluid H flowing through the high-temperature fluid passage 6 and the low-temperature fluid The low-temperature fluid L flowing through the passage 7 flows in the direction from the inlet to the outlet of the heat transfer core 2 as the main flow direction, and the main flow directions are inclined and intersect with each other. That is, the primary surface heat exchanger having such a heat transfer core 2 is formed as an oblique AC heat exchanger.

この斜交流方式の一次伝面型熱交換器でも、上述した直交流方式の一次伝面型熱交換器と同様に、各流体通路6、7での流体H、Lが、当該流体通路6、7を形成する両方のコルゲートフィン3の畝3bを順次越えながら流れるため、乱流効果により、両方のコルゲートフィン3と有効に接触し、熱交換効率を向上させることができる。   In this oblique AC type primary transmission type heat exchanger, as in the cross flow type primary transmission type heat exchanger described above, the fluids H and L in the fluid passages 6 and 7 are transferred to the fluid passages 6 and 7. 7, the corrugated fins 3 of the two corrugated fins 3 that flow through the corrugated fins 3 sequentially flow, so that both the corrugated fins 3 can be effectively brought into contact with each other by the turbulent flow effect, thereby improving the heat exchange efficiency.

従って、直交流方式や斜交流方式といったように、各流体通路を流通する流体の主流方向が互いに交差する交差流方式を採用し、各流体の主流方向が、当該流体通路を形成するいずれのコルゲートフィンの畝とも交差するように配置した一次伝面型熱交換器とすることにより、同じ熱交換性能を有する従来の一次伝面型熱交換器よりも、コンパクト化と軽量化を実現することが可能になる。   Therefore, a cross flow method in which the main flow directions of the fluids flowing through each fluid passage intersect each other, such as a cross flow method and a diagonal alternating current method, is adopted, and any corrugation that forms the fluid passages by the main flow direction of each fluid. By adopting a primary transmission type heat exchanger that is arranged so as to intersect with the fin ridges, it is possible to realize a more compact and lighter weight than a conventional primary transmission type heat exchanger having the same heat exchange performance. It becomes possible.

本発明の熱交換器は、交差流方式であることから、向流方式で必須となるディストリビュータ部の設置が不要となり、また一次伝面型熱交換器であることから、プレートフィン型熱交換器で必須となるチューブプレートも不要となり、その結果、部品点数を削減でき、構造を簡素にすることができる。   Since the heat exchanger of the present invention is a cross-flow system, it is not necessary to install a distributor section, which is essential in the counter-current system, and since it is a primary transmission type heat exchanger, a plate fin type heat exchanger As a result, the tube plate that is essential is also unnecessary, and as a result, the number of parts can be reduced and the structure can be simplified.

前記図4(b)に示す挟み角θ1、θ2の好適な範囲について検討する。   A suitable range of the sandwiching angles θ1 and θ2 shown in FIG.

図6は、コルゲートフィン間に形成される流体通路に流体を流通させたCFD解析により伝熱コアの性能を評価した結果を示す図であり、同図(a)は挟み角と圧力損失との関係を示し、同図(b)は挟み角と伝熱性能との関係を示している。同図では、コルゲートフィンの畝を流体の主流方向に対し対称に配置した条件で、挟み角を40〜140°まで20°ずつ変更して解析を行い、挟み角が60°の場合を基準(1)とした比率を用いて、各挟み角での圧力損失と伝熱性能を表示している。   FIG. 6 is a diagram showing the results of evaluating the performance of the heat transfer core by CFD analysis in which fluid is circulated through the fluid passage formed between the corrugated fins. FIG. 6A shows the relationship between the sandwiching angle and the pressure loss. FIG. 4B shows the relationship between the included angle and the heat transfer performance. In the figure, under the condition that the corrugated fin ridges are arranged symmetrically with respect to the main flow direction of the fluid, the analysis is performed by changing the sandwiching angle by 20 ° from 40 to 140 ° in increments of 60 °. The pressure loss and heat transfer performance at each sandwich angle are displayed using the ratio 1).

図6(a)、(b)に示すように、挟み角が大きくなるほど、当該流体通路の圧力損失と伝熱性能はともに増加する。すなわち、挟み角を大きく設定すれば、流体がコルゲートフィンの畝を順次越えながら流体通路を流通する際に、流路抵抗が増加し、これに伴って伝熱性能が増加する。このため、優れた熱交換効率を得るには、挟み角を大きく設定することが好ましい。   As shown in FIGS. 6A and 6B, both the pressure loss and the heat transfer performance of the fluid passage increase as the sandwiching angle increases. That is, if the sandwiching angle is set to be large, the flow resistance increases when the fluid flows through the fluid passage while sequentially passing over the corrugated fins, and the heat transfer performance increases accordingly. For this reason, in order to obtain excellent heat exchange efficiency, it is preferable to set the sandwiching angle large.

