掌桥专利:专业的专利平台
掌桥专利
首页

热交换器的流路部件以及热交换器

文献发布时间:2023-06-19 16:11:11



技术领域

本发明涉及热交换器的流路部件以及热交换器。

背景技术

近年来,要求改善汽车的燃油经济性。特别地,为了防止发动机启动时等发动机变冷时的燃油经济性恶化,期待提前将冷却水、发动机油、自动变速箱油(ATF:AutomaticTransmission Fluid)等加热而降低摩擦(Friction)损失的系统。另外,期待对催化剂进行加热以使得废气净化用催化剂提前实现活化的系统。

作为如上所述的系统,例如存在热交换器。热交换器是:通过使第一流体向内部流通且使第二流体向外部流通而在第一流体与第二流体之间进行热交换的装置。这种热交换器中,从高温的流体(例如废气等)向低温的流体(例如冷却水等)进行热交换而能够有效利用热。例如,专利文献1中提出一种热交换器,其具备:柱状蜂窝结构体,该柱状蜂窝结构体具有区划形成多个隔室的间隔壁,该多个隔室成为第一流体的流路;以及外壳,该外壳配置成将柱状蜂窝结构体的外周面覆盖,外壳具有内筒及外筒,在内筒与外筒之间形成有第二流体的流路。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:国际公开第2016/185963号

发明内容

专利文献1中记载的热交换器设置成:第二流体的供给口及排出口在外筒的周向上位于小于半周的区域。因此,存在如下课题:同供给口与排出口之间的长周长侧的流路相比,从供给口供给的第二流体更容易在供给口与排出口之间的短周长侧的流路流动,从而热回收量(热交换量)较低。

本发明是为了解决如上所述的课题而完成的,其目的在于,提供能够提高热回收量的热交换器的流路部件以及热交换器。

上述课题通过以下的本发明来解决,本发明限定如下。

本发明是一种热交换器的流路部件,其具备:

内筒,该内筒能够对能供第一流体流通的热回收部件进行收纳;

外筒,该外筒具有能够供给第二流体的供给口以及能够排出所述第二流体的排出口,并隔开间隔地配置于所述内筒的径向外侧而与所述内筒之间构成所述第二流体的流路;

供给管,该供给管与所述供给口连接;以及

排出管,该排出管与所述排出口连接,

所述供给口及所述排出口设置成:在所述外筒的周向上位于小于半周的区域,

所述供给口与所述排出口之间的短周长侧的所述第二流体的流路阻力大于所述供给口与所述排出口之间的长周长侧的所述第二流体的流路阻力。

另外,本发明是一种热交换器的流路部件,其具备:

内筒,该内筒能够对能供第一流体流通的热回收部件进行收纳;

外筒,该外筒具有能够供给第二流体的供给口以及能够排出所述第二流体的排出口,并隔开间隔地配置于所述内筒的径向外侧而与所述内筒之间构成所述第二流体的流路;

供给管,该供给管与所述供给口连接;以及

排出管,该排出管与所述排出口连接,

所述供给口及所述排出口设置成:在所述外筒的周向上位于小于半周的区域,

所述供给口和所述排出口位于所述外筒的同一外周上,

且具备:在所述供给口与所述排出口之间的短周长侧的所述第二流体的流路设置的流路阻力增大结构部、以及在所述供给口与所述排出口之间的短周长侧的所述第二流体的流路设置的流路阻力增大部件中的至少1个。

另外,本发明是一种热交换器的流路部件,其具备:

内筒,该内筒能够对能供第一流体流通的热回收部件进行收纳;

外筒,该外筒具有能够供给第二流体的供给口以及能够排出所述第二流体的排出口,并隔开间隔地配置于所述内筒的径向外侧而与所述内筒之间构成所述第二流体的流路;

