JP3182131U - Heat exchanger and air conditioning system - Google Patents

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Abstract

【課題】氷結水分がコンデンサの低温気体通路の前面や入口部近傍の表面に付着して低温気体通路を塞ぐ不具合の発生を未然に防止する熱交換器を提供する。
【解決手段】低温空気通路４ａ、４ｂ等の長さＬよりも高温空気通路３ａ〜３ｃ等の幅Ｗを広くして該高温空気通路を低温空気入口側へはみ出して形成し、該低温空気通路の入口部６に対応する該高温空気通路のはみ出し部７の平板状プレート２ｂ〜２ｅ等に噴出孔８を穿設し、噴出孔８より該低温空気通路の入口部６に向って該高温空気通路を通過する高温空気の一部を噴出させる。
【選択図】図２The present invention provides a heat exchanger that prevents the occurrence of a problem that icing moisture adheres to a front surface of a low-temperature gas passage of a condenser or a surface near an inlet and blocks the low-temperature gas passage.
The low-temperature air passage is formed by extending the high-temperature air passage to the low-temperature air inlet side by making the width W of the high-temperature air passages 3a-3c wider than the length L of the low-temperature air passages 4a, 4b, etc. An ejection hole 8 is formed in the flat plate 2b to 2e of the protruding portion 7 of the high-temperature air passage corresponding to the inlet portion 6, and the high-temperature air is directed from the ejection hole 8 toward the inlet portion 6 of the low-temperature air passage. A part of the hot air passing through the passage is ejected.
[Selection] Figure 2

Description

本考案は、互いに隣接した高温空気通路と低温空気通路を通過する高温空気と低温空気との間で熱交換させる熱交換器およびこのような熱交換器を使用した空調システムに関する。   The present invention relates to a heat exchanger for exchanging heat between high-temperature air and low-temperature air passing through a high-temperature air passage and a low-temperature air passage adjacent to each other, and an air-conditioning system using such a heat exchanger.

例えば、互いに隣接した高温空気通路と低温空気通路を通過する高温空気と低温空気との間で熱交換させる熱交換器を使用した航空機用空調システムとして、図５に示す形態のものが知られている。
図５において、エンジンのコンプレッサ（図示せず）からの高温・高圧のエンジン抽気は、一次熱交換器２６でラム空気（外気）との熱交換により冷却され、コンプレッサ２０で圧縮されてさらに高圧になるとともに温度上昇する。この高温空気は高温空気流路２２を通って二次熱交換器２５で再度ラム空気との熱交換により冷却され、リヒータ２７、コンデンサ２４の２つの熱交換器と水分離器２８からなる除湿回路を経て除湿される。 For example, an aircraft air-conditioning system using a heat exchanger that exchanges heat between high-temperature air and low-temperature air passing through a high-temperature air passage and a low-temperature air passage that are adjacent to each other is known in the form shown in FIG. Yes.
In FIG. 5, the high-temperature and high-pressure engine bleed air from the engine compressor (not shown) is cooled by heat exchange with the ram air (outside air) in the primary heat exchanger 26 and compressed by the compressor 20 to a higher pressure. As the temperature rises, the temperature rises. This high-temperature air is cooled again by heat exchange with ram air in the secondary heat exchanger 25 through the high-temperature air flow path 22, and is a dehumidification circuit comprising two heat exchangers, a reheater 27 and a condenser 24, and a water separator 28. After being dehumidified.

リヒータ２７やコンデンサ２４などの熱交換器は、周知のとおり、複数の平板状プレートを積層するとともに互いに隣接するプレート間に、高温空気が通過する高温空気通路と低温空気が通過する低温空気通路を、交互にかつ直交して形成し、高温空気通路を通過する高温空気と低温空気通路を通過する低温空気との間で熱交換させる構成である。高温空気通路と低温空気通路には、熱交換効率を高めるため多数のフィンを備えている。   As is well known, a heat exchanger such as the reheater 27 and the condenser 24 has a plurality of flat plate plates and a high temperature air passage through which high temperature air passes and a low temperature air passage through which low temperature air passes between adjacent plates. In this configuration, the heat is exchanged between the hot air passing through the hot air passage and the cold air passing through the cold air passage. The high-temperature air passage and the low-temperature air passage are provided with a large number of fins in order to increase heat exchange efficiency.