ただし、図6(a)に示すように、挟み角が120°を超えると、圧力損失が急激に増加する。これは、流路抵抗が著しくなることを意味し、熱交換器を使用する上で支障となる。このため、使用上で問題なく、優れた熱交換効率を確保するには、挟み角を60°〜120°の範囲内に設定するのが望ましい。   However, as shown in FIG. 6A, when the sandwich angle exceeds 120 °, the pressure loss increases rapidly. This means that the flow path resistance becomes significant, which hinders the use of the heat exchanger. For this reason, in order to ensure excellent heat exchange efficiency without any problem in use, it is desirable to set the sandwich angle within a range of 60 ° to 120 °.

前記図4および図5に示す伝熱コア2では、熱交換対象の流体H、Lとして、空気やガスなどの気体と、冷却水や温水などの液体を採用することができる。また、両方とも気体を採用したり、両方とも液体を採用することもできる。   In the heat transfer core 2 shown in FIGS. 4 and 5, a gas such as air or gas and a liquid such as cooling water or hot water can be adopted as the fluids H and L to be heat exchanged. Moreover, both can employ | adopt gas and both can also employ | adopt a liquid.

流体H、Lとして気体と液体を採用する場合、例えば、気体はファンやブロアによって伝熱コア2に供給され、液体はポンプによって伝熱コア2に供給される。この場合、ファンやブロアによる気体の送給力は、ポンプによる液体の送給力に比べて低いため、伝熱コア2で気体の流路抵抗が過大であると、気体を十分に供給できなくなる。このため、伝熱コア2での流路抵抗は、液体が流通する流体通路よりも、気体が流通する流体通路で低減させることが好ましく、そのためには、伝熱コア2において、気体の主流方向がコルゲートフィン3の畝3bと交差する角度を、液体の主流方向がコルゲートフィン3の畝と交差する角度よりも小さく設定することが好ましい。この構成は、気体が液体よりも流路抵抗の影響を受け易いことから、気体の圧力損失を抑制するためにも有効である。   When gas and liquid are employed as the fluids H and L, for example, gas is supplied to the heat transfer core 2 by a fan or blower, and liquid is supplied to the heat transfer core 2 by a pump. In this case, since the gas feeding force by the fan or blower is lower than the liquid feeding force by the pump, if the gas flow path resistance is excessive in the heat transfer core 2, the gas cannot be sufficiently supplied. For this reason, it is preferable to reduce the flow resistance in the heat transfer core 2 in the fluid passage through which the gas flows rather than in the fluid passage through which the liquid flows. Is preferably set to be smaller than the angle at which the main flow direction of the liquid intersects the corrugated fins 3b. This configuration is also effective for suppressing gas pressure loss because gas is more susceptible to flow path resistance than liquid.

本発明の一次伝面型熱交換器を実用的に適用できる構成を説明する。   A configuration in which the primary transmission type heat exchanger of the present invention can be applied practically will be described.

図7は、本発明の一次伝面型熱交換器の全体構成例を示す平面図である。同図では、上面側のサイドプレート5を一部破断した状態を示している。   FIG. 7 is a plan view showing an example of the entire configuration of the primary transmission type heat exchanger of the present invention. In the same figure, the side plate 5 on the upper surface side is partially broken.

同図に示すように、一次伝面型熱交換器1は、伝熱コア2を内設するケーシング8と、高温流体用の入側ヘッダー9a、入側ノズル10a、出側ヘッダー11aおよび出側ノズル12aと、低温流体用の入側ヘッダー9b、入側ノズル10b、出側ヘッダー11bおよび出側ノズル12bとから構成される。各入側ヘッダー9a、9bおよび各入側ノズル10a、10bは、伝熱コア2への各流体H、Lの流入部をそれぞれ形成する。各出側ヘッダー11a、11bおよび各出側ノズル12a、11bは、伝熱コア2からの各流体H、Lの流出部をそれぞれ形成する。   As shown in the drawing, the primary heat transfer type heat exchanger 1 includes a casing 8 in which a heat transfer core 2 is installed, an inlet header 9a for high-temperature fluid, an inlet nozzle 10a, an outlet header 11a, and an outlet side. The nozzle 12a is composed of a low temperature fluid inlet header 9b, an inlet nozzle 10b, an outlet header 11b, and an outlet nozzle 12b. The inlet headers 9a and 9b and the inlet nozzles 10a and 10b form inflow portions of the fluids H and L to the heat transfer core 2, respectively. The outlet headers 11a and 11b and the outlet nozzles 12a and 11b form outlet portions of the fluids H and L from the heat transfer core 2, respectively.

