JP7098512B2 - 流路抵抗体、及び熱交換器 - Google Patents
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Description
多管式熱交換器は、筒状のケーシングと、逆U字形状とされた複数の伝熱管と、複数の伝熱管の両端部を支持する管支持板と、複数の伝熱管の一方の端に連通し、冷却水が供給される冷却水供給室と、複数の伝熱管の他方の端に連通し、冷却水が回収される冷却水回収室と、を有する。
管支持板には、複数の伝熱管の一方の端及び他方の端が挿入される貫通穴が形成されている。
複数の伝熱管を流れる冷却水は、圧縮機から抜き出され、ケーシング内に導かれた圧縮ガスと熱交換する。これにより、圧縮ガスが冷却される。
そして、低い圧力で冷却水が導入された伝熱管内では、伝熱管の他方の端に冷却水が到達する前に、圧縮ガスとの熱交換により冷却水が蒸発して、冷却水が伝熱管の一方の端側に逆流する可能性があった。
また、冷却水(流体)に抵抗を付与する流路抵抗体としては、占有領域が少なく、小型のものが好ましい。
これにより、流体の流路を長くすることが可能になるとともに、外枠部材の内面に流体を衝突させて、流体にさらに抵抗を付与させることが可能となる。
したがって、流路抵抗体の長さ(外枠部材の長さ)を短くした場合でも、流体に大きな抵抗を付与することが可能となるので、少ない占有領域で、流体の逆流を抑制することができる。
このような構成とすることで、流路抵抗体の長さ(外枠部材の長さ)を短くした場合でも、流体に大きな抵抗を付与することが可能となるので、少ない占有領域で、流体の逆流を抑制することができる。
これにより、流路抵抗体の長さ(外枠部材の長さ)をさらに短くした場合でも、流体に大きな抵抗を付与することが可能となるので、少ない占有領域で、流体の逆流を抑制することができる。
これにより、流路抵抗体の長さ(外枠部材の長さ)をさらに短くした場合でも、流体に大きな抵抗を付与することが可能となるので、少ない占有領域で、流体の逆流を抑制することができる。
これにより、流路抵抗体の長さ(外枠部材の長さ)を短くした場合でも、流体に大きな抵抗を付与することが可能となるので、少ない占有領域で、流体の逆流を抑制することができる。
また、外枠部材の他方の端の中央部に流体導出口を配置させることで、流体導出口から導出された流体の移動方向を外枠部材の延在方向と同じ方向にすることができる。
また、管状部材の端部の内側に外枠部材が配置された状態において、管状部材の外側に突出部を配置させることが可能となるので、管状部材に対する流路抵抗体の着脱作業を容易に行うことができる。
また、外枠部材が延びる一方向に対して第1及び第2の傾斜板を傾斜させることで、例えば、3Dプリンタを用いて流路抵抗体を製造する際、第1及び第2の傾斜板の強度を向上させることができる。
また、管状部材内に、一方向に配置された第2の傾斜板と第1の傾斜板とを離して配置させた場合と比較して、拡径部、第1の縮流部、及び第2の縮流部を多く形成することが可能となるので、流体に大きな抵抗を付与することができる。
これにより、ガスとの熱交換に起因する冷却水の蒸発を抑制可能となるので、伝熱管内を冷却水が逆流することを抑制できる。
また、伝熱管の一方の端部内に流路抵抗体を配置させることで、別途、流路抵抗体の設置領域を確保する必要がないため、流路抵抗体の占有領域を小さくすることができる。
図1~図3を参照して、本発明の第1の実施形態に係る熱交換器10について説明する。
図1は、図2に示すB1-B2線で切断した際の断面に対応している。図1では、図を見やすくする観点から、複数の伝熱管14のうち、1つの伝熱管14のみを図示する。図1に示す伝熱管14は、管支持板13の外周部に形成された第1及び第2の貫通穴28A,28Bに端部(一方の端部14A、及び他方の端部14B)が挿入されている。
図1において、Z方向は外枠部材31が延びる一方向(熱交換器10の高さ方向)、X方向は冷却水供給室16及び冷却水回収室17が対向する方向、Gpは圧縮ガス(以下、「圧縮ガスGp」という)、Wcは冷却水(以下、「冷却水Wc」という)をそれぞれ示している。
図2において、Y方向は、X方向及び図1に示すZ方向に対して直交する方向を示している。図1~図3において、同一構成部分には、同一符号を付す。
ケーシング本体11Aは、筒状とされ、Z方向に延びている。ケーシング本体11A内には、空間11ABが形成されている。
支持板本体26は、ケーシング本体11A内に導入された圧縮ガスGpと接触する上面26aと、上面26aの反対側に配置された下面26bと、複数の第1の貫通穴28Aが形成される第1の領域26Aと、複数の第2の貫通穴28Bが形成される第2の領域26Bと、を有する。
複数の伝熱管14の他方の端部14Bは、複数の第2の貫通穴28Bのうち、それぞれ1つの第2の貫通穴28Bに挿入されている。これにより、複数の伝熱管14は、管支持板13により支持されている。
空間11ABに圧縮ガスGpが導入された際、複数の伝熱管14の外周面は、圧縮ガスGpと接触する。