上記除湿回路（リヒータ２７、コンデンサ２４、水分離器２８）で除湿された高温空気は、再度、リヒータ２７を経由し除湿しきれなかった水分を水蒸気化してタービン２１に供給され、タービン２１にて断熱膨張されて低温の空気となる。
タービン２１を出た低温の空気は低温空気流路２３を通ってコンデンサ２４の低温空気通路を通過し、コンデンサ２４の高温空気通路を通過する高温空気との間で熱交換され、調和空気となって、機内再循環空気と混合されて機内へ供給される（例えば、非特許文献１参照）。 The high-temperature air dehumidified by the dehumidifying circuit (reheater 27, condenser 24, water separator 28) is steamed again through the reheater 27 and supplied to the turbine 21, and is supplied to the turbine 21. It is adiabatically expanded to become low-temperature air.
The low-temperature air exiting the turbine 21 passes through the low-temperature air passage of the condenser 24 through the low-temperature air passage 23, and is heat-exchanged with the high-temperature air passing through the high-temperature air passage of the condenser 24 to become conditioned air. Then, it is mixed with in-machine recirculation air and supplied into the machine (for example, see Non-Patent Document 1).

上記構成の空調システムにおいて、タービン２１を出た低温空気の温度は、最大冷房の際には−２０℃から−３０℃にもなる。そのため、タービン２１での断熱膨張で発生した氷結水分がコンデンサ２４の低温空気通路の前面や入口部近傍の表面に付着してコンデンサ２４内における低温空気通路が塞がれることがあり、コンデンサ２４を経由して十分な量の調和空気を機内へ供給できなくなる不具合があった。
また、コンデンサ２４内での高温空気との間の熱交換に供される低温空気の量が減少し熱交換性能が低下するおそれがあった。 In the air conditioning system configured as described above, the temperature of the low-temperature air exiting the turbine 21 is -20 ° C to -30 ° C during maximum cooling. Therefore, icing moisture generated by adiabatic expansion in the turbine 21 may adhere to the front surface of the low-temperature air passage of the condenser 24 or the surface near the inlet portion, and the low-temperature air passage in the condenser 24 may be blocked. There was a problem that a sufficient amount of conditioned air could not be supplied to the cabin via the route.
In addition, the amount of low-temperature air used for heat exchange with the high-temperature air in the condenser 24 may decrease, and heat exchange performance may deteriorate.

このような事態を回避するため、高温空気流路２２からバイパス流路２２ａを分岐させてコンプレッサ２０を出た高温空気の一部をコンデンサ２４の低温空気通路入口に導き、氷結水分によりコンデンサ２４内の低温空気通路が塞がれるのを抑制している。なお、２９は、コンデンサ２４の上流と下流の圧力差にもとづき氷結水分による低温空気通路の閉塞状態（氷結水分の付着状況）を検知してバイパス流路２２ａの流通を開閉する開閉弁である。（例えば、特許文献１参照）。   To avoid such a situation leads to a part of the hot air exiting the compressor 20 is branched to the bypass flow path 22a from the hot air passage 22 to the cold air passage inlet of the condenser 24, the capacitor 24 in the freezing water This prevents the low temperature air passage from being blocked. Incidentally, 29 is a switch valve for opening and closing the flow of closed (frozen water adhesion state) detection to bypass flow path 22a of the cold air passage by freezing water on the basis of the pressure difference between the upstream and downstream of the condenser 24. (For example, refer to Patent Document 1).

特開２０１２−９２９９４号公報JP 2012-92994 A

公益財団法人航空機国際共同開発促進基金[解説概要１７−５]「航空機に搭載される空調システムに関する技術動向」Japan Aircraft International Joint Development Promotion Fund [Explanation 17-5] “Technology Trends for Air-Conditioning Systems Installed in Aircrafts”

従来の空調システムおよび熱交換器では、コンプレッサを出た高温空気（約１５０℃から約１８０℃）の一部がバイパス流路によりコンデンサ（熱交換器）の低温空気通路の入口付近に導入されるので氷結水分はある程度氷解してなくなるが、一方、高温空気の導入によりリヒータ、コンデンサ、水分離器からなる除湿回路の冷却効率（除湿効率）の低下は避けられなかった。   In the conventional air conditioning system and heat exchanger, a part of the high-temperature air (about 150 ° C. to about 180 ° C.) exiting the compressor is introduced near the inlet of the low-temperature air passage of the condenser (heat exchanger) by the bypass channel. As a result, icing moisture is not defrosted to some extent, but on the other hand, the introduction of high-temperature air inevitably reduces the cooling efficiency (dehumidification efficiency) of the dehumidification circuit composed of the reheater, condenser, and water separator.

また、通常、氷結水分によるコンデンサの低温空気通路の閉塞は、コンデンサの上流および下流の流路における圧力差が所定値に達するか否かで判定しているので、氷結水分の付着そのものは回避できず、氷結水分の付着による不具合の発生を未然に防止することはできなかった。   Also, usually, blockage of the low-temperature air passage of the condenser by freezing moisture, the pressure difference upstream and downstream of the flow path of the capacitor is determined by whether or not it reaches a predetermined value, adhesion itself of freezing moisture can be avoided Therefore, it was not possible to prevent the occurrence of problems due to the adhesion of frozen moisture.