このような構成の熱交換器1を組み立てるに際し、上面側のサイドプレート5が取り付けられる前のケーシング8内に、スペーサーバー4が接合されたコルゲートフィン3を積み重ねる。このとき、スペーサーバー4の両端部4aがコルゲートフィン3の外周部から突出するように予め形成し、コルゲートフィン3の各角部から突出するスペーサーバー4の端部4aをケーシング8に嵌合させることにより、ケーシング8に対しコルゲートフィン3およびスペーサーバー4を位置決めすることができる。このため、別途の位置決め用治具が不要となり、組み立てが容易となる。   When assembling the heat exchanger 1 having such a configuration, the corrugated fins 3 to which the spacer bars 4 are joined are stacked in the casing 8 before the side plates 5 on the upper surface side are attached. At this time, both end portions 4 a of the spacer bar 4 are formed in advance so as to protrude from the outer peripheral portion of the corrugated fin 3, and the end portions 4 a of the spacer bar 4 protruding from each corner of the corrugated fin 3 are fitted into the casing 8. Thus, the corrugated fins 3 and the spacer bars 4 can be positioned with respect to the casing 8. This eliminates the need for a separate positioning jig and facilitates assembly.

そして、ケーシング8内の最上段のコルゲートフィン3を覆うようにサイドプレート5を配置するとともに、このサイドプレート5を上面として含むケーシング8の各側面を覆うように、各入側ヘッダー9a、9bおよび入側ノズル10a、10b、ならびに各出側ヘッダー11a、11bおよび出側ノズル12a、12bを配置し、これらを一体で加熱しろう付を行う。これにより、積層されたコルゲートフィン3がろう付接合され、これと同時に、ケーシング8と、各入側ヘッダー9a、9bおよび入側ノズル10a、10b、ならびに各出側ヘッダー11a、11bおよび出側ノズル12a、12bがろう付接合され、一次伝面型熱交換器1を構成することができる。   The side plates 5 are arranged so as to cover the uppermost corrugated fins 3 in the casing 8, and the inlet headers 9 a, 9 b and the side headers 9 a, 9 b and so as to cover each side surface of the casing 8 including the side plate 5 as an upper surface. The inlet nozzles 10a and 10b, the outlet headers 11a and 11b, and the outlet nozzles 12a and 12b are arranged, and these are integrally heated and brazed. Thereby, the laminated corrugated fins 3 are brazed and joined, and at the same time, the casing 8, the inlet headers 9a and 9b and the inlet nozzles 10a and 10b, and the outlet headers 11a and 11b and the outlet nozzle. 12a, 12b can be brazed and joined, and the primary transmission type heat exchanger 1 can be comprised.

このような構成にすれば、一次伝面型熱交換器を組み立てるに際し、溶接施工を削減することができ、しかも一度の加熱処理で熱交換器全体の接合を行えるため、溶接施工に伴う溶接入熱への配慮や、自動溶接機の導入の検討が不要であり、熱交換器の組み立てに要するコストの低減を一層図ることが可能になる。しかも、溶接による接合と比較して、接合時の伝熱コアの変形を小さくでき、熱応力の発生を抑制できる。   With such a configuration, when assembling the primary transmission type heat exchanger, the welding work can be reduced, and the entire heat exchanger can be joined by a single heat treatment. It is not necessary to consider heat and to consider the introduction of an automatic welder, and it is possible to further reduce the cost required for assembling the heat exchanger. And compared with the joining by welding, the deformation | transformation of the heat-transfer core at the time of joining can be made small, and generation | occurrence | production of a thermal stress can be suppressed.

ただし、積層されたコルゲートフィン3よりなる伝熱コア2と、ケーシング8と、各ヘッダー9a、9b、11a、11bおよび各ノズル10a、10b、12a、12bとを、一度の加熱処理で接合せず、それぞれを個別に溶接などで接合することも可能である。   However, the heat transfer core 2 composed of the laminated corrugated fins 3, the casing 8, the headers 9a, 9b, 11a, 11b and the nozzles 10a, 10b, 12a, 12b are not joined by a single heat treatment. It is also possible to join them individually by welding or the like.