板状部材15は、複数の第1の貫通穴28Aを露出する冷却水供給室16と、複数の第2の貫通穴28Bを露出する冷却水回収室17と、を分離させるための部材である。
冷却水供給室16は、複数の第1の貫通穴28Aと連通している。冷却水供給室16は、複数の第1の貫通穴28Aを介して、複数の伝熱管14の一方の端部14A内に供給される冷却水Wcが充填されている。冷却水供給室16内の冷却水Wcは、空間11AB内に導入された圧縮ガスGpと熱交換する前の冷却水Wcであるため温度が低い。
冷却水回収室17は、複数の第2の貫通穴28Bと連通している。冷却水回収室17には、複数の第2の貫通穴28Bを介して、圧縮ガスGpと熱交換して、温度が上昇した冷却水Wcが導入される。
冷却水導入口22は、冷却水供給室16に冷却水を導入する。この冷却水を導入する際に発生する圧力により、冷却水供給室16を介して、複数の伝熱管14の一方の端部14A内に冷却水が導入される。
一般的に、伝熱管14の一方の端部14A内に導入される冷却水Wcの圧力は、管支持板13の中央部が高く外周部に向かうにつれて低くなる傾向がある。
冷却水導出口24内の流路は、冷却水回収室17に連通している。冷却水導出口24は、冷却水回収室17から熱交換に寄与して、温度が上昇した冷却水Wcをケーシング11の外部に導出させる。
外枠部材31は、Z方向に延びる部材である。外枠部材31は、外枠部材本体36と、流体導入口38と、流体導出口39と、中空部31Aと、を有する。
外枠部材31の外面31aは、筒部43の外周面43a、第1の板部45の外面45a、及び第2の板部46の外面46aで構成されている。
流体導入口38は、複数の抵抗付与部34A~34Eのうち、外枠部材31の一方の端部に配置された抵抗付与部34Aの縮流部として機能可能な大きさ(開口面積)とされている。
流体導入口38の開口面積は、例えば、伝熱管14の内側の開口面積の50%以下となるように設定することが可能である。
流体導出口39は、複数の抵抗付与部34A~34Eのうち、外枠部材31の他方の端部に配置された抵抗付与部34Eの縮流部(第1の縮流部)として機能可能な大きさ(開口面積)とされている。
流体導出口39の開口面積は、例えば、伝熱管14の内側の開口面積の50%以下となるように設定することが可能である。
分割板32Aは、面32Aaと第1の板部45の内面45bとの間に拡径部51が区画されるように、外枠部材31の内周面に設けられている。拡径部51は、中空部31Aに配置され、かつ冷却水Wcの流路となる空間である。拡径部51は、流体導入口38に連通している。
第1の縮流部32AHの開口面積は、例えば、伝熱管14の内側の開口面積の50%以下となるように設定することが可能である。
分割板32Bは、面32Baと分割板32Aの面32Abとの間に拡径部52が区画されるように、分割板32Aの上方に位置する外枠部材31の内周面に設けられている。拡径部52は、中空部31Aに配置され、かつ冷却水Wcの流路となる空間である。
拡径部52は、第1の縮流部32AHに連通している。拡径部52内には、第1の縮流部32AHを通過した冷却水Wcが導入される。
分割板32Cは、面32Caと分割板32Bの面32Bbとの間に拡径部53が区画されるように、分割板32Bの上方に位置する外枠部材31の内周面に設けられている。拡径部53は、中空部31Aに配置され、かつ冷却水Wcの流路となる空間である。
拡径部53は、第1の縮流部32BHに連通している。拡径部53内には、第1の縮流部32BHを通過した冷却水Wcが導入される。
分割板32Dは、分割板32Cの面32Cbと面32Daとの間に拡径部54を区画するとともに、第2の板部46の内面46bと面32Dbとの間に拡径部55を区画するように、分割板32Cの上方に位置する外枠部材31の内周面に設けられている。
拡径部55は、流体導出口39に連通している。拡径部55を通過した冷却水Wcは、流体導出口39を介して、伝熱管14内に導出される。
上記構成とされた抵抗付与部34Bは、抵抗付与部34Aにより抵抗が付与された冷却水Wcにさらに抵抗を付与する。
上記構成とされた抵抗付与部34Cは、抵抗付与部34Bにより抵抗が付与された冷却水Wcにさらに抵抗を付与する。
上記構成とされた抵抗付与部34Dは、抵抗付与部34Cにより抵抗が付与された冷却水Wcにさらに抵抗を付与する。
上記構成とされた抵抗付与部34Eは、抵抗付与部34Dにより抵抗が付与された冷却水Wcにさらに抵抗を付与する。そして、十分に抵抗が付与された冷却水Wc(高い圧力とされた冷却水Wc)は、流体導出口39を介して、伝熱管14内に導出される。
流路抵抗体25が伝熱管14の一方の端部14Aの内側に配置された状態(図3に示す状態)において、突出部35は、伝熱管14の外側に配置されている。この状態において突出部35は、支持板本体26の下面26bと接触している。
また、伝熱管14の一方の端部14Aの内側に流路抵抗体25が配置された状態において、伝熱管14の外側に突出部35を配置させることが可能となるので、伝熱管14に対する流路抵抗体25の着脱作業を容易に行うことができる。