本考案は、上記従来技術の課題を解決するため、氷結水分がコンデンサの低温空気通路の前面や入口部近傍の表面に付着して低温空気通路を塞ぐ不具合の発生を、できるだけ簡単な構成により抑制できるようにした熱交換器および空調システムを提供することを目的としている。   This invention is the order to solve the problems of the prior art, the occurrence of a problem of closing the cold air passage freezing moisture adheres to the front or inlet surface in the vicinity of the cold air passage of the capacitor, inhibited by as simple as possible construction It aims at providing the heat exchanger and air-conditioning system which enabled it.

上記課題を解決するため、請求項１記載の本考案の熱交換器は、複数の平板状プレートを積層するとともに互いに隣接するプレート間に、フィンを備え高温空気が通過する高温空気通路と、フィンを備え低温空気が通過する低温空気通路を、交互にかつ直交して形成し、高温空気通路を通過する高温空気と低温空気通路を通過する低温空気との間で熱交換させる熱交換器であって、低温空気通路の長さよりも高温空気通路の幅を広くして高温空気通路を低温空気入口側へはみ出して形成したはみ出し部を有するとともに、低温空気通路の入口部に対応する高温空気通路のはみ出し部の平板状プレートに噴出孔を穿設し、当該噴出孔より低温空気通路の入口部に向って高温空気通路を通過する高温空気の一部を噴出させるようにしたものである。
上記構成において、高温空気通路または低温空気通路の段数、高温空気通路の幅と低温空気通路の長さの比率、さらに噴出孔の数および径は、熱交換器の特性に応じて適宜選定することができる。 In order to solve the above-mentioned problem, a heat exchanger according to the first aspect of the present invention includes a high-temperature air passage in which a plurality of flat plates are stacked and fins are provided between adjacent plates, and high-temperature air passes through the fins. The heat exchanger is configured to alternately and orthogonally form low-temperature air passages through which the low-temperature air passes to exchange heat between the high-temperature air passing through the high-temperature air passage and the low-temperature air passing through the low-temperature air passage. The high temperature air passage is wider than the low temperature air passage and has a protruding portion formed by protruding the high temperature air passage to the low temperature air inlet side, and the high temperature air passage corresponding to the inlet portion of the low temperature air passage is provided. An ejection hole is drilled in the flat plate plate of the protruding portion, and a part of the high temperature air passing through the high temperature air passage is ejected from the ejection hole toward the inlet portion of the low temperature air passage.
In the above configuration, the number of stages of the high temperature air passage or the low temperature air passage, the ratio of the width of the high temperature air passage to the length of the low temperature air passage, and the number and diameter of the ejection holes should be appropriately selected according to the characteristics of the heat exchanger. Can do.

また、請求項２記載の本考案の熱交換器は、請求項１記載の熱交換器であって、高温空気通路のはみ出し部を隔壁で仕切り高温空気通路から隔離した分画通路を形成し、分画通路に高温空気通路を通過する高温空気以外の空気を導入するようにしたものである。
この場合、分画通路を通過させる噴出し空気源を選択することができるので、例えば、冷却能力が不足する場合などには、高温空気流路内の空気に限定されるものの可能な限り低温の空気を導入する。 The heat exchanger of the present invention according to claim 2 is the heat exchanger according to claim 1, wherein the protruding portion of the high-temperature air passage is partitioned by a partition wall to form a fraction passage that is isolated from the high-temperature air passage, Air other than hot air that passes through the hot air passage is introduced into the fraction passage.
In this case, since the blown air source that passes through the fractionation passage can be selected, for example, when the cooling capacity is insufficient, it is limited to the air in the high-temperature air flow path, but the temperature is as low as possible. Introduce air.

さらに、請求項３記載の本考案の熱交換器は、請求項１または請求項２記載の熱交換器であって、高温空気通路または分画通路の低温空気入口側の側壁面に噴出孔を穿設したものである。   Furthermore, the heat exchanger of the present invention according to claim 3 is the heat exchanger according to claim 1 or 2, wherein the injection hole is formed in the side wall surface of the high temperature air passage or the fractionation passage on the low temperature air inlet side. It has been drilled.

さらにまた、コンプレッサで圧縮された高温空気を熱交換器により冷却し、コンデンサと水分離器により除湿してタービンに供給し、タービンにて断熱膨張された低温空気を再度コンデンサで熱交換し、調和空気として取り出す空調システムであって、コンデンサとして請求項１から請求項３記載のいずれかの熱交換器を用いたものである。   Furthermore, the high-temperature air compressed by the compressor is cooled by a heat exchanger, dehumidified by a condenser and a water separator, supplied to the turbine, and the low-temperature air adiabaticly expanded by the turbine is again heat-exchanged by the condenser and harmonized. An air conditioning system for taking out as air, wherein the heat exchanger according to any one of claims 1 to 3 is used as a condenser.