供给管,该供给管与所述供给口连接;以及

排出管,该排出管与所述排出口连接,

所述供给口及所述排出口设置成:在所述外筒的周向上位于小于半周的区域,

所述供给口和所述排出口位于所述外筒的同一外周上,

在与所述第一流体的流通方向正交的截面中,所述内筒以所述内筒的中心部相对于所述外筒的中心部而位于所述供给口及所述排出口侧的方式偏心设置。

此外,本发明是一种热交换器,其具备:

所述热交换器的流路部件;以及

热回收部件,该热回收部件收纳于所述内筒内。

发明效果

根据本发明,能提供能够提高热回收量的热交换器的流路部件以及热交换器。

附图说明

图1是本发明的实施方式1所涉及的热交换器的流路部件的立体图。

图2是图1的热交换器的流路部件的俯视图。

图3是图1中的A-A’线及图2中的B-B’线的截面图。

图4是以往的热交换器的流路部件的与外筒及内筒的轴向正交的方向上的截面图。

图5是本发明的实施方式1所涉及的另一热交换器的流路部件的与外筒及内筒的轴向正交的方向上的截面图。

图6是本发明的实施方式1所涉及的另一热交换器的流路部件的与外筒及内筒的轴向正交的方向上的截面图。

图7是本发明的实施方式1所涉及的另一热交换器的流路部件的与外筒及内筒的轴向正交的方向上的截面图。

图8是本发明的实施方式1所涉及的另一热交换器的流路部件的与外筒及内筒的轴向正交的方向上的截面图。

图9是本发明的实施方式1所涉及的另一热交换器的流路部件的俯视图。

图10是本发明的实施方式1所涉及的另一热交换器的流路部件的与外筒及内筒的轴向正交的方向上的截面图。

图11是本发明的实施方式1所涉及的另一热交换器的流路部件的与外筒及内筒的轴向正交的方向上的截面图。

图12是本发明的实施方式1所涉及的另一热交换器的流路部件的立体图。

图13是本发明的实施方式2所涉及的热交换器的流路部件的与外筒及内筒的轴向正交的方向上的截面图。

附图标记说明

10…内筒,20…外筒,21…供给口,22…排出口,23…流路阻力增大结构部,30…供给管,31…缓冲部,40…排出管,50…连接部件,60…流路阻力增大部件,70…流动调节部,100、200…热交换器的流路部件,R1、R2…第二流体的流路,D1…第一流体的流通方向,D2…第二流体的流通方向。

具体实施方式

以下,参照附图对本发明的实施方式进行具体说明。本发明并不限定于以下实施方式,应当理解:在不脱离本发明的主旨的范围内,基于本领域技术人员的通常知识,对以下实施方式适当加以变更、改良等而得到的实施方式也落入本发明的范围内。

(实施方式1)

(1)热交换器的流路部件

图1是本发明的实施方式1所涉及的热交换器的流路部件的立体图。

图2是图1的热交换器的流路部件的俯视图。图3是图1中的A-A’线以及图2中的B-B’线(与外筒及内筒的轴向正交的方向)的截面图。

本发明的实施方式1所涉及的热交换器的流路部件100具备:内筒10,其能够对能供第一流体流通的热回收部件进行收纳;外筒20,其具有能够供给第二流体的供给口21以及能够排出第二流体的排出口22,并隔开间隔地配置于内筒10的径向外侧而与内筒10之间构成第二流体的流路R1、R2;供给管30,其与供给口21连接;以及排出管40,其与排出口22连接。另外,外筒20的供给口21及排出口22设置成:在外筒20的周向上位于小于半周的区域。

应予说明,图1中示出了内筒10与外筒20之间由连接部件50连接的一例,不过,也可以通过使内筒10的两个端部扩径和/或使外筒20的两个端部缩径而将内筒10和外筒20直接连接。