これにより、冷却水Wcの流路を長くすることが可能になるとともに、外枠部材31の内面に冷却水Wcを衝突させて、冷却水Wcにさらに抵抗を付与させることが可能となる。
したがって、流路抵抗体25の長さ(外枠部材31の長さ)を短くした場合でも、冷却水Wcに大きな抵抗を付与することが可能となるので、少ない占有領域で、冷却水Wcの逆流を抑制することができる。
また、伝熱管14の一方の端部14A内に流路抵抗体25を配置させることで、別途、流路抵抗体25の設置領域を確保する必要がないため、流路抵抗体25の占有領域を小さくすることができる。
抵抗付与部61は、リブ33Eに替えて、リブ62を有すること以外は、抵抗付与部34Eと同様に構成されている。リブ62は、流体導出口39を囲むように、第2の板部46の内面46bに設けられている。リブ62は、分割板32Dの面32Dbに向かう方向に突出している。
第2の板部46の中央部を貫通する流体導出口39を有することで、流体導出口39から導出された冷却水の移動方向を外枠部材31が延びる方向と同じZ方向にすることが可能となる。
これにより、図3に示す伝熱管14の一方の端部14A内に流路抵抗体60を装着させた際、流体導出口39から導出された冷却水Wcが伝熱管14の内周面に衝突することを抑制できる。
なお、第1の実施形態の変形例では、リング形状とされた1つのリブ62を設けた場合を例に挙げて説明したが、リブ62に替えて、例えば、一方向に延びる2つのリブを設け、2つのリブの間に、流体導出口39を配置させてもよい。このような構成とされた2つのリブを設けた場合も、流体導出口39に到達する前に、冷却水をリブに衝突させて、冷却水に抵抗を付与することができる。
図12~図14を参照して、本発明の第2の実施形態に係る流路抵抗体65について説明する。図12において、図4に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。図12~図14において、同一構成部分には同一符号を付す。図12及び図14に示す矢印は、冷却水の移動方向を示している。
抵抗付与部69Bは、抵抗付与部34Bを構成するリブ33Bに替えて、第2の縮流部66Aが形成された仕切り板66を有すること以外は、抵抗付与部34Bと同様に構成されている。
抵抗付与部69Dは、抵抗付与部34Dを構成するリブ33Dに替えて、第2の縮流部66Aが形成された仕切り板66を有すること以外は、抵抗付与部34Dと同様に構成されている。
抵抗付与部69Eは、抵抗付与部34Eを構成するリブ33Eに替えて、第2の縮流部66Aが形成された仕切り板66を有すること以外は、抵抗付与部34Eと同様に構成されている。
これにより、流路抵抗体65の長さをさらに短くすることが可能となるので、さらに少ない占有領域で、冷却水の逆流を抑制することができる。
図15~図21を参照して、本発明の第3の実施形態に係る流路抵抗体75について説明する。図15~図21において、図4~図9に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。また、図15~図21において、同一構成部分には同一符号を付す。さらに、図16~図20に示す矢印は、冷却水の移動方向を示している。
仕切り板81Aは、縮流部を有していない。このため、第3の部分51Cに流入した冷却水は、第1の部分51Aには流入しない。
第1の部分52Aは、仕切り板82Aと仕切り板82Bとで区画されており、第3の部分51Cの上方に配置されている。
第2の部分52Bは、仕切り板82Bと仕切り板82Cとで区画されており、第1の部分51Aの上方に配置されている。
第3の部分52Cは、仕切り板82Cと仕切り板82Aとで区画されており、第2の部分51Bの上方に配置されている。第3の部分51Cを通過した冷却水は、第1の部分52Aに流入する。
仕切り板82Cは、中央部に形成された第2の縮流部82CHを有する。第2の縮流部82CHは、第2の部分52Bと第3の部分52Cとを連通させている。第2の部分52Bに流入した冷却水は、第2の縮流部82CHを介して、第3の部分52Cに流入する。
仕切り板82Aは、縮流部を有していない。このため、第3の部分52Cに流入した冷却水は、第1の部分52Aには流入しない。
第1の部分53Aは、仕切り板83Aと仕切り板83Bとで区画されており、第3の部分52Cの上方に配置されている。
第2の部分53Bは、仕切り板83Bと仕切り板83Cとで区画されており、第1の部分52Aの上方に配置されている。
第3の部分53Cは、仕切り板83Cと仕切り板83Aとで区画されており、第2の部分52Bの上方に配置されている。第3の部分51Cを通過した冷却水は、第1の部分53Aに流入する。
仕切り板83Cは、中央部に形成された第2の縮流部83CHを有する。第2の縮流部83CHは、第2の部分53Bと第3の部分53Cとを連通させている。第2の部分53Bに流入した冷却水は、第2の縮流部83CHを介して、第3の部分53Cに流入する。