本考案の熱交換器によれば、高温空気通路を通過する高温空気の一部を低温空気通路の入口部に向って噴き出す噴出孔を備えているので、タービンの断熱膨張によって発生した氷結水分が低温空気通路の入口部に堆積せず、低温空気通路の前面や通路内表面に付着して低温空気通路を塞ぐ不具合を未然に抑制することができる。すなわち、噴出孔から噴き出す高温空気の噴出エネルギーによって氷結水分を吹き飛ばし、氷結水分の付着そのものを阻止する。
また、このような熱交換器を用いる空調システムでは、高温空気との熱交換に供される低温空気の量が減少して熱交換効率が低下することがない。 According to the heat exchanger of the present invention, it is provided with the ejection holes for ejecting a part of the high-temperature air passing through the high-temperature air passage toward the inlet of the low-temperature air passage. It is possible to suppress a problem that the low-temperature air passage is not deposited at the inlet portion of the low-temperature air passage and adheres to the front surface of the low-temperature air passage or the inner surface of the passage to block the low-temperature air passage. That is, the frozen moisture is blown away by the ejection energy of the high-temperature air ejected from the ejection hole, and the adhesion of the frozen moisture is prevented.
Further, in an air conditioning system using such a heat exchanger, the amount of low-temperature air provided for heat exchange with high-temperature air does not decrease, and heat exchange efficiency does not decrease.

本考案の熱交換器の実施形態の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of embodiment of the heat exchanger of this invention. 本考案の熱交換器の低温気体通路方向の断面を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the cross section of the low-temperature gas passage direction of the heat exchanger of this invention. 本考案の熱交換器の実施形態の他の一例を示す低温気体通路方向の断面を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the cross section of the low-temperature gas passage direction which shows another example of embodiment of the heat exchanger of this invention. 図３の本考案の熱交換器を使用した航空機用空調システムの一例を示す流路構成図である。It is a flow-path block diagram which shows an example of the air conditioning system for aircrafts using the heat exchanger of this invention of FIG. 一般的な熱交換器を使用した航空機用空調システムの形態を示す流路構成図である。It is a flow-path block diagram which shows the form of the air-conditioning system for aircraft which uses a general heat exchanger.

以下、図面を参照して本考案の熱交換器の実施形態について説明する。
図１において、熱交換器１の基本的構成は周知のとおりである。すなわち、多数の平板状プレート２ａ〜２ｌを積層するとともに互いに隣接するプレート間に、高温空気流路（高温空気入口側）からの高温空気が通過する高温空気通路３ａ〜３ｆと、低温空気流路（低温空気入口側）からの低温空気が通過する低温空気通路４ａ〜４ｅが、交互にかつ直交して形成されており、互いに隣接する高温空気通路３ａ〜３ｆと低温空気通路４ａ〜４ｅを各々高温空気と低温空気が通過する間に両者の間で熱交換が行われる構成である。 Hereinafter, embodiments of the heat exchanger of the present invention will be described with reference to the drawings.
In FIG. 1, the basic structure of the heat exchanger 1 is as is well known. That is, high-temperature air passages 3a to 3f through which high-temperature air from a high-temperature air flow path (high-temperature air inlet side) passes and a low-temperature air flow path between a plurality of adjacent flat plates 2a to 2l stacked. The low temperature air passages 4a to 4e through which the low temperature air from the (low temperature air inlet side) passes are alternately and orthogonally formed, and the adjacent high temperature air passages 3a to 3f and the low temperature air passages 4a to 4e are respectively provided. In this configuration, heat exchange is performed between the high-temperature air and the low-temperature air.

低温空気通路４ｃは口径の大きなバイパス通路であり、氷結水分の付着により低温空気通路４ａ、４ｂ、４ｄ、４ｅが塞がれて熱交換に供される低温空気の量が著しく減少するのを回避するために設けられている。すなわち、低温空気通路４ｃは、口径が大きいため氷結水分が堆積または付着して通路が塞がれることがなく、必要最小限の低温空気（量）の通過を確保することができる。また、高温空気通路３ａ〜３ｆと低温空気通路４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｅには、熱交換効率を高めるため多数のフィン５を備えている。   Cold air passage 4c is a major bypass caliber, avoiding cold air passage 4a by deposition of freezing water, 4b, 4d, that the amount of cold air is significantly reduced to be subjected 4e is plugged into heat exchanger Is provided to do. That is, since the low-temperature air passage 4c has a large diameter, freezing moisture does not accumulate or adhere and the passage is not blocked, and the passage of the minimum amount of low-temperature air (amount) can be ensured. The high-temperature air passages 3a to 3f and the low-temperature air passages 4a, 4b, 4c, and 4e are provided with a large number of fins 5 in order to increase heat exchange efficiency.