此处,关于以往的热交换器的流路部件,图4中示出了与外筒及内筒的轴向正交的方向上的截面图。

以往的热交换器的流路部件中,从供给管30经由供给口21而供给的第二流体在供给口21与排出口22之间的短周长侧的第二流体的流路R1或供给口21与排出口22之间的长周长侧的第二流体的流路R2中的任意一者中流通,并经由排出口22而从排出管40排出。应予说明,图4中,箭头表示第二流体的流通方向D2。不过,同供给口21与排出口22之间的距离较长的长周长侧的第二流体的流路R2相比,第二流体在供给口21与排出口22之间的距离较短的短周长侧的第二流体的流路R1中流通的比例较高,第二流体与内筒10接触的机会减少,从而构成热回收量降低的原因之一。

对于本发明的实施方式1所涉及的热交换器的流路部件100,在一个方案中,供给口21与排出口22之间的短周长侧的第二流体的流路阻力(流路R1的阻力)大于供给口21与排出口22之间的长周长侧的第二流体的流路阻力(流路R2的阻力)。通过这样控制流路阻力,同供给口21与排出口22之间的距离较短的短周长侧的第二流体的流路R1相比,在供给口21与排出口22之间的距离较长的长周长侧的第二流体的流路R2中流通的第二流体的比例升高,因此,第二流体与内筒10接触的机会增加,从而能够使热回收量增加。例如,可以通过以下方法求解短周长侧的第二流体的流路阻力及长周长侧的第二流体的流路阻力。对于短周长侧的第二流体的流路阻力,可以将长周长侧的第二流体的流路封堵,根据使第二流体(例如水)以10L/分钟流通时的压力损失而计算出流路阻力。另外,对于长周长侧的第二流体的流路阻力,可以将短周长侧的第二流体的流路封堵,根据使第二流体(例如水)以10L/分钟流通时的压力损失而计算出流路阻力。

作为使供给口21与排出口22之间的短周长侧的第二流体的流路阻力大于供给口21与排出口22之间的长周长侧的第二流体的流路阻力的方法,并未特别限定,可以在供给口21与排出口22之间的短周长侧的第二流体的流路R1设置流路阻力增大结构部23,也可以在供给口21与排出口22之间的短周长侧的第二流体的流路R1配置流路阻力增大部件,还可以对这些方法进行组合。

流路阻力增大结构部23可以设置于面对第二流体的流路R1的内筒10、外筒20或其二者,不过,从生产率的观点出发,优选为外筒20。同样地,流路阻力增大部件可以配置于面对第二流体的流路R1的内筒10、外筒20或其二者,不过,从生产率的观点出发,优选为外筒20。

应予说明,流路阻力增大结构部23为通过对内筒10和/或外筒20的形状进行加工而形成的部分,与此相对,流路阻力增大部件为有别于内筒10和/或外筒20而另行设置的部件,就这一点而言,二者有所不同。

此处,图1~3是:在供给口21与排出口22之间的面对短周长侧的第二流体的流路R1的外筒20设置有流路阻力增大结构部23的情形的一例。图5~7中示出了其他例子。

图5是:在供给口21与排出口22之间的面对短周长侧的第二流体的流路R1的内筒10设置有流路阻力增大结构部23的情形的一例。

图6、7是:在供给口21与排出口22之间的面对短周长侧的第二流体的流路R1的外筒20配置有流路阻力增大部件60的情形的一例。

图8是:在供给口21与排出口22之间的面对短周长侧的第二流体的流路R1的内筒10配置有流路阻力增大部件60的情形的一例。

应予说明,图5~8是与外筒及内筒的轴向正交的方向上的热交换器的流路部件的截面图。这些热交换器的流路部件的立体图及俯视图通过参考图1~3而能够容易地理解,故此省略这些附图。

流路阻力增大结构部23和/或流路阻力增大部件60优选沿着第一流体的流通方向D1而设置。通过这样设置流路阻力增大结构部23和/或流路阻力增大部件60,能够进一步提高在供给口21与排出口22之间的距离较长的长周长侧的第二流体的流路R2中流通的第二流体的比例,因此,热回收量进一步增加。