仕切り板83Aは、縮流部を有していない。このため、第3の部分53Cに流入した冷却水は、第1の部分53Aには流入しない。
第1の部分54Aは、仕切り板84Aと仕切り板84Bとで区画されており、第3の部分53Cの上方に配置されている。
第2の部分54Bは、仕切り板84Bと仕切り板84Cとで区画されており、第1の部分53Aの上方に配置されている。
第3の部分54Cは、仕切り板84Cと仕切り板84Aとで区画されており、第2の部分53Bの上方に配置されている。第3の部分52Cを通過した冷却水は、第1の部分54Aに流入する。
仕切り板84Cは、中央部に形成された第2の縮流部84CHを有する。第2の縮流部84CHは、第2の部分54Bと第3の部分54Cとを連通している。第2の部分54Bに流入した冷却水は、第2の縮流部84CHを介して、第3の部分54Cに流入する。
仕切り板84Aは、縮流部を有していない。このため、第3の部分54Cに流入した冷却水は、第1の部分54Aには流入しない。
第1の部分55Aは、仕切り板85Aと仕切り板85Bとで区画されており、第3の部分54Cの上方に配置されている。
第2の部分55Bは、仕切り板85Bと仕切り板85Cとで区画されており、第1の部分54Aの上方に配置されている。
第3の部分55Cは、仕切り板85Cと仕切り板85Aとで区画されており、第2の部分54Bの上方に配置されている。
仕切り板85Cは、中央部に形成された第2の縮流部85CHを有する。第2の縮流部85CHは、第2の部分55Bと第3の部分55Cとを連通させている。第2の部分55Bに流入した冷却水は、第2の縮流部85CHを介して、第3の部分55Cに流入する。第3の部分53Cを通過した冷却水は、流体導出口39から導出される。
仕切り板85Aは、縮流部を有していない。このため、第3の部分55Cに流入した冷却水は、第1の部分55Aには流入しない。
図22~図25を参照して、本発明の第4の実施形態に係る流路抵抗体90について説明する。図22~図25において、図4に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。また、図22~図25において、同一構成部分には、同一符号を付す。図23~図25では、説明の便宜上、図22に示す外枠部材31の図示を省略する。図23~図25に示す矢印は、冷却水の移動方向を示している。
第1の仕切り板101は、扇形とされた板材である。第1の仕切り板101は、扇形とされた流体導入口38の上方で、かつ外枠部材31内の下部に配置されている。第1の仕切り板101は、板材93,94に固定されている。
第1の仕切り板101は、中央部を貫通して形成された第1の縮流部101Aを有する。流体導入口38から導入された冷却水は、拡径部92A内に導入される。
第2の仕切り板102は、板材94,95に固定されている。第2の仕切り板102は、中央部を貫通して形成された第1の縮流部102Aを有する。
第3の仕切り板103は、板材95,96に固定されている。第3の仕切り板103は、中央部を貫通して形成された第1の縮流部103Aを有する。
拡径部92Aに流入した冷却水は、第1の縮流部103A、第1の仕切り板101と第3の仕切り板103との間に位置する拡径部92A、及び第1の縮流部102Aを順次通過した後、抵抗付与部91Bの上端部に流れる。
抵抗付与部91A内を流れた冷却水は、拡径部92B内に配置された第1の縮流部102A、第1の縮流部103A、第1の縮流部101Aをこの順番で通過する。その後、冷却水は、抵抗付与部91Cの下端部に流れる。
抵抗付与部91B内を流れた冷却水は、拡径部92C内に配置された第1の縮流部101A、第1の縮流部103A、第1の縮流部102Aをこの順番で通過する。その後、冷却水は、抵抗付与部91Dの上端部に流れる。
抵抗付与部91Cを通過した冷却水は、拡径部92D内に配置された第1の縮流部102A、第1の縮流部103A、第1の縮流部101Aをこの順番で通過する。その後、冷却水は、抵抗付与部91Eの下端部に流れる。
抵抗付与部91Dを通過した冷却水は、拡径部92E内に配置された第1の縮流部101A、第1の縮流部103A、第1の縮流部102Aをこの順番で通過する。その後、冷却水は、流体導出口39から導出される。
このような構成とされた板材93を有することで、第1の縮流部102Aを介して、拡径部92Aから導出された冷却水、及び流体導入口38から導入された冷却水が抵抗付与部91E内を流れることを抑制できる。
板材94の他端は、第2の仕切り板102の上方に突出しないように、抵抗付与部91Aを構成する第2の仕切り板102及び抵抗付与部91Bを構成する第2の仕切り板102と接続されている。
このような構成とされた板材94を有することで、抵抗付与部91Aから導出された冷却水を抵抗付与部91B内に導入させることができる。
このような構成とされた板材95を有することで、抵抗付与部91Bから導出された冷却水を抵抗付与部91C内に導入させることができる。