本考案の熱交換器１では、上記熱交換器の基本的構成に加え、低温空気通路４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの長さＬよりも高温空気通路３ａ〜３ｆの幅Ｗを広く形成している。
図２は、図１の上部３段を抜き出して示しているが全段同様の構成である。図２において、高温空気通路３ａ〜３ｃは内部に多数のフィン５を備え、図面に垂直な方向に高温空気が通過するよう形成されている。高温空気通路３ａ〜３ｃの幅Ｗは低温空気通路４ａ、４ｂの長さＬより広く形成され、高温空気通路３ａ〜３ｃの幅方向の一部が低温空気入口側へはみ出した形態となっている。
上記高温空気通路３ａ〜３ｃのはみ出し部７において、低温空気通路４ａ、４ｂに入口部６が形成され、最上層の平板状プレート２ａおよびバイパス通路４ｃを形成する平板状プレート２ｆを除いて、入口部６に対応するはみ出し部７の平板状プレート２ｂ〜２ｅには、多数の噴出孔８が穿設され、当該噴出孔８より低温空気通路４ａ、４ｂの入口部６に向って高温空気通路３ａ〜３ｃを通過する高温空気の一部を噴出させる。 In the heat exchanger 1 of the present invention, in addition to the basic structure of the heat exchanger, the width W of the high temperature air passages 3a to 3f is wider than the length L of the low temperature air passages 4a, 4b, 4c, and 4d. Yes.
FIG. 2 shows the upper three stages of FIG. 1 with the same configuration as that of all stages. In FIG. 2, the high temperature air passages 3 a to 3 c include a large number of fins 5 inside, and are formed so that the high temperature air passes in a direction perpendicular to the drawing. The width W of the high temperature air passages 3a to 3c is formed wider than the length L of the low temperature air passages 4a and 4b, and a part of the width direction of the high temperature air passages 3a to 3c protrudes to the low temperature air inlet side. .
In the protruding portion 7 of the high temperature air passages 3a to 3c, the inlet portion 6 is formed in the low temperature air passages 4a and 4b, except for the flat plate 2f that forms the uppermost flat plate 2a and the bypass passage 4c. The plate-like plates 2b to 2e of the protruding portion 7 corresponding to the portion 6 are provided with a large number of ejection holes 8 from the ejection holes 8 toward the inlet portions 6 of the low temperature air passages 4a and 4b. A portion of the hot air passing through ~ 3c is ejected.

上記構成において、高温空気通路３ａ〜３ｆまたは低温空気通路４ａ〜４ｅの段数、バイパス流路４ｃの有無、高温空気通路３ａ〜３ｆの幅Ｗまたは低温空気通路４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｅの長さＬ、また噴出孔８の数および径は、熱交換器１の特性に応じて適宜選定することができる。   In the above structure, the length of the hot air passage 3a to 3f or cold air passage 4a~4e number of stages, the presence or absence of the bypass passage 4c, the width W or cold air passage 4a of the hot air passage 3a to 3f, 4b, 4c, 4e L and the number and diameter of the ejection holes 8 can be appropriately selected according to the characteristics of the heat exchanger 1.

つぎに、図３により本考案の熱交換器の実施形態の他の一例について説明する。
図１および図２の実施形態に対し、図３に示す実施形態では、低温空気通路４ａ、４ｂの入口部６（図２参照）に対応する高温空気通路３ａ〜３ｃのはみ出し部７を隔壁９で仕切り高温空気通路３ａ〜３ｃから隔離した分画通路１０ａ〜１０ｃを形成している。低温空気通路４ｄ、４ｅの入口部６に対応する高温空気通路３ｄ〜３ｆ（図１参照）についても同様に分画通路が形成される。
上記構成では、分画通路１０ａ〜１０ｃの噴出孔８から噴き出させる高温空気として、高温空気通路３ａ〜３ｃを通過する高温空気以外の空気源を冷却能力に応じて適宜選択することができる。 Next, another example of the embodiment of the heat exchanger of the present invention will be described with reference to FIG.
1 and 2, in the embodiment shown in FIG. 3, the protruding portions 7 of the high temperature air passages 3 a to 3 c corresponding to the inlet portions 6 (see FIG. 2) of the low temperature air passages 4 a and 4 b are provided with the partition walls 9. The partition passages 10a to 10c separated from the high temperature air passages 3a to 3c are formed. Fraction passages are similarly formed for the high temperature air passages 3d to 3f (see FIG. 1) corresponding to the inlet portions 6 of the low temperature air passages 4d and 4e.
In the above configuration, an air source other than the high-temperature air that passes through the high-temperature air passages 3a to 3c can be appropriately selected as the high-temperature air that is ejected from the ejection holes 8 of the fraction passages 10a to 10c according to the cooling capacity.