如图3及图5~8所示,流路阻力增大结构部23和/或流路阻力增大部件60优选具有能够使第二流体的流路截面积在局部减小的结构。设为这样的结构而能够增大第二流体的流路阻力。

作为能够使第二流体的流路截面积在局部减小的结构,并未特别限定,可以采用包含图3及图5~8所示的形状等的各种结构。应予说明,图6~8所示的流路阻力增大部件60可以分割成多个,还可以对宽度、厚度等进行适当调整。另外,这些结构中,优选采用图6所示的波纹结构。波纹结构的表面积较大,因此,在供给口21与排出口22之间的距离较短的短周长侧的第二流体的流路R1中也容易进行热交换,能够使热回收量增加。

以下,关于热交换器的流路部件100,对各构成部件进行详细说明。

<关于内筒10>

内筒10为能够对能供第一流体流通的热回收部件进行收纳的筒状的部件。

作为内筒10的形状,并未特别限定,可以设为与轴向垂直的截面为圆形的圆筒状、该截面为三角形、四边形、五边形、六边形等的方筒状、该截面为椭圆形的椭圆筒状等。其中,内筒10优选为圆筒状。

内筒10的内周面可以与热回收部件的轴向(第一流体的流通方向D1)上的外周面直接接触,也可以间接接触,从导热性的观点出发,优选与热回收部件的轴向上的外周面直接接触。这种情况下,内筒10的内周面的截面形状与热回收部件的外周面的截面形状一致。另外,优选地,内筒10的轴向与热回收部件的轴向一致,内筒10的中心轴与热回收部件的中心轴一致。

内筒10的直径(外径及内径)并未特别限定,优选对轴向上的两个端部进行扩径。设为这样的结构而能够与外筒20直接接合,因此,可以省略连接部件50。另外,在内筒10与外筒20之间设置中筒的情况下,可以在已扩径的内筒10的轴向上的两个端部的外周面直接设置中筒。

热回收部件中流通的第一流体的热经由热回收部件而向内筒10传导,因此,内筒10优选由导热性优异的材料形成。作为用于内筒10的材料,例如可以采用金属、陶瓷等。作为金属,可以举出:不锈钢、钛合金、铜合金、铝合金、黄铜等。根据耐久可靠性较高这一理由,内筒10的材料优选为不锈钢。

<关于外筒20>

外筒20为隔开间隔地配置于内筒10的径向外侧的筒状的部件。

作为外筒20的形状,并未特别限定,可以设为与轴向垂直的截面为圆形的圆筒状、该截面为三角形、四边形、五边形、六边形等的方筒状、该截面为椭圆形的椭圆筒状等。其中,外筒20优选为圆筒状。

外筒20可以与内筒10同轴地配置。具体而言,外筒20的轴向可以与内筒10的轴向一致,外筒20的中心轴可以与内筒10的中心轴一致。

外筒20的轴向长度优选设定为大于收纳于内筒10的热回收部件的轴向长度。另外,在外筒20的轴向上,外筒20的中央位置优选与内筒10的中央位置一致。

外筒20的直径(外径及内径)并未特别限定,优选对轴向上的两个端部实施缩径。设为这样的结构而能够与内筒10直接接合,因此,可以省略连接部件50。另外,在外筒20与内筒10之间设置中筒的情况下,可以在已缩径的外筒20的轴向上的两个端部的内周面直接设置中筒。

作为用于外筒20的材料,例如可以采用金属、陶瓷等。作为金属,可以举出:不锈钢、钛合金、铜合金、铝合金、黄铜等。根据耐久可靠性较高这一理由,外筒20的材料优选为不锈钢。

外筒20具有能够供给第二流体的供给口21以及能够排出第二流体的排出口22。供给口21及排出口22的位置设置成:在外筒20的周向上位于小于半周的区域即可,并未特别限定。