板材96の他端は、第2の仕切り板102の上方に突出しないように、抵抗付与部912Cを構成する第2の仕切り板102及び抵抗付与部91Dを構成する第2の仕切り板102と接続されている。
このような構成とされた板材96を有することで、抵抗付与部91Cから導出された冷却水を抵抗付与部91D内に導入させることができる。
板材97の一端は、第1の仕切り板101の下方に突出しないように、抵抗付与部91Dを構成する第1の仕切り板101及び抵抗付与部91Eを構成する第1の仕切り板101と接続されている。板材97の他端は、第2の板部46の内面と接続されている。
このような構成とされた板材97を有することで、抵抗付与部91Eを通過した冷却水を流体導出口39から流路抵抗体90の外部に導出させることができる。
よって、流路抵抗体90の長さを短くした上で、冷却水の流路を長くして、冷却水に対して繰り返し抵抗を付与することができる。
また、第4の実施形態では、一例として、1つの第3の仕切り板103を設けた場合を例に挙げて説明したが、第3の仕切り板103の数は、1つ以上であればよく、1つに限定されない。拡径部92A~92Eを分割する第3の仕切り板103を複数設けることで、冷却水に抵抗を付与する回数を増加させることができる。
図26及び図27を参照して、本発明の第5の実施形態に係る流路抵抗体110について説明する。図26及び図27において、図4に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。また、図26及び図27において、同一構成部分には、同一符号を付す。図26に示す矢印は、冷却水の移動方向を示している。
第1の傾斜板111,113,115,117は、Z方向に対して、同じ角度で傾斜している。
第1の傾斜板111は、楕円形状とされた板材である。第1の傾斜板113,115,117は、楕円形状とされた板材の一部を直線状に切り欠いた形状とされている。
第1の傾斜板111,113,115,117は、それぞれ湾曲部132を有する。各湾曲部132は、外枠部材本体36の内周面36aと接続されている。第1の傾斜板113,115,117は、直線部133を有する。
第1の傾斜板115は、その一部を貫通して形成され、冷却水が通過する第1の縮流部115Aを有する。第1の傾斜板117は、その一部を貫通して形成され、冷却水が通過する第1の縮流部117Aを有する。
第2の傾斜板112,114,116は、第1の傾斜板111,113,115,117の傾斜する方向とは逆の方向(異なる方向の一例)に傾斜している。第2の傾斜板112,114,116は、Z方向に対して、同じ角度で傾斜している。
第2の傾斜板112,114,116は、湾曲部135と、直線部136と、を有する。各湾曲部132は、外枠部材本体36の内周面36aと接続されている。
第2の傾斜板112は、第1の傾斜板111の上方に配置されている。第2の傾斜板112の直線部136は、第1の傾斜板111の上面111aと接続されている。
第2の傾斜板112の上面112aのうち、第2の縮流部112Aよりも上方に位置する面には、第1の傾斜板113の直線部133が接続されている。
第2の傾斜板114は、第1の傾斜板113の上方に配置されている。第2の傾斜板114の直線部136は、第1の傾斜板113の上面113aと接続されている。
第2の傾斜板114の上面114aのうち、第2の縮流部114Aよりも上方に位置する面には、第1の傾斜板115の直線部133が接続されている。
第2の傾斜板116は、第1の傾斜板115の上方に配置されている。第2の傾斜板116の直線部136は、第1の傾斜板115の上面115aと接続されている。
第2の傾斜板116の上面116aのうち、第2の縮流部116Aよりも上方に位置する面には、第1の傾斜板117の直線部133が接続されている。
このような位置に第2の縮流部112A,114A,116Aを形成することで、冷却水が通過する流路の長さを長くすることが可能となるため、冷却水に大きな抵抗を付与することができる。
拡径部121は、流体導入口38、及び第1の縮流部111Aと連通している。つまり、流体導入口38から流入した冷却水は、拡径部121と、第1の縮流部111Aと、をこの順番で通過する。
拡径部122は、第1の縮流部111A及び第2の縮流部112Aと連通している。
第1の縮流部111Aを介して、拡径部122内に流入した冷却水は、第2の縮流部112Aを介して、拡径部122から導出される。
拡径部123は、第2の縮流部112A及び第1の縮流部113Aと連通している。
第2の縮流部112Aを介して、拡径部123内に流入した冷却水は、第1の縮流部113Aを介して、拡径部123から導出される。
拡径部124は、第1の縮流部113A及び第2の縮流部114Aと連通している。
第1の縮流部113Aを介して、拡径部124内に流入した冷却水は、第2の縮流部114Aを介して、拡径部124から導出される。
拡径部125は、第2の縮流部114A及び第1の縮流部115Aと連通している。
第2の縮流部114Aを介して、拡径部125内に流入した冷却水は、第1の縮流部115Aを介して、拡径部125から導出される。