例えば、冷却能力が不足する場合などには、噴出孔８から噴き出す高温空気として、空調システムにおける高温空気流路内の空気で可能な限り低温の空気を使用するのが望ましいので、再度リヒータを経由してタービンに供給される前の高温空気をバイパスさせて分画通路１０ａ〜１０ｃに導入することができる（図４参照）。   For example, when the cooling capacity is insufficient, it is desirable to use the air in the high-temperature air flow path in the air conditioning system as low-temperature air as possible as the high-temperature air that is ejected from the ejection hole 8. Then, the high-temperature air before being supplied to the turbine can be bypassed and introduced into the fractionation passages 10a to 10c (see FIG. 4).

また、図３に示す実施形態では、分画通路１０ａ〜１０ｃの低温空気入口側の側壁にも噴出孔８ａを穿設している。図示しないが、図２に示す実施形態の高温空気通路３ａ〜３ｃの側壁面にも噴出孔８ａを穿設することができる。
上記構成によれば、断熱膨張された低温空気と接触する分画通路１０ａ〜１０ｃおよび高温空気通路３ａ〜３ｃの側壁面に氷結水分が付着し、堆積するのを防止することができる。 In the embodiment shown in FIG. 3, the ejection holes 8a are also formed in the side walls of the fraction passages 10a to 10c on the cold air inlet side. Although not shown, the ejection holes 8a can also be formed in the side wall surfaces of the high-temperature air passages 3a to 3c of the embodiment shown in FIG.
According to the above configuration, it is possible to prevent freezing moisture from adhering to and depositing on the side wall surfaces of the fractional passages 10a to 10c and the high temperature air passages 3a to 3c that are in contact with the adiabatically expanded low temperature air.

以下、図４を参照して上記構成の本考案の熱交換器１を用いた空調システムの実施形態の一例を説明する。
図４に示す実施形態は、航空機用空調システムに図３の実施形態の熱交換器、すなわち分画通路１０を備えた熱交換器１をコンデンサに使用したものである。 Hereinafter, an example of an embodiment of an air conditioning system using the heat exchanger 1 of the present invention having the above-described configuration will be described with reference to FIG.
In the embodiment shown in FIG. 4, the heat exchanger of the embodiment of FIG. 3, that is, the heat exchanger 1 provided with the fractionation passage 10 is used as a condenser in an air conditioning system for aircraft.

エンジン（図示せず）からの高温・高圧のエンジン抽気は、一次熱交換器２６で機体外から導入されるラム空気との熱交換により冷却し、コンプレッサ２０で圧縮されてさらに高圧になるとともに温度上昇する。次いで、高温空気は高温空気流路２２を通って二次熱交換器２５で再度ラム空気との熱交換により冷却し、さらにリヒータ２７における熱交換により冷却した後、コンデンサ（熱交換器）１においてさらに冷却する。
リヒータ２７およびコンデンサ１での冷却により高温空気中の水分は凝縮させられ、凝縮した水分を水分離器２８において遠心力を利用して分離して取り去る。これらリヒータ２７、コンデンサ１の２つの熱交換器と水分離器２８は除湿回路を形成する。水分を分離された高温空気は、再度リヒータ２７における水分分離前の高温空気の冷却に用いた後にタービン２１に供給され、タービン２１にて断熱膨張されて低温の空気となる。 The high-temperature and high-pressure engine bleed air from the engine (not shown) is cooled by heat exchange with ram air introduced from outside the machine body by the primary heat exchanger 26, compressed by the compressor 20, and further increased in pressure and temperature. To rise. Next, the high-temperature air is cooled again by heat exchange with the ram air in the secondary heat exchanger 25 through the high-temperature air flow path 22, further cooled by heat exchange in the reheater 27, and then in the condenser (heat exchanger) 1. Cool further.
The water in the high-temperature air is condensed by cooling with the reheater 27 and the condenser 1, and the condensed water is separated and removed in the water separator 28 using centrifugal force. The reheater 27, the two heat exchangers of the condenser 1 and the water separator 28 form a dehumidification circuit. The high-temperature air from which moisture has been separated is used again for cooling the high-temperature air before moisture separation in the reheater 27, and then supplied to the turbine 21, where it is adiabatically expanded by the turbine 21 to become low-temperature air.