例如,如图2所示,可以以供给口21和排出口22位于外筒20的同一外周上的方式设置供给口21及排出口22。更优选地,可以以供给口21的中心部P1和排出口22的中心部P2位于外筒20的同一外周上的方式设置供给口21及排出口22。此处,供给口21的中心部P1和排出口22的中心部P2位于外筒20的同一外周上是指:供给口21的中心部P1和排出口22的中心部P2位于与外筒20的轴向正交的1条周向线L上。

另外,可以以供给口21和排出口22位于外筒20的不同外周上的方式设置供给口21及排出口22。图9中示出了该方案的热交换器的流路部件的俯视图。此处,供给口21和排出口22位于外筒20的不同外周上是指:供给口21的中心部P1和排出口22的中心部P2分别位于与外筒20的轴向正交的2条周向线L1、L2。这样设置供给口21及排出口22而使得第二流体的流通方向D2与第一流体的流通方向D1对置,因此,能够使热回收量增加。

<关于供给管30及排出管40>

供给管30及排出管40为能够供第二流体流通的筒状的部件。

供给管30及排出管40与供给口21及排出口22分别连接。作为连接方法,并未特别限定,可以采用热压配合、压入、钎焊、扩散接合等公知的方法。

作为供给管30及排出管40的形状,并未特别限定,可以设为与轴向垂直的截面为圆形的圆筒状、该截面为三角形、四边形、五边形、六边形等的方筒状、该截面为椭圆形的椭圆筒状等。其中,供给管30及排出管40优选为圆筒状。

供给管30及排出管40的轴向并未特别限定。例如,在与外筒20的轴向垂直的截面中,可以如图10所示那样构成为供给管30及排出管40的轴向朝向外筒20的中心部P4,也可以如图3~8所示那样构成为供给管30及排出管40的轴向朝向长周长侧的第二流体的流路R2。其中,构成为供给管30及排出管40的轴向朝向长周长侧的第二流体的流路R2而使得第二流体容易向长周长侧的第二流体的流路R2流通,因此,能够使第二流体与内筒10接触的机会增加,从而使得热回收量增加。

另外,如图11所示,可以构成为:与外筒20的轴向垂直的截面中,在供给管30的供给口21侧端部设置有缓冲部31,该缓冲部31使得第二流体优先向长周长侧的第二流体的流路R2流通。应予说明,图11中示出了在供给管30设置有缓冲部31的例子,不过,也可以在排出管40的排出口22侧端部设置缓冲部。设为这样的结构而使得第二流体与内筒10接触的机会增加,因此,能够使热回收量增加。

作为用于供给管30及排出管40的材料,例如可以采用金属、陶瓷等。作为金属,可以举出:不锈钢、钛合金、铜合金、铝合金、黄铜等。根据耐久可靠性较高这一理由,供给管30及排出管40的材料优选为不锈钢。

如图12所示,供给管30及排出管40可以借助流动调节部70而与供给口21及排出口22分别嵌合。

供给管30及排出管40与外筒20的供给口21及排出口22直接嵌合的情况下,第二流体会在供给管30及排出管40的嵌合部周边停滞沸腾,从而有时产生以下的(1)~(3)等问题。

(1)热交换器在局部变为高温而使得热交换器本身产生不良情况。

(2)热被过量回收。

(3)产生的气泡(蒸气)使得其他零部件的特性降低。

借助流动调节部70而使得供给管30及排出管40与供给口21及排出口22分别嵌合,由此能够抑制第二流体在供给管30及排出管40的嵌合部周边停滞。

流动调节部70的结构为能够对第二流体的流动进行调整的结构即可,并未特别限定,优选设置于外筒20的外周方向的一部分并具有向外筒20的径向外侧扩展的结构。设为这样的结构而能够稳定地抑制第二流体在供给管30及排出管40的嵌合部周边停滞。

优选地,流动调节部70具有至少1个平面区域,并在平面区域设置供给管30及排出管40的嵌合部。设为这样的结构而能够使得供给管30及排出管40容易与流动调节部70接合。