拡径部126は、第1の縮流部115A及び第2の縮流部116Aと連通している。
第1の縮流部115Aを介して、拡径部125内に流入した冷却水は、第2の縮流部116Aを介して、拡径部126から導出される。
拡径部127は、第2の縮流部116A及び第1の縮流部117Aと連通している。
第2の縮流部116Aを介して、拡径部127内に流入した冷却水は、第1の縮流部117Aを介して、拡径部127から導出される。
拡径部128は、第1の縮流部117A及び流体導出口39と連通している。第1の縮流部117Aを介して、拡径部128内に流入した冷却水は、流体導出口39を介して、拡径部128から導出される。
このようなリブ129を設けることで、流体導出口39側に位置する拡径部128の流路幅を狭くすることが可能となるので、流体導出口39に向かう冷却水に対して抵抗を付与することができる。
また、Z方向に対して傾斜する第1の傾斜板111,113,115,117及び第2の傾斜板112,114,116を有することで、3Dプリンタを用いて流路抵抗体110を製造する場合において、第1の傾斜板111,113,115,117及び第2の傾斜板112,114,116の強度を向上させることができる。
また、第5の実施形態では、一例として、第2の傾斜板112,114,116を同じ角度で傾斜させた場合を例に挙げて説明したが、第2の傾斜板112,114,116の傾斜角度をそれぞれ異ならせてもよい。
図28及び図29を参照して、本発明の第6の実施形態に係る流路抵抗体140について説明する。図28及び図29において、図4に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。また、図28及び図29において、同一構成部分には、同一符号を付す。図28に示す矢印は、冷却水の移動方向を示している。
第1の傾斜板141,143は、Z方向に対して、同じ角度で傾斜している。第1の傾斜板141,143は、楕円形状とされた板材である。第1の傾斜板141,143の外周面は、外枠部材本体36の内周面36aと接続されている。
第2の傾斜板142は、第1の傾斜板141,143の傾斜する方向とは逆の方向に傾斜している。
第2の傾斜板112,114,116は、湾曲部135と、直線部136と、を有する。各湾曲部132は、外枠部材本体36の内周面36aと接続されている。
第2の傾斜板142は、第1の傾斜板141と第1の傾斜板143との間に配置されている。
このような位置に第2の縮流部142Aを形成することで、冷却水が通過する流路の長さを長くすることが可能となるため、冷却水に大きな抵抗を付与することができる。
拡径部145は、流体導入口38、及び第1の縮流部141Aと連通している。つまり、流体導入口38から流入した冷却水は、拡径部145と、第1の縮流部141Aと、をこの順番で通過する。
拡径部146は、第1の縮流部141A及び第2の縮流部142Aと連通している。
第1の縮流部141Aを介して、拡径部146内に流入した冷却水は、第2の縮流部142Aを介して、拡径部146から導出される。
拡径部147は、第2の縮流部142A及び第1の縮流部143Aと連通している。
第2の縮流部142Aを介して、拡径部143内に流入した冷却水は、第1の縮流部143Aを介して、拡径部147から導出される。
拡径部148は、第1の縮流部143A及び流体導出口39と連通している。第1の縮流部143Aを介して、拡径部148内に流入した冷却水は、流体導出口39を介して、拡径部148から導出される。
また、第5の実施形態では、一例として、1つの第2の傾斜板142を設けた場合を例に挙げて説明したが、Z方向に対して、間隔をあけて第2の傾斜板142を複数設けてもよい。この場合、複数の第2の傾斜板142の傾斜角度を同じにしてもよいし、それぞれの傾斜角度を異ならせてもよい。
流路抵抗体25,60,65,75,90,110,140は、例えば、ダクトに適用してもよい。このように、流路抵抗体25,60,65,75,90,110,140をダクトに適用することで、ダクトから吹き出される空気(流体)の流速を遅くして、ダクトから吹き出される空気に起因する騒音を低下させることができる。
11…ケーシング
11A…ケーシング本体
11AB…空間
13…管支持板
14…伝熱管
14A…一方の端部
14B…他方の端部
15…板状部材
16…冷却水供給室
17…冷却水回収室
22…冷却水導入口
24…冷却水導出口
25,60,65,75,90,110,140…流路抵抗体
26…支持板本体
26a,111a~117a…上面
26A…第1の領域
26b…下面
26B…第2の領域
28A…第1の貫通穴
28B…第2の貫通穴
31…外枠部材
31a,45a,46a…外面
31A…中空部
32A~32D…分割板
32Aa,32Ab,32Ba,32Bb,32Ca,32Cb,32Da,32Db…面
32AH,32BH,32CH,32DH,101A,102A,103A,111A,113A,115A,117A,141A,143A…第1の縮流部