上述した通り、交差流方式を採用した本発明の一次伝面型熱交換器は、熱交換効率の向上に伴ってコンパクト化と軽量化を実現できるため、航空機用の熱交換器として好適に採用することができる。   As described above, the primary transmission type heat exchanger of the present invention adopting the cross flow method can be reduced in size and weight as the heat exchange efficiency is improved, and is therefore suitably used as an aircraft heat exchanger. can do.

その他本発明は上記の実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。例えば、上記の実施形態では、コルゲートフィンとして、波状の頂部となる畝が直線状で配列したプレーン型を示したが、フィンの畝が蛇行して配列したヘリンボーン型を採用することもできる。コルゲートフィンに穴や切れ目がない限り、一次伝面型熱交換器でのコルゲートフィンの機能を果たせるからである。   In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the corrugated fin is a plain type in which wrinkles that are wavy apexes are arranged in a straight line, but a herringbone type in which fin fins are arranged in a meandering manner can also be adopted. This is because the corrugated fin can function as a primary heat transfer type heat exchanger as long as the corrugated fin has no holes or cuts.

また、前記図3および図4では、各流体通路での流体の主流方向が、当該流体通路を形成するいずれのコルゲートフィンの畝とも等しい角度で交差する状態を示したが、一方の畝と交差する角度と、他方の畝と交差する角度とが異なっても構わない。すなわち、各流体通路において、フィンの畝が各流体の主流方向に対し非対称に配置することもできる。各流体の主流方向がいずれのコルゲートフィンの畝とも交差する限り、いずれのフィンとも有効に接触するため、熱交換効率の向上が図れるからである。   3 and 4 show a state in which the main flow direction of the fluid in each fluid passage intersects with the corrugated fins of any corrugated fin forming the fluid passage at the same angle. And the angle intersecting the other eyelid may be different. That is, in each fluid passage, fin fins can be arranged asymmetrically with respect to the main flow direction of each fluid. This is because, as long as the main flow direction of each fluid intersects with the corrugated fin ridges, the fins are effectively in contact with any fin, so that the heat exchange efficiency can be improved.

本発明の一次伝面型熱交換器によれば、各流体通路での流体の主流方向がいずれのコルゲートフィンの畝とも交差する構成であるため、各流体が、当該流体通路を形成する両方のコルゲートフィンの畝を順次越えながら流れ、その過程で、両者を仕切るコルゲートフィンと有効に接触し、効率良く熱交換を行うことができ、熱交換効率を向上させることが可能になる。また、交差流方式を採用することに伴い、部品点数を削減でき、構造も簡素になる。   According to the primary transmission type heat exchanger of the present invention, since the main flow direction of the fluid in each fluid passage intersects with any corrugated fin, both fluids form the fluid passage. The corrugated fins flow while passing over the corrugated fins one after another, and in the process, the corrugated fins partitioning the two can be effectively contacted so that heat can be exchanged efficiently and the heat exchange efficiency can be improved. Further, with the adoption of the cross flow method, the number of parts can be reduced and the structure is simplified.

従って、本発明の一次伝面型熱交換器は、熱交換の性能を十分確保しつつ安価に構成でき、分散型エネルギーシステムや航空機などで使用する熱交換器として広く適用できる。   Therefore, the primary transmission type heat exchanger of the present invention can be configured at low cost while sufficiently ensuring heat exchange performance, and can be widely applied as a heat exchanger used in a distributed energy system, an aircraft, or the like.

1:一次伝面型熱交換器、 2:伝熱コア、
3:コルゲートフィン、 3a:外周部、 3b:畝、
4:スペーサーバー、 4a:端部、 5:サイドプレート、
6:高温流体通路、 7:低温流体通路、 8:ケーシング、
9a、9b:入側ヘッダー、 10a、10b:入側ノズル、
11a、11b:出側ヘッダー、 12a、12b:出側ノズル、
H:高温流体、 L:低温流体
1: primary heat transfer type heat exchanger, 2: heat transfer core,
3: Corrugated fin, 3a: outer peripheral part, 3b: collar,
4: spacer bar, 4a: end, 5: side plate,
6: high temperature fluid passage, 7: low temperature fluid passage, 8: casing
9a, 9b: incoming header, 10a, 10b: incoming nozzle,
11a, 11b: outlet header, 12a, 12b: outlet nozzle,
H: High temperature fluid, L: Low temperature fluid