<关于连接部件50>

连接部件50为根据需要将内筒10的上游侧与外筒20的上游侧之间以及内筒10的下游侧与外筒20的下游侧之间连接的筒状部件。

应予说明,虽然以上进行了说明,但是,应当留意:通过使内筒10的上游侧及下游侧扩径和/或使外筒20的上游侧及下游侧缩径而使得内筒10和外筒20直接连接即可,无需设置连接部件50。

连接部件50的轴向优选与内筒10及外筒20同轴地配置。具体而言,优选地,连接部件50的轴向与内筒10及外筒20的轴向一致,连接部件50的中心轴与内筒10及外筒20的中心轴一致。

连接部件50具有凸缘部,以便将内筒10与外筒20之间连接。凸缘部的形状并未特别限定,可以设为各种公知的形状。

作为用于连接部件50的材料,并未特别限定,可以采用与针对内筒10及外筒20例示的材料相同的材料。

<关于中筒>

中筒可以根据需要而设置于内筒10与外筒20之间。

作为中筒的形状,并未特别限定,可以设为与轴向垂直的截面为圆形的圆筒状、该截面为三角形、四边形、五边形、六边形等的方筒状、该截面为椭圆形的椭圆筒状等。其中,中筒优选为圆筒状。

优选地,中筒的轴向与内筒10及外筒20的轴向一致,中筒的中心轴与内筒10及外筒20的中心轴一致。

中筒的轴向长度优选设定为大于收纳于内筒10的热回收部件的轴向长度。另外,在中筒的轴向上,中筒的中央位置优选与外筒20的中央位置一致。

中筒配置于内筒10与外筒20之间,在外筒20与中筒之间形成能供第二流体流通的第一流路,在内筒10与中筒之间形成能供第二流体流通的第二流路。

中筒具有能供第二流体在第一流路与第二流路之间流通的连通孔。设为这样的结构而能够使第二流体向第二流路内流通。

作为连通孔的形状,只要为能使第二流体通过的形状即可,并未特别限定,例如可以设为圆形、椭圆形、多边形等各种形状。另外,可以沿着中筒的轴向或周向而设置狭缝作为连通孔。

连通孔的数量并未特别限定,可以在中筒的轴向上具有多个,通常,根据连通孔的形状而适当设定即可。

当第二流路由液体的第二流体充满时,从热回收部件传导至内筒10的第一流体的热经由第二流路的第二流体而向第一流路的第二流体传导。另一方面,当内筒10的温度较高而使得第二流路内产生气体状态的第二流体(第二流体的蒸气(气泡))时,经由第二流路的第二流体向第一流路的第二流体的热传导得以抑制。这是因为:与液体的流体相比,气体的流体的导热率较低。即,根据第二流路内是否产生气体状态的第二流体,可以在促进热交换的状态与抑制热交换的状态之间进行切换。该热交换的状态无需从外部进行控制。因此,通过设置中筒,能够容易地进行第一流体与第二流体之间的热交换的促进和抑制之间的切换,无需从外部进行控制。

应予说明,第二流体只要使用在要抑制热交换的温度区域具有沸点的流体即可。

对于本发明的实施方式1所涉及的热交换器的流路部件100,在另一方案中,可以设为如下结构。

热交换器的流路部件100具备:内筒10,其能够对能供第一流体流通的热回收部件进行收纳;外筒20,其具有能够供给第二流体的供给口21以及能够排出第二流体的排出口22,并隔开间隔地配置于内筒10的径向外侧而与内筒10之间构成第二流体的流路R1、R2;供给管30,其与供给口21连接;以及排出管40,其与排出口22连接,供给口21及排出口22设置成:在外筒20的周向上位于小于半周的区域,

供给口21和排出口22位于外筒20的同一外周上,

且具备:在供给口21与排出口22之间的短周长侧的第二流体的流路R1设置的流路阻力增大结构部23;以及在供给口21与排出口22之间的短周长侧的第二流体的流路R1设置的流路阻力增大部件60中的至少1个。