33A~33E,62,129…リブ
34A~34E,61,69A~69E,77A~77E,91A~91E…抵抗付与部
35…突出部
36…外枠部材本体
36a…内周面
38…流体導入口
39…流体導出口
43…筒部
43a…外周面
45…第1の板部
45b,46b…内面
46…第2の板部
51~55,121~128,145~148…拡径部
51A,52A,53A,54A,55A…第1の部分
51B,52B,53B,54B,55A…第2の部分
51C,52C,53C,54C,55A…第3の部分
66,81A~81C,82A~82C,83A~83C,84A~84C,85A~85C…仕切り板
66A,81BH,81CH,82BH,82CH,83BH,83CH,84BH,84CH,85BH,85CH,112A,114A,116A,142A…第2の縮流部
93~97…板材
101…第1の仕切り板
102…第2の仕切り板
103…第3の仕切り板
111,113,115,117,141,143…第1の傾斜板
112,114,116,142…第2の傾斜板
132,135…湾曲部
133,136…直線部
A,K,R,S…領域
Gp…圧縮ガス
Wc…冷却水
Claims (13)
- 一方の端に形成され、流体が導入される流体導入口、他方の端に形成され、前記流体が導出される流体導出口、及び前記流体導入口と前記流体導出口とを連通させる中空部を区画するとともに、一方向に延びる外枠部材と、
前記外枠部材の外面よりも内側に配置され、前記流体の流れを縮小する第1の縮流部、及び該第1の縮流部と連通するとともに、前記中空部に配置された拡径部を有する複数の抵抗付与部と、
を備え、
前記複数の抵抗付与部は、互いに隣り合うように配置されており、
互いに隣り合う前記抵抗付与部のうち、一方の抵抗付与部を構成する前記第1の縮流部は、他方の抵抗付与部を構成する前記拡径部と連通しており、
前記互いに隣り合う抵抗付与部を構成する前記第1の縮流部は、前記外枠部材が延びる方向において異なる位置に配置されており、
前記複数の抵抗付与部は、前記外枠部材が延びる方向に配置されており、
前記外枠部材内には、該外枠部材が延びる方向に対して前記中空部を分割する複数の分割板が設けられており、
互いに隣り合う前記分割板のうち、一方の分割板には、前記一方の抵抗付与部を構成する前記第1の縮流部が形成され、他方の分割板には、前記他方の抵抗付与部を構成する前記第1の縮流部が形成されており、
互いに隣り合う前記分割板の間には、前記拡径部が配置されており、
前記互いに隣り合う分割板のうち、少なくとも一方の分割板には、前記拡径部を流れる前記流体の流路を狭くするリブが設けられている流路抵抗体。 - 一方の端に形成され、流体が導入される流体導入口、他方の端に形成され、前記流体が導出される流体導出口、及び前記流体導入口と前記流体導出口とを連通させる中空部を区画するとともに、一方向に延びる外枠部材と、
前記外枠部材の外面よりも内側に配置され、前記流体の流れを縮小する第1の縮流部、及び該第1の縮流部と連通するとともに、前記中空部に配置された拡径部を有する複数の抵抗付与部と、
を備え、
前記複数の抵抗付与部は、互いに隣り合うように配置されており、
互いに隣り合う前記抵抗付与部のうち、一方の抵抗付与部を構成する前記第1の縮流部は、他方の抵抗付与部を構成する前記拡径部と連通しており、
前記互いに隣り合う抵抗付与部を構成する前記第1の縮流部は、前記外枠部材が延びる方向において異なる位置に配置されており、
前記複数の抵抗付与部は、前記外枠部材が延びる方向に配置されており、
前記外枠部材内には、該外枠部材が延びる方向に対して前記中空部を分割する複数の分割板が設けられており、
互いに隣り合う前記分割板のうち、一方の分割板には、前記一方の抵抗付与部を構成する前記第1の縮流部が形成され、他方の分割板には、前記他方の抵抗付与部を構成する前記第1の縮流部が形成されており、
互いに隣り合う前記分割板の間には、前記拡径部が配置されており、
前記互いに隣り合う分割板には、前記拡径部を分割する少なくとも1つの仕切り板が設けられており、
前記仕切り板には、前記流体の流れを縮小する第2の縮流部が形成されている流路抵抗体。 - 前記流体導入口及び前記流体導出口は、前記流体の流れを縮小する縮流部として機能する大きさとされており、
前記流体導入口は、前記複数の抵抗付与部のうち、前記外枠部材の一方の端部に配置された抵抗付与部の一部を構成し、
前記流体導出口は、前記複数の抵抗付与部のうち、前記外枠部材の他方の端部に配置された抵抗付与部の一部を構成する請求項1または2記載の流路抵抗体。 - 一方の端に形成され、流体が導入される流体導入口、他方の端に形成され、前記流体が導出される流体導出口、及び前記流体導入口と前記流体導出口とを連通させる中空部を区画するとともに、一方向に延びる外枠部材と、
前記外枠部材の外面よりも内側に配置され、前記流体の流れを縮小する第1の縮流部、及び該第1の縮流部と連通するとともに、前記中空部に配置された拡径部を有する複数の抵抗付与部と、