タービン２１を出た低温空気は、低温空気流路２３を通ってコンデンサ１における高温空気の冷却に用いた後に調和空気として航空機のキャビン等の室内に供給される。なお、コンプレッサ２０は、始動時はモータ（図示せず）により起動され、起動後はタービン２１から取り出される動力により駆動される。   The low-temperature air that exits the turbine 21 passes through the low-temperature air flow path 23 and is used to cool the high-temperature air in the condenser 1 and then is supplied as conditioned air into the cabin of an aircraft cabin or the like. Note that the compressor 20 is started by a motor (not shown) at the time of starting, and is driven by power extracted from the turbine 21 after starting.

コンデンサ１においては、コンプレッサ２０とタービン２１との間の高温空気流路２２を流れる高温空気と、タービン２１の出口に接続される低温空気流路２３を流れる低温空気との間で熱交換を行わせることで高温空気を冷却して調和空気となる。
高温空気流路２２のリヒータ２７とタービン２１の流路の途中には、リヒータ２７における熱交換により冷却された高温空気の一部を、図３により説明したコンデンサ１に形成された分画通路１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）へ供給するバイパス流路１１が分岐されている。１２はバイパス流路１１の流通を開閉する開閉弁である。 In the condenser 1, heat exchange is performed between the high-temperature air flowing through the high-temperature air flow path 22 between the compressor 20 and the turbine 21 and the low-temperature air flowing through the low-temperature air flow path 23 connected to the outlet of the turbine 21. By cooling, high-temperature air is cooled to become conditioned air.
In the middle of the reheater 27 of the high temperature air flow path 22 and the flow path of the turbine 21, a part of the high temperature air cooled by heat exchange in the reheater 27 is separated into the fractionation passage 10 formed in the capacitor 1 described with reference to FIG. The bypass flow path 11 to be supplied to (10a, 10b, 10c) is branched. An open / close valve 12 opens and closes the flow of the bypass flow path 11.

上記構成によれば、リヒータ２７からタービン２１に供給される高温空気（高温空気流路２２内でもっとも低温の空気）の一部は、バイパス流路１１を経由してコンデンサ１の分画通路１０へ供給され、分画通路１０に穿設されている噴出孔８、８ａから低温空気通路４ａ、４ｂ、４ｄ、４ｅの入口部６および各分画通路１０の側壁面に向って噴き出す。
これにより、タービン２１での断熱膨張で発生した氷結水分がコンデンサ１の低温空気通路４ａ、４ｂ、４ｄ、４ｅの前面や入口部６近傍および分画通路１０の側壁面の表面に付着し、堆積することが抑制される。当該作用は高温空気の温度による氷解によるものではなく、高温空気の噴出孔８、８ａから噴き出す噴出エネルギーにより付着や堆積する前に吹き飛ばされる結果であり、氷結水分の付着や堆積そのものを阻止することができる。
したがって、コンデンサ１内における低温空気通路４ａ、４ｂ、４ｄ、４ｅが塞がれることなく、コンデンサ１を経由して十分な量の調和空気を機内へ供給でき、また、コンデンサ１内でのエンジン抽気（高温空気）との間の熱交換に供される低温空気の量が減少し熱交換性能が低下することもなくなる。 According to the above configuration, part of the high-temperature air (the coldest air in the high-temperature air flow path 22) supplied from the reheater 27 to the turbine 21 passes through the bypass flow path 11 and the fractional passage 10 of the capacitor 1. To the inlet 6 of the low temperature air passages 4 a, 4 b, 4 d, 4 e and the side wall surfaces of the respective fraction passages 10 from the ejection holes 8, 8 a formed in the fraction passage 10.
As a result, icing moisture generated by adiabatic expansion in the turbine 21 adheres to the front surfaces of the low-temperature air passages 4a, 4b, 4d and 4e of the condenser 1, the vicinity of the inlet portion 6, and the side wall surface of the fractionation passage 10. Is suppressed. This action is not due to ice melting due to the temperature of the high-temperature air, but is a result of being blown off before adhering or accumulating by the ejection energy ejected from the hot air ejection holes 8 and 8a, and preventing the adhering or accumulating of icing moisture itself. Can do.
Therefore, a sufficient amount of conditioned air can be supplied into the machine via the condenser 1 without blocking the low-temperature air passages 4a, 4b, 4d, and 4e in the condenser 1, and the engine bleed air in the condenser 1 can be supplied. The amount of low-temperature air used for heat exchange with (high-temperature air) is reduced, and the heat exchange performance is not lowered.