即便是具有这样的结构的热交换器的流路部件100,也能够提高热回收量。

具有如上所述的结构的本发明的实施方式1所涉及的热交换器的流路部件100可以依照公知方法而制造。具体而言,可以以如下方式制造本发明的实施方式1所涉及的热交换器的流路部件。

首先,准备内筒10,当在内筒10的外周面设置流路阻力增大结构部23时,通过成型加工等而形成流路阻力增大结构部23。另外,当在内筒10的外周面配置流路阻力增大部件60时,在内筒10的外周面配置流路阻力增大部件60并通过焊接等进行固定。作为成型加工,可以举出:冲压加工、压花加工等。

同样地,准备设置有供给管30及排出管40的外筒20,当在外筒20的内周面设置流路阻力增大结构部23时,通过成型加工等而形成流路阻力增大结构部23。另外,当在外筒20的内周面配置流路阻力增大部件60时,在外筒20的内周面配置流路阻力增大部件60并通过焊接等进行固定。

接下来,在上述外筒20内配置上述内筒10并通过焊接等进行固定。

应予说明,上述制造方法为一例,工序的顺序等可以适当变更。

本发明的实施方式1所涉及的热交换器的流路部件100具有如上所述的结构,因此,能够提高热回收量。

(2)热交换器

本发明的实施方式1所涉及的热交换器具备:上述热交换器的流路部件100、以及收纳于内筒10内的热回收部件。

作为热回收部件,只要能够回收热即可,并未特别限定。例如,作为热回收部件,可以采用蜂窝结构体。

蜂窝结构体通常为柱状的结构体。蜂窝结构体的与轴向正交的截面形状并未特别限定,可以设为圆形、椭圆形或四边形或者其他多边形。

蜂窝结构体具有外周壁和间隔壁,该间隔壁配设于外周壁的内侧、且区划形成多个隔室,该多个隔室形成从第一端面延伸至第二端面的流路。

间隔壁及外周壁以陶瓷为主成分。第一端面及第二端面为蜂窝结构体的轴向(隔室延伸的方向)上的两侧的端面。

各隔室的截面形状(与隔室延伸的方向垂直的截面的形状)并未特别限定,可以设为圆形、椭圆形、扇形、三角形、四边形、五边形以上的多边形等任意形状。

另外,各隔室可以在蜂窝结构体的与轴向垂直的截面中形成为辐射状。设为这样的结构而能够使得隔室中流通的第一流体的热朝向蜂窝结构体的径向外侧高效地传导。

优选蜂窝结构体的外周壁比间隔壁厚。设为这样的结构而能够提高容易因来自外部的冲击、由第一流体与第二流体之间的温差导致的热应力等而引起破坏(例如龟裂、开裂等)的外周壁的强度。

间隔壁的厚度并未特别限定,根据用途等而适当调整即可。例如,间隔壁的厚度优选设为0.1~1mm,更优选设为0.2~0.6mm。间隔壁的厚度设为0.1mm以上而能够充分确保蜂窝结构体的机械强度。另外,间隔壁的厚度设为1mm以下而能够抑制压力损失因开口面积降低而增大、以及热回收效率因与第一流体之间的接触面积降低而降低的问题。

可以以如下方式制造蜂窝结构体。

首先,将含有陶瓷粉末的坯料挤出为期望的形状而制作蜂窝成型体。作为蜂窝结构体的材料,并未特别限定,可以采用公知的材料。例如,在制造以Si含浸SiC复合材料为主成分的蜂窝结构体的情况下,可以在规定量的SiC粉末中加入粘合剂和水或有机溶剂并对获得的混合物进行混炼而制成坯料,进而进行成型而获得期望形状的蜂窝成型体。