Claims (6)

コルゲートフィンを積層して各層間に交互に高温流体通路と低温流体通路が形成され、各流体通路での流体の主流方向が互いに交差する伝熱コアを有する一次伝面型熱交換器において、
各流体通路での流体の主流方向が、当該流体通路を形成するいずれのコルゲートフィンの畝とも交差することを特徴とする一次伝面型熱交換器。
In the primary surface heat transfer type heat exchanger having a heat transfer core in which high-temperature fluid passages and low-temperature fluid passages are alternately formed between each layer by laminating corrugated fins, and the main flow directions of the fluid in each fluid passage intersect each other,
A primary heat transfer type heat exchanger characterized in that a main flow direction of a fluid in each fluid passage intersects with a corrugated fin ridge forming the fluid passage.
互いに積層されたコルゲートフィンの畝が角度60°〜120°の範囲内で交差し、
各流体通路での流体の主流方向が、当該流体通路を形成するいずれのコルゲートフィンの畝とも等しい角度で交差することを特徴とする請求項1に記載の一次伝面型熱交換器。
Corrugated fin ridges stacked on each other intersect within an angle of 60 ° to 120 °,
2. The primary surface heat exchanger according to claim 1, wherein a main flow direction of the fluid in each fluid passage intersects with a corrugated fin of each corrugated fin forming the fluid passage at an equal angle.
前記流体のうちの一方が気体であり、他方が液体であり、
気体の主流方向が前記コルゲートフィンの畝と交差する角度は、液体の主流方向が前記コルゲートフィンの畝と交差する角度よりも小さいことを特徴とする請求項1または2に記載の一次伝面型熱交換器。
One of the fluids is a gas and the other is a liquid;
3. The primary transmission type according to claim 1, wherein an angle at which a main flow direction of the gas intersects with the corrugated fin ridge is smaller than an angle at which the liquid main flow direction intersects with the corrugated fin ridge. Heat exchanger.
前記伝熱コアを内設するケーシングと、前記伝熱コアへの各流体の流入部をそれぞれ形成する入側ヘッダーおよび入側ノズルと、前記伝熱コアからの各流体の流出部をそれぞれ形成する出側ヘッダーおよび出側ノズルと、を備え、
前記伝熱コアは、プレス加工により押し潰された前記コルゲートフィンの外周部に、前記流体通路を確保するスペーサーバーが接合され、スペーサーバーが接合された前記コルゲートフィンが前記ケーシング内で積み重ねられてなり、
前記伝熱コアと、前記ケーシングと、前記入側ヘッダーおよび入側ノズルと、前記出側ヘッダーおよび出側ノズルとがろう付により接合されることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の一次伝面型熱交換器。
A casing in which the heat transfer core is provided, an inlet header and an inlet nozzle that form an inflow portion of each fluid to the heat transfer core, and an outflow portion of each fluid from the heat transfer core, respectively. An outlet header and an outlet nozzle;
In the heat transfer core, a spacer bar that secures the fluid passage is joined to an outer peripheral portion of the corrugated fin that is crushed by pressing, and the corrugated fin to which the spacer bar is joined is stacked in the casing. Become
The heat transfer core, the casing, the inlet header and inlet nozzle, and the outlet header and outlet nozzle are joined by brazing. Primary heat transfer type heat exchanger as described.
前記伝熱コアは、プレス加工により押し潰された前記コルゲートフィンの外周部に、前記流体通路を確保するスペーサーバーが接合され、スペーサーバーが接合された前記コルゲートフィンがケーシング内で積み重ねられてなり、
前記スペーサーバーの両端部が前記コルゲートフィンの外周部から突出し、この両端部が前記ケーシングに嵌合することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の一次伝面型熱交換器。
The heat transfer core is formed by joining a spacer bar that secures the fluid passage to an outer peripheral portion of the corrugated fin that has been crushed by press working, and the corrugated fin to which the spacer bar is joined is stacked in a casing. ,
The primary transfer type heat exchanger according to any one of claims 1 to 4, wherein both end portions of the spacer bar protrude from an outer peripheral portion of the corrugated fin, and both end portions are fitted into the casing.
当該一次伝面型熱交換器が航空機用の熱交換器であることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の一次伝面型熱交換器。   The primary-surface-transfer heat exchanger according to any one of claims 1 to 5, wherein the primary-surface-transfer heat exchanger is an aircraft heat exchanger.
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