上記空調システムでは、コンデンサ１として図３に示す熱交換器を使用したが、図２に示した熱交換器を使用することもでき、同様の効果を期待することができる。
また、本考案の空調システムは、上記航空機用空調システムに限定されるものではなく、高温空気通路を通過する高温空気と低温空気通路を通過する低温空気との間で熱交換させる熱交換器を使用する空調システム、例えば自動車や一般家庭用空調システムなどにも広く適用することができる。 In the air conditioning system, the heat exchanger shown in FIG. 3 is used as the condenser 1, but the heat exchanger shown in FIG. 2 can also be used, and the same effect can be expected.
The air conditioning system of the present invention is not limited to the aircraft air conditioning system, but includes a heat exchanger that exchanges heat between high-temperature air passing through the high-temperature air passage and low-temperature air passing through the low-temperature air passage. The present invention can be widely applied to air conditioning systems to be used, such as automobiles and general household air conditioning systems.

１、２４ コンデンサ（熱交換器）
２ａ〜２ｌ 平板状プレート
３ａ〜３ｆ 高温空気通路
４ａ〜４ｅ 低温空気通路
４ｃ バイパス通路
５ フィン
６ 入口部
７ はみ出し部
８、８ａ 噴出孔
９ 隔壁
１０ 分画通路
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ 分画通路
１１、２２ａ バイパス流路
１２、２９ 開閉弁
２０ コンプレッサ
２１ タービン
２２ 高温空気流路
２３ 低温空気流路
２５ 二次熱交換器
２６ 一次熱交換器
２７ リヒータ
２８ 水分離器 1,24 condenser (heat exchanger)
2a to 2l Flat plate plates 3a to 3f High temperature air passages 4a to 4e Low temperature air passage 4c Bypass passage 5 Fin 6 Inlet portion 7 Extruding portion 8, 8a Ejection hole 9 Bulkhead 10 Fraction passage 10a, 10b, 10c Fraction passage 11, 22a Bypass passage 12, 29 On-off valve 20 Compressor 21 Turbine 22 High temperature air passage 23 Low temperature air passage 25 Secondary heat exchanger 26 Primary heat exchanger 27 Reheater 28 Water separator

Claims (4)

複数の平板状プレートを積層するとともに互いに隣接するプレート間に、フィンを備え高温空気が通過する高温空気通路と、フィンを備え低温空気が通過する低温空気通路を、交互にかつ直交して形成し、前記高温空気通路を通過する高温空気と前記低温空気通路を通過する低温空気との間で熱交換させる熱交換器において、前記低温空気通路の長さよりも前記高温空気通路の幅を広くして前記高温空気通路を前記低温空気入口側へはみ出して形成したはみ出し部を有するとともに、前記低温空気通路の入口部に対応する前記高温空気通路の前記はみ出し部の前記平板状プレートに噴出孔を穿設し、前記噴出孔より前記低温空気通路の入口部に向って前記高温空気通路を通過する高温空気の一部を噴き出すことを特徴とする熱交換器。   A plurality of flat plates are stacked and a high-temperature air passage through which high-temperature air passes with fins and a low-temperature air passage through which low-temperature air passes through fins are formed alternately and orthogonally between adjacent plates. In the heat exchanger for exchanging heat between the high temperature air passing through the high temperature air passage and the low temperature air passing through the low temperature air passage, the width of the high temperature air passage is made wider than the length of the low temperature air passage. and has a protruding portion formed to protrude the hot air passage to the cold air inlet side, drilled injection holes on the flat plate of the protruding portion of the hot air passage corresponding to the inlet of the cold air passage A part of the high-temperature air that passes through the high-temperature air passage is ejected from the ejection hole toward the inlet of the low-temperature air passage. 前記高温空気通路のはみ出し部を隔壁で仕切り前記高温空気通路から隔離した分画通路を形成し、前記分画通路に前記高温空気通路を通過する高温空気以外の空気を通過させることを特徴とする請求項１記載の熱交換器。   The protruding portion of the hot air passage to form a fraction passage isolated from the partition said hot air passage with a partition wall, characterized in that passing air than the hot air passing through the hot air passage into the fractionation passage The heat exchanger according to claim 1. 前記高温空気通路または分画通路の前記低温空気入口側の側壁面に前記噴出孔を穿設したことを特徴とする請求項１または請求項２記載の熱交換器。   The heat exchanger according to claim 1 or 2, wherein the ejection hole is formed in a side wall surface of the high temperature air passage or the fractionation passage on the cold air inlet side. コンプレッサで圧縮された高温空気を熱交換器により冷却し、コンデンサと水分離器により除湿してタービンに供給し、タービンにて断熱膨張された低温空気を再度コンデンサで熱交換し、調和空気として取り出す空調システムにおいて、前記コンデンサとして請求項１から請求項３記載のいずれかの熱交換器を用いたことを特徴とする空調システム。   The hot air compressed by the compressor and cooled by the heat exchanger and dehumidified is supplied to the turbine by a capacitor and a water separator, and heat exchange again capacitors cold air is adiabatically expanded in the turbine, taken as conditioned air In the air-conditioning system, the heat exchanger according to any one of claims 1 to 3 is used as the capacitor.
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