接下来,对获得的蜂窝成型体实施干燥,在减压的惰性气体或真空中,在蜂窝成型体中含浸烧成金属Si,由此能够获得利用间隔壁而区划形成成为第一流体的流路的多个隔室的蜂窝结构体。

在蜂窝结构体收纳于内筒10内的情况下,将蜂窝结构体插入于内筒10并配置于规定的位置,然后进行热压配合即可。此时,可以采用压入、钎焊、扩散接合等而代替热压配合。

本发明的实施方式1所涉及的热交换器采用了上述热交换器的流路部件100,因此,能够提高热回收量。

(实施方式2)

图13是本发明的实施方式2所涉及的热交换器的流路部件的与外筒及内筒的轴向正交的方向上的截面图。

应予说明,本发明的实施方式2所涉及的热交换器的流路部件200的说明中,具有与本发明的实施方式1所涉及的热交换器的流路部件100的说明中出现的附图标记相同的附图标记的构成要素与本发明的实施方式2所涉及的热交换器的流路部件200的构成要素相同,因此,省略其详细说明。

对于本发明的实施方式2所涉及的热交换器的流路部件200,使供给口21与排出口22之间的短周长侧的第二流体的流路阻力大于供给口21与排出口22之间的长周长侧的第二流体的流路阻力的方法与实施方式1所涉及的热交换器的流路部件100不同,除此以外,与实施方式1所涉及的热交换器的流路部件100相同。

即,对于本发明的实施方式2所涉及的热交换器的流路部件200,在与第一流体的流通方向D1正交的截面中,内筒10以内筒10的中心部P3相对于外筒20的中心部P4而位于供给口21及排出口22侧的方式偏心设置。通过内筒10这样偏心设置而使得供给口21与排出口22之间的距离较短的短周长侧的第二流体的流路阻力增加,由此能够提高在供给口21与排出口22之间的距离较长的长周长侧的第二流体的流路R2中流通的第二流体的比例,因此,热回收量增加。

可以以如下方式制造本发明的实施方式2所涉及的热交换器的流路部件200,即,在外筒20内配置内筒10时,对内筒10进行偏心配置,并通过焊接等进行固定。

本发明的实施方式2所涉及的热交换器的流路部件200与本发明的实施方式1所涉及的热交换器的流路部件100相比,无需在供给口21与排出口22之间的短周长侧的第二流体的流路R1设置流路阻力增大结构部23或者在供给口21与排出口22之间的短周长侧的第二流体的流路R1配置流路阻力增大部件60,因此,生产率较高,并且,能够抑制制造成本。

不过,从对在第二流体的流路R1、R2中流通的第二流体的比例进行微调的观点出发,也可以在供给口21与排出口22之间的短周长侧的第二流体的流路R1设置流路阻力增大结构部23、或者在供给口21与排出口22之间的短周长侧的第二流体的流路R1配置流路阻力增大部件60。

对于本发明的实施方式2所涉及的热交换器的流路部件200,在另一方案中,可以采用如下结构。

热交换器的流路部件具备:内筒10,其能够对能供第一流体流通的热回收部件进行收纳;外筒20,其具有能够供给第二流体的供给口21以及能够排出第二流体的排出口22,并隔开间隔地配置于内筒10的径向外侧而与内筒10之间构成第二流体的流路R1、R2;供给管30,其与供给口21连接;以及排出管40,其与排出口22连接,

供给口21及排出口22设置成:在外筒20的周向上位于小于半周的区域,

供给口21和排出口22位于外筒20的同一外周上,

在与第一流体的流通方向D1正交的截面中,内筒10以内筒10的中心部P3相对于外筒20的中心部P4而位于供给口21及排出口22侧的方式偏心设置。

即便是具有这样的结构的热交换器的流路部件200,也能够提高热回收量。

本发明的实施方式2所涉及的热交换器具备:上述热交换器的流路部件200、以及收纳于内筒10内的热回收部件。该热交换器采用上述热交换器的流路部件200,因此,能够提高热回收量。

技术分类

06120114733811