を備え、
前記複数の抵抗付与部は、前記外枠部材が延びる方向に延びるとともに、前記外枠部材の周方向に配置されており、
前記複数の抵抗付与部のうち、1つの前記抵抗付与部の一端に流体が導入される流体導入口が形成され、前記流体導入口が形成された前記抵抗付与部に隣接する抵抗付与部の他端に前記流体が導出される流体導出口が形成されており、
互いに隣り合う前記抵抗付与部のうち、一方の抵抗付与部を構成する前記拡径部は、他方の抵抗付与部を構成する前記拡径部と連通しており、
前記複数の抵抗付与部は、前記流体導入口側に配置され、前記第1の縮流部が形成された第1の仕切り板と、前記流体導出口側に配置され、前記第1の縮流部が形成された第2の仕切り板と、をそれぞれ有し、
前記第1及び第2の仕切り板は、前記外枠部材が延びる方向に延びる前記拡径部を分割しており、
前記拡径部は、前記外枠部材の周方向に配置された板材により周方向が区画されており、
前記抵抗付与部を流れる前記流体は、前記第1の仕切り板または前記第2の仕切り板を通過後に、該抵抗付与部と隣接する他の抵抗付与部内を流れる流路抵抗体。 - 前記第1の仕切り板と前記第2の仕切り板との間には、少なくとも1つの第3の仕切り板が配置されており、
前記第3の仕切り板には、前記第1の縮流部が形成されている請求項4記載の流路抵抗体。 - 前記流体導出口は、前記外枠部材の前記他方の端の中央部に配置されている請求項1から5のうち、いずれか一項記載の流路抵抗体。
- 前記流路抵抗体は、前記一方の端側に位置する前記外枠部材の外周面に設けられ、該外周面から前記外枠部材の外側に突出する突出部を有する請求項1から6のうち、いずれか一項記載の流路抵抗体。
- 一方の端に形成され、流体が導入される流体導入口、他方の端に形成され、前記流体が導出される流体導出口、及び前記流体導入口と前記流体導出口とを連通させる中空部を区画するとともに、一方向に延びる外枠部材と、
前記外枠部材の外面よりも内側に配置され、前記流体の流れを縮小する第1の縮流部、及び該第1の縮流部と連通するとともに、前記中空部に配置された拡径部を有する複数の抵抗付与部と、
前記外枠部材内に収容されるとともに、前記一方向において間隔をあけて配置され、かつ前記第1の縮流部が形成された第1の傾斜板と、
前記外枠部材内に収容されるとともに、前記一方向において間隔をあけて配置され、かつ第2の縮流部が形成された第2の傾斜板と、
を備え、
前記複数の抵抗付与部は、互いに隣り合うように配置されており、
互いに隣り合う前記抵抗付与部のうち、一方の抵抗付与部を構成する前記第1の縮流部は、他方の抵抗付与部を構成する前記拡径部と連通しており、
前記互いに隣り合う抵抗付与部を構成する前記第1の縮流部は、前記外枠部材が延びる方向において異なる位置に配置されており、
複数の前記第1の傾斜板は、前記一方向に対して傾斜して配置されており、
複数の前記第2の傾斜板は、前記第1の傾斜板とは異なる方向に傾斜しており、
前記拡径部は、前記第1の傾斜板、前記第2の傾斜板、及び前記外枠部材の内面で区画されて、複数形成されており、
前記第1及び第2の縮流部は、前記拡径部に連通しており、
前記第1及び第2の傾斜板のうち、少なくとも一方にリブを設ける流路抵抗体。 - 前記第2の傾斜板は、前記一方向に配置された前記第1の傾斜板と接続されている請求項8記載の流路抵抗体。
- 前記第2の傾斜板は、前記一方向に配置された前記第1の傾斜板から離れて配置されている請求項8記載の流路抵抗体。
- 前記流体導出口側から平面視した状態において、前記第1の縮流部、及び前記第2の縮流部は、異なる位置に形成されている請求項8から10のうち、いずれか一項記載の流路抵抗体。
- 請求項1から11のうち、いずれか一項記載の流路抵抗体と、
ガスを導入するガス導入口、及び前記ガスを導出するガス導出口を有する筒状のケーシングと、
前記ケーシング内の底部に配置され、複数の第1及び第2の貫通穴が形成された管支持板と、
前記管支持板と前記ケーシングの底部との間に設けられ、複数の前記第1の貫通穴を露出する冷却水供給室と、複数の前記第2の貫通穴を露出する冷却水回収室と、を分離させる板状部材と、
前記第1の貫通穴に一方の端部が挿入され、前記第2の貫通穴に他方の端部が挿入され、かつ逆U字形状とされた複数の伝熱管と、
前記ケーシングに設けられ、前記冷却水供給室に前記流体である冷却水を導入する冷却水導入口と、
前記ケーシングに設けられ、前記冷却水回収室から前記冷却水を導出する冷却水導出口と、
備え、
前記流路抵抗体は、前記複数の伝熱管のうち、前記伝熱管の一方の端側から該伝熱管の一方の端部内に装着されている熱交換器。 - 前記流路抵抗体は、前記複数の伝熱管に設けられており、
前記複数の伝熱管の一方の端部に装着された前記流路抵抗体は、前記伝熱管の一方の端部内に導入される前記冷却水の圧力に応じて、前記流路抵抗体を構成する前記抵抗付与部の数が異なる請求項12記載の熱交換器。
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